TWI766053B - 用於玻璃形成裝置的熔化器 - Google Patents

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Abstract

在實施例中，一種用於熔化玻璃的熔化器可包括入口壁、與該入口壁相對的出口壁及從該入口壁向該出口壁延伸的側壁。該入口壁、出口壁及側壁界定了由地面及頂部所包封的玻璃熔化空間。在實施例中，該入口壁可包括玻璃接觸壁，該玻璃接觸壁包括面向該玻璃熔化空間的玻璃接觸表面。該入口壁的上層結構包括定位在該玻璃接觸壁以及該玻璃熔化空間的至少一部分上方的平拱。該平拱的內面的平面及該玻璃接觸表面的平面在水平方向上偏移。從該地面到該平拱的下側的垂直距離小於從該地面到該頂部的下側的垂直距離。

Description

用於玻璃形成裝置的熔化器
此申請案主張於2017年6月28日所提出之美國臨時專利申請案第62/525,813號的優先權權益，該申請案的整體內容於本文中如同於下文中被完全闡述地以引用方式依附及併入本文中。
本說明書大致關於玻璃製造裝置，且更具體而言是關於用於熔化玻璃批料以形成熔化玻璃的熔化器及包括該等熔化器的玻璃製造裝置。
光學品質玻璃片常常被採用於各種光學顯示設備（包括LCD顯示器、LED顯示器等等）中。可使用各種製造製程來生產光學品質玻璃片。這些製造製程一般涉及在陶瓷耐火爐（亦即，熔化器）中熔化玻璃批料，及接著藉由從形成主體拉出熔化玻璃來由熔化玻璃生產玻璃條帶。接著從玻璃條帶切割個別的玻璃片。
製造玻璃條帶時所使用的元件的劣化可能在玻璃條帶中引入缺陷，而使得玻璃條帶不適合用於其預期的應用。例如，將玻璃製造裝置中的元件暴露於玻璃製造裝置中的高溫而經過了延長的時間段可能導致材料分解，該分解將缺陷引入到玻璃製造製程中。替代性或附加性地，製造元件及熔化玻璃之間的直接接觸可能導致材料腐蝕，該材料腐蝕亦可能將缺陷引入到玻璃製造製程中。
包含缺陷的完成的玻璃片一般被丟棄，且其結果是，製造成本增加且製造效率減少。
因此，存在著對替代玻璃製造裝置及/或玻璃製造裝置的元件（諸如熔化器）的需要，該等玻璃製造裝置及/或玻璃製造裝置的元件減少從該等玻璃製造裝置及/或玻璃製造裝置的元件所生產的玻璃條帶中的缺陷的發生。
依據一個實施例，一種用於熔化玻璃批料的熔化器可包括入口壁、與該入口壁相對定位的出口壁及從該入口壁向該出口壁延伸的一對側壁。入口壁、出口壁及該對側壁界定了由地面部分及頂部所包封的熔化器的玻璃熔化空間。入口壁可包括玻璃接觸壁，該玻璃接觸壁被支撐在地面部分上且包括面向玻璃熔化空間的玻璃接觸表面。上層結構可定位在玻璃接觸壁上方。上層結構可包括平拱，該平拱定位在玻璃接觸壁的至少一部分上方及玻璃熔化空間的至少一部分上方。平拱的內面的平面及玻璃接觸表面的平面在水平方向上彼此偏移。從地面部分到平拱下側的垂直距離小於從地面部分到頂部下側的垂直距離。
依據另一實施例，一種用於熔化玻璃批料的熔化器可包括入口壁、與該入口壁相對定位的出口壁及從該入口壁向該出口壁延伸的一對側壁，該入口壁、該出口壁及該對側壁界定了該熔化器由地面部分及頂部所包封的的玻璃熔化空間。該入口壁可包括玻璃接觸壁，該玻璃接觸壁被支撐在地面部分上，該玻璃接觸壁包括面向玻璃熔化空間的玻璃接觸表面。該入口壁可更包括定位在該玻璃接觸壁上方的上層結構。該上層結構可包括平拱，該平拱定位在該玻璃接觸壁的至少一部分及該玻璃熔化空間的至少一部分上方。該平拱的內面的平面及該玻璃接觸表面的平面可在水平方向上彼此偏移。從地面部分到平拱下側的垂直距離小於從地面部分到頂部下側的垂直距離。此外，至少三個批料入口埠可延伸通過該入口壁。該熔化器可更包括複數個燃燒器，其中該等燃燒器與該平拱的該內面緊鄰，且在該平拱的下側上方。
將在以下的詳細說明中闡述本文中所述的實施例的額外特徵及優點，且本領域中的技術人員將藉由該說明輕易理解該等額外特徵及優點的一部分或將藉由實踐本文中所述的實施例（包括以下的詳細說明、申請專利範圍以及附圖）認識該等額外特徵及優點的一部分。
要瞭解到，上述的一般說明及以下的詳細說明兩者描述了各種實施例，且意欲提供概觀或架構以供瞭解所主張的標的的本質及特質的。包括了附圖以提供對各種實施例的進一步瞭解，且將該等附圖併入此說明書且構成此說明書的一部分。該等附圖繪示本文中所述的各種實施例，且與說明書一起用來解釋所主張的標的的原理及操作。
現將詳細參照用於玻璃形成裝置的熔化器的實施例，該等實施例的實例繪示於附圖中。當可能時，相同的參考標號將在整個繪圖中用來指稱相同的或類似的部件。熔化器的一個實施例以橫截面示意性地描繪在圖2至圖4中。熔化器一般包括入口壁、與入口壁相對定位的出口壁及從入口壁向出口壁延伸的一對側壁。入口壁、出口壁及該對側壁界定了由地面部分及頂部所包封的熔化器的玻璃熔化空間。入口壁可包括玻璃接觸壁，該玻璃接觸壁被支撐在地面部分上且包括面向玻璃熔化空間的玻璃接觸表面。上層結構可定位在玻璃接觸壁上方。上層結構可包括平拱，該平拱定位在玻璃接觸壁的至少一部分上方及玻璃熔化空間的至少一部分上方。平拱的內面的平面及玻璃接觸表面的平面在水平方向上彼此偏移。從地面部分到平拱下側的垂直距離小於從地面部分到頂部下側的垂直距離。將具體參照附圖在本文中更詳細地描述熔化器及熔化器的各種元件。
在本文中可將範圍表達為從「約」一個特定值及/或到「約」另一特定值。當表達此類範圍時，另一實施例包括從該一個特定值及/或到該另一特定值。類似地，當藉由使用先行詞「約」將值表達為近似值時，將瞭解到，該特定值形成另一實施例。將進一步瞭解到，範圍中的各者的端點相對於另一端點是有效的（significant）且獨立於另一端點是有效的。
如本文中所使用的方向性用語（例如上、下、右、左、前、後、頂、底）是僅參照如所繪製的圖式而作出的，且不意欲暗示絕對的定向。
除非另有明確表明，絕不意欲將本文中所闡述的任何方法解釋為需要其步驟以特定順序執行，亦不需要任何的裝置特定的定向。因此，若一個方法請求項實際上並未記載要由其步驟依循的順序，或任何裝置請求項實際上並未記載個別元件的順序或定向，或在申請專利範圍或說明書中未另有具體表明步驟要受限於特定的順序，或未記載裝置的元件的特定順序或定向，則絕不意欲在任何方面推斷順序或定向。這對於用於解譯的任何可能的非明示基礎都是如此，包括：針對步驟、操作流程、元件順序或元件定向的佈置的邏輯事項；推導自文法組織或標點符號的一般意義，及；說明書中所述的實施例的數量或類型。
如本文中所使用的，單數形式「一個（a）」、「一個（an）」及「該（the）」包括了複數的指涉對象，除非上下文另有清楚指示。例如，因此對於「一個」元件的指稱包括了具有二或更多個此等元件的態樣，除非上下文另有清楚指示。
一般可藉由熔化玻璃批料以形成熔化玻璃及將熔化玻璃形成成最終玻璃產品（諸如玻璃條帶）來形成玻璃原料（諸如玻璃片）。用於形成玻璃條帶的示例性製程包括浮法玻璃製程、槽拉製程及熔融下拉製程。
藉由實例的方式參照圖1，示意性地描繪了用於從熔化玻璃形成玻璃條帶的示例性玻璃製造裝置100，其中使用熔融拉製機來將熔化玻璃形成成玻璃條帶。玻璃製造裝置100包括熔化器101、精製容器103、混合容器104、遞送容器108及熔融拉製機（FDM）120。通過批料入口埠102將玻璃批料引入到熔化器101中。在熔化器中熔化批料以形成熔化玻璃106。精製容器103包括從熔化器101接收熔化玻璃106的高溫處理區域，且在該高溫處理區域中從熔化玻璃106移除溶解氣體及/或氣泡。精製容器103藉由連接管105流體耦接到混合容器104。亦即，從精製容器103向混合容器104流動的熔化玻璃流過連接管105。混合容器104繼而藉由連接管107流體耦接到遞送容器108，使得從混合容器104向遞送容器108流動的熔化玻璃流過連接管107。
遞送容器108將熔化玻璃106供應通過降流管109而進入FDM 120。FDM 120包括包殼122，入口110及形成容器111定位在該包殼中。如圖1中所示，來自降流管109的熔化玻璃106流到通向形成容器111的入口110中。形成容器111包括開口112，該開口接收熔化玻璃106，該熔化玻璃流到流槽113中，且接著在接觸及在下游方向121上被拉出以形成連續玻璃條帶148之前，在根部處熔融在一起之前溢出及從兩個收斂側114a及114b流下（在該根部處，該兩個側接合）。
雖然圖1示意性地描繪了用於使用熔融拉製機來形成玻璃條帶的玻璃製造裝置100，但應瞭解到，可使用其他的進程來形成玻璃條帶，包括但不限於浮製玻璃進程、槽拉進程等等。進一步地，雖然玻璃製造裝置100被描繪為用於形成玻璃條帶，但應瞭解到，可將類似的玻璃製造裝置用於形成玻璃片以外的玻璃庫存材料，包括但不限於玻璃管等等。
已發現到，玻璃製造裝置100的元件（諸如熔化器101的部分）的劣化可能導致從該玻璃製造裝置所生產的玻璃條帶中的缺陷的出現。例如，如上所述，用於形成熔化玻璃的批料可通過熔化器的入口壁中的批料入口埠進入熔化器。此批料入口埠可能定位在入口壁的玻璃接觸部分上方（亦即，熔化器與熔化玻璃直接接觸的部分上方，且該部分一般是由耐火塊（諸如，例如氧化鋯耐火塊）所形成的）。在固體、粒狀形式下被引入到熔化器中的批料一開始「浮」在熔化玻璃的頂部上，直到批料熔化及溶解到已經存在於熔化器中的熔化玻璃中為止。可藉由浸沒在熔化玻璃中的電極、從熔化玻璃以及從燃燒器或定位在熔化玻璃上方的熔化器的上部中的其他加熱構件傳遞到批料的熱來達成批料的加熱。在批料包含了具有相對低的熔化溫度的組成成分（諸如硼或硼的化合物）時，這些成分可在批料流離熔化器的入口壁及朝向出口壁流動之前相較於批料的其餘部分更快速地熔化及溶解到熔化玻璃中。其結果是，入口壁的玻璃接觸部分附近的熔化玻璃由於具有低熔化溫度的組成成分在批料在入口壁附近進入到熔化器中之後快速溶解而具有較高濃度的這些組成成分。
對於包含硼或硼的化合物的批料而言，熔化玻璃中溶解的硼滲入到入口壁的玻璃接觸部分的耐火材料中且使得耐火材料的細粒鬆釋及移出到熔化玻璃中。較小的耐火材料細粒可溶解到熔化玻璃中。然而，較大的耐火材料細粒可能不溶解到熔化玻璃中且最終變成從熔化玻璃形成的玻璃條帶中的缺陷（亦即耐火缺陷）。除了造成玻璃條帶中的缺陷以外，來自批料的硼或硼的化合物與玻璃接觸部分的耐火塊之間的交互作用使得玻璃接觸部分劣化、縮短了熔化器的服務壽命且繼而縮短了玻璃製造裝置的服務壽命。
玻璃條帶中的這些類型的缺陷的發生可能隨著通過熔化器及玻璃製造裝置的玻璃流量增加而增加。例如，通過熔化器的玻璃流量增加迫使通過入口壁中的批料入口埠進入熔化器的玻璃批料量增加。其結果是，批料在熔化玻璃上的滯留時間在批料完全熔化及溶解到熔化玻璃中之前亦可能增加。在熔化玻璃的表面上在此延長的滯留時間期間將具有低熔化溫度的組成成分暴露於過頂的燃燒器或其他加熱構件可能造成甚至更高濃度的具有低熔化溫度的組成成分（諸如硼或硼的化合物）出現在入口壁的玻璃接觸部分附近的熔化玻璃中。此較高濃度的具有低熔化溫度的組成成分繼而增加了熔化玻璃及所得的玻璃條帶中的耐火缺陷的數量，且亦加速了入口壁的玻璃接觸部分的耐火塊的劣化。
除了上述內容以外，已發現到，熔化玻璃中由耐火物的釋氣、批料中被捕集的空氣及/或批料的劣化所引起的氣泡亦可能惡化入口壁的玻璃接觸部分的耐火塊的劣化。具體而言，已發現到，溶解氣體的氣泡傾向從熔化器的地面部分向熔化玻璃的表面沿著玻璃接觸部分的表面前行。氣泡及玻璃接觸部分的耐火塊之間的交互作用可能腐蝕耐火塊及在耐火塊的表面中形成溝槽（稱為「向上鑽蝕（upward drilling）」的過程）。此過程進一步地加速了玻璃接觸部分的耐火塊的劣化。
本文中所述的用於玻璃製造裝置的熔化器減輕了上述問題中的一或更多者。此外，本文中所述的熔化器亦可在不增加出現在所得的玻璃條帶中的缺陷數量的情況下提供增加的通過玻璃製造裝置的熔化玻璃流通量。
現參照圖1至圖4，從背面（圖2）、從前面（圖3）及以X-Y橫截面（圖4）示意性地描繪了用於用在玻璃製造裝置100中的熔化器101。熔化器101包括外構造130及基部170。外構造130大致界定了外構造內部容積132。熔化器101包括儲槽組件200，該儲槽組件被支撐在外構造內部容積132中的基部170上。在實施例中，儲槽組件200定位在基部170上且與外構造130隔開。熔化器101的儲槽組件200包括入口壁218（圖2），該入口壁包括複數個批料入口埠102，通過該等批料入口埠，可將玻璃批料引入到儲槽組件200的內部中以供熔化。儲槽組件200亦包括在熔化器101的長度方向（亦即，圖式中所描繪的坐標軸的+/-Y方向）上與入口壁218相對的出口壁220。出口壁包括出口埠223，通過該出口埠，熔化玻璃從熔化器101的儲槽組件200流出。熔化器101的儲槽組件200更包括一對側壁241、242（側壁241被描繪在圖2及圖3中的各者中；側壁241、242被描繪在圖4中所示意性地描繪的儲槽組件的橫截面中），該等側壁在熔化器101的寬度方向（亦即，圖2及圖3中所描繪的坐標軸的+/-X方向）上彼此相對。該對側壁241、242連接入口壁218及出口壁220。在本文中所述的實施例中，熔化器101包括在熔化器101的長度方向上排列的複數個燃燒器402。在實施例中，燃燒器402可定位在儲槽組件200的側壁241、242中或上。如本文中所述，燃燒器402在批料進入熔化器101時促進熔化批料，且亦協助維持熔化器101內的熔化玻璃的溫度。
除了入口壁218、出口壁220及側壁241、242以外，熔化器101的儲槽組件200更包括頂部206（亦稱為「冠部」）及地面部分207（圖4），該頂部及地面部分連接入口壁218、出口壁220及側壁241、242。入口壁218、出口壁220、側壁241、242及地面部分207包封了熔化器101的儲槽組件200的玻璃熔化空間250。在本文中所述的實施例中，如將在本文中進一步詳細描述的，入口壁218、出口壁220、側壁241、242及地面部分207中的各者是由耐火材料（諸如由陶瓷耐火物所形成的磚或塊）所建造的。如本文中所使用的術語「耐火材料」指的是能夠在極小劣化的情況下耐得住玻璃製造（具體而言是熔化）製程的高溫的材料。用來建造熔化器101的耐火材料（具體而言是耐火塊）一般是陶瓷材料，諸如氧化鋁、氧化鋯等等，但應瞭解到，其他的耐火材料是被考慮的，且可能包括但不限於耐火金屬及耐火合金。
仍參照圖1至圖4，熔化器101的外構造130（圖1）例如以壓力螺栓耦接到儲槽組件200。在一些實施例中，壓力螺栓可為允許耐火塊擴張及收縮的彈簧加載的壓力螺栓。在實施例中，壓力螺栓定位在支撐構件中，該支撐構件繼而剛性固定到外構造130。或者，壓力螺栓可固定到（及延伸通過）外構造130的部分。
現參照圖5及圖6，示意性地描繪了不具有外構造的圖2至圖4的儲槽組件200的入口壁218。入口壁218大致包括玻璃接觸部分204及上層結構202。玻璃接觸部分204是儲槽組件200的下部，在該下部處，玻璃批料被加熱及轉變成熔化玻璃。亦即，玻璃接觸部分204是儲槽組件200與設置在熔化器101的儲槽組件200的玻璃熔化空間250中的熔化玻璃接觸的部分。上層結構202定位在玻璃接觸部分204（及玻璃接觸部分204的玻璃接觸壁260）上方，且在一些實施例中被至少部分地支撐在玻璃接觸壁260上。上層結構202繼而支撐熔化器101的儲槽組件200的頂部206。在實施例中，用於接收要在熔化器101的儲槽組件200中熔化的玻璃批料的批料入口埠102定位在入口壁218的上層結構202中。
在本文中所述的入口壁218的實施例中，入口壁218的玻璃接觸部分204包括地面部分207及玻璃接觸壁260。玻璃接觸壁260及地面部分207可由堆疊的耐火塊213所建造，該等耐火塊是由耐火材料（諸如氧化鋁、氧化鋯或其他合適的陶瓷耐火材料）所形成的。玻璃接觸壁260的耐火塊213被支撐在地面部分207上。在實施例中，可用附接到外構造的壓力螺栓促使玻璃接觸壁260的耐火塊213彼此接觸。
在本文中所述的實施例中，玻璃接觸壁260包括面向儲槽組件200的玻璃熔化空間250的玻璃接觸表面261。可選地，玻璃接觸壁260的玻璃接觸表面261的至少一部分傾斜遠離玻璃熔化空間250。在這些實施例中，玻璃接觸表面261的傾斜部分的傾斜角α相對於垂直線（亦即，相對於與圖式中所描繪的坐標軸的+/-Z方向平行的方向）可從約5度到約25度。
在實施例中，玻璃接觸壁260包括被支撐在地面部分207上的基部262及被支撐在基部262上的上部263，如圖6中所描繪。在這些實施例中，基部262的玻璃接觸表面是實質垂直的，且上部263的玻璃接觸表面以傾斜角α定向，如上所述。在這些實施例中，上部263從基部626向玻璃接觸壁260的頂部逐漸變細。在其他實施例（未圖示）中，整個玻璃接觸表面261相對於垂直線以傾斜角α定向。
在玻璃接觸壁260的玻璃接觸表面261的至少一部分傾斜離開儲槽組件200的玻璃熔化空間250的實施例中，玻璃接觸表面261的至少一部分的傾斜角α可協助防止玻璃接觸壁260的耐火塊213的劣化。藉由實例的方式參照圖1及圖6至圖7A，在玻璃製造裝置100的操作期間，熔化器101包含熔化玻璃106。熔化玻璃106在熔化器101內處於一水平，使得玻璃接觸壁260是在熔化玻璃106的表面下方。亦即，玻璃接觸壁260的玻璃接觸表面261浸沒在熔化玻璃106中。在熔化玻璃106中的氣泡902如上所述地沿著玻璃接觸壁260的玻璃接觸表面261前行時，浸沒的玻璃接觸表面261的傾斜角α使得氣泡902從玻璃接觸表面261釋出且向上垂直及遠離玻璃接觸表面261而前行，如圖7A中所描繪。這減輕了由氣泡902引起的玻璃接觸表面261的腐蝕。
藉由對照的方式，圖7B描繪了玻璃接觸壁260的一部分，在該部分中，玻璃接觸表面261是垂直定向的。在玻璃接觸壁260的玻璃接觸表面261是垂直定向時，向上垂直前行的氣泡902保持與玻璃接觸表面261接觸且可能造成玻璃接觸表面261的腐蝕。
再次參照圖5及圖6，入口壁218的上層結構202包括延伸通過耐火塊270的至少一個批料入口埠102，且在一些實施例中可包括複數個批料入口埠。如上文中所述，該至少一個批料入口埠102促進將批料引入到熔化器101的儲槽組件200的玻璃熔化空間250中。可選地，入口壁218可包含至少兩個批料入口埠，例如如圖5中所描繪地至少三個或更多個批料入口埠102。這些入口埠102可在入口壁218的寬度方向上等距地彼此間隔。
在實施例中，將多於兩個批料入口埠102（諸如至少三個批料入口埠102）併入在入口壁218中促進在不增加由玻璃製造裝置100所形成的玻璃條帶中的耐火缺陷的數量的情況下使熔化玻璃流過熔化器101。具體而言，增加的批料入口埠102的數量允許將更大量的批料輸入到熔化器101中。增加的批料入口埠102的數量亦促進了在入口壁218的寬度方向上跨熔化玻璃的表面更均勻地分佈批料。藉由跨熔化玻璃的表面更均勻地分佈批料，具有低熔化溫度的組成成分（諸如硼及硼的化合物）的濃度被更均勻分佈在熔化玻璃中，藉此減少或減輕了硼滲入到玻璃接觸壁260的耐火塊中的情況且減少了由玻璃製造裝置100所形成的玻璃條帶中的缺陷數量。
仍參照圖5及圖6，入口壁218的上層結構202更包括平拱280。平拱280是由耐火塊所建造的，該等耐火塊是由耐火材料（諸如氧化鋁、氧化鋯或其他合適的陶瓷耐火材料）所形成的。在圖5及圖6中所描繪的入口壁218的實施例中，平拱280包括歪斜塊281及楔塊282。歪斜塊281至少部分地被支撐在熔化器101的儲槽組件200的側壁241、242（圖2至圖4）上，且部分地被熔化器的外構造130支撐，使得拱形的側向負荷被傳導到外構造130。例如，在實施例中，歪斜塊281包括用於接收固定到外構造130的支撐托座600（圖8）的一部分的支撐凹口283，如將在本文中進一步詳細描述的。支撐托座600將平拱280耦接到熔化器101的外構造130。
仍參照圖5及圖6，複數個楔塊282定位在歪斜塊281之間，使得平拱280跨入口壁218的寬度方向延伸。楔塊282被形成為具有成角度的配合面，使得在楔塊被組裝時，相鄰塊體的成角度配合面防止彼此垂直位移。例如，第一楔塊可具有有著+30°的角度的成角度的配合面，而相鄰的楔塊可具有有著-60°的角度的成角度的配合面。在楔塊282被組裝成使得配合面彼此接觸時，楔塊282的重量（且因此平拱280的重量及由平拱280所支撐的任何其他負荷）被側向地（亦即，在入口壁218的寬度方向上）傳導到歪斜塊281且繼而傳導到熔化器101的外構造130。
現參照圖5及圖8，支撐托座600被示意性地描繪為將平拱280的歪斜塊281支撐在熔化器101的外構造130的直立構件134上。圖8示意性地描繪了定位在直立構件134中的支撐托座600的垂直橫截面。儘管在圖8中示意性地描繪了單個支撐托座600，但應瞭解到，可在圖8中所描繪的坐標軸的+/-X方向上將支撐托座定位在平拱280的任一端處。支撐托座在+/-X方向（亦即，入口壁的寬度方向）上是可位移及可復原的，以在熱循環期間適應平拱280的擴張及收縮。
在本文中所述的實施例中，支撐托座600大致包括L形托座部分602及擴張-收縮套管604。L形托座部分602與形成於平拱280的歪斜塊281中的支撐凹口283接合，使得L形托座部分602支撐歪斜塊281及平拱280的重量的至少一部分。支撐托座600亦包括垂直支柱606，該垂直支柱通過下樞轉點608處的銷及U形鉤連接（pin-and-clevis connection）樞轉地耦接到L形托座部分602，使得垂直支柱606可在圖式中所描繪的坐標軸的X-Z平面上相對於L形托座部分602樞轉。垂直支柱606亦通過上樞轉點610處的銷及U形鉤連接耦接到直立構件134（亦即，上樞轉點610定位在支撐托座600的L形托座部分602上方），使得垂直支柱606可在圖式中所描繪的坐標軸的X-Z平面上相對於直立構件134樞轉。在實施例中，垂直支柱606可帶有螺紋，且包括將垂直支柱606耦接到上樞轉點610的螺帽612。螺帽612及帶螺紋的垂直支柱606的組合促進藉由調整螺帽612在帶螺紋的垂直支柱606上的位置來調整L形托座部分602在+/-Z方向上的高度（且因此調整了歪斜塊281及平拱280的高度）。下樞轉點608及上樞轉點610適應支撐托座600的L形托座部分602在+/-X方向上由平拱的擴張及收縮引起的位移，該擴張及收縮是由熱循環引起的。
仍參照圖8，支撐托座600的L形托座部分602通過垂直方向上的中部樞轉點614處的銷及U形鉤連接樞轉地耦接到擴張-收縮套管604。在圖8中所描繪的實施例中，垂直方向上的中部樞轉點614處的銷及U形鉤連接的U形鉤部分包括在+/-Z方向上延長的狹槽615，以適應支撐托座600的L形托座部分602的高度調整（亦即，垂直方向上的中部樞轉點614促進了支撐托座600的L形托座部分602的垂直調整）。
擴張-收縮套管604延伸通過形成於直立構件134中的孔，使得擴張-收縮套管604可在圖式中所描繪的坐標軸的+/-X方向上滑動地相對於直立構件134位移。擴張-收縮套管604包括延伸通過擴張-收縮套管604的彈簧螺栓組件616。彈簧螺栓組件616通過在水平方向上的中部樞轉點618處的銷及U形鉤連接可滑動地耦接到擴張-收縮套管604。在圖8中所描繪的實施例中，水平方向上的中部樞轉點618處的銷及U形鉤連接的U形鉤部分包括在+/-X方向上延長的狹槽619，以適應由歪斜塊281及平拱280的擴張及收縮引起的支撐托座600的擴張-收縮套管604相對於直立構件134及彈簧螺栓組件616的位移（亦即，水平方向上的中部樞轉點618促進了支撐托座600的擴張-收縮套管604的水平位移）。
更具體而言，直立構件134相對於擴張-收縮套管604在機械上是接地的。水平方向上的中部樞轉點618處的銷及U形鉤連接的銷部621延伸通過直立構件134中的相對應的孔（未描繪）而將彈簧螺栓組件616固定到直立構件134。在實施例中，直立構件中的孔被調整尺寸為防止彈簧螺栓組件616在+/-X方向或+/-Z方向上平移。因此，彈簧螺栓組件616及直立構件134之間的連接允許擴張-收縮套管604相對於彈簧螺栓組件616及直立構件134兩者平移。
彈簧螺栓組件616大致包括螺紋桿620，該螺紋桿與水平方向上的中部樞轉點618處的銷及U形鉤連接的U形鉤622接合。螺紋桿620延伸通過固定到擴張-收縮套管604與L形托座部分602相對的末端（亦即，擴張-收縮套管604相對於L形托座部分602的遠端）的端板630。彈簧螺栓組件616亦包括複數個偏壓構件624，諸如壓縮彈簧、彈簧墊圈或其組合。偏壓構件624設置在螺紋桿620周圍且定位在端板630與定位在螺紋桿620的遠端上的墊圈625及螺帽626之間。偏壓構件624在擴張-收縮套管604上施加朝向平拱280推進擴張-收縮套管604的力，藉此在平拱280上給予壓縮力且將平拱280的塊體（亦即，歪斜塊281及楔塊282）維持在原位。螺帽626及螺紋桿620的組合促進藉由調整螺帽626在螺紋桿620上的位置來調整擴張-收縮套管604及L形托座部分602在+/-X方向上的水平位置（且因此調整施加到平拱280的壓縮力）。進一步地，可滑動地相對於直立構件134而位移的擴張-收縮套管604與偏壓構件624一起在熔化器的熱循環期間適應平拱280的擴張及收縮，同時在平拱280上維持了恆定的壓縮力以將平拱的塊體保持在原位。
在本文中所述的實施例中，平拱280在玻璃熔化空間250中被定向及定位為將通過批料入口埠102引入到熔化器101中的批料至少與最靠近批料入口埠102的燃燒器402（或加熱構件）屏蔽開。具體而言，從地面部分207到平拱280的下側285的垂直距離DJ 小於從地面部分207到頂部206的下側286的垂直距離DT 。平拱280亦定位在玻璃接觸壁260的至少一部分及玻璃熔化空間250的至少一部分上方，如圖6中所描繪的。此外，平拱280的前面284的平面294及玻璃接觸表面261的平面267在水平方向（亦即，與圖式中所描繪的坐標軸的+/-Y方向平行的方向）上彼此偏移。如本文中所使用的平拱280的前面284的平面294指的是X-Z平面，平拱280在+Y方向上最遠地延伸到玻璃熔化空間250中的部分定位在該X-Z平面上，如圖6中所描繪的。如本文中所使用的玻璃接觸表面261的平面267指的是X-Z平面，玻璃接觸表面261在+Y方向上最遠地延伸到玻璃熔化空間250中的部分定位在該X-Z平面上，如圖6中所描繪的。在本文中所述的實施例中，X-Z平面為與出口壁220大致平行且與側壁221、222垂直的垂直面。
到平拱280的下側285的垂直距離相對於頂部206的下側286減少的情況連同相對於玻璃接觸部分204的玻璃接觸表面261偏移定位平拱280的前面284的情況在平拱280下方產生了凹入部，該凹入部至少部分地將通過批料入口埠102進入玻璃熔化空間250的玻璃批料與玻璃熔化空間250中的輻射熱屏蔽開。此屏蔽效應減少了批料具有相對較低的熔化溫度的組成成分熔化及溶解到熔化玻璃中的速率，藉此提供了讓批料的這些組成成分在熔化及溶解到熔化玻璃中之前流離入口壁218的充分時間。其結果是，玻璃接觸表面261附近的熔化玻璃中的這些組成成分的濃度被減少了，這繼而減少了這些組成成分滲入到玻璃接觸壁260的耐火塊中的情況且減輕了將耐火缺陷引入到熔化玻璃中的情況。
在實施例中，平拱280的前面284的平面294及玻璃接觸表面261的平面267之間的空間包括批料接收容積275，該批料接收容積至少以熔化器101的地面部分207、平拱280的下側285、平拱280的前面284的平面294及玻璃接觸表面261的平面267為界。批料接收容積275大致界定了玻璃熔化空間250中相對於玻璃接觸表面261的最前端位置，在該位置處，批料被引入到熔化玻璃的表面上且與玻璃熔化空間250內的輻射熱屏蔽開。
在一些實施例中，燃燒器402中的一或更多者相對於平拱280而定位為進一步強化平拱280的屏蔽效應。例如，在一些實施例中，至少與平拱280的前面284緊鄰的燃燒器402定位在側壁中在平拱280的下側285上方的一水平處，使得將進入玻璃熔化空間250的批料與由這些燃燒器402所給予的直接熱屏蔽開。
再次參照圖2至圖4，除了平拱以外，出口壁220及側壁241、242可具有與入口壁218類似的結構。亦即，出口壁220及側壁241、242中的各者可由耐火材料的塊體所建造，且各者可包括玻璃接觸部分及玻璃接觸部分上方的上層結構，如上文針對入口壁218所述的。然而，在本文中所述的實施例中，出口壁220及側壁241、242中的各者的上層結構包括不具有平拱的耐火塊層，如圖4中所描繪的。例如，圖4中的側壁242包括玻璃接觸部分，該玻璃接觸部分包括玻璃接觸壁，如上文中針對入口壁218所述的。側壁242的上層結構包括若干耐火塊層。耐火塊被支撐在玻璃接觸壁上或上方，如本文中針對圖4及圖5所述的。出口壁220及側壁241中的各者可被類似地建造。
參照圖2至圖3，儲槽組件200的頂部206同樣地是由耐火塊建造的。為了形成頂部206，使用用於形成拱形結構及/或穹窿的傳統石工技術來堆疊耐火塊以在熔化器101的儲槽組件200的玻璃熔化空間250（圖4）上方形成筒形穹窿。
如上所述，利用儲槽組件200來加熱玻璃批料及藉此在儲槽組件的玻璃接觸部分204中形成熔化玻璃。可利用各種技術來加熱儲槽組件200。例如，在圖2至圖4中所描繪的儲槽組件200的實施例中，儲槽組件是電加熱的。具體而言，儲槽組件200更包括複數個電極（未圖示），該複數個電極延伸通過側壁241、242及/或地面207的耐火塊。電極將電能遞送到容納在儲槽組件200內的熔化玻璃及/或玻璃批料。可利用電極214的各種配置來加熱儲槽組件200的玻璃接觸部分204。並且，如上所述，可將複數個燃燒器402定位在儲槽組件200的側壁241、242中以輔助由電極214所提供的加熱行為。
在本文中所述的熔化器101的實施例中，耐火塊被外構造及附接的基部支撐及加固。現藉由實例的方式參照圖9，外構造130剛性耦接到基部170且大致包括複數個直立構件134、複數個橫構件138及複數個縱向構件146。在本文中所述的實施例中，該複數個直立構件、該複數個橫構件及該複數個縱向構件被互相連接為形成包封外構造內部容積132的外構造130。該複數個直立構件134是藉由焊接及/或機械固定器來剛性附接到基部170的，且在實質垂直的方向上（亦即，在圖9中所描繪的坐標軸的+Z方向上）從基部170向上延伸。該複數個縱向構件146在縱向方向上（亦即，在圖9中所描繪的坐標軸的+/-Y方向上）延伸且將直立構件134耦接到橫構件138。
現參照圖2至圖3及圖9，儲槽組件200被建造在基部170上，使得儲槽組件200定位在外構造內部容積132內且與外構造130隔開。一旦儲槽組件200被建造，就藉由將儲槽組件200耦接到外構造130來加固儲槽組件。在實施例中，可用壓力螺栓150來完成將儲槽組件200耦接到外構造130的行為。
現應瞭解到，本文中所述的用於玻璃形成裝置的熔化器可減輕將耐火缺陷引入到熔化器內的熔化玻璃中的情況，且繼而減少了以玻璃形成裝置形成的玻璃條帶中的耐火缺陷的發生。耐火缺陷上的減少是由在一開始批料進入到熔化器之後就將批料與直接加熱屏蔽開引起的，且可藉由通過使用多個批料入口埠將批料均勻地分佈在熔化玻璃的表面上方來進一步強化。使用多個批料入口埠亦有著增加通過玻璃製造裝置的玻璃流量的附加益處，藉此強化了生產輸出量及效率。在一開始批料進入到熔化器中之後就將批料與直接加熱屏蔽開的另一結果是減少了形成熔化器的玻璃接觸部分的耐火塊的劣化，藉此延長了熔化器及玻璃製造裝置的服務壽命。可藉由利用具有玻璃接觸表面的玻璃接觸壁來進一步強化此結果，該等玻璃接觸表面具有成角度的面，該等成角度的面減輕了由「向上鑽蝕」引起的玻璃接觸壁的劣化。
本領域中的技術人員將理解到，可在不脫離要求保護的標的的精神及範圍的情況下對本文中所述的實施例作出各種更改及變化。因此，若是此類更改及變化落於隨附申請專利範圍及其等效物的範圍內，本說明書意欲涵蓋本文中所述的各種實施例的更改及變化。
100‧‧‧玻璃製造裝置101‧‧‧熔化器102‧‧‧批料入口埠103‧‧‧精製容器104‧‧‧混合容器105‧‧‧連接管106‧‧‧熔化玻璃107‧‧‧連接管108‧‧‧遞送容器109‧‧‧降流管110‧‧‧入口111‧‧‧形成容器112‧‧‧開口113‧‧‧流槽114a‧‧‧收斂側114b‧‧‧收斂側120‧‧‧熔融拉製機（FDM）121‧‧‧下游方向122‧‧‧包殼130‧‧‧外構造132‧‧‧外構造內部容積134‧‧‧直立構件138‧‧‧橫構件146‧‧‧縱向構件150‧‧‧壓力螺栓170‧‧‧基部200‧‧‧儲槽組件202‧‧‧上層結構204‧‧‧玻璃接觸部分206‧‧‧頂部207‧‧‧地面部分213‧‧‧耐火塊218‧‧‧入口壁220‧‧‧出口壁223‧‧‧出口埠241‧‧‧側壁250‧‧‧玻璃熔化空間260‧‧‧玻璃接觸壁261‧‧‧玻璃接觸表面262‧‧‧基部263‧‧‧上部267‧‧‧平面270‧‧‧耐火塊275‧‧‧批料接收容積280‧‧‧平拱281‧‧‧歪斜塊282‧‧‧楔塊283‧‧‧支撐凹口284‧‧‧前面285‧‧‧下側286‧‧‧下側294‧‧‧平面402‧‧‧燃燒器600‧‧‧支撐托座602‧‧‧L形托座部分604‧‧‧擴張-收縮套管606‧‧‧垂直支柱608‧‧‧下樞轉點610‧‧‧上樞轉點612‧‧‧螺帽614‧‧‧垂直方向上的中部樞轉點615‧‧‧狹槽616‧‧‧彈簧螺栓組件618‧‧‧水平方向上的中部樞轉點619‧‧‧狹槽620‧‧‧螺紋桿622‧‧‧U形鉤624‧‧‧偏壓構件625‧‧‧墊圈626‧‧‧螺帽630‧‧‧端板902‧‧‧氣泡DJ‧‧‧垂直距離DT‧‧‧垂直距離α‧‧‧角度
圖1示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的玻璃製造裝置；
圖2示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的用於玻璃製造裝置的熔化器的等角後視圖；
圖3示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的用於玻璃製造裝置的熔化器的等角前視圖；
圖4示意性地描繪熔化器在熔化器的長度方向上的橫截面；
圖5示意性地描繪不具有外構造的圖2至圖4的熔化器的入口壁；
圖6示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖5的入口壁的橫截面；
圖7A及圖7B示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的耐火塊，該等耐火塊可用來形成入口壁的玻璃接觸；
圖8示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的用於支撐入口壁的平拱的托座；及
圖9示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的具有外構造的熔化器的入口壁的橫截面。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
102‧‧‧批料入口埠
202‧‧‧上層結構
204‧‧‧玻璃接觸部分
207‧‧‧地面部分
213‧‧‧耐火塊
218‧‧‧入口壁
260‧‧‧玻璃接觸壁
270‧‧‧耐火塊
280‧‧‧平拱
281‧‧‧歪斜塊
282‧‧‧楔塊
283‧‧‧支撐凹口

Claims (9)

  1. 一種用於熔化玻璃批料的熔化器，該熔化器包括：一入口壁，與該入口壁相對定位的一出口壁，及從該入口壁向該出口壁延伸的一對側壁，其中該入口壁、該出口壁及該對側壁界定該熔化器由一地面部分及一頂部所包封的一玻璃熔化空間，該入口壁包括：一玻璃接觸壁，該玻璃接觸壁被支撐在該地面部分上且該玻璃接觸壁包括面向該玻璃熔化空間的一玻璃接觸表面且遠離該地面部分垂直地延伸；一平拱，該平拱定位在該玻璃接觸壁的至少一部分及該玻璃熔化空間的至少一部分上方，該平拱包括一前面、一背面以及一下側，其中該前面面向該玻璃熔化空間並遠離該頂部而朝向該地面部分垂直延伸、該背面與該前面相對定位，且該下側從該前面水平延伸到該背面，其中：該平拱的該前面的一平面及該玻璃接觸表面的一平面在一水平方向上彼此偏移；及從該地面部分到該平拱的該下側的一垂直距離小於從該地面部分到該頂部的一下側的一垂直距離。
  2. 如請求項1所述的熔化器，其中該平拱的該前面的該平面及該玻璃接觸表面的該平面之間的一空間包括一批料接收容積，該批料接收容積至少以該熔化器的該地面部分、該平拱的該下側、該平拱的該前面的該平面及該玻璃接觸表面的該平面為界。
  3. 如請求項1所述的熔化器，更包括複數個燃燒器，其中與該平拱的該前面相鄰的該等燃燒器在該平拱的該下側上方處於一水平處。
  4. 如請求項1所述的熔化器，其中該玻璃接觸表面的至少一部分相對於該地面部分的一法線傾斜離開該熔化器的該玻璃熔化空間。
  5. 如請求項4所述的熔化器，其中該玻璃接觸壁包括一基部及一上部，且該上部從該基部向該玻璃接觸壁的一頂部逐漸變細。
  6. 如請求項1所述的熔化器，其中該玻璃接觸壁是由氧化鋯耐火材料所形成的。
  7. 如請求項1所述的熔化器，其中該入口壁包括延伸通過該入口壁的至少三個批料入口埠。
  8. 如請求項7所述的熔化器，其中該等至少三個批料入口埠在該入口壁的一寬度方向上等距地彼此間隔。
  9. 如請求項1所述的熔化器，其中該平拱是由固定到該熔化器的一外構造的托座所支撐的，且該等托座在該入口壁的一寬度方向上是可位移及可復原的，以適應該平拱的擴張及收縮。
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