專利名稱：長(zhǎng)使用壽命的坩堝漏嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種適合用于制造礦物纖維的纖維成形坩鍋，更 具體地說(shuō)，涉及一種用于纖維成形坩鍋的漏嘴。本發(fā)明還涉及一種制 造纖維成形坩鍋的方法。
背景技術(shù)：
在制造優(yōu)質(zhì)的連續(xù)股的玻璃纖維中，坩鍋是最關(guān)鍵的部件之一。
通常，坩鍋由鉑銠(Pt-Rh)合金制成，并且為在其內(nèi)傳送熔融玻璃的 盒體形式。該盒體具有基板，該基板上穿透有多個(gè)孔。這些孔中的每 一個(gè)由稱為"漏嘴"的噴孔組成， 一旦其變細(xì)，玻璃通過(guò)該噴孔流出以 生產(chǎn)纖維。
在"直接熔化，，的坩鍋技術(shù)中，玻璃以熔融狀態(tài)進(jìn)給，但為了保持 熱平衡，需要通過(guò)焦耳效應(yīng)加熱坩鍋的主體。由基板構(gòu)成的板具有幾 百甚至幾千個(gè)漏嘴，而在已有的或正在發(fā)展中的坩鍋中，漏嘴的數(shù)量 可達(dá)到4000或者甚至6000或者更多。
通常，為了避免基板變形，已知是將機(jī)械加固分布在其長(zhǎng)度上以 及漏嘴的位置之間，由此確保使用中更高的硬度。
目前的用于制造坩鍋的技術(shù)，特別是制造坩鍋基板的技術(shù)，需要 考慮與纖維產(chǎn)量或與從坩鍋拉絲相關(guān)的經(jīng)濟(jì)限制，以及需要考慮與漏 嘴的幾何形狀和基板的每單元面積上的漏嘴數(shù)量相關(guān)的技術(shù)，其中纖 維可以通過(guò)所述漏嘴被拉絲。
根據(jù)目前的方法，坩鍋基板通過(guò)在基板材料上成形或鉆出漏嘴的 幾何形狀來(lái)制造。以此方式制造基板使用很多昂貴的金屬。在其內(nèi)成 形或鉆孔的漏嘴典型地是圓錐形，并具有相對(duì)較大的入口，該入口降 低了堆積密度和增加了基板的整個(gè)重量。將漏嘴在高溫下暴露在空氣 中也導(dǎo)致漏嘴腐蝕。由于腐蝕出現(xiàn)在漏嘴出口，通過(guò)此處成形的纖維
增大了直徑。由于漏嘴出口以不同速度腐蝕，纖維直徑也以不同速度
增大，這生產(chǎn)出了無(wú)法接收的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是為了獲得一種包括基板和坩鍋漏嘴的纖維成形坩 鍋。基板在其內(nèi)具有至少一個(gè)孔。坩鍋漏嘴與基板分開(kāi)成形，并支承 在基板上的孔內(nèi)，并焊接到基板上。坩鍋漏嘴具有上端和下端，并包 括在坩鍋漏嘴的上端處的凸緣。在上端處設(shè)置有與凸緣相鄰的錐形入 口。上圓柱形部與錐形入口相鄰設(shè)置。錐形中部與上圓柱形部相鄰設(shè) 置。下圓柱形部與錐形中部相鄰設(shè)置，并延伸到位于坩鍋漏嘴的下端 處的出口處。


圖l是用于纖維成形坩鍋的長(zhǎng)使用壽命的漏嘴的側(cè)透視圖。
圖2是圖1所示長(zhǎng)使用壽命漏嘴的頂正視圖。 圖3是圖2所示長(zhǎng)使用壽命漏嘴沿線3-3的正面剖視圖。 圖4是圖3所示具有長(zhǎng)使用壽命漏嘴的基板的局部正面剖視圖。
具體實(shí)施例方式
本說(shuō)明和附圖披露了一種適合用于制造玻璃纖維的纖維成形蚶 鍋。需了解的是，該坩鍋可構(gòu)造為形成其它礦物材料的纖維。
現(xiàn)參考附圖，在圖1-3中示出了一種用于形成連續(xù)玻璃纖維的坩 鍋漏嘴10。坩鍋漏嘴10可以由鉑銠(Pt-Rh)形成。坩鍋漏嘴10具 有厚度大體一致的薄壁9。坩鍋漏嘴10在其上端13處具有凸緣11， 與錐形入口 12相鄰。更具體地說(shuō)，入口 12是向外張開(kāi)的，從而當(dāng)從 其橫截面看時(shí)，其形狀以倒置的鐘的外形輪廓的形式向外擴(kuò)散。錐形 入口 12提供了到上圓柱形部14的光滑過(guò)渡，并為焊接連接提供材料。 坩鍋漏嘴10的中部15向下頸狀收縮以形成錐形中部16。在錐形中部 16的上端17和下端19處具有清晰的分界線(即，在坩鍋漏嘴的壁上 有明顯的角度變化)。錐形中部16的下端19延伸到位于坩鍋漏嘴10 的出口端21處的下圓柱形部18。
盡管也可以使用其他厚度，坩鍋漏嘴IO具有在大約0.007英寸至
大約0.015英寸范圍內(nèi)的壁厚，厚度基本上一致。凸緣ll的厚度可稍 大于坩鍋漏嘴10的其余部分的厚度。例如，凸緣11的厚度T1可以 約為0.015英寸，而坩鍋漏嘴10的其余部分的厚度T2可以約為0.011 英寸。關(guān)于橫向尺寸，盡管可以使用其他尺寸，坩鍋漏嘴10的上端 13具有優(yōu)選在約0.080英寸至約0.134英寸范圍內(nèi)的內(nèi)徑Dl。倒置的 鐘的外形輪廓的外徑R將按照需要取決于坩鍋漏嘴10的上端13的直 徑Dl和上圓柱形部14的內(nèi)徑D2。下圓柱形部18優(yōu)選地具有在約 0.058英寸至約0.1英寸范圍內(nèi)的內(nèi)徑D3，但也可以有其他值。關(guān)于 軸向尺寸，坩鍋漏嘴10的整個(gè)長(zhǎng)度L1優(yōu)選地為約0.165英寸，錐形 中部16的長(zhǎng)度L2小于約0.025英寸，下圓柱形部18的長(zhǎng)度L3為大
約0.065英寸。需了解的是，上述所公開(kāi)的尺寸范圍皆是示例性的， 并可以有其他值。
根據(jù)本發(fā)明，相對(duì)于通常的坩鍋漏嘴，錐形中部16減少了坩鍋漏 嘴10的合金重量，因?yàn)樗３至讼鄬?duì)薄的壁厚，但仍能夠通過(guò)使通過(guò) 坩鍋漏嘴10的壓降最小化來(lái)使生產(chǎn)量最大化。下部18是圓柱形的事 實(shí)使得可以在需要的時(shí)候能夠被輕松地堵上，并且當(dāng)坩鍋漏嘴10腐蝕 時(shí)能更好地控制纖維的直徑。因此，本發(fā)明的坩鍋漏嘴IO具有延長(zhǎng)的 使用壽命，這也對(duì)支承纖維成形操作所需的合金有影響。
在本發(fā)明中，位于坩鍋漏嘴10的錐形入口 12處的入口 22的和位 于坩鍋漏嘴10的下端23處的坩鍋漏嘴10的出口端19的直徑Dl、 D2、 D3，在與坩鍋漏嘴10的全長(zhǎng)Ll聯(lián)合時(shí)，提供了一種能夠產(chǎn)生 與通常的坩鍋漏嘴同樣的生產(chǎn)量(但具有減輕的坩鍋漏嘴凈重)，以及 在入口 22和出口 24處具有較小直徑D1、 D2、 D3的坩鍋漏嘴10。對(duì) 于給定的生產(chǎn)量，入口 22的較小的直徑D1、 D2也能增加堆積密度， 這減輕了形成基板的昂貴金屬的重量及制造坩鍋所需要的昂貴金屬的 數(shù)量。在出口 24處的較小的直徑D3在更高生產(chǎn)量中提供了減小的纖 維張力。具體地選擇入口 22、出口 24的直徑Dl、 D2、 D3與長(zhǎng)度 Ll之比，以優(yōu)化用于整個(gè)坩鍋的昂貴金屬的用量，并最大化特定生產(chǎn) 量和最小化纖維成形張力。設(shè)計(jì)的最優(yōu)形狀允許致密封裝，同時(shí)錐形
中部16和較短的全長(zhǎng)L1允許在相同生產(chǎn)量下有較小的排出口，這反 過(guò)來(lái)又防止了在高堆積密度下漏嘴到漏嘴的溢流。
如圖4所示，坩鍋漏嘴10由基板20支承。需注意的是，根據(jù)本 發(fā)明的坩鍋漏嘴IO是單獨(dú)成形、完成的部分，該部分通過(guò)基板20上 的孔25插入。優(yōu)選地，坩鍋漏嘴10準(zhǔn)確地裝配到基板20中的預(yù)先沖 壓、準(zhǔn)確定位的孔25內(nèi)，并通過(guò)任意一種焊接法圍繞其凸緣ll焊接， 以確保結(jié)構(gòu)上有效、密封的連接。
當(dāng)坩鍋漏嘴IO在高溫下暴露于空氣中時(shí)，Pt-Rh由于自身的氧化 而腐蝕。在具有傳統(tǒng)漏嘴的坩鍋里，這種腐蝕導(dǎo)致較大纖維直徑的不 期望的結(jié)果。在坩鍋漏嘴10腐蝕時(shí)，坩鍋漏嘴10的下部18的圓柱形 和一致的壁厚提供了更多的纖維直徑控制。這反過(guò)來(lái)又為玻璃纖維產(chǎn) 品提供了更合適的直徑和提供了更長(zhǎng)的坩鍋使用壽命。此外，不像圓 錐形的出口端，圓柱形出口端21形成易于堵上的坩鍋漏嘴10。
一種制造纖維成形坩鍋的方法，包括提供在其自內(nèi)具有至少一個(gè) 孔25的基板20的步驟。也提供坩鍋漏嘴IO。坩鍋漏嘴10與基板20 分開(kāi)成形。坩鍋漏嘴10包括位于坩鍋漏嘴10的上端13處的凸緣 11;位于上端13處與凸緣11相鄰的錐形入口 12;與錐形入口 12相 鄰的上圓柱形部14;與上圓柱形部14相鄰的錐形中部16;以及與錐 形中部16相鄰并延伸到位于坩鍋漏嘴10的下端23處的出口 24的下 圓柱形部18。坩鍋漏嘴10支承在基板20中的孔25內(nèi)。最后，坩鍋 漏嘴10焊接到基板20上。
盡管在圖中只示出了一個(gè)孔25和一個(gè)坩鍋漏嘴10，需了解的是， 坩鍋基板20典型地可具有多個(gè)孔25和坩鍋漏嘴10。
坩鍋漏嘴10的部分的組合在所有的標(biāo)準(zhǔn)中提供了最理想的性能， 包括合金重量、生產(chǎn)量、耐漬性、堆積密度、制造成本、可焊接性等 等。下圓柱形部18的長(zhǎng)度L3優(yōu)選地足夠長(zhǎng)，以防止坩鍋漏嘴的腐蝕 到達(dá)坩鍋漏嘴10的錐形中部16，并且若需要，可為每次應(yīng)用最優(yōu)化 該長(zhǎng)度L3。
根據(jù)專利法的條款，本發(fā)明的操作原理和模式已經(jīng)在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明和描述。然而，必須理解的是，本發(fā)明可以以特 定解釋和描述之外的方式進(jìn)行而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種纖維成形坩鍋，包括基板(20)，具有在其內(nèi)的至少一個(gè)孔(25)；和坩鍋漏嘴(10)，其與基板分開(kāi)形成并支承在基板中的孔內(nèi)，該坩鍋漏嘴焊接到基板上，所述坩鍋漏嘴具有上端(13)和下端(23)，并包括在坩鍋漏嘴的上端處的凸緣(11)；在上端處的與凸緣相鄰的錐形入口(12)；與錐形入口相鄰的上圓柱形部(14)；與上圓柱形部相鄰的錐形中部(16)；和與錐形中部相鄰的、并延伸到位于坩鍋漏嘴的下端處的出口(24)的下圓柱形部(18)。
2. 如權(quán)利要求1所述的纖維成形坩鍋，其中，所述錐形入口形成 了到上圓柱形部的光滑過(guò)渡。
3. 如權(quán)利要求1所述的纖維成形坩鍋，其中，所述錐形入口向外 張開(kāi)，從而具有以倒置的鐘的形狀輪廓的形式向外擴(kuò)散的形狀。
4. 如權(quán)利要求1所述的纖維成形坩鍋，其中，在錐形中部的上端 和下端處、在錐形中部和上、下圓柱形部之間具有清晰的分界線。
5. 如權(quán)利要求1所述的纖維成形坩鍋，其中，坩鍋漏嘴由鉑和銠 (Pt-Rh)或其他適當(dāng)?shù)牟牧闲纬伞?br> 6. 如權(quán)利要求1所述的纖維成形坩鍋，其中，坩鍋漏嘴具有厚度 基本上一致的壁(19)，該壁從坩鍋漏嘴的上端延伸到下端。
7. 如權(quán)利要求1所述的纖維成形坩鍋，其中，坩鍋漏嘴具有厚度 在約0.007英寸-0.015英寸范圍內(nèi)的壁。
8. 如權(quán)利要求1所述的纖維成形坩鍋，其中，下圓柱形部的內(nèi)徑 小于上圓柱形部的內(nèi)徑。
9. 如權(quán)利要求8所述的纖維成形坩鍋，其中，坩鍋漏嘴的上端具 有在約0.080英寸-0.134英寸范圍內(nèi)的內(nèi)徑，下圓柱形部具有在約0.05 英寸-0.1英寸范圍內(nèi)的或適合于成形條件的內(nèi)徑。
10. 如權(quán)利要求1所述的纖維成形坩鍋，其中，坩鍋漏嘴具有約 0.165英寸的全長(zhǎng)度，錐形中部具有小于約0.025英寸的長(zhǎng)度，下圓柱 形部具有約0.065英寸的長(zhǎng)度。
11. 如權(quán)利要求1所述的纖維成形坩鍋，其中，坩鍋漏嘴焊接到 基板上。
12. —種纖維成形坩鍋，包括 基板，具有在其內(nèi)的至少一個(gè)孔；和坩鍋漏嘴，其與基板分開(kāi)形成并支承在基板中的孔內(nèi)，該坩鍋漏 嘴焊接到基板上，所述坩鍋漏嘴具有上端和下端，并具有厚度基本上 一致的壁，該壁從坩鍋漏嘴的上端延伸到下端，該蚶鍋漏嘴包括 在坩鍋漏嘴的上端處的凸緣；在上端處的與凸緣相鄰的錐形入口 ，所述錐形入口向外張開(kāi)， 從而具有以倒置的鐘的形狀輪廓的形式向外擴(kuò)散的形狀；與錐形入口相鄰的上圓柱形部，該錐形入口形成了到上圓柱 形部的光滑過(guò)渡；與上圓柱形部相鄰的錐形中部；和與錐形中部相鄰的、并延伸到位于坩鍋漏嘴的下端處的出口 的下圓柱形部。
13. 如權(quán)利要求12所述纖維成形蚶鍋，其中，所述錐形入口形成 了到上圓柱形部的光滑過(guò)渡。
14. 如權(quán)利要求12所述纖維成形坩鍋，其中，在錐形中部的上端 和下端處、在錐形中部和上、下圓柱形部之間具有清晰的分界線。
15. 如權(quán)利要求12所述的纖維成形坩鍋，其中，坩鍋漏嘴由柏和 銠(Pt-Rh)或其他適當(dāng)?shù)牟牧闲纬伞?br> 16. 如權(quán)利要求12所述的纖維成形蚶鍋，其中，蚶鍋漏嘴具有厚 度在約0.011英寸-0.015英寸范圍內(nèi)的壁。
17. 如權(quán)利要求8所述的纖維成形坩鍋，其中，坩鍋漏嘴的上端 具有在約0.080英寸-0.134英寸范圍內(nèi)的內(nèi)徑，下圓柱形部具有在約 0.05英寸-0.1英寸范圍內(nèi)的或適合于成形條件的內(nèi)徑。
18. 如權(quán)利要求12所述的纖維成形坩鍋，其中，坩鍋漏嘴具有約 0.165英寸的全長(zhǎng)度，錐形中部具有小于約0.025英寸的長(zhǎng)度，下圓柱 形部具有約0.065英寸的長(zhǎng)度。
19. 如權(quán)利要求12所述的纖維成形坩鍋，其中，坩鍋漏嘴激光焊 接到基板上。
20. —種制造纖維成形坩鍋的方法，它包括以下步驟a) 提供其內(nèi)具有至少一個(gè)孔的基板；b) 提供與基板分開(kāi)形成的坩鍋漏嘴，其中，該坩鍋漏嘴包括 在坩鍋漏嘴的上端處的凸緣；在上端處的與凸緣相鄰的錐形入口；與 錐形入口相鄰的上圓柱形部；與上圓柱形部相鄰的錐形中部；和與錐 形中部相鄰的、并延伸到坩鍋漏嘴的下端的出口處的下圓柱形部；c) 將坩鍋漏嘴支承在基板中的孔內(nèi)；和d) 將坩鍋漏嘴焊接到基板上。
全文摘要
一種纖維成形坩堝，它包括具有至少一個(gè)孔(25)的基板(20)和坩堝漏嘴(10)，該坩堝漏嘴(10)與基板分開(kāi)成形，并且支承在基板的孔內(nèi)，以及焊接到基板上。坩堝漏嘴具有上端(13)和下端(23)，并包括在其上端處的凸緣(11)。在上端處設(shè)置有與凸緣相鄰的錐形入口(12)。上圓柱形部(14)與錐形入口相鄰設(shè)置。錐形中部(16)與上圓柱形部相連設(shè)置。下圓柱形部(18)與錐形中部相鄰設(shè)置，并延伸到坩堝漏嘴的下端處的出口。
文檔編號(hào)C03B37/00GK101351415SQ200680049618
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者A·P·奧克利弗, B·L·比米斯 申請(qǐng)人:Ocv智識(shí)資本有限責(zé)任公司