專(zhuān)利名稱(chēng):用來(lái)使玻璃熔體均化的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明一般涉及用來(lái)減少玻璃熔體中的污染物的方法,更具體涉及在玻璃攪拌工藝過(guò)程中減少冷凝形成的污染物。
背景技術(shù):
化學(xué)均一性和熱均一性是良好的玻璃成形操作的關(guān)鍵部分。玻璃熔融操作的功能通常是制備具有可接受的氣體或固體夾雜物水平的玻璃,但是此種玻璃經(jīng)常包括化學(xué)上不同的相形成的帶(條痕或條紋)。玻璃的這些不均勻組分由熔融工藝過(guò)程中的各種常規(guī)現(xiàn)象引起,包括難熔物溶解,熔融層化,玻璃表面揮發(fā)以及溫度差。所產(chǎn)生的帶由于顏色和/ 或折射率的差異,在玻璃中可以觀察到。一種用來(lái)改進(jìn)玻璃的均一性的方法是使得熔融的玻璃通過(guò)位于熔融器下游的攪拌室。所述攪拌室裝有攪拌器,所述攪拌器具有中心軸,使用合適的電動(dòng)機(jī)使得中心軸旋轉(zhuǎn)。從該軸伸出多個(gè)槳葉,用來(lái)在熔融玻璃從攪拌室的頂部到其底部通過(guò)攪拌室的時(shí)候,對(duì)熔融的玻璃進(jìn)行混合。本發(fā)明涉及在不會(huì)進(jìn)一步向所得的玻璃中引入缺陷的情況下對(duì)攪拌室進(jìn)行操作,具體來(lái)說(shuō),不會(huì)引入由于冷凝的氧化物造成的缺陷。玻璃攪拌室中的揮發(fā)性氧化物可能是由玻璃和攪拌室中存在的任何元素形成的。 最具揮發(fā)性和破壞性的氧化物中有些是由Pt、As、Sb、B和Sn形成的。玻璃熔體中可冷凝氧化物的主要來(lái)源包括熱的鉬表面(對(duì)于PtO2)、以及玻璃自由表面(對(duì)于403、As406、Sb406和 SnO2)。所謂“玻璃自由表面”是指接觸攪拌室內(nèi)氣氛的玻璃表面。因?yàn)椴Aё杂杀砻嬷系臍夥毡葦嚢枋彝獾臍夥諢?,前一氣氛中可能包含上述中的任何一種或所有的物質(zhì)或者其它揮發(fā)性物質(zhì),玻璃自由表面之上的氣氛有向上流經(jīng)任意開(kāi)口,比如從攪拌軸與攪拌室蓋子之間的環(huán)形空間通過(guò)的固有趨勢(shì)。因?yàn)殡S著攪拌器軸與玻璃自由表面之間的距離增加, 攪拌室軸通常變得更冷,如果軸和/或蓋子的溫度低于包含在攪拌室氣氛內(nèi)的揮發(fā)性氧化物的露點(diǎn),這些氧化物會(huì)冷凝到軸表面上。在其它的較冷的表面上也可能發(fā)生冷凝,包括攪拌器的蓋子,特別是攪拌器蓋子的環(huán)形區(qū)域。當(dāng)產(chǎn)生的冷凝物達(dá)到足夠尺寸時(shí),它們會(huì)脫落,落到玻璃中并造成在玻璃產(chǎn)品中的夾雜物缺陷或氣泡缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,揭示了一種攪拌玻璃熔體的方法,該方法包括使得熔融的玻璃流過(guò)攪拌室,所述攪拌室包括蓋子,所述蓋子具有通過(guò)該蓋子的通道,所述攪拌室還包括攪拌器,所述攪拌器包括貫穿所述蓋子通道的軸,在所述攪拌器軸和蓋子之間形成環(huán)形間隙,并用設(shè)置在攪拌器軸的內(nèi)部空腔中的加熱元件對(duì)攪拌器軸的一部分進(jìn)行加熱。在另一個(gè)實(shí)施方式中,描述了一種用來(lái)攪拌玻璃熔體的設(shè)備,其包括構(gòu)造成容納熔融玻璃的攪拌室,所述攪拌室包括蓋子,該蓋子限定了通過(guò)該蓋子的通道;攪拌器,所述攪拌器包括貫穿所述通道、延伸到攪拌室中的軸,所述蓋子和攪拌器軸限定了在它們之間的環(huán)形間隙,其中,所述攪拌器軸限定了軸內(nèi)部的空腔;以及加熱元件,其設(shè)置在所述攪拌器軸空腔之內(nèi),用來(lái)對(duì)通過(guò)環(huán)形間隙的軸的至少一部分進(jìn)行加熱。在又一個(gè)實(shí)施方式中,本發(fā)明揭示了一種用來(lái)攪拌玻璃熔體的設(shè)備,其包括構(gòu)造成容納熔融玻璃的攪拌室,所述攪拌室包括蓋子,所述蓋子限定出通過(guò)該蓋子的通道;攪拌器,該攪拌器具有貫穿該通道、延伸到攪拌室中的軸;所述蓋子和軸之間的空間限定了環(huán)形間隙;和位于軸外部的至少一個(gè)紅外加熱元件,用來(lái)對(duì)與環(huán)形間隙相鄰的軸的部分進(jìn)行加熱。參見(jiàn)附圖,通過(guò)以下說(shuō)明性的描述將更容易理解本發(fā)明,同時(shí)將更清楚地了解本發(fā)明的其它目的、特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn),以下描述不是限制性的。
圖1是1200°C (最下面的曲線)至1550°C (最上面的曲線)的四種溫度的鉬的質(zhì)量損失(縱軸)_氧氣分壓(橫軸)的圖。圖2是兩種氧氣含量(10%是下面的曲線;20%是上面的曲線)的鉬的質(zhì)量損失 (縱軸)_溫度(橫軸)曲線圖。圖3是兩種溫度(1550°C是下面的曲線;1645°C是上面的曲線)的鉬的質(zhì)量損失 (縱軸)_氣流(橫軸)曲線圖。圖4是對(duì)于三種不同的氧氣濃度,鉬族金屬鉬和銠各自的總壓力(縱軸)_溫度 (橫軸)曲線圖。圖5顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用來(lái)攪拌玻璃的示例性室的的截面圖,其包括加熱元件,所述加熱元件設(shè)置在由攪拌軸限定的內(nèi)部空腔之內(nèi)。圖6是圖5的內(nèi)部空腔的部分的截面圖,顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性的電阻加熱元件。圖7是圖5的內(nèi)部空腔的部分的截面圖,顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式設(shè)置在攪拌器軸內(nèi)部的示例性的感應(yīng)加熱元件,其包括冷卻供應(yīng)管線,用來(lái)供應(yīng)穿過(guò)加熱元件的冷卻劑。圖8是示例性的攪拌軸的截面圖,顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式設(shè)置在攪拌器軸外側(cè)上的感應(yīng)加熱元件(未顯示冷卻劑供應(yīng)管線)。圖9是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的截面圖,其包括設(shè)置在圍繞攪拌器軸的環(huán)形間隙的外部并且與該環(huán)形間隙相鄰的示例性的輻射加熱元件。圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式,用來(lái)加熱攪拌器軸的激光輻射加熱元件的截面圖。
具體實(shí)施例方式如上文所討論,本發(fā)明涉及玻璃片中的鉬族缺陷的問(wèn)題。更具體來(lái)說(shuō),本發(fā)明涉及在制造工藝中的流動(dòng)的熔融玻璃具有自由表面,以及位于自由表面之處或上方的一個(gè)或多個(gè)暴露的表面的一些位置處形成鉬族金屬的冷凝物。(在本文中,術(shù)語(yǔ)"在……處或之上" 當(dāng)用來(lái)表示結(jié)構(gòu)或表面(包含鉬族金屬)與流動(dòng)的熔融玻璃的自由表面之間的空間關(guān)系
5的時(shí)候,包括位于自由表面處或自由表面之上的結(jié)構(gòu)或表面。類(lèi)似地,術(shù)語(yǔ)"在……處或之下"用于相同的目的的時(shí)候,包括流動(dòng)的熔融玻璃的自由表面位于包含鉬族金屬的結(jié)構(gòu)或表面之處和之下的情況)因?yàn)榕c高溫有關(guān),在自由表面之處或之上的某些位置,鉬族金屬可以發(fā)生氧化,形成金屬蒸氣(例如Pta蒸氣),該蒸氣可以回復(fù)成金屬,在自由表面處或之上的其他位置冷凝成金屬顆粒。然后這些鉬族金屬顆粒可以回"落"到自由表面上,或者夾雜在玻璃流體中,由此在成品的玻璃片中形成缺陷(通常是夾雜物)。包含通過(guò)此種機(jī)理形成的鉬族金屬的缺陷(本文稱(chēng)作"鉬族冷凝物缺陷"或簡(jiǎn)稱(chēng)"冷凝物缺陷")具有能夠?qū)⑵渑c包含通過(guò)其他機(jī)理形成的鉬族金屬的缺陷區(qū)別開(kāi)的特征。因此,冷凝物缺陷具有晶體形狀,它們的最大尺寸等于或大于50微米。不希望被任何具體理論所限制,認(rèn)為鉬族冷凝物缺陷源自以下化學(xué)和熱力學(xué)作用。該問(wèn)題的主要來(lái)源是鉬族金屬可以與氧一起進(jìn)入的雙向反應(yīng)。例如,對(duì)于鉬和銠,雙向反應(yīng)之一可以寫(xiě)作以下反應(yīng)式
Pt (s) + O2 (g) ^ Pto2(1)
4Rh(s) + 302(g) ^ 2Rh203(2)其它的包括鉬的反應(yīng)可以產(chǎn)生PtO和其他氧化物,其他包括銠的反應(yīng)可以產(chǎn)生 RhO, RhO2和其他氧化物。這些反應(yīng)的正向反應(yīng)進(jìn)行可以看作鉬族冷凝物缺陷的“起始來(lái)源”(起始點(diǎn))。如圖1-3所示,影響這些正向反應(yīng)速率的主要因素是氧氣分壓p02,溫度和流速。具體來(lái)說(shuō),圖1顯示了對(duì)于四種不同溫度,PO2對(duì)鉬的正向反應(yīng)的影響,艮口, 1200°C -星形數(shù)據(jù)點(diǎn);1450°C -三角形數(shù)據(jù)點(diǎn);1500°C -正方形數(shù)據(jù)點(diǎn);1550°C -菱形數(shù)據(jù)點(diǎn)。該圖中的橫軸是氧氣分壓,單位為%,而縱軸是鉬的質(zhì)量損失,單位為克/厘米7秒。 直線是對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的線性擬合。從圖1可以看到,鉬的氧化和蒸發(fā)基本上隨著氧氣分壓的增大而線性增大,隨著溫度的升高,該影響的斜率越來(lái)越大。圖2更詳細(xì)地顯示了溫度的影響。該圖中的橫軸是溫度,單位為。C,縱軸是鉬的質(zhì)量損失,單位為克/厘米2/秒。菱形數(shù)據(jù)點(diǎn)表示氧氣分壓為10%的氣氛的情況,而正方形數(shù)據(jù)點(diǎn)表示氧氣分壓為20%的情況。通過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)的曲線為指數(shù)擬合。從該數(shù)據(jù)可以明顯地看出,鉬的氧化和蒸發(fā)隨著溫度的升高迅速(呈指數(shù)關(guān)系)增大。盡管圖2未顯示,但是其它的試驗(yàn)表明,Pt的揮發(fā)在大約 600°C開(kāi)始。圖3顯示鉬族金屬的氧化和蒸發(fā)中涉及的第三個(gè)主要參數(shù)的影響,即含氧氣的氣氛在金屬表面上的流速。此圖中的橫軸是通過(guò)在測(cè)試中用來(lái)容納鉬樣品的容器的流速,單位為標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(SLPM),而在圖1和圖2中,縱軸是鉬的質(zhì)量損失,單位為克/厘米2/秒。 三角形數(shù)據(jù)點(diǎn)是溫度為1550°C的情況,而菱形數(shù)據(jù)點(diǎn)是在1645°C得到的。兩種情況的氧氣分壓均為20%。從圖3可以看到,對(duì)于這兩種溫度,隨著流速增大,當(dāng)離開(kāi)停滯條件的時(shí)候,鉬的質(zhì)量損失快速增大,然后趨于稍微成水平,對(duì)于較低溫度下尤其如此。盡管不希望被任何特定操作理論限制,認(rèn)為在裸露的金屬表面的流量增大會(huì)剝?nèi)ソ饘?氣體界面的氧化物層,促進(jìn)更快速氧化。還認(rèn)為流動(dòng)會(huì)抑制金屬表面上氧化物的平衡蒸氣壓的建立,這在動(dòng)力學(xué)上可以減小揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生的速率。將圖1-3 —起進(jìn)行考慮,可以看到鉬族冷凝物缺陷的起始來(lái)源,即鉬族金屬的氧化和蒸發(fā),隨著PO2,溫度和流速中的每一種條件增大而增大,合并的影響基本上是加合的。 因此,冷凝物缺陷的起始來(lái)源可以被認(rèn)為是流動(dòng)的熔融玻璃的自由表面附近的結(jié)構(gòu)的那些區(qū)域,在這些區(qū)域,包含鉬族金屬的物質(zhì)接觸較高的氧氣濃度、較高的溫度和/或處于較高的流速(相對(duì)于其它的區(qū)域),上述三種條件中的兩種或三種的組合是非常不利的(非常麻煩的)起始來(lái)源。鉬族金屬本身的氧化/蒸發(fā)不會(huì)導(dǎo)致冷凝物缺陷。倒不如說(shuō),必須從在流動(dòng)的熔融玻璃的自由表面上方的蒸氣/氣態(tài)氣氛中冷凝固體,產(chǎn)生顆粒,然后該顆??梢曰亍奥洹?到自由表面上,或者通過(guò)其他方式夾雜在流動(dòng)的玻璃中,由此成為玻璃板內(nèi)的冷凝物缺陷。 以上反應(yīng)式(1)和O)的逆向反應(yīng)促進(jìn)了鉬族金屬的冷凝,因此可以看作用于固體顆粒形成的〃轉(zhuǎn)變器〃。造成逆向反應(yīng)速率加快的因素包括溫度和/或PA的下降。圖4顯示與冷凝過(guò)程有關(guān)的熱力學(xué)。該圖中的橫軸是溫度,單位為。C,而縱軸是在包含鉬族金屬的氣態(tài)物質(zhì)的氣氛中的總壓力。圖中顯示的熱力學(xué)計(jì)算是對(duì)于80重量%鉬-20重量%銠合金進(jìn)行的。成對(duì)的(i)實(shí)線,(ii)長(zhǎng)虛線和(iii)短虛線分別表示p02值為0. 2大氣壓,0. 01大氣壓和 0. 001大氣壓的氣氛。對(duì)于各對(duì)線條,一對(duì)線條中的上面一條表示鉬,下面一條表示銠。從該圖中可以看到,當(dāng)高溫區(qū)域中產(chǎn)生的鉬和/或銠蒸氣移動(dòng)到較冷的區(qū)域中, 它們變得不穩(wěn)定,導(dǎo)致母材金屬的固體顆粒冷凝。圖中頂部的三個(gè)圓點(diǎn)顯示在PO2SO. 2個(gè)大氣壓的氣氛中鉬的此種效果。從這些點(diǎn)可以看到,隨著溫度從1450°C降至1350°C,氣氛中含鉬物質(zhì)的總壓力必須從約1. 5xl0-6大氣壓降至約8. OxlO-7大氣壓。用于該含鉬物質(zhì)的氣壓降低的機(jī)理是冷凝,即從氣態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。圖4還顯示了當(dāng)在高度氧化區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的鉬和/或銠蒸氣移動(dòng)到具有較低氧氣含量的區(qū)域中,也會(huì)發(fā)生形成固體物質(zhì)的情況。沿著T = 1450°C線的這三個(gè)圓點(diǎn)顯示了此種效果。隨著PO2W 0.2大氣壓(最上面的三個(gè)點(diǎn))降至0.001大氣壓(最下面的點(diǎn)),氣氛中含鉬物質(zhì)的總壓力必須從約1. 5xl0-6大氣壓降至約8. OxlO-9大氣壓。而且,該降低意味著必須形成鉬的固體形式。該固體形成組成金屬冷凝物顆粒,該顆??梢曰芈浠蛘邐A雜到熔融玻璃流中,在固化的玻璃片中形成金屬斑點(diǎn)。圖5顯示用來(lái)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式,對(duì)玻璃熔體進(jìn)行均化的方法的示例性設(shè)備。圖5的攪拌室10包括進(jìn)入管12和排出管14。在圖示的實(shí)施方式中,熔融玻璃16經(jīng)進(jìn)入管12流入攪拌室中(如箭頭18所示),并經(jīng)排出管14流出攪拌室(如箭頭20所示)。 攪拌室10包括至少一個(gè)壁M,所述壁優(yōu)選是圓筒形的,通?;旧鲜谴怪比∠虻?,但是攪拌室10可以具有其它的形狀和取向。較佳地,攪拌室壁包含鉬或鉬合金。攪拌室10還包括攪拌器沈,攪拌器沈包括軸28以及多個(gè)從軸朝著攪拌室壁M 方向向外延伸的槳葉30。軸觀通?;旧鲜谴怪比∠虻模⑶铱尚D(zhuǎn)地安裝,從而使得從軸下部伸出的槳葉30在至少部分地浸沒(méi)于熔融玻璃16的自由表面32之下的攪拌室內(nèi)旋轉(zhuǎn)。例如,可以通過(guò)合適的齒輪傳動(dòng)裝置或者帶或鏈條傳動(dòng),通過(guò)電動(dòng)機(jī)34使得攪拌器沈旋轉(zhuǎn)。熔融玻璃表面溫度通常在約1400°C至1600°C的范圍內(nèi),但根據(jù)玻璃的組成可能高些或低些。攪拌器26優(yōu)選由鉬組成,但是可以是鉬合金-例如分散增強(qiáng)的鉬(例如氧化鋯增強(qiáng)或者氧化銠鉬合金),或者任何其他適合用來(lái)攪拌熔融玻璃的耐火材料。根據(jù)本實(shí)施方式,攪拌室10還包括攪拌室蓋子36。攪拌室蓋子36可以直接安置在壁M上,或者在壁與蓋之間設(shè)置高溫密封材料,壁與蓋之間的密封在任何情況下都應(yīng)足以防止在壁與蓋之間有可以察覺(jué)的氣流。攪拌室蓋子36還限定了通道38,攪拌器軸28通過(guò)所述通道38。通過(guò)攪拌室蓋子通道的軸觀在軸觀和蓋子沈之間形成環(huán)形間隙40。攪拌室蓋子36通常被耐火絕緣層42覆蓋,所述耐火絕緣層也可以位于圍繞軸28的至少一部分的位置。根據(jù)本實(shí)施方式,最好如圖6顯示,與環(huán)形間隙40相鄰的軸觀的至少一部分限定了空腔44,所述空腔包括設(shè)置在其中的加熱元件46,優(yōu)選與環(huán)形間隙40相鄰。攪拌室軸可以是空心的,用來(lái)節(jié)省使用的昂貴的鉬或鉬合金。在圖6所示的實(shí)施方式中,導(dǎo)電環(huán)48a 和48b的作用是將電流輸送給加熱元件46。加熱元件46可以是例如圖5所示的電阻加熱元件。因此,第一導(dǎo)電環(huán)48a與軸觀電連接,以及與電阻元件的一端(即在點(diǎn)50處)電連接。所述電阻元件可以是例如高溫金屬絲線圈52(例如鉬、鎢、鉬或其合金),所述線圈設(shè)置在由高溫陶瓷(例如AN485)構(gòu)成的耐火成形件M周?chē)??;蛘?,電阻元件可以是一個(gè)或多個(gè)金屬條、棒、或者電阻元件的其他形式。例如,所述電阻元件可以設(shè)置在耐火成形件討表面中形成的凹槽內(nèi)。圖6中的示例性的電阻元件顯示為線圈。在一些實(shí)施方式中,空腔44可以包含惰性氣氛,例如包含氮?dú)饣蚝獾臍夥?,以防止加熱元件氧化。特別對(duì)于鎢之類(lèi)的雖然具有高電流承載能力,但是特別容易氧化的電阻元件來(lái)說(shuō),惰性氣氛可能是實(shí)用的??梢允褂闷渌亩栊詺怏w,例如稀有氣體類(lèi)。第二個(gè)導(dǎo)電環(huán)48b設(shè)置在軸28的周?chē)?,但通過(guò)絕緣層56與軸28電絕緣。例如, 軸28的外部的一部分可以涂覆電絕緣陶瓷耐火絕緣層42 (例如Alimdum AN485或等效材料),該絕緣層設(shè)置在第二導(dǎo)電環(huán)48b和軸28之間。電阻元件的另一端58通過(guò)軸28 (例如經(jīng)由絕緣套管60),與第二導(dǎo)電環(huán)48b相連。電刷62從電源(圖中未顯示)經(jīng)由供電線路 63(圖1)向?qū)щ姯h(huán)48a,48b供電,然后電流流過(guò)加熱元件。電刷62可以是碳刷,或者可以包含銅或者任何其他適合作為電刷的材料。較佳的是,所述電流是交流電流。較佳的是,導(dǎo)電環(huán)48a,48b與環(huán)形間隙40相距足夠的垂直距離,從而最大程度減小可能從導(dǎo)電環(huán)上的間隙40放出的揮發(fā)性物質(zhì)的冷凝,同時(shí)最大程度減小對(duì)導(dǎo)電環(huán)的加熱。在另一個(gè)實(shí)施方式中,加熱元件46可以是感應(yīng)線圈,如圖7的截面圖所示,以促進(jìn)軸觀的直接感應(yīng)加熱。因?yàn)樗鼍€圈可以承載高電流,該線圈通常是空心的,因此可以使得冷卻流體流經(jīng)線圈。因此,可能需要旋轉(zhuǎn)連接件或接合件(未顯示),以分別通過(guò)冷卻劑輸送管線45、47向線圈內(nèi)部供應(yīng)移動(dòng)冷卻流體(例如水)以及使得水從線圈內(nèi)部流出。在圖8所示的另一個(gè)實(shí)施方式中,可以通過(guò)將感應(yīng)加熱線圈設(shè)置在軸外部,采用感應(yīng)加熱對(duì)軸進(jìn)行加熱??梢哉{(diào)節(jié)施加在線圈上的電能,使得設(shè)置的線圈與軸的距離足以防止揮發(fā)物冷凝在線圈上。與之前的情況一樣,應(yīng)當(dāng)對(duì)感應(yīng)線圈進(jìn)行選擇,使得能夠?qū)㈤g隙40附近的軸28的至少一部分加熱到至少約400°C,優(yōu)選至少約600°C,更優(yōu)選至少約 1200°C,更加優(yōu)選至少約1400°C。如前文所述,通常通過(guò)冷卻通道(未顯示)對(duì)感應(yīng)線圈供應(yīng)冷卻流體??梢詫⒍鄠€(gè)加熱元件46設(shè)置在空腔44之內(nèi),以便沿著與環(huán)形間隙40相鄰的軸28的長(zhǎng)度產(chǎn)生預(yù)定的溫度梯度。同時(shí)還可以使用多對(duì)的導(dǎo)電環(huán)。加熱元件46應(yīng)能夠?qū)⑤S觀的至少一部分加熱到至少約400 °C,優(yōu)選至少約 600°C,更優(yōu)選至少約1200°C,更加優(yōu)選至少約1400°C。在一個(gè)實(shí)施方式中,可以使用防護(hù)罩64(圖5)將通過(guò)環(huán)形間隙40向上流動(dòng)的揮發(fā)性氣體偏轉(zhuǎn),以防止其冷凝在導(dǎo)電環(huán)48a,48b上,并防止碎屑(例如從電刷62上侵蝕或者磨損的顆粒(例如炭粉))下落通過(guò)環(huán)形間隙40,進(jìn)入攪拌室10的內(nèi)部。在圖9所示的又一個(gè)實(shí)施方式中,可以將一個(gè)或多個(gè)輻射源66 (例如石英紅外加熱器)設(shè)置在軸觀周?chē)?,?duì)環(huán)形間隙40相鄰的軸觀進(jìn)行加熱。所述加熱元件可以以各種形狀、尺寸和功率輸出從市場(chǎng)上容易購(gòu)得。紅外石英加熱器可以互相等距地(等角度地) 圍繞軸觀設(shè)置。有利的是,使用輻射加熱器66使加熱器能設(shè)置在與環(huán)形間隙40相距足夠距離的位置,從而防止從環(huán)形間隙40流出的揮發(fā)性材料冷凝,以及隨后的由于在加熱器上的冷凝造成的加熱器腐蝕。較佳的是,輻射加熱器66布置成將與環(huán)形間隙40相鄰的軸觀的溫度保持在至少約為400°C,優(yōu)選至少約為600°C,更優(yōu)選至少約為1200°C,更加優(yōu)選至少約為1400°C。攪拌室內(nèi)的溫度越接近目標(biāo)溫度,則從防止來(lái)自攪拌室的揮發(fā)性氣體冷凝來(lái)看,加熱將更有效。但是,在不對(duì)軸進(jìn)行輔助加熱的情況下高于軸溫度的任意軸溫度升高都是有益的?;蛘?,可以如圖10所示,用一個(gè)或多個(gè)激光器對(duì)軸進(jìn)行輻射加熱,其中輻射源 66(激光器66)產(chǎn)生激光束68,照射在環(huán)形間隙40附近的軸觀上。如果需要的話,可以除去絕緣層42的一些部分,以促進(jìn)將激光束68移動(dòng)到更接近環(huán)形間隙40。較佳的是,所述激光器是紅外激光器,產(chǎn)生紅外光能。輻射加熱元件66應(yīng)當(dāng)能夠用足夠的功率對(duì)軸觀進(jìn)行輻照,將間隙40附近的軸28的至少一部分加熱到至少約400°C,優(yōu)選至少約600°C,更優(yōu)選至少約1200°C,更加優(yōu)選至少約1400°C。在另一種情況下,可以將微波發(fā)生器(例如回旋管)用作輻射源66。使用一對(duì)1000瓦的加熱器和鉬攪拌器軸進(jìn)行表明輻射加熱元件的試驗(yàn)。加熱器在標(biāo)準(zhǔn)的120伏電流下運(yùn)行,需要少量的水冷卻(小于1加侖/分鐘)。加熱器包括鎢絲, 該鎢絲能夠?qū)⒃O(shè)置在加熱器附近的部件加熱至大約1600°C。使用設(shè)定在80%輸出的加熱器,在幾分鐘內(nèi)將軸加熱至 775°C至 875°C。這些加熱器未針對(duì)該應(yīng)用優(yōu)化。軸實(shí)際上吸收多少能量尤其取決于輻射能的發(fā)射率和軸對(duì)輻射能的吸收。在模擬中,通過(guò)軸的旋轉(zhuǎn), 軸周邊周?chē)臏囟仁蔷鶆虻?。本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是,可以在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變動(dòng)。因此,本發(fā)明人的意圖是本發(fā)明覆蓋本發(fā)明的修改和變動(dòng),只要這些修改和變動(dòng)在所附權(quán)利要求書(shū)和其等同方案的范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求
1.一種攪拌玻璃熔體的方法,包括使得熔融玻璃(16)流過(guò)攪拌室(10),所述攪拌室包括蓋子(36),所述蓋子(36)包括通過(guò)該蓋子(36)的通道(38),所述攪拌室還包括攪拌器( ),所述攪拌器06)包括貫穿所述蓋子通道的軸(觀),在所述攪拌器軸和蓋子之間形成環(huán)形間隙GO);以及用設(shè)置在所述攪拌器軸的內(nèi)部空腔G4)中的加熱元件06)對(duì)攪拌器軸的至少一部分進(jìn)行加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述加熱元件G6)包括多個(gè)加熱元件。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,對(duì)所述多個(gè)加熱元件中的至少一個(gè)的熱量輸出進(jìn)行改良,以便沿著所述攪拌器軸08)的長(zhǎng)度產(chǎn)生預(yù)定的溫度梯度。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,通過(guò)所述環(huán)形間隙00)的軸 (28)的溫度保持在約等于或高于400°C。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述加熱元件06)包含選自鉬、 鎢、鉬或其合金的金屬。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述空腔G4)包括位于其中的惰性氣體。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述加熱元件G6)與設(shè)置在攪拌器軸08)上的導(dǎo)電環(huán)G8a,48b)電連接。
8.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述軸08)被感應(yīng)加熱。
9.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述加熱元件G6)是電阻線圈或感應(yīng)線圈。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述加熱元件06)與環(huán)形間隙相鄰。
11.一種用于攪拌玻璃熔體的設(shè)備,該設(shè)備包括構(gòu)造成容納熔融玻璃(16)的攪拌室(10),所述攪拌室包括蓋子(36),所述蓋子限定了通過(guò)該蓋子的通道(38);攪拌器(26),其包括貫穿所述通道、延伸到攪拌室中的軸(觀),所述蓋子和攪拌器軸限定了在它們之間的環(huán)形間隙(40),其中,所述攪拌器軸限定了所述軸內(nèi)部的空腔04); 以及加熱元件(46),其設(shè)置在攪拌器軸空腔之內(nèi),用來(lái)對(duì)通過(guò)所述環(huán)形間隙的軸的至少一部分進(jìn)行加熱。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備,所述設(shè)備還包括設(shè)置在攪拌器軸空腔04)內(nèi)的多個(gè)加熱元件(46)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備,其特征在于,所述多個(gè)加熱元件06)布置成沿著軸08)的長(zhǎng)度提供預(yù)定的溫度分布。
14.如權(quán)利要求11-13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,所述設(shè)備還包括防護(hù)罩(64),所述防護(hù)罩設(shè)置在軸08)周?chē)?、蓋子(36)上方。
15.如權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,所述設(shè)備還包括與軸08)接觸的導(dǎo)電環(huán) G8a,48b),用來(lái)為加熱元件06)供應(yīng)電流。
16.如權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,其特征在于,所述加熱元件06)是感應(yīng)線圈。
17.如權(quán)利要求11-16中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,其特征在于,所述空腔04)包括位于其中的惰性氣氛。
18.一種用于攪拌玻璃熔體的設(shè)備,該設(shè)備包括構(gòu)造成容納熔融玻璃(16)的攪拌室(10),所述攪拌室包括蓋子(36),所述蓋子限定了通過(guò)該蓋子的通道(38);攪拌器(26),該攪拌器包括貫穿所述通道、延伸到所述攪拌室中的軸( ),在所述蓋子和所述軸之間的空間限定了環(huán)形間隙^));以及位于軸外部的至少一個(gè)輻射加熱元件(66),其用來(lái)使用具有足夠功率的光對(duì)與環(huán)形間隙相鄰的軸的部分進(jìn)行輻照,將軸的至少一部分加熱到至少約400°C。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備,其特征在于,所述輻射加熱元件(66)是紅外光源。
20.如權(quán)利要求18或19所述的設(shè)備,其特征在于,所述輻射加熱元件(66)是激光器。
21.一種攪拌玻璃熔體的方法,包括使得熔融玻璃(16)流過(guò)攪拌室(10),所述攪拌室包括蓋子(36),所述蓋子(36)包括通過(guò)該蓋子(36)的通道(38),所述攪拌室還包括攪拌器( ),所述攪拌器06)包括貫穿所述蓋子通道的軸(觀),在所述攪拌器軸和蓋子之間形成環(huán)形間隙GO);以及用輻射加熱元件(66)對(duì)攪拌器軸的至少一部分進(jìn)行加熱,所述輻射加熱元件(66)用具有足夠功率的光輻照軸的所述部分,將所述軸的被輻射的部分加熱到至少約400°C。
22.如權(quán)利要求21所述的方法,其特征在于,所述輻射加熱元件(66)是激光器。
23.如權(quán)利要求21或22所述的方法,其特征在于,所述光是紅外光。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過(guò)對(duì)軸進(jìn)行加熱,減少可能在攪拌容器的攪拌器軸上冷凝并落回到玻璃熔體中的揮發(fā)的貴金屬氧化物對(duì)玻璃熔體的污染的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中,所述攪拌器軸包括內(nèi)部空腔,以及設(shè)置在所述空腔內(nèi)的加熱元件。所述加熱元件將所述軸加熱至足以防止揮發(fā)的物質(zhì)在軸表面上冷凝的溫度。
文檔編號(hào)C03B5/187GK102203020SQ200980143727
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者D·M·萊恩曼, M·C·莫斯, M·H·戈勒爾, R·R·托馬斯 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司