專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)熱調(diào)節(jié)進(jìn)行玻璃流管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在例如下拉玻璃制造法(如熔合下拉法)中用于控制玻璃流的方法 和設(shè)備。所述方法和設(shè)備特別適合用于制造玻璃板，例如用作顯示裝置(如液晶顯示器 (LCD))中的基板的玻璃板。
背景技術(shù)：
顯示裝置有許多用途。例如，薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-IXD)用于筆記本電腦、 平板桌面監(jiān)視器、IXD電視機(jī)、和各種通訊裝置等中。TFT-IXD平板和有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)平板之類(lèi)的許多顯示裝置直接在玻璃平 板(玻璃基板)上制成。為了提高生產(chǎn)率和降低成本，典型的平板制造法在單獨(dú)一個(gè)基板 上同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)平板。為了利用規(guī)模經(jīng)濟(jì)，顯示器制造商要求越來(lái)越大的基板，由此可以在獨(dú)立的基板 上制造更多的顯示器和/或更大的顯示器。已經(jīng)證明較大的基板的生產(chǎn)對(duì)于玻璃制造工業(yè) 而言是很有挑戰(zhàn)性的，尤其是考慮到基板厚度通常小于1毫米，例如0. 7毫米。特別具有挑 戰(zhàn)性的是對(duì)用于生產(chǎn)基板的成形設(shè)備(如溢流槽(isopipe))上的熔融玻璃的行為進(jìn)行管 理的問(wèn)題。本發(fā)明解決了這個(gè)問(wèn)題以及其他問(wèn)題，提供了在熔融玻璃到達(dá)成形設(shè)備之前對(duì)其 進(jìn)行熱調(diào)節(jié)的方法和設(shè)備，從而改進(jìn)了成形設(shè)備表面上的玻璃質(zhì)量、厚度和/或溫度分布。發(fā)明概述根據(jù)第一方面，揭示了對(duì)溢流下拉法的成形設(shè)備表面上的熔融玻璃的質(zhì)量、厚度 和/或溫度分布進(jìn)行管理的方法，所述方法包括(A)在區(qū)域⑴和(ii)之間構(gòu)建流管圖(stream-tube mapping)，其中(i)將熔 融玻璃供應(yīng)至成形設(shè)備的導(dǎo)管的橫截面區(qū)域，(ii)在成形設(shè)備外表面上的區(qū)域；(B)使用該流管圖為該橫截面選擇溫度分布，從而在該成形設(shè)備表面上獲得所需 的熔融玻璃質(zhì)量、厚度和/或溫度分布；和(C)對(duì)該導(dǎo)管進(jìn)行加熱和/或絕熱，從而為該橫截面產(chǎn)生溫度分布，該溫度分布等 同于或至少近似于步驟(B)中選擇的分布。根據(jù)第二方面，揭示了一種傳送熔融玻璃的方法，所述方法包括(A)使熔融玻璃通過(guò)具有進(jìn)口、出口、周邊和長(zhǎng)度的導(dǎo)管；和(B)通過(guò)以下方式，在沿該導(dǎo)管長(zhǎng)度的至少一個(gè)位置，使該熔融玻璃產(chǎn)生不均勻的 傳熱； (i)對(duì)該導(dǎo)管周邊進(jìn)行不均勻的絕熱；或
(ii)對(duì)該導(dǎo)管周邊進(jìn)行不均勻的加熱；或(iii)對(duì)該導(dǎo)管周邊進(jìn)行不均勻的絕熱以及不均勻的加熱；其中絕熱和/或加熱的不均勻性是方位角的不均勻性。根據(jù)第三方面，揭示一種傳送熔融玻璃的方法，所述方法包括使熔融玻璃通過(guò)具 有進(jìn)口和出口的導(dǎo)管，其中(A)該導(dǎo)管包括⑴進(jìn)口段，(ii)中間段，和(iii)出 口段;(B)該進(jìn)口段和出口段是基本平直的；(C)該中間段是成角度的或彎曲的；和(D)向該中間段施加的熱量大于向該進(jìn)口段或出口段施加的熱量，或該進(jìn)口段和出口段的絕熱程度都小于該中間段的絕熱程度，或向該中間段施加的熱量大于向該進(jìn)口段或出口段施加的熱量并且該進(jìn)口段和出 口段的絕熱程度都小于該中間段的絕熱程度。根據(jù)第四方面，揭示一種傳送熔融玻璃的設(shè)備，所述設(shè)備包括(a)具有進(jìn)口、出口、周邊和長(zhǎng)度的導(dǎo)管；(b)用于控制從該周邊的熱量損失的絕熱裝置；和(c)用于向該周邊施加熱量的熱源；其中，在沿該導(dǎo)管長(zhǎng)度的一個(gè)或多個(gè)位置(i)對(duì)該熱源進(jìn)行設(shè)置，從而圍繞該導(dǎo)管周邊不均勻地施加熱量；或(ii)對(duì)該絕熱裝置進(jìn)行設(shè)置，從而產(chǎn)生從該導(dǎo)管周邊不均勻的熱量損失；或(iii)對(duì)該熱源進(jìn)行設(shè)置從而圍繞該導(dǎo)管周邊不均勻地施加熱量并且對(duì)該絕熱裝 置進(jìn)行設(shè)置從而產(chǎn)生從該導(dǎo)管周邊不均勻的熱量損失。在以下詳細(xì)說(shuō)明中提出了本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)中的一部分 對(duì)于閱讀了該詳細(xì)說(shuō)明的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者能通過(guò)按本文所 述實(shí)施本發(fā)明而了解。應(yīng)當(dāng)理解，以上一般說(shuō)明和以下詳細(xì)說(shuō)明都僅僅是對(duì)本發(fā)明的示例，意在為理解 本發(fā)明要求權(quán)利的性質(zhì)和特性提供概述或框架。包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖結(jié)合在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的 一部分。應(yīng)當(dāng)理解，本說(shuō)明書(shū)和附圖中揭示的本發(fā)明的各方面和特征可以以任何和所有的 組合形式利用。附圖簡(jiǎn)要描述

圖1是根據(jù)一種示例實(shí)施方式的熔合玻璃制造設(shè)備的示意圖。圖2是說(shuō)明由拉制法形成的玻璃帶的玻璃厚度分布的示意圖。圖3是說(shuō)明流管的示意圖。圖4是說(shuō)明具有平直的進(jìn)口段、成角度的中間段和平直的出口段的遞送管的部分解剖示意圖。圖5是說(shuō)明從遞送導(dǎo)管的出口端(圖5A)至溢流槽表面(圖5B)的流管圖的示意 圖。圖6A顯示在遞送管的進(jìn)口端的計(jì)算溫度分布。圖6B是沿圖6A的水平線的溫度與徑向距離的關(guān)系圖。圖7顯示在具有圖4結(jié)構(gòu)的遞送管的出口端的計(jì)算溫度分布。用于這種計(jì)算的加 熱和絕熱元件是方位角對(duì)稱(chēng)的。圖8說(shuō)明方位角不均勻的加熱和/或絕熱元件。發(fā)明詳述以下就熔合下拉法(也稱(chēng)為熔合法、溢流下拉法或溢流法)進(jìn)行討論，應(yīng)當(dāng)理解， 本文揭示和要求權(quán)利的方法和設(shè)備也適用于其他玻璃制造法，包括其他下拉法如狹縫拉制 法。由于熔合設(shè)備是本領(lǐng)域已知的，所以為了不與示例實(shí)施方式的說(shuō)明發(fā)生混淆，省略了關(guān) 于熔合設(shè)備的細(xì)節(jié)情況。如圖1中所示，典型的熔合設(shè)備10采用成形結(jié)構(gòu)(溢流槽)60，其包括由堰50限 定的槽30，用于接受熔融玻璃40。通過(guò)遞送管或?qū)Ч?0將熔融玻璃供應(yīng)至溢流槽，遞送管 或?qū)Ч?0使熔融玻璃的流動(dòng)方向從基本垂直變成基本水平。通過(guò)基本垂直的管道(未顯 示)將熔融玻璃提供至遞送管20，該基本垂直的管道通常在遞送管的進(jìn)口端內(nèi)相接。該垂 直管(稱(chēng)為“下導(dǎo)管”)的直徑小于遞送管進(jìn)口端的直徑，因此在該進(jìn)口端附近產(chǎn)生自由玻 璃表面。隨著熔融玻璃通過(guò)遞送管，玻璃溫度降低而玻璃粘度增加。對(duì)溫度降低的量進(jìn)行 控制，使得溢流槽接受的熔融玻璃的粘度適合于生產(chǎn)玻璃帶90。圖4中更詳細(xì)地顯示遞送管20 (重新編號(hào)為400)，其中用箭頭410表示熔融玻璃 流入該管，用箭頭420表示熔融玻璃流出該管。該附圖中的附圖標(biāo)記430、440、450、460和 470表示能通過(guò)獨(dú)立加熱元件(線圈)單獨(dú)加熱的管區(qū)。具體來(lái)說(shuō)，區(qū)430、440和450組 成該管的基本平直的進(jìn)口段，區(qū)470構(gòu)成該管的基本平直的出口段，區(qū)460構(gòu)成該管的成角 度的中間段。對(duì)于這些段中的每一個(gè)，可以使用更多或更少的區(qū)，需要時(shí)中間段可以是彎曲 的。如以下討論的，通過(guò)對(duì)向各區(qū)的線圈施加的能量的量進(jìn)行選擇，可以控制該管出口面上 的溫度分布，從而控制該溢流槽表面上的熔融玻璃的質(zhì)量、厚度和/或溫度分布。同樣參見(jiàn)圖1，離開(kāi)遞送管20之后，熔融玻璃流進(jìn)槽30中，溢過(guò)堰50，然后沿該溢 流槽的外表面向下直至其到達(dá)該管的根部70。這時(shí)，來(lái)自溢流槽的兩個(gè)會(huì)聚側(cè)面的兩個(gè)熔 融玻璃板結(jié)合在一起形成單獨(dú)一個(gè)帶90。離開(kāi)根部之后，該帶首先橫越邊緣輥80，然后是 一組或多組牽拉輥(未顯示)。邊緣輥的溫度低于玻璃的溫度，例如，邊緣輥是水冷或氣冷 的。這種較低的溫度的結(jié)果是，邊緣輥使玻璃溫度局部降低。這種冷卻減輕了該帶的稀薄 化，即，局部冷卻有助于控制拉制過(guò)程中(例如通過(guò)牽拉輥的作用)發(fā)生的帶寬度的減小。使用熔合法生產(chǎn)玻璃基板依賴(lài)于溢流槽60上每單位寬度熔融玻璃的大致均勻流 動(dòng)(也稱(chēng)為“流體密度(flow density)”)，以確保玻璃帶90的品質(zhì)區(qū)域部分95 (參見(jiàn)圖2) 的厚度是可接受的產(chǎn)品規(guī)格內(nèi)的均勻厚度。在溢流槽的任一端，所謂“末端效應(yīng)”要為流體 密度增大負(fù)責(zé)，最終由玻璃帶兩個(gè)垂直邊界100的厚度增大而證明。厚度增大在與垂直邊界相鄰的一些有限寬度(稱(chēng)為“珠鏈”區(qū)域)上發(fā)生；這種玻 璃不能用于制造顯示器，在將基板裝船之前要除去。但是，珠鏈區(qū)域起到非常有用的功能，它為牽拉輥提供可以接觸玻璃帶從而以穩(wěn)定方式“牽拉”玻璃離開(kāi)溢流槽同時(shí)確保邊緣穩(wěn) 定的表面積。這種做法使得品質(zhì)區(qū)域不會(huì)接觸任何可能導(dǎo)致原始玻璃損壞的機(jī)械表面。可通過(guò)各種方式(例如通過(guò)使溢流槽傾斜)對(duì)溢流槽上每單位寬度包括的品質(zhì)區(qū) 域95和兩個(gè)端部區(qū)域100的流動(dòng)進(jìn)行控制。由于典型的工藝變量以及溢流槽性能的老化 相關(guān)漂移(即，隨時(shí)間流逝發(fā)生的溢流槽物理形狀因?yàn)闄C(jī)械蠕變而產(chǎn)生的變化)，需要對(duì)溢 流槽的機(jī)械條件和熱條件進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保持所需的流體密度。還可以調(diào)節(jié)溢流槽上游遞送 系統(tǒng)中的總體熱條件，從而在溢流槽上實(shí)現(xiàn)所需的流動(dòng)行為。(用于熔融玻璃的遞送系統(tǒng)通 常是填充有流動(dòng)玻璃、連接于陶瓷溢流槽的進(jìn)口區(qū)域的鉬管。)除了工藝變量和/或老化相 關(guān)漂移所必需的調(diào)節(jié)之外，如果通過(guò)增大該工藝的基本流速來(lái)增加制造效率，則經(jīng)常需要 對(duì)溢流槽和/或其近上游遞送系統(tǒng)進(jìn)行類(lèi)似的機(jī)械/熱變化，以確保溢流槽上的所需流體密度。雖然以上種類(lèi)的手段一般能夠控制流體密度，但是結(jié)果并不總是完全令人滿意 的。尤其是對(duì)溢流槽端部每單位寬度的流動(dòng)進(jìn)行控制時(shí)。如果沒(méi)有對(duì)這種流動(dòng)進(jìn)行很好 地控制，則工藝和產(chǎn)品都會(huì)受到不利影響。關(guān)于工藝方面，端部流體傾向于產(chǎn)生流動(dòng)不穩(wěn)定 性，在玻璃帶的整體寬度中導(dǎo)致不規(guī)則性。人們認(rèn)為足夠嚴(yán)重的不穩(wěn)定性事實(shí)上會(huì)促使工 藝發(fā)生災(zāi)難性故障，例如玻璃帶在移動(dòng)離開(kāi)溢流槽時(shí)在其邊緣發(fā)生斷裂。關(guān)于產(chǎn)品方面，如果不能很好地控制珠鏈區(qū)域的流體密度(即，并非在可接受距 離上從高值逐漸變化至品質(zhì)區(qū)域所需的較低值)，則珠鏈區(qū)域可能侵入品質(zhì)區(qū)域，從而使帶 上能夠切割成板用于制造顯示器的部分縮小。圖2說(shuō)明這種效果，其中曲線200顯示所需 的玻璃厚度，曲線210顯示兩種示例類(lèi)型的可能縮小品質(zhì)區(qū)域95的尺寸的厚度分布。在該 圖中，垂直軸和水平軸分別表示玻璃厚度和玻璃帶上的距離。本發(fā)明提供對(duì)溢流槽上的質(zhì)量流動(dòng)分布控制進(jìn)行改進(jìn)的方法和設(shè)備，重點(diǎn)是溢流 槽端部的流體密度。溢流槽上每單位寬度的流動(dòng)變化在很大程度上源自限定流動(dòng)分布的流 管的不同熱歷程。改變特定流管的熱歷程一般會(huì)導(dǎo)致該流管的流體密度發(fā)生變化。因此， 根據(jù)一些實(shí)施方式，通過(guò)對(duì)向溢流槽進(jìn)料的遞送系統(tǒng)中的玻璃進(jìn)行局部熱控制，能夠?qū)μ?定流管的熱歷程產(chǎn)生正面影響。雖然之前已經(jīng)在遞送系統(tǒng)中采用總體玻璃熱控制，但是之 前的做法不允許改變局部熱行為。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)局部熱行為進(jìn)行控制，從而對(duì)溢流槽的流 體密度進(jìn)行管理。在一些實(shí)施方式中，將分立的加熱元件(例如線圈)放置在溢流槽進(jìn)口上游的溢 流槽遞送系統(tǒng)的壁附近，進(jìn)行獨(dú)立控制。這種分立加熱提供限制玻璃對(duì)遞送管內(nèi)整個(gè)體積 的玻璃的一些部分作出熱響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。從而使受到影響的區(qū)域的流體密度發(fā)生變化，來(lái)控 制溢流槽上的質(zhì)量流動(dòng)分布以及其他分布?；蛘?，將圍繞遞送系統(tǒng)的絕熱裝置分成分立的 元件，在最初構(gòu)建時(shí)或在玻璃制造工藝運(yùn)行時(shí)，可以就這些元件的種類(lèi)和/或絕熱厚度進(jìn) 行獨(dú)立選擇。這種局部熱控制提供以下優(yōu)點(diǎn)(1)提供一種方式來(lái)更精細(xì)地改變/控制沿溢流 槽寬度的質(zhì)量流體比密度；(2)提供一種方式來(lái)確保玻璃帶端部(即珠鏈)每單位寬度的 質(zhì)量流動(dòng)保持穩(wěn)定的所需值；和(3)提高工藝穩(wěn)定性。由流體動(dòng)力學(xué)分析已知，可以將管道中的穩(wěn)定的不可壓縮(即恒定或接近恒定的 密度)的流體再分成許多流管。圖3顯示這種流管300，其中箭頭310、330表示穩(wěn)態(tài)條件下的管道的流動(dòng)，箭頭350、360分別是橫截面320、340的外法線。如該圖所示，流管是一種 流體力學(xué)描述法或概念，其由與局部流動(dòng)方向垂直的橫截面面積和一些總體路徑長(zhǎng)度的乘 積構(gòu)成的流體體積表征。流管的形狀由其橫截面面積限定，該橫截面必須保持與局部流動(dòng) 方向垂直，但是尺寸可以變化以確保質(zhì)量守恒(即局部速度、橫截面面積和流體密度的乘 積)。在穩(wěn)態(tài)條件下，流管內(nèi)的質(zhì)量流動(dòng)是恒定的，這簡(jiǎn)單地意味著質(zhì)量流體不會(huì)跨過(guò)流管 的邊界進(jìn)入任何相鄰流管中。流管特別適合用于開(kāi)發(fā)與從指定流管的路徑長(zhǎng)度開(kāi)始至其端點(diǎn)空間相關(guān)的流管 圖。事實(shí)上，如果流管以流動(dòng)方向前行，則描繪出一種平直或曲折的路徑，每單位時(shí)間將有 固定量的質(zhì)量經(jīng)過(guò)。就溢流槽與其遞送系統(tǒng)之間的關(guān)系而言，這種繪圖技術(shù)可應(yīng)用于任意 選擇數(shù)量的玻璃流管，這些流管從溢流槽上游的遞送管之內(nèi)(例如在遞送管的出口面上) 開(kāi)始，在沿溢流槽寬度的位置處結(jié)束。可以通過(guò)物理建模(例如使用適當(dāng)比例的液體粘度代表熔融玻璃，例如油，對(duì)實(shí) 際幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)比例建模)和/或數(shù)學(xué)建模(例如根據(jù)質(zhì)量、動(dòng)量和能量的守恒原理 進(jìn)行數(shù)字模擬)實(shí)現(xiàn)繪圖。在后一種情況中，可使用用戶化的軟件或優(yōu)選使用市售軟件包 進(jìn)行建模，例如對(duì)于 3-D CAD :AUT0CAD、PRO/ENGINEER 或 S0LIDW0RKS，對(duì)于建網(wǎng)GAMBIT OR ICEMCFD,對(duì)于計(jì)算流量、溫度等FLUENT、FL0W3-D、ACUSOLVE、FIDAP 或 P0LYFL0W。特定流管中的玻璃流量量級(jí)受到玻璃粘度的強(qiáng)烈影響，而玻璃粘度本身強(qiáng)烈取決 于溫度。對(duì)于由管道中的恒定壓差決定的指定總體流速，可以限定簡(jiǎn)單地因?yàn)橛行д扯炔?同而具有明顯不同于其他流管的獨(dú)立流速的流管。例如，在平均玻璃溫度較高的流管中，平 均粘度將較低，使流動(dòng)阻抗降低，產(chǎn)生較大的質(zhì)量流速。圖4顯示鉬遞送管的簡(jiǎn)化透視圖，該遞送管可用于將熔融玻璃從熔合法的熔融/ 澄清/攪拌段傳送至溢流槽。在該管的設(shè)計(jì)中提供了電加熱線圈和圍繞式絕熱裝置，用以 對(duì)玻璃進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如在管道出口處建立所需的溫度或溫度場(chǎng)。然后將這種溫度場(chǎng)與流管 圖組合，從而在溢流槽表面上確定熔融玻璃的質(zhì)量、厚度和/或溫度分布。圖5說(shuō)明一種這樣的流管圖，其中圖5A顯示遞送管出口面的橫截面，玻璃流動(dòng)方 向垂直于該橫截面。面積510a-510j中的每一個(gè)都垂直于流管，流管中有占總體質(zhì)量流速 固定百分比(在圖5的情況中為10% )的玻璃流過(guò)。圖5B顯示溢流槽500表面的這些流 管圖。事實(shí)上，可以向后進(jìn)行繪圖，將溢流槽表面上的玻璃分成相等寬度的流管，然后用于 確定將產(chǎn)生這些相等寬度的遞送管處的流管橫截面形狀。在構(gòu)建圖5時(shí)使用了這種手段。圖6-8說(shuō)明可與圖5的繪圖結(jié)合使用的熱調(diào)節(jié)的例子。具體來(lái)說(shuō)，圖6A顯示遞送 管進(jìn)口面的溫度表面圖，圖6B顯示沿圖6A的水平線，溫度-進(jìn)口面上管中心徑向距離的關(guān) 系圖。由于溫度分布是方位角對(duì)稱(chēng)的，所以圖6B的圖適用于通過(guò)進(jìn)口面中心的任何半徑。 這些圖中描繪的溫度曲線可以在隨后的繪圖計(jì)算中用作遞送管進(jìn)口的規(guī)定邊界條件。圖7顯示具有方位角對(duì)稱(chēng)的加熱和絕熱裝置的遞送管出口面上的計(jì)算溫度分布， 圖7中用附圖標(biāo)記700表示遞送管。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)，遞送管的任何指定段的電線圈和絕熱 裝置都完全圍繞該段的圓周。因此，圍繞其周邊均勻地調(diào)節(jié)例如線圈功率設(shè)定以控制熱量 損失/增益。這種排列不會(huì)導(dǎo)致玻璃溫度產(chǎn)生受控的局部差異，因此玻璃粘度也不會(huì)產(chǎn)生 受控的局部差異。事實(shí)上，這些線圈/絕熱裝置不允許對(duì)流管流速進(jìn)行獨(dú)立(或接近獨(dú)立) 的調(diào)節(jié)，限制了對(duì)溢流槽上的所需流動(dòng)分布進(jìn)行指揮的能力。
與圖7的溫度分布相比，圖6A的溫度分布顯示最高溫度在該面的上部出現(xiàn)，而不 是在中間出現(xiàn)。圖8示意性說(shuō)明使用方位角不對(duì)稱(chēng)(方位角不均勻)的加熱和/或絕熱裝 置800代替圖7的方位角對(duì)稱(chēng)(方位角均勻)的加熱和絕熱裝置700。獨(dú)立的元件810-850 表示局部性差異的加熱元件、加熱功率、絕熱裝置種類(lèi)和/或絕熱厚度。雖然圖8的方位角 不對(duì)稱(chēng)性保留了中平面對(duì)稱(chēng)性，但是事實(shí)上這種對(duì)稱(chēng)性是不需要的。通過(guò)對(duì)獨(dú)立的元件810-850的值進(jìn)行選擇，可以例如調(diào)節(jié)圖7的溫度分布以近似 于圖6A的溫度分布?；蛘?，可以利用選擇的值來(lái)近似于通過(guò)繪圖、以及/或者對(duì)溢流槽表面 上的所需質(zhì)量、厚度和/或溫度分布進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)來(lái)顯示的不同的溫度分布。由此，通過(guò)針對(duì) 指定的玻璃總體流速適當(dāng)選擇絕緣材料和功率耗散，例如通過(guò)對(duì)玻璃進(jìn)行受控的冷卻(或 可能是加熱)，實(shí)現(xiàn)熱調(diào)節(jié)，從而在溢流槽表面上改進(jìn)玻璃流動(dòng)管理。更一般來(lái)說(shuō)，圖8中顯示的方位角不均勻的加熱和/或絕熱說(shuō)明獨(dú)立性大于現(xiàn)有 技術(shù)中之前所用的對(duì)玻璃溫度場(chǎng)、進(jìn)而對(duì)流動(dòng)圖的控制。通過(guò)在對(duì)進(jìn)入溢流槽的玻璃進(jìn)行 熱調(diào)節(jié)所用的各區(qū)中使用多個(gè)線圈元件和/或多個(gè)絕熱水平，可以以一種方式對(duì)熔融玻璃 進(jìn)行熱調(diào)節(jié)，從而允許就質(zhì)量分布圖對(duì)流速進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，對(duì)于已知的質(zhì)量分布圖，可以 改變特定線圈的功率設(shè)定，使得有較多或較少的質(zhì)量流體到達(dá)溢流槽上的特定位置(例如 進(jìn)口珠鏈區(qū)域)。應(yīng)當(dāng)將在溢流槽上游進(jìn)行的熱調(diào)節(jié)與隨后玻璃從溢流槽進(jìn)口端流至溢流槽遠(yuǎn)端 時(shí)經(jīng)歷的熱調(diào)節(jié)組合。與進(jìn)入溢流槽然后在進(jìn)口附近離開(kāi)的玻璃相比，路徑長(zhǎng)度終點(diǎn)遠(yuǎn)離 溢流槽進(jìn)口的流管中的玻璃將具有較長(zhǎng)的停留時(shí)間，由此其與相鄰管和周?chē)h(huán)境進(jìn)行熱交 換的時(shí)間也較長(zhǎng)。正是出于這個(gè)原因，可以通過(guò)在各流管開(kāi)始其對(duì)應(yīng)路徑時(shí)對(duì)其初始熱條 件進(jìn)行控制，來(lái)改進(jìn)溢流槽流動(dòng)。通過(guò)以下實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，而不是以任何方式進(jìn)行限制。實(shí)施例本實(shí)施例說(shuō)明沿導(dǎo)管長(zhǎng)度使用不均勻的加熱裝置來(lái)影響導(dǎo)管出口面上的溫度分 布。更具體來(lái)說(shuō)，該實(shí)施例說(shuō)明在兩個(gè)基本平直段之間具有成角度的或彎曲的中間段的導(dǎo) 管周邊使用不均勻的加熱裝置。分析中使用的導(dǎo)管具有圖4中所示的構(gòu)造。對(duì)于區(qū)430-470的線圈功率P1-P5，分 別計(jì)算導(dǎo)管出口面上的平均溫度以及最高溫度與最低溫度之間的差值(范圍)。計(jì)算時(shí)還 假設(shè)在導(dǎo)管下游、在溢流槽的槽進(jìn)口處存在兩個(gè)額外的線圈P6和P7。計(jì)算結(jié)果顯示在表1中。由該表可以看出，所有線圈的功率水平以相等的百分比 增大能夠使導(dǎo)管出口面上的溫度范圍獲得一定程度的減小，例如從4. 5°C至3. 6°C，但是要 以平均溫度升高為代價(jià)，例如從1221. 8°C至1226. 0°C，這對(duì)于許多應(yīng)用而言可能是不希望 的。而且，溫度范圍的減小并不象通過(guò)重新分布功率水平從而使中間段的加熱程度大于進(jìn) 口段或出口段的加熱程度所實(shí)現(xiàn)的溫度范圍的減小那樣顯著。通過(guò)對(duì)該表的第一行和最后 一行進(jìn)行比較顯示，對(duì)于后一種手段，溫度范圍從4. 5°C減小至1.6°C，即減小超過(guò)60%，而 平均溫度的升高程度較小，例如從1221. 8°C至1223. 6°C。通過(guò)使進(jìn)口段和出口段的絕熱程度小于中間段的絕熱程度，或者通過(guò)將不均勻加 熱和不均勻絕熱組合，可以獲得類(lèi)似的結(jié)果。同樣，可以利用方位角不均勻的加熱和/或絕 熱，來(lái)減小導(dǎo)管出口端的溫度范圍。更一般來(lái)說(shuō)，可以利用這種縱向和/或方位角不均勻性，在導(dǎo)管出口端產(chǎn)生多種溫度分布，從而在溢流槽或其他下拉結(jié)構(gòu)的板成形表面上產(chǎn)生 所需的質(zhì)量、厚度和/或溫度分布。對(duì)于閱讀了以上揭示內(nèi)容的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，不背離本發(fā)明范圍和原理 的多種改進(jìn)形式將是顯而易見(jiàn)的。例如，雖然本發(fā)明就具有圓形周邊的導(dǎo)管進(jìn)行了說(shuō)明，但 是也可以使用具有不同形狀例如橢圓形周邊的導(dǎo)管。以下權(quán)利要求旨在覆蓋這些內(nèi)容，以 及本文提出的具體實(shí)施方式
的其他改進(jìn)形式、變化形式和等同形式。表 1 由此本發(fā)明包括以下方面和/或?qū)嵤┓绞紺1. 一種傳送熔融玻璃的方法，所述方法包括(A)使熔融玻璃通過(guò)具有進(jìn)口、出 口、周邊和長(zhǎng)度的導(dǎo)管；和(B)通過(guò)以下方式，在沿該導(dǎo)管長(zhǎng)度的至少一個(gè)位置，使該熔融 玻璃產(chǎn)生不均勻的傳熱(i)對(duì)該導(dǎo)管的周邊進(jìn)行不均勻的絕熱；或(ii)對(duì)該導(dǎo)管的周邊 進(jìn)行不均勻的加熱；或(iii)對(duì)該導(dǎo)管的周邊進(jìn)行不均勻的絕熱和不均勻的加熱；其中絕 熱和/或加熱的不均勻性是方位角不均勻性。C2.在C1的方法中，該導(dǎo)管的絕熱不均勻性選自絕熱裝置種類(lèi)的差異、絕熱厚度 的差異、及其組合。C3.在C1或C2的方法中，進(jìn)一步包括(a)沿該導(dǎo)管長(zhǎng)度對(duì)其進(jìn)行不均勻絕熱；或 (b)沿該導(dǎo)管長(zhǎng)度對(duì)其進(jìn)行不均勻加熱；或(c)沿該導(dǎo)管長(zhǎng)度對(duì)其進(jìn)行不均勻絕熱和不均 勻加熱。C4.在C1-C3的任何一種方法中，該導(dǎo)管的絕熱不均勻性選自絕熱裝置種類(lèi)的差 異、絕熱厚度的差異、及其組合。C5.在C1-C4的方法中，該熔融玻璃在出口處的平均溫度低于在進(jìn)口處的平均溫度。C6.在C1-C5的任何一種方法中，將離開(kāi)出口的熔融玻璃傳送至溢流下拉法的成 形設(shè)備。C7.在C1-C6的任何一種方法中，步驟(B)的不均勻絕熱、不均勻加熱、或不均勻絕 熱和不均勻加熱在出口處產(chǎn)生的橫截面溫度分布與所需橫截面溫度分布的接近程度大于 基本均勻加熱和基本均勻絕熱在出口處產(chǎn)生的橫截面溫度分布與所需橫截面溫度分布的 接近程度。C8.在C7的方法中，將離開(kāi)出口的熔融玻璃傳送至溢流下拉法的成形設(shè)備，所需的橫截面溫度分布影響熔融玻璃在該成形設(shè)備表面上的質(zhì)量、厚度和/或溫度分布。 C9.在C1-C8的任何一種方法中，該熔融玻璃具有自由表面，該自由表面離進(jìn)口的 距離小于其離出口的距離。C10.在C1-C9的任何一種方法中，該導(dǎo)管使熔融玻璃的流動(dòng)方向從基本垂直變成 基本不垂直。Cll.在Cl-ClO的任何一種方法中，該周邊是圓形。C12.在Cl-Cll的任何一種方法中，該周邊是橢圓形。C13. 一種傳送熔融玻璃的方法，所述方法包括使熔融玻璃通過(guò)具有進(jìn)口和出口的 導(dǎo)管，其中(A)該管道包括⑴進(jìn)口段，(ii)中間段，和(iii)出口段；(B)該進(jìn)口段和出 口段是基本平直的；(C)該中間段是成角度的或彎曲的；和(D)向該中間段施加的熱量大于 向該進(jìn)口段或出口段施加的熱量，或者該進(jìn)口段和出口段的絕熱程度都小于該中間段的絕 熱程度，或者向該中間段施加的熱量大于向該進(jìn)口段或出口段施加的熱量并且該進(jìn)口段和 出口段的絕熱程度都小于該中間段的絕熱程度。C14.在C13的方法中，該熔融玻璃在進(jìn)口處的流動(dòng)方向是基本垂直的，其在出口 處的流動(dòng)方向是基本水平的。C15.在C13或C14的方法中，該熔融玻璃具有自由表面，該自由表面離進(jìn)口的距離 小于其離出口的距離。C16.在C13-C15的任何一種方法中，(D)中規(guī)定的加熱和/或絕熱使該熔融玻璃 在出口處的溫度梯度減小。C17.在C13-C16的任何一種方法中，將離開(kāi)出口的熔融玻璃傳送至溢流下拉法的 成形設(shè)備。C18. 一種傳送熔融玻璃的設(shè)備，所述設(shè)備包括(a)具有進(jìn)口、出口、周邊和長(zhǎng)度 的導(dǎo)管；(b)用于控制從該周邊的熱量損失的絕熱裝置；和(c)用于向該周邊供應(yīng)熱量的熱 源；其中在沿該導(dǎo)管長(zhǎng)度的一個(gè)或多個(gè)位置(i)對(duì)該熱源進(jìn)行設(shè)置從而圍繞該導(dǎo)管周邊 不均勻地施加熱量；或(ii)對(duì)該絕熱裝置進(jìn)行設(shè)置從而從該導(dǎo)管周邊產(chǎn)生不均勻的熱量 損失；或(iii)對(duì)該熱源進(jìn)行設(shè)置從而圍繞該導(dǎo)管周邊不均勻地施加熱量并且對(duì)該絕熱裝 置進(jìn)行設(shè)置從而從該導(dǎo)管周邊產(chǎn)生不均勻的熱量損失。C19.在C18的設(shè)備中(i)對(duì)該熱源進(jìn)行設(shè)置從而沿該導(dǎo)管長(zhǎng)度不均勻地施加熱 量；或(ii)對(duì)該絕熱裝置進(jìn)行設(shè)置從而沿該導(dǎo)管長(zhǎng)度產(chǎn)生不均勻的熱量損失；或(iii)對(duì) 該熱源進(jìn)行設(shè)置從而圍繞該導(dǎo)管長(zhǎng)度不均勻地施加熱量并且對(duì)該絕熱裝置進(jìn)行設(shè)置從而 沿該導(dǎo)管長(zhǎng)度產(chǎn)生不均勻的熱量損失。C20.在C18或C19的設(shè)備中，該導(dǎo)管的一部分是成角度的或彎曲的。
權(quán)利要求
一種傳送熔融玻璃的方法，所述方法包括(A)使熔融玻璃通過(guò)具有進(jìn)口、出口、周邊和長(zhǎng)度的導(dǎo)管；和(B)通過(guò)以下方式，在沿所述導(dǎo)管長(zhǎng)度的至少一個(gè)位置，使所述熔融玻璃產(chǎn)生不均勻的傳熱(i)對(duì)所述導(dǎo)管周邊進(jìn)行不均勻的絕熱；或(ii)對(duì)所述導(dǎo)管周邊進(jìn)行不均勻的加熱；或(iii)對(duì)所述導(dǎo)管周邊進(jìn)行不均勻的絕熱以及不均勻的加熱；其中，絕熱和/或加熱的不均勻性是方位角不均勻性。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括(a)沿所述導(dǎo)管長(zhǎng)度對(duì)其進(jìn)行不均勻的絕熱；或(b)沿所述導(dǎo)管長(zhǎng)度對(duì)其進(jìn)行不均勻的加熱；或(c)沿所述導(dǎo)管長(zhǎng)度對(duì)其進(jìn)行不均勻的絕熱以及不均勻的加熱。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述熔融玻璃在出口處的平均溫度低于 其在進(jìn)口處的平均溫度。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(B)的不均勻絕熱、不均勻加熱、或 不均勻絕熱和不均勻加熱在出口處產(chǎn)生的橫截面溫度分布與所需橫截面溫度分布的接近 程度大于由基本均勻加熱和基本均勻絕熱在出口處產(chǎn)生的橫截面溫度分布與所需橫截面 溫度分布的接近程度。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，將離開(kāi)出口的熔融玻璃傳送至溢流下拉法 的成形設(shè)備，所需橫截面溫度分布影響所述熔融玻璃在所述成形設(shè)備表面上的質(zhì)量、厚度 和/或溫度分布。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述熔融玻璃具有自由表面，所述自由 表面離進(jìn)口的距離小于其離出口的距離。
7.—種傳送熔融玻璃的方法，所述方法包括使所述熔融玻璃通過(guò)具有進(jìn)口和出口的導(dǎo) 管，其中(A)所述導(dǎo)管包括⑴進(jìn)口段，( )中間段，和(iii)出口段；(B)所述進(jìn)口段和出口段是基本平直的；(C)所述中間段是成角度的或彎曲的；和(D)向所述中間段施加的熱量大于向所述進(jìn)口段或出口段施加的熱量，或?qū)λ鲞M(jìn)口段和出口段進(jìn)行的絕熱程度小于對(duì)所述中間段進(jìn)行的絕熱程度，或向所述中間段施加的熱量大于向所述進(jìn)口段或出口段施加的熱量，并且對(duì)所述進(jìn)口段 和出口段進(jìn)行的絕熱程度小于對(duì)所述中間段進(jìn)行的絕熱程度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，(D)中規(guī)定的加熱和/或絕熱使熔融玻璃在 出口處的溫度梯度減小。
9.一種傳送熔融玻璃的設(shè)備，所述設(shè)備包括(a)具有進(jìn)口、出口、周邊和長(zhǎng)度的導(dǎo)管；(b)用于控制從所述周邊的熱量損失的絕熱裝置；和(c)用于向所述周邊施加熱量的熱源；其中，在沿所述導(dǎo)管長(zhǎng)度的一個(gè)或多個(gè)位置(i)對(duì)所述熱源進(jìn)行設(shè)置從而圍繞所述導(dǎo)管周邊不均勻地施加熱量；或(ii)對(duì)所述絕熱裝置進(jìn)行設(shè)置從而由所述導(dǎo)管周邊產(chǎn)生不均勻的熱量損失；或(iii)對(duì)所述熱源進(jìn)行設(shè)置從而圍繞所述導(dǎo)管周邊不均勻地施加熱量，并且對(duì)所述絕 熱裝置進(jìn)行設(shè)置從而由所述導(dǎo)管周邊產(chǎn)生不均勻的熱量損失。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于(i)對(duì)所述熱源進(jìn)行設(shè)置從而沿所述導(dǎo)管長(zhǎng)度不均勻地施加熱量；或(ii)對(duì)所述絕熱裝置進(jìn)行設(shè)置從而沿所述導(dǎo)管長(zhǎng)度產(chǎn)生不均勻的熱量損失；或(iii)對(duì)所述熱源進(jìn)行設(shè)置從而圍繞所述導(dǎo)管長(zhǎng)度不均勻地施加熱量，并且對(duì)所述絕 熱裝置進(jìn)行設(shè)置從而沿所述導(dǎo)管長(zhǎng)度產(chǎn)生不均勻的熱量損失。
全文摘要
提供用于控制例如下拉玻璃制造法(如熔合下拉法)中的玻璃流的方法和設(shè)備。在一些方面中，通過(guò)以下方式對(duì)成形設(shè)備(60)表面上的熔融玻璃(40)的質(zhì)量、厚度和/或溫度分布進(jìn)行管理(A)在區(qū)域(i)和(ii)之間構(gòu)建流管圖，其中(i)將熔融玻璃(40)供應(yīng)至成形設(shè)備(60)的導(dǎo)管(400)的橫截面區(qū)域(510；圖5A)，(ii)成形設(shè)備(60)的外表面上的區(qū)域(510；圖5B)；(B)使用流管圖為該橫截面選擇溫度分布，從而在成形設(shè)備(60)的表面上獲得所需的熔融玻璃(40)的質(zhì)量、厚度和/或溫度分布；和(C)對(duì)導(dǎo)管(400)進(jìn)行加熱和/或絕熱，從而為該橫截面產(chǎn)生等同于或至少接近于步驟(B)中所選擇分布的溫度分布。
文檔編號(hào)C03B17/06GK101870553SQ201010169918
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者B·科卡圖魯姆, D·G·尼爾森, K·C·康, K·R·蓋羅, O·N·伯拉塔瓦, S·M·馬利羅 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司