專利名稱：用于減少玻璃制造工藝中冷凝相關(guān)缺陷的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及減少玻璃熔融物內(nèi)污染物的方法，且更具體地涉及減少玻璃攪拌過程期間冷凝形成的污染物。
背景技術(shù)：
化學(xué)和熱均勻性是優(yōu)質(zhì)玻璃形成操作的關(guān)鍵部分。玻璃熔融操作的功能通常是 產(chǎn)生具有可接受氣體或固體包含物量的玻璃，但該玻璃通常具有化學(xué)不同類相的線(或紋路或折邊)。玻璃的這些不均勻成分是熔融過程期間各種正?，F(xiàn)象造成的，包括耐火材料分解、熔融物分層、玻璃表面揮發(fā)和溫度差。由于顏色和/或光學(xué)系數(shù)差，產(chǎn)生的線在玻璃上可見。用于改進(jìn)玻璃均勻性的一種方法是使熔融玻璃穿過位于熔融器下游的垂向定向的攪拌腔。這些攪拌腔裝備有攪拌器，攪拌器具有通過適當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動的中心軸。多個葉片從軸延伸并用于在熔融玻璃從攪拌腔的頂部向底部穿過時將熔融玻璃混合。本發(fā)明涉及這種攪拌腔的操作而不在形成的玻璃內(nèi)引入其它缺陷，尤其是由冷凝的氧化物產(chǎn)生的缺陷。玻璃攪拌腔內(nèi)的揮發(fā)性氧化物可由玻璃攪拌腔內(nèi)存在的任何元素形成。某些最揮發(fā)性和有害的氧化物由Pt、As、Sb、B和Sn形成。玻璃熔融物中可冷凝氧化物的主要來源對于PtO2包括熱鉬表面，對于B2O3, As4O6, Sb4O6和SnO2則包括玻璃自由表面。玻璃自由表面意思是玻璃暴露于攪拌腔內(nèi)氣氛的表面。由于玻璃自由表面上方的氣氛(且該氣氛可能包含任何或所有前述或其它揮發(fā)性材料)比攪拌腔外的氣氛熱，所以有玻璃自由表面上方的氣氛向上流動通過任何開口、諸如通過攪拌器軸與攪拌腔蓋之間的環(huán)形空間的自然趨勢。由于攪拌腔軸隨著攪拌器軸與玻璃自由表面之間的距離增加而變冷，所以如果軸和/或蓋 溫度低于氧化物露點(diǎn)，則包含在攪拌腔氣氛內(nèi)的揮發(fā)性氧化物會冷凝到軸的表面上。當(dāng)形成的冷凝物達(dá)到它們會脫落的臨界大小，則落入玻璃并造成玻璃產(chǎn)品內(nèi)的包含物或氣泡缺陷。已經(jīng)證實(shí)加熱玻璃自由表面上方的軸僅部分成功地減少玻璃熔融物內(nèi)的顆粒污染物、僅造成冷凝物的分層。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一較寬方面，提供一種冷凝物收集容器，該冷凝物收集容器附連至玻璃熔融和玻璃制造系統(tǒng)內(nèi)攪拌腔的攪拌桿。冷凝物收集容器包括環(huán)形基部，該環(huán)形基部附連有相對于環(huán)形基部成預(yù)定角度的圓柱壁。冷凝物收集容器容納在圓筒形攪拌腔內(nèi)，該圓筒形攪拌腔構(gòu)造成容納熔融玻璃。該攪拌腔包括蓋，該蓋限定穿過其中的通道，攪拌器的軸延伸穿過該蓋進(jìn)入攪拌腔，由此在蓋與軸之間形成環(huán)形間隙。葉輪葉片附連到軸，并用于高效地使腔內(nèi)的熔融玻璃混合。在以下參考附圖給出的說明性描述過程中，本發(fā)明將更容易被理解且其其他目的、特性、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)也將變得更顯而易見，該說明性描述過程并非旨在以任何方式表示限制。


圖I是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的示例性攪拌腔的剖視圖，示出腔蓋和冷凝物收集容器。圖2是附連到攪拌器軸的冷凝物收集容器的局部三維圖。圖3是示例性冷凝物收集容器的剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出用于實(shí)踐均勻化玻璃熔融體的方法的示例性設(shè)備。圖I的攪拌腔10包括入口管12和出口管14。在所示實(shí)施例中，熔融玻璃通過入口管12流入攪拌腔(如箭頭13所示)并通過出口管14流出攪拌腔(如箭頭15所示)。攪拌腔10包括至少一個壁16，該至少一個壁16較佳地呈圓柱形并大致垂向定向，但攪拌腔也可具有諸如橢圓或六邊形之類的其它形狀。較佳地，攪拌腔壁包括內(nèi)部襯里18，該內(nèi)部襯里18包括鉬、鉬合金或分散加固的鉬或鉬合金(例如氧化鋯加固的鉬合金)。也可用具有類似耐熱特性(包括耐腐蝕)以及導(dǎo)電性的其它襯里材料代替。玻璃入口管12位于攪拌腔10底部或附近，而玻璃出口管14位于攪拌腔頂部附近。但是，技術(shù)人員會認(rèn)識到，入口管12和出口管14可互換，使得熔融玻璃從頂部流入攪拌腔并通過攪拌腔的底部流出。也可采用入口管和出口管的中間位置，只要實(shí)現(xiàn)充分?jǐn)嚢杓纯?即，所需的均勻化量)。攪拌器較佳地不顯著泵吸玻璃穿過攪拌腔，因?yàn)楫a(chǎn)生泵吸效應(yīng)通常需要高得不可接受的剪切應(yīng)力。攪拌器和攪拌腔壁較佳地由鉬、鉬合金或分散加固的鉬或鉬合金(例如氧化鋯加固的鉬合金)組成。攪拌腔10還包括攪拌器20，該攪拌器20包括軸22和從軸朝向攪拌腔的壁16向外延伸的多個葉片24。軸22通常大致垂向定向并可轉(zhuǎn)動地安裝成從軸的下部延伸的葉片24至少部分浸入熔融玻璃的自由表面26下方地在攪拌腔內(nèi)轉(zhuǎn)動。熔融玻璃表面溫度通常在約1400°C至1600°C范圍內(nèi)，但根據(jù)玻璃成分可更高或更低。攪拌器20較佳地由鉬組成，但也可由鉬合金或分散加固的鉬或鉬合金(例如氧化鋯加固的鉬合金)組成。如圖I所示，攪拌腔10可包括在例如系統(tǒng)停機(jī)期間從攪拌腔移除玻璃的排泄管28。附加地(或替代地)，攪拌腔可包括選配儲槽30。攪拌器20通過適當(dāng)?shù)尿?qū)動器轉(zhuǎn)動。例如，攪拌器20可通過適當(dāng)?shù)凝X輪傳動由電動機(jī)(未示出)或者由帶驅(qū)動器轉(zhuǎn)動。根據(jù)本實(shí)施例，攪拌腔10由腔蓋32覆蓋。腔蓋32可直接擱置在壁16上，或者高溫密封材料可設(shè)置在壁與蓋之間，且壁與蓋之間的密封在任何情況下足以防止蓋與壁之間可感知的氣體流。蓋32還可包括蓋加熱器34，該蓋加熱器34用于加熱腔蓋且因此有助于控制流過攪拌腔的熔融玻璃的自由表面溫度。蓋加熱器34通常包括電阻線圈，該電阻線圈通常包括鉬并嵌入腔蓋耐熱材料內(nèi)。電阻線圈被供以電流，較佳地是交變電流，但也可施加直流電，由此加熱腔蓋。腔蓋通常離熔融玻璃的自由表面約2英寸(5. 08cm)至3英寸(7. 62cm)之間，但如果需要該距離可以更大。因此，攪拌腔蓋32、攪拌腔壁16與玻璃自由表面26之間限定容積35。腔蓋32還包括攪拌器軸32穿過的通道。通道的內(nèi)表面可包括形成殼體36的襯里。與攪拌腔的其它部件一樣，理想的是殼體36耐受高溫和腐蝕性氣體以及可能從熔融玻璃產(chǎn)生的冷凝物造成的腐蝕。殼體36通常包括鉬或鉬合金。穿過腔蓋通道的軸22形成軸22的外表面與通道的內(nèi)表面之間的環(huán)形間隙38，如果采用殼體36的話，該環(huán)形間隙形成在軸的外表面與殼體的內(nèi)表面之間。為了避免混淆，下文將僅涉及殼體的內(nèi)表面，但應(yīng)當(dāng)詮釋在適用的情況下為表示兩種情況。冷凝物(例如鉬)形成在限定環(huán)形間隙38的表面上。一旦冷凝物達(dá)到一定大小，其將脫落并落入玻璃熔融體26，由此形成最終玻璃產(chǎn)品中的缺陷。軸22在腔蓋32上方的部分由包含耐熱材料的軸加熱器40圍繞。軸加熱器40，與蓋加熱器34的情況一樣，較佳地包括耐熱元素。加熱元件較佳地包括鉬，但可以是鉬合金。隔熱層42設(shè)置在腔蓋32頂上。隔熱層44類似地圍繞軸加熱器46。環(huán)形間隙38消除轉(zhuǎn)動軸與殼體、加熱器、絕緣體和蓋之間的接觸?？蛇x地，至少一個流動管50可從外部攪拌腔10延伸到攪拌腔10的內(nèi)部，即延伸到容積35。流動管可用來使氣體沿攪拌軸流動，由此減少揮發(fā)性氧化物沿軸的冷凝。在攪拌器軸上，蓋32下方且熔融玻璃26上方定位有冷凝物收集容器40。容器包含環(huán)形平坦底部41，該底部大致垂直于攪拌軸22放置。冷凝物收集容器還包括圍繞外周垂向定向的側(cè)壁43。底部41和側(cè)壁43的組合用于包含可能形成在環(huán)形間隙38的內(nèi)表面上并已隨后脫落的任何鉬或其它冷凝物。在一實(shí)施例中，底部面積超過環(huán)形間隙38的橫截面 面積。在另一實(shí)施例中，從軸的外表面到冷凝物收集容器的周界壁的距離在0. 5-2英寸之間。側(cè)壁的高度可以是任何距離，但在一實(shí)施例中，范圍從0.25英寸至I英寸。如冷凝物收集容器40的斷開三維視圖(圖2)中可以看到的，環(huán)形底部與軸平齊并圍繞該軸。周向側(cè)壁限定容器的外邊界。沒有頂部，從而從上方掉落的冷凝物會著落并容納在由環(huán)形底部41與周向側(cè)壁43限定的容器內(nèi)。冷凝物收集容器40可用任何數(shù)量的方式附連至軸，但在一實(shí)施例中，沿指定長度形成與軸22接觸的套環(huán)45。套環(huán)45可焊接或以其它方式結(jié)合到軸。在一實(shí)施例中，冷凝物收集容器通過將兩個半環(huán)形部分連結(jié)并沿直徑焊接線47焊接在一起而組裝到軸上。圖3是示例性冷凝物收集容器40的剖視圖。在一實(shí)施例中，底部與外周壁之間的角度0 A可在90-120度之間。在較佳實(shí)施例中，底部與外周壁之間的角度0A為100度。由于套環(huán)45與攪拌器軸22平齊，所以底部與套環(huán)之間的角度0 B會與軸的外壁的角度一致。在一實(shí)施例中，角度e B在85-90度之間。冷凝物收集容器可由已知能夠承受攪拌腔內(nèi)存在的溫度類型的材料制成。例如，冷凝物收集容器可由鉬組成，但也可以是鉬合金或分散加固的鉬或鉬合金(例如氧化鋯加固的鉬合金)。運(yùn)行時，冷凝物收集容器將逐漸收集如前所述從環(huán)形間隙脫落的冷凝的鉬冷凝物。當(dāng)拆卸玻璃制造系統(tǒng)以進(jìn)行維護(hù)程序時，取出容器內(nèi)的冷凝物并丟棄或回收。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可對本發(fā)明做出各種其它修改和變化而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此本發(fā)明旨在覆蓋本發(fā)明的修改和變型，只要這些修改和變型在所附權(quán)利要求及其等價物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于攪拌和容納熔融玻璃的攪拌腔，所述攪拌腔作為玻璃制造系統(tǒng)的一部分，并包括 至少一個壁和蓋，所述蓋具有穿過所述蓋的通道； 攪拌器，所述攪拌器包括延伸穿過蓋通道的軸，由此在所述軸與所述蓋之間形成環(huán)形間隙； 所述熔融玻璃的自由表面上方的容積；以及 冷凝物收集容器，所述冷凝物收集容器位于所述熔融玻璃的所述自由表面上方，并具有大致垂直于所述攪拌器軸布置的平坦環(huán)形底部和垂向定向側(cè)壁，所述底部具有周界，所述側(cè)壁與所述周界直接連接，所述底部和所述側(cè)壁以90至120度之間的角度相交。
2.如權(quán)利要求I所述的攪拌腔，其特征在于，由所述底部與所述側(cè)壁相交形成的角度為100度。
3.如權(quán)利要求I所述的攪拌腔，其特征在于，所述冷凝物收集容器還包括將所述容器附連至所述軸的環(huán)形套環(huán)。
4.如權(quán)利要求I所述的攪拌腔，其特征在于，還包括至少一個氣體流動管，所述至少一個氣體流動管允許氣體流入所述腔并穿過所述容積。
5.如權(quán)利要求I所述的攪拌腔，其特征在于，還包括用于允許熔融玻璃進(jìn)入所述攪拌腔的入口和用于允許熔融玻璃流出所述腔的出口。
6.如權(quán)利要求I所述的攪拌腔，其特征在于，所述攪拌器還包括從所述軸向外并朝向所述腔的所述壁延伸的葉片。
7.如權(quán)利要求I所述的攪拌腔，其特征在于，所述冷凝物收集容器由鉬或鉬合金制成。
8.如權(quán)利要求I所述的攪拌腔，其特征在于，所述底部的橫截面面積超過所述環(huán)形間隙的橫截面面積。
9.如權(quán)利要求I所述的攪拌腔，其特征在于，從所述攪拌腔到所述冷凝物收集容器的所述側(cè)壁的距離在0. 5至2英寸之間。
10.如權(quán)利要求I所述的攪拌腔，其特征在于，所述冷凝物收集容器的所述側(cè)壁的高度為0. 25至I英寸之間。
11.一種攪拌玻璃熔融體的方法，包括 提供攪拌腔，所述攪拌腔包括至少一個壁和蓋，所述蓋具有穿過所述蓋的通道；攪拌器，所述攪拌器包括延伸穿過蓋通道的軸，由此在所述軸與所述蓋之間形成環(huán)形間隙；所述熔融玻璃的自由表面上方的容積；以及冷凝物收集容器，所述冷凝物收集容器位具有大致垂直于所述攪拌器軸布置的平坦環(huán)形底部和垂向定向側(cè)壁，所述底部具有周界，所述側(cè)壁與所述周界直接連接，所述底部和所述側(cè)壁以90至120度之間的角度相交；以及 攪拌所述玻璃熔融體。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述攪拌方法是制造用于液晶顯示器(LCD)的玻璃基底的玻璃制造過程的一部分。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，由所述底部與所述側(cè)壁相交形成的角度為100度。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述冷凝物收集容器還包括將所述容器附連至所述軸的環(huán)形套環(huán)。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述攪拌腔還包括用于允許熔融玻璃進(jìn)入所述攪拌腔的入口和用于允許熔融玻璃流出所述腔的出口。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括收集冷凝物的步驟，所述冷凝物形成在所述環(huán)形間隙內(nèi)、脫落并落入所述冷凝物收集容器。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括去除已收集在所述冷凝物收集容器內(nèi)的所述冷凝物的步驟。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述底部的橫截面面積超過所述環(huán)形間隙的橫截面面積。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，從所述攪拌腔到所述冷凝物收集容器的所述側(cè)壁的距離在0. 5至2英寸之間。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述冷凝物收集容器的所述側(cè)壁的高度為0. 25至I英寸之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及減少玻璃熔融體內(nèi)由諸如氧化鉑顆粒的氧化物顆粒形成的污染物的設(shè)備和方法，氧化物顆?？赡芾淠跀嚢枨坏膬?nèi)表面上，尤其是攪拌軸上，并落回熔融玻璃內(nèi)。該設(shè)備包括冷凝物收集容器，該冷凝物收集容器圍繞攪拌裝置的攪拌軸環(huán)形布置。收集容器位于占據(jù)攪拌腔的熔融玻璃的自由表面上方，并用于收集已形成在攪拌腔蓋上和蓋本身內(nèi)的間隙上的任何冷凝顆粒。通過收集冷凝物，可避免否則會通過冷凝物形成的最終玻璃產(chǎn)品內(nèi)的缺陷。還提供一種攪拌玻璃熔融體的方法。
文檔編號C03B5/225GK102753490SQ201080054042
公開日2012年10月24日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者M·A·庫克, R·E·弗雷利 申請人:康寧股份有限公司