專利名稱:玻璃池窯熔化部的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于玻璃池
熔化部的，特別涉及到這樣一種玻璃池
熔化部，它的出料部形成一種加熱裝置，用來控制熔融玻璃從該熔化部出來的流料率。
玻璃池
的熔化部，特別是那些用來生產(chǎn)玻璃纖維的池
熔化部，通常進行一天二十四小時，一周七天的連續(xù)作業(yè)。但在此種連續(xù)作業(yè)中，熔化部中熔融玻璃的流量則必須根據(jù)熔化部之外的，例如料道處的漲落要求而變化。
在玻璃纖維的成形作業(yè)中，料道通常接納與熔化部串聯(lián)的澄清部中的熔融玻璃。澄清部接收來自熔化部的熔融玻璃的全部流量，并把它們再向前送入料道。于是，料道接受著熔化部中熔融玻璃的連續(xù)出料或連續(xù)料流，并把此種料流分
給一系列的玻璃纖維拉絲坩堝。
上面這一系列的玻璃纖維拉絲坩堝中的每一個都設(shè)有許多拉絲漏孔，玻璃纖維即從這些漏孔中拉制出，如同美國專利4，146，375中所披露的。從這種坩堝中獲衍的玻璃纖維或玻璃單絲集束成厚絲，卷繞到玻璃纖維拉絲機的機頭上。
一般地說，此種玻璃熔化部的出料量，是可以滿足預(yù)定最多個數(shù)的玻璃纖維拉絲坩堝對熔融玻璃的要求，每一個這樣的坩堝都有固定個數(shù)可用于玻璃纖維成形的漏孔。但是，由于玻璃纖維拉絲坩堝的漏孔相當?shù)匦?，有可能使一個或多個這樣的漏孔發(fā)生堵塞，換言之，不能作業(yè)，從而就會使一系列坩堝中的某個降低玻璃纖維的產(chǎn)量。
因此，玻璃纖維拉絲坩堝的產(chǎn)量會由于一或多個拉絲漏孔在運行中發(fā)生問題而產(chǎn)生起伏。這樣的問題會持續(xù)不同的時間周期。有時，必須使整個拉絲坩堝停止作業(yè)，從而會顯著減少料道對熔融玻璃的需求量。
由于不能作業(yè)的拉絲坩堝的維修工作常常不是立即進行，料道中減少對熔融玻璃需求量的現(xiàn)象有可能延續(xù)一個相當長的時期。此外，還有過這樣的情形，有時必須從若干個坩堝組成的系列中，使不止一個坩堝終止接受熔融玻璃的料流。
從纖維成形作業(yè)線上撤下不止一個拉絲坩堝時，和全部的拉絲坩堝按照其額定容量進行作業(yè)時的最大可能要求相比，就會顯著地減少料道中對熔融玻璃的需求量。
因此，必須掌握料道對熔融玻璃需求量各種變化的大小程度，并通過裝設(shè)到熔化部上的流量控制裝置之類的手段，對這種變化作出反應(yīng)。理想的情況是，玻璃熔化部的此種流量控制手段，將能精確地反應(yīng)與熔化部串聯(lián)的工作手段中對熔融玻璃需求量的廣泛變化。
控制熔融玻璃從玻璃熔化部到料道之流量的一種已知方法，包括美國專利3，580，976以及3，659，029中所給出的針閥或撞針式閥。通過此種針閥或撞針式閥來實現(xiàn)流量控制的方式是，改變一固定直徑管中錐形軸的位置，用以限制或調(diào)整通過此管中熔融玻璃的流速。
已知的針閥裝置要求采用進口的和極奇昂貴的材料，例如鉬或鉬合金，這類材料能抵抗玻璃熔化部的嚴苛環(huán)境而不污染玻璃的能力是有限度的。最后，會使針閥部件發(fā)生耗損，對此種閥的流量控制作用產(chǎn)生不利影響。這樣就有必要停止玻璃熔化部若干天的工作，用以修復(fù)和(或)更換損耗的針閥組件。由于玻璃熔化在連續(xù)作業(yè)時是最有效益的，任何關(guān)停的代價都是很高的。
從當前來看，用針形閥裝置來控制熔化部的熔融玻璃料流，已為處理與玻璃熔化部相連的料道對熔融玻璃所作的廣泛要求，提供了唯一可行的解決問題的方法。
這樣就希望能為玻璃熔化部提供一種流量控制系統(tǒng)，它能進行廣范圍的控制而不要求為實現(xiàn)此種控制采用一種限制流量的閥。
在本發(fā)明的若干個目的之中，主要是提供了一種新式的玻璃熔化部，一種毋須對出料流量作物理限制就能實現(xiàn)寬范圍流料量控制的新式玻璃熔化部，一種包括有作為加熱裝置的出料部的新式玻璃熔化部，一種具有可分離的用作加熱裝置的出料部之新式玻璃熔化部，以及用于控制玻璃熔化部輸出之玻璃液流的方法。
其他的目的和特點將在后文中部分地顯明，部分地加以指出。
根據(jù)本發(fā)明提供的玻璃熔化部，備有用作加熱裝置的出料部，此種加熱裝置能對從熔化部到料道的玻璃液流實現(xiàn)廣泛的控制。
在本發(fā)明的一個較佳實施例中，玻璃熔化部包括有一個確定出盛納配合的蓄容室的熔化部本體。蓄容室中設(shè)有熔化裝置，用來將配合料加熱到熔融玻璃態(tài)。出料加熱裝置取出料部的形式，后者有一個預(yù)定尺寸的出料口，此裝置可分離地裝設(shè)到熔化部的本體上。此出料部最好用鉑制成。
蓄容室中設(shè)有導引裝置，將玻璃液流從蓄容室引向出料部。導引裝置包括個與熔化裝置分隔開的排放件，此排放件直迫向出料部。
在熔化部本體與出料部之間的相接處設(shè)有冷卻裝置，使經(jīng)過初始加熱的熔融玻璃冷卻到一預(yù)定的溫度。上述的冷接口能在熔融玻璃剛剛進入出料部時，將它的粘度增大到一個預(yù)定的水平。
在出料部上施加較低的電壓和較高的電流，就能使之加熱。出料部的加熱裝置包括有一種溫度控制器，用來控制出料部產(chǎn)生的熱量。
于是，從熔化部流出的熔融玻璃就被此出料部加熱到與所需玻璃粘度相應(yīng)的預(yù)定溫度。在這樣的方式下，經(jīng)過出料口的熔融玻璃流速就通過控制玻璃粘度而得到控制。
這樣，當熔融玻璃從玻璃熔化部流出時，利用此出料部把它加熱到預(yù)定的溫度，就能依隨耗用玻璃料的玻璃而改變玻璃熔化部流出的熔融玻璃速率。除了把熱施加到出料部上之外，為了改變?nèi)廴诓Ａㄟ^出料部的流速，毋須采用任何實際的限制。據(jù)此，把出料部用作加熱器就能實現(xiàn)熔化部的熔融玻璃有控制的流速，而這在實質(zhì)上與針閥獲得的玻璃液流控制范圍相當。
因此本發(fā)明包括下文所述的結(jié)構(gòu)與方法，而本發(fā)明的適用范圍將在權(quán)項中指出。
在所附的圖中，闡明了本發(fā)明的一個實施例。
圖1是一種玻璃熔化部的局部剖面圖，是本發(fā)明一個實施例的具體體現(xiàn);
圖2是出口液流導引裝置以及控制液流的出料口裝置的部分截面圖放大;
圖3是與出口液流導引裝置相關(guān)聯(lián)之熔化結(jié)構(gòu)的透視圖;
圖4是圖3所示結(jié)構(gòu)的頂視圖;
圖5是控制液流用出口裝置的緊固裝配之部件分解透視圖;
圖6是控制液流用出口裝置的底視圖;
圖7是控制液流用出口裝置的控制電路。
在所附的這幾個圖中，相應(yīng)的參考標號指相同的對應(yīng)部件。
具體體現(xiàn)本發(fā)明一個較佳實施例的玻璃熔化部，通常在圖1中以參考數(shù)字10表示。
此玻璃熔化部10包括有一個確定蓄容室14的槽式熔化部本體12，此蓄容室用來盛納配合料16。配合料通過電極28、30和32熔化成熔融玻璃18。此電極28、30和32按120°間隔相互分開，可以呈美國專利3，580，976中所示的形式。配合料16例如可以是砂子、粘土、石灰石、白云石以及幾種助熔劑的一種已知的混合物。蓄容室14的大小要能盛納下預(yù)定體積的熔融玻璃18。
熔化部本體12可由一個框架20用任何已知的合適方式支承，此框架結(jié)構(gòu)例如可采用美國專利3，147，328中所示的類型。熔化部本體12包括最好由銅構(gòu)成的外殼22，以及由鋯、氧化鋯、粘土、氧化鋁之類的耐火材料24和一種粘合劑構(gòu)成的內(nèi)襯24。水一類之冷卻劑流經(jīng)的管子焊接到或以其他方式附合到外殼22的外表面。
將配合料16分配到蓄容室14的熔融玻璃18表面上的加料裝置類型，是可以自行選擇的，圖中為簡化起見已予省略。一般地說，此種加料裝置要能將配合料連續(xù)地投放到熔化部10內(nèi)，使蓄容室14中的熔融玻璃保持到預(yù)定的料面。
參看圖1、2與5，熔化部10包括有一個控制流量的出口部組合件34，由螺栓36、38、40和42以可分離的形式裝放到熔化池本體12之上。從圖2中可以看得最清楚不過，此出口部組合件34包括取出口件44形式的，最好由鉑制成的出口加熱裝置。此出口件44一般呈凹頂形，通常有一個圓柱形的壁部46和一個斜底48，此斜底有一個中央出口50在漏孔管51之中。必要時，也可使壁部46形成朝向中央出口50的緩坡形式。
在出口件44的進入端有一個環(huán)形法蘭22，同時相向設(shè)置兩個從出口件44壁部46凸出的端部54和56。橫跨出口件44進入端上方配有一個屏篩58，上面有許多孔口60。此屏篩58、端部56和環(huán)形法蘭52是出口件44的整體部分，同樣要用鉑制成。
出口組件36包括一個耐火材料制的呈通常大角形形式的罩子61，它基本上將整個出口件44封包起來，除了端部54和56以及環(huán)形法蘭52這些部分以外。在出口組件34的底端，環(huán)繞此耐火材料罩61的周邊配備有一個取通常六角形形式的支持框架63?？蚣?3的一對相向放置的部件65與67具有伸展到六角形件之外的端頭，用來限制框架63。部件65上有配合螺栓36和42的開口69和71，而部件67上有配合螺栓38和40的開口73和75。用一對橫截面為L型的橫向件77和79將部件65與67按圖6所示方式連接起來。在這樣的布置下，將出口組件34連接到熔化部本體12上的螺栓36、38、40和42，都通過耐火材料罩63與出口件44絕緣。
熔融玻璃在到達出口件44之前，由一個排放件62導引，使熔融玻璃18從熔化部10蓄容室14的最熱區(qū)沿出口的路線流動。排放件62是一種普通的圓柱形件，實質(zhì)上與出料件44相連，最好由鉬制成。
在排放件62上環(huán)繞有最好是鉬構(gòu)成的加熱線圈64。此加熱線圈支承在伸展過一個絕緣件68的導電柱66上。絕緣件68放置在一個最好也是鉬制成的環(huán)形支板70上。支板70由一批螺栓固定到框架20之上，這批螺栓繞支板70上的圓形周邊-分隔開。螺栓72同樣使外殼22與框架20相互連接，并包括有適當?shù)母羝?4、76和78。
可以用任何已知的適當方式，例如用螺栓(圖中未示明)將一個支環(huán)80(最好由黃銅制成)裝設(shè)到支板70上。通過此支環(huán)80排列有一列管子82，用來循環(huán)例如流經(jīng)進出口管84與86的冷卻液。支環(huán)80的內(nèi)徑大小要能容納排放件62的減縮的外徑部分。
在出口件44和熔化部主體12之間配備有襯墊設(shè)置，包括夾在兩層Fiberfrax(生鑄件的商品名)。Fiberfrax是Carborundam公司的一種商標，Greencast是A.P.Green公司的一種商標。這樣，襯墊設(shè)置90、92和94即起到使出口件44與熔化部主體12電絕緣的作用。
冷卻劑管98與冷卻劑管26相類似，安放在支板70的下側(cè)。此外，在出口組件34的耐火材料96中，在出口件44的入口部設(shè)有一冷卻劑管100。
電極28、30和32的電源以及加熱線圈64的電源都屬常規(guī)形式，并與出口件44的電源分離。
出口件44的工作電路一般以圖7中的參考數(shù)字110標明。電路110在兩個初級端112和114之間配有480伏的電壓。這一電壓是由一動力單元116饋送，后者包括兩個逆向平行的硅可控整流器。動力單元116是西弗吉尼亞的Fairmont電子控制系統(tǒng)公司出售的那種，牌號為ECS7500。水冷變壓器的初級線圈118連接到動力單元116上，而次級線圈120則由導線連接到玻璃熔化部10的出口件44上。
出口件44配有一支進入到控制器124的R型熱電偶122，這是電子控制系統(tǒng)公司的產(chǎn)品，牌號為ECS6210?？刂破鞯妮敵鲂盘柨赏ㄟ^任何已知的合適的點火電路(未示明)饋送，并通過導線126連接到動力單元116上。用一塊伏特計128跨連此初級線圈118和一電流變壓器，同時用安培計130與初級線118串聯(lián)。
動力裝置116用來調(diào)節(jié)初級線圈118的電壓，從而改變著次級線圈120的電壓。次級線圈120能為出料件44供給相當?shù)偷碾妷汉拖喈敻叩碾娏?。通過適當?shù)乃溥B接件132與134，將次級線圈120連接到出口件44的端子54和56上。
出料件44產(chǎn)生的熱對應(yīng)于次級線圈120作用到出料件44上的電壓與電流。因此，隨著次級線圈120處的電壓與電流的增加，由出口件44耗散的熱量也增加了。熱電偶122反應(yīng)施加到出口件44上的熱，提供了一個饋送到控制器124上的信號，這一信號影響功率裝置去控制饋送到出口件44上的功率。
在玻璃熔化部10的運行過程中，配合料16連續(xù)地投放到蓄容室14的熔融玻璃18的表面上。通過電極28、30和32之間的電流同時通過熔融玻璃18，利用直接加熱將玻璃熔化。例如，電極間熔融玻璃的溫度約為3500～4000°F。
有時，外界的細拉或其他雜質(zhì)會聚集到蓄容室14中，且一般會沉降到熔化池的底部。延伸到耐火材料襯里24上方的排放件62，能避免任何非玻璃質(zhì)的組份進入到排放件62和出口件44限定的輸出料流的通道上。
可以確信，在排放件62外側(cè)的熔融玻璃18的流動方式由于排放件的影響而是朝向上方的，而此熔融玻璃18即于此落入排放件62，并在高于相鄰耐火材料襯里24的玻璃溫度下，輸送到出口件44。
當熔融玻璃18進入排放件62，它就通過加熱器的線圈64，此線圈64主要是在熔化部10起始運行或玻璃液流停止而須重新工作的任何時刻起作用。這樣，當熔化部10正常作業(yè)期間，線圈64不給排放管供熱。
現(xiàn)在，請?zhí)貏e參看圖2，當熔融玻璃18向下流到支環(huán)80和位于其中之冷卻管82的玻璃液面處時，構(gòu)成了一種冷的接合而使粘度增大。這種冷結(jié)合的目的在于解決這樣的問題，即當進入排放件62的熔融玻璃18太熱，就有可能發(fā)生所謂的失控狀態(tài)，以致出口組件34的加熱功能喪失作用。于是，由支環(huán)80與冷卻管組成的冷接合，保證了不會發(fā)生失控狀態(tài)。此種冷的接合也能防止玻璃流入排出件62和支板70之間，以及流入排出件62與Fiberfrax層92之間。這樣的冷接合也防止了玻璃滲漏到層92、90和94之間，因而起到了密封作用。
Fiberfrax層92、94與Greencast層90的主要目的，是在排出件62和出口件44之間起到電絕緣作用。
應(yīng)該指出，輸入到電極的功率，根據(jù)不同的玻璃配方，可以在450千瓦至約800千瓦之間變化。在這樣的環(huán)境下，由于玻璃18和電極28、30、32之間有電傳導并使電流通過電極28、30、32與排出件62之間的玻璃，致排出件62能夠潛在有100伏以上的電壓。因而當出口件44采用3～4伏的電壓與2500～10000安的電流量時，就必須使此出口件與排放件62實行電絕緣。
熔融玻璃進入出口件44的過程中，會流過屏篩58，這一屏篩58有助于防止任何進入排出件62的大的外來顆粒錯誤地經(jīng)出口件44流出。出口件44的作用在于重新加熱熔融玻璃18，使其溫度升高到足以實現(xiàn)此熔融玻璃從出料口50流出時所需的粘度以及相應(yīng)的流速之水平。
要是進入出口件44之熔融玻璃18的粘度太低，即使由出口件44進一步加熱玻璃，也不能調(diào)整到任何所需的粘度。這樣就有可能出現(xiàn)一種不受控的或失控的液流狀態(tài)。
出口件44的工作原理在于接納略低于所要求溫度的玻璃，然后進一步加熱此玻璃，使其溫度升高并將粘度降到所希望的預(yù)定水平。對出口件44施加預(yù)定量值的電壓與電流，就能精確地調(diào)整玻璃的粘度。
例如，對于直徑約2米的熔化池本體且玻璃料的潛在產(chǎn)量為每年2000公噸時，使出口件44的結(jié)構(gòu)如下即可奏效使此出口件從環(huán)形法蘭52至斜底48的全高約為4英寸，而它的內(nèi)徑約為6 1/2 英寸。法蘭52可以具有約10 1/2 英寸的外徑。
斜底48從圓柱壁46至出料口50的垂直降約為1英寸。限定出料口50的漏孔管51可以取約3/4英寸的長度和約1/2英寸的內(nèi)徑。
構(gòu)成出口件44的鉑材料厚度最好約為0.060英寸;而為了形成斜底48，鉑材料的厚度可用0.050英寸。端部54和56則可取1 1/8 英寸的厚度。環(huán)形法蘭的厚度約為0.20英寸，屏篩的厚度約為0.50英寸，而屏篩58的開孔直徑約為1/2英寸。
在這樣的安排下，就能控制住熔融玻璃從玻璃熔化部至料道(未示明)的流速，此料道能為18個玻璃纖維拉絲坩堝(未示明)供料，而每個坩堝有100個以上的玻璃纖維成形漏孔。
即使有一個或多個玻璃纖維拉絲坩堝(未示明)完全停止作業(yè)，也能保持生產(chǎn)的連續(xù)性。改變出口件49產(chǎn)生的熱就能完全補償料道(未示明)的料面漲落要求，此出口件提供的液流控制是根據(jù)流經(jīng)漏孔50的熔融玻璃粘度，而不是過去那種依靠對流速實行任何物理限制的手法。
根據(jù)以上描述可以看到，本發(fā)明的若干目的已然實現(xiàn)，并取得其他一些有利結(jié)果。
由于在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)可對以上結(jié)構(gòu)和方法作出各種改變，因此可以認為，上文所述或附圖所示的一切內(nèi)容都是用作說明而無限止于此之義。
權(quán)利要求
1.一種玻璃熔窯的熔化部，包括限定盛納配合料用蓄容室的熔化部本體；在該室中將配合料加熱到熔融玻璃態(tài)的熔化手段；熔化部本體上的出口件，用來限定輸出的液流路線并有一個預(yù)定大小的出料口；出料件工作時毋須任何限制液流的閥門，蓄容室內(nèi)的導引裝置，用來把熔融玻璃流引向出口件；將通過出口件的熔融玻璃冷卻至一預(yù)定量的冷卻手段；直接與出口件交換電功率的手段，使此出口件起著電阻的作用，并根據(jù)所說的電源設(shè)備向出口件提供的電功率而升溫；與出口件和電源相連的溫度控制手段，用來控制出口件中形成的熱量，借以控制沿前述輸出液流路線并通過出料口的熔融玻璃粘度，由此，采用出口件的電阻加熱而不需任何限制液流的閥門，就能控制熔化池本體中熔融玻璃的出料流率。
2.按照權(quán)利要求
1的玻璃熔
熔化部，其中出口件的出料口具有第一種橫截面積，而出口件有一進料口，用來接受來自導引裝置的熔融玻璃流，這一進料口具有大于出料口第一種橫截面積的第二種橫截面積。
3.按照權(quán)利要求
2的玻璃熔
熔化部，其中的出料件實質(zhì)上是與導引裝置相連的。
4.按照權(quán)利要求
1的玻璃熔
熔化部，其中的出口件可分離地裝放在熔化部的本體之上。
5.按照權(quán)利要求
1的玻璃熔化部，其中的熔化部本體有一個外表面件，而上述出口件則可分地裝設(shè)在此熔化部本體的外表面件上。
6.按照權(quán)利要求
2的玻璃熔
熔化部，其中的排出件以及出口件的入口料口基本上不存在任何阻礙物，因而能使熔融玻璃不受限制地流入出口件。
7.按照權(quán)利要求
1的玻璃熔
熔化部，其中的排放件具有一個入料端和一個出料端，而所述的冷卻裝置包括一個在排放管出料端的冷區(qū)。
8.按照權(quán)利要求
7的玻璃熔
熔化部，其中，在出口件與熔化部本體之間有絕緣裝置，用來使這兩者電絕緣與熱絕緣。
9.按照權(quán)利要求
2的玻璃熔
熔化部，其中的導引裝置包括一個排放件，后者與所述的熔化裝置分隔開并通向出口件。
10.按照權(quán)利要求
1中所申請的玻璃熔
熔化部，其中有電功率裝置連接到變壓器上，對出口件施加相當?shù)偷碾妷汉拖喈敻叩碾娏?，使流過出口件出料口的熔融玻璃保持到預(yù)定溫度。
11.按照權(quán)利要求
10的玻璃熔
熔化部，其中的變壓器包括在電路上與上述熔化裝置和居中的加熱裝置獨立的控制裝置。
12.按照權(quán)利要求
11的玻璃熔
熔化部，其中的冷卻裝置與所說的電功率裝置結(jié)合起來，對流經(jīng)出口件出料口的熔融玻璃進行控制。
13.按照權(quán)利要求
10的玻璃熔
熔化部，其中的出口件是由鉑材料構(gòu)成。
14.按照權(quán)利要求
1的玻璃熔化部，其中的出口件是由整體式結(jié)構(gòu)形成。
15.一種熔制熔融態(tài)玻璃的方法，包括將
合料連續(xù)熔化成第一種熔融玻璃態(tài)的方法，保持此熔融玻璃于蓄容室中，借出料件確立蓄容室中的輸出液流路線，促使蓄容室中的熔融玻璃流至出口件，同時，把此出口件用作一電阻體，在其中蓄集電熱使其本身受熱以控制通過它的熔融玻璃的粘度，借以改變此熔融玻璃通過出口件的流率，這樣，應(yīng)用此種出料件的電阻加熱方式，就可以毋須任何的液流限制閥而控制住蓄容室中熔融玻璃的輸出液流速率。
16.按照權(quán)利要求
14的方法，其中，將相當?shù)偷碾妷汉拖喈敻叩碾娏魇┘拥酱顺隹诩弦约訜岽顺隹诩?br>17.按照權(quán)利要求
15的方法，其中所述的相當?shù)碾妷菏窃?～4伏的范圍，而相當高的電流是在2，500～10，000安的范圍。
18.按照權(quán)利要求
14中的方法，其中的出口件是由鉑構(gòu)成。
專利摘要
本發(fā)明中的玻璃熔窯熔化部具有一種形成加熱裝置的出口部分，用來控制此熔化部中熔融玻璃的出料流速。形成熔融態(tài)玻璃用的配合料在第一溫度范圍被加熱到熔融態(tài)。此熔融玻璃在流向熔化部的出口部分時被冷卻到第二溫度范圍，把熔融玻璃的粘度提高到所需水平。然后，該出口件將既有的熔融玻璃加熱到預(yù)定的溫度，降低玻璃的粘度使適合所希望流速的要求。通過施加一相當?shù)偷牡蛪汉拖喈敻叩碾娏鞯匠隹诩弦允怪訜?。這樣，把這種出口件用作加熱器就能實現(xiàn)熔化部中熔融玻璃流速的控制。
文檔編號C03B5/033GK85104567SQ85104567
公開日1986年12月10日 申請日期1985年6月14日
發(fā)明者威廉·O·皮爾曼, 約瑟夫·L·享特, 威廉·P·坎寧安 申請人:賴克霍德化學公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan