玻璃采樣設(shè)備以及使用該設(shè)備從玻璃熔融容器獲取玻璃樣品的方法
【專利摘要】本文描述了一種玻璃采樣設(shè)備和使用該玻璃采樣設(shè)備從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品的方法。在一實施例中，玻璃采樣設(shè)備包括：（a）采樣管，該采樣管具有第一端和第二端，其中第二端用于從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品；（b）第一閥；（c）真空裝置；以及（d）管網(wǎng)，該管網(wǎng)將采樣管的第一端耦合到第一閥和真空裝置。
【專利說明】玻璃采樣設(shè)備以及使用該設(shè)備從玻璃熔融容器獲取玻璃樣品的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請根據(jù)35U.S.C.§ 120要求2011年7月25日提交的美國申請序列號13/189,971的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其整體內(nèi)容以引用的方式納入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及玻璃米樣設(shè)備以及使用該設(shè)備從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品的方法
【背景技術(shù)】
[0004]參考圖1A (現(xiàn)有技術(shù))，有構(gòu)造成從玻璃熔融容器106內(nèi)的熔融玻璃104獲取玻璃樣品102的傳統(tǒng)玻璃采樣設(shè)備100。傳統(tǒng)玻璃采樣設(shè)備100包括采樣桿108，其具有第一端110和第二端112。采樣桿108通常兩英尺或三英尺長并通常由石英制成。在操作中，用戶選取玻璃熔融容器106中他們想要獲取玻璃樣品102的區(qū)域，并然后將采樣桿的第二端112插入熔融玻璃104的選定區(qū)域。通常，用戶將采樣桿的第二端112推入熔融玻璃104并然后等待讓玻璃緩慢沉積到第二端112周圍。然后，用戶將具有期望位于其上的玻璃樣品102的采樣桿108向上拉并從熔融玻璃104拉出。
[0005]參考圖1B (現(xiàn)有技術(shù))，有通過使用傳統(tǒng)玻璃采樣設(shè)備100從在玻璃制造系統(tǒng)中的液位探測立管獲得的兩個玻璃樣品102a和102b的照片。獲取玻璃采樣102a和102b來確定液位探測立管中的玻璃質(zhì)量。遺憾的是，總共具有2克重量的小尺寸玻璃樣品102a和102b以及其不規(guī)則的形狀使得非常難以確定玻璃中是否存在任何缺陷。因此，不能使用玻璃樣品102a和102b來評估系統(tǒng)中的總雜物水平。因此，存在著克服該缺點和其它缺點以從液位探測立管或任何類型玻璃熔融容器獲得合適的玻璃樣品的需求。該需求以及其它需求通過本發(fā)明的玻璃采樣設(shè)備和方法來實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請的獨立權(quán)利要求描述了一種玻璃采樣設(shè)備和使用該玻璃采樣設(shè)備從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品的方法。本申請的從屬權(quán)利要求描述了玻璃采樣設(shè)備和使用該玻璃采樣設(shè)備從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品的方法的有利實施例。
[0007]—方面,本發(fā)明提供一種用于從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品的玻璃采樣設(shè)備。該玻璃采樣設(shè)備包括:Ca)采樣管，該采樣管具有第一端和第二端，其中第二端用于從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品；(b)第一閥；(C)真空裝置；以及(d)管網(wǎng)，該管網(wǎng)將采樣管的第一端耦合到第一閥和真空裝置。此外，玻璃采樣裝置還可包括第二閥，所述第二閥通過管網(wǎng)耦合在采樣管的第一端與第一閥及真空裝置之間。
[0008]另一方面，本發(fā)明提供一種從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品的方法。該方法包括下列步驟:(a)提供玻璃采樣設(shè)備，該玻璃采樣設(shè)備包括:(i)采樣管，所述采樣管具有第一端和第二端，其中所述第二端用于從玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃獲取所述玻璃樣品；(ii)第一閥；(iii)真空裝置；以及(iii)管網(wǎng)，所述管網(wǎng)將所述采樣管的所述第一端耦合到所述第一閥和所述真空裝置；以及(b)使用玻璃采樣設(shè)備從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品。此外，玻璃采樣裝置還可包括第二閥，所述第二閥通過管網(wǎng)耦合在采樣管的第一端與第一閥及真空裝置之間。
[0009]本發(fā)明的其它方面將在以下詳細描述、附圖和權(quán)利要求書中部分闡述，并從詳細說明書中部分得出，或可通過本發(fā)明的實踐來了解?？梢岳斫?，以上總體描述和以下詳細描述都僅是示例性和說明性的，并不對所公開的本發(fā)明進行限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]結(jié)合附圖參考以下詳細說明可更完整地理解本發(fā)明，附圖中:
[0011]圖1A-1B (現(xiàn)有技術(shù))分別示出傳統(tǒng)玻璃采樣設(shè)備的示意圖和使用傳統(tǒng)玻璃采樣設(shè)備從玻璃熔融容器(例如液位探測立管)獲取的兩個玻璃樣品的照片；
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的玻璃采樣設(shè)備的示意圖；
[0013]圖3A-3E是用于解釋根據(jù)本發(fā)明一實施例可怎樣使用圖2所示的玻璃采樣設(shè)備從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品(表面熔融玻璃或近表面熔融玻璃)的步驟順序的幾個示意圖；
[0014]圖4A-4G是用于解釋根據(jù)本發(fā)明另一實施例可怎樣使用圖2所示的玻璃采樣設(shè)備從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品(非表面熔融玻璃和非近表面熔融玻璃)的步驟順序的幾個示意圖；
[0015]圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的玻璃采樣設(shè)備的示意圖；
[0016]圖6A-6E是用于解釋根據(jù)本發(fā)明一實施例可怎樣使用圖5所示的玻璃采樣設(shè)備從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品(表面熔融玻璃或近表面熔融玻璃)的步驟順序的幾個示意圖；
[0017]圖7A-7G是用于解釋根據(jù)本發(fā)明另一實施例可怎樣使用圖5所示的玻璃采樣設(shè)備從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品(非表面熔融玻璃和非近表面熔融玻璃)的步驟順序的幾個示意圖；
[0018]圖8是具有幾個玻璃熔融容器的示例玻璃制造系統(tǒng)的示意圖，圖2和5所示的玻璃采樣設(shè)備可用于從幾個玻璃熔融容器獲取玻璃樣品；以及
[0019]圖9A-9G是根據(jù)本發(fā)明一實施例用于從研究級液位探測立管獲取玻璃樣品的類似于圖5所示的示例玻璃采樣設(shè)備的幾個照片。
【具體實施方式】
[0020]參照圖2,有一個根據(jù)本發(fā)明一實施例的構(gòu)造成從玻璃熔融容器206內(nèi)熔融玻璃204獲取玻璃樣品202的玻璃采樣設(shè)備200的示意圖。玻璃采樣設(shè)備200包括采樣管208、第一閥210 (例如第一球閥210)、真空裝置212 (例如柱塞212a和注射器212b)、管網(wǎng)214(例如四個管214a、214c、214d和214e以及T形配件214b)、電絕緣套管216 (選配)以及三軸定位臺218 (選配)。
[0021]采樣管208 (采樣管道208)具有第一端220和第二端222，其中第二端222用于從玻璃熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204獲取玻璃樣品202。采樣管208可根據(jù)采樣區(qū)域的位置而具有任何長度，并由石英、鉬、銠、鈀、銥、錸、釕、鋨、其它耐火管材或其組合制成。
[0022]管網(wǎng)214將采樣管的第一端220耦合到第一閥210和真空裝置212。在該實例中，管網(wǎng)214包括第一管214a，第一管214a的一端224耦合到采樣管的第一端220，而另一端226耦合到多開口配件214b (例如，T-形配件214b (示出)、Y形配件214b)的第一端228。T形配件214b的第二端230耦合到第二管214c的一端232，第二管214c的另一端234耦合到真空裝置212的一端235。T形配件214b還具有第三端236，該第三端236耦合到第三管214d的一端238，第三管214d的另一端240耦合到第一閥210的一端242。管網(wǎng)214還包括第四管214e，第四管214e的一端245耦合到第一閥210的第二端244，而第二端246向大氣(環(huán)境空氣)敞開。技術(shù)人員會理解，管網(wǎng)214可具有采用一個或多個互聯(lián)柔性或非柔性管和/或一個或多個配件的多種不同構(gòu)造，只要真空裝置212耦合到采樣管的第一端220而其間未定位有第一閥210且第一閥210耦合到采樣管的第一端220而其間未定位有真空裝置212即可。
[0023]如果需要，采樣管208可具有圍繞其至少一部分定位的電絕緣套管216(例如陶瓷套管216)。三軸定位臺218包括從其延伸并附連到采樣管208上的電絕緣套管216的一根或多根桿248 (示出兩個)。電絕緣套管216用于將采樣管208與三軸定位臺218電絕緣。三軸定位臺218運行以將采樣管的第二端222移入和移出熔融玻璃204以從玻璃熔融容器206獲取玻璃樣品202。在該實例中，三軸定位臺218包括在馬達252的輔助下沿豎直方向移動桿248的支承單元250。三軸定位臺218還包括手動曲柄254，該手動曲柄254沿水平方向移動至少各桿248和支承單元250。替代地，三軸定位臺218可直接附連到采樣管208而不存在電絕緣管216。實際上，三軸定位臺218是選配的且并不需要使用，而是代以人可抓持采樣管208并將其移入和移出熔融玻璃204以從玻璃熔融容器206獲取玻璃樣品202。
[0024]玻璃采樣設(shè)備200可以各種方式使用以從玻璃熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204獲取玻璃樣品202。接下來將參照圖3A-3E和4A-4G詳細描述可使用玻璃采樣設(shè)備200 (沒有電絕緣套管216和三軸定位臺218)以從玻璃熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204獲取玻璃樣品202的兩個示例方式。
[0025]參照圖3A-3E，示出用于解釋根據(jù)本發(fā)明一實施例可怎樣使用玻璃采樣設(shè)備200從玻璃熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204獲取玻璃樣品202 (表面熔融玻璃或近表面熔融玻璃)的步驟順序的幾個示意圖。在步驟302處開始，當采樣管的第二端222位于玻璃熔融容器206內(nèi)熔融玻璃204外時玻璃采樣設(shè)備200使第一閥210打開(參見圖3A)。在步驟304處，第一閥210打開的玻璃采樣設(shè)備200使采樣管的第二端222插入玻璃熔融容器206內(nèi)熔融玻璃204 (參見圖3B)。如果需要，可使用三軸定位臺218將采樣管的第二端222插入玻璃熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204內(nèi)。
[0026]在步驟306，第一閥210打開且采樣管的第二端222插入熔融玻璃204內(nèi)的玻璃采樣設(shè)備200在該位置停留一定量的時間(例如一分鐘或更久)以允許玻璃樣品202向上流入采樣管的第二端222內(nèi)(參見圖3C)?；旧?，當采樣管208下降到熔融玻璃204內(nèi)時玻璃樣品202開始向上流入采樣管的第二端222。采樣管的第二端222內(nèi)的玻璃樣品202處于與采樣管208外熔融玻璃204相同的液位處。因此，玻璃采樣裝置200從熔融玻璃204的采樣區(qū)域內(nèi)主要由表面玻璃和近表面玻璃構(gòu)成的區(qū)域獲取玻璃樣品202。[0027]在步驟308，玻璃樣品202位于其中的玻璃采樣設(shè)備200使第一閥210打開(參見圖3D)。在步驟310處，第一閥210關(guān)閉且玻璃樣品202位于采樣管的第二端222內(nèi)的玻璃采樣設(shè)備200從玻璃熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204抽出(參見圖3E)。關(guān)閉的第一閥210防止玻璃樣品202在拉出熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204時流出采樣管208。在該采樣技術(shù)期間無需使用真空裝置212，所以柱塞212a可保持完全推入注射器212b的殼體內(nèi)。但是，如果需要，柱塞212a可在步驟308之后從注射器212b部分拉出，以形成真空從而有助于防止玻璃樣品202在拉出熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204時流出樣品管208。
[0028]參照圖4A-4G，示出用于解釋根據(jù)本發(fā)明另一實施例可怎樣使用玻璃采樣設(shè)備200從玻璃熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204獲取玻璃樣品202 (非表面熔融玻璃或非近表面熔融玻璃)的步驟順序的幾個示意圖。在步驟402處開始，當采樣管的第二端222位于玻璃熔融容器206內(nèi)熔融玻璃204外時玻璃采樣設(shè)備200使第一閥210關(guān)閉(參見圖4A)。此時，柱塞212a將完全推入注射器212b。在步驟404處，具有關(guān)閉的第一閥210的玻璃采樣設(shè)備200使采樣管的第二端222插入玻璃熔融容器206內(nèi)熔融玻璃204所需深度(參見圖4B)。如果需要，可使用三軸定位臺218將采樣管的第二端222插入玻璃熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204內(nèi)所需深度。在該構(gòu)造中，表面熔融玻璃204和近表面熔融玻璃204不會流入采樣管的第二端222，因為關(guān)閉的第一閥210和密封的真空裝置212 (S卩，柱塞212a完全推入注射器212b)在采樣管下降到熔融玻璃204內(nèi)時在采樣管202內(nèi)形成輕微正壓。由于采樣管202內(nèi)所捕獲空氣的加熱造成的該正壓有效地防止熔融玻璃204向上流入采樣管的第二端222。
[0029]在步驟406處，當采樣管的第二端222位于玻璃熔融容器206內(nèi)熔融玻璃204內(nèi)所需深度時玻璃采樣設(shè)備200使第一閥210打開(參見圖4C)。在步驟408，第一閥210打開且采樣管的第二端222插入熔融玻璃204內(nèi)所需深度處的玻璃采樣設(shè)備200在該位置停留一定量的時間(例如一分鐘或更久)以允許玻璃樣品202向上流入采樣管的第二端222內(nèi)(參見圖4D)。在該構(gòu)造中，熔融玻璃204在其試圖與采樣管的第二端222外的玻璃液位匹配時向上流入采樣管的第二端222。此時，柱塞212a將仍完全推入注射器212b。
[0030]在步驟410，玻璃樣品202位于其中的玻璃采樣設(shè)備200使第一閥210打開(參見圖4E)。在步驟412處，第一閥210關(guān)閉且玻璃樣品202位于其中的玻璃采樣設(shè)備200使真空裝置212運行以在位于采樣管的第二端22內(nèi)的玻璃樣品202頂部上形成真空(參見圖4F)。如果想要采樣甚至更大量的玻璃204，則會在步驟412期間使用真空裝置215以形成更高的真空。在該實例中，柱塞212a會從注射器212b拉出或輕微拉出以在位于采樣管的第二端222內(nèi)的玻璃樣品202頂部上形成真空。在步驟414處，第一閥210關(guān)閉且真空裝置212在位于采樣管的第二端222內(nèi)的玻璃樣品202頂部上形成真空的玻璃采樣設(shè)備200從玻璃熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204抽出(參見圖4G)。關(guān)閉的第一閥210和在玻璃樣品202頂部上形成真空的真空裝置212防止玻璃樣品202在從熔融容器206內(nèi)的熔融玻璃204中被拉出時從采樣管208流出。
[0031]當在玻璃熔融容器206內(nèi)有不表示形成熔融玻璃204的熔融玻璃停滯層(表面熔融玻璃或近表面熔融玻璃)時，該玻璃采樣技術(shù)對于對熔融玻璃204采樣(形成熔融玻璃204)尤其有幫助。例如，在液位探測立管內(nèi)，在流過精煉器至攪拌腔管的玻璃上方會有顯著的停滯熔融玻璃層(參見圖8)。玻璃采樣設(shè)備200可用于通過在采樣管的第二端222通過液位探測立管下降到精煉器進入攪拌腔管時保持包括第一閥210和真空裝置212在內(nèi)的所有出口關(guān)閉而對流動的熔融玻璃204采樣。下文參照圖8提供關(guān)于玻璃采樣設(shè)備200可用于獲取玻璃樣品202的玻璃制造系統(tǒng)中該位置和某些不同位置的詳細討論。
[0032]參照圖5，是根據(jù)本發(fā)明一實施例的構(gòu)造成從玻璃熔融容器506內(nèi)熔融玻璃504獲取玻璃樣品502的玻璃采樣設(shè)備500的示意圖。玻璃采樣設(shè)備500包括采樣管508、第一閥510 (例如第一球閥510)、第二閥511 (例如第二球閥511)、真空裝置512 (例如柱塞512a和注射器512b)、管網(wǎng)514(例如四個管514a、514c、514d和514e以及T形配件514b)、電絕緣套管516 (選配)以及三軸定位臺518 (選配)。
[0033]米樣管508 (米樣管道508)具有第一端520和第二端522,其中第二端522用于從玻璃熔融容器506內(nèi)的熔融玻璃504獲取玻璃樣品202。采樣管508可根據(jù)采樣區(qū)域的位置而具有任何長度，并由石英、鉬、錯、鈕、銥、錸、釕、鋨、其它耐火管材，或其組合制成。
[0034]管網(wǎng)514將采樣管的第一端520耦合到第一閥510和真空裝置512。在該實例中，管網(wǎng)514包括第一管514a，第一管514a的一端524耦合到采樣管的第一端520，而另一端526耦合到第二閥511的第一端528，第二閥511的第二端530耦合到多開口配件514b(例如，T-形配件514b (示出)、Y形配件514b)的第一端532。T形配件514b的第二端534耦合到第二管514c的一端536，第二管514c的另一端538耦合到真空裝置512的第一端539。T形配件514b還具有第三端540，該第三端540耦合到第三管514d的一端542，第三管514d的另一端544耦合到第一閥510的一端546。管網(wǎng)514還包括第四管514e，第四管514e的一端548稱合到第一閥510的第二端550,而另一端552向大氣(環(huán)境空氣)敞開。技術(shù)人員會理解，管網(wǎng)514可具有采用一個或多個互聯(lián)柔性和非柔性管和/或一個或多個配件的多種不同構(gòu)造，只要真空裝置512耦合到采樣管的第一端520使第二閥511位于其間而第一閥510未位于其間，且第一閥510稱合到米樣管的第一端520使第二閥511位于其間而真空裝置512未位于其間即可。
[0035]如果需要，采樣管508可具有圍繞其至少一部分定位的電絕緣套管516(例如陶瓷套管516)。三軸定位臺518包括從其延伸并附連到采樣管508上電絕緣套管516的一根或多根桿556 (示出兩個)。電絕緣套管516用于將采樣管508與三軸定位臺518電絕緣。三軸定位臺518運行以將采樣管的第二端522移入和移出熔融玻璃504以從玻璃熔融容器506獲取玻璃樣品502。在該實例中，三軸定位臺518包括在馬達560的輔助下沿豎直方向移動桿556的支承單元558。三軸定位臺518還包括手動曲柄562，該手動曲柄254沿水平方向移動至少各桿556和支承單元558。替代地，三軸定位臺518可直接附連到采樣管508而不存在電絕緣管516。實際上，三軸定位臺518是選配的，且并不需要使用，而是代以人可抓持采樣管508并將其移入和移出熔融玻璃504以從玻璃熔融容器506獲取玻璃樣品502。
[0036]玻璃米樣設(shè)備500可以各種方式使用，以從玻璃熔融容器506內(nèi)的熔融玻璃504獲取玻璃樣品502。接下來將參照圖6A-6E和7A-7G詳細描述可使用玻璃采樣設(shè)備500(沒有電絕緣套管516和三軸定位臺518)從玻璃熔融容器506內(nèi)的熔融玻璃504獲取玻璃樣品502的兩個示例方式。
[0037]參照圖6A-6E,不出用于解釋根據(jù)本發(fā)明一實施例可怎樣使用玻璃米樣設(shè)備500從玻璃熔融容器506內(nèi)的熔融玻璃504獲取玻璃樣品502 (表面熔融玻璃或近表面熔融玻璃)的步驟順序的幾個示意圖。在步驟602處開始，當采樣管的第二端522位于玻璃熔融容器506內(nèi)熔融玻璃504外時玻璃采樣設(shè)備500使第一閥510和第二閥511打開(參見圖6A)。在步驟604處，第一閥510打開且第二閥511打開的玻璃采樣設(shè)備500使采樣管的第二端522插入玻璃熔融容器506內(nèi)的熔融玻璃504內(nèi)(參見圖6B)。如果需要，可使用三軸定位臺518將采樣管的第二端522插入玻璃熔融容器504內(nèi)的熔融玻璃506內(nèi)。
[0038]在步驟606，第一閥510打開、第二閥511打開且采樣管的第二端522插入熔融玻璃504內(nèi)的玻璃采樣設(shè)備500在該位置停留一定量的時間(例如一分鐘或更久)以允許玻璃樣品502向上流入采樣管的第二端522內(nèi)(參見圖3C)?；旧希敳蓸庸?08下降到熔融玻璃502內(nèi)時玻璃樣品504開始向上流入采樣管的第二端522。采樣管的第二端522內(nèi)的玻璃樣品502處于與采樣管508外熔融玻璃504相同的液位處。因此，玻璃采樣裝置500從熔融玻璃502的采樣區(qū)域內(nèi)主要由表面玻璃和近表面玻璃構(gòu)成的區(qū)域獲取玻璃樣品504。
[0039]在步驟608處，玻璃樣品502位于其中的玻璃采樣設(shè)備500使第一閥510和第二閥511中的至少一個關(guān)閉(參見圖6D——其中第一閥510關(guān)閉)。在步驟610處，第一閥510和第二閥511中的至少一個關(guān)閉且玻璃樣品502位于采樣管的第二端522內(nèi)的玻璃采樣設(shè)備500從玻璃熔融容器506內(nèi)的熔融玻璃504抽出(參見圖6E——其中第一閥510關(guān)閉)。關(guān)閉的第一閥510 (和/或關(guān)閉的第二閥511)防止玻璃樣品502在拉出熔融容器506內(nèi)的熔融玻璃504時流出采樣管508。在該采樣技術(shù)期間無需使用真空裝置512，所以柱塞512a可保持完全推入注射器512b的殼體內(nèi)。但是，如果需要，如果第二閥511打開,柱塞512a可在步驟608之后從注射器512b部分拉出，以形成某些附加真空度從而有助于防止玻璃樣品502在拉出熔融容器506內(nèi)的熔融玻璃504時流出樣品管508。
[0040]參照圖7A-7G，示出用于解釋根據(jù)本發(fā)明另一實施例可怎樣使用玻璃采樣設(shè)備500從玻璃熔融容器506內(nèi)的熔融玻璃504獲取玻璃樣品502 (非表面熔融玻璃或非近表面熔融玻璃)的步驟順序的幾個示意圖。在步驟702處開始，當采樣管的第二端522位于玻璃熔融容器506內(nèi)熔融玻璃504外時玻璃采樣設(shè)備500使第一閥510和第二閥511關(guān)閉(參見圖7A)。此時，柱塞512a將完全推入注射器512b。在步驟704處，第一閥510和第二閥511關(guān)閉的玻璃采樣設(shè)備500使采樣管的第二端522插入玻璃熔融容器506內(nèi)熔融玻璃504所需深度(參見圖7B)。如果需要，可使用三軸定位臺518將采樣管的第二端522插入玻璃熔融容器504內(nèi)的熔融玻璃506內(nèi)所需深度。在該構(gòu)造中，表面熔融玻璃504和近表面熔融玻璃504將流入采樣管的第二端522，因為關(guān)閉的第一和第二閥510和511在采樣管502下降到熔融玻璃504內(nèi)時在采樣管502內(nèi)形成輕微正壓。由于采樣管502內(nèi)所捕獲空氣的加熱造成的該正壓有效地阻止熔融玻璃104向上流入采樣管的第二端522。
[0041]在步驟706處，當采樣管的第二端522位于玻璃熔融容器506內(nèi)熔融玻璃504內(nèi)所需深度時，玻璃采樣設(shè)備500使第一閥510和第二閥511打開(參見圖7C)。在步驟708，第一閥510和第二閥511打開且采樣管的第二端522插入熔融玻璃504內(nèi)所需深度處的玻璃采樣設(shè)備500在該位置停留一定量的時間(例如一分鐘或更久)以允許玻璃樣品502向上流入采樣管的第二端522內(nèi)(參見圖7D)。在該構(gòu)造中，熔融玻璃504在其試圖與采樣管的第二端522外的玻璃液位匹配時向上流入采樣管的第二端522。此時，柱塞512a仍完全推入注射器512b。
[0042]在步驟710，玻璃樣品502位于其中的玻璃采樣設(shè)備500使第一閥510關(guān)閉(參見圖7E)。在步驟712處，第一閥510關(guān)閉、第二閥511打開且玻璃樣品500位于其中的玻璃采樣設(shè)備502使真空裝置512運行以在位于采樣管的第二端22內(nèi)的玻璃樣品502頂部上形成真空(參見圖7F)。如果想要采樣甚至更大量的玻璃504，則會在步驟712期間使用真空裝置512以形成更高的真空。在該實例中，柱塞512a會從注射器512b拉出或輕微拉出以在位于采樣管的第二端522內(nèi)的玻璃樣品502頂部上形成真空。在步驟714處，第一閥510關(guān)閉、第二閥511打開且真空裝置512在位于采樣管的第二端522內(nèi)的玻璃樣品502頂部上形成真空的玻璃采樣設(shè)備500從玻璃熔融容器506內(nèi)的熔融玻璃504抽出(參見圖7G)。關(guān)閉的第一閥510、打開的第二閥511和在玻璃樣品502頂部上形成真空的真空裝置512防止玻璃樣品502在拉出熔融容器506內(nèi)熔融玻璃504時從采樣管508流出。
[0043]當在玻璃熔融容器504內(nèi)有不表示形成熔融玻璃504的熔融玻璃停滯層(表面熔融玻璃或近表面熔融玻璃)時，該玻璃采樣技術(shù)對于采樣熔融玻璃506 (形成熔融玻璃504)尤其有幫助。例如，在液位探測立管內(nèi)，在流過精煉器至攪拌腔管的玻璃上方有顯著的停滯熔融玻璃層(參見圖8)。玻璃采樣設(shè)備500可用于通過在采樣管的第二端522通過液位探測立管下降到精練器進入攪拌腔管時保持包括第一閥510和真空裝置512在內(nèi)的所有出口關(guān)閉而對流動的熔融玻璃504采樣。下文參照圖8提供關(guān)于玻璃采樣設(shè)備500可用于獲取玻璃樣品502的玻璃制造系統(tǒng)中該位置和某些不同位置的詳細討論。
[0044]參見圖8，示出具有幾個玻璃熔融容器的示例玻璃制造系統(tǒng)800的示意圖，根據(jù)本發(fā)明一實施例的玻璃米樣設(shè)備200和500可用于從幾個玻璃熔融容器獲取玻璃樣品。玻璃采樣設(shè)備800包括熔融容器810、熔融-精煉管815、精煉容器820、精煉器至攪拌腔管825(具有從其延伸的液位探測立管827)、空氣腔室830 (例如混合容器830)、攪拌腔至碗狀物連接管835、碗狀物840 (例如遞送容器840)、下降管845、熔融拉制機(FDM)850 (包括入口855、成型設(shè)備860以及拉輥組件865)以及行進砧機(TAM) 870。
[0045]熔融容器810是玻璃配料如箭頭812所示引入并熔融以形成熔融玻璃814之處。精煉容器820(例如精煉管820)通過熔融至精煉管815連接到熔融容器810。精煉容器820具有高溫處理區(qū)域，該高溫處理區(qū)域從熔融容器810接收熔融玻璃814 (在該位置未示出)且在該區(qū)域氣泡從熔融玻璃814去除。精煉容器820通過精煉器至攪拌腔連接管825連接到攪拌腔830。攪拌腔830通過攪拌腔至碗狀物連接管835連接到碗狀物840。碗狀物840通過下降管845將熔融玻璃814 (未示出)遞送到FDM850內(nèi)。
[0046]FDM850包括入口 855、成型容器860 (例如同質(zhì)管860)以及拉輥組件865。入口855從下降管845接收熔融玻璃814(未示出)并然后流到成形容器860。成形容器860包括開口 862，該開口 862接收熔融玻璃814 (未示出)，熔融玻璃814流入槽864并然后溢流并向下沿著兩個相反側(cè)866a和866b行進，然后在根部868處融合在一起以形成玻璃板809。拉輥組件865接收玻璃板809并輸出拉制玻璃板811。TAM870接收拉制玻璃板811并將拉制玻璃板811分割成分開的玻璃板813。
[0047]在該實例中，玻璃采樣設(shè)備200和500可用于從玻璃制造系統(tǒng)800內(nèi)的幾個位置獲取玻璃樣品202和502，幾個位置包括玻璃熔融容器810 (參見通過開口 811的箭頭880和通過開口 822的箭頭882)、液位探測立管827或精煉器至攪拌腔管825(參見箭頭824)、攪拌腔830 (參見箭頭826)、碗狀物840 (參見箭頭828)、以及下降管845與入口 855之間的入口區(qū)域(參見箭頭829)。接下來參照圖9A-9G討論用于從研究級液位探測立管827獲取玻璃樣本502的示例玻璃采樣設(shè)備500。[0048]參照圖9A-9G，是根據(jù)本發(fā)明一實施例用于從研究級液位探測立管827獲取玻璃樣品502的示例玻璃采樣設(shè)備500的幾個照片。在圖9A中，是示例玻璃采樣設(shè)備500的照片，其包括采樣管508、第一閥510 (例如第一球閥510)、第二閥511 (例如第二球閥511)、真空裝置512 (例如柱塞512a和注射器512b)、管網(wǎng)516 (例如四個管514a、514c、514d和514e以及T形配件514b)、電絕緣套管516。在該實例中，第一管514a通過使用接頭套管連接902連接到采樣管的第一端520。軟管夾804位于電絕緣套管516上方以調(diào)節(jié)在采樣管508上的套管的高度。
[0049]在圖9B中，是用于將采樣管的第二端522放置在研究級液位探測立管827內(nèi)的三軸定位臺518的照片。示例三軸定位臺518構(gòu)造成使得通過馬達560 (未示出)控制豎直位置和速度，而通過手動臺562控制水平位置，且通過轉(zhuǎn)動一對夾子906控制進/出位置。3軸定位臺518也可用于碗狀物840內(nèi)的玻璃采樣。但是，攪拌腔830中的玻璃采樣可能不需要3軸定位，因此可通過手動浸入采樣管508或通過使用采樣管508的精確垂向定位來進行采樣。
[0050]在圖9C中，是示出采樣管508插入研究級液位探測立管827 (絕緣部下方)內(nèi)的照片。在該實例中，3軸定位臺518安裝在研究級液位探測立管827上方的框架上，并然后將采樣管508 (鉬采樣管508)經(jīng)由兩根桿556連接到定位臺，兩根桿556具有附連到末端的可調(diào)節(jié)夾子906。夾子906連接到電絕緣套管516 (陶瓷套管516)，使得3軸定位系統(tǒng)518與采樣管508電絕緣。然后將軟管夾904放置在電絕緣套管516上方以相對于3軸定位臺518調(diào)節(jié)采樣管508的垂直位置。基本上，3軸定位臺518用于將采樣管508相對于研究級液位探測立管827對中和垂直。
[0051]在圖9D中，是具有玻璃樣品502的采樣管508從研究級液位探測立管827取出的照片。在該實驗中，將采樣管502深深插入研究級液位探測立管827并根據(jù)步驟702、704、706、708、710、712和714獲取玻璃樣品502。在研究級液位探測立管827內(nèi)將采樣管508從熔融玻璃504快速取出，以允許玻璃樣品508冷卻并快速固化。然后，用隔熱材料包繞采樣管508，去除配件，并將含有玻璃樣品502的采樣管508放入熔爐內(nèi)幾小時以使玻璃樣品502退火(圖9E)。實驗顯示，不對玻璃樣品508進行退火也可得到合適質(zhì)量的玻璃樣品508(參見圖9F)。
[0052]在圖9E中，是示出具有玻璃樣品502的采樣管508在冷卻、固化和退火之后的照片。在圖9F中，是示出位于采樣管的第二端522的玻璃樣品502 (該特定樣品未退火)的端視圖的照片，其中在采樣管502內(nèi)可以看出且可以研究夾雜物而不必將玻璃樣品502從采樣管502取出。在圖9G中，是示出采樣管的第二端522冷卻、切割并然后從玻璃樣品502剝離之后的玻璃樣品502的照片。從采樣管508取出玻璃樣品502對于獲取氣泡上獲得吸塑氣體分析是有利的。
[0053]從前述內(nèi)容，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解本文描述的玻璃采樣設(shè)備200和500以及使用玻璃采樣設(shè)備200和500從玻璃熔融容器206和506內(nèi)的熔融玻璃204和504獲取玻璃樣品202和502的方法具有多種優(yōu)點，其中一些優(yōu)點如下:
[0054]1.玻璃采樣設(shè)備200和500允許獲取與由傳統(tǒng)玻璃采樣設(shè)備100獲取的玻璃樣品102a和102b相比大得多的玻璃樣品202和502。此外，與使用傳統(tǒng)玻璃采樣設(shè)備100的浸潰方法相比，玻璃采樣設(shè)備200和500使人能夠獲取熔融玻璃204和504內(nèi)深得多的玻璃樣品202和502。
[0055]1.玻璃采樣設(shè)備200和500可用于獲取玻璃樣品202和502，玻璃樣品202和502可用于診斷和查找熔融玻璃204和504內(nèi)諸如夾雜物、化學(xué)物和線之類的多種缺陷。
[0056]2.玻璃采樣設(shè)備200和500可用于獲取玻璃樣品202和502，玻璃樣品202和502可用于獲取玻璃熔融系統(tǒng)的已知區(qū)域內(nèi)夾雜物程度的精確估算。
[0057]3.玻璃采樣設(shè)備200和500可用于對熔融容器810、液位探測立管827、精煉器到攪拌腔825、攪拌腔830、碗狀物840、入口 855或玻璃熔融系統(tǒng)內(nèi)的任何自由表面內(nèi)進行玻
璃采樣。
[0058]4.玻璃采樣設(shè)備200和500可用于獲取玻璃樣品202和502，玻璃樣品202和502可用于根據(jù)玻璃制造系統(tǒng)800 (例如玻璃熔融和遞送系統(tǒng))內(nèi)的位置來研究玻璃成分和氧化狀態(tài)。
[0059]盡管附圖中示出且前述詳細描述中描述了本發(fā)明的幾個實施例，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的實施例，而是能夠具有多種重新布置、更改和替代而不偏離以下權(quán)利要求書闡述和限定的本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品的玻璃米樣設(shè)備，所述玻璃米樣設(shè)備包括: 采樣管，所述采樣管具有第一端和第二端，其中所述第二端用于從所述玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃獲取所述玻璃樣品； 第一閥； 真空裝置；以及 管網(wǎng)，所述管網(wǎng)將所述采樣管的所述第一端耦合到所述第一閥和所述真空裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃采樣設(shè)備，其特征在于，所述管網(wǎng)包括第一管，所述第一管的一端耦合到所述采樣管的所述第一端且另一端耦合到多開口配件的第一端，其中所述多開口配件的第二端耦合到第二管的一端，所述第二管的一端耦合到所述真空裝置的一端，且其中所述多開口配件具有第三端，所述第三端耦合到第三管的一端，所述第三管的另一端耦合到所述第一閥的一端。
3.如權(quán)利要求1所述的玻璃采樣設(shè)備，其特征在于，還包括:第二閥，所述第二閥通過所述管網(wǎng)耦合在所述采樣管的所述第一端與所述第一閥及所述真空裝置之間。
4.如權(quán)利要求3所述的玻璃采樣設(shè)備，其特征在于，所述管網(wǎng)包括第一管，所述第一管的一端耦合到所述采樣管的所述第一端且另一端耦合到所述第二閥的第一端，所述第二閥的第二端耦合到多開口配件的第一端，其中所述多開口配件的第二端耦合到第二管的一端，所述第二管的另一端耦合到所述真空裝置的一端，且其中所述多開口配件具有第三端，所述第三端耦合到第三管的一端，所述第三管的另一端耦合到所述第一閥的一端。
5.如權(quán)利要求1所述的玻璃采樣設(shè)備，其特征在于，還包括: 電絕緣套管，所述電絕緣套管圍繞所述采樣管的至少一部分而定位；以及 三軸定位臺，所述三軸定位臺包括從其延伸并附連到所述采樣管上的所述電絕緣套管的至少一根桿，其中所述三軸定位臺構(gòu)造成將采樣管的第二端移入和移出所述熔融玻璃以從所述玻璃熔融容器獲取玻璃樣品。
6.如權(quán)利要求1所述的玻璃采樣設(shè)備，其特征在于，所述采樣管由石英、鉬、銠、鈀、銥、錸、釕、鋨、其它耐熱管材或其某種組合制成。
7.如權(quán)利要求1所述的玻璃采樣設(shè)備，其特征在于，所述真空裝置包括注射器和柱塞。
8.一種用于從玻璃熔融容器內(nèi)的熔融玻璃獲取玻璃樣品的方法，所述方法包括以下步驟: 提供玻璃采樣設(shè)備，所述玻璃采樣設(shè)備包括: 采樣管，所述采樣管具有第一端和第二端，其中所述第二端用于從玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃獲取所述玻璃樣品； 第一閥； 真空裝置；以及 管網(wǎng)，所述管網(wǎng)將所述采樣管的所述第一端耦合到所述第一閥和所述真空裝置；以及 使用所述玻璃采樣設(shè)備從所述玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃獲取所述玻璃樣品。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括:將所述采樣管和所述玻璃樣品退火的步驟。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括以下步驟:切割所述采樣管；以及 將所述采樣管從所述玻璃樣品剝離。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述管網(wǎng)包括第一管，所述第一管的一端耦合到所述采樣管的所述第一端且另一端耦合到多開口配件的第一端，其中所述多開口配件的第二端耦合到第二管的一端，所述第二管的一端耦合到所述真空裝置的一端，且其中所述多開口配件具有第三端，所述第三端耦合到第三管的一端，所述第三管的另一端耦合到所述第一閥的一端。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述獲取步驟還包括以下步驟: 打開所述第一閥； 在所述第一閥打開的同時將所述采樣管的所述第二端插入所述玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃內(nèi)； 在所述第一閥打開的同時允許包括表面熔融玻璃和近表面熔融玻璃中的至少一種的所述玻璃樣品從所述熔融玻璃向上流到所述采樣管的所述第二端內(nèi)； 關(guān)閉所述第一閥；以及 在所述第一閥關(guān)閉的同時將所述玻璃樣品位于其中的所述采樣管的所述第二端從所述玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃抽出。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述獲取步驟還包括以下步驟: 關(guān)閉所述第一閥； 在所述第一閥關(guān)閉的同時將所述采樣管的所述第二端插入所述玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃內(nèi)所需深度； 打開所述第一閥； 在所述第一閥打開時允許包括所述玻璃熔融容器內(nèi)所述所需深度處的熔融玻璃的所述玻璃樣品向上流入所述采樣管的所述第二端內(nèi)； 關(guān)閉所述第一閥； 在所述第一閥關(guān)閉的同時運行所述真空裝置以在位于所述采樣管內(nèi)的所述玻璃樣品的頂部上形成真空； 在所述第一閥關(guān)閉的同時將所述玻璃樣品位于其中的所述采樣管的所述第二端從所述玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃抽出，且所述真空裝置在位于所述采樣管內(nèi)的所述玻璃樣品的頂部上形成真空。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，玻璃采樣裝置還包括第二閥，所述第二閥通過所述管網(wǎng)耦合在所述采樣管的所述第一端與所述第一閥及所述真空裝置之間。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述獲取步驟還包括以下步驟: 打開所述第一閥和所述第二閥； 在所述第一閥和所述第二閥打開的同時將所述采樣管的所述第二端插入所述玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃內(nèi)； 在所述第一閥 和所述第二閥打開的同時允許包括表面熔融玻璃和近表面熔融玻璃中的至少一種的所述玻璃樣品從所述熔融玻璃向上流到所述采樣管的所述第二端內(nèi)； 關(guān)閉所述第一閥和所述第二閥中的至少一個；以及 在所述第一閥和所述第二閥中的至少一個關(guān)閉的同時將所述玻璃樣品位于其中的所述采樣管的所述第二端從所述玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃抽出。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述獲取步驟還包括以下步驟: 關(guān)閉所述第一閥和所述第二閥； 在所述第一閥和所述第二閥關(guān)閉的同時將所述采樣管的所述第二端插入所述玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃內(nèi)所需深度； 打開所述第一閥和所述第二閥； 在所述第一閥和所述第二閥打開時允許包括所述玻璃熔融容器內(nèi)所述所需深度處的熔融玻璃的所述玻璃樣品向上流入所述采樣管的所述第二端內(nèi)； 關(guān)閉所述第一閥； 在所述第一閥關(guān)閉且所述第二閥打開的同時運行所述真空裝置以在位于所述采樣管內(nèi)的所述玻璃樣品的頂部上形成真空； 在所述第一閥關(guān)閉且所述第二閥打開的同時將所述玻璃樣品位于其中的所述采樣管的所述第二端從所述玻璃熔融容器內(nèi)的所述熔融玻璃中抽出，且所述真空裝置在位于所述采樣管內(nèi)的所述玻璃樣品的頂部上形成真空。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述管網(wǎng)包括第一管，所述第一管的一端耦合到所述采樣管的所述第一端且另一端耦合到所述第二閥的第一端，所述第二閥的第二端耦合到多開口配件的第一端，其中所述多開口配件的第二端耦合到第二管的一端，所述第二管的另一端耦合到所 述真空裝置的一端，且其中所述多開口配件具有第三端，所述第三端耦合到第三管的一端，所述第三管的另一端耦合到所述第一閥的一端。
18.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述玻璃采樣設(shè)備還包括: 電絕緣套管，所述電絕緣套管圍繞所述采樣管的至少一部分而定位；以及 三軸定位臺，所述三軸定位臺包括從其延伸并附連到所述采樣管上的所述電絕緣套管的至少一根桿；以及 其中所述方法還包括下列步驟: 使用所述三軸定位臺將所述采樣管移入和移出所述熔融玻璃以從所述玻璃熔融容器獲取所述玻璃樣品。
19.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述采樣管由石英、鉬、銠、鈀、銥、錸、釕、鋨、其它耐熱管材或其某種組合制成。
20.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述真空裝置包括注射器和柱塞。
21.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述玻璃熔融容器包括以下中的一個:熔融容器、液位探測立管、攪拌腔、精煉器至攪拌腔管、碗狀物和入口。
【文檔編號】G01N1/14GK103703354SQ201280036385
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月25日
【發(fā)明者】D·M·萊恩曼, J·M·麥克勞林, M·C·莫斯, S·R·莫西爾 申請人:康寧股份有限公司