[发明专利]用于减少玻璃制造工艺中冷凝相关缺陷的方法和设备

说明书

要求在先提交的美国申请的优先权

本申请要求2009年11月30日提交的美国申请序列号第61/265,060号的权益。该文献的内容和本文提到的公开物、专利和专利文献的全部内容以参见的方式纳入本文。

技术领域

本发明总体涉及减少玻璃熔融物内污染物的方法，且更具体地涉及减少玻璃搅拌过程期间冷凝形成的污染物。

技术背景

化学和热均匀性是优质玻璃形成操作的关键部分。玻璃熔融操作的功能通常是产生具有可接受气体或固体包含物量的玻璃，但该玻璃通常具有化学不同类相的线（或纹路或折边）。玻璃的这些不均匀成分是熔融过程期间各种正常现象造成的，包括耐火材料分解、熔融物分层、玻璃表面挥发和温度差。由于颜色和/或光学系数差，产生的线在玻璃上可见。

用于改进玻璃均匀性的一种方法是使熔融玻璃穿过位于熔融器下游的垂向定向的搅拌腔。这些搅拌腔装备有搅拌器，搅拌器具有通过适当马达转动的中心轴。多个叶片从轴延伸并用于在熔融玻璃从搅拌腔的顶部向底部穿过时将熔融玻璃混合。本发明涉及这种搅拌腔的操作而不在形成的玻璃内引入其它缺陷，尤其是由冷凝的氧化物产生的缺陷。

玻璃搅拌腔内的挥发性氧化物可由玻璃搅拌腔内存在的任何元素形成。某些最挥发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来源对于PtO₂包括热铂表面，对于B₂O₃,As₄O₆,Sb₄O₆和SnO₂则包括玻璃自由表面。玻璃自由表面意思是玻璃暴露于搅拌腔内气氛的表面。由于玻璃自由表面上方的气氛（且该气氛可能包含任何或所有前述或其它挥发性材料）比搅拌腔外的气氛热，所以有玻璃自由表面上方的气氛向上流动通过任何开口、诸如通过搅拌器轴与搅拌腔盖之间的环形空间的自然趋势。由于搅拌腔轴随着搅拌器轴与玻璃自由表面之间的距离增加而变冷，所以如果轴和/或盖温度低于氧化物露点，则包含在搅拌腔气氛内的挥发性氧化物会冷凝到轴的表面上。当形成的冷凝物达到它们会脱落的临界大小，则落入玻璃并造成玻璃产品内的包含物或气泡缺陷。

已经证实加热玻璃自由表面上方的轴仅部分成功地减少玻璃熔融物内的颗粒污染物、仅造成冷凝物的分层。

发明内容

在本发明的一较宽方面，提供一种冷凝物收集容器，该冷凝物收集容器附连至玻璃熔融和玻璃制造系统内搅拌腔的搅拌杆。冷凝物收集容器包括环形基部，该环形基部附连有相对于环形基部成预定角度的圆柱壁。冷凝物收集容器容纳在圆筒形搅拌腔内，该圆筒形搅拌腔构造成容纳熔融玻璃。该搅拌腔包括盖，该盖限定穿过其中的通道，搅拌器的轴延伸穿过该盖进入搅拌腔，由此在盖与轴之间形成环形间隙。叶轮叶片附连到轴，并用于高效地使腔内的熔融玻璃混合。

在以下参考附图给出的说明性描述过程中，本发明将更容易被理解且其其他目的、特性、细节和优点也将变得更显而易见，该说明性描述过程并非旨在以任何方式表示限制。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的示例性搅拌腔的剖视图，示出腔盖和冷凝物收集容器。

图2是附连到搅拌器轴的冷凝物收集容器的局部三维图。

图3是示例性冷凝物收集容器的剖视图。

具体实施方式

图1示出用于实践均匀化玻璃熔融体的方法的示例性设备。图1的搅拌腔10包括入口管12和出口管14。在所示实施例中，熔融玻璃通过入口管12流入搅拌腔（如箭头13所示）并通过出口管14流出搅拌腔（如箭头15所示）。搅拌腔10包括至少一个壁16，该至少一个壁16较佳地呈圆柱形并大致垂向定向，但搅拌腔也可具有诸如椭圆或六边形之类的其它形状。较佳地，搅拌腔壁包括内部衬里18，该内部衬里18包括铂、铂合金或分散加固的铂或铂合金（例如氧化锆加固的铂合金）。也可用具有类似耐热特性（包括耐腐蚀）以及导电性的其它衬里材料代替。玻璃入口管12位于搅拌腔10底部或附近，而玻璃出口管14位于搅拌腔顶部附近。但是，技术人员会认识到，入口管12和出口管14可互换，使得熔融玻璃从顶部流入搅拌腔并通过搅拌腔的底部流出。也可采用入口管和出口管的中间位置，只要实现充分搅拌即可（即，所需的均匀化量）。搅拌器较佳地不显著泵吸玻璃穿过搅拌腔，因为产生泵吸效应通常需要高得不可接受的剪切应力。搅拌器和搅拌腔壁较佳地由铂、铂合金或分散加固的铂或铂合金（例如氧化锆加固的铂合金）组成。