用于控制熔管下垂的方法技术

通过将轴向力（Ｆ）施加于管子的端部区域（２３）来减少熔管（例如，使用在溢出式下拉熔化过程中的均匀管（１３））的下垂率。将轴向力施加于管子的中性轴线（１９）下方的端部区域，因而产生对付管子中间的重力下垂的弯曲力矩。使用这种控制下垂的轴向力可以增加管子的使用寿命，例如至少增加三分之一。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Method for controlling sagging of a fuse tube

A reduction in the sag rate of a fuse tube (e.g., a uniform tube (13) in an overflow down melting process) is applied by applying an axial force (F) to the end region (23) of the tube. The axial force is applied to the end region under the neutral axis of the pipe (19), resulting in bending of the gravity sag against the middle of the pipe. The service life of the pipe can be increased, for example, at least 1/3 by using this control of the sagging axial force. \ue5cf

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及平板玻璃生产中使用的熔管，更具体地说，涉及用于控制该种管子在使用期间出现下垂的技术。熔化过程，更具体地说，溢出式下拉熔化过程(overflow downdraw fusionprocess)是授予Stuart M.Dockerty的普通转让型美国专利No.3,338,696和3,682,609的主题，本文将援引这些专利的内容作为参考。附图说明图1示出了这些专利的过程的示意图。如其中所示，系统包括一供应管9，该供应管将熔化的玻璃提供给形成在耐火体13中的一收集凹槽11，该耐火体被称作溢出式下拉熔管，或更简单地称作“熔管”。一旦实现稳态运行，熔化的玻璃从供应管通过凹槽，然后自两侧溢出凹槽顶部，因而形成两块向下流动、然后沿熔管的外表面向内流动的玻璃。两块片材在管子的底部或根部15相遇，并在该处共同熔合成单块玻璃。然后将单块玻璃进给到拉制设备(由箭头17示意性地表示)，该拉制设备通过从根部拉离片材的速率来控制片材的厚度。拉制设备最好位于根部下游，以使单块片材在与设备相接触之前冷却并变硬。从图1中可以看到，在该过程的任何阶段中，最终的平板玻璃的外表面不会接触熔管的外部表面的任何部分。相反地，这些表面只遇到周围大气。形成最终片材的两个半块片材的内表面确实与管子接触，但这些内表面在管子的根部处熔合在一起，并因而埋在最终的片材本体中。以该种方式，可以获得具有较高性能的最终片材的外表面。从上述可明显看出，熔管13对于熔化过程的成功来说是十分关键的。更具体地说，由于管子的几何形状的变化会影响过程的总体成功，因此熔管的尺寸稳定性十分重要。不幸的是，使用熔管的条件易受到尺寸变化的影响。因而，熔管必须在升高到大约1000℃以上的温度下运行。此外，在溢出式下拉熔化过程的情况下，管子必须在升高的温度下运行，并同时支承其自重以及溢出其诸侧的和凹槽11中的熔化玻璃的重量，并且在其被拉伸时支承至少一些通过熔融的玻璃传回管子的张力。根据待生产的平板玻璃的宽度，管子可以具有1.5米或更长的未支承长度。为满足这些要求的条件，熔管13由多种高性能耐火材料制成。例如，熔管由均衡加压的耐火材料块制成，因而有时被称作“均匀管(iso-pipe)”。更具体地说，已经使用均衡加压的锆石耐火材料来形成用于熔化过程的均匀管。即使具有这种高性能的材料，实际上，熔管也会出现限制其使用寿命的尺寸变化。更具体地说，这种管子出现下垂，以使管子的未支承长度的中央相对于其外部支承端下降。本专利技术与控制这种下垂有关。现有技术的说明Overman在美国专利No.3,437,470中揭示了一种具有纵向延伸孔的熔管，该孔形成在管体中，用以接纳一支承杆。支承杆用作一杠杆，其一端受到一个向上的力，而另一端作为一枢轴。支承杆围绕熔管的中央接触孔的上壁，并通过该种接触将一个向上的力施加于管子。日本专利公报No.11-246230示出了Overman专利的变型，该变型又在熔管的本体中形成一个纵向延伸孔，用以接纳一支承杆。在该情况下，支承杆并不枢转，而是配合，并将一个向上的力基本沿其整个长度施加于孔的上壁。根据该专利公报，支承杆必须由这样一种材料制成，其杨氏模量和抗弯强度大于生产熔管所用材料的杨氏模量和抗弯强度。这些方法具有以下基本问题，即熔管中的孔减弱了管子的强度，使其更加倾向于下垂，并且会在使用熔管的要求的环境条件下导致其它问题，例如裂纹形成。如同下面将详细讨论的那样，本专利技术通过施加外力来实现下垂控制，并因而不需要牺牲管子的完整性。
技术实现思路
鉴于先前所述，本专利技术的一个目的是提供。更具体地说，本专利技术提供了用于减少熔管下垂率的方法，尤其是管子的中心区域中的下垂率(通常在该处可以观察到最大的下垂量)。为了实现以上目的，本专利技术提供了一种用于减少熔管(13)的下垂率的方法，该方法包括将相同且相反的轴向力(F)施加于管子的端部区域(23)的诸部分，以使轴向力在管子的中间区域中产生一弯曲力矩，该力矩的指向与该区域的重力下垂相反。较佳的是，通过识别用于管子的一中性轴线或平面(例如，通过管子结构的计算机模拟)，并将诸部分定位在该轴线或平面下方，以便选择施加轴向力的端部区域的诸部分。在本专利技术的特定较佳实施例中，施加于管子的一端的轴向力是主动力(例如，来自一气缸、一个或多个弹簧或类似装置或诸装置的结合)，而施加于另一端的轴向力是反作用力(例如，由固定该端所产生的力)。实际上，与不使用本专利技术的管子相比，本专利技术可以使熔管的下垂率至少减少25％。作为减少下垂的结果，可使管子的使用寿命至少增加三分之一(33％)。本专利技术的附加特征和优点将在下面的详细叙述中阐明，本
的技术人员将从该说明中容易地明白或通过如本文所述的本专利技术的实际中认识到其中的一部分。应当理解的是，前面的概述和随后的详细叙述都仅作为本专利技术的示范，并试图提供一个概貌或框架用以理解本专利技术所要求的本质和特征。所包括的附图便于更深入地理解本专利技术，结合在本说明书中并构成该说明书的一部分。附示了本专利技术的多个方面，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理和操作。图2是图示本专利技术的用于控制下垂的偏心轴向力的示意图。由于过程运行时的高温，管子的材料易于蠕变。因而，管子在重力作用下不断地下垂。最后，下垂达到精加工玻璃的质量和/或尺寸不在规格范围内的一位置，需要停止使用管子并进行更换。因此，最好减少管子的下垂率，并藉此延长其使用寿命。本专利技术通过使用轴向力来实现下垂的减少，该轴向力在管子的端部施加有利的力矩，该力矩可以减少由于重力而产生的管子下垂。图2是所施加的轴向力和相应管子的几何形状的示意图。在该图中，管子13在其端部由支承件21支承，并且具有一中性轴线19。中性轴线是在管子13基于其质量分布、其温度分布及其材料随温度变化的性质经受弯曲时不会伸长或压缩的轴线。换句话说，如果管子13在没有图2的轴向力、但所有其它条件相同的情况下经受弯曲的话，中性轴线是不会伸长或压缩的轴线。中性轴线实际上是一中性面。例如，参见Snyder等人所著《工程力学静力学和材料强度》(McGraw-Hill，纽约，1973年)第349-350页。然而，由于熔管13通常且最好相对于一通过根部15的纵向垂直平面(在下文中称为“前平面”对称，并且由于本专利技术的控制下垂的轴向力最好也相对于该平面对称，因此为便于说明，在此根据位于前平面中的中性轴线来讨论本专利技术。当然，应予理解的是，这些术语在本专利技术的说明书中不打算也不应当被解释为以任何方式限制本专利技术。如图2所示，在中性轴线19下方相距H处将轴向力F施加于熔管13。因此，轴向力在管子的端部产生大小为FH的端部力矩。这些力矩的指向使其减少管子在重力作用下的下垂趋势。由轴向力产生的力矩不能消除所有的管子变形，但如同以下对比示例所述，适当地选择F和H将显著延长管子的使用寿命。用于F和H的特定值将取决于熔管的特定几何形状、管子的热分布、管子材料随温度变化的特性、由管子承载的玻璃载荷、通过平板玻璃的拉伸传回到管子的力以及支承管子的位置21和端部区域23施加轴向力的部分。实际上，在受到这些力和管子在使用期间会经受的温度时，最好进行熔管的有限元计算机模拟以寻找出F和H的候选值。例如，使用可购得的由ANSYS公司(技术路275号，Canonsburg，宾夕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少熔管的下垂率的方法，所述管子具有一纵向轴线、一中间区域和端部区域，所述方法包括：在管子的端部区域处支承该管子；以及将相同且相反的轴向力施加于端部区域的诸部分，选择所述诸部分，以使轴向力在管子的中间区域中产生一弯曲力矩，该力矩的指向与该区域的重力下垂相反。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G梅达，WR鲍威尔，RL罗兹，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]