向玻璃熔体传递声能的波导组装件制造技术

提供波导组装件（１０），用于向玻璃熔体（１２）传递振幅足以在该熔体中产生声冲流的超声能，藉此混合该熔融玻璃。该玻璃熔体（１２）可以例如正在流经耐熔金属器皿（１４）。在一种配置中，波导组装件（１０）包括波导（１８），其在一端（２２）声学地耦合至换能器（１６）而在另一端（２０）声学地耦合至玻璃熔体（１２）。波导（１８）可以经由附着于器皿（１４）外表面的螺纹配件（３２、３４）物理地耦合至器皿（１４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】向玻璃熔体传递声能的波导组装件
技术介绍
专利
本专利技术涉及熔融玻璃混合，尤其涉及用于传递充分的声能来提高玻璃熔体内 的均一性的波导组装件。相关技术说明制造技术如今能形成不仅光学品质高而且还能作为电路系统基底的玻璃板。玻璃板的此类用途的一个示例是用在液晶显示器(LCD)中。当在LCD中用作基 底时，玻璃必须显现出某些特性，其中这些特性取决于最终形成该玻璃板的玻璃熔 体。通常，用在LCD中的玻璃是不含碱的硅酸硼铝化学组合物。用在LCD中的 玻璃板或玻璃面板是由称为玻璃熔体的液态玻璃的受控冷却而形成的。然而，玻璃 熔体常常包含非均一性，其可能导致结果所得的玻璃板无法满足目标用途所需。此 类非均一性的示例是玻璃熔体内的气态或固态内含物、以及密度和化学组分有偏差 的小体。后一类现象通常称为棱痕(cord)。棱痕的不均匀分布可能降低结果所得 的玻璃板的有用性。例如，在液晶显示设备中，棱痕会导致在显示器中有视觉上令 人不快的异常。具体而言，棱痕会导致各局部区域具有不同的折射率。折射率不同 的这些局部区域会使得结果所得的玻璃不适合用于许多精密用途。原先是使用机械搅拌器来提供对玻璃熔体的直接机械搅拌。然而，玻璃熔体 的高温以及玻璃组合物的侵蚀性可能使得直接机械搅拌难以实现。搅拌元件必须 要由昂贵的耐熔金属组分，通常是铂或铂铑合金来制造才能承受高温环境。此 外，高的剪应力既会消蚀搅拌元件又会消蚀容纳玻璃的器皿，结果导致不合需 微粒被释放到熔融的玻璃中。通常为超声能形式的振动能已经在各种应用中使用。最常经历的是将超声能 用作在清洗操作中搅动流体的方法，比如珠宝的超声清洗之类。在工业应用中，也时常采用超声能来将液体除气。S卩，促使从液体中去除气态内含物(气泡)。在美国专利No. 4,316,734中，在玻璃制作工艺中采用声能来无需改变玻璃熔 体的粘度地来致使小泡(气泡)聚结成以更快速率浮起的较大气泡。结果，诸如通 过降低温度之类，就能提高玻璃熔体的粘度，而不会过度影响至少这些较大气泡在 熔体内上升的速率。熔体温度的降低能够得到有意义的能量节省。美国专利4,316,734针对的是响应于玻璃的动态粘度以及声能源与玻璃之间的 界面处的声学阻抗来选择频率和能量强度，以提供令玻璃中有实质性比例的气泡向 上迁移的工作模式。美国专利No. 2,635,388也是针对一种从熔融玻璃体中去除气态内含物的方 法。美国专利No. 2,635,388披露了浸在熔融玻璃中并被超声振动的受加热元件的 用法。该受加热元件导致在熔体中有局部化的高温低粘度区，其在与由振动元件提 供的搅动相结合时帮助"聚集"气泡并促使它们从玻璃中逸出。因加热产生的对流 致使整个玻璃体最终经过该局部化高温区。虽然这些以及其他方法已示出通过应用声能来从玻璃中去除气泡的某些功 效，但并未证明它们能为使玻璃均一化(例如，消除化学非均一性)的目的有效地 混合熔融玻璃。事实上，美国专利No. 2,635,388中所公开的方法要求在玻璃熔体 中插入受加热的振动元件。玻璃熔体的高温、化学侵蚀性环境可能导致扰流、该受 加热振动元件取决于该元件的材料随时间推移而溶解以及还可能对玻璃熔体造成 污染、或者至少要定期替换该元件。由此，仍需要一种能有效地从玻璃熔体中去 除棱痕而又没有因向该熔体中插入附加元件所遭遇的那些缺点的混合玻璃的 方法。专利技术简要本公开描述了一种方法，藉此方法可将波导组装件用来将给定频率和给定功 率水平的超声或者作为连续波或者以长(多周)阵发的形式引入到玻璃熔体中。大 致而言，激发信号波形是正弦曲线，然而由于熔体中显著的非线性性，结果所得的 声场中的波形可能有所不同。为了实现及理论描述的目的，可将多周阵发等同于连 续波信号来处理。因此，激发装置中的声场可以作为本质上是单色(单频)的来对 待。将来自射频功率源的输入电能转换成进入熔体的输出声能的激发设备包括菊 花链式连锁的一系列元件51. 换能器本身，其本质上由一个或更多个有源(压电)元件组成，补以前、 后质量块；2. 可任选的匹配链节，其为纳入离散或逐渐的直径阶变的实心物体；3. 杆状波导，通常为直径恒定的圆柱杆。为确保整条链上的有效传输，这些元件中的每一个都被设计成在目标频率上 谐振。如若在谐振器件中的损耗是可忽略的，并且其由具有无限阻抗反差(无限刚 性或无限软性)的元件终接，则其维度应恰好等于半波长的倍数。给定振型的波长等于所讨论的材料和波类型的声速除以频率。由此，对于特 定频率，波长在该链中由截然不同的材料构造成的各种元件之间显著不同。进一步， 波类型在一定程度上取决于这些元件的横截面和横截面变动，其影响波长的程度小 些。最后，由于在实际材料中的声速是温度相关的，因此波长亦然。为创生有效的激励链，所有元件应被调谐到相同的频率。由于从这些简化假 定偏离的情况可能每元件有所不同，此差别可能要求要对每元件进行不同的调整。 例如，在匹配链节中，直径阶变不是无限陡峭的其使用有限的倒角半径来限制工 作期间该链节中结果所得的应力。此倒角一定程度上影响最优长度。可以在例如20 kHz与40 kHz之间之类的恰适谐振频率上驱动该波导组装件以 向玻璃熔体传递充分的声功率，从而增强玻璃熔体内的混合。优选地，耦合到玻璃 熔体中的声功率大于约5瓦特(W)，优选为至少约30瓦特(W)，更优选为至 少约40W，并且最优选为至少约50W。根据本专利技术的实施例，能向玻璃混合体传 递足以诱发非线性声效应——具体而言为声冲流的声功率。在一个实施例中，公开了一种混合玻璃熔体的方法，包括产生声波、将该声 波通过波导耦合到玻璃熔体中，其中该声波向玻璃熔体传递足以在玻璃熔体中产生 声冲流的声功率。通过声学地将波导耦合至玻璃熔体并且产生沿波导纵维的驻波，就能向玻璃 熔体传递充分的诸如超声能之类的声能，以提高玻璃熔体内的均一性。在另一实施例中，公开了一种用于向器皿中的玻璃熔体传递声能的装置，包 括产生声波的换能器、声学地耦合至换能器和玻璃熔体的波导，并且其中该波导被 配置成以该声波的频率在波导中创生驻波，并且在玻璃熔体中产生声冲流。应理解前面的一般性描述和接下来的详细描述都只是示例了本专利技术，并且旨 在提供用于理解如主张权利的本专利技术的本质和特性的综览或框架。包括附图是为了提供了对本专利技术进一步的理解，附图被纳入在本说明书中并构成说明书的一部分。附图不一定是按比例绘制的，并且各种要素的大小为清楚起 见可能被改变。附解本专利技术的一个或更多个实施例，并且与本说明一起用于解 释本专利技术的原理和操作。附图简要说明附图说明图1是根据本专利技术实施例的用于混合示例性圆筒形器皿中的熔融玻璃的装置 的横截面视图。图2是根据本专利技术实施例的用于混合玻璃的装置的另一实施例的横截面视图， 其中波导包括阻抗匹配部分。图3和4是利用螺孔(图3)和螺栓(图4)声学地将波导耦合至该器皿的方 法的横截面视图。图5是根据本专利技术实施例的装置的另一实施例的横截面视图，其中有两个波 导声学地耦合至器皿。图6是利用本专利技术实施例的示例性熔凝玻璃制作工艺的示意视图。专利技术详细说明声音是经诸如液体或气体之类的介质行进或传播的振动。此振动的源是对该 介质重复性的摄动。例如，钟在被击打时会振动。钟的各侧面相对于围绕它的空 气移动，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合玻璃熔体的方法，包括产生声波以及将所述声波通过波导（１８）耦合到玻璃熔体（１２）中，其特征在于，所述声波向所述玻璃熔体传递充分的声功率以在所述玻璃熔体中产生声冲流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R布利威尔，AJ法伯特，WW约翰逊，
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]