热处理熔融玻璃的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及热处理熔融玻璃的方法和装置，公开了一种热处理熔融玻璃的方法，包括：(A)使熔融玻璃流过导管，该导管具有：(i)包含贵金属的壁；(ii)入口面和出口面；(iii)具有长轴和短轴的椭圆形截面，所述长轴基本水平，所述短轴具有精确的垂直角度；以及(iv)沿长轴方向的宽度W和沿短轴方向的高度H，其中W和H满足如下关系：2≤W/H≤6；以及(B)通过向导管的壁沿长轴长度方向施加比沿短轴长度方向更多的热量来非均匀地加热导管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热处理熔融玻璃的方法和装置。定义本文和权利要求书中所使用的术语“贵金属”指钼、颗粒稳定的钼、钼合金或颗粒稳定的钼合金。作为非限制性的实施例，该术语包括钼-铑合金，例如80重量％的钼与20 重量％的铑的合金。本文和权利要求书中所使用的术语“椭圆形截面”指截面的形状为椭圆、卵形或跑道形(即，截面的周边具有平行的直边，其末端通过例如半圆的曲线连接，或通过末端带有曲线的直线连接，如每一末端接有四分之一圆)。“椭圆形导管”指具有椭圆形截面的导管。
技术介绍
制备平板玻璃、例如用作显示器、如IXD显示器基板的玻璃的基本步骤包括(1) 熔融原料，(2)精炼(精制)熔体去除气态掺杂物，(3)搅拌精炼的熔融玻璃以获得化学均一性和热均一性，(4)热处理均质化玻璃以降低其温度并从而增加其粘度，(5)使冷却的熔融玻璃形成玻璃带，以及(6)从玻璃带上分隔出单独的玻璃板。在熔融下拉法中，使用称为 “溢流槽(isopipe)，，的结构形成玻璃带，而在浮法中，使用熔融锡浴来实现该目的。因为气泡通过熔融玻璃的上升速率与玻璃粘度成反比，即粘度越低，上升速率越快，以及粘度与温度成反比，即温度越高，粘度越低，所以需要高温来成功实现熔融玻璃的精炼。由于熔融玻璃仅在精炼炉中停留有限的时间，因而使气泡快速通过熔体非常重要。因此，精炼炉通常在尽可能高的高温下进行操作。然而，使熔融玻璃形成玻璃带所需粘度大大高于精炼期间所需的粘度。因此，需要在精炼和成型之间对熔融玻璃进行热处理(冷却)。传统上，使熔融玻璃通过截面为圆形的导管来进行热处理。导管周围环绕陶瓷材料并固定于金属架上，通过直接或间接加热来控制熔融玻璃的热损失速率，从而避免由冷却过程引起的实质上的玻璃热量和流速的不均勻性。由于熔融玻璃的高温和避免污染熔融玻璃的需要，导管壁由贵金属制成。过去所使用的圆形截面使导管在本质上是机械稳定的。该稳定性很重要，因为贵金属很昂贵从而可以降低成本，热处理用导管的壁需要尽可能地薄。尽管有利于机械稳定性，但是根据本专利技术，已经发现对于热传递来说圆形截面并不是最好的。具体地，已经发现对于各种应用，由于其热传递性能，具有圆形截面的处理导管需要比可用空间更长。尽管可以扩大用于热处理的空间，但是该扩大会增大玻璃制造设备的总体尺寸，从而增加成本。此外，增加圆形处理导管的长度会增加制造导管所需贵金属的量，从而减少了薄壁导管所带来的经济效益。本专利技术解决了圆形处理导管的问题并提供了一种导管，具体是椭圆形导管，其可以在熔融玻璃通过导管时获得高的热损失率而不损害横向热流均一性(横向热均勻性)。 此外，本专利技术中熔融玻璃通过导管时的流梯度和压头损失很小，这会增加椭圆形导管的效
技术实现思路
根据第一方面，公开了一种热处理熔融玻璃的方法，该方法包括(A)使熔融玻璃流过导管(13)，该导管具有⑴由贵金属制成的壁(23)；(ii)入口面(15)和出口面(17)；(iii)具有长轴和短轴的椭圆形截面(9)，该长轴基本水平，短轴具有精确的垂直角度；以及(iv)沿长轴方向的宽度W和沿短轴方向的高度H，其中W和H满足如下关系 2彡W/H彡6 ；以及(B)通过向导管(13)的壁03)长轴长度方向施加比短轴长度方向更多的热量来非均勻地加热导管。根据第二方面，公开了一种操作贵金属玻璃处理导管(13)的方法，，该导管包括具有上表面0 的壁(23)，该方法包括提供具有多个贵金属薄片09)的上表面05)并将贵金属薄片09)连接到耐火支撑结构(XT)上，以在导管(13)处于高温并且未充满玻璃期间降低上表面05)的下陷。根据第三方面，公开了一种装置，其包括(A)耐火支撑结构(XT)；(B)玻璃处理导管(13)，其具有(i)由贵金属构成的壁(23)，该壁具有上表面05)；(ii)具有长轴和短轴的椭圆形截面(9)，该长轴基本水平，短轴具有精确的垂直角度；(iii)沿长轴方向的宽度W和沿短轴方向的高度H，其中W和H满足如下关系 2彡W/H彡6 ；以及(C)多个贵金属薄片( )，其将壁03)的上表面05)连接到耐火支撑结构07)。本专利技术上述各个方面中所使用的附图标记仅仅是为了方便读者，并不也不应解释为对专利技术的限制。更概括地说，应当理解前述一般描述和下述详细描述仅仅是本专利技术的实例，意在提供一个总体框架来理解本专利技术的本质和特征。本专利技术的附加特征和优点在下述详细描述中列出，并且其部分地对所属领域的技术人员来说是显而易见的或者通过实施在本文中描述的专利技术而获得。包含附图从而为本专利技术提供进一步的理解，并构成本专利技术的一部分。本说明书和附图中公开的专利技术的许多特征能够用于任何和所有组合。附图说明图1是椭圆形导管的透视图。图2是显示了椭圆形导管及连接的耐火支撑结构的截面图。图3是以增大比例更详细地显示了图2中左边贵金属薄片的截面图。图4是显示了贵金属薄片及耐火支撑结构中容纳薄片的通道的透视图。图5是椭圆形导管一部分的透视图。图6是椭圆形导管出口面上所计算的温度分布。图7是描述了使用Belleville (贝勒维尔)垫圈向构成部分耐火支撑结构的叠层的第一层施加压力的示意图。图8是在1400°C下保持较长时间并且壁厚为0. 040(约1. 0毫米)的空椭圆形导管的计算结构。图9是壁厚为0. 060(约1. 5毫米)的图8中导管的计算结构。 具体实施例方式图1是具有椭圆形截面，具体是轨道形截面的处理导管13的实施方式的透视图。 在使用过程中，玻璃通过入口面15进入导管并通过其出口面17流出。如图2-4所示，安装时，导管被多层隔热材料51，例如陶瓷隔热材料环绕，其中一些可以挖槽以容纳电加热元件(参见，例如下述图4中的槽39)。如图2所示，组件中可包括顶部加热元件47，底部加热元件48以及两个边缘加热元件49。绝热材料以及电加热使得当熔融玻璃通过导管时其冷却速率可控。此外，参照下文结合表1进行的详细描述，通过沿着长轴和短轴差异化加热椭圆形导管的壁，可以减小导管出口面处熔融玻璃不同部分间的温差。实践中，导管可具有多种尺寸。例如，其长度大约为12英尺(约3.7米)，其沿椭圆形长轴方向的宽度W为30英寸(约76厘米)，其沿椭圆形短轴方向的高度H为9英寸 (约23厘米)。为便于建造，导管可由多个椭圆形部分组装，例如每个部分的长度为1英尺 (约0.3米)。该部分的一个例子示于图5。当在低温和低流量下将玻璃传送至成型结构时为了获得高的熔融玻璃冷却速率， 椭圆形导管的宽度与高度之比(W/H比)设定在2-6的范围内。当玻璃通过导管时，该范围还会导致低的压头损失。重要的是，在热传递速率以及温度和流量相等的情况下，具有圆形截面的导管需要比W/H比为3. 3的椭圆形导管长2. 5倍。此外，该圆形导管的压头损失比椭圆形导管大16倍。技术人员已知，长度在控制贵金属系统热膨胀和最小化建筑地面空间方面很重要。此外，压头损失在保持均勻的玻璃流动方面是一个重要的变量，均勻的玻璃流动几乎对于所有的成型方法都很重要，对于熔融下拉成型法尤其重要。根据一个示例性的实施方式，椭圆形导管至少为3米长，并且在进行热处理时充满熔融玻璃，其(1)以至少800千克/小时(约1800磅/小时)的速率流动并且(2)在导管的入口面和出口面之间以至少30°C /米的平均速率冷却。通过向导管壁沿着导管本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种热处理熔融玻璃的方法，包括：（Ａ）使熔融玻璃流过导管，该导管具有：（ｉ）包含贵金属的壁；（ｉｉ）入口面和出口面；（ｉｉｉ）具有长轴和短轴的椭圆形截面，所述长轴基本水平，所述短轴具有精确的垂直角度；以及（ｉｖ）沿长轴方向的宽度Ｗ和沿短轴方向的高度Ｈ，其中Ｗ和Ｈ满足如下关系：２≤Ｗ／Ｈ≤６；以及（Ｂ）通过向导管的壁沿长轴长度方向施加比沿短轴长度方向更多的热量来非均匀地加热导管。

【技术特征摘要】
2009.11.17 US 12/619,8811.一种热处理熔融玻璃的方法，包括(A)使熔融玻璃流过导管，该导管具有(i)包含贵金属的壁；(ii)入口面和出口面；(iii)具有长轴和短轴的椭圆形截面，所述长轴基本水平，所述短轴具有精确的垂直角度；以及(iv)沿长轴方向的宽度W和沿短轴方向的高度H，其中W和H满足如下关系2彡W/ HS 6 ；以及(B)通过向导管的壁沿长轴长度方向施加比沿短轴长度方向更多的热量来非均勻地加热导管。2.根据权利要求1的方法，其中(a)流动熔融玻璃流完全填充导管；(b)熔融玻璃流过导管的流动速率至少为800千克/小时；(c)导管的长度至少为3米；(d)在进口面和出口面之间，熔融玻璃以至少为30°C/米的平均速率冷却；以及(e)为了使进口面的温度均勻分布，所述导管中心与具有短轴的壁交叉口之间的出口面处熔融玻璃的计算温度差小于或等于15°C。3.一种操作贵金属玻璃处理导管的方法，该导管包括具有上表面的壁，该方法包括提供具有多个贵金属薄片的上表面并将贵金属薄片连接到耐火支撑结构上以在导管处于高温并且未充满玻璃期间降低上表面的下陷。4.根据权利要求3的方法，其中(a)所述导管具有椭圆形截面，该椭圆形截面具有长轴和短轴，所述长轴基本水平，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·D·安吉利斯，R·E·弗雷利，J·J·克斯丁，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US