[发明专利]均质化玻璃熔体的方法和装置

说明书

发明背景

发明领域

本发明一般涉及减少玻璃熔体中污染的方法，更具体地说，涉及在玻璃搅拌过程中减少形成凝聚的污染物的方法。

技术背景

化学和热学均一性是形成优良玻璃的操作的关键部分。玻璃熔融操作的作用一般是产生具有可接受水平的气相或固相内含物的玻璃，但是这种玻璃通常具有化学性质不同的多相索(cord)(或相纹或相层)。玻璃的这些非均质化组分由熔融操作过程中发生的各种普通现象所致，这些现象包括难熔物溶解、熔体层化、玻璃表面挥发和温度差。因为颜色和/或折射率的差别，所以可以在玻璃中看见所形成的相索。

一种提高玻璃均一性的途径是使熔融的玻璃通过位于熔融器下游的垂直取向的搅拌腔。这些搅拌腔配备有具有心轴的搅拌器，所述心轴由合适的马达转动。从心轴处延伸出多个叶片，在熔融玻璃从顶部到底部通过搅拌腔时这些叶片起到对熔融玻璃进行搅拌的作用。本发明涉及对这种搅拌腔进行的不会在形成的玻璃中进一步引入缺陷的操作，具体地说，是由凝聚的氧化物导致的缺陷。

玻璃搅拌腔中的挥发性氧化物可以由玻璃和搅拌腔中存在的任何元素形成。一些挥发性和破坏性最大的氧化物由Pt、As、Sb、B和Sn形成。玻璃熔体中可凝聚的氧化物的主要来源包括PtO₂的热铂表面，以及B₂O₃、As₄O₆、Sb₄O₆和SnO₂的玻璃自由表面(glass free surface)。所谓玻璃自由表面是指暴露于搅拌腔内的气氛的玻璃表面。玻璃自由表面上的气氛中可以含有上述的任何或所有挥发性材料或者其它挥发性材料，由于该气氛比搅拌腔外的气氛更热，所以自由玻璃表面上的气氛具有向上流动通过任何开口(例如通过搅拌轴和搅拌腔盖之间的环形空间)的自然趋向。由于搅拌腔的轴会随搅拌轴和玻璃自由表面之间的距离增加而逐渐变冷，所以，如果轴和/或盖的温度低于氧化物的露点，则搅拌腔气氛中所含的挥发性氧化物会凝聚在轴的表面上。当形成的凝聚物达到脱落的临界尺寸时，这些凝结物会掉落在玻璃中，在玻璃产品中形成内含物或泡状缺陷。

已经证明，加热在玻璃自由表面上的轴只能在部分程度上成功地减少玻璃熔体中的微粒污染，只能使凝聚物分层。

减少玻璃熔体的凝聚物污染的现有技术的一种方法是在玻璃自由表面和搅拌腔的上部之间设置一个圆盘形护罩。但是，这些方法可能导致难以控制玻璃自由表面的温度，例如通过加热玻璃上的搅拌腔盖来控制温度。另外，护罩和搅拌轴之间的接合处会成为凝聚物污染的另一个来源。

发明概述

在本发明的一个广义方面中，提供了一种搅拌玻璃熔体的方法，该方法包括使熔融玻璃流过搅拌腔，所述搅拌腔具有至少一个壁和盖，所述盖具有贯通的通道。所述搅拌腔还包括搅拌器，所述搅拌器包括延伸通过盖中通道的轴，从而在轴和盖之间形成环形间隙。气体以至少约100sccm(标准立方厘米/分钟)的速率流过环形间隙。气体优选以至少约400sccm的流速、更优选至少约900sccm、最优选至少约1200sccm的流速流过。气流优选向下通过环形间隙。气体优选以至少约0.35米/秒的速度流过约0.25英寸(0.635厘米)的环形间隙。气体优选是空气，不过适当时可以使用其它气体。该方法能有益于使气体沿搅拌轴流动，从而减轻挥发性氧化物以预定速率沿轴发生的凝聚现象，这种凝聚物随后会发生移动并污染熔融玻璃。

还揭示了实施本文所揭示的方法(即，搅拌玻璃熔体)的优选装置，该装置包括设计成容纳熔融玻璃的搅拌腔和搅拌腔盖，所述盖中有贯通的通道，搅拌器的轴从盖延伸至搅拌腔中，从而在盖和轴之间形成环形间隙，有一个或多个用于排空搅拌腔的气流管道，所述气流管道的一个末端在搅拌腔内，该气流管道末端没有延伸高出熔融玻璃的表面。

在该装置的另一个实施方式中，可以在盖和搅拌腔壁之间设置一个环形隔板，所述隔板包括用于排空搅拌腔或对搅拌腔进行增压的气流通道。气流通道可以与歧管相连。根据对搅拌腔进行抽空还是用气体对搅拌腔进行增压，歧管可以与真空系统或压缩系统流体连通。

通过以下解释性说明，参考附图，能够更简便地理解本发明，且其它目的、特征、具体细节和有益效果将是显而易见的，以下的解释性说明没有暗示任何限制。

附图简要说明

图1是根据本发明一实施方式的示范性搅拌腔的截面图，该图示出腔盖和气流管道，所述管道伸入该搅拌腔在玻璃自由表面的水平之上的区域内。