[发明专利]在玻璃制造工艺中从封闭空间去除挥发材料的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

依据美国法典第35篇第120节，本申请要求于2011年2月24日提交的序列号为13/034,094的美国申请的优先权权益，该申请的内容通过引用方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及用于从封闭空间去除挥发性材料的方法和装置，更具体地，涉及在玻璃制造工艺中防止挥发性材料在空间内的选定表面上冷凝。

背景技术

在典型的玻璃生产系统中，通常为粉状的各种原料组分或批料(batch material)被引入或“注入”到熔化炉中。所述粉状的批料被熔化，以形成可流动至该系统的制造部分的粘性熔融材料。所述粘性熔融材料在经冷却后形成玻璃，并且可被制造为各种形状。出于讨论而非限制的目的，所述粘性熔融材料将在下文中被称为玻璃液(molten glass)或玻璃熔体。

通过在炉中熔化原料来生产诸如玻璃片的玻璃制品是已知的。在一个称为下拉(down-draw)或熔融工艺的工艺中，玻璃液溢出成形体中的槽的侧面。然后，分立的流在成形体的底部重新结合或者熔融以形成连续的玻璃带。接着，从所述带中切割出分立的玻璃片。成形装置的至少一部分被封装在一个至少部分地被壁包围的空间中。

不幸的是，玻璃液产生或者从中产生挥发性材料，这些挥发性材料往往冷凝在成形空间的界限内的表面上，值得注意的是，冷凝在罩壁的内表面上或者罩内所包含的用于拉制玻璃带的装备的表面上。冷凝材料可积聚在装备表面上并干扰表面的热特性，或者脱落并且污染玻璃带，或者干扰工艺的热特性。

本公开文本描述了用于消除这些影响的方法和装置。

发明内容

从熔融材料生产玻璃通常导致形成挥发性化合物。在一些工艺中，诸如用于生产玻璃片材料的浮法工艺中，生产者必须应对锡浴(tin bath)的挥发，其中玻璃材料浮于所述锡浴上。这种挥发的锡可冷凝在封装玻璃和锡的腔室的顶部，由此冷凝物可从顶部滴到水平布置的玻璃上，导致玻璃产生缺陷。

在生产片状玻璃的熔融成形方法中，玻璃液材料被供应到一个成形体中，该成形体的总体形状为楔形，具有形成在其上部表面中的开口通道。玻璃液材料溢出槽的上部部分，以分立的流从成形体的外部成形表面向下流动。分立的流在成形体的底部或根部(root)结合，以产生具有优越表面质量的玻璃带。由于仅有玻璃液材料接触成形体的成形面的表面被限制在从成形体的根部拉出的玻璃带的内部，因此所述带的外表面是原始的。尽力通过避免接触所述带的主表面来保持所述带表面的原始本性。事实上，至少在所述带固化为玻璃之前，与带仅有的接触是经由带的边缘部分。

玻璃的生产发生在相对高温下，温度取决于玻璃材料的特性。例如，在生产薄片玻璃(诸如用在生产显示设备中的玻璃)中，一些实例中的玻璃液材料可达到1500℃或更高的温度。即使在成形工艺中，玻璃液材料也可达1000℃或更高。玻璃液材料经历的高温可导致玻璃材料的某些组分挥发为蒸气，所述蒸气填充在围绕玻璃液材料的空间中。如果玻璃液材料位于受限空间中，则已挥发的组分可冷凝在附近的表面上，当冷凝了足够量的材料时，其可从表面释放。例如，如果已挥发的材料冷凝为液相，则冷凝物可向下滴落并聚集在其他表面或设备上，诸如用于拉制和引导所述带的辊子。如果已挥发的材料冷凝为固体，则固体冷凝物可聚集，并干扰带成形工艺的热平衡。

根据一个实施方案，公开了一种制造玻璃片的装置，该装置包括：罩，该罩包含定位于其中的玻璃液且还还包括含有挥发性无机材料的气氛(atmosphere)；冷凝设备，包括延伸到所述气氛中的冷凝元件。所述冷凝设备包括通路，以接收流入所述冷凝元件的冷却流体。所述冷凝元件包括至少一个细长的冷凝构件。所述至少一个细长的冷凝构件包括纵向轴线。所述冷凝构件的纵向轴线可以是弯曲的。例如，所述至少一个细长的冷凝构件可以是弧形或盘绕形。在一些实施方案中，所述冷凝设备可包括多个细长的冷凝构件。

在某些实施方案中，所述装置包括一个成形体，玻璃带从该成形体拉制，所述成形体包括在所述成形体的底侧根部结合的渐缩形的成形表面。所述装置还包括多个冷凝元件，其中至少一个冷凝元件定位于穿过所述根部的一个虚拟竖直平面的第一侧，另一冷凝元件定位于所述竖直平面的第二侧。

在一些实施方案中，所述装置包括一个成形体，玻璃带从该成形体拉制，所述成形体包括在所述成形体的底侧根部结合的渐缩形的成形表面，以及其中所述冷凝元件之间、以及所述冷凝元件的远端和所述带的边缘之间的距离是至少5cm。