[发明专利]用于对玻璃熔体施加超声波声能的超声波换能器组件

说明书

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§120，要求2011年2月28日提交的美国申请系列第13/036,568号以及2011年2月28日提交的美国申请系列第13/036,668号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

发明背景

技术领域

本发明涉及玻璃制造方法和系统，包括但不限于，玻璃混合、均质化、澄清，或者向玻璃熔体引入机械能可能是有益的任意方法和系统。

技术背景

常采用机械搅拌器向玻璃熔体引入机械能。我们已经意识到在一些情况下，机械搅拌器会是玻璃熔体的污染源。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，提供了一种向玻璃熔体施加超声波声能的方法，该方法监测玻璃熔体的温度T_Y，并以控制器功率P_C和控制器频率ν_C通过位于玻璃熔体中的超声波探针从超声波换能器向玻璃熔体传输超声波声能。根据所述方法，至少响应(i)监测的玻璃熔体温度T_Y和(ii)参比玻璃熔体温度T_R，对控制器功率P_C进行控制。至少响应以下几点对控制器频率ν_C进行控制：(i)来自表征玻璃熔体的温度-粘度曲线的一个或多个输入参数，(ii)来自一个或多个玻璃熔体的温度依赖性阻抗响应模型的一个或多个输入参数，以及(iii)△Z，其中所述△Z代表当在玻璃熔体中放置超声波探针时，超声波探针的阻抗状态Z_Y与参比阻抗Z_R的差异程度。还考虑了用于向玻璃熔体施加超声波声能的系统。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种超声波换能器组件，其包括超声波换能器、超声波放大器、超声波探针以及放大器冷却单元。所述超声波放大器与超声波换能器相连以放大由超声波换能器产生的声能，并将放大的声能传输到超声波探针。超声波探针的固定端放置在超声波放大器的探针座中。设置所述放大器冷却单元以调节超声波放大器探针座的温度，使得组件支持超声波探针的固定端与超声波放大器的探针座的依赖温度的压配接合。所述依赖温度的压配接合使得超声波探针的固定端可以在升高的温度T_热下可逆地从探针座移入和移出，并在室温T_冷下在探针座中固定。

我们预期本文所揭示的超声波方法和系统能帮助解决已知的机械搅拌器引入的潜在污染源的问题。此外，我们已经意识到在玻璃澄清操作中采用超声波能可能是有益的，因为超声波能会鼓励气泡聚结，允许Stokes澄清，并且会鼓励声流，在其中气泡向玻璃空气界面移动。最后，我们预期本文所揭示的超声波方法和系统将能够适用于宽范围的采用玻璃熔体的额外的制备、诊断和开发方法。虽然本发明的方法可用于各种玻璃组合物，但是我们意识到在特种玻璃，例如光伏玻璃、LCD玻璃、消费者电子器件玻璃、高纯度熔融二氧化硅玻璃以及康宁公司(Corning Incorporated)制造和销售的商品名为Eagle玻璃和玻璃的特种玻璃中，对于有效玻璃混合和澄清过程的需求是特别敏锐的。

附图简要说明

当结合以下附图阅读下面对本发明的具体实施方式的详细描述时，可对其形成最好的理解，附图中相同的结构用相同的附图标记表示，其中：

图1是本文所揭示的用于向玻璃熔体施加超声波声能的系统和方法的示意图；

图2是本文所揭示的当向玻璃熔体施加超声波声能时用于控制超声波频率的方法的示意图；

图3是本文所揭示的当向玻璃熔体施加超声波声能时用于控制声功率的方法的示意图；

图4是玻璃熔体的模拟温度依赖性阻抗响应；

图5所示是包括本发明的一个或多个特征的超声波探针组件；

图6是根据本发明的放大器冷却单元的截面图；

图7是图5所示的一部分超声波探针组件的部分分解视图；以及

图8所示是包括本发明的一个或多个特征的另一种超声波探针组件。

发明详述