[发明专利]用于调节熔融玻璃的设备和方法

说明书

揭示了将气体起泡进入熔融玻璃的设备。起泡器可以包括套管、与套管的一端固定的喷嘴以及可滑动地置于套管内位于喷嘴下面的毛细管元件。毛细管元件与定位组件相连，所述定位组件构造成使得毛细管元件在套管内位移。

本申请根据35U.S.C.§119，要求2015年03月06日提交的美国临时申请系列第62/129,210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。

背景技术

技术领域

本公开涉及用于调节熔融玻璃的设备，更具体地，涉及用于将气体注入熔融玻璃(例如，起泡)的设备。

技术背景

商业规模的玻璃制造通常在耐火陶瓷熔融容器中进行，其中，将原材料(批料)加入熔融容器中并加热至使得批料经受化学反应的温度，以生产熔融玻璃。可以使用数种方法来加热批料，包括气体烧制燃烧器和/或电流。

可以在熔融容器结构的某些部分中或者其他容器中(其位于熔融容器的下游并且通过导管与熔融容器相连)进行熔融玻璃的调节，例如澄清和均质化。在某些工艺中，可以使用将气体起泡进入熔融玻璃中来搅拌熔融玻璃并改善其均匀性，或者来操控批料组分(例如澄清剂)的氧化还原状态。

常规起泡器通常采用陶瓷管，其至少在面向由熔融玻璃提供的高温腐蚀性环境是直接暴露的。因此，从暴露表面开始，陶瓷管展现出明显的腐蚀。对于常用于制造光学制品的硬玻璃(例如，用于显示器基材的玻璃)，在熔融容器中的熔融玻璃的常见温度范围约为1500-1550℃。在澄清容器中，熔融玻璃的温度会明显更高，并且可能接近1700℃。此外，熔融玻璃可能发生冻住或冷凝，这可能阻塞住通道的出口，并且停止气泡形成或者产生不能被溶解的晶相。还有发生通道内的缺陷和/或阻塞的可能性。此外，供给产生气泡的气体可能潜在地在铂包覆与支撑之间的起泡器支撑的底部发生泄漏，从而降低气压和降低工艺稳定性。当发生此类有害结果时，必须更换起泡器。

起泡器是改善玻璃质量和潜在的玻璃澄清的可行且廉价的解决方案。但是，由于所注意到的高温运行下的问题，需要进行改进以解决现有缺陷。

发明内容

用于将气体起泡注入容器中的起泡器早已被用来例如增强玻璃熔融，所述容器在由容器限定的体积内包含熔融玻璃。例如，起泡过程可增加熔融过程期间的天然对流，从而增加熔融玻璃和由其制得的玻璃制品的均匀性。但是，熔融玻璃会是高度腐蚀性的，并且高温和腐蚀环境的组合会在较短时间段内严重损坏常规起泡器。

因此，在一个方面，本文描述了一种用于调节熔融玻璃的设备，其包括容器，所述容器包含内部体积。起泡器延伸进入容器的体积，起泡器包括：套管(其包括延伸通过其的内部通道)，与套管的第一端固定的喷嘴(喷嘴包括在入口孔与出口孔之间延伸的内部通道)，以及毛细管元件(其包括延伸通过其的多个毛细管通道)。套管和喷嘴可包括铂。毛细管元件以可滑动的方式啮合在套管的内部通道内。喷嘴可包括凹陷部分，其中，凹陷部分位于套管的内部通道内。

该设备还可包括冷却设备，用于对部分所述设备进行冷却。此外，螺杆元件可以与冷却设备相连。螺杆元件还可与套管相连。但是，冷却设备没有对起泡器(套管和喷嘴)延伸进入熔融玻璃的那部分进行直接冷却。

在示例性实施方式中，定位组件可以以可转动方式连接到螺杆元件，并且毛细管元件可以连接到供气管，其进而以可转动方式连接到定位组件，从而定位组件绕着螺杆元件的转动引起定位装置沿着螺杆元件位移。通过使得供给管以可转动方式连接到定位组件以及毛细管元件连接到供气管，定位组件沿着螺杆元件的移动导致毛细管元件在套管内移动，从而提供了补偿毛细管元件腐蚀的能力。

为了限制通过起泡器产生的气泡的尺寸，喷嘴可以在朝向出口孔的方向包括逐渐变细的外轮廓。喷嘴的内部通道还可包括中间室，其直径大于出口孔的直径，起到使得供给自毛细管元件的多个通道的气体会合的位置的作用。