專利名稱：在玻璃制造工藝中從封閉空間去除揮發(fā)材料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從封閉空間去除揮發(fā)性材料的方法和裝置，更具體地，涉及在玻璃制造工藝中防止揮發(fā)性材料在空間內(nèi)的選定表面上冷凝。
背景技術(shù)：
在典型的玻璃生產(chǎn)系統(tǒng)中，通常為粉狀的各種原料組分或批料(batch material)被引入或“注入”到熔化爐中。所述粉狀的批料被熔化，以形成可流動(dòng)至該系統(tǒng)的制造部分的粘性熔融材料。所述粘性熔融材料在經(jīng)冷卻后形成玻璃，并且可被制造為各種形狀。出于討論而非限制的目的，所述粘性熔融材料將在下文中被稱為玻璃液(molten glass)或玻璃熔體。通過(guò)在爐中熔化原料來(lái)生產(chǎn)諸如玻璃片的玻璃制品是已知的。在一個(gè)稱為下拉(down-draw)或熔融工藝的工藝中，玻璃液溢出成形體中的槽的側(cè)面。然后，分立的流在成形體的底部重新結(jié)合或者熔融以形成連續(xù)的玻璃帶。接著，從所述帶中切割出分立的玻璃片。成形裝置的至少一部分被封裝在一個(gè)至少部分地被壁包圍的空間中。不幸的是，玻璃液產(chǎn)生或者從中產(chǎn)生揮發(fā)性材料，這些揮發(fā)性材料往往冷凝在成形空間的界限內(nèi)的表面上，值得注意的是，冷凝在罩壁的內(nèi)表面上或者罩內(nèi)所包含的用于拉制玻璃帶的裝備的表面上。冷凝材料可積聚在裝備表面上并干擾表面的熱特性，或者脫落并且污染玻璃帶，或者干擾工藝的熱特性。本公開(kāi)文本描述了用于消除這些影響的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
從熔融材料生產(chǎn)玻璃通常導(dǎo)致形成揮發(fā)性化合物。在一些工藝中，諸如用于生產(chǎn)玻璃片材料的浮法工藝中，生產(chǎn)者必須應(yīng)對(duì)錫浴(tin bath)的揮發(fā)，其中玻璃材料浮于所述錫浴上。這種揮發(fā)的錫可冷凝在封裝玻璃和錫的腔室的頂部，由此冷凝物可從頂部滴到水平布置的玻璃上，導(dǎo)致玻璃產(chǎn)生缺陷。在生產(chǎn)片狀玻璃的熔融成形方法中，玻璃液材料被供應(yīng)到一個(gè)成形體中，該成形體的總體形狀為楔形，具有形成在其上部表面中的開(kāi)口通道。玻璃液材料溢出槽的上部部分，以分立的流從成形體的外部成形表面向下流動(dòng)。分立的流在成形體的底部或根部(root)結(jié)合，以產(chǎn)生具有優(yōu)越表面質(zhì)量的玻璃帶。由于僅有玻璃液材料接觸成形體的成形面的表面被限制在從成形體的根部拉出的玻璃帶的內(nèi)部，因此所述帶的外表面是原始的。盡力通過(guò)避免接觸所述帶的主表面來(lái)保持所述帶表面的原始本性。事實(shí)上，至少在所述帶固化為玻璃之前，與帶僅有的接觸是經(jīng)由帶的邊緣部分。
玻璃的生產(chǎn)發(fā)生在相對(duì)高溫下，溫度取決于玻璃材料的特性。例如，在生產(chǎn)薄片玻璃(諸如用在生產(chǎn)顯示設(shè)備中的玻璃)中，一些實(shí)例中的玻璃液材料可達(dá)到1500°C或更高的溫度。即使在成形工藝中，玻璃液材料也可達(dá)1000°c或更高。玻璃液材料經(jīng)歷的高溫可導(dǎo)致玻璃材料的某些組分揮發(fā)為蒸氣，所述蒸氣填充在圍繞玻璃液材料的空間中。如果玻璃液材料位于受限空間中，則已揮發(fā)的組分可冷凝在附近的表面上，當(dāng)冷凝了足夠量的材料時(shí)，其可從表面釋放。例如，如果已揮發(fā)的材料冷凝為液相，則冷凝物可向下滴落并聚集在其他表面或設(shè)備上，諸如用于拉制和引導(dǎo)所述帶的輥?zhàn)?。如果已揮發(fā)的材料冷凝為固體，則固體冷凝物可聚集，并干擾帶成形工藝的熱平衡。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，公開(kāi)了一種制造玻璃片的裝置，該裝置包括罩，該罩包含定位于其中的玻璃液且還還包括含有揮發(fā)性無(wú)機(jī)材料的氣氛(atmosphere);冷凝設(shè)備，包括延伸到所述氣氛中的冷凝元件。所述冷凝設(shè)備包括通路，以接收流入所述冷凝元件的冷卻流體。所述冷凝元件包括至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的冷凝構(gòu)件。所述至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的冷凝構(gòu)件包括縱向軸線。所述冷凝構(gòu)件的縱向軸線可以是彎曲的。例如，所述至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的冷凝構(gòu)件可 以是弧形或盤繞形。在一些實(shí)施方案中，所述冷凝設(shè)備可包括多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的冷凝構(gòu)件。在某些實(shí)施方案中，所述裝置包括一個(gè)成形體，玻璃帶從該成形體拉制，所述成形體包括在所述成形體的底側(cè)根部結(jié)合的漸縮形的成形表面。所述裝置還包括多個(gè)冷凝元件，其中至少一個(gè)冷凝元件定位于穿過(guò)所述根部的一個(gè)虛擬豎直平面的第一側(cè)，另一冷凝元件定位于所述豎直平面的第二側(cè)。在一些實(shí)施方案中，所述裝置包括一個(gè)成形體，玻璃帶從該成形體拉制，所述成形體包括在所述成形體的底側(cè)根部結(jié)合的漸縮形的成形表面，以及其中所述冷凝元件之間、以及所述冷凝元件的遠(yuǎn)端和所述帶的邊緣之間的距離是至少5cm。在一些實(shí)施方案中，所述裝置包括一個(gè)成形體，玻璃帶從該成形體拉制，其中所述冷凝元件的遠(yuǎn)端和所述帶的邊緣之間的距離是至少5cm。在一些實(shí)施方案中，所述裝置包括一個(gè)成形體，該成形體包括在所述成形體的底側(cè)根部結(jié)合的漸縮形的成形表面，以及其中對(duì)于一個(gè)第一虛擬豎直平面(該第一虛擬豎直平面平行于所述根部且延伸穿過(guò)所述根部，并且與一個(gè)垂直于所述根部并且與所述帶的最外邊緣相交的第二虛擬豎直平面相交)，延伸進(jìn)入所述罩的所述冷凝元件從所述罩延伸不超過(guò)所述第二豎直平面。根據(jù)某些實(shí)施方案，所述冷凝元件的溫度比鄰近所述冷凝元件的罩的溫度低至少500C。冷凝元件的外表面面積優(yōu)選是至少IOOcm2,在一些實(shí)例中，冷凝元件的外表面面積是至少480cm2。所述冷凝元件可從所述罩的內(nèi)表面延伸出至少10cm。根據(jù)又一實(shí)施方案，公開(kāi)了一種方法，該方法包括提供一個(gè)玻璃制造裝置，該玻璃制造裝置包括罩和定位于所述罩內(nèi)的成形體，其中玻璃從該成形體拉制，所述裝置還包括一個(gè)冷凝元件，該冷凝元件從所述罩的內(nèi)表面延伸進(jìn)由所述罩封閉的容積(所述容積包括容納在其內(nèi)的氣氛中的揮發(fā)性化合物)內(nèi)，并且使冷卻流體流過(guò)所述冷凝元件，使得所述揮發(fā)性化合物冷凝在所述冷凝元件上。在某些實(shí)施方案中，所述化合物冷凝為液相。例如，所述液體冷凝物可從冷凝元件滴下并且由一個(gè)收集容器(諸如滴盤)收集。所述滴盤可被周期性地去除和更換，或者被清空、清洗和重新安裝。在其他實(shí)施方案中，所述揮發(fā)性化合物在所述冷凝元件上冷凝為固體。所述冷凝元件或整個(gè)冷凝設(shè)備可被去除和清洗或更換。相應(yīng)地,示例的非限制性實(shí)施方案包括在第一方面，一種用于制造玻璃的裝置，包括罩，所述罩包括定位于其中的玻璃液，所述罩進(jìn)一步包括含有揮發(fā)性無(wú)機(jī)材料的氣氛；冷凝設(shè)備，包括至少一個(gè)冷凝元件，該冷凝元件具有一個(gè)延伸到所述氣氛中的遠(yuǎn)端；以及其中所述冷凝設(shè)備包括通路，以接收冷卻流體流。在第二方面，根據(jù)第一方面的裝置，其中所述至少一個(gè)冷凝元件包括一個(gè)彎曲的縱向軸線。在第三方面，根據(jù)第一方面的裝置，其中所述至少一個(gè)冷凝元件是弧形或盤繞形。在第四方面，根據(jù)第一方面至第三方面中任一方面的裝置，其中所述至少一個(gè)冷 凝元件的溫度比鄰近該至少一個(gè)冷凝元件的罩的溫度低至少50°C。在第五方面，根據(jù)第一方面至第四方面中任一方面的裝置，其中所述至少一個(gè)冷凝元件的表面積是至少100cm2。在第六方面，根據(jù)第一方面至第五方面中任一方面的裝置，其中所述至少一個(gè)冷凝元件的表面積是至少480cm2。在第七方面，根據(jù)第一方面至第六方面中任一方面的裝置，其中所述至少一個(gè)冷凝元件從所述罩的內(nèi)表面向所述罩的氣氛中延伸至少12cm。在第八方面，根據(jù)第一方面至第七方面中任一方面的裝置，其中所述裝置包括一個(gè)成形體，玻璃帶從該成形體拉制，并且所述至少一個(gè)冷凝元件延伸到所述罩的氣氛中的遠(yuǎn)端和所述帶的邊緣之間的距離是至少5cm。在第九方面，根據(jù)第一方面至第八方面中任一方面的裝置，其中所述冷卻流體流過(guò)定位于所述至少一個(gè)冷凝元件的外部或外部周圍的一個(gè)冷卻元件。在第十方面，根據(jù)第一方面至第八方面中任一方面的裝置，其中所述至少一個(gè)冷凝元件的一部分延伸到所述罩的外部，以及所述冷卻通路僅定位于所述至少一個(gè)冷凝元件的延伸到所述罩的外部的部分內(nèi)。在第十一方面，根據(jù)第一方面至第十方面中任一方面的裝置，其中所述裝置包括一個(gè)成形體，玻璃帶從該成形體拉制，所述成形體包括在所述成形體的底側(cè)根部處結(jié)合的漸縮形的成形表面，以及所述冷凝元件的延伸到所述罩的氣氛中的遠(yuǎn)端和所述帶的邊緣之間的距離是至少5cm。在第十二方面，根據(jù)第一方面至第十一方面中任一方面的裝置，其中所述裝置包括一個(gè)成形體，該成形體包括在所述成形體的底側(cè)根部處結(jié)合的漸縮形的成形表面，以及其中所述至少一個(gè)冷凝元件延伸進(jìn)所述罩的氣氛中的遠(yuǎn)端不延伸超過(guò)如下一個(gè)豎直平面，該豎直平面垂直于所述根部并且與所述帶的最外邊緣相交。在第十三方面，根據(jù)第一方面至第十二方面中任一方面的裝置，其中所述冷凝設(shè)備包括多個(gè)冷凝元件。在第十四方面，根據(jù)第十三方面的裝置，其中所述裝置包括一個(gè)成形體，玻璃液的帶從該成形體拉制，所述成形體包括在所述成形體的底側(cè)根部處結(jié)合的漸縮形的成形表面，距離所述根部較遠(yuǎn)的冷凝元件比定位于距所述根部較近的冷凝元件更長(zhǎng)。在第十五方面，根據(jù)第一方面至第七方面中任一方面的裝置，其中所述裝置包括一個(gè)成形體，玻璃液的帶從該成形體拉制，所述成形體包括在所述成形體的底側(cè)根部處結(jié)合的漸縮形的成形表面，所述冷凝設(shè)備進(jìn)一步包括多個(gè)冷凝元件，以及其中所述多個(gè)冷凝元件中的至少一個(gè)冷凝元件定位于穿過(guò)所述根部的一個(gè)虛擬豎直平面的第一側(cè)，所述多個(gè)冷凝元件中的另一冷凝元件位于所述豎直平面的第二側(cè)。在第十六方面，一種用于制造玻璃片的裝置，包括提供一個(gè)玻璃制造裝置，該玻璃制造裝置包括罩和定位于所述罩內(nèi)的成形體，從該成形體中拉制玻璃，所述成形體包括在所述成形體的底側(cè)根部處結(jié)合的漸縮形的成形表面；冷凝設(shè)備，包括多個(gè)冷凝元件，所述冷凝元件從所述罩的內(nèi)表面延伸進(jìn)由所述罩封閉的容積內(nèi)，所述容積包括容納在所述容積內(nèi)的氣氛中的揮發(fā)性化合物；以及其中所述多個(gè)冷凝元件包括第一冷凝元件和第二冷凝元件，所述第一冷凝元件定位于穿過(guò)所述根部的一個(gè)虛擬豎直平面的第一側(cè)，所述第二冷凝元件定位于所述虛擬豎直平面的第二側(cè)。在第十七方面，根據(jù)第十六方面的裝置，其中所述冷凝設(shè)備包括通路，以接收冷卻 流體流。在第十八方面，一種用于制造玻璃的方法，包括提供一個(gè)玻璃制造裝置，該玻璃制造裝置包括罩和定位于所述罩內(nèi)的成形體，從該成形體中拉制玻璃，其中所述裝置進(jìn)一步包括一個(gè)冷凝元件，該冷凝元件延伸進(jìn)由所述罩封閉的容積內(nèi)，所述容積包括容納在所述容積內(nèi)的氣氛中的揮發(fā)性化合物；以及使冷卻流體流過(guò)所述冷凝元件，使得所述揮發(fā)性化合物冷凝在所述冷凝元件上。在第十九方面，根據(jù)第十八方面的方法，其中所述化合物冷凝為液相。在第二十方面，根據(jù)第十八方面或第十九方面的方法，其中所述揮發(fā)性化合物是從玻璃中揮發(fā)的化合物。應(yīng)理解，上述的總體說(shuō)明和下面的詳細(xì)說(shuō)明都呈現(xiàn)了本發(fā)明的實(shí)施方案，并且旨在提供用于理解如所要求保護(hù)的本發(fā)明的本質(zhì)和特點(diǎn)的總覽或框架。附圖被包括以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，且被納入本說(shuō)明書(shū)并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖示出了本發(fā)明的示例實(shí)施方案，并且與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理和實(shí)施。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的示例熔融玻璃(fusion glass)制造裝置的立體局部截面?zhèn)纫晥D。圖2是圖I的裝置的側(cè)視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的冷凝設(shè)備的立體圖。圖4是圖3的冷凝設(shè)備的正視圖，示出冷凝元件的布置，在玻璃帶的每一側(cè)有一個(gè)冷凝元件。圖5是圖3的冷凝設(shè)備的俯視圖，示出冷凝元件相對(duì)于玻璃帶的布置。圖6是包括多個(gè)冷凝元件的冷凝設(shè)備的立體圖。圖7是圖6的冷凝設(shè)備的正視圖，示出兩組冷凝元件，一組定位于玻璃帶的一側(cè)，另一組位于玻璃帶的另一側(cè),每一組冷凝元件都包括多個(gè)冷凝元件。圖8是包括一個(gè)弧形冷凝元件的冷凝設(shè)備的橫截面?zhèn)纫晥D。圖9是類似于圖8的冷凝元件的冷凝設(shè)備的正視圖，該冷凝設(shè)備包括位于玻璃帶的一側(cè)上的弧形冷凝元件，以及位于該玻璃帶的另一側(cè)上的另一個(gè)弧形冷凝元件。圖10是一個(gè)冷凝設(shè)備的另一實(shí)施方案的側(cè)視圖，該冷凝設(shè)備包括一個(gè)盤繞的冷凝元件。圖11是如下一個(gè)冷凝設(shè)備的橫截面?zhèn)纫晥D，該冷凝設(shè)備包括一個(gè)實(shí)心的冷凝元件，且該冷凝元件帶有定位在該冷凝元件的一部分周圍的外部冷卻構(gòu)件。圖12是如下一個(gè)冷凝元件的橫截面圖，該冷凝元件包括一個(gè)內(nèi)部冷卻通路,用于接收冷卻流體流。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)說(shuō)明中，出于解釋但非限制的目的，給出了公開(kāi)具體細(xì)節(jié)的示例實(shí)施方案以提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。但是，得益于本公開(kāi)文本的教導(dǎo)的本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明了，可在不按照此處公開(kāi)的具體細(xì)節(jié)的其他實(shí)施方案中實(shí)施本發(fā)明。而且，對(duì)眾所周知的 設(shè)備、方法和材料的說(shuō)明可被省略，以避免模糊對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明。最后，在所有可適用的地方，相同的參考數(shù)字指的是相同的元件。盡管在使玻璃片成形是熔融玻璃制造工藝的背景下給出下面的說(shuō)明，但此處所述的原理可適用于玻璃液被容納在一個(gè)閉合或部分閉合的空間內(nèi)并且不希望出現(xiàn)揮發(fā)性材料的冷凝的寬范圍內(nèi)的各種應(yīng)用。因此，此處公開(kāi)的原理不受下面的具體實(shí)施方案的限制，并且例如可用在其他玻璃制造工藝中，諸如浮法工藝、上拉(up-draw)工藝和孔口型(slot-style)工藝中。圖I中示出了一個(gè)示例的包括成形體12的熔融玻璃成形裝置10或熔融拉制機(jī)(FDM)的截面圖。成形體12是一個(gè)頂部開(kāi)口的容器，其包括槽14和漸縮形的側(cè)壁或成形表面16，使得進(jìn)入成形體12的玻璃液18溢出所述槽，并且以兩個(gè)分立的玻璃液的流沿著漸縮形的側(cè)壁向下流。這兩個(gè)分立的玻璃液的流在成形體的底部處重新結(jié)合以形成具有原始外表面的玻璃帶20，所述漸縮形的側(cè)壁在所述成形體的底部處相接。沿所述漸縮形的成形表面相接處的所述成形體的底部的線稱為根部22。玻璃帶20從成形體根部向下?tīng)恳⑶铱稍谒鰩Ю鋮s到滿意的粘度和溫度后被切割為預(yù)定尺寸的片。對(duì)熔融玻璃制造工藝的更加全面的描述可在Dockerty的美國(guó)專利No. 3，338, 696中找到，該專利的內(nèi)容通過(guò)引用方式被納入本文。為了控制在帶成形工藝中玻璃周圍的環(huán)境，成形裝置10通常還包括圖2中示出的一個(gè)罩24，該罩24圍繞所述成形體和剛剛成形的帶的一部分。罩24可例如包括上部罩部分26和一個(gè)或多個(gè)下部罩部分28，所述下部罩部分28在玻璃液從液體轉(zhuǎn)變至彈性固體時(shí)提供穩(wěn)定的熱環(huán)境，并且保護(hù)剛剛成形的帶免受微粒污染。罩24還提供一個(gè)方便的平臺(tái)用于附接額外的工藝設(shè)備，諸如用于通過(guò)夾住所述帶的邊緣部分32來(lái)牽引所述帶并控制所述帶的形狀和位置的輥組件30。然而，盡管罩24和其他附接設(shè)備具有保護(hù)功能，但它們本身會(huì)成為從成形體流出的玻璃帶的污染源。在熔化工藝中，原料通過(guò)供給裝置(諸如螺旋式進(jìn)料器或推進(jìn)加料器)被供給到熔化爐中，所述原料包括含有“批料”的某些金屬氧化物材料，并且所述原料被選定生產(chǎn)預(yù)定的玻璃成分。還可包括額外的材料，諸如各種摻雜材料，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)該工藝形成的玻璃制品的預(yù)期特性。在一些情況下，尤其在用于顯示器工業(yè)的玻璃片的生產(chǎn)中，玻璃的熔化溫度可相當(dāng)高，超過(guò)12001、13001、14001，甚至超過(guò)15001。后熔化精煉(凈化)操作(未示出)被設(shè)計(jì)用于將玻璃液加熱到甚至更高的溫度，以從最終形成的熔融材料(熔體)中去除氣體夾附物，但是熔體的高溫可繼續(xù)使玻璃液混合物的某些組分揮發(fā)，或者甚至在該工藝的進(jìn)一步下游使與熔體接觸的裝備和/或管道的某些部分揮發(fā)。常見(jiàn)的揮發(fā)組分可包括氧化鋯和氧化硼。由于硼的低蒸氣壓，硼是一個(gè)尤其麻煩的組分。揮發(fā)性材料的冷凝會(huì)在玻璃材料是熔融態(tài)的整個(gè)期間困擾生產(chǎn)工藝，而且在成形工藝中最具破壞性，此時(shí)玻璃已經(jīng)具有相當(dāng)大的貨幣價(jià)值。在熔融成形工藝中，玻璃液18進(jìn)入成形體12，并且暴露于包含在保護(hù)性罩24內(nèi)且圍繞成形體的氣氛34中。然而，當(dāng)玻璃液進(jìn)入成形體12時(shí)，自由表面暴露于氣氛34提供了一個(gè)使低蒸氣壓的玻璃組分揮發(fā)進(jìn)入罩的氣氛中的機(jī)會(huì)。這些揮發(fā)性材料隨后可在罩內(nèi)具有低于玻璃液的溫度的表面上冷凝。 冷凝優(yōu)選出現(xiàn)在最冷的表面上。例如，罩壁、用于從成形體將所述玻璃向下拉制的牽引輥，以及實(shí)質(zhì)上罩內(nèi)任何其他相對(duì)于蒸氣較冷的物體都會(huì)積聚已冷凝的材料。冷凝物沉積在某些內(nèi)部FDM表面上，并且隨著時(shí)間的過(guò)去，積累增加，并且所述冷凝物能夠改變FDM的熱傳遞特征。更重要地，一旦形成足夠的積累，液體形式的冷凝物可開(kāi)始流入FDM表面上的玻璃坯(gob)中。這些玻璃坯可干擾玻璃帶并損壞或限制內(nèi)部FDM部件(例如，接觸并引導(dǎo)玻璃帶的輥?zhàn)?的功能。根據(jù)此處所述的實(shí)施方案，在罩24內(nèi)(上部罩部分26中，或者尤其在下部罩部分28中)配置一個(gè)冷凝設(shè)備36，該冷凝設(shè)備36包括至少一個(gè)冷凝元件38，該冷凝元件38被形成為卷、管、桿或其他合適形狀并且由諸如不銹鋼的耐高溫材料制成。一個(gè)冷凝設(shè)備被插入熔融拉制機(jī)的氣氛中，并且可連接至冷卻流體供應(yīng)管線以提供發(fā)生冷凝所需的冷卻。由于水的高熱容量、低成本以及可輕易獲得的特性，水是一種優(yōu)選的冷卻流體。然而，在一些實(shí)施方案中，空氣可用作合適的冷卻流體。冷凝設(shè)備可借助支撐板40被安裝至FDM，并且可通過(guò)已有開(kāi)口或新形成的接入點(diǎn)插入罩24。冷凝設(shè)備可被設(shè)計(jì)為通過(guò)平衡所述冷凝元件的熱傳遞特征來(lái)控制玻璃的熱曲線，以不干擾當(dāng)前FDM的能力。這可通過(guò)例如選擇合適的冷卻流體溫度和流速、所述冷凝元件的尺寸和形狀，以及所述冷凝設(shè)備相對(duì)于玻璃帶的總體位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，冷凝元件設(shè)計(jì)的不同形狀和樣式可用于使FDM中的不同位置處的冷凝物去除最大化。冷凝設(shè)備和冷凝元件的總體設(shè)計(jì)和布置取決于FDM的具體構(gòu)造和設(shè)計(jì)。冷凝元件可由如下的單個(gè)管制成，所述管被形成為一種給定形狀、沒(méi)有焊縫以避免潛在的裂紋或泄漏。這樣的無(wú)焊縫特征減小了冷卻劑泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。這樣的泄漏是非常不希望的，尤其當(dāng)使用液體冷卻劑時(shí)，由于在相同區(qū)域存在電路系統(tǒng)和線路，以及有可能潛在影響所述罩內(nèi)的熱環(huán)境以及影響玻璃帶的成形。然而，即使氣體泄漏，諸如空氣泄漏，也會(huì)擾亂罩內(nèi)的熱環(huán)境并使其失衡，從而影響帶成形。由于冷凝元件材料的耐高溫能力，冷凝設(shè)備可以不需要一個(gè)連續(xù)的流體流穿過(guò)冷凝元件來(lái)實(shí)現(xiàn)裝備強(qiáng)度或完整性。去除與冷卻裝備連續(xù)連接的需要使得易于安裝，提供了牢固性以及防止在流體流中斷的情況下出現(xiàn)生產(chǎn)問(wèn)題。圖3示出了冷凝設(shè)備36的一個(gè)實(shí)施方案，該冷凝設(shè)備36包括冷凝元件38，該冷凝兀件38為從罩24的一個(gè)壁(內(nèi)表面)向外突出的細(xì)長(zhǎng)桿或管的形式。盡管未不出，但是冷凝元件38可以是主動(dòng)冷卻部件，在該情況下，冷凝元件38可包括一個(gè)通路，冷卻流體42被傳送穿過(guò)該通路，以將冷凝元件的溫度降低至一個(gè)適合引起揮發(fā)性材料冷凝的溫度。冷卻流體42可由一個(gè)冷卻單元(未示出)供應(yīng)，該冷卻單元使所述流體循環(huán)并冷卻。所述冷卻單元可使用例如熱交換器和/或制冷單元。所述冷卻流體可以是任何合適的冷卻流體，諸如水或空氣?；蛘?，冷凝元件38可以是被動(dòng)冷卻的。在圖3描繪的實(shí)施方案中，示出了兩個(gè)冷凝元件。優(yōu)選地，所述兩個(gè)冷凝元件被定位，使得對(duì)于平行于根部22并穿過(guò)根部22的第一虛擬豎直平面44，從成形體根部下降的玻璃帶定位于兩個(gè)冷凝元件之間。也即，一個(gè)冷凝元件38定位于虛擬平面的一側(cè)，另一個(gè)冷凝元件定位于虛擬平面的另一側(cè)(參見(jiàn)圖4)。由于虛擬平面接近從根部下降的玻璃帶，這可被視為，一個(gè)冷凝元件在所述帶的一側(cè)從罩向外延伸，另一個(gè)冷凝元件在所述帶的另一側(cè)從罩延伸。優(yōu)選地，兩個(gè)冷凝元件延伸至罩24中，但并不會(huì)延伸到使得這兩個(gè)冷凝元件鄰近于玻璃帶的主表面20a和20b。換言之，冷凝元件被定位為不緊鄰所述帶的主表面(參見(jiàn)圖5)。這可根據(jù)下列圖5描述的構(gòu)造觀察至IJ，圖5示出了從根部22看到的所述帶的向下的視圖。再次假設(shè)第一虛擬豎直平面44平行于根部22并穿過(guò)根部22。還考慮一個(gè)第二虛擬豎直平面46，該第二虛擬豎直平面垂直于第一虛擬豎直平面44并且與從成形體下降的所述帶的最外邊緣相交。在圖3的實(shí)施方案的情形中，第二豎直平面46總體垂直于細(xì)長(zhǎng)的冷凝元件38。優(yōu)選地，冷凝元件不會(huì)從罩 24延伸出足以穿過(guò)第二豎直平面的距離。優(yōu)選地，從冷凝元件距離罩壁最遠(yuǎn)的一個(gè)點(diǎn)(冷凝元件的遠(yuǎn)端)到第二虛擬豎直平面的距離“d”是至少5cm，但也可以是30cm或更大。應(yīng)指出，第二虛擬豎直平面的位置代表在距離根部一個(gè)具體距離處的所述帶的最外邊緣。因?yàn)殡S著所述帶從根部下降，所述帶變細(xì)(變窄)，當(dāng)又一次從根部沿所述帶的長(zhǎng)度向下觀察時(shí)，所述帶的最外邊緣的位置(從而第二虛擬豎直平面的位置)會(huì)改變。由此，一個(gè)給定的冷凝元件從罩壁突出的距離會(huì)根據(jù)冷凝元件相對(duì)于根部22的位置而變化。這意味著，距離根部較遠(yuǎn)的冷凝元件可比定位于距所述根部較近的冷凝元件更長(zhǎng)。圖6示出了一個(gè)類似于圖3中示出的冷凝設(shè)備36的冷凝設(shè)備36，除了圖6的冷凝設(shè)備包括多個(gè)冷凝元件38。在圖6的實(shí)施方案中，多個(gè)冷凝元件進(jìn)一步定位于玻璃帶的任一側(cè)。與圖3的實(shí)施方案相同，冷凝設(shè)備的每個(gè)冷凝元件可被供應(yīng)有冷卻流體，以降低所述冷凝元件的溫度。優(yōu)選地,如圖6中所示,所述冷凝元件被成組地布置,使得一組冷凝元件定位于玻璃帶的一側(cè)，另一組冷凝元件定位于玻璃帶的另一側(cè)。圖7示出了直接朝向冷凝元件觀察的圖6的冷凝設(shè)備，并且描繪了冷凝元件相對(duì)于玻璃帶的任一側(cè)的分組。應(yīng)明了，冷凝元件可被成型為使暴露于罩24內(nèi)的氣氛的冷凝元件的表面區(qū)域最大化的任意合適形狀。例如，圖8的實(shí)施方案示出了一個(gè)弧形或弓形的冷凝元件38。也即，冷凝元件是一個(gè)具有中心軸線48的管，該中心軸線是彎曲的。冷凝元件具有的表面積可等于或大于約IOOcm2，或者等于或大于225cm2。在一些實(shí)施方案中，冷凝元件的表面積可等于或大于約480cm2。類似于圖7，圖9是圖8的冷凝設(shè)備的正視圖，示出了如何一個(gè)弧形的冷凝元件可定位于玻璃帶的一側(cè)，以及另一個(gè)冷凝元件定位于玻璃帶的相對(duì)側(cè)。當(dāng)然，冷凝元件38可以是盤繞式元件。如上，冷凝元件可通過(guò)合適的冷卻流體被冷卻，或者冷凝元件可以是實(shí)心且被動(dòng)的。如果使用冷卻流體，冷卻流體可在冷凝元件的內(nèi)部流動(dòng)，或者流過(guò)定位于所述冷凝元件的外部或外部周圍的一個(gè)分立的冷卻元件。圖10示出了又一實(shí)施方案，其中冷凝元件38類似一個(gè)緊湊的熒光燈泡，所述冷凝器元件是螺旋形卷繞或扭絞的管狀元件，以及，與在先的實(shí)施方案相同，其可以通過(guò)使冷卻流體流過(guò)定位于冷凝元件外部的冷卻通道而被主動(dòng)冷卻，或者所述扭絞的元件可以被動(dòng)冷卻。在一些實(shí)施方案中，被動(dòng)冷卻可通過(guò)增加冷凝元件在罩外部以及暴露于周圍溫度的區(qū)域的表面積來(lái)實(shí)施。增加的表面積可通過(guò)為冷凝元件安裝翅片或其他表面積增加的突出物(未示出)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，與在先的實(shí)施例相同，可布置多個(gè)扭絞的冷凝器元件，使得第一組的一個(gè)或多個(gè)冷 凝器元件定位于玻璃帶的一側(cè)，另一組的一個(gè)或多個(gè)冷凝器元件定位于所述帶的另一側(cè)。圖11示出了一個(gè)包括細(xì)長(zhǎng)冷凝元件38的冷凝設(shè)備36的實(shí)施方案，其中細(xì)長(zhǎng)的冷凝元件的一部分延伸到罩24的外部，以及其中所述冷凝元件延伸到罩24外部的部分包括鄰近或接觸所述冷凝元件的外部部分的冷卻盤管50或其他類似的冷卻通道。這一實(shí)施方案依賴傳導(dǎo)經(jīng)過(guò)冷凝元件的主體來(lái)進(jìn)行冷卻，但卻是一種主動(dòng)冷卻方法，該方法消除了冷卻流體在罩內(nèi)部泄露的潛在問(wèn)題。與圖11相似，圖12示出了如下一個(gè)實(shí)施方案，其中主動(dòng)冷卻被應(yīng)用至冷凝元件延伸到罩外部的部分，并且包括一個(gè)位于冷凝元件內(nèi)部用于接收冷卻流體流的冷卻通路52。所述冷卻通路可被僅限制到冷凝元件的外部部分(即，冷凝元件延伸到罩24外的部分)，或者所述冷卻通路可更遠(yuǎn)延伸到冷凝元件內(nèi)，使得冷卻通路占據(jù)位于罩24內(nèi)部的冷凝元件的一部分。在一些實(shí)施方案中，絕緣材料可被定位在冷凝元件的選定部分上，使得罩內(nèi)的熱環(huán)境可被更細(xì)微地控制，由此通過(guò)減少來(lái)自冷凝元件的某些區(qū)域的冷卻，使對(duì)玻璃帶的影響最小化。這樣的絕緣的一個(gè)實(shí)施例被示出在圖12中,其中示出一個(gè)安裝至冷凝元件的絕緣層或帽。應(yīng)理解，冷凝元件的絕緣部分可被應(yīng)用至任一個(gè)前述的冷凝元件設(shè)計(jì)，或者其本身需要的任何其他冷凝元件設(shè)計(jì)。應(yīng)強(qiáng)調(diào)，本發(fā)明的上述實(shí)施方案(尤其是所有優(yōu)選實(shí)施方案)僅是實(shí)施方式的可能示例，它們僅被給出以便清楚理解本發(fā)明的原理。在不實(shí)質(zhì)偏離本發(fā)明的主旨和原理的情況下，可對(duì)本發(fā)明的上述實(shí)施方案作出許多變化和修改。所有這些修改和變化都意在包括在本公開(kāi)文本和本發(fā)明的范圍內(nèi)，并受到下列權(quán)利要求的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于制造玻璃的裝置，包括 罩(24)，該罩包括定位于其中的玻璃液(18)，且進(jìn)一步包括含有揮發(fā)性無(wú)機(jī)材料的氣氛(34)； 冷凝設(shè)備(36),包括至少一個(gè)冷凝元件(38),該冷凝元件(38)具有一個(gè)延伸到所述氣氛中的遠(yuǎn)端；以及 其中所述冷凝設(shè)備包括通路，以接收冷卻流體流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述至少一個(gè)冷凝元件(38)包括一個(gè)彎曲的縱向軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述至少一個(gè)冷凝元件(38)的溫度比鄰近該至少一個(gè)冷凝元件的罩(24)的溫度低至少50°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述至少一個(gè)冷凝元件(38)的一部分延伸到所述罩的外部，并且冷卻通路僅定位于所述冷凝元件延伸到所述罩(24)外部的部分之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述裝置包括一個(gè)成形體(12)，玻璃帶(20)從該成形體拉制，以及所述至少一個(gè)冷凝元件(38)延伸到所述罩的氣氛(34)中的遠(yuǎn)端和所述帶的邊緣之間的距離是至少5cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述裝置包括一個(gè)成形體(12)，玻璃帶(20)從該成形體(12)拉制，所述成形體包括在所述成形體的底側(cè)根部(22)處結(jié)合的漸縮形的成形表面(16)，以及所述至少一個(gè)冷凝元件(38)延伸到所述罩的氣氛(34)中的遠(yuǎn)端和所述帶的邊緣之間的距離是至少5cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述裝置包括一個(gè)成形體(12)，該成形體(12)包括在所述成形體的底側(cè)根部(22)處結(jié)合的漸縮形的成形表面(16)，以及所述至少一個(gè)冷凝元件(38)延伸進(jìn)所述罩的氣氛(34)中的遠(yuǎn)端不延伸超過(guò)如下的一個(gè)豎直平面，該豎直平面垂直于所述根部并且與所述帶的最外邊緣相交。
8.一種用于制造玻璃的方法，包括 提供一個(gè)玻璃制造裝置，該玻璃制造裝置包括罩(24)和定位于所述罩內(nèi)的成形體(12),玻璃從該成形體(12)拉制,其中所述裝置進(jìn)一步包括冷凝元件(38),該冷凝元件(38)延伸至由所述罩封閉的容積內(nèi)，所述容積包括容納在該容積內(nèi)的氣氛(34)中的揮發(fā)性化合物；以及 使冷卻流體流過(guò)所述冷凝元件，使得所述揮發(fā)性化合物冷凝在所述冷凝元件上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述化合物冷凝為液相。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述揮發(fā)性化合物是從所述玻璃中揮發(fā)的化合物。
全文摘要
一種用于從包含玻璃液的封閉或部分封閉的空間中去除揮發(fā)性化合物的裝置和方法。一個(gè)或多個(gè)冷凝設(shè)備被定位在罩內(nèi)，以促使蒸氣優(yōu)先冷凝在冷凝設(shè)備的冷凝元件上，由此便于從罩內(nèi)輕易地去除冷凝物。根據(jù)所述罩的設(shè)計(jì)，所述冷凝元件可具有各種形狀和尺寸。
文檔編號(hào)C03B18/20GK102701571SQ20121004444
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者A·D·方丹, A·伊爾卡羅特, R·迪莉婭 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司