专利名称：用来控制熔融玻璃的流动带材的厚度的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用来控制熔融玻璃流的厚度的方法和设备，更具体来说，本发明涉及在下拉玻璃片成形工艺中，控制熔融玻璃连续流的厚度。
背景技术：
当熔融玻璃被拉制成片状形式的时候，玻璃会被拉伸或变薄，从初始输送厚度变为最终片材厚度。在溢流下拉法中，当熔融玻璃沿着成形部件的相反的会聚侧面向下流动，并在所述成形部件的根部或底部边缘以单个玻璃带材的形式进行拉制的时候，在靠近所述成形部件的底部边缘处测量所述玻璃带的初始厚度，这表示该操作中的拉制线。然后从拉制的带材的游离端部分离独立的玻璃片材。在向上拉制和向下拉制工艺中，要获得具有均匀厚度的带材都是很困难的，在这些操作中，最终玻璃片材的厚度特征由变薄过程中初始厚度的均一性以及玻璃粘度的均一性决定。也即是说，最终玻璃片材中特定的厚度变化可能是由于以下因素造成的计量不精确，成形部件与玻璃接触的侧面的不理想结构，或者玻璃中的温度环境的不平衡，所述玻璃中温度环境的不平衡会对朝向拉制线流动的玻璃的粘度曲线造成不理想的因素。在工业中，人们认为玻璃片材厚度的变化是片材拉制工艺固有的问题，可能会表现为很多大类的缺陷，例如楔形结构，长程波动变化，以及短程波动变化。楔形结构是一种总体厚度变化(gross thickness variation),在此处,玻璃带材或片材一侧的厚度大于另一侧。长程波动变化具有很大的尺度和范围，例如超过数英寸，可以通过沿着与拉制方向正交的方向，沿着玻璃带材用量具测量。短程波动变化具有较小的尺度和节距，例如约等于或小于3英寸，通常叠置于长程波动变化之上。人们已经发现，为了制造无扭曲的玻璃片材，需要在玻璃带材成形区域内对玻璃之内或玻璃周围的局部温度变化或浮动进行尽可能的减小或者补偿。在拉制线附近的这些局部的温度变化会造成波形结构，或在垂直拉制的玻璃带中沿纵向推移的交替的厚-薄部分。所述纵向的波形结构或者厚度变化又会引发扭曲，从光学角度来看，人们非常不希望出现所述扭曲，特别是在与波形结构成锐角的角度通过玻璃观察物体的时候。现有技术的用来控制这些厚度变化的方法包括从沿着成形主体的长度以阵列形式设置的冷却管朝向熔融玻璃喷射空气流。这些直的冷却管沿着成形主体的长度以等间距的方式设置，设置的方式使得每个冷却管的纵向中轴垂直于通过所述根部的垂直平面。另夕卜，用外部管形盾(shield)遮蔽所述冷却管。因此，这些管相对于所述成形主体和玻璃流非常严格地设置。
不幸的是，玻璃带材的厚度缺陷不可能在长时间内在位置上稳定，而且带材本身的横向位置也不可能是恒定的。因此，最初所述预先定位的不可移动的冷却管可能具有适当的定位，但是接下来由于所述缺陷或带材的移动，其定位就不合适了，无法有效地控制厚度。其它的方法包括使用安装在支架中的冷却管，所述支架用来使得冷却管围绕一个或多个轴摆动，使得单独的冷却管能够延伸一定的范围，由此促进冷却气流的冷却效果。本发明涉及用来显著减少常规种类的局部厚度变化的改进的方法，所述局部厚度变化称为短程波动变化(short wave variation),其宽度等于或小于数英寸,本发明还涉及用于该方法的设备。
发明内容
当由熔融玻璃形成玻璃片材的时候，将散热片设置在与流动的熔融玻璃的一个表 面相邻的位置，以从熔融玻璃的离散的局部部分吸收热量，具体来说是在与拉制线或根部相邻的位置吸收热量，以控制所述片材中的局部厚度变化，从而提供均匀的玻璃厚度。所述散热器或者冷却部件可以设置在支架中，所述支架的构型使得散热器(即冷却部件)围绕至少一个轴旋转或回转，从而可以改变所述冷却部件相对于流动的玻璃(以及成形主体)的位置。由此有助于从流动的熔融玻璃除去热量，以及根据玻璃的下游特征，例如厚度，改变除去的热量的量。可以将冷却部件向着流动的熔融玻璃前插，或者从流动的熔融玻璃撤回，以改变用所述冷却部件提取的热能的量(由此改变被所述冷却部件冷却的局部区域的粘度和厚度)，或者，所述冷却部件可以围绕着轴旋转或者回转。在不需要如常规局部冷却法那样，将冷却气体从冷却部件喷向流动的熔融玻璃的情况下，实现了冷却。根据本发明的一个实施方式，本发明公开了一种用来在下拉玻璃制造工艺中形成熔融玻璃的连续带材的设备，该设备包括成形主体,所述成形主体包括会聚的成形表面，这些表面在根部会聚；围绕所述成形主体设置的外壳；至少一个连接于所述外壳的厚度控制单元，该厚度控制单元用来调节所述熔融玻璃的局部温度，所述厚度控制单元包括细长的冷却部件，该冷却部件延伸至靠近在所述成形主体上流动的熔融玻璃流的位置；所述厚度控制单元不包括用来提供通过冷却部件的空气流的机构(也即是说，没有将空气流从所述冷却部件射向所述熔融玻璃)。所述冷却部件优选可以围绕垂直轴旋转，也即是说，所述冷却管可以围绕垂直轴回转或摆动，从而改变所述冷却部件相对于成形主体的角度取向。所述冷却部件包括远端和近端，该远端最接近熔融玻璃流，近端离熔融玻璃流最远(相对于远端)。较佳的是，所述细长的冷却部件和成形主体之间的距离可以变化，例如通过使得冷却部件撤离熔融玻璃，或者通过将冷却部件插向更靠近熔融玻璃的位置。也可以通过如上文所述，使得所述冷却部件围绕垂直轴回转，从而获得所述远端和成形主体(以及熔融玻璃流)之间的距离。所述冷却部件可以是空心的管子，或者是实心的棒。但是，实心棒不会通过空心的内部带来在外壳内部和外壳外部环境之间漏气的风险，而且可以提供更好的热导性。在本文中，棒表示细长的主体，因此不仅仅表示圆柱形的棒。实际上，所述细长的主体可以具有不同的形状，所述棒的形状可以沿着棒的长度变化。在一些情况下，所述细长主体(冷却部件)的远端可以具有与远端紧邻的细长主体区域不同的形状。例如，远端的宽度大于冷却部件近端的宽度。所述远端可以是球茎形的，但是随着离开球茎形远端的方向，沿着细长主体的长度向下移动，也可以具有均匀的圆柱形形状。再例如，远端的形状不同于与远端相邻的冷却部件的形状。所述设备还可以包括多个厚度控制单元和多个细长的冷却部件，所述多个的细长冷却部件与所述成形主体相邻的以阵列方式水平设置所述阵列相对于成形主体根部具有基本均匀的高度。在其它的实施方式中，所述多个冷却部件的远端与成形主体之间的距离可以是不均匀的。可能由于以下原因出现此种问题独立的热控制单元的垂直高度的变化，或者由于通过使得冷却部件围绕非垂直的旋转轴(例如水平轴)旋转，使得各个冷却部件的远端发生变化。较佳的是，对所述冷却管的远端进行位置设置，使得与远端相邻的熔融玻璃的粘度为35，000泊至1，000, 000泊。在一些实施方式中，所述设备还可以包括围绕所述冷却部件设置的温度调节器，所述温度调节器进行设置，用来改变冷却部件的温度，从而改变所述冷却部件远端与熔融玻璃连续带材之间的温度差。例如，所述温度调节器可以是电加热线圈，或者是传输冷却剂流的冷却线圈。所述温度调节器用来改变所述冷却部件的温度，从而改变所述冷却部件(特别是冷却部件的远端)和与冷却部件远端相邻的熔融玻璃流之间的温度差。 根据另一个实施方式，本发明描述了一种在熔合下拉法中控制连续玻璃带材的厚度的方法，所述方法包括使得熔融玻璃在成形主体的会聚的成形表面上流动，所述会聚的成形表面在根部相遇，形成玻璃带材，用设置在与所述流动的熔融玻璃相邻之处的细长的冷却部件改变所述流动的熔融玻璃的局部区域的粘度，从而使得所述流动的熔融玻璃的局部区域的粘度发生变化，同时不需要将冷却气流从所述细长的冷却部件喷向所述流动的熔融玻璃。所述细长的冷却部件包括近端和远端，所述远端比近端更靠近熔融玻璃流，所述远端的形状和与远端相邻的细长冷却部件的形状不同。所述方法还可以包括多个细长的冷却部件，所述多个细长的冷却部件的远端与所述流动的熔融玻璃之间的距离是不均匀的。例如，如果单独的冷却部件围绕旋转轴(例如垂直轴)旋转或回转的时候，可能会出现此种情况。在一些实施方式中，例如通过将所述细长的冷却部件插向所述流动的玻璃，或者将其从所述流动的玻璃撤回，使得所述细长的冷却部件(其远端)与流动的熔融玻璃之间的距离发生变化。在一些实施方式中，所述细长的冷却部件的纵轴和所述根部所处的垂直平面之间的角度是变化的。也即是说，所述冷却部件可以围绕一个轴旋转或回转，所述轴通过所述冷却部件，垂直于所述冷却部件的中心纵轴，通过所述旋转或回转改变所述中心纵轴以及与所述冷却部件相邻的成形主体(以及流动的熔融玻璃)之间的角度。在一些实施方式中，所述至少一个冷却部件的中心纵轴垂直于所述根部所处的垂直平面。换而言之，所述冷却部件的中心纵轴垂直于所述根部。在某些其它的实施方式中，所述冷却部件的温度发生变化，从而对测得的由玻璃带材获得的玻璃片材的厚度做出响应，改变从所述流动的熔融玻璃提取的热量的量。例如，可以使得冷却线圈或者加热线圈与冷却部件接触，或者置于冷却部件附近，由此改变冷却部件的温度以及冷却部件远端和与远端相邻的熔融玻璃流之间的温度差。可以通过在成形主体根部下游进行的厚度测量进行响应，从而完成上述操作。在某些其它的实施方式中，所述冷却部件的角度位置发生变化，从而对测得的由玻璃带材获得的玻璃片材的厚度做出响应，改变从所述流动的熔融玻璃提取的热量的量。
在另一个实施方式中，改变所述冷却部件的远端与熔融玻璃流之间的距离，从而对从玻璃带材获得的玻璃片材厚度的测量结果做出响应，以改变从流动的熔融玻璃提取的
热量的量。可以根据需要，对角度位置的改变、远端与熔融玻璃流之间的距离、或者冷却部件的温度进行独立的改变，或者以各种组合进行改变。在以下的详细描述中提出了本发明另外的特征和优点，对于本领域的技术人员而言，由所述内容或通过按照本文所述实施本发明而了解，其中的部分特性和优点将是显而易见的。所含附图用于进一步理解本发明，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。应理解，在本说明书和附图中揭示的本发明的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。附图简要说明·
图I是用来制造玻璃片材的示例性熔合下拉设备的截面图，图中显示设置冷却部件，用来控制从成形主体流出的玻璃带材的局部厚度。图2是图I的设备的侧视图，图中显示在设备长度的至少一部分上(因此在成形主体内的一段长度上)，以水平阵列的形式，设置包括细长冷却部件的多个厚度控制单元。图3是图I的设备的侧视图，显示了沿着设备的至少一部分长度(因此沿着成形主体内的一段长度)，以水平阵列的形式设置包括细长冷却部件的多个厚度控制单元，每个厚度控制单元相对于成形主体根部的垂直高度是不均匀的。图4是图I的设备所用的冷却部件的一部分的截面图，图中显示将其置于支架中，该支架有助于促进至少从一侧到另一侧地向着细长冷却部件的侧滑运动。图5是用来操控细长的冷却部件的支架的正视图，图中显示了用来将所述支架安装在图I的设备上的托座I。图6是根据本发明一个实施方式的回转部件的透视图，该回转部件连接于细长冷却部件以形成回转部件-冷却部件单元。图7显示了图6的回转部件-冷却部件单元的从细长冷却部件一端观察的透视图，图中显示将销形键(key)设置在销沟(keyway)中，用来将所述回转部件连接于平台，图8中显示了所述平台的部分截面图，图中显示了将销形键设置在平台的销沟中。图9是图6的回转部件-冷却部件单元的透视图，图中显示通过使得回转部件围绕垂直轴旋转，使得细长冷却部件从一侧到另一侧侧滑。
图10是图6的回转部件-冷却部件单元的透视图，图中显示通过使得回转部件围绕水平轴旋转，使得细长冷却部件上下俯仰移动(Pitch)。图11是圆柱形的回转部件-冷却部件单元的透视图。图12是图5的支架的一部分的截面图，图中显示窝槽部件的互补配合表面。图13是根据本发明一个实施方式的示例性的回转部件-冷却部件单元，其中细长冷却部件包括弓形片状远端。图14是在阵列中显示的多个冷却部件的俯视图，其中在所述阵列中，各个冷却部件的远端与流动的熔融玻璃之间的距离是不均匀的。图15是在一个阵列中显示的多个冷却部件的俯视图，在所述阵列中，各个冷却部件的角度取向是不均匀的。
具体实施例方式在以下的详述中，为了说明而非限制的目的，给出了说明具体细节的示例性实施方式，以提供对本发明的充分理解。但是，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在从本说明书获益后，可以按照不同于本文所述具体细节的其他实施方式实施本发明。另外，本文会省去对于众所周知的装置、方法和材料的描述，以免干扰对本发明的描述。最后，在任何适用的情况下，相同的附图标记表示相同的元件。图I显示了用来根据一个示例性熔合下拉法拉制玻璃带材的设备10。设备10包括成形主体12，所述成形主体12包括 设置在其中的上部通道或者槽14。成形主体12包括会聚的成形表面16a，16b，这些表面在较低的边缘或拉制线18处会聚，由此处将熔融玻璃从成形主体拉走。下部边缘18也可称作根部18。将熔融玻璃20输送到槽14，从槽溢流，使得熔融玻璃流过槽的上边缘，以两股独立的熔融玻璃流的形式从会聚的成形表面16a，16b向下流动。这些独立的熔融玻璃流在成形主体的根部重新汇合，或者熔合，并沿着方向21以单独的玻璃带材22的形式从根部继续向下移动。因此，有时候将该方法称作熔合法，或者熔合下拉法。所述熔融玻璃与成形主体12的成形表面接触的部分位于从根部18拉制的带材的内部，而带材的外表面则保持完好的状态。玻璃带材22由成形主体12处的粘性液体转化为粘弹性材料，最终转化为弹性材料。一旦所述带材达到了弹性状态，将所述带材分离，例如通过刻划-折断法分离，形成独立的玻璃片材或者方块玻璃23。为了控制围绕所述熔融玻璃的热环境，将成形主体12设置在耐热外壳或者马弗炉24之内，在所述马弗炉的耐热材料周围设置有结构支撑部件26。马弗炉的门28设置在马弗炉24的下方，沿着玻璃带材22的相反侧面，可以沿着支撑轨道30向内或向外移动。为了防止空气泄漏或者气流流动，可以用合适的耐火绝热材料32(例如)矿棉纤维填充所述马弗炉24和马弗炉的门28之间的任意空隙。外部护罩部件34固定于马弗炉24并以裙状形式在马弗炉24之间向下延伸到马弗炉的门28的顶部，通常由金属(例如不锈钢)形成。护罩部件34用来进一步消除由于马弗炉内的气氛与马弗炉外的气氛之间的空气交换造成的可能的气流。但是，由于每个马弗炉的门设置成相对于玻璃带材向内或向外移动，所述外部护罩部件34并不是永久性地连接于马弗炉的门28。在一些实施方式中，护罩部件34可以是马弗炉24的整体化部件，例如支撑部件26的延伸部。多个厚度控制单元38沿着成形主体12的侧面设置在根部18附近。例如，厚度控制单元38可以与外部护罩部件34相连。各个厚度控制单元38包括细长的冷却部件40，其与相邻的厚度控制单元的相邻的细长冷却部件隔开，优选处于基本水平的平面内41 (见图2)。但是，所述细长冷却单元的位置不一定全部位于相同的水平平面内。例如，在一些实施方式中，如果需要的话，所述细长的冷却部件可以在垂直方向错落设置(图3)。较佳的是，各个冷却部件在与玻璃带材的一个区域相邻的位置垂直设置，所述区域内的粘度范围约为35，000泊至1，000, 000泊。各个厚度控制单元可以进一步包括支架42 (图4)，所述支架包围各个冷却部件的一部分，如果需要，将所述冷却部件与所述外部护罩部件相连。支架42的托座44可以用来将各个厚度控制单元与外部护罩部件34相连，将细长的冷却部件在外部护罩部件34上保持隔开的关系。各个细长冷却部件40在与成形主体12紧邻的位置终止，特别是在与根部18紧邻的位置终止。例如，各个细长冷却管可以在距离所述成形主体大约6-13厘米的范围内。各个细长的部件40由能够在空腔36内在高温下(例如超过1250°C )耐形变的材料形成。对于最简单的形式，所述冷却部件是细长的主体，其延伸到与成形主体紧邻的位置，具体来说，延伸到与成形主体根部紧邻的位置，优选与熔融玻璃的表面的距离约小于10厘米。冷却部件可以是实心棒、或者是空心的，例如是空心管。在一些实施方式中，所述冷却部件可以是玻璃或石英、陶瓷或玻璃-陶瓷。在其它的实施方式中，所述冷却部件可以是金属质的，例如是金属棒。实心冷却部件优选防止马弗炉内容纳的加热空气通过冷却部件逃逸，这样会降低冷却部件对马弗炉内部整体热环境的效果，但是在内部包括隔板或阻挡结构的空心管也可以实现这一点。实心冷却部件的热质量也大于空心管，因此能够更有效地将热量从流动的熔融玻璃吸走。金属质冷却部件的热导性质通常大于陶瓷或玻璃质的冷却管(能够从熔融玻璃传导更多的热量)，但是在一些情况下，不希望这样快速地吸收热量，因为这样在熔融玻璃中会造成超过所需水平的较大的温度变化和粘度变化。同样，在一些制造玻璃的工艺中，在接近熔融玻璃处遇到的高温也使得无法使用金属质冷却部件。细长的冷却部件40垂直于所述冷却部件纵轴的横截面通常是圆形的(例如见图 7)，但是也可以包括其它的几何形状。例如，所述冷却部件可以具有椭圆形的横截面，正方形的横截面，三角形的横截面等等。所述冷却部件还可以是基本平坦的，因此它们形成大体刚性的带材，这些带材具有预先限定的水平宽度。所述各个带材的宽度可以沿着该带材的长度变化。各个带材的合适的垂直厚度可以很容易地确定，从而有助于防止发生弯曲或者其它的形变。各个冷却部件作为可调节的散热器，当其置于与从成形主体下降的熔融玻璃流相近的位置，会影响流动的熔融玻璃的小的局部区域的温度，由此影响熔融玻璃的粘度，最终影响熔融玻璃的局部厚度。所谓局部厚度表示沿着所述玻璃水平带材的流动熔融玻璃在约小于2厘米的跨度内的厚度。很重要的是，本发明实施方式所述的冷却部件能够在不像现有技术方法那样使用由冷却部件喷出的流动气体的情况下，仅仅通过调节与玻璃流相邻的冷却部件，实现了厚度控制。因此，所述冷却部件通过其热导性发挥作用。这大体是流动玻璃向冷却部件的辐射热损失的结果。参见图7，各个冷却部件40可以与回转部件46相连，各个回转部件包括通道48，冷却部件通过所述通道48延伸。所述冷却部件可以以刚性的方式粘合在所述回转部件通道46之内，例如使用高温水泥粘合，或者可以通过其它的方法固定所述冷却部件，例如使用压缩配件或夹具，这些压缩配件或夹具允许所述冷却部件相对于从成形主体下降的熔融玻璃流向内和向外移动。例如，在某些实施方式中，冷却部件40可以置于更靠近与所述冷却部件最接近的流动玻璃的表面，或者可以将所述冷却部件撤回，使其更远离流动的熔融玻璃的表面。所述冷却部件的远端与所述流动的玻璃材料的表面之间的邻近程度会影响所述冷却部件从所述熔融玻璃移走的热能的量。所述冷却部件可以以一定的方式取向，使得冷却部件的纵轴垂直于通过所述成形主体根部的垂直平面47，或者所述冷却部件的纵轴可以与垂直平面47呈一定的角度。当所述冷却部件40是平坦的带材的时候，所述带材的纵轴表示沿着所述带材的长度方向延伸的轴，其与所述带材的侧边等间距，与所述带材的上表面和下表面等间距(假定带材具有均匀的比例，即具有均匀的厚度和宽度)。根据一个实施方式，该实施方式在图5和图6中清楚显示，各个回转部件46可以基本上为球形，例如可以是限定上述通道48的金属球。所谓“基本为球形”表示所述回转部件的外表面的主要部分是球形的，或者至少那些与窝槽部件的匹配表面接触的部分是球形的，在下文中会更详细地描述。可以接受所述回转部件不与窝槽部件的互补匹配表面相接触的其它部分不是球形的(或者以其它方式匹配)，只要这些其它的表面部分不会在所需旋转的同时阻碍所述回转部件的运动即可。回转部件46可以连接于平台50，包括精确旋转台51,该精确旋转台允许所述回转部件绕所述平台的旋转轴52精确移动。回转部件46可以用销形键固定于平台50，以防止所述回转部件和平台围绕垂直轴52发生相对旋转移动。因此，销形键54可以分别通过相应的狭缝或者销沟56、58设置在回转部件46和平台50之间，所述狭缝或销沟56、58各自位于平台和回转部件中(图7和图8中为了清楚起见，显示了将销形键取出的情况)。销形键54可以牢固固定于平台销沟内或者回转部件销沟内(或者同时位于此二者之内)。或者，销形键54可以牢固固定于平台销沟或者回转部件销沟中的一者，而在另一者中是可滑动地嵌入。例如，销形键54可以牢固固定在球形回转部件销沟58内，以可滑动的方式嵌入相应的互补的平台50上的销沟58内，从而使得球形回转部件不仅围绕垂直旋转轴52旋转，而且还围绕水平旋转轴53旋转，使得回转部件和冷却部件具有两个旋转自由度。图·9和图10显示了以这两个自由度运动的情况，即图9显示水平摆动或侧滑，图10显示垂直摆动或俯仰移动。因为马弗炉的门和马弗炉之间的间距通常是非常窄的，但是回转部件围绕水平旋转轴的旋转(俯仰移动)通常受到冷却部件与马弗炉的元件以及/或者马弗炉的门之间的接触的限制。很容易了解，按照下文进一步描述的，省却所述销形键，使用夹持力，回转部件46可以在很多方向移动，不仅仅简单地限于俯仰移动和侧滑。通过将回转部件46和冷却部件40整合为单独的单元，而不与平台50永久性连接，有助于很容易地替换回转部件和冷却部件的组合。例如，可以通过以下方式很容易地替换特定的冷却部件取下破坏的回转部件-冷却部件的组合，简单地插入新的回转部件-冷却部件单元。如果在所述平台和新的回转部件-冷却部件之间使用销形键-销沟连接，该连接允许新的回转部件和冷却部件按照与初始回转部件相同的方式，以精确的角度取向配制。因此，所述回转部件-冷却部件单元可以取出，同时不影响所述平台50和销形件54的位置，将新的回转部件-冷却部件单元重新安装在与破坏的单元相同的水平角度位置。当仅仅需要围绕垂直旋转轴旋转(侧滑)的情况下，回转部件46可以是圆柱形的，所述圆柱形回转部件的中心纵轴与平台旋转轴52相一致(图11)。在这些情况下，下文中更详细描述的窝槽部件的匹配表面应当是圆柱形的，以便与圆柱形回转部件互补。细长的冷却部件40通过通道48延伸通过回转部件46，使得冷却部件40的第一部分60从回转部件沿着一定方向向着流动的熔融玻璃延伸，冷却部件的第二部分62从回转部件46向着离开玻璃带材46的方向延伸。冷却部件40包括两个端部近端64和远端66，近端位于最远离熔融玻璃流的位置，远端最接近熔融玻璃流。如果需要的话，近端64可以用合适的温度调节器67进行加热或冷却，由此通过改变冷却部件的温度，由此还改变所述冷却部件远端和与远端相邻的熔融玻璃流之间的温差，用特定冷却部件进行厚度控制调节。例如，所述冷却部件40的近端可以与任选的加热或冷却线圈连接(图I)，所述线圈通过通电流或者使得冷却剂循环流经所述冷却线圈，从冷却部件带走热量，从而对冷却部件进行加热或冷却。例如，可以使得冷却水循环通过所述冷却线圈。所述冷却剂可以随后流过热交换器，从冷却剂除去热量。通过增大冷却部件与流动玻璃和/或成形主体之间的温度差，可以提高冷却部件的冷却效果。相反的，可以用电绕线或线圈对冷却部件进行加热，从而阻碍冷却部件从流动玻璃和成形主体吸收热量的能力。通过减小冷却部件与流动玻璃和/或成形主体之间的温度差，可以降低冷却部件的冷却效果。用温度调节器(例如上文所述的加热和冷却线圈)进行加热和冷却的独立的冷却部件，可以结合入返回回路中，从而可以在冷却部件的下游(玻璃带材的底部附近)测量玻璃带材的局部厚度，或者测量从带材分离的玻璃片材的厚度，用获得的厚度数据对一个或多个冷却部件进行调节。例如，可以使用激光三角测量法测定玻璃的厚度。用来测量厚度的合适的测量设备包括购自LMI技术公司(LMI Technologies)的GTS2厚度轮廓测量传感器。例如，如果玻璃带材的局部区域的厚度小于目标厚度，可以通过以下方式提高冷却部件的功效使得冷却部件移动到更靠近玻璃的位置，或者增加与所述冷却部件热力学连接的冷却线圈中的冷却剂流量，或者通过降低冷却剂流的温度。如果需要，可以通过以下方式使得反馈回路自动化包括通过控制线路73与厚度测量检测器连通的控制器71，还包括 通过控制线路75与各个热控制单元的冷却部件连接的一个或多个激励器(图中未显示)连通(见图3)。应当注意，可以使用其它的温度调节器改变冷却部件的温度，例如使用电带加热器、热电冷却元件等，图3显示的冷却线圈不是限制性的。支架42还包括前部或第一窝槽部件74以及后补或第二窝槽部件76，见图12,为了清楚起见，图中没有显示回转部件46。第一窝槽部件74包括内表面78，所述内表面的至少一部分与所述回转部件的一部分互补。开口 80延伸通过第一窝槽部件的厚度，使得当回转部件46与窝槽内表面78的互补部分接触的时候，冷却部件40延伸通过开口 80。开口 80设计尺寸，允许回转部件和冷却部件移动，同时不会妨碍所需范围的移动。也即是说，开口80进行尺寸设计，允许回转部件至少在轴52处旋转，由此使得冷却部件40在开口内摆动或者侧滑。较佳的是，冷却部件40能够在至少大约40度的范围内自由摆动。类似地，第二窝槽部件76包括内表面82，内表面82的至少一部分与回转部件46互补，还包括第二开口 84，冷却部件40延伸通过所述开口 84，允许当回转部件46旋转的时候，冷却部件40的第二部分进行摆动。后部窝槽部件76连接于前部窝槽部件74，使得设置在前部和后部窝槽部件之间的回转部件46保持静止。例如，所述前部和后部窝槽部件可以通过栓条、螺钉、夹子或者其它合适的连接方式互相连接，使得回转部件46被夹持在窝槽部件之间。例如，图11显示窝槽部件74和76用栓条连接。首先设置回转部件46的位置使得冷却部件40位于预定的与流动的熔融玻璃相邻的位置，收紧所述夹持元件(例如栓条)以锁定所述回转部件和冷却部件，使其处于所需的取向。该实施方式的回转部件能够绕轴52旋转，从而使得冷却部件40在水平弧面上“摆动”，与固定冷却部件的情况相比，这有助于减少获得熔融玻璃宽度所需的厚度控制单元38的数量。例如，细长的冷却部件40可以通过回转部件46，旋转经过至少约10度、20度、30度、甚至大于40度的角度范围。另外，通过依靠所述冷却部件的热导性质而不是依赖喷射冷却气体，所述冷却部件在安装和维护上更简单(例如，不使用外部管道输送冷却气体，也不使用复杂的气体计量装置)。
与现有的冷却方法相比，根据本实施方式，冷却部件40相隔的距离可以大于固定冷却部件相隔的距离。如果需要对流动的熔融玻璃的特定区域进行冷却，由于厚度不均匀，设置在最接近缺陷处的冷却部件可以通过平台50旋转而横向摆动到一定的位置，从而使得冷却部件40可以与缺陷区域紧邻。另外，各个冷却部件可以撤回(离开熔融玻璃流)或者前插(朝向熔融玻璃流)，以改变熔融玻璃流和冷却部件远端之间的距离。结果是减少了进入马弗炉内部腔体的开口的数量。通过减少开口的数量，降低了马弗炉24围绕的腔体36内由于泄漏而发生不受控制的气流流入(或流出)的危险。各个细长的冷却部件不需要与其它冷却部件一致地移动，可以通过回转部件46旋转地移动，或者以向内或向外的方式，移动靠近或离开所述熔融 玻璃流。在一些实施方式中，细长的冷却部件40是直的，具有垂直于冷却纵轴的均匀的横截面形状。但是，在其它的实施方式中，各个冷却部件可以包括调节的远端，其形状和与该远端相邻的冷却部件部分的形状不同。回转部件可以包括例如新月形的远端，部分圆柱形的远端，或者圆盘形的远端。图13显示了具有与圆柱形壁的一部分类似的弓形端部的细长的冷却部件40。所述冷却部件可以根据需要具有更复杂的端部，以控制玻璃流的局部区域，例如不同几何形状的组合部分。这些改良的冷却部件的远端的宽度大于冷却部件的近端(在垂直于细长冷却部件的纵轴88的方向上)。通过上述内容，可以很清楚地了解到，独立的冷却部件的位置设定可以有效地控制从熔融玻璃拉制的玻璃带材的局部厚度，由此控制从带材分离的独立的玻璃片或方块玻璃的厚度。根据本文所述的实施方式，独立的冷却部件可以围绕一个或多个轴旋转(回转)，以改变冷却部件相对于成形主体和熔融玻璃的角度取向。例如，独立的冷却部件可以围绕垂直轴回转，可以获得一侧到另一侧的摆动。独立的冷却部件可以前插到更接近熔融玻璃流的位置，从而减小冷却部件的远端与熔融玻璃流之间的距离。或者可以将独立的冷却部件撤回，使得熔融玻璃流和冷却部件远端之间的距离增大。因此，独立的冷却部件的角度取向、各个独立的冷却部件的远端与熔融玻璃流的距离，会独立于冷却部件阵列中其它冷却部件的角度取向和远端距离的方式起作用。因此，可以在流动玻璃宽度上引入适合特定玻璃制造设备的冷却曲线。图14显示了冷却部件示例性阵列的俯视图，其中独立的冷却部件设置在与熔融玻璃流不同距离的位置(其中，熔融玻璃的向下流动用平面100的侧视图表示)。图14的每个冷却管显示为笔直的棒，但是根据更早的描述，可以根据需要改变各个冷却部件的尺寸和形状。类似的，图15显示了具有不同角度取向的冷却部件的阵列，从而在熔融玻璃流的宽度上获得不同的冷却曲线，此图也是从冷却部件阵列向下观察的。在图15中，图中显示对冷却部件进行调节，调节各个冷却部件与熔融玻璃流之间的距离，以及角度位置。示例性、非限制性实施方式包括Cl. 一种用来在下拉玻璃制造方法中形成连续的熔融玻璃带材的设备，该设备包括成形主体，该成形主体包括会聚的成形表面，所述会聚的成形表面在根部会聚；围绕所述成形主体设置的外壳；用来调节所述熔融玻璃的局部温度的与所述外壳相连的至少一个厚度控制单元，所述厚度控制单元包括细长的冷却部件，所述细长的冷却部件延伸至与在所述成形主体上流动的熔融玻璃流紧邻的位置；以及没有将空气流从所述冷却部件射向所述熔融玻璃。C2.如Cl所述的设备，其特征在于，所述冷却部件能够围绕垂直轴旋转。C3.如Cl或C2所述的设备，其特征在于，所述冷却部件包括最接近所述熔融玻璃流的远端，所述细长冷却部件的远端和成形主体之间的距离可以变化。C4.如C1-C3中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却部件是实心棒。C5.如C1-C4中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却部件包括最接近熔融玻璃流的远端，所述远端的形状不同于与所述远端相邻的冷却部件的形状。C6.如C5所述的设备，其特征在于，所述远端的宽度大于所述冷却部件的近端的 览度。C7.如C1-C6中的任一项所述的设备，该设备还包括与所述成形主体相邻的以阵列方式水平设置的多个细长的冷却部件。CS.如C7所述的设备，其特征在于，所述多个冷却部件的远端和所述成形主体之间的距离是不均匀的。C9.如C1-C8中任一项所述的设备，其特征在于，对所述冷却部件的远端的位置进行设置，使得与所述远端邻近的熔融玻璃的粘度为35，000泊至1，000，000泊。C10.如C1-C9中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括温度调节剂，所述温度调节器设计用来改变所述冷却部件的温度，从而改变所述冷却部件的远端和所述熔融玻璃的连续带材之间的温度差。Cll.如Cl-ClO中任一项所述的设备，该设备还包括多个冷却部件，所述多个冷却部件中的第一冷却部件相对于根部的垂直高度不同于所述多个冷却部件中的第二冷却部件相对于根部的垂直高度。C12. 一种用来在熔合下拉工艺中控制熔融玻璃的连续带材的厚度的方法，所述方法包括使得熔融玻璃在成形主体的会聚的成形表面上流动，形成玻璃带材，所述会聚的成形表面在根部相聚；用设置在与流动的熔融玻璃紧邻的位置的细长的冷却部件改变所述流动的熔融玻璃的局部区域的粘度；在无需将冷却气流从所述细长的冷却部件射向所述流动的熔融玻璃的情况下，改变所述流动的熔融玻璃的局部区域的粘度。C13.如C12所述的方法，其中所述细长的冷却部件包括近端和远端，所述远端比近端更靠近熔融玻璃流，所述远端的形状和与远端相邻的细长冷却部件的形状不同。C14.如C12或C13所述的方法，其特征在于，所述细长冷却部件和流动的熔融玻璃之间的距离是变化的。C15.如C12-C14中任一项所述的方法，其特征在于，所述细长冷却部件的纵轴与所述根部所处的垂直平面之间的角度是变化的。C16.如C12-C15中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个冷却部件的纵轴的一部分垂直于所述根部所处的垂直平面。C17.如C12-C16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述冷却部件的温度进行调节，从而对测得的由玻璃带材获得的玻璃片材的厚度做出响应，改变从所述流动的熔融玻璃提取的热量的量。C18.如C12-C17中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述冷却部件的角度位置进行调节，从而对测得的由玻璃带材获得的玻璃片材的厚度做出响应，改变从所述流动的熔融玻璃提取的热量的量。C19.如C12-C18中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述冷却部件的远端的距离进行调节，从而对测得的由玻璃带材获得的玻璃片材的厚度做出响应，改变从所述流动的熔融玻璃提取的热量的量。C20.如C12-C19中任一项所述的方法，其特征在于，所述改变步骤包括多个细长的冷却部件，每个冷却部件包括近端和远端，所述多个细长的冷却部件的远端与所述流动的熔融玻璃之间的距离不是均匀的。应当强调，本发明上述实施方式、特别是任意优选的实施方式，仅仅是可能实现的 实施例，仅用来清楚理解本发明的原理。可以在基本上不偏离本发明的精神和原理的前提下，对本发明的上述实施方式进行许多改变和调整。在本文中，所有这些调整和改变都包括在本说明书和本发明的范围之内，受所附权利要求的保护。
权利要求
1.一种用来在下拉玻璃制造方法中形成连续的熔融玻璃带材(22)的设备(10)，该设备包括 成形主体(12)，该成形主体包括在根部(18)相聚的会聚成形表面(16a, 16b); 围绕所述成形主体设置的外壳(24); 用来调节所述熔融玻璃的局部温度的与所述外壳相连的至少一个厚度控制单元(38)，所述厚度控制单元包括细长的冷却部件(40)，所述细长的冷却部件延伸至与在所述成形主体上流动的熔融玻璃流紧邻的位置；以及 没有将空气流从所述冷却部件射向所述熔融玻璃。
2.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述冷却部件(40)能够围绕垂直轴旋转。
3.如权利要求I或2所述的设备，其特征在于，所述冷却部件(40)包括最接近所述熔融玻璃流的远端，所述细长冷却部件的远端￠6)和成形主体(12)之间的距离可以变化。
4.如权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却部件(40)是实心棒。
5.如权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却部件(40)包括最接近熔融玻璃流的远端出6)，所述远端的形状不同于与所述远端相邻的冷却部件的形状。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述远端(66)的宽度大于所述冷却部件(40)的近端(64)的宽度。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的设备，该设备还包括与所述成形主体(12)的一段长度相邻的以阵列方式水平设置的多个细长的冷却部件(40)。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述多个冷却部件(40)的远端(66)和所述成形主体(12)之间的距离是不均匀的。
9.如权利要求1-8中任一项所述的设备，其特征在于，对所述冷却部件(40)的远端(66)的位置进行设置，使得与所述远端邻近的熔融玻璃的粘度为35，000泊至1，000,000泊。
10.如权利要求1-9中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括温度调节器(67)，所述温度调节器设计用来改变所述冷却部件(40)的温度，从而改变所述冷却部件的远端￠6)和所述熔融玻璃的连续带材(22)之间的温度差。
11.如权利要求1-10中任一项所述的设备，该设备还包括多个冷却部件(40)，所述多个冷却部件中的第一冷却部件相对于根部(18)的垂直高度不同于所述多个冷却部件中的第二冷却部件相对于根部的垂直高度。
12.—种用来在熔合下拉工艺中控制熔融玻璃的连续带材(22)的厚度的方法，所述方法包括 使得熔融玻璃在成形主体(12)的会聚的成形表面(16a，16b)上流动，形成玻璃带材，所述会聚的成形表面在根部(18)相聚； 用设置在与流动的熔融玻璃紧邻的位置的细长的冷却部件(40)改变所述流动的熔融玻璃的局部区域的粘度； 在无需将冷却气流从所述细长的冷却部件射向所述流动的熔融玻璃的情况下，改变所述流动的熔融玻璃的局部区域的粘度。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述细长的冷却部件(40)包括近端(64)和远端(66)，所述远端比近端更靠近熔融玻璃流，所述远端的形状和与远端相邻的细长冷却部件的形状不同。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述细长冷却部件(40)和流动的熔融玻璃之间的距离是变化的。
15.如权利要求12-14中任一项所述的方法，其特征在于，所述细长冷却部件(40)的纵轴与所述根部(18)所处的垂直平面之间的角度是变化的。
16.如权利要求12-15中任一项所述的方法,其特征在于,所述至少一个冷却部件(40)的纵轴的一部分垂直于所述根部(18)所处的垂直平面。
17.如权利要求12-16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述冷却部件(40)的温度进行调节，从而对测得的由玻璃带材获得的玻璃片材的厚度做出响应，改变从所述流动的熔融玻璃提取的热量的量。
18.如权利要求12-17中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述冷却部件(40)的角度位置进行调节，从而对测得的由玻璃带材(22)获得的玻璃片材的厚度做出响应，改变从所述流动的熔融玻璃提取的热量的量。
19.如权利要求12-18中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述冷却部件(40)的远端￠6)的距离进行调节，从而对测得的由玻璃带材(22)获得的玻璃片材的厚度做出响应，改变从所述流动的熔融玻璃提取的热量的量。
20.如权利要求12-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述改变步骤包括多个细长的冷却部件(40)，每个冷却部件包括近端￠4)和远端出6)，所述多个细长的冷却部件的远端与所述流动的熔融玻璃之间的距离不是均匀的。
全文摘要
在由熔融玻璃形成片状材料的时候，将散热器设置在成形区域，用来从与拉制线或者根部相邻的熔融玻璃的离散的局部区域吸收热能，从而控制所述片材中的局部厚度变化，在片材的宽度上提供均匀的玻璃片材厚度。所述散热器可以设置在支架中，所述支架设计成使得散热器(即冷却部件)围绕至少一个轴旋转或回转,从而从流动的熔融玻璃吸收热量。所述散热器还可以插向流动的熔融玻璃或者从流动的熔融玻璃撤回，以改变冷却部件吸收的热能的量(由此改变冷却部件冷却的局部区域的粘度和厚度)。在不需要将冷却气体从冷却部件射向流动的熔融玻璃的情况下完成好所述冷却。
文档编号C03B18/10GK102906036SQ201180025457
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月23日 优先权日2010年5月26日
发明者S·李, S·R·马卡姆 申请人:康宁股份有限公司