1.本专利申请公开了用于玻璃制造的装置和方法，并且更特别地，公开了为玻璃熔化器提供流体冷却的装置。
背景技术：
2.玻璃制造常常在高温下发生，这要求玻璃制造过程中使用的设备能够承受苛刻的条件。特别地，浸没式燃烧熔化（“scm”）是一种特殊类型的玻璃制造，其中空气-燃料或氧气-燃料混合物被直接注入熔融玻璃池中。当燃烧气体强有力地鼓泡通过熔融玻璃时，它们产生高热传递速率和熔融玻璃的湍流混合，直到它达到一致的组成。典型的浸没式燃烧熔化器具有底板和延伸穿过底板的竖直燃烧器通道。定位在燃烧器通道内的燃烧器浸没在熔融玻璃中。
3.为了承受传统用于玻璃制造或scm的熔化器内的恶劣条件，熔化器的部分或全部底板、壁或顶板可以被流体冷却。接触熔融玻璃的熔化器底板、壁或顶板的一部分可以包括耐火材料，以便承受高温。熔化器底板、壁或顶板的另一部分可以包括流体冷却。
技术实现要素：
4.本公开体现了可以单独实施或彼此组合实施的多个方面。
5.根据本公开的一个方面，存在一种用于熔化器的冷却板，该冷却板包括限定内部空间的第一和第二外壁以及联接到第一和第二外壁的多个侧壁、以及设置在内部空间中的多个挡板，其中每个挡板包括多个突起。第一和第二外壁中的每一者都具有多个开口。相应开口和突起装配在一起，并且从冷却板的外侧连接，使得外壁和挡板固定在一起，并且侧壁固定到外壁，使得冷却板不透流体。
6.根据本发明的另一个方面，提供了一种用于熔化器的冷却板，该冷却板具有限定内部空间的第一和第二外壁以及多个侧壁、以及多个挡板，这些挡板设置在内部空间中并将内部空间分成多行，其中每行具有宽度w。每个挡板具有第一和第二纵向表面以及敞开的横向表面。每个挡板的每个敞开的横向表面与相邻侧壁间隔开距离d，该距离为每行宽度w的70%至80%。
7.根据本公开的另一个方面，提供了一种形成冷却板的方法，该冷却板具有本文讨论的一些或所有特征。该方法包括接收多个侧壁、各自具有多个开口的第一和第二外壁、以及各自具有多个突起的多个挡板；将第一和第二壁与用设置在外壁之间的多个挡板连接；以及将侧壁连接到第一和第二外壁，以将侧壁固定到外壁，并且因此冷却板不透流体。
8.根据本公开的一个方面，存在一种用于熔化器的冷却板，该冷却板包括限定内部空间的第一和第二外壁以及联接到第一和第二外壁的多个侧壁，其中第一外壁包括多个面向内的第一凹槽，并且第二外壁包括多个平行于第一凹槽的面向内的第二凹槽；以及设置在内部空间中并由第一凹槽和第二凹槽承载的多个挡板；其中，第一组第一凹槽和第二凹槽延伸冷却板的长度，并且第二组第一凹槽和第二凹槽部分地延伸冷却板的长度，并且其
中，第一组和第二组交替以在内部空间中产生蛇形流体流动路径。
附图说明
9.根据以下描述、所附权利要求和附图，将最好地理解本公开及其附加目的、特征、优点和方面，其中：图1a是根据本公开的示例性实施例的具有至少一个冷却板的熔化器的等轴视图；图1b是根据本公开的说明性方面的图1a所示的熔化器的横截面图；图2a是根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的第一外壁的侧视图；图2b是根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的第二外壁的侧视图；图2c是根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的挡板的侧视图；图3a是根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的等轴视图，其被图示为没有挡板并且移除了一个外壁；图3b是根据本公开的说明性方面的图3a中所示的冷却板的正视图，其被图示为有挡板并且移除了一个外壁；图3c是根据本公开的说明性方面的图3a和3b所示的冷却板的横截面侧视图，示出了设置在外壁上的耐火材料和设置在耐火材料上的冷冻玻璃层；图3d是根据本公开的说明性方面的图3a至3c所示的冷却板的横截面俯视图，示出了冷却板的内部空间中的多个挡板；图4a是根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的实施例的横截面正视图，其中冷却板是使用增材制造来制造的；图4b是根据本公开的说明性方面的图4a所示的冷却板的横截面侧视图，图示了设置在一个外壁上的耐火材料和设置在耐火材料上的冷冻玻璃层；图4c是根据本公开的说明性方面的图4a和4b中所示的冷却板的横截面侧视图，其中冷却板中的流体通道包括内部特征；图5a是根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的实施例的正视图，其中冷却板包括门和框架，该门和框架具有用于保护耐火材料的至少一个壁延伸部；图5b是图5a中所示的冷却板的横截面侧视图，图示了根据本公开的说明性方面的门和框架，该门和框架具有壁延伸部、设置在一个外壁上的耐火材料和设置在耐火材料上的冷冻玻璃层；图5c是根据本公开的说明性方面的图5b中所示的壁延伸部的放大局部横截面图；图6a是包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的横截面正视图，图示了根据本公开的说明性方面的冷却板内的挡板和流体通道的一个实施例，其中距离d是宽度w的55%;图6b是包括根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的横截面正视图，图示了冷却板内的挡板和流体通道的一个实施例，其中距离d是宽度w的75%;
图7a是根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的第一外壁的侧视图，其中第一外壁包括多个凹槽；图7b是根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的第二外壁的侧视图，其中第二外壁包括多个凹槽；图7c是根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的挡板的侧视图，其中挡板被配置成由图7a和7b中的凹槽承载；图8a是根据本公开的说明性方面的包括在图1a和1b所示的熔化器中的冷却板的等轴视图，其被图示为没有挡板，具有被配置成承载图7c所示的挡板的多个凹槽，并且移除了一个外壁；图8b是根据本公开的说明性方面的图8a中所示的冷却板的正视图，其被图示为具有挡板并且移除了一个外壁；图8c是根据本公开的说明性方面的图8a和8b中所示的冷却板的横截面侧视图，示出了设置在一个外壁上的耐火材料和设置在耐火材料上的冷冻玻璃层；图8d是根据本公开的说明性方面的图8a至8c中所示的冷却板的横截面俯视图，示出了冷却板的内部空间中的多个挡板；图9是示出用于制造如图1a至3d和8d所示的冷却板的方法的说明性实施例的各个步骤的流程图；和图10是示出用于增材制造如图4a至4c所示的冷却板的方法的说明性实施例的各个步骤的流程图。
具体实施方式
10.根据本公开的至少一个方面，提供了一种用于玻璃熔化器的冷却板，与现有的冷却板相比，该冷却板能够更好地承受熔化器的恶劣条件。
11.如背景技术中简要描述的，用于玻璃制造、特别是在scm中的熔化器内的恶劣环境会导致熔化器的底板、壁或顶板磨损、破裂、腐蚀和/或失效。熔化器的底板、壁或顶板可以由包括钢部分和联接到钢部分的耐火材料部分的板构成，其中耐火材料部分接触熔化器内的熔融材料。熔化器中的温度可以在近似1300
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1500摄氏度（℃）之间或更高。耐火材料部分可以更好地承受熔化器内的高温，并且可以具有在0.1-3.0英寸范围内的厚度，包括其间的所有范围、子范围和数值。然而，由于恶劣的条件，板和甚至耐火材料由于其与熔融材料（例如，熔融玻璃）直接接触而会容易磨损、破裂、腐蚀和/或失效。
12.因此，公开了一种具有至少一个冷却板的熔化器。每个冷却板比常规制造的板需要更少的时间来定位内部挡板、组装和焊接每个板，并且降低了错误的可能性。每个挡板上的突起装配到外壁中的对应开口中，并且可以使用塞焊缝进行焊接。冷却板内部不需要角焊缝，因为每个挡板都可以使用塞焊缝从外部焊接。每个外壁、侧壁和挡板都可以激光切割成所需的开口和突起，并且不需要布局时间。
13.另外，每个冷却板可以包括流体流动路径，该流体流动路径可以被配置成减少流体流动的停滞区域并且最小化每个冷却板的热的一侧上的表面热点。流体流动路径也可以被配置成减少冷却剂的压降。每个冷却板可以包括位于底部处的入口和位于顶部处的出口，这降低了在板顶部中形成气穴的风险。此外，每个冷却板可以被配置成相同的尺寸和/
或可互换的，这也允许通路门和/或熔化器出口的不同的可构造位置。
14.此外，每个冷却板可以被制造为单个整体式部分，这可以改善传导热传递。当作为单个整体式部分制造时，每个冷却板可以包括具有流体流动路径的流动通道，该流体流动路径针对对流热传递和最小化通过冷却板的压降而被优化。流动通道可以被构造成承受比常规板更高的压力，这允许使用除了水之外的冷却流体。此外，流动通道可以包括能够被构造成增强热传递的内部特征，这可以通过改变流动路径的横截面积和/或通过改变每个流动通道之间的中心线距离来实现。
15.图1a和1b描绘了由多个冷却板12和浸没式燃烧器14（图1b）组成的熔化器10，熔化器10被配置成用于熔化和容纳熔融材料16（图1b）。熔化器10可以包括例如玻璃熔化器（例如浸没式燃烧熔化器）或用于其他材料的熔化器。熔化器10中的熔融材料16通常可以液态或半液态存在；然而，更靠近熔化器10的底板、壁或顶板流动的熔融材料16的一部分会变成固体（或者至少是非常粘稠的状态），因为由于底板、壁或顶板的冷却作用，其温度比熔融材料16的第一部分更低。固化材料（其可以是玻璃）可以包括固体或冷冻材料层18，其可以联接到底板、壁和顶板（例如，至少一个冷却板12）。
16.熔化器10可以包括至少一个冷却板12，该冷却板12被配置成既向熔化器提供结构又冷却熔融材料16的一部分，并且形成联接到每个冷却板12的冷冻材料层18。在具体的实施例中，熔化器10的底板、壁和顶板可以包括可互换的冷却板，如图1a所描绘的。设想的是，熔化器10可以完全由多个冷却板12组成，或者可以只包括一个或几个冷却板12。
17.如图2a至2c所示，每个冷却板12可以包括第一外壁20、第二外壁22和至少一个挡板24。图2a图示了第一外壁20，其包括周界26和多个第一开口28。第一外壁20也被描绘为包括冷却剂入口30和冷却剂出口32，尽管将会理解，第二外壁22可以替代地包括冷却剂入口30和冷却剂出口32。如图3a所示，多个侧壁34、36、38、40可以被配置成围绕和/或靠近周界26联接（例如焊接）到第一外壁20。图2b图示了具有周界42和多个第二开口44的第二外壁22。侧壁34、36、38、40也可以被配置成围绕和/或靠近周界42联接（例如，焊接）到第二外壁22。
18.第一开口28和第二开口44被描绘为孔或槽，不过可以包括其他构型。尽管第一开口28和第二开口44被描绘为具有圆形横截面或槽，但是它们也可以被配置成具有各种横截面和/或形状，包括椭圆形、矩形、正方形、三角形、其他类型的多边形等。
19.如图2c所示，每个冷却板12可以包括至少一个挡板24。每个挡板24可以具有带有相应第一突起48的第一侧46和带有相应第二突起52的相对的第二侧50。在图2c所示的实施例中，第一和第二突起48、52被描绘为从挡板24的第一和第二侧46、50两者延伸的突起，不过第一和第二突起48、52可以以其他方式配置。如所描绘的，第一突起48从挡板24的第一侧46延伸，并被配置成装配在第一外壁20的相应第一开口28中，并且第二突起52从挡板24的第二侧50延伸，并被配置成装配在第二外壁22的相应第二开口44中。应当理解，突起48、52可以包括其他构型，例如柱、螺柱、螺钉、铆钉、嵌条、螺栓、焊缝、焊接件等。
20.开口28、44和突起48、52可以被配置成装配在一起（例如，松配合、干涉配合等）并且从冷却板12的外侧连接，在冷却板12内不需要焊接（例如，角焊）。这样，第一和第二外壁20、22和挡板24可以固定（例如，联接）在一起，并且侧壁34、36、38、40可以固定到第一和第二外壁20、22，使得冷却板12不透流体。
21.另外，每个挡板24可以包括一对纵向表面，包括第一纵向表面54和相对的第二纵向表面56。每个挡板24还可以包括敞开的横向表面58，该横向表面58被配置成不联接到任何其他东西（例如，暴露于冷却剂）。虽然图2c中的敞开的横向表面58被示出在挡板24的底部处，但是应当理解，敞开的横向表面58也可以位于挡板24的顶部处。
22.在冷却板12中，第一和第二外壁20、22、侧壁34、36、38、40以及挡板24可以限定内部空间62，冷却剂可以在该内部空间62中流过蛇形流体流动路径60。挡板24用于将内部空间62分成多行（例如行64），其中每行可以平行于纵向轴线a并且可以具有宽度w。宽度w可以在挡板24之间或者在一个挡板24和相邻侧壁36、40之间。为了给每行64提供一致的宽度w，挡板24之间的宽度w可以与一个挡板24和相邻侧壁36、40之间的宽度w相同。
23.图3a-3d图示了冷却板12的实施例，其示出了包括围绕外壁的周界（例如，周界26）联接到外壁的侧壁34、36、38、40的一个外壁（例如，第一外壁20）。多个侧壁34、36、38、40连同第一外壁20和第二外壁22可以限定具有流体通道66的内部空间62，冷却剂可以流过流体通道66。流体通道66可以与相应的行64对齐和/或对应。图3a图示了第一外壁20中的开口28的一种布置，其中开口28平行于纵向轴线a布置，并且被配置成与每个挡板24的相应突起48、52联接。第二外壁22和挡板24在图3a中被示为被移除。
24.图3b图示了联接到第一外壁20的多个挡板24，其中第一突起48与相应的第一开口28联接。当第二外壁22也联接到挡板24和侧壁34、36、38、40时，第一外壁20和侧壁34、36、38、40限定多个流体通道66。应当理解，图3a至3d所示的外壁可以是第一外壁20和/或第二外壁22。另外，第二外壁22在图3b中被示为被移除。
25.在冷却板12的制造和/或构造中，冷却板12可以形成为使得第一和第二开口28、44以及突起48、52分别装配在一起，以便将第一和第二外壁20、22固定到挡板24。在示例中，第一和第二开口28、44以及突起48、52可以通过夹具保持在一起，直到焊接已经完成并且从冷却板12的外侧连接在一起，使得冷却板12内不需要内部焊接。一旦挡板24已经联接到外壁，第一和第二外壁20、22中的另一者可以包括一个或多个与挡板24的位置匹配的孔，并且第一和第二外壁20、22中的另一者可以放置在挡板24的顶部上用于焊接（例如孔处的塞焊或焊接），以联接到挡板24。塞焊将从冷却板12的外部发生。随后，侧壁34、36、38、40可以焊接到第一和第二外壁20、22，例如角焊或沿着彼此成一定角度的两个部分之间的接头焊接，以形成不透流体的冷却板12。
26.利用常规技术，冷却板通常将被构造成使得挡板从内部空间内沿着相应挡板和第一和第二外壁中的一者之间的接头被焊接，例如叠焊或间歇焊接。在附接第一和/或第二外壁之前，这些内部焊缝对于将挡板保持在适当位置是必要的。
27.利用所公开的第一和第二开口28、44以及突起48、52，第一和第二外壁20、22以及挡板24可以装配在一起，而不需要在将第一和第二外壁20、22中的任一者装配到挡板24之前将第一和第二外壁中的另一者内部焊接到挡板24。这样可以节省构造时间和成本。这种构造还可以减少在将第一和第二外壁20、22以及挡板24定位在一起时出现任何错误的机会。所有的焊接都可以从冷却板12的外部进行，使得产生不透液体的接头。另外，第一和第二外壁20、22和挡板24可以更容易地切割（包括激光切割）成正确的几何形状。
28.图3a至3d还示出了冷却剂入口30和冷却剂出口32，用于使冷却剂进出冷却板12。在一个方面，冷却剂入口30可以位于冷却板12的底部部分68处，并且冷却剂出口32可以位
于冷却板12的顶部部分70处。更具体地，冷却剂入口和出口30、32可以两者都形成为第一和第二外壁20、22中的至少一者中的孔口，使得冷却剂可以穿过挡板24之间的内部空间62，并且穿过流体通道66。冷却剂可以是本领域已知的任何类型的冷却剂，包括水、各种热传递流体、溶剂、溶液、co2、离子流体、熔盐等。
29.图3c图示了沿着图3b中的线3c的截面图，示出了侧壁34、36、38、40与第一和第二外壁20、22之间的角焊缝72，并且示出了可靠近外壁（例如，第二外壁22）设置和/或联接到外壁的耐火材料74。至少一个模件76可以联接到至少一个侧壁34、36、38、40，用于帮助在第二外壁22上形成耐火材料74。耐火材料74可以被配置成最初接触熔化器10中的熔融材料16。当耐火材料74被冷却板12冷却时，一部分熔融材料16可以变成固体和/或至少非常粘稠，并且可以形成可以联接到耐火材料74的冷冻材料层18。冷冻材料层18可以保护耐火材料74和冷却板12免受腐蚀性熔融材料16的影响。
30.在图3c所示的实施例中，冷却板12可以包括从第二外壁22延伸的一个或多个突起78，例如具有扩大头部的螺柱，其被配置成至少部分地承载铸造到第二外壁22上的耐火材料74。这样，所述一个或多个突起78可以嵌入耐火材料74中，以帮助将耐火材料74保持到第二外壁22上。应当理解，所述一个或多个突起78可包括各种构型，例如螺钉、凸片、柱、铆钉、嵌条、螺栓、焊缝、焊接件或可由本领域已知的任何合适材料（包括钢、各种金属、耐火材料等）形成的其他构件。
31.另外，为了帮助将耐火材料74保持在第二外壁22上，第二外壁22可以包括围绕第二外壁22的周界42设置和延伸的第一外边缘80，使得第一外边缘80围绕耐火材料74延伸。通过使用一个或多个突起78和/或第一外边缘80，耐火材料74可以受到保护并更好地固定到第二外壁22。本领域普通技术人员将理解，在一些情况下，耐火材料74、一个或多个突起78和第一外边缘80也可以被包括在第一外壁20中。应当理解，冷却板12也可以形成为没有任何耐火材料74、突起78和/或第一外边缘80。
32.在图3c中，在冷却板12的与耐火材料74相对的一侧上，第一外壁20被描绘为具有围绕周界26延伸的第二外边缘82。在实施例中，第二外边缘82可以包括具有多个内部孔口84（例如，等距间隔）的凸缘。可以形成内部孔口84，以便容纳螺栓、螺钉、紧固件等，它们将第一外壁20和第二外边缘82固定到相邻的冷却板12和/或熔化器10的其他部分。如上文所讨论的，第一和第二外壁20、22中的一者的特征可以交换或附加地添加到第一和第二外壁20、22中的另一者上。例如，具有内部孔口84的第二外边缘82可以被添加到第二外壁22和/或第一外边缘80或者是其一部分。
33.图3d图示了沿着图3b中的线3d的截面图，示出了联接到第一外壁20和第二外壁22的多个挡板24的实施例。另外，图3d从冷却板12的外侧示出了第一和第二外壁20、22与挡板24之间的至少一个塞焊缝86。耐火材料74和一个或多个突起78已经从图3d所示的冷却板12中省略，以便更清楚地看到塞焊缝86。
34.在一些实施方式中，熔化器10和/或一个或多个冷却板12可以包括各种温度传感器。例如，一个或多个温度传感器可以检测熔融材料16的部分内、冷冻材料层18、冷却板12的表面的温度，和/或冷却剂的温度。在其它实施方式中，冷却板12不包括用于直接测量熔融材料16的部分内的温度的任何温度传感器，它也不包括用于直接测量冷却剂温度的任何温度传感器。在该实施方式中，可以邻近于冷却板12并且引导冷却剂的各种管道、导管等
（未示出）可以包括用于检测和/或测量冷却剂温度的一个或多个温度传感器。当冷却剂在冷却板12中时，各种管道、导管等内的温度测量可以提供冷却剂温度的间接温度测量。当然，应当理解，冷却板12也可以被构造成包括各种温度传感器（例如，热电偶），这些温度传感器直接检测和测量例如熔融材料16、熔融材料16的表面、冷冻材料层18、冷却板12的温度和/或冷却剂的温度。
35.下面讨论的附加实施例在许多方面类似于图3a至3d所示的实施例，并且相同的数字（例如，增加100、200等）在附图的几个视图中通常表示相同或对应的元件。因此，实施例的描述被相互结合，并且实施例共有的主题的描述在此一般不再重复。
36.图4a至4c图示了已经使用增材制造来制造的冷却板112的实施例。如图4a所描绘的，第一和第二外壁120、122、侧壁134、136、138、140、挡板124、冷却剂入口130和冷却剂出口132全都可以是单个整体式结构188的一部分，使得冷却板112内没有焊缝。作为单个整体式结构，冷却板112可以作为材料增层过程的一部分层层形成，并且在它们之间可以没有接缝、接头等。另外，当实施为单个整体式结构时，第一和第二外壁120、122、侧壁134、136、138、140和挡板124不需要外部焊缝。增材制造可以为冷却板112提供如果使用其他制造方法（例如焊接）则也许不可能实现的几何形状。
37.如图4a至图4c所示，冷却板112可以增材制造，使得第一外壁120、第二外壁122、侧壁134、136、138、140和挡板124限定多个流体通道166，每个流体通道166具有大致圆形的横截面，不过应当理解，任何或每个流体通道166的横截面可以包括其他构型和横截面（例如，矩形、正方形等）。在图4a至4c所示的实施例中，冷却板112可以包括具有圆形横截面的多个流体通道166和以蛇形图案配置的流动路径160。流体通道166可以布置成平行于纵向轴线a的至少一行164，并且可以具有宽度w。
38.除了增材制造第一和第二外壁120、122、侧壁134、136、138、140和挡板124之外，该单个整体式结构188还可以包括一个或多个突起178和/或从第一和第二外壁120、122中的一者延伸的第一外边缘180，如图4b所示。所述一个或多个突起178和/或第一外边缘180可以增材地制造为冷却板112的一部分。另外，耐火材料174可以作为单个整体式结构188的一部分增材制造，抑或可以铸造到单个整体式结构188上。在任一情况下，可以利用不同的材料作为增材制造过程的一部分，使得耐火材料174可以不同于包括在单个整体式结构188中的其余材料，但仍然是单个整体式结构188的一部分。应当理解，在材料增层过程内有可能使用各种材料（例如，钢、耐火材料等）。围绕第一和第二外壁120、122中的另一者的周界延伸并形成一个或多个孔口184的第二外边缘182可以作为单个整体式结构188的一部分增材制造，抑或作为单独的部分附接到单个整体式结构188。
39.图4c描绘了冷却板112的一部分的特定实施例的横截面侧视图。在该视图中，流体通道166被示为沿着图4a中的线4b的横截面。该具体实施例图示了流体通道166包括内部特征190的情况，该内部特征190可以形成为单个整体式结构188的一部分。在图4b所示的实施例中，内部特征190可以包括中心壁或翅片。然而，设想的是，内部特征190可以包括其他实施例或构型。在图4c所示的实施例中，内部特征190可以平行于纵向轴线a并且沿着每个相应行164内的流体通道166延伸，并且可以将每个相应的流体通道166分成多个部分（例如，两个部分192、194）。设想的是，内部特征190可以具有平行于纵向轴线a、平行于纵向轴线b、或者相对于纵向轴线a和/或纵向轴线b成一定角度定位的表面。内部特征190可以通过提供
附加的热传递表面积和/或通过混合或以其他方式改变冷却剂的流动图案来增强熔化器10和冷却剂之间的热传递。所有或任何行164或流体通道166可以包括内部特征190。因为内部特征190是单个整体式结构188的一部分，所以它可以提供良好的热传递，因为它的几何形状可以以通过其它制造技术不可能的方式来设计制造和优化。
40.在通过增材制造、三维打印、快速原型制造或其组合的制造期间，冷却板可以形成为包括第一和第二外壁120、122、侧壁134、136、138、140和挡板124、一个或多个突起178、第一和第二外边缘180、182、耐火材料174、行164和/或内部特征190。在一些情况下，这些部分中的一些可以不形成为单个整体式结构188的一部分。通过增材制造冷却板112的这些部分中的一些或全部，它们可以形成针对热传递而优化的复杂通道。例如，冷却板112可以针对传导热传递或动能的直接传递进行优化。冷却板112也可以针对对流热传递或当较温热的流体上升且较冷的流体在大块流体中下降时的间接流体传递被优化，和/或被优化以最小化冷却板112内的压降。
41.另外，具有包括单个整体式结构188的冷却板112可以允许各种部件承受更大的压力并使用冷却剂，这对于其他制造技术来说也许是不可能的。可以在冷却板112内使用的一些示例性冷却剂可以包括超临界二氧化碳（scco2）、离子流体、熔盐等。此外，可以优化可能的复杂几何形状，以减少冷却板112内的任何停滞冷却剂区域和/或热点，例如从一行164到下一行的连接和/或转弯周围。与焊接相比，通过增材制造，挡板124可以更好地承受冷却板112的内部压力，因为焊接挡板的最大内部压力可取决于第一和第二外壁的厚度以及挡板之间的宽度。
42.图5a-c描绘了冷却板212的实施例，该冷却板212包括门201和用于门201的框架203，该框架203具有至少一个壁延伸部205，该壁延伸部205被配置成向设置在门201、框架203和/或冷却板212上的耐火材料274提供保护。门201和/或框架203可以包括或者至少是熔化器10内部的第一外壁220和/或第二外壁222（例如，平坦内表面）的一部分。当常规的熔化器门打开并与周围的框架分离时，门或框架上的耐火材料可能会由于打开门的剪切力而破裂、碎裂、断裂或损坏。为了减少或消除这种损坏，一个或多个壁延伸部205可以形成为门201和/或框架203的一部分。应当理解，门201和框架203可以包括用于熔化器10的任何其它类型的开口，包括通路点、舱口等。
43.在图5a所示的实施例中，冷却板212的侧视图图示了由框架203容纳或设置在框架203内的门201，框架203进一步设置在冷却板212中。在一些情况下，第一外壁220可以包括框架203。门201和框架203可以根据本公开的任何方面来制造和构造，包括焊接、附接和/或增材制造。门201和框架203可以包括本文在冷却板12、112、212的各个其他方面中讨论的所有或任何部件。另外，至少一个冷却剂入口230a、230b和至少一个冷却剂出口232a、232b可以设置为冷却板212和/或门201的一部分。
44.图5b图示了沿着图5a中的线5b的冷却板12的横截面视图，示出了门201、框架203、设置在门201和框架203上的耐火材料274、突起278和延伸超过第二外壁222的表面的壁延伸部205。壁延伸部205可以包括与门201和/或框架203一体形成和/或联接的壁。每个壁延伸部205可以垂直延伸超过第二外壁222的平面并沿着耐火材料274的长度延伸，以保护耐火材料274免受打开门201的损坏。壁延伸部225可以沿着门201、框架203和/或耐火材料274的至少一部分的周界的至少一部分延伸。壁延伸部205可以由与第一和/或第二外壁224、
226相同或相似的材料形成（例如，钢等），并且可以延伸超过第二外壁222任何期望的长度（例如，0.25-2.0英寸）。可铸造耐火材料274可以使用例如突起178联接到第二外壁222。图5c图示了图5b中圆圈5c的放大视图。
45.每个壁延伸部205用来在门201打开时为耐火材料274提供保护。通过保护耐火材料274，所述一个或多个壁延伸部205降低了熔化器10的成本和停工时间，因为防止和/或最小化了损坏的耐火材料的修复时间。
46.总体参照图3a-5c，冷却板12、112、212可以被制造成使得行64、164具有提供冷却剂的最佳压力和/或流速的特定几何形状。每行64、164可以具有在第一挡板24、124和相邻挡板24、124之间的宽度w。另外，每个挡板24、124可以定位成使得敞开的横向表面58可以与相邻侧壁34、36、38、40间隔开距离d。挡板24、124可以交替，使得一个挡板24、124具有与第一侧壁34、38、134、138间隔开的相应距离d，并且相邻挡板24、124具有与第二侧壁34、38、134、138（例如，第一侧壁远侧）间隔开的相应距离d。侧壁34、38、134、138之间的距离d可以被制造成使得每个挡板24、124和每个相应的侧壁34、38、134、138之间的距离d基本相同，使得该距离近似为每行64、164的宽度w的70%至80%，包括其间的所有范围、子范围、值和端点。70%到80%的范围可以是宽度w和距离d之间的关系的期望范围，以便提供期望的压力、从一行64、164到相邻行64、164的冷却剂加速和/或冷却板12、112、212内的冷却剂流速。相比之下，常规的冷却板可以形成为距离d为宽度w的55%至65%，包括所有范围、子范围、其间的值和端点。
47.图6a-b描绘了源自使用计算流体动力学（cfd）的计算机模拟的冷却板312a、312b的特定构型的横截面，该计算流体动力学将现有的冷却板构型与本公开的冷却板12、112、212进行比较。例如，图6a描绘了具有在45%到65%（以55%示出）范围内的距离d的冷却板312a的几何形状。冷却板312a可以包括侧壁334a、336a、338a、340a、冷却剂入口330a、冷却剂出口332a、至少一个挡板324a和至少一个流体通道366a。流体流动路径360a由箭头描绘。图6b描绘了距离d为宽度w的75%的冷却板312b的几何形状（不过可以使用70%至80%的范围，包括所有范围、子范围、其间的值和端点）。冷却板312b可以包括侧壁334b、336b、338b、340b、冷却剂入口330b、冷却剂出口332b、至少一个挡板324b和至少一个流体通道366b。流体流动路径360b由箭头描绘。
48.除了所示的任何或所有冷却板312b的特征之外，图6b还描绘了至少一些挡板324b可以具有台阶部分307。可以包括台阶部分307，以便容纳冷却板312b的其中冷却剂不会流动或不容易流动的部分。每个挡板324b可以包含相同长度的台阶部分307，使得宽度w在冷却板312b内是一致的。替代地，台阶部分307的长度可以变化，使得宽度w不一致，并且在冷却板312b内变化。通过使用上面讨论的冷却板312b的几何形状，可以防止和/或最小化由停滞流在冷却板312b内产生的热点（例如，靠近转弯和/或拐角）。
49.如图7a至7c所示，示出了冷却板412的部件，其可以包括第一外壁420、第二外壁422、至少一个挡板424以及形成在第一外壁420和第二外壁422中的至少一个凹槽，其中该至少一个凹槽被配置成承载所述至少一个挡板424。
50.图7a图示了第一外壁420，其可以进一步包括冷却剂入口430和/或冷却剂出口432。多个侧壁434、436、438、440可以被配置成在周界426周围和/或靠近周界426联接（例如，焊接）到第一外壁420。此外，第一外壁420可以包括至少一个第一凹槽498。在图7a所示
的实施例中，多个面向内的第一凹槽498可以形成在第一外壁420中，其中第一凹槽498可以沿着纵向轴线a对齐，并且可以彼此平行和/或平行于至少一些侧壁（例如，侧壁436、440）。一些第一凹槽498可以延伸第一外壁420的长度，并且一些第一凹槽498可以仅延伸第一外壁420的部分长度。在图7a中，第一凹槽498交替地示出在延伸第一外壁420的整个长度的第一凹槽498a和仅延伸第一外壁420的部分长度的第一凹槽498b之间。应当理解，第一凹槽498可以包括其他构型。
51.图7b图示了具有周界442和多个面向内的第二凹槽499的第二外壁422，第二凹槽499可以与相应的第一外壁420中的第一凹槽498对应。一组侧壁（例如，侧壁434、436、438、440）也可以被配置成在周界442周围和/或靠近周界442联接（例如，焊接或以其他方式附接）到第二外壁422。
52.第二凹槽499可以形成在第二外壁422中，并且可以沿着纵向轴线a对齐，并且彼此平行和/或平行于一些侧壁（例如，侧壁436、440）。一些第二凹槽499可以延伸第二外壁422的长度，并且一些第二凹槽499可以仅延伸第二外壁420的部分长度。在图7b中，第二凹槽499被示为在延伸第二外壁422的整个长度的第二凹槽499a和仅延伸第二外壁422的部分长度的第二凹槽499b之间交替。应当理解，第二凹槽499可以包括其他构型。
53.如图7c所示，每个冷却板412可以包括至少一个挡板424。每个挡板424可以具有第一侧446和相对的第二侧450。此外，所述至少一个挡板424可以包括一对纵向表面，包括第一纵向表面454和相对的第二纵向表面456。该至少一个挡板424b还可以包括敞开的横向表面458，该敞开的横向表面458被配置成不联接到任何其他东西（例如，暴露于冷却剂）。虽然图7c中的敞开的横向表面458示出在挡板424的底部处，但是应该理解的是，敞开的横向表面458也可以位于挡板424的顶部处。所述至少一个挡板424可以被配置成由第一凹槽498和第二凹槽499承载。
54.图8a-8d图示了冷却板412的实施例，其示出了第一外壁420和围绕第一外壁420的周界426联接到第一外壁420的侧壁434、436、438、440。所述多个侧壁434、436、438、440连同第一外壁420和第二外壁422可以限定具有流体通道466的内部空间462，冷却剂可以通过流体通道466在大致蛇形的流体流动路径460中流动。流体通道466可以与相应的行464对齐和/或对应。挡板424可用于将内部空间462分成多行（例如行464），其中每行可与纵向轴线a对齐且平行，并且可以具有宽度w。宽度w可在挡板424之间或在挡板424和相邻侧壁436、440之间。为了给每行464提供一致的宽度w，挡板424之间的宽度w可以与一个挡板424和相邻侧壁436、440之间的宽度w相同。
55.图8a图示了包括第一凹槽498的第一外壁420和联接到第一外壁420的侧壁434、436、440的实施例。第二外壁22和挡板24在图8a中被示为被移除。挡板424可以被放置成使得它们被第一凹槽498牢固地承载，在一些情况下，这可以包括使用焊接或干涉配合。
56.图8b图示了联接到第一外壁420并由第一凹槽498牢固承载的多个挡板424。第二外壁422在图8b中被示为被移除。第二外壁422中所示的第二凹槽499对应于并被配置成承载相应的挡板424，使得第一外壁420、第二外壁422和侧壁434、436、438、440之间的连接至少基本上是不透水的。应当理解，图3a至3d所示的外壁可以是第一外壁420和/或第二外壁422。
57.在冷却板412的制造和/或构造中，冷却板412可以被形成为使得第一凹槽498和第
二凹槽499被配置成分别与挡板424对应并承载挡板424，以便将第一和第二外壁20、22固定到挡板24。在一些实施方式中，挡板424可以在第二外壁422联接到侧壁434、436、438、440之前放置。在其他实施方式中，第一外壁420和第二外壁422可以联接到侧壁（例如，侧壁434、436、440），并且一个侧壁（例如，侧壁438）可能还没有联接到第一外壁420和第二外壁422。在该实施方式中，通过将每个挡板424插入到冷却板412的侧壁438尚未联接的一侧中，挡板424可以被定位在第一外壁420和第二外壁422之间。挡板424可以插入或滑动到相应的第一凹槽498和对应的第二凹槽499中，直到挡板424到达相应的第一凹槽498和第二凹槽499的端部和/或侧壁434。然后，侧壁（例如，侧壁438）可以联接到第一外壁420、第二外壁422和侧壁436、440，并且挡板424可以形成蛇形流体流动路径460。应当理解，除了蛇形类型的构型之外，还可以实施其他布置和流体流动路径。冷却板412还可以包括冷却剂入口430和冷却剂出口432，用于使冷却剂进出冷却板412。
58.图8c图示了沿着图8b中的线8c的截面图，示出了联接到侧壁434、436、438、440的第一外壁420和第二外壁422，并且示出了耐火材料474，该耐火材料474被配置成最初接触熔化器10中的熔融材料16，在该熔融材料16上，一部分熔融材料16可以变成固体和/或至少非常粘稠，并且可以在耐火材料474上形成冷冻材料层18。另外，如图3c所示，冷却板412可以包括一个或多个突起478、第一外边缘480和/或第二外边缘482，第二外边缘482包括具有多个内部孔口484（例如，等距间隔）的凸缘。如上文所讨论的，第一和第二外壁420、422中的一者的特征可以交换或附加地添加到第一和第二外壁420、422中的另一者。
59.图8d图示了沿着图8b中的线8d的截面图，示出了具有多个挡板424的冷却板412的实施例，挡板424联接到第一外壁420和第二外壁422，并且设置在第一凹槽498和第二凹槽499中并由第一凹槽498和第二凹槽499承载。耐火材料474和所述一个或多个突起478已经从图8d所示的冷却板412省略。
60.图9图示了用于制造和/或制作冷却板12的方法500的示例。为了说明和清楚的目的，方法500将在上述熔化器10和冷却板12、112、212、312、412的背景下进行描述，并且在图1a至8d中进行了总体说明。然而，应当理解，本方法的应用并不意味着仅局限于这种布置，而是方法500可以以任何数量的布置得到应用。
61.方法500可以包括接收多个侧壁34、36、38、40、每个分别具有多个第一和第二开口28、44的第一和第二外壁20、22、以及每个具有多个突起48、52的多个挡板24的步骤502。第二，方法400可以包括从冷却板12的外侧将第一和第二开口28、44以及突起48、52分别连接在一起使得挡板24设置在第一和第二外壁20、22之间的步骤504。随后，方法500可以包括将侧壁34、36、38、40连接到第一和第二外壁20、22使得冷却板12不透流体的步骤506。该方法可以不包括在冷却板12内形成任何内部焊缝，并且尤其是在将第一和第二开口28、44和突起48、52连接在一起的步骤之前。
62.更具体地，方法500可以包括包含槽的第一和第二开口28、44、以及包含凸片的突起48、52，使得多个第一突起48从每个挡板24的第一侧46延伸以装配在第一外壁20的开口28中，并且使得多个突起52从每个挡板24的第二侧50延伸以装配在第二外壁22的开口44中。随后，第一和第二开口28、44和相应的突起48、52可以分别从冷却板12的外侧塞焊在一起。此外，侧壁34、36、38、40也可以从冷却板12的外侧角焊到第一和第二外壁20、22两者。
63.接下来，方法500可以包括将冷却剂入口和出口30、32附接到第一和/或第二外壁
20、22中的一者的步骤508，使得冷却剂入口30附接到冷却板12的底部部分68，并且冷却剂出口32附接到冷却板12的顶部部分70。通过将冷却剂入口30附接到底部部分68（例如，底部拐角），冷却剂可以被供给到底部部分68中，并且在冷却板12内被向上推动或泵送，并且通过流体流动路径60，使得冷却剂在顶部部分70（例如，顶部拐角）处离开。这种流动模式可以降低在顶部部分70处形成气穴的风险，否则，如果冷却剂在顶部部分70处开始并通过重力和/或泵送向下流动，则气穴可能会出现。这种气穴会随着时间的推移而膨胀，并最终导致冷却板12低效运行、产生裂纹或破裂，和/或否则需要修理或更换。降低形成气穴的风险还可以降低冷却板12内的冷却剂的压降，并帮助更均匀和连续的冷却剂流速。
64.方法500可包括在第一和第二外壁20、22中的一者（例如，第二外壁22）上形成一个或多个突起78的步骤510。方法500还可包括将耐火材料74设置和/或铸造到所述一个或多个突起78上使得所述一个或多个突起78嵌入到耐火材料74中的步骤512。如上文所讨论的，所述一个或多个突起78可以帮助将耐火材料74保持到第一和第二外壁20、22中的一者，和/或帮助保护耐火材料74在熔化器10的使用期间不破裂、碎裂、断裂或以其他方式损坏。
65.任选地，方法500可以包括将一个或多个模件96附接到冷却板12的至少一个侧壁28、30、32、34以帮助将耐火材料74设置到第一和第二外壁20、22中的一者上的步骤514。一旦所述一个或多个模件96附接到相应的侧壁，方法500可包括将耐火材料74设置和/或铸造到所述一个或多个突起78上使得所述一个或多个突起78嵌入耐火材料74中的步骤512。在耐火材料74固化或以其他方式凝固之后，方法500可进一步包括从冷却板12的所述至少一个侧壁28、30、32、34移除一个或多个模件96的步骤516。以这种方式，模件96不是冷却板12的永久部分，而是冷却板12的中间结构的一部分，并且简单地帮助其构造。任选的第一和第二外边缘80、82也可以作为该构造的一部分被附接，具有本文讨论的任何或所有特征。
66.如图10所示，制造和构造冷却板112的另一种方法600可以包括增材制造或类似的过程。增材制造可以包括这样的过程，即，通过该过程，典型地一层接一层地创建三维结构，以将材料增层至期望的几何形状。例如，步骤602可以包括使用增材制造、三维打印、快速原型制造或其组合来形成冷却板112。
67.因为期望的几何形状是通过该增层过程创建的，所以有可能创建三维结构，该三维结构具有通过其他类型的制造（包括将各种部件焊接在一起）不可行和/或原本不可能的几何形状，例如图4a至4c中所示的冷却板112。所产生的最终几何图形可以是单个整体式结构，其中不包括各部分之间的任何焊缝、接缝或其他接头区域。增材制造的一些示例包括三维（3d）打印、快速原型、粉末床熔合、片材层压、定向能量沉积或其组合。应当理解，最终的几何形状可以包括不是增材制造的和/或不是单个整体式结构的一部分的各种部分。这些部分可以使用传统的制造技术形成，诸如切割和/或焊接，而其他部分使用材料增层过程来增材制造。
68.应当理解，冷却板12、112、212、312、412可以被包括在熔化器10的任何部分中，并且可以根据需要存在多个冷却板12、112、212、312、412。在一个方面，熔化器10包括十个相同的冷却板12、112、212、312、412。具有多个相同的冷却板12、112、212、312、412允许熔化器10内的冷却板12、112、212、312、412的至少一部分更容易制造的优点。应当理解，熔化器10中的所有冷却板12、112、212、312、412可以彼此相同。另外，熔化器10还可以包括更多的冷却板12、112、212、312、412，这些冷却板彼此相似但不相同。一方面，除了根据本公开的各个
方面的十个相同的冷却板12、112、212、312、412之外，熔化器10还包括十四个冷却板12、112、212、312、412；然而，十四个冷却板12、112、212、312、412中的每一者在某些方面对于熔化器10内的任何其他冷却板12、112、212、312、412是独特的。应当理解，熔化器10中的所有冷却板12、112、212、312、412可以彼此相似，但不相同。
69.已经结合几个说明性实施例介绍了本公开，并且已经讨论了附加的修改和变型。鉴于前述讨论，本领域普通技术人员将容易想到其他修改和变型。例如，为了方便起见，每个实施例的主题通过引用结合到每个其他实施例中。附图不一定按比例示出。本公开旨在包含所有这些落入所附权利要求的精神和广泛范围内的修改和变型。