用于在下拉玻璃制造工艺中形成连续熔融玻璃带材的装置的制作方法

本公开涉及用于控制熔融玻璃流的厚度的方法和装置，并且更具体地涉及在下拉玻璃片材成形工艺中控制连续熔融玻璃流的厚度。

背景技术：

1、当熔融玻璃被拉制成片材形式时，玻璃从初始输送厚度拉伸或减薄至最终片材厚度。在溢流下拉工艺中，其中熔融玻璃沿着成形构件的相反的会聚侧面向下流动并作为单个玻璃带材从成形构件的根部或底部边缘抽出，靠近成形构件的底部边缘测量玻璃带材的初始厚度，所述底部边缘在这种操作中代表拉制线。然后从拉制的带材的自由端部分离单个玻璃片材。

2、获得带材的厚度均匀性一直是上拉工艺和下拉工艺中的问题，在这些工艺中最终片材的厚度特性在减薄工艺期间由初始厚度的均匀性和玻璃粘度的均匀性决定。也就是说，最终片材中的给定厚度变化可能是由于以下因素造成的：计量不精确、成形构件的玻璃接触侧面的不理想结构或玻璃的温度环境的不平衡，所述不平衡对朝向拉制线流动的玻璃的粘度曲线造成不理想的因素。

3、在业界中，片材玻璃的厚度变化被认为是片材拉制工艺中固有的问题，并且可能表现为几种常规类型的缺陷，诸如楔形结构、长周期波变化和短周期波变化。楔形结构是一种总厚度变化，其中带材或片材一个边缘处的厚度大于另一个边缘处的厚度。长波变化是具有相当大的幅度和范围的变化，诸如超过数英寸，并且可通过在横向于拉制方向的方向上沿路径测量带材来测量。短波变化具有小幅度和节距，诸如约三英寸或更小，并且通常叠加在长波变化上。

4、已经发现，为了制造无扭曲的片材玻璃，必须在带材成形区域内对玻璃内部和周围的局部温度变化或波动进行最小化或补偿。拉制线附近的这些局部温度变化会造成波形结构，或者在垂直拉制的带材中纵向延伸的交替的厚部分和薄部分。纵向的波形结构或者厚度变化继而会引发扭曲，从光学角度来看非常不期望出现所述扭曲，特别是在与波形结构成锐角的角度通过玻璃观看物体时。

5、控制这些厚度变化的现有技术方法包括使空气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流动。这些直的冷却管沿着成形主体的长度以等间距的方式布置，并且定位成使得每个管的中心纵向轴线垂直于穿过根部的垂直平面。此外，用外部管状护罩遮蔽这些冷却管。因此，这些管相对于成形主体和玻璃流非常严格地定位。

6、不幸的是，玻璃带材中的厚度缺陷在长时间段内可能位置不稳定，并且带材本身的侧向位置也可能不是恒定的。因此，预先定位且不可移动的冷却管可能在第一情况下正确定位，但是在第二次由于缺陷或带材的移动而定位不当，无法有效地控制厚度。

7、其他方法包括使用安装在固定装置中的冷却管，所述固定装置用于使冷却管围绕一个或多个轴线摆动，以扩展单个管的范围并允许增强冷却气流的冷却效果。

8、本公开涉及显著减少常规类型的局部厚度变化的改进方法以及用于所述方法的装置，所述局部厚度变化称为具有几英寸或更小的宽度的短波变化。

技术实现思路

1、当由熔融玻璃形成玻璃片材时，将散热片定位在接近流动的熔融玻璃的表面的成形区域中，以从熔融玻璃的离散局部部分吸收热能，具体地在接近拉制线或根部的位置处吸收热能，以控制片材中的局部厚度变化，从而提供均匀的玻璃厚度。散热片或冷却构件可设置在固定装置中，所述固定装置被构造成使散热片(即冷却构件)围绕至少一个轴线旋转或枢转，从而允许改变冷却构件相对于流动的玻璃(和成形主体)的展示。这有利于从流动的熔融玻璃中去除热量，并且基于玻璃的下游特性诸如厚度改变所述热量去除的量值。可分别将冷却构件朝向流动的熔融玻璃前插或远离流动的熔融玻璃撤回，以改变用冷却构件提取的热能的量(并且由此改变被冷却构件冷却的局部区域的粘度和厚度)，或者冷却构件可围绕轴线旋转或枢转。在不需要如常规局部冷却方法那样将冷却气体从冷却构件引导朝向流动的熔融玻璃的情况下，实现了冷却。

2、生产线可能经历玻璃厚度/条纹和应力(mrv)特征(峰/谷)位于跨拉制方向的方向上的固定位置，从而难以满足产品规格。一个或两个峰或谷位置可导致不期望的片材特性或不符合规格的片材。在不影响气流的情况下以高分辨率管理这些峰/谷可延长储罐寿命并提供具有成本效益的解决方案。

3、通过使用角度可调节管进行局部热冷却/空气加热/无空气加热是可用的，但空间分辨率为75mm至100mm半高全宽(fwhm)，无法实现更高的分辨率。当玻璃粘度较低且受到周围气流的影响时，流体对玻璃带材的冲击可能会通过推动流体而改变玻璃形状。此外，可能难以以高空间和温度分辨率向目标区域输送一致的热影响。在不使用流体的情况下，由于视角因素，热分辨率可能会扩展冷表面。

4、本文所述的厚度控制单元通过使用外部管作为辐射引导件(例如，热准直器)来将冷或热表面输送到非常靠近玻璃目标区域，从而实现对玻璃带材的更高的温度和空间分辨率控制。厚度控制单元可适用于来自低玻璃粘度升高的厚度/条纹控制和来自较高粘度区域但高于假想温度的玻璃应力/mrv控制。用于制造冷表面的流体可以是氦气或比干燥空气具有更高热容量的加湿空气。冷却可通过不锈钢管套管设计来输送，并且冷表面几何形状可容易地改变并通过焊接来附接。准直器或热辐射引导件可以是氧化铝陶瓷管，所述氧化铝陶瓷管被构造成将热效应引导到熔融玻璃的特定区域。

5、根据本公开的实施方案，公开了一种用于在下拉玻璃制造工艺中形成连续熔融玻璃带材的装置，所述装置包括：成形主体，所述成形主体包括在根部处会聚的会聚成形表面；围绕成形主体设置的外壳；联接到外壳的至少一个厚度控制单元，所述厚度控制单元用于修改熔融玻璃的局部温度，所述厚度控制单元包括细长冷却构件，所述细长冷却构件延伸至在成形主体上流动的熔融玻璃流的附近；并且其中厚度控制单元不包括用于供应通过冷却构件的空气流的机构(即，其中不将空气流从冷却构件引导朝向熔融玻璃)。冷却构件优选地可围绕垂直轴线旋转，意味着冷却管可围绕垂直轴线枢转或摆动，从而改变冷却构件相对于成形主体的角度取向。冷却构件包括远侧端部和近侧端部，远侧端部最靠近熔融玻璃流，近侧端部(相对于远侧端部)离熔融玻璃流最远。优选地，细长冷却构件的远侧端部和成形主体之间的距离可变化，诸如通过使冷却构件从熔融玻璃撤回，或者通过将冷却构件插向更靠近熔融玻璃的位置。也可如上所述，通过使冷却构件围绕垂直轴线枢转，来获得远侧端部和成形主体(以及熔融玻璃流)之间的距离。冷却构件可以是具有中空内部的管或实心杆。然而，实心杆不会通过中空内部造成在外壳的内部和外壳外部的环境之间的空气泄漏的风险，而是可提供更好的热传导。如本文所用，杆旨在表示细长体，并且因此不被解释为仅表示圆柱形杆。实际上，细长主体可具有不同的形状，并且杆的形状可沿着主体的长度变化。在一些情况下，细长主体(冷却构件)的远侧端部可具有与细长主体的紧邻远侧端部的区域不同的i形状。例如，冷却构件的远侧端部的宽度大于冷却构件的近侧端部的宽度。远侧端部可以是球状的，但是当沿着细长主体的长度远离球状远侧端部向下移动时，也可具有均匀的圆柱形形状。换句话讲，远侧端部的形状不同于邻近远侧端部的冷却构件的形状。

6、所述装置还可包括多个厚度控制单元和多个细长冷却构件，所述多个细长冷却构件与成形主体的长度相邻地以阵列方式水平地设置，使得所述阵列相对于成形主体根部具有基本均匀的高度。在其他实施方案中，多个冷却构件的远侧端部和成形主体之间的距离可不均匀。这可能是由于以下因素出现的：独立的热控制单元的垂直高度的变化；或者因为通过使冷却构件围绕非垂直的旋转轴线(例如，水平轴线)旋转，每个冷却构件的远侧端部已经改变。优选地，冷却管的远侧端部定位成使得接近远侧端部的熔融玻璃的粘度在35,000泊至1,000,000泊之间的范围内。

7、在一些示例性实施方案中，至少一个厚度控制单元可包括被构造成向或从玻璃带材传递热量的一个或多个冷却构件。冷却构件可包括围绕细长冷却构件单元的长度设置的热辐射引导件，该热辐射引导件可提高冷却构件的分辨率。在示例性实施方案中，热辐射引导件包括陶瓷准直器管。

8、陶瓷管可包含至少99％的氧化铝并且在远侧端部处具有暴露冷却构件的远侧端部的开口。热辐射引导件可相对于冷却构件平移以调节向或从熔融玻璃传递的热的量。

9、在示例性实施方案中，冷却构件可包括连接到加压冷却流体的第一金属管和设置在第一金属管周围并具有焊接到远侧端部的端盖的第二金属管，第一金属管定位成离端盖一定距离以形成加压冷却流体的返回路径。附加地或另选地，冷却构件可包括加热元件，诸如电阻加热元件。

10、本公开的附加特征和优点将通过下面的详细描述进行阐述，并且在某种程度上通过本说明书对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，或者通过实践如本文所述的公开内容可认识到。包括附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图并入本说明书中并构成其一部分。应当理解，本说明书和附图中公开的本公开的各种特征可以任何和所有组合的方式使用。