[发明专利]用于在前炉中控制玻璃成型材料的温度的装置和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及玻璃纤维成型装置中的前炉，并且更具体地，涉及将基本上均匀的温度提供给前炉端部位置两侧的熔融态玻璃成型材料的前炉。

背景技术

在成型玻璃纤维中，玻璃成型材料在玻璃熔化炉中加热直到玻璃成型材料退化至熔化状态。熔融态玻璃从玻璃熔化炉传递并且进入与玻璃熔化炉和玻璃成型机器联接的前炉。在熔融态玻璃流过前炉时，其向下穿过沿着前炉的底部以间隔开的关系定位的开口并且进入漏板。玻璃流然后通过定位于漏板中的孔口变细并且通过本领域技术人员已知的方法成型为玻璃丝或纤维。

前炉用来热调节熔融态玻璃材料，以使得其匹配玻璃成型机器的物理和化学要求。前炉包括很多开口，以将熔融态玻璃材料输送至漏板。最初或第一开口通常被称为“取出”位置并且前炉的槽中的最后开口被称为“端部位置”。现有技术已知，当熔融态玻璃材料流过前炉时，在熔融态玻璃材料内产生温度梯度。例如，端部位置处的熔融态玻璃传递温度低于其它开口处的熔融态玻璃传递温度。还已知，前炉倾向于从端壁向外部损失热量，从而引起端部位置处的熔融态玻璃材料显著更冷并且与其它开口处的熔融态玻璃相比受热不均匀。

从端部位置的热损失在图1中示出。如图1中所示，燃烧气体在定位于前炉10的顶部14和熔融态玻璃成型材料16之间的气体室12内流动。气体燃烧器15将火焰喷射入气体燃烧室12以升高并且保持气体室12内的燃烧气体的温度。气体室12中的热气体用来保持熔融态玻璃成型材料16的温度，用于优化传递。在图1中，熔融态玻璃材料16沿着两个侧壁(未示出)之间的溢料口砖17从左至右(举例来说，向下)流动并且紧邻玻璃接触壁11。熔融态玻璃成型材料16通过由溢料口砖17、17a以及漏板砖13、13a中的开口形成的端部位置21离开前炉10。在箭头19的方向上穿过端壁18出现的热损失在端部位置21处在熔融态玻璃材料16内产生温度梯度。

熔融态玻璃传递温度在端部位置21两侧的差异产生熔融态玻璃16的粘性差异，这可引起所产生玻璃纤维以及用这些玻璃纤维制造的最终产品的物理和化学性质中的变化。另外，温度差异可导致不符合工艺规范的纤维。而且，熔融态玻璃材料16在端部位置21处降低的温度产生对于在漏板内增加动力以再加热玻璃的需要。这个再加热又负面地改变漏板的性能。另外，玻璃成型材料16在端部位置21的较低温度引起所得到的玻璃纤维更高的剪裂率。这种剪裂率的增大导致高水平的废品以及加工效率的降低。

现有技术已经努力降低前炉内的温度差异并且克服上述问题。这些努力的一些示例在下面描述。

Brax的美国专利No.4,069,032公开了一种装置，其使流过前炉的熔融态玻璃的温度均匀化。这个创造性的前炉包括具有纵向脊的顶部。这些脊限定冷却气流穿过其中以冷却玻璃流的中央最热部分的中央纵向通道。侧面通道促进热气体的局部对流以再加热熔融态玻璃的侧面部分。多个纵向地隔开的电极从顶部悬挂于侧面通道上方并且插入熔融态玻璃以直接加热熔融态玻璃的通道的侧面部分。

Sheinkop的美国专利No.4,544,392公开了一种用于热调节可热软化材料(比如玻璃)的装置。该装置包括辅助加热的漏板砖，其具有非圆形开口以将熔融态玻璃从前炉底部中的开口传输至纤维成型漏板。电阻加热器元件穿过漏板砖的端部突起进入与熔融态玻璃相接触的非圆形开口。通过改变给加热器元件供电的每个电源的设置，熔融态玻璃能被选择性地进行热调节。

McMinn的美国专利No.5,327,452公开了一种用于玻璃炉的前炉，其包括槽和在槽上方的顶部。顶部中朝着熔融态玻璃的表面向下延伸的两个纵向脊在前炉内形成三个室。中央室形成用于冷却空气在熔融态玻璃流的中央部分上方流动的管道。侧室用作用于燃烧气体流动的管道。分开的出口被设置用于冷却和燃烧气体。可控阻尼器至少设置于燃烧气体出口处。平衡三个室之间的内部压力可确保冷却空气和燃烧气体没有显著的混合。邻近加热和冷却室的压力的平衡和调节据说允许熔融态玻璃的温度的精细并且准确的控制。

尽管减小前炉内温度差异的这些先前努力，该领域仍然需要一种装置和方法，用于加热端部位置处的熔融态玻璃材料以将基本上均匀的温度提供至端部位置两侧的熔融态玻璃成型材料。

发明内容