[发明专利]使玻璃熔体均匀化的方法和装置

说明书

要求在先提交的美国申请的权益

本申请要求于2010年8月23日提交的第12/861,313号美国申请的优先权权益。该美国申请的内容，以及在本文中提及的公开文本、专利和专利文件的全部内容以参引的方式纳入。

技术领域

本发明总体涉及一种用于减少玻璃熔体中杂质的方法，更具体地涉及减少在玻璃搅拌过程中冷凝形成的杂质。

背景技术

化学均匀性和热均匀性是良好的玻璃形成过程的一个关键部分。玻璃熔融过程的功能通常是产生具有可接受水平的气体夹附物或固体夹附物的玻璃，但是所述玻璃通常具有化学不同相的线状缺陷(cord)(或者波筋(striae)或疵点(ream))。玻璃的这些不均匀组分是由熔融过程期间的各种普通现象所造成的，这些现象包括耐火溶解、熔融成层、玻璃表面挥发和温度差异。由于颜色和/或折射率(index)差异，所生成的线状缺陷在玻璃中是可见的。

一种用于改进玻璃均匀性的方法是使玻璃液通过位于熔炉下游的竖直取向的搅拌装置。所述搅拌装置设有搅拌器，所述搅拌器具有通过合适的驱动力(例如，电机)所旋转的中心轴。多个叶片从所述轴延伸，并且随着玻璃液从搅拌装置的顶部到达底部，所述叶片搅和玻璃液。所述搅拌腔的运行不应当将另外的缺陷(尤其是由冷凝的氧化物所引起的缺陷)引入所生成的玻璃中。

玻璃搅拌装置中的挥发性氧化物可由玻璃以及搅拌装置中存在的任何元素形成。一些最具挥发性和破坏性的氧化物由铂(Pt)、砷(As)、锑(Sb)、硼(B)和锡(Sn)形成。玻璃熔体中可冷凝氧化物的主要来源包括PtO₂的热铂表面，以及B₂O₃、As₄O₆、Sb₄O₆和SnO₂的玻璃自由表面。玻璃自由表面的意思是暴露至搅拌装置内的大气的玻璃表面。由于玻璃自由表面上方的大气(所述大气可包含前述材料中任一或全部，或其他挥发性材料)比搅拌装置外部的大气更热，对于自由玻璃表面上方的大气，存在穿过任何开口(例如，穿过搅拌器轴和搅拌容器盖之间的环形空间)向上流动的自然趋势。由于随着搅拌器轴和玻璃自由表面之间的距离增大搅拌器轴变得更冷，如果所述轴和/或盖的温度在所述氧化物的露点以下，则搅拌装置大气内所包含的挥发性氧化物可冷凝在所述轴的表面上。当所生成的冷凝物达到临界尺寸时，它们可脱落，落入玻璃中，并且造成玻璃产品中的夹附物或气泡缺陷。

已证明，加热玻璃自由表面上方的轴在减少玻璃熔体中的颗粒杂质方面仅仅取得部分成功，仅造成冷凝的成层。

一种通过冷凝物来减少玻璃熔体中的杂质的现有方法为在玻璃自由表面和搅拌腔的上部之间放置圆盘状罩。然而，所述方法使得难于例如通过加热玻璃上方的腔盖来控制玻璃自由表面的温度。此外，在罩和搅拌器轴之间的接合部可能成为冷凝物杂质的额外来源。

发明内容

在一个实施方案中公开了一种用于搅拌熔融态玻璃熔体的装置10，该装置包括：搅拌容器12，以及，定位在搅拌容器上方的搅拌容器盖14，搅拌容器盖14的表面40限定搅拌器轴24延伸穿过的孔38，从而在搅拌器轴24和搅拌容器盖14的孔限定表面40之间形成环形间隙52；第一通道48，其在搅拌容器盖14的所述孔限定表面40处形成；以及，被布置在所述第一通道中的第一加热元件56，其加热所述孔限定表面。

搅拌容器盖14可进一步包括第二通道60，所述第二通道包括布置在其中的热电偶58，以及其中热电偶的感测末端62邻近于所述孔限定表面40。所述热电偶的感测末端优选地被定位为感测所述搅拌容器盖的邻近于所述环形间隙的温度。

在一些实施方案中，包含铂的包层可被布置在所述搅拌容器盖的面向玻璃液30的自由表面28的表面34上。所述搅拌容器盖进一步包括在所述搅拌容器盖的面向玻璃液30的表面34中形成的另一通道44，以及其中第二加热元件42被布置在所述另一通道44中。

在另一实施方案中，描述了一种搅拌玻璃液30的方法，包括：使所述玻璃液流入搅拌容器12；使用延伸穿过孔38的搅拌器16来搅拌所述玻璃液，所述孔由位于所述搅拌容器上方的搅拌容器盖14的表面40所限定，从而在搅拌器16和搅拌容器盖14之间形成环形间隙52；以及使用邻近于孔限定表面40的加热元件来加热搅拌容器盖14的所述孔限定表面40。