专利名称：长使用寿命的坩埚漏嘴的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种适合用于制造矿物纤维的纤维成形坩锅，更 具体地说，涉及一种用于纤维成形坩锅的漏嘴。本发明还涉及一种制 造纤维成形坩锅的方法。
背景技术：
在制造优质的连续股的玻璃纤维中，坩锅是最关键的部件之一。
通常，坩锅由铂铑(Pt-Rh)合金制成，并且为在其内传送熔融玻璃的 盒体形式。该盒体具有基板，该基板上穿透有多个孔。这些孔中的每 一个由称为"漏嘴"的喷孔组成， 一旦其变细，玻璃通过该喷孔流出以 生产纤维。
在"直接熔化，，的坩锅技术中，玻璃以熔融状态进给，但为了保持 热平衡，需要通过焦耳效应加热坩锅的主体。由基板构成的板具有几 百甚至几千个漏嘴，而在已有的或正在发展中的坩锅中，漏嘴的数量 可达到4000或者甚至6000或者更多。
通常，为了避免基板变形，已知是将机械加固分布在其长度上以 及漏嘴的位置之间，由此确保使用中更高的硬度。
目前的用于制造坩锅的技术，特别是制造坩锅基板的技术，需要 考虑与纤维产量或与从坩锅拉丝相关的经济限制，以及需要考虑与漏 嘴的几何形状和基板的每单元面积上的漏嘴数量相关的技术，其中纤 维可以通过所述漏嘴被拉丝。
根据目前的方法，坩锅基板通过在基板材料上成形或钻出漏嘴的 几何形状来制造。以此方式制造基板使用很多昂贵的金属。在其内成 形或钻孔的漏嘴典型地是圆锥形，并具有相对较大的入口，该入口降 低了堆积密度和增加了基板的整个重量。将漏嘴在高温下暴露在空气 中也导致漏嘴腐蚀。由于腐蚀出现在漏嘴出口，通过此处成形的纤维
增大了直径。由于漏嘴出口以不同速度腐蚀，纤维直径也以不同速度
增大，这生产出了无法接收的产品。
发明内容
本发明主要是为了获得一种包括基板和坩锅漏嘴的纤维成形坩 锅。基板在其内具有至少一个孔。坩锅漏嘴与基板分开成形，并支承 在基板上的孔内，并焊接到基板上。坩锅漏嘴具有上端和下端，并包 括在坩锅漏嘴的上端处的凸缘。在上端处设置有与凸缘相邻的锥形入 口。上圆柱形部与锥形入口相邻设置。锥形中部与上圆柱形部相邻设 置。下圆柱形部与锥形中部相邻设置，并延伸到位于坩锅漏嘴的下端 处的出口处。
图l是用于纤维成形坩锅的长使用寿命的漏嘴的侧透视图。
图2是图1所示长使用寿命漏嘴的顶正视图。 图3是图2所示长使用寿命漏嘴沿线3-3的正面剖视图。 图4是图3所示具有长使用寿命漏嘴的基板的局部正面剖视图。
具体实施例方式
本说明和附图披露了一种适合用于制造玻璃纤维的纤维成形蚶 锅。需了解的是，该坩锅可构造为形成其它矿物材料的纤维。
现参考附图，在图1-3中示出了一种用于形成连续玻璃纤维的坩 锅漏嘴10。坩锅漏嘴10可以由铂铑(Pt-Rh)形成。坩锅漏嘴10具 有厚度大体一致的薄壁9。坩锅漏嘴10在其上端13处具有凸缘11， 与锥形入口 12相邻。更具体地说，入口 12是向外张开的，从而当从 其横截面看时，其形状以倒置的钟的外形轮廓的形式向外扩散。锥形 入口 12提供了到上圆柱形部14的光滑过渡，并为焊接连接提供材料。 坩锅漏嘴10的中部15向下颈状收缩以形成锥形中部16。在锥形中部 16的上端17和下端19处具有清晰的分界线(即，在坩锅漏嘴的壁上 有明显的角度变化)。锥形中部16的下端19延伸到位于坩锅漏嘴10 的出口端21处的下圆柱形部18。
尽管也可以使用其他厚度，坩锅漏嘴IO具有在大约0.007英寸至
大约0.015英寸范围内的壁厚，厚度基本上一致。凸缘ll的厚度可稍 大于坩锅漏嘴10的其余部分的厚度。例如，凸缘11的厚度T1可以 约为0.015英寸，而坩锅漏嘴10的其余部分的厚度T2可以约为0.011 英寸。关于横向尺寸，尽管可以使用其他尺寸，坩锅漏嘴10的上端 13具有优选在约0.080英寸至约0.134英寸范围内的内径Dl。倒置的 钟的外形轮廓的外径R将按照需要取决于坩锅漏嘴10的上端13的直 径Dl和上圆柱形部14的内径D2。下圆柱形部18优选地具有在约 0.058英寸至约0.1英寸范围内的内径D3，但也可以有其他值。关于 轴向尺寸，坩锅漏嘴10的整个长度L1优选地为约0.165英寸，锥形 中部16的长度L2小于约0.025英寸，下圆柱形部18的长度L3为大
约0.065英寸。需了解的是，上述所公开的尺寸范围皆是示例性的， 并可以有其他值。
根据本发明，相对于通常的坩锅漏嘴，锥形中部16减少了坩锅漏 嘴10的合金重量，因为它保持了相对薄的壁厚，但仍能够通过使通过 坩锅漏嘴10的压降最小化来使生产量最大化。下部18是圆柱形的事 实使得可以在需要的时候能够被轻松地堵上，并且当坩锅漏嘴10腐蚀 时能更好地控制纤维的直径。因此，本发明的坩锅漏嘴IO具有延长的 使用寿命，这也对支承纤维成形操作所需的合金有影响。
在本发明中，位于坩锅漏嘴10的锥形入口 12处的入口 22的和位 于坩锅漏嘴10的下端23处的坩锅漏嘴10的出口端19的直径Dl、 D2、 D3，在与坩锅漏嘴10的全长Ll联合时，提供了一种能够产生 与通常的坩锅漏嘴同样的生产量(但具有减轻的坩锅漏嘴净重)，以及 在入口 22和出口 24处具有较小直径D1、 D2、 D3的坩锅漏嘴10。对 于给定的生产量，入口 22的较小的直径D1、 D2也能增加堆积密度， 这减轻了形成基板的昂贵金属的重量及制造坩锅所需要的昂贵金属的 数量。在出口 24处的较小的直径D3在更高生产量中提供了减小的纤 维张力。具体地选择入口 22、出口 24的直径Dl、 D2、 D3与长度 Ll之比，以优化用于整个坩锅的昂贵金属的用量，并最大化特定生产 量和最小化纤维成形张力。设计的最优形状允许致密封装，同时锥形
中部16和较短的全长L1允许在相同生产量下有较小的排出口，这反 过来又防止了在高堆积密度下漏嘴到漏嘴的溢流。
如图4所示，坩锅漏嘴10由基板20支承。需注意的是，根据本 发明的坩锅漏嘴IO是单独成形、完成的部分，该部分通过基板20上 的孔25插入。优选地，坩锅漏嘴10准确地装配到基板20中的预先沖 压、准确定位的孔25内，并通过任意一种焊接法围绕其凸缘ll焊接， 以确保结构上有效、密封的连接。
当坩锅漏嘴IO在高温下暴露于空气中时，Pt-Rh由于自身的氧化 而腐蚀。在具有传统漏嘴的坩锅里，这种腐蚀导致较大纤维直径的不 期望的结果。在坩锅漏嘴10腐蚀时，坩锅漏嘴10的下部18的圆柱形 和一致的壁厚提供了更多的纤维直径控制。这反过来又为玻璃纤维产 品提供了更合适的直径和提供了更长的坩锅使用寿命。此外，不像圆 锥形的出口端，圆柱形出口端21形成易于堵上的坩锅漏嘴10。
一种制造纤维成形坩锅的方法，包括提供在其自内具有至少一个 孔25的基板20的步骤。也提供坩锅漏嘴IO。坩锅漏嘴10与基板20 分开成形。坩锅漏嘴10包括位于坩锅漏嘴10的上端13处的凸缘 11;位于上端13处与凸缘11相邻的锥形入口 12;与锥形入口 12相 邻的上圆柱形部14;与上圆柱形部14相邻的锥形中部16;以及与锥 形中部16相邻并延伸到位于坩锅漏嘴10的下端23处的出口 24的下 圆柱形部18。坩锅漏嘴10支承在基板20中的孔25内。最后，坩锅 漏嘴10焊接到基板20上。
尽管在图中只示出了一个孔25和一个坩锅漏嘴10，需了解的是， 坩锅基板20典型地可具有多个孔25和坩锅漏嘴10。
坩锅漏嘴10的部分的组合在所有的标准中提供了最理想的性能， 包括合金重量、生产量、耐渍性、堆积密度、制造成本、可焊接性等 等。下圆柱形部18的长度L3优选地足够长，以防止坩锅漏嘴的腐蚀 到达坩锅漏嘴10的锥形中部16，并且若需要，可为每次应用最优化 该长度L3。
根据专利法的条款，本发明的操作原理和模式已经在本发明的优选实施例进行了说明和描述。然而，必须理解的是，本发明可以以特 定解释和描述之外的方式进行而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种纤维成形坩锅，包括基板(20)，具有在其内的至少一个孔(25)；和坩锅漏嘴(10)，其与基板分开形成并支承在基板中的孔内，该坩锅漏嘴焊接到基板上，所述坩锅漏嘴具有上端(13)和下端(23)，并包括在坩锅漏嘴的上端处的凸缘(11)；在上端处的与凸缘相邻的锥形入口(12)；与锥形入口相邻的上圆柱形部(14)；与上圆柱形部相邻的锥形中部(16)；和与锥形中部相邻的、并延伸到位于坩锅漏嘴的下端处的出口(24)的下圆柱形部(18)。
2. 如权利要求1所述的纤维成形坩锅，其中，所述锥形入口形成 了到上圆柱形部的光滑过渡。
3. 如权利要求1所述的纤维成形坩锅，其中，所述锥形入口向外 张开，从而具有以倒置的钟的形状轮廓的形式向外扩散的形状。
4. 如权利要求1所述的纤维成形坩锅，其中，在锥形中部的上端 和下端处、在锥形中部和上、下圆柱形部之间具有清晰的分界线。
5. 如权利要求1所述的纤维成形坩锅，其中，坩锅漏嘴由铂和铑 (Pt-Rh)或其他适当的材料形成。
6. 如权利要求1所述的纤维成形坩锅，其中，坩锅漏嘴具有厚度 基本上一致的壁(19)，该壁从坩锅漏嘴的上端延伸到下端。
7. 如权利要求1所述的纤维成形坩锅，其中，坩锅漏嘴具有厚度 在约0.007英寸-0.015英寸范围内的壁。
8. 如权利要求1所述的纤维成形坩锅，其中，下圆柱形部的内径 小于上圆柱形部的内径。
9. 如权利要求8所述的纤维成形坩锅，其中，坩锅漏嘴的上端具 有在约0.080英寸-0.134英寸范围内的内径，下圆柱形部具有在约0.05 英寸-0.1英寸范围内的或适合于成形条件的内径。
10. 如权利要求1所述的纤维成形坩锅，其中，坩锅漏嘴具有约 0.165英寸的全长度，锥形中部具有小于约0.025英寸的长度，下圆柱 形部具有约0.065英寸的长度。
11. 如权利要求1所述的纤维成形坩锅，其中，坩锅漏嘴焊接到 基板上。
12. —种纤维成形坩锅，包括 基板，具有在其内的至少一个孔；和坩锅漏嘴，其与基板分开形成并支承在基板中的孔内，该坩锅漏 嘴焊接到基板上，所述坩锅漏嘴具有上端和下端，并具有厚度基本上 一致的壁，该壁从坩锅漏嘴的上端延伸到下端，该蚶锅漏嘴包括 在坩锅漏嘴的上端处的凸缘；在上端处的与凸缘相邻的锥形入口 ，所述锥形入口向外张开， 从而具有以倒置的钟的形状轮廓的形式向外扩散的形状；与锥形入口相邻的上圆柱形部，该锥形入口形成了到上圆柱 形部的光滑过渡；与上圆柱形部相邻的锥形中部；和与锥形中部相邻的、并延伸到位于坩锅漏嘴的下端处的出口 的下圓柱形部。
13. 如权利要求12所述纤维成形蚶锅，其中，所述锥形入口形成 了到上圆柱形部的光滑过渡。
14. 如权利要求12所述纤维成形坩锅，其中，在锥形中部的上端 和下端处、在锥形中部和上、下圆柱形部之间具有清晰的分界线。
15. 如权利要求12所述的纤维成形坩锅，其中，坩锅漏嘴由柏和 铑(Pt-Rh)或其他适当的材料形成。
16. 如权利要求12所述的纤维成形蚶锅，其中，蚶锅漏嘴具有厚 度在约0.011英寸-0.015英寸范围内的壁。
17. 如权利要求8所述的纤维成形坩锅，其中，坩锅漏嘴的上端 具有在约0.080英寸-0.134英寸范围内的内径，下圆柱形部具有在约 0.05英寸-0.1英寸范围内的或适合于成形条件的内径。
18. 如权利要求12所述的纤维成形坩锅，其中，坩锅漏嘴具有约 0.165英寸的全长度，锥形中部具有小于约0.025英寸的长度，下圆柱 形部具有约0.065英寸的长度。
19. 如权利要求12所述的纤维成形坩锅，其中，坩锅漏嘴激光焊 接到基板上。
20. —种制造纤维成形坩锅的方法，它包括以下步骤a) 提供其内具有至少一个孔的基板；b) 提供与基板分开形成的坩锅漏嘴，其中，该坩锅漏嘴包括 在坩锅漏嘴的上端处的凸缘；在上端处的与凸缘相邻的锥形入口；与 锥形入口相邻的上圆柱形部；与上圆柱形部相邻的锥形中部；和与锥 形中部相邻的、并延伸到坩锅漏嘴的下端的出口处的下圆柱形部；c) 将坩锅漏嘴支承在基板中的孔内；和d) 将坩锅漏嘴焊接到基板上。
全文摘要
一种纤维成形坩埚，它包括具有至少一个孔(25)的基板(20)和坩埚漏嘴(10)，该坩埚漏嘴(10)与基板分开成形，并且支承在基板的孔内，以及焊接到基板上。坩埚漏嘴具有上端(13)和下端(23)，并包括在其上端处的凸缘(11)。在上端处设置有与凸缘相邻的锥形入口(12)。上圆柱形部(14)与锥形入口相邻设置。锥形中部(16)与上圆柱形部相连设置。下圆柱形部(18)与锥形中部相邻设置，并延伸到坩埚漏嘴的下端处的出口。
文档编号C03B37/00GK101351415SQ200680049618
公开日2009年1月21日 申请日期2006年12月15日 优先权日2005年12月28日
发明者A·P·奥克利弗, B·L·比米斯 申请人:Ocv智识资本有限责任公司