专利名称：接收熔融物质特别是玻璃的块体和设有这种块体的成纤设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及接收熔融物质(如玻璃)的块体，尤其涉及输出丝特别是玻璃丝的成 纤设备的玻璃接收块体和中间块体。
背景技术：
常规来说，成纤设备在所谓的直接熔融下包括玻璃接收块体(英语为flow block(流槽砖))、中间块体(英语为bushing block(漏板砖))和拉丝头(英语为 bushing(漏板))，其中玻璃接收块体接收来自于连接到玻璃在其中熔融的炉子的通道的 熔融玻璃，中间块体连接玻璃接收块体和拉丝头。拉丝头在其上部设有栅格，在底部包括 具有多个开孔的板，其中所述栅格允许分配来自于中间块体并供给所述拉丝头的玻璃的流 量，并允许通过焦耳效应加热该玻璃，熔融玻璃从所述开孔中流出，以被拉成多根丝。直径一般从5 μ m变化至33 μ m的这些丝被集合成至少一层(nappe)，该层向组装 装置汇集，以形成至少一个丝束并例如被卷绕成卷。根据其用途，所述丝束也可以被切断 (以形成切短的线)或被投射到带上(以形成连续线毛面)。所获得的产品主要用于各种强化应用。在制造厂中，多个成纤设备相互并排地布置。在上游，熔融玻璃从炉子输出，流经 由耐火材料制成的主通道，以便，根据当前构造类型，如同T形杆那样被分配到两个横向通 道中。该T形杆习惯上被称为前炉，在其底部下方布置有所述多个成纤设备。在这种构造中，从而在这种分配中观察到的缺陷是，在最热的玻璃流到达的位置， 即被称为前炉的上游部分的T形杆相交处，因此在布置于该相交处每一侧的前两个成纤设 备处存在热区；相反地，在T形杆的端部，前炉的下游两侧，玻璃流最冷，前炉通道的端壁加 强了冷却。因此，根据成纤设备在前炉下方的位置和该前炉的几何特性的不同，到达每个成 纤设备的玻璃的温度是不同的。然而，该热不平衡性会作用于从成纤设备的拉丝头的底部流出的玻璃的流量，并 因此改变从一个成纤设备到另一个成纤设备的丝的纤度(titre)。这样，该缺陷使得丝束纤度的质量不确定，有时候造成成纤过程中断，并因此造成 时间和材料的损失。由此导致制成的产品质量降低，废品数量及因此生产成本增加。通常，玻璃接收块体和中间块体具有在图1(透视图)和图2(剖面图)中示出的 内部几何构造。玻璃接收块体8包括四角被倒圆的矩形开口 80和通道81，该通道的连接 到所述开口的壁82具有倾斜度，该倾斜度在整个周边上均相同并且相对于由该玻璃接收 块体的外壁8a限定的竖直方向以锐角倾斜。壁82由平行于外壁8a的竖直壁83延续，其 中壁83的周界再现了开口 80的圆角矩形几何形状。中间块体9具有延续通道81的通道 90，通道90的壁91像壁83 —样是竖直的，并且通道90的相对的开口端92和93也是由圆 角矩形的形状来界定的。
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可见，可以通过尤其借助建造更改前炉和/或玻璃接收块体和/或中间块体的尺 寸和几何构造来修正拉丝头中的热不平衡性，以保证均勻的温度。例如文件US 6 044 666公开了玻璃接收块体内部的一种特殊布置。作为在玻璃 接收块体和中间块体的整个长度上只有一个内部有熔融材料流动的腔室的替代，该文件公 开了一种壁的存在，所述壁不是形成腔室而是形成多个不同宽度的通道和入口孔，由此允 许偏转主玻璃流以在其到达拉丝头中时更好地混合。另一个允许使熔融玻璃在成纤设备中沿循确定的路线以保证温度上更好的均勻 混合的解决方案是更改拉丝头的构造。专利US 5 928 402特别地公开了一个这样的解决 方案拉丝头被特别地设计为包括两个间隔开的、布置在拉丝头底部上方的栅格，这些栅格 按照其相对于彼此的布置方式在不同的位置被部分地阻塞。
发明内容
但是，本发明更具体地选择关注玻璃接收块体和中间块体形状的更改。因此，本发明的目的在于，为这些块体提供特殊的几何构造，从而增加进入拉丝头 的玻璃的热均勻性，以最终改善在拉丝头出口处的玻璃的热均勻性以及因此其粘性，而这 跟拉丝头的形状无关。根据本发明，用于成纤设备并用于接收熔融物质的玻璃接收块体包括唯一一个腔 室，该腔室具有由壁界定的流动通道、以及分别位于流动通道的相对两端的入口孔和出口 孔，其中入口孔位于被称为上表面的表面上，该表面具有两条相对的横边和两条相对的纵 边，并具有沿该表面的最长延伸边方向延伸的纵向中平面P和沿该表面的最短延伸边方向 延伸的另一个中平面Y。所述玻璃接收块体的特征在于，入口孔具有关于该玻璃接收块体的 沿最短延伸边方向延伸的中平面Y不对称的形状。如果说在现有技术中，一般为矩形的入口孔是完全对称的，则本发明允许通过不 对称性来以不同的方式将到达的玻璃分配到玻璃接收块体的腔室中，以保证在出口处更好 的温度均勻性。根据一个特征，入口孔具有上游部分和下游部分，其中上游部分用于布置在熔融 物质到达侧，下游部分关于沿最短延伸边方向延伸的中平面Y与上游部分相对，上游部分 比下游部分宽。在整个下文描述中，“上游”和“下游”是对应于成纤设备前炉中的熔融物质从上游 向下游的流动方向的修饰语。在下文描述中，术语“上”和“下”应分别理解为面对成纤设备的一部分的元件的 最高和最低部分，其中该安装好以便运行的元件接收从高处流向低处的待成纤物质流。根据另一个特征，入口孔具有沿闭合线的轮廓，其中所述闭合线具有分别对应于 布置得最接近所述玻璃接收块体的上表面的两条纵边的两点的两个点，这两个点之间的距 离至少等于0. 3XLi，优选地大于0. 5XLi，其中Ll为分开所述两条纵边的尺寸。有利地，所述玻璃接收块体的腔室向出口孔的方向汇聚。特别地，出口孔的面积和入口孔的面积的比值小于0. 5。出口孔相对于入口孔的明显缩小，与不对称性相结合，能进一步改善玻璃接收块 体腔室内熔融物质温度更均勻的分布。
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根据另一个特征，入口孔具有沿闭合线的轮廓，其中所述闭合线包括至少六个分 别连接六个点的曲线或直线部分。这六个点分别由六条假想线段连接，其中两条被称作上游横边的假想线段用于布 置在熔融物质流到达侧，两条被称作下游横边的假想线段关于沿最短延伸边方向延伸的中 平面Y与上游横边相对，两条被称作中边的假想线段各自分别连接一条上游横边和一条下 游横边。有利地，上游横边与纵向中平面P形成包括在45和90度之间的角α。下游横边与纵向中平面P形成包括在0和60度之间的角β。中边在与上游横边的交点处与纵向中平面P形成包括在0和45度之间的角Y。另外，中边从上游横边起，优选地向纵向中平面P的方向汇聚。有利地，入口孔具有的轮廓线在其整个周界上弯曲以使得腔室的壁在整个周边上 不间断地具有内曲形状(de forme incurv6)，从而允许物质更好的流动。优选地，玻璃接收块体的流动通道的壁具有从入口孔开始的倾斜度，该倾斜度在 壁的整个周边上是不均一的。该壁具有至少两个不同的倾斜度。特别地，所述壁在入口孔 的上游侧具有的倾斜度比位于入口孔的与上游部分相对的下游部分那侧的倾斜度大。本发明还涉及如上所述并与中间块体相关联的玻璃接收块体，这两个块体用于成 纤设备，其中所述中间块体包括唯一一个腔室，该腔室具有邻接玻璃接收块体出口孔的入 口、壁和出口。根据本发明的一个特征，中间块体的高度和玻璃接收块体的高度的比值小于0. 6， 优选地小于0. 45。另外，中间块体的腔室具有向出口方向扩大的形状。如果说玻璃接收块体具有类 似截面不对称的漏斗的形状，则中间块体具有类似截面不对称的、高度很小的倒置漏斗的 形状。最后，本发明涉及一种成纤设备，其包括如前所述的玻璃接收块体和中间块体、以 及设有对接中间块体的出口并用于接收熔融物质的入口的拉丝头。特别地，中间块体的出 口具有与拉丝头的入口截面相一致的截面。公知地，拉丝头具有对称轴线X。如果说在现有技术中，玻璃接收块体的入口孔完 全对称并且具有对应于拉丝头对称轴线的对称轴线，则相反地，在本发明中，分开玻璃接收 块体的入口孔的闭合线轮廓上相距最远的两个点的假想线段的中点，相对于拉丝头的对称 轴线X偏心。该构造也有利于到达拉丝头中的物质的温度均勻性。
现在将参照附图更详细地描述本发明的其他优点和特征。在这些附图中图1为现有技术的、用于成纤设备的玻璃接收块体和中间块体的分解透视图；图2为图1的元件的剖视图；图3为包括根据本发明的一个实施例的玻璃接收块体和中间块体以及常见拉丝 头的成纤设备的一部分的剖视图；图4为图3的玻璃接收块体和中间块体的分解透视图；图5为图4的玻璃接收块体的俯视6
图6和图7为根据本发明的另外两个实施例的玻璃接收块体的俯视图；图8示出了标出温度测量点的拉丝头栅格俯视图。
具体实施例方式在图3中示意地示出了成纤设备的一部分la。前炉Ib接收熔融物质(例如玻 璃)，其中所述熔融物质沿着从上游到下游的箭头F的方向流动。在前炉下方的部分中，该 设备包括符合本发明的玻璃接收块体1，其从前炉通道接收熔融物质；符合本发明的中间 块体2，来自玻璃接收块体1的熔融物质在其中流动；以及常见拉丝头3，玻璃到达其中。本发明当然可以应用于所有类型的能够成纤的材料，其中包括热塑性物质。公知地，沿着玻璃从上到下的到达方向，拉丝头3在上表面包括栅格30，在其相对 表面包括底部31。栅格30设有未示出的开口，并保证减慢输入拉丝头中的玻璃流。栅格还 保证利用焦耳效应来加热所述玻璃。底部31设有多个开孔或穿有孔的凸起(t6ton)32，它 们铺展在该底部的几乎整个表面上，用以保证向拉丝头外部输出玻璃丝。图4示出根据本发明的玻璃接收块体1和中间块体2的分解透视图。这些块体由耐抗熔融材料的流动所导致的热降解、腐蚀和侵蚀的耐火材料制成。一般使用由陶瓷制成的材料，公知地，该材料可以例如为氧化铝、氮化硅、氧化锆， 或者是基于镍、铁或钛的ODS (氧化物弥散强化)合金类材料，或者是尤其基于钨、钼或铌的 耐火合金类材料。相互邻接的块体1和2各自分别包括唯一一个玻璃在其中流动的腔室10和20。 将所述块体实施为只有唯一一个腔室的方案造成的磨损比如前述现有技术US 6 044 666 中公开的多个通道要少。为了便于制造，这些块体优选地关于中平面P对称，其中所述中平面P沿玻璃从上 向下的流动方向是竖直的，并且与所述块体的最长延伸边方向平行地延伸。本发明只专注于所述块体中腔室10和20的形状，而所述两个块体的外部形状和 整体尺寸是现有技术所专注的。所述块体具有平行六面体形外部形状，并通常具有大约为 0. 3至2. 5m长和0. 1至Im宽的外部尺寸。玻璃接收块体1的腔室10具有流动通道11、入口孔12、和出口孔13，其中，流动通 道11由壁Ila界定，入口孔12位于该玻璃接收块体的上表面14处、与玻璃到达其中的前 炉Ib的通道的底部共面，出口孔13在下部中、位于与入口孔12相对的端部并处于与中间 块体的腔室20的结合处。中间块体2的腔室20具有流动通道21、入口 22、和出口 23，其中流动通道21由壁 21a界定，入口 22对接中间块体的出口孔13，出口 23位于与拉丝头3的结合处并通向栅格 30。如前所述，当玻璃接收块体在成纤设备中处于安装位置时，玻璃接收块体的上表 面14处于前炉Ib的通道底部的平面内。表面14沿其短的延伸边方向具有两条横边，这两 条横边关于沿玻璃接收块体的最短延伸边方向延伸的中平面Y相对，表面14还具有两条纵 边，这两条纵边关于纵向中平面P相对。这里，表面14具有矩形形状。横边宽度为Li。根据本发明，并且如图3至5中可见，腔室10的形状可以类似于漏斗形状，该漏斗的入口截面12不对称，具有比其下游部分P2更宽的上游部分Pl，并且壁Ila上游侧的倾斜 度p6比下游侧的倾斜度p3更大。腔室、因此入口孔12具有关于沿块体的最短延伸边方向延伸的中平面Y不对称的 形状。入口孔12具有设置在熔融物质到达侧的上游部分Pl和关于中平面Y与上游部分 Pl相对的下游部分P2。上游部分Pl比下游部分P2宽。入口孔12具有沿着由直线或曲线部分组成的闭合线轮廓。优选地，该轮廓在整个 周界上是弯曲的，以便为腔室提供在整个周边上不间断地具有内曲形状的壁。在本发明的优选实施例中，该轮廓包括至少六个部分10a、10b、10c、IOcUlOe和 IOf，这些部分分别连接六个点Al、A2、A3、A4、A5和A6。为了更好地阐述入口孔的形状，选择考虑六条连接所述六个点Al、A2、A3、A4、A5 和A6的假想线段D1、D2、D3、D4、D5和D6(在图5中的窄虚线)。因为设置在最接近入口孔 的上游侧处，故线段Dl和D6称为上游横边。因为位于关于中平面Y与上游边相对的位置 处，故线段D3和D4称为下游横边。至于线段D2和D5，这两条线段各自分别连接上游横边 Dl与下游横边D3，和上游横边D6与下游横边D4。这里关于纵向中平面P对称的上游横边Dl和D6与所述平面P形成包括在45至 90度之间的角α。这里关于纵向中平面P对称的下游横边D 3和D4与所述平面P形成包括在0至 60度之间的角β。这里关于纵向中平面P对称的中边D2和D5，分别从上游横边Dl和D6起，向纵向 平面P的方向汇聚，这样保证了下游部分Ρ2比上游部分Pl小。更具体地，中边D2和D5分别在与上游横边Dl和D6的交点Al和Α5处与纵向中 平面P形成包括在O至45度之间的角Y。另外，入口孔12在上游部分Pl处相对于玻璃接收块体的宽度、因此相对于前炉通 道的宽度特别地大，以使得分别对应于布置得最接近上表面14的两条纵边的两点的两个 点Al和Α5相距的长度至少等于0. 3 X Ll，优选地大于0. 5 X Ll，其中Ll是分开所述两条纵 边的尺寸。还是根据本发明，腔室10向出口孔13的方向汇聚，出口孔13的面积S 2比入口 孔12的面积Sl小。缩窄足够地大，使得面积比值S2/S1小于0. 5。最后，玻璃接收块体的流动通道11的壁Ila具有倾斜度，从入口孔12的线开始的 该倾斜度在该壁的整个周边上不均一。优选地，该壁的倾斜度在所述六个点Α1、Α2、Α3、Α4、Α5和Α6中的每一个点处均改 变。由于腔室关于平面P对称，故只有在点Α6、Α1、Α2和A3处的四个不同的倾斜度(图4)。 根据本发明，位于腔室最上游端、即点Α6处的倾斜度ρ6比位于腔室最下游端、即点A3处的 倾斜度Ρ3大。至于中间块体2，该块体具有向出口 23的方向扩大的形状，入口 22的截面对应于 玻璃接收块体的出口孔13的缩窄截面，而出口 23则对应于拉丝头栅格30的表面。根据本发明，在入口 22和出口 23之间的这种突然变阔是在很小的高度上进行的。 实际上，中间块体2沿竖直方向的高度比玻璃接收块体的高度小得多。考虑玻璃接收块体1的高度Hl和中间块体的高度H2，比值H2/H1小于0. 6，优选地小于0. 45。这样，腔室入口孔的不对称性和玻璃接收块体与中间块体的所有其他前述具体特 征允许保证在整个拉丝头栅格30处有最佳的玻璃温度均勻性。作为附加示例，图6和7示出了玻璃接收块体的开口 12的其他轮廓。根据本发明， 可以看到该开口的不对称性，并伴随着面积S2和Sl的小比值，以及分开玻璃接收块体入口 孔的闭合线轮廓的相距最远的两点的假想线段的中点相对于拉丝头的对称轴线(X)向下 游的偏移。针对具有如图1和2所描述的、根据现有技术的玻璃接收块体和中间块体的参考 成纤设备，以及针对根据本发明的所述块体的形状的实施例，通过在拉丝头栅格处相同位 置上提取几个温度点测量了热均勻性。该示例中栅格具有矩形表面。所选点分布在拉丝头沿其最长延伸方向的对角线上。Tl和T2这两点位于拉丝头 纵边附近，点T3对应于拉丝头中心，另外两点T4和T5位于点T3两侧、在拉丝头中心和拉 丝头角的中间。下文给出的表格示出了根据所述块体的形状，即根据参考形状(常见成纤设备) 和图4示例的形状，Tl至T5这五个点的温度以及这些点之间记录到的最大偏差。 观察到，对于参考拉丝头而言，这些点之间的温度梯度和最大偏差比与本发明的 玻璃接收块体和中间块体的形状相关联的拉丝头大得多。这样，本发明的新几何构造允许改善在拉丝头入口的整个表面上的温度均勻性。
权利要求
一种用于成纤设备和用于接收熔融物质的玻璃接收块体(1)，所述玻璃接收块体包括唯一一个腔室(10)，所述腔室(10)具有由壁(11a)界定的流动通道(11)、以及分别位于所述流动通道的相对两端的入口孔(12)和出口孔(13)，所述入口孔(12)位于被称为上表面的表面(14)上，所述表面(14)具有两条相对的横边以及两条相对的纵边，并且具有沿所述表面(14)的最长延伸边方向延伸的纵向中平面(P)和沿所述表面(14)的最短延伸边方向延伸的另一中平面(Y)，所述玻璃接收块体的特征在于，所述入口孔(12)具有关于所述玻璃接收块体的沿最短延伸边方向延伸的中平面(Y)不对称的形状，并且所述入口孔(12)具有上游部分(P1)和下游部分(P2)，其中所述上游部分(P1)用于布置在熔融物质到达侧，所述下游部分(P2)关于沿最短延伸边方向延伸的中平面(Y)与所述上游部分相对，所述上游部分比所述下游部分宽。
2.如权利要求1所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述入口孔(12)具有沿闭合线的 轮廓，所述闭合线具有分别对应于布置得最接近所述上表面(14)的两条纵边的两点的两 个点(Dl、D6)，这两个点之间的距离至少等于0. 3XLi，优选地大于0. 5XLi，其中Ll为分 开所述两条纵边的尺寸。
3.如权利要求1或2之一所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述腔室(10)向所述出 口孔(13)的方向汇聚。
4.如权利要求1至3之一所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述出口孔(13)的面积 与所述入口孔(12)的面积的比值(S2/S1)小于0.5。
5.如前述权利要求中任一个所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述入口孔(12)具有 沿闭合线的轮廓，所述闭合线包括至少六个分别连接六个点(A1、A2、A3、A4、A5、A6)的曲线 或直线部分(10a、10b、10c、IOcU IOeUOf)。
6.如权利要求5所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述六个点(A1、A2、A3、A4、A5、A6) 分别由六条假想线段(Dl、D2、D3、D4、D5、D6)连接，其中被称为上游横边的两条假想线段 (DU D6)用于布置在熔融物质流到达侧，被称为下游横边的两条假想线段(D3、D4)关于沿 最短延伸边方向延伸的中平面(Y)与所述上游横边相对，被称为中边的两条假想线段(D2、 D5)各自分别连接一条上游横边和一条下游横边。
7.如权利要求6所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述上游横边(D1、D6)与所述纵 向中平面(P)形成包括在45至90度之间的角α。
8.如权利要求6所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述下游横边(D3、D4)与所述纵 向中平面(P)形成包括在0至60度之间的角β。
9.如权利要求6所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述中边(D2、D5)在与所述上游横 边(D1、D6)的交点(A1、A5)处与所述纵向中平面(P)形成包括在0至45度之间的角Y。
10.如权利要求6至9之一所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述中边(D2、D5)从所 述上游横边(D1、D6)起，向所述纵向中平面(P)的方向汇聚。
11.如前述权利要求之一所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述入口孔(12)具有在 其整个周界上弯曲的轮廓线。
12.如前述权利要求之一所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述流动通道(11)的所 述壁(Ila)具有从所述入口孔(12)开始的倾斜度，所述倾斜度在所述壁的整个周边上不均2
13.如权利要求12所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述壁(Ila)具有至少两个不同 的倾斜度。
14.如权利要求13所述的玻璃接收块体，其特征在于，所述壁(Ila)在所述入口孔的上 游侧具有的倾斜度(P6)比位于所述入口孔的与所述上游部分相对的下游部分那侧的倾斜 度(p3)大。
15.如前述权利要求之一所述的、与中间块体(2)关联的玻璃接收块体(1)，所述两个 块体用于成纤设备，所述中间块体包括唯一一个腔室(20)，所述腔室(20)具有邻接所述玻 璃接收块体的出口孔(13)的入口(21)、壁(21a)和出口(22)。
16.如权利要求15所述的玻璃接收块体和中间块体，其特征在于，所述中间块体的高 度(H2)与所述玻璃接收块体的高度(Hl)之间的比值(H2/H1)小于0. 6，优选地小于0. 45。
17.如权利要求15或16所述的玻璃接收块体和中间块体，其特征在于，所述中间块体 的腔室(20)具有向所述出口(22)的方向扩大的形状。
18.—种成纤设备，其包括如权利要求15至17之一所述的玻璃接收块体(1)和中间块 体(2)以及拉丝头(3)，所述拉丝头设有对接所述中间块体的出口(22)并用于接收熔融物 质的入口(30)。
19.如权利要求18所述的成纤设备，所述拉丝头(3)具有对称轴线(X)，其特征在于， 分开所述玻璃接收块体的入口孔(12)的闭合线轮廓上相距最远的两点的假想线段的中点 (M)相对于所述拉丝头的对称轴线(X)偏心。
全文摘要
一种用于成纤设备和用于接收熔融物质的玻璃接收块体(1)，该玻璃接收块体包括的唯一一个腔室(10)具有由壁(11a)界定的流动通道(11)。入口孔(12)具有关于所述玻璃接收块体的沿最短延伸边方向延伸的中平面(Y)不对称的形状，并且在玻璃到达侧具有上游部分，所述上游部分比其关于中平面(Y)相对的下游部分更宽。另外，所述壁(11a)上游侧的倾斜度有利地比下游侧的倾斜度大。本发明还涉及相对于玻璃接收块体高度很小的中间块体。
文档编号C03B37/08GK101918332SQ200880123423
公开日2010年12月15日 申请日期2008年10月21日 优先权日2007年10月29日
发明者A·伯塞洛特, A·贾西, F·维亚尼, O·博尼 申请人:欧洲圣戈班技术结构公司