多边形漏板模件和包含该模件的坩埚组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于生产玻璃纤维的坩埚组件的漏板模件，所述漏板模件包含侧壁，所述侧壁围绕漏板(11)的至少一部分周界，所述漏板形成所述模件的底板，所述漏板形成凸多边形，其特征在于，所述多边形漏板包含至少5条边(N≥5)，优选地至少6条边(N≥6)，更优选地所述多边形漏板包含6条边(N＝6)。本发明还涉及包含至少一个上述漏板模件的坩埚组件。
【专利说明】多边形漏板模件和包含该模件的坩埚组件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃纤维制造设备。特别涉及一种坩埚组件，该坩埚组件以允许降低 用于其制造的昂贵合金的量的设计提供有效加固的漏板。
【背景技术】
[0002] 可以通过在烙化器中烙化玻璃成分并经由甘祸组件（bushing assembly)的漏板 (tip plate)将其拉丝来生产玻璃纤维。坩埚组件通常为具有两对相对的侧壁和端壁的矩 形盒体的形式，其中所述两对相对的侧壁和端壁形成了顶部具有开口的矩形盒体的周界， 该位于矩形盒体顶部的开口与熔化器流体连通。底板包含漏板，该漏板是包含大量开孔或 者漏孔的板，以使玻璃熔融物可以流经它们以形成纤维，该纤维被变细从而达到所期望的 直径。为了确保玻璃熔融物粘度的最佳控制，必须准确控制漏板的温度。漏板的温度依赖 于玻璃熔融物成分，但通常远远高于l〇〇〇°C。由于极端工作条件，坩埚组件的各种部件是由 钼或钼合金制成的，典型地由铑钼合金制成。
[0003] 施加在漏板的负载基本上为：一方面，位于所述漏板顶部的玻璃熔融物的重量； 另一方面，下部施加至纤维的拉力。在远远高于1000摄氏度的温度下，漏板对蠕变和下弯 敏感并不令人奇怪。为了提高产率，使用了具有更多漏孔的更大漏板，这增加了蠕变和下弯 的问题。出于这个原因，除了沿着漏板长度方向分布的横向角撑（gussets)的使用，常在底 板的中心提供纵向中央加劲肋（rib)从而在纵向为该漏板加劲；这种设置相当于在单个坩 埚组件中具有被纵向梁分隔的两个平行的漏板。通常，这两个漏板部分和中央梁是由单个 板适当折叠制成的。然而，可以将该中央梁焊接至单个漏板的顶面的中心或焊接至两个分 隔的漏板的纵向边。在 W02000/001630、W02009/128749、W09958460、或 EP0931026 中公开 了坩埚组件的示例，该坩埚组件包含中央加劲肋，所述加劲肋将坩埚组件的底板分为两个 漏板。
[0004] 当坩埚组件磨损时，必须将其卸下来，并用一个新的替代。旧的坩埚组件可被拆 卸、清洗，并且利用贵金属修补从而重新获得新的坩埚组件。这种操作是昂贵的并且需要高 素质的操作者。因此坩埚的使用寿命导致巨大的经济担忧。另一方面，尽管回收利用，但是 用于制造新的坩埚的贵金属是非常昂贵的，所以需要最小化用于制造新的坩埚的这种材料 的量。
[0005] 本发明提供了一种坩埚组件的新设计，容许有效加固漏板，并且在降低用于制造 新的坩埚的昂贵合金的量的同时很好地均匀化熔融态玻璃。本发明的以上以及其他有益效 果在后续部分介绍。
【发明内容】
[0006] 在附加的独立权利要求中定义了本发明。在从属权利要求中定义了优选的实施 方式。特别的，本发明涉及一种漏板模件，用于生产玻璃纤维的坩埚组件，所述漏板模件 包含侧壁，所述侧壁围绕漏板的至少一部分周界，所述漏板形成所述模件的底板，所述漏板 形成凸多边形，其特征在于，所述多边形漏板包含至少5条边（N > 5)，优选地至少6条边 (N彡6)，更优选地所述多边形漏板包含6条边（N = 6)。在几何学中，"凸多边形（convex polygon)"被定义为穿过多边形（并且不正切于边或角）的任意线与该多边形的边界只相 交两次。相当于，凸多边形的所有内角均小于180°。所述多边形漏板的角优选地均为至少 90度并小于180度，优选地所有角都包含在100度至160度之间。所述多边形优选为环形 (cyclic)，其在几何学上指所有角都内接于单一圆上的多边形。由漏板形成的多边形不必 要是规则的，但优选地多边形漏板的N条边都具有多边形各边长度均值± 20 %以内的长度 Li, Lniean = ΣΙ^/Ν，其中 i = 1 至 N。
[0007] 根据本申请的漏板模件优选地包含置于所述模件侧壁的顶部的顶板（ceiling)。 至少一个但不是模件的所有侧壁优选地包含筛（screen)、格栅（grid)、或网格（mesh),以 使模件内部与玻璃烙融物源流体连通（fluid communication)。该漏板多边形优选地包含 至少一对平行的两条边，所述一对平行的两条边的至少一边优选地在所述边的至少一部分 上不包含侧壁。这容许两个或多个排列在一条直线上的这种漏板模件形成由各模件的侧壁 限定的连续内部容积。
[0008] 本发明还涉及包含至少一个如上所述漏板模件的坩埚组件。优选地，所述坩埚组 件包含共享公共边的第一和第二漏板模件，所述边在其至少一部分上没有侧壁。如上所述， 如果所述公共边平行于第一和第二漏板的相对边，可以沿一条直线排列若干个这种漏板模 件。在一个优选的实施方案中，第一和第二漏板模件被加劲肋（stiffening rib)分隔。在 这个实施方案中，各漏板模件可以进一步包含置于其侧壁的顶部的顶板，并且其中加劲肋 形成分配集室（distribution manifold)的底板（floor),所述分配集室经由筛、栅格、或 网格使各模件内部与烙融态玻璃的上游源（upstream source)流体连通，所述烙融态玻璃 的上游源的底板是由各模件的顶板形成的。
[0009] 当排列至少两个漏板模件，所述至少两个漏板模件共享公共边从而形成沿纵向延 伸的第一漏板组件，同时排列至少两个其他漏板模件，所述至少两个其他漏板模件共享公 共边从而形成沿纵向延伸的第二漏板组件，这些第一和第二漏板组件可以并排排布并通过 所述集室被彼此分隔，所述集室平行于至少两个漏板模件的所述两个组件的排列延伸。该 集室可以限定出朝向第一和第二漏板组件的两个分隔的流体连通路径。由此该集室可以经 由栅格、筛或网格与熔融态玻璃的上游源流体连通，并经由栅格、筛或网格与各第一和第二 漏板组件在下游流体连通，所述栅格、筛或网格是与所述集室相邻的各模件的侧壁的组成 部分。形成集室底板的加劲肋有利地限定出面向集室内部的顶脊（top ridge)，所述脊包含 于平行于所述纵向的平面内并且垂直于由漏板形成的平面，并形成非直线，优选地形成至 少一个"V"。形成集室底板的部分加劲肋结构通常由金属制成，并且其底部表面优选地通过 由耐火材料制成的填充体支撑，所述耐火性材料填充体优选地进一步包含外部加劲金属支 撑体。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 为了更全面地理解本发明的本质，将参考附图进行以下详细描述，附图有：
[0011] 图1表示根据本发明的六边形漏板模件。
[0012] 图2表示被由集室底板形成的加劲肋分隔的一对相对的六边形漏板模件。
[0013] 图3表示形成根据本发明的坩埚组件的底板的漏板模件的排布的实施方案。
[0014] 图4表示根据本发明的添加了限定集室的连续筛的坩埚组件，其包含如图2所示 的若干个六边形漏板模件，所述若干个六边形漏板模件并排排布并被加劲肋结构分隔为两 排。
[0015] 图5表示图4的完整坩埚组件的视图。
【具体实施方式】
[0016] 如图1所示，根据本发明的漏板模件包含侧壁，所述侧壁围绕漏板（11)的仅一部 分周界，所述漏板形成该模件的底板，所述漏板形成凸多边形，其特征在于，所述多边形漏 板包含至少5条边（N > 5)，优选地至少6条边（N > 6)，更优选地所述多边形漏板包含偶 数条边，代表性地，如图1所示，所述多边形漏板包含6条边（N = 6)。按定义，凸多边形的 所有角都小于180度。这些角优选地都大于90度。这些角优选地都包含在100度至160 度之间。由于圆形对于蠕变产生最大的抵抗力，因此目标是使漏板几何学上接近圆形，这 是因为在圆中边的任一点到几何中心的距离均是最短的。出于这个原因，优选所述多边形 为环形多边形，即，这样的多边形的所有角都内接于单一圆。六边形漏板是有利的，因为他 们的几何结构提供并排且相对配置的若干个这种漏板的密集排列，这种配置被加劲肋（21) 分隔（参见图3)。优选地，该漏板包含至少一对平行的两条边，所述一对平行的两条边的至 少一条边优选地在所述边的至少一部分上不包含侧壁。这样，若干个漏板模件可以排列在 一条直线上从而形成漏板组件（1A，1B)。图4(a)显示了隔着加劲肋（21)彼此连接的两个 这种漏板组件（1A，1B)。
[0017] 根据本发明的漏板模件包含置于模件侧壁的顶部的顶板（12)。至少一个但不是模 件的所有侧壁包含筛、格栅、或网格（23)。图1中显示的实施方案包含六边形漏板，所述六 边形漏板具有至少两对平行的边，所述两对平行的边被四个侧壁围绕，所述四个侧壁两两 相邻排布，各对相邻的壁被所述至少两条平行的边分隔。一对相邻侧壁的顶部包含筛（23)， 所述筛（23)容许玻璃熔融物流经。为了进一步加强漏板抗蠕变，可以将角撑（5)连接至漏 板（11)的顶面（面向模件内部）。漏板模件进一步包含顶板（12)，其应用将在以下进行论 述。图1中所示的模件，其两条边上没有侧壁，适于形成如图4(a)中所示的漏板组件（1A， 1B)，该漏板组件（1A，1B)为非穷尽式排列。形成漏板组件末端的漏板必须包含没有侧壁的 单个边。如果坩埚组件由单个根据本发明的漏板模件组成，则所述漏板的所有边应被侧壁 围绕。在大多数应用中，需要大量的漏孔以高产率的进行生产，并且极少数情况下坩埚组件 包含单个漏板模件。在大多数情况中，根据本发明的坩埚组件可以包含如图4和图5所示 的若干个漏板模件。
[0018] 图2显示了根据本发明的坩埚组件的优选实施方案的子单元。该坩埚组件由图 1中所示的两个漏板模件通过集室（2)彼此连接而组成，所述集室（2)的底板形成加劲肋 (21)。图2中可以看出各模件的顶板（12A，12B)形成了朝向中央集室⑵入口倾斜的斜面， 该中央集室（2)优选地包含通过分散玻璃熔融物流（flow)而有助于混合和均化玻璃熔融 物的成分和温度的筛（22)。该倾斜的顶板（12A，12B)有助于将玻璃熔融物流驱赶向集室， 并保证没有玻璃熔融物淤塞的死角。该玻璃熔融物可以从集室（2)内部经由筛（23)进入 任一个模件，筛（23)在图2中未示出但在图1中示出。可以看出位于两个漏板模件、加劲 肋（21)和顶筛（22)之间的集室开口还可以包含筛（25)，从而通过进一步分散玻璃熔融物 流来进一步均化玻璃熔融物。图4(c)显示了沿两条平行方向排列的若干个这种单元的组 件中筛（25)是如何被布置的。
[0019] 图3(a)显示了如图2中所示的两对组件如何可以并排连接（为了清晰图中未示 出侧壁）。通过连接模件，形成第一和第二漏板组件（1A，1B)，各包含共享公共边的至少两 个漏板（111A，112A)和（111B，112B)。所述边优选地平行于共享所述边的各漏板的另一边， 由此可以排列若干个漏板模件以形成如图4(a)中所示的直线。加劲肋可以具有不同的几 何结构，一定程度上由漏板的多边形的形状决定。例如，如图3中所示，该加劲肋结构可以 具有锯齿状上部脊，并包括从六边形漏板的各边朝向集室延伸的平面（211A1&2,212A1&2) 和（211B1&2,212B1&2)。由于两条相邻边面朝向集室⑵相交于第一六边形漏板（IllA)的 顶点，两个非平行面（211A1，211A2)被连接至所述第一漏板并形成从所述顶点向加劲肋的 脊延伸的凹边（concave edge),并且由此形成V形脊。属于第二漏板组件（IB)的相应第二 漏板（IllB)也包含从漏板（IllB)的两条相邻边朝向集室延伸的一对平面（21 IBl，211B2)， 并且由此形成V形脊，第一和第二漏板（I11A，111B)的平面对通过该V形脊被连接。并排连 接若干对这种第一和第二漏板（112A，112B)得到根据本发明的优选坩埚组件的底板。这种 多面加劲肋不仅加固了坩埚底板以抗蠕变，同时有助于在玻璃熔融物流经由筛（23A，23B) 到达两个漏板组件（1A，1B)前对其进一步分流（参见图4(b))。
[0020] 图3 (b)显示了围绕中央六边形集室的6个六边形漏板模件的另一种排布，其中中 央六边形集室的底板形成加劲支护（21C)，由此形成蜂窝结构。通过添加第二加劲支护可以 增加坩埚组件的容量，例如，共享漏板（113)和（114)的相邻自由边并排布围绕所述第二加 劲支护的4个附加漏板模件等。该中央加劲支护优选地朝向集室内部凸起，形成例如六边 形金字塔，从而将玻璃熔融物流驱动并分配至各漏板（I 11-116)。
[0021] 图4显示了根据本发明的坩埚组件的不同实施方案。与前面的比较，图4的各连 续的图（a)至图（d)包含附加的特征。如图4(a)中所示，通过沿纵向排列若干个漏板模件 形成两个漏板组件（1A，1B)，所述若干个漏板模件通过公共边两两连接，所述公共边平行于 两个漏板共享的其他边，由此形成直线。该两个漏板组件（1A，1B)通过如图3(a)所述的加 劲肋（21)相连接。通过在组件顶部添加顶板（12A，12B)获得可使用的坩埚组件，所述顶板 包含开口或筛（22)以使坩埚组件的内部与玻璃熔融物源流体连通。
[0022] 图4(b)显示了可以通过在与加劲肋（21)相邻的各漏板模件的侧壁上添加侧筛 (23A，23B)来形成集室（2)，由此形成朝向各第一和第二漏板组件（1A，1B)的集室的侧面连 通路径。可以添加如图4(c)中所示的横切于侧筛（23A，23B)的横筛（25)从而进一步分 流玻璃熔融物流，同时进一步加固所述结构。加劲肋的锯齿状边在纵向上驱动玻璃熔融物 流。图4(d)显示了完整的集室（2)，其包含由加劲肋（21)形成的底板、能透过玻璃熔融物 的由筛（23A，23B)形成的侧壁以及封闭顶部的顶筛（22)。图5显示了具有倾斜顶板（12A， 12B)的坩埚组件，该倾斜顶板（12A，12B)封闭了漏板模件顶部从而形成了第一和第二漏板 组件，该第一和第二漏板组件使得玻璃熔融物流向顶筛（22)并经过顶筛（22)，向下进入集 室（2)。如图5中所示，可以通过在第一和第二漏板组件（1A，1B)与加劲肋（21)之间限定 的空间填充耐火材料的填充体（27)来进一步加固加劲肋的底面。可以通过外部加劲金属 支撑体（26)进一步加固所述耐火填充体。
[0023] 有限元模型揭示，与相同容量的传统坩埚组件设计相比，根据本发明的坩埚组件 容许节省大量的珍贵材料，该传统坩埚组件包含被肋分隔的两个矩形漏板。表1比较了 6000个漏孔的该传统坩埚组件的特征与图4&5中显示优选实施方案的特征，该优选实施方 案具有12个六边形漏板模件，各模件包含529个漏孔，该12个六边形漏板模件排布成各具 有6个漏板模件的两个漏板组件（1A，1B)，并且两个漏板组件（1A，1B)布置于中央集室（2) 的两侧，所述中央集室（2)的底板形成加劲肋。
[0024] 表1 :相比于传统设计的本发明的特征
【权利要求】
1. 一种漏板模件，其用于生产玻璃纤维的坩埚组件，所述漏板模件包含侧壁，所述侧 壁围绕漏板（11)的至少一部分周界，所述漏板形成所述模件的底板，所述漏板形成凸多边 形，其特征在于，所述多边形漏板包含至少5条边，即N> 5,优选地至少6条边，即N> 6， 更优选地所述多边形漏板包含6条边，即N= 6。
2. 根据权利要求1所述的漏板模件，其特征在于，所述多边形漏板（11)的角均为至少 90度且小于180度，优选地所有角都包含在100度至160度之间，并且其中所述多边形优选 为环形。
3. 根据权利要求1或2所述的漏板模件，其进一步包含置于所述模件的侧壁的顶部的 顶板（12)。
4. 根据前述任一项权利要求所述的漏板模件，其特征在于，至少一个但不是所有侧壁 包含侧筛、格栅或网格（23)。
5. 根据前述任一项权利要求所述的漏板模件，其特征在于，所述漏板包含至少一对平 行的两条边，所述一对平行的两条边的至少一条边优选地在所述边的至少一部分上不包含 侧壁。
6. -种坩埚组件，其包含至少一个根据前述任一项权利要求所述的漏板模件。
7. 根据权利要求6所述的坩埚组件，其特征在于，至少两个漏板模件共享公共边，所述 边在其至少一部分上不包含侧壁。
8. 根据权利要求6或7所述的坩埚组件，其特征在于，至少两个漏板模件被加劲肋 (21) 分隔。
9. 根据权利要求8所述的坩埚组件，其特征在于，各漏板模件包含置于所述模件的侧 壁的顶部的顶板（12)，并且其中加劲肋（21)形成分配集室（2)的底板，所述分配集室（2) 经由筛、栅格或网格（22, 23)使各模件的内部与熔融态玻璃的上游源（3)流体连通，所述熔 融态玻璃的上游源（3)的底板是由各模件的所述顶板（12)形成的。
10. 根据权利要求9所述的坩埚组件，其包含沿纵向延伸的第一和第二漏板组件（1A， 1B)，所述第一和第二漏板组件（1A，1B)并排排布且各自由侧壁和端壁围绕，所述第一和第 二漏板组件通过所述集室（2)被彼此分隔，所述集室（2)沿所述纵向延伸并限定出朝向所 述第一和第二漏板组件（1A，1B)的两个分隔的流体连通路径，其中各漏板组件（1A，1B)包 含至少两个漏板模件，各漏板模件优选地包含六边形漏板（111A，111B，112A，112B)，并且通 过各对漏板的公共边沿纵向两两连接给定的漏板组件的所有漏板模件，所述公共边与各漏 板的相对边平行。
11. 根据权利要求10所述的坩埚组件，其特征在于，所述集室（2)经由栅格、筛或网格 (22) 与熔融态玻璃的所述上游源流体连通，并经由侧栅格、筛、或网格（23A，23B)与所述 第一和第二漏板组件（1A，1B)中的每个漏板组件在下游流体连通，所述侧栅格、筛、或网格 (23A，23B)是与所述集室相邻的各模件的侧壁的组成部分。
12. 根据权利要求10或11所述的坩埚组件，其特征在于，形成所述集室（2)底板的所 述加劲肋（21)限定出面向集室内部的顶脊，所述脊包含于平行于所述纵向的平面内并且 垂直于由漏板形成的平面，并形成非直线，优选地形成至少一个"V"。
13. 根据权利要求8-12任一项所述的坩埚组件，其特征在于，形成所述集室（2)底板的 部分加劲肋结构（21)由金属制成，并且其底部通过由耐火材料制成的填充体（27)支撑，所 述耐火性材料填充体优选地进一步包含外部加劲金属支撑体（26)。
14.根据权利要求6或7所述的坩埚组件，其包含以蜂窝方式围绕六边形中央支护 (21C)两两共享公共边而并排排布的6个六边形漏板模件，其中所述中央支护（21C)优选地 形成六边形中央玻璃熔融物分配集室（2)的底板。
【文档编号】C03B37/085GK104379520SQ201380031895
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2012年6月21日
【发明者】菲利普·西蒙, 迪米特里·劳伦特, 乌特库·艾哈迈德·厄兹登, 克里斯托弗·布勒克曼, 亚历山大·贝措尔德 申请人:3B玻璃纤维公司