专利名称：控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种玻璃供料中调整玻璃流量的方法及其装置，具体涉及一种溢流下拉熔制工艺中控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法及其装置，本发明的一个特别重要的应用是生产液晶显示器所用的玻璃基板，如用于制造TFT-LCD的基板。
背景技术：
用于半导体驱动的显示装置中，尤其是用于TFT/LCD显示装置中的玻璃必须具备非常小的厚度偏差和弯曲规格。
根据美国专利No.3338696中所述的装置，当进入成型装置的熔融玻璃的流量变化时，成型溢流砖成型的玻璃板在宽度方向上的厚度要发生变化，在稳定工况生产时就要求进入成型装置的玻璃的流量稳定在一常数。
另外当成型装置的相关工艺参数，如溢流砖倾角、成型温度、拉引速度等改变时，为了获得均匀厚度分布的玻璃基板，就要求进入溢流成型装置的玻璃流量随之改变。
现有技术中的方法是靠调整熔融玻璃的温度，即料碗前的冷却管内熔融玻璃的冷却的程度来进行调整，升高或降低玻璃温度进行实现的。现有技术的缺陷是控制和调整的方法太单一，存在流量和温度相互影响的因素，当玻璃液的温度发生变化(升高或降低)时，由于对应的玻璃液的粘度发生变化，玻璃在流动过程中受到的粘滞阻力的增大或减小，玻璃的流量就要发生变化。同时温度的变化可能导致玻璃缺陷。并且，在供料段，玻璃液的温度调整范围是有限制的，可能在要求的温度范围内，流量仍无法满足生产要求。
溢流下拉熔制工艺中改善玻璃的均匀性的方法之一是使熔融玻璃通过位于窑炉后面的垂直取向的搅拌池。该搅拌池具有一个中间轴的搅拌器，中间轴的周向有叶片，搅拌器由电机驱动旋转。现有技术中，搅拌器和搅拌池只起到均匀和改善玻璃的作用。本发明涉及这种搅拌池和搅拌器的操作，具体地说通过对搅拌池和搅拌器的改进，能够通过改变搅拌器的转速和/或旋转方向可以实现加速或减缓玻璃液在搅拌池内的流动，来改变料碗内的玻璃液面高度，从而改变进入成型装置的玻璃流量，在需要保持玻璃流量稳定或改变玻璃的流量时，很方便地控制或调整玻璃的流量。
发明内容
鉴于先前所述，本发明的目的是通过对搅拌池和搅拌器的改进，使得通过改变搅拌器的转速和/或旋转方向可以实现加速或减缓玻璃液在搅拌池内的流动，来改变料碗内的玻璃液面高度，从而改变进入成型装置的玻璃流量，在需要保持玻璃流量稳定或改变玻璃的流量时，很方便地控制或调整玻璃的流量。
本发明的目的是这样实现的一种控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法，通过选择改变位于搅拌池内的搅拌器的转速、旋转方向或转速和旋转方向之一，来调整流经搅拌池的玻璃量即流入料碗的玻璃液流量，从而控制料碗内玻璃液面的高度，保证下落管内一定的玻璃流速，同时选用能够在改变搅拌器的转速、旋转方向或转速和旋转方向之一时，流体经搅拌器搅拌后获得的能量能够发生变化的玻璃供料装置。
保证搅拌器在搅拌池内旋转时，当改变搅拌器的转速或旋转方向，相应的流经供料系统的单位重量流体经搅拌器搅拌后获得的能量要发生变化，这种玻璃的能量公式如下，熔融玻璃从搅拌器的叶轮的内边缘流入，经叶片流道从外缘流出，则单位重量流体经搅拌器搅拌后获得的能量为He=QN60g(1b2tanα2-1b1tanα1)=A*·QN60g]]>式中A·=1b2tanα2-1b1tanα1]]>表示的是和搅拌器的特征尺寸有关的系数，Q体积流量(m^3/s)；N搅拌器转速(r/min)；g重力加速度(m/s^2)；b叶轮入口、出口宽度(m)。
一种根据所述的控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法而选用的供料装置，包括搅拌池、位于搅拌池内的搅拌器、通过铂合金管与搅拌池相连接的料碗、连接于料碗下方的下落管，其特征在于搅拌池出口为离心形式，出口轴线和搅拌池内壁相切，搅拌器的叶片是多组，叶片是涡轮形状的，并带有入口角α1和出口角α2，搅拌器的位置靠近搅拌池的出口。
一种根据所述的控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法而选用的供料装置，包括搅拌池、位于搅拌池内的搅拌器、通过铂合金管与搅拌池相连接的料碗、连接于料碗下方的下落管，其特征在于搅拌池的入口、出口的中心轴线和搅拌池的中心轴线在同一平面；搅拌器的叶片为螺旋形。
一种根据所述的控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法而选用的供料装置，包括搅拌池、位于搅拌池内的搅拌器、通过铂合金管与搅拌池相连接的料碗、连接于料碗下方的下落管，其特征在于搅拌池的入口、出口的中心轴线和搅拌池的中心轴线在同一平面；搅拌器的叶片为多组，且叶片有一定的旋向角。
作为本发明的一个有益结果，由于搅拌器能起到调节玻璃(液面)的作用，不用再通过改变连接搅拌池和料碗间的铂合金管的温度来调整玻璃流量，从而可以稳定玻璃供料系统各段的温度，减少了玻璃缺陷的产生。
图1是表示用于制造平板玻璃的溢流下拉熔融法中所用的生产系统示意图。
图2是表示搅拌池、冷却管、料碗、下落管和入口管之间连接的示意图。
图3是表示另外一种形状的搅拌池，出口轴线与搅拌池内腔相切。
图4是表示一种叶片为涡轮形状的搅拌器，这种搅拌器和图3所示的搅拌池配合使用。
图5是表示一种形状的搅拌池，出口轴线垂直于搅拌池内腔。
图6是表示一种叶片为螺旋形状的搅拌器，这种搅拌器和图5所示的搅拌池配合使用。
图7是表示表示另一种形状搅拌器，这种搅拌器和图5所示搅拌池配合使用。
图8是表示现有技术的一种形状的搅拌器，搅拌器的叶片是平的，方向沿中心轴的径向。
具体实施例方式
图1示出了熔制法制造玻璃基板的制造系统。参看图1，制造系统包括玻璃窑炉100、澄清管115、搅拌池120、料碗125、成型装置135等。玻璃原材料在玻璃窑炉内熔解成熔融玻璃126；熔融的玻璃从玻璃窑炉100进入澄清管115，澄清管115内有高温处理区域，从而消去熔融玻璃中的气泡；澄清管115通过连接管122与搅拌池120相连，搅拌池120和料碗125之间有冷却管127连接；熔融的玻璃由搅拌池120进入料碗125，然后进入下落管130，流入成型装置的入口管132，最后进入溢流成型装置。
本发明中的供料系统参看图2，它包括搅拌池220、搅拌器222、连接管227、料碗225、下落管230、成型装置入口管232。上述各部分全部是铂合金加工制成。在稳定工况下，料碗内的玻璃液面稳定在一定的高度，料碗内玻璃液面高度对玻璃板成型生产至关重要，高度的确定和玻璃的流量、料碗及下落管的特征尺寸、玻璃的粘度等有关。
图3和图4示出了本发明的一个例子。图3示出了本发明的一种搅拌池，它包括入口310、出口320、搅拌室330，搅拌池的出口是离心式的。图4示出了本发明中与图3搅拌池配套使用的一种搅拌器，搅拌器包括叶轮410和中心轴420，这种搅拌器的叶片是多组，叶轮是涡轮形状的，入口角和出口角分别是α1、α2；搅拌器的位置比较靠近搅拌池的出口。
图5示出了现有技术中的一种搅拌池，包括入口510、出口520、搅拌室530；出口轴线垂直于搅拌室内腔。
图6和图7分别示出了另外两个实施例中的搅拌器。图6中的搅拌器的叶片610是螺旋形的，当搅拌器的转向和搅拌器叶片的螺旋方向一致时，搅拌器的转动可以驱动玻璃液的流动。图7中的搅拌器的叶片是多组，叶片710和中心轴720有一定的夹角α，当按图中指示的方向旋转时，搅拌器的转动可以驱动玻璃液的流动。这两种搅拌器和图5所示的搅拌池配套使用。
图8示出了现有技术的一种搅拌器。搅拌器有多组错综排列的叶片810，叶片垂直于搅拌器的中心轴820，这种搅拌器的转速不影响玻璃流量，只对玻璃的均匀起作用。
实施例1本发明中第一个实施例中的搅拌池是离心形的，它有一入口和一出口，出口的中心轴线和搅拌池的内壁相切，如图3所示。搅拌器有多个叶片，叶片是涡轮形状的，如图4所示。熔融玻璃从叶轮的内边缘流入，经叶片流道从外缘流出。则单位重量流体经搅拌器搅拌后获得的能量为He=QN60g(1b2tanα2-1b1tanα1)=A*·QN60g]]>式中A·=1b2tanα2-1b1tanα1]]>表示的是和搅拌器的特征尺寸有关的系数，Q体积流量(m^3/s)；N搅拌器转速(r/min)；g重力加速度(m/s^2)；b叶轮入口、出口宽度(m)；由搅拌器驱动获得的能量将加速玻璃在供料系统内的流动。由此可知，本实施例中的搅拌器在搅拌池内旋转时，当改变搅拌器的转速，相应的流经供料系统的玻璃获得的能量就大，从而增加了流量。
根据上述的发明内容，当搅拌器的旋转方向与搅拌器叶轮入口开口的方向角相反时，值符号相反，流经玻璃供料系统的玻璃流量将减少。
将专利CN200510007338.0中无碱熔融玻璃导入本发明所示的供料系统中，本实施例中供料系统中的搅拌池和搅拌器分别是图3和图4所示的搅拌池和搅拌器；图4中的搅拌器叶片的入口宽度b1＝70mm，入口方向角α1＝60°，出口宽度b2＝220mm，出口方向角α2＝120°；连接搅拌池和料碗的管的直径Dc＝150mm，冷却管沿程长度Lc＝2000mm，搅拌池当量直径Dst＝250mm，搅拌池内的玻璃液的高度Lst＝500mm；下落管的直径Dx＝220mm，玻璃流动沿程长度Lx＝400mm。搅拌池内的玻璃粘度为2000泊，冷却管内的玻璃粘度为5000泊，下落管内的玻璃粘度是20000泊。
在如上述的供料系统中，在保证玻璃窑炉的玻璃液面一定时，当搅拌器的转速为N＝6rad/min，获得的流量Q＝4.167Kg/min；当转速增加到10rad/min时，流量为4.38Kg/min；当转速减为2rad/min时，流量为4.0Kg/min。
实施例2如图5、6所示，本发明的另一个实施例中，搅拌池与现有技术的搅拌池一样，搅拌器的叶片是螺旋形的。
将专利CN200510007338.0中无碱熔融玻璃导入本发明所示的供料系统中，本实施例中供料系统中的搅拌池和搅拌器分别是图5和图6所示的搅拌池和搅拌器；在如图6所示的搅拌器中，叶片的外径为220mm，中心轴轴径为70mm，螺旋角是15°，连接搅拌池和料碗的管的直径Dc＝150mm，冷却管沿程长度Lc＝2000mm，搅拌池当量直径Dst＝250mm，搅拌池内的玻璃液的高度Lst＝500mm；下落管的直径Dx＝220mm，玻璃流动沿程长度Lx＝400mm。搅拌池内的玻璃粘度为2000泊，冷却管内的玻璃粘度为5000泊，下落管内的玻璃粘度是20000泊。
在如上述的供料系统中，在保证玻璃窑炉的玻璃液面一定时，当搅拌器的转速为N＝6rad/min，获得的流量Q＝4.08Kg/min；当转速增加到10rad/min时，流量为4.243Kg/min；当转速减为2rad/min时，流量为3.876Kg/min。
实施例3如图5、7所示，本发明的第三个实施例中，搅拌池与现有技术的搅拌池一样，搅拌器的叶片是多组，叶片和搅拌器中心轴有一定的夹角α。
将专利CN200510007338.0中无碱熔融玻璃导入本发明所示的供料系统中，本事实例中供料系统中的搅拌池和搅拌器分别是图5和图7所示的搅拌池和搅拌器；在如图7所示的搅拌器中，有6个叶片，叶片的外径为220mm，中心轴轴径为70mm，叶片旋向角是15°，连接搅拌池和料碗的管的直径Dc＝150mm，冷却管沿程长度Lc＝2000mm，搅拌池当量直径Dst=250mm，搅拌池内的玻璃液的高度Lst＝500mm；下落管的直径Dx＝220mm，玻璃流动沿程长度Lx＝400mm。搅拌池内的玻璃粘度为2000泊，冷却管内的玻璃粘度为5000泊，下落管内的玻璃粘度是20000泊。
在如上述的供料系统中，在保证玻璃窑炉的玻璃液面一定时，当搅拌器的转速为N＝6rad/min，获得的流量Q＝4.04Kg/min；当转速增加到10rad/min时，流量为4.24Kg/min；当转速减为2rad/min时，流量为3.84Kg/min。
比较例将专利CN200510007338.0中无碱熔融玻璃导入本发明所示的供料系统中，本实施例中供料系统中的搅拌池和搅拌器分别是图5和图8所示的搅拌池和搅拌器；其它与上述事实例相同，当转速N＝6rad/min，获得的流量Q＝4.08Kg/min；当转速增加到10rad/min时，流量为4.083Kg/min；当转速减为2rad/min时，流量为4.081Kg/min。流量基本上没有变化。
尽管已经叙述和图示了本发明的特定实施例，应予理解的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出修改。例如搅拌器叶片的种类、数量、形状等。本发明也可以与具有其它形状的可以促进或减缓，调整或控制玻璃流动的搅拌池和搅拌器一起使用。
权利要求
1.一种控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法，其特征在于通过选择改变位于搅拌池内的搅拌器的转速、旋转方向或转速和旋转方向之一，来调整流经搅拌池的玻璃量即流入料碗的玻璃液流量，从而控制料碗内玻璃液面的高度，保证下落管内一定的玻璃流速，同时选用能够在改变搅拌器的转速、旋转方向或转速和旋转方向之一时，流体经搅拌器搅拌后获得的能量能够发生变化的玻璃供料装置。
2.根据权利要求1所述的控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法，其特征在于保证搅拌器在搅拌池内旋转时，当改变搅拌器的转速或旋转方向，相应的流经供料系统的单位重量流体经搅拌器搅拌后获得的能量要发生变化，这种玻璃的能量公式如下，熔融玻璃从搅拌器的叶轮的内边缘流入，经叶片流道从外缘流出，则单位重量流体经搅拌器搅拌后获得的能量为He=QN60g(1b2tanα2-1b1tanα1)=A·*QN60g]]>式中A.=1b2tanα2-1b1tanα1]]>表示的是和搅拌器的特征尺寸有关的系数，Q体积流量(m^3/s)；N搅拌器转速(r/min)；g重力加速度(m/s^2)；b叶轮入口、出口宽度(m)。
3.一种根据权利要求2所述的控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法而选用的供料装置，其特征在于包括搅拌池、位于搅拌池内的搅拌器、通过铂合金管与搅拌池相连接的料碗、连接于料碗下方的下落管，其特征在于搅拌池出口为离心形式，出口轴线和搅拌池内壁相切，搅拌器的叶片是多组，叶片是涡轮形状的，并带有入口角α1和出口角α2，搅拌器的位置靠近搅拌池的出口。
4.一种根据权利要求2所述的控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法而选用的供料装置，其特征在于包括搅拌池、位于搅拌池内的搅拌器、通过铂合金管与搅拌池相连接的料碗、连接于料碗下方的下落管，其特征在于搅拌池的入口、出口的中心轴线和搅拌池的中心轴线在同一平面；搅拌器的叶片为螺旋形。
5.一种根据权利要求2所述的控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法而选用的供料装置，其特征在于包括搅拌池、位于搅拌池内的搅拌器、通过铂合金管与搅拌池相连接的料碗、连接于料碗下方的下落管，其特征在于搅拌池的入口、出口的中心轴线和搅拌池的中心轴线在同一平面；搅拌器的叶片为多组，且叶片有一定的旋向角。
全文摘要
本发明涉及一种控制和调节玻璃流量的玻璃供料方法及其装置，通过选择改变位于搅拌池内的搅拌器的转速、旋转方向或转速和旋转方向之一，来调整流经搅拌池的玻璃量即流入料碗的玻璃液流量，从而控制料碗内玻璃液面的高度，保证下落管内的玻璃流速，选用能够在改变搅拌器的转速、旋转方向或转速和旋转方向之一时，流体经搅拌器搅拌后获得的能量能够发生变化的玻璃供料装置，由于搅拌器能起到调节玻璃作用，不用再通过改变连接搅拌池和料碗间的铂合金管的温度来调整玻璃流量，在需要保持玻璃流量稳定或改变玻璃的流量时，方便地控制或调整玻璃的流量，可稳定玻璃供料系统各段的温度，减少玻璃缺陷的产生。
文档编号C03B7/092GK1986465SQ20061012835
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者贾伟, 李震, 兰陟, 万志刚 申请人:河南安彩高科股份有限公司, 安彩液晶显示器件有限责任公司