包含有凹口的末端吊耳的衬套的制作方法
【专利摘要】本发明涉及衬套组件(2)，包括耦接至衬套组件的相对的端壁(2A)的末端吊耳，用于加热衬套尖端板和壁，每个所述末端吊耳包含导电板(1)，所述导电板(1)包括耦接至衬套第一端壁(2A)的第一末端边缘(1D)，并且从所述第一端壁向外延伸至与电源(5，6)可连接的第二、自由末端边缘(1A)，所述板包括狭槽(3)，其包括：(a)位于板的第二、自由边缘(1A)的宽度为WA的第一、开放端部(3A)，(b)伸长部(3B)，其开口宽度为WB，向所述第一边缘(1D)延伸，以及(c)第二、封闭端部(3C)，与末端吊耳的第一边缘(1D)分离开，并且具有弯曲的几何形状；其特征在于，在狭槽的弯曲的第二端部(3C)的任何点上的曲率1/(2R)都小于狭槽第一开口端部(3A)WA和伸长部WB两者的最小开口宽度W0的倒数1/W0，其中，R是弯曲的第二端部(3C)的任一点处的半径。
【专利说明】包含有凹口的末端吊耳的衬套
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃纤维制造设备。尤其涉及用于使衬套（bushing)组件处于适当的 温度来生成玻璃细丝的末端吊耳（terminal ears)。
【背景技术】
[0002] 可以通过在熔化器中熔化玻璃合成物并将它们拖拽出衬套组件的尖端板（tip plate)来生成玻璃纤维。衬套组件一般的形式为具有两对相对侧矩形盒体，并且形成其周 边边界的端壁在顶部具有开口，用来与熔化器进行流体交流。底板包括尖端板，该尖端板是 包括大量开孔或者尖端的板，使得熔化的玻璃能够流过他们以形成使其变得纤细到想要的 直径的纤维。为了保证粘性的最佳控制，必须精确地控制尖端板的温度。尖端板的温度依 赖于玻璃熔化合成物，但是通常都在1200°C以上。因为极端的工作条件，由钼或钼合金，典 型的由铑钼合金制成衬套组件的各种部件。
[0003] 通过使电流从夹在第一末端吊耳、与衬套主体的第一端壁热耦合的第一连接件至 与夹在第二末端吊耳、与第一端壁相对的、与衬套主体的第二端壁热耦合的第二连接件经 过衬套的主体来电加热衬套。为了防止连接件（通常由铜制成）过热和变型，必须经常用 水冷却他们。末端吊耳因此被暴露在夹有用水冷却的连接件的末端吊耳的自由端部与处于 完全高于1200°C的温度的、耦接至衬套端壁上的端部之间的严格热阶梯中。这种极端的温 度阶梯具有两个缺点：首先，由于随着温度的变化，热膨胀的程度随着温度的变化而变化， 因此他们在固定在衬套主体两个相对端上的末端吊耳中产生了大量的张力，导致吊耳热变 形。其次，当在衬套尖端板的级别需要均匀温度时，对连接件的冷却也冷却了衬套的端壁。 为了解决后者问题，US2003/0167802建议在吊耳的未附着端部上或附近提供至少一个V型 凹口。相似的设计在US6196029的图6中也建议过。问题在于，即使与耦接至衬套端壁的 端部相比被冷却了的末端吊耳的未附着端部的横截面积比无凹口的末端吊耳的情况小，力口 热衬套所需的流经电极的电流密度也更高，并且电极因此需要更多地被冷却，因此，一方面 通过减少末端吊耳的冷却部分所获得的，被另一方面需要更多的冷却来维持更小的电极处 于工作温度所浪费。此外，内部压力趋于集中在V凹口的尖端部，这导致末端吊耳的过早故 障，并因此中断生产。
[0004] 在本领域中已经提议过具有I形凹口的末端吊耳，诸如在CN2516548U和 US2006/0218972中。在后者文档中，这种凹口意味着接收螺钉，来将电连接件固定在末端 吊耳上。在CN2516548U中公开的末端吊耳的设计与上述US2003/0167802中公开的设计一 样，具有I形凹口而非V形凹口。连接器的尺寸比I形凹口的尺寸大，但是在凹口尖端处的 压力集中仍然很高。
[0005] 仍然留有这样的问题：允许最优设计用于通过连接器冷却系统来减少对衬套端壁 的冷却，并且伴随有在末端吊耳中的压力集中，导致他们的过早故障。通过本发明解决了这 个和其他问题。
【发明内容】
[0006] 在所附独立权利要求中限定了本发明。在从属权利要求中限定了优选实施例。具 体来说，本发明涉及衬套组件，包括耦接至衬套组件的相对的端壁的末端吊耳，用于加热衬 套尖端板和壁，每个所述末端吊耳包括导电板，该导电板包括耦接至衬套第一端壁的第一 末端边缘，并且从所述第一端壁向外延伸至与电源可连接的第二、自由末端边缘（1A)，所述 板包括狭槽，其包括：
[0007] (a)位于板的第二、自由边缘上的宽度为WA的第一、开放端部，
[0008] (b)伸长部，其开口宽度为WB，向所述第一边缘延伸，以及
[0009] (C)第二、封闭端部（3C)，与末端吊耳的第一边缘分离开，并且具有弯曲的几何形 状；
[0010] 其特征在于，在狭槽的曲形第二端部的任何点上的曲率1A2R)都小于狭槽第一 开口端部WA和伸长部WB两者的最小开口宽度％的倒数1/X，其中，R是弯曲的第二端部的 任一点上的半径。
[0011] 在本文中，术语"狭槽"和"凹口"被用为同义词。
[0012] 在优选实施例中，狭槽具有锁孔的几何形状。例如，狭槽的伸长部可以具有恒定 的宽度W B，优选地包括在2mm和50mm之间，优选地在5mm和20mm之间，更优选地在8mm和 13mm之间。替选地，伸长部可以使用具有比伸长部分更大的开口宽度^的开放端部向外张 开。
[0013] 如果狭槽的第二、开放端部是半径为R的圆形或者小半径R的椭圆形是有利的，其 中R优选地包含在5mm和60mm之间，优选地在7mm和25mm之间，更优选地在10mm和20mm 之间。
[0014] 每个末端吊耳可以包括一个或多于一个的这种狭槽。在优选设计中，在大致平行 于第一和第二末端边缘两者的线上折叠末端吊耳。优选地是，狭槽伸长部沿着基本上垂直 于第一和第二末端吊耳两者的方向延伸。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 为了全面理解本发明的性质，将与附图相结合对以下详细描述进行参考，在附图 中：
[0016] 图1 :表示根据本发明的具有末端吊耳的衬套组件的立体视图。
[0017] 图2 :表示根据本发明的末端吊耳的立体图。
[0018] 图3 :表示根据本发明的末端吊耳的各种实施例的顶视图。
[0019] 图4 :表示包括两个凹口的根据本发明的末端吊耳的顶视图。
【具体实施方式】
[0020] 如图1所示，衬套组件（2)通常包括形成该组件周围壁的两个侧壁（2B)和两个 端壁（2A)。侧壁（2B)限定了衬套组件的纵向维度，并且端壁（2A)限定了横向维度。组件 (未显示）的顶表面是打开的，使得将该组件与熔化玻璃源（典型的是熔炉）进行流体交 流。衬套组件的底（floor)包括尖端板，其包括大量开孔，允许熔化的玻璃流出并且被拉拽 以形成良好的玻璃纤维。在一些实施例中（未显示在附图中），可以利用用来在纵向方向上 加强底的中心横梁将分为两个尖端板部分。还通常沿着每个尖端板部分的长度分布一些加 固肋（未显示），在横向方向上延伸，以进一步加强底。通过使电流从与耦接（1D)至衬套组 件的第一端壁（2A)的第一末端吊耳（1)电连接（5)的电流源（6)在纵向方向上流过衬套 组件，并且流出耦接至相对端壁的第二末端吊耳，通常电加热衬套组件。
[0021] 通过耦接至每个末端吊耳的自由边缘（1A)的连接器（5)将电流源（6)连接至末 端吊耳。连接器（5)通常是由铜或其他良好的电导体制成。考虑到从中经过高电流密度， 因此他们需要被冷却，通常用水冷却，以便将他们的温度维持在合理的工作值以内，例如， 部高于150-200°C。在耦接至衬套组件的端壁（2A)的每个末端吊耳的相对边缘（1D)处的 温度通常在1200-1400摄氏度的程度，因此，沿着末端吊耳的纵向方向上产生巨大的热梯 度，这迫使末端吊耳内部的内在压力由于沿着末端阶梯上的吊耳热膨胀的量级的变化而弯 曲和建立。连接器的冷却还推动大量的热流减弱所述梯度，其冷却末端吊耳所连接到的端 壁（2A)。
[0022] 如同在US2003/0167802中所建议的，能够通过降低在远离衬套端壁（2A)的纵 向方向上的末端吊耳的横截面积来稍微限制一些冷却衬套组件的端壁（2A)的热流。不 应当担心因为需要更多的冷却来使连接器维持在他们的工作温度而这样产生浸润器的热 量梯度，因为更高的电流密度流经更小维度的连接器。如果这个问题能够被计算来提出， 其留下在所述文档中所提议的V形凹口产生了在V凹口尖端位置处的内在压力的严重集 中，这可以导致末端吊耳的迅速故障。同样也适用于I凹口，如同在US2006/0218972或者 CN2516548U中所公开的那样。
[0023] 本发明的末端吊耳结合了在降低端壁（2A)的冷却方面和在提供有凹口而不具有 建立内在压力的不便方面的优点。这是通过确保凹口的弯曲尖端（3C)具有比在任何点处 的开口的半宽1/2W A，1/2WB都大的曲率半径而实现的。在曲率1A2R)方面，在狭缝的弯曲 的第二端部（3C)的任何一点，其必须低于狭槽第一开放端（3A)W a和伸长部分（3B)Wb两者 的最小开口宽度％的倒数1/X，其中，R是弯曲第二端（3C)的任何点处的半径。这样的几 何形状允许分布热阶梯对低曲率凹口端（3C)所产生的内在压力，并且还通过允许在位于 凹口两侧的吊耳的两个侧翼以彼此不同的方向独立的弯曲而释放出内在压力。
[0024] 如图4中所示的，可以在末端吊耳上提供多于一个这种凹口。可以包括两个、三个 或者更多的这种凹口，并排地布置。图3示意性地示出了根据本发明的凹口几何形状的变 化实施例。例如，凹口可以具有锁孔的几何形状，如图3(a)_(d)中所示的，其具有弯曲的第 二端（3C)，该第二端具有基本上圆形的几何形状，以及平行凹口壁（如图3(a)和（b)所示 的）或者向外伸出（如图3(c)和（d)所示的）地延伸到开放端（3A)的伸长部分（3B)。优 选的是凹口不包括尖锐的拐角（即，在凹口边缘的每个点上的切线都不中断），如图3 (b)和 (d)所示的，其中，拐角已经被圆滑化。图3(e)示出了类似锁孔的几何形状，其中，拐角已经 被基本上平滑化。第二、闭合端（3X)并不必须是圆形的，并且可以具有任何弯曲的形状。例 如，如图3(g)和（h)中所示的，凹口的闭合端（3C)可以具有基本上椭圆的形状。在图3(f) 中所示的几何形状示出了可以如何增加连接器的长度以降低流经其中的电流密度，同时还 降低以低曲率闭合端（3B)建立起的内在压力集中。
[0025] 狭槽优选地沿着末端吊耳的纵向方向延伸，其中，衬套主体的侧壁（2B)限定了纵 向方向。本发明的末端吊耳优选地为矩形板的形状，具有一个或多个以上所讨论的几何形 状的狭槽从吊耳的第二、自由端垂直延伸。在优选实施例中，在基本上平行于吊耳的第一、 耦接边缘（1D)和第二、自由边缘（1A)的线处折叠末端吊耳。该几何形状增加了末端吊耳 在横向方向上由于凹口的存在而被大大减少了的弯曲硬度。
[0026] 根据本发明的末端吊耳必须由良好导电并且经受1400°C程度高温的材料制成。被 优选用来制造这种末端吊耳的珍贵的材料诸如是钼、铑以及他们的合金。
[0027] 本发明具有减少暴露在陡峭的热梯度中的末端吊耳内部的内在压力建立的优点， 同时对于减弱端壁（2A)的冷却比以后所允许的，给出了更自由的设计。
【权利要求】
1. 衬套组件（2)，包括耦接至衬套组件的相对的端壁（2A)的末端吊耳，用于加热衬套 尖端板和壁，每个所述末端吊耳包括导电板（1)，所述导电板（1)包括耦接至衬套第一端壁 (2A)的第一末端边缘（1D)，并且从所述第一端壁向外延伸至与电源（5,6)可连接的第二、 自由末端吊耳（1A)，所述板包括狭槽（3)，其包括： (a) 位于板的第二、自由边缘（1A)的宽度为WA的第一、开放端部（3A)， (b) 伸长部（3B)，其开口宽度为WB，向所述第一边缘（1D)延伸，以及 (c) 第二、封闭端部（3C)，与末端吊耳的第一边缘（1D)分离开，并且具有弯曲的几何形 状； 其特征在于，在狭槽的弯曲的第二端部（3C)的任何点上的曲率1A2R)都小于狭槽第 一开口端部（3A)Wa和伸长部％两者的最小开口宽度％的倒数1/X，其中，R是弯曲的第二 端部（3C)的任一点处的半径。
2. 根据权利要求1所述的衬套组件，其中狭槽具有锁孔的几何形状。
3. 根据权利要求1或2所述的衬套组件，其中，狭槽的伸长部（3B)具有恒定的宽度WB， 优选地被包含在2mm和50mm之间，优选地在5mm和20mm之间，更优选地在8mm和13mm之 间。
4. 根据权利要求1或2所述的衬套组件，其中，开放端部（3A)具有比伸长部（3B)的任 何点上的开口宽度％更大的开口宽度W A。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的衬套组件，其中，狭槽的第二、端部部分（3C)是 半径为R的圆形，或者小半径为R的椭圆形，其中，R优选地被包含在5mm和60mm之间，优 选地在7mm和25mm之间，更优选地在10mm和20mm之间。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的衬套组件，其中每个吊耳包括多于一个这种狭 槽。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的衬套组件，其中末端吊耳的板（1)在基本上平行 于吊耳的第一、耦接边缘（1D)和第二、自由边缘（1A)的线上折叠。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的衬套组件，其中狭槽伸长部分（3B)沿着基本上 垂直于第一和第二末端边缘（1A，1D)两者的方向延伸。
【文档编号】C03B37/09GK104093675SQ201380006141
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年1月14日 优先权日:2012年1月24日
【发明者】菲利普·西蒙, 迪米特里·劳伦特 申请人:3B玻璃纤维公司