用于调整熔融玻璃的设备和方法与流程
本申请依据35u.s.c.§119要求于2015年6月10日提交的系列号为62/173475的美国临时申请的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过引用全文将其纳入本文。
背景
本公开总体上涉及一种用于加工熔融玻璃的设备，更具体而言，涉及一种用于将熔融玻璃从耐火容器(例如耐火炉)输送至输送管道的设备。
背景技术：
商业规模的玻璃制造通常在熔炉中进行，其中，原材料(批料)被加入熔炉中并被加热至一个温度，在该温度下，批料经历化学反应，以生成熔融玻璃。可使用多种加热批料的方法，包括燃气式燃烧器、电流或这两者。在所谓的混合工艺中，来自一个或更多个燃气式燃烧喷射器的气体火焰首先对批料进行加热。随着批料温度的升高，形成了熔融玻璃，材料的电阻降低，从而可通过安装在熔炉侧壁和/或底面处的电极将电流引入熔融玻璃中。电流从内部加热熔融玻璃，而气体燃烧器从上方加热熔融玻璃。在一些实施方式中，可采用浸入式燃烧。
可在炉结构的某些部分中、或者在位于熔炉下游且通过导管连接至熔炉的其它容器中进行熔融玻璃的后续下游加工，例如澄清和均质化。为了在熔融玻璃的传送过程中保持熔融玻璃的适当温度，可对熔融玻璃进行加热。在一些处理中，例如在澄清处理中，可在澄清容器中将熔融玻璃加热至高于炉温的温度，以促进气泡被更完全地从熔融玻璃中除去。在熔炉下游的制造设备的其它部分中，可在熔融玻璃流过一根或更多根导管的同时，对熔融玻璃进行冷却，以使熔融玻璃具有适合成形的粘度。然而，可通过受控增加热能量来限制冷却，以防止过快的冷却速率。
对于通过金属导管传送的熔融玻璃，可向金属导管施加电流，其中，导管内的电阻导致导管和其中的熔融玻璃受到加热。然而，已知金属导管(例如含铂导管)容易受到导管玻璃侧上形成氧气气泡的影响，这是由于被称为氢渗透的现象所致，其中，水或羟基离子分解，由此生成的氢穿过导管壁，而残留在熔融玻璃中的氧可随后在熔融玻璃中形成气泡。
发明概述
离开例如耐火熔炉的这些耐火结构的熔融玻璃在被输送通过玻璃制造设备的各种附加容器和导管的过程中可需要继续调整。
在一些实施方式中，可对熔融玻璃进行精制(“澄清化”)以除去在熔化过程中引入的气泡。还可对熔融玻璃进行混合(例如搅拌)，以进行分散并且消除熔融玻璃中的不均质。此外，还必须小心地控制熔融玻璃的温度和粘度，以确保可将熔融玻璃适当成形成最终玻璃制品。
调整和输送光学品质玻璃，例如制造用于制造显示面板的玻璃板通常可在耐火(例如耐火陶瓷)和金属容器的组合中进行，且在金属容器的情况下，该金属容器可包含一种或更多种铂族金属或其它高温低腐蚀金属。
影响通过金属容器输送熔融玻璃的一种已知的现象被称为氢渗透。氢渗透在水、或分子水或羟基离子分解成组成元素氢和氧时发生。如果流过容器的熔融玻璃中的氢分压大于容器外侧的氢分压，则氢可渗透穿过容器的金属壁，在熔融玻璃中留下氧的气泡。如果不除去这些气泡，则它们可被夹带在熔融玻璃流中，可最终进入成品玻璃制品中。可需要对熔融玻璃进行附加调整，以最小化或防止发生氢渗透。
因此，本文描述了一种用于调整熔融玻璃的设备，所述设备包括：延伸通过耐火容器壁的金属导管、与导管接合的第一凸缘、与导管接合且与第一凸缘隔开的第二凸缘，以使第一凸缘定位于第二凸缘与容器之间。所述设备还包括定位于第一凸缘与第二凸缘之间的第一耐火绝缘材料；密封部件，所述密封部件围绕第一耐火绝缘材料的外周界定位，且沿着密封部件的相反边缘密封至第一和第二凸缘；以及延伸通过密封部件的气体输送管，所述气体输送管配置成向第一耐火绝缘材料供给气体。密封部件可例如包括金属带。金属带可通过例如焊接与第一或第二凸缘中的每一个接合。在一些实施方式中，金属带包含铂，例如铂铑合金。
此外，第一和第二凸缘中的任一者或两者可包含铂。
在一些实施方式中，第二凸缘可包括围绕其周界延伸的冷却管，所述冷却管包含通路，所述通路配置成接收从其中通过的冷却流体流。在一些实施方式中，纤维材料可定位于密封部件与第一耐火绝缘材料之间。
在某些实施方式中，耐火容器是熔炉。在某些其它实施方式中，耐火容器可以是温度低于主熔炉的次熔炉。在另一些实施方式中，耐火容器可以是澄清容器。一个或多个耐火容器可由耐火陶瓷材料形成，例如耐火陶瓷砖。
在另一种实施方式中，公开了一种用于调整熔融玻璃的设备，所述设备包含耐火容器、延伸通过耐火容器壁的金属导管，所述导管包含外壁和内壁，所述内壁在定位于耐火容器内的导管的第一端部处与所述外壁接合，而内壁在外壁的相反端部处与外壁隔开。所述设备还可包括：与导管外壁相连且定位于毗邻耐火容器的第一凸缘；与导管外壁相连且与第一凸缘隔开的第二凸缘，第一凸缘定位于第二凸缘与容器之间；定位于第一凸缘与第二凸缘之间的第一耐火绝缘材料；与导管内壁相连且与第二凸缘隔开的第三凸缘，其中，第二凸缘定位于第一凸缘与第三凸缘之间；定位于第二凸缘与第三凸缘之间的第二耐火绝缘材料。所述设备还可包括：定位于导管内壁与导管外壁之间的第三耐火绝缘材料；以及围绕位于第二凸缘与第三凸缘之间的第二耐火绝缘材料并与其隔开设置的密封部件，从而在第二耐火绝缘材料的外周界与密封部件之间形成间隙。
所述设备还可包括定位于密封部件、第二凸缘以及第三凸缘之间的纤维绝缘材料。密封部件可包括延伸通过密封部件的气体供给管，所述气体供给管配置成向所述间隙供给气体。
所述设备还可包括与第三凸缘相连且配置成通过冷却部件的通路接收冷却流体流的第一冷却部件。
所述设备可附加包括与第二凸缘相连且配置成通过冷却部件的通路接收冷却流体流的第二冷却部件。
在一些实施方式中，第二凸缘与电源供给电连通。第三凸缘可与电源供给电连通。
第二凸缘可包括多个环，其中，内环依附于导管外壁，而外环围绕内环设置。内环可例如包含铂。外环可包含不包括铂在内的金属。例如，外环可包含镍。
在另一种实施方式中，一种用于制造玻璃的设备包括：在第一容器中形成熔融玻璃；使熔融玻璃通过金属导管流向第二容器，所述导管包括：与导管外壁相连且定位于毗邻耐火容器的第一凸缘；与导管外壁相连且与第一凸缘隔开的第二凸缘，第一凸缘定位于第二凸缘与容器之间；定位于第一凸缘与第二凸缘之间的第一耐火绝缘材料；与导管内壁相连且与第二凸缘隔开的第三凸缘，第二凸缘定位于第一凸缘与第三凸缘之间；定位于第二凸缘与第三凸缘之间的第二耐火绝缘材料；定位于导管内壁与导管外壁之间的第三耐火绝缘材料；以及围绕位于第二凸缘与第三凸缘之间的第二耐火绝缘材料并与其隔开设置的密封部件，从而在第二耐火绝缘材料的外周界与密封部件之间形成间隙。
所述方法还可包括通过在第二凸缘与第三凸缘之间供给电流来对金属导管进行加热，并且对位于第三凸缘与第二容器之间的熔融玻璃进行冷却，以在第二凸缘与第二容器之间形成玻璃密封。第二容器可以是输送导管。在以下的详细描述中给出了本文所描述的附加特征和优点，通过所作的描述，其中的部分特征和优点对于本领域的技术人员而言是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所描述的实施方式而被认识。
在另一个方面中，一种用于制造玻璃的方法包括：在第一容器中形成熔融玻璃；使熔融玻璃通过金属导管流向第二容器，所述导管包括：与导管外壁相连且定位于毗邻耐火容器的第一凸缘；与导管外壁相连且与第一凸缘隔开的第二凸缘，第一凸缘定位于第二凸缘与容器之间；定位于第一凸缘与第二凸缘之间的第一耐火绝缘材料；与导管内壁相连且与第二凸缘隔开的第三凸缘，第二凸缘定位于第一凸缘与第三凸缘之间；定位于第二凸缘与第三凸缘之间的第二耐火绝缘材料；定位于导管内壁与导管外壁之间的第三耐火绝缘材料；以及围绕位于第二凸缘与第三凸缘之间的第二耐火绝缘材料并与其隔开设置的密封部件，从而在第二耐火绝缘材料的外周界与密封部件之间形成间隙。
所述方法还可包括通过在第二凸缘与第三凸缘之间供给电流来对金属导管进行加热，并且对位于第三凸缘与第二容器之间的熔融玻璃进行冷却，以在第二凸缘与第二容器之间形成玻璃密封。第二容器可以是输送导管。
所述方法还可包括使熔融玻璃成形成玻璃制品，例如玻璃带。可将玻璃带分离成单个的玻璃板。在另一些实施方式中，可将玻璃带圈绕在卷筒上。
在以下的详细描述中给出了本文所描述的附加特征和优点，通过所作的描述，其中的部分特征和优点对于本领域的技术人员而言是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所描述的实施方式而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了各种实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各种实施方式，且与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。除非另有说明，否则附图不按照比例绘制。
附图的简要说明
图1是根据本公开的一种实施方式的一种示例性玻璃制造工艺的示意图；
图2是根据本公开的一种实施方式的一种连接管组装件的示意性剖面图；
图3是图2的连接管组装件的一部分的剖面侧视图，其中，省略了第二凸缘以显示连接管组装件的内部；
图4是根据本公开的另一种实施方式的一种连接管组装件的示意性剖面图；
图5是图4的连接管组装件的一部分的剖面侧视图，其中，省略了第三凸缘以显示第二凸缘与第三凸缘之间的连接管组装件的内部；
图6是根据图4的连接管组装件的从连接管组装件一侧观察的透视图；
图7是根据图5的连接管组装件的从连接管组装件相反侧观察的透视图；
图8是根据本公开的一种实施方式的另一种示例性玻璃制造工艺的示意图；
图9是根据本公开的一种实施方式的另一种示例性玻璃制造工艺的示意图。
发明详述
下文中将参照附图更完整地描述各设备和方法，附图中给出了本公开的示例性实施方式。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是，本公开能够以多种不同的形式实施，从而不应被理解成限于本文提出的实施方式。
本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。表述这样的范围时，另一种实施方式包括自所述一个具体值始和/或至所述另一具体值止。类似地，用先行词“约”将数值表示为近似值时，应理解该具体值构成另一种实施方式。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值相结合以及独立于另一个端点值的情况下都是有意义的。
本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来暗示绝对的取向。
除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序来进行或者需要利用任意设备、特定朝向来进行。因此，当一种方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序、或者任意设备权利要求实际上没有陈述各个组件的顺序或取向、或者未在权利要求或说明书中特别陈述这些步骤受限于特定顺序、或者未陈述设备组件的特定顺序或取向时，无意在任何方面推测一种顺序或取向。这适用于解释上的任何可能的非表达性基础，包括：涉及步骤、操作流程、组件顺序或组件取向的安排的逻辑问题；由语法组织或标点派生的明显含义问题；以及说明书中描述的实施方式的数量或类型问题。
如本文所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指代形式，除非文中另有明确说明。因此，例如，提到的“一种/个”组件包括具有两种/个或更多种/个这类组件的方面，除非文本中有另外的明确表示。
图1中所显示的是一种示例性的玻璃制造设备10。在一些例子中，玻璃制造设备10可包括玻璃熔炉12，所述玻璃熔炉12可包括熔融容器14。除了熔融容器14以外，玻璃熔炉12可任选地包括一个或更多个附加组件，例如加热批料并使批料转变成熔融玻璃的加热元件(例如燃烧喷射器或电极)。在另一些例子中，玻璃熔炉12可包括排布成减少熔融容器附近热损失的热管理装置(例如绝缘组件)。在另一些例子中，玻璃熔炉12可包括配置成帮助将批料材料熔化成玻璃熔体的电装置和/或机电装置。此外，玻璃熔炉12可包括支承结构(例如支承底架、支承部件等)或其它组件。
玻璃熔融容器14通常包含耐火材料，例如耐火陶瓷材料。在一些例子中，玻璃熔融容器14可由耐火陶瓷砖构建，例如包含氧化铝或氧化锆的耐火陶瓷砖。
在一些例子中，玻璃熔炉可作为配置成制造玻璃基材(例如具有连续长度的玻璃带)的玻璃制造设备的一个组件结合在其中。在一些例子中，本公开的玻璃熔炉可作为包括狭缝拉制设备、浮浴设备、下拉设备、上拉设备(例如包括熔合法)、加压辊轧设备、管拉设备的玻璃制造设备或者会从本公开受益的任意其它玻璃制造设备的一个组件结合在其中。举例来说，图1示意性地例示了作为熔合下拉玻璃制造设备10的一个组件的玻璃熔炉12，所述熔合下拉玻璃制造设备10用于熔合拉制例如后续加工成单个玻璃板的玻璃带。
玻璃制造设备10(例如熔合下拉设备10)可任选地包括定位于玻璃熔融容器14上游的上游玻璃制造设备16。在一些例子中，上游玻璃制造设备16的一部分或整体可作为玻璃熔炉12的一部分结合入其中。
如所例示的例子所示，上游玻璃制造设备16可包括批料储料仓18、批料输送装置20和连接至批料输送装置的电动机22。储料仓18可配置成储存一定量的可供料入玻璃熔炉12的熔融容器14中的批料24，如箭头26所示。批料24通常包含一种或更多种形成玻璃的金属氧化物以及一种或更多种改性剂。在一些例子中，批料输送装置20可由电动机22提供动力，所述电动机22配置成将预定量的批料24从储料仓18输送至熔融容器14。在另一些例子中，电动机22可驱动批料输送装置20基于所测得的熔融容器14下游熔融玻璃液位来以受控的速率引入批料24。随后，可对熔融容器14中的批料24进行加热，以形成熔融玻璃28。
玻璃制造设备10还可任选地包括下游玻璃制造设备30，所述玻璃制造设备30定位于相对于玻璃熔炉12的下游。在一些例子中，下游玻璃制造设备30的一部分可作为玻璃熔炉12的一部分结合入其中。在图1所例示的实施方式中，虚线31将熔炉12(和上游制造设备16)与下游制造设备30划分开。然而，在一些例子中，下文所讨论的第一连接导管32或下游玻璃制造设备30的其它部分可作为玻璃熔炉12的一部分结合在其中。下游玻璃制造设备的构件包括第一连接导管32，其可由贵金属形成。合适的贵金属包括选自下组的铂族金属：铂、铱、铑、锇、钌和钯以及它们的合金。例如，玻璃制造设备的下游组件可由包含约70至约90重量％的铂和约10重量％至约30重量％的铑的铂-铑合金形成。然而，其它合适的金属可包括钼、钯、铼、钽、钛、钨以及它们的合金。
下游玻璃制造设备30可包括第一调整(即，加工)容器，例如澄清容器34，所述第一调整容器位于熔融容器14的下游，且通过上述第一连接导管32与熔融容器14相连。在一些例子中，熔融玻璃可依靠重力从熔融容器14经由第一连接导管32供给至澄清容器34。例如，重力可导致熔融玻璃28从熔融容器14通过第一连接导管32的内部通路到达澄清容器34。然而，应当理解的是，可在熔融容器14的下游，例如熔融容器14与澄清容器34之间定位有其它调整容器。在一些实施方式中，可在熔融容器与澄清容器之间采用调整容器(未图示)，例如冷却容器，其中，从熔融容器接收的熔融玻璃在进入澄清容器之前冷却至比熔融容器中熔融玻璃的温度更低的温度。
在澄清容器34中，可利用各种技术除去熔融玻璃28中的气泡。例如，批料24可包含多价化合物(即，澄清剂)，例如氧化锡，当其被加热时，会经历化学还原反应并释放氧气。其它合适的澄清剂包括但不限于砷、锑、铁和铈。将澄清容器34加热至高于熔融容器温度的温度，从而对澄清剂进行加热。由澄清剂的温度诱导化学还原而生成的氧气气泡从澄清容器中的熔融玻璃中升起，其中，熔炉中生成的熔体中的气体可合并到由澄清剂生成的氧气气泡中。随后，变大的气体气泡可升至澄清容器中熔融玻璃的自由表面，并随后排出。
下游玻璃制造设备30还可包括可位于澄清容器34下游的另一个调整容器，例如混合容器36，其用于混合熔融玻璃。混合容器36可用于提供均匀的玻璃熔体组合物，从而降低或消除原本可存在于离开澄清容器的经过澄清的熔融玻璃中的物理和/或热不均匀。如图所示，澄清容器34可通过第二连接导管38与熔融玻璃混合容器36相连。在一些例子中，熔融玻璃28可依靠重力从澄清容器34经由第二连接导管38供料至混合容器36。例如，重力可导致熔融玻璃28从澄清容器34通过第二连接导管38的内部通路到达混合容器36。应当注意的是，尽管显示混合容器36位于澄清容器34的下游，但是混合容器36可定位于澄清容器34的上游。在一些实施方式中，下游玻璃制造设备30可包括多个混合容器，例如位于澄清容器34上游的混合容器和位于澄清容器34下游的混合容器。这些多个混合容器可具有相同的设计，或者它们可具有彼此不同的设计。
下游玻璃制造设备30还可包括可位于混合容器36下游的另一个调整容器，例如输送容器40。输送容器40可对将要被供料入下游成形装置中的熔融玻璃28进行调整。例如，输送容器40可作为积聚器和/或流动控制器起到调整恒定的玻璃熔体28的流并经由出口导管44向成形体42提供该恒定的玻璃熔体28的流的作用。如图所示，混合容器36可通过第三连接导管46与输送容器40相连。在一些例子中，熔融玻璃28可依靠重力从混合容器36经由第三连接导管46供料至输送容器40。例如，重力可驱使熔融玻璃28从混合容器36通过第三连接导管46的内部通路到达输送容器40。
下游玻璃制造设备30还可包括成形设备48，所述成形设备48包括上述成形体42，所述成形体42包括入口导管50。出口导管44可定位成将熔融玻璃28从输送容器40输送至成形设备48的入口导管50。在熔合成形工艺中，成形体42可包含定位于成形体上表面中的槽52和沿着成形体底部边缘(根部)56汇聚的汇聚成形表面54。通过输送容器40、出口导管44和入口导管50输送至成形体槽的熔融玻璃溢流出槽壁，并且作为熔融玻璃的分离流沿着汇聚成形表面54向下流动。熔融玻璃的分离流沿着根部在下方汇合，以生成单一的玻璃带58，通过向该玻璃带施加拉力来将其拉离根部56，例如通过重力和牵引辊(未图示)的组合来将其拉离根部56，以随着玻璃的冷却而对玻璃带的尺寸进行控制。随着粘度的增大，玻璃带58经过粘弹性转变而获得了使玻璃带58具有稳定的尺寸特征的机械性质。当玻璃带到达弹性态时，可随后利用玻璃分离设备(未图示)将玻璃带分离成单个的玻璃板。在另一些实施方式中，可替代性地将玻璃带卷在辊上，且在一些例子中，可储存这些辊以用于后续用途。
在一些实施方式(未图示)中，成形设备48可包含多个成形体，例如，其中的上成形体生成一个或更多个熔融玻璃流，所述熔融玻璃流与下成形体的槽中所含的熔融玻璃相交。成形体的这些组合可用于例如生产层压玻璃带，其中，来自上成形体的玻璃流在来自下成形体的熔融玻璃流上形成外层。一种合适的成形设备在例如coppola等人的美国专利第8007913号中有所描述，其内容通过引用全文纳入本文。
图2图示了一种示例性的耐火容器100的一部分，例如一种耐火陶瓷容器，其可包括玻璃制造设备，例如但不限于图1所例示的示例性熔合玻璃制造设备。例如，耐火容器100可以是熔融容器，例如熔融容器14。耐火容器100包含侧壁102和底壁104。在一些例子中，侧壁102和底壁104可由陶瓷砖形成。图2还显示了包括导管108的连接管组装件106，所述导管108包含限定接收来自耐火容器100的熔融玻璃流的通路的外壁110，且导管108延伸通过耐火容器侧壁102的通路。在另一些实施方式中，导管108可延伸通过底壁104的类似通路。导管108可以是例如圆柱形导管，其中，外壁110在与导管纵轴115垂直的平面中包含圆形截面形状。然而，在各种其它实施方式中，导管108可具有非圆形截面形状，例如长方形/长圆形截面形状(例如矩形截面形状、卵形截面形状、椭圆形截面形状或任意这些或其它形状的组合)。导管108可由能够承受高温和熔融玻璃的腐蚀性的高温金属形成。例如，导管108可由一种或更多种选自下组的铂族金属形成：铂、铑、铱、钯、锇、钌以及它们的合金。在某些实施方式中，导管108可由铂-铑合金形成。在一些特定的例子中，铂-铑合金可包含约70重量％至约90重量％范围内的量的铂，且还可包含约10重量％至约30重量％范围内的量的铑，例如一种80％-20％铂-铑合金。
连接管组装件106还包括与导管108的外壁110接合的第一凸缘112和也与导管108的外壁110接合且与第一凸缘112隔开的第二凸缘114，其中，第一凸缘112定位于容器侧壁102(或者替代性的底壁104)与第二凸缘114之间。第一凸缘112和第二凸缘114可通过焊接或其它合适的接合技术与导管108接合。在各种实施方式中，第一凸缘112和第二凸缘114中的每一个可以是包含开口的平坦碟片，导管108延伸通过所述开口，其中，各凸缘的平面垂直于导管108的纵轴115。因此，第一凸缘112和/或第二凸缘114通常可成形为围绕外壁110延伸且与外壁110接合的环。第一凸缘112和第二凸缘114可由例如高温金属形成，例如由一种或更多种选自下组的铂族金属形成：铂、铑、铱、钯、锇、钌以及它们的合金。第一凸缘和第二凸缘112、114可由氧化物分散增强合金形成。在某些实施方式中，第一凸缘112和第二凸缘114可由铂-铑合金形成。在一些特定的实例中，铂-铑合金可包含约70重量％至约90重量％范围内的量的铂，且还可包含约10重量％至约30重量％范围内的量的铑，例如一种80％-20％铂-铑合金。
如图3最佳所示，连接管组装件106还可包括与第一凸缘112和第二凸缘114的外部区域120接合的密封部件118，外部区域120从虚线112(示于第一凸缘112上)向各凸缘的最外侧边缘延伸。应当注意的是，图3中未显示第二凸缘114，因为图3显示了第一凸缘112与第二凸缘114之间的剖面。密封部件118在第一凸缘112与第二凸缘114、外壁110与密封部件118之间形成了封闭空间124。密封部件118可以是例如金属带，其中，金属带的边缘通过例如焊接或其它合适的接合方法与第一凸缘112和第二凸缘114在第一和第二凸缘的外部区域120内接合。密封部件118可由例如高温金属形成，例如由一种或更多种选自下组的铂族金属形成：铂、铑、铱、钯、锇、钌以及它们的合金。在某些实施方式中，密封部件118可由铂-铑合金形成。在一些特定的实例中，铂-铑合金可包含约70重量％至约90重量％范围内的量的铂，且还可包含约10重量％至约30重量％范围内的量的铑，例如一种80％-20％铂-铑合金。
在另一些例子中，连接管组装件106可包含定位于第一凸缘112与第二凸缘114之间且在由密封部件118形成的封闭空间124内的耐火绝缘材料126。耐火绝缘材料126可以是例如围绕导管外壁110延伸的环形体。合适的耐火绝缘材料126可以是例如高氧化铝含量材料，例如购自哈比森沃克国际公司(harbisonwalkerinternational)的
气体输送管130延伸通过密封部件118，且配置成将气体从气体供给131供给至位于第一凸缘112与第二凸缘114之间的由密封部件118形成的封闭空间124。在各种例子中，气体输送管130配置成向封闭空间124供给气体，所述封闭空间124例如为密封部件118与耐火绝缘材料126之间的间隙128。在一些实施方式中，间隙128中可包含有纤维材料132，例如耐火纤维带(参见图2)，且在某些实施方式中，纤维材料132可填满该间隙。合适的纤维耐火带可以是硅铝酸盐纤维材料，例如奇耐联合纤维有限公司(unifraxllc)制造的fiberfrax970-j。选择纤维材料132，使其所具有的孔隙率使得由气体输送管130供给的气体能够绕着耐火绝缘材料126的周界流动。此外，耐火绝缘材料126的孔隙率使得气体能够渗透耐火绝缘材料而与导管108的外壁接触。供给至连接管组装件的气体可用于对密封部件118与第一凸缘112和第二凸缘114之间封闭空间124中的氢气分压(ph2)和/或氧气分压(po2)进行控制。这可通过例如控制供给气体的湿度(例如露点)来实现。可在密封部件118中提供排放口134，以允许气体从空间124中逸出，但该排放口足够小，使得在该空间内保持相对于外部环境压力的正压。在一些实施方式中，排放口134可位于与气体输送管130相反的位置处。
在一些实施方式中，可使用控制系统来控制导管108外部(非玻璃接触表面)周围的氢气水平，从而抑制在利用玻璃制造设备10生产的玻璃板中形成气态包含物和表面气泡。此外，控制系统可用于维持容器周围的气氛具有最少的氧气，从而减少构成导管的贵金属的氧化。
为了抑制在熔融玻璃28中形成包含物，导管108外表面上的氢气水平需要等于或高于导管108内表面(即，与熔融玻璃直接接触的导管108的表面)上的氢气水平。导管108外表面上的氢气水平通过水分解反应的热力学平衡确定：h2o→h2+1/2o2。根据热力学性质表，水分解反应的自由能(δg)等于58900-13.1t，其中，t为单位为开尔文度的温度，而g为以卡路里每摩尔为单位的自由能。在给定的温度下，水反应的平衡常数可通过使用关系式：keq＝e-g/rt来计算，其中，g和t如上所述，而r为通用气体常数。一旦keq是已知的，就可计算水分解中所含各种气体的分压之比，其中，keq＝[(ph2)(po2)1/2]/ph2o。例如，在1450℃下，keq等于2.47×10-5。因此，如果将露点为75°f的空气环境(ph2o为0.030大气压)加热至1450℃，则算出ph2为1.59×10-6大气压(1.59ppm)。鉴于该平衡，降低氧气的分压，同时保持恒定的露点(ph2o)，能够显著增加气氛中的氢气水平。应当注意的是，优选气体混合物中所存在的氮气(或其它惰性气体)不会直接参与水分解反应。而是根据理想气体定律，惰性气体的分压会影响氧气的分压。而且，因水分解而导致的氧气分压的改变是影响所形成的平衡气体的因素。
可见，密封部件与第一凸缘112和第二凸缘114之间的封闭空间124中的气氛中的氢气水平应当大于或等于使用以下平衡关系的下式算出的氢气水平：
ph2(ppm)＝78000×e-(g/rt)(1)，
其中，g、r和t已在上文中给出定义。该等式可以数值形式重写为：
ph2(ppm)＝78000×e[(-58900+13.1t)/(1.987*t)](2)，
其中，温度的单位是开尔文度。
根据上文所述，本公开的实施方式还可包括控制系统136，所述控制系统136对与导管108接触的环境/气氛进行控制，并且防止导管108的金属/玻璃界面处发生成问题的氧化反应。在各种实施方式中，控制系统136可以是一种闭环控制系统。同样，氧化反应会导致由玻璃制造设备10生产的玻璃制品中产生气态包含物。此外，导管108的氧化反应可能导致导管失效。
在一些实施方式中，控制系统136对在连接管组装件106内、更具体而言是在由外壁110、密封部件118以及第一凸缘112和第二凸缘114限定的空间124内具有水蒸气、氧气和氮气的混合物的气体系统进行控制。氧气的典型数值可从约0.01％至约1％，水可从约2％至约20％，剩余的气体为氮气(或其它惰性气体，如氩气)。该气体系统可在高达约21％氧气下运行，且具有高达约200°f的露点。包含0.01％氧和20％水且在200°f露点下的气体系统可在1700℃下给出约1至约38000ppm的氢气范围。或者，被引入空间124中的气体混合物可包含烃(和氧气)、氨、裂化氨产物和/或燃烧产物。
连接管组装件106可用于将熔融玻璃从耐火容器100沿流动方向138传送至其它容器或导管。例如，根据图2中所图示的实施方式，第二导管140可定位于毗邻导管108，其中，第二导管140包含第二凸缘114和定位于直接和导管108相对的第二导管140的端部144处的凸缘142。第二导管140包含凸缘142，所述凸缘142可由例如高温金属形成，例如由一种或更多种选自下组的铂族金属形成：铂、铑、铱、钯、锇、钌以及它们的合金。在某些实施方式中，第二导管140和凸缘142可由铂-铑合金形成。在一些特定的实例中，铂-铑合金可包含约70重量％至约90重量％范围内的量的铂，且还可包含约10重量％至约30重量％范围内的量的铑，例如一种80％-20％铂-铑合金。
连接管组装件106可任选地包括至少一个与第二凸缘114相连的冷却管146。例如，冷却管146可依附围绕第二凸缘114的周界。随后，可使冷却流流过纵向延伸通过冷却管的通路。冷却流体通常是液体，例如水，但在一些例子中，冷却流体可以是气体，例如但不限于空气、氮气、氦气和/或氩气。冷却管起到冷却第二凸缘114的作用，进而对可能从第二凸缘114与第二导管140的凸缘142之间泄漏的熔融玻璃进行冷却，从而在导管108与第二导管140之间形成玻璃密封148。玻璃密封148还可起到使导管108与第二导管140电绝缘的作用。参考图1，连接管组装件106可形成在熔融容器14与连接导管32之间延伸的过渡。例如，在根据图1的实施方式中，玻璃密封148是玻璃熔炉12与下游玻璃制造设备30的分界线，如虚线31所示(参见图2)。
在本公开的另一种实施方式中，一种连接管组装件200例示于图4中。连接管组装件200包括在第一端部204至第二端部206之间延伸的导管202。导管202还包含内壁208和外壁210。内壁208和外壁210在导管202的第一端部204处接合。然而，内壁208和外壁210在外壁210的相反未接合端部处隔开。所以，在内壁208与外壁210之间存在从第一端部204向外壁210的相反端部延伸的间隙。内壁208的长度长于外壁210的长度，以使内壁208沿纵向延伸超出外壁210。导管202延伸通过耐火容器侧壁102中的通路，以使第一端部204定位于耐火容器100的空间处或耐火容器100的空间内，且第二端部206定位于耐火容器100的外部。即，在一些实施方式中，第一端部204可与侧壁102的内表面齐平，但在另一些实施方式中，第一端部204终止于侧壁102内，而在另一些实施方式中，例如在图4所例示的实施方式中，第一端部204可延伸进入耐火容器100中。在另一些例子中，导管202可类似地延伸通过底壁104中的通路。
在一些实施方式中，连接管组装件200还包含与导管202的外壁210接合的第一凸缘212。第一凸缘212定位于毗邻(与熔融玻璃28相对)耐火容器壁102的外表面。例如，第一凸缘212可邻接耐火容器壁102。第一凸缘212包含导管202延伸通过的开口，其中，第一凸缘212的平面垂直于导管202的纵轴。所以，第一凸缘212以围绕外壁210的环延伸，且利用例如焊接或其它合适的接合技术与外壁210接合。第一凸缘212可由例如高温金属形成，例如由一种或更多种选自下组的铂族金属形成：铂、铑、铱、钯、锇、钌以及它们的合金。第一凸缘212可由氧化物分散增强合金形成，例如由分散强化铂(例如氧化锆强化铂)来形成。在某些实施方式中，第一凸缘212可由铂-铑合金形成。在一些特定的实例中，铂-铑合金可包含约70重量％至约90重量％范围内的量的铂，且还可包含约10重量％至约30重量％范围内的量的铑，例如一种80％-20％铂-铑合金。
连接管组装件200还包含第二凸缘214，所述第二凸缘214定位于毗邻第一凸缘212但与其隔开，以使第一凸缘212定位于耐火容器壁102与第二凸缘214之间。第二凸缘214包含导管202延伸通过的开口，其中，第二凸缘214的平面垂直于导管202的纵轴。所以，第二凸缘214以围绕外壁210的环延伸，且利用例如焊接或其它合适的接合技术与外壁210接合。第二凸缘214可由例如高温金属形成，例如由一种或更多种选自下组的铂族金属形成：铂、铑、铱、钯、锇、钌以及它们的合金。第二凸缘214可由氧化物分散增强合金形成，例如由分散强化铂(例如氧化锆强化铂)来形成。在某些实施方式中，凸缘212可由铂-铑合金形成。在一些特定的实例中，铂-铑合金可包含约70重量％至约90重量％范围内的量的铂，且还可包含约10重量％至约30重量％范围内的量的铑，例如一种80％-20％铂-铑合金。
根据各种实施方式，接连管组装件200还可包含绕着位于第一凸缘212与第二凸缘214之间的导管202定位的第一耐火绝缘材料216。例如，第一耐火绝缘材料216可以是包含导管202(例如外壁210)延伸通过的通路的环形体。然而在另一些实施方式中，第一耐火绝缘材料216可包含多个区段，例如多个堆叠的耐火绝缘盘或多个契合块。合适的第一耐火绝缘材料可以是例如高氧化铝含量材料，例如购自哈比森沃克国际公司的
连接管组装件200还可包含第三凸缘218，所述第三凸缘218与内壁208接合，且与第二凸缘214隔开，以使第二凸缘214定位于第一凸缘212与第三凸缘218之间。第三凸缘218包含导管202(更具体而言是内壁208)延伸通过的开口，其中，第三凸缘218的平面垂直于导管202的纵轴。所以，第三凸缘218以围绕内壁208的环延伸，且利用例如焊接与内壁208接合。第三凸缘218可由例如高温金属形成，例如由一种或更多种选自下组的铂族金属形成：铂、铑、铱、钯、锇、钌以及它们的合金。第三凸缘218可由氧化物分散增强合金形成，例如由分散强化铂(例如氧化锆强化铂，市场上称为zgs铂)来形成。在某些实施方式中，第三凸缘218可由铂-铑合金形成。在一些特定的实例中，铂-铑合金可包含约70重量％至约90重量％范围内的量的铂，且还可包含约10重量％至约30重量％范围内的量的铑，例如一种80％-20％铂-铑合金。
连接管组装件200还可包括密封部件220，所述密封部件220在第一凸缘112和第二凸缘114的外部区域222处定位于第二凸缘214与第三凸缘218之间，所述外部区域222从(示于第二凸缘114上的)虚线224延伸至各凸缘的最外侧边缘(参见图4和5)。密封部件220在第二凸缘214与第三凸缘218之间形成封闭空间226，该封闭空间进一步从内壁208向外径向延伸至密封部件220。适用于密封部件220的材料可以是例如zircar耐火复合材料有限公司(zircarrefractorycomposites,inc)制造的rs-100型zircar耐火板。
连接管组装件200还可包含定位于封闭空间226内且围绕内壁208延伸的第二耐火绝缘材料228，第二耐火绝缘材料228与密封部件220隔开，从而在第二耐火绝缘材料与密封部件220之间形成间隙230。例如，第二耐火绝缘材料228可以是包含导管202(例如内壁208)延伸通过的通路的环形体。然而在另一些实施方式中，第二耐火绝缘材料228可包含多个区段，例如多个堆叠的耐火绝缘盘或多个契合块。合适的第二耐火绝缘材料228可以是例如高氧化铝含量的材料，例如从哈比森沃克国际公司购得的
任选地，纤维材料232，例如纤维纸可定位于密封部件220与第二凸缘214和第三凸缘218之间。纤维材料232可以是纤维纸。例如，纤维材料可以是硅铝酸盐纤维材料，例如奇耐联合纤维有限公司制造的fiberfrax970-j。
连接管组装件200还可包括延伸通过密封部件220至间隙230的气体输送管234，其中，气体输送管234与气体供给(未图示)流体连通，其中，可提供如上文所述的气体。密封部件220还可包含延伸通过密封部件220的厚度的排出通路236，通过所述排出通路236，封闭空间226(例如间隙230)中的气体可被排出。
在一些实施方式中，可使用控制系统来控制导管202外部(非玻璃接触表面)周围的氢气水平，从而抑制在利用玻璃制造设备10生产的玻璃板中形成气态包含物和表面气泡。此外，控制系统可用于维持容器周围的气氛具有最少的氧气，从而减少构成导管的贵金属的氧化。
根据上文和之前的描述，本公开的实施方式还可包括控制系统136，所述控制系统136对与导管202接触的环境/气氛进行控制，并且防止导管202的金属/玻璃界面处发生成问题的氧化反应。在各种实施方式中，控制系统136可以是闭环控制系统，所述闭环控制系统通过供给的气体来对与导管202(更具体而言是内壁208)接触的氢气和/或氧气的分压进行控制。同样，上文所述的氧化反应也会导致由玻璃制造设备10生产的玻璃制品中产生气态包含物。此外，导管202的氧化反应可能导致导管失效。
在一些实施方式中，控制系统136对在连接管组装件200内、更具体而言是在由内壁208、密封部件220以及第二凸缘214和第三凸缘218限定的封闭空间226内具有水蒸气、氧气和氮气的混合物的气体系统进行控制。氧气的典型数值可从约0.01％至约1％，水可从约2％至约20％，剩余的气体为氮气(或其它惰性气体，如氩气)。该气体系统可在高达约21％氧气下运行，且具有高达约200°f的露点。具有约0.01％氧和约20％水且在约200°f露点下的气体系统可在约1700℃下给出约1至约38000ppm的氢气范围。或者，被引入上文定义的空间中的气体混合物可包含烃(和氧气)、氨、裂化氨产物和/或燃烧产物。如之前所描述，控制系统136可以是一种闭环控制系统。
连接管组装件200还可包含定位于导管202的内壁208与外壁210之间的间隙中的第三耐火密封材料238。第三耐火密封材料238应当能够耐高温降解，且展现出高结构强度，以避免导管202的内壁和外壁发生坍塌。合适的第三耐火绝缘材料可以是例如高氧化铝含量材料，例如圣戈班公司(saint-gobain)制造的alunduman485。然而，可使用满足设备的热需要和结构需求的任意合适的耐火绝缘材料。
可使第三凸缘218以及任选地第二凸缘214具有冷却管240，所述冷却管240配置成通过冷却管的内通路来接收冷却流体流。例如，各冷却管240可围绕第二凸缘214或第三凸缘218外周界的至少一部分或全部延伸。对至少第三凸缘218进行冷却起到了在导管202(即，第三凸缘218)与相邻容器(例如包含终端凸缘142的第二导管140)之间形成玻璃密封148的作用。从相邻凸缘之间泄漏的熔融玻璃冷却并固化成玻璃密封148，从而防止在两个相邻凸缘218、142之间产生连续熔融玻璃流。还显而易见的是，对管的冷却还起到了冷却可被电流加热的一个凸缘或多个凸缘的作用，从而防止对凸缘产生热损伤。
在一些实施方式中，第二凸缘214和第三凸缘218可配置成将电流导入并通过导管202。所以，如图6和图7最佳所示，第二凸缘214和第三凸缘218中的每一个都可(分别)包含与电流源(未图示)电接触的电极部分242、244。由于第二凸缘214与导管202的外壁210接合，更具体而言是在外壁210的端部处接合，且第三凸缘218与导管202的内壁208接合，更具体而言是在内壁208的端部处接合，且导管202的第一端部204除外，内壁208和外壁210被间隙隔开。向第二凸缘214和第三凸缘218施加的电流通过基本上整个内壁208和外壁210在第二凸缘与第三凸缘之间流动，从而对导管202(以及其中的熔融玻璃)进行加热。应当显而易见的是，如果需要，可对第二和第三凸缘进行定位，以使不是所有导管202都受到电加热。此外，第二凸缘214和第三凸缘218中的任一者或两者可包括围绕导管202延伸的第一(内)环和围绕第一环延伸的第二(外)环。在一些实施方式中，第一环可以是最内侧的环，且与导管202直接接触。类似地，第二环可以是最外侧的环，且与各电极部分直接接触。
所以，在某些实施方式中，第二凸缘214可包括第一环246，所述第一环246是与外壁210直接接触的最内侧环。第二凸缘214还可包括第二环248，所述第二环248是最外侧环，且围绕第一环246延伸。第二环248可与第一环246直接接触，以使第二环248与第一环246的外周界接合。在另一些实施方式中，第二凸缘214可包括位于第一环246与第二环248之间的中间环。因为第一环246可紧邻于导管202，在一些实施方式中，第一环246可由高温贵金属形成，例如选自下组的铂族金属：铂、铑、铱、钯、锇、钌以及它们的合金。在某些实施方式中，第一环246可由铂-铑合金形成。在一些特定的实例中，铂-铑合金可包含约70重量％至90重量％范围内的量的铂，且还可包含约10重量％至约30重量％范围内的量的铑。然而，因为第二环248定位于比第一环246更远离导管202的位置处，第二环248可由能够承受适中温度而无需承受流动通过导管202的熔融玻璃的高温(在一些玻璃制造工艺中，离开熔融容器的熔融玻璃可超过1500℃)的较廉价金属形成。所以，在一些实施方式中，第二环248可由镍、钼或其它具有相似导电性和熔点的金属形成。第二环248的厚度可大于第一环246的厚度。上述中间环可由贵金属(例如第一环的贵金属)或其它金属(例如第二环的金属)形成，其中，第二环是最外侧环。然而，在另一些实施方式中，中间环或多个中间环可包含与第一或第二环不同的金属。
在某些实施方式中，第三凸缘218可包括第一环250，所述第一环250是与外壁210直接接触的最内侧环。第三凸缘218还可包括第二环252，所述第二环252可以是最外侧环，且围绕第一环250延伸。第二环252可与第一环250直接接触，以使第二环252与第一环250的外周界接合。在另一些实施方式中，第三凸缘218可包括位于第一环250与第二环252之间的中间环。因为第一环250可紧邻于导管202，在一些实施方式中，第一环250可由高温贵金属形成，例如选自下组的铂族金属：铂、铑、铱、钯、锇、钌以及它们的合金。在某些实施方式中，第一环250可由铂-铑合金形成。在一些特定的实例中，铂-铑合金可包含约70重量％至90重量％范围内的量的铂，且还可包含约10重量％至约30重量％范围内的量的铑。然而，因为第二环252定位于比第一环250更远离导管202的位置处，第二环252可由能够承受适中温度而无需承受流动通过导管202的熔融玻璃的高温(在一些玻璃制造工艺中，离开熔融容器的熔融玻璃可超过1500℃)的较廉价金属形成。所以，在一些实施方式中，第二环252可由镍、钼或其它相似金属形成。第二环252的厚度可大于第一环250的厚度。上述中间环可由贵金属(例如第一环的贵金属)或其它金属(例如第二环的金属)形成，其中，第二环是最外侧环。然而，在另一些实施方式中，中间环或多个中间环可包含与第一或第二环不同的金属。
可利用多个紧固件254(例如螺栓或螺丝等)将第二凸缘214与第三凸缘218彼此相连，其中，所述相连可起到将纤维材料232相对于密封材料220压紧，从而增强密封。例如，在图4中所例示的实施方式中，第三凸缘218的第二环252包含紧固件254延伸通过的开口。围绕各紧固件定位电绝缘套管256，并将其插入开口中，以使各紧固件254与第三凸缘218电绝缘。第二凸缘214包含辅助螺纹开口，各紧固件254可与这些辅助螺纹开口螺纹连接(应当显而易见的是，只在各紧固件的一个端部处需要电绝缘体)。应当清楚的是，在另一些实施方式中，紧固件的位置可互换，以使第三凸缘218包含螺纹通路。电绝缘紧固件的使用促进了紧固件的拧紧和纤维材料232的后续压缩以及密封部件220对第二凸缘214和第三凸缘218的密封，而不会在第二凸缘214与第三凸缘218之间产生电短路。
由上述描述而应当显而易见的是，可在各种玻璃制造系统中使用本文所述的连接管组装件。例如，图8例示了包括耐火澄清容器334(例如耐火陶瓷澄清容器)的另一种玻璃制造设备10，其中，玻璃制造设备10包括多个进入或离开(或者进入和离开)耐火容器(例如熔融容器14或澄清容器334)的连接管组装件(例如连接管组装件106和/或连接管组装件200)。
在图9中所示的另一种实施方式中，例示了玻璃制造设备10，其中，玻璃熔炉12包括与熔融容器14串联连接且位于熔融容器14下游并位于澄清容器34上游的第二熔融容器15。第二熔融容器15可处于与熔融容器14相等或更低的温度下。玻璃熔融容器15通常包含耐火材料，例如耐火陶瓷材料。在一些例子中，玻璃熔融容器15可由耐火陶瓷砖构建，例如包含氧化铝或氧化锆的耐火陶瓷砖。如同图8的例子那样，图9的玻璃制造设备10包括多个进入或离开(或进入和离开)耐火容器(例如熔融容器14或熔融容器15)的连接管组装件(例如连接管组装件106和/或连接管组装件200)。
对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以在不偏离本发明实施方式的精神和范围的前提下对这些实施方式进行各种修改和变动。因此，本发明人的意图是使本文覆盖这些实施方式的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求和其等同内容的范围之内。
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