玻璃池窑熔化部的制作方法

专利名称:玻璃池窑熔化部的制作方法
本发明是关于玻璃池
熔化部的，特别涉及到这样一种玻璃池
熔化部，它的出料部形成一种加热装置，用来控制熔融玻璃从该熔化部出来的流料率。
玻璃池
的熔化部，特别是那些用来生产玻璃纤维的池
熔化部，通常进行一天二十四小时，一周七天的连续作业。但在此种连续作业中，熔化部中熔融玻璃的流量则必须根据熔化部之外的，例如料道处的涨落要求而变化。
在玻璃纤维的成形作业中，料道通常接纳与熔化部串联的澄清部中的熔融玻璃。澄清部接收来自熔化部的熔融玻璃的全部流量，并把它们再向前送入料道。于是，料道接受着熔化部中熔融玻璃的连续出料或连续料流，并把此种料流分
给一系列的玻璃纤维拉丝坩埚。
上面这一系列的玻璃纤维拉丝坩埚中的每一个都设有许多拉丝漏孔，玻璃纤维即从这些漏孔中拉制出，如同美国专利4，146，375中所披露的。从这种坩埚中获衍的玻璃纤维或玻璃单丝集束成厚丝，卷绕到玻璃纤维拉丝机的机头上。
一般地说，此种玻璃熔化部的出料量，是可以满足预定最多个数的玻璃纤维拉丝坩埚对熔融玻璃的要求，每一个这样的坩埚都有固定个数可用于玻璃纤维成形的漏孔。但是，由于玻璃纤维拉丝坩埚的漏孔相当地小，有可能使一个或多个这样的漏孔发生堵塞，換言之，不能作业，从而就会使一系列坩埚中的某个降低玻璃纤维的产量。
因此，玻璃纤维拉丝坩埚的产量会由于一或多个拉丝漏孔在运行中发生问题而产生起伏。这样的问题会持续不同的时间周期。有时，必须使整个拉丝坩埚停止作业，从而会显著减少料道对熔融玻璃的需求量。
由于不能作业的拉丝坩埚的维修工作常常不是立即进行，料道中减少对熔融玻璃需求量的现象有可能延续一个相当长的时期。此外，还有过这样的情形，有时必须从若干个坩埚组成的系列中，使不止一个坩埚终止接受熔融玻璃的料流。
从纤维成形作业线上撤下不止一个拉丝坩埚时，和全部的拉丝坩埚按照其额定容量进行作业时的最大可能要求相比，就会显著地减少料道中对熔融玻璃的需求量。
因此，必须掌握料道对熔融玻璃需求量各种变化的大小程度，并通过装设到熔化部上的流量控制装置之类的手段，对这种变化作出反应。理想的情况是，玻璃熔化部的此种流量控制手段，将能精确地反应与熔化部串联的工作手段中对熔融玻璃需求量的广泛变化。
控制熔融玻璃从玻璃熔化部到料道之流量的一种已知方法，包括美国专利3，580，976以及3，659，029中所给出的针阀或撞针式阀。通过此种针阀或撞针式阀来实现流量控制的方式是，改变一固定直径管中锥形轴的位置，用以限制或调整通过此管中熔融玻璃的流速。
已知的针阀装置要求采用进口的和极奇昂贵的材料，例如钼或钼合金，这类材料能抵抗玻璃熔化部的严苛环境而不污染玻璃的能力是有限度的。最后，会使针阀部件发生耗损，对此种阀的流量控制作用产生不利影响。这样就有必要停止玻璃熔化部若干天的工作，用以修复和(或)更換损耗的针阀组件。由于玻璃熔化在连续作业时是最有效益的，任何关停的代价都是很高的。
从当前来看，用针形阀装置来控制熔化部的熔融玻璃料流，已为处理与玻璃熔化部相连的料道对熔融玻璃所作的广泛要求，提供了唯一可行的解决问题的方法。
这样就希望能为玻璃熔化部提供一种流量控制系统，它能进行广范围的控制而不要求为实现此种控制采用一种限制流量的阀。
在本发明的若干个目的之中，主要是提供了一种新式的玻璃熔化部，一种毋须对出料流量作物理限制就能实现宽范围流料量控制的新式玻璃熔化部，一种包括有作为加热装置的出料部的新式玻璃熔化部，一种具有可分离的用作加热装置的出料部之新式玻璃熔化部，以及用于控制玻璃熔化部输出之玻璃液流的方法。
其他的目的和特点将在后文中部分地显明，部分地加以指出。
根据本发明提供的玻璃熔化部，备有用作加热装置的出料部，此种加热装置能对从熔化部到料道的玻璃液流实现广泛的控制。
在本发明的一个较佳实施例中，玻璃熔化部包括有一个确定出盛纳配合的蓄容室的熔化部本体。蓄容室中设有熔化装置，用来将配合料加热到熔融玻璃态。出料加热装置取出料部的形式，后者有一个预定尺寸的出料口，此装置可分离地装设到熔化部的本体上。此出料部最好用铂制成。
蓄容室中设有导引装置，将玻璃液流从蓄容室引向出料部。导引装置包括个与熔化装置分隔开的排放件，此排放件直迫向出料部。
在熔化部本体与出料部之间的相接处设有冷却装置，使经过初始加热的熔融玻璃冷却到一预定的温度。上述的冷接口能在熔融玻璃刚刚进入出料部时，将它的粘度增大到一个预定的水平。
在出料部上施加较低的电压和较高的电流，就能使之加热。出料部的加热装置包括有一种温度控制器，用来控制出料部产生的热量。
于是，从熔化部流出的熔融玻璃就被此出料部加热到与所需玻璃粘度相应的预定温度。在这样的方式下，经过出料口的熔融玻璃流速就通过控制玻璃粘度而得到控制。
这样，当熔融玻璃从玻璃熔化部流出时，利用此出料部把它加热到预定的温度，就能依随耗用玻璃料的玻璃而改变玻璃熔化部流出的熔融玻璃速率。除了把热施加到出料部上之外，为了改变熔融玻璃通过出料部的流速，毋须采用任何实际的限制。据此，把出料部用作加热器就能实现熔化部的熔融玻璃有控制的流速，而这在实质上与针阀获得的玻璃液流控制范围相当。
因此本发明包括下文所述的结构与方法，而本发明的适用范围将在权项中指出。
在所附的图中，阐明了本发明的一个实施例。
图1是一种玻璃熔化部的局部剖面图，是本发明一个实施例的具体体现;
图2是出口液流导引装置以及控制液流的出料口装置的部分截面图放大;
图3是与出口液流导引装置相关联之熔化结构的透视图;
图4是图3所示结构的顶视图;
图5是控制液流用出口装置的紧固装配之部件分解透视图;
图6是控制液流用出口装置的底视图;
图7是控制液流用出口装置的控制电路。
在所附的这几个图中，相应的参考标号指相同的对应部件。
具体体现本发明一个较佳实施例的玻璃熔化部，通常在图1中以参考数字10表示。
此玻璃熔化部10包括有一个确定蓄容室14的槽式熔化部本体12，此蓄容室用来盛纳配合料16。配合料通过电极28、30和32熔化成熔融玻璃18。此电极28、30和32按120°间隔相互分开，可以呈美国专利3，580，976中所示的形式。配合料16例如可以是砂子、粘土、石灰石、白云石以及几种助熔剂的一种已知的混合物。蓄容室14的大小要能盛纳下预定体积的熔融玻璃18。
熔化部本体12可由一个框架20用任何已知的合适方式支承，此框架结构例如可采用美国专利3，147，328中所示的类型。熔化部本体12包括最好由铜构成的外壳22，以及由锆、氧化锆、粘土、氧化铝之类的耐火材料24和一种粘合剂构成的内衬24。水一类之冷却剂流经的管子焊接到或以其他方式附合到外壳22的外表面。
将配合料16分配到蓄容室14的熔融玻璃18表面上的加料装置类型，是可以自行选择的，图中为简化起见已予省略。一般地说，此种加料装置要能将配合料连续地投放到熔化部10内，使蓄容室14中的熔融玻璃保持到预定的料面。
参看图1、2与5，熔化部10包括有一个控制流量的出口部组合件34，由螺栓36、38、40和42以可分离的形式装放到熔化池本体12之上。从图2中可以看得最清楚不过，此出口部组合件34包括取出口件44形式的，最好由铂制成的出口加热装置。此出口件44一般呈凹顶形，通常有一个圆柱形的壁部46和一个斜底48，此斜底有一个中央出口50在漏孔管51之中。必要时，也可使壁部46形成朝向中央出口50的缓坡形式。
在出口件44的进入端有一个环形法兰22，同时相向设置两个从出口件44壁部46凸出的端部54和56。横跨出口件44进入端上方配有一个屏筛58，上面有许多孔口60。此屏筛58、端部56和环形法兰52是出口件44的整体部分，同样要用铂制成。
出口组件36包括一个耐火材料制的呈通常大角形形式的罩子61，它基本上将整个出口件44封包起来，除了端部54和56以及环形法兰52这些部分以外。在出口组件34的底端，环绕此耐火材料罩61的周边配备有一个取通常六角形形式的支持框架63。框架63的一对相向放置的部件65与67具有伸展到六角形件之外的端头，用来限制框架63。部件65上有配合螺栓36和42的开口69和71，而部件67上有配合螺栓38和40的开口73和75。用一对横截面为L型的横向件77和79将部件65与67按图6所示方式连接起来。在这样的布置下，将出口组件34连接到熔化部本体12上的螺栓36、38、40和42，都通过耐火材料罩63与出口件44绝缘。
熔融玻璃在到达出口件44之前，由一个排放件62导引，使熔融玻璃18从熔化部10蓄容室14的最热区沿出口的路线流动。排放件62是一种普通的圆柱形件，实质上与出料件44相连，最好由钼制成。
在排放件62上环绕有最好是钼构成的加热线圈64。此加热线圈支承在伸展过一个绝缘件68的导电柱66上。绝缘件68放置在一个最好也是钼制成的环形支板70上。支板70由一批螺栓固定到框架20之上，这批螺栓绕支板70上的圆形周边-分隔开。螺栓72同样使外壳22与框架20相互连接，并包括有适当的隔片74、76和78。
可以用任何已知的适当方式，例如用螺栓(图中未示明)将一个支环80(最好由黄铜制成)装设到支板70上。通过此支环80排列有一列管子82，用来循环例如流经进出口管84与86的冷却液。支环80的内径大小要能容纳排放件62的减缩的外径部分。
在出口件44和熔化部主体12之间配备有衬垫设置，包括夹在两层Fiberfrax(生铸件的商品名)。Fiberfrax是Carborundam公司的一种商标，Greencast是A.P.Green公司的一种商标。这样，衬垫设置90、92和94即起到使出口件44与熔化部主体12电绝缘的作用。
冷却剂管98与冷却剂管26相类似，安放在支板70的下侧。此外，在出口组件34的耐火材料96中，在出口件44的入口部设有一冷却剂管100。
电极28、30和32的电源以及加热线圈64的电源都属常规形式，并与出口件44的电源分离。
出口件44的工作电路一般以图7中的参考数字110标明。电路110在两个初级端112和114之间配有480伏的电压。这一电压是由一动力单元116馈送，后者包括两个逆向平行的硅可控整流器。动力单元116是西弗吉尼亚的Fairmont电子控制系统公司出售的那种，牌号为ECS7500。水冷变压器的初级线圈118连接到动力单元116上，而次级线圈120则由导线连接到玻璃熔化部10的出口件44上。
出口件44配有一支进入到控制器124的R型热电偶122，这是电子控制系统公司的产品，牌号为ECS6210。控制器的输出信号可通过任何已知的合适的点火电路(未示明)馈送，并通过导线126连接到动力单元116上。用一块伏特计128跨连此初级线圈118和一电流变压器，同时用安培计130与初级线118串联。
动力装置116用来调节初级线圈118的电压，从而改变着次级线圈120的电压。次级线圈120能为出料件44供给相当低的电压和相当高的电流。通过适当的水冷连接件132与134，将次级线圈120连接到出口件44的端子54和56上。
出料件44产生的热对应于次级线圈120作用到出料件44上的电压与电流。因此，随着次级线圈120处的电压与电流的增加，由出口件44耗散的热量也增加了。热电偶122反应施加到出口件44上的热，提供了一个馈送到控制器124上的信号，这一信号影响功率装置去控制馈送到出口件44上的功率。
在玻璃熔化部10的运行过程中，配合料16连续地投放到蓄容室14的熔融玻璃18的表面上。通过电极28、30和32之间的电流同时通过熔融玻璃18，利用直接加热将玻璃熔化。例如，电极间熔融玻璃的温度约为3500～4000°F。
有时，外界的细拉或其他杂质会聚集到蓄容室14中，且一般会沉降到熔化池的底部。延伸到耐火材料衬里24上方的排放件62，能避免任何非玻璃质的组份进入到排放件62和出口件44限定的输出料流的通道上。
可以确信，在排放件62外侧的熔融玻璃18的流动方式由于排放件的影响而是朝向上方的，而此熔融玻璃18即于此落入排放件62，并在高于相邻耐火材料衬里24的玻璃温度下，输送到出口件44。
当熔融玻璃18进入排放件62，它就通过加热器的线圈64，此线圈64主要是在熔化部10起始运行或玻璃液流停止而须重新工作的任何时刻起作用。这样，当熔化部10正常作业期间，线圈64不给排放管供热。
现在，请特别参看图2，当熔融玻璃18向下流到支环80和位于其中之冷却管82的玻璃液面处时，构成了一种冷的接合而使粘度增大。这种冷结合的目的在于解决这样的问题，即当进入排放件62的熔融玻璃18太热，就有可能发生所谓的失控状态，以致出口组件34的加热功能丧失作用。于是，由支环80与冷却管组成的冷接合，保证了不会发生失控状态。此种冷的接合也能防止玻璃流入排出件62和支板70之间，以及流入排出件62与Fiberfrax层92之间。这样的冷接合也防止了玻璃渗漏到层92、90和94之间，因而起到了密封作用。
Fiberfrax层92、94与Greencast层90的主要目的，是在排出件62和出口件44之间起到电绝缘作用。
应该指出，输入到电极的功率，根据不同的玻璃配方，可以在450千瓦至约800千瓦之间变化。在这样的环境下，由于玻璃18和电极28、30、32之间有电传导并使电流通过电极28、30、32与排出件62之间的玻璃，致排出件62能夠潜在有100伏以上的电压。因而当出口件44采用3～4伏的电压与2500～10000安的电流量时，就必须使此出口件与排放件62实行电绝缘。
熔融玻璃进入出口件44的过程中，会流过屏筛58，这一屏筛58有助于防止任何进入排出件62的大的外来颗粒错误地经出口件44流出。出口件44的作用在于重新加热熔融玻璃18，使其温度升高到足以实现此熔融玻璃从出料口50流出时所需的粘度以及相应的流速之水平。
要是进入出口件44之熔融玻璃18的粘度太低，即使由出口件44进一步加热玻璃，也不能调整到任何所需的粘度。这样就有可能出现一种不受控的或失控的液流状态。
出口件44的工作原理在于接纳略低于所要求温度的玻璃，然后进一步加热此玻璃，使其温度升高并将粘度降到所希望的预定水平。对出口件44施加预定量值的电压与电流，就能精确地调整玻璃的粘度。
例如，对于直径约2米的熔化池本体且玻璃料的潜在产量为每年2000公吨时，使出口件44的结构如下即可奏效使此出口件从环形法兰52至斜底48的全高约为4英寸，而它的内径约为6 1/2 英寸。法兰52可以具有约10 1/2 英寸的外径。
斜底48从圆柱壁46至出料口50的垂直降约为1英寸。限定出料口50的漏孔管51可以取约3/4英寸的长度和约1/2英寸的内径。
构成出口件44的铂材料厚度最好约为0.060英寸;而为了形成斜底48，铂材料的厚度可用0.050英寸。端部54和56则可取1 1/8 英寸的厚度。环形法兰的厚度约为0.20英寸，屏筛的厚度约为0.50英寸，而屏筛58的开孔直径约为1/2英寸。
在这样的安排下，就能控制住熔融玻璃从玻璃熔化部至料道(未示明)的流速，此料道能为18个玻璃纤维拉丝坩埚(未示明)供料，而每个坩埚有100个以上的玻璃纤维成形漏孔。
即使有一个或多个玻璃纤维拉丝坩埚(未示明)完全停止作业，也能保持生产的连续性。改变出口件49产生的热就能完全补偿料道(未示明)的料面涨落要求，此出口件提供的液流控制是根据流经漏孔50的熔融玻璃粘度，而不是过去那种依靠对流速实行任何物理限制的手法。
根据以上描述可以看到，本发明的若干目的已然实现，并取得其他一些有利结果。
由于在不偏离本发明的范围内可对以上结构和方法作出各种改变，因此可以认为，上文所述或附图所示的一切内容都是用作说明而无限止于此之义。
权利要求
1.一种玻璃熔窑的熔化部，包括限定盛纳配合料用蓄容室的熔化部本体；在该室中将配合料加热到熔融玻璃态的熔化手段；熔化部本体上的出口件，用来限定输出的液流路线并有一个预定大小的出料口；出料件工作时毋须任何限制液流的阀门，蓄容室内的导引装置，用来把熔融玻璃流引向出口件；将通过出口件的熔融玻璃冷却至一预定量的冷却手段；直接与出口件交换电功率的手段，使此出口件起着电阻的作用，并根据所说的电源设备向出口件提供的电功率而升温；与出口件和电源相连的温度控制手段，用来控制出口件中形成的热量，借以控制沿前述输出液流路线并通过出料口的熔融玻璃粘度，由此，采用出口件的电阻加热而不需任何限制液流的阀门，就能控制熔化池本体中熔融玻璃的出料流率。
2.按照权利要求
1的玻璃熔
熔化部，其中出口件的出料口具有第一种横截面积，而出口件有一进料口，用来接受来自导引装置的熔融玻璃流，这一进料口具有大于出料口第一种横截面积的第二种横截面积。
3.按照权利要求
2的玻璃熔
熔化部，其中的出料件实质上是与导引装置相连的。
4.按照权利要求
1的玻璃熔
熔化部，其中的出口件可分离地装放在熔化部的本体之上。
5.按照权利要求
1的玻璃熔化部，其中的熔化部本体有一个外表面件，而上述出口件则可分地装设在此熔化部本体的外表面件上。
6.按照权利要求
2的玻璃熔
熔化部，其中的排出件以及出口件的入口料口基本上不存在任何阻碍物，因而能使熔融玻璃不受限制地流入出口件。
7.按照权利要求
1的玻璃熔
熔化部，其中的排放件具有一个入料端和一个出料端，而所述的冷却装置包括一个在排放管出料端的冷区。
8.按照权利要求
7的玻璃熔
熔化部，其中，在出口件与熔化部本体之间有绝缘装置，用来使这两者电绝缘与热绝缘。
9.按照权利要求
2的玻璃熔
熔化部，其中的导引装置包括一个排放件，后者与所述的熔化装置分隔开并通向出口件。
10.按照权利要求
1中所申请的玻璃熔
熔化部，其中有电功率装置连接到变压器上，对出口件施加相当低的电压和相当高的电流，使流过出口件出料口的熔融玻璃保持到预定温度。
11.按照权利要求
10的玻璃熔
熔化部，其中的变压器包括在电路上与上述熔化装置和居中的加热装置独立的控制装置。
12.按照权利要求
11的玻璃熔
熔化部，其中的冷却装置与所说的电功率装置结合起来，对流经出口件出料口的熔融玻璃进行控制。
13.按照权利要求
10的玻璃熔
熔化部，其中的出口件是由铂材料构成。
14.按照权利要求
1的玻璃熔化部，其中的出口件是由整体式结构形成。
15.一种熔制熔融态玻璃的方法，包括将
合料连续熔化成第一种熔融玻璃态的方法，保持此熔融玻璃于蓄容室中，借出料件确立蓄容室中的输出液流路线，促使蓄容室中的熔融玻璃流至出口件，同时，把此出口件用作一电阻体，在其中蓄集电热使其本身受热以控制通过它的熔融玻璃的粘度，借以改变此熔融玻璃通过出口件的流率，这样，应用此种出料件的电阻加热方式，就可以毋须任何的液流限制阀而控制住蓄容室中熔融玻璃的输出液流速率。
16.按照权利要求
14的方法，其中，将相当低的电压和相当高的电流施加到此出口件上以加热此出口件。
17.按照权利要求
15的方法，其中所述的相当的电压是在2～4伏的范围，而相当高的电流是在2，500～10，000安的范围。
18.按照权利要求
14中的方法，其中的出口件是由铂构成。
专利摘要
本发明中的玻璃熔窑熔化部具有一种形成加热装置的出口部分，用来控制此熔化部中熔融玻璃的出料流速。形成熔融态玻璃用的配合料在第一温度范围被加热到熔融态。此熔融玻璃在流向熔化部的出口部分时被冷却到第二温度范围，把熔融玻璃的粘度提高到所需水平。然后，该出口件将既有的熔融玻璃加热到预定的温度，降低玻璃的粘度使适合所希望流速的要求。通过施加一相当低的低压和相当高的电流到出口件上以使之加热。这样，把这种出口件用作加热器就能实现熔化部中熔融玻璃流速的控制。
文档编号C03B5/033GK85104567SQ85104567
公开日1986年12月10日 申请日期1985年6月14日
发明者威廉·O·皮尔曼, 约瑟夫·L·享特, 威廉·P·坎宁安 申请人:赖克霍德化学公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan