玻璃制造设备和玻璃制造方法
阅读说明：本技术 玻璃制造设备和玻璃制造方法 (Glass manufacturing apparatus and glass manufacturing method ) 是由 韩胜一 金义皓 于 2018-12-06 设计创作，主要内容包括：本案涉及玻璃制造设备,包括熔化容器在其内批料被熔化成熔融玻璃,净化容器用以调节所述熔融玻璃,连接管其具有第一端与相对的第二端,其中所述第一端与熔化容器流体连通且所述第二端与所述净化容器流体连通,和凸缘其连接至所述连接管,其中所述凸缘连接至电源且配置以将用来加热所述连接管的电流施加至所述连接管,其中所述连接管从所述第一端线性延伸到所述第二端。(A glass manufacturing apparatus includes a melting vessel within which batch material is melted into molten glass, a purge vessel to condition the molten glass, a connecting tube having a first end and an opposite second end, wherein the first end is in fluid communication with the melting vessel and the second end is in fluid communication with the purge vessel, and a flange connected to the connecting tube, wherein the flange is connected to a power source and configured to apply an electric current to the connecting tube to heat the connecting tube, wherein the connecting tube extends linearly from the first end to the second end.)
技术领域
本专利申请案根据专利法请求于2017年12月8日提出申请的韩国专利申请案序号第10-2017-0168577号的优先权，本案依据所述申请案全文内容且所述申请案通过引用并入本文。
本案涉及一种玻璃制造设备和玻璃制造方法，且更具体地，涉及一种能够防止因高温熔融玻璃而损坏的玻璃制造装置和玻璃制造方法。
背景技术
通过熔化对应于原料的批料产生熔融玻璃，并对所述熔融玻璃进行处理，例如精炼、搅拌、和模制，以生产玻璃产品。为了处理熔融玻璃，将熔融玻璃加热至一高温，并且输送到每个工艺的设备中。因此，需要一种能够在加工与输送熔融玻璃的同时，防止因高温熔融玻璃而造成损坏的玻璃制造设备。
发明内容
根据本案的方面，一种玻璃制造设备，包括熔化容器在其内批料被熔化成熔融玻璃，净化容器用以调节所述熔融玻璃，连接管其具有第一端与相对的第二端，其中所述第一端与熔化容器流体连通且所述第二端与所述净化容器流体连通，和凸缘其连接至所述连接管，其中所述凸缘连接至电源且配置以将用来加热所述连接管的电流施加至所述连接管，其中所述连接管从所述第一端线性延伸到所述第二端。
根据一或多个实施方式，所述连接管会具有单件结构。
根据一或多个实施方式，所述连接管具有从所述第一端到所述第二端的向上倾斜。
根据一或多个实施方式，所述连接管具有所述熔融玻璃流入的入口，和排出所述熔融玻璃的出口。垂直于所述连接管的延伸方向上的所述连接管的横截面，在所述入口与所述出口之间，会具有固定直径的圆形形状，且所述出口会具有椭圆横截面。
根据一或多个实施方式，所述凸缘会包含邻接所述第一端的第一凸缘，和邻接所述第二端的第二凸缘。
根据一或多个实施方式，所述玻璃制造设备可更包括用来支撑所述连接管的支撑结构。
根据一或多个实施方式，所述支撑结构会包含托架，所述托架围绕至少一部分的所述连接管。
根据一或多个实施方式，所述托架会沿着所述连接管的延伸方向线性延伸。
根据一或多个实施方式，所述托架会具有单件结构。
根据一或多个实施方式，所述玻璃制造设备，更包含垫层，所述垫层设置在所述托架与所述连接管的外表面之间。
根据一或多个实施方式，所述连接管包含铂和其合金中的至少一个。
根据一或多个实施方式，所述连接管具有直径，所述直径朝向所述第二端逐渐增加。
根据本发明的另外方面，一种玻璃制造设备，包含连接管，所述连接管在熔化容器与净化容器之间延伸以将所述熔化容器内的熔融玻璃传递至所述净化容器，且配置以加热通过所述连接管的所述熔融玻璃，其中所述连接管从供来自所述熔化容器的所述熔融玻璃流入的入口线性延伸至供所述熔融玻璃排出至所述净化容器的出口，且其中所述入口与所述出口的每一个具有椭圆形横截面。
根据一或多个实施方式，所述出口位在相较于所述入口的更高层处。
根据一或多个实施方式，所述玻璃制造设备会更包括凸缘，所述凸缘连接至所述连接管，和电源，所述电源连接至所述凸缘，且所述玻璃制造设备会被配置以将来自所述电源的电流经由所述凸缘施加至所述连接管，以加热通过所述连接管的所述熔融玻璃。
根据一或多个实施方式，所述玻璃制造设备会更包括一托架，所述托架围绕至少一部分的所述连接管，和垫层，所述垫层设置在所述连接管的外表面与所述托架之间，并且围绕所述连接管。
根据一或多个实施方式，所述托架会沿着所述连接管线性延伸，并且会具有单件结构。
根据一或多个实施方式，所述出口的横截面积会大于垂直于所述连接管的延伸方向的所述连接管的横截面积。
根据一或多个实施方式，所述出口的横截面积会大于所述入口的横截面积。
根据本发明的另外方面，一种玻离制造方法，包含步骤：通过将在熔化容器内的批料熔化而形成熔融玻璃，将所述熔融玻璃从所述熔化容器经由连接管流至净化容器，和通过对经过所述净化容器的所述熔融玻璃加热以调节所述熔融玻璃，其中，在所述将所述熔融玻璃流动的步骤中，所述熔融玻璃沿着所述连接管流动，所述连接管从连接于所述熔化容器的所述连接管的第一端线性延伸至连接于所述净化容器的所述连接管的第二端，并且施加电流至所述连接管，以使沿着所述连接管流动的所述熔融玻璃被加热。
附图说明
图1是依据本案的示例性实施方式的玻璃制造设备的剖视图；
图2是图1的部分II的放大视图；
图3是图1的连接管与凸缘的透视图；
图4是包括依据本案的示例性实施方式的支撑结构(其包括托架)的剖视图；
图5为图4的托架的透视图；
图6是包括依据本案的示例性实施方式的连接管的剖视图；
图7A是剖视图，显示了当熔融玻璃流经依据本案的示例性实施方式的连接管时气泡的流动；
图7B是剖视图，显示了当熔融玻璃流经依据比较示例的连接管时气泡的流动；
图8A是剖视图，显示了依据本案的示例性实施方式的从经由凸缘加热的连接管产生的热的量；
图8B是剖视图，显示了依据比较示例的从经由凸缘加热的连接管产生的热的量；
图9是依据本案的示例性实施方式的玻璃制造系统的概念图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述本发明，附图中显示了示例性实施方式。然而，本案的主题能以许多不同的形式实施，并且不应所述被解释为限于在本文中描述的示例性实施方式。相反地，提供这些实施方式是为了使本案更全面和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本案的主题。在附图中，为了清楚起见，可夸大层与区域的厚度。只要有可能，附图中的相同参考标号将表示相同的部分。因此，本案不受如附图中所示的相关尺寸或间隔的限制。
尽管如“第一”、“第二”等术语可用于描述各种组件，但是这些组件不限于上述用语。上述用语仅用于区分一组件与另一组件。例如，第一组件可表示第二组件，或者第二组件可表示第一组件而无冲突。
本文在各种示例性实施方式中使用的用语仅用于描述示例性实施方式，并不应被解释为限制各种其他的实施方式。除非在上下文中另外定义，否则单数的含意包括复数的含意。于本文中在各种示例性实施方式中使用的用语“包含”或“可包含”可表示相应的功能、操作、或组件的存在，并且不限制一或多个附加功能、操作或组件。将进一步理解，当在本说明书中使用用语“包括”和/或“包含”时，可用于指定所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件的存在，但并非排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或其群组。
当某个实施方式可以不同的方式实现时，可进行与所述的顺序不同的特定工艺的顺序。例如，两个连续描述的过程，基本上可同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行。
例如，由于制造技术和/或公差造成的图示形状的变化是可预期的。因此，本案的实施方式不应被解释为限于本文所示的区域的特定形状，而是包含如制造所造成的形状偏差。如本文所用的用语“和/或”，包括一或多个相关所列项目的任何和所有组合。
图1为依据本案的示例性实施方式的玻璃制造设备100的剖视图。
参照图1，玻璃制造设备100会包括熔化容器110、净化容器120、和连接管130。
熔化容器110会被配置以容纳由熔化对应于原料的批料而产生的熔融玻璃(MG)。批料可依箭头a1方向通过在熔融容器110的壁内的入口被引入熔化容器110内。熔化容器110会通过熔化批料来产生熔融玻璃(MG)。在一些实施方式中，可将净化剂，如氧化锡，添加到批料中。
净化容器120会位在熔化容器110的下游，且将供应自熔化容器110的熔融玻璃(MG)净化。熔融玻璃(MG)会在净化容器120内进行调节。即，净化容器120会加热并调节熔融玻璃(MG)，包括当熔融玻璃(MG)通过净化容器120时，从熔融玻璃(MG)除去气泡(即，气体夹杂物)。具体而言，净化容器120加热熔融玻璃(MG)，且包含在熔融玻璃(MG)中的净化剂因还原反应而产生氧气。包含在熔融玻璃(MG)中的气泡，例如，包含氧气、二氧化碳、和/或二氧化硫的气泡，会与由于净化剂的还原反应而产生的氧气结合，而增加体积。生成的气泡漂浮到净化容器120中的熔融玻璃(MG)的自由表面，而在自由表面处离开熔融玻璃(MG)。气泡可经由位在净化容器120的上部的气相空间排出净化容器120之外。
连接管130将熔化容器110与净化容器120互相连接。连接管130提供熔融玻璃(MG)流经的通道，并将容纳在熔化容器110中的熔融玻璃(MG)输送至净化容器120。即，容纳在熔化容器110中的熔融玻璃(MG)，在沿着连接管130的箭头方向a2、a3和a4上，从熔化容器110流至净化容器120。
连接管130可包括具有导电性的材料，且可用于高温条件下。在一些示例性实施方式中，连接管130可由含铂金属制成，例如铂、铂-铑、铂-铱或其组合。可替代地，连接管130会包括耐热金属，例如钼、钯、铼、钽、钛、钨、钌、锇、锆、或其合金，和/或二氧化锆。
玻璃制造设备100会被配置以加热通过连接管130的熔融玻璃(MG)，以此方式则直到熔融玻璃(MG)抵达净化容器120之前，熔融玻璃(MG)被保持在预定温度之上(即，避免熔融玻璃(MG)冷却至所述预定温度之下)。例如，熔融玻璃(MG)的冷却可通过供应大于热散失的热量至熔融玻璃(MG)来避免，热散失是因熔融玻璃(MG)流经连接管130的热的传导与对流而造成的。例如，当加热批料至一温度以在熔化容器110内产生熔融玻璃(MG)是第一温度，且加热熔融玻璃(MG)至一温度以在净化容器120内纯化熔融玻璃(MG)是第二温度，则通过连接管130的熔融玻璃MG会被加热至在所述第一温度与所述第二温度之间的一温度。
玻璃制造设备100会被配置以直接加热沿着连接管130流动的熔融玻璃(MG)。特别地，连接管130会被配置以一电流经由连接管130的壁来加热。因连接管130是通过电流加热，沿着连接管130流动的熔融玻璃(MG)会被加热。例如，当连接管130包括铂，此连接管130可称为直接加热铂系统(DHPS)。
在一些实施方式中，为了对沿着连接管130流动的熔融玻璃(MG)施加电流，玻璃制造设备100会包含连接于连接管130的凸缘140，和经由缆线143电性连接至凸缘140的电源141。电源141会产生交流电(AC)或直流电(DC)。可提供多个凸缘140。例如，可在连接管130的两端提供两个凸缘140。
图2是图1的部分II的放大视图。图3是图1的连接管130与凸缘140的透视图。
参照图2与图3，连接管130可具有线状管形状。在本文中，连接管130具有线状管形状的事实，意味着连接管130沿着一方向线性延伸，且沿着其长度上不包括折弯或弯曲部分。
即，连接管130可以从连接管130的第一端130e1线性延伸到连接管130的第二端130e2，第一端130e1连接到熔化容器110，第二端130e2连接到净化容器120并且与第一端130e1相对。第一端130e1与熔化容器110流体连通，且第二端130e2与净化容器120流体连通。换句话说，连接管130会从连接管130的入口130i线性延伸至连接管130的出口130o，入口130i供来自熔化容器110的熔融玻璃(MG)流入，出口130o供排出熔融玻璃(MG)至净化容器120。
因连接管130具有线状管形状，连接管130会具有单件结构。在本文中，单一件是指一结构被配置为一体，而非使用例如结合器的装置。
在本案的实施方式中，因连接管130线性延伸，可避免在沿着连接管130流动的熔融玻璃(MG)内所含有的气泡的滞留，并且因热集中所造成的连接管130的损坏也可避免。上述作用将参照图7A、7B、8A、和8B而详述如下。
连接管130会具有一倾斜，并将熔融玻璃(MG)从入口130i导引至出口130o，出口130o位在相较于所述入口130i的更高层处。即，连接管130可相对于与重力方向(例如，反向于Z方向)垂直的任意参考表面(例如，X-Y平面)以预定角度(θ)而倾斜。换句话说，连接管130以线性延伸的方式，而使连接管130的中央轴ax以预定角度(θ)相对于所述参考表面而倾斜。
垂直于连接管130的延伸方向上(即，中央轴ax)的连接管130的横截面，可例如具有固定直径D的圆形形状，并且连接管130的入口130i与出口130o可例如具有椭圆横截面。例如，如图3所示，入口130i会具有椭圆横截面，具有长轴(La)和短轴(Sa)。在本文中，长轴(La)会沿着图2的Z方向延伸，且短轴(Sa)会沿着图2的Y方向延伸。类似地，出口130o也可具有椭圆横截面，具有长轴和短轴。如此，连接管130的出口130o的横截面积会大于垂直于连接管130的延伸方向的连接管130的横截面积。同样地，连接管130的入口130i的横截面积会大于垂直于连接管130的延伸方向的连接管130的横截面积。
图4是用来描述依据本案的示例性实施方式的支撑结构150的剖视图。图5为图4的托架151的透视图。
参照图4与图5，玻璃制造设备100可包括用来支撑连接管130的支撑结构150。支撑结构150可提供以保护连接管130不受外部冲击，并且将连接管130与外部环境热隔绝。支撑结构150可包括托架151与垫层153。在一些示例性实施方式中，托架151与垫层153会包括耐热材料。
托架151可被配置以围绕连接管130的至少一部分的外表面，并且被配置具有槽152以供连接管130设置于所述槽中。例如，如图4所示，托架151会包括底部，和从所述底部延伸的二侧壁部，且其通过将连接管130设置在所述二侧壁部之间而相互间隔开。
垫层153会围绕连接管130的外表面。至少一部分的垫层153可设置在连接管130的外表面与托架151之间，以充满连接管130与托架151之间的空间。
如图5所示，托架151会沿着连接管130线性延伸。托架151会具有彼此相对的第一端和第二端，且托架151从所述第一端线性延伸至所述第二端。此外，相对于参考表面，托架151会倾斜一角度，所述角度对应于连接管130相对于所述参考表面(例如，X-Y平面)倾斜的角度。
因托架151线性地延伸，托架151会具有单件结构。
图6是用来说明包括依据本案的示例性实施方式的连接管130a的剖视图。
参照图6，连接管130a可从入口130i'线性延伸至出口130o'，且具有朝向出口130o'逐渐增加的直径。换句话说，位在紧邻连接至净化容器120的第二端130e2'处的连接管130a的直径D2会大于位在紧邻连接至熔化容器110的第一端130e1处的连接管130a的直径D1。在此情况下，连接管130a的出口130o'的横截面积会大于连接管130a的入口130i'的横截面积。
因连接管130a可具有渐增的直径，沿着连接管130a流动的熔融玻璃(MG)内的气泡移动的空间可在接近出口130o'处局部地增加。因此，包含在熔融玻璃(MG)内的气泡的移动性较不可能被限制在接近出口130o'处，而能减少气泡的留滞。
图7A是剖视图，显示了当熔融玻璃(MG)流经依据本案的示例性实施方式的连接管130时气泡(BL)的流动。图7B是剖视图，显示了当熔融玻璃(MG)流经依据比较示例的连接管230时气泡(BL)的流动；
参照图7A，依照沿连接管130流动的熔融玻璃(MG)的流动，熔融玻璃(MG)内所包含的气泡(BL)会在从连接管130的入口130i至出口130o的方向上移动。比熔融玻璃(MG)密度小的气泡(BL)具有浮力，因此会朝向并沿着连接管130的上壁移动。如图7A所示，因连接管130线性延伸，气泡(BL)会易于沿着连接管130而移动至出口130o。
参照图7B，依据比较示例的连接管230可具有折弯部分。即，连接管230可包括线性管与折弯管的组合。如图7B的A部分所示，气泡(BL)的留滞会发生在连接管230的折弯部分。即，在折弯部分的附近，熔融玻璃(MG)的速度会局部地减低，并且会产生不规则流动，例如涡流。因此，熔融玻璃(MG)中的气泡(BL)会被滞留在折弯部分的附近。在气泡(BL)被滞留的区域，在气泡(BL)内所含的氧气与连接管230所含的金属之间会发生氧化反应。因连接管230的氧化反应，连接管230会被锈蚀，且因此熔融玻璃(MG)会从连接管230渗漏。再者，连接管230的折弯部分可为供线性管连接至折弯部分的一部分，且因气泡(BL)的关系而会使锈蚀加快。
图8A是剖视图，显示了依据本案的示例性实施方式的从经由凸缘140加热的连接管130产生的热的量。图8B是剖视图，显示了依据比较示例的从经由凸缘140加热的连接管230产生的热的量。在图8A与8B中，相对较暗区域表示从其产生相对较大量的热的区域，且相对较亮区域表示从其产生相对较小量的热的区域。
参照图8A，当经由连接至连接管130的两端的凸缘140施加电流至连接管130时，连接管130会被加热。在连接管130与凸缘140接触的区域会产生相对较高的电流密度，且因此会从所述区域产生相对较大量的热。
参照图8B，依据比较示例的连接管230可具有折弯部分。即，连接管230可包括线性管与折弯管的组合。如图8B的B部分所示，从连接管230的折弯部分会产生相对较大量的热。即，会发生高电流密度，且因此会在连接管230的折弯部分产生热点。所述热点会加速连接管230的氧化，并产生连接管230的破裂。尤其，线性管连接至折弯管的部分会相对较弱，且因此由热点所造成的连接管230的破裂会易于在其内发生。
如以上所述关于图7B与8B，因依据所述比较示例的连接管230具有折弯部分，由气泡(BL)的滞留所造成的连接管230的氧化会加速，且因热集中而连接管230会被破坏。当连接管230被破坏，熔融玻璃(MG)会泄漏而可能导致主要的停产，即便其他部分仍能正常运作。
然而，依据本案的实施方式，因连接管130线性延伸，可通过增加气泡(BL)的移动性来避免因气泡(BL)的滞留而造成的连接管130的损坏，并且因电流密度集中所造成的连接管130的损坏也可避免。因避免了连接管130的损坏，可避免因熔融玻璃(MG)的泄漏造成的设备污染，且最终设备的使用年限可增长。特别是，包括依据本案的连接管130的玻璃制造设备，相较于包括依据比较示例的连接管230的设备，可具有至少大于约40％的使用年限，例如至少大于约50％。例如，包括依据本案的连接管130的玻璃制造设备，相较于包括依据比较示例的连接管230的设备，可具有从大于约40％至大于约100％的使用年限。
图9为依据本案的示例性实施方式的玻璃制造系统1000的概念图。
参照图9，玻璃制造系统1000会包括熔化容器110、净化容器120、搅拌容器1410、输送容器1420、和成形设备1510。如图9所示，熔化容器110、净化容器120、搅拌容器1410、输送容器1420、和成形设备1510是位于熔融玻璃站中的一系列的示例。
熔化容器110会接受来自贮槽1010的批料1011。熔化容器110会熔化批料1011。由电动机1015控制的批量输送设备1013会将批料1011注入。可选择地，控制器1017可被配置以操作电动机1015以将所需数量的批料1011注入熔化容器110，如箭号a1所示。玻璃液位探针1017可用来测量在竖管1021内的熔融玻璃(MG)的液位，并且将所量得的信息经由通讯线路1023输送至控制器1017。
净化容器120如净化管，可位于熔化容器110的下游，并且经由第一连接管130连接至熔化容器110。用来施加电源至第一连接管130的凸缘140会连接至第一连接管130。第一连接管130可包括如上所述关于图1至3与图6的连接管，且凸缘140可包括如上所述关于图1至3与图6的凸缘。再者，虽然未于图9中显示，为了支撑第一连接管130，可提供如上所述关于图4与图5的支撑结构150。
搅拌容器1410如搅拌腔室，会位于净化容器120的下游。搅拌容器1410会使供应自净化容器120的熔融玻璃(MG)均匀。即，搅拌容器1410会以使熔融玻璃(MG)的组成物均匀分布的方式来搅拌熔融玻璃(MG)。输送容器1420，例如碗，可位在搅拌容器1410的下游。如图9所示，第二连接管1430会将净化容器120连接至搅拌容器1410，且第三连接管1440会将搅拌容器1410连接至输送容器1420。
如图9所示，出口导管1450可设置以将熔融玻璃(MG)从输送容器1420输送至成形容器1510的入口1520。成形设备1510会接收从输送容器1420供应的熔融玻璃(MG)，并形成熔融玻璃(MG)。成形设备1510会将熔融玻璃(MG)成形为片状玻璃产物1511。例如，成形设备1510会包括熔合拉制机，用以将熔融玻璃(MG)成形。
本案的实施方式已如上详细描述。然而，在不脱离由所附权利要求书所要求保护的本案的精神和范围的情况下，本案所属领域的普通技术人员应该能够以各种方式修改和实现本案。因此，本案的实施方式的未来的修改应不脱离本案的技术。
应理解的是，本案描述的实施方式应认为是描述性的意义，而不是出于限制的目的。应认为每个实施方式中的特征或方面的描述，一般可用于其他实施方式中的其他类似特征或方面。
尽管一或多个实施方式已参照附图描述，但是那些本领域的普通技术人员可以在形式和细节上进行各种改变，以在不脱离本公开的精神和范围的前提下，而理解如上权利要求书所定义内容。