CN112912349A - 具有注射端口和抽取端口的玻璃形成装置和使用所述玻璃形成装置来冷却玻璃的方法 - Google Patents

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CN112912349A CN201980070562.4A CN201980070562A CN112912349A CN 112912349 A CN112912349 A CN 112912349A CN 201980070562 A CN201980070562 A CN 201980070562A CN 112912349 A CN112912349 A CN 112912349A
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Abstract

公开了减少玻璃条带的尺寸变化的玻璃形成装置。在实施方式中，一种玻璃形成装置可以包括形成主体，所述形成主体限定在拉制方向上延伸的拉制平面。包壳可以在所述形成主体下方在所述拉制方向上延伸。所述包壳可以包括隔室，所述隔室在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方。所述隔室可以包括：冷却的壁，所述冷却的壁定位在所述拉制平面附近；流体导管，所述流体导管定位在所述隔室内并且与所述冷却的壁相邻；抽取端口，所述抽取端口延伸通过所述冷却的壁并且相对于所述流体导管定位在所述拉制方向上；和注射端口，所述注射端口延伸通过所述冷却的壁并且相对于所述流体导管定位在所述拉制方向上。

Description

具有注射端口和抽取端口的玻璃形成装置和使用所述玻璃形 成装置来冷却玻璃的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年10月5日提交的美国临时专利申请第62/741,767号的优先权的权益，所述申请的内容是本申请的基础并且全文以引用的方式并入本文，如同在下文中完全地阐述那样。
技术领域
本说明书大体涉及用在玻璃制造操作中的玻璃形成装置，并且特别地是涉及包括修改玻璃形成装置内的空气的温度的抽取端口和注射端口的玻璃形成装置。
背景技术
玻璃基板(例如盖玻璃、玻璃底板等等)常被采用在消费和商用电子设备(例如LCD和LED显示器、计算机监视器、自动柜员机(ATM)等等)中。可以利用各种制造技术来将熔融玻璃形成成玻璃条带，所述玻璃条带转而被分段成离散的玻璃基板以供结合到此类设备中。这些制造技术包括例如并且不限于下拉工艺(例如槽拉工艺和熔融形成工艺)、上拉工艺、和浮制工艺。
无论所使用的工艺如何，玻璃条带的宽度和/或厚度的偏差可能减少制造吞吐量和/或增加制造成本，因为玻璃条带的具有宽度和/或厚度的偏差的部分被丢弃作为废弃玻璃。
因此，需要用于形成玻璃条带的玻璃形成装置和方法，所述装置和方法减轻玻璃条带的宽度和/或厚度的偏差。
发明内容
依据第一方面A1，一种玻璃形成装置包括形成主体，所述形成主体限定在拉制方向上延伸的拉制平面。包壳在所述形成主体下方在所述拉制方向上延伸。所述包壳包括隔室，所述隔室在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方。所述隔室包括冷却的壁，所述冷却的壁定位在所述拉制平面附近。流体导管可以定位在所述隔室内并且与所述冷却的壁相邻。所述隔室进一步包括：抽取端口，所述抽取端口延伸通过所述冷却的壁并且相对于所述流体导管定位在所述拉制方向上；和注射端口，所述注射端口延伸通过所述冷却的壁并且相对于所述流体导管定位在所述拉制方向上。
第二方面A2包括如方面A1所述的玻璃形成装置，进一步包括挡板，所述挡板相对于所述隔室定位在所述拉制方向上。
第三方面A3包括如方面A1-A2中的任一者所述的玻璃形成装置，其中所述挡板朝向所述拉制平面延伸。
第四方面A4包括如方面A1-A3中的任一者所述的玻璃形成装置，其中所述挡板铰接地附接到所述包壳。
第五方面A5包括如方面A1-A4中的任一者所述的玻璃形成装置，进一步包括厚度控制构件，所述厚度控制构件定位在所述形成主体与所述隔室之间，所述厚度控制构件包括滑动闸和冷却门，所述冷却门相对于所述滑动闸定位在所述拉制方向上。
第六方面A6包括如方面A1-A5中的任一者所述的玻璃形成装置，其中所述注射端口相对于所述抽取端口定位在所述拉制方向上。
第七方面A7包括如方面A1-A6中的任一者所述的玻璃形成装置，进一步包括抽取歧管，所述抽取歧管将所述抽取端口耦接到低压贮存器。
第八方面A8包括如方面A1-A7中的任一者所述的玻璃形成装置，进一步包括注射歧管，所述注射歧管将所述注射端口耦接到高压源。
第九方面A9包括如第八方面A8所述的玻璃形成装置，其中所述高压源包括加热元件。
第十方面A10包括如方面A1-A9中的任一者所述的玻璃形成装置，其中所述注射端口包括中心轴线，所述中心轴线相对于所述拉制平面和所述拉制方向以一定斜度定向。
在第十一方面A11中，一种玻璃形成装置包括形成主体，所述形成主体限定在拉制方向上延伸的拉制平面。主动冷却的散热器相对于所述形成主体定位在所述拉制方向上。过渡壳体壁相对于所述形成主体定位在所述拉制方向上，使得所述主动冷却的散热器定位在所述过渡壳体壁与所述拉制平面之间。所述过渡壳体壁包括：抽取端口，所述抽取端口相对于所述主动冷却的散热器定位在所述拉制方向上；和注射端口，所述注射端口相对于所述主动冷却的散热器定位在所述拉制方向上。
第十二方面A12包括如方面A11所述的玻璃形成装置，进一步包括挡板，所述挡板相对于所述过渡壳体壁定位在所述拉制方向上。
第十三方面A13包括如方面A11-A12中的任一者所述的玻璃形成装置，其中所述挡板朝向所述拉制平面延伸。
第十四方面A14包括如方面A11-A13中的任一者所述的玻璃形成装置，进一步包括：抽取歧管，所述抽取歧管将所述抽取端口耦接到低压贮存器；和注射歧管，所述注射歧管将所述注射端口耦接到高压源。
在第十五方面A15中，一种形成玻璃条带的方法包括：在厚度控制构件之间在拉制方向上从形成主体拉出所述玻璃条带；冷却所述玻璃条带；和使在由所述厚度控制构件和挡板所形成的部分地包封的区域中循环的空气流涡流稳定，所述挡板相对于所述厚度控制构件定位在所述拉制方向上。所述空气流涡流是通过从所述部分地包封的区域抽取空气和将空气注射到所述部分地包封的区域中来稳定的。注射到所述部分地包封的区域中的所述空气处于大于从所述部分地包封的区域所抽取的所述空气的温度的温度。
第十六方面A16包括如方面A15所述的方法，其中通过注射端口将空气注射到所述部分地包封的区域中，所述注射端口在所述拉制方向上与抽取端口隔开，通过所述抽取端口从所述部分地包封的区域抽取空气。
第十七方面A17包括如方面A15-A16中的任一者所述的方法，其中通过抽取端口从所述部分地包封的区域抽取空气，所述抽取端口相对于所述厚度控制构件定位在所述拉制方向上。
第十八方面A18包括如方面A15-A17中的任一者所述的方法，其中所述玻璃条带在所述玻璃条带位于所述部分地包封的区域中的同时处于粘滞状态或粘弹性状态。
第十九方面A19包括如方面A15-A18中的任一者所述的方法，其中注射到所述部分地包封的区域中的空气速率为每小时30磅或更大。
第二十方面A20包括如方面A15-A19中的任一者所述的方法，其中在所述部分地包封的区域中的固定位置处所测量到的空气的温度变化在10秒的时间内小于0.4℃。
要了解，以上的概括说明和以下的详细说明都仅是示例性的，并且旨在提供概观或架构以了解所要保护的目标的本质和特性。包括了附图以提供进一步的了解，并且所述附图被并入和构成此说明书的一部分。所述附图绘示一个或多个实施方式，并且与本说明书一起解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
图1是根据本文中所示出和描述的一个或多个实施方式的玻璃形成装置的示意图；
图2是根据本文中所示出和描述的一个或多个实施方式的玻璃形成装置的侧截面图；和
图3是根据本文中所示出和描述的一个或多个实施方式的玻璃形成装置的侧截面图。
具体实施方式
现将详细参照用于玻璃形成装置的各种实施方式，所述实施方式的示例绘示于附图中。将尽可能使用相同的参考标号来在所有附图指称相同或类似的部件。所述附图中的部件不一定是按比例的，反而重点是放在绘示示例性实施方式的原理上。
在本文中可以将数值(包括范围的端点)表示为在前加上用语“约”、“大约”等等的近似值。在此类情况下，其他实施方式包括特定的数值。无论是否将数值表示为近似值，两种实施方式被包括在本公开内容中：一种被表示为近似值，而另一种不被表示为近似值。将进一步了解到，每个范围的端点与另一个端点相比是有意义的(significant)并且是与另一个端点无关地有意义的。
除非另有明确表明，绝不要将本文中所阐述的任何方法解释为需要其步骤以特定顺序执行，也不需要任何的装置特定的定向。因此，如果一个方法权利要求实际上并未叙述要由其步骤依循的顺序，或任何装置权利要求实际上并未叙述单独的部件的顺序或定向，或在权利要求或说明书中未另有具体表明步骤要受限于特定的顺序，或未叙述装置的部件的特定顺序或定向，则绝不要在任何方面推断顺序或定向。这对于用于解译的任何可能的非明示基础都是如此，包括：针对步骤、操作流程、部件顺序、或部件定向的布置的逻辑事项；推导自语法组织或标点符号的一般意义；和说明书中所述的实施方式的数量或类型。
如本文中所使用的方向性术语(例如上、下、右、左、前、后、顶、底)是仅参照如所绘制的图式而作出的，并且不是要暗示绝对的定向。
如本文中所使用的，应将术语“包括”和其变型解释为是同义的和开放性的，除非另有指示。
如本文中所使用的，短语“主动冷却的散热器”指的是定位在处于高温下的环境内并且吸收和移除来自环境的热能的装置。主动冷却的散热器并入了导热媒质，导热媒质可以被控制以调变由主动冷却的散热器吸收热能的速率。
如本文中所使用的，“粘弹性状态”指的是玻璃的一种物理状态，其中玻璃的粘度为从约1x108泊到约1x1014泊。
如本文中所使用的，“粘滞状态”指的是玻璃的一种物理状态，其中玻璃的粘度小于处于粘弹性状态的玻璃的粘度(例如小于约1x108泊)。
如本文中所使用的，单数形式“一个”和“所述”包括了复数指称，除非上下文另有清楚指示。因此，例如对于“一个”部件的指称包括了具有两个或更多个此类部件的方面，除非上下文另有清楚指示。
现参照图1，示意性地描绘了玻璃形成装置100。如本文中将更详细描述的，熔融玻璃流动到形成主体90中并且被拉离形成主体作为玻璃条带86。随着玻璃条带86被拉离形成主体90，玻璃条带86冷却并且玻璃条带86的粘度增加。玻璃的粘度的增加允许玻璃条带承受施加到玻璃条带的牵引力，以管理玻璃条带的厚度。环绕形成主体90和玻璃条带86的玻璃形成装置100部件和空气调节熔融玻璃和玻璃条带86的温度。某些玻璃组成和/或玻璃条带配置可以具有需要额外的热管理的性质，例如快速冷却以减少玻璃条带的粘度。然而，冷却玻璃条带可能导致玻璃形成装置100内的在玻璃条带86附近的区域中的不稳定。例如，环绕玻璃条带86的包壳130内的区域中的不均匀的空气流或不均匀的空气温度可能导致玻璃条带的厚度和/或玻璃条带的宽度在横向拉制方向上变化。
例如，玻璃形成装置的有助于热管理的元件也可以协助以高吞吐速率制造玻璃，高吞吐速率与熔融玻璃的质量流量的增加和对应的增加的热负载对应，热负载应在给定时间内散逸以在从形成主体拉出玻璃条带时使玻璃条带稳定。由较高的吞吐速率所引起的增加的热负载需要来自玻璃的增加的导热速率以与常规的较低的吞吐速率相比维持相同的温度。然而，玻璃条带的快速冷却破坏了玻璃形成装置的空气流，从而可能导致玻璃条带中的缺陷。
如下文将更详细地论述，本公开内容涉及用于形成玻璃条带的玻璃形成装置，玻璃形成装置包括抽取端口和注射端口以修改玻璃形成装置中的空气的温度。如本文中所述，从熔融玻璃快速抽回大量的热能以冷却熔融玻璃。抽取端口和注射端口允许将空气交换进和出玻璃形成装置，以防止从环绕包壳内的玻璃条带的空气抽回不合需要地大量的热。限制这些区域中的空气的温度损耗促进形成稳定的空气涡流，这转而促进了玻璃条带的稳定冷却并且减轻了缺陷(例如玻璃条带的厚度和/或宽度的变化)的形成。
具体而言，根据本公开内容的实施方式包括：抽取端口，通过抽取端口从玻璃形成装置移除冷却的空气；和注射端口，通过注射端口将加热的空气引入到玻璃形成装置中。注射通过注射端口的空气处于比抽取通过抽取端口的空气更高的温度下。抽取冷却的空气和注射加热的空气促进形成在玻璃形成装置内在玻璃条带附近循环的稳定涡流，由此减轻了玻璃条带中的缺陷，例如玻璃条带的宽度和/或厚度的不合需要的变化。
稳定的空气涡流是通过对流来驱动的。玻璃条带附近的空气倾向于在向上方向上循环，因为空气比周围的空气更热并且更不密集，而冷却部件(例如冷却的壁和/或主动冷却的散热器)附近的空气可能倾向于在向下方向上循环，因为空气比周围的空气更冷并且更密集。进一步减少玻璃条带附近的空气的温度(例如通过快速冷却玻璃来减少)可能使涡流的稳定性失调。特别地，冷却的空气可能太密集而不能在向上方向上循环。在此类情况下，玻璃形成装置内的涡流的稳定性被中断，并且玻璃条带附近的区域中的空气流不均匀地流动。这些区域中的空气流的不稳定可能沿着玻璃条带导致温度变化，这转而可能导致玻璃条带中的缺陷，例如玻璃条带在横向拉制方向上的厚度变化和/或宽度变化。此类缺陷是由玻璃条带的不规则或不均匀的冷却所造成的。
本文中所述的玻璃形成装置的实施方式包括形成主体，所述形成主体限定在拉制方向上延伸的拉制平面。所述玻璃形成装置包括与所述拉制平面隔开的厚度控制构件。厚度控制构件的至少一部分在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方。在至少一个实施方式中，所述玻璃形成装置进一步包括主动冷却的散热器，所述主动冷却的散热器呈隔室的形式，所述隔室相对于所述厚度控制构件和所述形成主体定位在所述拉制方向上。所述隔室包括：冷却的壁，所述冷却的壁与所述拉制平面相邻；抽取端口，所述抽取端口延伸通过所述隔室的所述冷却的壁；和注射端口，所述注射端口延伸通过所述隔室的所述冷却的壁。所述玻璃形成装置可以进一步包括挡板，所述挡板相对于所述隔室定位在所述拉制方向上。
将熔融玻璃引入到形成主体并且从形成主体拉出作为玻璃条带，玻璃条带背向形成主体在拉制方向上行进。玻璃条带将热散逸到隔室的冷却的壁。通过冷却的壁来冷却隔室附近的区域中的空气。通过抽取端口抽取冷却的空气，并且将加热的空气注射通过注射端口。加热的空气与玻璃形成装置中的其余空气混合。通过将冷却的壁附近的区域中的空气维持在合适的温度和密度下，隔室附近的区域中的空气可以形成在玻璃条带附近循环的稳定涡流，由此在玻璃条带冷却的同时在玻璃条带周围提供稳定的热条件。这减轻了玻璃条带中的缺陷(例如玻璃条带的宽度和/或厚度的变化)的发生。
将具体参照附图更详细地描述玻璃形成装置的前述实施方式以和玻璃形成装置的其他实施方式(实施方式包括用于将加热的空气注射到玻璃形成装置中的注射端口和用于从玻璃形成装置抽取冷却的空气的抽取端口)和使用玻璃形成装置的方法。
虽然根据本公开内容的实施方式大体是针对熔融拉制工艺来描述的，在熔融拉制工艺中，从形成主体向下拉出玻璃条带，但也可以将本文中所述的玻璃形成装置的元件并入到各种玻璃形成工艺中，例如狭槽形成、上拉、或浮制工艺，无论拉出玻璃条带的方向如何。
现参照图1和2，示意性地描绘了用于制作玻璃制品(例如玻璃条带86)的玻璃形成装置100的一个实施方式。玻璃形成装置100一般可以包括被配置为从储存仓18接收批料16的熔化容器15。可以通过由马达22提供动力的批量递送设备20将批料16引入到熔化容器15。可以提供可选的控制器24以启动马达22，并且可以使用熔融玻璃水平探针28来测量竖管30内的玻璃熔体水平和向控制器24传递测量到的信息。
玻璃形成装置100也可以包括通过第一连接管36耦接到熔化容器15的澄清容器38。混合容器42用第二连接管40耦接到澄清容器38。递送容器46用递送导管44耦接到混合容器42。如进一步绘示的，降流管48被定位为将熔融玻璃从递送容器46递送到形成主体90的形成主体入口50。可以将形成主体90定位在包壳130内。包壳130可以在拉制方向88(即与图式中所描绘的坐标轴中的-Z方向对应的向下垂直方向)上延伸。在本文中所示出和描述的实施方式中，形成主体90是熔融形成容器。具体而言，形成主体90具有流槽62和邻接流槽62的一对相对的堰64(图1中示出了一个)。一对垂直面从该对堰64在向下垂直方向上延伸到一对折线91(图1中示出了一个)。一对相对的收敛表面92(图1中示出了一个)从该对折线91在向下垂直方向上延伸并且收敛在形成主体90的根部94处。
虽然图1将熔融形成容器描绘为形成主体90，但其他的形成主体也与本文中所述的方法和装置兼容，包括但不限于槽拉形成主体等等。
操作时，来自递送容器46的熔融玻璃流动通过降流管48、形成主体入口50、并且进入流槽62。流槽62中的熔融玻璃在根部94处收敛以形成玻璃条带86之前在邻接流槽62的该对堰64上方流动并且沿着从该对堰64延伸的该对垂直面向下(-Z方向)流动并且沿着从该对折线91延伸的该对收敛表面92向下流动。
现参照图2，熔融玻璃80呈液流沿着形成主体90的收敛表面92流动。熔融玻璃80流汇聚在一起并且在根部94下方熔融。在拉制方向88上从形成主体90拉出玻璃作为玻璃条带86。形成主体90限定拉制平面96，拉制平面在拉制方向88上从根部94延伸。在拉制平面96上从形成主体90拉出玻璃条带86。在图2中所描绘的实施方式中，拉制平面96一般与垂直面平行(即与图式中所描绘的坐标轴的X-Z平面平行)。
在熔融玻璃80从粘滞状态冷却到粘弹性状态并且最终冷却到弹性状态时，熔融玻璃80的粘度增加。玻璃的粘度决定了例如玻璃是否可以承受由定位在根部下方的牵引滚筒施加到玻璃的牵引力。在从形成主体90拉出玻璃的温度下具有相对低的粘度的玻璃组成可能由于相对低的粘度而需要可以由玻璃承受的减少牵引力。根据本公开内容的实施方式包括了用于使玻璃条带86的冷却(由此增加粘度)稳定同时减轻玻璃条带中的缺陷(例如玻璃条带的宽度和/或厚度的变化)的形成的元件。
仍参照图2，玻璃形成装置100进一步包括延伸通过包壳130的厚度控制构件120。厚度控制构件120大体在拉制平面96的宽度方向上(即在图式中所描绘的坐标轴的+/-X方向上)与拉制平面96平行地延伸，并且在与拉制平面正交的方向上(即在图式中所描绘的坐标轴的+/-Y方向上)与拉制平面96隔开。厚度控制构件120的至少一部分在拉制方向88上定位在形成主体90的根部94下方。在图2中所描绘的实施方式中，厚度控制构件120包括滑动闸122和冷却门124，滑动闸定位在形成主体90的根部94附近，冷却门相对于滑动闸122定位在拉制方向88上(即冷却门124在拉制方向88上定位在滑动闸122下方)。
玻璃形成装置100的包壳130也包括一对隔室140，该对隔室位于拉制平面96的相对侧并且在拉制方向88上位于形成主体90下方和厚度控制构件120下方。隔室140延伸通过包壳130的壁，并且包括定位在拉制平面96附近的冷却的壁145。也就是说，隔室充当主动冷却的散热器。每个隔室140的冷却的壁145均与拉制平面96平行并且与拉制平面96隔开，如图2中所描绘。
每个隔室140均包括延伸通过隔室140的冷却的壁145的至少一个抽取端口162。每个隔室140也均包括延伸通过隔室140的冷却的壁145的至少一个注射端口164。
在图2中所描绘的实施方式中，注射端口164在拉制方向88上定位在抽取端口162下游。然而，其他的实施方式是被考虑并且是可能的，例如抽取端口162在拉制方向88上定位在注射端口164下游的实施方式。
在实施方式中，可以将注射端口164定向为使得注射端口164的中心轴线165相对于拉制平面96和拉制方向88用向下的斜度指向，如图2中所描绘。注射端口164相对于拉制平面96和拉制方向88的此种定向可以协助建立厚度控制构件120下方的包壳130内的稳定涡流的形成(由箭头152所指示)。具体而言，注射端口164的成角度定向促进引入到玻璃形成装置100中的加热的空气形成稳定的涡流152，稳定的涡流在拉制平面96上拉出的玻璃条带86附近循环。
隔室140进一步包括抽取歧管132。抽取歧管132延伸通过隔室140并且将隔室140的冷却的壁145的抽取端口162耦接到低压贮存器182。例如，抽取歧管132可以将隔室140的抽取端口162耦接到保持在部分真空下的贮存器，使得低压贮存器182、抽取歧管132、和抽取端口162中的压力小于玻璃形成装置100的在抽取端口162附近的区域中的静压力，由此允许从包壳130抽回包壳130内的空气。
在本文中所述的实施方式中，隔室140进一步包括注射歧管134。注射歧管134延伸通过隔室140并且将隔室140的冷却的壁145的注射端口164耦接到高压源184。例如，注射歧管134可以将注射端口耦接到泵186。泵186通过将注射歧管134中的压力维持大于玻璃形成装置100的在注射端口164附近的区域中的静压力，通过注射歧管134和注射端口164向包壳130提供空气。泵186包括加热元件188，加热元件加热引导到注射歧管134和注射端口164中的空气。
玻璃形成装置100进一步包括挡板170，挡板相对于隔室140定位在拉制方向上。在玻璃形成装置100的稳态操作期间，挡板170朝向拉制平面96延伸，由此在厚度控制构件120与挡板170之间沿着拉制平面96形成部分地包封的区域150。挡板170(在朝向拉制平面96延伸时)促进在部分地包封的区域150中建立稳定的空气涡流，部分地包封的区域在两侧用挡板170和厚度控制构件120为界。挡板170也充当辐射屏蔽物，以防止玻璃形成装置100的相对于挡板170定位在拉制方向88上的部件加热。在各种实施方式中，挡板170铰接地附接到包壳130和/或隔室140，使得挡板170可以背向拉制平面96枢转。例如，挡板170可以在玻璃形成装置100的起动期间背向拉制平面96枢转，以允许玻璃条带86沿着拉制平面96穿过玻璃形成装置100。此后，一旦实现玻璃形成装置100的稳态操作，挡板170就可以朝向拉制平面96枢转。
厚度控制构件120、隔室140、和挡板170在与玻璃条带86的宽度对应的方向上延伸，该方向处于与图2中所示的视图垂直的定向(即玻璃条带的宽度在图式中所描绘的坐标轴的+/-X方向上延伸)。多个抽取端口162和多个注射端口164也在与玻璃条带86的宽度对应的方向(即图式中所描绘的坐标轴的+/-X方向)上沿着包壳130布置。或者，每个隔室140均可以包括单个抽取端口162和单个注射端口164，抽取端口和注射端口在与玻璃条带86的宽度对应的方向上跨隔室延伸。厚度控制构件120、隔室140、和挡板170与拉制平面96隔开，使得这些元件在玻璃形成装置100的操作期间不接触熔融玻璃80或玻璃条带86中的任一者。
在实施方式中，可以通过将冷却流体(例如空气)引导通过每个隔室140来冷却隔室140的冷却的壁145。在一些实施方式(例如图2中所描绘的实施方式)中，隔室140进一步包括用于冷却冷却的壁145的主动冷却构件。例如，在实施方式中，隔室140可以进一步包括大体与玻璃条带86的宽度平行地延伸的流体导管142。流体导管142可以定位在每个隔室140内，并且可以定位在冷却的壁145附近，使得流体导管142与冷却的壁145热连通，由此促进将热从玻璃形成装置100内通过冷却的壁145散逸。在实施方式中，流体导管142可以定位在每个隔室140内并且与冷却的壁145直接接触。在实施方式中，流体导管142定位在隔室140中，使得抽取端口162和注射端口164在拉制方向88上位在流体导管142下游。将冷却流体引导通过流体导管142。在来自玻璃条带86的热通过隔室140的冷却的壁145散逸到冷却流体中时，冷却流体维持流体导管142的温度，并且转而维持冷却的壁145的温度。因此，通过使冷却流体流动通过隔室140(择一通过隔室140和/或通过定位在隔室140内的流体导管142)，可以通过隔室140从玻璃形成装置100移除热。
在一些实施方式中，可以基于冷却流体的热性质以和要从玻璃形成装置100散逸的热的量来选定引导通过流体导管142的冷却流体和冷却流体的流量。一般而言，可以基于冷却流体的热容量来选定冷却流体。一般而言，液体冷却流体可以是优选的，因为液体的密度倾向于造成高的热容量。可接受的冷却流体的示例包括(为了说明而非限制)空气、水、氮气、水蒸气、或市售的致冷剂。在一些实施方式中，可以将冷却流体和冷却流体的流量选定为使得冷却流体在穿过流体导管时不经历相变。在一些实施方式中，冷却流体可以循环通过流体导管142并且通过冷却***(未示出)，以维持闭合回路***中的流体的温度。在其他的实施方式中，流体可以在穿过流体导管142之后被排放。
如本文中所述，厚度控制构件120和挡板170限定了玻璃形成装置100的在拉制平面96附近的部分地包封的区域150。在玻璃形成装置100中产生玻璃时，玻璃条带86从形成主体90拉出并且经过厚度控制构件120、隔室140、和挡板170。玻璃条带86处于比隔室140的冷却的壁145更高的温度。因此，来自玻璃条带86的热通过冷却的壁145散逸到隔室140中并且通过冷却流体带离隔室140。因为玻璃条带86与隔室140的冷却的壁145之间的大温差，可以沿着拉制方向88在短距离内从玻璃条带86散逸大量的热。散逸大量的热可以有益于需要快速减少玻璃条带86的温度的玻璃制造操作。
在本文中所述的实施方式中，空气涡流152(即循环的空气流)形成在厚度控制构件120与挡板170之间的部分地包封的区域150内。定位在玻璃条带86附近的空气一般比定位在离玻璃条带86较远处的空气(例如与隔室140相邻的空气)更热。空气的温度的变化与空气的密度的变化对应，其中与较冷的空气相比，较暖的空气具有较低的密度，并且因此具有更大的浮力。较暖的、较低密度的空气倾向于在向上方向(与重力的方向相对)上循环，而较冷的、较高密度的空气倾向于在向下方向上(顺着重力方向)循环。在所描绘的实施方式中，拉制方向88大体与重力方向对准。然而，基于特定的玻璃形成方法，拉制方向可以与重力方向不同。
在部分地包封的区域150内循环的空气的涡流152由对流所驱动。驱动涡流152的对流的不稳定可能造成玻璃条带86的温度的不合需要的变化。具体而言，玻璃条带86的温度的变化与玻璃条带86的粘度的变化对应。此类粘度变化是不合需要的，特别是在玻璃处于粘滞或粘弹性状态时。此类状态下的玻璃条带86的粘度的变化可能使得难以在从形成主体90拉出玻璃条带时维持玻璃条带86的厚度和/或玻璃条带86的宽度。因此，不希望在部分地包封的区域150内循环的空气的涡流152不稳定。
虽然不希望被现有理论束缚，但据信，玻璃条带86与玻璃形成装置100的环绕玻璃条带86的表面之间的大温度差在涡流152中引入了较大的不稳定。通过在通过玻璃形成装置100拉出玻璃条带86时用抽取端口162抽取被隔室140的冷却的壁145冷却的空气和在注射端口164处注射加热的空气，可以将环绕玻璃条带86的部分地包封的区域150内的空气维持在目标温度下或靠近目标温度。也就是说，通过分别使用注射端口164和抽取端口162来注射加热的空气和抽取冷却的空气，可以控制部分地包封的区域150内的空气的温度(和密度)以增加涡流152的稳定性和改善玻璃制造工艺的稳定性。
因此，在本文中所述的实施方式中，注射端口164和抽取端口162分别用来在将玻璃条带86从形成主体90通过玻璃形成装置100拉出并且经过厚度控制构件120、隔室140、和挡板170时，注射加热的空气和抽取冷却的空气到玻璃形成装置100中。加热的空气的注射以和冷却的空气的抽取促进在与玻璃条带86相邻的部分地包封的区域150中形成稳定的涡流152，并且减轻玻璃条带86的温度的变化，这转而减少或减轻了玻璃条带86的厚度和/或宽度的变化。
可以通过测量部分地包封的区域150中的空气的温度来决定涡流152的稳定性。稳定的涡流152展现了在部分地包封的区域150中的固定位置处测量到的在10秒的时间内小于或等于0.4℃的峰到峰空气温度变化。在一些实施方式中，在部分地包封的区域150中的固定位置处测量到的峰到峰空气温度变化在10秒的时间内小于或等于0.2℃。在一些实施方式中，在部分地包封的区域150中的固定位置处测量到的峰到峰空气温度变化在10秒的时间内小于或等于0.1℃。
增加分别通过抽取端口162和注射端口164抽取出部分地包封的区域150和注射到部分地包封的区域中的空气的流量可以增加涡流152的稳定性。在实施方式中，将空气从部分地包封的区域150抽取和注射到部分地包封的区域中的速率可以为约每小时15磅或更大，例如每小时30磅或更大，或甚至每小时60磅或更大，以增加涡流152的稳定性。
分别通过抽取端口162和注射端口164抽取冷空气和注射加热的空气到部分地包封的区域150中可以稍微减少部分地包封的区域150内的玻璃条带86的冷却速率，同时促进稳定涡流152的形成，由此增加了玻璃拉制工艺的稳定性，同时减轻了玻璃条带86的厚度和/或宽度的变化。
现参照图3，示意性地描绘了玻璃形成装置200的另一个实施方式。在此实施方式中，玻璃形成装置200包括如上文中针对图1和2所描述的定位在包壳130内的形成主体90。形成主体90可以包括终止在根部94处的收敛表面92。熔融玻璃80呈液流沿着形成主体90的收敛表面92流动。熔融玻璃80流汇聚在一起并且在根部94下方熔融。如上文中针对图1和2所描述，沿着拉制平面96在拉制方向88上从形成主体90拉出玻璃作为玻璃条带86。
玻璃形成装置200进一步包括延伸通过包壳130的厚度控制构件220。厚度控制构件220大体与拉制平面96平行地(即在图式中所描绘的坐标轴的+/-X方向上)延伸，并且在与拉制平面正交的方向上(即在图式中所描绘的坐标轴的+/-Y方向上)与拉制平面96隔开。厚度控制构件220的至少一部分在拉制方向88上定位在形成主体90的根部94下方。在图3中所描绘的实施方式中，厚度控制构件220包括滑动闸222和冷却门224，滑动闸定位在形成主体90的根部94附近，冷却门相对于滑动闸222定位在拉制方向88上(即冷却门224在拉制方向88上定位在滑动闸222下方)。
玻璃形成装置200也包括主动冷却的散热器240，主动冷却的散热器在拉制方向88上定位在厚度控制构件220下游。
玻璃形成装置200的包壳130进一步包括过渡壳体壁230，过渡壳体壁在拉制方向88上定位在形成主体90和厚度控制构件220下方。过渡壳体壁230被定位为使得主动冷却的散热器240设置在过渡壳体壁230与拉制平面96之间。具体而言，过渡壳体壁230与拉制平面96隔开达距离D1，距离D1大于主动冷却的散热器240与拉制平面96隔开的距离D2。
在本文中所述的实施方式中，过渡壳体壁230中的每一者均包括延伸通过过渡壳体壁230的至少一个抽取端口262。抽取端口262在拉制方向88上定位在形成主体90和主动冷却的散热器240下游。过渡壳体壁230中的每一者也均包括至少一个注射端口264。与抽取端口262类似，注射端口264在拉制方向88上定位在形成主体和主动冷却的散热器240下游。在一些实施方式中，注射端口264在拉制方向88上定位在抽取端口262下游，如图3中所描绘。然而，其他的实施方式是被考虑并且是可能的，包括抽取端口262在拉制方向上定位在注射端口264下游的实施方式。
在实施方式中，可以将注射端口264定向为使得注射端口264的中心轴线265朝向拉制平面96和拉制方向88用向下的斜度指向，如图3中所描绘。注射端口164相对于拉制平面96和拉制方向88的此种定向可以协助建立厚度控制构件220下方的包壳130内的稳定涡流的形成(由箭头252所指示)。具体而言，注射端口264的成角度定向促进引入到玻璃形成装置200中的加热的空气形成稳定的涡流252，稳定的涡流在拉制平面96上拉出的玻璃条带86附近循环。
过渡壳体壁230进一步包括抽取歧管232。抽取歧管232将过渡壳体壁230的抽取端口262耦接到低压贮存器182。例如，抽取歧管232可以将过渡壳体壁230的抽取端口262耦接到保持在部分真空下的贮存器，使得低压贮存器282、抽取歧管232、和抽取端口262中的压力小于玻璃形成装置200的在抽取端口262附近的区域中的静压力，由此允许从包壳130抽回包壳130内的空气。
在本文中所述的实施方式中，过渡壳体壁230进一步包括注射歧管234。注射歧管234延伸通过过渡壳体壁230并且将注射端口264耦接到高压源284。例如，注射歧管234可以将注射端口耦接到泵286。泵286通过将注射歧管234和注射端口264中的压力维持大于玻璃形成装置200的在注射端口264附近的区域中的静压力，通过注射歧管234和注射端口264向包壳130提供空气。泵286可以包括加热元件288，加热元件加热引导到注射歧管234和注射端口264中的空气。
玻璃形成装置200进一步包括挡板270，挡板相对于过渡壳体壁230和主动冷却的散热器240定位在拉制方向上。在玻璃形成装置200的稳态操作期间，挡板270朝向拉制平面96延伸，由此在厚度控制构件220与挡板270之间沿着拉制平面96形成部分地包封的区域250。挡板270(在朝向拉制平面96延伸时)促进在挡板270与厚度控制构件220之间的部分地包封的区域250中建立稳定的空气涡流。在各种实施方式中，挡板270铰接地附接到包壳130和/或过渡壳体壁230，使得挡板270可以背向拉制平面96枢转。挡板270可以在玻璃形成装置200的起动期间背向拉制平面96枢转，以允许玻璃条带86沿着拉制平面96穿过玻璃形成装置200。此后，一旦实现玻璃形成装置100的稳态操作，挡板270就可以朝向拉制平面96枢转。
厚度控制构件220、过渡壳体壁230、主动冷却的散热器240、和挡板270在与玻璃条带86的宽度对应的方向上延伸，该宽度处于与图3中所示的视图垂直的定向。多个抽取端口262和多个注射端口264也在与玻璃条带86的宽度对应的方向上沿着过渡壳体壁布置。或者，每个过渡壳体壁230均可以包括单个抽取端口262和单个注射端口264，抽取端口和注射端口在与玻璃条带86的宽度对应的方向上跨过渡壳体壁230延伸。厚度控制构件220、过渡壳体壁230、主动冷却的散热器240、和挡板270与拉制平面96隔开，使得这些构件不接触熔融玻璃80或玻璃条带86中的任一者。
仍参照图3，主动冷却的散热器240并入大体与玻璃条带86的宽度平行地延伸的主动冷却构件(例如流体导管242)。可以将冷却流体引导通过流体导管242。冷却流体维持流体导管242的温度，并且来自玻璃条带86的热可以散逸到冷却流体中。通过使冷却流体流出流体导管242，可以从玻璃形成装置200移除热。在图3中所描绘的实施方式中，主动冷却的散热器240与过渡壳体壁230相邻并且在过渡壳体壁的视野中。因此，主动冷却的散热器240也向过渡壳体壁230提供冷却。
在一些实施方式中，可以基于冷却流体的热性质以和要从玻璃形成装置200散逸的热的量来选定引导通过流体导管242的冷却流体和冷却流体的流量。一般而言，可以基于冷却流体的热容量来选定冷却流体。一般而言，液体冷却流体可以是优选的，因为液体的密度倾向于造成高的热容量。可接受的冷却流体的示例包括(为了说明而非限制)空气、水、氮气、水蒸气、或市售的致冷剂。在一些实施方式中，可以将冷却流体和冷却流体的流量选定为使得冷却流体在穿过流体导管时不经历相变。在一些实施方式中，冷却流体可以循环通过流体导管242并且通过冷却***(未示出)，以维持闭合回路***中的流体的温度。在其他的实施方式中，流体可以在循环通过流体导管242之后被排放。
如本文中所述，厚度控制构件220和挡板270限定了玻璃形成装置200的在拉制平面96附近的部分地包封的区域250。在玻璃形成装置200中产生玻璃时，玻璃条带86从形成主体90拉出并且经过厚度控制构件220、过渡壳体壁230、主动冷却的散热器240、和挡板270。玻璃条带86处于比主动冷却的散热器240更高的温度。因此，玻璃条带86通过辐射导热将热散逸到主动冷却的散热器240。因为玻璃条带86与主动冷却的散热器240之间的大温差，可以沿着拉制方向88在短距离内由玻璃条带86散逸大量的热。散逸大量的热可以有益于以快速减少玻璃条带86的温度为目标的玻璃制造操作。
空气涡流252(即循环的空气流)在部分地包封的区域250内形成。定位在玻璃条带86附近的空气一般比定位在离玻璃条带86较远处的空气(例如与过渡壳体壁230相邻的空气)更热。空气的温度的变化与空气的密度的变化对应，其中与较冷的空气相比，较暖的空气具有较低的密度，并且因此具有更大的浮力。较暖的、较低密度的空气倾向于在向上方向(与重力的方向相对)上循环，而较冷的、较高密度的空气倾向于在向下方向上(顺着重力方向)循环。在所描绘的实施方式中，拉制方向88大体与重力方向对准。然而，基于特定的玻璃形成方法，拉制方向可以与重力方向不同。
在部分地包封的区域250内循环的空气的涡流252由对流所驱动。驱动涡流252的对流的不稳定可能造成玻璃条带86的温度的不合需要的变化。具体而言，玻璃条带86的温度的变化与玻璃条带86的粘度的变化对应。此类粘度变化是不合需要的，特别是在玻璃处于粘滞或粘弹性状态时。此类状态下的玻璃条带86的粘度的变化可能使得难以在从形成主体90拉出玻璃条带时维持玻璃条带86的厚度和/或宽度。因此，不希望在部分地包封的区域250内循环的空气的涡流252不稳定。
虽然不希望被现有理论束缚，但据信，玻璃条带86与玻璃形成装置200的环绕玻璃条带86的表面和环绕玻璃条带的空气之间的大温度差在涡流252中引入了较大的不稳定。通过在通过玻璃形成装置100拉出玻璃条带86时用抽取端口262抽取由主动冷却的散热器240所冷却的空气和用注射端口264注射加热的空气，可以将部分地包封的区域250内的空气维持在目标温度下或靠近目标温度。也就是说，通过分别使用注射端口264和抽取端口262来注射加热的空气和抽取冷却的空气，可以控制部分地包封的区域250内的空气的温度(和密度)以增加涡流252的稳定性和改善玻璃制造工艺的稳定性。
因此，在本文中所述的实施方式中，注射端口264和抽取端口262分别用来在将玻璃条带86从形成主体90通过玻璃形成装置200拉出并且经过厚度控制构件220、过渡壳体壁230、主动冷却的散热器240、和挡板270时，注射加热的空气和抽取冷却的空气到玻璃形成装置200中。加热的空气的注射以和冷却的空气的抽取促进在与玻璃条带86相邻的部分地包封的区域250中形成稳定的涡流252，并且减轻玻璃条带86的温度的变化，这转而减少或减轻了玻璃条带86的厚度和/或宽度的变化。
可以通过测量部分地包封的区域250中的空气的温度来决定涡流252的稳定性。稳定的涡流252展现了在部分地包封的区域250中的固定位置处测量到的在10秒的时间内小于或等于0.4℃的峰到峰空气温度变化。在一些实施方式中，在部分地包封的区域250中的固定位置处测量到的峰到峰空气温度变化在10秒的时间内小于或等于0.2℃。在一些实施方式中，在部分地包封的区域250中的固定位置处测量到的峰到峰空气温度变化在10秒的时间内小于或等于0.1℃。
增加分别通过抽取端口262和注射端口264抽取出部分地包封的区域250和注射到部分地包封的区域中的空气的流量可以增加涡流252的稳定性。在实施方式中，将空气从部分地包封的区域250抽取和注射到部分地包封的区域中的速率可以为约每小时15磅或更大，例如每小时30磅或更大，或甚至每小时60磅或更大，以增加涡流252的稳定性。
分别通过抽取端口262和注射端口264抽取较冷的空气和注射加热的空气到部分地包封的区域250中可以稍微减少部分地包封的区域250内的玻璃条带86的冷却速率，同时促进稳定涡流252的形成，由此增加了玻璃拉制工艺的稳定性，同时减轻了玻璃条带86的厚度和/或宽度的变化。
现应了解，根据本公开内容的玻璃形成装置利用抽取端口来从玻璃形成装置抽取冷却的空气和利用注射端口来将加热的空气注射到玻璃形成装置中，以改善形成于玻璃形成装置内的空气涡流的稳定性。具体而言，加热的空气与玻璃形成装置中的其余空气混合，并且将玻璃形成装置内的空气维持在稳定的温度和密度下，由此促进在玻璃条带附近形成稳定的涡流。在玻璃条带附近形成稳定的涡流减轻了玻璃条带中的缺陷，例如玻璃条带的厚度和宽度的变化。
本领域中的技术人员将理解，可以在不脱离本公开内容的实施方式的范围和精神的情况下对本公开内容作出各种修改和变更。因此，本公开内容旨在涵盖这些实施方式的变体和变型，只要变体和变型落在随附权利要求和其等效物的范围之内。

Claims (20)

1.一种玻璃形成装置，包括：
形成主体，所述形成主体限定在拉制方向上延伸的拉制平面；和
包壳，所述包壳在所述形成主体下方在所述拉制方向上延伸，所述包壳包括隔室，所述隔室在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方，所述隔室包括：
冷却的壁，所述冷却的壁定位在所述拉制平面附近；
流体导管，所述流体导管定位在所述隔室内并且与所述冷却的壁相邻；
抽取端口，所述抽取端口延伸通过所述冷却的壁并且相对于所述流体导管定位在所述拉制方向上；和
注射端口，所述注射端口延伸通过所述冷却的壁并且相对于所述流体导管定位在所述拉制方向上。
2.如权利要求1所述的玻璃形成装置，进一步包括挡板，所述挡板相对于所述隔室定位在所述拉制方向上。
3.如权利要求2所述的玻璃形成装置，其中所述挡板朝向所述拉制平面延伸。
4.如权利要求2所述的玻璃形成装置，其中所述挡板铰接地附接到所述包壳。
5.如权利要求1至4中任一项所述的玻璃形成装置，进一步包括厚度控制构件，所述厚度控制构件定位在所述形成主体与所述隔室之间，所述厚度控制构件包括滑动闸和冷却门，所述冷却门相对于所述滑动闸定位在所述拉制方向上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的玻璃形成装置，其中所述注射端口相对于所述抽取端口定位在所述拉制方向上。
7.如权利要求1至6中任一项所述的玻璃形成装置，进一步包括抽取歧管，所述抽取歧管将所述抽取端口耦接到低压贮存器。
8.如权利要求1至7中任一项所述的玻璃形成装置，进一步包括注射歧管，所述注射歧管将所述注射端口耦接到高压源。
9.如权利要求8所述的玻璃形成装置，其中所述高压源包括加热元件。
10.如权利要求1到9中任一项所述的玻璃形成装置，其中所述注射端口包括中心轴线，所述中心轴线相对于所述拉制平面和所述拉制方向以一斜度定向。
11.一种玻璃形成装置，包括：
形成主体，所述形成主体限定在拉制方向上延伸的拉制平面；
主动冷却的散热器，所述主动冷却的散热器相对于所述形成主体定位在所述拉制方向上；和
过渡壳体壁，所述过渡壳体壁相对于所述形成主体定位在所述拉制方向上，使得所述主动冷却的散热器定位在所述过渡壳体壁与所述拉制平面之间，所述过渡壳体壁包括：
抽取端口，所述抽取端口相对于所述主动冷却的散热器定位在所述拉制方向上；和
注射端口，所述注射端口相对于所述主动冷却的散热器定位在所述拉制方向上。
12.如权利要求11所述的玻璃形成装置，进一步包括挡板，所述挡板相对于所述过渡壳体壁定位在所述拉制方向上。
13.如权利要求12所述的玻璃形成装置，其中所述挡板朝向所述拉制平面延伸。
14.如权利要求11所述的玻璃形成装置，进一步包括：
抽取歧管，所述抽取歧管将所述抽取端口耦接到低压贮存器；和
注射歧管，所述注射歧管将所述注射端口耦接到高压源。
15.一种形成玻璃条带的方法，所述方法包括：
在厚度控制构件之间在拉制方向上从形成主体拉出所述玻璃条带；
冷却所述玻璃条带；和
使空气流涡流稳定，所述空气流涡流在由所述厚度控制构件和挡板所形成的部分地包封的区域中循环，所述挡板相对于所述厚度控制构件定位在所述拉制方向上，所述使所述空气流涡流稳定的步骤是通过从所述部分地包封的区域抽取空气和将空气注射到所述部分地包封的区域中来进行的，其中注射到所述部分地包封的区域中的所述空气所处的温度大于从所述部分地包封的区域所抽取的所述空气的温度。
16.如权利要求15所述的方法，其中通过注射端口将空气注射到所述部分地包封的区域中，所述注射端口在所述拉制方向上与抽取端口隔开，通过所述抽取端口从所述部分地包封的区域抽取空气。
17.如权利要求15或权利要求16所述的方法，其中通过抽取端口从所述部分地包封的区域抽取空气，所述抽取端口相对于所述厚度控制构件定位在所述拉制方向上。
18.如权利要求15至17中任一者所述的方法，其中所述玻璃条带在所述玻璃条带位于所述部分地包封的区域中的同时处于粘滞状态或粘弹性状态。
19.如权利要求15至18中任一者所述的方法，其中注射到所述部分地包封的区域中的空气速率为每小时30磅或更大。
20.如权利要求15至19中任一者所述的方法，其中在所述部分地包封的区域中的固定位置处所测量到的空气的温度变化在10秒的时间内小于0.4℃。
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