玻璃成型装置的制作方法

玻璃成型装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求享有2021年02月10日提交的美国临时申请序列号63/147,847 以及2021年12月06日提交的美国临时申请序列号63/286,286的优先权，所述申请的内容在这里被全部引入以作为参考。
技术领域
3.本公开大体上涉及一种玻璃成型装置，并且尤其涉及一种具有成型辊隔离的玻璃成型装置。


背景技术：

4.在诸如电视机、平板电脑和智能电话之类的显示器应用中都用到了玻璃制品，例如薄玻璃板。有鉴于对显示质量和分辨率的要求日益严格，以最小的缺陷来制造这种玻璃制品变得越来越重要。玻璃制品制造中的常见缺陷包括杂质缺陷(onclusion defects)，举例来说，此类缺陷有可能是因为在成型过程中在玻璃周围的环境中存在非预期的颗粒所导致的。
5.杂质缺陷的来源包括在制造过程中所使用的成型辊的操作所导致的缺陷。例如，成型辊磨损会导致在玻璃成型环境中存在小颗粒。此外，随着时间的推移，成型辊周围环境的温度有可能会降低其结构完整性，由此不但会导致出现杂质缺陷，而且还会导致玻璃破裂以及其他缺陷现象。理想的情况是将此类缺陷现象的出现降至最低限度。


技术实现要素：

6.这里公开的实施例包括一种玻璃成型装置。该玻璃成型装置包括玻璃成型辊、玻璃成型室以及玻璃成型辊隔离室。玻璃成型辊可以从玻璃成型辊隔离室内的第一位置移动到玻璃成型室内的第二位置。
7.在后续的具体实施方式中将会阐述附加特征和优点，对本领域技术人员来说，这些附加特征和优点部分可以从该具体实施方式中清楚了解，或者可以通过实践这里描述的实施例(包括后续的具体实施方式和附图)来认识到。
8.应该理解的是，以上的概括性描述和以下的具体实施方式都旨在提供用于理解请求保护的实施例的本质和特性的综述或框架。所包含的附图提供了更进一步的理解，并且其被引入并构成了本说明书的一部分。这些附图示出了本公开的不同实施例，并且连同说明书一起用于说明本公开的原理和操作。
附图说明
9.图1是示例的熔融下拉玻璃制造装置和工艺的示意图；
10.图2是玻璃带和玻璃成型辊的侧面透视图；
11.图3是示例的玻璃成型装置的端部剖视图，其中玻璃成型辊安置在玻璃成型辊隔
离室中；
12.图4是闸门处于打开位置的图3的玻璃成型装置的端部剖视图；
13.图5是图3和4的玻璃成型装置的端部剖视图，其中玻璃成型辊安置在玻璃成型室中；
14.图6是与空气循环系统流体连通的示例的玻璃成型辊隔离室的端部剖视图；
15.图7是包括加热和/或冷却机构的示例的玻璃成型辊隔离室的端部剖视图；
16.图8是示例的玻璃成型装置的端部剖视图，其中玻璃成型辊安置在玻璃成型辊隔离室中；
17.图9是闸门处于打开位置的图8的玻璃成型装置的端部剖视图；
18.图10是图8和9的玻璃成型装置的端部剖视图，其中玻璃成型辊安置在玻璃成型室中。
具体实施方式
19.现在将详细参考附图中举例示出的本公开的当前优选实施例。在附图中会尽可能地始终使用相同的参考数字来指代相同或相似的部分。然而，本公开是可以使用众多不同的形式实现的，并且不应该被解释成局限于这里阐述的实施例。
20.在这里，范围可被表述成是从“大约”某个特定值开始和/或到“大约”另一个特定值为止。在表达此类范围时，另一个实施例包括从该特定值开始和/或到另一个特定值为止。同样，在将数值表述成近似值(例如通过使用先行词“大约”)时，应该理解的是，该特定值形成了另一个实施例。应该进一步理解的是，无论是与另一个端点相关还是与之无关，每一个范围的端点都是有意义的。
21.这里使用的方向性术语(例如上、下、右、左、前、后、顶、底)都只是参考所绘制的附图给出的，并且其目的不是暗示绝对方位。
22.除非另有明确说明，否则这里阐述的任何方法既不应该被解释成需要按照特定顺序来执行其步骤，也不要求具有任何特定于装置的方位。因此，如果方法权利要求实际上没有叙述其步骤所要遵循的顺序，或者装置权利要求实际没有叙述单个部件的顺序或方位，或者在权利要求或说明书中没有以其他方式具体说明步骤被局限于特定的顺序，或者没有记载装置部件的特定顺序或方位，那么在任何方面都没有暗示推测出某种顺序或方位。这一点对于任何可能的非表述性解释基础都是成立的，这其中包括：与步骤的排列、操作流程、部件顺序或部件方位相关的逻辑问题；源自语法组织或标点符号的普通含义，以及；说明书中描述的实施例的数量或类型。
23.除非在上下文中另有明确规定，否则这里使用的单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数指示对象。因此，作为示例，除非在上下文中另有明确指示，否则对于“一个”部件的引用包括具有两个或更多此类部件的方面。
24.这里使用的术语“加热机构”指的是这样一种机构，其或者是相对于没有这种加热机构的情况提高了玻璃成型装置的部件的温度，或者是相对于没有这种加热机构的情况提供了来自玻璃带的至少一部分的减小的热传递。该加热机构可以通过传导、对流或辐射中的至少一种来影响热传递。举例来说，相对于没有这种加热机构的情况，该加热机构可以提供玻璃带的至少一部分与其环境之间的减小的温度差。
25.这里使用的术语“冷却机构”指的是这样一种机构，其或者是相对于没有这种冷却机构的情况降低了玻璃成型装置的部件的温度，或者是相对于没有这种冷却机构的情况提供了来自玻璃带的至少一部分的增加的热传递。该冷却机构可以通过传导、对流或辐射中的至少一种来影响热传递。举例来说，相对于没有这种冷却机构的情况，该冷却机构可以提供玻璃带的至少一部分与其环境之间的增加的温度差。
26.这里使用的术语“空气循环系统”指的是循环或增大空气流动通过限定的区域的系统。
27.图1示出了示例性的玻璃制造装置10。在一些示例中，玻璃制造装置10 可以包括玻璃熔炉12，该玻璃熔炉12可以包括熔化容器14。除了熔化容器 14之外，玻璃熔炉12可以可选地包括一个或多个附加部件，如加热原材料并将原材料转换成熔融玻璃的加热元件(例如燃烧器或电极)。在更进一步的示例中，玻璃熔炉12可以包括减小从熔化容器附近损失的热量的热管理设备(例如绝缘部件)。在更进一步的示例中，玻璃熔炉12可以包括促进原材料熔化成玻璃熔体的电子设备和/或机电设备。更进一步，玻璃熔炉12可以包括支撑结构(例如支撑底盘、支撑构件、等等)或其他部件。
28.玻璃熔化容器14通常由耐火材料构成，如耐火陶瓷材料，例如包含氧化铝或氧化锆的耐火陶瓷材料。在一些示例中，玻璃熔化容器14可以由耐火陶瓷砖构成。在下文中会更详细地描述关于玻璃熔化容器14的具体实施例。
29.在一些示例中，玻璃熔炉可以被结合作为玻璃制造装置的一个部件，以便制造玻璃板，例如连续长度的玻璃带。在一些示例中，本公开的玻璃熔炉可以被结合作为玻璃制造装置的一个部件，所述玻璃制造装置包括：狭缝拉引装置、浮浴装置、下拉装置(如熔合工艺)、上拉装置、压辊装置、拉管装置、或是会受益于这里公开的方面的其他任何玻璃制造装置。作为示例，图1示意性地示出了作为熔融下拉玻璃制造装置10的部件的玻璃熔炉12，该熔融下拉玻璃制造装置用于熔融拉引玻璃带以便后续加工成单独的玻璃板。
30.玻璃制造装置10(例如熔融下拉设备10)可以可选地包括相对于玻璃熔化容器14位于上游的上游玻璃制造装置16。在一些示例中，整个上游玻璃制造装置16或是其一部分可以作为玻璃熔炉12的一部分而被结合。
31.如图示的示例所示，上游玻璃制造装置16可以包括贮料仓18、原材料输送设备20、以及与原材料输送设备相连的电动机22。如箭头26所示，贮料仓 18可被配置成储存可被馈送到玻璃熔炉12的熔化容器14中的一定量的原材料24。原材料24通常包括一种或多种玻璃成型金属氧化物以及一种或多种改性剂。在一些示例中，原材料输送设备20可以由电动机22提供动力，从而使得原材料输送设备20将预定量的原材料24从贮料仓18输送到熔化容器14。在更进一步的示例中，电动机22可以为原材料输送设备20提供动力，以便基于在熔化容器14下游感测到的熔融玻璃的液位以受控的速率来引入原材料 24。此后，可以加热熔化容器14内的原材料24，以形成熔融玻璃28。
32.玻璃制造装置10还可以可选地包括相对于玻璃熔炉12位于下游的下游玻璃制造装置30。在一些示例中，下游玻璃制造装置30的一部分可以被结合作为玻璃熔炉12的一部分。在一些情况下，以下讨论的第一连接导管32或下游玻璃制造装置30的其他部分可以被结合作为玻璃熔炉12的一部分。下游玻璃制造装置的元件(包括第一连接导管32)可以由贵金属制成。适合的贵金属包括从包含以下各项的金属组中选择出的铂族金属：铂、铱、铑、
锇、钌和钯、或是其合金。作为示例，玻璃制造装置的下游部件可以由铂铑合金制成，其中包括按重量计大约70％到大约90％的铂和按重量计大约10％到大约30％的铑。然而，其他合当的金属可以包括钼、钯、铼、钽、钛、钨及其合金。
33.下游玻璃制造装置30可以包括第一调节(即处理)容器，如澄清容器34，其位于熔化容器14的下游且经由如上所述的第一连接导管32耦接到熔化容器 14。在一些示例中，熔融玻璃28可以经由第一连接导管32从熔融容器14通过重力被馈送到澄清容器34。例如，重力可以导致熔融玻璃28经过第一连接导管32的内部路径从熔化容器14到达澄清容器34。然而应该理解，其他调节容器可以位于熔化容器14的下游，例如位于熔化容器14与澄清容器34之间。在一些实施例中，在熔化容器与澄清容器之间可以使用调节容器，其中来自初级熔化容器的熔融玻璃被进一步加热以继续熔化过程，或者在进入澄清容器之前被冷却至比熔化容器中的熔融玻璃的温度更低的温度。
34.可以通过各种技术来从澄清容器34内的熔融玻璃28中去除气泡。例如，原材料24可以包括在被加热时会发生化学还原反应并释放氧气的多价化合物 (即，澄清剂)，如氧化锡。其他适当的澄清剂包括但不局限于砷、锑、铁以及铈。澄清容器34被加热到比熔化容器温度更高的温度，由此加热熔融玻璃和澄清剂。一种或多种澄清剂的由温度诱导的化学还原所产生的氧气泡会通过澄清容器内部的熔融玻璃上升，其中在熔炉中产生的熔融玻璃中的气体可以扩散或并入由澄清剂产生的氧气泡中。然后，扩大的气泡会上升到澄清容器中的熔融玻璃的自由表面，并且之后会被从澄清容器中排出。这些氧气泡可以进一步导致澄清容器中的熔融玻璃的机械混合。
35.下游玻璃制造装置30可以进一步包括其它调节容器，如用于混合熔融玻璃的混合容器36。混合容器36可以位于澄清容器34的下游。混合容器36可以用于提供均匀的玻璃熔体组合物，由此减少原本可能存在于脱离澄清容器的澄清熔融玻璃的内部的化学或热不均匀性筋纹(cord)。如所示出的，澄清容器34可以经由第二连接导管38耦接到混合容器36。在一些示例中，熔融玻璃28可以经由第二连接导管38通过重力从澄清容器34馈送到混合容器36。作为示例，重力可以导致熔融玻璃28通过第二连接导管38的内部通道从澄清容器34到达混合容器36。应该指出的是，虽然混合容器36被示出为在澄清容器34的下游，但是混合容器36也可以位于澄清容器34的上游。在一些实施例中，下游玻璃制造装置30可以包括多个混合容器，例如位于澄清容器34 的上游的混合容器和位于澄清容器34的下游的混合容器。这些混合容器可以采用相同的设计，或者它们可以采用不同的设计。
36.下游玻璃制造装置30可以进一步包括别的调节容器，如可以位于混合容器36的下游的输送容器40。输送容器40可以对要馈送至下游成型设备的熔融玻璃28进行调节。例如，输送容器40可以充当累积器和/或流量控制器，以便调整和/或经由出口导管44向成型主体42提供一致流量的熔融玻璃28。如所示的，混合容器36可以经由第三连接导管46耦接到输送容器40。在一些示例中，熔融玻璃28可以经由第三连接导管46从混合容器36通过重力馈送到输送容器40。作为示例，熔融玻璃28可以通过第三连接导管46的内部通路从混合容器36通过重力馈送到达输送容器40。
37.下游玻璃制造装置30可以进一步包括成型设备48，该成型设备48包括如上所述的成型主体42和入口导管50。出口导管44可被安置成将熔融玻璃 28从输送容器40输送到成型设备48的入口导管50。举例来说，出口导管44 可被嵌套在入口导管50的内表面内并与其
间隔开来，由此提供位于出口导管 44的外表面与入口导管50的内表面之间的熔融玻璃的自由表面。熔融下拉玻璃制造装置中的成型主体42可以包括位于该成型主体的上表面中的凹槽52 以及沿着该成型主体的底部边缘56在拉引方向上会聚的会聚成型表面54。经由输送容器40、出口导管44和入口导管50输送到成型主体凹槽的熔融玻璃会溢出凹槽的侧壁，并且作为分开的熔融玻璃流沿着会聚成型表面54下降。分开的熔融玻璃流在底部边缘56下方沿着底部边缘56汇合以产生单个玻璃带58，通过向玻璃带58施加张力(如通过重力、边缘辊72和牵引辊82来实现)，所述玻璃带从底部边缘56沿着拉引或流动方向60被拉伸，以便在玻璃冷却或玻璃粘度增大时控制玻璃带的尺寸。因此，玻璃带58经历粘弹性转变并且获得了给予玻璃带58稳定尺寸特性的机械性能。在一些实施例中，玻璃带58 可以在玻璃带的弹性区域中通过玻璃分离装置100被分成单独的玻璃板62。然后，机器人64可以使用夹持工具65来将单独的玻璃板62传送到传送带系统，由此可以进一步地处理单独的玻璃板。
38.图2示出了玻璃带58和玻璃成形辊90的侧面透视图。虽然玻璃成形辊 90被示出是在玻璃带58的一侧，但是这里公开的实施例包括处于玻璃带58 相对侧的相对的玻璃成形辊90的实施例。在某些示例性实施例中，玻璃成型辊90可被安置在成型主体42的底部边缘56的下方，并且在拉引或流动方向 60上介于边缘辊72和/或牵引辊82之间。
39.如图2所示，玻璃成型辊90在玻璃带58的宽度范围上延伸。在某些例示性实施例中，玻璃成型辊90包括陶瓷材料。例如，这里公开的实施例包括那些玻璃成型辊90包括多个陶瓷盘的实施例，其中每一个陶瓷盘都沿着玻璃成型辊90的一部分在轴向方向上延伸。作为示例，在美国专利号6,896,646中公开了这种玻璃成型辊，该专利的全部公开内容在这里被引入以作为参考。
40.这里公开的实施例包括以下这些实施例，其中玻璃成型辊90在制造玻璃板62的过程中发生扰乱事件(upset event)的情况下与玻璃带58相接触、以及在从玻璃带58正常制造玻璃板62的过程中不与玻璃带58相接触。因此，玻璃成型辊90可以从玻璃成型辊90接触玻璃带58的位置移动到玻璃成型辊 90不接触玻璃带58的位置(例如侧向移动远离玻璃带58)。作为示例，可以通过本领域普通技术人员已知的电动机(例如伺服电动机)或枢轴、摆臂以及配重机构来促成这种移动。
41.图3示出了的示例的玻璃成型装置48的端部剖视图，其中玻璃成型辊90 安置在玻璃成型辊隔离室94中。特别地，图3示出了玻璃成型室96具有在其中流动的玻璃带58，以及位于玻璃成型室96和玻璃带58的相对侧的玻璃成型辊隔离室94。在玻璃成型室96的每一侧，在玻璃成型室96与每一个玻璃成型辊隔离室94之间安置有闸门92。每一个闸门92包括铰链192(参见图6 和7)并且被配置成在如图4所示的打开位置与如图3和5所示的闭合位置之间摆动(如箭头
‘
a’所示)。并且，虽然图3-10示出的是摆动门，但是这里公开的实施例包括其他类型的门，如滑动门、折叠门、滚动门或可移动门。
42.这里公开的实施例包括以下实施例：其中当闸门92处于闭合位置(如在图3中所示)时，玻璃成型室96中的大气不与玻璃成型辊隔离室94中的大气流体连通。
43.图4示出了闸门92处于打开位置的图3的玻璃成型装置48的端部剖视图。当闸门92处于打开位置时，玻璃成型辊90在玻璃成型室96与玻璃成型辊隔离室94之间可移动。特别地，如图4所示，玻璃成型辊90可以从玻璃成型辊隔离室94内的第一位置移动到玻璃成型室96内的第二位置(如箭头“b”所示)。这种移动也可以在相反的方向上进行(也就是，从玻璃
成型室朝向玻璃成型辊隔离室94)。此外，作为示例，可以通过本领域普通技术人员已知的电动机(例如伺服电动机)或枢轴、摆臂以及配重机构来促成此类移动。
44.图5示出了图3和4的玻璃成型装置48的端部剖视图，其中玻璃成型辊 90安置在玻璃成型室96中。特别地，图5示出了玻璃成型辊90接触玻璃带 58的相对侧(如在玻璃成型辊90从玻璃成型辊隔离室94移动之后)。一旦将玻璃成型辊90安置在玻璃成型室96中，则可以将闸门92移动到闭合位置，如图5所示。
45.图6示出了示例的玻璃成型辊隔离室94的端部剖视图。玻璃成型辊隔离室94包围的大气与空气循环系统98流体连通。空气循环系统98通过经由玻璃成型辊隔离室94注入和/或抽空空气(举例来说，如借助一个或多个风扇、喷嘴、或本领域普通技术人员已知的引入真空抽吸的系统的操作)来促进玻璃成型辊隔离室内的空气移动。
46.在某些例示实施例中，空气循环系统98可以包括过滤机构，所述过滤机构防止超过预定尺寸的颗粒再循环到玻璃成型辊隔离室94中。举例来说，当闸门92处于闭合位置且玻璃成型室96中的大气不与玻璃成型辊隔离室94中的大气流体连通时，空气循环系统98能使玻璃成型辊隔离室94中的大气相比于玻璃成型室96中的大气具有数量更少的颗粒物。这种情况还会导致通过空气循环系统98来去除和/或过滤成型辊90磨损所产生的颗粒，由此减少此类颗粒在玻璃成型室96中的存在。
47.如图6所示，闸门92包括铰链192，并且被配置成在打开位置与闭合位置之间摆动。闸门92还包括至少一个加热和/或冷却机构194。举例来说，加热和/或冷却机构194可以包括电阻加热元件、感应加热元件、蒸发冷却元件、和/或至少一种循环加热和/或冷却流体。
48.在某些示例性实施例中，加热和/或冷却机构194可以促进玻璃成型辊隔离室94和玻璃成型室96之间的温度差，如在闸门92处于闭合位置且玻璃成型室96中的大气不与玻璃成型辊隔离室94中的大气流体连通的时候。举例来说，这里公开的实施例包括以下实施例：其中玻璃成型辊隔离室94中的大气的温度低于玻璃成型室96中的大气的温度。这里公开的实施例还包括以下实施例：玻璃成型辊隔离室94中的大气的温度等于或高于玻璃成型室96中大气的温度。
49.这里公开的实施例可减少玻璃成型环境中存在的微小颗粒，如成型辊磨损所产生的颗粒。此外，这里公开的实施例可以提升玻璃成型辊的结构完整性和 /或使用寿命。此类实施方案转而可以减少玻璃制品(例如薄玻璃板)中的缺陷，以及减少玻璃破裂和其他缺陷现象的出现。
50.这里公开的实施例还可以有助于在将玻璃成型辊90引入玻璃成型室96 之前加热和/或冷却玻璃成型辊90。举例来说，在某些应用中，理想的情况是在将玻璃成型辊90引入玻璃成型室96和/或加热玻璃成型辊隔离室94之前对其进行加热，以便将原本会在将成型辊90从相对较冷的环境引入成型室96 时发生的针对成型主体42的热冲击降至最低限度。
51.图7示出了示例的玻璃成型辊隔离室94'的端部剖视图。玻璃成型辊隔离室94'包括加热和/或冷却机构150，该加热和/或冷却机构150可被配置或控制成升高或降低玻璃成型辊隔离室94'内的温度。举例来说，加热和/或冷却机构 150可以包括电阻加热元件、感应加热元件、蒸发冷却元件和/或至少一种循环加热和/或冷却流体。
52.在某些例示实施例中，加热和/或冷却机构150可以促进和/或最小化玻璃成型辊隔离室94'和玻璃成型室96之间的温度差，如在闸门92处于闭合位置且玻璃成形室96中的
大气不与玻璃成形辊隔离室94'中的大气流体连通的时候。举例来说，这里公开的实施例包括以下实施例：其中玻璃成型辊隔离室 94'中的大气温度低于玻璃成型室96中的大气温度。这里公开的实施例还包括以下实施例：其中玻璃成型辊隔离室94'中的大气温度等于或高于玻璃成型室96中的大气温度。
53.并且，虽然图6和7分别示出了具有空气循环系统98和加热和/或冷却机构150的玻璃成型辊隔离室94、94'，但是这里公开的实施例还包括以下实施例：其中玻璃成型辊隔离室包括空气循环系统98以及加热和/或冷却机构150 两者。
54.此外，虽然图3-5的示出了成型装置48具有位于玻璃成型室96和玻璃带58的相对侧的玻璃成型辊隔离室94和玻璃成型辊90，但是这里公开的实施例还包括以下实施例：其中玻璃成型辊隔离室94和玻璃成型辊90仅位于玻璃成型室96和玻璃带58的一侧。图7-10示出了具有单个成型辊90'的成型装置48，该单个成型辊90'是在玻璃成型辊隔离室94内的位置与玻璃成型室96内的位置之间可移动的，其中该成型辊90'与玻璃带58的一侧相接触。玻璃成型辊 90'在玻璃成型辊隔离室94和玻璃成型室96之间的移动可以以与图3-5中示出和描述的方式相似的方式完成，区别在于仅是单个玻璃成型辊90'在玻璃成型室96和玻璃带58的一侧移动，而不是在玻璃成型室96和玻璃带58的相对侧移动多个成型辊90。
55.虽然已经参照熔融下拉方法描述了上述实施例，然而应该理解，此类实施例还适用于其他玻璃成型方法，例如浮法工艺、槽拉工艺、上拉工艺、管拉工艺以及压轧工艺。
56.对于本领域技术人员来说，很明显，在不脱离本公开的实质和范围的情况下，针对本公开的实施例的各种修改和变化都是可行的。因此，只要这些修改和变化落入附加权利要求及其等价物的范围以内，则本公开应该覆盖这些修改和变化。