專利名稱：玻璃熔化爐成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型總體涉及玻璃制造。更具體地，本實用新型涉及監(jiān)測玻璃熔化爐內(nèi)的狀況。
背景技術(shù)：
熔融下拉工藝(fusion down-draw process)被用來制造片狀玻璃(sheetglass)。這一工藝自然地產(chǎn)生具有火法拋光品質(zhì)(fire-polis hed quality)的原始表面·的片狀玻璃，同樣對于為顯示器應(yīng)用及其他要求高品質(zhì)玻璃表面的應(yīng)用制造玻璃基板也是有價值的。基本的熔融下拉工藝在美國專利No. 3，338，696 (于1967年8月29日公布；Dockerty)和No. 3，682，609 (于1972年8月8日公布；Dockerty)。大體上，熔融下拉工藝涉及將玻璃液(molten glass)輸送到熔融隔離管(fusion isopipe)的堰(weir)。玻璃液被允許溢出該堰的頂部，在此，溢出的玻璃液分成兩個分立的流，它們沿該熔融隔離管的相對漸縮形側(cè)壁流下。分開的流在該熔融隔離管的根部融合成單個流。然后該單個流下拉成片狀玻璃。分開的流的內(nèi)表面(其接觸該熔融隔離管的側(cè)壁)最終位于該片狀玻璃的內(nèi)部，而分開的流的外表面(其不接觸該熔融隔離管的側(cè)壁)最終位于在該片狀玻璃的外部，由此使該片狀玻璃具有火法拋光品質(zhì)的原始表面。將玻璃液輸送到該熔融隔離管的堰并非是微不足道的事情，因為通過該熔融拉制工藝制造的片狀玻璃的品質(zhì)直接依賴于輸送到熔融隔離管的玻璃液的品質(zhì)。諸如玻璃液在成分和溫度分布兩方面的不均勻性、以及玻璃液中的固體或氣體包含物等特征都是不期望的。為了制造大尺寸的商用玻璃，輸送系統(tǒng)通常包括熔化爐、精煉爐和攪拌爐。玻璃配料(glass batch)被接收到該熔化爐中，并被熔化以產(chǎn)生玻璃液。通常，氣體被燃燒，以提供用于熔化該玻璃配料的熱量。該玻璃液被持續(xù)地從該熔化爐拉到精煉爐中，在此精煉爐中，去除所述玻璃液中的氣體包含物。然后該玻璃液在該攪拌爐中被攪拌以改善它的均勻性，并被輸送到熔融管的入口，通常通過輸送管和下導(dǎo)管(downcomer)的布置。在該輸送系統(tǒng)中，熔化爐或許是這三個爐中最關(guān)鍵的，因為正是在熔化爐中產(chǎn)生了玻璃液。在熔化爐中熔化玻璃配料時，重要的是監(jiān)測熔化爐內(nèi)的狀況。該監(jiān)測的結(jié)果可以被用來調(diào)節(jié)熔化爐的運轉(zhuǎn)，使得熔化爐更有效率地運轉(zhuǎn)并產(chǎn)生高品質(zhì)的玻璃液?？梢员槐O(jiān)測的狀況的實例有溫度變化、玻璃液流樣式、玻璃液/玻璃配料接口、泡沫產(chǎn)生、泡沫/玻璃配料接口以及難熔氣泡(refractory outgassing)。使用電荷稱合器件(“CCD”)或互補金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)傳感器的視覺技術(shù)已經(jīng)被用來捕獲熔化爐內(nèi)部的圖像。然而，這些視覺技術(shù)在熔化爐內(nèi)存在氣體和泡沫的情況下一直不能產(chǎn)生清晰的圖像。用在這些視覺技術(shù)中的可視波長(400-650nm)不能穿透氣體，從而不可能看到氣體泡沫背后。而且，所述視覺傳感器對溫度不敏感，從而在熔化爐的熱圖(thermal mapping)中沒有用。而是,根據(jù)熔化爐底部的熱耦(thermocouple)和熔化爐頂部的燃燒器的熱輸出來評估熔化爐內(nèi)的溫度分布。

實用新型內(nèi)容根據(jù)本實用新型的一個方面的一種用于熔化玻璃的方法包括在一組控制參數(shù)下操作玻璃熔化爐。在該方法中，玻璃配料被饋送到所述玻璃熔化爐中，并被熔化成玻璃液。在所述熔化期間，所述玻璃液上方形成了表面層，所述表面層包括所述玻璃配料的一部分和泡沫。獲得所述玻璃熔化爐的內(nèi)部的多個溫度記錄圖(thermograms)。分析所述溫度記錄圖，以確定所述表面層的熱力學(xué)特性中是否存在不穩(wěn)定性。然后，調(diào)節(jié)這組控制參數(shù)，以降低所確定的所述表面層的熱力學(xué)特性中的不穩(wěn)定性。在一個實施方案中，所述溫度記錄圖是在所述配料熔化的至少一部分期間獲得的。在一個實施方案中，所述溫度記錄圖的分析包括分析所述溫度記錄圖中的至少一個，以獲得沿著第一詢問路徑(interrogation path)的第一溫度曲線以及沿著第二詢問路徑的第二溫度曲線。比較所述第一溫度曲線與所述第二溫度曲線，以確定所述第一溫度曲線和所述第二溫度曲線不同的程度。在一個實施方案中，所述溫度記錄圖的分析包括將所述溫度記錄圖中的至少一個的對應(yīng)于所述表面層的部分分成對稱的兩半。比較這兩半，以確定這兩半的熱不對稱性的程度。 在一個實施方案中，所述玻璃配料通過所述熔化爐的壁中的第一饋送窗和第二饋送窗被饋送到所述玻璃熔化爐中。在一個實施方案中，根據(jù)所述溫度記錄圖中的至少一個確定所述第一饋送窗的第一配料填充率以及所述第二饋送窗的第二配料填充率。比較所述第一配料填充率與所述第二配料填充率，以確定所述第一配料填充率和所述第二配料填充率不同的程度。根據(jù)本實用新型的另一方面的玻璃熔化系統(tǒng)包括爐，該爐在其壁中具有觀察口。所述玻璃熔化系統(tǒng)包括支架和聯(lián)接(couple)到所述支架的紅外攝像機。所述紅外攝像機包括紅外傳感器和透鏡，其中所述透鏡光學(xué)地聯(lián)接到所述紅外傳感器。一個致動器聯(lián)接到所述支架，并可用于移動所述支架，使得所述透鏡選擇性地插入或撤出所述觀察口。在一個實施方案中，所述玻璃熔化系統(tǒng)包括安裝在壁上的閘門(shutter)，以控制進入所述觀察口。在一個實施方案中，所述玻璃熔化系統(tǒng)包括存儲裝置，用于存儲所述紅外傳感器記錄的溫度記錄圖；以及處理裝置，用于處理所述紅外傳感器記錄的溫度記錄圖。在一個實施方案中，所述處理裝置被配置為分析所述紅外傳感器記錄的溫度記錄圖，并確定所述爐內(nèi)的包括玻璃配料和泡沫的表面層的熱力學(xué)特性中是否存在不穩(wěn)定性。在一個實施方案中，所述玻璃熔化系統(tǒng)包括控制器，其響應(yīng)于對所述溫度記錄圖的分析的結(jié)果產(chǎn)生控制來操作所述爐。在一個實施方案中，所述玻璃熔化系統(tǒng)包括多個傳感器，用于監(jiān)測所述爐中的多個點處的溫度和流率。[0019]在一個實施方案中，所述控制器從所述傳感器接收輸入，用于監(jiān)測溫度和流率。根據(jù)本實用新型的又一方面的玻璃熔化爐成像設(shè)備包括支架；紅外傳感器，其聯(lián)接到所述支架；透鏡，其聯(lián)接到所述支架，并光學(xué)地聯(lián)接到所述紅外傳感器；以及致動器，其聯(lián)接到所述支架，用于移動所述支架。在一個實施方案中，所述玻璃熔化爐成像設(shè)備包括熱控的傳感器護套，在該熱控的傳感器護套中布置有所述紅外傳感器。在一個實施方案中，所述玻璃熔化爐成像設(shè)備包括熱控的罩，在該熱控的罩中布置有所述透鏡。在一個實施方案中，所述熱控的罩具有兩個獨立的流動路徑，用于使冷卻流體穿過或圍繞所述透鏡循環(huán)。 在一個實施方案中，所述透鏡是藍寶石透鏡。在一個實施方案中，所述透鏡是圓柱透鏡。在一個實施方案中，所述玻璃熔化爐成像設(shè)備包括帶通濾波器，其布置在所述紅外傳感器與所述透鏡之間的光學(xué)路徑中。在一個實施方案中，所述帶通濾波器具有約O. 85 μ m的中心波長。應(yīng)理解，前文的概要和后文的詳細描述都是本實用新型的示例，且旨在提供用于理解如要求保護的本實用新型的本質(zhì)和特性的概述或框架。附圖被包括以提供對本實用新型的進一步理解，且被納入本說明書并構(gòu)成本說明書的一部分。這些附圖例示了本實用新型的多個實施方案，且連同描述一起用來解釋本實用新型的原理和操作。

下面是對附圖中各圖的描述。這些圖未必按比例繪制，并且為了清晰和簡明，這些圖的某些特征和某些視圖可能被夸大地或示意性地示出。圖I是一個用于監(jiān)測玻璃熔化爐內(nèi)部的設(shè)備的示意圖。圖2是一個透鏡罩的截面圖。圖3是圖2的透鏡罩沿著線3-3所取的截面圖。圖4是一個用于監(jiān)測玻璃熔化爐內(nèi)部的系統(tǒng)的示意圖。圖5是圖4的系統(tǒng)的控制部分的方框圖。圖6A是一個玻璃熔化爐的截面圖。圖6B是圖6A的玻璃熔化爐沿著線6B-6B所取的截面圖。圖7A是一個玻璃熔化爐內(nèi)部的熱圖，描繪了不平衡的表面層流。圖7B是一個玻璃熔化爐內(nèi)部的熱圖，描繪了平衡的表面層流。圖8A是一個玻璃熔化爐內(nèi)部的熱圖。圖SB示出了沿著圖8A的熱圖上的各個詢問路徑的溫度曲線。圖9是一個玻璃熔化爐中的玻璃液的假設(shè)對流運動。
具體實施方式
在下文的詳細描述中將闡述本實用新型的附加特征和優(yōu)勢，本領(lǐng)域技術(shù)人員從所述描述中將輕易明了或通過如本文所述地實踐本實用新型來認(rèn)識這些附加特征和優(yōu)勢。[0043]在本實用新型的一個實施方案中，如圖I所示，用于監(jiān)測爐內(nèi)部——諸如玻璃熔化爐內(nèi)部——的設(shè)備100包括二維(“2D”)紅外(IR)傳感器102，其布置在傳感器護套104中。在一個實施方案中，傳感器護套104是熱控制護套。傳感器護套104中的熱控制可以通過流體一諸如水或空氣一穿過傳感器護套104的循環(huán)來實現(xiàn)。設(shè)備100還包括透鏡106，其布置在透鏡罩108中。透鏡106可以是任何合適的聚焦透鏡。在一個實施方案中，透鏡106由藍寶石制成。在其他實施方案中，可以使用其他能夠耐高溫的透鏡材料。在一個實施方案中，透鏡罩108是熱控制罩。透鏡罩108中的熱控制可以通過流體——諸如水或空氣一穿過透鏡罩108的循環(huán)來實現(xiàn)。2DIR傳感器102和透鏡106構(gòu)成一個IR攝像機。IR攝像機檢測電磁譜的IR范圍中的輻射。IR攝像機做出的記錄被稱為溫度記錄圖。這些溫度記錄圖對溫度敏感，且將使得能夠?qū)t內(nèi)部進行熱圖繪制。該IR攝像機可以在爐內(nèi)部存在氣態(tài)介質(zhì)的情況下記錄溫度記錄圖。在一個實施方案中，帶通濾波器110被布置在該IR傳感器和該透鏡之間的光學(xué)路徑中。帶通濾波器110的中心波長基于該爐內(nèi)部的氣態(tài)介質(zhì)的光譜，以在所檢測的輻射中去除由該氣態(tài)介質(zhì)造成的半透明。在一個實施方案中，該帶通濾波器具有O. 85μ m的 中心波長。這一中心波長是在天然氣體的光譜中允許光學(xué)透射穿過該氣體的兩個窗之一。傳感器護套104安裝在基座112上，基座112附接至框架114。透鏡罩108也附接至框架114?？蚣?14附接至基座116，基座116是線性致動器118的一個可移動部分。因而，框架114和附接至它的所有部件都可以通過所述線性致動器118的操作來移動?？梢允褂酶鞣N類型的線性致動器。在一個實施方案中，一個空氣致動器被用作該線性致動器。在圖2中，透鏡罩108包括內(nèi)管120和外管122。內(nèi)管120和外管122由能夠耐高溫且抗氧化的材料制成。不銹鋼是一個合適的實例。貴金屬——諸如鉬——也是合適的，但昂貴?？梢詢H用貴金屬制造管120、122的頂端，而不是用貴金屬制造整個管120、122。內(nèi)管120與外管122同心且相間隔。在圖3中，擋板124被布置在內(nèi)管120與外管122之間，在內(nèi)管120和外管122之間限定一個半環(huán)形的上腔126和一個半環(huán)形的下腔128。擋板124短于管120、122，使得半環(huán)形腔126、128在透鏡罩108 (圖2中)的前端融合。透鏡罩108的前端在圖2中的129處示出。內(nèi)管120與外管122之間的空間在透鏡罩108的前端是閉合的，使得被接收到環(huán)形腔126、128中的流體被容納在環(huán)形腔126、128中。在圖2中，外管122具有供應(yīng)口 130，其連接到下腔128 ;以及返回口 132，其連接到上腔126。在使用中，冷卻流體源——諸如制冷水源——連接到供應(yīng)口 130。冷卻流體將從供應(yīng)口 130流入下腔128，到達透鏡罩108的頂端，并進入上腔126。上腔126中的流體通過返回口 132排掉。透鏡罩108包括透鏡托134，其將透鏡106支撐在內(nèi)管120內(nèi)。在一個實施方案中，透鏡106是具有孔136的空心圓柱透鏡。透鏡托134具有孔138，其與透鏡孔136對準(zhǔn)；以及入口 140和出口 142，它們連接到孔138。所述口 140、142被用來向孔136、138中供應(yīng)冷卻空氣，其中該冷卻空氣在透鏡106內(nèi)流動，以保持透鏡106冷卻。在圖4中，用于監(jiān)測爐內(nèi)部的系統(tǒng)150包括爐壁156上的觀察口 154。系統(tǒng)150包括用于監(jiān)測該爐內(nèi)部的設(shè)備100。設(shè)備100被支撐在觀察口 154附近，例如在臺(stand)160上。在這一位置，線性致動器118可以被操作，以將透鏡罩108插入觀察口 154，從而為該爐內(nèi)部成像。臺160可以包括用于使所述設(shè)備100傾斜的裝置，使得透鏡106可以相對于該爐內(nèi)部放置在期望的觀察角度。系統(tǒng)150包括閘門盒(shutter box) 162，其安裝在觀察口 154的進口處。閘門盒162包括通道164，通過該通道可將透鏡罩108插入和撤出觀察口 154?？墒湛s的閘門166被設(shè)置在通道164的一端，并且可操作以打開和關(guān)閉通道164。閘門盒162包括口 168，通過該口可將冷卻空氣供應(yīng)到通道164中。接收到通道164中的空氣將圍繞透鏡罩108流到透鏡罩108的頂端。圖5示出了系統(tǒng)150的控制部分。系統(tǒng)150包括透鏡傳感器170，例如聯(lián)接到透鏡106的熱耦(圖2中)，用于測量透鏡106的溫度。系統(tǒng)150包括透鏡罩傳感器172，例如聯(lián)接到透鏡托134 (圖2中)的口 140、142 (圖2中)以及外管122 (圖2中)的口 130、132(圖2中)的流傳感器，用于監(jiān)測穿過這些口的流率。系統(tǒng)150包括閘門盒傳感器174，例如聯(lián)接到閘門盒162 (圖4中)的口 168 (圖4中)的流傳感器，用于測量穿過這一口的流率。系統(tǒng)150可以包括傳感器護套傳感器176，例如熱耦和流傳感器，用于監(jiān)測傳感器護套104(圖I中)內(nèi)的熱狀況和流狀況。系統(tǒng)150包括控制器180，其通過輸入接口 182從各個傳感器接收輸入。控制器 180包括處理器184，用于處理所述輸入并生成用于設(shè)備100運轉(zhuǎn)的控制指令；以及存儲或記憶器件186，用于存儲數(shù)據(jù)和程序。所述控制指令被通過輸出接口 188傳送給設(shè)備100(圖4中)的適當(dāng)部分。在一個實施方案中，當(dāng)透鏡106存在不恰當(dāng)?shù)睦鋮s時，控制器180觸發(fā)一個警報。然后控制器180生成針對線性致動器118 (圖4中)的控制指令，以從觀察口154 (圖4中)自動撤出透鏡罩108 (圖4中)?？刂破?80可以基于設(shè)備110內(nèi)其他監(jiān)測到的狀況來觸發(fā)其他警報，并基于所觸發(fā)的警報采取適當(dāng)?shù)膭幼??？刂破?80包括用于存儲和處理溫度記錄圖的數(shù)據(jù)獲取單元190。數(shù)據(jù)獲取單元190聯(lián)接到IR傳感器102以接收溫度記錄圖?？刂破?80可以包括顯示器192，用于顯示所述溫度記錄圖及其他與操作設(shè)備100有關(guān)的信息。在圖6A和6B中，玻璃熔化爐200具有相對的端壁202、204以及相對的側(cè)壁206、208。爐200的長度被沿著側(cè)壁206或208來測量。爐200還具有頂210和底212。爐端壁202包括兩個饋送窗214、216，所述饋送窗用于將配料218持續(xù)地饋送到爐200中。配料218可以是用于形成玻璃液的任何合適的原材料。對于顯示器應(yīng)用，該配料可以含有用于形成硼硅玻璃的成分。硼硅玻璃含有B2O3和SiO2,并且通常還含有Na2O或K2O和Al2O3及其他成分，以促進玻璃液的形成。燃燒器219通過爐頂210插入，用于熔化配料218，以形成玻璃液220。該熔化是漸近的，一體積的玻璃液220匯集在爐200的底部，配料和泡沫的表面層222漂浮在玻璃液的頂部。多個平行的電極224被浸沒在匯集的玻璃液220內(nèi)，例如通過爐底。促使電流在電極224之間流經(jīng)玻璃液220，以加熱該玻璃液。由于向爐200添加新配料和配料逐漸熔化形成玻璃液引起了表面層222與玻璃液220之間的溫度差，造成了所述體積的玻璃液220中的對流式樣。通常在較高生產(chǎn)量的玻璃熔化爐內(nèi)形成由于熱所導(dǎo)致的“熱點”或“熱區(qū)(springzones)”，作為改善熔化性能的手段。在玻璃制造業(yè)中公認(rèn)的是，這些熱區(qū)提供了有用的工具以穩(wěn)定配料式樣、保持配料處于熔化爐的預(yù)定區(qū)域以及促進玻璃液的均勻性。對這些熱區(qū)的準(zhǔn)確和一致控制對于熔化爐的有效運行是必不可少的。這些熱區(qū)可以相對于爐的幾何構(gòu)造被縱向地、橫向地或縱橫兼?zhèn)涞匦纬?，以產(chǎn)生操作者期望的對流式樣。傳統(tǒng)地，這些對流式樣是通過監(jiān)測位于該爐的冠部或底部的熱耦和/或通過經(jīng)由該爐中的觀察口對目標(biāo)壁手動地采用單獨光學(xué)高溫計測量來監(jiān)測的?？梢曰谶@些測量對能量輸入進行調(diào)節(jié)，以管理形成這些熱區(qū)的熱曲線。這些熱區(qū)的位置通常距填充端的距離為熔化爐長度的三分之二，但是這一位置可以基于設(shè)計或需要針對具體熔化系統(tǒng)來調(diào)整。在一個實施方案中，在爐200中建立了一個或多個由于熱導(dǎo)致的熱點或熱區(qū)。在一個實施方案中，所述熱點或熱區(qū)可以距填充端壁202的距離為爐200長度的大約一半或三分之二。該熱區(qū)將在該爐中的特定位置使玻璃液220流反轉(zhuǎn)。這種流反轉(zhuǎn)將有助于玻璃液220的混合和均勻化。溫度傳感器可以被放置在爐200中的多個位置，以在這些位置輔助溫度監(jiān)測。例如，溫度傳感器225、227可以分別被放置在爐頂210和爐底212。溫度傳感器225、227的輸出可以輔助控制爐內(nèi)溫度。制造聞品質(zhì)片狀玻璃諸如用于顯不器應(yīng)用的片狀玻璃需要聞品質(zhì)的玻璃液。高品質(zhì)的玻璃液應(yīng)具有高度均一化的玻璃成分，即，應(yīng)不含硅石。高品質(zhì)的玻璃液不應(yīng)具有氣態(tài)或固態(tài)包含物，例如，應(yīng)不含鋯石顆粒，所述氣態(tài)或固態(tài)包含物通過在片狀玻璃中產(chǎn)生條紋或線條而潛在地影響片狀玻璃的形成過程，所述條紋或線條將使該片狀玻璃不適用于顯示器應(yīng)用，因為它們將導(dǎo)致光學(xué)性能的局部變化。為了制造這樣的高品質(zhì)玻璃液，需要小心地控制熔化參數(shù)。典型的要控制的熔化參數(shù)有作為隨玻璃電阻而變的每個電極對的電壓；沿著爐的長度的溫度曲線(以確保獲得玻璃的最大均勻性的最優(yōu)對流曲線)；以及針對每個燃燒器對的熱通量(以確保沿著表面層的具體熱梯度)。這一多變量空間對爐內(nèi)的熱力學(xué)具有復(fù)雜的影響。如今，諸如上述的熔化參數(shù)被以隨機方式——即，例如隨機體積統(tǒng)計分布一篩選和運用，而不是以局部方式。表面層的熱力學(xué)，在配料堆的全2D溫度分布和三維(“3D”)動態(tài)(dynamics)方面，是目前缺少的對以局部方式定量監(jiān)測和精確控制熔化工藝的反饋之一。在本實用新型的一個實施方案中，系統(tǒng)150 (圖4和圖5中)被用來提供上述缺少的反饋。系統(tǒng)150被用來捕獲玻璃熔化爐內(nèi)部的圖像。這些圖像被記錄為2D溫度記錄圖，這些2D溫度記錄圖可以被分析以得到在該玻璃熔化爐中的配料堆的動態(tài)趨勢。如前文所述，設(shè)備100 (圖I和圖2中)包括IR傳感器102 (圖I中)，用于記錄所述溫度記錄圖。為了將該系統(tǒng)用于上述玻璃熔化爐，在爐壁中形成了觀察口(類似于圖4中的觀察口 154)，并且如前文所述將設(shè)備100的透鏡端插入該觀察口以記錄所述溫度記錄圖。形成有觀察口的爐壁可以是與形成有饋送窗的端壁202 (圖6A中)相對的端壁204 (圖6A中)，以允許捕獲該爐包括饋送端壁204的部分。系統(tǒng)150可以通過來自位于爐頂210 (圖6A中)的燃燒器219 (圖6A中)的火焰、通過爐200 (圖6A中)中的氣體、以及通過覆蓋玻璃液220 (圖6A中)的表面層中的泡沫來做出準(zhǔn)確的記錄。系統(tǒng)150可以傳送對溫度記錄圖的實時記錄，所述溫度記錄圖可以如上所述地被分析。尤其，所述溫度記錄圖可以被用來評估表面層熱力學(xué)的穩(wěn)定性。該分析的結(jié)果可以進一步被用來優(yōu)化所述熔化參數(shù)，使得表面層熱力學(xué)在玻璃液產(chǎn)生期間是穩(wěn)定的。通過保持表面層熱力學(xué)穩(wěn)定，可以以高效方式產(chǎn)生高品質(zhì)的玻璃液，即，僅對熔化操作做出必要的變化以實現(xiàn)熔化穩(wěn)定性。在本實用新型的一個實施方案中，一種制造玻璃液的方法包括使用一組控制參數(shù)來操作玻璃熔化爐，上文在圖6A和圖6B中描述了它的一個實施例。所述控制參數(shù)是該系統(tǒng)的物理輸入，諸如確定每個燃燒器產(chǎn)生的熱通量的量的輸入；確定每個電極對產(chǎn)生的熱通量的量的輸入；以及確定配料通過窗被饋送到爐中的速率的輸入。這些控制參數(shù)的調(diào)節(jié)影響了熔化參數(shù)(其實例已經(jīng)在上面給出)。該方法包括將玻璃配料饋送到玻璃熔化爐中以及將配料熔化成玻璃液。在熔化期間，玻璃液上將形成包括配料和泡沫的表面層。該方法包括使用系統(tǒng)150 (圖4和圖5中)來獲得表面層的溫度記錄圖。所述溫度記錄圖可以長達數(shù)小時、數(shù)天或數(shù)月地收集，以及在相對于爐內(nèi)部的不同觀察角度處被收集。該方法包括詢問或分析所述溫度記錄圖，以確定該表面層的熱力學(xué)特性是穩(wěn)定還是不穩(wěn)定。通常，如果該表面層的流式樣和/或溫度分布關(guān)于該爐的中心線大致對稱，則所述熱力學(xué)特性將被認(rèn)為是穩(wěn)定的，否則，不穩(wěn)定的。所關(guān)注的中心線大致沿著該爐的長度，即，從該爐的饋送端(在此配料被饋送到該爐中)延伸到該爐的排放端(在此玻璃液流出該爐)?？梢允褂闷渌麥?zhǔn)則來確定該表面層的熱力學(xué)特性是否穩(wěn)定。如果該表面層的熱力學(xué)特性被發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定，則調(diào)節(jié)所述控制參數(shù)中的一個或多個，以減輕或消除所確定的不穩(wěn)定。該調(diào)節(jié)可以發(fā)生在多個子步驟中。溫度記錄圖的詢問和控制參數(shù)的調(diào)節(jié)可以在制造玻璃液的全程中執(zhí)行，或者直到已經(jīng)找到針對這組控制參數(shù)的最優(yōu)值。溫度記錄圖可以提供爐中的包括配料和泡沫的表面層的全場(full-field)溫度分布。圖7A和圖7B示出了從兩個溫度記錄圖制成的熱圖，這兩個溫度記錄圖取自使用系統(tǒng)150 (圖4和圖5中)從一個爐捕獲的一序列溫度記錄圖。圖7A中的表面層流是不平衡的。即，該流在爐的右側(cè)R比在爐的左側(cè)L更熱。右和左是從饋送窗所處的端壁的視點看·的。在另一方面，圖7B中的表面層流是相對平衡的。如果一個不平衡的流(諸如圖7A中示出的)持續(xù)經(jīng)過一序列溫度記錄圖，則它指示表面層熱力學(xué)特性中的不穩(wěn)定性應(yīng)被修正。圖8A示出了從如下一個溫度記錄圖制成的熱圖，該溫度記錄圖可以是使用系統(tǒng)150 (圖4和圖5中)從一個爐的內(nèi)部捕獲的。線1、2、3、4表示所關(guān)注的詢問路徑。圖8B中示出沿著詢問路徑I、2和4的溫度曲線。在圖8B中，F(xiàn)表示泡沫且B表示配料。理想地，沿著平行詢問路徑I和2的溫度曲線將非常相似。然而，這不是圖SB中的情況。這些溫度曲線的區(qū)別是表面層熱力學(xué)特性不穩(wěn)定的一個指示。左側(cè)配料251的“蛇行(snaking)”性質(zhì)是表面層熱力學(xué)特性不穩(wěn)定的另一個指示。這樣的蛇行可以導(dǎo)致圖9中假設(shè)地描繪的情形。在圖9中，在熔融配料252下方的玻璃液250經(jīng)歷不同的對流狀況，這可能會造成期望的熱點254從期望的位置移動到爐259更熱的一側(cè)，從而分別在該爐的左側(cè)L和右側(cè)R產(chǎn)生對流路徑256、258，它們在所述體積的玻璃液內(nèi)是不對稱的。這樣的不對稱對流樣式可以對玻璃屬性有影響。因此，在一個實施方案中，詢問溫度記錄圖以確定表面層熱力學(xué)特性存在不穩(wěn)定包括查找表面層溫度分布和流中的異常。有各種方法來詢問所述溫度記錄圖，以得到關(guān)于表面層熱力學(xué)特性不穩(wěn)定的信息。在一個實施方案中，所述溫度記錄圖被加載到視頻播放器或配備有視頻播放器的計算機中。然后操作者以選定的速度回放在選定的頻率范圍——例如在1/120HZ和30Hz之間——捕獲的一序列溫度記錄圖。當(dāng)回放所述溫度記錄圖時，該操作者檢查所述溫度記錄圖以尋找表面層熱力學(xué)特性的趨勢。在另一個實施方案中，自動化工具采用所述溫度記錄圖作為輸入，分析所述溫度記錄圖以尋找表面層熱力學(xué)中的趨勢，并生成各種在表面層熱力學(xué)穩(wěn)定性的評估中有用的輸出。該自動化工具可以是任何運行如下計算機可執(zhí)行程序的通用計算機，所述程序被設(shè)計為執(zhí)行分析所述溫度記錄圖并生成在表面層熱力學(xué)特性不穩(wěn)定的評估中有用的輸出的任務(wù)。在一個實施例中，該程序當(dāng)被處理器(例如圖5中的184)執(zhí)行時選擇一個溫度記錄圖，例如從存儲或記憶器件或數(shù)據(jù)獲取單元(例如圖5中的186、192)中進行選擇，并沿著所選擇的詢問線——例如熔化爐的左側(cè)和右側(cè)的泡沫層上方的線——生成熱曲線。這些曲線提供了沿著該熔化爐的左側(cè)和右側(cè)的玻璃附近的瞬態(tài)溫度曲線。該程序可以針對幾個溫度記錄圖生成熱曲線，使得操作者可以觀察這些熱曲線隨時間如何變化。該程序也可以比較從每個溫度記錄圖獲得的熱曲線，并且，如果在這些熱曲線之間發(fā)現(xiàn)顯著差異，則生成指示表面層熱力學(xué)特性不穩(wěn)定的標(biāo)志。除了生成標(biāo)志，如果檢測到明顯的不穩(wěn)定性，該程序還可以發(fā)起警報。在另一個實施例中，該程序選擇一個溫度記錄圖，并將該溫度記錄圖的對應(yīng)于該表面層的部分分成對稱的兩半，該分割是沿著該爐的長度進行的。然后該程序比較這兩半的溫度。例如，該程序可以針對每一半計算一個平均溫度，然后比較所述平均溫度。如果在所述平均溫度中存在顯著區(qū)別，則該程序可以生成指示表面層熱力學(xué)特性不穩(wěn)定的標(biāo)志?？梢葬槍讉€溫度記錄圖重復(fù)這一處理，使得操作者可以觀察表面層各半之間的對稱或不對稱隨時間如何變化。在另一個實施例中，該程序從一個溫度記錄圖針對每個饋送窗計算配料對空氣的比率。從這一比率，確定了針對每個饋送窗的瞬態(tài)填充率。針對左饋送窗的填充率可以與 針對右饋送窗的填充率比較，以確定是否存在饋送不對稱。如果發(fā)現(xiàn)了饋送不對稱，則該程序可以生成一個標(biāo)志，其將提示操作者修正該饋送不對稱，因為這樣的饋送不對稱可以在該爐中的表面層中產(chǎn)生不平衡的流?；蛘撸摮绦蚩梢哉{(diào)節(jié)負(fù)責(zé)饋送窗處的填充率的控制參數(shù)。該調(diào)節(jié)可以進行為直到在這兩個饋送窗之間實現(xiàn)饋送對稱。該程序可以連同熔化參數(shù)(例如，玻璃底側(cè)熱耦輸出、每個電極對上的對地電壓、每個燃燒器對的熱通量、熔化爐空氣壓力)一起顯示溫度記錄圖分析的結(jié)果，使得可以容易地評估調(diào)節(jié)控制參數(shù)對這些熔化參數(shù)的影響。該程序也可以基于溫度記錄圖分析的結(jié)果來指示要調(diào)節(jié)哪些控制參數(shù)。該程序也可以直接調(diào)節(jié)控制參數(shù)，以實現(xiàn)更穩(wěn)定的表面層熱力學(xué)特性。該程序也可以發(fā)起警報，如上面解釋的。上面公開的系統(tǒng)/技術(shù)，經(jīng)由配置有執(zhí)行上述操作的算法的軟件，可以是完全自動/自治的。這些方面可以通過對具有適當(dāng)硬件的一個或更多合適的通用計算機進行編程來實施。該編程可以通過使用一個或更多程序存儲器件來完成，所述程序存儲器件是處理器可讀的，且被編碼有一個或更多用于執(zhí)行上述操作的計算機可執(zhí)行指令程序。該程序存儲器可以采取的形式有，例如，一個或更多軟盤、CD ROM或其他光盤、磁帶、只讀存儲器芯片(ROM),以及其他本領(lǐng)域眾所周知的或今后將開發(fā)出的形式。該指令程序可以是目標(biāo)代碼，SP，被計算機多多少少直接可執(zhí)行的二進制形式，或在執(zhí)行之前要求匯編或編譯的源代碼，或一些中間形式，諸如部分匯編代碼。程序存儲器件和指令編碼的確切形式在這里是非實質(zhì)性的。雖然已經(jīng)根據(jù)有限數(shù)量的實施方案描述了本實用新型，但受益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識到，可以設(shè)計出不脫離本文公開的本實用新型范圍的其他實施方案。據(jù)此，本實用新型的范圍應(yīng)僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種玻璃熔化爐成像設(shè)備，其特征在于，包括 支架； 紅外傳感器，其聯(lián)接到所述支架； 透鏡，其聯(lián)接到所述支架，并光學(xué)地聯(lián)接到所述紅外傳感器；以及 致動器，其聯(lián)接到所述支架，用于移動所述支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃熔化爐成像設(shè)備，其特征在于，還包括熱控的傳感器護套，在該熱控的傳感器護套中布置有所述紅外傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃熔化爐成像設(shè)備，其特征在于，還包括熱控的罩，在該熱控的罩中布置有所述透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的玻璃熔化爐成像設(shè)備，其特征在于，所述熱控的罩具有兩個獨立的流動路徑，用于使冷卻流體穿過或圍繞所述透鏡循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的玻璃熔化爐成像設(shè)備，其特征在于，還包括帶通濾波器，該帶通濾波器布置在所述紅外傳感器與所述透鏡之間的光學(xué)路徑中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃熔化爐成像設(shè)備，其特征在于，所述帶通濾波器具有約O. 85 μ m的中心波長。
專利摘要玻璃熔化爐成像設(shè)備，包括支架；紅外傳感器，該紅外傳感器聯(lián)接到所述支架；透鏡，該透鏡聯(lián)接到所述支架，并光學(xué)地聯(lián)接到所述紅外傳感器；以及致動器，所述致動器聯(lián)接到所述支架，用于移動所述支架。
文檔編號C03B5/16GK202705212SQ201220069448
公開日2013年1月30日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者小D·M·菲舍, G·彼得斯, M·J·唐納, P·J·沃索羅斯基 申請人:康寧股份有限公司