專利名稱：在熔融玻璃中起泡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及流體例如熔融^皮璃的處理，由該熔融玻璃可制備有 用的物品。
背景技術：
將氣體注入流體廣泛用于化學和冶金應用。例如，為了養(yǎng)魚或 為了需氧處理廢水，將氧氣注入水中以溶解氧。為了精煉以除去或 "汽提"溶解的氫，將氬氣或氮氣注入熔化鋁中。為了精煉以使溶 解的碳起反應和除去溶解的碳，將氧氣注入熔化鋼中。
通過從浸沒在流體中的小噴嘴注入氣體，在流體中可形成氣泡。 當氣體流速非常低時， 一般會產(chǎn)生均勻尺寸和分開良好的一連串小 泡。當氣體流速增加時，每單位時間形成更多的泡，可開始發(fā)生泡 的聚結。當用于本文時，"聚結"指兩個或多個泡連接在一起形成一個泡，以及有或沒有結合形成一個或多個更小的衛(wèi)星(satellite)泡；假如 它們不連接在一起而在流體中保持分開，則認為泡"非聚結"。 一般而 言，當通過浸沒的噴嘴的氣體流速進一步增加時，發(fā)生更頻繁的聚 結(例如4個泡連接在一起形成一個較大的泡)。當氣體流速再進一步 增加時，觀察到無序泡的形成行為，其中以紊流的方式形成許多各 種尺寸和形狀的泡。
在這些應用的大多數(shù)中，需要產(chǎn)生良好分散于流體中的大量小 氣泡，以促進傳質過程。已開發(fā)出在流體中產(chǎn)生小泡的許多技術。 它們包括以高速從小浸沒噴嘴注射氣體、機械攪拌氣-液混合物以破 壞大氣泡和從旋轉圓盤和固定圓盤之間的狹窄空間注射氣體。在這 些方法中，流體粘度相對低，殘留的氣泡快速地上升到流體表面并被除去，而不會被俘獲在終產(chǎn)品中。
在玻璃制品例如瓶、窗玻璃等的工業(yè)規(guī)模制備中，在大熔爐中 熔化固體進料。進料可包含玻璃片，該玻璃典型地包含再循環(huán)的玻 璃制品和/或常規(guī)的玻璃制備原料例如沙、石灰石和蘇打灰。
將固體玻璃制備進料進入玻璃熔爐的一個末端或進料口 ，其中進料暴露在1300℃ 以上，以熔化進料。產(chǎn)生的熔融玻璃從玻璃熔爐 的出口取出，轉運到成型站，在此處熔融玻璃可成型，形成預期的 有用制品?？扇芜x將從玻璃熔爐取出的熔融玻璃轉運至收集罐中， 其中熔融玻璃在轉運至成型站之前，保持呈熔融狀態(tài)。
在這些步驟中形成的熔融玻璃典型地包含大量的小泡，稱為"種 泡(seeds)"。因為很少希望這些種泡存在于最終的固體玻璃產(chǎn)品中， 很希望從玻璃中將它們去除，當玻璃還處于熔融狀態(tài)時也是這樣。 從熔融玻璃中去除小泡的方法通常稱為"澄清(fimng)"。小泡可自 己上升至熔融玻璃的表面，但只是在一段時間內，這段時間通常太 長以致于不經(jīng)濟，操作者不可接受。因此，必需使用其它方法來加 速這些不希望的泡從熔融玻璃中去除。 一般使用化學澄清劑例如硫 酸鈉和氧化銻，通過在高溫時的離解來產(chǎn)生澄清氣體，擴散到小缺 陷泡或種泡，使它們體積增大，因此它們可更快地上升到熔融玻璃表面。
為了提高熔融玻璃的對流，經(jīng)常在玻璃熔爐中使用氣泡。將它 們通常置于玻璃罐的底部，上升的氣泡使粘性熔融玻璃升高，提高 熔融玻璃的流動。美國專利第2,8卯,548號教導通過經(jīng)鼓泡噴嘴注射 氣體，來控制熔融玻璃對流的方法和裝置。最好產(chǎn)生大泡以提高對 流。教導脈沖注射高壓氣體以增加泡尺寸。在美國專利第3，874,865 號中，描述了從多個注射器噴嘴產(chǎn)生多個泡的自動控制氣體起泡器 系統(tǒng)，使用高壓和低壓氣體供應管線和氣動邏輯元件。
在玻璃澄清領域的最新進展是將氦氣注入熔融玻璃中，以加速 澄清。 一些氦氣從氦氣泡中擴散出來，遷移穿過玻璃熔體，進入種
泡中，加速種泡的長大。當氦氣擴散出氦氣泡，其它氣體溶于熔融 玻璃中，例如氮氣、二氧化碳、氧氣和二氧化硫，擴散進氦氣泡。 這樣氦氣泡加速種泡的長大，同時"汽提"出溶于熔融玻璃中的其它不希望的氣體。當氦氣泡的初始尺寸大，就是說直徑大于4cm時，泡 很快地上升到表面，僅包含于泡中的小部分氦氣可擴散進種泡中， 促進澄清作用。因此浪費了大部分氦氣。當氦氣泡的初始尺寸太小， 就是說小于0.5 cm時，因為氦氣泡尺寸收縮、氦氣擴散和泡上升速 度變得太慢，有在玻璃產(chǎn)品中引起小缺陷氦氣泡的風險。
本發(fā)明發(fā)明人已經(jīng)確定棄殳如在罐底部或通過罐底部引入的泡 具有相對均勻的直徑，泡從罐底部向上通過熔融玻璃的通道在去除 不希望的小泡時具有更顯著的效果，因為具有太大尺寸變化的泡將 以變化的速度穿過熔融玻璃向上流動，該變化的速度為各個泡尺寸 的函數(shù)，在這種情況下泡可趨向于互相碰撞和聚結，特別在小泡的 去除和去除速度方面導致不令人滿意。另外，已經(jīng)確定均勻直徑 為0.5至4 cm,優(yōu)選為0.5至2 cm的泡有利于去除不希望的小泡。
雖然先有技術已經(jīng)教導采用將多個注射器中的高壓氣體脈沖注 射，來制備大泡，但該注射系統(tǒng)復雜和昂貴。因此在該領域還需要 可靠的技術，用于從含熔融玻璃的罐的底部形成泡，其中已形成泡 的直徑在窄的直徑范圍內是均勻的，該直徑范圍在0.5至4 cm內。
發(fā)明簡述
本發(fā)明的一個方面為在熔融玻璃中形成許多非聚結氦氣泡流的 方法，其中在給定流中的每個泡具有基本上相同的尺寸，該方法包 括
(A) 提供含熔融玻璃的罐；
(B) 提供兩個或多個穿過該罐底部的通道，其中每個通道終止于 端面向上的開口，該開口在所述熔融玻璃的上表面以下，在所述罐 中與所述熔融玻璃流體連通；
(C) 提供共同的氣體供應管線和氦源，該氦源在壓力下將氣態(tài)氦供應到所述共同的氣體供應管線；
(D) 提供氣體進料管線，各氣體進料管線與所述氣體供應管線和 與不同的一個所述通道流體連通，在各氣體進料管線中提供透氣性 節(jié)流器(restriction),以使氦氣從所述氣體供應管線進入通道必須經(jīng)過 透氣性節(jié)流器，進入節(jié)流器和所述通道末端的開口之間的空間，其 中跨過所述節(jié)流器的壓降足夠高，所述空間的體積足夠大，因此從 所述通道的末端進入所述熔融玻璃時產(chǎn)生非聚結氦氣泡；和
(E) 從所述源將氦氣提供給所述氣體供應管線，其中所述氦氣通 過與所述氣體進料管線相聯(lián)的節(jié)流器進入該氣體進料管線，從所述 通道末端的開口以泡形式間歇地出現(xiàn)，該泡的尺寸是所述空間體積 的函數(shù)，調節(jié)在所述氣體供應管線中的壓力，以使所述泡空間間隔 至少一半泡直徑。
本發(fā)明的另 一方面為用于在熔融玻璃中形成許多非聚結氦氣泡 的裝置，其中在給定流中的每個泡具有基本上相同的尺寸，該裝置 包含
(A) 可含有熔融玻璃的罐；
(B) 兩個或多個穿過該罐底部的通道，其中每個通道終止于端面 向上的開口，該開口與所述罐的內部流體連通；
(C) 共同的氣體供應管線和氦源，該氦源在壓力下將氣態(tài)氦供應 到所述共同的氣體供應管線；和
(D) 氣體進料管線，其中各氣體進料管線與不同的一個所述通道 和與所述氣體供應管線流體連通，其中各氣體進料管線包含透氣性 節(jié)流器，因此氣體從所述氣體供應管線通過進入任何通道必須經(jīng)過 透氣性節(jié)流器，進入該節(jié)流器和所述通道末端的開口之間的空間， 其中跨過所述節(jié)流器的壓降足夠高，所述空間的體積足夠大，以使 從所述通道的末端進入所述熔融玻璃時產(chǎn)生非聚結氦氣泡；
其中當將氦氣從所述氦源提供給所述氣體供應管線時，所述氦氣通過與所述氣體進料管線相if關的節(jié)流器進入該氣體進料管線，從 所述通道末端的開口以泡形式間歇地出現(xiàn)，該泡的尺寸是所述空間 體積的函數(shù)。
本文提及泡直徑指球形泡的直徑，而在非球形泡的情況中，是 指具有和非球形泡相同體積的球體直徑。
附圖簡述


圖1為用于容納流體例如熔融玻璃的典型罐的透視圖，用該罐 可實施本發(fā)明。
圖2為圖1罐的一部分的側截面圖，該圖顯示了用于實施本發(fā)明的裝置實施方案。
圖3為表示在泡發(fā)生和分離的一段時間內，在進料管線的末端 壓力變化的圖。
圖4A至4E為進料線末端放大很多的側截面圖，這些圖顯示泡 的逐漸形成。
發(fā)明詳述
結合其在玻璃熔爐中的應用來描述本發(fā)明。可在熔化玻璃制備材料的熔爐中實踐本發(fā)明，也可在玻璃熔爐下游的容納熔融玻璃的 收集罐中實踐本發(fā)明。
首先參考圖1,罐1 一般包含底部2和側面3，限定用于容納熔 融玻璃的室。底部2的具體形狀不是關鍵性的，盡管一般實踐優(yōu)選 至少一部分的底部2是平面，并且或者水平或者朝熔融玻璃流穿過 罐1的方向傾斜。全部或一部分的底部2可替換為曲面。由側面3 限定的罐的具體形狀也不是關鍵性的，只要側面高的足以容納期望 量的熔融玻璃。罐1也提供入口 7，進料或熔融玻璃通過該入口流入 罐1的內部，和出口 8,流體可通過該出口流出罐1的內部。罐1 一般也具有頂部(未顯示)。罐的底部、側面和頂部應由耐火材料制備，在它將暴露在的溫度即通常1300-1700℃下，該耐火材料可保持其固
體結構完整性。這樣的材料為高溫裝置制備領域廣泛已知。
參考數(shù)字4表示氣體源，在壓力下，從該氣體源可將氣體供應 至主供應管線5。在玻璃制備操作中，優(yōu)選氣體包含氦氣，優(yōu)選包含
至少80%體積的氦氣，更優(yōu)選包含至少99%體積的氦氣。
如下所述，氣體進料管線6從主供應管線5延伸，與罐連接。 氣體源4優(yōu)選包含容納液態(tài)或氣態(tài)的氣體的罐，和閥門、壓力調節(jié) 器、 一個或多個壓縮機和壓力調節(jié)器以及相關的控制器，所有的加 在一起允許操作員控制是否從貯罐將氣體供應至主供應管線5,以及 控制提供給主供應管線5的氣體的壓力和速率(質量流率)。
例如通過從連接到加壓汽缸或壓縮機的壓力調節(jié)器出口 ，將氣 體輸送至管線5,可用主供應管線5基本上以恒壓，例如10至200 psig,提供氣體?；蛘?，可將閥門插入氣體源4和任何的管線6之間 的管線5中，所述閥門可以是以開或關方式操作的類型?？梢杂卸嘤谝粭l主氣體供應管線與一個熔融玻璃的罐相關。
進料管線6由主氣體供應管線5供料并且是主氣體供應管線5 的分支。 一條進料管線6與每個通道10連接。進料管線6和通道10 的數(shù)目取決于罐底部2的尺寸、要處理的熔融玻璃的體積和在熔融 玻璃中期望的泡形成速率。節(jié)流器12和112是管線6內的節(jié)流器的 備選實施方案，見下面圖2描述。
在圖2中，主供應管線5、兩條進料管線6和熔爐底部2全部以 剖視圖顯示。通道10穿過罐(在該情況中，穿過罐底部2)延伸，終止 于開口 11,該開口在流體上表面以下，與罐內部液體連通。進料管 線6 (在實際操作中有許多條)從主供應管線5延伸，與它們的相關通 道10連接。開口 11可與罐的底部2共面，或如圖所示，通道可以 稍^1延伸一段距離進入罐1的內部。各開口 11是單孔，優(yōu)選直徑在 0.1和1.0毫米之間，更優(yōu)選在0.2和0.5毫米之間。
當通道10延延伸罐的底面進入流體時，通道或至少延伸進入流體的部分應該由可以7K受流體溫度的材并牛制備。當流體為熔融玻璃時，優(yōu)選該部分的制備材料是鉑或鍍有鉤的氧化鋁。只要進料管線6與通道10流體連通，進料管線6的末端是否在通道10的外端與通 道10連接，或延伸一段距離進入通道10，或延伸完全穿過通道10, 都是不重要的。
各進料管線6包含節(jié)流器，該節(jié)流器允許氣體經(jīng)此流向開口 11 和限制氣體經(jīng)此流動的速率?？梢酝ㄟ^添加包含孔的機械附件例如 物體12,或通過多孔金屬或玻璃插入物112來建立節(jié)流器，所述多 孔金屬或玻璃插入物112是包含氣體擴散穿過的許多微孔通道的物 體。節(jié)流器可以通過在收縮通道的上游和下游，提供內徑小于進料 管線6內徑的巻曲或收縮通道，而替換為不用另外的附件建立，但 這很難實現(xiàn)，可能是不現(xiàn)實的。在氣體可以穿過的意義上，認為各 節(jié)流器是透氣的。所述物體將在節(jié)流器的正上游點和正下游點之間 形成壓降，其重要性在本文描述。在優(yōu)選的操作模式中，節(jié)流器是 微孔圓盤或微孔圓筒112。如下面更充分地描述，在泡形成期間發(fā)生 的下游壓力變化期間，需要節(jié)流器，結合節(jié)流器正上游點的壓力， 提供相對恒定的流速進入節(jié)流器的下游空間，和節(jié)流器允許向進入 罐底部的每一開口提供大致相同的流速。如上所迷，12和112代表 用于實現(xiàn)目的的備選實施方案?？梢灾皇褂梦矬w12、只使用微孔插 入物112、或只使用其它技術或任何前述方案的組合來實踐本發(fā)明。
本發(fā)明發(fā)明人已確定，為了使本發(fā)明的操作滿意，在開口 11及 其相關節(jié)流器之間空間的內部體積應足夠高，以向形成和分開的每 一個泡提供足量的氣體?？梢酝ㄟ^在進料管線中包括內部尺寸比進 料管線6的內部尺寸大的儲庫來提供期望的體積，該體積足以提供 期望的總體積。儲庫可存在于管線中，如圖2顯示的儲庫13，或儲 庫可通過開口附接在進料管線的側面，如圖2顯示的儲庫113。只要 它們在節(jié)流器和開口 11之間提供期望的,i體積，可以采用其它安排。 或者，如果采用足夠長度和直徑的進料管線6,那么不需要特殊的儲 庫13或113。對于在開口 11和氣體必須經(jīng)過它到達開口的節(jié)流器之間的空間，用于本發(fā)明這方面的典型體積為10至100,000cc。
現(xiàn)在也參考圖3和圖4來描述圖1和圖2所表示的系統(tǒng)的操作。 通常以10至200 psig的壓力，、寄氣體從源4供應到進料管線6和各 進料管線的節(jié)流器的上游點。氣體穿過節(jié)流器，進入各節(jié)流器及其 相關開口 11之間的空間。在操作中，即使氣體處于壓力下，但是已 經(jīng)進入節(jié)流器和開口 11之間的空間的氣體不立即進入熔融玻璃，因 為取決于開口上方罐中的玻璃深度和熔融玻璃的比重的熔融玻璃靜 壓，以及在開口 11處熔融玻璃的表面張力足夠高，可以阻止氣體在 該點進入溶融玻璃。
進入節(jié)流器和相關開口之間的空間的氣體，在該空間中積聚和 增加壓力。最終，隨著氣體繼續(xù)被注入節(jié)流器和開口之間的空間， 壓力足夠高，可以開始在開口 11處形成泡。當泡形成開始時，由于 熔融玻璃-氣體界面半徑減小引起表面張力增加，開口 ll處的壓力增 加。圖4A、 4B、 4C和4D顯示當在開口 11處開始形成氣泡時，熔 融玻璃-氣體界面區(qū)域形狀的變化。這部分的泡形成過程是相對緩慢 的過程，因為穿過節(jié)流器的氣流大部分用來增加壓力。參考圖3,從 圖4A至圖4B、 4C和4D的發(fā)展發(fā)生于增加壓力期間，在圖3中顯 示為表示壓力隨時間增加的那部分線(該部分也顯示為在t！表示的時 間增量內發(fā)生)。在該時間間隔內，當如圖4D所示的半球形氣-液界 面形成時，開口 ll處的壓力增加DP，從泡形成開始時(當開口的氣-液界面即將開始超出圖4A顯示的平坦界面時)的絕對壓力PJ曾加到 絕對壓力P2。在該點，對應于開口 11的半徑，泡半徑變得最小和壓 力變得最高。在該點經(jīng)過之后，由于泡半徑增加，開口 11處的壓力 減少，然后有很快速的氣流從節(jié)流器和開口之間的空間進入新形成 的泡。該短時期的快速氣流在圖3中表示為、，它比泡增長期t,短很 多。熔融玻璃的相對高的粘度延緩了泡的分離和分開，直到泡增長 到0.5至4 cm的期望直徑，這可能是圖4E顯示尺寸的幾倍，然后泡 分離，開始穿過炫融玻璃向上流動。
通過本發(fā)明實現(xiàn)的兩個期望目的是，和如果主供應管線5或進料管線6只是直接連接到開口 11,而沒有任何節(jié)流器例如12或112 和沒有任何增大空間例如由儲庫13所提供的空間情況下的泡相比， 從開口 11發(fā)出的泡較大，且泡是均勻大小和均勻間隔的。本發(fā)明發(fā) 明人已發(fā)現(xiàn)，通過在期望均勻泡流的每一進料管線6中提供，跨過 與進料管線相關節(jié)流器的壓降顯著大于泡形成期間的壓力波動DP, 優(yōu)選大于5倍，更優(yōu)選大于10倍，最優(yōu)選大于100倍DP,來實現(xiàn) 這些目的。此外，開口 11及其相關節(jié)流器之間的空間體積(如果使用， 包括儲庫13)足夠高，因此當泡開始形成時，進入泡的氣流大部分來 自在節(jié)流器和相關開口 11之間的空間中已經(jīng)積聚的氣體，而在12期 間穿過節(jié)流器進入該空間的氣體貢獻較少的量，在t2期間泡實際上 由圖4D的接近半球形狀生長為完全分開的泡。
更具體地講，積聚氣體的量，即從前一泡分離開始到從開口 11 分開，在節(jié)流器及其相關開口 11之間的空間中積聚的氣體與該空間 的體積V成比例；和剛好在前一泡分離之后該空間的壓力與當下一 泡即將在開口 11處變成半球形時(在該時間點，該空間的壓力為最大值，即P2)該空間的壓力之間的差DP成比例。當泡開始生長超出半 球形時，氣體增量穿過節(jié)流器進入節(jié)流器和開口 11之間的空間，有 助于該空間中的氣體進入新形成的泡。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，當泡生長開始超出半球形時，在該空間中積聚的氣體量，與從氣-液界 面生長超出半球形的這一時間點到泡從開口 11處分開這一時間點進 入該空間的增加氣體量的比值，應為至少5: 1,和優(yōu)選至少10: 1， 更優(yōu)選至少20:1，最優(yōu)選至少100:1。 DP與絕對壓力P,的比值應為 1:10或更低，優(yōu)選為1:100或更低，更優(yōu)選為1: IOOO或更低?？梢?通過在節(jié)流器和相關開口 11之間的空間中提供足夠大的體積來實現(xiàn) 這種關系。
應注意到，在一些實施方案中，在從節(jié)流器和該節(jié)流器下游的 開口之間的各空間的體積都相同，而在其它實施方案中，這些體積不都彼此相等，例如期望在不同流體區(qū)域區(qū)分泡形成特性(例如使流 體浴液中心區(qū)域的泡形成不同于浴液邊緣的泡形成)的實施方案。
這樣形成的泡的尺寸，主要由開始形成新泡所需要，必須由在 節(jié)流器及其相關開口 11之間的空間中積聚的氣體產(chǎn)生的壓力P,的 量，和節(jié)流器和開口 11之間的空間的體積決定。開始新泡所需要的 壓力的量，又由開口 11處的熔融玻璃的流體靜壓和開口 11的直徑 以及熔融玻璃的表面張力決定。因此，對于給定的流體靜壓、開口 11 的直徑和開口 11處的熔融玻璃的表面張力，可通過分別提供節(jié)流器 和開口 11之間空間的較大的或較小的體積來增加或減少泡尺寸。通 過氣體流速來控制以這種方式形成泡的速率，較高的流速產(chǎn)生較高 的泡形成速率，較低的流速產(chǎn)生較低的泡形成速率。當通過增加氣 體流速而增加泡形成速率時，泡直徑只輕樣么地增加。而氣體流速又 由節(jié)流器上游的氣體壓力總和，和節(jié)流器對流經(jīng)它的氣流限制程度 來控制。在節(jié)流器尺寸固定的那些實施方案中，則通過控制提供給 節(jié)流器的氣體壓力來控制泡形成速率，較高的壓力產(chǎn)生較高的速率， 較低的壓力產(chǎn)生較低的速率。然而，壓力應該足夠高，以產(chǎn)生空間 間隔距離至少 一半泡直徑的泡流，從而維持泡非聚結。
在玻璃罐中，由于熱的熔融玻璃加熱泡中的氣體，也由于當泡 朝熔融玻璃表面上升時流體靜壓降低，所以在氣泡從開口 11分開之 后氣泡的直徑增加。在其中泡形成、分開和遷移的流體的溫度不同于管線6中的氣體溫度的情況下，在建立節(jié)流器及其相關開口 11之 間的空間的合適體積V，和當泡分離和下一泡已經(jīng)形成并即將分開 時在該空間得到壓力時，必須依據(jù)基于理想氣體定律的關系考慮流 體溫度對泡尺寸的影響。即泡中的氣體量可表示為
((P!)x(泡體積))/ ((流體絕對溫度)x(R,理想氣體常數(shù))))
其中P,為當泡剛分開時在開口 ll處的絕對壓力，和表示為
((P2 - P1)x(V) / (管線6中的氣體絕對溫度)x(R) + (當泡生長超出 半球形直到分開時，穿過節(jié)流器進入管線6的氣體量)
其中P2為當泡形狀變成半球形時開口 ll處的峰壓力。如果對于 給定的系統(tǒng)，設定了在泡形成期間的Pp P2、氣體溫度和流體溫度 以及穿過節(jié)流器的氣流，那么可通過適當?shù)卣{節(jié)節(jié)流器及其相關開 口 11之間的空間體積V來建立泡的體積，進而建立其直徑。
實施例
在室溫下，在充滿蜂蜜的罐中模擬本發(fā)明在熔融玻璃中的操作，
已測定蜂蜜具有與145(TC時的熔融玻璃大致相同的粘度。罐底部的 四個開口，每一個都裝有末端為1.5 mm直徑單孔的噴嘴。各噴嘴的 另一端通過4.8 mm內徑的銅管與約130 cc內部體積的罐連接。這些 罐中的每一個又通過銅管(約2mm內徑)與一節(jié)3mm內徑的橡膠管連 接，該橡膠管與共用總管連接。將多孔燒結金屬的節(jié)流器置于各節(jié) 橡膠管中。當上游壓力為約27 psig和下游壓力為大氣壓時，節(jié)流器 允許約20cc/分鐘的流量。
以約25至27 psig的壓力將氣體供應到各節(jié)流器。從各開口看 到穩(wěn)定的和均勻的泡流，流動速率為約30個泡/分鐘。泡看起來直徑 為約lcm。當每一進料管線中的氣體罐的體積增加到約400cc,和通 過較少分流微孔圓筒如節(jié)流器112和增加進料壓力的組合，來增加 各噴嘴的氣流時，形成的泡是均勻的，間隔良好，直徑為約2cm。
權利要求
1.一種用于在熔融玻璃中形成許多非聚結氦氣泡流的方法，其中在給定流中的各泡具有基本上相同的尺寸，所述方法包括(A)提供含有熔融玻璃的罐；(B)提供兩個或多個穿過該罐的通道，其中每個通道終止于端面向上的開口，該開口在所述熔融玻璃的上表面以下，在所述罐中與所述熔融玻璃流體連通；(C)提供共同的氣體供應管線和氦源，該氦源在壓力下將氣態(tài)氦供應到所述共同的氣體供應管線；(D)提供氣體進料管線，其中每條氣體進料管線與所述氣體供應管線和不同的一個所述通道流體連通，并且在各氣體進料管線中提供透氣性節(jié)流器，以使氦氣從所述氣體供應管線進入通道必須穿過透氣性節(jié)流器，進入該節(jié)流器和所述通道末端的開口之間的空間，其中跨過所述節(jié)流器的壓降足夠高，且所述空間的體積足夠大，以使從所述通道的末端進入所述熔融玻璃時產(chǎn)生非聚結氦氣泡；和(E)從所述源將氦氣提供給所述氣體供應管線，其中所述氦氣通過與所述氣體進料管線相關節(jié)流器進入該氣體進料管線，并從所述通道末端的開口以泡形式間歇地出現(xiàn)，該泡的尺寸是所述空間體積的函數(shù)，調節(jié)在所述氣體供應管線中的壓力，以使所述泡空間間隔至少一半泡直徑。
2. 權利要求1的方法，其中所述在節(jié)流器和該節(jié)流器下游的通 道末端的開口之間的空間都具有相同的體積。
3. 權利要求1的方法，其中所述在節(jié)流器和該節(jié)流器下游的通 道末端的開口之間的空間不都具有相同的體積。
4. 權利要求1的方法，其中在所述氣體供應管線中的壓力為10-200 psig。
5. 權利要求1的方法，其中所述通道末端開口的直徑為0.1-1.0 mm。
6. 權利要求1的方法，其中所述通道末端開口的直徑為0.2-0.5mm。
7. 權利要求1的方法，其中所述泡的直徑為0.5-4 cm。
8. 權利要求l的方法，其中所述泡的直徑為0.5-2 cm。
9. 權利要求1的方法，其中在氣體進料管線中跨過所述節(jié)流器 的壓降，為從在所述開口泡形成開始至在所述開口已經(jīng)形成半球形 氣-液界面這一時間點，所述通道末端開口壓力增加量的至少5倍， 所述通道與所述進料管線流體連通。
10. 權利要求1的方法，其中在氣體進料管線中跨過所述節(jié)流器 的壓降，為從在所述開口泡形成開始至在所述開口已經(jīng)形成半球形 氣-液界面這一時間點，所述通道末端開口壓力增加量的至少10倍， 所述通道與所述進料管線流體連通。
11. 權利要求1的方法，其中在氣體進料管線中跨過所述節(jié)流器 的壓降，為從在所述開口泡形成開始至在所述開口已經(jīng)形成半球形 氣-液界面這一時間點，所述通道末端開口壓力增加量的至少100倍， 所述通道與所述進料管線流體連通。
12. 權利要求1的方法，其中在所述氣體進料管線末端的泡開始 增大超出半球形氣-液界面時，在所述管線中的節(jié)流器和所述通道末 端之間氣體進料管線中的空間中積聚的氣體量，與在該時間和泡分 離時之間進入所述空間的氣體量的比值為至少5: 1,所述通道與所述進料管線流體連通。
13. 權利要求1的方法，其中在所述氣體進料管線末端的泡開始 增大超出半球形氣-液界面時，在所述管線中的節(jié)流器和所述通道末 端之間氣體進料管線中的空間中積聚的氣體量，與在該時間和泡分 離時之間進入所述空間的氣體量的比值為至少10: 1,所述通道與所 述進料管線流體連通。
14. 權利要求l的方法，其中在所述氣體進料管線末端的泡開始 增大超出半球形氣-液界面時，在所述管線中的節(jié)流器和所述通道末 端之間氣體進料管線中的空間中積聚的氣體量，與在該時間和泡分離時之間進入所述空間的氣體量的比值為至少20: 1,所述通道與所 述進料管線流體連通。
15. 權利要求1的方法，其中在所述氣體進料管線末端的泡開始 增大超出半球形氣-液界面時，在所述管線中的節(jié)流器和所述通道末 端之間氣體進料管線中的空間中積聚的氣體量，與在該時間和泡分 離時之間進入所述空間的氣體量的比值為至少100: 1,所述通道與所述進料管線流體連通。
16. 權利要求1的方法，其中從所述開口泡形成開始至在所迷開 口已經(jīng)形成半球形氣-液界面這一時間點，在通道末端的開口壓力增 加的量與最初開始形成泡時在所述開口的絕對壓力的比值為1: 10或 更低。
17. 權利要求1的方法，其中從所述開口泡形成開始至在所述開 口已經(jīng)形成半球形氣-液界面這一時間點，在通道末端的開口壓力增 加的量與最初開始形成泡時在所述開口的絕對壓力的比值為1: 100 或更j氐。
18. 權利要求1的方法，其中從所述開口泡形成開始至在所述開 口已經(jīng)形成半球形氣-液界面這一時間點，在通道末端的開口壓力增 加的量與最初開始形成泡時在所述開口的絕對壓力的比值為1: 1000 或更低。
19. 一種用于在熔融玻璃中形成許多非聚結氦氣泡的裝置，其中 在給定流中的各泡具有基本上相同的尺寸，所述裝置包含(A) 可容納熔融玻璃的罐；(B) 兩個或多個穿過該罐的通道，其中每個通道終止于端面向上 的開口 ，該開口與所述耀的內4p流體連通；(C) 共同的氣體供應管線和氦源，該氦源在壓力下將氣態(tài)氦供應 到所述共同的氣體供應管線；和 (D)氣體進料管線，各氣體進料管線與不同的一個所述通道和 與所述氣體供應管線流體連通，其中各氣體進料管線包含透氣性節(jié)氣性節(jié)流器，進入所述節(jié)流器和所述通道末端的開口之間的空間， 其中跨過所述節(jié)流器的壓降足夠高，且所述空間的體積足夠大，以使從所述通道的末端進入所述熔融玻璃時產(chǎn)生非聚結氦氣泡；其中當從所述氦源將氦氣提供給所述氣體供應管線時，所述氦 氣通過與氣體進料管線相關節(jié)流器進入所述氣體進料管線，從所述 通道末端的開口以泡形式間歇i也出現(xiàn)，該泡的尺寸是所述空間體積 的函凄t。
20. 權利要求19的裝置，其中在節(jié)流器和該節(jié)流器下游的通道 末端的開口之間的空間都具有相同的體積。
21. 權利妻求19的裝置，其中在節(jié)流器和該節(jié)流器下游的通道 末端的開口之間的空間不都具有相同的體積。
22. 權利要求19的裝置，其中在所述通道末端的開口直徑為 O.l畫l.O mm。
23. 權利要求19的裝置，其中在所述通道的末端的開口直徑為 0.2-0.5 mm。
全文摘要
通過以控制的流速穿過節(jié)流器(12；112)進入注入點(11)上游空間(13；113)，蓄積足夠體積的氣體，形成氣體例如氦氣的均勻直徑為0.5至4cm的非聚結泡，進入流體例如熔融玻璃中。
文檔編號C03B5/193GK101208273SQ200680023040
公開日2008年6月25日 申請日期2006年5月19日 優(yōu)先權日2005年5月25日
發(fā)明者J·F·佩爾頓 申請人:普萊克斯技術有限公司