用于精炼泡沫状的熔融玻璃的梯度澄清罐及使用其的方法与流程

本公开涉及配置成精炼泡沫状的熔融玻璃的梯度澄清罐，并且更具体地涉及包括延伸的浅部分和深的容纳部分的梯度澄清罐，所述深的容纳部分在通过内罐室的流动方向在所述延伸的浅部分的下游。

背景

玻璃是具有许多应用的刚性无定形固体。例如，钠钙硅玻璃(soda-lime-silicaglass)广泛用于制造多种中空玻璃制品，包括容器(如瓶和罐)。钠钙硅玻璃包含na2o-cao-sio2的无序且空间交联的三元氧化物网络。二氧化硅组分(sio2)是最大重量的氧化物，并构成钠钙玻璃的主要网络形成材料。na2o组分用作助熔剂，与纯二氧化硅玻璃相比，其降低玻璃的熔融、软化和玻璃化转变温度，而cao组分用作稳定剂，其改进玻璃的某些物理和化学性质，包括其硬度和耐化学性。在钠钙硅玻璃的化学性质中包括na2o和cao使得玻璃容器的商业制造更实用且能量消耗更少，同时仍产生可接受的玻璃性质。通常并基于玻璃的总重量，钠钙硅玻璃包括60重量%-80重量%的sio2、8重量%-18重量%的na2o和5重量%-15重量%的cao。

除了sio2、na2o和cao之外，如果需要，钠钙硅玻璃可以包括其它氧化物和非氧化物材料，其用作网络形成剂、网络改进剂、着色剂、脱色剂、氧化还原剂或影响最终玻璃性质的其它试剂。这些另外的材料的一些实例包括氧化铝(al2o3)、氧化镁(mgo)、氧化钾(k2o)、碳、硝酸盐、氟、氯和/或铁、砷、锑、硒、铬、钡、锰、钴、镍、硫、钒、钛、铅、铜、铌、钼、锂、银、锶、镉、铟、锡、金、铈、镨、钕、铕、钆、铒和铀中的一种或多种的元素或氧化物形式。氧化铝是更通常包括的材料之一，通常以基于玻璃的总重量至多2重量%的量存在，因为其能够改进玻璃的化学耐久性并降低失透的可能性。不管在钠钙玻璃中除了sio2、na2o和cao之外还存在什么其它氧化物和/或非氧化物材料，基于钠钙硅玻璃的总重量，那些另外的材料的总和优选为10重量%或更少，或者更窄地为5重量%或更少。

用于容器和其它最终用途的钠钙硅玻璃长期以来是在连续熔炉中生产的，在连续熔炉中，玻璃原料被进料到包含在连续熔炉的熔融室中的通常恒定液位的大的熔融玻璃浴(数百公吨的量级)上。熔融玻璃浴保持在约1450℃或更高的温度，使得加入的玻璃原料可以熔融、反应，并在随着浴通过炉的熔融室朝向位于浸没的喉部的相对侧的精炼室移动而变得化学整合到熔融玻璃浴中之前，前进通过若干中间熔融阶段。在精炼室中，从玻璃中去除气泡和其它气态包含物，以产生化学均化的和精炼的熔融玻璃，其具有进一步处理所需的正确化学性质。例如，在玻璃容器的制造中，精炼的熔融玻璃从精炼室通过前炉输送并进入玻璃进料器中，在玻璃进料器中，熔融玻璃的精确料滴被剪切并落入料滴递送系统中。将玻璃料滴递送至坯模并形成型坯或部分成形的中空容器。然后将型坯转移到吹塑模具并扩大成最终容器。

将熔融玻璃浴保持在熔融室内所需的热量按照常规通过燃烧器提供，所述燃烧器在位于熔融玻璃浴上方的开放的燃烧区域内燃烧燃料和氧化剂混合物。燃烧器位于部分地限定燃烧区域(交叉燃烧炉)的耐火上部结构的相对侧壁上的燃烧器口中，或位于耐火上部结构的后壁中(端部口燃烧炉)，并且通常燃烧天然气和空气或纯氧(氧燃料)的混合物。如果采用空气作为氧化剂，为了改进燃烧器的能量效率，使用由燃烧过程产生的烟道气通过同流换热或再生热回收技术预热进料至燃烧器的空气。为了试图增强浴内的温度均匀性和改进炉输出，也可以使用电助力，通过使电流通过在浸没的电极之间的浴，将另外的热引入熔融玻璃浴中。

用于玻璃生产的常规连续熔炉的操作是非常能量密集的，考虑到大量的熔融玻璃容纳在炉的熔融室内，并且相对长的停留时间，通常在18小时-24小时范围内。连续熔炉被无限期地操作，只要它们在结构上和功能上可操作，以实现支持玻璃产品制造的经济性的能量效率水平，并且还保持炉结构的结构完整性。关闭常规连续熔炉和清空熔融玻璃浴在经济上是不实用的，即使当玻璃最终产品的生产停止了较长的时间，并且冒着由于热冲击使用于构造炉的耐火材料破裂的风险。相反，在生产停止期间，暂停将玻璃原料加入到炉中，停止从炉中去除熔融玻璃，并且通过来自燃烧器的必需的热量加入，将包含在熔融室中的熔融玻璃浴维持在其当前状态。然后，通过根据需要去除精炼的熔融玻璃以满足生产需要，并将玻璃原料进料至熔融玻璃浴中以补偿被去除的精炼的熔融玻璃的量，可以重新开始炉的稳态操作。

浸没燃烧(sc)熔融是一种最近已经成为常规连续熔炉中使用的玻璃原料熔融方法的潜在可行的替代方案的熔融技术。与常规熔融实践相反，sc熔融包括将燃料和氧化剂混合物直接烧入包含在熔化器中的熔融玻璃浴的表面中和表面下，通常通过安装在熔化器的底板或侧壁中的浸没的氧燃料燃烧器。燃料和氧化剂混合物自燃，并且当它们通过熔融玻璃浴喷射时，所得的燃烧气体引起剧烈搅拌。这在整个浴中产生强烈的热传递和快速的颗粒溶解，并且与常规熔炉的熔融室相比，有助于减少熔融玻璃在熔化器内的停留时间。实际上，在sc熔化器中，熔融玻璃的停留时间可以少至3-4小时。为此，sc熔化器可以小于连续熔炉的熔融室，并且仍然提供相当的熔融玻璃产量。sc熔化器的尺寸较小以及它可以被外部冷却的事实使其能够被关闭和清空，然后当生产计划或其它考虑需要时快速且有效地重新启动。

虽然sc技术可以相对快速地熔融玻璃原料以生产化学和热均化的熔融玻璃，但由于浸没燃烧器的操作在浴中产生的强烈湍流的结果，包含在sc熔化器内的熔融玻璃浴具有泡沫状的趋势。特别地，燃烧气体到熔融玻璃浴中的强制递送有助于在熔融玻璃浴内散布气泡、晶种和/或溶解的气体。与常规连续熔炉结合使用的现有的澄清室可能不能很好地适用于以时间有效的方式精炼从sc熔化器去除的低密度泡沫状的熔融玻璃。sc熔融技术独特的一个特别的挑战是倾向于在熔融玻璃的上表面形成稳定的气泡层，这进而阻碍包含在玻璃中的气泡的进一步上升和逸出，同时还抑制将热传递至玻璃的下部。设计成精炼泡沫状的熔融玻璃的澄清罐，特别是在工厂环境中，将有助于支持sc熔融技术在玻璃产品的总体制造中的成功实施，包括最显著的玻璃容器的制造。

本公开的概述

本公开描述了梯度澄清罐和使用所述梯度澄清罐来精炼从例如玻璃熔炉(如上游浸没燃烧熔化器)接收的泡沫状的熔融玻璃的方法。所述梯度澄清罐包括至少部分地限定所述罐的内室的底板、顶板和两个横向间隔的侧壁。所述罐的所述底板的轮廓提供给所述罐限定通向所述内室的入口的延伸的浅部分和限定所述内室的出口的深的容纳部分。相对于通过所述罐内室的流动方向，所述底板包括进入部分、过渡部分和离开部分。所述过渡部分和所述离开部分构成包括在所述深的容纳部分中的所述底板的部分，所述深的容纳部分设置在所述延伸的浅部分的下游，并且所述内室在所述深的容纳部分的所述出口端处的深度大于所述内室在所述延伸的浅部分的所述出口端处的深度。另外，所述底板的所述过渡部分具有从在所述罐的所述延伸的浅部分中从所述底板的所述进入部分的流动表面向下并向外倾斜的流动表面。

本公开体现许多方面，这些方面可彼此独立地或组合地实施，以提供特别适于精炼从浸没燃烧熔化器接收的泡沫状的熔融玻璃的梯度澄清罐。根据本公开的一个实施方案，精炼泡沫状的熔融玻璃的方法包括若干步骤。在一个步骤中，将泡沫状的熔融玻璃引入梯度澄清罐的内室，所述梯度澄清罐的内室至少部分地由顶板、底板和连接所述顶板和所述底板的一对横向间隔的侧壁限定。通过所述梯度澄清罐的入口将所述泡沫状的熔融玻璃引入所述内室，所述入口与由所述罐的延伸的浅部分限定的所述内室的上游部分连通。在引入所述内室的所述上游部分时，将所述泡沫状的熔融玻璃与保持在所述梯度澄清罐的所述内室内的熔融玻璃浴混合。

在另一步骤中，引导所述熔融玻璃浴沿所述梯度澄清罐的所述延伸的浅部分从所述延伸的浅部分的入口端流向所述延伸的浅部分的出口端。所述延伸的浅部分包括所述底板的进入部分，并且所述熔融玻璃浴在所述梯度澄清罐的所述延伸的浅部分内分离成较高密度相和停留在所述较高密度相的顶部上的较低密度相。在又一步骤中，引导所述熔融玻璃浴流入由所述梯度澄清罐的深的容纳部分限定的所述内室的下游部分。所述深的容纳部分具有入口端和出口端，所述入口端与所述延伸的浅部分的所述出口端连通。所述深的容纳部分进一步包括所述底板的过渡部分，所述过渡部分从所述延伸的浅部分的所述底板的所述进入部分向下并向外延伸至所述底板的离开部分。所述内室的所述下游部分在所述深的容纳部分的所述出口端处的深度大于所述内室的所述上游部分在所述延伸的浅部分的所述出口端处的深度。

在另一步骤中，引导所述熔融玻璃浴沿所述深的容纳部分从所述深的容纳部分的所述入口端流向所述深的容纳部分的所述出口端。所述熔融玻璃浴的所述较高密度相下沉并在所述罐的所述深的容纳部分的所述出口端处在所述底板的所述离开部分上方在所述内室的所述下游部分内收集为精炼的熔融玻璃。并且，在再一步骤中，通过所述梯度澄清罐的出口从所述梯度澄清罐的所述内室去除精炼的熔融玻璃，所述梯度澄清罐的出口与所述内室的所述下游部分连通。所述梯度澄清罐的所述出口从所述梯度澄清罐的所述入口向下移位。

根据本公开的另一个方面，精炼泡沫状的熔融玻璃的方法包括若干步骤。在一个步骤中，提供梯度澄清罐，所述梯度澄清罐包括顶板、底板和连接所述顶板和底板的一对侧壁。所述顶板、底板和侧壁至少部分地限定容纳熔融玻璃浴的内室。所述梯度澄清罐具有限定所述内室的上游部分的延伸的浅部分和限定所述内室的下游部分的深的容纳部分。此外，所述罐的所述延伸的浅部分包括所述底板的进入部分，并且所述罐的所述下游部分包括所述底板的过渡部分，所述过渡部分从所述底板的所述进入部分向下并向外延伸至所述底板的离开部分，使得所述内室的所述下游部分在所述深的容纳部分的出口端处的深度大于所述内室的所述上游部分在所述延伸的浅部分的出口端处的深度。

在另一步骤中，通过所述梯度澄清罐的入口将泡沫状的熔融玻璃引入所述内室的所述上游部分。所述泡沫状的熔融玻璃与保持在所述梯度澄清罐的所述内室内的所述熔融玻璃浴混合并被所述熔融玻璃浴浸没。在又一步骤中，引导所述熔融玻璃浴沿所述延伸的浅部分流动，并且在通过所述内室的流动方向流入并沿所述深的容纳部分流动。所述熔融玻璃浴具有在所述梯度澄清罐的所述底板的所述离开部分上方的所述深的容纳部分的所述出口端附近收集的精炼的熔融玻璃的区域。在再一步骤中，通过所述梯度澄清罐的出口从所述内室的所述下游部分去除精炼的熔融玻璃。所述梯度澄清罐的所述出口从所述梯度澄清罐的所述入口向下移位并且对所述底板的所述离开部分的流动表面开放。

根据本公开的又一方面，梯度澄清罐包括顶板、底板和连接所述顶板和底板的一对侧壁。所述顶板、底板和侧壁至少部分地限定用于容纳熔融玻璃浴的内室。此外，所述底板具有包括流动表面的进入部分、包括流动表面的离开部分和从所述底板的所述进入部分向下并向外延伸至所述底板的所述离开部分的过渡部分。所述底板的所述过渡部分具有从所述进入部分的所述流动表面向下并向外倾斜的流动表面。所述梯度澄清罐还包括入口，所述入口与所述内室的上游部分连通，所述上游部分由所述梯度澄清罐的延伸的浅部分限定，其包括所述底板的所述进入部分。所述梯度澄清罐的所述延伸的浅部分具有入口端和出口端。另外，所述梯度澄清罐包括出口，所述出口与所述内室的下游部分连通，所述下游部分由所述梯度澄清罐的深的容纳部分限定，其包括所述底板的所述过渡部分和所述离开部分。所述梯度澄清罐的所述深的容纳部分具有入口端和出口端，所述入口端与所述延伸的浅部分的所述出口端连通，并且所述内室的所述下游部分在所述深的容纳部分的所述出口端处的深度大于所述内室的所述上游部分在所述延伸的浅部分的所述出口端处的深度。所述梯度澄清罐的所述出口从所述梯度澄清罐的所述入口向下移位。

附图简述

从以下描述、所附权利要求书和附图，将最好地理解本公开及其另外的目的、特征、优点和方面，其中：

图1是根据本公开一个实施方案的梯度澄清罐的抬高的局部横截面图；

图2是在图1说明的梯度澄清罐的平面图；

图3是根据本公开的另一个实施方案的梯度澄清罐的抬高的局部横截面图；以及

图4是根据各种实施方案的梯度澄清罐以及生产用于递送至梯度澄清罐的泡沫状的熔融玻璃的浸没燃烧熔化器的抬高的透视图。

详细描述

本公开涉及精炼泡沫状的熔融玻璃的梯度澄清罐。所述梯度澄清罐尤其构造成以实用的方式精炼在上游浸没燃烧熔化器中产生并从该熔化器递送的泡沫状的熔融玻璃。梯度澄清罐主要依靠重力来收集精炼的熔融玻璃，该玻璃具有令人满意的低浓度的气泡、晶种和其它包含物，这是促进下游加工成例如玻璃容器所需的。如下面将进一步描述的，梯度澄清罐的底板的轮廓提供给罐延伸的浅部分和深的容纳部分，这允许保持在罐的内室内的熔融玻璃浴通过密度自然分离，其中最高密度的玻璃作为精炼的熔融玻璃积累在靠近内室的出口的深的容纳部分的底部。为了努力加速精炼过程并可能允许更小的罐结构，罐的精炼能力可以用一个或多个撇渣器和/或一个或多个供热装置来增强。可将泡沫状的熔融玻璃引入梯度澄清罐，并最终使用或不使用化学澄清剂来精炼。

现在参考图1，所公开的梯度澄清罐的第一实施方案由参考编号10标识。梯度澄清罐10包括顶板12、底板14、连接顶板12和底板14的两个横向间隔的侧壁16和18、前端壁20和后端壁22。这些壁结构12、14、16、18、20、22限定罐10的内室24。内室24及其各部分可使用包括三个正交轴的坐标系测量，特别是长度尺寸l、宽度尺寸w和深度尺寸d。长度尺寸l是沿流动方向f延伸通过内室24的纵向尺寸，宽度尺寸w是横向于长度尺寸l在横向间隔的侧壁16和18之间延伸的横向尺寸，而深度尺寸d是垂直于长度尺寸l和宽度尺寸w的平面在顶板12和底板14之间延伸的竖直尺寸。梯度澄清罐10还包括通向内室24的入口26和内室24的出口28。将泡沫状的熔融玻璃的流30通过入口26引入内室24，并且精炼的熔融玻璃的流32通过出口28从内室24排出。

梯度澄清罐10的底板14的轮廓提供给罐10延伸的浅部分10a和相对于通过内室24的流动方向f位于延伸的浅部分10a下游的深的容纳部分10b。具体地，底板14包括沿流动方向f以连续相继顺序的进入部分14a、过渡部分14b和离开部分14c。进入部分14a提供罐10的延伸的浅部分10a以及前端壁20和顶板12及侧壁16和18的相应部分。过渡部分14b和离开部分14c同样提供罐10的深的容纳部分10b以及后端壁22和顶板12及侧壁16和18的相应部分。延伸的浅部分10a和深的容纳部分10b中的每一个限定内室24的一部分。在这方面，内室24的上游部分24a由延伸的浅部分10a限定，而内室24的下游部分24b由深的容纳部分10b限定。

罐10的延伸的浅部分10a包括入口端34和出口端36。入口端34位于前端壁20附近。罐10的入口26在延伸的浅部分10a的入口端34处与内室24的上游部分24a连通，并因此提供泡沫状的熔融玻璃的流30进入内室24的上游部分24a的管道。入口26可以限定在顶板12中，如所示的，尽管其也可以限定在前端壁20中或限定在侧壁16和18中的一个或两者中。延伸的浅部分10a的出口端36在流动方向f与入口端34间隔开，并与罐10的深的容纳部分10b直接连通。在延伸的浅部分10a内，底板14的进入部分14a具有流动表面38，熔融玻璃在该流动表面上朝向深的容纳部分10b流动。进入部分14a的流动表面38优选相对于水平面是水平的或稍微向下倾斜，使得重力支持熔融玻璃的向前流动。

罐的深的容纳部分10b包括入口端40和出口端42。入口端40与延伸的浅部分10a的出口端36直接连通。出口端42位于后端壁22附近，并在流动方向f与入口端40间隔开。罐10的出口28在深的容纳部分10b的出口端处与内室24的下游部分24b连通，并因此提供用于精炼的熔融玻璃的流32离开内室24的下游部分24b的管道。出口28可以限定在后端壁22中，如所示的，尽管其也可以限定在底板14(更具体地说，底板14的离开部分14c)中或限定在侧壁16和18中的一个或两者中。在深的容纳部分10b内，底板14的过渡部分14b从底板14的进入部分14a向下并向外延伸至底板14的离开部分14c。因此，罐10的出口28从罐10的入口26向下(即，在深度尺寸d之下)移位，并且由底板14的离开部分14c部分地限定的内室24的下游部分24b在深的容纳部分10b的出口端42处的深度d3大于内室24的上游部分24a在延伸的浅部分10a的出口端36处的深度d1。

在该特定实施方案中，过渡部分14b包括从底板14的进入部分14a的流动表面38向下并向外倾斜至底板14的离开部分14c的流动表面46的流动表面44。过渡部分14b的流动表面44以距离水平假想平面48以角度α从底板14的进入部分14a的流动表面38向下倾斜，该角度α优选在30°-75°，或者更窄地45°-60°范围内，该水平假想平面48从包括在延伸的浅部分10a的进入部分14a的流动表面38的下游端延伸。水平假想平面48相对于重力是水平的。因此，内室24的下游部分24b的深度d2在流动方向f沿底板14的过渡部分14b逐渐增加。底板14的离开部分14c的流动表面46以角度β从过渡部分14b的流动表面44向外延伸，该角度β优选在115°-160°，或者更窄地130°-145°范围内。离开部分14c的流动表面46优选相对于水平面是水平的或稍微向下倾斜(例如，至多10°)，使得重力支持熔融玻璃向前流向罐10的深的容纳部分10b的出口端42。罐10的出口28还优选对底板14的离开部分14c的流动表面46开放；也就是说，离开部分14c的流动表面46与出口28齐平，使得精炼的熔融玻璃的流32源自沿离开部分14c的流动表面46定位的熔融玻璃。

梯度澄清罐10的尺寸使得内室24可以容纳熔融玻璃浴50的稳态体积，该稳态体积提供泡沫状的熔融玻璃的流30在作为精炼的熔融玻璃的流32排出之前在浴50内被并入和精炼所需的停留时间。梯度澄清罐10的尺寸取决于许多因素，包括泡沫状的熔融玻璃的流30的流速和达到质量精炼所需的停留时间。在许多情况下，罐10的尺寸使得内室24可以容纳1-50公吨之间任何量的熔融玻璃作为熔融玻璃浴50，其中浴50的表面液位52足够高，使得浴50部分填充内室的上游部分24a和下游部分24b两者，如图1所示。换言之，熔融玻璃浴50包含在罐10的延伸的浅部分10a和深的容纳部分10b两者中，并且接触前端壁20、后端壁22、两个侧壁16和18以及底板14，但不接触顶板12。熔融玻璃浴50的表面液位52在内室24的上游部分24a和下游部分24b中是恒定的。

在梯度澄清罐10的一个特定实施中，在延伸的浅部分10a内，内室24的上游部分24a的长度l1可在0.5m-5.0m范围内，并且在延伸的浅部分10a的入口端34和出口端36之间的所有点处，内室24的上游部分24a的深度d1可在0.2m-1.0m范围内。另外，在沿底板14的离开部分14c的所有点处，由底板14的离开部分14c部分地限定的内室24的下游部分24b的长度l3可在1.0m-5.0m范围内，并且下游部分24b的该相同部分的深度d3可在1.0m-10.0m范围内。再进一步，在沿底板14的过渡部分14bc的所有点处，由底板14的过渡部分14b部分地限定的内室24的下游部分24b的长度l2可在1.0m-5.0m范围内，并且下游部分24b的该相同部分的深度d2可在0.2m-10.0m范围内，其中应理解，该深度d2从在延伸的浅部分10a的出口端36处的内室24的上游部分24a的深度d1逐渐增加至在底板14的过渡部分14b和离开部分14c的交叉点处由底板14的离开部分14c部分地限定的下游部分24b的深度d3。

顶板12、底板14、两个横向间隔的侧壁16和18、前端壁20和后端壁22中的每一个都可以由能够充分承受熔融玻璃的高温和腐蚀性的材料(例如耐火材料)构造。耐火材料是具有高熔融温度以及其它相关性质(包括低热导率和耐热冲击性)的耐化学腐蚀的材料。可以采用各种耐火材料来构造梯度澄清罐10的结构壁12、14、16、18、20、22。耐火氧化物材料(包括氧化锆、熔铸氧化铝-氧化锆-二氧化硅(azs)和氧化铝-二氧化硅)是可用于构造罐10的几种特定耐火材料，尽管它们当然不是仅有的可行的候选材料，因为某些耐火金属或耐火金属合金(如镍合金)也可用于构造罐10。在一些情况下，暴露于熔融玻璃的底板14和侧壁16和18及端壁20、22的部分可以由一种类型的耐火材料构造，而未暴露于熔融玻璃的顶板12和侧壁16和18及端壁20、22的各部分可以由另一种类型的耐火材料构造。

梯度澄清罐10可以任选地包括各种类型的增强设备以改进罐10的精炼能力，尽管这样的设备不是为了在罐10内达到质量精炼的玻璃所必需的，例如，罐10可以包括一个或多个撇渣器54，其从顶板12向下延伸至熔融玻璃浴50中并且横向地延伸至侧壁16和18之间。在一个特定实施方案中，如图1所示，撇渣器54a可以从顶板12向下延伸，使得撇渣器54a的自由端56浸没在在底板14的过渡部分14b上方的罐10的深的容纳部分10b内的熔融玻璃浴50中。采用以这种方式，撇渣器54a的自由端56与底板14的过渡部分14b及侧壁16和18的邻接部分协作以限定受限通道58，该受限通道阻止低密度熔融玻璃在流动方向f进入撇渣器54a下游的深的容纳部分10b。另外的撇渣器可位于撇渣器54a的上游或下游，如本文图1所示。

梯度澄清罐10还可以包括一个或多个加热装置60，其单独地或与一个或多个撇渣器54组合将热传递至熔融玻璃浴50。如果存在加热装置，一个或多个加热装置60可以包括一个或多个冲击燃烧器60a，其安装在顶板12、前端壁20中和/或安装在侧壁16和18中的一个或两者中，至少在延伸的浅部分10a内在罐10的熔融玻璃浴50的表面液位52上方。这些燃烧器60a燃烧燃料和氧化剂的混合物，并引导所得的火焰62向下与罐10中的熔融玻璃浴50的表面液位52接触。通过用射出的火焰62冲击熔融玻璃浴50的表面，作为浴50的较低密度熔融玻璃相的一部分，倾向于在浴50的表面上形成的稳定的气泡层可被破坏，以允许气泡继续破裂并从熔融玻璃浴50逸出。一个或多个排气管道53可通过顶板12、侧壁16和18和/或端壁20和22与熔融玻璃浴50上方的空间连通，以去除从冲击燃烧器60a射出的燃烧产物或可能需要从梯度澄清罐10排放的任何其它气态产物。如果存在多于一个排气管道53，则如果需要，可以将几个排气管道53排放至共同的排气歧管55。

另外，如本文所示，罐10可进一步包括一个或多个非冲击燃烧器60b，其安装在顶板12、后端壁22中和/或安装在侧壁16和18中的一个或两者中，至少在罐10的深的容纳部分10b内在熔融玻璃浴50的表面液位52上方。一个或多个非冲击燃烧器60b燃烧燃料和氧化剂的混合物，尽管产生的火焰64不冲击熔融玻璃浴50。而是，燃烧器60b通过辐射从熔融玻璃浴50上方的空间将热传递至熔融玻璃浴50，以促进更快的精炼速率，因为随着熔融玻璃的温度增加及其粘度降低，气态包含物更容易被释放。如果撇渣器54a包括在罐10的结构中，则冲击燃烧器60a优选位于撇渣器54a的上游，而非冲击燃烧器60b优选位于撇渣器54a的下游。再进一步，如果需要，罐10可以包括安装在罐10的底板14内的电加热器60c，其位于罐10的延伸的浅部分10a和深的容纳部分10b中的任一个或两者中。

现在参考图4，梯度澄清罐10优选用于精炼由浸没燃烧(sc)熔化器66生产的泡沫状的熔融玻璃。sc熔化器66包括浸没燃烧器68，其通常是位于熔化器66的底板70中的氧-燃料类型，其单独排出燃料和氧化剂的混合物，当燃烧气体74被推动通过浴72时，该混合物在熔融玻璃的湍流浴72中自燃，以在浴72内引起剧烈搅拌。这些燃烧气体74最终逸出熔融玻璃浴72，并通过排气管道76从sc熔化器66中去除。在操作中，玻璃原料78通过进料器80被进料至sc熔化器66中并到达熔融玻璃浴72上。由浸没燃烧器68引起的剧烈搅拌在整个浴72中产生强烈的热传递和快速颗粒溶解。这使得玻璃原料78能够相对快速地混合、反应并化学整合到熔融玻璃浴72中。将泡沫状的熔融玻璃的流82从包含在sc熔化器66中的熔融玻璃浴72引导通过位于sc熔化器66末端的排出管道84，在这里熔融玻璃大部分被化学均化。出口流82中的熔融玻璃是泡沫状的，因为其含有均匀分布的夹带的气泡，并且密度通常在0.99gm/cm³-1.3gm/cm³范围内。熔融玻璃的该流82的泡沫状的性质可归因于浸没燃烧器68诱导的熔融玻璃浴72的搅动和搅拌。通常，夹带在熔融玻璃浴72内的气态包含物的尺寸不同，并且含有几种气体（包括co、co2、h2o(蒸气)、so2、ch4和挥发性有机化合物(voc)）中的任一种。

装入sc熔化器66的玻璃原料78是当熔融时可以从其获得最终的玻璃化学性质的一种材料或材料的混合物。例如，如果将制备钠钙硅玻璃，则玻璃原料78可以是原始原料和碎玻璃(即，回收玻璃)的物理混合物，其以正确的比例提供sio2、na2o和cao的来源。原始原料可以包括相应量的石英砂(即结晶sio2)、苏打灰和石灰石，分别作为sio2、na2o和cao的来源。其它原始原料也可以包括在玻璃原料78中，以提供sio2、na2o、cao和可能的其它氧化物和/或非氧化物材料中的一种或多种的来源，这取决于所生产的钠钙硅玻璃的化学性质。这些其它原始原料可包括长石、白云石和calumite矿渣。另外，玻璃原料78可以包括提供网络形成剂、网络改进剂、着色剂、脱色剂、氧化还原剂或以上列出的其它试剂以及一种或多种澄清剂中的任一种的原始原料。玻璃原料78可以包括至多80重量%的碎玻璃，其余的通常全部或大部分是原始原料，这取决于包括所制造的钠钙玻璃的特性(颜色、透明度等)的各种因素。除了原始原料和(如果存在的话)任何碎玻璃之外，其它材料(例如us2016/0289114a1中描述的玻璃前体凝胶)可以包括在玻璃原料78中，并且在一些情况下甚至可以专门用作玻璃原料78。

需要对通过排出管道84离开sc熔化器66的泡沫状的熔融玻璃的流82精炼，使得由熔融玻璃生产的成品玻璃制品(例如玻璃容器)没有可见的商业变化。玻璃精炼是从熔融玻璃中去除气态包含物(如气泡)和晶种的过程。所得的精炼的熔融玻璃不需要完全不含气态包含物，以在商业上是可接受的。在许多情况下，例如，精炼的熔融玻璃可以实现密度在2.3gm/cm³-2.5gm/cm³范围内。与在不采用浸没燃烧器的常规熔炉中生产的熔融玻璃的精炼相比，本文的玻璃精炼过程更复杂且更具挑战性。这是因为由于浸没燃烧器68引起的严重的流体扰动，比起在常规炉中生产的熔融玻璃，泡沫状的熔融玻璃的流82包括更大量的均匀分布的气态包含物。梯度澄清罐10被设计成有效地精炼这种类型的泡沫状的熔融玻璃。

使用梯度澄清罐10的玻璃精炼包括，首先通过罐10的入口26将泡沫状的熔融玻璃的流30引入内罐室24。泡沫状的熔融玻璃的流30可以是从sc熔化器66排出的泡沫状的熔融玻璃的流82的全部或一部分，或者其可以是间接衍生自从sc熔化器66排出的泡沫状的熔融玻璃的流82的泡沫状的熔融玻璃的流，例如当静止罐或容纳罐流动地位于sc熔化器66和澄清罐10之间时。在一个特定实施方案中，如图4中一般性所示，从sc熔化器66排出的泡沫状的熔融玻璃的流82通过入口26直接引入梯度澄清罐10的内室24作为泡沫状的熔融玻璃的流30。如所示的，泡沫状的熔融玻璃的流30可在重力作用下从sc熔化器66的排出管道84通过梯度澄清罐10的入口26落下，或者其可以采用另一种方式进入内室24。一旦引入到罐10的内罐室24中，泡沫状的熔融玻璃的流30与包含在内室24内的熔融玻璃浴50混合，并被其包含，更具体地说，在由罐10的延伸的浅部分10a限定的内室24的上游部分24a内。

保持在内室24内的熔融玻璃浴50从罐10的入口26沿流动方向f流向罐10的出口28，该入口26与由延伸的浅部分10a限定的内室的上游部分24a连通，该出口28与由深的容纳部分10b限定的内室24的下游部分24b连通。尽管有这种运动，但熔融玻璃浴50的表面液位52通常保持恒定，因为通过罐10的出口28从内室24排出的精炼的熔融玻璃的流32补偿引入内室24中的泡沫状的熔融玻璃的流30。因此，当泡沫状的熔融玻璃的流30通过入口26引入内室24中时，熔融玻璃浴50沿底板14的进入部分14a的流动表面38从延伸的浅部分10a的入口端34流向出口端36。在熔融玻璃浴50流过延伸的浅部分10a的时间期间，当包含在熔融玻璃内的气态包含物开始上升时，熔融玻璃实现密度差。通常，在罐10的延伸的浅部分10a中，熔融玻璃浴50分离成较低密度相86和较高密度相88。熔融玻璃浴50的较低密度相86停留在较高密度相88的顶部上，并且具有比较高密度相88更高浓度的气态包含物。通常，较低密度相86的密度在0.7gm/cm³-1.0g/cm³范围内，而较高密度相88的密度在1.0g/cm³-1.5g/cm³范围内。

熔融玻璃浴50继续从由延伸的浅部分10a限定的内室24的上游部分24a流入由深的容纳部分10b限定的内室24的下游部分24b。更具体地说，熔融玻璃浴50从延伸的浅部分10a的出口端36直接流入深的容纳部分10b的入口端40。底板14的过渡部分14b的向下并向外延伸，以及因此内室24的下游部分24b的深度增加，使得较高密度相88的较重和较致密的熔融玻璃能够下沉并在过渡部分14b的流动表面44上流动，并最终在流动方向f在罐10的深的容纳部分10b内的底板14的离开部分14c的流动表面46上流动。熔融玻璃浴50的较低密度相86或者停留在深的容纳部分10b中的浴50的顶部附近，或者如果存在撇渣器54a，则被阻止进一步流向撇渣器54a的下游，因为仅允许浴50的较高密度相88通过受限通道58。

因此，熔融玻璃浴50的密度沿罐10的底板14在流动方向f并从浴50的表面液位52朝向罐10的底板14增加。该密度分布以箭头d以一般方式表示。与沿其长度具有恒定深度的罐相比，熔融玻璃浴50的密度在流动方向f沿梯度澄清罐10的底板14更快地增加，主要是因为由底板14的过渡部分14b引起的罐10的深度变化，这意味着令人满意地精炼引入到罐10中的泡沫状的熔融玻璃所需的停留时间缩短。

由于罐10的底板14的轮廓和熔融玻璃浴50的流动，在罐10的深的容纳部分10b的出口端42处在内室24的下游部分24b内，熔融玻璃浴50的密度最大，而夹带的气态包含物的浓度最低。为此，精炼的熔融玻璃的区域90在深的容纳部分10b的出口端42附近并与罐10的出口28流体连通的熔融玻璃浴50内收集。从梯度澄清罐10排出的精炼的熔融玻璃的流32由精炼的熔融玻璃的区域90连续供给。然后，已达到化学和热均匀性水平以及充分地不含气态包含物的精炼的熔融玻璃的流32可被输送离开罐10用于进一步处理。例如，在玻璃容器的制造中，精炼的熔融玻璃的流32可通过前炉被引导至玻璃进料器。前炉是延伸的通道，其用于以受控速率将精炼的熔融玻璃冷却到适合于玻璃形成操作的温度和粘度，同时还在熔融玻璃内实现更均匀的温度分布。玻璃进料器将熔融玻璃的流道分配到剪切机，剪切机将流道剪切成玻璃料滴，玻璃料滴随后落入料滴分配系统并按路线发送到独立部分成形机器的独立部分的坯模。

图1-2所示并具体地如上所述的梯度澄清罐10经受各种结构变化，而不必损害有效精炼泡沫状的熔融玻璃的目标。现在参考图3，例如，所公开的梯度澄清罐的第二实施方案用参考编号110标识。在该实施方案中，相应于前述梯度澄清罐10的参考编号用于指定相应的结构特征。因此，与图3所示的梯度澄清罐110相关的相应100系列参考编号的使用结合对图1-2所示的梯度澄清罐10中的相同特征的前面的讨论，就好像本文以及任何另外的修改公开内容完全重复一样。因此，梯度澄清罐110的以下讨论限于相对于前述梯度澄清罐10的一种或多种材料差异，应理解，罐110的其余部分与前相同。

图3中本文所示的梯度澄清罐110与前述梯度澄清罐10基本相同，不同之处在于底板114的过渡部分114b的构造。如所示的，底板114的过渡部分114b仍然从底板114的进入部分114a向下并向外延伸至底板114的离开部分114c。但是，不是具有从进入部分114a的流动表面138向下倾斜至离开部分114c的流动表面146的流动表面，在该实施方案中，底板114的过渡部分114b包括台阶92。特别地，过渡部分114b包括上部流动表面94并且进一步包括中间台阶流动表面96和下部流动表面98，如前所述，所述上部流动表面94以角度α(例如，30°-75°，或者更窄地，45°-60°)从水平假想平面148向下倾斜，该水平假想平面148从包括在延伸的浅部分110中的进入部分114a的流动表面138的下游端延伸。中间台阶流动表面96以角度γ从上部流动表面94向外延伸，该角度γ优选在115°-160°，或者更狭窄地，130°-145°范围内，并且下部流动表面98以角度θ从水平假想平面99向下倾斜至底板114的离开部分114c的流动表面146，该角度θ优选在30°-75°，或者更窄地，45°-60°的范围内，该水平假想平面99从中间台阶流动表面96的下游端延伸。与水平假想平面148一样，水平假想平面99相对于重力是水平的。本文所示的角度β与前面相同。采用这种方式，内室124的下游部分124b的深度d2在流动方向f沿底板114的过渡部分114b不均匀地增加。

在该实施方案中，底板114的过渡部分114b引导熔融玻璃浴150的较高密度相188中的较重和较致密的熔融玻璃沿与前述梯度澄清罐10相比略微不同的路线朝向深的容纳部分110b的出口端142流动。较高密度相188可假定在其在台阶92上面和在台阶92上沿底板114的过渡部分114b的流动表面94、96、98向下流动时呈现涟漪流。尽管流动行为变化，但较高密度相188的较重和较致密的熔融玻璃仍然下沉并在过渡部分114b的流动表面94、96、98上流动，并最终在罐110的深的容纳部分110b内的底板114的离开部分114c的流动表面146上在流动方向f上流动。在该方面，并且与前述实施方案类似，熔融玻璃浴150的密度沿罐110的底板114在流动方向f以及从浴150的表面液位152朝向罐110的底板114增加，如箭头d再次以一般性方式所示。

因此，已经公开了梯度澄清罐和在罐内精炼泡沫状的熔融玻璃的方法，其满足前面阐述的一个或多个目的和目标。泡沫状的熔融玻璃可在上游熔化器中生产，然后直接或间接地提供给梯度澄清罐。本公开已经结合几个说明性实施方案呈现，并且已经讨论了另外的修改和变化。鉴于前述讨论，本领域普通技术人员将容易地想到其它修改和变化。例如，为了方便，在此每个实施方案的主题通过引用结合到每个其它实施方案中。本公开旨在包括落入所附权利要求的精神和广泛范围内的所有这样的修改和变化。

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