专利名称：自液流通道中提取熔化玻璃的方法和装置的制作方法
技术领域：
和
背景技术：
本发明涉及一种自输送成品玻璃液的液流通道中提取熔化玻璃的方 和装置，这些通道安装在熔炉和成品玻璃液的提取点之间，液流通道具 有外部包裹有矿物隔热材料的抗玻璃侵蚀的内衬，用于底部玻璃液的排 出装置安装在成品玻璃液的提取点的上游。
为了能评价现有技术和本发明，建议一方面考虑被加热的液流通道 的建筑构件的各个细节，这里的液流通道也被视为是供料装置或前炉料 道；另一方面考虑电路中的元件和由此在这样的液流通道中产生的热 量。
液流通道的矿物材料内表面和电极的金属外表面在不同程度上容易 受到普通玻璃熔液的侵害，其反应生成物比熔化玻璃要重，因此以被沾 染的底部玻璃液的形式集中在液流通道的底部。玻璃液和直接浸入熔化 玻璃的金属电极的反应生成物尤其有害。诸如石头和节疤之类的其他沾 染物也会堆积在底部玻璃液中。
底部玻璃液上面的熔化玻璃是用来制造产品的，因此被称为成品玻 璃液。这种成品玻璃液在提取点或连续(例如用于生产平板玻璃时)或 分段(例如用来做饮品容器或瓶子的料块时)排出。
如果不通过个成品玻璃液的提取点的上游的排出口提取由相界面和 成品玻璃液隔开的底部玻璃液，无论是连续地还是间歇地，成品玻璃液 都会被底部玻璃液污染从而无法使用。其中，这会导致对透明度的损 害，例如会导致变色或形成条纹，在业内称为"抓痕"。
另一个问题在于应用于液流通道的矿物材料的类型和形状和其相对 电极的几何位置。如果象众所周知的那样，液流通道的内衬包含AZS 或ZAC型材料中的熔铸材料，例如AL203-Zr03-SI02之类的，也就是 公知的三元体系，那么其导电率比应用于液流通道隔热的普通矿物材料高20倍。结果电流倾向于流经这些材料，在此处，矿物材料的形状和 电流在这些材料中的空间分布、电流从各个电极到玻璃熔液以及在玻璃 熔液中的流动路径也肯定是固定的。然而，仍然要考虑电路和温度的空 间分布之间的相互作用
这导致流经矿物材料的电流和流经熔化玻璃的电流的相对值之间有 一定联系，并且造成局部热效应。玻璃和矿物材料的导电率或电阻率在 700到1700摄氏度之间的温度区间内随温度的变化而有几个数量级的变 化，这种结果基于多次精准昂贵的试验，直到找到最可能的解决方法。 在排出口周围区域的温度变化率在这方面也扮演一个重要角色。 现有技术
从HVG-Mitteilung (HVG—时事通讯)第1617号和1988年4月20 日的一篇文章和德国专利文献DE4006229C2中可以得知，为了防止最 终成品中条纹的形成，也就是所谓的"抓痕"， 一种所谓的排出口 (第二 底部出口)可以安装在位于用来排出成品玻璃液和其最终产品的底部排 出口的上游的玻璃熔化装置的供料装置中。它也可能在底部排出口的后 面提供底部挡板以防止更重的底部玻璃液进入到成品玻璃液出口 。然 而，其中没有直接提到和加热系统及其控制系统或者温度空间分布的直 接联系。
在欧洲专利EP0329930 Bl中和Glas-Ingenier的1-99期第47到50页 公开的由Herbert Lutz撰写的一篇题为《CONTI-DRAIN，索格公司对产 品锆石条纹的解决方法》的文章中还可以得知，用来和带有半导体闸流 管单元的电压器连接的电极可以安装在用来排出形成锆石条纹的底部玻 璃液的管口的下面。其电量由靠近底部排出口的温度传感器来控制。然 而，由于这些电极必须用金属制造，虽然诸如钼之类的金属具有很高的 熔点，但仍然不能防止电极慢慢溶解于玻璃液中。这种工艺会导致玻璃 液的污染。上述文件把控制关联性的可能性描述为是含糊不清的、大部 分是不清楚不完善的。
在这方面应该指出下面一点利用钼或锆之类的金属电极直接进行
电加热不是没有问题，尤其是在和含铅玻璃进行连接时。会在电极表面发生复杂的反应从而形成一个接触层。这个接触层由几种成分组成，然 而主要包括金属、氧和硫的化合物。虽然基本上是薄层，工作环境的变 化会造成部分薄层的锈蚀，会在成品玻璃上形成黑印。另外一个后果就 是当时或以后经常会产生氧气泡。
虽然1974年公开的德国专利DE2461700C3指出金属电极可以免受 玻璃液的直接影响， 一定的陶瓷内衬或者供料装置的内部涂层，也就是 公知的ZAC，能够应用于电极和玻璃熔液之间。这种陶瓷材料的电阻具 有负系数，例如，它们的导电率随温度的上升而上升，和玻璃一样。当 在加热和冷却之间的热平衡中的变化导致温度分布不均匀时，各个电路 空间分布的极大差别就会跟着产生。在外部难熔覆面的表面之下和之后 的电极之间的某些电路被指向安装在用于排出成品玻璃液的底部出口下 面的环形电极，但不是电流通路，或者控制它们的可能性。没有提到安 装在成品液出口上游的被加热的排出口 。
通过德国专利DE2017096A1得知，可以在供料装置的下面垂直或 同轴安装一排环形电极以控制玻璃液的移送。也可以通过这些环形电极 插入一些电极枪。钼用来做电极的材料。这种材料同样和熔化玻璃接 触，虽然只是在供料装置之后。同样指出这样一个系统可以安装在用来 排出诸如成品玻璃液之类的表面玻璃液的供料装置下面，也可以安装在 罐的底部用来排出底部的玻璃液。然而，实践表明这种水平的选择在环 境变化时并不实用。尤其是，无论和玻璃液是否接触，这个系统不会对 在供料装置或液流通道中的熔化玻璃具有广泛的热影响。
发明内容
本发明的目的是描述一种用来从液流通道中提取熔化玻璃的方法， 和一种利用相互进行电热作用的电极达到此目的的装置，该装置具有带 有环形对电极的排出口，所述电极被保护起来免受熔化玻璃的影响，但 有效的电极端部仍然对在液流通道内和/或排出口上部的熔化玻璃液流横 截面内的温度分布具有局部和暂时的影响。
通过根据上述工艺的下述要点可以达到本发明的目的a) 内衬，至少在排出装置的区域，是由AZS或者ZAC化合物中的熔 铸导电矿物材料制成，用于底部玻璃液的排出口安装在内衬中，在此 排出口上面有排出槽横跨过流动方向。
b) 至少两个电极安装在液流通道和底部玻璃液排出口的相对两侧。 所述电极外形呈棒状，前端朝着熔化玻璃的方向深深插入内衬但并不 和熔化玻璃接触，这样电流的大部分会通过熔化玻璃到达排出口下部 的环形电极，于是底部玻璃液比其上面的成品玻璃液受热更多。
本发明的优点
本发明的目的因此完全实现。尤其是， 一方面电极受到了保护以免 受熔化玻璃的直接影响，另一方面有效的电极端部仍然对在液流通道内 和/或排出口上部的熔化玻璃液流横截面内的温度分布具有局部和暂时的 影响。
根据本发明所述方法的进一步的实施例，如果单独或结合采用下述 技术方案，其优点尤其明显
相对的电极安装在成品玻璃液和底部玻璃液之间的相界面形成的 虚拟水平面的上面。
相对的电极安装在成品玻璃液和底部玻璃液之间的相界面形成的 虚拟水平面的下面。 通过该创造性装置所达到的效果
本发明也涉及用来从传送成品玻璃液的液流通道中提取熔化玻璃的 装置，这些通道安装在熔炉和成品玻璃液的提取点之间，该液流通 道具有外部包裹有隔热矿物材料的抗玻璃侵蚀的内衬，用于底部玻 璃液的排出装置安装在成品玻璃液的提取点的上游。
为达到此目的并提供同样的技术效果，根据本发明的装置具有以下 技术特征
a)内衬，至少在排出装置的区域，是由AZS或者ZAC化合物中的 熔铸导电矿物材料制成，用于底部玻璃液的排出口安装在内衬中，在此 排出口上面有排出槽横跨过流动方向。
7b)至少两个电极安装在液流通道和底部玻璃液排出口的相对两侧。 此类电极外形呈棒状，前端朝着熔化玻璃的方向深深插入内衬但并不和 熔化玻璃接触，这样电流的大部分会通过熔化玻璃到达排出口下部的环 形电极。
根据本发明所述方法的进一步的实施例，如果单独或结合采用下述 技术方案，其优点尤其明显
相对的电极安装在成品玻璃液和底部玻璃液之间的相界面形成的 虚拟水平面的上面。
相对的电极安装在成品玻璃液和底部玻璃液之间的相界面形成的 虚拟水平面的下面。
在内衬中具有排出槽位于排出口的上面，该排出槽在视图上垂直 于液流通道的流动方向的主轴线，其从入口向排出口逐渐变窄从而形成 两个斜面。
所述斜面相对水平面的角度在15度到45度之间。
电极轴线与具有穿过排水口的轴线(A—A)的水平方向部件对齐。
两个关于本发明的目的和其操作方法的实施例和其他优点将在下面 结合附图l到6进行详细描述。所述附图
图l是熔炉的液流通道的最远端的中央纵向垂直截面图。
图2是本发明第一实施例的图i中沿n-n线的垂直剖视图，这里电 极安装在排出槽的入口的上面。
图3是本发明第二实施例与图i相似的垂直剖视图，这里电极安装 在排出槽的入口的下面。
图4是在排出槽和排出口区域内的主要部件的三维视图。 图5是图3中的排出口区域的放大截面图。图6是图表，以Ohm.cm厘米为单位展示诸如ZAC1711禾口 ZAC1681之类的几种特定熔铸金属和几种特定类型玻璃的电阻系数在 800到1500摄氏度的范围内和温度的相关性。
优选实施例
图1展示了和玻璃熔炉连接的液流通道1的末端，其初始端在此没 有展示。这决定了具有熔化表面4的熔化玻璃3的流动方向2。液流通 道1具有耐玻璃液腐蚀的内衬5、 5a，所述内衬5a形成包含AZS和 ZAC化合物中的熔铸矿物材料的一部分区域。
关于这些，Illig博士在1991年由Deutscher Verlag为《原材茅斗工 业》在莱比锡出版的《ABCGlas》第23页中的AZS难熔材料/铝锆硅难 熔材料/含锆难熔产品一节有所描述。在235/236页的"熔铸难熔材料" 标题下指出它们尤其适合于熔化玻璃，在303页，在"含锆难熔产品" 标题下指出它们尤其适合于用于玻璃熔化的熔炉下部结构和前炉。
在Springer Verlag于1984年出版的《玻璃熔炉、设计、制造和操 作》第66页第4.2.4节电熔铸件中，使用金刚^H告一词(CZ块)，W. Trier也描述了他们尤其适合电加热的玻璃熔炉，因为它们具有相对较低 的电阻率。在68页的图4.3描述了熔炉难熔材料和玻璃液的电阻率在 800到1500度的范围内随温度的变化而变化的关系。在第67页有关锆 族电熔难熔材料的化学、矿物成分及其物理性能中的表格4.4中，在锆 难熔材料一栏包括ER1681和ER1711的细节。注意词条ZAC1681和 ZAC1711也可以应用于这里。
液流通道1具有下部结构la和上部结构lb，两者之间通过接缝lc 分隔开来。玻璃熔化液表面4紧邻在接缝lc的下面。上部结构lb建有 多层，但在这里没有必要详细描述。上部结构lb被安装在相对两侧的 燃烧器10加热。这些燃烧器在这里仅仅用其喷口来表示。沿着液流方 向2，接下来有测量口ll、用于燃烧器10的废气道12和两个测量口 13和14。测量口能够用来安装高温计或者热电偶。空间15是用来安装挡
板的自由空间。
内衬5、 5a具有底部平面5b和两个相对的侧壁6，底部和侧面由标 准的隔热矿物材料7包裹。在液流通道l的端部，具有用于成品玻璃液 的提取点8，其安装在比底部表面5b低的水平上。用于连续或非连续地 输送熔化玻璃的控制装置没有在提取点展示。液流通道1的整个底部部 分la支撑在框架9上。
所谓的底部玻璃液的排出装置20安装在成品玻璃液提取点8的上 游。该装置的主要部件是与液流流动方向2相垂直并且相对垂直轴II-II 对称的排出槽21。该设计原理的各种不同体现方式在图2、图3、图4 和图5中有详细描述，并且用同一附图标记进行标识。
在图2所示的实施例中，两个水平电极22相对安装，其前端面22a 位于排出槽21的入口 21a的上部。从该入口 21a处两个对称的斜面21b 通向筒形的排出口 23，在排出口 23下面安装有带有连接电缆25的电极 板24。位于电极22后端部的压力弹簧使得前端面22a处于压力之下。 考虑到端面22a之间的距离较短以及内衬5a和熔化玻璃3之间的接触， 电流的大部分直接流向熔化玻璃3，并从那里流到排出槽21，然后通过 排出口 23流到电极板24。
由于温度的范围一般应用到此类工艺，熔化玻璃比处于较低纟显度的 内衬5a具有较低的电阻系数。因此大部分电能在液流通道的底部区域 产生，尤其是在排出槽21里面，结果这样会在排出有问题的含锆底部 玻璃液方面取得巨大进步，其粘性比处于相对温度的成品玻璃液要高。
在图3和图5所示的实施例中，两个电极26在水平方向上相对安 装，其前端面26a位于排出槽21的入口21a的下面。两个对称的斜面自 该入口 21a处通向筒形的排出口 23，在排出口 23下面安装有带有连接 电缆25的电极板24。位于电极22后端部的压力弹簧使得前端面22a处 于压力之下。考虑到端面22a之间的距离较短以及内衬5a和熔化玻璃3 之间的接触，电流的大部分直接流向熔化玻璃3，并从那里流到排出槽 21，然后通过排出口 23流到电极板24，如图5中的粗线所示。如果电极22和26的处于相同高度的水平轴线和图1所示的II-II轴 线处于同一直线，其效果尤其更佳，当然图2和图3的设计原理也可以 相互结合，例如排出槽21可以和两对电极22和26匹配。图2和图3在 原理上基于其他附图。
由于温度的范围一般应用到此工艺，熔化玻璃相比处于较低温度的 内衬5a具有较低的电阻系数。因此大部分电能在液流通道的底部区域 产生，尤其是在排出槽21里面，这会带来排出有问题的含锆底部玻璃 液的巨大进步，其粘性比处于相对温度的成品玻璃液要高。
图4用相同的附图标记展示了在带有缝状排出通道21的内衬5a和 其入口21a附近的主要部件的三维视图。可以看出排出槽21，沿着和纵 向或液流通道的流动方向垂直的方向延伸，其长度基本上和水平底部平 面5b的整体宽度相同。结果，可以防止底部玻璃液到达成品玻璃液的 提取点8。从底部平面5b到两个侧壁6的过渡处是圆弧形的。这样的内 衬5a也可以被描述为一个排出体。
另外，图5展示了以下内容粗线用来表示从处于同一极的两个电 极26散发出来的电流通路。主要的电流通过受到在箭头所指的方向上 的弹性压力的电极26的前端面26a转向内衬5a。由于和处于相同或更 低温度的内衬5a相比，大多数的熔化玻璃仍然有较低的电阻系数，电 流的绝大部分流经和玻璃液直接接触的内衬5a的表面，迕朝着排出口 23和电极板24的方向经过这。只有相对较少的部分电流流经内衬5a。 前端面26a和内衬5a附近区域的玻璃液和排出槽21中的玻璃液将电流 直接传导给排出口 23和电极板24。斜面21b的角度a在图中为24度， 其可以在15到45度之间。
这样会带来如下优点第一，不再有金属电极被玻璃液包围并且被 锈蚀。结果没有复杂的反应会导致在电极表面发生接触层的形成。所述 的层包括几种成分，然而主要由钼或锆和氧或硫的化合物组成。虽然所 述的层基本上很薄，操作环境的变化会造成部分层锈蚀，这会在成品玻 璃液中显示为黑色印记。氧气泡会经常会同时发生，或者作为这种反应 的一个结果在之后发生。
ii第二，液流通道1以及尤其是在排出槽21中不会有任何产生扰动
或问题的障碍物，所以带有条纹的底部玻璃液能不受任何阻止地通过整
个宽度，均匀地从底部平面5b和侧壁6流到排出口 23。
图6在横坐标上标明了 800到1500度的温度值，在纵坐标上标明 了用于玻璃熔炉的各种矿物材料和各种类型玻璃的1到1050hm.cm的电 阻率值。应该指出的是纵坐标是按照数量级来分割的，ZAC1681和 ZAC1711的曲线比其他应用于熔炉建筑的矿物材料更加接近玻璃液的曲 线。附带提及的是，词条ZAC1681和ZAC1711和ER1681和ER1711 被Trier用来表达同一意思。相比，硅线石和锆莫来石要比所提到的熔 铸矿物材料高一到两个数量级，所以它们不能被考虑用来做导电材料。
ZAC1681材料是由固体结晶构成，用"玻璃"粘结在一起。这些玻 璃形成了整块中20%的部分，它还是负责导电的主要部分。因此可以得 出结论电流并不是通过块均匀传导的，而是通过有限体积的玻璃晶相 传导的，这些玻璃晶相不可避免地要比块的主要成分受热要稍微多一 些。然而尽管如此，内层5a内部的温度在工作时远远低于玻璃晶相可 以变成液体能够流动的程度。
简单地说，本发明是关于中用来从伸向成品玻璃液的提取点(8) 的液流通道(l)中提取熔化玻璃(3)的方法和装置，液流通道(1)具有 耐玻璃液腐蚀的内衬(5a)，用于底部玻璃液的排出单元(20)安装在 用于成品玻璃液的提取点(8)的上游。为了保护电极(22、 26)不受 熔化玻璃的影响，但仍然对熔化玻璃液流横截面内的温度界面具有局部 和暂时的影响，根据本发明提出以下建议
a) 至少内衬(5a)的排出口 (20)的区域是由电熔铸导电材料制 成，并且具有用于底部玻璃液的排出口 (23)，其上部具有排出槽
(21);
b) 至少两个电极(22、 26)安装在液流通道(1)和排出单元 (20)的相对两侧，这些电极的前端面(22a)朝着熔化玻璃(3)的方
向插入到内衬(5a)中，大部分电流通过熔化玻璃(3)流到电极板 (24)。根据上面的描述，显然已经达到本发明的目标。虽然仅阐述了一些 实施例，但根据上面的描述，可选实施例和各种修改对本领域的技术人 员来说是显而易见的。这些和其他选择被看作是等同物，均在本发明的 精神范围内。应理解，我们希望合理晚饭全完全地落在我们对本领域所 做出的贡献的范围内的所有修改包含在授权的专利范围内。
附图标记
1液流通道
la下部结构 lb上部结构 lc接缝 2液流方向 3熔化玻璃 4熔化表面 5 内衬
5a内衬(排出体)
5b底部表面
6侧壁
7隔热材料
8排出口
9支撑架
10燃气燃烧器
12废气通道
14测量口 15自由空间 20排出单元 21排出槽21a入口 21b斜面 22电极 22a前端面 23排出口 24电极板 25连接电缆 26电极 26a前端面
权利要求
1、一种从由玻璃熔炉向提取点(8)输送成品玻璃液的液流通道(1)中提取熔化玻璃(3)的方法，所述液流通道(1)具有外部包裹有隔热矿物材料(7)的抗玻璃液侵蚀的内衬(5，5a)，排出装置(20)安装在成品玻璃液的提取点(8)的上游，其特征在于a)内衬(5a)，至少在排出装置(20)的区域，是由AZS和ZAC化合物中的熔铸导电矿物材料制成，有用于底部玻璃液的排出口(23)以及安装在其上面的走向和液流流动方向垂直的排出槽(21)；b)至少2个电极(22，26)安装在液流通道(1)和用于底部玻璃液的排出装置(20)的相对两侧，这些棒状电极的前端(22a，26a)朝着熔化玻璃的方向深深插入内衬(5a)但并不和熔化玻璃(3)接触，于是大部分电流通过熔化玻璃(3)流到安装在排出口(23)下部的电极板(24)，因此底部玻璃液受热要强于其上面的成品玻璃液。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于位置相对的电极(22)安装 在液流通道(1)中的成品玻璃液和底部玻璃液之间的相界面所定义的 虚拟水平面的上部。
3、 如权利要求l所述的方法，其特征在于位置相对的电极(26)安装 在液流通道(1)中的成品玻璃液和底部玻璃液之间的相界面所定义的 虚拟水平面的下部。
4、 一种从由玻璃熔炉向提取点(8)输送成品玻璃液的液流通道(1) 中提取熔化玻璃(3)的装置，所述液流通道(1)具有外部包裹有隔热 矿物材料(7)的抗玻璃液侵蚀的内衬(5， 5a)，底部玻璃液的排出装 置(20)安装在成品玻璃液的提取点(8)的上游，其特征在于a) 内衬(5a)，至少在排出装置(20)的区域，是由AZS和ZAC 化合物中的熔铸导电矿物材料制成，用于底部玻璃液的排出口 (23)安 装在内衬(5a)中，在排出口 (23)上部有横跨液流通道的宽度延伸的 排出槽(21);b) 至少2个电极(22， 26)安装在液流通道(1)和排出口 (20) 的相对两侧，电极呈棒状，其前端(22a， 26a)朝着玻璃液的方向插入内衬层但并不和熔化玻璃(3)有任何接触以使大部分电流流经熔化玻 璃，并且与安装在排出口 (23)下部的电极板(24)连接。
5、 如权利要求4所述的装置，其特征在于相对的电极(22)安装在用 于底部玻璃液的入口 (21a)的上部。
6、 如权利要求4所述的装置，其特征在于相对的电极(22)安装在用 于底部玻璃液的入口 (21a)的下部。
7、 如权利要求4所述的装置，其特征在于在内衬(5a)中提供位于排 出口 (23)上部的排出槽(21)，该排出槽(21)从液流通道(1)的 横截面来看呈现由两个斜面(23b)形成的从入口 (21a)到排出口(23)逐渐变窄的形状。
8、 如权利要求7所述的装置，其特征在于所述斜面(23b)安装的角度 "a"为相对水平面15到45度。
9、 如权利要求4所述的装置，其特征在于电极(22， 26)轴线的水平 部件和穿过排出口 (23)的垂直轴线(A—A)对齐。
全文摘要
本发明涉及一种从安装在玻璃熔炉和成品玻璃液的提取点之间用于输送成品玻璃液的液流通道(1)中提取熔化玻璃(3)的方法和装置，所述液流通道(1)具有外部包裹有隔热矿物材料的抗玻璃侵蚀的内衬(5a)，用于底部玻璃液的排出装置(20)安装在成品玻璃液的提取点的上游，为了使电极(20)不和熔化玻璃接触的同时仍然对横截面内的温度界面具保持局部和暂时的影响，根据本发明，提出以下建议a)内衬(5a)，至少在排出装置(20)的区域，是由熔铸导电矿物材料制成，并且具有用于底部玻璃液的排出口(23)和其上部的排出槽(21)；b)至少2个电极(22)安装在液流通道(1)和用于底部玻璃液的排出装置(20)的相对两侧，该电极呈棒状并且其前端(22a)朝着熔化玻璃(3)的方向深深插入内衬(5a)但并不和熔化玻璃接触以使大部分电流通过熔化玻璃流到安装在排出口(23)下部的电极板(24)。
文档编号C03B5/00GK101426737SQ200780014102
公开日2009年5月6日 申请日期2007年11月27日 优先权日2006年12月7日
发明者查根·格罗斯勒, 汉斯·查普菲 申请人:索格投资公司