专利名称：一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置的制作方法
技术领域：
本实 用新型属于TFT-IXD玻璃基板的制造领域，涉及一种玻璃窑炉加热装置。
技术背景现有用于加工玻璃生产的玻璃窑炉主要有直接加热和间接加热等形式，从加热方式区分，主要有电加热熔制和油气加热熔制技术两种。相比于油气加热熔制技术，电加热熔制技术采用的玻璃窑炉体积小、性能稳定、可靠性高、生产组织灵活，是目前常用的玻璃熔制技术。玻璃在室温状态下是良好的绝缘体，但在高温熔融状态下，玻璃液却是良导体。正是利用了玻璃在不同相态下的特性，可采用电极将电流导入玻璃液，利用玻璃液通电后自身的焦耳热加热玻璃生料的方式来熔制玻璃。液晶玻璃属于硼硅酸盐玻璃，其原料组分决定了该玻璃需要更高的熔解温度。在典型的玻璃窑炉火焰加热装置中，玻璃液底部由于距离火焰空间较远，温度较低，再者玻璃液的导热和流动性较差，使得熔解池池底的玻璃液保持较低的温度和较长的滞留时间，这对于硼硅酸盐玻璃来说是不利的，容易造成玻璃分相，带来结石等熔解缺陷。采用电极加热方式，电极通电后处于熔融状态的玻璃液为一导体，力口强了玻璃液的流动使玻璃液的均匀性提高，消除了高硼硅玻璃分层所带来的问题。目前电熔控制装置大多数采用“单相调功器+变压器”的控制装置。这种控制装置采用单相供电容易造成供电三相不平衡，供电需要采用UPS方式供电，供电成本高，电极周围死角处玻璃液熔化效果不好，容易带来石英颗粒的缺陷等
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，提高TFT-LCD硼硅酸盐玻璃的熔解质量，消除了高硼硅玻璃分层所带来的问题，减少了结石等缺陷的产生。同时合理的电源设计优化了电力线在玻璃液中的分布，降低了供电的成本，改善了电极周围死角处玻璃溶解不均匀的情况，同时增大了电加热所占比例，使之达到均匀熔化的效果。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，包括熔化池，熔化池上对称安装有至少两对电极砖；电极砖以电熔窑炉轴线为中心分布于窑炉两侧；同侧相邻电极砖的间距为电极砖宽度的2至4倍。本实用新型进一步的改进在于电极砖以电熔窑炉轴线为对称中心插入熔化池的池壁或池底。本实用新型进一步的改进在于电极砖内侧与池壁或池底平齐。本实用新型进一步的改进在于电极砖露出池壁或池底20_50mm。本实用新型进一步的改进在于电极砖露出池壁或池底5-10_。本实用新型进一步的改进在于电极砖的结构为若干包覆于耐火层内的电极堆积形成的堆积块、若干分层包覆于耐火层内的电极形成的分层块或若干包覆于耐火层内的棒状电极形成的电极体。本实用新型进一步的改进在于电极砖的长度为熔化池池壁厚度的2至3倍，电极砖周围设有配套的水冷装置。本实用新型进一步的改进在于两侧电极砖距离靠近熔化池池壁内侧的最小距离是相邻电极砖间距的20 % -50 %。本实用新型进一步的改进在于所述电熔窑炉加热装置还包括至少两对以窑炉轴线为中心分布于窑炉两侧的燃气燃烧装置。本实用新型进一步的改进在于所述电熔窑炉加热装置还包括一个主控板，其控制接口分别连接一个三相整流单元、一个逆变单元和一个隔离变压单元；三相整流单元的输入端连接三相电源，输出端连接逆变单元的输入端，逆变单元的输出端连接隔离变压单元的输入端，隔离变压单元的输出端连接电极砖。 本实用新型进一步的改进在于每对电极砖使用独立的单相可控交流电源装置。本实用新型进一步的改进在于每个独立的单相可控交流电源的相位角差调整范围在O度至180度之间；相邻电极砖的电源相位角差范围在O度至90度之间；隔离变压单元的频率为50Hz-15KHz。相对于现有技术，本实用新型具有以下优点本实用新型提供的加热方式以电加热为主，燃气加热为辅，包括至少两对以上以窑炉轴线为对称中心分布于两侧的电极砖，同侧电极砖间保持一定间距，考虑到电流密度分布均匀，避免电极之间由于距离引起的短路，同侧相邻电极砖的间距约为电极砖宽度的2. 0-4. O倍距离，同时降低了由于池底玻璃液的过度加热引起对池底砖的冲刷作用，同时保证了电极砖加热所占玻璃液吸收热的比例。窑炉两端电极砖距离靠近池壁内侧的最小距离是相邻电极砖间距的20% -50%，这样使得电极砖均匀地安置在窑炉两侧，使加热均匀。电极砖浸没于玻璃熔体内，电极砖的长度约为池壁/池底厚度的2. 0-4. O倍，电极砖内侧和池壁/池底内表面平齐，可防止电极砖对玻璃液流动造成阻碍，同时减少了玻璃液对电极的侵蚀。可定期将电极砖沿长度方向推进50mm-100mm，所使用的电极砖为二氧化锡或钼。还包括至少两对以上燃气燃烧装置,作为辅助熔融。本实用新型的优点是以电加热为主，燃气加热为辅，加强了玻璃液的流动，使玻璃液的均匀性提高，消除了高硼硅玻璃分层带来的问题。电极砖采用“整流一逆变一隔离”的电源控制不会造成三相供电不平衡现象，同时调节相邻电极砖相位角差优化了电力线在玻璃液中的分布，改善了电极周围死角处玻璃熔解不均匀的情况，减少了结石等缺陷的产生，降低了供电的成本。
图I是电熔炉加热装置在池壁中的应用实施例，该图为俯视图。 图2是电极砖堆积块剖面图。图3是电极砖分层剖面图。图4是电极砖棒状剖面图。图5是电熔炉加热装置在池底中的应用实施例，该图为俯视图。
具体实施方式
在以下详细说明中，为了说明而非限制的目的，给出了揭示特定具体情况的实施方式， 从而提供对本实用新型的完全理解。但是，本领域技术人员通过所揭示的内容可以以不同于本文所给出的特定具体情况的方式、在其它实施方式中实现本实用新型，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。下面以两对电极以窑炉轴线为对称中心从池壁插入窑炉内的玻璃液中为例说明。如图I所示电极砖2对称安装在熔化池I的池壁上，所用电极砖2用耐高温材料构成，如二氧化锡、钼等。为了保证电极使用寿命，电极表面电流密度不宜太大，控制在O. Ikfcm2以下，由于电极的加工很困难，所用电极砖2宽度一般为100-200mm，考虑到电流密度分布均匀，避免电极之间由于距离太近引起的短路，同侧相邻电极砖2的间距约为电极砖宽度的2. 0-4. O倍距离。将电极砖2安置在合适的位置，这是由于电极砖2下表面距池底太高则不能保证充足的热量，若太低则池底玻璃液会过度加热，这样会加剧池底砖的冲刷作用，力口快池底耐火砖的侵蚀。窑炉两端电极砖距离靠近熔化池I池壁内侧的最小距离是相邻电极砖2间距的20% -50%，使电极砖2分布均匀，电流密度分布均匀，加热均匀。电极砖的长度约为池壁厚度的2. 0-3. O倍，电极砖内侧和池壁内表面平齐，或者伸入玻璃液中，伸入的长度为20-50mm，优选5_10mm ;可防止电极砖对玻璃液流动造成阻碍，并且减少了玻璃液对电极的侵蚀。与此同时，定期将电极砖沿长度方向推进50mm-100mm。在电极周围有配套的水冷装置，可对电极进行冷却。本实用新型如果使用二氧化锡作为电极砖材料。那么，随着电极砖的损耗，其可作为澄清剂的补充。如图2，3，4所示，图中分别是池壁电极砖的堆积块、分层块和棒状结构剖面图，其中6为耐火材料，7为电极。如图I所示，三相市电电源通过三相整流单元3，整流后变为单回路直流电源；单回路直流电源经过逆变单元4变换后变成频率50HZ，幅值根据工艺控制变化的单相正弦波交流电源；从逆变单元4输出的单相50HZ正弦波交流电源，经隔离变压单元5，转换后变为隔离的单相50HZ正弦波交流电源，输出到电极上，形成了电极单相加热回路电源。这种控制装置不会造成三相供电不平衡现象，不需要专门的UPS供电，供电成本低。同时每对电极砖使用独立的单相可控交流电源装置，每个独立的单相可控交流电源幅值和相位角可调整，相邻的电极砖控制电源之间有相角差。相位角的调整在电流逆变过程中，每个独立的单相交流电源的相位角差可调，调整范围在O度至180度之间。每个相邻电极砖电源存在相位角差，范围在O度至90度之间。电源装置的频率可调，其调整范围为50Hz-15KHz。主要电力线分布如图I虚线所示，这种电加热方式改善了电极周围死角处玻璃熔解不均匀的情况，同时增大了电加热所占比例，使之达到均匀熔化的效果。另一实施例如图5所示，电极砖以窑炉轴线为对称中心从池底插入窑炉内的玻璃液中。该方式的电源装置与上述的池壁电极砖加热方式一致，区别在于电极砖是从池底插入窑炉内部。该方式的电极砖材料优选且不仅仅局限于钼金等耐高温材料。
权利要求1.一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，其特征在于，包括熔化池(1)，熔化池(I)上对称安装有至少两对电极砖(2);电极砖(2)以电熔窑炉轴线为中心分布于窑炉两侧；同侧相邻电极砖⑵的间距为电极砖宽度的2至4倍。
2.根据权利要求I所述的一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，其特征在于，电极砖(2)以电熔窑炉轴线为对称中心插入熔化池(I)的池壁或池底。
3.根据权利要求2所述的一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，其特征在于，电极砖(2)内侧与池壁或池底平齐。
4.根据权利要求2所述的一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，其特征在于，电极砖(2)露出池壁或池底20-50mm。
5.根据权利要求4所述的一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，其特征在于，电极砖(2)露出池壁或池底5-10mm。
6.根据权利要求I所述的一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，其特征在于，电极砖(2)的结构为若干包覆于耐火层内的电极(7)堆积形成的堆积块、若干分层包覆于耐火层内的电极(X)形成的分层块或若干包覆于耐火层内的棒状电极(X)形成的电极体；电极砖(2)的长度为熔化池(I)池壁厚度的2至3倍，电极砖(2)周围设有配套的水冷装置。
7.根据权利要求I所述的一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，其特征在于，两侧电极砖(2)距离靠近熔化池(I)池壁内侧的最小距离是相邻电极砖间距的20% -50%。
8.根据权利要求I所述的一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，其特征在于，所述电熔窑炉加热装置还包括至少两对以窑炉轴线为中心分布于窑炉两侧的燃气燃烧装置。
9.根据权利要求I所述的一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，其特征在于，所述电熔窑炉加热装置还包括一个主控板，其控制接口分别连接一个三相整流单元(3)、一个逆变单元(4)和一个隔离变压单元(5);三相整流单元的输入端连接三相电源，输出端连接逆变单元的输入端，逆变单元的输出端连接隔离变压单元的输入端，隔离变压单元的输出端连接电极砖(2);每对电极砖使用独立的单相可控交流电源装置。
10.根据权利要求9所述的一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，其特征在于，每个独立的单相可控交流电源的相位角差调整范围在0度至180度之间；相邻电极砖的电源相位角差范围在0度至90度之间；隔离变压单元的频率为50Hz-15KHz。
专利摘要本实用新型提供一种用于熔化硼硅酸盐玻璃的电熔窑炉加热装置，包括熔化池，熔化池上对称安装有至少两对电极砖；电极砖以电熔窑炉轴线为中心分布于窑炉两侧；同侧相邻电极砖的间距为电极砖宽度的2至4倍。本实用新型以电加热为主，燃气加热为辅，加强了玻璃液的流动，使玻璃液的均匀性提高，消除了高硼硅玻璃分层带来的问题。电极砖采用“整流—逆变—隔离”的电源控制，不会造成三相供电不平衡现象，同时调节相邻电极砖相位角差优化了电力线在玻璃液中的分布，改善了电极周围死角处玻璃熔解不均匀的情况，减少了结石等缺陷的产生，不需要专门的UPS供电，供电成本低。
文档编号C03B5/02GK202576194SQ201220120060
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者成敢为, 霍傅嵩 申请人:彩虹显示器件股份有限公司