用于含铂容器的直接电阻加热的设备的制造方法
【专利说明】用于含铂容器的直接电阻加热的设备
[0001]本申请要求2012年7月11日提交的美国专利申请第13/546461号的优先权，其全文通过弓I用结合入本文。
[0002]领域
[0003]本发明涉及玻璃制造，具体地，涉及对用于装纳或传输熔融玻璃的含铂容器(例如，诸如熔化器、澄清炉、搅拌室、成形器以及连接管之类的容器)进行直接电阻加热。
[0004]发明背景
[0005]用于制造片材玻璃，例如用作电子显示器(例如，液晶显示器(IXD))的基材的片材玻璃的基本步骤包括:(I)使得原材料熔化；(2)对熔体进行澄清(精炼)以去除气态内含物；(3)对经澄清的熔融玻璃进行搅拌以实现化学和热均匀性；(4)对均匀的玻璃进行热调节以降低其温度并从而增加其粘度；(5)将经冷却的熔融玻璃成形为玻璃带；以及(6)从玻璃带分离单独的玻璃片。在下拉熔合法的情况下，采用称作“等压槽”的成形体来形成玻璃带，而在浮法中，为此使用的是熔锡浴。也可使用玻璃制造领域已知的其他方法。
[0006]由于气泡上升通过熔融玻璃的速率随着玻璃的粘度相反地变化，所以需要高温来对熔融玻璃进行成功澄清。也就是说，粘度越低，上升速率越快。玻璃粘度随着温度相反地变化，因此，温度越高，粘度越低。由于熔融玻璃在用于澄清的设备中仅仅是有限量的时间，实现气泡的快速上升通过熔体是至关重要的。因此，通常在尽可能高的温度下进行操作，因此熔融玻璃处于低粘度。但是，为了使得熔融玻璃成形为带，需要使得粘度远高于在进行澄清过程中所用的粘度。因此，需要在澄清和成形之间对熔融玻璃进行热调节(冷却)。
[0007]历史上，通过使得熔融玻璃经过具有圆形截面的管道来进行热调节。管道被陶瓷材料环绕并且被金属框架支撑，通过使用直接或间接加热来控制从熔融玻璃的热损耗速率，从而避免作为冷却过程的结果向玻璃引入明显的热和流动不均匀性。由于熔融玻璃的高温以及避免污染熔融玻璃的需求，管道壁通常是由贵金属(例如，铂族金属)形成的。
[0008]含铂材料的有价值的特性在于它们在导电时产生热的能力。作为结果，流过或者保持在含铂容器中的熔融玻璃可以被通过的电流加热，所述电流在沿着容器的玻璃接触壁的长度的一个或多个位置之间。此类加热是本领域已知的，在本文中用作术语“直接加热”或者“直接电阻加热”。在该用法中，“直接”指的是加热来自容器本身，而不是通过外部施加的间接电阻或火焰加热。
[0009]直接电阻加热的一个主要挑战是向容器壁引入和去除电流。这不仅是电学问题，也是热学问题，因为传导路径会导致不平衡的电流密度，这在传导路径中产生了热点。这些热点会导致过早的材料失效，例如通过涉及或达到金属的熔点的加热氧化。
[0010]向容器壁引入电流的一个方法是通过使用导电金属凸缘。此类凸缘的例子可以参见例如，美国专利第6，076, 375号和第7，013, 677号。本发明涉及用于向含铂容器壁引入电流的凸缘，具体地，涉及确保凸缘和运载熔融玻璃的容器内的均匀电流密度。
[0011]发明概述
[0012]为了改进流过凸缘的电流密度的均匀性，所述凸缘设计成向为了对流过容器的熔融材料进行加热的目的的金属容器传递电流，揭示了提供绕着容器的角度不对称质量分布的方法和设备。
[0013]在一个方面，揭示了用于传递熔融材料的设备，该设备包括:具有导电外壁部分的容器，其中所述容器的截面具有长轴La和短轴Sa;绕着所述容器的周界与容器接合的金属凸缘，所述凸缘包括多个环，所述环包含含铂内环以及绕着含铂环的最外环，并且其中所述绕着含铂环的最外环包括主体部分和从其延伸的电极部分；并且其中所述最外环的主体部分沿着容器长轴La的宽度不同于最外环的主体部分沿着容器短轴Sa的宽度，并且其中所述含铂环包含槽口。最外环可以包含例如镍。金属凸缘可以包含平行于短轴Sa或者长轴La中的一个的对称单轴。
[0014]在一些例子中，含铂环的宽度(排除槽口)基本不发生变化。含铂环可包括多个含铂环，并且多个含铂环的至少一个的厚度不同于其他含铂环的厚度。在一些实施方式中，含铂环包括多个含铂环，并且所述多个含铂环的最外含铂环包含槽口。在一些实施方式中，最外环的主体部分不包含冷却元件，所述冷却元件构造成在冷却元件的通道内运载冷却流体。
[0015]在另一个方面，描述了用于形成玻璃片的设备，该设备包括:具有导电外壁部分的容器，所述容器具有椭圆截面形状；金属凸缘，所述金属凸缘包括多个环，所述多个环至少包含:第一环，所述第一环具有包含铂的第一组成并且绕着容器的周界与容器接合，所述第一环具有椭圆截面形状的外周，以及第二环，所述第二环具有不同于第一组成的第二组成并且包含主体部分和从其延伸的电极部分；并且其中所述第二环的宽度随着相对于容器的角度位置变化。
[0016]所述设备还包括具有会聚成形表面的成形体。在一些例子中，所述第一环包含槽口。在一些实施方式中，所述第一环的宽度不发生明显变化。所述第一环可以例如包括多个含铂环，并且所述多个含铂环的至少一个的厚度不同于其他多个含铂环的厚度。在一些实施方式中，第一环包括多个含铂环，并且所述多个含铂环的最外含铂环包含槽口。在一些实施方式中，最外环的主体部分不包含冷却元件，所述冷却元件构造成在冷却元件的通道内运载冷却流体。
[0017]在另一个方面，揭示了一种用于对熔融材料进行加热的电凸缘，其包括:多个金属环，所述多个金属化包括:第一环，所述第一环具有包含铂的第一组成并具有椭圆形外周；以及第二环，所述第二环具有不同于第一组成的第二组成并且包含主体部分和从其延伸的电极部分；以及所述主体部分的宽度随着相对于容器的角度位置而变化。在一些例子中，所述第一环包含槽口。第一环可包括多个含铂环，并且所述多个含铂环的最外含铂环包含槽口。第一或第二环的至少一个的宽度可随着相对于容器的角度位置而变化。
[0018]在另一个方面，描述了一种制造玻璃片的方法，该方法包括:使得批料材料熔融以形成熔融玻璃；使得熔融玻璃流动通过包含铂的金属容器，所述金属容器具有椭圆形周界形状；向第一导电凸缘提供电流，其中所述容器延伸通过所述第一导电凸缘并沿着容器的周界与其接触，所述导电凸缘包含:多个环，所述多个环包含含铂内环和围绕着含铂环的最外环，并且绕着含铂环的最外环包含主体部分和从其延伸的电极部分；并且其中所述最外环的主体部分沿着容器长轴La的宽度不同于最外环的主体部分沿着容器短轴Sa的宽度，并且其中所述含铂环包含槽口。
[0019]在以下的详细描述中提出了本发明另外的特征和优点，对于本领域的技术人员而言，由所述内容或通过按照本文所述实施本发明而了解，其中的部分特性和优点将是显而易见的。所包含的附图供进一步理解本发明，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。应理解，在本说明书和附图中揭示的本发明的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。
[0020]附图简要说明
[0021]图1是用于制造玻璃片的示例性熔合下拉法的示意图；
[0022]图2A是用于运输熔融玻璃的管道的透视图；
[0023]图2B是图2A的管道的截面侧视图，其包含根据本发明的实施方式的用于向管道传递电流的凸缘组件；
[0024]图3是图2B的示例性凸缘组件的前视图；
[0025]图4是图3的凸缘组件的截面侧视图；
[0026]图5是根据本发明的实施方式的另一个示例性凸缘组件的前视图；
[0027]图6是图5的凸缘组件的截面侧视图；
[0028]图7是根据本发明的实施方式的另一个示例性凸缘组件的前视图；
[0029]图8是图7的凸缘组件的截面侧视图；
[0030]图9是根据本发明的实施方式的另一个示例性凸缘组件的前视图；
[0031]图10是根据本发明的实施方式的另一个示例性凸缘的前视图，其具有两个电极以向凸缘组件提供电能。
[0032]发明详述
[0033]在以下的详述中，为了说明而非限制的目的，给出了说明具体细节的示例性实施方式，以提供对本发明的充分理解。但是，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在从本说明书获益后，可以按照不同于本文所述具体细节的其他实施方式实施本发明。另外，本文会省去对于众所周知的装置、方法和材料的描述，以免干扰对本发明的描述。最后，在任何适用的情况下，相同的附图标记表示相同的元件。
[0034]本文以及权利要求书中所用术语“贵金属”表示铂族金属或其合金。特别感兴趣的包括铂、颗粒稳定化的铂、铂合金或者颗粒稳定化的铂合金，但对于其他铂族金属也没有限制。作为非限制性例子，该术语可包括铂铑合金，例如80重量％的铂和20重量％的铑的
I=IO
[0035]本文以及权利要求书中所用术语“椭圆形截面”表示具有椭圆、卵形或者跑道形的形状的截面(即截面的周界具有在各端通过曲线(例如半球)或者通过直截面(所述直截面在各端具有曲线，例如各端具有四分之一的圆)相连的平行直侧)。“椭圆形管道”是在垂直于管道的长度上具有椭圆形截面的管道。椭圆形管道包括截面长轴和截面短轴，其中所述截面长轴沿着管道截面的最长尺寸将管道平分，而所述截面短轴沿着最短截面将