[发明专利]由玻璃熔体制备玻璃产物的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及由玻璃熔体连续制备玻璃和玻璃陶瓷产物的方法和装置。

背景技术

玻璃产物、例如特别是高纯度玻璃和玻璃陶瓷，通常在由贵金属(例如铂或铂合金)、和由石英玻璃制成的熔体容器内制备。然而，这些容器具有已知的缺点，例如由于玻璃熔体中夹带的离子铂而产生变黄和/或在夹带的铂粒子处的散射效应、以及由于石英玻璃熔炉材料溶于玻璃熔体中而产生条痕和其他不匀性。

另外，用于高纯度玻璃和玻璃陶瓷的玻璃熔体通常对于在各情况下使用的熔炉材料都具有非常强的侵蚀性。结果，发生设备的损耗和制备过程的过早结束。

由DE 102 44 807 Al已知，通过使用所谓的凝壳(skull)熔融设备来弥补这些缺点，所述装置包括由水冷的铜管构成的多匝线圈和凝壳熔炉，所述凝壳熔炉由这样的管道构成，所述管道由金属(Cu、Al、Ni-Cr-Fe合金、或可能的Pt)制成，并且具有平行于线圈轴的栅状布置方式(这也称为“指形冷却器”)。凝壳熔炉的管道必须具有最小间隔以能够使施加的高频电场透过凝壳熔炉中存在的流动性玻璃，并随着涡流的产生通过直接耦合(in-coupling)而进一步将其加热。在冷却的金属熔炉和热玻璃之间形成固化/结晶的内在材料的壳。这具有如下的功能：保护金属熔炉避免受到腐蚀性玻璃侵蚀和保护玻璃避免夹带来自金属的杂质，并且形成泄露屏障和降低从玻璃至冷却介质的热损失。

通过所述熔融方法而实现这些功能。此外，可以制备具有良好质量的玻璃产物。然而，所述熔融方法具有如下缺点。

高于1000V的高的操作电压导致反复的闪络，主要在线圈和熔炉之间、特别是在多尘环境中导致闪络。这可导致操作的长期中断，并因此导致高的生产成本。

高的电压对于所述装置的操作者产生潜在的危险源。

结果，特别是由于熔炉处的电压降而产生总功率的10％至20％的空载功率。

另外，在具有栅状布置方式的金属管道(其形成熔炉的侧壁)和金属底部中，能量被吸收或反射，因此其不再可用于所述熔融方法。为了能够通过施加的高频电场而完全加热熔体，必需确保尽可能有效的能量输入。必须最大程度地最小化属于熔融设备的金属材料的损失。然而，与在熔融设备中使用陶瓷相对的是，许多玻璃和玻璃陶瓷熔体表现出对于陶瓷材料的高腐蚀性。因此，如果由耐火组分制成的陶瓷用于熔融设备，则没有足够的泄露保护。另外，陶瓷衬垫的溶解产物在玻璃中产生条痕、气泡、变色和其他缺陷，这会大大损害产物的质量。

通常由熔体熔炉产生、因此也由凝壳熔炉引起的另一个问题是，玻璃组成在连续操作装置中的变化。常规的方案是简单地改变在熔融过程中引入的批料组成。这样做时存在如下问题：在改变批料组成后制备的玻璃仅逐渐地呈现出期望的组成。在该情况下，对于期望的玻璃性能而言，至少如果组成差异是明显的，就不能使用大量具有混合组成的制备的玻璃。另外，直至获得所需玻璃组成时，非生产性的时间周期导致生产成本增加。

另一方面，如果冷却熔炉，必须除去固化的玻璃残渣。然而，它们粘附至和熔体接触的熔炉表面。如果敲掉玻璃，熔炉可能会受到损坏。

发明内容

因此，本发明的问题是简化两种玻璃之间的改变。

通过独立权利要求的主题解决了本发明的问题。各从属权利要求给出了本发明有利的实施方案和改善方式。

按照本发明，提供一种用于玻璃的熔融设备，其包括：

-熔融熔炉，和

-感应线圈，其优选在所述熔融熔炉周围延伸，以通过所述感应线圈产生的感应场来加热玻璃熔体，和

-壁元件，其形成所述熔炉的侧壁，并具有

-冷却通道，通过所述冷却通道可输送冷却流体，使得所述玻璃熔体在所述侧壁上固化并且形成凝壳层(skull layer)，其中

-所述壁元件的内侧至少部分由含氮化铝的陶瓷、特别是氮化铝陶瓷形成。

因此，按照本发明，熔炉的内侧侧壁的熔体接触表面至少部分由氮化铝陶瓷或含氮化铝的陶瓷形成。氮化铝的优点在于一方面该材料是电绝缘的，另一方面其也具有良好的导热性。由于良好的导热性，熔炉侧壁甚至可以完全由氮化铝陶瓷制成。换句话说，由含氮化铝的陶瓷元件代替用于凝壳熔炉的其它常规金属管道，使得所述熔炉具有由含氮化铝的陶瓷制成的壁元件。

根据本发明的一个实施方案，壁元件可被构造为相邻输送管道的形式，各个所述输送管道的内部形成冷却通道，通过所述冷却通道输送冷却流体。

可选择地或另外地，可以提供板状侧壁元件，至少其内侧具有含氮化铝的陶瓷。