[发明专利]用于含铂容器的直接电阻加热的设备

说明书

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，其全文通过引用结合入本文。

领域

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。

发明背景

用于制造片材玻璃，例如用作电子显示器(例如，液晶显示器(LCD))的基材的片材玻璃的基本步骤包括：(1)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。

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)。

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。

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。

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。

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。

发明概述

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。

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。

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。

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。