[发明专利]玻璃炉及包含玻璃炉的设备

说明书

本发明是关于玻璃的电熔化技术，其中，通过焦耳效应，把熔化玻璃的电导性用于提供原料熔化所需要的能量。

在玻璃熔化电炉第一型式中，能量的提供通过完全浸没在熔化玻璃物料中的电极来实现(下文命名为池)，它们被垂直地置于炉的底板上和/或平行地置于炉的侧壁上，要熔化的成分由它们的上面引入以维持一个表面层，这个层同时构成一个原料的长久贮存和对池的保护，防止表面热损耗的。

熔化玻璃池是对流运动的地方，这运动是由随加热的程度玻璃密度的变化引起的。加热过程参予运送能量到表面层，在那里如同在池容积的剩余部分一样应发生熔化。这些运动沿电极特别强烈，这是因为对于附近玻璃物料而言，存在温度梯度。

在这种电极完全浸没的结构中，在池和电极之间能量交换面几乎分布在池的整个高度上。因此，沿池的高度，玻璃的温度差异不太明显，对流运动是很大幅度的，热玻璃流沿电极上升，然后顺要熔化物料层流动，以给它带来熔化能量，这个循环通过搅动池而发生，它允许熔化玻璃在成份上和温度上的均匀化。

一般来说，这种型式的炉有一个由耐火材料组成的锅，其深度常常是至少1.5m，在这里面至少预先准备1.2到1.4m厚的熔化玻璃，这是为了表面层下熔化的原料在池中有一个足够的停留时间，以达到成份和温度均匀的状态，从而制作一种令人满意的玻璃。

电极整个的浸没入玻璃看成是有益的。因为它允许带给在整个池的容积中足够均匀的能量，但它带来局限，因为上面提到的搅拌运动会引起对底板的侵蚀，必须采取一些措施抵抗这种破坏，来保护底板，这种破坏也能影响到电极本身。

最近，电熔化技术经历了一个重大改革，改革在于使电极通过池的自由表面浸入池中，不再使它们从底板经池内而冒出来。这允许解决更换已损坏电极及其难处理的密封的问题，这些问题都和电极穿过底板的耐火材料有关。耐火材料的损坏同时能够减免，因为向下浸入电极的使用取消了在底板高度处的直接加热，热区局限在熔化池的上部，因而能限制和底板接触的对流的形成。这个结构同样允许增加产品参数调节的可能性，有关这项技术的细节问题，可重点参考文件FR-A-2599734。

炉尺寸不因浸入电极的应用而明显改变，至今被推荐的深度的最小尺寸是是为了适当地呈显需要的温度梯度，在底板高度处是对相对低的所希望的温度：池中温度的分布状态是这样的，电极附近温度最高并向底板方向缓慢减小。这个最小深度为了高质量玻璃的生产同样被认为是需要的。

本发明的目的在于完善浸入电极电熔化炉的特征限定，使生产条件处于最佳状态，在其在同等生产量下减少投资和/或运行费用，以得到所希望的效益。

本发明人吃惊地发现，在同等生产能力下，熔池容积以及同样地原料在池中停留时间相对以前的技术大幅度减小，而玻璃的质量基本不受影响。这样和为制作成分和温度均匀的玻璃的最小池高的设计思想相反，发明人成功地在一个深度明显减小的炉中生产出完全满意的玻璃。

在这方面，作为本发明对象是一个电熔化玻璃生产炉，其中熔化能量由焦耳效应被耗散在熔化物料中，炉包括一些玻璃原料的供给装置，把所述原料层状地放置于熔化玻璃池的表面，并且浸没熔化电极从池的表面开始穿过覆盖熔化池的待熔化的成分层，其特点在于熔化池的高度h小于800mm，高度和池的自由面积S之比低于0.5m/m²。

在本描述的最后，熔化池的高度h事实上指的是熔化池的有用高度，即池中液体的上表面高度和炉底板之间的高度，或者在某些情况下：玻璃的抽拉在高于底板的高度进行，有用高度是在池中液体上面高度和低的玻璃抽拉出口之间的高度。事实上，为某些理由，尤其当污染物可能沉淀于底板高度并在池底污染玻璃物料时，最好在位于略高于底板高度的区域中抽拉玻璃，这样在炉下部限制的玻璃物料不参予玻璃的，制作也不进入池的有用物料中。

一般来讲，很难精确测量池中液相开始的高度，这是因为覆盖池的表面层(叫“皮”)是来自成分熔化的很多相(固、液、气)之间的平衡，人们一般用连通器原理进行间接测量以检测位于池下游的一段中的液体上表面高度。

和任何期待相反，本发明人发现，在比传统小很多的深度中浸没电极的炉中实现电熔化，其他所有情况是同样的，人们生产一种完全被加工的玻璃，不含固体微粒，并显示出令人满意的成分的均匀性，尽管在熔化炉中物料的停留时间比通常熔化技术短得多。