用于可传导加热熔化物的装置制造方法及图纸

为了减少对耐熔材料破坏的风险，特别是由开裂和腐蚀造成的风险，本发明专利技术提供一种用于可传导加热的熔化物（３０）特别是玻璃熔化物的装置，特别是熔化和／或精炼装置和／或分散系统和／或导槽系统，该装置具有槽和至少一个电极（２０），其中电极（２０）通过槽的一个壁（１０）中的开口被浸入可传导加热的熔化物（３０）中，其中该装置具有用于减少在壁（１０）的至少一个与电极（２０）相邻的区域中局部引入的热功率的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及一种用于可传导加热熔化物的装置，尤其是熔化和/或精炼装置和/或分配系统和/或导槽系统，尤其涉及一种用于可传导加热的玻璃熔化物的装置，如权利要求1的前序部分所述。
技术介绍
制造玻璃时，形成向其供应热能的玻璃熔化物。这涉及熔化玻璃或玻璃碎片的过程，以及随后的过程，例如精炼或扩散退火。所需的热能可以特别有效地通过焦耳效应直接在熔化物中释放。因此，特别是用于玻璃制造的熔化设备通常使用浸在熔化物中的电极。通过电极将电流引入到熔化物中。其中，电极单元包括电极体和支撑电极体的电极支架。电极支架和电极体通常固定地彼此连接，例如通过螺钉连接或焊接。电极支架在其自己一侧固定地连接到外部环境。在底部和侧面或从上面将电极浸入熔化物中。最经常使用的电极形状是棒形的，因为其可以很容易地被推入。而且，棒状电极的优点在于在运行的设备中也可以更换包括电极支架和电极体的整个结构。相反，在平板电极的情况下，在操作期间既不能更换电极也不能将其推入。从某一温度开始，玻璃变得导电，使得在高达大约1000V的电压下，通常可以流过足够高的电流，以便通过焦耳效应加热玻璃熔化物。在熔化物中，基本上通过不同运动的离子传送电流。传导加热熔化物的一般频率是50或60Hz；在价值高的玻璃中，尤其在光学玻璃中，使用10kHz的频率。附图1表示了一种典型的结构，其中表示了如何通过电极将电流从装置外部馈送到熔化物中。表示了包括具有电极单元的熔化和/或精炼装置的壁的部分。该结构包括通常水冷的电极支架，其中以适当的方式固定实际电极体。在外面，通过电缆将电极支架连接到加热电路变压器(Heizkreistransformator)。通过由耐熔材料构成的壁将电极引入熔化物中。在电极支架或电极体纵向上，从电极支架面向熔化物的上侧到壁面向熔化物的表面的距离被称作设置深度。根据相应玻璃类型确定设置深度，特别是由其玻璃化和结晶化属性，以及所需的加工温度和壁的结构，尤其是所用材料的导热率来确定。通常使用其中具有用于电极的孔的独立的电极砖(Elektrodenstein)。将电极砖本身插入熔化和/或精炼装置的壁中。独立的电极砖的优点在于可以很好地从外面观察电极周围的区域。因此，可以很快地识别裂缝和玻璃溢出。如果由于玻璃熔化物的腐蚀而减少了砖的厚度，则可以很容易地从外面应用强制冷却，强制冷却有效地冷却电极砖面向玻璃的侧面，因而减少了由于玻璃熔化物所造成的腐蚀。可以在有关玻璃工艺的相关专业文献中找到详述。现有技术例如记录在HVG培训文献“Elektroschmelzen von Glas”1990以及“Wrmetransportprozesse bei der Herstellung undFormgebung von Glas”2002。从外面由相应的匹配变压器经由馈线所馈送的电流从电极体进入玻璃熔化物，以便通过焦耳效应加热玻璃熔化物。其中，在装置的通常尺寸和加热频率下，用于包括熔化物和壁的整个结构的电功率密度 计算为Pel(r→)=J→(r→)E→(r→)=ρel(T)·J→2(r→)=σel(T)·E→2(r→)---(1)]]>其中 具有尺寸 是电场，单位为 是所观察的结构的每个位置 处的电流密度，单位为 ρel表示电阻率，单位为，σel表示所用材料的导电率，单位为 电阻率和导电率与温度有关。在通常使用的玻璃和耐熔材料的情况下，通常与温度负相关。这意味着，随着温度的增加，导电率增加或者电阻率降低。首先，根据公式1引入整个结构的电功率密度pel在每个点 导致温度上升ΔT。在玻璃熔化物中，可以借助于三个机制将局部体积元中由电流产生的热量 又从该考虑的体积元中消散。第一机制是由声子传输的热传导。将其指定为 用于从熔化物的特定体积元中消散热量的第二机制是辐射 其交换粒子是光子。最后，还可以经由对流由热流 从熔化物中消散热量。所有三种机制都与温度有关。通常，除了在所谓的“暗”玻璃中的例外情况之外，辐射是主导过程。在启动阶段之后，在某一温度Teq出现稳定状态，其中相关热流彼此平衡。在T＝Teq的稳定状态中，成立下面的关系q·Pel=q·radiation+q·convection+q·heatconduction---(2)]]>在将由电流产生的热量从熔化物的体积元中消散后，现在考虑装置的壁的材料的体积元。可以将与玻璃熔化物接触的耐熔材料粗略地分成三组。所谓的HZFC(高氧化锆熔化铸造High Zirconia fusedcast)材料，其在2300℃左右的温度中被铸造，并且从1900℃到2000℃变软。AZS(氧化铝氧化锆硅石Alumina Zirconia Silica)材料，其铸造温度是1900℃到2000℃，不会变软，但是从大约1800℃以上的温度开始分解。ZS(氧化锆硅石Zirkon Silicat)材料，其在生产期间以压制形式被烧结，从1700℃开始已经分解。无论如何，耐熔材料中的高的过热温度导致其破坏。在高温时，许多耐熔材料具有可与玻璃比较的导电率。在耐熔材料本身中，与上述熔化物的情形相反，可以基本上仅通过纯热传导的机制导散局部由电流释放的热量。如果在所考虑的体积元中，从耐熔材料中导散的热量小于该体积元中产生的热量 则温度上升。在所考虑的体积元中，由于电阻率的负温度相关性，这与提高的导电率相连。在常压以及因此在恒定电场E中，根据公式1，更高的电功率密度 与导电率σel(T)的上升有关。因此，温度进一步上升。重复该过程，直到在更高的温度中，在装置的壁的耐熔材料中达到新的平衡状态。在还可以容忍的情形下，耐熔材料的通常腐蚀由于更高温度而加速。由此缩短了装置的使用寿命。在最不利的情形下，系统失控，从而导致由部分熔化或快速分解而造成耐熔材料区域的破坏。在耐熔材料的情况下，不仅注意新状态中的电阻率，而且有这样的可能性，即电阻率在操作期间例如由于引入玻璃组分-特别是由于碱金属扩散-而改变。材料因此变得更加导电。由此增加了耐熔材料中局部不稳定的风险。如果装置壁中的温度高于熔化物中的温度，则熔化物本身也用作装置壁的冷却介质。通过外侧上的隔离匹配，可以改善从壁导散热量。这同样适用于通过空气从外部应用的强制冷却。除了改善从壁导散热量的优点之外，然而，所述措施还带来了严重的缺点。虽然减少了过高温度的风险，但是冷却或者避免的隔离则意味着不必要的额外热损失。由此，整个装置的效率不利地被显著地降低。而且，改变的温度和热流可能在玻璃熔化物中产生流动，而流动对处理的品质具有不利的影响。上述问题特别是由形成电极砖的材料造成的。该材料应该是耐温度交变的，因为通常使用水冷电极支架。在可推入的电极的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可传导加热的熔化物（３０）－尤其是玻璃熔化物－的装置，尤其是熔化和／或精炼装置和／或分散系统和／或导槽系统，其中所述装置包括槽和至少一个电极（２０），所述电极（２０）通过所述槽的一个壁（１０）中的开口被浸入到所述可传导加热的熔化物（３０）中，其特征在于，所述装置具有用于减少在所述壁（１０）的至少一个与所述电极（２０）相邻的区域中局部引入的热功率的设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛斯迪特尔达钦，约翰威伯，弗朗兹奥托，罗伯特鲁尔，
申请(专利权)人：肖特股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]