CN105829253A - 制造玻璃的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种包含澄清容器的熔融玻璃递送设备，该澄清容器包含壁，其中，该澄清容器的壁厚沿周向变化。在一些实施方式中，在澄清容器内与气态气氛接触的澄清容器上部部分比该澄清容器的与熔融玻璃接触的剩余部分更薄。还公开了一种使熔融玻璃澄清的方法。

Description

制造玻璃的设备和方法

优先权

本申请依据35U.S.C.§119要求于2013年10月18日提交的美国临时申请序列号61/892624的优先权，本申请以该文为基础，该文的内容通过引用全文纳入本申请。

背景

领域

本发明总体上涉及一种制造玻璃的设备，具体而言，涉及一种包含容器的熔融玻璃递送设备，该容器包含壁，该壁的厚度围绕着该容器的周长沿周向变化。

技术背景

熔化原材料以形成熔融材料(在下文中称为熔融玻璃)需要在熔化工艺的过程中使用燃烧气体和/或电能。之后可对原材料进行调节并将其从熔炉输送至成形设备。在一些工艺中，通过包含各种加工设备的贵金属递送设备将熔融玻璃递送至成形设备中。为了确保控制的温度，递送设备的某些组件可通过在这些组件中产生电流来直接加热。电流对组件进行加热，进而对其中的熔融玻璃进行加热。递送设备的不同组件具有不同的能量需求。递送设备中对功率需求最高的组件或许是澄清容器，熔融玻璃在其中经过调节以去除熔化工艺中产生的气体。

为了在熔化工艺后有效去除气泡以及确保分解任何从熔炉中逸出的固体颗粒，将澄清容器保持在很高的温度下。气泡在更低的粘度下上升得更快，且固体内含物在更高的温度下分解得更快。澄清器的顶部具有空气间隙。不幸的是，贵金属(例如铂和/或铑)可在氧气存在下发生氧化，且发生氧化的速率随着温度和含氧量而上升。贵金属的氧化导致金属变薄。氧化通常在澄清容器的顶部更加剧烈，这至少是基于以下两个原因：1)熔融玻璃表面的上方存在空气间隙；以及2)澄清容器顶部的温度最高。对于一些玻璃，澄清容器顶部的温度可超过1700℃。通常，澄清容器顶部的温度可比残留在澄清容器更低部位的熔融玻璃的温度平均高20℃。因为澄清容器顶部更高的温度可导致澄清容器腐蚀失效，所以需要降低澄清容器内的顶部温度。

发明概述

熔融玻璃制造工艺能够生产具有超出预期的表面质量的薄玻璃板，使这些玻璃板成为制造例如电视机、手机、电脑显示器等的可视显示产品的理想选择。在典型的熔融工艺中，使原材料(被成为批料)在耐火陶瓷熔融炉中熔化以生产熔融玻璃。随后通过递送设备将熔融玻璃输送至成形主体。成形主体包含形成于其上表面中的槽、和外部会聚成形表面。利用槽从递送装置接收熔融玻璃，熔融玻璃从该槽中溢流并以独立的液流形式向下流过会聚成形表面。这些独立的液流在会聚成形表面交汇的地方结合，形成单一的玻璃带，一旦该玻璃带被冷却至弹性固体就将其切割成独立的玻璃板。

尽管熔炉和成形主体大多由耐火陶瓷材料制成，通常使用高温金属，具体而言使用抗氧化的高温金属来制造将熔融玻璃递送至成形主体的递送设备。可选用合适的金属，例如，选自铂族金属，即铂、铱、铑、钯、锇和钌。也可使用上述铂族金属的合金。例如，由于铂或铂的合金(例如铂-铑合金)相比于其它铂族金属而更容易进行物理加工，熔融玻璃递送设备常常由铂或铂的合金(例如铂-铑合金)制成。

当通过递送设备来输送熔融玻璃时，可通过使熔融玻璃通过例如澄清容器的调节容器来对其进行调节，在调节容器中发生脱气过程。在熔融处理的过程中形成了各种气体。如果这些气体残留在熔融玻璃中，则可能在例如通过熔融工艺得到的玻璃板的成品玻璃制品中产生气泡。为了消除玻璃中的气泡，将熔融玻璃在澄清容器中的温度提高至高于熔化温度的温度。批料中所包含的以及熔融玻璃中存在的多价化合物在温度提升的过程中释放出氧，并有助于扫除在熔融玻璃的熔化处理过程中形成的气体。这些气体被释放至位于熔融玻璃自由表面上方的澄清容器排放空间中。在一些例如生产用于显示器工业的玻璃板的情况中，澄清容器中的温度可超过1650℃，甚至超过1700℃，并逼近澄清容器壁的熔化温度。

一种提高澄清容器中的温度的方法是在澄清容器中产生电流，其中，通过容器金属壁的电阻来提高温度。这种直接加热可被称为焦耳加热。为了实现这种加热，将电极(也称为凸缘)连接至澄清容器上并起到电流的流入位置和流出位置的作用。

可通过在包围澄清容器的耐火隔热材料中埋入热电偶来实现对澄清容器各个位置的澄清容器温度的监控。这种监控的数据显示，澄清容器中熔融玻璃自由表面上方与澄清容器壁接触的气态气氛处的温度升高。这可归因于澄清容器内的气态气氛的热导率相对于澄清容器更低部位内所包含的熔融玻璃的热导率的下降。对报废的澄清容器的剖检显示，未与熔融玻璃接触的澄清容器的上部部分存在过度氧化，特别是凸缘与澄清容器壁相接的位置。发生这种氧化是由于在氧存在下的金属的高温所致。不幸的是，将氧从包围澄清容器的环境中完全消除是困难的。另外，该氧化会在熔融玻璃不发生流动的容器区域内逐渐使容器壁金属变薄，最终导致容器壁的失效。所以，本文所公开的实施方式涉及对通过澄清容器壁的电流的流动进行控制，以降低壁的以下所述部分的温度，在该部分，该壁与澄清容器内的气态气氛接触，并且在该部分，熔融玻璃不流动。

在一个方面中，公开了一种用于熔融玻璃的递送设备，其包含：配置成包含壁的管道的澄清容器，该管道的壁包含选自铂、铑、钯、铱、钌、锇以及它们的合金的金属；多个环绕该管道的且配置成将电流传导通过壁的凸缘，该多个凸缘包含铂、铑、钯、铱、钌、锇以及它们的合金。多个凸缘中的至少两个连续的凸缘之间的壁的至少一部分包含沿周向变化的厚度。用语“两个连续的凸缘”意在表示在熔融玻璃的流动方向上，熔融玻璃依次通过两个连续的凸缘，而在两个连续的凸缘之间没有居间的凸缘。

壁的所述至少一部分可包含第一壁部分和第二壁部分，且在壁的至少一部分的截面处第一壁部分的厚度可小于第二壁部分的厚度。第一壁部分的厚度可基本上是均匀的，第二壁部分的厚度可基本上是均匀的。第一壁部分位于澄清容器的顶部，第二壁部分位于澄清容器的底部，第二壁部分在第一壁部分的下方。

熔融玻璃递送设备还可包含位于第一壁部分与第二壁部分之间的第三壁部分。第三壁部分在所述截面处的厚度可大于第二壁部分的厚度。

可将第二壁部分制成包含多个层。例如，第二壁部分可包含层压结构，该层压结构包含多个金属板。

在另一种实施方式中，澄清容器壁的所述至少一部分可包含第一壁部分和第二壁部分，其中，第一壁部分的厚度大于第二壁部分的厚度。第一壁部分位于澄清容器的顶部，壁的所述至少一部分可位于毗邻两个连续凸缘中的一个的位置。

第一和/或第二壁部分的厚度可基本上是均匀的。

在一些实施方式中，当第一壁部分比第二壁部分厚时，第一壁部分的长度可不大于大约16cm。

当第一壁部分比第二壁部分厚时，第一壁部分可包含多个金属层。根据该实施方式中的一些方面，第一壁部分与两个连续的凸缘中的一个邻接。在其它方面中，可将凸缘连接至第一壁部分的上表面，例如连接至第一壁部分的中心部分，以使第一壁部分与澄清容器纵轴平行地从凸缘处向外延伸。在一个例子中，第一部分沿着澄清容器的纵轴具有16cm的长度，且凸缘在16cm长度的中点处连接至第一部分。通过以上描述而应当显而易见的是，所述长度可不为16cm，例如小于16cm，而凸缘在第一壁部分长度的中点处连接至第一壁部分。

壁的所述至少一部分可包含第一长度部分、与第一长度部分相隔的第二长度部分、和位于第一和第二长度部分之间的第三长度部分。第一长度部分的厚度可沿周向变化，第二长度部分的厚度可沿周向变化，而第三长度部分的厚度可基本上是恒定的。另外，第一和第二长度部分各自可包含第一壁部分和第二壁部分，且第一和第二长度部分的第一壁部分的厚度大于第一和第二长度部分的第二壁部分的厚度。第一和第二长度部分的第一壁部分可位于澄清容器的顶部。

第一和第二长度部分各自可位于毗邻两个连续凸缘中的一个的位置，以使第一和第二长度部分各自与两个连续凸缘中相应的凸缘邻接。

熔融玻璃递送设备还可包含位于相邻凸缘之间的第四长度部分，第四长度部分包含第一壁部分和第二壁部分，第四长度部分的第一壁部分位于澄清容器的顶部。第四长度部分的第一壁部分的厚度可大于第四长度部分的第二壁部分的厚度。

在另一种实施方式中，公开了一种玻璃的成形方法，其包括在熔炉中使批料熔化；使熔融玻璃从熔炉流过金属澄清容器，以使熔融玻璃在澄清容器内包含自由表面且气氛位于所述澄清容器与自由表面之间，澄清容器包含壁，所述壁包含第一壁部分和第二壁部分，第一壁部分包含第一厚度，第二壁部分包含第二厚度，以使在截面处，第一厚度与第二厚度不同。对熔融玻璃的流动进行控制以使熔融玻璃的液流不会流过上部壁部分的表面。所以，第一壁部分位于澄清容器的顶部，第二壁部分位于澄清容器的底部。

第一厚度可小于第二厚度，或者第一厚度可大于第二厚度。

在一些实施方式中，澄清容器可包含位于第一壁部分与第二壁部分之间的第三壁部分，第三壁部分在所述截面处包含大于第一厚度和第二厚度的第三厚度。可对熔融玻璃在澄清容器中的液位进行控制，以使自由表面与第三壁部分相交。

第一壁部分的温度可以例如比第二壁部分的温度低至少5摄氏度(℃)。

在以下的详细描述中给出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言根据所作描述即容易理解，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。

应当理解的是，前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了本发明的实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的实施方式的性质和特性的总体评述或框架。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。附图图示说明了本发明的各种实施方式，并与描述一起用来解释这些实施方式的原理和操作。

附图的简要说明

图1是包含本文所描述的实施方式的澄清容器的示例性的熔融下拉玻璃制造设备的正视图；

图2是图1的澄清容器的透视图；

图3是包含厚度沿周向是均匀的壁的现有技术的澄清容器的截面图；

图4是澄清容器壁腐蚀失效的照片；

图5是本文所描述的实施方式的澄清容器的截面图，其中，澄清容器壁的壁厚沿周向变化；

图6是对图5中所描述的效果进行说明的电器原理图；

图7是本文所描述的另一种实施方式的澄清容器的截面图，其中，澄清容器的壁厚沿周向变化，以使上部壁部分比下部壁部分薄，且下部壁部分包含多个层；

图8本文所描述的另一种实施方式的澄清容器的截面图，其中，澄清容器的壁厚沿周向变化，且在上部和下部壁部分之间设置中间壁部分；

图9是在澄清容器的上部部分同时包含薄部分和厚部分的澄清容器的侧视图；

图10是图9的澄清容器的截面图，其中，所示截面是在上部壁部分的厚部分处截取；

图11是图9的澄清容器的截面图，其中，所示截面是在上部壁部分的薄部分处截取；

图12是对在澄清容器中包含薄的上部壁部分和厚的上部壁部分的效果进行说明的电器原理图；

图13是包含位于两个厚的上部壁部分之间的薄的上部壁部分的澄清容器的侧视图；

图14是一种澄清容器的侧视图，其图示了上部壁部分、下部壁部分，所述上部和下部壁部分位于两个连续的凸缘之间，其中，上部壁部分比下部壁部分薄，且与凸缘相接的电极从澄清容器顶部的上部部分的附近向上延伸；

图15是一种根据实施方式的澄清容器的截面图，其中，凸缘电极从凸缘上最靠近凸缘底部的位置向下延伸；

图16是一种根据实施方式的澄清容器的截面图，其中，凸缘电极从凸缘上最靠近凸缘底部的位置向下延伸；

图17是建模的和实际的温度沿着澄清容器随着长度而变化的图，且显示出澄清容器顶部的温度大体高于澄清容器其它部分的温度，所述澄清容器具有厚度在澄清容器的截面处沿周向基本上均匀的壁；

图18是图17的曲线所建模的澄清容器的侧视图；

图19是建模电流密度沿着图17和图18的澄清容器随长度而变化的图；

图20是图示建模温度沿着澄清容器随长度而变化的图，所述澄清容器包含上部壁部分、下部壁部分，且上部壁部分的厚度小于下部壁部分的厚度；和

图21是显示图20的澄清容器的建模电流密度随长度而变化的图。

发明详述

如本文所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代形式，除非文中另有明确说明。因此，例如，提到一个“凸缘”包括具有两个或更多个这种凸缘的方面，除非文本中有另外的明确表示。

在本文中，范围可以表述为自“大约”某一具体值始和/或至“大约”另一具体值。当表示这样一个范围时，另一个方面包括从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地，当使用先行词“大约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值构成另一种实施方式。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关以及与另一个端点值无关的情况下都是有意义的。当以在一个数值与另一个数值“之间”来表示范围时，该一个数值与另一个数值表示该范围的端点，且被包括在该范围内。

如本文所用，术语“具有”和“包括”是开放式的用语，且不排除存在其它性质、特征、属性或要素，除非另有特别说明。

如本文所用，术语“沿周向”通常被解释成涉及围绕截面的周长的角度位置且不限于圆形截面，因此，厚度沿周向变化这样的措辞表示制品(例如澄清容器)壁的截面的厚度围绕着澄清容器相对于纵轴的角度位置的变化而变化，且不限于圆形的(圆柱形的)澄清容器。

如本文所用，圆弧、线条或其它曲线所对向的角度是指两条穿过该圆弧端点的射线所形成的角度。

如本文所用，术语“容器”应当被理解成包括槽、导管、管道或其它可包含熔融玻璃并供其流过的结构。

在图1所示的示例性的玻璃成形设备10中，在第一温度T₁下在熔炉14中使箭头12所表示的批料熔化，以形成熔融玻璃16。T₁取决于具体的玻璃组成，但是对于适合作为用于液晶显示器的基板使用的玻璃而言，T₁可以超过1500℃。熔融玻璃从熔炉14经过接连导管18流向澄清容器20。玻璃从澄清容器20经过连接导管24流至搅拌容器22，熔融玻璃在搅拌容器22中混合并进行匀质化，并从搅拌容器22经过连接导管26流至递送容器28，然后经过出口导管30流至成形主体入口导管32。接着可将熔融玻璃从入口导管32导至成形主体34。在图1所示的熔融下拉法的情况中，递送至成形主体34的熔融玻璃流过会聚成形表面36，在该表面上，独立的液流在会聚成形表面交会的位置(称为根部38)处结合或熔融以形成玻璃带40。然后可对玻璃带进行冷却和分离以形成单个的玻璃板。

熔融玻璃在澄清容器20中被加热至高于T₁的第二温度T₂。可通过例如利用与澄清容器相连的凸缘42建立横跨澄清容器的长度的至少一部分的电势来完成对澄清容器20的加热。进而使凸缘42与合适的电源(未在图中示出)相连。澄清容器20包含至少两个凸缘42。电势负责产生加热澄清容器的电流。可将附加的凸缘连接至连接导管18以对连接导管相似地进行直接加热，从而将流经此处的熔融玻璃加热至澄清温度T₂。但是T₁可高达1500℃，且在一些例子中甚至更高，T₂可比T₁高至少100℃。相对更高的温度T₂降低了熔融玻璃的粘度，从而允许更容易地从熔融玻璃中消除熔融材料中的气泡。另外，更高的温度会释放出澄清剂(例如多价氧化物材料)中所包含的会通过批料进入熔融玻璃内的氧。所释放的氧在熔融玻璃中形成可起到其它气体成核位点作用的气泡。也就是说，溶于熔融玻璃中的气体迁移进入氧气泡中，使气泡变大。气泡变大而导致的浮力增加加速了气泡通过熔融玻璃的自由表面从熔融玻璃中排出。另外，随着气泡上升通过熔融玻璃，还发生了一些局部的机械搅拌，这进一步促进了气体的排出。

尽管熔炉14通常包含耐火陶瓷材料(例如陶瓷砖或整体式的陶瓷大块)，许多下游的负责将熔融玻璃从熔炉输送至成形主体的递送设备通常都由导电金属形成。这些组件包括连接导管18、24、30；澄清容器20；搅拌容器22；递送容器28；出口导管30和入口32。

如上所述，熔融玻璃处于升高的温度之下，因此，递送设备组件需要“高温”材料，例如能够承受超过至少1500℃的温度一段延长的时间的材料。另外，所述材料应当能够抗氧化，所述氧化可被氧存在下的高温加速。另外，熔融玻璃可以是具有相当的腐蚀性的，因此所述材料应该相对耐受玻璃的侵袭，所述侵袭会导致成品玻璃制品被容器材料污染。包括元素周期表中铂族金属—铂、铑、铱、钯、钌、锇以及它们的合金—在内的金属在这个用途上尤其有用，且因为铂比其它铂族金属更容易加工，许多高温工艺都使用铂或铂合金的容器。一种常见的铂合金是铂-铑合金。然而，因为这种贵金属是昂贵的，为了将这些容器的尺寸降到最小以降低所用金属的重量而做了一切努力。

为了从澄清容器内的熔融玻璃中提取出最多的气体，将熔融玻璃升至澄清温度T₂。可在熔炉14与澄清容器20之间的连接导管18内开始对熔融玻璃的加热，以使当熔融玻璃进入澄清容器时，熔融玻璃处于或接近澄清温度。尽管可通过连接导管18外部的加热线圈来进行直接加热，通过上文所总结的直接加热方法可实现效率更高的加热。对于直接加热的澄清容器，电流可以是交流电(AC)或直流电(DC)。可对连接导管和澄清容器进行直接加热，因此连接导管和澄清容器可包含凸缘42。

为了在澄清容器中确保基本上均匀的电流，在凸缘42的设计和其与澄清容器的连接上十分谨慎。尽管如此，还是在澄清容器壁的上部部分内检测到澄清容器内的热点。

图2图示了澄清容器20的至少一部分43的透视图，澄清容器20具有标称圆柱形截面形状和长度L，且包含若干如图所示的连接至澄清容器且与澄清容器电接触的凸缘42，凸缘42在图2中显示为所述至少一部分的端点。如本文所用，术语“截面形状”(或简称为“截面”)是指当澄清容器的外壁44被垂直于该澄清容器的纵轴48的平面46切割时的形状，除非另有规定。尽管以下描述假设了圆柱形的截面形状，应当理解的是，可采用其它几何截面形状，例如椭圆形、卵形、或包含由弯曲壁部分相连的两个相对平面壁部分的“跑道”(例如长方/圆形)形，其中，形状在一个方向，例如宽度上的尺寸大于其在正交方向，例如高度上的尺寸。电极49与凸缘42电接触，并起到通过线缆、汇流条(bussbar)或其它电导体将凸缘连接至电源的作用。

图3显示了一种示例性的澄清容器的截面，该澄清容器包含纵向上封闭的壁44，壁44在其中围出沿纵向延伸的体积。所显示了图3的截面包含具有自由表面50的熔融玻璃16，自由表面50与其上方的气态气氛52接触。壁44包括内表面54和外表面56，其中，内表面54朝向由壁围出的澄清容器的内体积，而外表面56暴露于澄清容器外部的周围环境。更具体而言，图3显示了在内外表面之间围绕澄清容器周长延伸的壁44的相对厚度，该厚度在所示的澄清容器中是基本上恒定的。即，图3中所示的澄清容器壁的截面的厚度“t”在围绕澄清容器周长的任意角度位置处基本上都是恒定的，仅在接合和/或焊接点处在常规的制造容差内变化。

为了降低澄清容器20的热损失，澄清容器可被一层或多层耐火隔热材料(未在图中示出)包围，且可使用埋入该耐火外套内的热电偶，以监控热电偶处或热电偶附近的澄清容器的温度。如上所述，这种监控显示，壁的内表面54与所包含的气态气氛52接触的位置处的澄清容器壁的温度更高，而不是壁与熔融玻璃接触的部分的温度更高。对报废的澄清容器所进行的剖检显示，澄清容器在内表面不与流过澄清容器的熔融玻璃接触的位置处的部分的金属的氧化腐蚀度增加。这种局部腐蚀会过早地使壁变薄。壁的变薄会增加壁的该局部部分中的电流密度，这会进一步提高温度。因此，一旦壁开始变薄，腐蚀(例如氧化)会变成进程不断加速直到发生澄清容器壁失效且该澄清容器必须被报废的失控过程。这种腐蚀失效的照片示于图4中，其中所示的区域58包括澄清容器壁的缺口。另外，腐蚀所产生的开裂可在澄清容器上四处延伸，且在一些极端的例子中，裂纹可交汇且使澄清容器的一块区域与其它区域完全分离。

应当理解的是，上述的腐蚀过程通常是局部事件，且至少取决于局部的电流密度和氧浓度。也就是说，这种腐蚀不是在整个壁表面上均匀地发生，即使当只考虑澄清容器壁与熔融玻璃自由表面上方的气态气氛接触的部分时也是如此。而且，由于基于局部的氧浓度可能是难以控制的，一种思路是控制电流密度，进而控制澄清容器壁的温度。

所以，本文所公开的实施方式的澄清容器20配置成具有截面形状，以使壁厚在澄清容器的至少一部分中围绕着澄清容器在周向上变化，且在一些实施方式中，壁厚可在澄清容器的整个长度上变化。即，当对澄清容器的截面进行观察时，澄清容器壁的厚度可随着观察者围绕着截面的周长对界面所进行的观察而发生角度上的变化。在其它实施方式中，壁厚可在澄清容器的一个截面处变化而在另一个截面处不发生变化。图5显示了一种实施方式的澄清容器20的截面，其中，该澄清容器包含形成第一圆弧的上部或第一壁部分44a、和形成第二圆弧的下部或第二壁部分44b，其中第一和第二壁部分组成澄清容器壁44的整体。第一和第二壁部分各自具有壁厚t_a和t_b，且根据本实施方式，当对澄清容器的截面进行观察时，t_b大于t_a。即，上部壁部分44a在截面处的壁厚t_a小于下部或第二壁部分44b在截面处的壁厚t_b。如图5所示，熔融玻璃16的自由表面50与第二壁部分44b相交，以使熔融玻璃16不流过澄清容器20的上部壁部分44a。上部壁部分的第一圆弧所对向的角度θ可在大约10度～大约180度的范围内，因此在一些实施方式中，上部壁部分可包含澄清容器的整个上半部分，或在其它实施方式中，上部壁部分只包含容器上半部分的一部分。下部或第二壁部分的第二圆弧所对向的辅角φ可在大约180度～大约350度的范围内。

在图5的实施方式中，更厚的下部第二壁部分44b可在澄清容器中相比于上部部分的电阻具有更低的电阻。结果是，当与第二壁部分中的电流进行比较时，第一壁部分中更弱的电流可在第一壁部分中产生更低的温度。借助图6可以更好地理解这一点。

图6图示了第一电阻元件RE_a和第二电阻元件RE_b的电器原理图。电阻元件RE_a包含长度L_a、截面面积A_a和电阻率ρ_a。电阻元件RE_b包含长度L_b、截面面积A_b和电阻率ρ_b。可将各个电阻元件想象成例如圆柱形的、实心的且均质的线材。如图6所示，电阻元件RE_a和RE_b并联在两根汇流条64和66之间，且在这两根汇流条之间施加电势E。在这个例子中，RE_a可用于代表澄清容器20的上部壁部分44a，而电阻元件RE_b可用于代表澄清容器20的下部或第二壁部分44b。假设这两个电阻元件是相同的，以使L_a＝L_b，A_a＝A_b且ρ_a＝ρ_b，这两个电阻元件具有相等的电阻，即电阻元件RE_a的电阻R_a等于电阻元件RE_b的电阻R_b(通常，电阻率ρ等于电阻R乘以面积A再除以长度L)。因此，通过RE_a的电流I_a等于通过RE_b的电流I_b(忽略其它传输损失)。电阻元件RE_a和RE_b中的总电流I_t都是I_a+I_b或E/(R_aR_b/(R_a+R_b))。代入数值，假设E为10伏特而R_a和R_b各为5欧姆。则I_a和I_b各为2安培，总电流I_t为I_a+I_b＝4安培。假设转换效率为100％，则作为热量而消耗的总功率P为P＝I_tE。代入上述数值，P＝10伏特×4安培＝40瓦。

前例假设电阻元件RE_a与电阻元件RE_b相同。现在假设电阻元件RE_a的截面面积减小，以使A_a＜A_b，其它条件与上述例子相同。即，假设电阻元件RE_a是与前例中的线材相同的线材，只是更细。这与例如减小上部壁部分44a的厚度是等效的。从而在该例子中，R_a＞R_b，I_a＜I_b。使用前例的数值，假设电阻元件RE_a的电阻R_a现为6欧姆，电阻元件RE_b的电阻R_b现为5欧姆。I_a现为10伏特/6欧姆＝1.67安培，I_b＝10伏特/5欧姆＝2安培。I_总变成3.67安培，P＝10伏特×3.67安培＝36.7瓦，显示功率降低。在前例中，RE_a和RE_b可分别用于代表澄清容器壁的上部部分44a和下部部分44b。因此，从澄清容器进入玻璃内的进入玻璃内的功率可导致整体的玻璃温度下降。然而，不希望将玻璃冷却至低于初始的基础情况的温度，因为希望为了熔融玻璃而保持相同的工艺条件。因此，为了保持熔融玻璃的总体温度与基础情况中的温度相一致，应当使进入熔融玻璃内的功率保持稳定，这可以通过例如增加施加于汇流条的电压E来实现，在本例中采用大约10.44伏特来同样得到40瓦的功率。在10.44伏特下，I_a现为大约1.74安培，I_b为大约2.089安培。因此，即使对于与基础情况相同的功率，第一电阻元件RE_a中的电流I_a相对于基础情况降低，第二电阻元件RE_b中的电流I_b增大。

之前的简单的例子例示了使澄清容器20的上部壁部分(即与熔融玻璃自由表面上方的气态气氛接触的澄清容器壁的部分)的厚度相对于下部壁部分(即与熔融玻璃接触的澄清容器壁的部分)的厚度更薄可降低澄清容器上部壁部分中的电流，从而也降低了上部壁部分的温度。即使温度只降低了几摄氏度也可使澄清容器的使用寿命大大延长。因为下部部分中的电流的增大在大得多的截面面积(下部部分比上部部分大得多且厚得多)上的分布，下部部分中电流的增大可能只具有可忽略不计的效果(只在电流密度上有可忽略不计的增大)。

应当注意的是，上述通过电路图进行的说明是过于简化的，这至少是出于以下原因：澄清容器上部和下部壁部分不是独立的元件，而是连续相接的。对现实的澄清容器的电学分析要复杂得多。然而，使用计算软件的计算机分析已证实了所得到的效果。因此，上述说明有益于对基本原理的理解。

在一些实施方式中，例如如图7所示的那样，可通过用附加的材料对下部或第二壁部分44b进行层压，来使上部或第一壁部分44a的厚度小于下部壁部分的厚度。例如，在下部壁部分的制造包括将金属板辊压成任意厚度的圆筒形板的情况中，可将任意厚度的第二金属板辊压成第二圆筒形板并通过例如焊接来与第一板接合，从而使第一板的厚度增加至少第二板厚度的量。第二层的材料可以是与第一层相同或不同的材料。增加一个或多个层可增加澄清容器的总成本，因为其需要使用额外的材料(在铂族金属的情况下总成本会显著增加)。另一方面，上部部分的厚度能被减少的量受限于使澄清容器结构能够在非常接近金属熔点的温度下在延长的时间内保持其形状，而选择性地增加下部部分的厚度则主要受限于成本。因此，最初增加的成本可能低于澄清容器的长寿命所带来的益处。

在另一种实施方式中，如图8所示，澄清容器20还可包含位于第一和第二壁部分44a、b之间的第三壁部分44c。第三壁部分44c包含大于t_b的第三厚度t_c。因为第三壁部分44c的厚度t_c大于壁厚t_a和/或t_b，可通过壁部分44c增加的厚度来防止可能在第一壁部分44a中形成的(例如由基于氧化薄化而产生的)裂纹蔓延至澄清容器的下部或第二壁部分44b中。如图8所示，可对熔融玻璃在澄清容器20内的液位进行控制，以使熔融玻璃16的自由表面50与第二壁部分44b相交，且在一些实施方式中可与第三壁部分44c相交。玻璃制造系统中熔融玻璃液位的控制方法是已知的，在本文中不作进一步讨论。

对报废的澄清容器进行的剖检还显示澄清容器的氧化腐蚀倾向于更经常地始于凸缘与上部或第一壁部分44a接合的位置或该位置的附近，例如在凸缘42与上部壁部分44a相交处的大约16厘米(cm)内。因此，在如图9所示的另一种实施方式中，澄清容器20的上部壁部分44a可相对于上部或第一壁部分44a的另一部分局部增厚。

图9图示了一种澄清容器20，且显示了毗邻凸缘42的上部壁部分44a的增厚区域。上部或第一壁部分44a相对于上部或第二壁部分44b的沿纵轴的短(局部)区域的增加的厚度可降低澄清容器上部壁部分的该局部部分内的电流密度。这在当上部壁部分44a的局部增厚位于邻接凸缘42的位置时会非常有效。所以，在两个连续的凸缘42之间的上部壁部分44a可包括第一长度部分44a₁和第二长度部分44a₂，其中，第二长度部分44a₂位于毗邻且邻接凸缘42的位置，且其中第二长度部分44a₂的上部壁部分的厚度t_a2大于第一长度部分44a₁的上部壁部分的厚度t_a1，如图10和11的截面所示。连续的凸缘意为在目标凸缘之间没有额外的凸缘。根据本实施方式，第二壁部分44b的厚度可等于或大于第一长度部分44a₁的第一或上部壁部分的厚度(即t_b≥t_a1)。第二壁部分44b的厚度还可等于或大于第二长度部分44a₂的上部或第一壁部分的厚度(即t_b≥t_a2)。图12中所示的下述附加的简单例示可有助于理解对澄清容器的上部部分的至少一部分进行加厚所带来的效果。

出于比较目的而进行回顾，图6图示了第一电阻元件RE_a和第二电阻元件RE_b的电器原理图。电阻元件RE_a包含长度L_a、截面面积A_a和电阻率ρ_a。电阻元件RE_b包含长度L_b、截面面积A_b和电阻率ρ_b。每一种电阻元件例如可以是线材。如图6所示，电阻元件RE_a和RE_b并联在两根汇流条64和66之间。在两根汇流条之间施加电势E。假设这两个电阻元件是相同的，L_a＝L_b，A_a＝A_b且ρ_a＝ρ_b，这两个电阻元件具有相等的电阻，即R_a＝R_b(通常，电阻率ρ等于电阻R乘以面积A再除以长度L)。同样地，在该例子中，RE_a代表澄清容器20的上部壁部分44a，而电阻元件RE_b代表澄清容器20的下部或第二壁部分44b。通过RE_a的电流I_a等于通过RE_b的电流I_b(忽略其它传输损失)。总电流I_t为I_a+I_b或E/(R_aR_b/(R_a+R_b))。代入数值，假设E为10伏特而R_a和R_b各为5欧姆。则I_a和I_b各为2安培，总电流I_t为I_a+I_b＝4安培。假设效率为100％，则作为热量而消耗的总功率P为P＝I_tE。代入上述数值，P＝10伏特×4安培＝40瓦。

前例假设电阻元件RE_a与电阻元件RE_b相同。现在参照图12，假设电阻元件RE_a的一部分的截面积增加，从而电阻元件RE_a包含两个区段。即，假设电阻元件RE_a包含两个电阻元件区段，第一电阻元件区段RE_a1和第二电阻元件区段RE_a2。RE_a1包含长度L_a1、截面积A_a1、电阻率ρ_a1和电阻R_a1。RE_a2包含长度L_a2、截面积A_a2、电阻率ρ_a2和电阻R_a2。进一步假设第一电阻元件区段RE_a1的长度L_a1比第二电阻元件区段RE_a2的长度L_a2长得多，且第二电阻元件区段RE_a2的截面积A_a2大于第一电阻元件区段RE_a1的截面积A_a1。换言之，假设第一电阻元件RE_a包含两个端部串联排布的区段，其中第二区段的厚度大于第一区段的厚度，但第一区段的长度比第二区段的长度长得多。假设这两个区段的电阻率与第二电阻元件RE₂的电阻率相等，以使ρ_a1＝ρ_a2＝ρ_b。因此，可显示出RE_a1的电阻可左右RE_a的总电阻(作为一个具体数值的例子，考虑对于两个串联的电阻元件，其中一个电阻元件具有100欧姆的电阻，而第二个电阻元件具有5欧姆的电阻，则这两个串联的电阻元件的总电阻为105欧姆，与100欧姆的电阻元件的电阻差别不大)。

从而在该例子中，第一电阻元件RE_a的总电阻＝R_a＝R_a1+R_a2，第一电阻元件RE_a中的电流I_a＝E/R_a＝E/(R_a1+R_a2)，I_b＝E/R_b。代表区段RE_a1和RE_a2的腿，即电阻元件RE_a中的电流I_a可通过E/R_a1大致确定。电流I_b会与图6中相关的电流I_b相同。然而，本实施方式的电流I_a会在第二电阻元件区段RE_a2中的截面积A_a2上分布，截面积A_a2大于第一电阻元件区段RE_a1的截面积A_a1。因此，对第二电阻元件区段RE_a2的加热会少于对第一电阻元件区段RE_a1的加热，所以第二电阻元件区段RE_a2的温度会低于第一电阻元件区段RE_a1的温度。在澄清容器20的情况下，这具有降低凸缘位置处的澄清容器的温度的效果，电流在该位置处进入和/或离开澄清容器，且电流密度倾向于最大。

在图13所示的另一种实施方式中，澄清容器的至少一部分的上部壁部分44a可包含三个长度区段：第三长度部分44a₃、以及上文描述过的第一长度部分44a₁和第二长度部分44a₂。如前所述，第一长度部分44a₁的上部壁部分在截面处包含厚度t_a1，第二长度部分44a₂的上部壁部分在截面处包含厚度t_a2，且t_a2＞t_a1。第三长度部分44a₃在截面处包含大于t_a1且等于或基本上等于t_a2的厚度t_a3。第一长度部分44a₁位于第二长度部分44a₂与第三长度部分44a₃之间。第二长度部分44a₂或第三长度部分44a₃中的一者或两者可位于邻接凸缘42的位置。

澄清容器的上部壁部分44a处的热点的起因是由于在与将凸缘连接至电源的电极49同一平面位置处的凸缘中的高电流密度导致的。即，凸缘通常包括从凸缘延伸并连接至向凸缘供给电流的线缆或汇流条的连接端或电极。如果将供给至凸缘的电流增大以满足更大程度加热的需要，例如熔融玻璃的加快的流动，则凸缘中的以及电极附近区域中(此处电流从电极分布至凸缘和澄清容器)澄清容器中的更高的电流密度可在凸缘和/或澄清容器中产生足够高的温度，以通过包含凸缘和/或澄清容器的材料的快速氧化来使凸缘和/或澄清容器过早地失效。借助图14～16可以更好地理解这一点。

图14图示了包含厚度沿周向变化的壁的澄清容器的侧视图。电极49位于与澄清容器壁44的上部或第一壁部分44a最靠近的凸缘42上，以使澄清容器壁的上部部分中的电流(例如电流密度)在与电极49同一平面上壁44的区域内最大。即，澄清容器顶部最靠近电极49处的电流密度可大于澄清容器上部壁部分44a的材料所能忍受的电流密度，从而可能导致与大气52接触的澄清容器上部部分的提高的加热。借助图15可使这点更清楚，图15图示了图14的澄清容器在一个凸缘42处的截面。产生高电流密度的电流以箭头60表示，高电流密度区域是以Za标记的区域。

为了缓和澄清容器上部部分中的高电流密度，可安置电极49，如图16所示，使电极最靠近澄清容器的下部或第二壁部分44b，从而高电流密度产生于澄清容器中澄清容器壁44与熔融玻璃接触的位置，区域Zb处。即，电极49可位于凸缘42的底部，并从凸缘42的底部向下延伸。当下部壁部分的厚度大于上部壁的厚度时，这种方式特别有益。

实施例

图17图示了沿着包含沿周向基本上均匀的截面壁厚的澄清容器的长度的温度的图表。另外，如图18所示，澄清容器还包含位于凸缘之间的增厚带75，增厚带75毗邻第二凸缘(图中最右侧的凸缘)并与第二凸缘(图中最右侧的凸缘)邻接，且沿着澄清容器纵向延伸一段大约11cm的距离。增厚带环绕澄清容器，且厚度大于澄清容器壁剩余部分的厚度，但增厚带的厚度本身是基本上的均匀的。凸缘位于位置A和B处。曲线70、72和74代表借助软件生成的建模数据，圆圈和三角代表在澄清容器上通过嵌入包围澄清容器的耐火隔热材料中的热电偶而得到的实际数据。该图表显示实际数据总体上酷似建模数据，帮助证实了用模型来代表沿着澄清容器长度的温度的可行性。曲线70代表澄清容器顶部的温度随标准化长度的变化，曲线72代表沿着澄清容器底部的温度随标准化长度的变化，而曲线74代表澄清容器的温度随沿澄清容器顶部和底部之间的中间区域的澄清容器一个侧面的长度的变化。数据显示，沿澄清容器顶部的温度比澄清容器侧面和底部的温度高大约15～20摄氏度。如前所述，一个壁部分比另一个壁部分更厚可降低更厚的壁部分处的电流密度，这已经被模拟所证实，模拟显示温度刚好在B处在凸缘之前骤降(从左至右参见图17)。然而如上所述，沿着澄清容器的其它地方缺少厚度差异(例如周向上的厚度变化)会导致沿着澄清容器的那些部分产生高温。温度在凸缘、特别是在B处在凸缘处的骤降是由于凸缘的散热能力导致的。即，各凸缘至少部分起到了能够以传导方式和辐射方式消散热量的鳍片的作用。另外，将凸缘构造成被位于各凸缘周长周围的冷区线圈主动冷却的构造，冷却液通过该冷却线圈流动。图19是图示图17条件下的以安培/每平方毫米(A/mm²)为单位的建模电流密度，其中，曲线76代表上部壁部分中的电流密度随标准化长度的变化，曲线78代表下部壁部分中的电流密度随标准化长度的变化，而曲线80代表电流密度随澄清容器的顶部和底部之间的中间区域的澄清容器的侧面的长度的变化。(同样地，当从左至右参见图19时)数据显示电流密度刚好在增厚带之前上升，而电流密度在增厚带处骤然下降。

图20图示了沿着包含上部壁部分和下部壁部分的澄清容器的长度的温度，其中，上部壁部分的截面壁厚小于下部壁部分的截面壁厚，例如图5的澄清容器。图20的澄清容器不包含增厚带。长度以标准化长度显示，温度以摄氏度(℃)显示。曲线80、82和84代表借助于软件而生成的建模数据。曲线80代表澄清容器顶部的温度随标准化长度的变化，曲线82代表沿澄清容器底部的温度随标准化长度的变化，而曲线84代表沿澄清容器的侧面的澄清容器的温度随澄清容器顶部和底部之间的中间区域的标准化长度的变化。根据建模结果，如前例所示，第一凸缘位于A处而第二凸缘位于B处。数据显示，沿澄清容器顶部的大部分区域的温度比澄清容器侧面和底部处的温度低大约5～10摄氏度，除了在靠近位置B的凸缘处，该处显示出温度相比底部温度增加。出现这种情况是因为在B处存在第二凸缘。可通过将电极安置成从最靠近澄清容器底部的凸缘处向下延伸、或通过包含增厚带、或至少使上部部分包含薄的第一上部部分和厚的第二上部部分来缓解所述温度的增加。图21是图示图20条件下的以安培/每平方毫米为单位的建模电流密度的图表。曲线86、88和90代表借助于软件而生成的建模数据。曲线86代表澄清容器顶部的电流密度随标准化长度的变化，曲线88代表沿澄清容器底部的电流密度随标准化长度的变化，而曲线90代表沿澄清容器的侧面的澄清容器的电流密度随澄清容器顶部和底部之间的中间区域的标准化长度的变化。

该图表显示，作为周向厚度在澄清容器的中等长度内在两个凸缘之间变化的结果，围绕澄清容器周长的电流密度总体上是均匀的(如顶部、底部和中点处的电流密度所指出的)，但也显示出由于凸缘的存在而导致电流密度在凸缘处上升，因为凸缘起到了将澄清容器中的所有电流导入或导出澄清容器的作用。

因此，这些凸缘可视为汇集或分配的节点。该增加澄清容器中凸缘处的电流密度的效果(该效果最终会导致温度升高)可通过包含如上所述的增厚带，或者更优选地，通过包含厚的第二上部部分来缓解，如建模结果所示，包含围绕澄清容器整个周长的增厚带不会对澄清容器下部部分中的温度产生明显作用。因此，只在澄清容器的上部部分使用薄部分代表相对于增加澄清容器围绕整个周长的厚度能够在贵金属上节约成本。

应当注意的是，尽管上述实施方式是在澄清容器的情况下所作的描述，本文所公开的原理和构造可应用于其它用于输送熔融玻璃的容器，不管容器内是否存在熔融玻璃的自由表面。例如，本文所公开的原理和构造可部分或全部应用于连接导管18、24、30、搅拌容器22、递送容器28、出口导管30和入口32、或任何其它金属容器中，特别是应用于那些被直接电加热的容器中。

对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以在不偏离本发明实施方式的精神和范围的前提下对这些实施方式进行各种修改和变动。因此，本发明人的意图是使本文覆盖这些实施方式的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求和其等同内容的范围之内。

Claims (22)

1.一种熔融玻璃递送设备，其包含：

容器，所述容器包含壁；

多个凸缘，所述凸缘环绕所述容器且配置成将电流导至所述壁和导离所述壁；且

其中，在所述多个凸缘中的至少两个连续间隔的凸缘之间的所述壁的至少一部分包含位于所述容器顶部的第一壁部分和位于所述容器底部的第二壁部分，且所述第一壁部分的厚度在所述壁的所述至少一部分的第一截面处小于所述第二壁部分的厚度。

2.如权利要求1所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，所述第一壁部分在所述截面处的厚度基本上是均匀的。

3.如权利要求1所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，所述第二壁部分在所述截面处的厚度基本上是均匀的。

4.如权利要求1～3中任一项所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，还包含位于所述第一壁部分与所述第二壁部分之间的第三壁部分，且所述第三壁部分在所述截面处的厚度大于所述第二壁部分的厚度。

5.如权利要求1所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，所述第二壁部分包含多个层。

6.如权利要求1所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，所述壁的所述至少一部分包含：

第一长度部分，所述第一截面位于第一长度部分内；以及

第二长度部分，所述第二长度部分沿着平行于所述容器纵轴的方向毗邻所述第一长度部分，所述第二长度部分与两个连续的凸缘中的第一凸缘邻接，且所述第二壁部分的厚度在位于所述第二长度部分内的第二截面处小于所述第一壁部分的厚度。

7.如权利要求6所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，还包含第三长度部分，所述第三长度部分与所述第二长度部分相隔且毗邻所述第一长度部分，且所述第二壁部分的厚度在位于所述第三长度部分内的第三截面处小于所述第一壁部分的厚度。

8.如权利要求7所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，所述第三长度部分与两个连续凸缘中的第二凸缘邻接。

9.如权利要求1所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，所述第一壁部分在所述第一截面处所对向的角度在大约10度～大约180度的范围内。

10.如权利要求1所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，所述容器是澄清容器。

11.如权利要求1所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，所述壁包含选自铂、铑、钯、铱、钌、锇以及它们的合金的金属。

12.如权利要求1所述的熔融玻璃递送设备，其特征在于，所述多个凸缘包含选自铂、铑、钯、铱、钌、锇以及它们的合金的金属。

13.一种玻璃的成形方法，所述方法包括：

在熔炉中使批料熔化；

使熔融玻璃从所述熔炉流过容器，以使所述熔融玻璃在所述容器内包含自由表面且使气氛位于所述自由表面的上方，所述容器包含壁，所述壁包含位于所述容器顶部且包含第一厚度的第一壁部分、和位于所述容器底部且包含第二厚度的第二壁部分，且所述第二厚度在容器的第一截面处大于所述第一厚度；且

其中，对熔融玻璃的液流进行控制以使熔融玻璃的液流不会在所述第一壁部分的表面上流过。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述容器包含第三壁部分，所述第三壁部分包含第三厚度且位于所述第一壁部分与所述第二壁部分之间，且所述第三厚度在所述第一截面处大于所述第一和第二厚度。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述自由表面与所述第二壁部分相交。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述自由表面与所述第三壁部分相交。

17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一壁部分的温度在流动过程中比所述第二壁部分的温度低至少5摄氏度。

18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一壁部分对向的角度在大约10度～大约180度的范围内。

19.如权利要求13～18中任一项所述的方法，其特征在于，所述容器为澄清容器。

20.一种熔融玻璃调节容器，其包含：

壁；

多个凸缘，所述凸缘环绕所述壁且配置成将电流导至所述壁和导离所述壁；且

其中，在所述多个凸缘中的至少两个连续间隔的凸缘之间的所述壁的至少一部分包含位于所述容器顶部的第一壁部分和位于所述容器底部的第二壁部分，所述第一壁部分对向的角度θ在大约10度～大约180度的范围内，且所述第一壁部分的厚度在所述壁的所述至少一部分的第一截面处小于所述第二壁部分的厚度。

21.如权利要求20所述的熔融玻璃调节容器，其特征在于，所述壁包含选自铂、铑、钯、铱、钌、锇以及它们的合金的金属。

22.如权利要求20或21所述的熔融玻璃调节容器，其特征在于，所述多个凸缘包含选自铂、铑、钯、铱、钌、锇以及它们的合金的金属。