專利名稱：用于玻璃熔爐的熔窯的電助熔系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玻璃熔爐的熔窯；更具體地講，涉及一種用于玻璃熔爐的熔窯的電助熔系統(tǒng)，該電助熔系統(tǒng)通過產(chǎn)生熔融態(tài)玻璃的電阻熱來提供熔化玻璃生料所需的熱。
背景技術(shù)：
眾所周知，通過壓制成形一塊稱作玻璃料坯的熔融態(tài)玻璃來制造陰極射線管使用的屏和玻錐，其中熔融態(tài)玻璃是由玻璃熔爐熔化稱作配合料的玻璃生料來制得的。玻璃熔爐包括熔窯，用來熔化玻璃生料以制成熔融態(tài)玻璃；爐喉，用來從熔窯放出熔融態(tài)玻璃；澄清室，用來提供無氣泡且組分均化的熔融態(tài)玻璃；多個(gè)均化室，用來提供組分和熱力學(xué)性能均化的熔融態(tài)玻璃；加料器，用于將熔融態(tài)玻璃供給至屏或玻錐的形成裝備，其中，上述所有的部件一個(gè)接一個(gè)地順序連接。
通常，玻璃熔爐的熔窯設(shè)有爐底、側(cè)墻、后墻、前墻和拱形頂，其中，后墻具有通過其配合料投入熔窯的投料口，前墻形成熔窯和爐喉之間的邊界。每個(gè)側(cè)墻具有用來容納熔融態(tài)玻璃的側(cè)助熔器(sideflux)(或下池壁(basin wall))和建在側(cè)助熔器頂部的胸墻。同時(shí)在胸墻內(nèi)形成多個(gè)小爐以連通蓄熱室。
此外，熔窯可分為上游加熱區(qū)、下游冷卻區(qū)和熱點(diǎn)區(qū)，其中，玻璃生料在上游加熱區(qū)熔化，在下游冷卻區(qū)控制熔融態(tài)玻璃的溫度，熱點(diǎn)區(qū)介于加熱區(qū)和冷卻區(qū)之間。熱點(diǎn)區(qū)包括熔融態(tài)玻璃的溫度到達(dá)其最高值的熱點(diǎn)。氣體/氧氣燃燒器作為加熱裝置安裝在與加熱區(qū)對(duì)應(yīng)的一部分蓄熱室內(nèi)。對(duì)于與冷卻區(qū)對(duì)應(yīng)的一部分蓄熱室，被供給冷卻空氣以冷卻熔窯。
在具有這種構(gòu)造的玻璃熔爐的傳統(tǒng)的熔窯中，由燃燒器的燃燒產(chǎn)生的熱通過小爐供給至熔窯的上部，玻璃生料被輻射熱熔化掉。玻璃熔爐的效率根據(jù)熔融態(tài)玻璃的質(zhì)量等級(jí)和產(chǎn)量來確定，適當(dāng)?shù)娜鄹G的產(chǎn)量可用每單位面積生產(chǎn)熔融態(tài)玻璃的能力來表示。為了增加玻璃熔爐的產(chǎn)量，需要增加熱的供應(yīng)。但是，在這種情況下，由燃燒器的燃燒產(chǎn)生的且用于熔化玻璃生料的輻射熱的熱效率變低，具體地講，存在燃燒器的燃燒容量限制。因此，已經(jīng)存在一個(gè)問題，即難以增加產(chǎn)量。此外，增加熱供給造成了包括消耗大量燃料在內(nèi)的許多問題，從而，因?yàn)榧涌炝巳鄹G的腐蝕，所以降低了經(jīng)濟(jì)效率，即縮短了燃燒器的壽命，并且也縮短了玻璃熔爐的壽命。
同時(shí)，熔融態(tài)玻璃的流動(dòng)大大影響了其質(zhì)量。所以，為了通過保持熔融態(tài)玻璃流動(dòng)的穩(wěn)定性使熔融態(tài)玻璃在熱力學(xué)、化學(xué)和物理性能上均化，熔窯的溫度應(yīng)當(dāng)控制在幾個(gè)區(qū)內(nèi)。但是，難以將輻射熱控制在幾個(gè)區(qū)內(nèi)，從而造成在熔融態(tài)玻璃中將出現(xiàn)缺陷的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于玻璃熔爐的熔窯的電助熔系統(tǒng)，該電助熔系統(tǒng)通過另外地使用鉬電極棒來供應(yīng)熱而能夠提高玻璃熔爐的效率以增加其產(chǎn)量。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于玻璃熔爐的熔窯的電助熔系統(tǒng)，該電助熔系統(tǒng)通過在熱點(diǎn)形成氣泡屏障而能夠方便地、精確地控制熔融態(tài)玻璃的流動(dòng)，從而提高熔融態(tài)玻璃的質(zhì)量。
本發(fā)明的又一目的是提供用于玻璃熔爐的電助熔系統(tǒng)，該電助熔系統(tǒng)能確保熔窯和燃燒器的壽命。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于玻璃熔爐的熔窯的電助熔系統(tǒng)，該熔窯具有用于熔化玻璃生料的加熱區(qū)、熱點(diǎn)區(qū)和冷卻區(qū)，玻璃生料通過投料口投入配合料區(qū)以形成熔融態(tài)玻璃，電助熔系統(tǒng)包括多個(gè)鉬電極棒和電源，其中，多個(gè)鉬電極棒設(shè)在加熱區(qū)和冷卻區(qū)，用來產(chǎn)生熔融態(tài)玻璃的電阻熱，多個(gè)鉬電極棒設(shè)置在熔窯的底部并沿著熔窯底部的兩個(gè)對(duì)立側(cè)面端部安裝以便相互面對(duì)，電源連接至鉬電極棒，以用來操作鉬電極棒所需的功率施加到鉬電極棒。


通過結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行以下的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得清楚，其中圖1是使用根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電助熔系統(tǒng)的玻璃熔爐的示意性縱向剖視圖；
圖2表示圖1中示出的玻璃熔爐的示意性橫向剖視圖；圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電助熔系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，出現(xiàn)在圖1至圖3的相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。
參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的玻璃熔爐包括熔窯10，用來熔化投入其中的玻璃生料B；爐喉20，連接至熔窯10的下游端，用來從熔窯10放出熔融態(tài)玻璃G；澄清室30，連接至爐喉20的下游端，用來除去在熔融態(tài)玻璃G內(nèi)部產(chǎn)生的氣泡，并使熔融態(tài)玻璃G均化。
熔窯10由底部11、側(cè)墻12、后墻14、前墻15和拱形頂16構(gòu)成，其中，后墻14具有投料口13，玻璃生料B通過投料口13投入熔窯10中，前墻15作為熔窯10和爐喉20之間的邊界。每個(gè)側(cè)墻12具有側(cè)助熔器(或下池壁)12a和胸墻12b，其中，側(cè)助熔器12a用來容納熔融態(tài)玻璃G，胸墻12b建在側(cè)助熔器12a的上面以支撐拱形頂16。與多個(gè)蓄熱室17連通的多個(gè)小爐18形成在側(cè)墻12的胸墻12b內(nèi)。眾所周知的作為加熱裝置的燃燒器(未示出)安裝在蓄熱室17中。由加熱裝置的操作產(chǎn)生的火焰通過小爐18發(fā)射到熔窯10中來熔化玻璃生料B。
同時(shí)，通過投料口13投入到熔窯10的玻璃生料B立即開始熔化并流動(dòng)。因?yàn)樵谌鄹G10內(nèi)的熔融態(tài)玻璃G連續(xù)地流動(dòng)，所以不可能精確地確定當(dāng)玻璃生料B完全熔化時(shí)的時(shí)刻。但是，在大多數(shù)情況下，認(rèn)為當(dāng)玻璃生料B從熔融態(tài)玻璃G的表面消失時(shí)玻璃生料B的熔化完成。玻璃生料B消失的區(qū)域稱作包括熱點(diǎn)的熱點(diǎn)區(qū)Z1。熱點(diǎn)區(qū)Z1介于上游加熱區(qū)Z2和下游冷卻區(qū)Z3之間，上游加熱區(qū)Z2和下游冷卻區(qū)Z3具有不同的溫度分布以便于熔融態(tài)玻璃G在熔窯10內(nèi)的對(duì)流，其中，對(duì)流被介于上游加熱區(qū)Z2和下游冷卻區(qū)Z3之間的熱點(diǎn)區(qū)Z1分為兩個(gè)部分。
在加熱區(qū)Z2中，熔融態(tài)玻璃G的對(duì)流具有逆時(shí)針循環(huán)流動(dòng)的后環(huán)流G1，而在冷卻區(qū)Z3中，具有順時(shí)針循環(huán)流動(dòng)的前環(huán)流G2。在熱點(diǎn)區(qū)Z1中，熔融態(tài)玻璃G的對(duì)流具有從熔窯10的底部向上流動(dòng)的熱泉(hot spring)G。在熱點(diǎn)區(qū)Z1的熱點(diǎn)處的熔融態(tài)玻璃G達(dá)到最高溫。作為上述的在熔窯10中的熔融態(tài)玻璃G的對(duì)流的結(jié)果，熱點(diǎn)區(qū)Z1的上游區(qū)域作為熔化玻璃生料B的熔化區(qū)，而熱點(diǎn)區(qū)Z1的下游區(qū)域作為玻璃生料G在熱力學(xué)、化學(xué)和物理性能上均化的澄清區(qū)。熱點(diǎn)區(qū)Z1阻止仍沒有熔化的玻璃生料B流向冷卻區(qū)Z3，同時(shí)加強(qiáng)熔融態(tài)玻璃G的對(duì)流，從而促進(jìn)熔化。
參照?qǐng)D1和圖3，多個(gè)由鉬(Mo)形成的鉬電極棒40沿著底部11的兩個(gè)對(duì)立側(cè)面端部以兩條線安裝在熔窯10內(nèi)。鉬電極棒40穿透底部11，從而鉬電極棒40的兩條線分別沿著底部11的兩個(gè)對(duì)立側(cè)面端部設(shè)置，以便相互面對(duì)。如果鉬電極棒40的直徑小于預(yù)定值，則鉬電極棒40將會(huì)因其與熔融態(tài)玻璃G內(nèi)的金屬組分反應(yīng)以及因熱震動(dòng)而容易受損。因此，即使在玻璃熔爐的操作周期期間也不能使用鉬電極棒。此外，因?yàn)殂f的物理屬性，所以幾乎不可能以大于預(yù)定值的直徑使鉬形成長棒狀。因此，制得的鉬電極棒40應(yīng)當(dāng)具有在預(yù)定范圍內(nèi)的直徑。盡管在圖1和圖2中所示，每十二個(gè)鉬電極棒40在熱點(diǎn)區(qū)Z1的上流區(qū)域和下游區(qū)域內(nèi)排列成一條線，但是鉬電極棒40的數(shù)目可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)卦黾踊驕p少。具有多個(gè)與鉬電極棒40相反電極性的地電極(未示出)通常連接至熔窯10。
更具體地講，鉬電極棒40插入在底部11內(nèi)形成的通孔11a(見圖3)以突出到熔窯10的內(nèi)部，通孔11a和鉬電極棒40之間的間隙用玻璃密封。
參照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電助熔系統(tǒng)包括電源50，用來提供操作鉬電極棒40所需的功率；多個(gè)平衡變壓器51(51-1、51-2、…、51-n)，連接在鉬電極棒40和電源50之間以便控制從電源50施加到單個(gè)鉬電極棒40的電流。平衡變壓器51(51-1、51-2、…、51-n)的初級(jí)線圈51a-1、51a-2、…、51a-n以并聯(lián)方式相互聯(lián)接，而平衡變壓器51(51-1、51-2、…、51-n)的次級(jí)線圈51b-1、51b-2、…、51b-n以串聯(lián)方式相互聯(lián)接。此外，通過平衡變壓器51(51-1、51-2、…、51-n)，鉬電極棒40根據(jù)其位置可被控制將其劃分為幾個(gè)組。
參照?qǐng)D3，電助熔系統(tǒng)還包括氣泡供應(yīng)裝置60，其產(chǎn)生的氣泡投入到熔融態(tài)玻璃G以形成氣泡屏障。氣泡供應(yīng)裝置60設(shè)有氣體注入裝置61和多個(gè)噴嘴62，其中，氣體注入裝置61用來提供例如空氣或氧氣等氣體，多個(gè)噴嘴62連接至氣體注入裝置61，沿著熔窯10的寬度方向安裝在一條線上以便穿透底部11并把氣體提供給熔融態(tài)玻璃G。氣體注入裝置61和噴嘴62通過氣體管線63相互連接。氣體注入裝置61可由眾所周知的氣體壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、氧氣瓶等組成。噴嘴62在熱點(diǎn)區(qū)Z3把氣體注入熔融態(tài)玻璃G，從而形成熔融態(tài)玻璃G的氣泡屏障，熔融態(tài)玻璃G的對(duì)流被氣泡分為后環(huán)流G1和前環(huán)流G2。
在如上所述的用于玻璃熔爐的熔窯的電助熔系統(tǒng)中，玻璃生料B在通過加熱裝置的操作使熔窯10被加熱到預(yù)定溫度的狀態(tài)下通過熔窯10的投料口13投料。投入的玻璃生料B開始被熔窯10的高溫氣氛和通過小爐18發(fā)射的火焰熔化，熔融態(tài)玻璃G填充由側(cè)助熔器12a圍著的空間并向下游移動(dòng)。在這個(gè)時(shí)候，在熔窯10的冷卻區(qū)Z3內(nèi)，熔融態(tài)玻璃G通過強(qiáng)制空氣冷卻方法冷卻，從而調(diào)節(jié)熔融態(tài)玻璃G的溫度。因此，熔融態(tài)玻璃G的對(duì)流具有后環(huán)流G1、前環(huán)流G2和熱泉G3，其中，后環(huán)流G1和前環(huán)流G2被設(shè)置在它們之間的熱點(diǎn)區(qū)Z1分開。
此外，當(dāng)功率通過電源供應(yīng)裝置50的操作施加到鉬電極棒40時(shí)，熔融態(tài)玻璃G起著電阻加熱元件的作用，從而在其中產(chǎn)生電阻加熱。
平衡變壓器51(51-1、51-2、…、51-n)控制來自電源50的功率，從而施加到鉬電極棒40的電流基本相同。盡管熔融態(tài)玻璃G的電阻隨其溫度變化，但是施加到每個(gè)鉬電極棒40的電流的量基本相同，從而不管熔融態(tài)玻璃G的溫度是多少，可方便地、精確地控制鉬電極棒40的操作。
如上所述，通過鉬電極棒40的操作，可充分地提供用于熔化玻璃生料B所需的熱。此外，可防止由于過多地輻射熱造成的熔窯10的腐蝕和燃燒器的壽命縮短，因此可減少由燃燒器消耗的燃料的量，從而提高了玻璃熔爐的經(jīng)濟(jì)效率。
此外，鉬電極棒40可分成獨(dú)立執(zhí)行操作的幾組。例如，可控制通過鉬電極棒40的操作的熱供應(yīng)，以沿著熔窯10的長度方向在熔融態(tài)玻璃G內(nèi)產(chǎn)生溫度分布，在該溫度分布中，溫度從配合料區(qū)Z4即加熱區(qū)Z2的前部到熱點(diǎn)區(qū)Z1逐漸增加，并且溫度在熱點(diǎn)區(qū)Z1的下游區(qū)域內(nèi)保持一致。即，鉬電極棒40的電阻加熱比率設(shè)置的不同，從而包括前環(huán)流G2、后環(huán)流G1和熱泉G3的熔融態(tài)玻璃G的對(duì)流具有穩(wěn)定性，從而提高了熔窯10的效率，并有效地防止了由于熔融態(tài)玻璃G的不穩(wěn)定流動(dòng)和流動(dòng)停滯造成的缺陷。
如圖3所示，來自氣泡供應(yīng)裝置60的氣體注入裝置61的氣體通過氣體管線63可被傳送到噴嘴62，噴嘴62把氣體注入熔融態(tài)玻璃G以形成氣泡屏障。氣泡向上浮到熔融態(tài)玻璃G的表面，從而促進(jìn)了熔融態(tài)玻璃G在熔窯10內(nèi)的對(duì)流，該對(duì)流被介于加熱區(qū)和冷卻區(qū)這兩部分之間的熱點(diǎn)區(qū)Z1分為兩部分。即，有助于在熱點(diǎn)區(qū)Z1的上流區(qū)域內(nèi)形成的后環(huán)流G1，和在熱點(diǎn)區(qū)Z1的下游區(qū)域內(nèi)形成的前環(huán)流G2。因此，熔融態(tài)玻璃G變得具有更大程度上的熱力學(xué)、化學(xué)、物理性能均化。
如上所述，根據(jù)用于本發(fā)明的玻璃熔爐的熔窯的電助熔系統(tǒng)，多個(gè)鉬電極棒沿著熔窯的長度方向安裝在熔窯的底部，以產(chǎn)生熔融態(tài)玻璃的電阻熱，可充分地供應(yīng)用來熔化玻璃生料所需的熱，因此顯著地提高了玻璃熔爐的效率。此外，通過在熱點(diǎn)區(qū)內(nèi)形成氣泡屏障，可方便地、精確地調(diào)節(jié)和控制熔融態(tài)玻璃的流動(dòng)，并可確保燃燒器和熔窯的壽命，從而提高了經(jīng)濟(jì)效率。
盡管已經(jīng)針對(duì)優(yōu)選實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，在不脫離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于玻璃熔爐的熔窯的電助熔系統(tǒng)，所述熔窯具有用于熔化玻璃生料的加熱區(qū)、熱點(diǎn)區(qū)和冷卻區(qū)，所述玻璃生料通過投料口投入配合料區(qū)以形成熔融態(tài)玻璃，所述電助熔系統(tǒng)包括多個(gè)鉬電極棒，設(shè)在所述加熱區(qū)和所述冷卻區(qū)，用來產(chǎn)生所述熔融態(tài)玻璃的電阻熱，所述多個(gè)鉬電極棒設(shè)置在所述熔窯的底部并沿著所述熔窯底部的兩個(gè)對(duì)立側(cè)面端部安裝以便相互面對(duì)；電源，連接至所述鉬電極棒，以在其上施加用來操作所述鉬電極棒所需的功率。
2.如權(quán)利要求1所述的電助熔系統(tǒng)，還包括連接在所述鉬電極棒和所述電源之間的多個(gè)平衡變壓器，用于控制施加到所述單個(gè)鉬電極棒的電流變得基本相同。
3.如權(quán)利要求1所述的電助熔系統(tǒng)，還包括氣泡供應(yīng)裝置，所述氣泡供應(yīng)裝置將氣體供給至所述熔窯內(nèi)的所述熔融態(tài)玻璃而形成所述熔融態(tài)玻璃的氣泡屏障。
4.如權(quán)利要求3所述的電助熔系統(tǒng)，其中，所述氣泡供應(yīng)裝置包括許多噴嘴和氣體注入裝置，所述噴嘴設(shè)置在所述熔窯的底部以將氣體注入到所述熔融態(tài)玻璃，所述氣體注入裝置連接至所述噴嘴以將氣體供給至所述噴嘴。
5.如權(quán)利要求4所述的電助熔系統(tǒng)，其中，所述噴嘴沿著所述熔窯的寬度方向安裝在所述熱點(diǎn)區(qū)。
6.如權(quán)利要求3所述的電助熔系統(tǒng)，其中，所述氣泡屏障起著調(diào)整所述熔融態(tài)玻璃在所述加熱區(qū)內(nèi)的流動(dòng)方向的作用。
全文摘要
一種電助熔系統(tǒng)包括多個(gè)鉬電極棒和電源，其中，多個(gè)鉬電極棒用來產(chǎn)生熔融態(tài)玻璃的電阻熱，電源連接至鉬電極棒，以用來操作鉬電極棒所需的功率施加到鉬電極棒。鉬電極棒設(shè)在加熱區(qū)和冷卻區(qū)內(nèi)，設(shè)置在熔窯的底部并沿著熔窯底部的兩個(gè)對(duì)立側(cè)面端部安裝以便相互面對(duì)。
文檔編號(hào)C03B5/193GK1762865SQ200510098238
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月1日
發(fā)明者梁在翊, 柳政宇, 金容洙, 崔棕淳, 鄭清薰 申請(qǐng)人:三星康寧株式會(huì)社