CN101734841A - 用来制造玻璃的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用来制造玻璃的方法，该方法包括以下步骤：在第一玻璃熔炉中提供玻璃熔体，使得所述玻璃熔体通过连接管，从第一熔炉流到第二熔炉。该方法还包括以下步骤：用第一加热装置加热位于所述连接管的第一区域内的玻璃熔体，用第二加热装置加热位于所述连接管的第二区域内的玻璃熔体。本发明还提供了一种用来制造玻璃的设备，该设备包括第一熔炉、第二熔炉、以及连接所述第一熔炉和第二熔炉的连接管。示例性的设备包括第一加热装置和第二加热装置，所述第一加热装置设计用来对连接管第一区域内的玻璃熔体进行加热，所述第二加热装置设计用来对连接管第二区域内的玻璃熔体进行加热。

Description

用来制造玻璃的设备和方法

本申请要求2008年11月26日提交的美国专利申请第12/324303号的优先权。

技术领域

本发明涉及用来制造玻璃的设备和方法，具体涉及使用多区玻璃熔化器的设备和方法。

背景技术

液晶显示器(LCD)是依赖外部光源用于照明的无源平板显示器。不含碱金属的铝-硅酸盐玻璃通常用于LCD平板玻璃应用。这类玻璃容易在熔炉(熔化器)中填入批料(玻璃进料)的位置，在熔炉(熔化器)的表面上产生稳定的泡沫层。所述泡沫层包含固体二氧化硅内含物，如果在玻璃进入传输系统中之前未将这些内含物除去，它们可能会在完成的玻璃中形成固体的“碎石(stone)”缺陷或者透明的“节点(knot)”缺陷。已经显示当所述泡沫层得以到达熔化器的前壁的时候，其能够通过熔化器的出口将固体的以及气态的内含物传递到玻璃传输系统。这些固体的内含物会在完成的玻璃中成为固体缺陷。所述泡沫层还会将玻璃熔体与在玻璃熔体的自由表面上方的燃烧器提供的热量隔绝。由此使得燃烧器的效率较差，这意味着形成熔体所需的能量的绝大部分是由浸没在熔体的自由表面以下的电极通过焦耳加热提供的。由此需要采用较高的电能水平，会缩短电极的寿命，使得必须频繁地维修熔化器。

具有两个或多个区的单个熔化器可以防止泡沫层中的二氧化硅内含物进入玻璃传输系统。分隔第一区和第二区的壁能够防止第一区中的泡沫层进入第二区。历史上看来，人们已经采用以下方式将熔化器分成多个区：具有一个或多个狭缝形状的喉部的内部冷却的横壁(将一个大的玻璃浴分成两个较小的区)，或者使用由隧道形状的喉部连接的两个独立的室。

对于使用横壁的情况，横壁的两侧都是热的，壁通常会被玻璃较快地腐蚀。因此其工作寿命很短。当横壁顶部破裂时，或者内部冷却出现故障，冷却水直接(爆炸性地)流入玻璃熔体时，熔融操作无法再有效进行。另外，如果横壁是由熔合地氧化锆耐火材料制成的，则横壁的电阻率较低，两个面都会很热。用来加热玻璃浴的一部分电流会通过横壁，独立地对横壁进行加热，有可能会造成横壁受损，或者在熔体中形成氧化锆内含物。一般来说，横壁在有限的时间内是有效的，但是其为玻璃熔合法中寿命有限的部分。

解决这些问题的常规方法是放大熔化器。预期如果要得到没有泡沫的表面，则需要至少将目前的熔炉面积加倍。另外，为了将固体和气态的内含物减少到所需的水平，可能需要进一步翻倍，因此最后熔化器尺寸总计要放大到目前表面积的三倍。如果熔炉的尺寸进行这样大程度的增大，会导致基建成本和操作成本升高，另外，因为电极(通常为氧化锡)的数量也必须增加，也可能会导致玻璃中氧化锡的含量增加到发生熔体因锡石而失透的程度。

还可以将熔化器分隔成不共享用共同的壁的多个区。在此情况下，所述第一区和第二区各自有独立的壁，这些壁通过隧道形状的喉部相连。由此，所述壁可以具有外部冷却，但是在熔化器内会产生很大的未加热区域，玻璃在从第一区通向第二区的过程中，在所述未加热区域内会降低温度。如果玻璃进入第二区的时候的温度低于其离开第一区时的温度，则第二区熔去固体内含物或者澄清除去气态内含物的效果会降低。另外，耐火材料喉部覆盖层会磨损到玻璃层，最终使得泡沫层能够从第一区通过至第二区。喉部泄漏会导致整个工艺停工。

对于能够有效地阻止夹杂在泡沫层中的固体和气体内含物进入传输系统的两区熔化器来说，第一区和第二区之间的分割装置必须能够保持其完整性。否则，熔化器会变成一个大容器，使得泡沫层能够向前移动到前壁，将泡沫层中的固体内含物传递到玻璃传输系统中。

当由两个区组成的熔融工艺有效的时候，能够防止在第二区中形成泡沫层，在第二区中可以获得额外的时间和温度以熔掉进入其中的固体内含物或者澄清除去进入其中的气体内含物。

发明内容

在一个示例性的方面，提供了一种制造玻璃的方法。该方法包括以下步骤：在第一熔炉中提供玻璃熔体，使得所述玻璃熔体通过连接管，从第一熔炉流到第二熔炉。所述玻璃熔体流过位于第二熔炉上游的连接管的第一区域，以及位于第一区域下游的连接管的第二区域。该方法还包括以下步骤：用第一加热装置加热位于所述第一区域内的玻璃熔体，用第二加热装置加热位于所述第二区域内的玻璃熔体。

在另一个示例性的方面，提供了一种制造玻璃的设备。所述设备包括第一熔炉、第二熔炉、以及连接管，所述连接管将所述第一熔炉和第二熔炉相连，用来将玻璃熔体从第一熔炉输送到第二熔炉。所述连接管包括形成第一区域的第一部分和形成第二区域的第二部分。所述第一区域位于第二熔炉的上游，所述第二区域位于第一区域的下游。该设备还包括第一加热装置和第二加热装置，所述第一加热装置配置成对连接管第一区域内的玻璃熔体进行加热，所述第二加热装置配置成对连接管第二区域内的玻璃熔体进行加热。

因此，本发明包括但不限于以下方面和/或实施方式：

C1.一种制造玻璃的方法，所述方法包括以下步骤：

在第一熔炉内提供玻璃熔体；

使得所述玻璃熔体通过连接管，从所述第一熔炉流到第二熔炉，所述玻璃熔体流过位于第二熔炉上游的连接管的第一区域，以及位于第一区域下游的连接管的第二区域；

用第一加热装置对第一区域内的玻璃熔体进行加热；以及

用第二加热装置对第二区域内的玻璃熔体进行加热。

C2.如C1所述的方法，其中第一加热装置独立于第二加热装置进行操作。

C3.如C1或C2中的方法，其中第一加热装置通过使得电流通过连接管的第一部分，对连接管的第一区域内的玻璃熔体进行加热，所述第二加热装置通过使得电流流过连接管的第二部分，对连接管的第二区域内的玻璃熔体进行加热。

C4.如C3中的方法，其中所述连接管的第二部分包括下游折叠端部结构，该结构至少部分地位于第二熔炉的后壁之内，电流流过所述下游折叠端部结构。

C5.如C1-C4中任一项的方法，还包括以下步骤：基于测得的温度，自动调节由所述第一加热装置和第二加热装置中的至少一个提供的热量。

C6.如C1-C5中任一项所述的方法，还包括以下步骤：对位于连接管的第一区域上游的连接管第三区域内的玻璃熔体进行加热，第三加热装置对连接管的第三区域内的玻璃熔体进行加热。

C7.如C1-C6中任一项的方法，还包括以下步骤：对至少部分地位于所述第二熔炉后壁内的下游折叠端部结构进行加热。

C8.如C1-C7中任一项的方法，还包括以下步骤：对至少部分地位于所述第一熔炉前壁内的上游折叠端部结构进行加热。

C9.如C1-C8中任一项的方法，其中当玻璃熔体通过连接管的第一区域和第二区域的时候，玻璃熔体的温度保持在大约1570-1620℃的范围内。

C10.一种用来制造玻璃的设备，其包括：

第一熔炉；

第二熔炉；

连接第一熔炉与第二熔炉的连接管，用来将玻璃熔体从第一熔炉输送到第二熔炉，所述连接管包括形成第一区域的第一部分和形成第二区域的第二部分，所述第一区域位于第二熔炉的上游，所述第二区域位于第一区域的下游；

第一加热装置，其配置成对连接管的第一区域内的玻璃熔体进行加热；

第二加热装置，其配置成对连接管的第二区域内的玻璃熔体进行加热。

C11.如C10的设备，其中所述连接管包括下游折叠端部结构。

C12.如C11的设备，其中所述下游折叠端部结构至少部分地位于第二熔炉的后壁之内。

C13.如C12的设备，其中所述下游折叠端部结构延伸通过后壁，该下游折叠端部结构的一端从后壁的内表面突出到第二熔炉的内部区域。

C14.如C11-C13中任一项的方法，所述连接管还包括至少部分地位于所述第一熔炉前壁内的上游折叠端部结构。

C15.如C11-C14中任一项的设备，其中所述下游折叠端部结构限定一个间隙，耐火材料至少部分地设置在所述间隙中。

C16.如C11-C15中任一项的设备，其中所述下游折叠端部结构包括相对于第二部件共圆心的第一部件。

C17.如C10-C16中任一项的设备，其中所述连接管包括上游折叠端部结构。

C18.如C10-C17中任一项的设备，其中所述第一部分与第二部分电绝缘，所述第一加热装置配置成使电流流过第一部分，以对连接管的第一区域内的玻璃熔体进行加热，所述第二加热元件配置成使电流流过第二部分，以对连接管的第二区域内的玻璃熔体进行加热。

C19.如C10-C18中任一项的设备，还包括第三加热装置，其配置成对位于连接管的第一区域上游的连接管第三区域内的玻璃熔体进行加热。

C20.如C10-C19中任一项的设备，还包括控制装置，该装置配置成根据测得的温度来自动调节由所述第一加热装置和第二加热装置中的至少一个提供的热量。

附图说明

参照附图，阅读本发明的以下详细描述，可以更好地理解本发明的这些方面、特征和优点以及其他的方面、特征和优点，图中：

图1是根据本发明的一个示例性实施方式的设备的横截面侧视图；

图2是图1的设备的放大图，图中显示了连接第一熔炉和第二熔炉的连接管的例子；

图3是一种设备的另一个示例性实施方式的放大图，其包括另一种将第一熔炉和第二熔炉相连的示例性连接管。

具体实施方式

在以下的详述中，为了说明而非限制，给出了说明具体细节的示例性实施方式，以提供对本发明的充分理解。但是，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在从本说明书获益后，可以以不同于本文详述的其它实施方式实施本发明。另外，本文会省去对于众所周知的装置、方法和材料的描述，以免使得本发明的描述难以理解。最后，在任何适用的情况下，相同的编号表示相同的元件。

各种多区熔化设备可以包括本发明的一个或多个方面。例如，本发明的方面可以用于2005年12月29日提交的美国专利公开第2007/0151297号所述的多区熔化设备，该文献全文参考结合入本文中。

如图1所示，一种用来制造玻璃的示例性设备10包括两个或更多个熔炉，例如第一熔炉12和第二熔炉14，这两个熔炉互相分离。例如，所述第一熔炉12和第二熔炉14可配置成在各熔炉中包含的两个玻璃熔体体积之间不共用公共的壁。在一个例子中，所述第一熔炉12可以包括前壁12a，第二熔炉14可以包括后壁14a。所述前壁12a可以看作是玻璃熔体传输到第二熔炉14的时候离开的壁。后壁14a可以看作是玻璃熔体离开前壁12a后进入的壁。如图所示，所述前壁12a可以与后壁14a隔开，也可以朝向后壁14a，但是在其他的实施例中，所述壁也可不相互面对。在图中显示前壁12a与后壁14a基本平行，但是在其他的实施例中，所述前壁可以与后壁成一定角度，或者其他的取向。所述第一熔炉和第二熔炉可以由能够耐受玻璃熔融加工条件的许多种材料构成。例如，所述熔炉一般由非金属耐火砖建造，耐火砖包含烧制的燧土、硅线石、锆石或其他耐火材料。

在一个示例性的实施方式中，所述第二熔炉14提供的熔融速度可以低于第一熔炉12。例如，可以对第一熔炉12中的熔融速度进行选择，使其等于或者高于将原料转化为溶液所需的最低熔融速度。第二熔炉14所提供的熔融速度可以约为第一熔炉12的熔融速度的50-90％。在本文中，熔融速度表示为单位表面积除以玻璃从熔炉流出的流速，例如平方米/吨/天。因此，对于特定的流速，可以很容易地计算所需的熔炉尺寸。在一个例子中，第二熔炉14的长度L₂可以约为第一熔炉12的长度L₁的30-50％。可以对所述第二熔炉14内玻璃熔体的工作深度d₂进行选择，以尽可能提高熔体的温度和熔体在熔炉内的停留时间，该深度可以约为第一熔炉12内的玻璃熔体的深度d₁的65-110％。

如图1和2所示，设备10还可包括将第一熔炉12和第二熔炉14相连的连接管20，用来将玻璃熔体18从第一熔炉12输送到第二熔炉14。所述连接管20可以包括圆柱形管，所述连接管沿基本垂直于所述管的纵轴的面可具有圆形的横截面。在另外的实施例中，所述连接管具有椭圆形、曲线形、多边形或者其它种类的横截面形状。

所述连接管20可以包含各种能够与玻璃的温度和玻璃的化学性质相容的材料。例如，所述连接管20可以配置成在最高约1650℃的温度下保持其结构完整性，同时尽可能减少对玻璃熔体的污染。所述连接管20还可以配置成比较容易加热，以便升高或保持流过连接管20的熔融玻璃的温度。例如，所述连接管20可以包含选自铂族或其合金的难熔金属。所述铂族金属，即钌、铑、钯、锇、铱和铂具有耐化学腐蚀、高温性能极佳、电性质稳定的特征。难熔金属的其它例子可包括钼和钨的合金。

所述连接管20可以具有各种构型。例如，如图2所示，所述连接管20可以包括限定第一区域32的第一部分30以及限定第二区域42的第二部分40。如图所示，所述第一区域32可以位于第二熔炉14的上游，所述第二区域42可以位于第一区域32的下游。所述第一部分30和第二部分40可以互相形成一个整体，或者互相隔开。另外，如图所示，所述第一部分30可以与第二部分40电绝缘，但是在另外的实施例中，所述第一部分和第二部分可以互相电连通。所述第一部分30可以通过许多种方式与第二部分40电绝缘。如图所示，所述第一部分30可以与第二部分40分离并隔开，从而提供电绝缘。玻璃熔体的一些部分可以渗入第一部分30和第二部分40之间的区域并凝固，在相应的电接触件之间形成玻璃塞17。所述凝固的玻璃塞17可以用来填充第一部分和第二部分之间的空隙，将玻璃熔体容纳在连接管之内，同时保持第一部分30和第二部分40之间的电绝缘。

如图2所示，可以设计使得从第一熔炉12流出的玻璃熔体通过位于第一熔炉12的前壁12a中的开口排出，该开口浸没在第一熔炉12中的玻璃熔体18的表面以下。类似的，来自第一熔炉12的玻璃熔体可以通过第二熔炉14的后壁14a中的类似开口进入，该开口浸没在第二熔炉14中的玻璃熔体18的表面之下。如图2所示，所述连接管20可以包括第一端部22以及与第一端部22相反的第二端部24。所述连接管20的邻近各个端部22、24的部分可以设置在与相应的熔炉的耐火壁相邻的位置或者设置在耐火壁之内，例如，可以将连接管20的一部分设置在第一熔炉12的前壁附近或者之内，将连接管20的一部分设置在与第二熔炉14的后壁14a相邻的位置或者之内。各个端部22，24可以设置在相应的熔炉壁宽度的中点附近，进一步设置在相应的熔炉的底部附近。

在一个例子中，所述第一端部22可以至少部分位于在所述第一熔炉12的前壁12a之内。例如，如图2所示，所述第一端部22可以延伸通过前壁12a，第一端部22从前壁12a的内表面向第一熔炉12的内部区域突出一段距离“P1”。将玻璃熔体排入所述连接管20的第一端部22的时候，所述突出距离“P1”可以减少玻璃熔体沿所述前壁12a的内表面流动。通过减少玻璃熔体沿前壁12a的内表面流动，有助于避免前壁12a加速腐蚀，以及避免玻璃熔体中耐火材料的碎石或线条的增加。类似的，所述第二端部24可以至少部分位于第二熔炉14的后壁14a之内。例如，如图2所示，所述第二端部24可以延伸通过后壁14a，第二端部24从后壁14a的内表面向第二熔炉14的内部区域突出一段距离“P2”。当玻璃熔体离开第二端部，第二熔炉14中的玻璃熔体表面开始上升的时候，所述突出距离“P2”可以减少玻璃熔体沿后壁14a内表面的流动。通过减少玻璃熔体沿后壁14a的内表面流动，有助于避免后壁14a加速腐蚀，以及避免玻璃熔体中耐火材料的碎石或线条的增加。所述突出距离“P1”和“P2”各自可以约为0.5-1英寸，但是在其他的实施例中，也可以采用其他的突出距离。

尽管玻璃熔体18可以在熔炉中加热，但是熔炉本身的耐火壁可能无法直接加热。实际上，当玻璃熔体通过第一熔炉12的前壁12a以及第二熔炉14的后壁14a的时候，熔炉的壁可以作为对玻璃熔体的散热片。另外，当玻璃熔体通过连接管20从第一熔炉12的前壁12a流到第二熔炉14的后壁14a的时候，对流和辐射也会造成显著的热损失。如果熔融玻璃通过壁开口和熔炉之间的未加热的连接管，其温度降低可能多达100℃，甚至更多。另外，如果熔体进入第二熔炉14时的温度显著低于在第二熔炉中的熔体的温度，可能会带来一些缺陷。例如，如果进入第二熔炉14中的玻璃熔体温度低得多(例如100℃)，进入第二熔炉14的较冷的玻璃倾向于下沉到第二熔炉14的底部，直接流向熔炉出口。在第二熔炉14中的这种短回流会缩短玻璃熔体在第二熔炉14中的停留时间。因此不希望出现的碎石(stone)和节点(knot)会留在第二熔炉14中，而不能完全溶解在玻璃熔体中，完全溶解则需要更长的停留时间。

本发明的一些方面可以包括两个或更多个加热装置，用来弥补玻璃熔体从第一熔炉12输送到第二熔炉14的时候的热量损失。另外，所述两个或更多个加热装置可以有助于防止连接管20过热，同时能够为玻璃熔体提供有效的温度控制。如图2所示，在一个实施例中，所述设备10可以包括设计用来对连接管20的第一区域32内的玻璃熔体进行加热的第一加热装置，以及设计用来对连接管20的第二区域42内的玻璃熔体进行加热的第二加热装置。通过提供独立的加热装置，可有助于阻止连接管的一些部分发生过热，在某些设备结构中，使用单一加热装置可能会出现这种过热情况。例如，为了升高进入第二熔炉14的玻璃熔体的温度，单一的加热装置可能需要使得连接管20的中间部分过热。通过提供至少两个加热装置，可以在玻璃熔体从第一熔炉12输送到第二熔炉14的时候，逐渐地对玻璃熔体进行串联加热。

所述第一加热装置和第二加热装置可以各种方式加热玻璃熔体。例如，可以通过以下方式加热连接管：感应加热、辐射加热、传导加热、对流加热、或者其他的加热配置，或者加热配置的组合。如上所述，所述第一加热装置和第二加热装置都包括电阻加热配置，但是其中的一种或两种也可包括其他的加热配置。所述电阻加热配置可以使得电流(例如交流电)流过连接管20的一些部分，从而对连接管20的这些部分进行加热。实际上，如图所示，所述第一加热装置可以包括第一电接触件60a和第二电接触件60b，这些电接触件各自设置与连接管20的第一部分30的电连接。本申请中描述的各种电接触件可以包括各种结构。如图2中关于第一电接触件60a所述，各个电接触件可以包括与连接管相连接的铂圆盘70。可以将镍环72焊接在铂圆盘70上，在镍环72和铂圆盘70之间限定出环形流体路径74。可以使得冷却流体循环通过所述环形流体路径，对电接触件进行冷却，提供与连接管电连接的电线路。

第一部分30在第一电接触件60a和第二电接触件60b之间限定电流路径。第一电接触件60a可以包括与继电器80相连的第一电线路61a。类似的，第二电接触件60b可以包括与继电器80相连接的第二电线路61b。所述继电器80可以选择性地闭合或断开包括电源82的第一电路。当第一电路闭合的时候，电源82可以使得电能在电接触件60a、60b之间延伸的连接管20的第一部分30流过，从而对该部分30进行加热。因此，当第一电路闭合的时候，第一加热装置可以对连接管20的第一区域32内的玻璃熔体进行加热。或者，继电器80可以断开第一电路，阻止对连接管20的第一部分30进行加热。

与第一加热装置类似，第二加热装置可以包括第三电接触件62a和第四电接触件62b，所述电接触件各自设置与连接管20的第二部分40的电连接。第二部分40在第三电接触件62a和第四电接触件62b之间限定电流路径。第三电接触件62a可以包括与继电器80相连的第三电路63a。类似的，第四电接触件62b可以包括与继电器80相连接的第四电线路63b。所述继电器80可以选择性地闭合或断开包括电源82的第二电路。当第二电路闭合的时候，电源82可以使得电能在电接触件62a、62b之间延伸的连接管20的第二部分40流过，从而对该部分40进行加热。因此，当第二电路闭合的时候，第二加热装置可以对连接管20的第二区域42内的玻璃熔体进行加热。或者，继电器80可以断开第二电路，阻止对连接管20的第二部分40进行加热。

在一个例子中，可以通过控制装置自动调节至少一个加热装置提供的热量。例如，控制装置可以包括计算机84，其设计用来向继电器80输送信号，用来闭合或者断开第一电路，以控制第一加热装置的加热操作。作为替代或者附加情况，计算机84可以设计用来向继电器80输送信号，用来闭合或者断开第二电路，以控制第二加热装置的加热操作。在一个实例中，所述控制装置可以基于测得的温度，自动调节至少一个加热装置施加的热量。例如，所述第一加热装置可以具有第一温度计31，并且/或者所述第二加热装置可以具有第二温度计41。在一个实例中，所述计算机可以基于从第一温度计31反馈的温度结果自动断开或者闭合所述第一电路。类似的，所述计算机84可以基于从第二温度计41反馈的温度结果自动断开或闭合所述第二电路。因此，所述控制装置可以基于测量的温度自动启动或者停止所述第一加热装置和/或第二加热装置。如上所述，所述继电器80可以通过断开或者闭合第一和第二电路来运作。在另外的实例中，所述控制装置可以通过改变施加在电接触件上的电压来运作。因此，所述控制装置可以基于相应的测得的温度，连续地改变加热装置施加的热量。

如图2所示，所述连接管20的第一端部22可以包括位于第一熔炉12的前壁12a的开口内的基本未折叠的端部结构，但是在另外的实例中，所述第一端部22可设置在与开口相邻的位置以及开口之外。所述连接管20的第二端部24可以具有与第一端部22类似的结构。例如，所述第二端部24可以包括插入第二熔炉14的后壁14a之内的直管部分。但是，将连接管20以直管形式简单地插入所述第一熔炉或第二熔炉之内，而所述连接管20是通过其中流过的电流直接加热的，在此情况下，无法提供令人满意的隧道加热效果。实际上，所述电流会在加热炉以外的两个连接件之间的直管流过。但是，将只对所述电接触件之间的连接管部分进行加热。因此，位于熔炉壁以内的连接管部分中不会有电流通过，这部分连接管不会被加热。根据本发明的一些方面，可以对位于前壁12a以及/或者后壁14a之内的连接管部分进行加热。例如，如下文所述，可以在连接管20的第一端部22提供上游折叠端部结构，并且/或者在连接管20的第二端部24提供下游折叠端部结构。

图2显示了包括任选的下游折叠端部结构44的连接管20的第二端部24。在一个实例中，所述下游折叠端部结构44可以至少部分地设置在所述第二熔炉14的后壁14a之内。例如，所述下游折叠端部结构可以延伸通过后壁14a，该下游折叠端部结构44的一端从后壁14a的内表面向第二熔炉14的内部区域突出距离“P2”。假定折叠端部结构可以在将电接触件设置在第二熔炉14之外的情况下，仍能对位于第二熔炉14的后壁14a之内的折叠端部结构的部分进行加热。实际上，如图所示，所述第三电接触件62a可以设置在折叠端部结构44的第一部件46的端部，而第四电接触件62b可以设置在折叠端部结构44的第二部件47的端部。所述第一部件46和第二部件47可以通过端部部件48相连。电流可以通过第三电接触件62a、通过第一部件46、进入第二熔炉14的后壁14a。然后可以使得所述电流通过端部部件48，然后通过第二部件47改变方向，回到后壁14a。因此，可以理解，可以在将第三和第四电接触件62a、62b位于后壁14a以外的情况下，至少部分地对后壁14a之内的连接管20的第二区域42进行加热。

如上所述，所述下游折叠端部结构44可以限定出间隙。所述间隙可以提供折叠端部结构44的第一部件46与后壁14a之间的隔绝阻挡层。实际上，如图所示，所述第一部件46可以与第二部件47隔开，在其间形成间隙。如图所示，可以将耐火材料45至少部分地放入所述间隙中。所述耐火材料45可以进一步提供隔绝效果，还可以作为隔离装置，在第一部件46和第二部件47之间提供相关的支承。如图所示，示例性的下游折叠端部结构可以包括管的端部部分，其内部外翻，叠置在自身之上，使得第一部件46与第二部件47共圆心。

进入第二熔炉14的熔融玻璃的温度要比离开第一熔炉12的玻璃熔体的温度更重要。因此，如图2所示，可以提供一种仅在第二端部24包括折叠端部结构的设计。或者，如图3所示，可以在连接管120的第一端部122和第二端部124都包括折叠端部结构。实际上，所述第一端部122包括至少部分地位于前壁12a之内的上游折叠端部结构54，所述第二端部124包括至少部分地位于后壁14a之内的下游折叠端部结构44。例如，所述上游折叠端部结构54可以延伸通过前壁12a，该上游折叠端部结构54的一端从前壁12a的内表面向第一熔炉12的内部区域突出距离“P1”。作为附加或者替代情况，所述下游折叠端部结构44可以延伸通过后壁14a，该下游折叠端部结构44的一端从后壁14a的内表面向第二熔炉14的内部区域突出距离“P2”。如上文所述，所述突出距离“P1”和“P2”可以分别减少玻璃熔体沿前壁12a和后壁14a的内表面的流动。通过减少玻璃熔体沿内表面的流动，有助于避免相应壁的加速腐蚀，以及避免在玻璃熔体中耐火材料的碎石或线条的增加。所述突出距离“P1”和“P2”各自可以约为0.5-1英寸，但是在其他的实例中，也可以采用其他的突出距离。

所述上游折叠端部结构54可以是连接管120的第一部分30的一个部分。或者，如图所示，所述连接管120可以包括限定第三区域52的第三部分50，所述第三部分50包括上游折叠端部结构54。所述第三部分50和第一部分30可以形成一个整体，或者互相隔离。另外，如图所示，所述第三部分50可以与第一部分20电绝缘，但是在另外的实例中，所述第三部分和第一部分可以互相电连接。所述第三部分50可以通过许多种方式与第一部分30电绝缘。如图所示，所述第三部分50可以与第一部分30分离并隔开，从而提供电绝缘。玻璃熔体的一些部分可以渗入所述第三部分50和第一部分30之间的区域，并在相应的电接触件之间凝固，用来将玻璃熔体容纳在所述连接管中，同时保持第三部分50和第一部分30之间的电绝缘。

如果提供上游折叠端部结构54的话，该结构54可以基本上为下游折叠端部结构44的镜像，并且可以通过类似的方式操作。因此，如图3所示，所述设备110可以包括第三加热装置，该第三加热装置设计用来对位于连接管120的第一区域32上游的连接管120的第三区域52内的玻璃熔体进行加热。所述第三加热装置可以包括第五电接触件64a和第六电接触件64b，这些电接触件各自设置为与连接管120的第三部分50电连接。第三部分50在第五电接触件64a和第六电接触件64b之间限定电流路径。第五电接触件64a可以包括与继电器80连通的第五电线路65a。类似的，第六电接触件64b可以包括与继电器80相连通的第六电线路65b。所述继电器80可以选择性地闭合或断开包括电源82的第三电路。当第三电路闭合的时候，电源82可以使得电能在电接触件64a、64b之间延伸的连接管120的第三部分50流过，从而对该部分50进行加热。因此，当第三电路闭合的时候，第三加热装置可以对连接管20的第三区域52内的玻璃熔体进行加热。或者，继电器80可以断开第一电路，阻止对连接管120的第三部分50进行加热。

在一个例子中，可以通过控制装置自动调节第一、第二和第三加热装置提供的热量。例如，所述控制装置可以依照关于图2中的设备10所述的方式自动调节第一和第二加热装置。类似的，所述控制装置可以自动调节图3所示的第三加热装置施加的热量。例如，计算机84可以向继电器80输送信号，用来断开或者闭合第三电路，以控制第三加热装置的加热操作。在一个例子中，第三加热装置可以具有第三温度计51，所述计算机84可以根据从第三温度计51反馈回来的温度结果自动地断开或者闭合第三电路。因此所述继电器80可以通过闭合或者断开第三电路来运作。在另外的实例中，所述控制装置可以通过改变施加在电接触件上的电压来运作。因此，所述控制装置可以基于相应的测得的温度，连续地改变加热装置施加的热量。

下面将对根据本发明的方面制备玻璃的示例性方法进行描述。制造玻璃的方法可以包括以下步骤：在第一熔炉12中提供玻璃熔体18。如图1的箭头15所示，将玻璃进料材料输入第一熔炉12中。进料可以通过间歇法引入第一熔炉12，其中，将形成玻璃的组分混合在一起并作为不连续的物料引入第一熔炉，或者将进料连续混合并引入第一玻璃熔炉。可通过熔炉结构中的开口或端口，或者在间歇法中通过使用推杆或铲子，或在连续进料的熔炉情况使用螺杆或螺旋推进装置，如箭头15所示将进料引入该熔炉。进料组分的量和类型构成玻璃的“配方(recipe)”。间歇工艺通常用于少量玻璃以及容量最多为几吨玻璃量级的熔炉，而大型工业化连续进料炉可容纳超过1,500吨的玻璃，每天可传输几百吨玻璃。

进料可以在第一熔炉12中通过由一个或多个在进料上方的燃烧器发射的燃料-空气(或燃料-氧)火焰，或者通过从通常设置在熔炉内壁的电极之间通过的电流，或者这两者，进行加热。炉壁上方的冠状结构也可以由耐火砖构建，覆盖熔炉，在燃烧-加热炉中提供供燃料燃烧的空间。

在某些过程中，进料被燃料-空气火焰首先加热，在进料开始熔化后，进料的电阻率下降。之后电流可以从进料/熔体混合物通过而完成加热和熔融过程。在加热期间，进料发生反应释放各种气体，这些气体在玻璃熔体中形成内含物，通常称作水泡或微气泡。微气泡也可以因为在进料颗粒之间的间隙空间内捕集的空气而形成，和来自耐火砖本身分解到熔体中形成。构成微气泡的气体可包含例如以下的任意一种或它们的混合物：O₂、CO₂、CO、SO₂、Ar、N₂和NO。如果不除去微气泡，微气泡会经过玻璃制造过程，进入最终的玻璃产品中，这是人们所不希望出现的。气体内含物的去除被称为澄清化。如果发生不完全熔融以及溶解，例如如果玻璃熔体在熔融过程中，在适当的温度下的停留时间不足，在最终产品中也会包含固体内含物。固体内含物可以包括未熔融的原料(碎石)以及未完全熔融并与其余的熔体未均匀化的小玻璃熔体区域(节点)，使得其折射率异于整体熔体。

在熔融过程中，会在熔体的表面上形成泡沫层16。对于不含碱的铝硅酸盐玻璃尤其容易出现这种情况。不希望被理论所限制，人们认为泡沫状块体的形成是由于一定程度的氧化铝和氧化硅分层化造成的，其中粘度较高、但密度较小的富含二氧化硅的玻璃浮在粘度较小但是较重的富含氧化铝的玻璃上方。微气泡向上升，通过熔体，被俘获在粘性的富含二氧化硅的玻璃中，形成了位于熔体顶部的泡沫层。该泡沫体还可包含原料进料，以及熔融过程的副产物。

参见图2，本发明的方法还可以包括以下步骤：使得玻璃熔体18通过连接管20从第一熔炉12流入第二熔炉14。如图所示，所述玻璃熔体沿第一路径18a流动通过位于第二熔炉14上游的连接管20的第一区域32。然后所述玻璃熔体继续沿第一路径18a流动通过位于第一区域32下游的连接管20的第二区域42。所述方法还可以包括用第一加热装置对第一区域32内的玻璃熔体进行加热的步骤。在一个实例中，所述第一加热装置可以用来将玻璃熔体的温度保持在与第一熔炉12中玻璃熔体的温度基本相同的水平。例如，所述第一加热装置可以设计用来将第一区域32内的玻璃熔体的温度保持在大约1570-1620℃，例如约1600-1620℃。

所述方法还可以包括用第二加热装置对第二区域42内的玻璃熔体进行加热的步骤。在一个实例中，所述第二加热装置可以用来将玻璃熔体的温度保持在与第一熔炉中玻璃熔体的温度基本相同的水平。例如，所述第二加热装置可以设计用来将第二区域42内的玻璃熔体的温度保持在大约1570-1620℃，例如约1600-1620℃。第二加热装置设计成能够将玻璃熔体以比第二熔炉14中的玻璃熔体平均温度高大约20℃的温度下加入第二熔炉14中。进入第二熔炉14的玻璃熔体较高的温度可以产生旋流形式19。实际上，进入第二熔炉14的玻璃熔体倾向于上升到玻璃熔体的表面处，由于玻璃气泡13在玻璃熔体18的表面处释放，使得澄清过程更容易发生。随着玻璃熔体冷却，其向下流动，一部分玻璃熔体经由旋流形式19折回到后壁14a，再次循环通过第二熔炉14。因此，进入第二熔炉14的相对热的玻璃熔体有助于玻璃熔体18的环流，延长了在第二熔炉14内的停留时间，同时在玻璃熔体流过玻璃熔体的表面的时候，有助于澄清化过程。

较佳的是，可以对第一熔炉12和第二熔炉14之间的连接管20周围的气氛进行调节，在气氛中提供预定的氢气分压。例如，如2005年4月27日提交的美国专利申请公开第2006/0242996号所述，可以利用连接管20外部和与之接触的部位的氢气分压来控制在难熔金属容器中从熔融玻璃中除去气体内含物的操作。可以通过以下方式促进这种控制：将所述容器封闭在围绕该容器的外壳之内，围绕该容器的外壳还封闭与该难熔金属容器相接触的气氛。可以利用当玻璃从第一熔炉12的前壁12a排出的时候进行的冷却，为玻璃内的多价澄清剂重新加载氧。通过随后降低与熔炉壁以外的连接管20接触的气氛中的氢气分压，可以促进氢气从玻璃熔体渗透通过，排出到连接管20以外，使得在从连接管通过的熔融玻璃内发生氧气释放和剧烈鼓泡。这种大量的氧气释放可以有助于熔体内微气泡的合并。可以利用再次加载澄清剂来改进第二熔炉14内的初始澄清化以及随后的澄清化步骤中，例如在位于第二熔炉14下游、与之流体连通的澄清容器11中进行的后续的澄清化步骤。可以通过例如控制与连接管20接触的气氛的有效露点，从而控制与连接管20接触的气氛中的氢气分压。

根据本发明，与第一熔炉12的熔体表面不同，所述第二熔炉14中的玻璃熔体的表面基本上不存在泡沫、颗粒、以及本文所述的其它污染物特征。所述第二熔炉14中的无泡沫的熔体表面可以使得位于熔体表面上方的燃烧器(未显示)具有更高的热效能。所述第一熔炉12中的泡沫层16可以将玻璃熔体与吸收燃烧器产生的热量隔绝。因此，第一熔炉12中用于熔融的热量中有大约75％来自电流产生的焦耳加热，大约25％的热量来源于位于玻璃熔体18上方的燃料-氧气燃烧器。电加热熔融的能量利用效率较高，但是电极附近的侧壁的局部温度非常高，电加热熔融工艺中耐火材料的寿命通常比主要燃烧加热熔融中的寿命短。另一方面，所述第二熔炉14中基本上无泡沫的玻璃熔体表面可以使得大量的热量能够通过燃料-氧气燃烧器而非焦耳电加热提供给熔体。

应当强调，本发明上述实施方式、特别是任意“优选的”实施方式仅仅是可能实现的实施例，仅表示用来清楚理解本发明的原理。可以在基本上不偏离本发明的精神和原理的情况下，对本发明的上述实施方式进行许多的改变和调整。所有这些调整和改变都包括在本文中，包括在本发明和说明书的范围之内，受到所附权利要求书的保护。

Claims (10)

1.一种制造玻璃的方法，所述方法包括以下步骤：

在第一熔炉内提供玻璃熔体；

使得所述玻璃熔体通过连接管，从所述第一熔炉流到第二熔炉，所述玻璃熔体流过位于第二熔炉上游的连接管的第一区域，以及位于第一区域下游的连接管的第二区域；

用第一加热装置对第一区域内的玻璃熔体进行加热；以及

用第二加热装置对第二区域内的玻璃熔体进行加热。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一加热装置通过使得电流通过连接管的第一部分，对连接管的第一区域内的玻璃熔体进行加热，所述第二加热装置通过使得电流通过连接管的第二部分，对连接管的第二区域内的玻璃熔体进行加热。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述连接管的第二部分包括下游折叠端部结构，该结构至少部分地位于第二熔炉的后壁内，电流流过所述下游折叠端部结构。

4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：对至少部分地位于所述第二熔炉后壁内的下游折叠端部结构进行加热。

5.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：对至少部分地位于所述第一熔炉前壁内的上游折叠端部结构进行加热。

6.一种用来制造玻璃的设备，其包括：

第一熔炉；

第二熔炉；

将第一熔炉与第二熔炉相连的连接管，用来将玻璃熔体从第一熔炉输送到第二熔炉，所述连接管包括限定第一区域的第一部分和限定第二区域的第二部分，所述第一区域位于第二熔炉的上游，所述第二区域位于第一区域的下游；

第一加热装置，其设计用来对连接管的第一区域内的玻璃熔体进行加热；

第二加热装置，其设计用来对连接管的第二区域内的玻璃熔体进行加热。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述连接管包括下游折叠端部结构。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述下游折叠端部结构至少部分地位于第二熔炉的后壁之内。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述下游折叠端部结构延伸通过后壁，该下游折叠端部结构的一端从后壁的内表面突出到第二熔炉的内部区域之内。

10.如权利要求6-9中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一部分与第二部分电绝缘，所述第一加热装置配置成使电流流过第一部分，对连接管的第一区域内的玻璃熔体进行加热，所述第二加热元件配置成使电流流过第二部分，对连接管的第二区域内的玻璃熔体进行加热。

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