CN105764862A - 制造玻璃带的玻璃制造设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种玻璃制造设备，所述设备包含加热模块，所述加热模块构造成沿着加热方向将热量辐射到目标表面。所述加热模块包含具有多个平行加热片段的第一细长电阻加热元件，所述多个平行加热片段包含沿着第一加热平面延伸的第一组隔开的加热片段和沿着第二加热平面延伸的第二组隔开的加热片段，在加热方向上所述第二加热平面与第一加热平面隔开。在另一实施例中,从批量熔融的玻璃制造玻璃带的方法包含下述步骤：将批料材料熔融成批量熔融的玻璃,从熔融的玻璃形成玻璃带,和通过使电流通过第一细长电阻加热元件，使用辐射传热来加热熔融的玻璃和玻璃带中的至少一种。

Description

制造玻璃带的玻璃制造设备和方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2013年11月26日提交的美国临时申请系列号61/909,015的优先权，上述申请的内容是本申请的基础并通过参考完整地结合于此，犹如全文叙述于此。

技术领域

本发明总体涉及形成玻璃带的玻璃制造设备和方法，具体来说，涉及包含具有一个或多个细长电阻加热元件的加热模块的玻璃制造设备和使用加热模块来形成玻璃带的方法。

背景

玻璃板常用于例如显示器应用中，如液晶显示器(LCD)、电泳显示器(EPD)、有机发光二极管显示器(OLED)或者等离子体显示面板(PDP)等。一般通过下述来制造玻璃板：使熔融的玻璃流入成形体中，其中可以通过各种带成形工艺例如狭缝拉制、浮法、下拉法、熔合下拉法或者上拉法来形成玻璃带。然后可以对玻璃带进行后续分割，以提供适用于进一步加工成所需的显示器应用的板材玻璃。

发明内容

下面简要归纳本发明的内容，以便提供对详述部分所描述的一些示例性方面的基本理解。

在本发明的第一方面中,玻璃制造设备构造成从批量熔融的玻璃制造玻璃带。设备包含加热模块，所述加热模块构造成沿着加热方向将热量辐射到玻璃制造设备和/或玻璃带的目标表面。加热模块包含具有多个平行加热片段的第一细长电阻加热元件，所述多个平行加热片段包含沿着第一加热平面延伸的第一组隔开的加热片段和沿着第二加热平面延伸的第二组隔开的加热片段，在加热方向上所述第二加热平面与第一加热平面隔开。加热片段在第一组加热片段中的一个加热片段和第二组加热片段中的一个加热片段之间串联(inseries)设置且交替,其中第一组加热片段中每一个加热片段沿加热方向的投影(projection)至少部分地延伸穿过在相应的第二组加热片段中的一对相邻加热片段沿加热方向的一对相邻投影之间限定的空间。

在第一方面的一实施例中,第一加热平面和第二加热平面的几何形貌相似(similar)。

在第一方面的另一实施例中,第一加热平面平行于第二加热平面。

又在第一方面的另一实施例中,第一加热平面和第二加热平面中的至少一个是平坦的。

又在第一方面的另一实施例中,加热元件中的每一个是基本上笔直的。

在第一方面的其它实施例中,细长电阻加热元件包含多个连接片段，所述连接片段分别横跨在第一加热平面和第二加热平面之间，从而连接第一组加热片段中的一个加热片段与第二组加热片段中的一个加热片段。

在第一方面的另一实施例中,加热片段的投影提供100％的占空因数(fillfactor)。

又在第一方面的另一实施例中,细长电阻加热元件包含二硅化钼(MoSi₂)。

又在第一方面的另一实施例中,所述设备还包含第二细长电阻加热元件，其包含多个平行加热片段。第二细长电阻加热元件的每一个加热片段设置成至少部分地横向地位于第一细长电阻加热元件的相应的一对加热元件之间。在一实施例中,第二细长电阻加热元件的所述多个平行加热片段包含沿着第一加热平面延伸的第一组隔开的加热片段和沿着第二加热平面延伸的第二组隔开的加热片段。

第一方面可单独地提供或者与如上所述的第一方面的任意一种实施例或任意组合的实施例组合地提供。

在本发明的第二方面中,玻璃制造设备构造成从批量熔融的玻璃制造玻璃带。所述设备包含加热模块，所述加热模块构造成沿着加热方向将热量辐射到玻璃制造设备的目标表面。所述加热模块包含至少一个细长电阻加热元件，其弯曲成用多个弯曲连接片段相互串联地连接的多个平行加热片段。沿着垂直于加热方向的横向方向，加热片段是相互横向隔开的。沿加热方向的加热片段的相邻投影之间的横向间隔小于所述至少一个细长电阻加热元件的最小弯曲半径的两倍。

在第二方面的一实施例中,所述多个平行加热片段包含在横向方向上沿着第一加热平面延伸的第一组隔开的加热片段和在横向方向上沿着第二加热平面延伸的第二组隔开的加热片段,其中在加热方向上第二加热平面与第一加热平面隔开。所述加热片段在第一组加热片段的一个加热片段和第二组加热片段的一个加热片段之间交替。第一组加热片段中每一加热片段沿加热方向的投影至少部分地延伸穿过在相应的第二组加热片段的一对相邻加热片段沿加热方向的一对相邻投影之间限定的空间。在一实施例中,第一加热平面平行于第二加热平面。在另一实施例中,第一加热平面和第二加热平面中的至少一个是平坦的。

又在第二方面的另一实施例中,加热元件中的每一个是基本上笔直的。

又在第二方面的另一实施例中,加热片段的投影提供100％的占空因数。

又在第二方面的另一实施例中,细长电阻加热元件包含二硅化钼(MoSi₂)。

在第二方面的其它实施例中，至少一个细长电阻加热元件包含多个细长电阻加热元件，其中所述多个细长电阻加热元件中的一个细长电阻加热元件的每一个加热片段设置成至少部分地横向位于所述多个细长电阻加热元件中的另一个细长电阻加热元件的一对加热片段之间。

第二方面可单独地提供或者与如上所述的第二方面的任意一种实施例或任意组合的实施例组合地提供。

在本发明的第三方面中,从批量熔融的玻璃制造玻璃带的方法包含将批料材料熔融成批量熔融的玻璃的步骤(I)，以及从熔融的玻璃形成玻璃带的步骤(II)。所述方法还包含下述步骤(III)：通过使电流通过第一细长电阻加热元件，使用辐射传热来加热熔融的玻璃和玻璃带中的至少一种。第一细长电阻加热元件包含多个平行加热片段，所述多个平行加热片段包含沿着第一加热平面延伸的第一组隔开的加热片段和沿着第二加热平面延伸的第二组隔开的加热片段，在加热方向上所述第二加热平面与第一加热平面隔开。所述加热片段在第一组加热片段的一个加热片段和第二组加热片段的一个加热片段之间串联地设置且交替。第一组加热片段中每一加热片段沿加热方向的投影至少部分地延伸穿过在相应的第二组加热片段的一对相邻加热片段沿加热方向的一对相邻投影之间限定的空间。

在第三方面的一实施例中,加热片段的投影提供100％的占空因数。

第三方面可单独地提供或与如上所述的第三方面的实施例组合地提供。

附图简要说明

当参考附图阅读下面的详细描述时将更好地理解这些和其它方面，其中：

图1是根据本发明的一实施例的包含形成装置的玻璃制造设备的示意图；

图2是沿着图1的线2-2的形成装置的横截面局部放大透视图；

图3是沿着图1的线2-2的形成装置的横截面视图；

图4是根据本发明一实施例的加热模块的透视图。

图5是沿着图4的线5-5的加热模块的正视图；

图6是沿着图5的线6-6的加热模块的俯视图；

图7示意性地显示图6的加热模块，其中沿加热方向的第一组加热片段中每一加热片段的投影至少部分地延伸穿过在相应第二组加热片段的一对相邻加热片段沿加热方向的一对相邻投影之间限定的空间；

图8显示图7的第一组加热片段和第二组加热片段在目标表面上的投影的足迹；

图9是沿着图5的线9-9的加热模块的侧视图；

图10是根据本发明另一实施例的加热模块的俯视透视图。

图11示意性地显示图10所示加热模块的局部放大部分，其中第一组加热片段中每一个加热片段沿加热方向的投影至少部分地延伸穿过在相应第二组加热片段的一对相邻加热片段沿加热方向的一对相邻投影之间限定的空间,且加热模块的占空因数是100％；

图12显示图10的第一组加热片段和第二组加热片段在目标表面上的投影的足迹；

图13是图10所示加热模块的侧视图；

图14是根据本发明又一实施例的加热模块的透视图。

图15是图14所示加热模块的俯视图；和

图16是图14所示加热模块的侧视图。

具体描述

在此将参照附图更完整地描述示例，附图中给出了各种示例实施方式。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是，本发明可以以许多不同的方式实施，不应被解读成局限于在此提出的实施方式。

图1显示用于熔合拉制玻璃带103的玻璃制造设备101的示意图，该玻璃带103用于后续地加工成玻璃板。所示玻璃形成设备包含熔合拉制设备，但在其它实施例中可提供其它熔合形成设备。所述玻璃制造设备101可以包括熔融容器105(例如，熔融炉)，该熔融容器105配置成用来从储料斗109接收批料材料107。所述批料材料107可以通过批料输送装置111引入，用电动机113来驱动所述批料输送装置113。可构造任选的控制器115来激活电动机113，从而将所需量的批料材料107引入熔融容器105，如通过箭头117所示。玻璃金属探针119可用于测量竖管123内的玻璃熔体(例如，熔融的玻璃)121的高度，并通过通信线路125将测得的信息传输到控制器115。

玻璃制造设备101还可包含澄清容器127,例如澄清管,其位于熔融容器105下游且通过第一连接管129与熔融容器105流体连通。混合容器131例如搅拌腔室还可位于澄清容器127下游，且输送容器133例如碗状物可位于混合容器131下游。如图所示，第二连接管135可将澄清容器127连接到混合容器131，第三连接管137可将混合容器131连接到输送容器133。还如图所示，可设置下导管139来将熔融的玻璃121从输送容器133输送到形成装置143的进口141。如图所示，玻璃熔体工位的示例包括所述熔融容器105、澄清容器127、混合容器131、输送容器133和成形容器143，其可以以串联的形式沿着玻璃制造设备101设置。

所述熔融容器105通常由耐火材料制造，例如由耐火(例如陶瓷)砖制造。所述玻璃制造设备101还可包括通常由铂或含铂金属例如铂-铑、铂-铱以及它们的组合构成的部件，但是这些部件还包含诸如以下的难熔金属：例如钼、钯、铼、钽、钛、钨、钌、锇、锆和它们的合金以及/或者二氧化锆。含铂的组件可包含下述中的一种或多种：第一连接管129,澄清容器127(例如,澄清管),第二连接管135,竖管123,混合容器131(例如,搅拌腔室),第三连接管137,输送容器133(例如,碗状物),下导管139和进口141。形成装置143由陶瓷材料(例如耐火材料)制成，并设计用来形成玻璃带103。

玻璃制造设备101还可包含在图1和2中示意性地显示的一个或多个加热模块151。加热模块151可位于各种位置以向玻璃制造设备101的一部分提供热量，从而间接加热玻璃带和/或设置成直接加热玻璃带。例如,加热模块151可包含边缘引导件加热模块153a,153b，其构造成加热边缘引导件223(参见图2)，从而间接加热在边缘引导件上通过的玻璃带边缘和/或直接加热在边缘引导件上通过的玻璃带边缘。在这种实施例中，边缘引导件加热模块153a,153b可独立地操作，以在每一个边缘引导件处提供所需的加热。

如图1所示，在其它实施例中，可沿着加热轴线隔开一系列加热模块155a-e，从而直接加热拉制玻璃带。在这种实施例中,加热模块155a-e可进行独立操作，以沿着加热轴线提供所需的热量分布，从而适当地加热经过加热轴线的玻璃带的横向长度(lateralextent)。

因此,在一些实施例中,可将一个或多个加热模块151设置在形成装置143附近，用于将热辐射直接或间接地投射到形成装置143的一部分和/或从形成装置143拉制的玻璃带的一部分。在另一种情况下，可在任意玻璃熔融工位的附近设置一个或多个加热模块151，例如熔融容器105,澄清容器127,混合容器131,或输送容器133。又在另一种情况下，一个或多个加热模块151可向熔融的玻璃121提供热量。

图2是沿着图1的线2-2的玻璃制造设备101的横截面透视图。如图所示,形成装置143可包含至少部分地由一对堰限定的槽201，所述一对堰包含第一堰203和第二堰205，其限定槽201的相对的侧面。形成装置143还可包含形成楔211，其包含在形成楔211的相对端部之间延伸的一对向下倾斜的形成表面部分213,215。所述一对向下倾斜的形成表面部分213、215沿着下游方向217会聚，以形成根部219。拉制平面221延伸通过根部219，其中可以在下游方向217沿着所述拉制平面221拉制玻璃带103。如图所示,拉制平面221可在根部219处一分为二，但拉制平面221可相对于根部219在其它方向上延伸。

可任选地为形成装置143提供一个或多个边缘引导件223，其与一对向下倾斜的形成表面部分213,215中的至少一个相交。在其他实施例中，一个或多个边缘引导件可以与两个向下倾斜的成形表面部分213、215都相交。在其它实施例中,可分别在形成楔211的相反端部中的每个端部处设置边缘引导件，其中玻璃带103的边缘通过溢流出边缘引导件223的熔融的玻璃来形成。例如,如图2所示,边缘引导件223可设置在第一相反端部225处，且第二相同的边缘引导件(未在图2中显示)可设置在第二相反端部227处(参见图1中的223)。每一边缘引导件223可构造成与两个向下倾斜的形成表面部分213,215都相交。每一边缘引导件223可以是基本相互相同的，但是在其他例子中，边缘引导件也可以具有不同特征。根据本发明的一些方面，可以使用各种成形楔和边缘引导件构造。例如,本发明的方面可与下述文献中批露的形成楔和边缘引导件构造一起使用：美国专利号3,451,798,美国专利号3,537,834和/或美国专利号7,409,839，以上各文的全部内容通过引用纳入本文。

如图3所示,加热模块151可包含至少一个细长电阻加热元件251。在一实施例中,电阻加热元件251可安装到安装架229，但在其它实施例中，加热元件可安装在其它结构上或可为自立式的。在另一种情况下，可通过安装架229或其它结构部分地或整体地容纳、嵌入或以其它方式接收电阻加热元件251的一部分。例如,整体电阻加热元件可容纳在腔室之内或嵌入(例如，包封)在安装架中，从而通过安装架沿着朝向目标区域的方向传递热量。在一实施例中,在辐射到目标表面之前，来自电阻加热元件的热量可穿过导热材料例如碳化硅(SiC)。

图3显示沿着图2的线2-2的玻璃制造设备的示例截面视图,其中显示了加热模块151相对于玻璃制造设备101的示例位置。加热模块151可设置在目标表面附近,例如设置在形成装置143的两侧(参见图2)。如图所示，可设置每一个加热模块151，从而电阻加热元件251的片段255,257基本上平行于拉制平面221延伸。在另一种情况下,可以一定角度设置加热模块151，从而片段255,257基本上平行于各目标形成表面部分213,215延伸。虽然没有显示，但在其它实施例中，加热模块151可进行取向，从而取决于加热应用，片段255,257相对于目标表面以一定角度延伸。然而,基本上平行于目标表面取向可促进沿着加热模块的整体目标加热足迹的均匀热量分布。加热模块151和目标表面之间的距离可基于下述来决定：所需的目标表面温度,加热模块151的总加热功率等。

参考图4-5,分别显示了根据本发明的第一实施方式的细长电阻加热模块151的透视图和正视图。细长电阻加热元件251可以辐射的形式，将热能从电阻加热元件251表面转移到待用电阻加热元件251加热的目标。电阻加热元件251可包含二硅化钼(MoSi₂),Kanthal铁-铬-铝(FeCrAl)合金,AlkrothalFeCrAl合金,NiCr基合金,碳化硅(SiC),或包含金属材料、陶瓷材料或其组合的其它电阻元件。

细长电阻加热元件251可包含第一组加热片段255和第二组加热片段257,它们中的每一组都在每一加热片段255,257的两端部上包含第一端部部分258和第二端部部分260。如图5所示,第一组加热片段255可设置成彼此平行。此外,如图所示,第一组加热片段255可为彼此隔开的，从而在第一组加热片段255的相邻一对加热片段之间限定空间。这样,第一组加热片段255的每一加热片段可设置在相邻一对加热片段255之间且不接触所述相邻一对加热片段,在一些实施例中可相互平行。类似地,第二组加热片段257可设置成相互平行。此外,如图所示,第二组加热片段257可为彼此隔开的，从而在第二组加热片段257的相邻一对加热片段之间限定空间。这样,第二组加热片段257的每一加热片段设置在相邻一对加热片段257之间且不接触所述相邻一对加热片段,在一些实施例中可相互平行。

第一组和第二组加热片段255,257各自的每一加热片段可包括杆，所述杆具有预定的直径，且具有可以各种构造设置的不同形状和尺寸。例如,加热片段255,257可为基本上直线的，而在另一种情况下,加热片段的一部分可包含螺旋形,“S”形状,“C”形状，蛇形或其组合。

细长电阻加热元件251还可包含多个连接片段267，其分别连接第一组加热片段255中的一片段与第二组加热片段257中的一片段。在一些实施例中,连接片段267可包含凸角(lobe),例如弯曲片段，其限定弯曲半径269，用于连接第一组加热片段255的一个加热片段与第二组加热片段257的一个加热片段。连接片段267的弯曲半径269可基于连接片段267的直径来设计。例如,在一些实施例中,连接片段267的最小弯曲半径269可为连接片段267直径的4倍到5倍。连接片段267的弯曲半径269还可取决于连接片段267的热机械性质。在连接片段267弯曲到低于细长电阻加热元件的最小弯曲半径269的情况下,可不利地降低细长电阻加热元件的性能。例如,可薄化或切割电阻加热元件的直径。这样,需要将弯曲半径保持大于或等于最小弯曲半径，从而保持细长电阻加热元件的性能和结构完整性，同时增加从加热片段到目标的热能供应。这可通过下述来实现：提供细长电阻加热元件，其具有沿着各偏移加热平面(offsetheatingplane)(例如,261,263)延伸的错列的加热片段(255,257)。以这种方式设置细长电阻加热元件可有效地束紧加热片段的热量投射并具有增加的占空因数(fillfactor)，同时使弯曲半径保持大于或等于最小弯曲半径。

应理解，连接片段267可为另一种形式。在一种情况下,连接片段267可为有角的，以包括锐角、钝角和/或直角。在另一种情况下,连接片段267的一部分可包含螺旋形状,和“S”形状,或“C”形状。

图6显示图4的电阻加热模块151沿着线6-6的俯视图，其中将电阻加热元件251安装到安装架229。如图所示，第一组和第二组加热片段255,257可构造成设置在空间分离的平面上。第一组加热片段255可沿着第一加热平面261延伸。类似地,第二组加热片段257可沿着第二加热平面263延伸,其中在加热方向253上，第二加热平面263可与第一加热平面261隔开预定深度偏移(depthoffset)265。

应理解第一加热平面和第二加热平面261,263可为虚拟的，且几何形貌可彼此相似。第一加热平面和第二加热平面261,263可构造成平坦的，且相互平行，在第一加热平面和第二加热平面261,263之间存在预定深度偏移265。在其它情况下,取决于待加热的物体的形状，第一加热平面和第二加热平面可设置成不同构造。例如,在加热圆筒状目标的弯曲的侧面时，第一加热平面和第二加热平面中的至少一个可包括弯曲的形状来沿圆周包裹待加热的圆筒状目标。在另一实施例中,当用电阻加热元件来加热平坦的物体时,第一加热平面和第二加热平面中的至少一个可构造成平坦的，用于贴合要加热的平坦的目标形状。

第一组加热片段和第二组加热片段255,257在第一组加热片段255的一个加热片段和第二组加热片段257的一个加热片段之间可串联地设置，且可交替地设置。例如,第一组加热片段255的一个第一加热片段可在第一加热平面261上，而相邻第二组加热片段257的一个第二加热片段可在第二加热平面263上。对于这种构造，每个连接片段267可跨越第一加热平面261和第二加热平面263之间，从而连接第一组加热片段255的一个加热片段与第二组加热片段257的一个加热片段。

对于在第一加热平面和第二加热平面261,263之间跨越的加热片段而言,角度偏移(angularoffset)271可定义为在由每一组相邻加热片段形成的平面之间的角度。在图6中，加热元件251的角度偏移271是90度，但取决于第一加热平面和第二加热平面上加热片段的构造，还可具有其它角度偏移,例如15度,30度,45度或60度或在0度和180度之间的任意角度。还应理解，虽然电阻加热元件可包含一个角度偏移,但在另一种情况下,例如当目标具有复杂的表面形貌时,电阻加热元件可具有多个不同角度偏移，用于贴合目标的表面形貌。

占空因数可为确定通过电阻加热元件在目标上投射的总热量的参数之一。占空因数可通过目标表面看见的加热片段的表面积除以电阻加热元件总足迹的比例来限定,其中电阻加热元件的总足迹包含电阻加热元件自身的足迹以及相邻加热片段之间的任意间隙。间隙表示其中不通过任何加热片段直接提供热量的区域，因此对目标表面的温度增加没有贡献。因此，可理解投射到单位目标表面积的热量的强度和相应的总热量通常与占空因数成正比。对于角度偏移为180度的平面电阻加热元件,占空因数通常可小于20％。平面加热元件的这种有限的占空因数可归因于在相邻加热片段之间形成的间隙或开口。

在本发明中，可通过控制电阻加热元件的角度偏移来获得高占空因数。换句话说，通过控制角度偏移,可控制加热片段在单位目标表面积上的投影(projection)。

图7示意性地显示沿加热方向253，从图4所示加热模块151的每一加热片段到目标273表面275上的热量投影,其中电阻加热元件251包含90度角度偏移。来自第一组加热片段255的第一投影277用虚线表示，来自第二组加热片段257的第二投影279用实线表示。图7中电阻加热元件的占空因数可为约40％,这约为角度偏移为180度的典型平面加热元件的两倍。如上所述，占空因数增加是因为降低了相邻加热片段277,279的投影之间的间隙281,以及因为从目标273沿加热方向253观察时加热片段数目增加。显然，与角度偏移为180度的平面加热元件相比，角度偏移为非180度的电阻加热元件251可为单位面积的目标表面275提供更多的热量。

具有非180度角度偏移的加热元件的增加的加热片段的投影可替代地以下面的方式进行描述。对于具有180度角度偏移的平面加热元件,当沿加热方向观察时,相邻加热片段投影之间的间隙可为加热元件的连接片段最小弯曲半径的至少两倍。同时，对于分别在第一加热平面和第二加热平面261,263上包含第一组加热片段和第二组加热片段255,257的加热元件251而言，当沿加热方向253观察时,相邻加热片段的投影之间的间隙281可小于电阻加热片段的连接片段最小弯曲半径269的两倍。例如,对于包含横向隔开的具有非180度角度偏移关系的加热片段的任意电阻加热元件而言,当沿加热方向观察时，相邻加热片段之间的间隙可小于最小弯曲半径的两倍。随着加热片段投影之间的间隙减小,沿加热方向的加热片段投影增加。

加热模块151的增加的占空因数的效果还可如图8所示,其中示意性地显示在目标表面275上来自图7所示电阻加热元件的热量投影。类似于图7，来自第一组加热片段255的第一热量投影277用虚线矩形表示，来自第二组加热片段257的第二热量投影279用实线矩形表示。来自第一组加热片段255的第一投影277通过由来自第二组加热片段257的相邻第二投影279形成的间隙281。类似地，来自第二组加热片段257的第二投影279通过由来自第一组加热片段255的相邻第一投影277形成的间隙281。第一投影和第二投影表示其中用第一加热片段和第二加热片段直接传热的区域。这样,具有非180度角度偏移的加热片段可增加从单位面积的目标表面观察的加热片段数目，从而在最小弯曲半径相同的情况下，与使用具有180度角度偏移的加热片段可获得的占空因数相比，具有非180度角度偏移的加热片段可获得更高的占空因数。

虽然占空因数是细长电阻加热元件中的重要参数,但深度偏移也可在设计细长电阻加热元件时进行考虑。如图9所示,深度偏移265可定义为第一加热平面261和第二加热平面263之间的距离。当沿加热方向253从目标观察时,从第一加热平面和第二加热平面261,263上的加热片段发射的热量强度可不同，因为已知热量强度可与加热片段和目标之间的距离成反比，且符合下述公式:

其中从包含多个加热片段的电阻加热元件提供热量,距离是目标表面和加热片段之间的距离。

从电阻加热元件251的构造，可以理解用于加热目标的电阻加热元件251的总长度可长于平面加热元件的总长度,因为电阻加热元件251的加热片段横跨在第一加热平面和第二加热平面261,263上。例如,用于覆盖目标表面上的相同足迹时，图4中电阻加热元件251的总长度比角度偏移为180度的平面加热元件的总长度长约41％。

虽然更长的电阻加热元件可意味着更高的材料成本，但使用更长的电阻加热元件对于在稳定操作条件下操作电阻加热元件而言最终可能是优选的，因为更长的电阻加热元件可在较低加热功率/单位长度电阻加热元件下操作，这在下面的实施例中可详细描述。对于给定的电阻加热元件,因为电阻加热元件的电阻，到达电阻加热元件的输入电流可产生加热效应，且符合下述公式:

P＝R·I²

其中P是来自电阻加热元件的总加热功率,R是电阻加热元件的电阻,其中R通常与电阻加热元件的长度成正比。I是流经电阻加热元件的电流。因为R通常与电阻加热元件长度成正比,所以对于相同量的电流输入而言，增加电阻加热元件长度会增加来自电阻加热元件的总加热功率。

在一种情况下,对于0.1欧姆/英寸的10英寸长加热元件,加热元件的总R是1.0欧姆(＝10英寸×0.1欧姆/英寸)。电流输入为10安培时，根据上述公式，加热元件的总加热功率计算为100瓦特(＝1.0欧姆×(10安培)²)。加热功率/单位长度加热元件是10瓦特/英寸(＝100瓦特/10英寸)。

为了比较，对于0.1欧姆/英寸的100英寸长的加热元件而言,加热元件的总R是10欧姆(＝100英寸×0.1欧姆/英寸)。电流输入为10安培时，根据上述公式，加热元件的总加热功率计算为1000瓦特(＝10欧姆×(10安培)²)，这是10英寸长加热元件的10倍。加热功率/单位长度加热元件是10瓦特/英寸(＝1000瓦特/100英寸),这与10英寸长度加热元件的相同。

除了能具有高总加热功率以外，就延长加热元件的寿命而言，更长的细长电阻加热元件可为有益的。假设加热目标需要100瓦特总加热功率,10英寸长加热元件需要的加热功率/单位长度是10瓦特/英寸,而100英寸长加热元件需要的加热功率/单位长度仅为1瓦特/英寸。结果，与沿着10英寸长加热元件相比，加热功率可更均匀地沿着100英寸长加热元件朝向待加热的目标耗散。因此,与10英寸长加热元件相比,100英寸-长加热元件的实际表面温度可显著降低，这对于增加加热元件的寿命以及向目标提供更高总加热功率而言都可为有益的。

图9显示图4所示加热模块151的侧视图,其中显示第一加热平面和第二加热平面261,263设置成相互平行，且具有深度偏移265。如上所述，可能需要将相对于第二加热平面263的深度偏移265保持为最小值,因为从第一加热平面261投影到目标表面的热量投影的强度(和相应的量)会小于从第二加热平面263投影到目标表面275的热量投影的强度(和相应的量),同时在设计深度偏移265时还需要考虑来自电阻加热元件251的总加热功率。虽然第一加热平面和第二加热平面261,263与目标275的距离不同,但可理解当与加热平面261,263和目标275隔开的距离相比深度偏移265较小时，来自第一加热平面和第二加热平面261,263的热量强度可构造成彼此基本上相似。

细长电阻加热元件可由多个加热片段和连接片段形成。例如,可使用焊接步骤，来可操作地连接加热片段与连接片段，从而形成细长电阻加热元件。在另一种情况下,细长电阻加热元件可为单件式的(onepiece)。例如,细长电阻加热元件可设计成可控地弯曲或卷绕，从而包含多个加热片段和连接片段。

图10显示根据本发明第二实施方式的加热模块151的俯视透视图。图10中的电阻加热元件351可包含在第一加热平面361上的第一组加热片段355,和在第二加热平面363上的第二组加热片段357。电阻加热元件351的角度偏移371是约45度,这远远小于图4中电阻加热元件251的角度偏移。图10中电阻加热元件351的更小的角度偏移可降低来自相邻加热片段355,357投影之间的间隔,增加沿加热方向253的加热片段355,357数目,并相应地增加电阻加热元件351的占空因数。

来自图10所示加热模块的每一加热片段在加热方向253上的热量投影示于图11。来自第一加热片段355的投影377用虚线表示,来自第二加热片段357的投影379用实线表示。电阻加热元件351的占空因数是100％。占空因数为100％表明加热元件可向目标表面275提供最高热量。为了使占空因数为100％,加热片段可设置成当从目标观察时，相邻加热片段之间没有任何开口或间隙。如通过目标表面275所见，在加热片段355,357之间没有观察到间隙或开口。这样,可向全部目标表面区域提供来自电阻加热元件351的热量。因此,从占空因数为100％的电阻加热元件351传递的热量可将最大热量传递到目标表面275。在向设置在空间可用率受限的空间中的加热元件提供最大热量的情况下，具有100％占空因数的电阻加热元件351可为特别有益的。

来自第一组加热片段和第二组加热片段355,357的热量投影377,379的足迹还如图12示意性地显示。来自第一加热片段355的投影377用虚线矩形表示,来自第二加热片段357的投影379用于实线矩形表示，其穿过相邻第一加热片段355。应注意，来自第一组加热片段和第二组加热片段355,357的投影不必呈矩形的形式，只是显示来示意性地表示在目标表面275上的投影。因为电阻加热元件351的占空因数是100％,实线投影和虚线投影的外部边界相互重叠，在相邻投影377,379之间不存在间隙或开口。这样,可将最大热量传递到目标表面275。

图13显示图10所示电阻加热元件351的侧视图。第一加热平面和第二加热平面361,363设置成相互平行，且具有预定深度偏移365。

覆盖目标表面上的相同足迹时，电阻加热元件351的总长度可约为平面加热元件总长度的6.6倍。因此,与图4所示的那些相比，显然电阻加热元件351可提供还更高的总加热功率。可理解电阻加热元件351可与玻璃形成装置中的一个或多个边缘引导件联用，用于补偿在玻璃形成过程中的任何热损失，和防止熔融的玻璃或玻璃带发生失透，这可使得必须具有局部加热能力。

图14显示根据本发明第三实施方式的加热模块151的透视图。加热模块151包含第一细长电阻加热元件和第二细长电阻加热元件452,453。第一细长电阻加热元件和第二细长电阻加热元件452,453的角度偏移可为90度,其与图4所示的细长电阻加热元件251相同。第一细长电阻加热元件和第二细长电阻加热元件452,453可构造成彼此独立操作，或统一操作。例如,电流可构造成只通过第一细长电阻加热元件和第二细长电阻加热元件452,453中的一个细长电阻加热元件，用于将热量投射到目标表面275，而另一个细长电阻加热元件是非操作的。在另一种情况下,可使电流同时通过第一细长电阻加热元件和第二细长电阻加热元件452,453，用于产生热量。第一电阻加热元件和第二电阻加热元件中的至少一个可包含二硅化钼(MoSi₂),Kanthal铁-铬-铝(FeCrAl)合金,AlkrothalFeCrAl合金,NiCr基合金,碳化硅(SiC),或包含金属材料、陶瓷材料或其组合的其它电阻元件。

第一细长电阻加热元件和第二细长电阻加热元件452,453中的每一个包含多个平行第一组加热片段454和第二组加热片段455,其分别通过多个连接片段467彼此串联地连接。如图所示，第二细长电阻加热元件453的每一加热片段可设置成至少部分地横向地位于第一细长电阻加热元件452的相应的一对加热片段之间。例如,第二细长电阻加热元件453可与第一细长电阻加热元件452交织，从而第一细长电阻加热元件和第二细长电阻加热元件452,453的第一组加热片段454在第一加热平面461上,第一细长电阻加热元件和第二细长电阻加热元件452,453的第二组加热片段455在第二加热平面463上。

虽然在图14中加热模块151包含第一细长电阻加热元件和第二细长电阻加热元件452,453,加热模块151可包含多于两个细长电阻加热元件。例如,电阻加热元件可包含3个、4个或更多个细长电阻加热元件,只要电阻加热元件的相邻加热片段之间的间隙可至少部分地横向容纳相邻电阻加热元件的加热片段中的多个加热片段。

图15是图14所示的包含第一电阻加热元件和第二电阻加热元件452,453的加热模块151的俯视图,其中显示通过第一电阻加热元件和第二电阻加热元件452,453在目标表面275上的热量投影。来自第一加热片段454的投影477用虚线表示,来自第二加热片段455的投影479用实线表示。第一电阻加热元件和第二电阻加热元件452,453的占空因数是50％,这高于图4所示电阻加热元件251的占空因数。因此，可理解，可通过改变加热片段的角度偏移和/或通过添加额外的加热片段来控制电阻加热片段的占空因数。

图16显示图14所示加热模块151的侧视图。第一加热平面和第二加热平面461,463具有深度偏移465并设置成相互平行，但应理解,在另一种情况下,加热平面的至少一部分可进行弯曲，用于加热具有非平坦的表面形貌的目标。

加热模块151包含第一电阻加热元件和第二电阻加热元件452,453，其在投射高总加热功率量时可为有益的。因为每一个电阻加热元件452,453可构造成可独立操作的,加热模块151的最大总加热功率可为图4所示的包含一个细长电阻加热元件的电阻加热元件251的加热功率的两倍。因此,在局部地向熔融的玻璃或玻璃制造设备的一部分提供大量的热量时，包含多个加热元件的电阻加热元件可为特别有益的。取决于用于加热熔融的玻璃或玻璃制造设备至少一部分的热量,形成加热模块时可使用多于两个加热元件。例如，虽然没有显示，但电阻加热元件可包含多于两个加热元件，从而增加到达目标表面的热量投影总量。

对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不背离权利要求书的精神和范围的情况下作出各种修改和变动。

Claims (20)

1.一种玻璃制造设备，其构造成从批量熔融的玻璃制造玻璃带,所述设备包含:

加热模块，所述加热模块构造成沿着加热方向将热量辐射到玻璃制造设备和/或玻璃带的目标表面,其中所述加热模块包含具有多个平行加热片段的第一细长电阻加热元件，所述多个平行加热片段包含沿着第一加热平面延伸的第一组隔开的加热片段和沿着第二加热平面延伸的第二组隔开的加热片段，在加热方向上所述第二加热平面与第一加热平面隔开,其中所述加热片段在第一组加热片段中的一个加热片段和第二组加热片段中的一个加热片段之间串联地设置并交替,以及其中第一组加热片段中的每一个加热片段沿加热方向的投影至少部分地延伸穿过在相应第二组加热片段中的一对相邻加热片段沿加热方向的一对相邻投影之间限定的空间。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，第一加热平面和第二加热平面的几何形状相似。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，第一加热平面平行于第二加热平面。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，第一加热平面和第二加热平面中的至少一个是平坦的。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述加热元件中的每一个是基本上笔直的。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述细长电阻加热元件包含多个连接片段，所述连接片段各自横跨在第一加热平面和第二加热平面之间，从而连接第一组加热片段中的一个加热片段与第二组加热片段中的一个加热片段。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述加热片段的投影提供100％的占空因数。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述细长电阻加热元件包含二硅化钼(MoSi₂)。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包含具有多个平行加热片段的第二细长电阻加热元件,其中第二细长电阻加热元件中的每一个加热片段设置成至少部分地横向位于在第一细长电阻加热元件的相应一对加热元件之间。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，第二细长电阻加热元件的所述多个平行加热片段包含沿着第一加热平面延伸的第一组隔开的加热片段和沿着第二加热平面延伸的第二组隔开的加热片段。

11.一种玻璃制造设备，其构造成从批量熔融的玻璃制造玻璃带,所述设备包含:

加热模块，所述加热模块构造成沿着加热方向将热量辐射到玻璃制造设备的目标表面，其中所述加热模块包含至少一个细长电阻加热元件，所述至少一个细长电阻加热元件弯曲成用多个弯曲连接片段相互串联地连接的多个平行加热片段，

其中沿着垂直于加热方向的横向方向，所述加热片段是相互横向隔开的，以及在加热方向上，沿横向方向的加热片段的相邻投影之间的横向间隔小于所述至少一个细长电阻加热元件的最小弯曲半径的两倍。

12.如权利要求11所述的玻璃制造设备，其特征在于，所述多个平行的加热片段包含在横向方向上沿着第一加热平面延伸的第一组隔开的加热片段和在横向方向上沿着第二加热平面延伸的第二组隔开的加热片段,其中在加热方向上第二加热平面与第一加热平面隔开,其中所述加热片段在第一组加热片段中的一个加热片段和第二组加热片段中的一个加热片段之间交替,以及其中第一组加热片段中每一个加热片段沿加热方向的投影至少部分地延伸穿过在相应第二组加热片段的一对相邻加热片段沿加热方向的一对相邻投影之间限定的空间。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，第一加热平面平行于第二加热平面。

14.如权利要求12所述的设备，其特征在于，第一加热平面和第二加热平面中的至少一个是平坦的。

15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述加热元件中的每一个是基本上笔直的。

16.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述加热片段的投影提供100％的占空因数。

17.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述细长电阻加热元件包含二硅化钼(MoSi₂)。

18.如权利要求11所述的设备，其特征在于，至少一个细长电阻加热元件包含多个细长电阻加热元件，其中所述多个细长电阻加热元件中的一个细长电阻加热元件的每一个加热片段设置成至少部分地横向位于所述多个细长电阻加热元件中的另一个细长电阻加热元件的一对加热片段之间。

19.一种从批量熔融的玻璃制造玻璃带的方法，所述方法包括下述步骤：

(I)将批料材料熔融成批量熔融的玻璃；

(II)从所述熔融的玻璃形成玻璃带；以及

(III)通过使电流通过第一细长电阻加热元件，使用辐射传热来加热熔融的玻璃和玻璃带中的至少一种，所述第一细长电阻加热元件包含多个平行加热片段，所述多个平行加热片段包含沿着第一加热平面延伸的第一组隔开的加热片段和沿着第二加热平面延伸的第二组隔开的加热片段，在加热方向上所述第二加热平面与第一加热平面隔开,其中所述加热片段在第一组加热片段中的一个加热片段和第二组加热片段中的一个加热片段之间串联地设置且交替,以及其中第一组加热片段中的每一个加热片段沿加热方向的投影至少部分地延伸穿过在相应第二组加热片段的一对相邻加热片段沿加热方向的一对相邻投影之间限定的空间。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述加热片段的投影提供100％的占空因数。