CN113423668B - 用来针对低电阻率玻璃允许高电流输入的汇流条设计 - Google Patents

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Abstract

提供一种组件，所述组件向玻璃熔化槽中的熔融玻璃提供电流。所述组件包括结构，所述结构具有：电极，所述电极与所述熔融玻璃接触；以及流体冷却式连接装置。所述流体冷却式连接装置包括：第一连接元件和第二连接元件，所述第一连接元件电连接到电流源，所述第二连接元件电连接到所述电流源，其中所述第一连接元件和所述第二连接元件彼此隔开；以及电交叉连接支柱，所述电交叉连接支柱具有固定到所述第一连接元件的第一端和固定到所述第二连接元件的第二端。所述组件也包括汇流条，所述汇流条电连接到所述流体冷却式连接装置和电极。所述电流源经由所述结构和所述电极向所述熔融玻璃提供电流，以供通过电阻加热来加热所述熔融玻璃。

Description

用来针对低电阻率玻璃允许高电流输入的汇流条设计
相关申请的交叉引用
本申请依据35 U.S.C.§119要求2018年12月21日提交的美国临时专利申请第62/783614号的优先权的权益，该申请的内容是本申请的基础并且全文以引用的方式并入本文。
技术领域
本公开内容大体涉及用于熔融玻璃的电阻加热的方法和组件。特别地，本公开内容涉及向熔融玻璃组成提供高电流，所述熔融玻璃组成具有比目前的熔融玻璃组成低的电阻性质。
背景技术
汇流条和电极是与玻璃熔化槽(在本文中有时称为“预熔槽”)一起使用的部件，以从电流源(作为非限制性示例，例如变压器)向玻璃熔体供应电流。在常规的布置中，可以通过例如电力缆线向汇流条递送来自电流源的电流。汇流条通常连接到电极，电极将电流递送到玻璃熔化槽中的玻璃熔体中。玻璃熔体充当电阻器以通过电阻加热将电流作为热能散逸到玻璃熔体中。为了完成电路，电流经由例如第二电极、第二汇流条和第二组电力缆线流回电流源。
在常规的玻璃熔化槽布置中，通过汇流条施加相对低的安培数的电流，例如约1700A(安培)。玻璃熔体所需的电流量是被熔化的玻璃类型或玻璃组成的函数。然而，开发的一些新的玻璃组成具有比常规的玻璃组成低的电阻性质。这些新玻璃组成的较低的电阻性质需要，向玻璃熔体施加较高的安培数的电流以在玻璃熔体中获得必要的热生成。对于常规的玻璃熔化槽布置而言，电流必须经过缆线、汇流条和电极的相同电路径。然而，较高安培数的电流使得电路径中的部件(特别是汇流条)的温度增加。在某些安培数水平下，汇流条被加热到大于最大安全操作温度的温度，并且因此可能使得汇流条故障。
因此，需要改善的组件和方法以供向玻璃熔化槽中的新的玻璃组成递送所需的电流。在某些非限制性的情况下，改善的组件和方法增强了玻璃熔化槽的电路径中的常规部件的电流传导能力。
发明内容
此公开内容在各种实施例中大体涉及用于熔融玻璃的电阻加热的方法和组件，并且所述方法和组件在某些实施例中用来向熔融玻璃组成提供充足的电流，所述熔融玻璃组成具有比目前的熔融玻璃组成低的电阻性质。
依据某些实施例，一种组件向玻璃熔化槽中的熔融玻璃提供电流。组件包括结构，该结构具有：电极，被设置为与熔融玻璃接触；以及流体冷却式连接装置。流体冷却式连接装置包括：第一连接元件和第二连接元件，该第一连接元件和第二连接元件各自与电流源电连通，其中第一连接元件和第二连接元件彼此隔开；以及电交叉连接支柱，具有固定到第一连接元件的第一端和固定到第二连接元件的第二端。组件也包括汇流条，汇流条与流体冷却式连接装置和电极电连通。电流源经由结构和电极向熔融玻璃提供电流，以供通过电阻加热来加热熔融玻璃。在一个实施例中，流体是水。
根据一些公开的方法，通过提供结构向玻璃熔化槽中的熔融玻璃提供电流，该结构具有流体冷却式连接装置，流体冷却式连接装置包括：第一连接元件和第二连接元件，该第一连接元件和第二连接元件各自与电流源电连通，其中第一连接元件和第二连接元件彼此隔开；以及电交叉连接支柱，具有固定到第一连接元件的第一端和固定到第二连接元件的第二端。所提供的结构也具有汇流条，汇流条与流体冷却式连接装置和电极电连通，电极被设置为与熔融玻璃接触。将电流源通电以经由结构和电极向熔融玻璃提供电流，以供通过电阻加热来加热熔融玻璃。在一个实施例中，流体是水。
将在详细说明、权利要求书和附图中阐述本公开内容的其他的实施例、额外的特征和优点，并且本领域中的技术人员将容易理解所述实施例、额外的特征和优点的一部分。要了解到，上述的一般说明和以下的详细说明呈现了本公开内容的各种实施例，并且旨在提供用于了解权利要求书的本质和特性的概述或框架。包括了附图以提供本公开内容的进一步了解，并且将所述附图并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图示出本公开内容的各种实施例并且与说明书一起用于解释本公开内容的原理和操作。
附图说明
图1是典型的玻璃熔化槽布置的简化示意图。
图2是汇流条和电极的典型布置的简化插图。
图3是根据本目标的一个实施例的玻璃熔化槽布置的简化示意图。
图4是根据本目标的一个实施例的流体冷却式连接装置、汇流条和电极的布置的简化插图。
图5是根据本目标的一个实施例的流体冷却式连接装置和汇流条的布置的简化插图。
图6是高阶框图，示出根据本目标的一个实施例用于向玻璃熔化槽中的熔融玻璃提供电流的方法。
具体实施方式
提供本目标的以下说明作为使本目标和其最佳的、目前已知的实施例成为可能的教示。本领域中的技术人员将认识，可以对本文中所述的实施例作出许多改变，同时仍然获得本目标的有益结果。也将理解，对于一些实施例而言，可以通过选定本目标的特征中的一些而不利用其他特征来获得本目标的所需益处中的一些。因此，本领域中的技术人员将认识，本目标的许多变体和调适是可能的，并且在某些情况下可能甚至是合乎需要的，并且是本目标的一部分。因此，提供以下说明作为本目标的原理的说明并且不作为本目标的限制，并且可以包括本目标的变体和本目标的变化。
尽管本目标的实施例的以下示例性论述可能针对或参照用于玻璃组成的电阻加热的特定组件和/或方法，但要了解，此论述无论如何不旨在限制本目标的范围，并且所呈现的原理可同等适用于用于玻璃组成(例如玻璃熔化槽中的玻璃组成)的电阻加热的其他系统和/或方法。
本领域中的技术人员将进一步理解，在不脱离本目标的精神和范围的情况下，本文中所述的示例性实施例的许多变体是可能的。因此，本说明书不旨在并且不应被解释为限于所给定的实例，而应授予所附权利要求和其等效物所提供的全部保护范围。
参照图式描述了用于熔融玻璃的电阻加热的组件和/或方法的各种实施例，在所述图式中，将类似的组件符号给予类似的元件以促进本目标的了解。
本公开内容描述了用于熔融玻璃的电阻加热的新颖方法和组件，并且所述方法和组件在某些实施例中用来向熔融玻璃组成提供充足的电流，所述熔融玻璃组成具有比目前的熔融玻璃组成低的电阻性质。某些新的玻璃组成(其具有比目前的玻璃组成低的电阻性质)可能需要大于约2600A的电流，而不是用于某些目前的玻璃组成的典型的1700A。其他的新玻璃组成可能需要更高的电流，例如大于约5000A、大于约8000A和大于约10,000A，包括其间的所有范围和子范围。
在一个详细、非限制性的实施例中，具有主要包括锡的电极和主要包括钢的汇流条的玻璃熔化槽布置应能够递送约5000A下的电流，同时将汇流条的温度维持低于500℃。基于分析，现有的汇流条结构不能在不超过汇流条的660℃的最大操作温度的情况下耐得住约5000A的电流。在其他的实施例中，电极可以主要包括钼，或可以是锡和/或钼和/或其他材料的某种组合。在又其他的实施例中，汇流条可以包括铜和/或镍。如上所述，其他的玻璃熔化槽布置和设计可能同样缺乏在具有较低的电阻性质的玻璃组成所需的电流下操作的能力。如本文中所使用的，术语“(结构)主要包括(部件)”指的是指名的结构的指名的部件包括至少约50重量百分比、约60重量百分比、约70重量百分比，包括其间的所有范围和子范围。
注意图1，示出了典型的先前技术示例性玻璃熔化槽布置100的简化示意图。一定体积的熔融玻璃101(在本文中有时称为“玻璃熔体”或“玻璃”)被容纳在玻璃熔化槽102中。电流源103(其在一个实施例中可以是变压器)经由输入导体111(其在一个实施例中可以是电缆线或导管)向输入汇流条114供应输入电流(由箭头104所示)，此输入汇流条电连接到输入电极116。输入电极116与熔融玻璃101接触，此熔融玻璃被输入电流电阻地加热，如由符号105所示。为了完成电路，输出电流(由箭头106所示)横越输出电极126、输出汇流条124和输出导体121到变压器103，所述组件分别用与上文针对输入部件所描述的方式类似的方式电连接。
现在参照图2，示出了用于与玻璃熔化槽布置100一起使用的汇流条214和电极216的典型的先前技术示例性布置。在一个实施例中，输入和输出的汇流条/电极布置是实质相同的，所以本文仅会描述一个。电极216(其可以与图1中的电极116和126中的任一者或两者对应)主要包括锡，并且其长度(示为216L)由于在操作期间对电极的侵蚀一般介于约36英寸(在电极寿命的开始时)与约6英寸(在电极寿命的结束时)之间。汇流条214被设置在电极216的长度的一端处，而电极的长度的相对端或相对端的一部分与玻璃熔化槽102中的熔融玻璃101接触，如图1中所示。在玻璃熔化槽布置100的操作期间，通过在汇流条214上施加力(如示意性地和/或象征性地由箭头213a和213b所示)将电极216推动到玻璃熔化槽102中。本领域中的技术人员将了解，箭头213a和213b是力施加的简单表示，并且本公开内容不一定限于这两个点力，并且作为非限制性示例，所述力可以是汇流条的侧面上的分布力以将电极216推动到玻璃熔化槽102中。因此，汇流条214应强健到足以在施加由箭头213a和213b所表示的力的期间维持其配置和操作。
一般而言，汇流条214的最坏情况的热条件是在电极寿命的结束时(此时电极216长约6英寸)，因为汇流条当时将处于相对靠近玻璃熔化槽102的位置并且因此暴露于来自玻璃熔化槽的增加的热负载。
典型汇流条214具有两个或更多个连接点以将汇流条电连接到导体(输入导体111或输出导体121中的任一者，如图1中所示，但不同时都电连接到输入导体和输出导体)。在图2中所示的布置中，汇流条214具有四个连接点214a、214b、214c和214d。这些连接点中的每一者可以连接到导体以将电流传导到电流源103(或各自可以连接为从该电流源传导电流)，如上所述。汇流条214上的连接点214a、214b、214c和214d中的一者或多者可能与汇流条上的其他连接点电隔离，使得连接点的故障可能造成劣化的操作，这是因为例如汇流条的受影响部分从(或向)电流源103接收减少的电流或不接收电流，和/或其余可操作的连接点中的一者或多者接收增加的电流，由此使这个/这些连接点更靠近此/所述连接点的热操作极限(例如500℃或660℃的最大温度)。
现在注意图3，呈现了根据本目标的一个实施例的玻璃熔化槽布置300的简化示意图。与图1的玻璃熔化槽布置100类似，玻璃熔化槽布置300包括一定体积的熔融玻璃101、电流源103、输入汇流条114，此熔融玻璃被容纳在玻璃熔化槽102中，此输入汇流条电连接到输入电极116，此输入电极与熔融玻璃101接触，此熔融玻璃如由符号105所示地电阻地加热。此外，为了完成电路，玻璃熔化槽布置300包括输出电极126和输出汇流条124。除了上述部件以外，玻璃熔化槽布置300还包括输入流体冷却式连接装置312，此输入流体冷却式连接装置经由输入导体311电连接到电流源103。输入流体冷却式连接装置312电连接到输入汇流条114。类似地，玻璃熔化槽布置300包括输出流体冷却式连接装置322，此输出流体冷却式连接装置经由输出导体321电连接到电流源103。输入流体冷却式连接装置322电连接到输出汇流条124。因此，输入电流(由箭头304所示)从电流源103经由输入导体311流动到输入流体冷却式连接装置312到输入汇流条114，此输入汇流条电连接到输入电极116，此输入电极转而与熔融玻璃101接触，此熔融玻璃被输入电流电阻地加热，如由符号105所示。为了完成电路，输出电流(由箭头306所示)横越输出电极126、输出汇流条124、输出流体冷却式连接装置322和输出导体321到变压器103，所述部件分别用与上文针对输入部件所描述的方式类似的方式电连接。
在一个实施例中，汇流条114可以是常规汇流条214，如图2中所示。汇流条114可以主要包括钢，例如不锈钢。在其他的实施例中，汇流条114可以是增强版本的常规汇流条。例如，汇流条114可以是流体冷却的(有或没有内部导流器)，例如整个汇流条或汇流条的选定部分(例如连接点214a、214b、214c和/或214d中的一者或多者处)中的任一者。作为另一个示例，可以将汇流条114或汇流条的一部分建构为具有更大的体积，由此减少通过汇流条或汇流条的增强部分的电流密度。减少的电流密度将改善由增加电流引起的温度增加。测试表明，连接点214a、214b、214c和214d可以是初始故障位置或首先超过安全热操作参数的位置(特别是对于增加的电流而言)。在一个实施例中，可以将一个或多个连接点214a、214b、214c和/或214d建构为具有额外的材料，以增加连接点的体积，由此减少通过连接点的电流密度。同样地，可以增加输入导体(311)或输出导体(321)与连接点214a、214b、214c和/或214d中的一者或多者之间的接触面积以进一步减少电流密度。作为另外的非限制性实例，可以将额外的连接点(未示出)添加到汇流条114。如本领域中的技术人员将了解的，可以采用上述实例中的任一者或组合来减少由于电流的增加而由汇流条114所经历的最大温度。在一个实施例中，应将汇流条中的任何点的最大温度保持小于约450℃、小于约500℃、小于约550℃，包括其间的所有范围和子范围。在一个实施例中，应将汇流条的最大温度保持小于约600℃、小于约650℃、小于约660℃、小于约700℃(包括其间的所有范围和子范围)，以防止汇流条故障。
考虑图4，呈现了根据本目标的一个实施例的流体冷却式连接装置412、汇流条414和电极416的非限制性布置400的插图。在一个实施例中，输入和输出的流体冷却式连接装置/汇流条/电极布置是实质相同的，所以本文仅会描述一个。电极416(其可以与图3中的电极116和126中的任一者或两者对应)主要包括锡，并且其长度(示为416L)由于在操作期间对电极的侵蚀一般介于约36英寸(在电极寿命的开始时)与约6英寸(在电极寿命的结束时)之间。在图4中，示出了寿命结束时或接近寿命结束的电极416。汇流条414被设置在电极416的长度的一端处，而电极的长度的相对端或相对端的一部分与玻璃熔化槽102中的熔融玻璃101接触，如上文针对图1所描述和示出的。在一个实施例中，可以将薄的银丝网安置在电极与汇流条之间，以确保两者之间的适当电接触。在其他的实施例中，可以用由具有高导电率的一种或多种其他材料制作的类似结构替换银丝网。
流体冷却式连接装置412实体地和电气地连接到汇流条414，使得汇流条414定位在流体冷却式连接装置412与电极416之间。在一个实施例中，流体冷却式连接装置412替换图2中所示的汇流条连接点214a、214b、214c和214d。如下文进一步描述，与由先前技术的汇流条连接点214a、214b、214c和214d所提供的连接区域相比，此设计允许例如输入导体缆线与流体冷却式连接装置之间较大和/或较厚的连接区域(在连接点426和/或427处)。
在一个实施例中，流体冷却式连接装置412主要包括铜。在其他的实施例中，流体冷却式连接装置可以主要包括镍或具有高导电率的某种其他金属。在其他的实施例中，流体冷却式连接装置可以是铜和/或镍和/或其他材料的组合。在一个实施例中，冷却流体流动通过流体冷却式连接装置412的至少一部分的内部部分。在一个非限制性的实施例中，冷却流体分别通过入口441a和441b流入并且通过出口441c和441d流出。在一个实施例中，冷却流体的流动可以是在与上述的方向相对的方向上。在其他的实施例中，可以将冷却流体入口和/或出口安置在图4中的示例性实施例中所示的位置以外的流体冷却式连接装置412上的位置中。在一个实施例中，冷却流体是水。在其他的实施例中，冷却流体可以是液体、气体、乳液、悬浮液、油和/或致冷剂。在另一个实施例中，通过流体冷却式连接装置412的水的流速为约0.5加仑每分钟(“gpm”)、大于约0.5加仑每分钟、介于约0.5与约1.0加仑每分钟之间、大于约1.0加仑每分钟，包括其间的所有范围和子范围。在另一个实施例中，进入流体冷却式连接装置412的内部部分的水的温度为约35℃、大于约25℃、大于约30℃、大于约35℃、大于约40℃，包括其间的所有范围和子范围。在一个实施例中，应将流体冷却式连接装置412的任何部分的最大温度保持小于约125℃、小于约150℃、小于约175℃、小于约200℃，包括其间的所有范围和子范围。
在一个另外的实施例中，汇流条414是流体冷却的(整个汇流条或汇流条的选定部分中的任一者)。在一个非限制性的实施例中，冷却流体分别通过入口443a和443b流入并且通过相应的出口(未示出)流出。在一个实施例中，冷却流体的流动可以是在与上述的方向相对的方向上。在其他的实施例中，可以将冷却流体入口和/或出口安置在图4中的示例性实施例中所示的位置以外的汇流条414上的位置中。在一个实施例中，冷却流体是水。在其他的实施例中，冷却流体可以是液体、气体、乳液、悬浮液、油和/或致冷剂。在一个又另外的实施例中，第一流体源为流体冷却式连接装置412供应流体，并且单独的第二流体源供应流体以供流体冷却汇流条414。或者，单个流体源可以为流体冷却式连接装置412供应流体并且供应流体以供流体冷却汇流条414。在一个实施例中，通过汇流条414的水的流速为约0.5加仑每分钟、大于约0.5加仑每分钟、介于约0.5与约1.0加仑每分钟之间、大于约1.0加仑每分钟，包括其间的所有范围和子范围。在另一个实施例中，进入汇流条414的内部部分的水的温度为约35℃、大于约25℃、大于约30℃、大于约35℃、大于约40℃，包括其间的所有范围和子范围。在一个实施例中，应将汇流条中的任何点的最大温度保持小于约450℃、小于约500℃、小于约550℃，包括其间的所有范围和子范围。在一个实施例中，应将汇流条的最大温度保持小于约600℃、小于约650℃、小于约660℃、小于约700℃(包括其间的所有范围和子范围)，以防止汇流条故障。
在玻璃熔化槽布置300的操作期间，通过在流体冷却式连接装置416上施加力(此力通过汇流条414传送到电极416，如示意性地和/或象征性地由箭头413a和413b所示)将电极416推动到玻璃熔化槽102中。本领域中的技术人员将了解，箭头413a和413b是力施加的简单表示，并且本公开内容不一定限于这两个点力，并且作为非限制性示例，所述力可以是流体冷却式连接装置的侧面上的分布力以最终将电极416推动到玻璃熔化槽102中。在一个实施例中，可以向流体冷却式连接装置的任何地方和/或向汇流条414的任何地方施加由箭头413a和413b所表示的力，并且本公开内容不限于图2或图4中的任一者中所示的布置。因此，流体冷却式连接装置412和汇流条414应各自是实体上强健的，以在施加由箭头413a和413b所表示的力的期间维持它们相应的配置和操作。
流体冷却式连接装置412、汇流条414和电极416的布置400强健到足以允许在高电流(例如大于约5000A、大于约8000A和大于约10,000A，包括其间的所有范围和子范围)下操作。
在一个实施例中，流体冷却式连接装置412可以包括：第一部分422，固定到汇流条414的第一区域，此第一区域可以位在(但不限于)汇流条414的纵向边缘附近；以及第二部分423，固定到汇流条414的第二区域，此第二区域可以位在(但不限于)汇流条414的相对的纵向边缘附近。在一个实施例中，汇流条414的第一区域和第二区域彼此隔开，然而可以预期，在一个实施例中，流体冷却式连接装置412的第一部分和第二部分也可以邻接。流体冷却式连接装置412可以进一步包括：第一连接元件424，固定到流体冷却式连接装置412的第一部分422；以及第二连接元件425，固定到流体冷却式连接装置412的第二部分423。连接到第一连接元件424和第二连接元件425的相对端的分别是第一连接点426和第二连接点427。第一连接点426和第二连接点427经由图3中所示的输入导体311(或输出导体321)电连接到电流源103，此导体在一个实施例中可以是一或更多条电缆线。在一些实施例中，第一连接元件424和第二连接元件425可以隔开达大于约6英寸、大于约9英寸、大于约12英寸、大于约18英寸的距离，包括其间的所有范围和子范围。
在一个实施例中，交叉连接支柱430被设置在第一连接元件424与第二连接元件425之间并且在第一连接点426和第二连接点427附近，使得交叉连接支柱430的一端附接到第一连接元件424，并且交叉连接支柱430的另一端附接到第二连接元件425。或者，交叉连接支柱430可以附接到第一连接点426和第二连接点427。在一个实施例中，交叉连接支柱430与流体冷却式连接装置412的第一部分422和第二部分423隔开。若故障(例如第一连接点426或第二连接点427中的任一者故障)，交叉连接支柱430也充当防护装置。作为非限制性示例，若第一连接点426(或向或自第一连接点传导电流的导体)故障，则交叉连接支柱430将能够从第二连接点427向第一连接元件424传导电流，由此维持相对平衡的进入汇流条414的电流和/或减轻或防止流体冷却式连接装置412或汇流条414中的电流密度和温度增加。类似的情境适用于第二连接点427故障的情况中。
现在考虑图5，呈现了根据本目标的一个实施例的流体冷却式连接装置512和汇流条514的非限制性布置500的插图。流体冷却式连接装置512可以与图3中的流体冷却式连接装置312和322中的任一者或两者对应。同样地，汇流条514可以与图3中的汇流条114和124中的任一者或两者对应。
流体冷却式连接装置512实体地和电气地连接到汇流条514，使得汇流条514定位在流体冷却式连接装置512与电极(未示出)之间。在一个实施例中，可以将薄的银丝网安置在电极与汇流条之间，以确保两者之间的适当电接触。在一个实施例中，流体冷却式连接装置512主要包括铜。在其他的实施例中，流体冷却式连接装置可以主要包括镍或具有高导电率的某种其他金属。在其他的实施例中，流体冷却式连接装置可以是铜和/或镍和/或其他材料的组合。
在一个实施例中，流体冷却式连接装置512可以包括：第一部分522，固定到汇流条514的第一区域，此第一区域可以位在(但不限于)汇流条514的纵向边缘附近；以及第二部分523，固定到汇流条514的第二区域，此第二区域可以位在(但不限于)汇流条514的相对的纵向边缘附近。在一个实施例中，汇流条514的第一区域和第二区域彼此隔开，然而可以预期，在一个实施例中，流体冷却式连接装置512的第一部分和第二部分也可以邻接。流体冷却式连接装置512可以进一步包括：第一连接元件524，固定到流体冷却式连接装置512的第一部分522的一端；以及第二连接元件525，固定到流体冷却式连接装置512的第二部分523的一端。连接到第一连接元件524和第二连接元件525的相对端的分别是第一连接点526和第二连接点527。第一连接点526和第二连接点527分别经由导体511a和511b电连接到电流源103。导体511a和511b与图3中的输入导体311或输出导体321中的任一者对应(但不同时与两者对应)。在一个实施例中，导体511a和511b是水冷式缆线。在一些实施例中，第一连接元件524和第二连接元件525可以隔开达大于约6英寸、大于约9英寸、大于约12英寸、大于约18英寸的距离，包括其间的所有范围和子范围。
在一个实施例中，交叉连接支柱530被设置在第一连接元件524与第二连接元件525之间并且在第一连接点526和第二连接点527附近，使得交叉连接支柱530的一端附接到第一连接元件524，并且交叉连接支柱530的另一端附接到第二连接元件525。或者，交叉连接支柱530可以附接到第一连接点526和第二连接点527。在一个实施例中，交叉连接支柱530与流体冷却式连接装置512的第一部分522和第二部分523隔开。
在一个实施例中，冷却流体流动通过流体冷却式连接装置512的至少一部分的内部部分。在图5中所示的非限制性实施例中，冷却流体分别经由入口541a和541b流动到流体冷却式连接装置512中、通过第一连接元件525和第二连接元件524、并且经由出口541c和541d离开。在一个实施例中，冷却流体可以(单独地或附加于出口541c和541d地)分别经由出口541e和541f离开。在一个实施例中，冷却流体的流动可以是在与上述的方向相对的方向上。在其他的实施例中，可以将冷却流体入口和/或出口安置在图5中的示例性实施例中所示的位置以外的流体冷却式连接装置512上的位置中。在上述的实施例中，冷却流体不流动通过交叉连接支柱530。在另一个实施例中，交叉连接支柱530被设计为接受冷却流体流并且在第一连接元件525与第二连接元件524之间交叉连接冷却流体路径。在此布置中，在一个实施例中，冷却流体可以通过入口541a或541b中的一者进入流体冷却式连接装置512。在一个实施例中，冷却流体的流动可以是在与上述的方向相对的方向上。
在一个实施例中，冷却流体是水。在其他的实施例中，冷却流体可以是液体、气体、乳液、悬浮液、油和/或致冷剂。在另一个实施例中，通过流体冷却式连接装置512的水的流速为约0.5加仑每分钟、大于约0.5加仑每分钟、介于约0.5与约1.0加仑每分钟之间、大于约1.0加仑每分钟，包括其间的所有范围和子范围。在另一个实施例中，入口541a和541b中的一者或两者处的水的温度为约35℃、大于约25℃、大于约30℃、大于约35℃、大于约40℃，包括其间的所有范围和子范围。在一个实施例中，应将流体冷却式连接装置512的任何部分的最大温度保持小于约125℃、小于约150℃、小于约175℃、小于约200℃，包括其间的所有范围和子范围。
在一个另外的实施例中，汇流条514是流体冷却的(整个汇流条或汇流条的选定部分中的任一者)。在图5中所示的非限制性实施例中，冷却流体经由入口551流动到汇流条514中、通过汇流条514、经由出口552离开汇流条。在一个实施例中，冷却流体的流动可以是在与上述的方向相对的方向上。在其他的实施例中，可以将多个入口和/或多个出口(为了明确起见未示出)用于汇流条514。在一些实施例中，可以存在用于汇流条514的特定区段的单个入口/出口对和用于汇流条514的单独区段的单独入口/出口对。在其他的实施例中，多个入口/出口传送冷却流体，此冷却流体可以在汇流条514的整个流体冷却部分内流动。在一个实施例中，冷却流体被规划路线为通过流体冷却式连接装置512和汇流条514两者的一部分。
在一个实施例中，冷却流体是水。在其他的实施例中，冷却流体可以是液体、气体、乳液、悬浮液、油和/或致冷剂。在另一个实施例中，通过汇流条514的水的流速为约0.5加仑每分钟、大于约0.5加仑每分钟、介于约0.5与约1.0加仑每分钟之间、大于约1.0加仑每分钟，包括其间的所有范围和子范围。在另一个实施例中，入口551处的水的温度为约35℃、大于约25℃、大于约30℃、大于约35℃、大于约40℃，包括其间的所有范围和子范围。在一个实施例中，应将汇流条514中的任何点的最大温度保持小于约450℃、小于约500℃、小于约550℃，包括其间的所有范围和子范围。在一个实施例中，应将汇流条的最大温度保持小于约600℃、小于约650℃、小于约660℃、小于约700℃(包括其间的所有范围和子范围)，以防止汇流条故障。
在一个又另外的实施例中，第一流体源为流体冷却式连接装置512供应流体，并且单独的第二流体源供应流体以供流体冷却汇流条514。或者，单个流体源可以为流体冷却式连接装置512供应流体并且供应流体以供流体冷却汇流条514。
在玻璃熔化槽布置300的操作期间，通过在流体冷却式连接装置512上施加力，来将电极(为了明确起见未示出)(例如电极416)推动到玻璃熔化槽102中，此力通过汇流条514传送到电极416，如上文针对图4所述。因此，流体冷却式连接装置512和汇流条514应强健到足以在施加力的期间维持它们相应的配置和操作。此外，流体冷却式连接装置512和汇流条514的布置500强健到足以允许在高电流(例如大于约5000A、大于约8000A和大于约10,000A，包括其间的所有范围和子范围)下操作。
图6示出根据本目标的一个实施例用于向玻璃熔化槽中的熔融玻璃提供电流的方法的高阶框图。在框662处，提供结构，其中结构包括：流体冷却式连接装置，包括电连接到电流源的第一连接元件和电连接到电流源的第二连接元件，其中所述第一连接元件和所述第二连接元件彼此隔开；以及电交叉连接支柱，具有固定到所述第一连接元件的第一端和固定到所述第二连接元件的第二端。结构进一步包括汇流条，汇流条电连接到流体冷却式连接装置和电极。在框664处，将电极设置为与熔融玻璃接触。在框666处，将电流源通电以经由结构和电极向熔融玻璃提供电流以供通过电阻加热来加热熔融玻璃。
将通过以下实例进一步阐明本目标的各种实施例。作为热测试的基准，产生了热仿真模型以针对各种汇流条设计预测温度和温度分布。接着使用现有的汇流条设计(例如图2中的汇流条214)来运行此模型。将模型的预测温度结果与来自操作中的现有汇流条(例如汇流条214)的测试运行的实际结果进行比较，其中用红外线温度计记录实际的温度。模型的预测结果与记录到的实际温度非常吻合。
实例1
使用四种不同的电流利用水冷式汇流条设计运行热仿真模型：1700A、2600A、3000A、5000A。针对每次运行，均将汇流条建模为具有四个连接点，每个连接点传导总电流的1/4。将锡电极建模为长36英寸，即在电极的寿命开始的时候并且因此是汇流条处的温度的最佳情况。仿真运行的结果显示在以下的表格1中：
Figure BDA0003206423900000131
5000A测试的663℃的最大汇流条温度超过了此测试中所使用的汇流条的设计准则，此设计准则在此实例中为500℃。因此，用于此测试的汇流条设计将不适合传导5000A的电流。
实例2
用现有的汇流条设计运行热仿真模型一次，此汇流条设计具有四个相同尺寸的连接点(在本文中称为“连接条”)，其中每个连接条的体积为2.78in3。用大体相同的汇流条设计运行热仿真模型第二次，但其中四个连接条中的每一者均具有11.12in3的体积。针对这两次运行中的每一者，均将锡电极建模为长6英寸，即在电极的寿命结束的时候并且因此是汇流条处的温度的最坏情况。仿真运行的结果显示在以下的表格2中：
Figure BDA0003206423900000141
针对第一次运行(现有的汇流条设计)，672℃的最大汇流条温度和最大连接条温度超过了此测试中所使用的汇流条的设计准则，此设计准则在此实例中为500℃。针对第二次运行(修改过的汇流条设计)，445℃的最大汇流条温度和267℃的最大连接条温度各自低于500℃的设计准则。因此，用于第一次运行的现有汇流条设计将不适合传导5000A的电流。然而，用于第二次运行的修改过的汇流条设计将用于传导5000A的电流。
实例3
用水冷式连接装置(如上所述)、汇流条和锡电极运行热仿真模型，此电极被建模为长6英寸，即在电极的寿命结束的时候并且因此是汇流条处的温度的最坏情况。在此实例中，汇流条包括水冷式的第一板和水冷式的第二板，第一板与第二板实质上彼此相邻。两个水冷式的板与电极实质相邻，其中“底”板比“顶”板更靠近电极。在两次运行中的每一者中，均将电流建模为5000A。在第一次运行中，将两条有功缆线连接到水冷式连接装置，使得每条缆线均传导2500A。在第二次运行中，仅使用一条有功缆线，其传导所有的5000A。此外，因为电极仅长6英寸，所以水冷式连接装置和汇流条各自暴露于非常高的环境温度，所述环境温度的范围从约500℃到约700℃。并且，将通过水冷式连接装置的冷却水的流速设定在约0.5gpm到约1.0gpm之间。仿真运行的结果显示在以下的表格3中：
Figure BDA0003206423900000151
对于两次运行中的每一者而言，409℃的最大汇流条温度以及121℃(第一次运行)和122℃(第二次运行)的最大水冷式连接装置温度各自低于汇流条的500℃的设计准则和水冷式连接装置的200℃的设计准则。因此，用于第一次运行和第二次运行的水冷式连接装置以及汇流条设计用于传导5000A的电流。
实例4
如上文针对实例3所述用水冷式连接装置、汇流条和锡电极运行热仿真模型。在第一次运行中，将电流建模为8000A。在第二次运行中，将电流建模为10,000A。在两次运行中，仅将一条有功缆线连接到水冷式连接装置，此缆线传导所有电流。此外，因为电极仅长6英寸，所以水冷式连接装置和汇流条各自暴露于非常高的环境温度，所述环境温度的范围从约500℃到约700℃。并且，将通过水冷式连接装置的冷却水的流速设定在约0.5gpm到约1.0gpm之间。仿真运行的结果显示在以下的表格4中：
Figure BDA0003206423900000161
对于两次运行中的每一者而言，411℃(第一次运行)和413℃(第二次运行)的最大汇流条温度以及126℃(第一次运行)和131℃(第二次运行)的最大水冷式连接装置温度各自低于汇流条的500℃的设计准则和水冷式连接装置的200℃的设计准则。因此，用于第一次运行和第二次运行的水冷式连接装置以及汇流条设计用于传导高达至少10,000A的电流。
在一个实施例中，一种组件向玻璃熔化槽中的熔融玻璃提供电流，组件包括结构，该结构包括：流体冷却式连接装置，具有电连接到电流源的第一连接元件和电连接到电流源的第二连接元件，其中第一连接元件和第二连接元件彼此隔开；以及电交叉连接支柱，具有固定到第一连接元件的第一端和固定到第二连接元件的第二端。结构进一步包括：汇流条，电连接到流体冷却式连接装置和电极，其中电极被设置为与熔融玻璃接触，并且其中电流源经由结构和电极向熔融玻璃提供电流，以供通过电阻加热加热熔融玻璃。
在另一个实施例中，汇流条是流体冷却的。在又另一个实施例中，第一流体源为流体冷却式连接装置供应流体，并且第二流体源为流体冷却式汇流条供应流体。在又另一个实施例中，流体冷却式连接装置进一步包括：第一部分，固定到汇流条的第一区域；以及第二部分，固定到汇流条的第二区域，其中汇流条的第一区域和第二区域彼此隔开。在又另一个实施例中，第一连接元件固定到流体冷却式连接装置的第一部分，并且第二连接元件固定到流体冷却式连接装置的第二部分。在一个另外的实施例中，第一连接元件经由第一缆线电连接到电流源，并且第二连接元件经由第二缆线电连接到第二电流源。在一个又另外的实施例中，第一连接元件经由第一缆线电连接到电流源，并且第二连接元件经由第二缆线电连接到电流源。在一个又另外的实施例中，第一缆线与第一连接元件的连接点与流体冷却式连接装置的第一部分隔开。在一个又另外的实施例中，第二缆线与第二连接元件的连接点与流体冷却式连接装置的第二部分隔开。在一个又另外的实施例中，第一连接元件和第二连接元件隔开达至少六英寸。在一个又另外的实施例中，流体冷却式连接装置主要包括铜，和/或汇流条主要包括钢，和/或电极主要包括锡。在又另外的实施例中，电流源供应至少约3000安培的电流，电流源供应至少约5000安培的电流，电流源供应至少约8000安培的电流，电流源供应至少约10,000安培的电流。
在一个实施例中，上述组件进一步包括冷却流体，冷却流体流动通过流体冷却式连接装置的内部部分。在一个另外的实施例中，冷却流体的流速介于0.5加仑每分钟与约1.0加仑每分钟之间。在一个又另外的实施例中，进入流体冷却式连接装置的内部部分的冷却流体的温度为约35℃。
在一个实施例中，对于上述组件而言，电流源供应至少约10,000安培的电流，汇流条是流体冷却的，电极的长度为约6英寸，并且汇流条的最大温度小于约450℃。
在一个实施例中，提供了一种用于向玻璃熔化槽中的熔融玻璃提供电流的方法，方法包括：提供结构，结构包括：流体冷却式连接装置，具有：电连接到电流源的第一连接元件和电连接到电流源的第二连接元件，其中第一连接元件和第二连接元件彼此隔开；以及电交叉连接支柱，具有固定到第一连接元件的第一端和固定到第二连接元件的第二端。结构进一步包括汇流条，汇流条电连接到流体冷却式连接装置和电极。方法进一步包括：将电极设置为与熔融玻璃接触；以及将电流源通电以经由结构和电极向熔融玻璃提供电流，以供通过电阻加热来加热熔融玻璃。在一个另外的实施例中，电流源供应至少约10,000安培的电流，汇流条是流体冷却的，电极的长度为约6英寸，并且汇流条的最大温度小于约450℃。
尽管本说明书包含许多细节，但这些细节不应被解释为对所请求保护的目标的范围的限制，而是应解释为可能特定于特定实施例的特征的说明。也可以将在单独实施例的上下文中在本说明书中描述的某些特征结合实施在单个实施例中。相反地，也可以单独地或用任何合适的子组合将在单个实施例的上下文中描述的各种特征实施在多个实施例中。并且，尽管可能在上文将特征描述为以某些组合起作用并且甚至起初如此要求保护，但在一些情况下也可以将来自所要求保护的组合的一个或多个特征从该组合删去，并且所要求保护的组合也可以涉及子组合或子组合的变型。
尽管已经描述了本目标的一些实施例，但要了解，所描述的实施例仅是说明性的，并且在被给予完整范围的等效物时，本发明的范围要仅通过所附权利要求书限定，通过细读本文，本领域中的技术人员将自然想到许多变型和变体。

Claims (28)

1.一种用于向玻璃熔化槽中的熔融玻璃提供电流的组件，包括：
结构，包括：
流体冷却式连接装置；
汇流条，与所述流体冷却式连接装置和电极电连通；和
冷却流体，流动通过所述流体冷却式连接装置的内部部分，
所述流体冷却式连接装置包括：
第一连接元件和第二连接元件，所述第一连接元件和所述第二连接元件与电流源电连通并且彼此隔开；以及
电交叉连接支柱，具有固定到所述第一连接元件的第一端和固定到所述第二连接元件的第二端，
其中所述电极被设置为与所述熔融玻璃接触；
其中所述电流源经由所述结构和所述电极向所述熔融玻璃提供电流，以供通过电阻加热来加热所述熔融玻璃。
2.如权利要求1所述的组件，其中所述流体是水。
3.如权利要求1所述的组件，其中所述流体是液体或气体。
4.如权利要求1所述的组件，其中所述流体选自由乳液、悬浮液和油所组成的群组。
5.如权利要求1所述的组件，其中所述流体是致冷剂。
6.如权利要求1所述的组件，其中所述汇流条是流体冷却式汇流条。
7.如权利要求6所述的组件，其中所述流体是水。
8.如权利要求6所述的组件，其中第一流体源为所述流体冷却式连接装置供应流体，并且第二流体源为所述流体冷却式汇流条供应流体。
9.如权利要求1所述的组件，其中所述流体冷却式连接装置进一步包括：
第一部分，固定到所述汇流条的第一区域；以及
第二部分，固定到所述汇流条的第二区域，
其中所述汇流条的所述第一区域和所述第二区域彼此隔开。
10.如权利要求9所述的组件，其中所述第一连接元件固定到所述流体冷却式连接装置的所述第一部分，并且所述第二连接元件固定到所述流体冷却式连接装置的所述第二部分。
11.如权利要求10所述的组件，其中所述第一连接元件经由第一缆线电连接到所述电流源，并且所述第二连接元件经由第二缆线电连接到所述电流源。
12.如权利要求11所述的组件，其中所述第一缆线与所述第一连接元件的连接点与所述流体冷却式连接装置的所述第一部分隔开。
13.如权利要求12所述的组件，其中所述第二缆线与所述第二连接元件的连接点与所述流体冷却式连接装置的所述第二部分隔开。
14.如权利要求1所述的组件，其中所述第一连接元件和所述第二连接元件隔开达至少六英寸。
15.如权利要求1所述的组件，其中所述流体冷却式连接装置主要包括铜。
16.如权利要求1所述的组件，其中所述汇流条主要包括钢。
17.如权利要求1所述的组件，其中所述电极主要包括锡。
18.如权利要求1所述的组件，其中所述电流源供应至少3000安培的电流。
19.如权利要求1所述的组件，其中所述电流源供应至少10,000安培的电流。
20.如权利要求1所述的组件，其中所述冷却流体是水，所述水具有0.5加仑每分钟与1.0加仑每分钟之间的流速。
21.如权利要求1所述的组件，其中所述冷却流体是水，所述水具有进入所述流体冷却式连接装置的所述内部部分的温度，所述温度是在30℃到40℃的范围中。
22.如权利要求1所述的组件，其中所述电流源供应至少10,000安培的电流，其中所述汇流条是流体冷却的，其中所述电极具有6英寸到9英寸的范围中的长度，并且其中所述汇流条的最大温度小于450℃。
23.一种用于向玻璃熔化槽中的熔融玻璃提供电流的方法，所述方法包括：
提供结构，所述结构包括：
流体冷却式连接装置；
汇流条，与所述流体冷却式连接装置和电极电连通；和
冷却流体，流动通过所述流体冷却式连接装置的内部部分，
所述流体冷却式连接装置包括：
第一连接元件和第二连接元件，所述第一连接元件和所述第二连接元件与电流源电连通并且彼此隔开；以及
电交叉连接支柱，具有固定到所述第一连接元件的第一端和固定到所述第二连接元件的第二端；
将所述电极设置为与所述熔融玻璃接触；以及
将所述电流源通电以经由所述结构和所述电极向所述熔融玻璃提供电流，以供通过电阻加热来加热所述熔融玻璃。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述流体是水。
25.如权利要求23所述的方法，其中所述流体是液体或气体。
26.如权利要求23所述的方法，其中所述流体选自由乳液、悬浮液和油所组成的群组。
27.如权利要求23所述的方法，其中所述流体是致冷剂。
28.如权利要求23所述的方法，其中所述电流源供应至少10,000安培的电流，其中所述汇流条是流体冷却的，其中所述电极具有6英寸到9英寸的范围中的长度，并且其中所述汇流条的最大温度小于450℃。
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