CN1334253A

CN1334253A - 减压精炼炉的管道输送系统

Info

Publication number: CN1334253A
Application number: CN01124857A
Authority: CN
Inventors: 罗纳德·威廉·帕姆奎斯特
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2002-02-06
Also published as: JP2002087826A; US6286337B1; JP5016167B2; KR20020002333A; TWI240710B; KR100740392B1

Abstract

一种用于把熔化材料输送通过真空外壳的管道输送系统,包括具有许多卷曲部分的管道,这些卷曲部分随着管道的膨胀而被压缩。沿着管道长度设置许多突起,这些突起用于运载对管道进行加热的电流。在这些突起之间堆叠许多耐熔绝缘砖。第一密封突缘与管道的入口端相连,第二密封突缘与管道的一出口端相连。每个密封突缘包括适合与真空外壳的基底相连的金属密封环,以便能与真空外壳的基底形成密封接触。每个密封突缘还包括耐熔密封块,用于把管道的膨胀力传递给金属密封环,从而命名卷曲压缩。

Description

减压精炼炉的管道输送系统

本发明总体上涉及减压精炼，一种用于除去夹杂在熔化玻璃中的气泡的方法。更具体地说，本发明涉及一种用于把熔化玻璃输送通过一真空室同时保持该真空室内的气密状态的管道输送系统。

在玻璃制造工作中，玻璃配料是通过在混合器中把各种原料进行混合而制得的，其中这些原料是从一些被做成适当的大小，经净化和处理的材料来获得的，这些材料的纯度被事先分析过。被称作碎玻璃的回收利用的玻璃也可以与这些原材料混合。对于最普通的钠钙玻璃，这些原材料包括SiO₂，Na₂O，CaO以及其它各种化学化合物。Na₂O用作助熔剂，以便降低SiO₂熔化温度，CaO用作SiO₂的稳定剂。典型的一种钠钙玻璃是由约70％的SiO₂，15％的Na₂O，9％的CaO，以及更少量的其它各种化学化合物组成。玻璃配料被输送到一“窝穴”，它是一个位于玻璃熔化炉的熔化室后部的漏斗。玻璃配料可以被轻微地湿润，以便阻止配料成分因输送系统的振动而发生分离，或者是，把玻璃配料压制成颗粒或团块，以改善颗粒之间的接触。

利用机械铲，螺旋输送机或普通输送器把玻璃配料输送到熔化室内。玻璃熔化所需的热量可以采用天然气、油，或电来生成。然而，电熔化是最有效率和洁净的方法，这是因为它是当需要时才产生热量，并消除了配料材料会被烟气带走的问题。为了确保熔化玻璃的组成整体上均匀一致，通常在一个设有机械混合器或具有氮气或气泡的调节室内对熔化玻璃进行搅拌。然后在被叫做前炉的一组窄通道内把熔化玻璃输送到成形设备。在熔化室内，配料中的原材料的分解会产生大量的气体。这些气体和所夹杂的空气在熔化的玻璃中形成气泡。大的气泡升至表面，然而，尤其是当玻璃变得更粘时，小气泡会以这样一个数量被夹杂在熔化玻璃内，这个数量的小气泡会对最终产品的质量构成威胁。对于需要高质量玻璃的产品，例如，液晶显示器，要在把熔化玻璃输入成形设备之前把这些夹杂的气泡从熔化玻璃中除去。

把气泡从熔化玻璃中除去的这个过程被叫做精炼。一种用于精炼玻璃的方法包括在混合器内进行混合之前，把被称作精炼剂的各种材料加到玻璃配料中。精炼剂的主要目的是当熔化玻璃处于适当的精炼温度时使熔化玻璃中的气体释放出来。随着气泡的增大，它们的相对浮力就增大，从而使气泡升至熔化玻璃的表面，气泡在该表面被释放。通过降低熔化玻璃的粘度可以加快气泡通过熔化玻璃的移动速度，通过升高熔化玻璃的温度可以使熔化玻璃的粘度降低。对于大气压下玻璃熔化和精炼方法来说，有效的精炼剂应在熔化玻璃的温度升高到使熔化玻璃的粘度足够低的温度范围时，对于钠钙玻璃即1300℃至1500℃时，能够释放大量的精炼气体。例如，Na₂SO₄是适合用于钠钙玻璃的一种精炼剂。

用于精炼玻璃的另一种方法包括使熔化玻璃通过一低压区域以便使熔化玻璃中的气泡膨胀并迅速升至玻璃表面。这种方法通过叫做降压精炼或真空精炼。降压精炼炉具有各种各样的结构。Takeshita等人的专利US5849058中公开了一种虹吸式的降压精炼炉的总体结构。如图1所示，这种降压精炼炉包括设置在真空壳2内的一真空容器1。真空容器1的一端与一上行管3相连，另一端与一下行管4相连。上行管3和下行管4是由一种能承受熔化玻璃的高温且不易腐蚀的铂材料制成的。通过电对真空容器1、上行管3和下行管4进行加热。真空容器1、上行管3及下行管4的周围设有一绝缘材料5。通常，绝缘材料5一般由绝缘砖组成，该绝缘材料5兼作用于上行管3和下行管4的结构支撑件。不与真空容器1相连的上行管3和下行管4底端穿过真空壳2分别通入存储容器6，7。所连接的存储容器6用于从一玻璃熔化炉(图中未示)接收熔化玻璃。

根据虹吸原理，熔化玻璃经上行管3、真空容器1和下行管4流动。因此，真空容器1中的熔化玻璃的液体表面高于存储容器6中的液体表面，真空容器1中的压力低于存储容器6中的压力。真空容器1中的压力与真空容器1中的熔化玻璃的液体表面相对于存储容器6中的液体表面的高度有关。真空容器1中的熔化玻璃的液体表面在存储容器6中的熔化玻璃的液体表面以上的高度是根据期望精炼压力及熔化玻璃流入真空容器1的速度来确定的。夹杂有气泡的熔化玻璃被从玻璃熔化炉(图中未示)输送到存储容器6内。由于真空容器1中的压力小于存储容器6中的压力，因此，存储容器6中的熔化玻璃通过上行管3上升到真空容器1内。使真空容器1中的压力成为小于大气压的降压状态，通常为大气压的1/20至1/3。当熔化玻璃流经真空容器1并遇到降低的压力时，熔化玻璃中的气泡就膨胀并迅速升至熔化玻璃的表面，在顶部空间形成一泡沫层。精炼玻璃通过下行管4下降到存储容器7内。

真空壳2必须被设计成在精炼过程中使气体的吸入达到最小。对上行管3和下行管4离开真空壳2的地方必须进行密封，以确保真空壳2保持气密状态。然而，由于当上行管3和下行管4被加热时会发生膨胀，因此很难保持真空壳2与上行管3及下行管4之间的可靠的密封。例如，上行管3和下行管4在被加热到1500℃时每根管能增大2英寸以上。因此，会造成一间隙，处于大气压下的大量的空气会流入真空壳2内。此外，当上行管3和下行管4周围的绝缘砖5从上行管3和下行管4吸收热量时会发生膨胀，但是绝缘砖5的膨胀速度要小于上行管3和下行管4的膨胀速度。因此，在绝缘砖5与下行管4之间会产生一些间隙，其中的绝缘砖的一些不能支撑上行管3的非支撑区域。这些非支撑区域会由于熔化玻璃作用在管道3，4上的内部压力而发生破裂。

技术参考文献中没有解决这个在膨胀的上行管和下行管以及真空壳之间的密封并提供足够的支撑以防止因内部压力而破裂的问题。Ando等人的专利US-5851258中公开了一种对上行管和下行管进行支撑的支撑结构和金属波纹管，其中的上行管和下行管是用于把熔化材料输送通过一真空壳的，其中的金属波纹管用于在这些管与真空壳之间进行密封的。图2表示出了对管16进行支撑的支撑结构，其中的管16可以是上行管，也可以是下行管。支撑结构包括一支撑装置30，该支撑装置30是由一支撑板32和一上推装置36。绝缘砖28被设置在上行管16周围，从而把管包围住。包含了管16的真空壳的支腿部分12A被做成矩形棱柱状的柱面形状，支撑元件40被固定在矩形棱柱状的柱面形状的支腿部分12A处。上推装置36把支腿部分12A连接到支撑板32上，并向上挤压支撑板32，从而支撑住砖28。环形突缘16A以预定间隔被设置在管16的外周面上。每块砖28都被堆垛在突缘16A之间。在每块砖28的上表面处设置一槽28A。每条槽28A的深度大致等于突缘16A的厚度，因此，当砖28被堆垛在突缘16A之间时，每个突缘16A被接收在相邻的槽28A内。

由于铂制的管16的热膨胀系统高于砖28的热膨胀系数，因此，在相邻的突缘16A之间的一部分管16的伸长要大于位于相同的相邻缘之间的砖28的伸长。于是，砖28限制了这部分管16的轴向伸长，从而使得这部分管16以弯曲的形式向内变形。管16的轴向总体伸长对应于堆垛砖28的伸长。当管16和砖28热膨胀时，就克服上推装置36的挤压力而向下膨胀。在砖28与管16之间有一个空间S，这个空间能容纳管16在周向上的热膨胀。一圆筒形波纹管50把真空支腿部分12A连接到支撑板32上，绝缘材料即砖28被接收在这个圆筒形波纹管50内，以便使真空室的内部保持气密状态。

本发明的一个方面是一种用于把熔化材料输送通过真空壳的管道输送系统，它包括具有许多卷旋的管道，当管道膨胀时，这些卷旋就进行压缩。沿着管道长度设置的许多突起载有对管道进行加热的电流。在这些突起之间堆叠有众多的耐熔绝缘砖。第一密封突缘与管道的入口端相连，第二密封突缘与管道的出口端相连。每个密封突缘包括金属密封环，该金属密封环适于与真空壳的基底相连，以便与该真空基底密封接触。每个密封突缘还包括耐熔密封块，该耐熔密封块把管道的膨胀力传递到金属密封环上，从而使卷旋压缩。

通过下面的描述以及所附的权利要求书可以更清楚地了解本发明的其它方面和优点。

图1表示虹吸式的减压精炼炉的总体结构。

图2表示现有技术中用于支撑管道的支撑结构，其中的管道把熔化材料输送到减压精炼炉。

图3是减压精炼炉的示意图。

图4A是图3所示的减压精炼炉的下行部分的详细的垂直剖面图。

图4B是图3所示的管道输送系统的水平剖面图。

图4C是一电力突缘的俯视图。

图4D是沿图4A中A-A线的下行部分的剖面图。

图5是图4A所示的管道部分的分解图。

图6A和图6B是图3所示的弯头的详细垂直剖面图。

图7是图3所示的入口集管的剖面图。

图8A是图3所示的减压精炼炉的精炼炉部分的剖面图。

图8B是图8A所示的精炼炉室部分的分解图。

图9是图8所示的精炼炉室的剖面图。

图10A-10C表示图3所示的减压精炼炉的另一种管道输送结构。

发明的具体实施方式

图3是适合用于除去熔化玻璃或其它熔化材料中夹杂的气泡的减压精炼炉50的示意图。该减压精炼炉50包括真空外壳52，真空外壳52包括上行外壳54、精炼炉外壳56和下行外壳58。精炼炉外壳56和下行外壳58都是竖直外壳。外壳54～58可以大致为圆筒形或其它结构，例如矩形的。精炼炉外壳56具有入口嘴60和出口嘴62。在入口嘴60与上行外壳54的顶端之间形成密封连接64。该密封连接64可包括，例如，入口嘴60上的安装突缘66和设置在安装突缘66，68之间的O形密封环69，其中的安装突缘66与上行外壳54顶端的安装突缘68相连接。类似地，在出口嘴62和下行外壳58的顶端之间形成密封连接70。真空外壳52还包括入口集管84，该入口集管84与上行外壳54的基底78相连。入口集管84可通过气密焊接、O形密封环或其它能形成气密封的装置与上行外壳54的基底78相连。

上行外壳54、精炼炉外壳56、下行外壳58和入口集管84形成连续的真空室72，在这个真空室72内设有精炼炉室98和管道输送系统73。精炼炉室98被完全包含在这个精炼炉外壳56内。管道输送系统73包括直接加热管74，该直接加热管74把熔化玻璃输送通过连续的真空室72。管道输送系统73还包括耐熔绝缘层75，该耐熔绝缘层75用于对直接加热管74进行绝缘并提供结构支撑。优选的情况是，直接加热管74是由铂或铂合金制成，因为铂具有很高的熔点并不易腐蚀。管74的入口端76位于入口集管84处并与入口集管84的入口90处的一阀79连通。密封突缘88把管74的入口端76固定到入口集管84上并防止或减少空气进入连续的真空室72内。管74的出口端80位于下行外壳58的基底82处。密封突缘86把管74的出口端80到下行外壳58上并减少空气进行连续的真空室72内。

另一直接加热管92把上行外壳54的入口集管84的入口90与玻璃熔化炉94相连，以便允许熔化玻璃从玻璃熔化炉94输送到管74的入口端76。优选的情况是，管92也是由铂或铂合金制成的。管74包括上行管96和下行管100。上行管96从上行外壳54的基底78延伸至精炼炉外壳56的入口嘴60，在这个入口嘴处，上行管通过弯管97与精炼炉室98相连。下行管100从下行外壳58的基底82延伸至精炼炉外壳56的出口嘴62，在出口嘴62处，下行管100通过弯管99与精炼炉室98相连。下行管100的出口端80通过导管107与搅拌室106相连。搅拌器(图中未示)被设置在这个搅拌室106内，用于对该搅拌室106内的任何流体进行搅拌。

在通常的玻璃精炼过程中，上行管96、下行管100和精炼炉室98被加热到约1400℃。熔化玻璃从玻璃熔化炉94通过入口集管84的入口90处的阀79流入上行管96。搅拌室106也被预热到约1400℃，回收利用的玻璃，也被称作碎玻璃，被输送到搅拌室106内，并被允许熔化，直到搅拌室106内的高度到达下行管100的出口端80处为止。不是在搅拌室106内熔化碎玻璃，或除了在搅拌室106内熔化碎玻璃外，可以使熔化玻璃从管92转到搅拌室106直到搅拌室106内的玻璃高度到达下行管100的出口端80为止。一旦下行管100的出口端80被浸没在熔化玻璃内，通过利用真空泵(图中未示)把气体抽出精炼炉室98，使精炼炉室98内的压力慢慢减小。当玻璃被引入精炼炉室98内时，在搅拌室106内就可以熔化更多的碎玻璃，以确保下行管100的出口端80保持浸没在熔化玻璃内。一旦精炼炉室98内的熔化玻璃达到期望的高度时，就把玻璃抽出搅拌室106，使玻璃开始通过管74流动。

在操作期间，熔化玻璃通过象虹吸管似的管74流动。为了确保玻璃流出管74，下行管100必须足够长，以便把玻璃压力增大到大气压并克服因玻璃的粘性流动而产生的压降。如果没有这个压降，下行管100的长度将与上行管96的长度大致相同。然而，考虑到这个压降，下行管100将比上行管96长。因此，在上行管76的入口端77与管74的出口端80之间将会具有玻璃高度差。在这个实施例中，上行管96和下行管100的尺寸大小这样来选择，即，使得玻璃高度差大约为2英寸至4英寸，这对应于传统搅拌室内的玻璃高度。然而，应当注意到，该玻璃高度差通常与因玻璃的粘性流动而在系统中所产生的预期压降有关。高度探针108、110分别被用于探测精炼炉室98内的玻璃高度和下行管100之后的玻璃高度。熔化炉94内的玻璃高度是由玻璃配料即用于制造玻璃的原材料输入炉94内的速度来控制的，精炼炉室98内的玻璃高度是由精炼炉98内的真空度及流体阀79来控制的。下行管100之后的玻璃高度不被控制，但是能被通过改变下行管100内的温度来进行调节。

精炼炉室98内的压力被降低到大气压以下，以促进夹杂在熔化玻璃内的气泡的膨胀。为了在精炼炉室98内获得一期望的亚大气压力P，精炼炉室98内的玻璃表面112相对于玻璃熔化炉94内的玻璃表面116被升高一个高度H。高度H是由下面表达式得出的：

H＝P/ρg (1)

其中，ρ是熔化玻璃的密度，g是重力加速度。因此，例如，如果期望的亚大气压P为0.1个大气压，熔化玻璃的密度为150lb/ft³(2.4g/cm³)，那么精炼炉室98内的玻璃表面将被升高到位于玻璃熔化炉94内的玻璃表面之上的高度H为152英寸(3.86m)。应当注意到，从方程(1)中所获得的高度H没有考虑经过阀79的压降。阀79可以被调节，以便使实际高度H小于利用方程(1)所计算出来的高度H。通常，连续的真空室72内的压力由真空泵系统进行控制到一个期望的精炼压力。然后，阀79将被自动调节，以便把精炼炉室98内的玻璃高度保持在期望玻璃高度。下行管100必须比高度H长，以便有足够的压力来克服流动阻力。当熔化玻璃遇到精炼炉室98内的经减小的亚大气压力时，在熔化玻璃中所夹杂的气泡迅速膨胀并移动到玻璃表面。重要的是要为精炼炉室98选择一个适当的长度，该长度允许夹杂在玻璃中的气泡有足够的驻留时间上升到玻璃表面112并破裂。此外，重要的是要在玻璃表面112上部提供一顶部空间113，以便容纳由移动到玻璃表面112的气泡迅速膨胀所产生的泡沫。

图4A-4B表示出了下行管100以及下行管100周围的耐熔绝缘层75的详细的垂直和水平剖面图。上行管96和上行管96周围的耐熔绝缘层75的结构基本上类似于下行管100的结构。因此，在此不再描述上行管96和上行管96周围的耐熔绝缘层75的结构。下行管100是管74的最长的竖直部分，在防止它在其自身重力和热膨胀作用下而发生弯曲方面提出了更多的挑战。耐熔绝缘层75包括绝缘砖122，这些绝缘砖的外表面123与绝缘板124叠压，它们的内表面125与下行管100相连接。绝缘砖122是由高密度的铝材料制成的，例如，由Babcock和Wilcox公司出售的K-3000产品。绝缘板124是由较小密度的纤维材料制成的，例如，由Carborundum公司出售的商标名为Duroboard3000的产品。绝缘砖122被堆叠在电力突缘或突起128之间，这些电力突缘128沿着下行管100的长度分布。图4C表示出了其中一个电力突缘128的顶视图。电力突缘128通常是由铂或铂合金制作的，并被焊接在下行管100的外径上。与每个突缘128相邻的一块或两块绝缘砖122可具有一凹槽(图中未示)，突缘128就装在该凹槽内。在最顶部的电力突缘128所接收到的电流流向其它的电力突缘128。下行管100的焦耳热是由电流产生的。电力突缘128可以被水冷，以便使它们不会变得过热。

当下行管100被加热时，就发生膨胀。因此，在下行管100的壁内设置了若干个小轧环或卷曲130，以便吸收热膨胀。图5表示出了下行管100的一小部分的分解图。轧环130通常只有几毫米深，并沿着下行管100的长度分布，通常是沿下行管100的长度间隔一英寸或每两英寸设置。当下行管100膨胀时，轧环130就压缩。绝缘砖122通过可铸性水泥132与下行管100连接，从而在绝缘砖122与下行管100之间的没有相对移动。这就确保了下行管100的热膨胀由于轧环130而均匀一致(见图5)，因此，避免了一些轧环130完全崩溃。适合的可铸性水泥要具有在它的首次加热时的热膨胀约为百分之零。例如，由Carborundum公司出售的商标名为BI-57泡沫铝就是一种适合的可铮性水泥。当这种可铸性水泥首次被加热时就会熔结在一起，从而其热膨胀约为百分之零。绝缘砖122与下行管100一样热，但是膨胀却与下行管100不一样。厚的纤维布层133被放置在每块绝缘砖122之间，以便吸收砖122的热膨胀。最好纤维布133是铝纸，例如Zircar Products公司的型号为APA-2产品。但是，可以采用任何纤维耐熔材料。

图4D表示出了绝缘砖122的外角127被角钢所包容，从而使得绝缘砖122不会发生移动。绝缘砖122不发生移动是一非常重要的特征，因为下行管100上的电力突缘128不会有被砖126相对于下行管100的相对移动所剪断的危险。角钢134通过螺杆135被连接在一起。螺杆135相互之间电隔离，从而流经下行管100的高电流不会在环绕的螺杆135内感应出电流。绝缘砖122和角钢134的重量是相当可观的，这些重量最好压在电力突缘128上。因此，角钢134通过支撑件137(见图4D)被固定在下行外壳58上，支撑件137从下行外壳58向内突出。因此，角钢134和绝缘砖122的重量由下行外壳58来支撑。或者是，绝缘砖122和绝缘板124可以紧紧地压紧下行外壳58，从而当绝缘砖122热膨胀时，绝缘砖122和绝缘板124通过摩擦力而维持在下行外壳58上。

再参考图4A，下行管100的出口端80处的密封环86包括金属密封环136和导电环例如铜环138。金属密封环136可由强硬的金属如钢来制作。在金属密封环136与铜环138之间设置垫片140，从而当金属密封环136被栓接到下行外壳58上时，铜环138就与下行外壳58电隔离。垫片140可由合成树脂制成，如由E.I.duPont de Nemours&Co.公司出售的商标名为Teflon的产品。在铜环138与垫片140之间以及垫片140与金属密封环136之间设有O形环142，用于密封，防止漏气。导电突起例如铂盘146的外边缘144被银焊或焊接在铜环138上。

密封突缘86还包括一密封块148，该密封块安装在绝缘砖层139上。优选的情况是，密封块148由即有强度又能防热冲击的耐熔材料制成。例如，这种材料可以是由Chas，Taylor Sons Co.公司出售的Zirmul，一种联结的铝-氧化锆-二氧化硅耐熔材料。密封块148被用于把下行管100的膨胀力传递到金属密封环136。被传递到金属密封环136的膨胀力也抵抗外部压力。下行管100的端部149向下收缩，以便装在密封块148内的孔150内，从而确保下行管100的膨胀力被分布在密封块148上。密封块148应当足够厚，以便能抑制下行管100的膨胀力。下管管100的端部149还伸入绝缘砖层139内的孔152内。下行管100的出口端80被焊接到铂盘146上。铂盘146本身的强度不足以承受外部压力，但是，密封块148和绝缘砖层139提供了铂盘146承受外部压力所需的必要支撑。金属密封环136被栓接到下行外壳58的基底82上，O形密封环在金属密封环136与下行外壳58的基底82之间提供了气密封。铜缆(图中未示)把电流从变压器(图中未示)输送到铜管155，该铜管155与铜环138的外边缘相连。然后，铜环138把电流输送到铂盘146和下行管100上的电力突缘128A。水或其它冷却流体从铜管155流过，以便对铜环138的外边缘进行冷却，并防止铜环138的外边缘过热。

在直接加热铂管被冷却到室温之后，通常不再对直接加热铂管进行加热，因为再加热会使铂管或铂管上的其中一电力突缘发生弯曲的危险。然而，如果在环130被轧入下行管100的表面之后，下行管100被退火，那么轧环130会有足够的韧性来吸收下行管100冷却和加热期间所产生的变形。在下行管100被加热到操作温度之后，轧环130内的应力就被减轻。然而，当下行管100被冷却时，下行管100会收缩。因此，必须作用一个力来抑制下行管100被冷却时的收缩。抑制块154提供了抑制下行管100收缩所需的力。至少下行管100附近的一部分突缘128A必须足够厚，以便使突缘128A不会被收缩力所剪断。抑制块154位于密封块148上的电力突缘138A的顶部，并由角钢156维持入位。抑制块154是由强耐熔材料制成的，如Zirmul，一种由Chas Taylor Sons Co.公司出售的粘结的铝-氧化锆-二氧化硅耐熔材料。然而，这种强耐熔材料通常不是一种优良的绝缘材料。因此，在抑制块154所占的区域周围会有很大的热量损失，并且当玻璃经过该区域时，玻璃会被迅速冷却。为了减少这种迅速冷却，利用一单独的变压器(图中未示)在铂盘146与直接位于密封块148上面的电力突缘128A之间提供电力。用热电偶测量在铂盘146与电力突缘128A之间的下行管100的短部分的温度，热电偶158的输出能被用于控制供向铂盘146和电力突缘128A的电压。变压器(图中未示)在电力突缘128A与其它电力突缘128之间提供电力。在两个突缘128A之间需要变压器。向电力突缘128供应电流的电线139通过支撑件141(见图4A)被固定在真空外壳58的壁上。

图6A和6B表示弯头99的垂直剖面图，弯头把下行管100连接到精炼炉室98上。此外，弯头99的结构类似于连接上行管96和精炼炉室98的弯头97(见图3)的结构。当下行管10被加热和冷却时，弯头99也分别经历着与密封块148(见图4A)相同的膨胀力和收缩力。因此，弯头99必须能承受下行管100的热膨胀和收缩力，而不会造成下行管100的破裂。当下行管100膨胀时，垂直向上的力将很好地分布在约一半的下行管100上。但是，当下行管100收缩时，会在弯头99所焊接处的内角162上产生很高的局部应力。这些很高的局部应力是导致弯头99损坏的原因。为了减小这种局部应力，在弯头99的基底165周围焊接小支撑突缘164。然后，把支撑突缘164固定在两个支撑块166，168之间，从而使突缘164不能上下移动。支撑块166，168中的一个被设有凹槽，以便容纳突缘164，当安装突缘164时，把由耐熔材料制成的水泥放置在突缘164周围，从而把突缘紧紧抓住。

重要的是，把支撑块166，168紧紧地固定，以便当下行管100和精炼炉室98所施加作用力时，突缘164不会弯曲。在这个实施例中，支撑块166是由强硬的和防热冲击的耐熔材料制成的，如Zirmul，支撑块168是由耐高温材料制成的，如高铝耐熔材料。弯头99被支撑块168包住。支撑块168由绝缘砖170绝缘。绝缘砖170可由耐熔材料制成，如由Babcock和Wilcox公司出售的K-28号产品。绝缘砖170必须有足够的强度以承受下行管100和精炼炉室98的膨胀力。为了把弯头99维持入位，由一强硬的金属制成的托架172被设置在绝缘砖170的顶部174和侧部176。托架172被固定在精炼炉外壳56上，从而可防止弯头99相对于下行管100和精炼炉室98的移动。弯头99座落在支撑件178上，该支撑件相对于精炼炉外壳56固定。支撑件178可由强硬金属，如钢来制作。

图7表示出了上行外壳54的基底78处的入口集管84的详细的剖面图。入口集管84的入口90处的密封突缘88类似于下行管100基底82处的密封突缘86。密封突缘88包括由强硬金属如钢制成的金属密封环180。金属密封环180被安装在绝缘砖层182周围。铂盘184被安装在绝缘砖层182上，抑制块186被在铂盘184上。铂盘184的外边缘被焊接在铜电力突缘190上，该铜电力突缘也被在绝缘砖层182周围。铜电力突缘190通过垫片192与金属密封环180电隔离，垫片可由Teflon或其它适合材料制成。在铜电力突缘190与垫片192之间以及垫片192与金属密封环180之间设置O形密封环194，以防止漏气。金属密封环180被栓接到入口集管84上的突缘196上，O形密封环198在金属密封环180与突缘196之间提供气密密封。密封块200被安装在砖层192下部，并被用来把铂管202的膨胀力传递到金属密封环180。管202与上行管96相连(见图3)。

在密封块200下面设置由强硬金属制成的环如钢环204，以便提供必要的力，用于当铂管202被冷却时抵抗外部压力和抑制收缩力。类似于抑制块154(见图4A)的抑制块也可被用于抵抗铂管202的收缩力。抑制块186提供必要的力来抵抗管203的收缩力。管202的端部206被缩小，以例安装在分别位于密封块200和砖层182内的孔208，209内。端部206限定出流井210，用于从管92接收熔化玻璃。针212可在该流井210内移动，以例控制通过流井210的熔化玻璃的流量，从而可改变精炼炉室98内的压力。流井210和针212构成前面所提到的阀79(见图3)。重要的是，流井210和上行管96、下行管100要被完全被包含在真空外壳52内(见图3)。这样就能保持管96，100内的压力大于连续的真空室72内的压力，从而确保铂管96，100不会崩溃。即使管202非常短，使之变形所需的力也与长管的相同。因此，抑制块186通过角钢214被维持入位，以便使抑制块186能承受管203的收缩力。密封块200和金属密封环180还为抑制块186提供支撑。

图8A表示出了容纳有精炼炉室98的精炼炉外壳56的详细的剖面图。精炼炉室98的直径比上行管96和下行管100的直径大得多。精炼炉室98的端部是电力突缘216。这些电力突缘216比上行管96和下行管100上的电力突缘128大得多，因为需要有更大的电流来对较大直径的精炼炉室98进行加热。冷却管217最好与电力突缘216的上部的外边缘连接，冷却水通过这些冷却管217循环流动。精炼炉室98被一层可铮性水泥218所包围，并座落在支架220内，支架220是由高铝耐熔材料或其它即能抵抗塑性变形又能抵抗高温的材料制成。由于长期应力的缘故，材料尺寸方面的塑性变形是很慢的。精炼炉室98的顶222被能抵抗塑性变形的耐高温材料221覆盖。用耐温绝缘砖223和224分别把精炼炉室98的侧面、底部和顶部绝缘开，并用另外的绝缘层226例如由Carborundum Corp.公司出售的商标名为Duroboard3000的绝缘板覆盖在上面。精炼炉室98的壁具有小轧环或卷曲227(见图8B)，用于吸收热膨胀。弯头99，97上的托架172把弯头99，97固定住，从而当精炼炉室98被加热时，随着精炼炉室的壁内的轧环227被压缩，精炼炉室98的热膨胀被吸收掉。一层纤维布230被设置在支架220的竖直接头、耐高温材料221和绝缘砖224之间。纤维布230吸收支架220和绝缘砖224的热膨胀。

在这个实施例中，精炼炉室98被这样设计，即，它只半充满玻璃，但这并不是实施本发明的必要条件。玻璃高度由高度探针108(另见图3)来测量，该探针被插入下行管100上面的立管232，并通过相对于流井210(见图7)移动针阀212来调节。高度探针108通过是铂杆。当高度探针108接触玻璃表面时，电路就被关闭，表示与玻璃接触了。在应用中，通过控制器(图中未示)来调节高度探针108的位置，从而在高度探针108内保持选定的阻力。立管232被设置在精炼炉室98的下游没有泡沫或气泡的地方。

立管232可以被用于把电流分别输送到下行管100和上行管96。通常，电流流过精炼炉电力突缘216，绕过弯头99，并向下到达下行管100上的电力突缘128。热模型表示这种电路会使弯头99的内角162变得过热，由于电流会集中在这些地方。然而，把立管232设置在下行管100的中线上，沿着立管232流向下行管100的电流就不会集中，从而可以基本消除下行管100上的热点。与精炼炉室98相连的弯头99的短的水平部分不需被加热。可以类似地在上行管96上采用立管233来把电流输送到上行管96。电流可以通过真空外壳52中的输送口(图中未示)被供给到管100，96上的电力突缘128(见图4A和4C)和精炼炉室98。挡板235被设置在精炼炉室98内正位于玻璃表面的下方。挡板235将阻止玻璃表面上的泡沫或气泡流入弯头99。观察孔237被设置在精炼炉室98的顶222内，通过这个观察孔可以观察玻璃表面112。观察孔237通常用铂来进行衬里。

精炼炉室98具有经计算的断面和长度，通过允许气泡升至熔化玻璃表面从而能消除熔化玻璃中的气泡。断面还被选择成在玻璃表面112具有足够的容纳泡沫的顶部空间118。精炼炉室98的断面可以是圆形的。图9表示精炼炉室98的另一种断面。这种断面234减小了玻璃的深度。这能更有效地除去气泡。断面234具有一圆顶236，它能很好的防止顶的倒踏或下垂。与玻璃接触的凹槽238是用铂来衬砌的。在大多数情况下，顶236也是用铂来衬砌的，以防止腐蚀性蒸汽的侵蚀。圆顶236可以是圆形的，但是悬垂形状更能抵抗因铂衬里的塑性变形而产生的下垂。此外，需要在被升高的温度把精炼炉室98的顶栓接到精炼炉室98上面的耐熔材料上，以帮助防止下垂。

参照图4A，下行管100的顶端由固定的弯头99抑制住，下行管100的底端通过密封突缘86被固定在下行外壳58上，从而通过下行管100的壁内的小轧环130(见图5)从内部吸收下行管的膨胀。图10A和10B表示出了热膨胀是怎样能在不具有小轧环的管240内被调节的。在图10A中，在管240的顶端设置一大的金属波纹管242，用于吸收管240的膨胀。管240的端部必须被足够地支撑，以便抵抗压缩波纹管242所需的很大的力。用于把管240周围的绝缘砖246固定在外壳248的壁上的支撑件(图中未示)必须随着管240的膨胀而升高。向管240上的电力突缘252提供电流的电力端244也必须随着管240的膨胀而升高，从而使得突缘252不会被剪断。应当注意到，由于绝缘砖246的膨胀小于管240的膨胀，因此会在绝缘砖246之间产生一些间隙。这些间隙会留出一些未被支撑的区域，在这些未被支撑的区域，管240会因内部压力而破裂，或者是，在这些地方会在流经管的熔化玻璃中产生一冷点。然而，如果通过可铸性水泥250把绝缘砖246连接到管240上，那么，可铸性水泥250可随着管240的膨胀而对绝缘砖246进行提升。然而，应当注意到，管240顶部的大金属波纹管242具有很大的径向热梯度，这能促进熔化玻璃的再沸腾。可以设置一外部加热器(图中未示)来防止波纹管242处的大热梯度。波纹管242还会遭受氧化，并易发生塑性变形或下垂。在波纹管240的卷曲之间可以放置由Carborundum Corp.公司出售的商标名为Fiberfrax的纤维加强物，以帮助防止下垂。

在图10B中，允许绝缘砖246从底部向上推，例如，通过不把它们连接到管240上来实现。随着绝缘砖246的向上推，电力突缘252被升起。此外，把绝缘砖246固定到外壳248的壁上的支撑件必须随着绝缘砖246的向上推动而向上移动。需要用一些膨胀环254来吸收电力突缘252之间所产生的管240的膨胀。与小轧环130(见图5)相比，膨胀环254是柔软的，即，这些膨胀环具有比小轧环大得多的半径，因此压缩这些膨胀环所需的力也就小得多。在管240的顶部还需要小波纹管256来吸收管240顶部的膨胀。

图10C表示出了被制作成两部分260，262的管258。这两部分260，262的相邻端部具有用作电力突缘的圆盘264，266。管的两部分260，262膨胀但不接触。于是，玻璃流入盘264，266之间的开口接头268。圆盘264，266具有被焊接到它们外边缘上的冷却管270。这样，流入开口接头268内的玻璃将会凝固。通常，开口接头是如些小，以致使玻璃不会渗出这个开口接头。通过在突缘之间设置膨胀环276来解决管的两部分260，262和绝缘砖272，274的不同程度的膨胀问题。管的两部分260，262所用的电力通过单独的变压器(图中未示)来提供。

尽管描述了本发明的有限数目的实施例，但是，本领域普通技术人员都知道，本发明也可以采用其它实施例，这并没有脱离本发明在本申请中所公开的范围。因此，本发明的范围只由所附的权利要求书来限定。

Claims

1.一种用于把熔化玻璃输送通过真空外壳的管道输送系统，该管道输送系统包括：

具有多处卷曲部分的管道，这些卷曲部分随着管道的膨胀而被压缩；

沿着管道长度设置的许多突起，这些突起用于运载对管道进行加热的电流；

堆叠在这些突起之间的许多耐熔绝缘砖；

一第一密封突缘，与管道的一入口端相连；

一第二密封突缘，与管道的一出口端相连；

其中，每个密封突缘包括：

一金属密封环，适合与真空外壳的基底相连，以便与真空外壳的基底密封接触；

一耐熔密封块，与金属密封环及管道相连，耐熔密封块用于把管道的膨胀力传递给金属密封环，从而使卷曲部分压缩。

2.一种根据权利要求1所述的管道输送系统，其特征是，每个密封突缘还包括把电流导向管道上的突起的导电环。

3.一种根据权利要求2所述的管道输送系统，其特征是，导电环与金属密封环电隔离。

4.一种根据权利要求3所述的方法，其特征是，还包括用于在导电环与金属密封环之间进行密封的一密封件。

5.一种根据权利要求1所述的管道输送系统，其特征是，还包括密封件，用于在金属密封环与真空外壳的基底之间进行密封。

6.一种根据权利要求1所述的管道输送系统，其特征是，每个密封突缘还包括用于抵抗管道收缩力的装置。

7.一种根据权利要求6所述的管道输送系统，其特征是，用于抵抗管道收缩力的装置包括与连接在耐熔密封块相连的抑制耐熔块。

8.一种根据权利要求6所述的管道输送系统，其特征是，用于抵抗管道收缩力的装置包括与耐熔密封块相连的金属环。

9.一种根据权利要求1所述的管道输送系统，其特征是，管道是由铂制成的。

10.一种根据权利要求1所述的管道输送系统，其特征是，与管道相邻的绝缘砖的内表面通过可铮性水泥固定在管道上。

11.一种根据权利要求1所述的管道输送系统，其特征是，在相邻的绝缘砖之间设置纤维耐熔材料，用于吸收绝缘砖的热膨胀。

12.一种根据权利要求1所述的管道输送系统，其特征是，绝缘砖的外表面与绝缘材料层叠在一起。

13.一种根据权利要求10所述的管道输送系统，其特征是，还包括用于把绝缘砖固定到真空外壳上的装置。

14.一种根据权利要求9所述的管道输送系统，其特征是，所说的突起是由铂制作的，并被固定在管道的外径上。

15.一种根据权利要求1所述的管道输送系统，其特征是，第二密封突缘包括导电突起，该导电突起与管道上的其中一个突起合作，以例对管道的入口端进行加热。

16.一种根据权利要求1所述的管道输送系统，其特征是，还包括阀，该阀用于控制流入管道入口端的熔化材料的流量。

17.一种根据权利要求1所述的管道输送系统，其特征是，管道包括第一竖直部分，第二竖直部分和水平部分，其中一对弯头把水平部分的相对端固定到竖直部分上。

18.一种根据权利要求17所述的管道输送系统，其特征是，与竖直部分相连的每个弯头的端部固定一支撑突缘该突缘被固定在弯头附近的绝缘砖之间。

19.一种根据权利要求17所述的管道输送系统，其特征是，还包括用于把弯头固定到真空外壳的壁上的装置。

20.一种根据权利要求17所述的管道输送系统，其特征是，水平部分的直径大于竖直部分的直径。

21.一种根据权利要求17所述的管道输送系统，其特征是，第二竖直部分包括管道的出口端，并且比第一竖直部分长。

22.一种根据权利要求17所述的管道输送系统，其特征是，在每个弯头上设置立管，用于接收高度探针。

23.一种根据权利要求22所述的管道输送系统，其特征是，立管把电流输送到管道。

24.一种用于把熔化材料输送通过真空外壳的管道输送系统，该管道输送系统包括：

具有许多卷曲部分的管道，这些卷曲部分随着管道的膨胀而被压缩；

堆叠在这些突起之间的许多耐熔绝缘砖；

第一密封突缘，与管道的入口端相连；

第二密封突缘，与管道的出口端相连；

阀，用于控制流入管道入口端的熔化材料的流量；

其中，每个密封突缘包括：

金属密封环，适合与真空外壳的基底相连，以便与真空外壳的基底密封接触；

耐熔密封块，与金属密封环及管道相连，耐熔密封块用于把管道的膨胀力传递给金属密封环，从而使卷曲压缩。