JP2018531206A - 金属容器を加熱するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図4のフランジ、すなわち、フランジ200によるフランジ設計に対して、内容積806を取り囲む壁804を有する長円容器802のために構成された、図10に示された空の従来のフランジ800を評価するために、FLUENTソフトウェアおよび電気回路解析用に開発されたソフトウェアを使用してモデル化を行った。容器の壁804は、40ミル(約0.1cm)の一定の厚さを有した。従来のフランジ800は、本体部分808およびそこから延在する電極部分810を備えた。本体部分808は、厚さ0.5インチ(1.27cm)のニッケル製の最も外側のリング810、および厚さが異なる2つの白金・ロジウムリング−80ミル(約0.2cm)の一定の厚さを有する最も内側のリング812および40ミル(約0.1cm)の一定の厚さを有する、最も外側のリング810と容器802との間に配置された中間リング814を含んでいた。両方の白金・ロジウムリング812および814は、容器802の周りに完全に延在していた。容器802は、6インチ(15.24cm)の短軸816および20インチ(50.8cm)の主軸818を有していた。図4によるフランジであるフランジ200は、ニッケル製の最も外側のリング218および40ミル(約0.1cm)の一定の厚さを有する第1の部分222と80ミル(約0.2cm)の一定の厚さを有する第2の部分228を含む白金・ロジウム製の最も内側のリング216を備えていた。フランジ200を同じ容器802の周りに配置した。そのフランジは1つの電極部分220を備えていた。
図11は、フランジ200に関する電流密度と比べた、12,000A/mm2の電流を供給した容器(導管)の長さに沿った3つの位置でのフランジ800のモデル化電流密度を示す。9インチ(約22.9cm)の短軸および30インチ(76.2cm)の主軸を有する長円形容器(導管)上で、フランジ200および800を再び、同一のそれぞれのフランジと対にし、対にしたフランジの間の間隔は60インチ(152.4cm)であった。容器の上部、主軸(縁)、および容器の底部で、電流密度を計算した。従来のフランジ800は、本体部分808およびそこから延在する電極部分810を備えていた。本体部分808は、厚さ0.5インチ(1.27cm)のニッケル製の最も外側のリング810、および厚さが異なる2つの白金・ロジウムリング−80ミル(約0.2cm)の一定の厚さを有する最も内側のリング812および40ミル(約0.1cm)の一定の厚さを有する、最も外側のリング810と容器802との間に配置された中間リング814を含んでいた。両方の白金・ロジウムリング812および814は、容器802の周りに完全に延在していた。容器802は、9インチ(22.9cm)の短軸816および30インチ(76.2cm)の主軸818を有していた。フランジ200は、厚さ0.5インチ(1.27cm)のニッケル製の最も外側のリング218および40ミル(約0.1cm)の一定の厚さを有する第1の部分222と80ミル(約0.2cm)の一定の厚さを有する第2の部分228を含む白金・ロジウム製の最も内側のリング216、並びに1つの電極部分220を備えていた。フランジ200を同じ容器802の周りに配置した。
溶融材料を処理するための装置において、
前記溶融材料を搬送するために配置された、壁を有する容器、および
前記容器に取り付けられ、電流を該容器の壁に送達するように構成されたフランジであって、該フランジは閉ループで前記容器の周りに完全に延在する第1のリングを備え、該第1のリングは、第1の厚さを有する第1の部分および該第1の厚さと異なる第2の厚さを有する第2の部分を含み、該第1の部分および該第2の部分は、該第1の部分が該第2の部分と前記容器との間に配置されるように前記フランジの面において重複しており、該第1の部分または該第2の部分のいずれも前記容器の周りに完全には延在していない、フランジ、
を備えた装置。
前記第1のリングの前記第1の部分の厚さが、該第1のリングの前記第2の部分の厚さより小さい、実施形態1に記載の装置。
前記第1のリングの周りに閉ループで延在する第2のリングをさらに備える、実施形態1または2に記載の装置。
前記第2のリングの厚さが、前記第2の部分の厚さより大きい、実施形態3に記載の装置。
前記第1のリングが第1の金属から作られ、前記第2のリングが、該第1の金属と異なる第2の金属から作られている、実施形態3または4に記載の装置。
前記第2のリングが最も外側のリングである、実施形態3から5いずれか1つに記載の装置。
前記フランジの面内で前記容器の中心線に対して垂直にそこから延在する第1の放射状の直線上で、該第1の放射状の直線が、前記第1のリングの前記第2の部分と交差せずに、該第1のリングの前記第1の部分と交差する、実施形態1から6いずれか1つに記載の装置。
前記第1の放射状の直線が、前記容器の短軸に対して平行である、実施形態7に記載の装置。
前記第1のリングが、前記第1の部分と前記第2の部分との間に配置された第3の部分をさらに含み、該第3の部分が前記容器の周りに完全には延在していない、実施形態1から8いずれか1つに記載の装置。
前記溶融材料が溶融ガラスである、実施形態1から9いずれか1つに記載の装置。
前記第1のリングが白金から作られている、実施形態1から10いずれか1つに記載の装置。
前記第2のリングがニッケルから作られている、実施形態3から11いずれか1つに記載の装置。
最も外側のリングをさらに備え、該最も外側のリングの厚さが前記容器の周りの角度位置の関数として変動する、実施形態1に記載の装置。
前記最も外側のリングに取り付けられた電極をさらに備え、該電極に隣接する該最も外側のリングの部分が、該電極と反対の該最も外側のリングの部分より厚い、実施形態13に記載の装置。
前記容器の縦軸に対して垂直な面の該容器の断面形状が長円形である、実施形態1に記載の装置。
前記容器が清澄容器である、実施形態15に記載の装置。
ガラスを製造するための装置において、
壁を有する容器と、
前記容器に取り付けられ、電流を該容器の壁に送達するように構成されたフランジと、
を備え、
前記フランジが、
前記容器の周りに完全に延在し、閉ループで該容器の壁に取り付けられた第1のリングであって、第1の厚さを有する第1の部分および該第1の厚さと異なる第2の厚さを有する第2の部分を含み、該第1の部分および該第2の部分の各々は、前記容器全体に満たない周りに延在し、前記フランジの面内で前記容器の中心線に対して垂直にそこから延在する放射状の直線が該第1の部分および該第2の部分の両方の幅を横切る、第1のリング、および
閉ループで前記第1のリングの周りに完全に延在する第2のリング、
を含む、装置。
前記第1のリングが第1の金属から作られ、前記第2のリングが、該第1の金属と異なる第2の金属から作られている、実施形態17に記載の装置。
前記第1のリングが、前記第1と第2の厚さと異なる第3の厚さを有する第3の部分を含み、該第3の部分が前記容器の周りに完全には延在していない、実施形態17または18に記載の装置。
前記第2のリングが、前記第1のリングの全周囲に亘り該第1のリングと接触しており、前記第1の部分および前記第2の部分の両方が該第2のリングと接触している、実施形態17から19いずれか1つに記載の装置。
前記容器の縦軸に対して垂直な面の該容器の断面形状が長円形である、実施形態17に記載の装置。
前記容器が清澄容器である、実施形態17に記載の装置。
電気フランジを備えた電気加熱される容器であって、該電気フランジは、それに取り付けられた前記容器に電流を供給するように構成され、該電気フランジは該容器の中心線に対して実質的に垂直な面で該容器を取り囲んでいる、容器を製造する方法において、
(a)前記電気フランジをパラメータ化する工程であって、該電気フランジは、第1の金属から作られた第1のリングおよび該第1の金属と異なる第2の金属から作られた第2のリングを備え、該第1のリングは、前記フランジの面に、厚さが異なる複数の半径方向に重複する部分を含み、該半径方向に重複する部分のいずれも前記容器の周りに完全には延在しておらず、該パラメータ化する工程は、該半径方向に重複する部分の厚さ、形状および位置を決定する工程を含むものである工程、
(b)前記フランジを通じて前記容器に供給される所定の全電流について、第1の位置での前記第1のリングにおける電流密度を計算する工程、
(c)前記容器の上部での前記フランジにおける前記電流密度間の差が所定の値より大きい場合、前記重複する部分のサイズ、形状および位置の少なくとも1つを変更する工程、および
(d)前記第1の位置での前記電流密度が前記所定の値より小さくなるまで、工程(b)および(c)を繰り返す工程、
を有してなる方法。
工程(b)で、前記第1の位置での計算された電流密度を使用して、前記容器の壁の温度を計算する工程をさらに含む、実施形態23に記載の方法。
ガラスを製造する方法において、
壁、第1のフランジおよび該第1のフランジに隣接した第2のフランジを備えた容器であって、該第1と第2のフランジがそれぞれの容器とフランジとの接合部で前記壁に取り付けられており、該第1と第2のフランジが前記壁に電流を供給するように構成されており、該第1と第2のフランジの各々が、本体部分から延在する電極部分を含むものである容器に、溶融ガラスを流す工程、および
前記第1と第2のフランジの間で前記壁に電流を流す工程、
を有してなり、
前記第1と第2のフランジの前記電極部分に最も近い前記壁の位置で該第1のフランジから該第2のフランジに延在する該壁上の線に沿って、該線に沿った電流密度が前記容器とフランジとの接合部で最小である、方法。
前記線上の最大電流密度と最小の前記電流密度との間の差が、10%以下である、実施形態25に記載の方法。
前記差が5%以下である、実施形態26に記載の方法。
前記最大電流密度が、前記第1と第2のフランジの間の総距離の20%以下の、該第1のフランジからの距離に位置している、実施形態26に記載の方法。
前記最大電流密度が、前記第1と第2のフランジの間の総距離の15%以下の、該第1のフランジからの距離に位置している、実施形態28に記載の方法。
前記容器の縦軸に対して垂直な面の該容器の断面形状が長円形である、実施形態26に記載の方法。
前記容器が清澄容器である、実施形態30に記載の方法。
ガラス製造装置において、
溶融炉、
前記溶融炉と流体連通した溶融ガラス処理容器であって、該溶融ガラス処理容器の縦軸に対して垂直な面の長円断面形状を有し、その内部を通る溶融ガラスを搬送するように構成されており、該溶融ガラスの流動方向に対して前記溶融炉の下流に配置された溶融ガラス処理容器、および
前記溶融ガラス処理容器に取り付けられ、該溶融ガラス処理容器の壁に電流を送達するように構成されたフランジであって、該フランジは、閉ループで前記容器の周りに完全に延在する第1のリングを備え、該第1のリングは、第1の厚さを有する第1の部分および該第1の厚さと異なる第2の厚さを有する第2の部分を含み、該第1の部分および該第2の部分は、該第1の部分が該第2の部分と前記溶融ガラス処理容器との間に配置されるように前記フランジの面において重複していおり、該第1の部分または該第2の部分のいずれも前記溶融ガラス処理容器の周りに完全には延在していない、フランジ、
を備えた装置。
前記溶融ガラス処理容器と流体連通した成形体をさらに備え、該成形体は、前記溶融ガラスの流動方向に対して該溶融ガラス処理容器の下流に配置されている、実施形態32に記載の装置。
前記第1のリングの前記第1の部分の厚さが、該第1のリングの前記第2の部分の厚さより小さい、実施形態32に記載の装置。
前記第1のリングの周りに閉ループで延在する第2のリングをさらに備える、実施形態32に記載の装置。
前記第2のリングの厚さが、前記第2の部分の厚さより大きい、実施形態35に記載の装置。
前記第1のリングが第1の金属から作られ、前記第2のリングが、該第1の金属と異なる第2の金属から作られている、実施形態35に記載の装置。
前記第2のリングが最も外側のリングである、実施形態35に記載の装置。
前記フランジの面内で前記容器の中心線に対して垂直にそこから延在する第1の放射状の直線上で、該第1の放射状の直線が、前記第1のリングの前記第2の部分と交差せずに、該第1のリングの前記第1の部分と交差する、実施形態32に記載の装置。
前記第1の放射状の直線が、前記容器の短軸に対して平行である、実施形態39に記載の装置。
前記第1のリングが、前記第1の部分と前記第2の部分との間に配置された第3の部分をさらに含み、該第3の部分が前記容器の周りに完全には延在していない、実施形態32に記載の装置。
前記第1のリングが白金から作られている、実施形態32に記載の装置。
前記第2のリングがニッケルから作られている、実施形態35に記載の装置。
最も外側のリングをさらに備え、該最も外側のリングの厚さが前記容器の周りの角度位置の関数として変動する、実施形態32に記載の装置。
前記最も外側のリングに取り付けられた電極をさらに備え、該電極に隣接する該最も外側のリングの部分が、該電極と反対の該最も外側のリングの部分より厚い、実施形態44に記載の装置。
前記ガラス製造装置がフュージョンダウンドローガラス製造装置である、実施形態32に記載の装置。
前記溶融ガラス処理容器が清澄容器である、実施形態32に記載の装置。
前記溶融ガラス処理容器が、前記溶融ガラスの流動方向に対して混合容器の下流に配置され、該混合容器と流体連通している、実施形態32に記載の装置。
12 ガラス溶融炉
14 溶融容器
16 上流のガラス製造装置
18 バッチ貯蔵器
20 バッチ供給装置
22 モータ
24 バッチ材料
28 溶融ガラス
30 下流のガラス製造装置
34 清澄容器
36 混合容器
40 送達容器
42 成形体
54 集束成形面
58 ガラスリボン
100、140、200、300、400、500、600、700、800 フランジ
102、144、202、302、402、502、602、702、802 容器
104、204、304、404、504、604、704、804 容器の壁
108、208、308、408、508、608 縦軸
110、214、314、414、514、614、710 本体部分
112、216、316、416、516、616、712 第1のリング
114、218、318、418、518、618、714 第2のリング
116、142、220、320、420、520、620、716a、716b 電極部分
118、222、322、422、522、622 第1の部分
128、228、328、428、528、628 第2の部分
332a、332b、432a、432b、532a、532b、718a、718b、722a、722b 下位部分
419、519、650 厚い部分
654 ノッチ
810 最も外側のリング
814 中間リング
812 最も内側のリング
図4のフランジ、すなわち、フランジ200によるフランジ設計に対して、内容積806を取り囲む壁804を有する長円容器802のために構成された、図10に示された空の従来のフランジ800を評価するために、FLUENTソフトウェアおよび電気回路解析用に開発されたソフトウェアを使用してモデル化を行った。容器の壁804は、40ミル(約0.1cm)の一定の厚さを有した。従来のフランジ800は、本体部分808およびそこから延在する電極部分810を備えた。本体部分808は、厚さ0.5インチ(1.27cm)のニッケル製の最も外側のリング810、および厚さが異なる2つの白金・ロジウムリング−80ミル(約0.2cm)の一定の厚さを有する最も内側のリング812および40ミル(約0.1cm)の一定の厚さを有する、最も外側のリング810と最も内側のリング812との間に配置された中間リング814を含んでいた。両方の白金・ロジウムリング812および814は、容器802の周りに完全に延在していた。容器802は、6インチ(15.24cm)の短軸816および20インチ(50.8cm)の主軸818を有していた。図4によるフランジであるフランジ200は、ニッケル製の最も外側のリング218および40ミル(約0.1cm)の一定の厚さを有する第1の部分222と80ミル(約0.2cm)の一定の厚さを有する第2の部分228を含む白金・ロジウム製の最も内側のリング216を備えていた。フランジ200を同じ容器802の周りに配置した。そのフランジは1つの電極部分220を備えていた。
図11は、フランジ200に関する電流密度と比べた、12,000A/mm2の電流を供給した容器(導管)の長さに沿った3つの位置でのフランジ800のモデル化電流密度を示す。9インチ(約22.9cm)の短軸および30インチ(76.2cm)の主軸を有する長円形容器(導管)上で、フランジ200および800を再び、同一のそれぞれのフランジと対にし、対にしたフランジの間の間隔は60インチ(152.4cm)であった。容器の上部、主軸(縁)、および容器の底部で、電流密度を計算した。従来のフランジ800は、本体部分808およびそこから延在する電極部分810を備えていた。本体部分808は、厚さ0.5インチ(1.27cm)のニッケル製の最も外側のリング810、および厚さが異なる2つの白金・ロジウムリング−80ミル(約0.2cm)の一定の厚さを有する最も内側のリング812および40ミル(約0.1cm)の一定の厚さを有する、最も外側のリング810と最も内側のリング812との間に配置された中間リング814を含んでいた。両方の白金・ロジウムリング812および814は、容器802の周りに完全に延在していた。容器802は、9インチ(22.9cm)の短軸816および30インチ(76.2cm)の主軸818を有していた。フランジ200は、厚さ0.5インチ(1.27cm)のニッケル製の最も外側のリング218および40ミル(約0.1cm)の一定の厚さを有する第1の部分222と80ミル(約0.2cm)の一定の厚さを有する第2の部分228を含む白金・ロジウム製の最も内側のリング216、並びに1つの電極部分220を備えていた。フランジ200を同じ容器802の周りに配置した。
Claims (15)
- 溶融材料を処理するための装置において、
前記溶融材料を搬送するために配置された、壁を有する容器、および
前記容器に取り付けられ、電流を該容器の壁に送達するように構成されたフランジであって、該フランジは閉ループで前記容器の周りに完全に延在する第1のリングを備え、該第1のリングは、第1の厚さを有する第1の部分および該第1の厚さと異なる第2の厚さを有する第2の部分を含み、該第1の部分および該第2の部分は、該第1の部分が該第2の部分と前記容器との間に配置されるように前記フランジの面において重複しており、該第1の部分または該第2の部分のいずれも前記容器の周りに完全には延在していない、フランジ、
を備えた装置。 - 前記第1のリングの前記第1の部分の厚さが、該第1のリングの前記第2の部分の厚さより小さい、請求項1記載の装置。
- 前記第1のリングの周りに閉ループで延在する第2のリングをさらに備える、請求項1または2記載の装置。
- 前記第2のリングの厚さが、前記第2の部分の厚さより大きい、請求項3記載の装置。
- 前記第1のリングが第1の金属から作られ、前記第2のリングが、該第1の金属と異なる第2の金属から作られている、請求項3または4記載の装置。
- 前記第2のリングが最も外側のリングである、請求項3から5いずれか1項記載の装置。
- 前記フランジの面内で前記容器の中心線に対して垂直にそこから延在する第1の放射状の直線上で、該第1の放射状の直線が、前記第1のリングの前記第2の部分と交差せずに、該第1のリングの前記第1の部分と交差する、請求項1から6いずれか1項記載の装置。
- 前記第1のリングが、前記第1の部分と前記第2の部分との間に配置された第3の部分をさらに含み、該第3の部分が前記容器の周りに完全には延在していない、請求項1から7いずれか1項記載の装置。
- 最も外側のリングをさらに備え、該最も外側のリングの厚さが前記容器の周りの角度位置の関数として変動する、請求項1記載の装置。
- 前記最も外側のリングに取り付けられた電極をさらに備え、該電極に隣接する該最も外側のリングの部分が、該電極と反対の該最も外側のリングの部分より厚い、請求項9記載の装置。
- 前記容器の縦軸に対して垂直な面の該容器の断面形状が長円形である、請求項1記載の装置。
- 電気フランジを備えた電気加熱される容器であって、該電気フランジは、それに取り付けられた前記容器に電流を供給するように構成され、該電気フランジは該容器の中心線に対して実質的に垂直な面で該容器を取り囲んでいる、容器を製造する方法において、
(a)前記電気フランジをパラメータ化する工程であって、該電気フランジは、第1の金属から作られた第1のリングおよび該第1の金属と異なる第2の金属から作られた第2のリングを備え、該第1のリングは、前記フランジの面に、厚さが異なる複数の半径方向に重複する部分を含み、該半径方向に重複する部分のいずれも前記容器の周りに完全には延在しておらず、該パラメータ化する工程は、該半径方向に重複する部分の厚さ、形状および位置を決定する工程を含むものである工程、
(b)前記フランジを通じて前記容器に供給される所定の全電流について、第1の位置での前記第1のリングにおける電流密度を計算する工程、
(c)前記容器の上部での前記フランジにおける前記電流密度間の差が所定の値より大きい場合、前記重複する部分のサイズ、形状および位置の少なくとも1つを変更する工程、
(d)前記第1の位置での前記電流密度が前記所定の値より小さくなるまで、工程(b)および(c)を繰り返す工程、
を有してなる方法。 - 工程(b)で、前記第1の位置での計算された電流密度を使用して、前記容器の壁の温度を計算する工程をさらに含む、請求項12記載の方法。
- ガラスを製造する方法において、
壁、第1のフランジおよび該第1のフランジに隣接した第2のフランジを備えた容器であって、該第1と第2のフランジがそれぞれの容器とフランジとの接合部で前記壁に取り付けられており、該第1と第2のフランジが前記壁に電流を供給するように構成されており、該第1と第2のフランジの各々が、本体部分から延在する電極部分を含むものである容器に、溶融ガラスを流す工程、および
前記第1と第2のフランジの間で前記壁に電流を流す工程、
を有してなり、
前記第1と第2のフランジの前記電極部分に最も近い前記壁の位置で該第1のフランジから該第2のフランジに延在する該壁上の線に沿って、該線に沿った電流密度が前記容器とフランジとの接合部で最小である、方法。 - 前記線上の最大電流密度と最小の前記電流密度との間の差が、10%以下である、請求項14記載の方法。
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