TW201641449A - 用於加熱金屬容器的設備及方法 - Google Patents

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Abstract

所揭示的是一種製造熔融玻璃的設備及方法。該設備包含用於輸送熔融玻璃的容器,以及至少一凸緣,該至少一凸緣經配置以透過該凸緣供應電流至該容器,該凸緣包含完全繞著該容器於一封閉迴路中延伸的第一環,該第一環包括包含一第一厚度的第一部分與包含一第二厚度的第二部分,該第二厚度與該第一厚度不同,其中該第一部分與該第二部分在該凸緣的平面重疊,因此該第一部分的至少一部分係位於該第二部分之至少一部分與該容器壁部之間,而該第一部分或該第二部分都不完全繞著該容器延伸。同樣揭示的是一種使用所揭示凸緣製造玻璃的方法。

Description

用於加熱金屬容器的設備及方法 【相關申請交叉引用】
本申請發明根據專利法主張於2015年3月23日申請之美國臨時申請案第62/136863號的優先權,該案內容以參考方式將其整體併入於本文。
本揭示發明指導一種加熱金屬容器的設備,且更特別的,是一種加熱金屬容器的設備,該金屬容器經配置以輸送材料,而容納於其之中的材料則由該容器直接電加熱。該材料舉例而言可為熔融玻璃。
在商業規模上的玻璃製造一般而言是在耐火陶瓷熔爐中進行,其中原生材料(批料)被添加至熔爐,並被加熱到批料經受化學反應以製造熔融玻璃的溫度。可以使用許多加熱批料的方法,包含燃氣燃燒器、電流或兩者。在一種所謂的混合程序中,來自一或多個燃氣燃燒器的氣焰最初加熱該批料。當批料的溫度提高並形成熔融玻璃時,該材料的電阻抗降低,因此可以透過安裝在熔爐側壁及/或底部中的電極引入電流到該熔融玻璃之中。該電流從該熔融玻璃內加熱,而該燃氣燃燒器 從該熔融玻璃上方加熱。在某些具體實施例中,也可以運用浸沈燃燒方式。
熔融玻璃的下游處理,舉例而言,精煉與均質化,可在該熔爐結構的某些部分中或在位於該熔爐下游並以導管連接至該熔爐的其他容器中進行。為了在熔融玻璃被輸送時保持熔融玻璃的適宜溫度,可以加熱該熔融玻璃。在某些程序中,像是精煉程序,熔融玻璃可在一精煉容器中加熱至大於在熔爐中該熔融玻璃的溫度,以促成從熔融玻璃將氣泡進行更完全的移除。在該熔爐下游製造設備的其他部分中,熔融玻璃可能被冷卻,同時流動通過一或多個導管,以將熔融玻璃帶領為適宜成形的黏滯性。然而,可透過控制熱能增加的方式限制冷卻,以避免過快的冷卻速度。
對於光學品質玻璃的製造而言,舉例而言,適宜做為顯示器玻璃的玻璃,用於像是電視、電腦螢幕、平板、智慧型手機等等的裝置中使用的顯示平板製造,該下游處理設備一般係由貴金屬形成,像是鉑族金屬。鉑與其合金特別有用於熔融玻璃處理設備的製造,因為其為可採用的、具有高熔化溫度,並具有良好的耐腐蝕性。
傳統來說,熔爐下游的金屬容器,包含導管與其他處理設備,係以經由外部電加熱元件所加熱,舉例而言利用安裝在繞著該容器所放置之耐火絕緣材料中的線段圈。這些線段圈時常為鉑線段圈或鉑的合金。雖 然這可滿足於小體積的操作,但明顯的是,如果熔融玻璃的體積必須增加,舉例而言在以每小時或每天為基礎下必須增加時,必須能夠利用簡單提高熔融玻璃通過該處理設備之流率的方式,避免與增加新製造設備相關的顯著資本支出。然而,提高的流動體積可能需要較大的熱能流入,以保持處理溫度。在某些時候,在不利用外部加熱元件下這變的難以達成。據此,現代大尺寸的玻璃製造玻璃製品,以及特別是利用熔融玻璃通過貴金屬容器的方式所製造的玻璃製品,其運用藉由在該容器本身之中建立電流以加熱該容器並因此加熱該容器內熔融玻璃的方式,進行所謂的熔融玻璃直接加熱。
其他的考量包含在初始系統準備期間,於熔融玻璃被引入至該系統之中之前,下游金屬處理設備的預先加熱。在這些情況下,在將熔融玻璃引入至該容器之中之前,可能需要大電流以達到需要的溫度。對該容器的連接必須能夠攜載此電流,而不對於該容器或該等連接組件造成有害影響。
在其最基本的具體實施例中,下游處理設備可能包括一金屬容器,其包含至少兩對其連接的凸緣。該等凸緣接著與一電流來源電氣連接,並典型上包含介於該凸緣主體與該電纜或電條(例如,匯流排)之間的中間電極部分,其從該電力來源傳送電流至該凸緣。傳統的凸緣設計可能不充分繞著該容器周圍分佈電流,因為在該等凸緣中的電流分佈並不備考量而較為簡單。如 果該電流分佈不佳,可能繞著該容器形成熱點,像是在凸緣中或在該容器本身之中。這對於非圓形容器而言可能特別有問題,像是具有長橢圓形橫斷面的導管。據此,需要的是一種凸緣設計,當該等凸緣連接至該容器時,能夠對於該容器分佈更均勻的電流,避免可能導致其中熔融玻璃不均勻加熱並可能傷害該設備的熱點。
在此敘述的為用於在玻璃製造設備中附加至容器的凸緣。該等凸緣用於將電流分佈至該等凸緣所附加之容器的壁部,舉例而言,金屬導管,藉此將該容器以及可能存在於該容器中的熔融玻璃加熱。根據本發明敘述的凸緣包含以一貴金屬形成具有抵抗高溫能力的一第一環,像是鉑族金屬或其合金之一所形成。適宜的貴金屬包含鉑族金屬,鉑、銠、銥、釕、鈀、鋨與其合金。根據本揭示發明知第一環包括至少兩個別部分,其在某些具體實施例中厚度可以不同。該等個別部分在材料上也可以不同,因此該等個別部分具有不同的電阻抗。同時,雖然該第一環以完整繞著該容器於一封閉迴路中延伸,但該第一環該等個別部分的任一者都不完全繞著該完整容器延伸。據此,該等個別部分係為分離的區域,其中一部分可以具有與另一部分為不同(亦即,小於或大於)的厚度。舉例而言,如在此敘述的具體實施例中,從該容器一中音朝外延著一腳位置無限延伸的直線段,可以只與該第一環的一部分交叉。然而,沿著一不同角 位置延伸的另一直線段,該線段係可以穿過該第一環兩者部分的寬度。因此,該第一環該等部分以一邊緣對邊緣形式(亦即,包括相鄰、接觸的邊緣),沿著該等部分該等邊緣的某些區域重疊,但任一部分都不完全繞著該容器延伸。
包含於該第一環內的該複數個部分,特別是當該第一環係為該凸緣的最內環時,係用於以避免電流沿著該凸緣一電極部分與另一凸緣該電極部分最短傳導路徑的高集中方式引導電流,該另一凸緣係附加至該容器,並與該第一凸緣相間隔,也就是沿著該電極與該容器,以及沿著該壁部於最靠近該電極部分位置處之間的路徑。舉例而言,如果兩相間隔凸緣的電極部分兩者都相鄰於該容器頂部定向,那麼該等凸緣之間的最短傳導路徑便為沿著該容器頂部。本揭示發明的具體實施例引導電流朝向該容器的側部跟底部,藉此降低在該容器頂部處與在該凸緣連接該容器的凸緣最上方部分處的電流。
應該理解的是,在此揭示之該等原則與示例具體實施例雖然係於玻璃製造設備的背景中敘述,但其可被引導為用於處理於金屬容器中輸送或容納之其他材料的設備。
據此,在所揭示用於處理材料之設備的具體實施例中,其包括一容器,該容器包括一壁部,該容器經佈置以輸送該材料。一凸緣係附加至該容器並經配置 以傳送電流至該容器壁部,該凸緣包括完全繞著該第容器於一封閉迴路中延伸的第一環,該第一環包括包含一第一厚度的第一部分與包含一第二厚度的第二部分,該第二厚度與該第一厚度不同。該容器於垂直於該容器縱軸之平面中的橫斷面形狀可為圓形或長橢圓形。在某些具體實施例中,該容器例如可為精煉容器。在某些具體實施例中,該被輸送的材料係為熔融玻璃。
該第一環的第一部分與第二部分在該凸緣的平面(沿著該第一與第二部分的邊緣)重疊,因此該第一部分係位於該第二部分與該容器壁部之間,而該第一部分或該第二部分都不完全繞著該容器延伸。在某些具體實施例中,該第一環第一部分的厚度不同於該第一環第二部分的厚度。舉例而言,該第一環第一部分的厚度是小於該第一環第二部分的厚度。該第一環可以包含一接縫,於該處該第一部分例如以焊接方式連接至該第二部分。
該凸緣可以進一步包括繞著該第一環於一封閉迴路中延伸的第二環。該第二環的厚度可以大於該第一環第一或第二部分之任一或兩者的厚度。該第二環可為該凸緣的最外環。
該第一環可以包括一第一金屬,而該第二環包括與該第一金屬不同的第二金屬。舉例而言,該第一環可以包括鉑族金屬或其合金,因此該第一部分與第二部分兩者都包括相同金屬,而第二環可以例如包括鎳、 銅或其合金,但不受此限制。在某些具體實施例中,該第一環可為鉑-銠合金。
根據本揭示發明的具體實施例,從該凸緣平面中該容器中心線段延伸並與該中心線段垂直的一第一筆直徑向線段可以穿過該第一環的第一部分,而不與該第一環的第二部分交叉。該第一徑向線段可以與該容器的短軸平行。
在某些具體實施例中,該第一環可以進一步包括一第三部分,其中與該第一及第二部分相同,該第三部分並不完全繞著該容器延伸。在示例具體實施例中,該第三部分的至少一部分可位於該第一部分與該第二部分之間。
在另一具體實施例中,敘述一種製造玻璃的設備,其包括一容器,該容器包含一壁部與附加至該容器的凸緣。在垂直於該容器縱軸的平面中,該容器的橫斷面形狀可為圓形或長橢圓形。在某些具體實施例中,該容器例如可為精煉容器。該凸緣係經配置以傳送電流至該容器壁部。也就是說,該凸緣與該容器接觸,可以透過電纜或匯流排與一適宜電力來源電氣通訊。該凸緣可以包括一第一環,其完全繞著該容器延伸,並在一封閉迴路中附加至該容器壁部,該第一環包括包含第一厚度的第一部分與包含第二厚度的第二部分,該第二厚度與該第一厚度不同。然而,該第一部分或該第二部分之任一者或兩者可為均勻的厚度。該第一部分或該第二部 分都不完全繞著該容器延伸,而可以存在至少一筆直徑向線段,其從該凸緣平面中該容器之中心線段延伸並與該中心線段垂直,該筆直徑向線段穿過該第一部分與該第二部分兩者的寬度。該凸緣可以進一步包括一第二環,該第二環於一封閉迴路中完全繞著該第一環延伸。
該第一環可以包括第一金屬,因此該第一部分與該第二部分兩者都包括相同的金數,然而該第二環可以包括與第一金屬不同的第二金屬。該第一環可以包含接縫,於該處該第一部分例如以焊接方式連接至該第二部分。
在某些具體實施例中,該第二環繞著該第一環完整周圍與該第一環接觸而該第一環第一部分與第二部分兩者的至少部分係與該第二環接觸。
在又另一具體實施例中,敘述一種製造直接電加熱容器的方法,該容器包括一電氣凸緣,經配置以供應電流至其所附加的容器,該電氣凸緣於實質垂直於該容器一中心線段的平面中環繞該容器,該該方法包括(a)將該電氣凸緣參數化,該電氣凸緣包括一第一環與一第二環,該第一環包括一第一金屬,該第二環包括一第二金屬,該第二金屬與該第一金屬不同,該第一環包括於該凸緣平面中具有不同厚度的複數個徑向重疊部分,其中該第一環包括第一與第二部分,其沿著該等邊緣重疊,且沒有任一個重疊部分完全繞著該容器延伸,所述參數化可以包括決定該等重疊位置的厚度、形狀與位 置;(b)對於透過該凸緣供應至該容器的總預定電流,計算在該第一環中於一預定位置處的電流密度;及(c)如果在該預定位置處電流密度之間的差異大於一預定電流密度數值,接著修改該等重疊位置的之尺寸、形狀與位置的至少一者;接著(e)重複步驟(b)及(c),直到在該第一環處的電流密度小於該預定電流密度數值。該預定電流密度數值可為一絕對電流密度數值或為一百分比電流密度數值。
本揭示發明的具體實施例可以為了包括相鄰凸緣的容器,且等凸緣係被供應電流,而於最靠近該凸緣電極部分的位置處,在該容器凸緣接點處產生電流密度,而該電流密度可以小於在相鄰凸緣之間中點處的電流密度。在某些實例中,此位置可能在該容器頂部,其中該電極部分從該凸緣主體於12點鐘位置中朝上垂直延伸。在其他實例中,該電極部分可以相對於該凸緣主體於6點鐘位置垂直朝下延伸。在又另一實例中,該電極部分可以相對於該凸緣主體於3點鐘或9點鐘位置中水平延伸。應該卻的是,介於前述位置之間的位置也是可能的。在相鄰凸緣之電極部分從該等凸緣主體於12點鐘位置中(亦即,靠近該容器頂部)朝上垂直延伸的實例中,於介於該等相鄰凸緣之間延伸的線段上,於該等相鄰凸緣之間的線段上,舉例而言在12點鐘的位置處,在該線段上最大電流密度以及在該線段尚餘容器凸緣接點處電流密度之間的電流密度差異,可以等於或小於 10%,舉例而言,等於或小於6%,或等於或小於5%,舉例而言在從大約4%至大約10%的範圍中,也包含其之間的所有範圍與子範圍。
在示例具體實施例中,沿著在該容器上於最靠近該等凸緣電極部分之週緣(角度)位置中的線段的最大電流密度,例如在12點鐘位置的最大電流密度,發生在相鄰凸緣之間總距離大約20%的位置內,舉例而言,等於或小於在該容器凸緣交叉處相鄰凸緣之間總距離的18%,等於或小於15%,或等於或小於13%。
要瞭解本揭示發明具體實施例之前述一般性描述與以下詳細描述兩者,其預期提供用於瞭解如同所敘述及主張之該等具體實施例之本質與特徵的概觀或框架。包含該等附圖以提供對該等具體實施例的進一步瞭解,該等附圖係被整合及構成此申請書的一部分。該等圖式描述本揭示發明的各種具體實施例,與該敘述一起用於說明其原則與操作。
10‧‧‧玻璃製造設備
12‧‧‧玻璃熔爐
14‧‧‧熔融容器
16‧‧‧上游玻璃製造設備
18‧‧‧批料儲存箱
20‧‧‧批料傳送裝置
22‧‧‧馬達
24‧‧‧批料
26‧‧‧箭頭
28‧‧‧熔融玻璃
30‧‧‧下游玻璃製造設備
32‧‧‧第一連接導管
34‧‧‧精煉容器
36‧‧‧混合容器
38‧‧‧第二連接導管
40‧‧‧傳送容器
42‧‧‧成形主體
44‧‧‧出口導管
46‧‧‧第三連接導管
48‧‧‧成形設備
50‧‧‧入口導管
52‧‧‧水槽
54‧‧‧成形表面
56‧‧‧底部邊緣
58‧‧‧玻璃帶
100‧‧‧凸緣
102‧‧‧容器
104‧‧‧壁部
106‧‧‧內部空間
108‧‧‧縱軸
110‧‧‧主體部分
112‧‧‧第一環
114‧‧‧第二環
116‧‧‧電極部分
118‧‧‧第一環的第一部分
120‧‧‧線段
122‧‧‧容器的第一直徑
124‧‧‧線段
126‧‧‧容器的第二直徑
128‧‧‧第一環的第二部分
130‧‧‧第一徑向線段
132‧‧‧第二徑向線段
134‧‧‧第三徑向線段
136‧‧‧第四徑向線段
138‧‧‧徑向線段
140‧‧‧凸緣
142‧‧‧電極部分
143‧‧‧容器頂部
144‧‧‧容器
145‧‧‧冷卻導管
150‧‧‧徑向線段
152‧‧‧徑向線段
200‧‧‧凸緣
202‧‧‧容器
204‧‧‧壁部
206‧‧‧內部空間
208‧‧‧縱軸
210‧‧‧長軸
212‧‧‧短軸
214‧‧‧主體部分
216‧‧‧第一環
218‧‧‧第二環
220‧‧‧電極部分
222‧‧‧第一環的第一部分
224‧‧‧垂直線段
226‧‧‧水平線段
228‧‧‧第一環的第二部分
230‧‧‧徑向線段
232‧‧‧徑向線段
234‧‧‧徑向線段
236‧‧‧徑向線段
238‧‧‧徑向線段
240‧‧‧徑向線段
242‧‧‧徑向線段
300‧‧‧凸緣
302‧‧‧容器
304‧‧‧壁部
306‧‧‧內部空間
308‧‧‧縱軸
310‧‧‧長軸
312‧‧‧短軸
314‧‧‧主體部分
316‧‧‧第一環
318‧‧‧第二環
320‧‧‧電極部分
322‧‧‧第一環的第一部分
324‧‧‧垂直線段
326‧‧‧水平線段
328‧‧‧第一環的第二部分
330‧‧‧徑向線段
332a‧‧‧子部分
332b‧‧‧子部分
336‧‧‧徑向線段
338‧‧‧徑向線段
340‧‧‧徑向線段
342‧‧‧徑向線段
344‧‧‧徑向線段
348‧‧‧徑向線段
350‧‧‧徑向線段
352‧‧‧徑向線段
400‧‧‧凸緣
402‧‧‧容器
404‧‧‧壁部
406‧‧‧內部空間
408‧‧‧縱軸
410‧‧‧長軸
412‧‧‧短軸
414‧‧‧主體部分
416‧‧‧第一環
418‧‧‧第二環
419a‧‧‧最外環部分
419b‧‧‧最外環部分
420‧‧‧電極部分
421‧‧‧最外環介於電極部分及第一環之間的部分
422‧‧‧第一環的第一部分
426‧‧‧水平線段
432a‧‧‧第一環的子部分
432b‧‧‧第一環的子部分
436‧‧‧線段
438‧‧‧線段
440‧‧‧線段
442‧‧‧線段
500‧‧‧凸緣
502‧‧‧容器
504‧‧‧壁部
506‧‧‧內部空間
508‧‧‧縱軸
514‧‧‧主體部分
516‧‧‧第一環
518‧‧‧第二環
519a‧‧‧最外環部分
519b‧‧‧最外環部分
520‧‧‧電極部分
521‧‧‧最外環介於電極部分及第一環之間的部分
522‧‧‧第一環的第一部分
528‧‧‧第一環的第二部分
532a‧‧‧第一環的第三部分的子部分
532b‧‧‧第一環的第三部分的子部分
550‧‧‧線段
552‧‧‧線段
556‧‧‧虛線
558‧‧‧線段
560‧‧‧線段
600‧‧‧凸緣
602‧‧‧容器
604‧‧‧壁部
614‧‧‧主體部分
616‧‧‧第一環
618‧‧‧第二環
620‧‧‧電極部分
622‧‧‧第一環的第一部分
626‧‧‧水平線段
628‧‧‧第一環的第二部分
650a‧‧‧最外環部分
650b‧‧‧最外環部分
652‧‧‧最外環介於電極部分及第一環之間的部分
654‧‧‧切口
700‧‧‧凸緣
702‧‧‧容器
704‧‧‧壁部
706‧‧‧內部空間
708‧‧‧縱軸
710‧‧‧主體部分
712‧‧‧第一環
714‧‧‧第二環
716a‧‧‧電極部分
716b‧‧‧電極部分
718a‧‧‧第一環的子部分
718b‧‧‧第一環的子部分
720‧‧‧水平線段
722a‧‧‧第一環的子部分
722b‧‧‧第一環的子部分
724‧‧‧垂直線段
726‧‧‧線段
728‧‧‧線段
730‧‧‧徑向線段
800‧‧‧凸緣
802‧‧‧容器
804‧‧‧壁部
806‧‧‧內部空間
808‧‧‧主體部分
810‧‧‧電極部分
810‧‧‧最外環
812‧‧‧最內環
814‧‧‧中間環
816‧‧‧短軸
818‧‧‧長軸
900‧‧‧曲線
902‧‧‧曲線
904‧‧‧曲線
906‧‧‧曲線
908‧‧‧曲線
910‧‧‧曲線
912‧‧‧曲線
914‧‧‧曲線
916‧‧‧曲線
918‧‧‧曲線
920‧‧‧曲線
922‧‧‧曲線
924‧‧‧曲線
926‧‧‧曲線
A‧‧‧相交點
B‧‧‧相交點
C‧‧‧相交點
D‧‧‧相交點
E‧‧‧相交點
F‧‧‧相交點
G‧‧‧相交點
H‧‧‧相交點
J‧‧‧相交點
K‧‧‧相交點
L‧‧‧相交點
M‧‧‧相交點
N‧‧‧相交點
α‧‧‧角度
β‧‧‧角度
ψ‧‧‧角度
Φ‧‧‧角度
θ‧‧‧角度
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度
T1‧‧‧厚度
T1a‧‧‧厚度
T1b‧‧‧厚度
T2‧‧‧厚度
T2a‧‧‧厚度
T2b‧‧‧厚度
第1圖為根據在此敘述之具體實施例,一示例玻璃製造設備的示意圖;第2圖為根據在此敘述之具體實施例,一示例凸緣的側視圖;第3A圖為一通用凸緣的側視圖,其繪示電流分佈的效果,電流分佈系集中在一電極部分與附加至該凸緣之一容器之間的線段上; 第3B圖為一導管的斷面側視圖,其包括兩個第3A圖的通用凸緣;第4圖為根據在此敘述之具體實施例,另一示例凸緣的側視圖;第5圖為根據在此敘述之具體實施例,又另一示例凸緣的側視圖;第6圖為根據在此敘述之具體實施例,仍另一示例凸緣的側視圖;第7圖為根據在此敘述之具體實施例,另一示例凸緣的側視圖;第8圖為根據在此敘述之具體實施例,又另一示例凸緣的側視圖;第9圖為根據在此敘述之具體實施例,另一示例凸緣的側視圖;第10圖為傳統凸緣設計的側視圖;第11圖為繪示傳統凸緣對於根據在此敘述具體實施例之凸緣,在其所附加之容器壁部中,對三個不同位置以長度為函數的電流密度比較;第12圖為繪示傳統凸緣對於根據在此敘述具體實施例之凸緣,在其所附加之容器壁部中,對三個不同位置以長度為函數的電流密度比較。
現在將參考本揭示發明示例具體實施例所繪示之附圖,於此後對於設備與方法進行更完整的敘述。 盡可能的在該等圖式中使用相同的參考元件服務指示相同或類似的部分。然而,此揭示發明可以許多不同形式體現,而不應該被建構為限制在於此說明的具體實施例中。
於此範圍可被表示為從「大約」一特定數值及/或到「大約」另一特定數值。當表示所述範圍時,另一具體實施例係包含從該一特定數值及/或到該另一特定數值。同樣的,當以近似方式表示數值時,像是使用前詞「大約」的方式表示時,將可瞭解到該特定數值將形成另一具體實施例。將可進一步瞭解該等範圍的每一端點明顯與另一端點有關,並與另一端點獨立。
如在此使用的方向用詞-舉例而言上、下、右、左、前方、後方、頂部、底部-係只對於參考該等圖式的繪示成立,而不預期暗示絕對方向。
除非另外明確陳述,否則並不以任何方式在此說明的任何方法必需要建構為以特定順序施行其步驟。據此,在一方法請求項並不實際說明必須由其步驟遵循順序或其並不具體於請求項或敘述中說明該等步驟係被限制於一特定順序的情況中,在任何方面都不以任何方式推斷其順序。這適用於為了說明的任何可能非表述基礎上,包含對於佈置或操作流之佈置的邏輯主題;文法組織或標點所推衍的通用意義;在申請書中所敘述之具體實施例的數量或形式。
當在此使用時,除非上下文明確另外指示,否則單數型「一」、「一個」與「該」包含複數型使用方式。因此,舉例而言,除非上下文明確另外指示,否則對於「一」元件的參考包含具有二或多於二個所述元件的態樣。
本揭示發明的態樣包含將原生材料(批料)處理成為熔融玻璃的設備,而更特別的包含用於處理熔融玻璃的設備。本揭示發明的熔爐可於加熱氣體、液體及/或固體的廣泛應用範圍中應用。在一實例中,本揭示發明的設備係敘述為參考一種玻璃熔融系統,其經配置以將批料熔化成為熔融玻璃,並將該熔融玻璃輸送至下游處理設備。
本揭示發明的方法可以各種不同方法處理熔融玻璃。例如,可利用將該熔融玻璃加熱至大於初始溫度的溫度方式,處理該熔融玻璃。在進一步實例中,可藉由保持該熔融玻璃的溫度或降低可能因為輸入熱能至該熔融玻璃之中而發生的熱損失率方式,處理該熔融玻璃,並藉此控制該熔融玻璃的冷卻速率。
本揭示發明的方法可以利用精煉容器或混合容器處理熔融玻璃,例如攪拌容器。選擇上,該設備可以包含一或多個其他元件,像是熱管理裝置、電子裝置、機電裝置、支撐結構或其他元件,以促成包含輸送容器(導管)之玻璃製造設備的操作,該輸送容器係用於從一位置將熔融玻璃運送至另一位置。
第1圖所繪示的是一示例玻璃製造設備10。在某些實例中,該玻璃製造設備10可以包括一玻璃熔爐12,其可以包含一熔融容器14。除了熔融容器14以外,玻璃熔爐12可以選擇性包含一或多個其他元件,像是用於加熱批料並將批料轉化為熔融玻璃的加熱元件(例如,燃燒器或電極)。在進一步實例中,玻璃熔爐12可以包含熱管理裝置(例如,絕緣、加熱及/或冷卻元件)以控制熔融玻璃的溫度。在又另一實例中,玻璃熔爐12可以包含電子裝置及/或機電裝置,其促成將該批料材料熔融成為熔融玻璃。又進一步的,玻璃熔爐12可以包含支撐結構(例如,支撐底座、支撐元件等等)或其他元件。
玻璃熔融容器14典型上以耐火材料構成,像是耐火陶瓷材料。在某些實例中,玻璃熔融容器14可由耐火陶瓷磚建構,舉例而言包含氧化鋁或氧化鋯的耐火陶瓷磚。
在某些實例中,該玻璃熔爐12可以被整合成為一玻璃製造設備的元件,用於製造玻璃帶。在某些實例中,本揭示發明的玻璃熔爐可被整合成為一玻璃製造設備的元件,該玻璃製造設備包括狹槽拉引設備、浮浴設備、包含融合下拉設備、上拉設備、壓軋設備、管拉伸設備或其他玻璃帶製造設備的下拉設備。做為實例,第1圖示意描繪做為一融合下拉設備10之元件的玻璃熔 爐12,以進行玻璃帶的融合拉引,以在後續處理成為玻璃片。
該玻璃製造設備(例如,融合下拉設備10)可以選擇性包含上游玻璃製造設備16,其相對於該熔融玻璃流動方向位於該玻璃熔融容器14的上游。在某些實例中,該上游玻璃製造設備16的一部分或完全部分可以被整合成為該玻璃熔爐12的一部分。
如描述示例中所繪示,上游玻璃製造設備16可以包含批料儲存箱18、批料傳送裝置20與連接至該批料傳送裝置的馬達22。儲存箱18可用於儲存大量批料24,而能如箭頭26所指示餽送至玻璃熔爐12的熔融容器14之中。在某些實例中,批料傳送裝置20可由馬達22啟動以從該儲存箱18傳送預定批料24量至熔融容器14。在進一步實例中,馬達22可以啟動批料傳送裝置20以根據來自熔融容器14下游熔化玻璃的感測水平,以受控制的速率引入批料24。熔融容器14內的批料24可在之後被加熱以形成熔融玻璃28。
玻璃製造設備10也可以選擇性包含下游玻璃製造設備30,其相對於該熔融玻璃流動方向位於該玻璃熔爐12的下游。在某些實例中,下游玻璃製造設備30的一部分可被整合成為該玻璃熔爐12的一部分。例如,以下討論的第一連接導管32或該下游玻璃製造設備30的其他部分,可被整合成為該玻璃熔爐12的一部分。下游玻璃製造設備的元件,包含第一連接導管32,係可由 一種貴金屬形成。適宜的貴金屬包含由鉑、銥、銠、鋨、釕和鈀及其合金構成之金屬群集所選擇的鉑族金屬。舉例而言,該玻璃製造設備的下游元件可以由包含重量為70至90%的鉑與重量為10至30%的銠的鉑銠合金形成。
該下游玻璃製造設備30可以包含像是精煉容器34的第一調整容器,位於熔融容器14下游,並利用以上提及的第一連接導管32連接至熔融容器14。在某些實例中,熔融玻璃28可以重力藉由第一連接導管32的方式從熔融容器14餽送至精煉容器34。例如,重力可以造成熔融玻璃28從熔融容器14通過第一連接導管32的內部通道至精煉容器34。
在精煉容器34內,可以各種技術從熔融玻璃28移除氣泡。舉例而言,批料24可能包含像是氧化錫的多價化合物(亦即,精煉劑),其在受熱時經受化學反應並釋放氧氣。其他適宜的精煉劑包含砷、銻、鐵和鈰,但不限制於此。精煉容器34係被加熱至高於該熔融容器溫度的溫度,藉此加熱該精煉劑。由精煉劑的溫度引致化學反應所產生的氧氣泡上升通過該精煉容器內的熔融玻璃,其中在熔爐中所產生之熔融氣體可被聚集或擴散至由精煉劑產生的氧氣泡內,使得氧氣泡變大。變大的氧氣泡接著可以上升至該精煉容器中熔融玻璃的自由表面,並在之後從該精煉容器排空。
該下游玻璃製造設備30可以進一步包含像是混合容器36的第二調整容器,其位於該精煉容器34下游,以將該熔融玻璃混合。該熔融玻璃混合容器36可用於提供一種均勻的熔融玻璃成分,藉此減少或消除非均勻性,否則其可能存在於離該開精煉容器的經精煉熔融玻璃內。如同所繪示,精煉容器34可以利用一第二連接導管38連接至該熔融玻璃混合容器36。在某些實例中,熔融玻璃28可以重力藉由第二連接導管38的方式從精煉容器34餽送至混合容器36。例如,重力可以造成熔融玻璃28從精煉容器34通過第二連接導管38的內部通道至混合容器36。
該下游玻璃製造設備30可以進一步包含像是傳送容器40的另一調整容器,其位於該混合容器36下游。傳送容器40可以調整被餽送至一下游成形裝置之中的熔融玻璃28。例如,傳送容器40可做為一種堆積器及/或流動控制器,以調整並提供熔融玻璃28藉由出口導管44的方式至成形主體42的一致流動。如同所繪示,混合容器36可以利用一第三連接導管46連接至該傳送容器40。在某些實例中,熔融玻璃28可以重力藉由第三連接導管46的方式從混合容器36餽送至傳送容器40。例如,重力可以用於驅動熔融玻璃28從混合容器36通過第三連接導管46的內部通道至傳送容器40。
該下游玻璃製造設備30可以進一步包含成形設備48,其包括以上提及包含入口導管50的成形主體 42。出口導管44可被放置以從傳送容器40將熔融玻璃28傳送至成形設備48的入口導管50。在一融合成形處理中,成形主體42可以包括位於該成形主體上方表面中的水槽52,並使成形表面54匯聚,其沿著該成形主體的底部邊緣(根部)56匯聚。透過傳送容器40、出口導管44與入口導管50傳送至成形主體水槽52的熔融玻璃,從該水槽壁部溢流,並沿著匯聚成形表面54下降成為熔融玻璃分離流。該等熔融玻璃分離流於下方並沿著根部56結合,以製造單一玻璃帶58,該單一玻璃帶58藉由對該玻璃帶施加張力的方式從根部56拉引,像是以重力或牽拉輥(未繪示)的方式施加,以在該玻璃冷卻及熔融玻璃黏滯性增加的同時控制該玻璃帶的尺寸,因此該玻璃帶58經歷黏彈性轉換,並具有使玻璃帶58穩定尺寸特性的力學性質。該玻璃帶接著可由一玻璃分離設備(未繪示)分離為多數個別玻璃片。
與該下游玻璃製造設備30的其他元件不同,成形主體42一般而言以耐火陶瓷材料形成,像是氧化鋁(氧化鋁)或氧化鋯(氧化鋯),然而也可以使用其他的耐火材料。在某些實例中,成形主體42為單塊陶瓷材料,其已經經過等壓平衡的受壓及燒結,接著被加工成為適宜的形狀。在其他實例中,該成形主體可以由結合二或多於二個耐火材料塊的方式成形,例如陶瓷耐火材料。成形主體42可以包含一或多個貴金屬元件,經 配置以引導熔融玻璃流過該成形主體及來自該成形主體的流動。
當熔融玻璃28從熔融容器14行進至成形主體42時,該熔融玻璃28於熔融玻璃所流過的各個貴金屬容器內受到熱調節。舉例而言,當熔融玻璃28行進通過第一連接導管32至精煉容器34之中時,熔融玻璃可被加熱至高於在熔融容器中熔融玻璃之溫度的溫度,以促成精煉處理。當熔融玻璃沿著精煉容器長度流動時,熔融玻璃28可在精煉容器內進一步受熱。如先前所敘述,精煉容器中相對於熔融容器而言相對高的溫度,兩方都強化精煉劑的化學反應,藉此提高精煉劑的氧氣釋放,並降低熔融玻璃的黏滯性,藉此促成熔融玻璃內所夾帶的氣泡上升至熔融玻璃的自由表面。據此,第一導管32與精煉容器34可以包含凸緣,以引導電流通過該第一導管與精煉容器的壁部,然而,該下游玻璃製造設備的其他容器也可從所述凸緣受益。
當熔融玻璃正從精煉容器34通過第二導管38輸送至混合容器36時,必須避免熔融玻璃的溫度下降至該熔融玻璃能被容易混合(均勻化)的溫度之下,舉例而言,藉由位於該混合容器內的可旋轉攪拌棒進行混合。如果混合容器內熔融玻璃的溫度變的過於黏滯,混合效率可能受到負面影響,藉此降低在使熔融玻璃均勻化時該混合處理的效果。據此,位於精煉容器34與混合容器36之間的第二連接導管38與該混合容器本身,可以 包含凸緣,其引導電流通過該第二導管與該混合容器的壁部。
利用傳送容器40傳送至成形主體42的熔融玻璃28必須具有適宜的黏滯性,以能使玻璃帶成形。如果熔融玻璃的黏滯性過低,對該熔融帶施加適宜的張力可能變的困難或無法進行。如果黏滯性過高,厚度控制可能變成問題。此外,隨著熔融玻璃28流過成形主體42成形表面54時,熔融玻璃28的溫度必須受到控制,以避免熔融玻璃本身的結晶化(反玻化)及避免成形主體材料的結晶化與沈降,其可能隨著熔融玻璃流過該成形主體的成形表面而溶解至熔融玻璃之中。為了在熔融玻璃28被傳送至成形主體42時,達到熔融玻璃28的適宜溫度及黏滯性,隨著熔融玻璃行進通過第三連接導管46從該熔融玻璃的淨熱損必須被有效控制。據此,第三連接導管46可以包含凸緣以引導電流通過該第三導管的壁部。
玻璃製造設備10的前述元件的任一者或所有都可經配置以具有一或多於一個凸緣。該等凸緣可經配置,因此施加至該等凸緣的電流係可受到分別控制,以產生各種溫度區域。舉例而言,精煉容器34可以包括複數個凸緣,其中二或多於二個凸緣的群集可受控制,以沿著該精煉容器提供多數不同溫度區域。應該清楚的是,所述不同溫度區域可沿著該下游玻璃製造設備的該等金屬元件於任一或任意多個位置中建立。以下敘述提 供對於適宜在該玻璃製造設備內使用之凸緣的詳細討論,像是在該下游玻璃製造設備內使用,包含其建構與其操作。
在第2圖繪示的是根據本揭示發明一具體實施例,附加至一容器102之示例凸緣100的橫斷面側視圖。舉例而言,容器102可為構成下游玻璃製造設備30,介於以上敘述之熔爐12與成形主體42之間該等金屬容器的任一者,包含第一、第二與第三導管32、38及46、精煉容器34、混合容器36、傳送容器40、出口導管44與入口導管50,或可能構成玻璃製造設備10用於輸送熔融玻璃的任何其他金屬容器或其他金屬元件,但不限制於此。容器102包括一壁部104,其封閉接收熔融玻璃流的內部空間106,並包含沿著該容器長度延伸的中心縱軸108,以及在垂直於縱軸108之凸緣平面中的橫斷面形狀。縱軸108係位於該容器橫斷面中心處,並也能被稱為容器中心線段108。該容器102的橫斷面形狀可以在垂直於縱軸108的平面中,以沿著該容器長度(沿著縱軸108)位置為函數,於形狀及尺寸兩者進行變化,但在第2圖的實例中係繪示為圓形橫斷面。舉例而言,該下游玻璃製造設備內的某些導管可以具有過渡導管,其形成從具有一橫斷面形狀至導管至具有一不同橫斷面之另一導管的過渡部件。
凸緣100包括主體部分110,該主體部分110包含第一環112、第二環114與附加至該主體部分 110最外環的電極部分116。在某些實例中,第二環114可為該最外環。電極部分116係直接連接至該最外環,舉例而言,如第2圖所繪示的第二環114。在某些實例中,電極部分116可以與該最外環整合並與其一起形成。在其他實例中,電極部分116可被分別形成並以焊接方式附加至該最外環,例如第二環114。當在此使用時,第一環112可為該最內環並與容器102緊密接觸,舉例而言,藉由第一環112內側邊緣焊接至容器壁部104的方式。
在第2圖繪示的具體實施例中,第一環112包括一第一金屬,在第一環112為該最內環時,該第一金屬兼容於容器102,並具有生存於容器外部表面(例如,壁部104)高溫環境下長期時間而不顯著退化的能力。舉例而言,第一環112可以包括貴金屬,像是鉑族金屬(鉑、銠、銥、釕、鈀和鋨)或其合金,而在某些具體實施例中可以包含與容器102相同的貴金屬。舉例而言,第一環112可以包括鉑銠合金,其中包括合金重量70至90%的鉑與合金重量20至30%的銠。第一環112的所有部分都可由相同金屬形成,或是第一環112可以包含不同金屬。舉例而言,第一環112可以包括以不同百分比組成的鉑銠合金,或包含其他合金材料以調整第一環的電阻抗,以改變第一環像是強度與或硬度的力學性質,或是用以獲得可由合成化所需要或達到的任何其他想要的屬性。第一環112進一步包含寬度W1,其 中對於圓形凸緣而言,W1為沿著從縱軸108延伸並與縱軸108垂直的徑向線段量得。在某些具體實施例中,寬度W1可以關於有關第一環的角度位置變化。在其他具體實施例中,舉例而言,在第2圖的具體實施例中,寬度W1可在角度上為常數。
第二環114與容器102的壁部104相間隔,並位於關於第一環112的封閉迴路中,且相較於第一環112而言相距容器壁部104更遠距離,而因此暴露於相較第一環112而言為較低的溫度,其如果需要的話可以包括與製造第一環112時所使用的金屬或多種金屬為不同的金屬。舉例而言,雖然第一環112可由包含鉑族金屬或其合金的貴金屬形成,但第二環114可以較不昂貴及/或較低的抗高溫性,然而仍為具有電傳導的金屬形成,例如像是鎳、銅、鉬或其合金。然而,如在以上所敘述,在某些具體實施例中,第二環114可為一種含鉑環。第二環114進一步包含寬度W2,其中W2係於該凸緣一平面中沿著垂直縱軸108的線段所量得。寬度W2可以隨著相對於容器102的角度位置(例如,縱軸108)為函數而變化,或是寬度W2實質上可隨相對於容器102的角度位置為函數而為常數。在某些具體實施例中,第二環114可以像是以焊接方式直接與第一環112結合。在其他具體實施例中,第二環114可以與第一環112相間隔,而不於第一環112直接接觸。舉例而言,凸緣100 可以包括介於第一環112與第二環114之間的一或多個中間環。
在某些具體實施例中,最外環的厚度,例如在垂直於凸緣100主要表面方向中(例如,平行於縱軸108)的厚度,可以以關於該凸緣所附加之容器的角度位置為函數而變化。舉例而言,最外環可由鎳、銅、鉬或其他相較於鉑或其合金為較不昂貴及/或較低抗高溫性的金屬形成,其中,最外環相鄰電極部分116的區域相較於最外環的其他區域為厚。所述較厚的部分可以相鄰於電極部分116,但不直接介於電極部分116與第一環112的第一部分118之間(舉例而言,參考第6圖、第7圖和第8圖)。舉例而言,該等較厚部分可以比其他部分厚上最多50%或大於50%,舉例而言,在從大約厚上25%至大約厚上75%的範圍中,像是在從大約厚上30%至大約厚上70%的範圍中,在大約厚上35%至大約厚上60%的範圍中,或在大約厚上40%至大約厚上55%的範圍中。該最外環的較厚部分協助操縱供應至繞著該容器周圍之凸緣的電流,並使在該最外環上靠近電極部分116的熱點形成最小化,像是將其消除。所述過熱情況可能因為在該電極部分中或繞著該電極部分的電流密度過高而發生。該最外環相鄰電極部分116但不介於電極部分116與第一環112之間的較厚部分,呈現一種增加的橫斷面區域,並由於電阻加熱而因此形成降低的電流密度與降低的溫度。因此,最外環相鄰電極116的部分 可比最外環相對於該電極部分的部分為厚。如以上敘述,該最外環可為第二環114。然而在其他具體實施例中,第二環114可為介於最外環與第一環112中間的環。
如先前敘述,第一環112繞著容器102於一封閉迴路中延伸,而在第一環112為最內環的情況中,第一環112可以沿著第一環112的內側邊緣繞著容器壁部104的外側周圍附加至該容器102。舉例而言,第一環112的內側邊緣可以焊接至容器壁部104的外部表面。同樣的,像是在第2圖描述的實例中,第二環114的內側邊緣可以直接附加至第一環112的外側邊緣。在其他實例中,如先前敘述,其他介入環可位於第一環112與第二環114之間,亦即介於第二環114內側邊緣與第一環112外側邊緣之間。所述其他介入環可包括像是鉑族金屬或其合金的貴金屬。此外,舉例而言像是最外環的其他環可以位於第二環114的外側。
如由第2圖進一步描述,第一環112包括第一部分118,其包括第一厚度T1。舉例而言,T1可於從大約40密耳(大約0.1公分)至大約50密耳(大約0.13公分)的範圍中。在某些具體實施例中,第一部分118可以繞著小於容器102整體周圍之半(小於180°)延伸。在某些具體實施例中,第一部分118可以繞著等於或大於容器102整體周圍之半,但小於容器102的完整周圍(等於或大於180°但小於360°)延伸。舉例而言,考慮第2圖中描繪的容器,其包括一圓形橫斷面,該圖式 進一步描繪電極部分116係朝離容器102頂部垂直延伸。雖然第2圖只描述朝離容器102方向中從凸緣100延伸的單一電極166,但凸緣100可以包含二或多於二個電極。進一步的,考量在該紙面(亦即,在凸緣平面中)中穿過凸緣100延伸垂直於縱軸108的線段120,包含穿過電極116與容器102,且其中容器102的第一直徑122係位於線段120上。也考量垂直該線段斷120並延伸穿過及垂直於縱軸108的第二線段124,而其中容器102的第二直徑126係位於線段124上。在所描繪的具體實施例中,線段120係繪示為垂直並正交於線段124,線段124係繪示為水平,然而不同於垂直與水平的定向也可加以應用。根據第2圖描述的具體實施例,第一環112第一部分118相對於水平線段124繞著大於容器壁部104完整的上方二分之一部分延伸。這是係用繞著容器壁部104延伸超過(至下方)水平線段124的第一部分118所描繪。
前述敘述可利用想像在凸緣100平面中的垂直於縱軸(中心線段)108並從該縱軸108無限朝外延伸的兩個徑向線段,第一徑向線段130與第二徑向線段132的方式,以另一方式檢視,其中第一徑向線段130只與第一部分118上在垂直線段120一側上的單一點(點A)相交,而第二徑向線段132於第一部分118上在垂直線段120的相對側的不同單一點(點B)相交。於第一部分118繞著容器102延伸的區域上,在第一徑向線 段130與第二徑向線段132之間並由其限制的弧,係對向為360°-α的角度。在此實例中,角度α可小於180°。此外,在第2圖的實例中,其中第一環112為最內環,第一部分118係與容器壁部104接觸超過角度360°-α。因此,角度α可以代表該容器壁部102關於該第一部分118並不延伸或並不與該容器壁部接觸的區域。
應該注意的是,第一部分118係相鄰於電極116並如電極部分116位於水平線段124的相同側上。此點的意義將於以下更詳細說明。
第一環112進一步包括第二部分128,其包括第二厚度T2。第二厚度T2可以與第一厚度T1不同。舉例而言,第二厚度T2可以大於第一厚度T1。在某些具體實施例中,T2可於從大約80密耳(大約0.2公分)至大約100密耳(大約0.25公分)的範圍中。第二部分128繞著該容器壁部104該第一部分118並未延伸的部分延伸,例如至少在角度α的範圍上。在第2圖描述的具體實施例中,第二部分128與容器壁部104接觸α的角度範圍。在某些具體實施例中,第二部分128可以繞著容器壁部104延伸大於α的角度範圍。以替代方式檢視,想像想像在凸緣100平面中的垂直於縱軸(中心線段)108並從該縱軸108無限朝外延伸的兩個額外徑向線段、第三徑向線段134與第四徑向線段136,其中第三徑向線段134只在第二部分128上的單一點相交(點C),而第四徑向線段136於第二部分128上垂直線段120的另一 側上與一不同單一點相交(點D)。應該注意的是,在第2圖的示例凸緣中,第一與第二徑向線段130、132相對於水平線段124朝向延伸,而第三與第四徑向線段134、136一般相對於水平線段124朝上延伸。第三徑向線段134與第四徑向線段136之間的繞著第二部分128延伸的弧,係對向為360°-β的角度。角度β可為小於180度的角度,而第二部分128至少繞著以360°-β所定義的壁部104部分延伸。在第2圖繪示的具體實施例中,角度β也標示由第一部分112與一朝外相鄰環接觸的角度範圍,例如與第二環114接觸的角度範圍。第二部分128繞著容器102延伸的角度範圍(360°-β)可以大於180度,即使在所描述具體實施例中,第二部分128與容器壁部104之間的接觸線段係為對向小於180度的角度(角度α)。也應該理解在凸緣100平面內並相對於容器102於第一部分118與第二部分128之間存在一種邊緣對邊緣的重疊。根據第2圖,該重疊區域係介於第一徑向線段130與第三徑向線段134之間及/或介於第二徑向線段132與第四徑向線段136之間。相對於第2圖而言,假設在對於垂直線段120而言介於凸緣100右半部與左半部具有對稱性時,至少一重疊區域的角度範圍係為(360°-α-β)/2。在所呈現的背景中,所述重疊意指至少一任意徑向線段138係位於凸緣100平面中,並垂直於縱軸108及從縱軸108朝外無限延伸,該線段將延伸穿過該第一部分118與第二部分128兩者的寬度。在 移動方面來看,如果一者沿著線段138於遠離縱軸108的方向中延伸,其將接著通過該第一部分118並接著通過第二部分128。因此,沿著任意線段138,第一部分118係位於第二部分128與容器壁部104之間。應該注意的是,在其他角度定向中,像是任意線段138的任意線段可能只穿過第一部分118,而在又另一定向線段138中,其可能只穿過第二部分128。
總結以上敘述,第一環112於關於容器102的封閉迴路中延伸。第一環112包括至少兩部分,第一部分118與第二部分128,第一與第二部分任一者都關於容器102於封閉迴路中個別延伸。第一部分118與第二部分128係至少部分以巢狀方式位於第一環112內,其中存在一邊緣對邊緣的重疊部分,其中第一部分118外側邊緣的至少一部分但非全部係與第二部分128的內側邊緣一部分但非全部接觸。相對於該容器的中心線段而言,第一部分118繞著容器102的至少一部分延伸,並可能相對於縱軸108延伸大於180度但小於360度的角度。同樣的,第二部分128繞著容器102的至少一部分延伸,並可能相對於縱軸108延伸大於180度但小於360度的角度。在示例具體實施例中,第一部分118的第一厚度T1可以小於第二部分128的第二厚度T2。在其他具體實施例中,第一部分118與第二部分128的材料可經選擇以提供不同的內在電阻。
在第2圖與先前敘述的協助下應該進一步明顯的是,存在至少一徑向線段150係位於凸緣100平面中,並垂直於縱軸108及從縱軸108朝外無限延伸,其對於第一環112而言只穿過第一部分118但不穿過第二部分128。徑向線段150可以進一步與電極部分116交叉。同樣的,存在至少一徑向線段152係位於凸緣100平面中,並垂直於縱軸108及從縱軸108朝外無限延伸,其對於第一環112而言只穿過第二部分128但不穿過第一部分118,並且不與一電極部分交叉。
先前參考第2圖所提及的是描述單一電極部分116,該第一部分118一般相鄰於電極部分116,並相對於水平線段124與電極部分116位於該容器102的相同側上。第二部分128則以相對方式放置。考慮討論的目的,且並不限制為第3A圖中所繪示的一般示例凸緣140,其中凸緣140只包含一單一環與一單一電極部分142,且為了方便與參考起見,假設電極部分142係垂直定向並在遠離該通用容器144頂部的方向中朝上延伸。轉到第3B圖,考慮同樣與第一凸緣140相同的第二凸緣140,並具有相同定向,且在該容器144上沿著其縱軸與第一凸緣140相間隔。最後,考慮該第一與第二凸緣140每一個都連接至一電力供應源,因此可在該第一凸緣140與第二凸緣140之間通過容器144建立電流。根據本揭示發明實例,最大的電流密度係在沿著朝下通過該第一凸緣電極至該容器頂部之中的線段,而此 線段代表該電極與該容器之間的最短路徑,其在第3A圖以箭頭表示電流,而該等箭頭之間的距離代表電流密度(其中較密的間隔表示較大的電流密度)。在該容器內,最大的電流密度發生在沿著該容器頂部143介於該等凸緣140之間,而此代表在第一凸緣頂部內側部分(於該處,該凸緣連接該容器)與該第二凸緣頂部內側部分之間的最短路徑。在第二凸緣處,情況與第一凸緣相同,其中該最大電流密度存在於沿著從該容器144頂部延伸至該等個別凸緣電極部分的線段。
前述現象可能造成流過該容器的熔融玻璃的非均勻加熱,因為該容器的某些部分攜載與該容器其他部分不同的電流密度。更重要的大部分的電流密度集中在沿著該等電極部分至該容器頂部的線段。此種沿著該容器壁部最靠近該等電極部分之線段所發生的高集中電流,可能造成該凸緣沿著此線段區域的過度加熱,而特別是靠近於該凸緣與該容器最靠近該等電極部分之部分之間的接點處。該凸緣及/或該容器選擇部分的過度加熱在最壞的情況下可能造成該凸緣或容器的熱損害(例如,熔融)。此外,該熔融玻璃的非均勻加熱可能在後續造成非均勻的黏滯性,因此流通過該容器之熔融玻璃的某些區域呈現出與該熔融玻璃其他區域為不同的黏滯性。舉例而言,在該容器144充滿流動通過其中之熔融玻璃的情況中,且在其一橫斷面中,該熔融玻璃流的底部部分可能比起該熔融玻璃的頂部部分為冷(接收較少 的加熱),而因此呈現出比該熔融玻璃流頂部部分為大的黏滯性。這可能不只會擾動通過該容器的熔融玻璃流,也可能干擾下游處理。舉例而言,在非均勻加熱發生於靠近該攪拌容器上游時,該非均勻黏滯性可能干擾混合與均質化。在非均勻黏滯性發生在成形主體的上游及靠近該成形主體時,非均勻黏滯性可能干擾成形處理,並妨礙產生具有均勻厚度的高品質玻璃。
對於某些容器形式而言,舉例而言,在容器並未完全充滿熔融玻璃時,前述的情況可能特別嚴重。舉例而言,在操作期間的精煉容器可能不完全充滿熔融玻璃,而因此熔融玻璃包括一自由表面。精煉容器未包含熔融玻璃的體積包括介於該熔融玻璃自由表面與該精煉容器上方內側表面之間的氣相大氣。流通過精煉容器的熔融玻璃可能是一種比氣相大氣為佳的熱傳導器,而當該凸緣電極朝上垂直定向時,最大量的電阻加熱可能至少為了前述理由,發生在該容器中具有最小熱傳導性的部分。也就是說,至少由於該氣相大氣相對差的熱傳導性,因此該容器頂部可能因為高電流密度形成的不期望高溫而受到傷害,且該容器同時也無法沿著電流路徑將足夠的熱輻射或傳導離開以避免傷害。
應該注意前述對於電流路徑所困難度可能同樣發生在該凸緣本身,因為電流的大部分係依循著電極部分116與容器之間最短傳導路徑。因此,凸緣100也可能受到來自沿著該電極路徑與容器之間線段之高電流 密度所形成的熱傷害。據此,在某些具體實施例中,凸緣100可以包含一冷卻導管145,一般係繞著該最外環的周圍(例如,外部邊緣)放置,該冷卻導管經配置以攜載冷卻流體,例如,空氣或水。
更大的問題是在下游製造設備於將熔融玻璃引入至該設備之前或準備引入時所進行的初始預先加熱。在此操作期間,需要非常高的電流以在引入熔融玻璃流之前達成該設備元件的適宜加熱。因為在這些條件下,該完整容器可能由氣相大氣填滿,該容器壁部的某些部分可能遭受到非常高的電流密度,以及後續的高溫。
於此在各種具體實施例中敘述的凸緣,藉由有效操縱電流,因此使電流安全分佈的方式,消減或避免像是以上敘述的那些問題,例如將電流操縱遠離以上敘述的最短傳導路徑。舉例而言,當位於如上敘述最短傳導路徑上的第一環112第一部分118係被製造的比該第一環其他部分(第二部分128)為薄時,便因為該較薄的第一部分而呈現較高的電阻,造成利用有效將電流操縱離開第一部分118的方式,獲得一種更均勻的電流分佈。這可以在凸緣100中形成一種較低的整體溫度,因此避免顯著熱點。這與關於該容器完整周圍運用較厚區域的傳統凸緣設計明顯不同,其中該容器本身或直接附加至該容器之凸緣,都成為一種容納更大電流的裝置。據此,如對於第2圖所敘述,第一環112包含靠近電極部分116的至少第一部分,並因此係位於電極部分 116與容器102之間的最短傳導路徑上,也就是比該第一環的剩餘部分為薄。此外,模擬結果也顯示該第一與第二部分118、128的邊緣對邊緣重疊配置不但可以操縱該電流以減少在該凸緣及/或容器靠近電極部分處的電流密度,也可以使電流關於該容器102的一部分或整體,或第一環112可能附加之該容器102的整體,達到電流均勻性有所貢獻。應該注意的是,在第一環112的敘述中,甚至在附加至容器102時,係減折可能位於第一環112與容器壁部104之間焊接材料的存在性,而該焊接材料本身對於使電流密度分配至容器具有最小影響。應該注意在本揭示發明的完整敘述中,用詞「環」預期代表一種封閉的弧形形狀,而並不需要為圓形。因此,用詞「環」可意指為任何封閉形式,而前述敘述也可應用於非圓形容器及凸緣設計,這在以下將被更完整討論。
第4圖繪示的是附加至一容器202另一示例凸緣200的橫斷面前視圖。容器202可為構成以上敘述之下游玻璃製造設備30之該等容器的任一者,包含第一、第二與第三導管32、38及46、精煉容器34、混合容器36、傳送容器40、出口導管44與入口導管50,或可能構成玻璃製造設備10用於輸送熔融玻璃的任何其他金屬容器。容器202包括一壁部204,其定義一內部空間206。容器202進一步包含沿著該容器長度於該容器中心處延伸的縱軸208,以及在垂直於該縱軸208之 凸緣平面中的橫斷面形狀。該橫斷面形狀可以沿著該容器長度,以位置為函數,於形狀及尺寸兩者進行變化,但在第4圖的實例中係繪示為長橢圓形。長橢圓形意指著一種包含長(主要)軸210與短(次要)軸212的形狀,其兩者都垂直於縱軸208,其中該長軸比短軸為長。該長橢圓形橫斷面可為卵形、橢圓形、長方形或這些或其他形狀的組合。舉例而言,在第4圖實例中描述的長橢圓橫斷面形狀包括概為長方形的形狀,其具有像是兩個半圓形端部部分的弧形端部部分。
凸緣200與凸緣100相同,包括主體部分214,該主體部分214包含第一環216、第二環218與附加至一最外環的電極部分220。在某些實例中,第二環218可為該最外環,其中電極部分220係如繪示直接連接至該第二環218。舉例而言,電極部分220可以與該第二環218整合並與其一起形成。在某些實例中,電極部分220可被分別形成並以像是焊接的方式附加至該最外環,例如第二環218。第一環216係位於第二環218與容器202之間,並可為該最內環並與容器壁部204緊密接觸。舉例而言,第一環216可繞著第一環216內側邊緣焊接至容器壁部204。
在第4圖繪示的具體實施例中,第一環216,特別是如果經配置為該最內環時,可以包括一第一金屬,該第一金屬兼容於容器202,並具有生存於容器表面高溫環境下長期時間而不顯著退化的能力。舉例而 言,第一環216可以包括貴金屬,像是如先前敘述的鉑族金屬或其合金,而在某些具體實施例中可以包含與容器壁部204相同的貴金屬。第一環216的所有部分都可由相同金屬形成,或第一環216可以包含不同金屬。所述不同金屬可以包含相同元素但具有不同比例的合金。舉例而言,第一環216可以在該環不同區域中利用具有不同電阻的金屬,以在可能具有或不具有厚度差異使用的方式中,制定該第一環該等區域的阻抗。舉例而言,第一環216可以包含具有高電阻之第一金屬區域,以及較低電阻的其他區域。第一環216可以包括平滑彎曲及連續的外側周圍(邊緣),並進一步包含寬度W1。寬度W1可為定值,或寬度W1可隨繞著容器202的角度位置為函數而變化。
第二環218與容器202壁部204相間隔,並可以包括與在第一環216製造時所使用的金屬或多數金屬為不同的金屬。舉例而言,雖然第一環216可由貴金屬形成,包含鉑族金屬或其合金,但第二環218可以較不昂貴的電傳導體形成,例如像是鎳、銅、鉬或其合金,但不限制於此。第二環218進一步包含寬度W2。寬度W2可為定值,或寬度W2可隨繞著容器202的角度位置為函數而變化。
在第一環216為最內環且連接至容器壁部104的情況中,第一環216的內側邊緣可附加至容器壁部204並繞著容器202於一封閉迴路中延伸。舉例而 言,第一環216內側邊緣可被焊接至容器壁部204。同樣的,在第4圖描述的具體實施例中,第二環218的內側邊緣可附加至第一環216的外側邊緣。在某些具體實施例中,介入的其他環可位於第一環216與第二環218之間。在某些具體實施例中,第二環218可為最外環。然而在其他實例中,其他環可位於第二環218的外側,舉例而言一最外環,或其他環可以位於第一環216內側,第一環216與容器壁部204之間。
在某些具體實施例中,最外環的厚度,不管該最外環是否為第二環218,係可以隨著關於該凸緣所附加之容器的角度位置為函數而變化。舉例而言,該最外環可由鎳、銅、鉬或其他與鉑或其合金相較起來較不昂貴且抵抗高溫能力較低的金屬形成,其中該最外環相鄰電極部分220的區域係比該最外環的其他區域為厚。所述較厚部分可以相鄰於電極部分220,但不直接介於電極部分220與第一環216的第一部分222之間(舉例而言,參考第6圖、第7圖與第8圖)。舉例而言,該等較厚部分可以比其他部分厚上最多50%或大於50%,舉例而言,在從大約厚上25%至大約厚上75%的範圍中,像是在從大約厚上30%至大約厚上70%的範圍中,在大約厚上35%至大約厚上60%的範圍中,或在大約厚上40%至大約厚上55%的範圍中。該最外環的較厚部分協助操縱繞著該容器周圍的電流,並使在該最外環上靠近電極部分220的熱點形成最小化,像是將其消除。所述 過熱情況可能因為在該電極部分中或繞著該電極部分的電流密度過高而發生。該最外環相鄰電極部分220但不介於電極部分220與第一環216之間的較厚部分,呈現一種增加的橫斷面區域,並因此提供降低的電流密度。因此,該最外環相鄰電極部分220的部分可比該最外環的其他部分為厚。如以上敘述,該最外環可為第二環218。然而在其他具體實施例中,第二環218可為介於該最外環與第一環216之間的環,或介於該最外環與該容器壁部204之間的環。
如第4圖進一步描述,第一環216包括第一部分222,其包括第一厚度T1。第一部分222可以繞著壁部204部分延伸,且可以在該凸緣平面中繞著小於容器202整體周圍之半(小於180°)延伸。在其他具體實施例中,第一部分222可以在該凸緣平面中,繞著等於或大於容器202整體周圍之半(等於或大於180°),但小於容器202的完整周圍(小於360°)的壁部204部分延伸。舉例而言,考慮第4圖中描繪的長橢圓容器,其中電極部分220朝離容器202垂直延伸。進一步考慮在凸緣200平面中無限延伸的垂直線段224,其延伸穿過並垂直於縱軸208,且其中位於電極部分220內。舉例而言,在電極部分220係垂直延伸的具體實施例中,垂直線段220可以將凸緣200與容器202對分為對稱的右及左半部,而其中容器202的短(次要)軸212係位於垂直線段224上。也考慮位於該凸緣200平面中無限延伸的水 平線段226,水平線段226係垂直於垂直線段224,並在縱軸208處與垂直線段224相交,其中容器202的長(主要)軸210位於水平線段226上。根據第4圖描述的具體實施例,第一部分222可以繞著大於容器壁部204周圍之半但小於該完整周圍而延伸。舉例而言,第一部分222可以與大於容器壁部204周圍之半但小於該完整周圍的部分接觸。這是繪示於所描述的具體實施例中,其中第一部分222繞著壁部204延伸該壁部的完整上半部,並在該壁部上於該容器的右側與左側兩者上朝下延伸超過該長軸。如第4圖具體實施例中描述,第一環216可為最內環,而第一部分222與大於該容器壁部204周圍之半但小於該完整周圍的部分,與該容器壁部204接觸或繞著該容器壁部204延伸。這可利用注意該第一部分222可以與容器壁部204接觸超過大於180度的弧(或繞著其延伸)的另一種方式檢視。應該也要注意到該第一部分222係與電極部分220相鄰,並如電極部分220位於水平線段226的相同側上(使用水平線段226做為頂部側與底部側之間的邊界)。然而在某些具體實施例中,第一部分222可以繞著容器202延伸小於180度。
第一環216進一步包括第二部分228,其包括第二厚度T2。第二厚度T2可以與第一厚度T1不同。在第4圖描述的具體實施例中,第二部分228可以與該第一部分222並未接觸的容器204部分接觸。以替代方式 檢視,如果第一部分222與容器壁部204接觸360°-α的角度範圍,其中α小於180度,那麼第二部分228便可以與容器壁部204接觸α的角度範圍。然而,從第4圖也明顯的是,第二部分228可以繞著容器202延伸超過第一部分222與容器壁部204之間的接觸線。因此,第二部分228繞著容器202延伸的角度範圍可以大於180度,即使第二部分228與容器壁部204之間的接觸線,係對向為小於180度的角度。這於凸緣200平面內在第一部分222與第二部分228之間形成一種邊緣對邊緣的重疊。在所呈現的背景中,所述重疊意指至少一任意徑向線段230係位於凸緣200平面中,並從縱軸208朝外無限延伸,任意徑向線段230將分別穿過第一部分222與第二部分228兩者延伸。在移動方面來看,如果一者沿著任意線段230於遠離容器壁部204的方向中延伸,其將接著通過該第一部分222,並接著通過第二部分228。在重疊區域中,第一部分222外側邊緣的一部分係與第二部分228內側邊緣的一部分接觸,因此該第一部分222的一部分係於凸緣200平面中介於第二部分228的一部分與容器壁部204之間。
從先前敘述可看到,該第一環216係關於容器202於一封閉迴路中延伸,且該第一環216包括至少兩部分222、228。任一部分222或228都不繞著該容器完全延伸。這些部分222、228係為巢狀方式,其中存在邊緣對邊緣重疊的區域,其中第一部分222的外側邊 緣係與第二部分228的內側邊緣接觸。又以另一方式檢視,考慮在凸緣200平面中一徑向線段232垂直於該縱軸208並從該縱軸208朝外無限延伸,並只與第一部分222的一單一點相交(點E)。也考慮徑向線段234垂直於該縱軸208並從該縱軸208朝外無限延伸,並在垂直線段224的相反側上與第一部分222另一單一點F相交。第一與第二徑向線段232、234之間的弧,其對向角度為小於180度的角度α,而第一部分222繞著容器202至少延伸360°-α的角度。同樣的,考慮徑向線段236垂直於該縱軸208並從該縱軸208朝外無限延伸,並只與第二部分228一單一點G相交。也考慮徑向線段238垂直於該縱軸208並從該縱軸208朝外無限延伸,並也與第二部分228一單一點H相交,點H則與點G不同。第三及第四徑向線段236及238之間的弧,其對向角度為小於180度的角度β,而第二部分228繞著容器202至少延伸360°-β的角度。在示例具體實施例中,第一部分222的厚度T1可以小於第二部分228的厚度T2。在某些具體實施例中,第一部分222與第二部分228的材料可經選擇以提供不同的內在電阻。例如,第一部分222的材料可經選擇以提供第一部分222具有比第二部分228為大的電阻。替代的,第二部分228的材料可經選擇以提供第二部分228具有比第一部分222為大的電阻。
在第4圖與先前敘述的協助下應該進一步明顯的是,存在至少一徑向線段240係位於凸緣200平面中,並垂直於縱軸208及從縱軸208朝外無限延伸,其對於第一環216而言只穿過第一部分222但不穿過第二部分228。徑向線段240可以進一步與電極部分220交叉。同樣的,存在至少一徑向線段242係位於凸緣200平面中,並垂直於縱軸208及從縱軸208朝外無限延伸,其對於第一環216而言只穿過第二部分228但不穿過第一部分222。
在第5圖中描述的又另一具體實施例中,另一示例凸緣300係繪示附加至一容器302。容器302可為構成以上敘述之下游玻璃製造設備30之該等容器的任一者,包含第一、第二與第三導管32、38及46、精煉容器34、混合容器36、傳送容器40、出口導管44與入口導管50,或可能構成玻璃製造設備10用於輸送熔融玻璃的任何其他金屬容器。容器302包括一壁部304,其定義一內部空間306。容器302進一步包含沿著該容器長度於該容器中心處延伸的縱軸308,以及在垂直於該縱軸308之凸緣平面中的橫斷面形狀。該橫斷面形狀可以沿著該容器長度,以位置為函數,於形狀及尺寸兩者進行變化,但在第5圖的實例中係繪示為長橢圓形。在其他具體實施例中,該長橢圓形橫斷面可為卵形、橢圓形、長方形或這些或其他形狀的組合。舉例而言,在第5 圖實例中描述的長橢圓橫斷面形狀包括概為長方形的形狀,其具有像是兩個半圓形端部部分的弧形端部部分。
凸緣300與凸緣100及200相同,包括主體部分314,該主體部分314包含第一環316、第二環318與附加至一最外環的電極部分320。在某些實例中,第二環318可為該最外環,其中電極部分320係如繪示直接連接至該第二環318。舉例而言,電極部分320可以與該第二環318整合並與其一起形成。在某些實例中,電極部分320可被分別形成並以像是焊接的方式附加至該最外環,例如第二環318。在某些具體實施例中,第一環316可為該最內環,並與容器壁部304緊密接觸。
在某些具體實施例中,最外環的厚度可以隨著關於該凸緣所附加之容器的角度位置為函數而變化。舉例而言,該最外環可由鎳、銅、鉬或其他與鉑或其合金相較起來較不昂貴且抵抗高溫能力較低的金屬形成,其中該最外環相鄰電極部分320的區域係比該最外環的其他區域為厚。所述較厚部分可以相鄰於電極部分320,但不直接介於電極部分320與第一環316的第一部分322之間(舉例而言,參考第6圖、第7圖與第8圖)。舉例而言,該等較厚部分可以比其他部分厚上最多50%或大於50%,舉例而言,在從大約厚上25%至大約厚上75%的範圍中,像是在從大約厚上30%至大約厚上70%的範圍中,在大約厚上35%至大約厚上60%的範圍中,或在大約厚上40%至大約厚上55%的範圍中。該最外環 的較厚部分協助操縱繞著該容器周圍的電流,並使在該最外環上靠近電極部分320的熱點形成最小化,像是將其消除。所述過熱情況可能因為在該電極部分中或繞著該電極部分的電流密度過高而發生。該最外環相鄰電極部分320但不介於電極部分320與第一環316之間的較厚部分,呈現一種增加的橫斷面區域,並因此提供降低的電流密度。因此,該最外環相鄰電極部分320的部分可比該最外環的其他部分為厚,舉例而言,該最外環相對於電極部分320的部分。如以上敘述,該最外環可為第二環318。然而在其他具體實施例中,第二環318可為介於該最外環與第一環316之間的環,或介於該最外環與該容器壁部304之間的環。
在第5圖繪示的具體實施例中,第一環316可以包括一第一金屬,該第一金屬兼容於容器302,並具有生存於容器表面高溫環境下長期時間而不顯著退化的能力。舉例而言,第一環316可以包括貴金屬,像是如先前敘述的鉑族金屬或其合金,而在某些具體實施例中可以包含與容器壁部304相同的貴金屬。第一環316的所有部分都可由相同金屬形成,或第一環316可以包含不同金屬。所述不同金屬可以包含相同元素但具有不同比例的合金。第一環316進一步包含寬度W1。寬度W1可為定值,或寬度W1可隨繞著容器302的角度位置為函數而變化。在某些具體實施例中,第一環316可以包括一平滑彎曲及連續的外側周圍。
第二環318與容器302壁部304相間隔,並據此第二環318可以包括與在第一環316製造時所使用的金屬或多數金屬為不同的金屬。舉例而言,雖然第一環316可由貴金屬形成,包含鉑族金屬或其合金,但第二環318可以較不昂貴的電傳導體形成,例如像是鎳、銅、鉬或其合金,但不限制於此。第二環318進一步包含寬度W2。寬度W2可為定值,或寬度W2可隨繞著容器302的角度位置為函數而變化。
在第一環316為最內環的情況中,第一環316的內側邊緣可在繞著容器302的封閉迴路中附加至容器壁部304。舉例而言,第一環316內側邊緣可被焊接至容器壁部304。同樣的,在第5圖描述的具體實施例中,第二環318的內側邊緣可附加至第一環316的外側邊緣。在其他具體實施例中,介入的其他環可位於第一環316與第二環318之間。此外,像是一最外環,可位於第二環318測或第一環316的內側,像是介於第一環316與容器壁部304之間。
如第5圖進一步描述,第一環316包括第一部分322,其包括第一厚度T1。第一部分322可以在該凸緣平面中繞著小於容器302整體周圍之半(小於180°)的壁部304部分延伸。在其他具體實施例中,第一部分322可以在該凸緣平面中,繞著等於或大於容器302整體周圍之半(等於或大於180°),但小於容器302的完整周圍(小於360°)的壁部304部分延伸。舉例而言, 考慮第5圖中描繪的長橢圓容器,其中電極部分320朝離容器302垂直延伸。進一步考慮一無限延伸垂直線段324,其將包含電極部分320的凸緣300與容器302對分為對稱的右及左半部,而其中容器302的短(次要)軸312係位於垂直線段324上。也考慮無限延伸的水平線段326,水平線段326係垂直於垂直線段324,且其中容器302的長(主要)軸310位於水平線段326上。根據第5圖描述的具體實施例,第一部分322可以在凸緣平面中繞著大於容器壁部304周圍之半(大於180°)但小於該完整周圍而延伸(小於360°)。舉例而言,第一部分322可以與大於容器壁部304周圍之半但小於該完整周圍的部分接觸。這是繪示於所描述的具體實施例中,其中第一部分322繞著壁部304延伸該壁部的完整上半部,並在該壁部上於該容器的右側與左側兩者上朝下延伸超過該長軸。在第5圖的具體實施例中,第一環316可為最內環,而第一部分322與大於該容器壁部304周圍之半但小於該完整周圍的部分接觸。也應該也要注意到該第一部分322係與電極部分320相鄰,並如電極部分320位於水平線段326的相同側上。
第一環316進一步包括第二部分328,其包括第二厚度T2。第二厚度T2可以與第一厚度T1相同或不同。在第5圖描述的具體實施例中,第二部分328可以在該凸緣平面中繞著該壁部304小於該容器302完整周圍之半(小於180°)的部分延伸。在其他具體實施例中, 第二部分328可以在該凸緣平面中繞著該壁部304等於或大於該容器302完整周圍之半(等於或大於180°)但小於該完整周圍(小於360°)的部分延伸。第二部分328可以與該第一部分322並未接觸的容器壁部304部分接觸。以替代方式檢視,如果第一部分322與容器壁部304接觸360°-α的角度範圍,其中α小於180度,那麼第二部分328便可以與容器壁部304接觸等於或小於α的角度範圍。然而,從第5圖也明顯的是,第二部分328可以繞著容器302延伸超過第一部分322與容器壁部304之間的接觸線。因此,第二部分328繞著容器302延伸的角度範圍可以大於180度,即使第二部分328與容器壁部304之間的接觸線,係對向為小於180度的角度。
第一環316可以進一步包括一第三部分,第三部分不像第一部分與第二部分322、328,係可被劃分成為兩個分離的子部分,子部分332a及子部分332b,其中每一個子部分332a及332b都繞著該容器壁部304至少一部分延伸,且每一個都具有厚度T3。該兩子部分332a及332b都可關於垂直線段324相對及對稱設置。在某些具體實施例中,子部分332a及332b可位於第一部分322與第二部分328之間。第三厚度T3可以小於第二厚度T2,但大於厚度T1,例如,T1<T3<T2。
在某些具體實施例中,第一環316的內側邊緣可附加至容器壁部304並繞著容器302於一封閉迴路中延伸。舉例而言,第一環316的內側邊緣可以焊接至 容器壁部304。同樣的,在第5圖描述的實例中,第二環318的內側邊緣可附加至第一環316的外側邊緣。
如同也在第5圖中繪示,於凸緣300平面內於第一部分322與子部分332a及332b之間具有邊緣對邊緣重疊。所述重疊意指對於從該縱軸308朝外無限延伸並垂直於該縱軸,並位於凸緣300平面中的至少一任意徑向線段330而言,任意徑向線段330將分別延伸穿過第一部分322與子部分332a或子部分332b至少一者兩方。此外,在子部分332a及332b與第二部分328之間具有邊緣對邊緣重疊,因此徑向線段330延伸穿過第二部分328與子部分332a或子部分332b至少一者兩方。最後,在第一部分322與第二部分328之間具有重疊,雖然其並非邊緣對邊緣(接觸)重疊,其中徑向線段330延伸穿過第一部分322的寬度與第二部分328的寬度。因此,徑向線段330穿過第一環316的所有三個部分,也就是322、328及332a及/或332b。
又以另一方式檢視,考慮在凸緣300平面中一徑向線段336垂直於該縱軸308並從該縱軸308朝外無限延伸,並相對於容器302只與第一部分322的一單一點相交(點J)。也考慮徑向線段338垂直於該縱軸308並從該縱軸308朝外無限延伸,並在垂直線段324的相反側上與第一部分322另一單一點(點K)相交。徑向線段336、338之間的弧,其對向角度為小於180度的角度α,而第一部分322繞著容器302至少延伸360°-α 的角度。同樣的,考慮徑向線段340垂直於該縱軸308並從該縱軸308朝外無限延伸,並只與子部分332a一單一點(點L)相交。也考慮徑向線段342垂直於該縱軸308並從該縱軸308朝外無限延伸,並只與子部分332a一單一點(點M)相交。徑向線段340、342之間的弧,其對向角度為小於180度的角度Φ,而子部分332a(或332b)的至少一部分可位於第二部分328與容器壁部304之間。的確,至少子部分332a的至少一部分可位於第二部分328與第一部分322之間。
最後,考慮一額外徑向線段348,其在水平線段326相同側上但於垂直線段324相對側上,只與以部分332b一單一點(點N)。徑向線段342及348之間的弧,其對向角度為小於180度的角度ψ,並可以定義由第一部分322與第二環318所接觸的角度範圍。同樣的,徑向線段340及344之間的弧,其對向角度為小於180度的角度θ,並可以定義由第二部分328與容器壁部304所接觸的角度範圍。
在第5圖與先前敘述的協助下應該進一步明顯的是,存在至少一徑向線段350係位於凸緣300平面中,並垂直於縱軸308及從縱軸308朝外無限延伸,其對於第一環316而言只穿過第一部分322但不穿過第二部分328或子部分332a或332b。徑向線段350可以進一步與電極部分320交叉。同樣的,存在至少一徑向線段352係位於凸緣300平面中,並垂直於縱軸308及從 縱軸308朝外無限延伸,其對於第一環316而言只穿過第二部分328但不穿過第一部分322或子部分332a或332b。
在第6圖中描述的又另一具體實施例中,另一示例凸緣400係繪示附加至一容器402。容器402可為構成以上敘述之下游玻璃製造設備30之該等容器的任一者,包含第一、第二與第三導管32、38及46、精煉容器34、混合容器36、傳送容器40、出口導管44與入口導管50,或可能構成玻璃製造設備10用於輸送熔融玻璃的任何其他金屬容器。容器402包括一壁部404,其定義一內部空間406。容器402進一步包含沿著該容器長度於該容器中心處延伸的縱軸408,以及在垂直於該縱軸408之凸緣平面中的橫斷面形狀。該橫斷面形狀可以沿著該容器長度,以位置為函數,於形狀及尺寸兩者進行變化,但在第6圖的實例中係繪示為長橢圓形。第6圖的橫斷面形狀包括長(主要)軸410與短(次要)軸412的形狀,其兩者都垂直於縱軸408並彼此垂直。該長橢圓形橫斷面可為卵形、橢圓形、長方形或這些或其他形狀的組合。舉例而言,在第6圖實例中描述的長橢圓橫斷面形狀包括概為長方形的形狀,其具有像是兩個半圓形端部部分的弧形端部部分。
凸緣400與凸緣100、200及300相同,包括主體部分414,該主體部分414包含第一環416、第二環418與附加至一最外環的電極部分420。在某些實例 中,第二環418可為該最外環,其中電極部分420係如繪示直接連接至該第二環418。舉例而言,電極部分420可以與該第二環418整合並與其一起形成。在某些實例中,電極部分420可被分別形成並以像是焊接的方式附加至該最外環,例如第二環418。第一環416可為該最內環,並與容器壁部404緊密接觸。舉例而言,最內環416可以繞著第一環416的內側邊緣焊接至該容器壁部404。
在某些具體實施例中,最外環的厚度可以隨著關於該凸緣所附加之容器的角度位置為函數而變化。舉例而言,該最外環可由鎳、銅、鉬或其他與鉑或其合金相較起來較不昂貴且抵抗高溫能力較低的金屬形成,其中該最外環相鄰電極部分420的區域係比該最外環的其他區域為厚。舉例而言,第6圖具體實施例最外環的部分419a及419b,其在該描述具體實施例中也為第二環418,可以比該最外環直接介於電極部分420及第一環416之間的部分421為厚。舉例而言,部分419a及419b可以比部分421厚上最多50%或大於50%,舉例而言,在從大約厚上25%至大約厚上75%的範圍中,像是在從大約厚上30%至大約厚上70%的範圍中,在大約厚上35%至大約厚上60%的範圍中,或在大約厚上40%至大約厚上55%的範圍中。該最外環的較厚部分協助操縱繞著該容器周圍的電流,並使在該最外環上靠近電極部分420的熱點形成最小化,像是將其消除。所述過熱情況 可能因為在該電極部分中或繞著該電極部分的電流密度過高而發生。該最外環相鄰電極部分420但不直接介於電極部分420與第一環416之間的較厚部分,呈現一種增加的橫斷面區域,並因此提供降低的電流密度。因此,該最外環相鄰電極部分420的部分可比該最外環的其他部分為厚,舉例而言,該最外環相鄰電極部分420的部分421。如以上敘述,該最外環可為第二環418。然而在其他具體實施例中,第二環418可為介於該最外環與第一環416之間的環,或介於該最外環與該容器壁部404之間的環。
在第6圖繪示的具體實施例中,第一環416可以包括一第一金屬,該第一金屬兼容於容器402,並具有生存於容器表面高溫環境下長期時間而不顯著退化的能力。舉例而言,第一環416可以包括貴金屬,像是如先前敘述的鉑族金屬或其合金,而在某些具體實施例中可以包含與容器壁部404相同的貴金屬。第一環416的所有部分都可由相同金屬形成,或第一環416可以包含不同金屬。所述不同金屬可以包含相同元素但具有不同比例的合金。第一環416進一步包含寬度W1。寬度W1可為定值,或寬度W1可隨繞著容器402的角度位置為函數而變化。在第6圖描述的具體實施例中,W1以關於容器402之角度位置為函數而變化。第一環416可以包括一平滑彎曲及連續的外側周圍(邊緣)。
第二環418與容器402壁部404相間隔,並可以包括與在第一環416製造時所使用的金屬或多數金屬為不同的金屬。舉例而言,雖然第一環416可由貴金屬形成,包含鉑族金屬或其合金,但第二環418可以較不昂貴的電傳導體形成,例如像是鎳、銅、鉬或其合金,但不限制於此。第二環418進一步包含寬度W2。寬度W2可為定值,或寬度W2可隨繞著容器402的角度位置為函數而變化。在第6圖描述的具體實施例中,W2以關於容器402之角度位置為函數而變化。
第6圖中描述的凸緣400與第5圖中描繪的凸緣300相同,除了第5圖描繪的凸緣具體實施例中,由第一部分332所形成的角度(介於線段336及338之間的角度)係大於介於線段340及342之間子部分332a與子部分332b的角度θ,其中,在先前的實例中,該等前述線段只在一單一點處碰觸其個別的子部分。第6圖具體繪示由第一環416第一部分422所形成的角度(介於線段436及438之間的角度)小於在線段440及442之間該第一環416子部分432a與子部分432b之間的角度θ的具體實施例,該等線段440及442係從該縱軸408朝外無限延伸並垂直於縱軸408,其中該等前述線段只在單一點處碰觸其個別的子部分。據此,在第5圖的具體實施例中,子部分332a(及332b)接觸容器壁部304,而在在第6圖的具體實施例中,子部分432a(及432b)並不接觸容器402的壁部404。
在第7圖中描述的另一具體實施例中,另一示例凸緣500係繪示附加至一容器502。容器502可為構成以上敘述之下游玻璃製造設備30之該等容器的任一者,包含第一、第二與第三導管32、38及46、精煉容器34、混合容器36、傳送容器40、出口導管44與入口導管50,或可能構成玻璃製造設備10用於輸送熔融玻璃的任何其他金屬容器。容器502包括一壁部504,其定義一內部空間506。容器502進一步包含沿著該容器長度於該容器中心處延伸的縱軸508,以及在垂直於該縱軸508之凸緣平面中的橫斷面形狀。該橫斷面形狀可以沿著該容器長度,以位置為函數,於形狀及尺寸兩者進行變化,但在第7圖的實例中係繪示為長橢圓形。該長橢圓形橫斷面可為卵形、橢圓形、長方形或這些或其他形狀的組合。舉例而言,在第7圖實例中描述的長橢圓橫斷面形狀包括概為長方形的形狀,其具有像是兩個半圓形端部部分的弧形端部部分。
凸緣500與凸緣100、200、300及400相同,包括主體部分514,該主體部分514包含第一環516、第二環518與附加至一最外環的電極部分520。據此,前述凸緣200、300及400對於其主要元件的敘述也可應用於凸緣500。在某些實例中,第二環518可為該最外環,其中電極部分520係如繪示直接連接至該第二環518。舉例而言,電極部分520可以與該第二環518整合並與其一起形成。在某些實例中,電極部分520 可被分別形成並以像是焊接的方式附加至該最外環,例如第二環518。在某些具體實施例中,第一環516可為該最內環並與容器壁部504緊密接觸。
在第7圖繪示的具體實施例中,第一環516可以包括一第一金屬,該第一金屬兼容於容器502,並具有生存於容器表面高溫環境下長期時間而不顯著退化的能力。舉例而言,第一環516可以包括貴金屬,像是如先前敘述的鉑族金屬或其合金,而在某些具體實施例中可以包含與容器壁部504相同的貴金屬。第一環516的所有部分都可由相同金屬形成,或第一環516可以包含不同金屬。所述不同金屬可以包含相同元素但具有不同比例的合金。第一環516進一步包含寬度W1。寬度W1可為定值,或寬度W1可相對於縱軸508隨繞著容器502的角度位置為函數而變化。第一環516可以包括一平滑彎曲及連續的外側周圍(邊緣)。
第二環518與容器502壁部504相間隔,並可以包括與在第一環516製造時所使用的金屬或多數金屬為不同的金屬。舉例而言,雖然第一環516可由貴金屬形成,包含鉑族金屬或其合金,但第二環518可以較不昂貴的電傳導體形成,例如像是鎳、銅、鉬或其合金,但不限制於此。第二環518進一步包含寬度W2。寬度W2可為定值,或寬度W2可隨繞著容器502的角度位置為函數而變化。
在某些具體實施例中,最外環的厚度可以隨著關於該凸緣所附加之容器的角度位置為函數而變化。舉例而言,該最外環可由鎳、銅、鉬或其他與鉑或其合金相較起來較不昂貴且抵抗高溫能力較低的金屬形成,其中該最外環相鄰電極部分520的區域係比該最外環的其他區域為厚。舉例而言,第7圖具體實施例最外環的部分519a及519b,其在該描述具體實施例中也為第二環518,可以比該最外環直接介於電極部分520及第一環516之間的部分521為厚。舉例而言,部分519a及519b可以比部分521厚上最多50%或大於50%,舉例而言,在從大約厚上25%至大約厚上75%的範圍中,像是在從大約厚上30%至大約厚上70%的範圍中,在大約厚上35%至大約厚上60%的範圍中,或在大約厚上40%至大約厚上55%的範圍中。該最外環的較厚部分協助操縱繞著該容器周圍的電流,並使在該最外環上靠近電極部分520的熱點形成最小化,像是將其消除。所述過熱情況可能因為在該電極部分中或繞著該電極部分的電流密度過高而發生。該最外環相鄰電極部分520但不直接介於電極部分520與第一環516之間的較厚部分,呈現一種增加的橫斷面區域,並因此提供降低的電流密度。因此,該最外環相鄰電極部分520的部分可比該最外環的其他部分為厚,舉例而言,該最外環相鄰電極部分520的部分521。如以上敘述,該最外環可為第二環518。然而在其他具體實施例中,第二環518可為介於該最外環與 第一環516之間的環,或介於該最外環與該容器壁部504之間的環。
在第一環516為最內環的情況中,第一環516的內部邊緣可附加至容器壁部504並繞著容器502於一封閉迴路中延伸。舉例而言第一環516的內側邊緣可被焊接至容器壁部504。同樣的,在第7圖描述的實例中,第二環518的內側邊緣可被附加至第一環516的外側邊緣。在其他實例中,多數介入部分,舉例而言介入的其他環可以位於第一環516與第二環518之間。此外,其他的環可位於第二環518外側或第一環516內側,像是介於第一環516與容器壁部504之間。
與第5圖及第6圖的具體實施例(凸緣300及400)相同,第一環516可包括至少三個部分,第一部分522、第二部分528與第三部分,第三部分被區分成為兩個子部分532a及532b,分別具有三個厚度T1、T2及T3。三個部分沒有任何一個繞著該容器502完全延伸。子部分532a及532b可以相對及對稱定位。凸緣500與凸緣300及400不同處在於至少在第二部分528的一部分係位於第一部分522的子部分530a及530b之間。據此,在凸緣500平面中具有至少一線段550從縱軸508朝外無限延伸並垂直於縱軸508,其分別延伸穿過所有三個部分522、528及子部分532a及532b。在凸緣500平面中也具有至少一線段552,其從縱軸508朝外無限延伸並垂直於縱軸508,其只延伸穿過該等部分 之二,亦即第二部分528及子部分之一532a或532b。可從第7圖立即看到其他的凸緣配置也是可能的,像是縮短子部分532a的角度範圍(例如,藉由在虛線556截短子部分532a的方式),因此存在從縱軸508延伸的一線段(例如線段550),其將只延伸穿過第一與第二部分522及528。應該顯而易見的是,也可以對於子部分532b進行所述縮短動作。
在第7圖與先前敘述的協助下應該進一步明顯的是,存在至少一線段558係位於凸緣500平面中,並垂直於縱軸508及從縱軸508朝外無限延伸,其對於第一環516而言只穿過第一部分522但不穿過第二部分528或子部分532a或532b。線段558可以進一步與電極部分520交叉。同樣的,存在至少一線段560係位於凸緣500平面中,並垂直於縱軸508及從縱軸508朝外無限延伸,其對於第一環516而言只穿過第二部分528但不穿過第一部分522或子部分532a或532b。
第8圖繪示的凸緣600與凸緣100、200、300、400及500相同,其包括主體部分614,該主體部分614包含第一環616、第二環618與附加至一最外環的電極部分620。據此,前述凸緣100、200、300、400及500對於其主要元件的敘述在適當的情況下也可應用於第8圖的凸緣。在某些實例中,第二環618可為該最外環,其中電極部分620係如繪示直接連接至該第二環618。舉例而言,電極部分620可以與該第二環618 整合並與其一起形成。在某些實例中,電極部分620可被分別形成並以像是焊接的方式附加至該最外環,例如第二環618。在某些具體實施例中,第一環616可為該最內環並與容器602壁部604緊密接觸。
在第8圖繪示的具體實施例中,第一環616可以包括一第一金屬,該第一金屬兼容於容器602,並具有生存於容器表面高溫環境下長期時間而不顯著退化的能力。舉例而言,第一環616可以包括貴金屬,像是如先前敘述的鉑族金屬或其合金,而在某些具體實施例中可以包含與容器壁部604相同的貴金屬。第一環616的所有部分都可由相同金屬形成,或第一環616可以包含不同金屬。所述不同金屬可以包含相同元素但具有不同比例的合金。第一環616進一步包含寬度W1。寬度W1可為定值,或寬度W1可隨繞著容器602的角度位置為函數而變化。第一環616可以包括一平滑彎曲及連續的外側周圍。
此外,第一環616包括一第一部分622與一第二部分628,舉例而言,其分別與凸緣200的部分222及228相對應。
第二環618與容器602壁部604相間隔,並可以包括與在第一環616製造時所使用的金屬或多數金屬為不同的金屬。舉例而言,雖然第一環616可由貴金屬形成,包含鉑族金屬或其合金,但第二環618可以較不昂貴的電傳導體形成,例如像是鎳、銅、鉬或其合金, 但不限制於此。第二環618進一步包含寬度W2。寬度W2可為定值,或寬度W2可隨繞著容器602的角度位置為函數而變化。
在某些具體實施例中,最外環的厚度可以隨著關於該凸緣所附加之容器的角度位置為函數而變化。舉例而言,該最外環可由鎳、銅、鉬或其他與鉑或其合金相較起來較不昂貴且抵抗高溫能力較低的金屬形成,其中該最外環相鄰電極部分620的區域係比該最外環的其他區域為厚。舉例而言,第6圖具體實施例最外環的部分650a及650b,其在該描述具體實施例中也為第二環618,可以比該最外環直接介於電極部分620及第一環616之間的部分652為厚。舉例而言,部分650a及650b可以比部分652厚上最多50%或大於50%,舉例而言,在從大約厚上25%至大約厚上75%的範圍中,像是在從大約厚上30%至大約厚上70%的範圍中,在大約厚上35%至大約厚上60%的範圍中,或在大約厚上40%至大約厚上55%的範圍中。該最外環的較厚部分650a、650b協助操縱繞著該容器周圍的電流,並使在該最外環上靠近電極部分620的熱點形成最小化,像是將其消除。所述過熱情況可能因為在該電極部分中或繞著該電極部分的電流密度過高而發生。該最外環相鄰電極部分620但不直接介於電極部分620與第一環616之間的較厚部分,呈現一種增加的橫斷面區域,並因此提供降低的電流密度。因此,該最外環相鄰電極部分620的部分可比 該最外環的其他部分為厚,舉例而言,該最外環相對於電極部分620的部分。如以上敘述,該最外環可為第二環618。然而在其他具體實施例中,第二環618可為介於該最外環與第一環616之間的環,或介於該最外環與該容器壁部604之間的環。
在第一環616為最內環的情況中,第一環616的內部邊緣可附加至容器壁部604並繞著容器602於一封閉迴路中延伸。舉例而言第一環616的內側邊緣可被焊接至容器壁部604。同樣的,在第8圖描述的實例中,第二環618的內側邊緣可被附加至第一環616的外側邊緣。在其他實例中,多數介入部分,舉例而言介入的其他環可以位於第一環616與第二環618之間。此外,其他的環可位於第二環618外側或第一環616內側,像是介於第一環616與容器壁部604之間。
在第8圖的具體實施例中,第一環616包含在其外側邊緣中的切口654,以進一步協助引導電流,該切口係從電極部分620位於水平線段626的相對側上。此外,之前敘述之第一環114、216、316、416或516的任一者都可以包括一切口,其分別包括從電極部分120、220、320、420及520相對於水平線段124、226、326、426、526,在第一環相對側上的切除部分。在第8圖描述的具體實施例中,切口654為V型切除部分,然而在進一步具體實施例中切口654可為其他形狀,舉例而言為矩形。
第9圖繪示的是附加至一容器702一示例凸緣700的橫斷面前視圖。舉例而言,容器702可為構成以上敘述之下游玻璃製造設備30之該等容器的任一者,包含第一、第二與第三導管32、38及46、精煉容器34、混合容器36、傳送容器40、出口導管44與入口導管50,或可能構成玻璃製造設備10用於輸送熔融玻璃的任何其他金屬容器。容器702係由一壁部704定義,該壁部704包圍一內部空間706,並包含沿著該容器長度延伸的中心縱軸708,以及垂直於縱軸708於該凸緣平面中的橫斷面形狀。該容器橫斷面形狀可以沿著該容器長度,以位置為函數,於形狀及尺寸兩者進行變化,但在第9圖的實例中係繪示為圓形橫斷面。據此,縱軸708係位於該容器圓形橫斷面的中心處。
凸緣700包括主體部分710,該主體部分710包含第一環712與第二環714。在第9圖的具體實施例中,凸緣700包括兩個附加至該主體部分710最外環的電極部分716a及716b,其中該兩電極部分係以180度置換並位於水平線段720的相對側上。在某些實例中,第二環714可為該最外環,其中電極部分716a與716b係如繪示直接連接至第二環714。舉例而言,電極部分716a與716b可以與該最外環整合並與其一起形成。在某些實例中,電極部分716a與716b可被分別形成並以焊接方式附加至該最外環,例如第二環714。當 在此使用時,第一環712可為該最內環並與容器702緊密接觸。
在第9圖繪示的具體實施例中,第一環712包括一第一金屬,該第一金屬兼容於容器702,並具有生存於容器外部表面高溫環境下長期時間而不顯著退化的能力。舉例而言,第一環712可以包括貴金屬,像是鉑族金屬或其合金,而在某些具體實施例中可以包含與容器702相同的貴金屬。第一環712的所有部分都可由相同金屬形成,或是第一環712可以包含不同金屬。第一環712進一步包含寬度W1。在某些具體實施例中,寬度W1可以關於有關第一環的角度位置變化。在其他具體實施例中,舉例而言,在第9圖的具體實施例中,寬度W1可在角度上為常數。
第二環714與容器702的壁部704相間隔,並位於關於第一環712的封閉迴路中,且相較於第一環712而言相距容器壁部704更遠距離,而因此暴露於相較第一環712而言為較低的溫度,其如果需要的話可以包括與製造第一環712時所使用的金屬或多種金屬為不同的金屬。舉例而言,雖然第一環712可由包含鉑族金屬或其合金的貴金屬形成,但第二環714可以較不昂貴的電傳導金屬形成,例如像是鎳、銅、鉬。第二環714進一步包含寬度W2。寬度W2可以隨著相對於容器702的角度位置為函數而變化,或是寬度W2實質上為常數。 在某些具體實施例中,第二環714的內側邊緣可以直接以像是焊接的方式與第一環712外側邊緣連接。
第一環712繞著容器702於一封閉迴路中延伸,而在第一環712為最內環的情況中,第一環712可繞著容器壁部704外側周圍附加至容器702。舉例而言,第一環712的內側邊緣可被焊接至容器壁部704的外部表面。同樣的,在第9圖描述的實例中,第二環714的內側邊緣可附加至第一環712的外側邊緣。在其他實例中,多數介入部分,舉例而言,介入的其他環可位於第一環712與第二環714之間。此外,其他環,舉例而言像是一最外環可位於第二環714的外側或第一環712的內側,舉例而言,介於第一環712與容器壁部704之間。
在某些具體實施例中,最外環的厚度可以隨著關於該凸緣所附加之容器的角度位置為函數而變化。舉例而言,該最外環可由鎳、銅、鉬或其他與鉑或其合金相較起來較不昂貴且抵抗高溫能力較低的金屬形成,其中該最外環相鄰電極部分716a、716b的區域係比該最外環的其他區域為厚。如以上敘述,最外環可為第二環714。然而在其他具體實施例中,第二環714可為介於最外環與第一環712之間的環,或介於最外環與容器壁部704之間的環。
如第9圖進一步描述,第一環712可以包括兩個子部分718a及718b,其位於水平線段720的相對側 上,並包含厚度T1。子部分718a可以繞著該容器702整體周圍之半或小於一半延伸並與接觸。同樣的,子部分718b也可以繞著該容器702整體周圍之半或小於一半延伸並與接觸。舉例而言,在第9圖的具體實施例中,子部分718a及718b兩者都繞著容器702小於該容器周圍之半延伸,並因此成為分離的子部分,其中任一子部分都不完全繞著該容器周圍延伸。應該明顯的是,在某些具體實施例中,子部分718a及718b可以不與彼此接觸。舉例而言,子部分718a及718b可放置相鄰於其個別的電極部分716a及716b,而延伸穿過並垂直縱軸708的垂直線段724延伸穿過兩者子部分。子部分718a及718b可以具有相同的厚度T1,或子部分718a及718b可以具有不同的厚度T1a及T1b,其中T1b與T1a不同。
第一環712進一步包括子部分722a及722b。子部分722a及722b可以具有相同的厚度T2,或子部分722a及722b可以具有不同的厚度T2a及T2b,其中T2b與T2a不同。與子部分718a及718b相同,子部分722a及722b係繞著容器702分離及相對放置。也與子部分718a及718b相同,子部分722a及722b每一個都繞著容器702延伸小於180度。在某些具體實施例中,T1小於T2。在某些具體實施例中,T1a與T1b相等,且T2a與T2b相等,而T1a、T1b小於T2a、T2b。 在某些具體實施例中,每一子部分的材料係可經選擇以具有不同的內在電阻。
在第9圖與先前敘述下明顯的是,子部分718a、718b及722a、722b係為相對於縱軸708重疊子部分。據此,存在至少一線段726垂直於縱軸708及從縱軸708朝外無限延伸,其穿過子部分718a或718b之一但不穿過子部分722a或子部分722b任一者。也存在至少一線段728垂直於縱軸708及從縱軸708朝外無限延伸,其穿過子部分718a或718b之一及子部分722a或72b之一兩方。最後,存在至少一徑向線段730,其在凸緣平面中垂直於縱軸708及從縱軸708朝外無限延伸,其穿過子部分722a或722b之一,但也不穿過子部分718a或子部分718b任一者。
對該領域技術員應該明確的是,在利用前述揭示發明的優點下,可以產生許多凸緣設計。特別是,可以預想一種一致性的設計方法,其中以在該凸緣上的角度位置為函數的凸緣電流攜載能力可經制定,因此在凸緣與壁部相交(附加至壁部)的區域可以將電流均勻的傳送至該容器壁部。據此,在所述方法中,第一步驟包括將初始凸緣及容器設計進行參數化。該初始凸緣及/或容器設計可為一種現有的實體凸緣及/或容器,或該初始凸緣及容器設計可為一種虛擬的設計。參數化的意義係藉此將該凸緣及/或容器減少成為定義該結構與其操作特徵的所需參數數值。舉例而言,只具有一單一環, 並在該環最內側邊緣處附加至具有一預定壁厚度之容器的簡單、圓形對稱凸緣可利用像是定義該環外部周圍的外部半徑、定義該凸緣內側邊緣的內側半徑、厚度以及材料(舉例而言,至少以電阻定義其本身)、該容器的壁厚度以及甚至熔融材料(例如,熔融玻璃)通過該容器的流率等的參數進行參數化,但不限制於此。所述參數數值可用於針對該凸緣中預定電流計算在該凸緣中或在該凸緣上任一點處的電流密度。舉例而言,該等必要寄算可利用為該工作所設計或適用該工作的軟體進行,像是電流分析軟體。此外,在材料通過容器的預定流率下,電流密度可用於計算該凸緣或該容器壁部在一預定位置處的溫度。這些計算結果可以與所需要的電流密度及/或溫度比較。舉例而言,可以使用ANSYS Fluent軟體計算流場與溫度場。
據此,該方法可以進一步包括使用該等參數化數值,以及舉例而言供應至該凸緣的預定電流,以及在某些實例中材料(例如,熔融玻璃)通過容器的流率,以計算該凸緣及/或容器中的電流密度,及/或凸緣及/或容器中的溫度。該經計算的電流密度及/或溫度可做為修改該凸緣及/或容器的基礎。舉例而言,凸緣的初始設計可藉由改變以下至少一下而獲得修改,構成該凸緣之材料的第一環的個別部分數量、該第一環該等個別部分的厚度、該第一環該等個別部分的形狀、該第一環的寬度變化、構成多數環或其多數部分之一或多種材料的內 在電阻等等,但不限制於此。當已經建立該等改變時,在該凸緣及/或容器預定位置處的電流密度及/或溫度可被重新計算,並再度與在該凸緣或容器上感興趣區域之間的電流密度及/或溫度所需要的差異進行比較,舉例而言,在該容器頂部部分與該容器側部及底部部分之間的電流密度及/或溫度的差異。在該等預定點處的電流密度及/或溫度也可以與預定數值比較,像是與預定限制比較。修改及計算的程序可以迭代方式應用,直到達到電流密度及/或溫度的所需差異。在完成後,最終設計的參數數值便可用於製造呈現該等最終參數數值的凸緣及/或容器。
實例1
利用FLUENT及為電流分析所發展的軟體執行模擬,以評估如第10圖中繪示空的傳統凸緣(不含熔融玻璃),其為一長橢圓容器802所配置,該長橢圓容器802包括包圍一內部空間806的壁部804,並具備與第4圖一致之凸緣的凸緣設計,也就是凸緣200。容器壁部804具有40密耳(大約0.2公分)的固定厚度。傳統的凸緣800包含主體部分808與從其延伸的電極部分810。主體部分808包含具有0.5英吋厚度(1.27公分)的鎳質最外環810,以及兩個不同厚度的鉑銠環-具有固定厚度80密耳(大約0.41公分)的最內環812及具有固定厚度40密耳(大約0.2公分)介於最外環810與容器802之間的中間環814。兩者鉑銠環812及814都繞著 容器802完全延伸。該容器802具有6英吋(15.24公分)的短軸816及20英吋(50.8公分)的長軸818。凸緣800並不包括具有多個部分的等效第一環,舉例而言,具有不同厚度的多個部分。根據第4圖的凸緣,凸緣200係包含鎳質最外環218與鉑銠最內環216,最內環216包括具有固定厚度40密耳(大約0.2公分)的第一部分222以及具有固定厚度80密耳(大約0.41公分)的第二部分228。凸緣200係關於相同的容器802定位。該凸緣包含一單一電極部分220。
在模擬中,兩者凸緣都以相同建構的第二凸緣配對,其間隔60英吋(152.4公分)遠,並供應其10,000安培電流。亦即,凸緣800以第二凸緣800配對,且凸緣200以第二凸緣200配對。模擬指出傳統凸緣800的最大溫度為攝氏2030度,遠超過鉑的熔融溫度(攝氏1768.3度)。最大溫度發生在中間環中於電極部分810與容器802頂部之間的筆直線段上。最大電流密度為每平方毫米16安培,發生在相鄰於容器壁部804該等弧形部分的最內環812中。在鎳質環810中發生的最大溫度為攝氏1096度。
與凸緣800相比之下,在相同條件下的凸緣200呈現的最大溫度為攝氏1523度,發生在第一部分222中電極部分220及容器802頂部之間的筆直線段上。該最大溫度比鉑的熔融溫度為低。最大電流密度為 每平方毫米11安培,發生在與凸緣800為相同的位置中。在鎳質環中發生的最大溫度為攝氏650度。
實例2
第11圖模擬在供應每平方毫米12000安培下沿著容器(導管)長度三個位置處於凸緣800中的電流密度,並與凸緣200的電流密度相比較。凸緣200及800在一長橢圓容器(導管)上再次以相同的個別凸緣配對,該容器具有9英吋(大約22.9公分)的短軸816及30英吋(76.2公分)的長軸,並在該配對凸緣之間相間隔60英吋(152.4公分)。計算在容器頂部處、長軸(邊緣)處與容器底部處的電流密度。傳統凸緣800包括主體部分808與從其延伸的電極部分810。主體部分808包含具有0.5英吋厚度(1.27公分)的鎳質最外環810,以及兩個不同厚度的鉑銠環-具有固定厚度80密耳(大約0.41公分)的最內環812及具有固定厚度40密耳(大約0.2公分)介於最外環810與容器802之間的中間環814。兩者鉑銠環812及814都繞著容器802完全延伸。該容器802具有9英吋(22.9公分)的短軸816及30英吋(76.2公分)的長軸818。凸緣200係包含厚度0.5英吋(1.27公分)的鎳質最外環218與鉑銠最內環216,最內環216包括具有固定厚度40密耳(大約0.2公分)的第一部分222、具有固定厚度80密耳(大約0.41公分)的第二部分228以及一單一電極部分220。凸緣200係關於該相同容器802定位。
第11圖繪示在左側凸緣處,(在-30英吋,76.2公分位置),對於傳統凸緣設計於容器頂部的電流密度大致為每平方毫米7.3安培(曲線900),而在容器底部處為每平方毫米5.3安培(曲線904)。在容器邊緣處,電流密度大約每平方毫米7.3安培(曲線902)。在介於該等凸緣之間的距離上,於此實例中為60英吋(152.4公分),電流密度的變化大約為每平方毫米0.55安培(介於大約每平方毫米7.3安培及每平方毫米6.75安培之間)。此外,可看到在容器凸緣接點處有最高的電流密度(亦即,在該圖式中-30英吋及+30英吋處),並在該等凸緣之間朝向中點減少。
相比之下,對於凸緣200而言,在容器凸緣接點處(例如,-30英吋),於容器頂部的電流密度只大致為每平方毫米6.5安培(曲線906),而在容器凸緣接點處(例如,-30英吋),於容器底部處為每平方毫米5.8安培(曲線910)。在該容器邊緣(側邊)處,電流密度大約每平方毫米7.3安培(曲線910)。因此,關於在容器凸緣接點處該容器周圍的電流最大變化為大約每平方毫米1.5安培,意指電流係於朝離該容器頂部的方向中操縱。
更重要的是,對於供應如針對傳統凸緣所施加的相同電流而言,在該等凸緣之間的距離上,沿著該容器頂部的電流密度(曲線906)只變化大約每平方毫米0.26安培(介於大約每平方毫米6.76安培及每平方 毫米6.5安培之間)。此差異量大約為在該容器頂部處的最大電流密度的4%。此外,從圖式可清楚看到,與傳統凸緣相比之下,沿著該容器頂部的電流密度於該等容器凸緣接點處(亦即,-30英吋與+30英吋)為最低,並隨著從一凸緣移動至另一凸緣快速增加至最大電流密度。在所描述實例中,該電流密度峰值非常靠近該容器凸緣接點。在所呈現的實例中,電流密度在凸緣大約8英吋(20.32公分)內達到最大值,或是在相鄰凸緣之間總距離的大約13%內。此外,在該等峰值之間的電流密度實質為固定,位於在第11圖實例中大約-22英吋及+22英吋處的位置(總距離為44英吋,111.76公分),其變化不大於大約每平方毫米0.05安培。
總結來說,對於相同的輸入電流而言,當與傳統凸緣比較下,根據在此敘述之具體實施例的凸緣能夠顯著降低於最靠近該電極部分位置點處,在該凸緣與該容器壁部之間之接點處的電流密度(其中電流被引入至該凸緣主體之中),例如,降低在本實例中於該容器頂部的電流密度,並顯示能夠沿著該容器頂部於相鄰凸緣之間的距離上產生更一致(均勻)的電流密度。
第12圖顯示在供應每平方毫米12000安培的電流下,沿著一容器(導管)長度相同的三個位置處,對於凸緣800與200的相同配置下的模擬溫度。該凸緣200及800係再次以相同的個別凸緣配對,並計算在容器頂部處(12點鐘位置)、長軸處(3點鐘位置)與容 器底部處(6點鐘位置)的溫度。第12圖顯示在最左側凸緣處(在-30英吋,76.2公分位置),對於傳統凸緣設計於容器頂部處(12點鐘位置)的溫度於容器凸緣接點處大約為攝氏1360度(曲線912),而在容器底部處(6點鐘位置)大約為攝氏1140度(曲線916)。在容器側邊處(3點鐘位置)於容器凸緣接點處大約為攝氏1220度(曲線914)。
相比之下,對於凸緣200而言於於容器頂部處(12點鐘位置)的溫度於容器凸緣接點處大約為攝氏1300度(曲線918),而在容器底部處(6點鐘位置)大約為攝氏1075度(曲線922)。在容器3點鐘位置處於容器凸緣接點處大約為攝氏1220度(曲線920)。
第11圖與第12圖的資料顯示根據本揭示發明具體實施例的凸緣具有攜載高電流(例如,大於8000安培)的能力,利用使靠近容器頂部在凸緣中的電流重新分佈至該凸緣其他區域的方式,不損害該凸緣所附加至之容器的功能性。此外,資料顯示利用在此各種具體實施例中敘述的凸緣設計,可以改電流分佈與溫度的均勻性。舉例而言,在大約-25英吋的位置處(第11圖的線段924),關於使用傳統凸緣之容器周圍(頂部、側邊及底部)的電流密度,於大約每平方毫米5.5至7.25安培的範圍變化,差異大約為每平方毫米1.75安培,或大約為24.1%。對於凸緣200而言,關於容器周圍的電 流密度,係於大約每平方毫米6.15至6.75安培的範圍變化,差異大約為每平方毫米0.6安培,或大約為8.9%。
在第12圖大約-25英吋的位置處(第12圖的線段926),在使用傳統凸緣800時,關於容器周圍的容器溫度係於大約攝氏1170度至大約1225度的範圍變化,差異大約為攝氏55度,或大約5.5%。對於凸緣200而言,於相同位置處關於容器周圍的溫度,係在大約攝氏1180度至大約1210度的範圍變化,差異大約為攝氏30度,或大約2.5%。因此,雖然資料顯示對於兩者凸緣設計而言在導管中心處(位置0)的溫度幾乎大致均勻,但運用根據在此敘述具體實施例之凸緣的容器,在相較於傳統凸緣下,可以在凸緣容器接點處呈現較低的電流密度,特別是在最靠近電極部分的位置處,且越靠近該等凸緣有月高的周圍溫度均勻性,並可以在凸緣之間於容器的可考量長度上保持電流密度與溫度的顯著均勻性。
對於該領域技術人員顯而易見的是,在不背離本發明精神與觀點下可以對本揭示發明之具體實施例進行各種修改與變化。因此,預期本揭示發明係涵蓋落於附加請求項與其等價物之範圍內,對於所提供具體實施例進行的修改與變化。
100‧‧‧凸緣
102‧‧‧容器
104‧‧‧壁部
106‧‧‧內部空間
108‧‧‧縱軸
110‧‧‧主體部分
112‧‧‧第一環
114‧‧‧第二環
116‧‧‧電極部分
118‧‧‧第一環的第一部分
120‧‧‧線段
122‧‧‧容器的第一直徑
124‧‧‧線段
126‧‧‧容器的第二直徑
128‧‧‧第一環的第二部分
130‧‧‧第一徑向線段
132‧‧‧第二徑向線段
134‧‧‧第三徑向線段
136‧‧‧第四徑向線段
138‧‧‧徑向線段
145‧‧‧冷卻導管
150‧‧‧徑向線段
152‧‧‧徑向線段
A‧‧‧相交點
B‧‧‧相交點
C‧‧‧相交點
D‧‧‧相交點
α‧‧‧角度
β‧‧‧角度
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度

Claims (20)

  1. 一種用於處理一熔融材料的設備,包括:一容器,該容器包括一壁部,該容器經佈置以輸送該熔融材料;及一凸緣,該凸緣附加至該容器並經配置以傳送電流至該容器壁部,該凸緣包括完全繞著該容器於一封閉迴路中延伸的第一環,該第一環包括包含一第一厚度的第一部分與包含一第二厚度的第二部分,該第二厚度與該第一厚度不同,該第一部分與該第二部分包括在該凸緣的平面中重疊邊緣,因此該第一部分係位於該第二部分與該容器壁部之間,而該第一部分或該第二部分都不完全繞著該容器延伸。
  2. 如請求項1所述之設備,其中該第一環第一部分的厚度是小於該第一環第二部分的厚度。
  3. 如請求項1所述之設備,進一步包括一第二環,其繞著該第一環於一封閉迴路中延伸。
  4. 如請求項3所述之設備,其中該第二環的厚度是大於該第二部分的厚度。
  5. 如請求項3所述之設備,其中該第一環包括一第一金屬而該第二環包括一第二金屬,該第二金屬與該第一金屬不同。
  6. 如請求項1所述之設備,其中在該凸緣平面 中從該容器一中心線段延伸並垂直於該中心線段的一第一線段上,該第一線段穿過該第一環的第一部分,而不與該第一環的第二部分交叉。
  7. 如請求項1所述之設備,其中該第一環進一步包括一第三部分,該第三部分位於該第一部分與該第二部分之間,其中該第三部分並不完全繞著該容器延伸。
  8. 如請求項1所述之設備,進一步包括一最外環,其中該最外環的厚度以關於該容器之角位置為函數而變化。
  9. 如前述請求項任一項之設備,其中該容器為一精煉容器。
  10. 一種用於製造玻璃的設備,包括:一容器,該容器包括一壁部;一凸緣,該凸緣附加至該容器必經配置以傳送電流至該容器壁部,該凸緣包括:完全繞著該容器延伸並於一封閉迴路中附加至該容器的第一環,該第一環包括包含一第一厚度的第一部分與包含一第二厚度的第二部分,該第二厚度與該第一厚度不同,其中該第一部分與該第二部分每一個都繞著比該容器整體為小的部分延伸,而在該凸緣平面中從該容器一中心線段延 伸並與該中心線段垂直的一線段,則穿過該第一部分與該第二部分兩者;及於一封閉迴路中完全繞著該第一環延伸的一第二環。
  11. 如請求項10所述之設備,其中該第一環包括一第一金屬而該第二環包括一第二金屬,該第二金屬與該第一金屬不同。
  12. 如請求項10所述之設備,其中該第一環進一步包括一第三部分,該第三部分包含一第三厚度,該第三厚度與該第一厚度及該第二厚度不同,而其中該第三部分並不完全繞著該容器延伸。
  13. 如請求項10所述之設備,其中該第二環繞著該第一環的完整周圍接觸該第一環,且其中該第一部分與該第二部分兩者都與該第二環接觸。
  14. 如請求項10至請求項13任一項之設備,其中該容器為一精煉容器。
  15. 一種製造一電加熱容器的方法,該容器包括一電氣凸緣,其經配置以供應電流至其所附加的容器,該電氣凸緣在實質垂直於該容器一中心線段的平面上包圍該容器,該方法包括以下步驟:(a)將該電氣凸緣參數化,該電氣凸緣包括一第一環與一第二環,該第一環包括一第一金屬,該第二 環包括一第二金屬,該第二金屬與該第一金屬不同,該第一環進一步包括於該凸緣平面中具有不同厚度的複數個部分,該複數個部分包括重疊邊緣,其中該複數個部分沒有任一個完全繞著該容器延伸,所述參數化之步驟包括以下步驟:決定該複數個部分的一厚度、一形狀與一位置;(b)從透過該凸緣供應至該容器的一總預定電流,計算在該第一環中於一第一位置處的一電流密度;及(c)如果在該凸緣中於該容器頂部處的電流密度之間的一差異大於一預定數值,接著修改該複數個部分之尺寸、形狀與位置的至少一者;及(e)重複步驟(b)及(c),直到在該第一位置處的電流密度小於該預定數值。
  16. 如請求項15所述之方法,進一步包括以下步驟:在步驟(b)處使用計算於該第一位置處的電流密度計算該容器壁部的一溫度。
  17. 一種製造玻璃的方法,包括以下步驟:使熔融玻璃流動通過一容器,該容器包括一壁部、一第一凸緣與一第二凸緣,該第二凸緣與該第一凸緣相間隔,該第一與第二凸緣於個別的容器凸緣接點處附加至該壁部,該第一與第二凸緣經配置 以供應電流至該壁部,該第一與第二凸緣每一個都包含從一主體部分延伸的電極部分;在該第一與第二凸緣之間於該壁部中建立一電流;及其中沿著在該壁部上從該第一凸緣延伸至該第二凸緣的一線段,於該壁部上最靠近該第一與第二凸緣之電極部分的部分處,沿著該線段的電流密度於該等容器凸緣接點處係為最小。
  18. 如請求項17所述之方法,其中在該線段上一最大電流密度與該最小電流密度之間的一差異係等於或小於10%。
  19. 如請求項18所述之方法,其中該差異係等於或小於5%。
  20. 如請求項18或請求項19所述之方法,其中該最大電流密度係位於相距該第一凸緣的一距離,係等於或小於該第一與第二凸緣之間一總距離的20%處。
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