CN1721348B - 浮法玻璃设备的电气接地装置 - Google Patents

Abstract

一种玻璃浮法设备典型地由一个具有一个金属熔池(9)的浮法槽(10)、一个玻璃熔槽和把玻璃熔液(6)供给到浮法槽的金属熔池(9)里的成套设备(5，7，7a，8)以及必要的辅助成套设备构成，其中所述玻璃熔槽具有用于产生玻璃熔液(6)的熔化槽(1)和净化槽。为了将吹气错误最小化以及通过合适地设计电气设备来延长铂-成套设备的使用寿命，本发明规定，一方面具有金属熔池(9)的浮法槽(10)与地面(3)电连接并且另一方面至少一个与地面(3)相连的辅助电极(2)与玻璃熔液(6)接触地设置在玻璃熔槽(1)上。

Description

浮法玻璃设备的电气接地装置

技术领域

本发明涉及一种用于浮法玻璃设备的电气接地装置，其由一个具有一个金属熔池的浮法槽、一个玻璃熔槽和从玻璃熔槽中把玻璃熔液供给到浮法槽的金属熔池里的成套设备以及必要的辅助成套设备构成，其中所述玻璃熔槽具有一个产生玻璃熔液的熔化槽和一个用于给玻璃熔液放气的净化槽。

背景技术

浮法玻璃，特别是特种玻璃的制造在所述的浮法设备中进行。就本发明而言，浮法设备理解为一种由典型结构的、也就是生产成套设备构成的总装设备，该总装设备包括从熔化槽和净化槽出发经过均质处理系统到浮法池的加热区域。因为热玻璃是一种良好的离子电导体，也就是说，其表现出一种电解液的特性，“加热区域”的生产部分不可避免地也电解地相互连接。生产成套设备的典型的结构使得部分热的玻璃熔液至少局部直接导通地与这个成套设备的金属构件接触。因此，这种构件在电化学意义上说来有着电极的特性。因此，利用每个外部的低电阻的、在每两个或者多个这种电极之间的连接，例如通过公共地面也可以实现一种短路的电化学电池。对应的短路电流作为直流电流通过电解的玻璃并且导致在所谓的接口处，即在熔解槽和浮法槽之间的区域内，发生形成起泡或者熔合物的副反应。

例如可能的直接与玻璃接触的电极是接地电极、由铂、钼、铱等材料形成的加热电极、玻璃状态测量仪(按照电阻测量原理)、直接的热元件、钼-壳(在防火的周壁腐蚀之后)、底部排水管、流槽、搅拌器和由铂或者铂的具有其它贵金属的合金制成的止挡滑块(也称为“炉闸门”)或者由这些金属制成的被覆层、例如锡池。

除了这些所述的“明显的”直接的电极类型，存在其它可能的电极，这些电极尽管不直接与玻璃接触，但是与玻璃表面电化学连接。所指的是所有在熔化槽和净化槽的上熔炉中的金属构件或者有自由表面的流槽的构件。属于上述电极的尤其是炉盖中直接的热元件、观察孔盖、溢出口的部件、气体喷嘴和油喷嘴以及上料机的部件。在这种情况下，这种间接的电极的电解接触通过热的气体气氛进行。当气体气氛包含足够的氧化还原化学的有效组分，可以保证在自由的玻璃表面和所涉及的金属部件之间的电化学平衡。用于此处的例如是氧化还原偶、水/氢或者水/甲烷或者二氧化碳/一氧化碳的混合物。对应的分界面反应以及气体分子在所述气氛中快速的输送保证电荷当量在大的距离上交换和传输，气体气氛因此具有近似的电解特性。

类似的情况存在于典型接地的浮法池，即浮法槽中。玻璃接地的典型方法是通过液态的锡和金属的外壳。惰性气体气氛与这两者有着间接的、大面接的接触并且其以组分混合物水/氢充满一个缓冲的氧化还原系统。因此，通常确保了，在浮法槽的入口上设置的涂覆铂的“炉闸门”电势上与浮法池-地面相连。短路的程度可以通过惰性气体的局部组合而受到控制：在炉闸门范围内高的氢含量促进了例如从熔化槽流到浮法槽地面的电流流动。

在该设备中产生直流电压的主要原因是氧在熔化槽和浮法池中浓度的巨大差异。对于净化氧的特种玻璃，在净化槽中的氧压必须达到一至两个巴，从而确保形成净化气泡与此相反的是，人们必须在浮法池中将氧压调到10^-15至10^-18巴，以阻止锡池被一层锡氧化层覆盖。因此，减小浓度差是不可能的。

如果此处存在短路的电化学链的一个结构，那么在玻璃中直流电从阳极流动到阴极(正流动方向)。这种短路的电池的内电阻由所有用于电荷传输和分界面过渡的部分电阻之和组成。电流强度是电池电压和总电阻之间的商。

所述电流的后果是：

●在玻璃和金属之间的所有相过渡上局部地起泡，例如在由铂制成的流槽分段之间的分隔位置上，在搅拌器表面上，在炉闸门上和在玻璃/锡触点上。

●在接口处的铂-构件的局部腐蚀，原因是多添加了能形成合金的玻璃组成成分，特别是锡、硅...

●对金属构件、特别是搅拌器、流槽分段或者炉闸门的电化学电势的监测。在分析电动势时，所述电动势在所涉及的构件和一个适合的参考电极之间进行测量，也总是要一同考虑在参考/构件上测量段的直流电。

出现具有上述不利电化学效果的直流电的重要前提是存在一个在至少两个可能的电极之间的、足够低电阻的连接。在每天的生产中，这种连接已知地或者未知地通过所述接地电路实现。

已知的接地连接经常与保证人身安全的说明书紧密联系。它们替代烦杂的或者日常琐碎的待处理的安全措施。同样经常的是，一个成套设备的不接地的设计方案在选择材料、在设计时的花费较为昂贵，或者该设计方案完全不是作为“抽屉方案”

而存在的。

但是当原理上的不接地不属于所述设备的说明书时作用最长久。一旦构建完毕，很多具有合理花费的接地不再被拆散。

在这里，最重要的例子是在浮法槽中的锡池，其事后解除接地是不可能的。当然，如果液态的锡在整个加热区域具有唯一的通往地面的直接连接，那么从电化学角度看来还总是正常的，因为由于缺少第二以及其它接地电路不能闭合。

但是可以由此出发，即存在其它的接地。在此，可以考虑使用上料机、溢出口和熔化槽的喷嘴。事后取消接地在原理上行得通，但是在某种程度上只能通过高的花费来实现。在此，接触通过炉气氛实现，即，一个所实现的接地连接更确切地说是高阻的。典型的还有，地面不能明显地定位，人们也将其称为虚拟地。

通常所有的测量仪器(热元件，玻璃状态测量仪)、观察孔盖(Schaulochverschl

sse)、搅拌器和所有接口的构件可以容易地不接地安装，所述构件由铂或者它的具有其它贵金属的合金制成。

每个包裹有贵金属的“炉闸门”由于其结构通过惰性气体气氛“微弱地”(即高阻地)接地。

其它的地面可能存在于所述的冷端上，也即在冷却板上；但是，它们从电化学的角度看去都是无害的并且因此不必继续关注。

发明内容

本发明的任务在于，如此设计开头所述的、用于使浮法玻璃电接地的装置，使得通过电化学作用引起的在熔化槽和后接的浮法槽之间的直流电为了在生产过程中减小分解面反应(使起泡和腐蚀最小化)至少最小化。

该任务的解决方案基于一种用于使一个浮法玻璃设备电接地的装置来实现，所述浮法玻璃设备由一个具有一个金属熔池的浮法槽、一个玻璃熔槽和从玻璃熔槽中把玻璃熔液供给到浮法槽的金属熔池里的成套设备以及必要的辅助成套设备构成，其中所述玻璃熔槽具有一个产生玻璃熔液的熔化槽和一个用于给玻璃熔液放气的净化槽，按照本发明其特征在于，一方面具有金属熔池的浮法槽与地面电连接并且另一方面至少一个与地面相连的辅助电极与玻璃熔液接触地设置在玻璃熔槽上。

通过按照本发明的措施，以让人惊讶的简单的方式使得干扰的直流电最小化。

本发明其它的结构方案和改进方案在从属权利要求中表明特征，以及从附图说明中得出。

附图说明

借助于在本专利附图中描述的实施例对本发明进行详细说明。

附图示出：

图1是用于生成浮法玻璃的浮法设备的整个加热区域的示意结构图，所述浮法设备具有一个玻璃熔槽、接口和浮法槽，包括在那里进行的反应，

图2是对应于图1的一个浮法设备，其接口修改了并具有一个直接的电流测量仪，所述电流流经接口，

图3是对应于图2的一个浮法设备，然而具有一个间接的电流测量仪，所述电流流经接口，

图4是按照图1的浮法设备的熔化槽部件，其具有一个装备两个辅助电极的槽。在此，为了阻止电流在不同方向流经两个辅助电极(短路电流回路)，在每个辅助电极电路中装入整流器，和

图5是按照图2、3的浮法装置，其具有一个自动化的电流激励器。

具体实施方式

这种浮法设备的第一产品-成套设备包括一个带熔化槽1的玻璃熔槽，在其中以已知的方式从一种预定的混合物中熔化待浮动的玻璃。在此，所需的熔化能量以已知的方式供给。熔化槽1在纵向以本身已知的方式进行结构设计(没有示出)。首先存在用于混合物的一个装入区域，并且所述直到喷嘴或者直到流动阻挡层(只要存在)的熔化区域形成“真正的”熔化槽，所述的上熔炉配备给该熔化槽，在该上熔炉中设置了用于熔化混合物的气体喷嘴。在喷嘴和过流阻挡层之间连接的区域是净化槽I，并且在过流阻挡层和通流之间的区域是所谓的净化槽II。

在熔化槽或者在净化槽I中可以有选择地也设置一个电气-辅助加热系统。

净化槽和熔化槽形成了所谓的玻璃熔槽。

熔化槽1具有一个由防火的原材料制成的已知结构，这种原材料具有一个有一同样未知的、高内电阻的、很大程度上未知的接地。

如图1所示，熔化槽1的所述防火材料邻接象征性示出的钢支架17，所述钢支架17本身用混凝土浇固在熔化槽的底板中并且在那里与建筑物的电位均衡轨(安全地)导电地接触。这种结构的未知的总电阻通过电阻4象征性的示出。这种高的内电阻由位于熔化池上边的上熔炉-气氛1a决定性地确定。此外，在熔化槽上设置至少一个插入熔化池的电极2，该电极的功能稍后详细说明。

在此，在熔化槽1以及在电极2上象征性示出的接地点3上的原理性电化学关系在摘取的局部剖视图中给出，所述电极优选地由钼制成。

在熔化槽1上连接至少一个具有任何一个此处没有示出的金属搅拌器的搅拌坩锅5。在此，在图1-3中示出了具有两个搅拌坩锅的结构。

之后，玻璃熔液6流入一个纵向延伸的流槽中，该流槽由至少一个电加热的特种钢-流槽分段7构成，其中在图1中示出三个并且在图2和3中示出两个分段。在流槽的端部熔液6流经一个具有一个调节滑块7a的溢出口、即所谓的炉闸门和一个斜着向下倾斜的唇石8、即所谓的“喷流唇”来到在浮法槽10里的一个锡池上。那里玻璃熔液蔓延开并且达到预期的厚度。

为了把不需要的直流电通过所述的接口减至最小，在所有铂质部件之间设置由绝缘的陶瓷材料制成的盘15，其中所述接口由至少一个搅拌坩锅5、至少一个流槽分段7和炉闸门构成。

在所生成的玻璃带获得所期望的火焰抛光之后，将它连续地从锡表面上取出，在一个辊式缓冷炉中释放应力并且成批生产成切割段。然而由于这些阶段对于按照本发明的接地问题没有意义，因此在本专利附图中没有示出。

浮法槽10由一个钢池11和一个(没有示出)的用于承接吊挂式炉顶和浮法池加热器的地上建筑构成，其中所述钢池与地面3相连并且设置了一个耐火的材料衬里用于容纳锡池9。此外，在浮法槽里需要一个还原的气氛(6-12％H₂，88-94％N₂)。在此，在装有负价的氧离子的玻璃熔液6和锡池9之间进行的重要的电化学过程在一个局部截面放大图中详细示出。

如开头所述，电化学过程由于“未知的”接地电路，特别是在熔化槽1中以不利的方式影响玻璃熔液6。此外需要解释的是，为了避免这种影响，不仅在设计新的产品成套设备而且在优化已有设备时也不能使熔化槽1后来完全取消接地。

类似的“电化学正确的”尽可能理想的浮法设备的结构完全纯粹地在于，在整个设备中只存在一个接地连接，例如通过浮法槽10的钢池11的金属外壳。

在实际的设备中，除了浮法池-接地之外至少还存在一个上熔炉气氛1a参与的熔化池1的接地。然而，气体的相对高的固有电阻和玻璃/气体分界面可以成功的应用“模拟电路”。这种模拟电路的意义在于转变电荷流地流向，使得所述电荷流不能在接口、在炉闸门7a或者在浮法槽10中产生损伤。

上熔炉接地件的固有电阻决定性地确定对应电池电路的内部电阻4，使得每个附加的电流载荷原理上必然导致端电压的下降。这当然适合于每个电池，但是对一个浮法槽的第一试验和测量显示，在上熔炉中可能使用的电荷量实际上急剧地受到限制。

此外，本发明在于(可以看到的是)所需的电池电流的限制在普通的熔化槽中通过构建附加的辅助地可以轻松地实现。因此，所述辅助接地将有害的直流电从上熔炉通过接地的辅助电极直接导入浮法池，同时减弱了在所述接口中的不期望的电流。

附加的接地件最有利地实施为接地的钼电极或者钨电极2。铂电极作为暂时的补救工具，但是强烈地由于形成合金和接下来的溶解而受到危险。用于熔化槽的最有利的电极位置位于净化槽II内。每个附加的熔化槽-辅助地通过接地的辅助电极2，如在图4中所示特别在上料机、喷嘴或者溢出口附近加强所期望的效果。在分配器(如果那里存在一个加热的上熔炉)里的最有利的位置是在喷嘴的高度处。

作为辅助电极2的钼和钨此外还有一副作用。它们与钼/玻璃或者钨/玻璃分界面一起本身起到活性电极的作用并且因此它们在接地状态在辅助电极2和炉闸门/浮法槽之间产生一附加的电池电路。这种电流与在上熔炉和炉闸门/浮法槽之间的普通电流反向。但是，该电流通过在辅助电极2和地面3之间构建一个可调节的欧姆电阻12而均衡，从而剩余电流部分地在熔化槽和浮法槽之间即在接口处归零。

在具有电气-辅助加热系统的熔化槽中需要把辅助电极(n)2的接地在交流侧封闭。为此，分别与欧姆电阻12串连一个合适的电抗器13。

原理上也可以在使用多个辅助电极2(图4)时，电流通过一个辅助电极从槽流动到地面以及通过另外一个辅助电极从地面流动到槽。当辅助电极由不同的材料构成或者在构建辅助电极的地点明显地存在不同的温度或者混合的玻璃熔液本身就装入地点来说明显不同时，这特别有可能发生。最坏的情况下，所有三种效果相互加强。在这种情况下，人们如图4所示进行处理。通过装入整流器16可以容易地解决这个问题，其中所述整流器使得电流只能在一个方向流动。

本发明通过在“接口”里实施电流测量进行补充。为此使用了两个绝缘的、导电的、不受腐蚀并且化学性能一样的构件来直接接触玻璃。优选的材料是铂或者一种合适的铂合金。这种构件平行于玻璃流或者电流设置，它们应该具有相同的温度并且“看上去”有相同的化学环境。图2示出了一种相应的电流测量系统的结构。一个具有接近零欧姆的输入电阻的电流-电压变换器20与第一搅拌坩锅5的一个输入法兰22和最后一个流槽分段7的一个输出法兰23连接。在熔化槽1和浮法池10之间流动的电流基于电流-电压变换器20较低的输入电阻几乎专门流经该电流-电压变换器并且不再流经玻璃熔液。所述变换器20的输出电压用电压表21来测量并且转换成一个电流值。

在此，一个电流测量仪器14显示待控制的直流电。

本发明另外一个实施方案在变换点火条件(燃料量，用氧量)和一般在变换在上熔炉中和在熔化槽中(电气-辅助加热系统，流量)的温度分配或者变换熔液的化学组分时考虑到上熔炉气氛的变换的电解特性。

所有这些变型方案原则上既影响了电源电压也影响到了“电池”的内电阻并且有意义的是，流经辅助电极的保护电流可以自动地调节，使得有害的电流在接口中保持在最小程度。

图5示出这样一种在只用到一个辅助电极2时的自动化电流调节的结构。如上所述或者如在图2中显示的那样进行电流测量。数字电压表20的测量值通过一个导线19作为实际值存储到一个电流调节器18中，该电流调节器调节从熔液6经过电极2、电抗器13和测量装置14流到地面3的电流，使得所述在第一搅拌坩锅的输入法兰22和第二流槽分段23之间的输出法兰23之间的电流最小。

替代按照图2和图5的直接电流测量的方案，电流测量也可以以间接的方式通过在两个合适的参考电极(例如二氧化锆电极、钼电极或者钨电极)之间的电压测量来进行，其中所述参考电极分别具有精确的已知温度。所述参考电极同样应该平行于所寻求的电流来定位，类似于在图2和图5中的定位。

图3示出这样一种间接测量的结构。使用二氧化锆参考电极31，32作为电极。借助于一个通过导线34或者35连接在相应的参考电极30或者31之间的数字电压表32测量在电极31和32之间的电压。根据熔液的长度、横截面、特定的电阻和温度计算电阻。根据电阻和电压可以容易地计算电流。

辅助电极2、调节电阻12、电抗器13和电流测量仪器14根据本发明形成一个单元。在炉闸门和浮法池地面之间的有效电阻的调节可以与附加的电流限制无关地通过浮法池气氛的局部匹配进行。作为辅助的措施，所有剩余的、与熔液直接接触的金属部件的解除接地是必不可少的并且尽可能多的金属部件直接与热的上熔炉气体接触是有帮助的。

在此，为了在生产过程中控制分界面反应(使起泡和腐蚀最小化)，本发明通过使熔化槽适当地接地来减小/最小化在熔化槽和浮法槽之间的电流，其中腐蚀的最小化特别使得铂-成套设备的使用寿命得以延长。

熔化槽适当的接地，就电气的角度看来最终使得浮法设备用作具有分流的电化学浓差电池。

附图标记列表

1　　　　　熔化槽

1a         上熔炉气氛

2          电极

3          地面

4          内电阻

5          搅拌坩锅

6          玻璃熔液

7          贵金属分段

8          唇石

9          锡池

10         浮法槽

11         钢池

12         欧姆电阻

13         电抗器

14         电流测量仪器

15         陶瓷材料

16         整流器

17         钢支架

18         电流调节器

19         导线

20         电流-电压变换器

21         数字电压表

22         输入法兰

23         输出法兰

30，31     参考电极

32         数字电压表

34，35     导线

Claims (16)

1.使一个玻璃浮法设备电接地的装置，其由一个具有一个金属熔池(9)的浮法槽(10)、一个玻璃熔槽(1)和从玻璃熔槽(1)中把玻璃熔液(6)供给到浮法槽(10)的金属熔池(9)里的成套设备(5，7，7a，8)以及必要的辅助成套设备构成，其中所述玻璃熔槽具有一个带产生玻璃熔液(6)的上熔炉的熔化槽和至少一个用于给玻璃熔液放气的净化槽，其特征在于，一方面具有金属熔池(9)的浮法槽(10)与地面(3)电连接并且另一方面至少一个与地面(3)相连的辅助电极(2)与玻璃熔液(6)直接接触地设置在玻璃熔槽(1)上。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，与玻璃熔液(6)接触的辅助电极(2)设置在玻璃熔槽的净化槽中。

3.按权利要求2所述的装置，该玻璃熔槽具有一个上料机、加热喷嘴以及一个溢出口，其特征在于，至少另一个辅助电极(2)在上料机、喷嘴或者溢出口附近设置在玻璃熔槽(1)上。

4.按权利要求1或者2，3所述的装置，其特征在于，辅助电极通过一个电气辅助加热系统的一个电极形成。

5.按权利要求4所述的装置，其特征在于，电气辅助加热系统的多个加热电极作为辅助电极来构成，其中所述加热电极通过灯丝变压器的二次绕组按直流电压地位于一个电位上。

6.按权利要求5所述的装置，其特征在于，电气辅助加热系统的所有加热电极是辅助电极。

7.按权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于，与玻璃熔液(6)接触的辅助电极(2)与地面(3)相连产生一个可调节的欧姆电阻(12)。

8.按权利要求7所述的装置，其特征在于，一个电抗器(13)与欧姆电阻(12)串连。

9.按权利要求8所述的装置，其特征在于，一个整流器与电抗器(13)和欧姆电阻(12)串连，使得该整流器阻止一个接地电流的一个错误的流动方向。

10.按权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于，接地的、与玻璃熔液(6)接触的辅助电极(2)由钼或者一种钼合金制成。

11.按权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于，接地的、与玻璃熔液(6)接触的辅助电极(2)由钨或者一种钨合金制成。

12.按权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于，浮法槽(10)具有一个钢池(11)，该钢池容纳金属熔池(9)并且直接与地面(3)相连。

13.按权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于，为了直接测量在玻璃熔池(1)的出口和浮法设备(10)的入口之间的电流设置一个测量系统(20-23)。

14.按权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于，为了间接测量在玻璃熔池(1)的出口和浮法设备(10)的入口之间的电流设置一个测量系统(30-35)。

15.按权利要求13所述的装置，其特征在于，为了使在玻璃熔池的出口和浮法设备的入口之间的电流最小化，所述电流测量装置配有一个电流调节器。

16.按权利要求14所述的装置，其特征在于，为了使在玻璃熔池的出口和浮法设备的入口之间的电流最小化，所述电流测量装置配有一个电流调节器。

Images