TWI357891B - Device for electrically grounding a float glass pr - Google Patents

Description

1357891 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種元件，其用於電氣接地一浮動玻璃生 產裝置’其包含.一具有金屬浴槽之浮動槽；一玻璃融體 生產單元’其包含一用於製成玻璃融體之熔融槽及一用於 除氣玻璃融體之精煉槽；傳導元件，其用於將玻璃融體自 玻璃融體生產單元傳導至浮動槽中之金屬浴槽；及根據需 要之輔助單元。 【先前技術】 汗動玻璃之生產，尤其特殊玻璃之生產發生於平板玻璃 設備之所謂的平板玻璃生產裝置中。在本發明之意義上的 術。。浮動玻璃生產裝置或設備"表示典型結構之整個裝 置，意即生產單元，其包括自熔融槽及精煉槽高至退火系 、·先之浮動浴槽上游的整個熱區。由於熱玻璃為優良離子導 體，意即，具有類似電解質之行為，因此”熱區，，之生產步 驟不可避免，且亦電解地彼此連接。因為生產單元的典型 結構，所以部分玻璃融冑亦具有至此裝置之金屬部分的至 y局部直接傳導接觸。因此至少在電化學意義上，此等金 屬部分之特徵可表現為電極或具有電極之特徵。一短路之 電化學電池由每一對或若干此等電極之間的每一外部低電 :連接(例如，藉由一共同接地)而實現。相關短路電流作 為，流電流經電解質玻璃且可為導致在所謂的介面（即， 生產容器與浮動槽之間的區域）處之氣泡形成側反 …或。金形成側反應的原因。 1 W〇6〇.d〇c 1357891 具有與玻璃之直接接觸且具有充當電極之電&的部分之 實例包括接地電極、用Pt、M。、Ir等製成之加熱電極= .璃位元準表(根據電阻量測之原則操作)、直接熱電偶器件 ‘ （element)、Mo外殼（其用於耐火周圍壁之腐蝕）、底部出 口、出口管、由鉑或其與其他貴金屬之合金及/或以此等 其他金屬塗覆製成的擾拌器及截流滑件（亦被稱為"爐問門 及錫浴槽。 • 除此等所謂的"出名的”直接電極類型外，亦存在其他潛 在電極，其確實不具有與玻璃之直接接觸，⑽管如此， -仍電化于地連接至玻璃表面。此表示在炫融槽及精練槽 之上層結構或該等槽之上層結構中具有自由表面的所有金 屬結構。包括於此等部分中的為（在其他部分中）棋形結構 之直接熱器件、觀察止回瓣或蓋、溢流之部分、氣體及油 燃燒器及襄載裝置之部分。此等間接電極之電解接觸藉由 熱氣體氣氛而發生於此情況下。當氣體氣氛含有充足量之 # ^還原活性化學組份時，自由玻璃表面與有關金屬部分 ，間的電化學平衡被保證。氧化還原對之混合物，水/ 虱、水/甲烷或c〇2/co，為氧化還原活性化學組份之實 例。在融體保證交換及長距離上之電荷等效之傳輸上的氣 m氣氛中的豸當邊界表面反應及氣體物質之快速輸 送因此具有準電解特性。 一類似情況存在於一典型地接地之浮動浴槽（浮動槽） 中。破璃之接地通常經由液態錫及金屬外殼而發生。形成 乱體氣氛具有與兩者之直接的表面接觸，且其以其組份混 103060.doc 丄/〇y丄 0物’水/氫’實現了緩衝氧化還原系統之要求。一般因 f述原因’將保證至浮動槽之入口處鉑塗覆之爐閘門與 =之浮動浴槽電氣地連接。短路之範圍可由形成氣體之 局口 Μ且合物控制：爐閘門上# ]附近中之尚虱含量促進（例如）電 〜自熔融槽流至接地之浮動槽。 溶融槽與浮動浴槽中氧翁 乳乳之濃度的巨大差異為直接電壓 發生於裝置中的主要情 月凡為保證精煉之氣泡的形成，一 =高達兩巴之氧氣壓必須在具有氧氣精煉之特殊玻璃的 、’月=中生產。相反’浮動浴槽中之氧氣壓必須為1〇-15巴 至^巴，以防止以錫氧化層塗覆錫浴槽。因此不可能發 生丨辰度差異之減少。 因此發生一短路電化學鍵 予鍵使仔直流電在玻璃中自陽極 流至陰極（正電流）。此短路 ^ ^ 峪之電池之内部電阻為所有用於 電何輸送及邊界表面轉換之部分雷卩日& 刀電阻的總和。電流強度則 為電池電壓與總電阻之商。 電流對以下事物具有影響： 在玻璃與金屬之間的所有相位轉 ^ 4 1锝移處的局部氣泡形成， 該專相位轉移處為例如在由扒製 衣战之出口管段之間的結合 點處，在授拌器介面處，在爐閘門卢 ^ Ί門處及在玻璃/Sn接觸點 處； 由於可成合金之玻璃組份，尤其 ^ t ^ 51......之增加的倂 入而導致的在介面處之Pt組份的局部腐蝕； 金屬組份、特殊攪拌器、出口管 +又或爐閘門之電化學電 位的監控。在量測路徑、參考/組 刀干之直流電總在評估 103060.doc ，電動勢在有關組份與一合適參考 電動勢之過程中被考量 電極之間量測。 直流電以不利效應流動之發生的主要前 :電極之間存在-足夠的低電阻連接…常生產例行程電 此類連接由所謂的接地連接有意地或無意地實現。 有意接地條件常被精密地與用於保證個人安全的規則連 —θ (·匕們替代用於例行程式操縱的費力的或費事的 —里Μ同樣’裝置之無接地結構常表示設計期間材料 的昂貴選擇或其完全並非—有用解決方案。 塑若f接地結構之原則非裝置之規格的部分，則存在影 響。一旦建立，將不可能以合理努力或費用將很多接地連 接拆開。 此處最重要之實例為浮動槽中之錫浴槽，其中錫浴槽之 隨後接地分離為不可能的。大體而言，完全熱區中之液態 錫保持至地面之單一直接連接，但當電流電路由於不存在 H其他接地連接而並未被關㈣，自f化學觀點而 言所有接地連接仍狀況良好。 然而基於上述原因’可存在其他接地。供應裝置，熔融 槽中之溢流及燃燒器則成為問題。原則上隨後之接地分離 確實可能，但需要付出巨大努力或費用。此處電接觸藉由 鍋爐氣氛發生，意即形成之實際接地電路為高電阻。通 常，接地亦不明確地被定位且其特徵可表現為一虛擬接 地〇 通常，所有量測單元（熱電偶器件（element)、玻璃位準 I03060.doc 1357891 ^夂w百由始或其與其他貴金屬之么 金製成的在介面處之元杜力# 处<70件在無接地無其他努力之情況下 建。 藉由形成氣體氣氛將# ^ ^ 孔巩將母一無貴金屬塗覆之爐閘門設計為 被"弱"接地（意即一高電阻接地）。 … 額外接地可存在於所謂的冷端處，意即冷卻薄片處；缺

表）、觀察罩 而，自電化學視點而言它們都非破壞性的，且因此無需進 一步考慮。 【發明内容】 本發明之-目標在於提供一元件’其特徵在於用於浮動 玻璃生產裝置之電氣接地，使得在生產過程中，取決於炫 融槽與下游浮動槽之間的電化學效應之直流電流至少由邊 界表面反應(最小化氣泡形成及腐钱)之抑制而最小化。 在下文中將更顯見之此等及其它目標在一種用於浮動玻 璃裝置之電氣接地的元件中達成，該浮動玻璃裝置包含： 一用於金屬浴槽之浮動槽；該金屬浴槽；一玻璃融體生產 單元，其包括一用於製成玻璃融體的熔融槽及一用於將玻 璃融體除氣的精煉槽；傳導元件，其用於將玻璃融體自玻 璃融體生產單元饋送至浮動槽之金屬浴槽；及根據需要之 輔助元件。 根據本發明，具有金屬浴槽之浮動槽與地面電氣地連 接，且與地面連接之至少一輔助電極置於與熔融槽中之玻 璃融體電接觸之狀態中。 易出故障的直流電流可由根據本發明之特徵以一驚人的 103060.doc -10- 1357891 方法最小化。 此外’在附加之申請專利範圍中及以下較佳實施例之描 述中陳述了本發明之實施例及額外態樣。 【實施方式】 根據本發明之浮動玻璃生產裝置的第—生產單元包含具 有熔融槽1的玻璃融體生產單元，其中以一已知方式熔融 一批預定起始材料以形成待浮動之玻璃。以一已知方式供 Φ 應需要之熔融能量。熔融槽1以一已知方式在縱向方向（未 圖示）構造。首先存在用於該批起始材料之進料區。高至 出口喷嘴或高至流經壁⑺ow through wall)(若存在）之熔融 區形成實際熔融容器，其與一所謂的上層結構相關聯，且 其中設置用於炫融該批起始材料之氣體燃燒器。在出口喷 嘴與溢流壁之間的連接區為精煉槽J。在溢流壁與流經單 70之間的區域為所謂的精煉槽II。 可在炫融槽中或精煉槽I中提供電附加加熱元件（e】ectro_ 釀 additional heating device)。 精煉槽及炫融槽形成所謂的玻璃融體生產單元。 熔融槽1具有由耐火材料製成的已知結構，其具有很大 &度上未知的接地，％等接地具有同樣未知的高内部電 阻。 如圖1所示，、咬M 1 浴Μ槽1之耐火材料具有象徵性地指示之鋼 支樓件1 7，直Αβ八〜 ^ '、。丨刀甘入入熔融槽1之底部且其具有一與裝置 之等電位匯流排（安全接地）接觸的傳導。此配置之未知總 電阻由圖中電阻4以”？ ”象徵性地指示。此高内部電阻很 103060.doc 1357891 大程度上由融體浴槽上之烘箱氣氛la判定。此外，浸沒於 融體冷槽中之至少-電極2安裝於炫融槽上，稍後將描述 其功能。 在圖1中之圓形詳細剪切圖中展示在圖】所示之象徵的接 地點3處、炼融槽處及電極2處（其較佳包含㈤發生的主電 化學過程。 至少一攪拌型坩堝5連接至熔融槽丨，其中每一攪拌型坩 _ 堝均具有一金屬攪拌器（未圖示）。圖1至圖3所示之實施例 具有兩個攪拌型坩堝。 玻璃融體6流入一縱向延伸之管，其包含至少一電加熱 之貴金屬管段7。在圖1所示之實施例中存在三個管段7， 且在圖2及圖3所示之實施例中存在兩個管段。玻璃融體6 在藉由控制滑件7a(即所謂的爐閘門）之流量控制下，在縱 向延伸之管之末端處之溢流上流動，且在向下傾斜之支携 墊塊（lip bl〇ck)8(即所謂的"噴出口支撐"）上流至浮動槽ι〇 • 中之錫浴槽9。玻璃融體然後在錫浴槽9上展開並達到需要 之厚度。 為最小化流經包含至少一攪拌型坩堝5的所謂介面之不 當直流電’將至少一管段7及爐閘門73，及由電絕緣陶究 材料製成之圓片1 5安裝或置放於所有鉑元件或部分之間。 在玻璃帶或玻璃薄片已獲得需要之火拋光後’將其持續 地自錫介面拉伸’在退火爐中鬆弛且在切割部分封裝。然 而在本文沒有進一步說明或解釋此等步驟，因為它們不具 有用於根據本發明之接地問題的任何重要性。 103060.doc - 12 - 1357891

子動槽10包含—鋼池11，該鋼池11與地面3連挺H m -fc. _ 伐，且配 一用於接收錫浴槽9之耐火材料覆層，及—用於接收 未被說明之一懸浮蓋及一浮動浴槽加熱器的上層結構。此 外在浮動槽中需要還原氣氛（6_12 % Η:,，88 94%化）。在 圖1中之目形剪i刀圖中詳細說明發生於載有帶負電之氧離 子的破璃融體6與錫浴槽9之間的主要電化學過程。 如上所述，尤其在熔融槽丨中，由於"無意的"接地電 路，電化學過程以有害方式損壞玻璃融體6。此外已清楚 的解釋：為避免此等有害效應的隨後熔融槽丨與地面的完 ,刀離在新生產裝置之構造中或在最佳化現有設備中均已 未可能。 一理想浮動設備之準"在電化學方面正確的，，結構在此方 面上在整個裝置中僅簡單地包含一單一接地’例如經由浮 動槽10之鋼池11的金屬外殼。 除浮動浴槽接地外，至少一另一熔融槽丨之接地存在於 一上層結構氣氛1 a參與下的實際裝置中。然而氣體之相對 較向的固有電阻及邊界介面玻璃/氣體提供"等效電路或仿 真電路”之成功使用的可能性。術語"等效電路或仿真電路" 表示轉向電荷流使得電荷流在介面處、爐閘門73處或浮動 槽1 0中不產生破壞性影響。 上層結構接地之固有電阻很大程度上判定對應電池電路 之内部電阻4 ’使得每一額外電路負載原則上必須導致箝 位元電壓之降落。自然地’對於每一電池均為如此，然 而，在浮動槽處之第一嘗試及量測後，已展示潛在可用電 103060.doc 13 1357891 荷量實際上已被大大降低。 其中，本發明含有以下認可：習知熔融槽中之此等電池 電流的所要的限制可藉由額外輔助接地之構造而簡單地達 成。輔助接地自上層結構將破壞性直流電流經由接地之輔 助電極直接導引或傳導至浮動浴槽，而同時削弱介面中的 不當電流。 額外接地最有利地被構造為接地之M〇或w電極2。然 而，用作權宜之計的Pt電極受到合金形成及隨後之融解的 極大危害。炫融槽之最佳電極位置在精煉槽Μ。如圖情 不，藉由接地之輔助電極2,尤其在饋送裝置、燃燒器或 溢流之附近的輔助電極2製成之每一額外溶融槽輔助接地 增加了恰當的效應。分配器(若其中存在一加熱之上層結 構）中之最佳位置為燃燒器之位準處。 當被用作輔助電極時，編及评具有—副作用。該等電極 起具有邊界表面M0/破璃或爾璃之活性電極的作用，且 其在接地之狀態在輔助電極2與爐間門，浮動槽之間產生一 額外電池電路。此電流與上層結構與爐間門/浮動槽之間 的通常電流相反。此等電流可藉由在輔助電極2與地面3之 :建立-控制歐姆電阻而得以平衡，使得在 槽之間的部分（即介面）中的剩餘電流為零。 '、汗動 在具有額外電加熱之熔融槽中有必要阻斷 交流電流側接地。為此目的，將合 串聯連接。 ^姆電阻12 原則上當使用若干輔助電極 (固）電流亦可能自槽 I03060.doc 135789.1 乡工一輔助電極2至地面且自地面流經由另一輔助電極2至 該槽。在輔助電極由不同材料製成，或不同溫度清楚地存 在於輔助電極中’或玻璃融體之組合物在輔助電極之個別 位置處顯著地相異時，此種情形尤其可能發生。在此情況 下’使用圖4中所示之實施例。藉由安裝允許電流只以一 個方向流動之整流器或二極體16，能夠簡單地消除此問 題0

—本發明另外包括在”介面"中具有一電流錶或量測元件的 貫施例。為此目的，兩個絕緣、傳電、非腐蝕性且化學性 質相同之元件係置於與玻璃直接接觸之狀態中。pt或合適 Pt 口金為較佳材料。將該等元件平行於玻璃及電流配置， 該等元件應具有相同溫度且其應"看見，，相同化學環境。圖 2展示合適電流量測元件2〇、21的結構。電流_電壓轉換器 2〇連接在第-㈣型掛禍5之人。凸緣22與最終管段7之進 =凸緣23之間。在炫融槽】與浮動浴槽1〇之間流動的電流 幾乎獨佔式地經由電流-電壓轉換器之較低輸入電阻且： 再經由玻璃融气而流至地面。使用電壓表2】量測轉換器⑼ 之輸出電壓且將其轉換至一電流值。 電流錶14指示待被控制之直流電。 本發明之另一實施例考慮借助改變燃燒條件(燃料及氧 化劑的幻並大致借助改變鋼爐上層結構中及熔融样中之 溫度分配(額外電加熱，產出量)或融體之化學組合： 改支上層結構氣氛之電解特性。 所有 此等改變在電源電麼 上以及"電池，，之内部電 阻上均 Ϊ 03060.doc 1357891 具有-主要效應。接著’自動控制流經輔助電極之保護電 流使得介面令之破壞性電流保持最小係重要的。 圖5展示僅使用一輔助電極2之此類自動電流控制器的結 構。如上文所述，電流量測係關於圖2所示之實施例。^ 位電壓表20所量測之值經由導體19作為一實際值而儲杳於 電流控制器18中，電流控制器18控制電流自融體6經由電 極2、阻抗13及表14流至地面3 ,使得最小化在第一 …入口凸緣22與第二管段7之出口凸緣23之間= 電流。 或者，對於根據圖2及圖5之直流電量測，電流量測亦可 藉由在具有單獨的精確已知溫度之兩個合適參考電極（例 如，Zr〇2電極、Mo電極或w電極）之間的電壓量測而間接 地發生。為測試電流，該等參考電極應同樣地並列定位， 類似於圖2及圖5中之位置。 圖3展不使用間接電流量測之此實施例的結構。參 考電極3 0、3 1用作電極。借助於數位電壓表32來量測參考 電極30、31之間的電壓，數位電壓表32藉由導體34及導體 35連接至個別參考電極3〇及參考電極31。該等電極之電阻 自融體之長度、橫截面、特定電阻及溫度而計算出。電流 可自電阻及電壓毫無問題地計算出。 ， 根據本發明，輔助電極2、控制電阻器丨2、阻抗丨3及電 流錶1 4形成一單元。爐閘門與浮動浴槽接地之間的有效電 阻的調節在額外電流限制意義上由浮動浴槽氣氛的局部調 整獨立地刼作。本發明之另外特徵或量測包括消除所有與 103060.doc • 16- 1357891 融體直接接觸之剩餘金屬部分的接地且置放金屬部分使其 與熱上層結構玻璃之直接接觸係有幫助的。 本發明提供熔融槽的有利接地，其用於抑制或最小化炫 融槽與浮動槽之間的電流以控制生產過程中之邊界表面反 應（最小化氣泡形成及腐蝕）。特定言之，最小化腐蝕尤其 延長了 Pt部分之服務壽命。 如電氣地觀察的，熔融槽之接地導致浮動玻璃生羞裝置 充當具有電流分配或電流分割之電化學濃差電池。 2004年7月13日的德國專利申請案10 2004 033 714.4-45 中的揭示内容以引用的方式倂入本文。此德國專利申請案 描述上文所述並在下文所附之專利申請範圍中主張的未發 明’且為在35 U.S.C· 119下的本發明之優先權之主張提供 基礎。 雖然本發明已說明並描述為在一用於電氣接地一浮動玻 璃生產裝置的裝置中實施，但是其不希望侷限於所示之細 節’此係由於在不以任何方式背離本發明之精神的前提 下’可對本發明作多種修正及改變。 在無進一步分析之情況下’前文會非常全面地揭示本發 明之要點，使得其他技術人員可在不忽略從先前技術的觀 點來看清楚地組成本發明之一般態樣或特定態樣之重要特 徵的特點之情形下’藉由應用電流知識而容易地將其調適 以用於多種應用。 【圖式簡單說明】 圖1為一包含玻璃融體生產單元、介面及浮動槽的浮動 I03060.doc 1357891 玻璃生產裝置的整個熱區之概略截面圖，連同在彼處發生 之化學反應； 圖2為一與圖〗相似，但具有改良介面且具有流經該介面 之電流的直接量測的浮動玻璃生產裝置之另一實施例的概 略截面圖； · 圖3為一與圖2相似，但具有流經介面之電流的間接量測 之浮動玻璃生產裝置之另一實施例的概略戴面圖； 圖4為一根據圖1之浮動玻璃生產裝置的玻璃熔融槽部 分’其具有一配備兩個輔助電極的槽，其中在每一輔助電 極電路中内建整流器或二極體，以防止電流以不同方向流 經兩個輔助電極（短路電流電路）；及 圖5為一具有自動電流調節之根據圖2及圖3的玻璃浮動 生產裝置。 【主要元件符號說明】 1 熔融槽 la 上層結構氣氛 2 電極 3 地面 4 内部電阻 5 搜拌型时 6 玻璃融體 7 貴金屬管段 7a 爐閘門 8 支撐墊塊 103060.doc 1357891

9 錫浴槽 10 浮動槽 11 鋼池 12 歐姆電阻 13 阻抗 14 電流錶 15 陶瓷材料 16 整流器或二極體 17 鋼支撑件 18 電流控制器 19 電導體 20 電流-電壓轉換器 21 數位電壓表 22 入口凸緣 23 出口凸緣 30, 31 參考電極 32 數位電壓表 34, 35 導體 J03060.doc

Claims (1)

1357891 十、申請專利範圍： 1.種用於一浮動玻璃裝置之電氣接地之元件，該浮動玻 璃裝置包含.一用於一金屬浴槽之浮動槽；該金屬浴 槽，一玻璃融體生產單元，該玻璃融體生產單元包括一 用於製成一玻璃融體的熔融槽及一用於將該玻璃融體除 氣的精煉槽，用於將該玻璃融體自該玻璃融體生產單元 傳導至該浮動槽之該金屬浴槽的傳導元件；及需要之輔 助元件； /、中具有忒金屬浴槽之該浮動槽與地面電氣地連接， 且與地面連接之至少一輔助電極與該玻璃融體生產單元 中的該玻璃融體電接觸。 2·如請求項1之元件，其中與該玻璃融體電接觸的該至少 一輔助電極係置放入該玻璃融體生產單元之該精煉槽 中。 曰 3. 5. 如請求項2之元件，其中該熔融槽具有_饋送裝置、— 加熱燃燒器及_溢流，且至少一接地元件係固定於該饋 送敦置、該加熱燃燒器或該溢流。 如請求項1之元件，其進一步包含一具有加熱電極之輔 助電加熱單元，且其中該至少—輔助電極包含該等㈣ 電極之一。 如請求们之元件’其進一步包含一具有加熱單元電極 之輔助電加熱單元及一具有一第二繞組的加熱變壓器， 且其中該等加熱電極位於一與該加熱變壓器之該第二繞 組中之-電歷成比例的電壓，且該至少一輔助電極包含 I03060.doc 1357891 若干該等加熱電極。 6. 如凊求項5之元件，其中兮5小 & 、 x ^ 輔助電極包含所有存 在於該輔助電加熱單元中的該等加熱電極。 7. 如請求項1之元件，其進一牛七人 ^匕3 —可控歐姆電阻器， 且其中該可控歐姆電阻器係表 孬诉連接於地面與該至少一輔助 電極之間。 步包含一與該歐姆電阻器串 少一輔助電極之間的阻抗。 步包含一與該阻抗及該歐姆 面與該至少一輔助電極之間 8. 如請求項7之元件，其進一 聯連接且連接於地面與該至 9. 如請求項8之元件，其進一 電阻器串聯連接且連接於地 的整流器。 10.如請求们之元件，纟中與該玻璃融體電接觸且與地面 連接之該至少一輔助電極包含鉬或該鉬之一合金。 η.如請求項!之元件’其中與該玻璃融體電接觸且與地面 連接之該至少一輔助電極包含鎢或該鎢之一合金。 12. 如請求項丨之元件，其中該浮動槽包含一金；池該金 屬池含有該金屬浴槽，且該金屬池與地面直接連接。 13. 如請求項12之元件，其中該金屬浴槽為一錫浴槽。 14‘ ：請求項κ元件’其進一步包含一用於一電流之直接 量測的量測配置，該電流在該玻璃槽之一出口與該浮動 槽之一入口之間流動〇 1 5.如請求項14之元件，其中該量測配置具有一電流調節 器，其用於最小化在該玻璃融體生產單元之該出口與該 浮動槽之該入口之間流動的電流。 103060.doc 135789.1 1 6.如請求項1之元件，其進一步包含一用於一電流之間接 量測的量測配置，該電流在該玻璃融體生產單元之一出 口與該浮動槽之一入口之間流動。 1 7.如請求項16之元件，其中該量測配置具有一電流調節 器，其用於最小化在該玻璃槽之該出口與該浮動槽之該 入口之間流動的電流。

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