[发明专利]用于直接电阻加热含铂容器的装置

说明书

要求在先提交的美国申请的优先权

本申请要求2010年2月25日提交的美国申请系列号第12/712,838的权益。以参见方式纳入该文献的内容以及本文提到的公开物、专利和专利文献的全部公开内容。

技术领域

本发明涉及玻璃制造，且具体涉及直接电阻加热含铂容器，含铂容器用于保持或传送熔融玻璃，例如，诸如熔化器、精炼炉、搅拌室、成形设备、连接管等容器。

背景技术

含铂材料，例如，含至少80％重量铂的材料由于其高的熔化温度、高温下低的氧化水平、抗玻璃熔化的侵蚀以及低的污染熔融玻璃水平，故广泛地用于玻璃及其玻璃产品的制造。含铂材料还出名地昂贵。因此，通过使在玻璃制造设备中使用的含铂材料的量即使小的减少，也可实现资金成本的实质性减少。

含铂材料的有价值的特征是其在通电时产生热的能力。因此，在含铂容器中流过或保持的熔融玻璃可通过在沿容器的玻璃接触壁的长度的一个或多个位置之间通电流而加热。这种加热在本领域中已知为本文所使用的术语“直接加热”或“直接电阻加热”。在该用法中，“直接”表示从容器本身加热，而不是通过外部施加的间接电阻加热。

在直接电阻加热中，主要挑战是电流从容器壁的导入和移除。由于传导路径可导致不平衡电流密度，使得在传导路径中产生热点，所以这不仅是电气问题，还是热问题。这些热点可导致过早材料失效，诸如通过所包含金属的加速氧化或通过达到该金属的熔化点。

一种将电流导入容器壁的方法是通过使用导电金属凸缘。这种凸缘的例子可在美国专利6,076,375及7,013,677中找到。本发明涉及用于将电流导入含铂容器壁的凸缘，尤其确保凸缘和变化的熔融玻璃的容器内的均匀电流密度。

发明内容

为改善流过凸缘的电流密度的均匀性，揭示了提供用于绕容器的角度不对称质量分布的方法和装置，凸缘设计成将电流递送到金属容器以加热流过该容器的熔融材料。即，凸缘或凸缘中的部分的宽度从一个角度位置到另一角度位置变化。例如，凸缘在0度角度位置处(可任意选择0度径向位置，但较佳地位于穿过将电流供应到凸缘的电极的对称轴上)的一个部分的宽度与位于相对于该0度位置成180度的角度位置处的相似凸缘部分的宽度不同。

根据本文揭示的实施例，凸缘通常被分成以系列构造接合的环，使得环随着从容器向外移动而一个在另一个外面地布置。这些嵌套环的最内环接合到所要加热的容器。这些环代表上述的凸缘部分。

在某些实施例中，可参照凸缘的本质相似的部分。如本文所使用的，本质相似指一个或多个环的成分组成。例如，如在以下更详细描述的，一个或多个环可含铂，铂合金(例如铂铑合金)或纯铂(例如大于99.8％铂)中任一种。在某些实施例中，两个或多个环可基本上成分相似(即，仅由于不想要的杂物的存在而导致的成分轻微不同的成分相似)，但可尺寸不同(具有不同宽度或厚度)。

根据本文所揭示的实施例，穿过凸缘且终止于容器壁的更均匀的电流密度可通过改变绕容器的凸缘质量分布而实现。即，根据本文所揭示的实施例，电流通过电极进入凸缘。由于进入凸缘时，整个电流首先穿过电极，在靠近电极的常规凸缘中的电流密度比凸缘的其它部分大。电流密度的这种不同可能导致在凸缘寿命中出现热点，以及容器和流过容器的熔融材料的不均匀加热。本文所述的不对称和变化的质量分布使得电流更均匀分布。也就是说，用于加热容器的凸缘构造引入了不对称性。

在一实施例中，揭示了用于加热熔融材料的设备，其包括具有导电外壁部分的容器；绕该容器的周界接合到该容器的导电凸缘，凸缘包括多个环，多个环至少包括具有第一成分的第一环和具有与第一成分不同的第二成分的第二环；从凸缘延伸的电极；且其中第一环或第二环中的至少一个环的宽度根据相对于该容器的角度位置而变化。第一环可以是例如含镍。第二环含铂系金属，且较佳地包括铂或铂合金。

在某些实施例中，第一环是最外环，且最外环的不包括电极的宽度根据围绕容器的角度位置而变化。即，当沿顺时针方向或逆时针方向移动时，最外环的宽度变化。例如，最外环在对分凸缘的对称轴上并靠近电极的位置处的宽度大于最外环在对称轴上离电极最远的位置处的宽度。在某些实施例中，第二环是接合到容器的最内环，且最内环的宽度根据围绕容器的角度位置是均匀的。第二环的宽度可根据围绕容器的角度位置而变化。

在某些实施例中，第一环是最外环且第二环的宽度根据围绕容器的角度位置而变化。第二环包括多个环或单个环，较佳地呈均匀厚度。在第二环包括多个环的实施例中，构成第二环的多个环中的每个环的宽度根据围绕容器的角度位置而变化。