用于熔化物均质化的方法和设备技术

频率为０．１到２０ＧＨｚ的微波辐射从任何一个方向被施加到粘度在１０４到１０１Ｐａ．ｓ的范围内的熔化物上。被加热空间的外表面能够冷却，在外表面处放置微波辐射的波导（１１）的出口。在熔化物中的微波辐射通过反射金属元件被反射回到熔化物中辐射入口的位置，并且通过屏蔽金属元件将其与周围屏蔽。将有一个来自微波反射源的至少一个波导（１１）的出口，在任何方向到达熔化物的外表面，进入带有一定粘度的熔化物的空间。至少一个波导（１１）被导引到前炉的通道（１）的底部（１３）的外表面，和／或到前炉的通道（１）的金属外壳（３）的底部（１４）的外表面，和／或到熔炉工作端部的池（１６）的底部（１７）的外表面，和／或到熔炉的工作端部的池（１６）的侧壁，也可能在熔化玻璃（８）的表面之上或者在通道（１）的顶盖（５）之上。波导（１１）的入口可以安装有绝缘层（２）。反射金属元件可以浸没在熔化物中。带有熔化物的空间具有与空间的纵轴垂直的正方形、矩形、圆形或者椭圆形横截面。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Method and apparatus for homogenizing a melt

The microwave radiation of 0.1 to 20GHz is applied in any direction to the melt in the range of 104 to 101Pa.s in viscosity. The outer surface of the heated space can be cooled and the exit of the waveguide (11) placed at the outer surface where microwave radiation is placed. The microwave radiation in the molten material is reflected back through the metal element back to the position of the radiation inlet in the melt and shielded from the surrounding metal by shielding it. There will be an exit from at least one waveguide (11) of the microwave source, in any direction, reaching the outer surface of the melt and entering the space with a certain viscosity of the melt. At least one waveguide (11) is guided into the forehearth channel (1) at the bottom of the outer surface (13), and / or to the furnace channel (1) of the metal shell (3) at the bottom of the outer surface (14), and / or to the working end of the furnace (16 of the pool) at the bottom of the outer surface (17), and / or to the working end of the furnace tank (16) of the side wall, may also be in the molten glass (8) above the surface or in the channel (1) of the cover (5). An insulating layer (2) can be installed at the entrance of the waveguide (11). The reflecting metal element can be immersed in the molten material. A space with molten material having a square, rectangular, circular, or elliptical cross section perpendicular to the vertical axis of space.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过消除或者最小化局部浓度差，即在熔化物中的不均匀性，使熔化物、绝缘物形式的材料，如玻璃，均质化的方法。本专利技术还涉及实施这种方法的设备。
技术介绍
传统方法-向熔化的玻璃中插入气体产生元件，当气泡升到表面，于是混合在池中的成分-仍然被用来实现熔融物的均质化，如玻璃。现代均质化的方法是通过旋转搅拌器的机械搅拌。关于严格地分层流动，这种方法只引起条带(cord)的延长。机械旋转搅拌的主要缺点是，搅拌器的搅拌达不到底部，即条带所在的位置。降低搅拌器到条带的位置，即底部以上一米的位置，是不可能的。熔化物的不均匀性，主要存在于熔化的玻璃中，主要是由于条带的原因，即部分薄层形式的熔化物，或者厚度即尺寸为0.001至1mm的条带，引起可见光的扩散。具有条带的玻璃熔化物有不同的化学成分，于是有不同的物理特性-折射系数，条带在玻璃中可见并且产生视觉干扰，增加了光的扩散，于是减少光的透射率，降低玻璃的亮度； -热膨胀，这降低产品的强度；-粘度和表面张力，通过这些在制造过程中有相反影响的特性，对条带的减少有影响；-条带通常也有较高的密度，即它们聚集在底部，产生浓的条带，这在最后成品中是特别危险的。微波加热的说明，在捷克专利289191和289193中提供了这样一种方法，从碳化物、硼化物、或氮化物中选择一种惰性添加剂，以每1kg玻璃材料添加5-50g的量添加到玻璃材料的混合物中，通过频率为2450MHz的微波辐射将其熔化。装置包括带有至少一个发射器的微波炉。这是一种应用微波能加热的将玻璃材料从冷的状态即玻璃池，熔化的现代方法。一种添加成分-添加剂用来熔化玻璃。本专利技术的目的是已经熔化的玻璃的均质化，比没有添加剂时的熔化区域具有较高的熔化粘度。
技术实现思路
通过采用一种新的熔化物均质化的方法将能达到所述的目的，特别是对于玻璃，在前炉的耐熔通道内均质化，也可能在端部的耐熔池内均质化，此处熔化粘度总是高于熔化区域的粘度，按照本专利技术，这么做的基础在于采用频率0.1至20GHz的微波辐射，辐射可以从任何方向，即从顶部、底部或者熔化空间的侧面，或者同时从上述各个方向，到在静态或者流态其粘度在104到101Pa.s的范围的绝缘熔化物。这种熔化物均质化的新方法的主要优点是使那些在底部的难于均质化的熔化物或者有很高的粘度的熔化物均质化。在熔化空间的外面放置微波辐射波导出口，当熔化空间的外面冷却时，得到良好的熔化物电容率与耐熔砖墙的电容率的高比值。在熔化物内部以及外部的微波辐射会被在熔化物中的反射金属元件反射回到在熔化物中入口位置，这增加了熔化物底部分享的吸收能，通常不均质化的熔化物位于底部，并且熔化物的顶部不是没有必要通过多余的能量过热。在熔化物内部以及外部的微波辐射被屏蔽金属元件与周围屏蔽，目的是将微波集中在熔化物上，防止微波辐射逃逸进周围环境中。为了执行这种均质化的新方法，已经熔化的材料适应于按照本专利技术的设备，设备的原理在于来自任何方向的至少一个微波辐射源波导出口，就是说从熔化物的外部表面，即例如空间的底部和/或侧壁和/或熔化物表面的上面，进入空间，例如在前炉的难熔通道内或者在工作端部的池内，到粘度在104到101Pa.s的范围内的熔化物。至少一个波导能被导向前炉通道底部的外表面，可能是前炉通道金属外壳的外表面或者前炉通道底部的外表面，或者工作端部的侧前炉壁，或者从顶部，通过在表面之上或者在罩或顶板之上放置波导。这种设计的主要优点是提供的微波能量通过最直接的方式即在环境中以低电容率和在传输过程中的元件没有降低传输的效果，导向熔化物。当冷却元件，例如冷却空气，被引进到波导出口的位置进入有熔化物的空间，耐熔壁的温度就会降低，于是它的电容率以及熔化物和壁的电容率的比值增加，这提高了在熔化物中的能量和在壁中损失的能量的比值。如果波导出口的位置被安装合适的绝缘层，采用对冷却敏感的陶瓷材料也是可能的。屏蔽反射金属元件，例如钼棒，其反射和集中微波能量回到熔化物的底部，于是增加在熔化物底部的能量的浓度，被安置在对熔化物方便布置的位置。耐熔前炉的金属外壳或者工作端部池的金属外壳起屏蔽的部分作用。附图说明专利技术将以在示意性附图中阐明的实施例的形式详细说明。图1，沿前炉通道的垂直截面图，带有熔化物和从底部安装的微波能量源；图2，沿前炉通道的垂直截面图，带有熔化物和从底部和顶部安装的微波能量源；图3，沿工作端部的垂直截面图，带有熔化物和从底部和池的侧面安装的微波能量源。具体实施例方式实施例1(附图1)前炉的耐熔通道1在垂直于通道1的纵轴的垂直截面处有一个矩形截面。绝缘熔化物，例如玻璃熔化物8，沿通道1流动。通道1被在钢外壳3内的热绝缘体2包围。通道1通过电阻元件4或者没有画出的燃烧炉在同一位置在玻璃熔化物8的上方被加热。通道1在熔化玻璃8表面的上方被顶盖5覆盖，顶盖5被绝缘体6覆盖。玻璃的表面被浸没的板19的表面覆盖。通道1的顶部构造被屏蔽金属板7覆盖，与通道1内的金属外壳6连接。金属棒9，例如钼，浸入在熔化的玻璃8中。微波场从微波辐射源10通过波导11被引进到熔化玻璃8中，波导11在通道1的底部并穿过金属外壳3的开口，以及底部绝缘体2到通道1的底部13的外表面。熔化玻璃8的粘度在104到101Pa.s的范围内，并接受频率为0.1至20GHz的微波辐射。熔化物例如为硼硅酸盐，其在前炉的通道1内的粘度达到104Pa.s，并接受频率达到2.45GHz的辐射。频率为2.45GHz的微波从波导11进入前炉的通道1。波导11以及位于波导11位置的通道1的非绝缘底部被空气冷却。于是，维持前炉通道1的耐熔材料的电容率与熔化玻璃8的电容率的足够低的比值。这就是为什么大多数能量进入熔化玻璃8的原因。能量通过底部13进入通道1。重腐蚀性的熔化物12，即危险条带的来源，在底部聚集。这在加热过程中有先后顺序，于是导致在条带和熔化玻璃8底部之间的温度差，于是降低条带的浓度，条带然后被对流和扩散较容易地被搅拌进玻璃中。通过在熔化玻璃8中的金属棒9，其反射微波能量到通道1的底部13也有助于这种过热。这再次提高了在条带中吸收的能量和在熔化玻璃8底部吸收的能量的比值，于是应用微波源10的高功率输出就没有必要了。屏蔽板7的位置改变共振空间的大小和波腹及波节的位置。类似的电阻热元件4的位置对微波反射回熔化玻璃8中有一定的影响，于是也对在熔化物中温度场的形状和必要的能量输入有影响。如果水平加热元件4缠绕地足够近，例如小于应用的辐射波的四分之一波长，反射几乎是最好的。浪费热量的数量能在微波辐射源上测量，并且通过这种热量，能调整顶部反射金属元件的最佳高度尺寸，这种高度是关于熔化表面的水平以及波导出口的距离。关于带熔化物的空间的外壁以这样一种方式，在微波辐射源上的浪费热量的数量会是最小。为了提高熔化物的均质化，例如熔化玻璃8，模拟前炉通道1的条件做了下面的模型测量。微波，即频率为0.1到15GHz的电磁辐射穿过对电子偏振具有低电容率和对磁偏振具有低磁导率的物质。绝缘热量发生在具有高电容率的物质中，会影响在密闭反射空间内的熔化物，于是产生多个电场标准波。于是在空间内产生波腹环(antinode loop)和波节。当采用最经常用的频率2.45GHz时，波长是12.2厘米。在此过程中，在熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在前炉的耐熔通道（１）内，也可能在熔炉的工作端部的池（１６）内均质化熔化物、绝缘物，主要是玻璃的方法，其特征在于，受频率为０．１到２０ＧＨｚ的微波辐射的影响，微波从任何方向的至少一个波导（１１）引入到处于静态或流态的粘度为１０↑［４］到１０↑［１］Ｐａ．ｓ的范围的熔化物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫斯姆尔切克，米兰哈耶克，彼得威尔克，
申请(专利权)人：BHF工程有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]