CN118251366A - 用于供应浮法单元的使用电熔化的混合型玻璃制备熔炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于供应用于使玻璃漂浮在熔融金属浴上的单元的混合型玻璃制备熔炉(10)，所述混合型熔炉(10)从上游到下游包含：‑具有冷顶(140)的电熔化区(100)，其包含用于熔化可玻璃化混合物以获得玻璃浴(130)的电极(110)；‑具有热顶的精炼和均质化区(200)，其包含第一对流回路(210)和第二对流回路(220)；和‑由调理槽(310)形成的用于冷却该玻璃的区域(300)，所述调理槽(310)被所述第二对流回路(220)穿过，并连接到至少一个流动通道(400)，其特征在于，混合型熔炉(10)包含至少一个被称为第一槽颈部的槽颈部(160)，槽颈部包含底板(165)并将电熔化区(100)连接至该玻璃的精炼和均质化区(200)，并且所述混合型熔炉(10)包含“止回”分离装置(170)，其位于所述第一槽颈部(160)处，被设计用于防止在精炼和均质化区(200)中的熔融玻璃返回到熔化区(100)。

Description

用于供应浮法单元的使用电熔化的混合型玻璃制备熔炉

发明技术领域

本发明涉及一种用于供应浮法单元的使用电熔化的混合型玻璃制备熔炉。

更具体地，本发明涉及一种用于供应浮法单元的使用电熔化的混合型玻璃制备熔炉，还包括用于熔化可玻璃化混合物的具有冷顶的电熔化区，该电熔化区通过第一槽颈部与具有热顶的精炼和均质化区相连，该精炼和均质化区包含两个玻璃对流回路，以便获得适量的高质量玻璃。

根据本发明的混合型玻璃制备熔炉不仅能够提供具有小于0.1个气泡/升的高质量玻璃，而且还能够以至少400吨/天的提拉速率提供这样的玻璃，以便供应旨在制备平板玻璃的在熔融金属浴上的浮法玻璃单元。

技术背景

从现有技术中已知用于制备玻璃的熔炉的不同示例设计，其特别取决于待制备的产品，即玻璃的最终成形。

因此，根据所述计划的生产是否涉及玻璃纤维、工业中空玻璃成型或平板玻璃，区分不同的熔炉设计。

在玻璃熔炉设计中的工业挑战之一是能够获得其质量要求取决于产品的玻璃。在这方面，平板玻璃生产是相对要求最高的生产之一。

非常大的量生产的平板玻璃，由于其多功能性而被用于广泛应用中。它广泛地用于电子(平板屏幕)、建筑和汽车领域，其中它可以使用多种技术(弯曲、回火等)进行加工，使其成为全系列玻璃产品的基础玻璃。

考虑到所涉及的质量和数量问题，本发明特别针对用于使这种平板玻璃工业成型的玻璃制备，这种平板玻璃传统上是通过在熔融金属(通常是锡)浴上的玻璃漂浮单元来获得的，这就是这种平板玻璃仍被称为浮法玻璃的原因。

对于平板玻璃的制备，期望能够向浮法单元供给高质量玻璃，即含有尽可能少的气泡的玻璃，即通常具有小于0.5个气泡/升的玻璃。

玻璃质量特别地但不排他地由玻璃中存在的气泡数量决定，以“气泡/升”表示。在玻璃杯中每升的气泡的数量越少，其质量就被认为是越高的。

还应该记住，玻璃中气泡(或气态缺陷)的存在是所述玻璃制备方法所固有的，其中通常存在三个连续的步骤或阶段：熔化、精炼和均质化以及玻璃的热调理。

玻璃中气泡的存在产生在熔化步骤中，在此步骤期间，可玻璃化混合物，也称为“批料”(组合物)被熔化。可玻璃化混合物由原材料组成，原材料包含例如，用于制备钠钙玻璃(最常用于制备平板玻璃的玻璃)的沙子、石灰石(碳酸钙)、苏打灰和白云石的混合物，在其中有利地添加由破碎玻璃组成的碎玻璃以促进熔化。

可玻璃化混合物转化为液态物质，其中甚至可混溶性最小的颗粒，即最富含二氧化硅或硅石(SiO₂)且低含量氧化钠(Na₂O)的颗粒，都溶解。

碳酸钠(Na₂CO₃)在775℃时开始与沙粒发生反应，将二氧化碳(CO₂)气泡释放到液体中，随着碳酸盐转化为硅酸盐，液体变得越来越粘稠。同样，石灰石颗粒变为石灰的转化和白云石的分解也会导致二氧化碳(CO₂)的排放。

当在熔融玻璃液体中不再有固体颗粒时，熔化阶段完成，熔融玻璃液体已变得高度粘稠，并且在制备方法的此阶段充满空气和气泡。

然后，精炼和均质化步骤使得可以消除在熔融玻璃中存在的气泡。众所周知，在此阶段期间有利地使用“精炼剂”，即低浓度的物质，其通过在浴的熔化温度下分解，供应导致气泡膨胀的气体，从而加速它们上升到玻璃表面。

然后，所述制备方法的热调理阶段使得可以降低玻璃的温度，因为在成形操作开始时，玻璃的粘度通常必须为在精炼期间的粘度的至少十倍。

刚刚已描述的制备玻璃的每个步骤自然对应于用于实施这些步骤的熔炉的结构。

通常，这种类型的玻璃熔炉包含熔化区，在其中玻璃批料被熔化以形成玻璃浴，然后是精炼和均质化区以消除玻璃气泡，以及最后是热调理区以将玻璃冷却至其成型温度，该温度远低于玻璃在其生产期间所经历的温度。

从上面提到的玻璃制备方法，我们可以看到熔化阶段伴随着二氧化碳(CO₂)的排放，二氧化碳是气候变化所涉及的主要温室气体之一。

由于这种原因，正在努力使用比例不断提高的碎玻璃以减少这些直接二氧化碳(CO₂)排放，以及与在可玻璃化混合物中使用的原材料相关的间接二氧化碳(CO₂)排放。

事实上，除了高质量玻璃的制备以及用尽可能最低的熔炉建造和运营成本实现高生产率的工业挑战之外，玻璃工业必须面临的当前其他主要挑战之一是生态，即需要找到减少玻璃生产方法的碳足迹(或CO₂足迹)的解决方案。

为了实现碳中和，该方法的整体途径(a global approach to the process)是优选的，其寻求以多种方式采取行动以减少在制备期间的直接排放和间接排放，以及在价值链中的上游和下游的排放，例如与上游材料和下游产品的运输相关的排放。

因此，这些多种途径包括产品设计和材料组成、改善工业方法的能源效率、使用可再生和脱碳能源、与原材料供应商和运输商合作以减少他们的排放，以及最后探索用于捕获并封存残余排放物的技术。

除了在上述玻璃制备方法中固有的直接排放外，所使用的能源类型，特别是用于高温熔化阶段(超过1500℃)，占该玻璃制备方法的碳足迹的最大份额的能源类型，因为它通常涉及化石燃料，其最常见的是天然气或甚至是石油产品如燃料油。

因此，对新熔炉设计的研究不仅必须满足与玻璃质量相关的工业挑战，而且还要减少该玻璃制备方法的碳足迹，在直接和间接二氧化碳(CO₂)排放方面，尤其是通过减少化石燃料的使用。

玻璃制备是在熔炉中进行的，自第一台罐式(或坩埚)熔炉以来，所述熔炉一直在不断发展，逐步进展到西门子熔炉，西门子熔炉通常被认为是当今大型连续熔化玻璃熔炉的祖先，例如可以每天生产高达1,200吨浮法玻璃的横焰熔炉。

因此，用于该熔体的能量的选择引起了用于玻璃制备的两种常见的大型熔炉设计，分别是火焰熔炉和电熔炉。

根据第一种设计，火焰熔炉通常使用化石燃料，特别是用于燃烧器的天然气；因此，通过在火焰和玻璃浴表面之间的热交换，使热能传递到玻璃。

上述横焰熔炉是遵照该第一种设计的熔炉的示例，并且广泛用于将熔融玻璃供应至旨在制备平板玻璃的浮法单元。

根据第二种设计，电熔炉是其中通过在熔融玻璃体积内的焦耳效应产生热能的电熔炉。

事实上，玻璃在室温下是绝缘物质，在高温下变得导电，使得可以设想利用玻璃熔体内的焦耳效应来加热它们。

然而，电熔炉例如用于生产特殊玻璃，例如含氟或铅晶体的乳白玻璃，或者通常用于制备隔热用玻璃纤维。

事实上，本领域技术人员普遍认为，这种电熔炉不能向用于制备平板玻璃的在熔融金属浴上的浮法玻璃单元供应足够数量或质量的玻璃(作为提醒，少于0.5个气泡/升)。

申请人已知的现有技术的电熔炉最多能够提供200-250吨/天的玻璃的提拉速率，该玻璃顶多每升具有几百个气泡，更一般地几千个气泡，这可能地适用于形成中空玻璃，通常是瓶子，但绝不适合制备平板玻璃的情况，并且因此不适用于供应浮法单元。

这就是为什么火焰熔炉(例如横焰熔炉)现在仍然是唯一能够供应这种浮法玻璃单元的熔炉的原因。

然而，火焰熔炉依赖于化石燃料(主要是天然气)的使用，使得它们的碳足迹几乎与减少二氧化碳(CO₂)排放(即玻璃生产方法的碳足迹)的目标不相容。

为了完成对根据现有技术的用于制备玻璃的熔炉设计的描述，将提及熔炉的“第三种设计”，其最近进行了已知的改变以特别地针对减少二氧化碳(CO₂)排放的生态问题。

第三种熔炉设计基于火焰熔炉，但使用电辅助加热，特别是为了立刻提高熔炉的产量或改善玻璃的质量。

因此，这种熔炉又称为“电助燃火焰熔炉”。

因此，根据该第三种设计的炉组合了多种能源，分别是化石燃料和电力，并且因此也被称为“混合型”熔炉。

增加电辅助加热使得可以改善火焰熔炉的熔化能力，而火焰熔炉的熔化能力受到在火焰和玻璃浴表面之间发生的传热的限制。

然而，这种混合型熔炉的运行始终主要基于化石燃料(通常是天然气)的使用，使得最终获得的对改善玻璃生产方法的碳足迹的影响仍然是有限的。

事实上，电力在这里只是用作为辅助加热器，因此其影响是成比例的。此外，为了有效改善碳足迹，使用的电力仍然必须是所谓的“绿色”电力，即由可再生和脱碳能源生产的电力。

本发明的目的特别地为提出一种玻璃制备熔炉的新型设计，其能够提供高质量的玻璃，并能够供应用于制备平板玻璃的浮法玻璃单元，其能耗水平使得可以获得显著减少的源自玻璃制备方法的二氧化碳(CO₂)排放量。

发明内容

为此，本发明提出了一种混合型玻璃制备熔炉，其用于供应用于使玻璃漂浮在熔融金属浴上的单元，所述混合型熔炉从上游到下游包含：

-具有冷顶的电熔化区，其包含用于熔化可玻璃化混合物以获得玻璃浴的电极；

-具有热顶的精炼和均质化区，其包含第一对流回路和第二对流回路；和

-由调理槽(conditioningtank)形成的用于冷却玻璃的区域，所述调理槽被所述第二对流回路穿过，并且连接至至少一个流动通道，

其特征在于，所述混合型熔炉包含至少一个槽颈部，该槽颈部被称为第一槽颈部，其包含底板并将电熔化区与玻璃的精炼和均质化区连接起来，并且在所述混合型熔炉中包含“止回”分离装置，该装置位于所述第一槽颈部处，其被设计以防止在精炼和均质化区中的熔融玻璃返回到熔化区。

有利地，所述混合型熔炉的第一槽颈部，其与分离装置相组合，参与控制玻璃的温度，这通过以下来实现：其使得可以确保使从电熔化区流向玻璃精炼和均质化区的玻璃冷却，从而获得对第一对流回路和第二对流回路的控制，以最终有利于制备出所需数量的高质量玻璃。

有利地，所述混合型熔炉包含用于冷却玻璃的工具，其能够选择性地冷却第一槽颈部中的玻璃。优选地，所述混合型熔炉包含空气循环冷却装置。

有利地，用于冷却玻璃的工具能够确保可变的冷却，即冷却是可调节的，特别地作为玻璃的温度的函数进行确定。

根据本发明的混合型熔炉使得可以将一方面在熔化区中的高性能可玻璃化混合物熔体与另一方面被引入精炼和均质化区的玻璃的温度控制相组合，特别地，以分别使用第一对流回路和第二对流回路获得玻璃在其中的流动，由此特别获得高质量的玻璃。

事实上，分离装置限制了从熔化区向下游流动的熔融玻璃的量，从而促进了在第一槽颈部中的玻璃的冷却，并且是为什么在分离装置和第一槽颈部之间存在协同作用的原因。

此外，所述分离装置还防止玻璃返回到第一槽颈部中，防止玻璃从精炼和均质化区返回到熔化区，从而使熔融玻璃能够在第一槽颈部中冷却，然后在包含第一对流回路和第二对流回路的精炼和均质化区中进行精炼。

有利地，确保防止玻璃返回到电熔化区的功能的分离装置包含堰(dam)和/或第一槽颈部的底板的至少一个抬高部(elevation)，这取决于实施方案。

根据本发明，混合型熔炉的总体设计(具有电熔化区和精炼区，精炼区具有两个对流回路，以及将它们连接在一起的第一槽颈部)和分离装置一起(换句话说，两者组合起来)使得可以不仅获得具有少于0.1个气泡/升的高质量玻璃，而且以大于或等于400吨/天的提拉速率提供一定量的这种玻璃，以便特别地能够供应浮法单元。

因此，根据本发明的混合型熔炉能够为玻璃提供成形区，该成形区由用于制备平板玻璃的位于熔融金属浴上的浮法玻璃单元组成。

有利地且与本领域技术人员的设想相反，根据本发明的混合型熔炉因此使得能够将高质量玻璃与大产量玻璃组合起来，这是用冷顶电熔化区(并且不再是火焰熔化区)来实现的。

因此，在本发明中，电力占用于玻璃制备方法的混合型熔炉中使用的总能量的60％以上，或甚至80％，并且甚至更多。

通过与上述第三种熔炉设计类比，根据本发明的熔炉被称为“混合型”，作为使用两种不同能源(分别为电能和燃料能源)的结果，因此术语“混合型”用于定性它。

然而，与本发明的类比并不超出此范围，因为电能是制备玻璃时用于熔化玻璃的唯一能源，并且燃料能源、化石燃料或等同物因此仅用于精炼和均质化该玻璃的熔炉中。

有利地，根据本发明的混合型熔炉将一方面具有冷顶的电熔化区和另一方面使用火焰(即通过燃烧，优选地具有电辅助加热)的用于玻璃的精炼和均质化区相组合，所述熔化区和精炼区被所谓的“止回”分离装置分开，使玻璃远离熔化区。

凭借这样的组合，特别地用于分离和控制进入精炼和均质化区的玻璃的温度的装置，根据本发明的混合型熔炉使得能够获得高质量的玻璃，即包含少于0.1个气泡/升，同时能够大量提供该玻璃，使得该玻璃能够有利地供应用于制备平板玻璃的浮法玻璃单元。

因此，本发明违背了本领域技术人员的设想，本领域技术人员不会相信电熔化炉也能使得可以获得如此大量的如此高质量的玻璃。

在本发明中，高质量的玻璃特别地凭借在电熔化步骤之后进行的该精炼和均质化步骤而获得，所述步骤有利地通过由第一槽颈部实现的玻璃冷却进行控制，该冷却参与获得两个对流回路(当控制玻璃的导向时)。

有利地，高质量的玻璃还可以凭借所述分离装置而获得，该分离装置被布置在混合型熔炉的第一槽颈部中，对其进行构造使得熔融玻璃不会从精炼和均质化区返回到熔化区。

凭借该分离装置，玻璃在第一槽颈部中的流为“活塞”流。

有利地，分离装置由堰和/或第一槽颈部的底板的抬高部形成，它们能够分别单独或一起防止熔融玻璃从根据本发明的混合型熔炉的精炼和均质化区返回到电熔化区。

在根据本发明的混合型熔炉中，借助于所述分离装置，没有对流回路或玻璃再循环回路从精炼和均质化区延伸至熔化区。

相比之下，连接熔化区和精炼区的浸没式喉部不能确保这种防止玻璃返回熔炉的功能。事实上，在这种浸没式喉部中存在玻璃的回流，特别是由于材料的磨损。

此外，在浸没式喉部中流动的玻璃不与气氛接触，使得它也不能以受控且可变的方式在表面上进行冷却，特别是通过空气循环冷却装置进行冷却。

与其截面受结构限制的浸没式喉管相比，第一槽颈部额外地允许玻璃以与供应浮法单元相对应的提拉速率流动。

根据本发明，对玻璃进行精炼和均质化的步骤是对有利地包含很少或不包含未熔融部分的玻璃进行的，特别是凭借“止回”分离装置，这使得可以增加玻璃在电熔化区中的停留时间。

根据本发明的混合型熔炉是由特征的组合而非并置构成的，因为技术特征之间存在相互作用、协同作用，特别是在电熔化区和具有两个对流回路的精炼和均质化区之间的协同作用，这得益于第一槽颈部和相关的分离装置，它们分别能够允许玻璃冷却并防止玻璃返回到熔化区。

凭借所述第一槽颈部及分离装置，玻璃的温度能够一方面在电熔化区中和另一方面在精炼和均质化区中分别地并精确地进行控制。

优选地，对第一槽颈部的长度进行配置以获得冷却功能，从而降低随后流入精炼和均质化区的玻璃的温度。

事实上，通过电熔化获得的熔融玻璃通常具有更高的温度，特别是与火焰熔化相比。

举例来说，在熔化区中的玻璃的温度为约1450℃，而第一槽颈部的下游部分中的玻璃的期望温度更约为1300℃至1350℃。

有利地，所述混合型熔炉包含布置在第一槽颈部中的玻璃冷却工具，以便选择性地冷却玻璃，即控制冷却以主动调节玻璃温度。

优选地，所述冷却工具由至少一个空气循环冷却装置形成，空气被引入到第一槽颈部的气氛中以与玻璃浴的表面接触并被抽出以除去由玻璃传递到空气中的热量(卡路里)。

替代地，将冷却工具浸入从上游至下游流动穿过第一槽颈部的玻璃中，以允许其冷却。

浸没在玻璃中的这种冷却工具是例如由堰形成，该堰形成所述分离装置的全部或部分，并由具有传热流体的冷却回路(特别是“水套”类型的回路)冷却。

根据另一个实施方案，所述冷却工具由布置在第一槽颈部并浸入玻璃中的垂直螺柱形成，这些垂直螺柱通过具有传热流体的冷却回路进行冷却，以去除由玻璃传递的热量。

根据另一个实施方案，所述冷却工具能够冷却与玻璃接触的第一槽颈部的结构，冷却是从第一槽颈部的结构的外部进行的。

当然，根据刚才给出的各种示例，与第一槽颈部相关联的冷却工具能够单独实施或组合实施。

有利地，与第一槽颈部相关联的用于冷却玻璃的工具使得可以选择性地控制玻璃的温度，该温度很可能会变化，特别是当提拉速率变化时，因为提拉速率的增加会导致该玻璃的温度的升高。

与跟第一槽颈部相关联的用于冷却玻璃的这类工具相比，使用浸没式喉部将不可能实现这种可变的玻璃冷却。

有利地，根据本发明的混合型熔炉采用电能用于熔化可玻璃化混合物，并且依赖于“绿色”电力的不断增加的可用性，“绿色”电力例如获自风能、太阳能等，而不是获自化石燃料如煤或石油。

有利地，在精炼和均质化区的燃烧器中使用的燃料能源不是化石燃料如天然气，而是另一种等效的燃料能源，优选氢气，或者替代地生物甲烷。

因此，根据本发明的混合型熔炉不仅能够解决供应浮法单元分别所需的玻璃的高质量和提拉速率的问题，而且能够解决生态问题，以便允许减少玻璃制备方法的碳足迹。

根据本发明的熔炉的其他特征：

-所述分离装置包含旨在被部分浸没在玻璃浴中的堰；

--所述分离装置仅由能够防止熔融玻璃从精炼和均质化区返回到熔化区的堰组成，优选地，所述堰位于第一槽颈部的上游端；

-所述分离装置包含第一槽颈部的底板的至少一个抬高部；

--所述分离装置仅由底板的抬高部组成，其能够防止熔融玻璃从精炼和均质化区返回到熔化区；

--确保防止玻璃返回到熔化区的功能的分离装置包含堰和/或底板的至少一个抬高部；

--确保防止玻璃返回到熔化区的功能的分离装置包含与所述底板的至少一个抬高部组合的堰；

-所述底板的至少一个抬高部从上游到下游包含至少一个上升段、顶部段和下降段；

-所述堰被布置在第一槽颈部处，在底板的抬高部的顶部段上方；

-底板的所述至少一个抬高部的所述上升段和下降段中的至少一者相对于水平面是倾斜的和/或包含顶部段；

-所述至少一个抬高部具有最大高度，该最大高度全部或部分地确定熔融玻璃在第一槽颈部中的通道截面；

-将所述堰可垂直移动地安装，以允许调节其浸入玻璃浴的深度；

--所述堰，单独地或与所述至少一个抬高部组合，确定能够作为所述堰的深度调节的函数而变化的熔融玻璃的通道的截面；

-所述堰是可去除的，也就是说是可拆卸的，以便特别是在磨损的情况下允许其更换并有利于熔炉的维护；

-所述混合型熔炉包含至少一个气氛隔离工具，例如垂直隔板，其能够将具有冷顶的电熔化区的气氛与具有热顶的精炼和均质化区的气氛分开；

-所述混合型熔炉包含阻挡工具，该阻挡工具被布置在第一槽颈部的上游端，其能够将可玻璃化混合物层保持在电熔化区中，使得在玻璃浴表面上存在的所述可玻璃化混合物不会渗透到第一槽颈部中；

-用于阻挡可玻璃化混合物层的工具由所述堰形成；

-所述阻挡工具由隔离工具形成，所述隔离工具的自由端延伸至玻璃浴的表面，或者浸没在玻璃浴中；

-所述阻挡工具与所述隔离工具不同，所述阻挡工具附接到所述隔离工具或者远离所述隔离工具；

-所述混合型熔炉包含用于冷却玻璃的工具，该工具能够冷却在第一槽颈部中的玻璃，特别是至少一个空气循环冷却装置；

--所述混合型熔炉包含装料区，其中布置装料装置以将所述可玻璃化混合物引入到电熔化区中；

--对所述装料装置进行配置以将可玻璃化混合物沉积在玻璃浴的整个表面上，以便在玻璃浴和熔化区顶部之间形成绝缘层；

-电极被布置在表面上，以便浸入到可玻璃化混合物中，所述下潜电极优选垂直延伸；

-所述电极被布置穿过熔化区的底板，以便被浸入可玻璃化混合物中，所述上升电极优选垂直延伸；

--所述混合型熔炉包含下潜电极和/或上升电极；

-所述电熔化区有利地包含低对流区，其称为缓冲区，位于浸入电极的自由端和熔化区的底板之间；

-对所述熔化区进行配置以具有确定的深度以便获得所述低对流缓冲区，优选地深度大于600mm，或甚至优选大于800mm；

-所述第一对流回路和所述第二对流回路由回路反转区分隔，该回路反转区由对应于玻璃最热点的热点或源确定；

-所述精炼和均质化区包含至少一个燃烧器，所述燃烧器被布置成获得确定所述回路反转区域的所述热点；

-所述混合型熔炉包含设置在所述回路反转区域中的屏障；

--所述混合型熔炉包含在精炼和均质化区中相对于玻璃表面的底板深度的变化，优选至少一个抬高部，或者甚至水平高度的变化，所述深度变化位于包含第一对流回路和/或包含第二对流回路的部分中；

-所述混合型熔炉包含调节工具，例如电辅助加热和/或起泡器，其被布置在精炼和均质化区中，能够使得可以调节所述回路的对流，以便于驱动玻璃的制备；

-冷却区的调理槽从上游到下游包含槽颈部，其被称为第二槽颈部，然后是工作端；

--在所述调理槽之后，在向包含所述浮法单元的成形区的旨在供应高质量玻璃的流道中不发生回流；换句话说，玻璃在通道内的流动是“活塞”类型的流动；

-对所述混合型熔炉进行配置以向所述浮法玻璃单元供应玻璃，所述浮法玻璃单元旨在用大于或等于400吨/天、优选地600-900吨/天、或者甚至1000吨/天或更多的提拉速率制备平板玻璃，所述高质量玻璃具有小于0.1个气泡/升，优选小于0.05个气泡/升。

本发明还提出了一种用于制备平板玻璃的组装件，其包含混合型玻璃制备熔炉和布置在下游的位于熔融金属浴上的浮法玻璃单元，所述浮法玻璃单元由所述熔炉经由至少一个流动通道供应玻璃。

附图简要说明

本发明的进一步特征和优点在阅读以下详细描述后将变得明显，为了理解该详细描述，参考了附图，其中:

-图1是表示根据本发明第一种实施方案的混合型玻璃制备熔炉的侧视图，该混合型玻璃制备熔炉包含具有冷顶的电熔化区，该电熔化区通过第一槽颈部连接至具有热顶的精炼和均质化区，该精炼和均质化区包含第一对流回路和第二对流回路，以及然后的由所述第二对流回路穿过的冷却区，并且其还示出了布置在所述第一槽颈部处的形成“止回”分离装置的堰；

-图2是示出根据图1的熔炉的俯视图，并且其显示了通过第一槽颈部连接到精炼和均质化区的电熔化区，堰被布置在第一槽颈部中，对堰进行设计以防止熔融玻璃从精炼和均质化区返回到电熔化区；

-图3是与图1类似的侧视图，其示出了根据本发明的第二种实施方案的混合型熔炉，其中分离装置由堰和第一槽颈部的底板的至少一个抬高部形成，并且其示出了与所述抬高部相关联的堰，将它们分别进行配置以防止熔融玻璃从熔炉的精炼和均质化区返回到电熔化区；

-图4是类似于图2的俯视图，其示出了根据图3的混合型熔炉并且其示出了与在将熔化区连接到精炼和均质化区的第一槽颈部中的底板的抬高部相关联的优选地可移动的堰；

-图5是类似于图1和图3的侧视图，其示出了根据本发明的第三种实施方案的混合型熔炉，其中分离装置仅由第一槽颈部的底板的抬高部形成，并且其因此示出了抬高部，该抬高部具有比在第二种实施方案中更高的高度，对所述分离装置进行配置以在没有堰的情况下防止熔融玻璃返回，

-图6是详细示出了根据图5的混合型熔炉的一部分的侧视图，并且其示出了第一槽颈部的底板的抬高部的变型实施方案，其包含形成倾斜平面的下降段，能够确保熔融玻璃的深度向精炼和均质化区逐渐变化。

发明详述

在本说明书的其余部分中，将参照在图1至图6中所示的轴系(L、V、T)使用纵向、垂直和横向方向，而不受限制。

当提及纵向方向时，还将使用但不限于术语“上游”和“下游”，以及当提及垂直方向时使用“上”和“下”或“顶”和“底”，并且最后当提及横向时使用“左”和“右”。

在本说明书中，术语“上游”和“下游”对应于玻璃在熔炉中的流动方向，玻璃沿着在图2和图4中所示的混合型熔炉的纵向中轴A-A'从上游流向下游(从A处为上游，从A'处为下游)。

此外，术语“回路”在这里与玻璃在熔炉中的再循环相关地使用，这对于本领域技术人员来说是众所周知的，就像对于玻璃制备熔炉的“冷顶”和“热顶”的概念一样。

图1和图2分别是示出本发明第一种实施方案的混合型玻璃制备熔炉10的侧视图和俯视图(其不是按比例绘制的)。

如上所指出，与上述第三种熔炉设计类似，这里使用术语“混合”来指根据本发明的熔炉，因为在熔炉中的玻璃制备方法期间使用两种不同的能源，分别是电能和燃料能源。

然而，与本发明类似的方案并不超出此范围，因为一方面，电能(构成第一来源)是用于获得玻璃熔化的唯一能源，并且另一方面，化石或等效类型的燃料能源(构成第二来源)仅用于精炼和均质化该玻璃。

根据本发明的混合型熔炉10特别用于供应在熔融金属浴(通常为锡)上的浮法玻璃单元，以制备平板玻璃。

如图1和图2所示，所述混合型熔炉10沿所述熔炉的纵向中轴线A-A'从上游到下游依次包含至少一个电熔化区100、精炼和均质化区200和玻璃冷却区300。。

根据本发明的混合型熔炉10的第一特征，所述混合型熔炉10的熔化区100是用电的。

有利地，所述电熔化区100是“冷顶”类型。

有利地，与现有技术的混合型熔炉相比，在玻璃的制备期间通过仅使用电能来实现熔化玻璃的步骤，在现有技术的混合型熔炉中，熔化步骤是通过燃料能源以及作为辅助加热器的电能来实现的。

所述电熔化区100包含电极110，其用于熔化由原材料和碎玻璃组成的可玻璃化混合物(或“批料”)以获得玻璃浴130。

以已知方式，所述碎玻璃由玻璃碎片组成，这些玻璃碎片是通过回收玻璃而获得的，在随后将其添加到原材料中以再次生产玻璃之前对其进行研磨和清洁。

有利地，所述碎玻璃促进熔化，也就是说通过熔化使可玻璃化的玻璃混合物转变。

此外，通过回收废玻璃(玻璃是无限可循环的)，碎玻璃使得可以该废玻璃进行升级，从而减少制备玻璃所需的原材料数量，并有助于减少玻璃制备方法中的碳足迹。

所述混合型熔炉10包含装料区120，其中布置有装料装置12(也称为批料装料机)，其旨在将可玻璃化混合物引入电熔化区100，所述装料装置12在图1中由箭头示意性示出。

有利地，对所述装料装置12进行配置以将可玻璃化混合物沉积在玻璃浴130的整个表面上，以便在玻璃浴130和电熔化区100的顶部140之间形成绝缘层112，这就是后者被称为“冷顶”的原因。

优选地，所述玻璃浴130均匀地覆盖有由可玻璃化混合物组成的层112，例如厚度为10cm至40cm，在该层下方发生复杂的化学反应，这如本申请的前言中所述，引起熔融玻璃的获得。

在所述冷顶电熔化区100中，在所述电极110周围耗散的功率产生高对流区132，该高对流区132特别包含非常强的上升流，其在铸铁和形成所述可玻璃化混合物层112之间的边界处提供必要的热量。

在根据现有技术的玻璃制备方法中，除了二氧化碳(CO₂)之外，原材料的分解和化石能源作为熔化步骤的燃料的使用也是主要由氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)、卤素和灰尘组成的污染排放源。

有利地，在根据本发明的混合型熔炉10的冷顶电熔化区100中不存在燃烧(火焰)使得NO_x和SO_x污染率是相对非常低的。

此外，虽然可渗透二氧化碳(CO₂)，但是存在于浴130的表面上的可玻璃化混合物层112有利地使得可以通过冷凝或通过化学反应捕获由该熔融玻璃排出的蒸气，所述蒸气根据组成有时是有毒的。

有利地，所述电极110被布置在表面上以便穿过该覆盖玻璃浴130的表面的层112，浸入到玻璃浴130中，如图1所示。

优选地，所述下潜电极110垂直延伸。替代地，所述下潜电极110倾斜地延伸，即是倾斜的，以便相对于竖直方向具有给定的角度。

替代地，所述电极110被布置穿过电熔化区100的底板150，以便浸入该浴130中，上升电极(与下潜电极相反)优选垂直延伸，或者倾斜延伸。

与穿过底板150布置的电极相比，所述下潜电极110也更容易允许控制其磨损状态，并且引起使电能(其有利地更靠近熔化界面)从可玻璃化混合物层112的耗散。

有利地，与上升电极相比，所述下潜电极110使得可以保持电熔化区100的底板150没有任何开口。

优选地，所述电熔化区100的底板150是平的，如图1所示。

作为一个变型，所述底板150包含相对于玻璃浴130的表面在深度上的至少一个变化，所述变化包括至少一个抬高部和/或至少一个水平高度变化。

优选地，所述熔解电极110均匀分布在浴130中。此外，在图1和图2中所示的九个电极110的数量仅为说明性示例，并且因此决不具有限制性。

替代地，所述电熔化区100可以累积地包含浸没电极和上升电极。

根据另一替代布置，所述电极110穿过界定所述电熔化区域100的至少一个侧壁，这时所述电极110水平和/或倾斜地延伸。

有利地，所述电极110由钼制成，这种耐火金属可承受1700℃的温度，特别适合利用焦耳效应熔化玻璃，因为玻璃仅在高温下才变得导电。

有利地，所述电熔化区100包含称为缓冲区134的低对流区，其位于下潜电极110的自由端和底板150之间。

因此，对所述电熔化区100进行配置以在下潜电极110下方具有一定深度(P)，对该深度进行确定以获得这样的低对流缓冲区134。

优选地，所述在下潜电极110的自由端和底板150之间的深度(P)为大于600mm，优选地大于800mm。

这种低对流缓冲区134构成了相对于穿过底板150的上升电极更优选下潜电极110的另一个原因。

有利地，低对流缓冲区134的存在通过促进玻璃在熔化区100中的较长停留时间而直接参与获得高质量玻璃。

有利地，所述电熔化区100和用于精炼和均质化玻璃的区200通过第一槽颈部160(即宽度减小的区)彼此连接，如图2所示。

有利地，混合型熔炉的所述第一槽颈部160使得可以确保当玻璃从电熔化区100流至用于精炼和均质化玻璃的区200时玻璃的冷却。

由于所述第一槽颈部具有大的长度，因此玻璃的冷却将更为显著，来自熔化区100的玻璃在其从上游流向下游穿过第一槽颈部160期间自然冷却。

有利地，所述混合型熔炉10包含用于冷却玻璃的工具500，其能够选择性地冷却在第一槽颈部160中的玻璃。

除了在玻璃流过连接熔化区100和精炼区200的第一槽颈部160期间对玻璃进行冷却之外，这种冷却工具500使得可以进一步增强冷却，并且尤其改变这种冷却，借此，这时有利地实现玻璃的温度调节。

优选地，用于冷却在第一槽颈部160中的玻璃的工具500包含至少一个空气循环冷却装置510。

下面描述了冷却装置510的示例性实施方案，如在示出了第二种实施方案的图3和图4中和在分别示出了第三种实施方案和变型的图5和图6中更具体地示意性示出，使得将有利地参考所述附图。

这种用于玻璃的空气冷却装置510例如至少包含用于将冷却空气引入到混合型熔炉10的所述第一槽颈部160的气氛中的进气工具512。

优选地，用于冷却玻璃的装置510包含布置在第一槽颈部160中的排放工具514，以排放热空气并确保其被新鲜的冷却空气更新。

替代地，排放装置由位于第一槽颈部160下游的抽取工具(未示出)形成，旨在抽取烟气。有利地，热空气随后通过所述抽取工具与烟气一起排出，而混合型熔炉10无需配备额外的工具。

所述玻璃冷却装置510的进气工具512和空气排放工具514例如由支撑第一槽颈部160的顶部的侧壁中出现的一个或多个开口形成。

图3及上文中示意性示出的所述至少一个进气开口和所述至少一个排放开口例如彼此相对地纵向设置，将进气开口布置在第一槽颈部160的上游部分中，而将排放开口布置在第一槽颈部160的下游部分中。

所述进气工具512和排气工具514例如横向地布置在第一槽颈部160的两侧上，或者仅布置在第一槽颈部160的一侧上。

有利地，引入到第一槽颈部160中的冷却空气的温度低于位于所述第一槽颈部160内部的热空气的温度，循环的冷却空气形成传热流体。

优选地，所使用的冷却空气是取自混合型熔炉10外部的大气空气，或者甚至是其中安装有所述混合型熔炉10(供应浮法单元)的建筑物的外壳外部的大气空气。

有利地，控制所使用的大气空气的温度，使得其可以进行调节。例如，空气在被引入之前可以进行预冷却或重新加热以控制其温度。

玻璃冷却主要通过对流实现，其中引入的冷却空气在与玻璃表面接触时升温，然后与由玻璃传递的热量(卡路里)一起被带走。

有利地，空气的循环能够通过鼓风工具(未示出)如风扇来控制，所述鼓风工具与所述进气和/或排气工具相关联，能够进行控制以改变空气循环的流速。

根据另一个实施方案，将用于冷却玻璃的工具500浸没在从上游流到下游穿过所述第一槽颈部160的玻璃中，以便允许其冷却。

这种冷却工具例如由浸没在玻璃中的竖直螺柱形成，这些竖直螺柱通过具有传热流体的冷却回路来冷却，以便排出通过玻璃传递到螺柱的热量。

仍根据另一个实施方案，所述冷却工具500能够冷却与玻璃接触的第一槽颈部160的结构，冷却是从第一槽颈部160的结构的外部进行的。

当然，与第一槽颈部160相关联的冷却工具500(如根据刚刚已描述的各种实例的冷却工具)能够单独实施或组合实施。

有利地，与第一槽颈部160相关联的用于冷却玻璃的工具500使得可以选择性地控制玻璃的温度，该温度很可能会变化，特别是当提拉速率变化时，因为提拉速率的增加会导致玻璃温度的升高。

图2示出了使所述电熔化区100与精炼和均质化区200连接的第一槽颈部160的实例。

从所述电熔化区100到第一槽颈部160的通道涉及玻璃的宽度和通道截面的突然变窄，例如在这里通过壁162和163与熔炉的纵向中轴A-A'形成90°的角度。

从所述第一槽颈部160到用于精炼和均质化玻璃的区200的通道涉及玻璃通道截面的突然加宽，例如这里通过壁262和263与该熔炉的纵向中轴A-A'形成90°的角度。

替代地，在所述第一槽颈部160的入口处的角度可以具有大于90°的值，使得宽度的变窄不那么突然并且更加平缓，并且同样，在所述第一槽颈部160的出口处的角度的值可以进行选择使得沿该熔炉的中间纵轴A-A'的加宽也不那么突然并且更加平缓。

有利地，将经由所述第一槽颈部160从上游流动至下游的熔融玻璃从电熔化区100的下部取出，或者从底部取出，相比之下，那里的玻璃比位于电极110之间的高对流区132中的玻璃“更冷”。

在该第一种实施方案中，所述第一槽颈部160包含优选地平坦的底板(未标出)，使得第一槽颈部160的所述底板在电熔化区100的平坦底板150的延伸部分中水平延伸。

根据本发明，所述混合型熔炉10包含位于所述第一槽颈部160处的“止回”分离装置170，对其进行构造以防止熔融玻璃从精炼和均质化区200返回到熔化区100。

根据由图1和图2所示的混合型熔炉10的第一种实施方案的分离装置170在后面将更详细地进行描述。

根据本发明的混合型熔炉10的第二特征并且与冷顶电熔化区100相反，混合型熔炉10的精炼和均质化区200是“热顶”类型。

对所述混合型熔炉10的精炼和均质化区200进行配置以消除来自电熔化区100的熔融玻璃中存在的气泡(或气态缺陷)，以获得高质量的玻璃，并且这尤其使得可以供应给浮法玻璃单元。

为此，所述精炼和均质化区200包含称为上游再循环回路的第一对流回路210和称为下游再循环回路的第二对流回路220。

优选地，所述第一对流回路210(称为上游再循环回路)在纵向上比所述第二对流回路220更短，如图1所示。

有利地，对应于所述回路210、220的在玻璃中的对流搅拌该玻璃，消除了气泡并增加了玻璃在精炼和均质化区200中的停留时间，从而有助于获得高质量的玻璃。

所述第一对流回路210和第二对流回路220由回路210、220的反转区230分隔开，该反转区230由热点(也称为“源点”)确定，该热点对应于该精炼和均质化区200中的玻璃的最热点，通常在高于1500℃的温度下。

所述精炼和均质化区200包含至少一个燃烧器215，这里优选地包含两个空中燃烧器215，其被布置在拱形顶240下方以获得确定所述回路210、220的反转区230的所述热点。

在所述精炼和均质化区200中，由燃烧释放的热能的一部分通过辐射和对流直接传递到玻璃，另一部分通过拱形顶240传递，拱形顶240通过辐射将热能返回到玻璃，并且其特别由于这个原因被称为“热顶”。

优选地，所述精炼和均质化区200的燃烧器215是在图2中示意性示出的横火焰燃烧器。

因此，在所述精炼和均质化区200中的玻璃的加热是通过燃烧器215的火焰来实现的，该火焰通过在玻璃的表面S上方的燃烧而产生。

在根据本发明的混合型熔炉10中，在其用于制备之后，在熔化区100中进行的熔化玻璃的步骤仅使用电能来实现。

有利地，在所述区域200中通过燃烧化石能源或等效燃料而产生的在该表面的玻璃的加热因此仅旨在实施对从所述熔化区域100中取出的玻璃进行精炼和均质化的步骤。

相比之下，特别地使用根据上述第三种设计的混合型熔炉，由燃烧器215使用的用于燃烧的等效化石能源或燃料不参与熔化步骤，使得在本发明中，该燃料能源相对于进一步用于熔化的电能而言用作“辅助加热器(booster)”。

因此，根据本发明的混合型熔炉10使得可以显著减少在玻璃制备方法中燃料能源相对于电能的份额，其中电能成为主要能源而燃料能源成为次要或辅助能源。

有利地，电力占在用于玻璃制备方法的混合型熔炉中使用的总能源的60％以上、或甚至80％、并且甚至更多。

因此，将理解的是，当一方面可燃能源是化石能源如天然气，另一方面电能全部或部分是从可再生和脱碳能量获得的“绿色”电力时，根据本发明的混合型熔炉10的设计特别有利于减少碳足迹。

精炼均质化区200可包含两个以上的燃烧器215，特别是位于所述反转区230上游和/或下游的燃烧器，其也位于玻璃的表面S上方，能够加热该玻璃的所述表面S，以便通过去除在熔融玻璃中存在的气泡(或气体缺陷)来实现玻璃的精炼和均质化。

事实上，通过调节燃烧器215的功率，可以调节温度的纵向分布，并且从而调节热点的位置，这是熔炉运行的重要参数。

所述燃烧器215通过燃烧产生火焰，燃烧可以通过已知方式组合不同类型的燃料和氧化剂而实现，但是燃料和氧化剂的选择也会直接影响玻璃制备的碳足迹，或者与产品制备相关的温室气体的直接和间接排放，特别是二氧化碳排放(CO₂)。

对于在精炼和均质化区200中的燃烧器215的燃烧，通常使用空气中存在的氧气作为氧化剂，其可以被富集氧气以获得过氧空气，或者在氧燃烧的特定情况下甚至使用几乎纯氧。

一般来说，使用的燃料是天然气。然而，为了进一步改善碳平衡，将有利地使用生物燃料，特别是“沼气”，即通过甲烷化(即有机材料在没有氧气的情况下的发酵)产生的主要由甲烷和二氧化碳组成的气体，或甚至优先使用“生物甲烷”(CH₄)。

更优选地，将使用氢燃料(H₂)，与沼气相比，其有利地不包含碳。

有利地，根据本发明的混合型玻璃制备熔炉10可包括由耐火材料制成的(例如成对和反向)运行的蓄热器或空气/烟气金属交换器(也称为回热器)，其分别使用在由该制备产生的烟道气中包含的热量以预热气体并从而改善燃烧。

如上所指出，根据本发明的混合型熔炉10包含分离装置170，对其进行构造以防止熔融玻璃从精炼和均质化区200返回到熔化区100。

所述分离装置170位于第一槽颈部160处，即在精炼和均质化区200与熔化区100之间，以确保来自玻璃的第一对流回路210的玻璃的“止回”功能。

在该第一种实施方案中，分离装置170包含堰172，该堰172用于部分浸没在熔融玻璃浴130中，如图1和2所示。

更具体地说，根据第一种实施方案的分离装置170仅由堰172构成，其有利地能够防止熔融玻璃从精炼和均质化区200返回到熔化区100。

优选地，所述堰172位于第一槽颈部160的上游端。

有利地，形成所述分离装置170的堰172使得可以增加玻璃在电熔化区100中的停留时间，这有助于获得高质量的玻璃。

优选地，所述堰172在第一槽颈部160的整个宽度上横向延伸，如图2所示。

有利地，将堰172安装成可垂直移动，以使得可以调节在玻璃浴130中的浸没深度，使得位于下方的熔融玻璃通道的截面180能够作为堰172的深度调节的函数而变化。

替代地，固定该堰172，使得熔融玻璃通道的截面180这时是恒定的，即由所述堰172浸入玻璃浴130中的深度确定。

有利地，布置在第一槽颈部160上游的堰172确保覆盖在冷顶电熔化区100中的玻璃浴130的可玻璃混合物层112的固定(相对于热顶精炼和均质化区200而言)。

优选地，可玻璃化混合物层112的界定因此由堰172确保，堰172在玻璃浴130的表面上方垂直地延伸至该端部，如图1所示。

优选地，堰172是可移除的，也就是说可拆卸的，使得所述堰172能够被更换或修理，特别是由于与玻璃接触时发生的磨损，从而有利于混合型熔炉10的维护。

堰172例如由非耐火金属或合金制成，这时所述堰172能够通过冷却流体冷却回路(未示出)、特别是水套类型的回路进行冷却。

有利地，堰172通过限制在第一槽颈部160中的流动并且由于水套冷却流体冷却回路而有助于冷却在第一槽颈部160中的玻璃，该水套冷却流体冷却回路去除了由玻璃传递给堰172的一些热量(卡路里)。

替代地，堰172由耐火材料制成，通常为陶瓷，例如电熔耐火材料“AZS”(氧化铝-锆石-二氧化硅的缩写)或耐火金属(例如钼)。

所述混合型熔炉10还包含至少一个分隔工具174，用于将来自冷顶电熔化区100的气氛与热顶精炼和均质化区200的气氛(特别是包含烟尘)分隔。

有利地，这种分隔工具174使得可以将来自第一槽颈部160的气氛与熔化区100的气氛隔离，特别是当使用空气冷却装置作为冷却在第一槽颈部160中的玻璃的工具时。

优选地，分隔工具174由构成附接于混合型熔炉10的上部结构的元件的隔板(或帘)形成。

与玻璃接触的一组块体通常被称为“下部结构”，并且“上部结构”是布置在下部结构上方的所有材料。

由于在下部结构的槽块体上方的上部结构材料不与玻璃接触而是与熔炉内的气氛接触，因此上部结构材料通常具有与下部结构的罐块体不同的性质。

即使用于上部结构的材料与下部结构的材料相同，例如在热顶的情况下，熔炉结构的这两个部分通常也彼此不同。

替代地，分隔工具174由该上部结构的一部分组成，例如向外开口的双U形隔板。

有利地，堰172这时被安装在隔板的“U”形的两个翼之间，或者安装在连接它们的空底部中。

优选地，在该第一种实施方案中，堰172和气氛隔板174是结构上不同的、独立的元件。

优选地，隔板174不与玻璃表面接触，而是与堰172接触，以建立所述分隔。

有利地，隔板174例如如图1所示地位于堰的后方，即堰的下游。

替代地，隔板174位于堰172的前方，即堰172的上游，或者位于同一垂直平面内。

替代地，堰172和隔板174由单部件制成，从而确保双重功能，一方面，将在熔化区100与精炼和均质化区200之间的玻璃分开的第一功能，另一方面，将具有冷顶140的熔化区100的气氛与具有热顶240的精炼和均质化区200的气氛分开的功能。

替代地(未示出)，如果堰172未如图1所示地被布置在第一槽颈部160的上游，则混合型熔炉1这时有利地包含阻挡工具(也称为“撇渣器(skimming)”)，其能够将可玻璃化混合物层112保留在电熔化区100中。

优选地并且与堰172相似，阻挡工具被布置在第一槽颈部160的上游端，使得在玻璃浴130的表面上的所述可玻璃化混合物不会渗透到第一槽颈部160中。

在第一实施方案中，除了玻璃的防回流功能之外，堰172还通过有利地将可玻璃化混合物层112保持在电熔化区100中来确保这种阻挡工具的功能。

这种阻挡工具的示例性实施方案将在下文中在由图3和图4所示的第二种实施方案和在图5中所示的第三种实施方案中以附图标记176更详细地描述。

在由图1和图2所示的第一种实施方案中，混合型熔炉10有利地包含被设置在所述回路反转区域230中的屏障260或堰壁。

优选地，屏障260从精炼和均质化区200的底板250垂直延伸。

如图1中所示，屏障260包含浸没在玻璃表面S下方的平台部分，其确定玻璃从第一对流回路210(称为上游再循环回路)朝向第二对流回路220(称为下游再循环回路)的通道。

优选地，混合型熔炉10包含调制工具(未示出)，如布置在精炼和均质化区200中的电辅助加热和/或起泡器，其能够使得可以按顺序调节所述回路210、220的对流以促进玻璃制备方法。

有利地，调制工具因此包含电辅助加热(即包含电极的附加电加热工具)和/或起泡器，即用于在底板处喷射至少一种气体(例如空气或氮气)的***，该气体的气泡然后产生玻璃向上运动。

优选地，混合型熔炉10包含位于精炼和均质化区200中的底板250相对于玻璃表面S的深度的至少一个变化270。

所述深度变化270位于包含第一对流回路210的部分中和/或位于包含第二对流回路220的部分中。

有利地，玻璃的深度变化270例如由底板250的至少一个抬高部构成，或者甚至在这里由图1所示的多个抬高部构成。替代地，深度变化270由底板250的至少一个水平高度差构成。

形成深度变化270的底板250的抬高部(即，此处深度的减小)例如由至少一个台阶272或者甚至两个台阶构成。

所述深度变化270可以或多或少是渐进的，例如，在位于屏障260上游的两个台阶272的情况下，通过笔直段274，或者替代地，例如，在位于屏障260下游的台阶322的情况下，通过如所示的倾斜段276，在精炼和均质化区200与玻璃冷却区300的交界处。

优选地，冷却区300因此还包含由抬高部形成的深度变化370。

如图1所示，冷却区300中的深度变化370包括例如位于第二槽颈部320中的台阶322(倾斜连接部276从底板250通向该台阶320)和在台阶322下游的位于工作端330中的另一台阶332。

所述台阶322还通过位于第二槽颈部320和工作端330之间的连接处的倾斜部分376逐渐连接到另一台阶332。

替代地，刚刚已参考图1描述的各自的笔直和倾斜部分可以在一方面的台阶272与另一方面的台阶322、332之间互换，或者仅是同一种类型，也就是说，或者是笔直的，或者是倾斜的。

如图1所示，并且如刚才对连续台阶322和332所述，冷却区300包含底板350，对其进行配置使得相对于玻璃表面S的深度从屏障260开始从上游到下游逐渐减小。

根据本发明的第三个特征，混合型熔炉10在精炼和均质化区200的下游包含所述用于冷却玻璃的区域300，被称为下游再循环回路的第二对流回路220穿过该区域。

所述冷却区300由调理槽310形成，调理槽310与旨在供应高质量玻璃的至少一个流动通道400连通，在位于下游的熔融金属浴(未示出)上的浮法玻璃单元形成成形区。

有利地，冷却区300的调理槽310从上游到下游包含第二槽颈部320，然后包含工作端330。

有利地，精炼和均质化区200的气氛和冷却区300的较冷气氛通过热屏360彼此分开，该热屏360从顶部340垂直延伸到玻璃的表面S附近，优选地在玻璃中不进行回火。

有利地，在相对于熔炉的纵向中轴A-A'横向的任何垂直平面中，在调理槽310中存在具有从下游到上游的纵向速度分量的点(在玻璃中)。

在调理槽310之后，在用于将玻璃供应到成形区的流动通道400中没有回流发生，换句话说，在通道400中的玻璃流动是“活塞”流。

有利地，根据本发明的混合型熔炉10能够提供少于0.1个气泡/升、优选少于0.05个气泡/升的高质量玻璃，这种高质量玻璃特别适合于供应给在熔融金属浴上的浮法玻璃单元。

有利地，混合型熔炉10能够以大于或等于400吨/天，优选地在600至900吨/天之间，或者甚至1000吨/天或更多的提拉速率为在熔融金属浴上的浮法玻璃单元供应具有小于0.1个气泡/升的高质量玻璃。

有利地，根据本发明的混合型熔炉10能够在具有或不具有电辅助加热器的情况下提供类似于火焰熔炉的提拉速率，由此能够向浮法单元供应高质量的玻璃。

根据本发明的用于制备玻璃的混合型熔炉10经由流动通道400将浮法玻璃单元供给到用于制备平板玻璃的熔融金属(例如锡)浴上。

有利地，用于在刚刚已参照图1和图2描述的类型的混合型熔炉10中制备玻璃的方法依次包括以下步骤：

(a)-在冷顶电熔化区中熔化可玻璃化混合物以获得熔融玻璃；

(b)-收集从熔化区穿过被提供有分离装置的第一槽颈部流至精炼和均质化区的熔融玻璃；

(c)-在具有热顶的精炼和均质化区中使所述熔融玻璃进行精炼和均质化，所述精炼和均质化区包含第一对流回路(称为上游再循环回路)和第二对流回路(称为下游再循环回路)；

(d)-在由调理槽形成的冷却区中冷却该玻璃，第二对流回路穿过该冷却区。

有利地，在穿过第一槽颈部160期间，熔化区100中收集的熔融玻璃的温度被降低，所述第一槽颈部160包含由堰172和/或底板165的抬高部161形成的分离装置170。

有利地，根据该实施方案，该方法包括调整步骤(e)，该调整步骤(e)由以下组成：调整可移动堰172的深度，该浸入玻璃中的可移动堰172被布置在连接电熔化区100与精炼和均质化区200的第一槽颈部160中，以控制在熔化区100中收集的熔融玻璃的流速。

有利地，调节步骤(e)使得可以改变从电熔化区100传送到精炼和均质化区200的熔融玻璃的量，例如作为提拉速率的函数进行改变。

在调理槽310中的冷却步骤(d)之后，玻璃流入旨在向浮法玻璃单元供应高质量玻璃的流动通道400中。

有利地，该方法包括调节在第一槽颈部160中的玻璃的冷却的步骤，特别是通过选择性地控制用于冷却玻璃的工具500，例如至少一个空气冷却装置510。

有利地，通过空气冷却装置510的进气工具512引入到第一槽颈部160中的冷却空气的量特别地作为玻璃的温度的函数进行控制。

下面通过与第一种实施方案的比较来描述由图3和图4所示的混合型熔炉10的第二种实施方案。

实际上，根据该第二种实施方案的混合型熔炉10与上面参照图1和图2描述的混合型熔炉是相似的，使得由其给出的描述也适用于该第二种实施方案，但除了下面详细描述的内容外。

相对于第一种实施方案的差异之一在于，第一槽颈部160包含标记为165的底板，该底板165不是平坦的，所述底板165不在电熔化区100的平坦底板150的延伸部中延伸。

实际上，如图3所示，对第一槽颈部160的底板165进行构造以形成至少一个抬高部161。

有利地，抬高部161纵向延伸超过第一槽颈部160的长度的一半，或者甚至超过所述长度的四分之三。

在该第二种实施方案中，混合型熔炉10的第一槽颈部160有利地具有比第一种实施方案的长度更大的长度，这也可以通过比较图2和图4看出。

有利地，对第一槽颈部160的长度进行配置以冷却该旨在流入精炼和均质化区200中的玻璃，因为特别地与火焰熔化相比，通过电熔化获得的熔融玻璃通常具有更高的温度。

举例来说，在熔化区中的玻璃温度约为1450℃，而第一个槽颈部下游部分中的玻璃所期望温度则更多约为1300℃至1350℃。

根据第二种实施方案的特征，第一槽颈部160的底板165的所述至少一个抬高部161形成所述分离装置170的一部分，从而确保防止玻璃返回熔化区100的功能。

有利地，根据该第二种实施方案的分离装置170分别包含堰172，该堰与第一种实施方案的堰类似，其与第一槽颈部160的底板165的所述至少一个抬高部161相关联。

然而，堰172并未定位在第一槽颈部160的上游，而是定位在包含底板165的所述至少一个抬高部161的第一槽颈部160的内部，纵向地在其上游端和下游端之间。

优选地，分离装置170在这里包含该底板165的单个抬高部161。

通过与屏障相比(或堰壁)，所述抬高部161直接由底板165形成并且不附接于底板165，使得抬高部161由形成第一槽颈部160的所述底板165的下部结构的耐火材料构成。另外，屏障是狭窄的结构，具有较小厚度，其受到显著的磨损，使得不能持久地确保玻璃不会返回到熔化区。

如上所述，所述抬高部161较宽，其在第一槽颈部160的大部分长度上纵向延伸，所述抬高部161有利地参与在第一槽颈部160中的玻璃的冷却。

下文将更具体地描述如图3所示的底板165的抬高部161的示例性实施方案。

在图3中，抬高部161从上游到下游依次包含至少一个第一上升段164、第二顶部段166和第三下降段168。

有利地，抬高部161在第一槽颈部160的整个宽度上横向延伸。

当然，这种抬高部161在其总体形状、其尺寸方面可以具有许多种几何变体，特别是根据构成它的各个不同段164、166和168的配置。

优选地，上升段164倾斜一个确定的角度(α)，以形成斜坡，该斜坡能够使熔融玻璃朝向抬高部161的顶部段166上升，如图3所示。

优选地，上升段164为倾斜平面，例如具有包含在20°至70°之间的锐角(α)，所述角度(α)被表示(为了更大的可读性，参见图6)为在抬高部161的上升段164与水平面之间的角度，这里以熔化区100的平坦底板150为参考。

作为变体(未示出)，上升段164为阶梯状，例如，呈楼梯形式，具有至少一个台阶，或者甚至两个或更多个台阶，其高度和/或长度尺寸可以是相同的或不同的。

优选地，顶部段166是平面的，形成水平平台。有利地，顶部段166因此纵向延伸给定长度，优选地在这里大于或等于第一槽颈部160总长度的一半。

顶部段166决定了抬高部161的最大高度H1，并且这还决定了熔融玻璃在第一槽颈部160中的通道截面180(仅部分地由于堰172的原因)。

优选地，抬高部161的下降段168垂直延伸，并与水平延伸的平顶部段166的下游端成直角连接。

根据另一个实施方案，例如图6中所示，将在后面进行描述，对下降段168进行配置以逐渐伴随熔融玻璃从第一槽颈部160流向精炼和均质化区200。

这种段168例如由倾斜平面形成，该倾斜平面可以是或可以不是阶梯状的，特别是像上面针对上升段164的替代实施方案给出的描述那样制成阶梯状。

除了刚刚已描述的所述至少一个抬高部161之外，在该第二种实施方案中，分离装置170还包含与第一种实施方案中相同的至少一个堰172，所述堰172部分浸没在熔融玻璃中。

所述堰172和抬高部161，它们组合形成分离装置170，能够防止熔融玻璃从精炼和均质化区200返回到电熔化区100，也就是说，从玻璃的第一对流回路210返回。

有利地，与所述至少一个抬高部161组合的堰172使得可以共同增加玻璃在电熔化区100中的停留时间，这有助于获得高质量的玻璃。

有利地，堰172能够具有与上面对于第一种实施方案所描述的特征相同的特征。

优选地，堰172是可移除的，也就是说可拆卸的，使得所述堰172能够进行更换或修理，特别是由于与玻璃接触时发生的磨损，从而有利于混合型熔炉10的维护。

同样地，堰172例如由非难熔金属或合金制成，所述堰172这时能够通过冷却流体冷却回路(未示出)、特别是水套类型的回路进行冷却。

替代地，堰172由耐火材料制成，通常为陶瓷，例如电熔耐火材料“AZS”(氧化铝-锆石-二氧化硅的缩写)或耐火金属(例如钼)。

如图3中所示，所述至少一个堰172纵向布置在第一槽颈部160的下游端和上游端之间。

优选地，堰172垂直地定位在抬高部161的顶部段166上方。

优选地，堰172在第一槽颈部160的整个宽度上横向延伸，如图4所示。

有利地，将堰172安装成可垂直移动，以使得可以调节在玻璃浴130中的浸没深度，使得位于抬高部161的顶部段166上方的熔融玻璃通道的截面180能够作为堰172的深度(相对于由高度H1确定的玻璃的深度P1)的调节的函数而变化。

有利地，混合型熔炉10还包含至少一个分隔工具174，例如隔板，以将来自电熔化区100的气氛与特别地包含烟道气的精炼和均质化区200的气氛分开。

如图3和图4中所示，分隔工具174被设置在第一槽颈部160的上游端，邻近电熔化区100。

在该第二种实施方案中，分隔工具174(此处由隔板形成)与玻璃表面接触，或者甚至在其自由端被浸没，以不仅建立了所述气氛隔离，而且还将可玻璃化混合物层112保持在电熔化区100中。

有利地，分隔工具174因此提供另一功能，即阻挡工具176的功能，使得在玻璃浴130表面上存在的可玻璃化混合物层112不会渗透到第一槽颈部160中。

在该第二种实施方案中，阻挡工具176因此由分隔工具174的自由端形成，该分隔工具174由隔板组成，该隔板为此目的而延伸到浴表面130处，或者甚至优选地浸没在玻璃浴130中。

替代地，用于阻挡层112的工具176在结构上与分隔工具174不同，这时所述阻挡工具176能够邻近或远离所述分隔工具174。

图5或图6也示出了这种变体，其代表第三种实施方案，稍后将更详细地描述该第三种实施方案。

所述分隔工具174例如位于阻挡工具176的下游，也就是说距其一定距离。替代地，分隔工具174附接到所述阻挡工具176。

因此，与第一种实施方案相比，可玻璃化混合物层112的界定在此处不是由堰172来确保的，而是通过由图3和4所示的第二种实施方案中的分隔工具174的自由端来确保的，或者通过在图5或6中所示的第三种实施方案中的单独阻挡工具176来确保的。

下面将描述由图5(以及示出了该抬高部的替代实施方案的图6)所示的第三种实施方案，最特别地与第二种实施方案进行对比。

在该第三种实施方案中，如与图3和图4中所示的第二种实施方案或甚至与第一种实施方案相比，所谓的“止回”分离装置170仅由第一槽颈部160的底板165的至少一个抬高部161构成，因此使得不存在可移动堰172。

优选地，混合型熔炉10包含底板165的抬高部161，其具有高度H2，在图5中相对于作为参考的该熔化区100的平坦底板150处的水平线进行表示，所述高度H2比图3中表示的高度H1相对更大。

有利地，第一槽颈部160的底板165的抬高部161具有与上面参照图3所描述的形状相同的形状，即依次由上升段164、顶部段166和下降段168组成。

如图5中所示，在熔融玻璃的表面S与底板165的抬高部161的顶部段166之间的深度P2小于深度P1。

在该第三种实施方案中，熔融玻璃的通道截面180因此不是由有利地可移动地安装的堰172确定，而是仅由底板165的所述高度161确定，使得所述通道截面180尤其不能被改变。

在没有堰172的情况下，混合型熔炉10然而包含如在第一种实施方案和第二种实施方案中的至少一个分隔工具174，其能够将来自电熔化区100的气氛以及来自精炼和均质化区200的气氛各自分隔。

此外，并且如上面作为第二种实施方案的变体所描述的，阻挡工具176优选地与所述分隔工具174不同且分离。

替代地并且如在第二种实施方案中，阻挡工具176由分隔工具174形成，分隔工具174的自由端(即，在此处的下端)优选浸没在玻璃浴130中。

根据图6中所示的第一槽颈部160的底板165的抬高部161的一个替代实施方案，对下降段168进行配置以逐渐伴随熔融玻璃朝向精炼和均质化区200的流动。

这种段168例如由倾斜平面形成，其可以是或可以不是阶梯状的，特别是楼梯形状。

优选地，段168倾斜一个确定的角度(β)，以形成斜坡，该斜坡能够使熔融玻璃朝向精炼和均质化区200的底板250逐渐下降。

对于下降段168，所述角度(β)是钝角，其可以例如具有90°至145°之间的值，所述角度(β)对应于在图6中顶部段166和下降段168连接处所标记的内角。

作为一种变体(未示出)，上升段168不是平坦的而是阶梯状的，例如呈楼梯形式，具有至少一个台阶，或者甚至两个或更多个台阶，其高度和/或长度尺寸可以是相同或不同的。

如图所示，此处玻璃的深度在所述至少一个抬高部161的两侧在纵向上并不相同，分别在电熔化区100的平坦底板150与精炼和均质化区200的底板250的起点(在第一槽颈部160的下游)之间，该精炼和均质化区200可能具有至少一种深度变化。

如前所述，这种抬高部161可以具有关于其总体形状、其尺寸的许多种几何变体，特别是根据构成它的不同段164、166和168中的每一个的构造。

Claims (25)

1.一种用于制备玻璃的混合型玻璃制备熔炉(10)，该玻璃用于供应用于使玻璃漂浮在熔融金属浴上的单元，所述混合型熔炉(10)从上游到下游包含：

-具有冷顶(140)的电熔化区(100)，其包含用于熔化可玻璃化混合物以获得玻璃浴(130)的电极(110)；

-具有热顶的精炼和均质化区(200)，其包含第一对流回路(210)和第二对流回路(220)；和

-由调理槽(310)形成的用于冷却玻璃的区域(300)，所述调理槽(310)被所述第二对流回路(220)穿过，并连接到至少一个流动通道(400)，

其特征在于，所述混合型熔炉(10)包含至少一个被称为第一槽颈部的槽颈部(160)，该槽颈部包含底板(165)并将电熔化区(100)连接至玻璃的精炼和均质化区(200)，并且所述混合型熔炉(10)包含“止回”分离装置(170)，其位于所述第一槽颈部(160)处，对其进行设计以防止在精炼和均质化区(200)内的熔融玻璃返回熔化区(100)。

2.根据权利要求1所述的熔炉，其特征在于，所述分离装置(170)包含旨在被部分浸入所述玻璃浴(130)中的堰(172)。

3.根据权利要求1或2所述的熔炉，其特征在于，所述分离装置(170)包含第一槽颈部(160)的底板(165)的至少一个抬高部(161)。

4.根据权利要求3所述的熔炉，其特征在于，底板(165)的所述至少一个抬高部(161)从上游到下游包含至少一个上升段(164)、顶部段(166)和下降段(168)。

5.与权利要求2组合呈现的根据权利要求4所述的熔炉，其特征在于，所述堰(172)被设置在第一槽颈部(160)中，位于底板(165)的抬高部(161)的顶部段(166)的上方。

6.根据权利要求4或5所述的熔炉，其特征在于，底板(165)的所述至少一个抬高部(161)的所述上升段(164)和下降段(168)中的至少一个相对于水平面是倾斜的和/或包含顶部段(166)。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的熔炉，其特征在于，所述至少一个抬高部(161)具有最大高度(H1，H2)，该最大高度全部或部分地确定了在第一槽颈部(160)中的熔融玻璃通道截面(180)。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的熔炉，其特征在于，所述堰(172)可移动地垂直安装，以允许调节在玻璃浴(130)中的浸入深度。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的熔炉，其特征在于，所述堰(172)是可移除的，也就是说，是可拆卸的，以便特别地允许其在磨损的情况下进行更换并且便于该熔炉的维护。

10.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其特征在于，所述混合型熔炉(10)包含至少一个气氛分隔工具(174)，例如垂直隔板，其能够将具有冷顶的电熔区(100)的气氛与具有热顶的精炼和均质化区(200)的气氛分隔。

11.根据前述权利要求中任一项的熔炉，其特征在于，所述混合型熔炉(10)包含阻挡工具(176)，该阻挡工具被设置在第一槽颈部(160)的上游端，能够将可玻璃化混合物层(112)保持在电熔化区(100)中，使得存在于玻璃浴(130)的表面上的所述可玻璃化混合物不会渗透到第一槽颈部(160)中。

12.与权利要求2组合呈现的根据权利要求11所述的熔炉，其特征在于，用于阻挡可玻璃化混合物层(112)的装置(176)由堰(172)形成。

13.与权利要求10组合呈现的根据权利要求11所述的熔炉，其特征在于，所述阻挡工具(176)由分隔工具(174)形成，所述分隔工具(174)的自由端延伸至玻璃浴(130)的表面，或者浸没在玻璃浴(130)中。

14.与权利要求10组合呈现的根据权利要求11所述的熔炉，其中所述阻挡工具(176)与所述分隔工具(174)分开，使所述阻挡工具(176)连接至分隔工具(174)或远离分隔工具(174)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其特征在于，所述混合型熔炉(10)包含用于冷却玻璃的工具(500)，其能够冷却在第一槽颈部(160)中的玻璃，特别是至少一个空气循环冷却装置(510)。

16.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其特征在于，所述电极(110)被布置在表面上以便浸入可玻璃化混合物中，所述下潜电极(110)优选垂直延伸。

17.根据权利要求1至15中任一项所述的熔炉，其特征在于，所述电极(110)被布置穿过所述熔化区(100)的底板(150)以便浸入所述可玻璃化混合物中，所述上升电极(110)优选垂直延伸。

18.根据权利要求16所述的熔炉，其特征在于，所述电熔化区(100)包含低对流区，其被称为缓冲区(134)，位于下潜电极(110)的自由端和熔化区(100)的底板(150)之间。

19.根据权利要求18所述的熔炉，其特征在于，对所述熔化区(100)进行配置以具有确定的深度(P)以便获得所述低对流缓冲区(134)，优选地所述深度(P)大于600mm，或甚至优选大于800mm。

20.根据前述权利要求中任一项的熔炉，其特征在于，所述第一对流回路(210)和第二对流回路(220)由所述回路(210，220)的反转区(230)分隔，所述反转区由对应于玻璃最热点的热点或热源确定，并且该精炼和均质化区(200)包含至少一个燃烧器(215)，对所述燃烧器进行布置以获得确定所述回路反转区(230)的所述热点。

21.根据权利要求20所述的熔炉，其特征在于，所述混合型熔炉(10)包含被布置在所述回路反转区(230)中的屏障(260)。

22.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其特征在于，所述混合型熔炉(10)包含调制工具，例如布置在精炼和均质化区(200)中的电辅助加热和/或起泡器，其能够调制所述回路(210、220)的对流以促进该玻璃制备方法。

23.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其特征在于，所述冷却区(300)的调理槽(310)从上游到下游包含第二槽颈部(320)，然后包含工作端(330)。

24.根据前述权利要求中任一项所述的熔炉，其特征在于，对所述混合型熔炉(10)进行配置以便以大于或等于400吨/天，优选地600至900吨/天，或者甚至1000吨/天或更多的提拉速率向所述浮法玻璃单元供应玻璃，所述高质量玻璃具有少于0.1个气泡/升，优选地少于0.05个气泡/升。

25.一种用于制备平板玻璃的组装件，其包含根据前述权利要求中任一项所述的用于制备玻璃的混合型熔炉(10)和被布置在下游的在熔融金属浴上的浮法玻璃单元，所述浮法玻璃单元由所述熔炉(10)通过所述至少一个流动通道(400)供应玻璃。