高能效的高溫精煉的製作方法

2024-04-02 03:46:05 2

專利名稱：高能效的高溫精煉的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於精煉玻璃熔體的方法以及裝置。
背景技術：
目前，對於光學和/或技術玻璃和/或玻璃陶瓷的質量有高的要求。一方面，希望這些玻璃儘可能均勻並且不含氣泡和條紋。另一方面，希望所述玻璃是所謂的「生態玻璃」，其應當儘可能不含任何有毒的或環境有害的物質，例如砷或銻。
最終的玻璃和/或最終的玻璃陶瓷的質量主要受精煉所述玻璃熔體的質量影響。改進所述精煉質量的一個途徑基於使用高精煉溫度，因為所述精煉溫度的提高導致所述熔體的粘度降低，並因此導致在所述熔體中的氣泡的上升速度增加，從而可以更好地從所述熔體中除去存在的或產生的氣泡。
另外，對於提高的精煉溫度，特別是超過1700°C的溫度，所謂的高溫精煉劑是可用的。高溫精煉劑的例子是SnO2。SnO2是生態無害的，但只能在高於1500°C的精煉溫度下使用。這使得可能排除了生態成問題的精煉劑，例如As2O5，其在高於1250°C的溫度下就已經可以使用。
在高溫範圍內的精煉，特別是在高於1700°C溫度範圍內的精煉描述在例如文獻DE102006003521A1中。將所述熔體使用放置在所述熔體中的電極進行加熱。然而，其中描述的教導內容不僅僅旨在提高所述溫度。其中的必要特徵是在所述精煉容器中形成穩定的對流翻滾，其是通過在所述熔體中產生大的溫度差異實現的。在所述熔體的內部體積區域和所述熔體的周圍區域之間存在溫度差異。以此方式，所述精煉坩堝的側壁被冷卻。它們被冷卻到如下程度，該程度為所述熔體在冷卻的側壁上固化。因此形成了固有材料的保護層。形成了所謂的「凝殼坩堝」。所描述的教導內容的基本觀點所基於的是如下假設:為了形成對流翻滾，必須通過所述冷卻的側壁冷卻在所述周圍區域中的熔體，並且同時使用所述電極加熱在所述精煉容器內部中的熔體。其中示出的裝置適合用於製造「生態玻璃」。然而，所述冷卻產生了 非常高的能量成本。引入到所述熔體中用於加熱所述熔體的能量通過所述冷卻的側壁從所述熔體中被「直接」帶走。另外，必須使電源尺寸合適以能夠提供所需的電能。同樣，對於所述側壁必須提供充分的冷卻。因為所述側壁的冷卻基於的是輸水銅管，所述冷卻在任何情況下都不能失敗，因為這將導致整個系統的崩潰。因此，必須提供合適的緊急冷卻系統，其涉及另外的複雜性和成本。發明內容
鑑於上述背景，本發明的目的是提供用於製造玻璃和/或玻璃陶瓷和/或用於精煉玻璃熔體的方法和裝置，其中至少緩和了現有技術的缺點。
特別地，希望降低建造和操作精煉系統的財務成本。優選地，希望降低用於精煉的能量需求。然而，應當至少獲得所述玻璃的良好質量，例如採用上述系統獲得的良好質量。另外，還應當可能製造「生態玻璃」。
這些目的已經通過根據本發明獨立權利要求的裝置和方法實現。根據本發明的方法和裝置的有利實施方案在各個從屬權利要求中闡述。
一般性地，本發明建議將所述的現有技術的凝殼壁替換為「熱的」、溫度穩定的金屬壁,例如Ir壁，使得不需要外部主動冷卻，以及傳導加熱和任選另外感應加熱不再被固化的熔體覆蓋的側壁，優選局部地加熱，使得所述熔體通過所述側壁被間接加熱。
首先，本發明提供用於精煉無機非金屬熔體的裝置。所述裝置優選適合用於連續精煉。所述熔體優選是用於製造玻璃和/或玻璃陶瓷的玻璃熔體。
所述裝置包含如下組件:
一精煉坩堝，其具有上側和下側，所述坩堝至少由側壁限定，所述側壁具有在其內表面上的金屬內襯作為熔體接觸表面；
一至少一個加熱構件，該加熱構件用於通過在所述內襯中的電流傳導加熱所述內襯，使得可通過已加熱的內襯加熱所述熔體，其中所述加熱構件和所述內襯通過輸入構件彼此連接，其中
一所述輸入構件通過至少一個上連接頭和至少一個下連接頭以如下方式與所述內襯接觸，所述方式為至少在所述側壁的內襯中，至少在其部分中，能夠產生從所述上側到所述下側或從所述下側到所述上側運行的電流。
包含如下組分的器件也可以描述如下:
一精煉坩堝，其至少由側壁限定，所述側壁具有在其內表面上的金屬內襯作為熔體接觸表面，使得至少在所述精煉坩堝中形成用於精煉所述熔體的體積，該體積由底表面、頂表面和周圍表面限定，
一至少一個加熱構件，該加熱構件用於通過在所述內襯中的電流傳導加熱所述內襯，使得通過已加熱的內襯能夠加熱所述熔體，其中所述加熱構件和所述內襯通過輸入構件彼此連接，其中
一所述輸入構件以如下方式與所述內襯接觸，所述方式為至少在所述內襯的部分中，能夠產生從所述頂表面到所述底表面或從所述底表面到所述頂表面運行的電流。
另外，用於製造玻璃和/或玻璃陶瓷的方法也在本發明的範圍內。所述方法包括如下步驟:
一熔融批料以提供玻璃熔體；
一通過提高至少在與側壁，至少與其部分相鄰的體積或精煉體積中的玻璃熔體的溫度精煉所述玻璃熔體，其中至少所述側壁，至少在其部分中，通過電流進行傳導加熱；
一其中在所述側壁中以如下方式提供電勢差，所述方式為在所述側壁中的電流流動方向或者是從頂部到底部或者是從底部到頂部；
一均質化和/或調整已精煉的玻璃熔體；
一成形和/或冷卻和/或 熱處理已均質化和/或調整的玻璃熔體，使得能夠提供玻璃和/或玻璃陶瓷。
包含如下步驟的方法也可以描述如下:
一熔融批料以提供玻璃熔體；
一通過提高至少在由底表面、頂表面和周圍表面限定的體積中的玻璃熔體的溫度精煉所述玻璃熔體，其中所述周圍表面與側壁相鄰，所述側壁，至少在其部分中，通過電流進行傳導加熱；其中
一在所述側壁中以如下方式或者能夠以如下方式提供電勢差，所述方式為在所述側壁中的電流流動方向或者是從所述頂表面到所述底表面或者是從所述底表面到所述頂表面；
一均質化和/或調整已精煉的玻璃熔體；
一成形和/或冷卻和/或熱處理已均質化和/或調整的玻璃熔體，使得能夠提供玻璃和/或玻璃陶瓷。
在所述方法的優選實施方案中，所述側壁包含在其內表面上的內襯，使得所述體積或所述周圍表面與所述內襯相鄰，和在所述內襯中提供電勢差，和通過所述內襯能加熱所述熔體。
另外，根據本發明的裝置或用於實施本發明的方法也可以描述如下。所述裝置包含如下組件:
一精煉坩堝，該精煉坩堝具有上側和下側，並且至少由側壁限定，所述側壁優選具有在其內表面上的金屬內襯作為熔體接觸表面；
一至少一個加熱構件，該加熱構件用於通過在所述側壁中，優選在所述內襯中的電流傳導加熱所述側壁,優選所述內襯,使得通過已加熱的側壁,優選通過所述內襯能加熱所述熔體，所述加熱構件和所述側壁，優選所述內襯，通過輸入構件彼此連接，其中
一所述輸入構件通過至少一個上連接頭和至少一個下連接頭與所述側壁，優選與所述內襯接觸，所述輸入構件包含用於接觸所述側壁，優選所述內襯的至少一個上連接部件和至少一個下連接部件。所述方法可以在對應於各個器件特徵的方法步驟中進行確切闡述。
特別地，所述方法可以使用根據本發明的裝置實施。根據本發明的裝置尤其適合於實施根據本發明的方法。優選地，根據本發明的方法能夠連續實施。
傳導加熱根據本發明的側壁和優選根據本發明的側壁的內襯是電阻加熱所述側壁。此處相關的是在所述側壁中產生的電流流動方向。就是說，所述電流從頂部流到底部，或者反之。基本上在整個側壁中的電流或者是從上側或頂表面到所述下側或底表面，或者反之。優選地，所述電流流動圍繞所述側壁的整個周圍從所述頂表面到所述底表面或者從所述上側到所述下側延伸，或者反之。然而這並不意味著在整個側壁中電流流動方向是平行的和/或垂直的和/或直的。
已傳導加熱的內襯覆蓋所述側壁的部分或者整個內表面。優選地，所述內襯完全提供所述精煉坩堝的熔體接觸表面。所述內襯由片狀金屬提供。所述內襯具有的厚度例如在0.2mm至3mm量級,優選0.5mm至2mm量級。在本發明的一個實施方案中,所述內襯具有在其部分中改變的截面，使得在所述具有改變的截面的部分中，可以通過改變的電流密度而選擇性調節所述溫度。
在一個實施方案中，所述內襯形成卡圈，該卡圈覆蓋所述側壁的部分或者全部上表面。優選地，所述卡圈能夠完全地或者在其部分中被傳導加熱。
在本發明的另一個實施方案中，所述精煉坩堝具有底部，其至少由所述內襯形成。所述底部提供所述下側。所述 底表面鄰近所述底部。優選地，所述底部或者僅在其部分中不能被傳導加熱，因為通常，所述精煉坩堝的底部處於相同的電勢或者所述底部被設定為相同的電勢。然而，取決於所述實施方案，在所述底部中也可能具有電流，例如當使用在一側布置的單獨的加熱構件時。在本發明的一個實施方案中，所述側壁相對於所述精煉坩堝的底部是傾斜的。
將所述熔體加熱到所述熔體的精煉溫度。用於精煉所述熔體的溫度取決於玻璃的各類型。通常，進入所述精煉坩堝或所述精煉區的熔體的最高溫度比在所述精煉坩堝或精煉區內的熔體的最高溫度低至少約200°C，並且優選低不超過約600°C，優選低約400°C。然而通常，將所述熔體加熱到超過1500°C，優選超過1700°C，最優選超過1800°C的溫度。
所述精煉坩堝和尤其是所述內襯不被主動冷卻。不提供用於選擇性大面積或整體冷卻所述精煉坩堝和尤其是其內襯的冷卻構件。
優選地，這通常導致在所述側壁，優選所述內襯的熔體接觸表面和所述熔體之間的溫度差不超過50°C，優選不超過10°C。
使所述側壁，優選所述內襯的加熱，和/或在所述精煉坩堝中的熔體的生產能力，和/或通過所述精煉坩堝的壁或側壁的熱傳遞彼此適合，使得在供應的能量和放出的能量之間達到平衡，並且因此不發生所述壁材料的過熱。
然而，必要的是用於構造所述精煉坩堝的材料表現出適當的耐溫性。例如，所述側壁，優選所述內襯具有至少1500°C，優選至少1700°C，最優選至少1800°C的適當的溫度穩定性。
對於在低於1700°C範圍內的實施溫度，如下金屬可用於構造所述側壁，優選所述內襯。所述金屬是至少一種選自Pt、Rh、Ir、Ta、Mo、W和Nb的金屬。
對於在特別優選的高於1800°C範圍內的實施溫度，如下金屬可用於構造所述側壁，優選所述內襯。所述金屬是至少一種選自Ir、Ta、Mo、W和Nb的金屬。
優選地，所述內襯是銥內襯，並且由銥或銥合金形成。這種銥內襯具有大於約50重量％，優選大於約90重量％,最優選大於約99重量％的銥含量。例如，在所述銥內襯的情況下，如上指出的優選的溫度是可行的。
除了耐溫性材料外，還優選如下的材料，該材料顯示出儘可能低的導熱性以具有最低可能的到環境中的能量損失。因為通常難於意識到使用單獨的材料，因此在優選的實施方案中，所述側壁具有多層結構。
在一個實施方案中，所述側壁包括至少第一層和第二層，所述第一層優選與所述內襯相鄰。所述第一層具 有與所述第二層相比更高的溫度穩定性或耐熱性。所述第二層具有與所述第一層相比更低的導熱性。所述第一層基本上提供所述系統的穩定性。所述第一層具有與所述第二層相比增加的支承強度。所述第二層基本上提供所述系統的絕熱性。優選地，所述第一層具有基本上L形的截面，並且其一條腿向外延伸超過所述第二層。
在另一個實施方案中，所述側壁包括布置在所述第一層和所述內襯之間的第三層。優選地，所述第三層包含織物。例如，所述第三層使得當熱膨脹時所述內襯能夠在所述第一層上滑動，並且其可能導致對於所述第一和/或第二層的第一熱跳躍或熱調節。
所述第一層由尖晶石組成或包含尖晶石。所述第一層優選具有2W/mK至4W/mK的導熱性。所述第二層包含絕緣材料，優選絕緣磚。其由FL30組成或包含FL30。所述第二層優選具有小於lW/mK的導熱性。特別地，所述第一層的導熱性除以所述第二層的導熱性的比例為至少2。所述第三層可以包含氧化鋯非織造物。
所述絕緣或通過單獨層的熱流動以如下方式進行調節，所述方式為在所述側壁的所有層中，各自的臨界溫度都實質上不突出或不突出過多以至於所述層或所述側壁會崩潰。根據各自的要求，例如精煉體積、生產能力、所述熔體的溫度等，對單獨材料和/或單獨層的尺寸和/或幾何形狀和/或側壁和/或用於精煉的裝置進行選擇。
不僅所述精煉坩堝的結構是相關的，而且另外相關的是分別用於傳導加熱所述側壁或所述內襯的連接到所述側壁或所述內襯的連接頭或電流輸入構件的設計，其應當特別提供所述熔體的逐漸加熱。
所述輸入構件與所述側壁，優選所述內襯通過用於所述內襯的至少一個上連接頭和至少一個下連接頭接觸。所述上和下連接頭提供了從所述輸入構件到所述內襯的接合。在所述上連接頭和所述下連接頭之間，施加電壓以提供用於傳導加熱的電流。優選地，所施加的電壓是交變電壓，使得在所述側壁，優選在所述內襯中的電流是交變的。所述上連接頭與所述上側結合，和所述下連接頭與所述下側結合。然而，這並不意味著所述上連接頭必須在空間上布置在所述下連接頭之上(一個實例示於圖6.ο中)。相反，其含義為通過所述上連接頭，將電流直接地(參見例如圖6.e)或間接地(參見例如圖6.a)供應到所述側壁的內襯，或者從所述側壁的內襯中引導出來，於是所述電流在所述側壁的內襯中從所述上側運行到所述下側或者從所述下側運行到所述上側，並然後通過所述下連接頭引導出來或被供應。
在本發明的一個實施方案中，所述輸入構件包含用於與所述內襯接觸的至少一個上連接部件和至少一個下連接部件。在這種情況下，所述上連接部件與所述側壁和/或所述內襯的卡圈結合。所述下連接部件與所述內襯的底部結合。所述上和下連接部件中的每個都是導電的，特別至少在其部分中是導電的。所述上和下連接部件中的每個是金屬組件或包含金屬。
在一個實施方案中，將所述上連接部件形成為護套，其圍繞所述側壁周圍的部分或完全圍繞 所述側壁周圍延伸，並優選靠於所述側壁的外表面。
在一個實施方案中，將所述下連接部件形成為板或片，其圍繞所述底表面和/或底部的周圍的部分或完全圍繞所述底表面和/或底部的周圍延伸，並優選鄰接所述底表面和/或底部的外邊緣。所述下連接部件延伸例如穿過所述側壁或者在所述側壁的下方延伸到外面，特別是以在所述精煉坩堝的外面是可接觸的方式延伸。
在本發明的另一個實施方案中，所述輸入構件包含用於將所述內襯與所述加熱構件優選通過所述上和/或下連接部件電連接的上接合構件和下接合構件。
在這種情況下，在一個實施方案中，所述上接合構件圍繞所述精煉坩堝的周圍的部分或完全圍繞所述精煉坩堝的周圍延伸，優選圍繞所述上連接部件延伸。在一個實施方案中，另一方面，所述下接合構件圍繞所述精煉坩堝的周圍的部分或完全圍繞所述精煉坩堝的周圍延伸，優選圍繞所述下連接部件延伸。
優選地，將所述上和/或下接合構件形成為金屬板或片狀金屬，使得所述上和/或下連接部件和/或所述內襯可以被二維接觸。優選地，其厚度範圍為約Imm至約50mm,更優選約2mm至約20mm。在本發明的一個優選變體中，所述輸入構件，優選所述上連接頭和所述下連接頭，具有與所述內襯相比擴大的截面，使得在所述內襯中的電流密度相對於在所述輸入構件中的電流密度是增加的。然而，在所述內襯中或內產生的電流密度基本上相同。然而，還可以通過更改所述內襯的截面而選擇性改變在所述內襯中的溫度。
本發明的一個實施方案包含用於冷卻的構件，該用於冷卻的構件與所述輸入構件接合，使得所述輸入構件，至少在其部分中，是可冷卻的。這使得可以降低例如到環境的不希望的熱排放，和/或所使用的材料的過熱。
在一個實施方案中，使所述加熱構件適合於供應在10至IOOHz頻率下的電流，優選在50Hz下的電流。這導致所述精煉裝置的震動，並促進了在所述熔體中氣泡的上升。
在一個實施方案中，將所述加熱構件設計為變壓器。在本申請中可以使用的加熱構件的具體設計取決於要實現的各自的要求，例如精煉體積、生產能力、所述熔體的溫度等。在本發明的一個實施方案中，在所述側壁，優選在所述內襯中可獲得高達20A/mm2，優選高達30A/mm2的電流密度。通常，施加到所述側壁，優選所述內襯上的電勢差的量級可以為IV至50V，和/或總的電流的量級可以為5kA直至100kA。所述電壓例如是AC電壓，其具有IOHz至IOkHz範圍的頻率。
在本發明的另一個實施方案中，提供用於感應加熱所述內襯的構件，使得所述熔體至少其部分還優選被感應加熱。
在另一個實施方案中，提供氣體輸入構件或供應線，其以如下方式延伸穿過所述側壁或穿過所述精煉坩堝的壁，所述方式為在所述內襯背對所述熔體的一側可提供限定的氣氛，優選非氧化性流體的氣氛。在一個實施方案中，將所述流體作為氣體提供，所述氣體優選包含氮氣、気氣、氦氣和/或合成氣體(Formiergas)。
最後，同樣在本發明範圍內的是玻璃製品，優選光學和/或技術玻璃，和/或玻璃陶瓷，其可以通過本發明的方法製造或者已經通過本發明的方法製造。


現在將通過以下示例性實施方案詳細描述本發明。為此目的，參照所附的附圖。在不同的附圖中使用的相同的附圖標記指代相同的部件。
圖1.a和l.b以平面圖(圖1.a)和側視圖(圖1.b)示意性地舉例說明了在玻璃製造中單獨的步驟或組件。
圖2.a和2.b顯示了在根據本發明的精煉坩堝中獲得的熔體的溫度分布，所述坩堝例如具有在所述底部中的入口(「底部進料」/圖2.a)，或者在上部區域中的側向入口(「頂部進料」 /圖2.b )，並且每個都具有側向出口。
圖2.c顯示了對於所述熔體在所述精煉坩堝中的停留時間的模擬結果，在所述停留時間期間，所述熔體暴露於超過1750°C的精煉溫度。
圖3.a和3.b示意性地說明了精煉坩堝的第一和第二示例性實施方案，其分別具有單層和雙層的壁。
圖4.a至4.d示意性說明了精煉坩堝的第三個示例性實施方案，其具有三層壁，在垂直截面中不具有電接合構件(圖4.a)和具有電接合構件(圖4.b)，在平面圖中(圖4.C)，和在水平截面中(圖4.d)。
圖5.a至5.c顯示了在圖4.a中所示的根據本發明的實施方案的修正方案。
圖6.a至6.ο說明了所述精煉坩堝的多種實施方案，所述精煉坩堝具有用於電源的不同布置的觸點或上和下連接頭。
圖7是圖4.a 的圓圈Zl中的細節的示意圖，其具有氣體供應線。
圖8.a和8.b是圖4.a的圓圈Z2中的細節的示意圖，其說明了所述交界區域的第一和第二不例性實施方案。發明詳述圖1.a和1.b說明了所述製造玻璃的單獨步驟和根據本發明構造的並且根據本發明操作的精煉坩堝3的兩個可能位置。為了示例性的目的，說明了用於熔融、精煉、調整、均質和成形玻璃熔體I的系統，以及因此說明了用於製造玻璃的系統。在所述玻璃製造中的第一個工藝步驟是在熔融槽2中熔融起始材料，即批料。例如，顯示了開放的熔融坩堝2，其具有開放的熔體表面la。一旦所述批料變得粘稠，就在熔融槽2中開始所述熔體I的第一次預精煉。為了在所述熔體I中實現均勻性和氣泡消失的最大化，需要充分混合和脫氣所述玻璃熔體I。因此，所述熔融之後是在精煉區3中進行的玻璃熔體I的精煉。所述精煉區3也被稱為精煉室3，或精煉坩堝3。精煉的主要目的是從熔體I中除去物理和化學束縛在所述熔體中的氣體。顯示了兩個根據本發明構造和操作的用於精煉坩堝3的可能位置。一方面，根據本發明的精煉坩堝3可以被緊接或直接布置在坩堝2下遊，並且可以被設計為在所述底部具有入口和在所述上側具有側向出口的精煉坩堝3 (參見圖2.a中所示的溫度分布)。在該變體中，精煉坩堝3分別由側壁10或周圍表面32限定。其具有開放的底表面33和開放的頂表面31。底表面33還可以被稱為底部或下側。頂表面31還可以被稱為上側(參見圖3.b中的另外的圖)。然而，另外可能的是，首先將一種通道布置在熔融坩堝2和精煉坩堝3之間，該通道在這種情況下更確切地是側向入口，通過該入口所述熔體I被供應到精煉坩堝3中。在這種情況下，後者可以被形 成為在精煉坩堝3的上部區域中具有側向入口 3a和側向出口 3b(參見圖2b中所示的溫度分布)。均質化是指所有組分的溶解和均勻分布以及指消除條紋。調整熔體意思是儘快和儘可能精確地調節所述熔體I的溫度。這例如在所述熔融和精煉工藝完成並且所述玻璃要達到理想的模製溫度時，在玻璃熔融爐的通道系統中完成。精煉坩堝3之後是通道4，其在熔體I的流動方向中處於熔體I的下遊，在該通道中完成了所述熔體I的調整。因此，通道4還可以被稱為調整構件4。通過後者，所述熔體I被供應到均質化構件5，所述均質化構件5包含布置在槽中的攪動裝置5a，其用於均質化所述熔體I以及用於從熔體I中除去條紋。均質化玻璃熔體I之後是所述玻璃的成形6。通常，最終的玻璃總是經歷成形處理。取決於產物，將所述玻璃成形為不同的形狀。對於在塑性狀態中加工玻璃，存在五種基本方法:鑄塑、吹塑、牽拉、壓制和滾動。成形或者在緩慢、完全固化所述玻璃料團之後開始，或者在所述玻璃的半液體的，仍粘稠狀態中開始，或者甚至在所述玻璃料團的高溫下和在高度液體狀態中已經開始。特別地，為了製造玻璃陶瓷，需要另外的熱處理，其被稱為陶瓷化。圖2.a和2.b顯示了在每種情況下，在根據本發明的精煉坩堝3中作為模擬結果的熔體I的溫度分布。對於如圖2.b中所示出的溫度分布，根據本發明的精煉坩堝3的明確示例性實施方案示於圖3.&、3.以4.&和5.&至5.(:中。在這些實施方案中，在所述精煉坩堝3中，在熔體I上部形成空間或體積。這意味著，在每種情況下，提供了開放的熔體表面la。首先，圖2.a顯示了首先在圖1說明中提及的根據本發明的精煉坩堝的實施方案和定位。所述坩堝具有用於所述熔體I的入口，其布置在精煉坩堝3的底部中。相反，所述出口布置在精煉坩堝3的上部區域中。因此，精煉坩堝3構成了一種容器，其在其末端面處，即在底表面33和頂表面31處，或者在其上側和底側處，是開放的。精煉坩堝3可以在其部分中具有如下形狀:直的或傾斜的截錐體。在精煉坩堝3的內表面處，布置有內襯50作為熔體接觸表面，其可以被傳導加熱，並且任選除此以外還可以被感應加熱。通常，進入精煉坩堝3的熔體I的最大溫度為比在精煉坩堝3或精煉區3中的熔體I的最大溫度低至少約200°C，並且優選不超過約400°C。例如，熔體I在約1500°C至約1600°C的溫度下進入到精煉坩堝3中的高溫精煉區中，其特別具有最優選在高於1800°C範圍內的溫度。熔體I通過已加熱的內襯50被逐漸地間接加熱，並上升。在精煉坩堝3的末端或者在精煉坩堝的上邊緣的區域中，即在精煉坩堝3的出口處，所述熔體I具有其最高的溫度並且因此具有其最低的粘度。在這種情況下，所述最大的溫度的範圍為約1850°C至約1900°C。另外，在該區域中，距所述熔體表面Ia的距離是最短的。任何存在於所述熔體I中或者已經在所述熔體I中產生的氣泡從熔體表面Ia離開。在內襯50中主導的溫度高於與內襯50接觸的熔體I中的溫度。然而，其處於與熔體I中的溫度類似的量級上。所述熔體I與內襯50接觸的部分的溫度和在內襯50內的溫度的差不超過100°C，優選不超過50°C。圖2.b顯示了根據本發明設計的精煉坩堝3的第二個實施方案。其具有用於熔體I的入口 3a，該入口 3a布置在精煉坩堝3的上部區域中。出口 3b也布置在精煉坩堝3的上部區域中，但在相對於入口 3a的相對側。精煉坩堝3是一種容器，在其上端面或頂表面31或上側是開放的，並且在其下側或底表面33處是被底部封閉的。精煉坩堝3可以在其部分中具有直的或傾斜的截椎體 的形狀。在精煉坩堝3的內表面處，布置內襯50作為熔體接觸表面，其被傳導加熱和任選地除此以外被感應加熱。熔體I從上部側向進入到精煉坩堝3中。熔體I在約1500°C至約1600°C的溫度下進入精煉坩堝3。首先，熔體I在精煉坩堝3內向下降。其沿著已加熱的內襯50流動。通過已加熱的內襯50,其被逐漸加熱並在精煉坩堝3的對側向上升。在精煉坩堝3的末端處或在精煉坩堝3的上邊緣區域中，即在精煉坩堝3的輸出口或出口 3b處，熔體I具有其最高的溫度，並因此具有其最低的粘度。所述最高的溫度，在這種情況下，範圍為約1850°C至約1900°C。另外，在該區域中，距所述熔體表面Ia的距離是最短的。在所述熔體I中存在的或已經產生的氣泡從熔體表面Ia離開。在內襯50中主導的溫度大於在與所述內襯50接觸的熔體I中的溫度。然而，其與在所述熔體I中的溫度處於類似的量級。熔體I的與內襯50接觸的部分的溫度和在內襯50中的溫度的差不超過100°C，優選不超過50°C。模擬結果(參見圖2.c)顯示，在根據本發明的精煉坩堝3中的熔體I的如下停留時間與現有技術中描述的體系(參見本說明書的引言部分)相比增加了，在所述停留時間期間所述熔體暴露於超過1750°C的精煉溫度。所謂的短路流被防止了。熔體I的短路流是指熔體I的流或部分在精煉室3中僅具有短的停留時間，使得對於所述流或所述部分僅能實現不充分的精煉。令人驚奇地，已經發現，在所述精煉室3中不必提供大的溫度梯度，例如目前通過使用冷卻的壁所做的那樣(參見本說明書的引言部分)。採用沒有任何主動冷卻的根據本發明構造的精煉坩堝3能夠獲得的溫度分布將足以產生穩定的對流翻滾。根據本發明，不使用任何主動冷卻的壁或表面，其特別具有超過約1700°C的溫度。相反，使用充分絕緣的壁，使得所述壁材料或絕緣材料沒有過度的應力。這是因為所述壁或所述壁的第一和/或第二層至少與通過所述內襯間接接觸的玻璃一樣熱。將所述絕緣進行調整或者調節充分的熱流，使得一方面所述壁和絕緣材料沒有過度的應力，和另一方面鑑於經濟效能，穿過所述壁的熱流被降低，優選被最小化。這通過適當選擇所述壁材料和所述壁或所述各個層的厚度來實現。根據本發明的精煉坩堝3的明確實施例在下文中給出。圖3.a示意性說明了精煉坩堝3的第一個示例性實施方案的截面。所述精煉室3具有單層結構。精煉室3的側壁10和底部23各自由壁11形成。所述側壁10和底部23 —起限定了精煉室3的內部。它們限定了所述精煉區3的底表面33、周圍表面32和頂表面31 (參見圖3.b)。側壁10和底部23由耐火材料構造。精煉室3的內部或熔體接觸區域用金屬材料50，優選片狀金屬加襯。精煉室3的內表面被所述金屬內襯50覆蓋。內襯50優選完全提供精煉坩堝3的熔體接觸表面。內襯50覆蓋精煉坩堝3的底部23和側壁10。另外，內襯50延伸超過精煉坩堝3的內部上邊緣或其側壁10的內部上邊緣。所述內襯靠在側壁10的上表面IOa上，從而優選完全將其覆蓋。因此，內襯50形成卡圈51。卡圈51相對於側壁10是傾斜的。卡圈51因此被稱為「彎曲件」。其與側壁10形成約45°至135°的角度,在本情況下為約90°。另外，內襯50或內襯50的卡圈51還延伸超過精煉坩堝3或其側壁10的外部上邊緣。該部分靠在精煉坩堝3的外表面並覆蓋其側壁10的上部。一方面，卡圈51至少充分地延伸到該側，使得所述側壁10的臨界溫度在側壁10處不突出或至少不顯著突出。另一方面，卡圈51的寬度受到對於所述坩堝的側向溢流的增加傾向所限。優選地，對卡圈51的寬度和/或長度進行選擇以使得能夠基本上避免短路流。在側壁10的外表面處向下延伸的內襯50的部分形成用於加熱構件的上連接頭60和61。在本實施例中,第一加熱構件71和第二加熱構件72用於傳導加熱所述內襯50。為此目的，可以提供用於所述第一加熱構件71的第一上連接頭60(在該圖中沒有示出附圖標記)和用於所述第二加熱構件72的第二上連接頭61。第一上連接頭60和第二上連接頭61彼此相對布置(還參見圖6.a至6.g)。形成精煉室3的底部53的內襯50的部分提供另外的，在本情況下，用於加熱構件71和72的下連接頭62和63。可以提供用於所述第一加熱構件71的第一下連接頭62 (在該圖中沒有示出附圖標記)和用於所述第二加熱構件72的第二下連接頭63。所述第一和第二加熱構件71和72中的每個優選包含變壓器。藉助於所述兩個變壓器，內襯50被傳導加熱。然而，所述熔體I還可以僅通過單獨的加熱構件被傳導加熱，在本情況下，由所述兩個加熱構件71和72中的一個傳導加熱。因此，基本上不將所述熔體I自身加熱，而是通過已傳導加熱的內襯50將其間接加熱。關於根據本發明的加熱的基本原則的另外細節將在圖4.a至4.d的說明中給出解釋。可以使用另外的加熱器，其優選用於直接加熱所述熔體I，例如藉助於布置在所述熔體1中的電極，或者藉助於輻射加熱器，例如使用燃燒器或電加熱的熱輻射器。
例如，在圖3.a中，如果需要，將任選的燃燒器41布置在熔體表面Ia上方的區域中，在所謂的上部爐40中，從而防止所述熔體表面Ia的冷卻。與燃燒器41 一起，所述上部爐40由頂壁43和側壁42限定。頂壁43和側壁42由耐火材料製備，所述耐火材料例如
Qmn-ZBlm (富矽陶瓷)、莫來石和/或HZFC (高氧化鋯熔鑄料)。側壁42向下延伸超過精煉
坩堝3的上邊緣或超過其側壁10的上邊緣。在上部爐40和精煉坩堝3之間的過渡區域中提供間隙，其特別是為了容許熱膨脹。如上所述的，內襯50也延伸進入到該區域中。在該過渡區域中，布置用於冷卻，優選水冷卻的構件81，例如輸水管，其特別是為了將由精煉坩堝3和上部爐40限定的內部空間與環境密封隔離。也流到所述過渡區域中的熔體I在那裡凍結並密封所述過渡區域。形成了所謂的玻璃窗卡圈80。以此方式，可以防止所述內襯50與環境中存在的氧氣接觸。這在例如所述內襯50由銥形成時是特別重要的，銥在高溫下不耐受氧化。玻璃熔體I覆蓋整個內襯50或整個卡圈51，使得沒有3相邊界。玻璃窗卡圈80的更多的細節和進一步的改進示於圖8.a和8.b中。形成所述底部53的內襯50的部分靠在壁23上，壁23給所述底部提供穩定性。這種壁23提供了一種用於所述底部的基礎。為了有效地保護所述精煉坩堝3免受環境影響，所述基礎23由氣密箱24封閉。總之，圖3.a顯示了一種精煉坩堝3，其包括具有單層結構的壁10和23。壁10的單層11為所述精煉坩堝3提供了機械強度或穩定性，尤其在所述熔體I中溫度超過約1700°C的情況下。另外，這種單層11表現出充分低的導熱性，使得產生的熱保留在所述系統中並且不排放到環境中。如在圖3.a中所示的，底部23和側壁10可以一體地形成，即可以由單獨的組件提供。

圖3.b說明了一種用於精煉的體積，該體積由底表面33、頂表面31和周圍表面32限定。所述精煉體積不需要被限定到所描述的體積，而是還可以包括在卡圈51上的體積。另外，圖3.b顯示了在圖3.a中所示的體系3的變體。側壁10不再具有單層結構，而是具有雙層結構。與所述內襯50相鄰的第一層11具有與所述內襯50的溫度穩定性相似的溫度穩定性，並且為坩堝3提供必要的穩定性。優選地，第一層11表現出高達約2000°C的溫度穩定性。在一個示例性實施方案中，第一層11由耐火陶瓷材料製備，所述耐火陶瓷材料優選基於ZrO2和/或尖晶石。第二層12具有與第一層11相比更低的溫度穩定性。然而，反過來，第二層12具有比第一層11更低的導熱性。因此，第二層12提供了主要的絕熱性，從而所產生的熱保留在所述系統中，並且不排放到環境中。例如，第二層12可以由FL30製成。第二層12具有約1600°C至約1700°C的溫度穩定性。第一層11具有L形截面。其一條腿向外延伸超過第二層12，從而形成第二層12的卡圈。以此方式，所述第二層12不與已加熱的內襯50直接熱接觸。所述底部23或所述底部的基礎23具有高達約2000°C的溫度穩定性。例如，底部23是由耐火陶瓷材料製成的壁，所述耐火陶瓷材料優選基於ZrO2和/或尖晶石。圖4.a至4.d示意性說明了精煉坩堝3的第三個實施方案，其具有三層壁10。首先，圖4.a顯示了精煉坩堝3的水平截面，所述精煉坩堝3不具有接合到所述加熱構件對71和72 (此處未示出)的電接合構件66和68。
精煉坩堝3具有所謂的「頂部進料」，即從上部的入口 3a。所述熔體I的流動方向Ib由箭頭表示。所述熔體I側向流動，在本情況下從左側沿著側壁10的上表面進入到坩堝3中，並在已經通過所述邊緣後向下流動。通過在坩堝3內由已加熱的壁10或內襯50連續加熱，所述熔體I再次向上升，上升高於側壁10的上邊緣，並然後向外側向，在本實施例中向右側流動。所述熔體I平行於所述兩個加熱構件71和72的連接線流動或者沿著所述兩個加熱構件71和72的連接線流動。在本發明的一個變體中，所述熔體還可以垂直於或橫向於該連接線流動。例如，將所述連接部件66和68或法蘭相對於所述熔體I的流動方向Ib旋轉90°。在圖4.b和4.c中，示出了熔體I的流動方向Ib可以或者從圖像平面向外延伸或者在所述圖像平面內延伸。在左側顯示的卡圈51限定了用於所述玻璃熔體I的入口 3a。在右側顯示的卡圈51限定了用於所述玻璃熔體I的出口 3b。由於所述內襯50被充分「能量化」或者傳導加熱，因此所述熔體I不僅在坩堝3的內部空間被加熱，而且在所述左側卡圈51上就已經被加熱，並且在所述右側卡圈上還仍被加熱。精煉坩堝3的內部或內體積形成所述精煉空間，該精煉空間由底表面33、頂表面31和周圍表面32限定。所述精煉體積不需要被限定到所描述的體積，而是還可以包括在卡圈51上的體積。周圍表面32由側壁10或側壁10的內表面IOb界定或限定，或者由側壁10的內襯50界定或限定。底表面33由內襯50的底部53限定或定義。頂表面31例如由坩堝3的上部開口限定。壁10的結構類似於在圖3.b中顯示的結構。作為第一個區別，將另外的第三層13布置在為坩堝3提供主要機械穩定性的第一層11和內襯50之間。通常，第三層13是耐溫性，優選高達約2100°C的織物。織物的一個例子是毛氈。所述材料的一個例子是Zr02。在優選的實施方案中，第三層13包含ZrO2毛氈。所述第三層13實現了例如在安裝過程中，機械保護所述第一層11免受所述內襯50的影響。另外，在熱相關的膨脹或收縮過程中，內襯50可以在第三層13上滑動。另外，第三層13起到了一種捕獲從所述內襯中散出的顆粒的捕集器的作用。第三層13覆蓋側壁10的上表面IOa和內表面10b。其形成一種第二內襯。 熔體I通過由電流傳導加熱內襯50的側壁52，至少在其部分中，被加熱。在本實施例中，整個內襯50被傳導加熱。這是因為電力在內襯50的上部外邊緣處，和在其中側壁52併入底部53中的下部內邊緣處被提供。通過施加電壓Ul和U2從而在所述內襯中產生電勢差，當Ul古U2時，產生電流。對於U1>U2，在所述內襯50中電流流動的方向由箭頭表示(參見圖4.b)。在該說明的實施例中，在所述內襯50的側壁52中以如下方式提供電勢差，所述方式為在側壁52中的電流流動方向是從所述頂表面31到所述底表面33，或者從所述上側3c到所述下側3d。由於內襯50的卡圈51也被加熱，電流的方向是從卡圈51的外側向內朝向側壁52，並且在側壁52中從所述頂表面31到所述底表面33。底部53通常不被傳導加熱，或者至少在兩個加熱構件71和72的情況下不被傳導加熱，因為其處於均一電勢下，並且因此沒有電流流動。沒有電流從左側的卡圈51流動到右側的卡圈51，即不從入口 3a朝向出口 3b流動,或者反之。在該實施方案中，使用兩個加熱構件71和72實現加熱。電力供應不是通過點實現的，而是寧願通過面實現的。為此，參照圖4.b至4.d。內襯50可以作為單獨的組件提供。其優點是沒有或者僅有很少的邊緣必須被密封。然而，在本實施例中，內襯50被形成為兩個部分。內襯50的側壁52和卡圈51由第一個優選單片組件提供。內襯50的底部53由第二組件提供。側壁52的下表面靠在底部53上。優選地，將側壁52和底部53焊接在一起。在優選的實施方案中，提供內襯50的底部53的組件的表面積大於精煉區3的底表面33 (參見圖4.d)。為了更好說明，這可類比為坐落在墊盤上的杯子。所述墊盤通常比所述杯子的底部具有更大的表面或更大的直徑。因此，形成一種延伸或卡圈。這提供了如下優點:可以容易地建立與這種卡圈的觸點，並且因此容易地建立與所述底部53的接觸點。優選地，該區域要被形成得比所述底表面33更厚，使得此處焦耳加熱可以保持為最小。內襯50的底部53使用下連接部件65接觸(也參見圖4.d)。後者接觸下連接頭62和63 (參見圖6.a至6.g)。將下連接部件65與所述底部53結合。優選地，下連接部件65是環狀法蘭65，優選圓形法蘭。環狀法蘭65可以如所示那樣嚙合底部53的外邊緣。但也可以提供延伸元件64作為中間片，以允許補償長度方面的熱變化(參見圖3.a和3.b中的延伸板64)。優選地，將環狀法蘭65焊接到底部53上。所述環65優選完全圍繞底部53的周圍延伸。環65由金屬製成，例如構成鎳法蘭65。環65延伸穿過側壁10或在側壁10的下側延伸到外側。連接部件65提供了在內襯50和加熱構件對71和72之間的兩個電連接頭中的一個，特別是通過下接合構件66實現(參見圖4.d)。內襯50的卡圈51通過上連接部件67接觸(也參見圖4.C)。在此，使上連接部件67與側壁52和卡圈51結合。其接觸內襯50的上部。上連接部件67嚙合側壁10的外表面10c。其構成護套，例如圓筒狀護套，所述護套優選完全圍繞坩堝3的周圍或圍繞其側壁10的外表面IOc延伸。護套67由金屬製成`，例如構成鎳法蘭67。上連接部件67提供了在內襯50和加熱構件71和72之間的兩個電連接頭中的另一個，特別是通過上接合構件68實現。圖4.b類似於圖4.a。在此另外示出了接合到加熱構件71和72的接合構件66和68。圖4.c顯示了平面視圖的圖4.b的系統。圖4.d顯示了沿著截面線A-A的截面中的圖
4.b的系統。接合構件66和68建立了在內襯50和加熱構件71和72之間的電連接頭。將接合構件66和68形成為板，將該板電接合到法蘭65和67上，優選通過與其鄰接實現。接合構件66和68和法蘭65和67分別還可以被整體形成，或者被整件形成。接合構件66和68向外輻射狀延伸。如在圖4.c和4.d中所示的，它們完全圍繞精煉坩堝3的周圍延伸。這導致更均勻的電流分布並因此導致更均勻的內襯50的加熱。例如，此處使用兩個加熱構件71和72。將由所述兩個加熱構件71和72產生的電流從相對側，並因此在彼此約180°的角度下供應到內襯50。加熱的理想情況是圍繞內襯50的周圍供應均勻的電流。一個實例是旋轉對稱電源。為了接近該理想情況，可以使用多個加熱構件71和72和/或多個電源區域。優選地，所述多個加熱構件71和72和/或所述多個電源區域被布置為彼此具有大約相同的角空間。例如，兩個連接頭間隔180°，如已示出的那樣，或者三個連接頭間隔120°的角度，四個連接頭間隔90°的角度，以此類推。下連接部件65和結合的下接合構件66以及上連接部件67和結合的上接合構件68 一起形成用於內襯50的電力輸入構件，並且因此用於加熱所述內襯。一個或多個下連接頭62和/或63具有與其結合的下連接部件65和下接合構件66。一個或多個上連接頭60和/或61具有與其結合的上連接部件67和上接合構件68。優選地，用於內襯50的輸入構件65至68比內襯50具有更大的截面。因此，在輸入構件65至68中的電流密度降低。因此，在輸入構件65至68中不產生熱，而是在所述內襯50中產生熱，從而降低了不希望的例如到環境中的熱消散。在一個實施方案中，將用於內襯50的輸入構件65至68冷卻，至少在其部分中冷卻。這使得因為輸入構件65至68的電阻降低而可以降低不希望的熱損失，尤其是到環境中的熱損失。例如，在側壁和底部之間的鄰接邊緣的區域配備冷卻裝置。這使得進入到該區域中的熔體凍結並且提供密封(參見例如在圖3.a和3.b中在延伸部件64附近的冷卻構件 81)。圖5.a至5.c說明了在圖4.a中表示的精煉坩堝3的變體。首先，圖5.a顯不了其中所述內襯50不僅僅被傳導加熱的實施方案。在一部分中，內襯50被另外感應加熱。例如，卡圈51被另外感應加熱。優選地，形成用於所述熔體I的出口 3b的卡圈51被另外加熱。為此目的，將線圈73布置在出口 3b的區域中。以此方式，如果必要，所述熔體I的溫度可以在精煉的末端處上升，並且因此可以促進所述熔體I的精煉。使感應器的幾何形狀和震蕩電路的頻率適合於精煉坩堝3的相應幾何形狀。圖5.b顯示了一個實施方案，其中選擇性改變內襯50的厚度，特別是其部分中的厚度，從而影響在內襯50中要產生的溫度分布並因此還影響熔體I的溫度分布。例如，將形成所述卡圈51和此處形成用於熔體I的出口 3b的內襯50的厚度選擇為大於在側壁10上的內襯50和52的厚度。這導致在出口 3b處降低的電流密度和因此降低的溫度。以此方式，例如，過度加熱和結合的熔體組分的「蒸發」能夠被降低或防止。圖5.c顯示了精煉坩堝3的一個實施方案，其在出口 3b的區域中與用於熔體I的入口 3a相比具有擴大的卡圈51。這使得已加熱的熔體I可以移動延長的距離，在這裡，所述熔體水平低並因此氣泡需要較少時間逃逸。以此方式，可以改進精煉。同時，所述熔體I可以冷卻，使得當隨後接觸裝置3下遊時，預計沒有或僅有輕微的不關鍵的侵蝕。選擇出口3b或在出口 3b處的卡圈51或定義其尺寸，特別是其長度，使得熔體I可以被冷卻到如下溫度，該溫度不實質性影響或損害在精煉裝置3下遊的單元的材料，例如耐火材料。本發明的一個方面基於如下事實:至少精煉坩堝3的側壁10，優選內襯50的側壁53，優選至少在其部分中或完全地被傳導加熱。實施所述傳導加熱使得在精煉坩堝3的側壁10中，優選在內襯50的側壁52中，以如下方式提供電勢差，所述方式為在側壁10或52中的電流流動的方向為從所述頂表面31到所述底表面33，或者從所述底表面33到所述頂表面31。在內襯50中或在內襯50的側壁52中的電流從精煉坩堝3的上側3c運行到下側3d，或者從下側3d運行到上側3c。關於這一點，圖6.a至6.h顯示了精煉坩堝3的簡化的截面，更準確地講精煉坩堝3的內襯50的簡化的截面，其分別具有不同布置的用於輸入所述電流或用於施加電壓的連接頭。為了更好理解的目的，在此示出了連接頭60至63。它們指定了其中所述電流要被輸入到內襯50中的區域。這些被布置在內襯50的不同區域中。電壓再次被稱為Ul和U2。例如，Ul具有的正值，其中U1>0V 。相反，U2處在地電勢，例如其中U2=0V。示出的箭頭指出電流的方向。圖6.a顯示了如已經在圖4.a中顯示的連接頭或電力輸入方案。在這種情況下，所述電力輸入方案被設計為用於兩個加熱構件71和72。提供兩個上連接頭60和61和兩個下連接頭62和63。在精煉坩堝3的內部下邊緣處布置所述兩個下連接頭62和63，其中所述側壁52併入到內襯50的底部53中。由於形成所述底部53的內襯50處在相同的電勢U2下，所述底部53將不被傳導加熱。在形成所述卡圈51的內襯50的各自外部上邊緣處布置所述兩個上連接頭60和61。在隨 後的圖中，對用於所述兩個上和所述兩個下連接頭的附圖標記60至63和用於內襯50的部分的附圖標記51至53和用於所述上側和下側的附圖標記3c和3d的指示
已經被省略。圖6.b顯示了如已經在圖5.c中顯示的電力輸入方案。出口 3b與所述熔體I的入口 3a相比是擴大的。另外，卡圈51在側壁10的外表面Ilc上向下延伸。這已經示於圖
3.a和3.b中。因此，將連接頭60和61布置在所述外表面IOc處。否則，連接頭62和63與圖6.a中顯示的連接頭62和63相同。為了避免重複，附圖標記與如上所述相同。圖6.c顯示了其中只提供單獨的加熱構件71的電力輸入方案。儘管這樣的電力供應確實是完全不對稱的，但這種類型的電力供應可充分用於精煉，因為沿著Ul和U2之間的最短路徑的局部加熱將導致沿著該最短路徑的電阻增加，從而由於在較不熱的區域中的電阻較低，所述電流將逐漸「擴張」到或「取其道」穿過所述周圍。這由虛線箭頭指示。在本發明的這個變體中，由於這種單側布置的加熱構件71，電流可能甚至在底部53中流動。圖6.d顯示了一種電力輸入方案，其中首先不將所述上連接頭60和61布置在卡圈51的外邊緣處，而是例如布置在卡圈51的中間。同樣，所述下連接頭62和63不再位於角落中。它們被布置在底部53自身中。在該實施方案中，電流將也流經所述底部53的一些部分，其將與側壁52 —起被部分加熱。將不於圖6.a至6.d中的實施方案的內襯50的側壁52直立地或垂直於底部53布置。相反，圖6.e至6.h說明了一些實施方案，其中所述側壁52相對於所述垂線或直立方向傾斜，這產生了梯形截面。這種傾斜降低了氣泡在側壁52上的粘附性，因為在與側壁52相互影響的區域內存在的氣泡通常垂直向上升，而非沿著傾斜的側壁52上升。優選地，在側壁52和所述垂線或直立方向之間形成的角度的範圍為1°至15°。所述氣泡可能已經包括在所述熔體I中和/或可能通過所述精煉已經產生。氣泡的粘附性可以另外通過在10至IOOHz的頻率(供電頻率)下將電流從加熱構件71和/或72輸入到所述內襯50中而降低。在本發明的簡化實施方案中，將對於各個國家有代表性的供電頻率輸入。例如在歐洲，這是約50Hz，而在美國，為約60Hz。結果是裝置3的震動。由於所述高電流密度，所述氣泡從所述內襯50上被「震掉」。通過使用更高的頻率，例如高達約IOkHz的頻率，氣泡的形成可以被至少降低，或者避免。為此目的，加熱構件71和/或72可以包括變頻器。圖6.e顯示了基本上類似於圖6.a中所示方案的電力輸入方案。為了避免重複，參照如上與圖6.a相關的描述。然而，在這種情況下，所述內襯50具有2-部件結構，其由作為內襯50的第一部件的側壁52和作為內襯50的第二部件的底部53組成。所述底部53延伸超過與側壁52鄰接的鄰接邊緣。也就是說，底部在所述側面處突出。因此，形成一種延伸或卡圈。所述兩個下連接頭62和63在該延伸處嚙合。這種構造允許容易連接到未示於此處的下連接部件65 (參見圖4.d)。圖6.f顯示了基本上對應於圖6.b中所示方案的電力輸入方案。除了壁52的傾斜，該構造的另一個差異是其不具有在所述入口 3a處的卡圈。圖6.g顯示了在所述底表面33中具有入口 3a的精煉坩堝3中的電力輸入方案。例如，所述電源的極性和因此在所述內襯50中的電流流動方向已經反轉。另外，圖6.h顯不了一種電力輸入方案,其中將連接頭60至63以如下方式布置在側壁52處，所述方式為既不放置在所述邊緣處，也不在所述角部，而是在它們之間的範圍中。上連接頭60和61和下連接頭62和63被布置在側壁52上。因此，側壁52僅在其部分中被傳導加熱。圖6.1顯示了其中所述底部不再具有平面形狀而是曲面的實施方案。同樣，在該實施方案中，所述精煉體積可以具有與其結合的底表面33，該底表面33在這種情況下是彎曲的。圖6.j，相反，顯示了具有基本上三角形截面的實施方案。在此，基底33由所述三角形的下部點形成。另外，下連接頭62和63重合在一個點或在很小的區域中。圖6.k顯示了具有完全曲線構造的實施方案。作為進一步的發展，圖6.1顯示了在這種情況下由兩個彎曲的表面形成的變體。圖6.m和6.η顯示了其中所述電流部分地垂直於實際的電流流動方向或甚至與實際的電流流動方向 相反的方向運行的實施方案。在此重要的是，從整體考慮，所述電流仍從底部運行到頂部。最後，圖6.0顯不了其中所述內襯50在所述外表面處向下延伸的實施方案,其向下延伸如此遠以至於當考慮空間時，所述上連接頭60和61在所述下連接頭62和63下面。然而，重要的是所述電流仍以如下方式供應到所述內襯50，所述方式為在側壁10的內襯52中的電流流動方向從頂部延伸到底部。在所有示出的實施方案中，對在側壁52中的電勢差進行選擇以使得在側壁52中的電流流動方向為從所述頂表面31到所述底表面33(圖6.a至6.f和6.h至6.0)，或者反之，從所述底表面33到所述頂表面31 (圖6.g)。因此，所述電流從所述上側流動到所述下偵牝或者反之。因此可見所述電流將不流動，使得在與所述熔體I接觸的側壁52中的電流流動方向被反轉或完全反轉，因此在一個側壁52中的電流流動例如將從所述頂表面31到所述底表面33，而在相對側的側壁52中是從所述底表面33到所述頂表面31。圖7顯示了圖4.a的細節Zl的示意圖。在側壁52中，布置或引入氣體供應線90。以此方式，可以在所述背側或內襯50或53背對所述熔體的側面處應用限定的氣氛。優選地，施加非氧化性流體的氣氛。優選地，所述流體作為氣體提供。所述氣體是至少一種選自氮氣、惰性氣體和氫氣的氣體。這使得能夠對所述內襯50或53提供抗氧化的有效保護，特別是對於由銥製成的內襯50或53，因為銥在高溫下不耐受氧化，特別是關於環境中的氧氣。不需要通常實施起來複雜的完全氣密的結構。優選地，所限定的氣氛不構成流動體系，而是基本上靜態的體系，其沒有穩定的流體交換。以此方式，能夠降低在高溫下金屬內襯50的揮發，因為在所述固體和所述氣體或液體相之間將達到熱力學平衡。圖8.a和8.b說明了圖4.a的細節Z2的視圖，其具有第一和第二示例性實施方案的過渡區域，其中一方面建立連接到所述內襯50或51的連接頭，和其中完成了到相鄰裝置4或到上部爐40的過渡。所述過渡區域被設計為所謂的玻璃窗卡圈80。圖8.a顯示了根據本發明的玻璃窗卡圈80的第一實施方案。內襯50的卡圈51延伸超過側壁10的外邊緣，向下「彎曲」並嚙合連接部件67或用於加熱所述內襯50的法蘭。以此方式，建立了電連接頭。優選地，內襯50或內襯51的末端有彈性地嚙合連接部件67，使得可以補償熱線性膨脹。為此目的，優選地，內襯50的末端邊緣被「彎曲」。在所述內襯50、連接部件67的頭部端和由例如Pt片44覆蓋的耐火材料42之間，形成中間空間，其可以被所述熔體I填充。連接部件67具有L形。在其上水平腿下，布置冷卻構件81，例如輸水管道。這使得流動到所述中間空間的熔體I凍結以形成固有材料的保護性護套並且封閉所述過渡區域，優選氣密性封閉。圖8.b顯示了根據本發明的玻璃窗卡圈80的第二個實施方案。所述內襯50和卡圈51沿著側壁10的外表面延伸的區域類似於關於圖8.a描述的區域。為了避免重複，因此參照如上圖8.a的描述。現在，所述連接部件67向上延伸超過內襯50的末端或邊緣。連接部件67具有一種坐落在所述L形上的延伸部或延長部。優選地，所述延伸部一直延伸到側壁10的上邊緣。因此，中間空間形成在內襯50和連接部件67之間，其可以被所述熔體I填充。在所述連接部件67的延伸部中或延伸部處，布置冷卻系統或冷卻構件81。同樣，冷卻構件81的一個可能的實施方式是輸水管道系統81。以此方式，流到所述中間空間中的熔體I可以凍結以形成固有材料的保護性護套並且封閉所述過度區域，優選氣密性封閉。本發明的一個優點例如是，與現有技術的裝置(參見DE102006003521A1)相比，能量消耗降低60至80%。另外，不需要另外的故障保險冷卻塔。最後，該技術不取決於所用的玻璃的導電性。這提供了高度的靈活性。例如，當從硼矽酸鹽玻璃改變到玻璃陶瓷或改變到無鹼玻璃時，不需要改變。對於本領域技術人員顯而易見的是，所描述的實施方案應被理解為實施例。本發明不限於這些示例性實施方案，而是可以在不偏離本發明主旨的情況下以多種方式變化。

各個實施方案的特徵以及在說明書一般部分中提及的特徵可以彼此組合。附圖標記列表I 熔體或玻璃熔體Ia熔體表面或自由熔體表面Ib熔體的流動方向2 熔融槽或熔融單元3 精煉坩堝或精煉區3a精煉坩堝的入口3b精煉坩堝的出口3c精煉坩堝的上側3d精煉坩堝的下側4 通道或調整構件5 均質化構件5a攪動器構件6 成形構件
10側壁或周圍表面IOa側壁的上表面IOb側壁的內表面IOc側壁的外表面11第一層12第二層13第三層23精煉坩堝的底部或基礎24箱或氣密箱31頂表面32周圍表面33底表面40上部爐41燃燒器42上部爐的側壁43上部爐的頂壁44片狀金屬或鉬片50內襯51內襯的卡圈52內襯的側壁53內襯的底部60第一上連接頭61第二上連接頭62第一下連接頭63第二下連接頭64延伸元件或延伸板65下連接部件，尤其是用於底部的，或者法蘭或鎳法蘭

66下連接部件和加熱構件之間的下接合構件67用於側壁和/或卡圈或法蘭或鎳法蘭的上連接部件68在上連接部件和加熱構件之間的上接合構件69在所述兩個接合構件之間的絕緣71第一加熱構件或第一變壓器72第二加熱構件或第二變壓器73感應線圈80玻璃窗卡圈81冷卻構件或輸送流體的管或管系統90氣體供應
權利要求
1.用於精煉，特別是連續精煉無機非金屬熔體，優選玻璃熔體的裝置，該裝置包含: 一精煉坩堝(3)，其具有上側(3c)和下側(3d)，所述坩堝至少由側壁(10)限定，所述側壁(10)具有在其內表面(IOb)上的金屬內襯(50，52)作為熔體接觸表面； 一至少一個加熱構件(71，72)，該加熱構件用於通過在所述內襯(50，52)中的電流傳導加熱所述內襯(50，52)，使得通過已加熱的內襯(50，52)能夠加熱所述熔體，其中所述加熱構件(71，72)和所述內襯(50，52)通過輸入構件彼此連接，其中 一所述輸入構件通過至少一個上連接頭(60，61)和至少一個下連接頭(62，63)以如下方式與所述內襯(50，52)接觸，所述方式為至少在所述側壁(10)的內襯(50，52)中，至少在其部分中，能夠產生從所述上側(3c)到所述下側(3d)或從所述下側(3d)到所述上側(3c)運行的電流。
2.如前述權利要求中所請求保護的裝置，其中所述內襯(50)形成至少部分覆蓋所述側壁(IO )的上表面(I Oa )的卡圈(51 )，和其中特別地，所述卡圈(51)是可傳導加熱的。
3.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中所述輸入構件包含用於接觸所述內襯(50，51，52，53)的至少一個上連接部件(67)和至少一個下連接部件(65)。
4.如前述權利要求中所請求保護的裝置，其中將所述上連接部件(67)與側壁(10，52)和/或所述內襯(50)的卡圈(51)結合，和將所述下連接部件(65)與所述下側(3d)和/或所述精煉坩堝(3)的底部(53)結合。
5.如前述權利要求中的任一項所請求保護 的裝置，其中將所述上連接部件(67)形成為護套，該護套圍繞所述側壁(10)的周圍延伸,至少圍繞其部分延伸，並且優選嚙合所述側壁(10)的外表面(10c)。
6.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中將所述下連接部件(65)形成為板，該板圍繞所述下側(3d)和/或所述底部(53)的周圍延伸，至少圍繞其部分延伸，並且優選與所述下側(3d)和/或所述底部(53)的外邊緣鄰接；和/或其中所述下連接部件(65)穿過所述側壁(10)或者在所述側壁(10)的下方延伸到外部，並且特別是在所述精煉坩堝(3)的外部是能連接的。
7.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中所述輸入構件包含用於將所述內襯(50，51，52，53)與所述加熱構件(71，72)電連接的上接合構件(68)和下接合構件(66)，所述電連接優選通過所述上和/或下連接部件(65，67)實現。
8.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中所述上接合構件(68)圍繞所述精煉坩堝(3)的周圍延伸，優選圍繞所述上連接部件(67)延伸，至少圍繞其部分延伸，和其中所述下接合構件(66)圍繞所述精煉坩堝(3)的周圍延伸，優選圍繞所述下連接部件(65 )延伸，至少圍繞其部分延伸。
9.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中所述輸入構件具有與所述內襯(50，51，52，53)相比擴大的截面。
10.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其包含至少一個用於冷卻的構件(81)，該用於冷卻的構件(81)與所述輸入構件結合，使得所述輸入構件至少在其部分中是可冷卻的。
11.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其包含用於感應加熱所述內襯(50，51)從而使得所述熔體(I)至少部分地能優選被另外感應加熱的構件(73)。
12.如前述權利要求中任一項所請求保護的裝置，其中所述內襯(50，51，52，53)在其部分中具有改變的截面。
13.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中所述側壁(10)相對於所述精煉坩堝(3)的下側(3d)和/或底部(53)是傾斜的。
14.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中所述側壁(10)具有多層結構。
15.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中所述側壁(10)包括至少第一層(11)和第二層(12)，所述第一層(11)優選與所述內襯(50，51，52，53)相鄰；其中所述第一層(11)與所述第二層(12)相比具有更高的溫度穩定性，和所述第二層(12)與所述第一層(11)相比具有更低的導熱性。
16.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中所述側壁(10)包含第三層(13)，該第三層(13)布置在所述第一層(11)和所述內襯(50，51，52，53)之間，和其中所述第三層(13)優選包含織物。
17.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中所述第一層(11)具有基本上L形的截面，和其中其一條腿向外延伸超過所述第二層(12)。
18.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其包含氣體供應線(90)，該氣體供應線(90 )延伸穿過所述側壁(10 )，使得在所述內襯(50，51，52，53 )背對所述熔體(I)的一側可提供限定的氣氛，優選非氧化性流體的氣氛。
19.如前述權利要求中的任一項所請求保護的裝置，其中使所述加熱構件(71，72)適合於供應在IOHz至IOkHz頻率下的電流。
20.製造玻璃和/或玻璃陶瓷的方法，特別是連續製造玻璃和/或玻璃陶瓷的方法，該方法包括: 一熔融批料以提供玻璃熔體(1 )， 一通過提高至少在與側壁(10，50，52)，至少與其部分相鄰的體積中的玻璃熔體(I)的溫度精煉所述玻璃熔體(1)，其中至少所述側壁(10，50，52)，至少在其部分中，通過電流進行傳導加熱， 一其中在所述側壁(10，50，52)中以如下方式提供電勢差，所述方式為在所述側壁(10，50，52)中的電流流動方向或者是從頂部到底部或者是從底部到頂部； 一均質化和/或調整已精煉的玻璃熔體(1 )， 一成形和/或冷卻和/或熱處理已均質化和/或調整的玻璃熔體( 1)，使得能夠提供玻璃和/或玻璃陶瓷。
全文摘要
本發明涉及用於製造玻璃和/或玻璃陶瓷的玻璃熔體的高能效精煉。根據本發明的裝置包含如下組件精煉坩堝，該精煉坩堝至少由側壁形成，所述側壁具有在內側面上的金屬內襯作為熔體接觸表面，使得至少在所述精煉坩堝中形成由底表面、頂表面和側表面限定的熔體精煉體積；至少一個加熱裝置，該加熱裝置用於通過在所述內襯中的電流傳導加熱所述內襯，使得可通過已加熱的內襯加熱所述熔體，其中所述加熱裝置和所述內襯通過輸入線彼此連接。所述輸入線以如下方式與所述內襯接觸，所述方式為至少在所述內襯的部分中能夠產生從所述頂表面到所述底表面或者從所述底表面到所述頂表面運行的電流。
文檔編號C03B5/235GK103153886SQ201180049503
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月13日 優先權日2010年10月14日
發明者沃爾克·奧曼施特德, 沃爾夫岡·明希, 史蒂芬·鮑爾, 霍爾格·胡尼烏斯, 京特·魏德曼 申請人:肖特公開股份有限公司