Устройство для расплавления или очистки неорганических веществ

1 Изобретение относится к устройству для расплавления или очистки стекла или стеклокерамики. Такие устройства известны в форме тиглей с твердым защитным слоем на внутренней поверхности. Они включают в себя стенку тигля. Стенка является преимущественно цилиндрической. Она сконструирована в виде венца из вертикальных металлических трубок. Между соседними трубками остаются щели. Дно тигля также может быть сконструировано из металлических трубок. Но оно может быть выполнено также и из жаропрочного материала. На своих концах они подключены к вертикальным трубкам для подвода или отвода хладагента. Нагрев осуществляется посредством индукционной катушки, охватывающей стенку тигля, посредством которой высокочастотная энергия может взаимодействовать с содержимым тигля. Такой тигель для плавления стекла известен, например, из ЕР 0 528 025 B1. Тигель для плавления стекла работает следующим образом: тигель заполняют шихтой,или стеклобоем, или их смесью. Стекло или расплав нужно сначала подогреть, чтобы достичь определенной минимальной проводимости. Подогрев часто осуществляют посредством нагрева горелкой. Если достигнута температура взаимодействия, дальнейший подвод энергии осуществляется излучением токов высокой частоты. Во время работы в отдельных случаях также может быть предпочтительным дополнительно к нагреву посредством высокочастотной энергии подогревать расплав с помощью горелки, воздействующей на расплав сверху, или горячими отходящими газами. Это в особенности необходимо во многих случаях при применении тиглей с твердым защитным слоем на внутренней поверхности для очистки. Если поверхностный слой является холодным и, соответственно,более вязким, то предотвращается выход из расплава пузырьков или пенообразование. Принцип работы с твердым защитным слоем на внутренней поверхности можно применять, кроме тигля, также и для других емкостей. Смотри, например, DE 199 39782 A1. Здесь несколько трубок выполняют U-образными и располагают рядом друг с другом таким образом,что они совместно образуют открытый вверх клеточный желоб с твердым защитным слоем на внутренней поверхности. При этом желоб охватывается индукционной катушкой так, чтобы участки витков проходили вдоль боковых стенок желоба. Изобретение относится, таким образом,только к таким типам устройств, у которых емкость образована из множества металлических трубок, которые, в свою очередь, могут подключаться к хладагенту, и в которых на полость емкости воздействует высокочастотная энергия. 2 Указанные металлические трубки выполняются, в основном, из меди. При этом создаются следующие проблемы. Во-первых, имеется опасность, что медь медных трубок может попасть в расплав. Это приводит к заметному окрашиванию вследствие загрязнения медью. Другая проблема состоит в том, что выделяющиеся из стекла газообразные или твердые компоненты, например HF, Р 2 О 5, В 2 О 3, SO2, SО 3,Сl2, осаждаются на охлажденной, не покрытой расплавом части тигля и вызывают там коррозию. Это приводит к разрушению тигля, а также к загрязнению расплава. Кроме того, удаление остатков стекла при очистке емкости является делом дорогостоящим и трудоемким, так как остатки стекла прочно прилипают к поверхности металлических трубок. В основу изобретения положена задача выполнить устройство вышеуказанного типа таким образом, чтобы предотвратить загрязнение расплава стекла материалом металлических трубок, при этом чтобы не возникало никакой коррозии и не возникала проблема прилипания расплава стекла. Эта задача решается с помощью признаков п.1 формулы изобретения. При решении поставленной задачи до сих пор предлагались разные пути. Применение платины вместо меди не только значительно дороже, но и не является лучшим решением в отношении предотвращения загрязнений расплава стекла. Идею применить искусственные материалы пришлось сразу же отклонить из-за более низкой точки плавления таких материалов. Однако изобретатели поняли, что искусственные материалы, несмотря на их более низкую температуру размягчения и несмотря на их более низкую температуру разложения, могут приниматься во внимание в качестве материала покрытия и подходят для того, чтобы решать эти проблемы. Как показали эксперименты,именно охлаждение металлических трубок позволяет, чтобы температура в зоне контакта между искусственным материалом и покрытием из искусственного материала с одной стороны и расплавом стекла с другой стороны оставалась ниже температуры разложения искусственного материала. Покрытие из искусственного материала после исследований оставалось неповрежденным. Плавильная емкость могла применяться снова. Посредством покрытия из искусственного материала решается важнейшая частная задача из числа вышеназванных. А именно, не происходит загрязнение расплава. В конкретном случае в тиглях с твердым защитным слоем на внутренней поверхности расплавлялись щелочные цинко-силикатные стекла. Волокна, которые изготовлялись из этого стекла, имели экстремально низкую амортизацию, свидетельст 3 вующую о том, что покрытие предотвращает диффундирование меди из такого тигля в расплав. В контрольном эксперименте применялись медные трубки без покрытия. Это приводило к значительному окрашиванию вследствие загрязнения медью. В другом эксперименте выплавляли фосфатное и фторфосфатное стекло в тигле, выполненном в соответствии с изобретением. Стекла имели высокую оптическую чистоту, которая могла достигаться только в плавильных тиглях из платины. Кроме того, расплав не имел частиц платины, что, естественно, нельзя было гарантировать при платиновых тиглях. При этом стекла подходили для применения в высокоэнергетических лазерах. Устройства согласно изобретению с покрытием из искусственного материала подходят также для расплавов оксидсоли или металла. При этом специалистом взаимно согласовываются параметры охлаждения,с одной стороны, и свойства искусственного материала, с другой стороны. Другая важная частная задача предотвращения коррозии решается также наилучшим образом. У охлаждающих трубок согласно изобретению коррозия не возникает. При применении покрытия согласно изобретению не происходит также прилипания остатков стекла. Поэтому отпадает необходимость в расходах на удаление таких остатков, и поэтому проблема чистки тигля в конце процесса плавления или процесса очистки не возникает. Дополнительный предпочтительный эффект заключается в следующем: слой согласно изобретению обеспечивает очень высокую электроизоляцию. Он предотвращает появление электропробоев между отдельными зонами тигля. Этот эффект имеет очень важное экономическое значение. Он позволяет увеличить габариты тигля. Если тигель больше и тем самым может принимать большие объемы, повышается экономичность процесса плавления или очистки. Обычно максимальная высота тигля определяется таким образом, чтобы индукционные напряжения, возникающие в охлаждающих пальцах, в случае их чрезмерного увеличения могли разряжаться через расплав. Это приводит к образованию электрической дуги и к разрушению тигля с твердым защитным слоем на внутренней поверхности. Если охлаждающие пальцы покрыть тефлоном, то могут возникать индукционные напряжения прежде, чем возникнет электрическая дуга. В практическом эксперименте соблюдались следующие параметры. Тигель представлял собой вертикально стоящий тигель с твердым защитным слоем на внутренней поверхности, выполненный из медных трубок, с толщиной стенки, равной 1 мм. Покрытие было выполнено из искусственного материала с высоким содержанием фтора. Толщина слоя составляла 150 мкм. Температура 4 размягчения искусственного материала составляла около 300 С. Температура разложения искусственного материала составляла около 450 С. Медные трубки охлаждались водой. В тигле расплавляли фосфатные, фторфосфатные и щелочные цинко-силикатные стекла. Температура расплавления составляла около 1500 С. Толщина слоя материала не могла быть слишком большой. Причина этого состоит в том, что искусственный материал, как известно,является хорошим теплоизоляционным материалом и, таким образом, может препятствовать потоку тепла от одной стороны к другой. Если слой слишком толстый, это может привести к тому, что расплав, находящийся в контакте с искусственным материалом, больше не может отводить достаточно тепла через хладагент,протекающий в металлической трубке. Указанная зона в этом случае нагревалась бы до температуры, лежащей выше температуры разложения искусственного материала. Это является также причиной того, что вместо металла в качестве основного материала трубок, в принципе,нельзя брать искусственный материал. Поэтому требуется комбинация из внутренней металлической трубки и внешней трубки из искусственного материала при соответствующем согласовании толщины слоя искусственного материала с условиями процесса. Это действует, в частности, как упоминалось выше, в отношении температуры расплава во время процесса. Поэтому в качестве основного материала в каждом случае требуется хорошо проводящий материал. Полученный опыт свидетельствует о том, что толщина слоя искусственного материала может составлять максимум несколько миллиметров, в основном, менее 1 мм. В качестве основного материала трубок,как уже упоминалось, применяется, прежде всего, медь, а также платина, сталь, чистые металлы, алюминий и сплавы из этих металлов. Устройства согласно изобретению особенно подходят для следующих применений: для изготовления щелочных цинко-силикатных стекол, для изготовления фосфатных стекол, для изготовления фторфосфатных стекол, для изготовления стекол из бората лантана, для изготовления стекол, которые при изготовлении выделяют такие коррелирующие газы, как SO2, SО 3,Cl2 или HF; для изготовления пусковых стекол,содержащих соединения серы, селена и/или теллура, для изготовления стекол, которые смешивают во время процесса изготовления с элементарными галогенами, в частности хлором, например, для удаления растворенной воды, для изготовления расплавов оксидов, которые при охлаждении кристаллизуются, для изготовления агрессивных стекол. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для расплавления или очистки неорганических веществ, в частности стекла, содержащее- множество металлических трубок, подключаемых к хладагенту, которые расположены таким образом, что они совместно образуют емкость,- высокочастотную катушку для подвода энергии внутрь емкости,- металлические трубки, которые имеют покрытие из искусственного материала, температура разложения которого ниже температуры расплава,- систему охлаждения, которая выполнена и расположена таким образом, что температура 6 пограничного слоя расплава, непосредственно окружающего конструктивный элемент, лежит ниже температуры разложения материала покрытия. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем,что покрытие имеет толщину 250 мкм или менее. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что материал покрытия представляет собой фторсодержащий искусственный материал. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем,что материалом покрытия является фторалкокси. 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что основным материалом металлических трубок является медь.