阅一篇“专利”后的联想
玻璃委员会技术专家 赵民生 高级工程师
一 专利（4389725）的介绍
偶在网上见到一有关料道电加热的专利（专利号：United States Patent [19]， 4389725，Jun.21.1983，ELECTRIC BOOSTING CONTROL），见图一。
图一 专利号：4389725[1]，1983年6月21日
它是由美国一玻璃公司在1983年6月21日申请并批准的一项专利 [1]。距今已有36年之久，其内容主要是在玻璃料道内辅助电加热控制的专业文章。玻璃行业俗称之为料道侧部加热（Sidewall Heating ）系统。
二 料道侧部加热（Sidewall Heating ）
的工作原理
根据此专利的介绍以及对插图的分析其主要工作原理如下，请见图二。
图二 专利4389725[1] 的插图分析
从图二中可见共有十二根钼电极（图中编号29）分左右二侧各有六根插入料道均衡区玻璃液内，其电流是从左侧三根流向左侧的另外三根，右侧三根流向右侧的另外三根，它仅仅加热料道二侧的底部，分别控制料道左右二侧的温度。该电流加热不能穿越玻璃液，以避免料道中部被通电加热（现此电加热方式发展采用二个变压器，以避免杂乱电流穿越玻璃液）。它将电发出的热量直接加到料道二侧底部的玻璃液，使得该区域LL点、LR点（图三）二点玻璃液温度得到加热，这就是行业所称的料道侧部加热（Sidewall Heating），其电加热温度LL点、LR点甚至可高于料道上层温度UC点，从玻璃工艺理论角度看：如果此三点温度一致或者LL点和LR点高于UC点，我们基本可以断定该料道玻璃液温度是均匀的（料道温度三角形分布原理）。
以上仅是个人对此专利的部分见解望指正。有兴趣的同行可观看该专利原版。
三 料道内的工况分析
1 料道玻璃液温度测量，
目前我们均采用三点热电偶来测出它们各自垂直方向的温度值，然后进行分析或控制。最典型料道测温点如图三[2]：
图三 料道九点测温示意图 [2]
其中的UL（上部左侧）、UC、UR（上部右侧），ML（中部左侧）、MC（中部中）、MR（中部右侧）。理想的料道温度分布应该是：LL点（底部左侧）与LR点（底部右侧），与UC点（上部中）温度一致或者它高于UC点。
2 料道二侧玻璃液温度普遍呈低
料道的玻璃液在槽砖流动时，它在槽砖二侧与耐火材料接触，料液流动随之慢下来其温度必然会降低。而中部的上层的玻璃液流动较快，其温度必高于料道的二侧（UC温度高于UR,UL），因而在料道里产生了水平的（中间部与料道二侧玻璃液）的温度差，我们称之为料道呈现“中心流（Channel Flow）”，这给料液温度均化带来不利影响（图四）。
图四 料道玻璃液中心流
3 料道底部温度低
料道的玻璃液在槽砖流动时，它上层玻璃液流动快，煤气加热效果良好，而在槽砖底部它与耐火材料接触玻璃液流动慢，煤气加热又难以达到其深部，料液流动随之慢下来其温度必然要降低。因此其上层温度必然高于料道的底部（UL,UR高于LL, LR），因而在料道里产生了垂直的（料液上层与下层）温度差。
想想以上二点集合，料道的二侧底部（LR和LL二点））其温度值必定为最低。
4 颜色玻璃对热辐射的影响
料道二侧的底部，由于此区域玻璃液不易流动且上部加热又难以达到此处。特别在生产深颜色玻璃时由于火焰辐射（或是电热辐射）其热量很难穿透玻璃液，其温度状况更差（图五[3]）。
图五 不同颜色玻璃的热传导 [3]
众所周知料道加热主要靠辐射，热传导主要依据“铁”与“铬”的含量和氧化还原状态，如是低辐射传导料液需要更长的均化时间，特别是棕色和铁含量较高的绿色热辐射很难穿透。从图五清晰可见绿色（下部一条曲线）与棕色（中间一条曲线）其热辐射和热传导率远低于白色玻璃（上部一条曲线）。
四 小口压&吹法对玻璃液的要求
由于小口压&吹法轻量瓶大规模的运用，它对玻璃液温度均化提出了很高的要求。据Horn公司2016年7月在青岛的会议期该公司提出了新的理念[3]：
1.Glassconditioning is the procedure to form proper gobs with target to achieve theutmost temperature homogeneity – not only – in a single gob, but in a number ofneighboured gobs, coming from 1 spout 在料滴成型的过程中，通过玻璃调节不仅使每个料滴自身具备良好的温度均匀性，而且使同一料盆输出的所有相邻料滴都能有稳定的温度均匀性。
2.The firsthalf of the bottle is making by the glass conditioning! 制造瓶子的一半取决于玻璃调节！.The second halfof the bottle is making by the forming machine! 另一半取决于成型！
3.glassconditioning is more or less a “premolding” in form of a gob 玻璃调节相当于是料滴成型的预成型
4.optimalwall thickness distribution allows a reduction in article weight 降低瓶重的前提是玻璃液能均匀分布
5.additional improvement of the thermal homogeneity in front of the spout 在料盆前部就要提升温度的均匀性
6.especially recommended for amber and green glass with necessary high THIindex typical 2 x 4 Electrodes with 2 separate transformers
特别推荐用在棕色料和绿色料，它需要更高的均匀性指数，典型的2x4电极配2个独立的变压器的料道侧部加热（图六[3]）。
从图六中我们可见Horn公司将专利（4389725）的一个变压器改为由二个独立的变压器分别加热料道二侧的底部温度，这样就完全避免料道中部被通电加热了。
图六 典型的料道侧部加热（Sidewall Heating ）[3]
从Horn公司总结出的经验，我们可知小口压&吹法不仅对制瓶机模具等有较高的要求，而且对玻璃液要求也是相当高的，甚至是苛刻的。玻璃瓶行业专业人员必须要有清醒的认识。
通过侧部钼电极加热以及其他一系列措施，使料道形成“整体流”，真正达到料道温度的均化（Uniform Temperature）。
德国Horn与Sorg公司均为客户设计安装了多套料道侧部电加热系统，据Sorg公司近年统计，该公司已为玻璃工厂设计安装了65条料道侧部钼电极电加热系统[4]。
五 小结
1 料道玻璃液的均化它是一个系统工程，包括燃气加热（电加热）、料道中部冷却、料道的长度、宽度和深度以及料道的搅拌等。而料道侧部加热（Sidewall Heating ）此专利只是其中的一个辅助手段，并不是万能的。
2 目前为止在理论上和生产实践中并没有提供出一个可靠数学方式比如：LL点与LR点温度值比UC点温度值低多少，料道的效率%（Gradient Efficiency）为多少等，才建议使用料道侧部加热。
3 颜色玻璃在什么工况下建议使用料道侧部加热。
4 料道出料量为多少、制瓶机的机速在什么数值、轻量瓶容重比为多少等，才建议使用料道侧部加热。
5 选用此设备之前要考虑到它的投资以及今后的维护保养等工作。
虽然此专利（4389725）发明已经30多年，国外已经有多台运转并且使用多年。但对我们玻璃瓶行业是接触不久，因此先要对此专利在技术理论上充分消化理解，根据本单位的实际情况慎重选用。
[参考文献]
[1] 美国专利，United States Patent [19] ，4389725，Jun.21.1983，ELECTRIC BOOSTING CONTROL
FOR A GLASS TOREHEARTH。
[2] 英国PSR公司，http://www.parkinson-spencer.co.uk/downloads/
[3] 2nd Horn Glass Industries Technology Seminar, July 15-172016,(Qingdao 青岛)，06 分配料道和供料道的玻璃调节
[4] Middle East Glass Magazine，April/May/June 2018，Page 14，300th SORG x40
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