專利名稱：用于電熔煉的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電熔煉技術(shù)，特別是涉及在其中由于浸入電極使能量以焦耳效應(yīng)消耗在受熔物質(zhì)中的電熔煉技術(shù)。
長(zhǎng)久以來(lái)，大批量生產(chǎn)用的玻璃生產(chǎn)設(shè)備具有投入礦物燃料如燃油或氣體的熔爐。這尤其是對(duì)于如提供平板玻璃或制瓶玻璃的大規(guī)模持續(xù)生產(chǎn)設(shè)備的情況。在這種大型熔爐中，電能實(shí)質(zhì)作為局部的補(bǔ)充能量，用以在最小加熱的區(qū)域中維持玻璃溫度，或是在熔爐外面通向轉(zhuǎn)換地點(diǎn)的途中維持玻璃溫度，或用于有利于熔化材料均質(zhì)，精煉或運(yùn)輸?shù)哪承?duì)流運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)展。
確切地說(shuō)，電熔煉首先出現(xiàn)在小的裝置中，對(duì)于它們，在看來(lái)必要的使用條件下具有大的靈活性。能量損耗的波動(dòng)及某些技術(shù)問(wèn)題的逐漸掌握在最近導(dǎo)致開(kāi)發(fā)大的生產(chǎn)裝置，在其中整個(gè)熔煉過(guò)程，除起動(dòng)外，均借助電能進(jìn)行。這種開(kāi)發(fā)需要解決非常困難的技術(shù)問(wèn)題。
這尤其是，如對(duì)于避免熔融浴表面處的電極氧化問(wèn)題，對(duì)此已有人建議將其完全地浸入。這種解決方案記載在如法國(guó)專利申請(qǐng)F(tuán)R-A-2552073中。在該文獻(xiàn)中，電極從爐底開(kāi)始垂直地放置在熔體中。在其它實(shí)施例中，電極還可以穿過(guò)爐側(cè)壁。
與腐蝕問(wèn)題獲得的優(yōu)點(diǎn)無(wú)關(guān)，電極的浸入也能使向熔融浴方便地及很均勻地供給原料的成分。漂浮在熔融浴上的待熔成分相對(duì)厚的層的形成，出于多種原因，起到有益的作用。與熔融浴的接觸形成了對(duì)持續(xù)工作所必須的材料的長(zhǎng)久保留。它還保護(hù)了熔融浴使其免于由于與空氣接觸的對(duì)流及尤其是輻射引起的過(guò)大熱損耗。
倘若在上述文獻(xiàn)中所描述的這類(lèi)熔爐能具有非常重大的工業(yè)應(yīng)用，然而它們也不能必然地提供最佳的解決方案以滿足實(shí)際中遇到的各種需要。例如，在某些情況下及顯然地旨在限制投資費(fèi)用時(shí)，利用燃燒器來(lái)改造工作設(shè)備并保留盡可能多的現(xiàn)有部件，尤其是構(gòu)成熔池的耐火材料。當(dāng)電極插在爐床中或爐側(cè)壁中時(shí)，則是不可能進(jìn)行這種改造的。
在其中浸入電極的熔爐在調(diào)整電極方面提供了有限的可能性。如果對(duì)于某一種工作狀態(tài)它們能得到完全滿意的特性，但它們卻不太能適合這種工作狀態(tài)的頻繁的和/或?qū)嵸|(zhì)性的改變。
此外，即使浸入電極的技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)很好地掌握了，仍然期望電極有與耐火材料的壽命相比擬的長(zhǎng)壽命，因?yàn)槲＜傲己霉ぷ鞯亩鄠€(gè)電極中一個(gè)過(guò)早損害的危險(xiǎn)是不能完全被消除的。
另一種、尤其是在法國(guó)專利申請(qǐng)2599734中描述的技術(shù)解決方案包括通過(guò)受熔材料熔融浴的自由表面浸入電極。這種技術(shù)體現(xiàn)了一些優(yōu)點(diǎn)。首先，它顯然避免了與電極穿過(guò)耐火材料相關(guān)的困難，并也解決了舊電極的更換，耐火材料的密封及磨損，尤其是由于有助于耐火材料腐蝕的高溫及與它接觸產(chǎn)生的強(qiáng)力對(duì)流氣流引起的磨損問(wèn)題。
浸入電極的技術(shù)限于熔融浴上部分最熱的區(qū)域，故也減輕了這些問(wèn)題。
此外，這種技術(shù)允許電極浸入深度改變并由此改變溫度梯度。這就允許改變?nèi)蹱t的玻璃抽拉量，而不改變爐床溫度，從而不改變爐出口的玻璃溫度。
再者，經(jīng)驗(yàn)表明這種技術(shù)具有非常滿意的熱效率及導(dǎo)致被熔材料的良好質(zhì)量。
這種浸入電極通常固定在支座上，后者從熔池側(cè)面懸置在熔池上方。法國(guó)專利申請(qǐng)F(tuán)R-A-2599734中描述了這種支座，該支座包括一個(gè)臂，該臂包括用于冷卻液循環(huán)的管道及用于向電極及所述電極支座供電的電纜。
在常規(guī)工作狀態(tài)，形成防止熱損耗的、沉積于熔池表面的一個(gè)原料成分層可避免懸置在熔池上的臂上的溫度過(guò)分升高。
相反地，當(dāng)處于等候階段時(shí)，在此過(guò)程中保護(hù)原料的層或是其厚變得很薄，或是不足，該臂的溫度將變得很高并將引起供電系統(tǒng)的降級(jí)。
為了克服該缺點(diǎn)，一個(gè)通常的解決是在等候階段中升高浸入電極并借助通常放置在壁上的浸入電極維持熔融浴中的足夠溫度。這種技術(shù)是有效的但是仍具有與浸入電極相關(guān)的問(wèn)題，盡管在該情況下，它工作在非常低的電壓下，因?yàn)閮H需維持已熔化的熔融浴的溫度。再者，這類(lèi)浸入電極需要附加的投資經(jīng)費(fèi)。
另外一種，尤其是在美國(guó)專利US 4965815中描述的解決方案是利用一種電極支座組成的，該支座基本上是由“水套”式電流導(dǎo)體冷卻系統(tǒng)構(gòu)成的。而供電系統(tǒng)被持續(xù)地冷卻，故防止了等候階段時(shí)出現(xiàn)的溫度升高。但是，這類(lèi)設(shè)備需要保護(hù)裝置，因?yàn)殡姌O支座一直保持帶電。
這種保護(hù)裝置通常是由阻止操作人員接近熔爐的金屬網(wǎng)組成的。但是某些步驟需要操作人員接近熔融浴、由此接近電極，使操作人員處于危險(xiǎn)中。
本發(fā)明的目的是提供一種用于玻璃爐料電熔爐的裝置，它不僅工作在常規(guī)狀態(tài)，而且也工作在等候階段，而不需干預(yù)浸入電極，也對(duì)操作人員無(wú)危險(xiǎn)。
這個(gè)發(fā)明目的是根據(jù)本發(fā)明用一個(gè)從熔融浴表面浸入的熔煉電極的支座來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所述支座包括一個(gè)供電系統(tǒng)并在其表面上具有抗熱保護(hù)部分；所述表面相對(duì)于電流導(dǎo)體的電壓是絕緣的。
這樣一種電極支座解決了現(xiàn)有技術(shù)中提出的問(wèn)題。事實(shí)上，對(duì)操作人員不再有任何與維持電極供電電壓有關(guān)的危險(xiǎn)。并且，當(dāng)熔爐處于等候狀態(tài)時(shí)，尤其是由于玻璃熔體的輻射引起的溫度升高不會(huì)帶來(lái)支座的破壞，因?yàn)楹笳呔哂袩岣綦x的表面。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，供電系統(tǒng)是一個(gè)“水套”式電導(dǎo)體冷卻系統(tǒng)。該裝置還包圍有電絕緣，后者最好是由抗特別高溫的一種材料制成。
選擇用于抗高溫的絕緣由電流導(dǎo)體冷卻系統(tǒng)的水循環(huán)有利地冷卻。
當(dāng)處于等候時(shí)，由于輻射，支座溫度變得非常高，因此必須選擇耐此溫度的絕緣材料，而它原本是非常昂貴的。
本發(fā)明還有利地提出在電絕緣上圍繞第二個(gè)“水套”式冷卻系統(tǒng)。因此有可能選擇耐較低溫度的電絕緣用材料。此外，這種絕緣通常被認(rèn)為在低溫時(shí)可改善電絕緣特性。
另外，對(duì)這個(gè)電絕緣材料的冷卻能保證其長(zhǎng)久使用。
因此所建議的電極支座包括兩個(gè)冷卻系統(tǒng)。這兩個(gè)冷卻系統(tǒng)能有利地用水循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)系統(tǒng)是用于電極供電的電流導(dǎo)體，本發(fā)明設(shè)計(jì)了兩個(gè)分開(kāi)的水循環(huán)環(huán)路，以使得導(dǎo)電的、在電極供電的冷卻系統(tǒng)中循環(huán)的水不會(huì)將電壓帶到第二冷卻系統(tǒng)，否則它將不再能使用。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式，這兩個(gè)冷卻系統(tǒng)是由同一水環(huán)路供水的，該水是軟化水(eau déminéralisée)以致它不導(dǎo)電。電極支座外部的供水裝置因此可限于單個(gè)環(huán)路上。
由以下參照附

圖1，2及3對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明，將闡明本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)及有利的特征，附圖為圖1具有從表面垂直浸入的電極的熔爐的部分橫截面概圖；圖2根據(jù)本發(fā)明的電極及其支座的一個(gè)實(shí)施例；圖3根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的支座的一部分的概圖。
圖1的示意圖表示裝有浸入電極1的一個(gè)熔爐的一部分。該熔爐是由包括爐床2及爐壁3的耐火材料池構(gòu)成的。在池的上方，耐火材料的爐頂4懸吊在一個(gè)只示出了其局部的金屬框架5上，所述金屬框架5搭接在熔爐上。
設(shè)有可移動(dòng)的耐火材料壁6，當(dāng)它們?cè)谙路轿恢?、即支承在?cè)壁3上時(shí)，可使熔融浴7與周?chē)h(huán)境局部地隔離。
在壁6中僅設(shè)有用于穿過(guò)電極支座8的孔。
當(dāng)熔爐處于等候狀態(tài)并不再需要投入原料時(shí)，采用壁6的下位置。這可避免過(guò)大的熱損耗、及使所有外圍設(shè)備損壞的危險(xiǎn)。
對(duì)于電極1來(lái)說(shuō)，它被浸放在待熔化的原料層9下方的熔融浴7的表面內(nèi)。這個(gè)在常規(guī)工作方式中覆蓋熔融浴7的原料層9使熔池?zé)岣綦x，并可避免熱損耗。
電極1被固定于支座8上，支座包括供電系統(tǒng)及一個(gè)電極1的冷卻裝置，它們均未在圖1中示出。
支座8本身被連接在一個(gè)未示出的機(jī)構(gòu)上，該機(jī)構(gòu)主要能使電極1從熔融浴中取出，如用于更換或修理。
在圖2上，非常細(xì)致地描繪了電極1和它的支座8，并突出地表現(xiàn)了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
通常由鉬作成的電極1，借助于作為電流導(dǎo)體的部件10被固定在管11上，后者構(gòu)成電流導(dǎo)體的冷卻裝置。部件10是一個(gè)用螺絲固定在管11上的接管。在該接管10的另一端上固定著電極1。這樣一種實(shí)施方式能易于接管10/電極1組件的拆卸，因?yàn)槁萁z連接部分從不浸在熔融浴中。實(shí)際上，如果管11很長(zhǎng)并可直接浸入到熔融浴中，則電極1就可直接地如用螺絲固定到該管上。但相反地，要著手拆卸電極將變得非常難以處理，因連接點(diǎn)被浸在熔融浴中。根據(jù)本發(fā)明的安裝方案，非常容易作出更換，但仍必須與電極1同時(shí)地更換接管10。該接管10至少部分地被一種耐火材料圍繞，該耐火材料足夠的厚，以避免直接與原料或熔融浴接觸。
此外，接管10也可使冷卻液一直通到電極，以使得后者得以冷卻。
利用螺絲固定是非常有利的，因?yàn)樗梢钥焖俚乇桓鼡Q。電極的更換可能是頻繁的，因?yàn)椴粌H是在損壞的情況下，而且在對(duì)電極校正，尤其校正其長(zhǎng)度以使浸入程度改變并由此將能量傳送到熔爐內(nèi)時(shí)也可能更換。管11可由鋼作成，以使其有很好的剛性及導(dǎo)電性。
在該管11的內(nèi)部，放置了第二管12，例如是同心布置的。這個(gè)第二管12例如被固定在管11內(nèi)表面的不同點(diǎn)上。這兩個(gè)管11及12的連接允許水循環(huán)并也構(gòu)成一個(gè)水套式的冷卻裝置。該冷卻系統(tǒng)是設(shè)計(jì)用于冷卻電極1的，因而管12穿過(guò)接管10。
管11的另一端上固定著一個(gè)供電環(huán)13，例如是銅作的并放置在一絕緣框架14的內(nèi)部。該環(huán)13可使管11處于所需的電壓上，該管是在該同樣電壓下向電壓1供電的導(dǎo)體。
在管11的外圍放置著一種電絕緣材料15，它可適合地由商用名稱MURATHERM500M的電絕緣型耐火材料制成。材料15被作成包圍及支承在管11外表面一部分上的一個(gè)或多個(gè)套管的形式。因而這種電絕緣材料允許讓需接近熔融浴的操作人員觸及電極而無(wú)觸電身亡的危險(xiǎn)。該材料15本身被一個(gè)同心的外殼16包圍，在其中循環(huán)一種冷卻液，如水。這個(gè)“水套”式的外殼16包括一個(gè)內(nèi)套管17，它能使水循環(huán)。
這第二個(gè)冷卻裝置，一方面能避免絕緣材料的過(guò)熱，甚至當(dāng)后者選擇得似乎能耐足夠高的溫度并且它已經(jīng)局部地被第一冷卻系統(tǒng)冷卻過(guò)時(shí)也是如此。
另一方面，這可獲得保持相對(duì)冷的并允許操作人員操作或至少接近的電極支座8的外表面，甚至當(dāng)熔爐處于等候狀態(tài)并且支座8由于沒(méi)有原料層9而受熔融浴的輻射得到實(shí)質(zhì)的加熱時(shí)也是如此。
上述各個(gè)部件11，12，15，16，17是由管子構(gòu)成的，例如是由同心地一個(gè)圍繞另一個(gè)布置的管子構(gòu)成的。
在圖3的情況下，由兩個(gè)同心管18，19組成的兼作電流導(dǎo)體的“水套”式冷卻裝置被一個(gè)或多個(gè)電絕緣材料作成的套管20包圍著，該套管具有良好的隔熱性能及良好的耐溫性能。
電極支座表面的抗熱防護(hù)是，一方面由套管20本身的性能獲得的；另一方面由能使該套管20冷卻的冷卻裝置的存在獲得的。
其抗電防護(hù)是由包圍作為電流導(dǎo)體的管19的套管20提供的。
能讓冷卻水進(jìn)入及排出的各種管道沒(méi)有被在附圖中示出。
用來(lái)冷卻的水合適用軟化水(除礦質(zhì)水)，它可使兩個(gè)冷卻系統(tǒng)使用同樣的環(huán)路，而不會(huì)有電流傳到外冷卻系統(tǒng)的危險(xiǎn)，再者，后者是接地的。
沒(méi)有標(biāo)號(hào)的箭頭表示冷卻液流經(jīng)的各個(gè)環(huán)路。
因此根據(jù)本發(fā)明所述的連接在其支座上的電極，一方面能在常規(guī)工作中無(wú)危險(xiǎn)地使用，因?yàn)闆](méi)有任何可觸及到的裝置是帶有電壓的；另一方面，當(dāng)熔爐處于等候狀態(tài)時(shí)，其使用也無(wú)支座受損害之危險(xiǎn)。
因而，根據(jù)本發(fā)明包括電極及其支座的裝置能保留以上所列舉的與由浸入在熔融浴表面內(nèi)的電極的電熔化相關(guān)聯(lián)的各種優(yōu)點(diǎn)。例如涉及到良好的熱效率，良好的受熔材料質(zhì)量、而不管其玻璃抽拉數(shù)量的變化如何，及增加了熔爐的使用壽命，因?yàn)槟突鸩牧喜糠趾苌偈艿角治g，或因?yàn)橐子诟鼡Q電極。
此外，根據(jù)本發(fā)明的裝置可避免出現(xiàn)在等候階段電極整個(gè)地浸入，或可避免全部時(shí)間地投入保護(hù)系統(tǒng)，該保護(hù)系統(tǒng)用于避免出現(xiàn)操作人員接近持續(xù)帶電壓的部件。
權(quán)利要求
1. 從熔融浴表面浸入的熔煉電極(1)的支座(8)，所述支座包括一個(gè)供電系統(tǒng)及一個(gè)冷卻裝置，其特征在于支座在其表面上具有抗熱保護(hù)部分；及所述表面相對(duì)于電流導(dǎo)體的電壓是絕緣的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極支座，其特征在于供電系統(tǒng)是一種用作電流導(dǎo)體的“水套”式冷卻系統(tǒng)(11，12，18，19)；及冷卻系統(tǒng)被一種電絕緣(15，20)包圍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極支座，其特征在于電絕緣(15，20)是由耐高溫的一種材料作成的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電極支座，其特征在于電絕緣(15)被一種“水套”式冷卻系統(tǒng)(16，17)包圍著。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電極支座，其特征在于圍繞著電絕緣的冷卻系統(tǒng)(16，17)的液體是通過(guò)不同于用作電流導(dǎo)體的冷卻環(huán)路(11，12)的一個(gè)環(huán)路傳導(dǎo)的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電極支座，其特征在于圍繞著電絕緣的冷卻系統(tǒng)的液體是通過(guò)供給作為電流導(dǎo)體的冷卻系統(tǒng)(11，12)的環(huán)路傳導(dǎo)的；及該液體是軟化水。
全文摘要
本發(fā)明涉及電熔煉技術(shù)，尤其是涉及在其中由于浸入電極使能量以焦耳效應(yīng)消耗在受熔物質(zhì)中的電熔煉技術(shù)。本發(fā)明的對(duì)象是這種電極(1)的一種支座(8)，它包括一個(gè)供電系統(tǒng)及一個(gè)冷卻裝置，所述支座在其表面上具有抗熱保護(hù)部分，及所述表面相對(duì)于電流導(dǎo)體的電壓是絕緣的。
文檔編號(hào)F27B3/20GK1115199SQ9419073
公開(kāi)日1996年1月17日 申請(qǐng)日期1994年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月30日
發(fā)明者G·德拉阿勒, S·莫讓德?tīng)? T·卡約, P·佩涅, F·斯扎拉塔 申請(qǐng)人:伊索福圣戈班公司