(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却構造融解炉内の融解された材料を、調節可能な流量で注ぐことによる抽出用の装置であって、前記溶融炉は、床（18）を有し、該床の少なくとも一部が水流によって冷却され、また前記融解炉は、融解すべき材料を融解できる加熱源を有し、かつ
−直径Ｄが、融解炉を形成する壁の厚さＨ以上である、融解炉の床（18）にあるオリフィスと、
−オリフィスの側壁に適応させることができるショルダ（21）がその下部にあり、融解された材料用の注入管を形成する中央通路を有し、オリフィスの側壁とスリーブ（20）自体の該下部の間に、スリーブ自体と融解炉の冷却床の間に絶縁材料（22）を受けるためのすきまが設けられた金属製スリーブ（20）と、
−オリフィスに沿ったブレードの並進運動を制御し、したがって大きく開いた状態と閉じた状態の間でオリフィスの開きを決定するアクチュエータ（32）を備えた冷却された摺動ブレードを有する、融解炉の床（18）下の装置（26）とを備えている、抽出用の装置。
【請求項２】
摺動ブレード（26）が、材料噴流の分断を行う縁（34）を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
金属製スリーブ（20）が、オリフィスの方向に開く円錐形部分（24）を内側基部に有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
摺動ブレードを耐火鋼で、スリーブをモリブデンで作ることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、全般的に、水流によって冷却される壁を有する、ガラスやセラミックスなどの酸化物質を生産または融解するための炉に関する。
【０００２】
本発明は、さらに具体的には、炉またはメルタ（ｍｅｌｔｅｒ）で融解された物質を抽出する問題に関し、この目的のために、図１ａ、１ｂ、１ｃを参照して説明する従来技術の解決策を改良することを目標とする。
【０００３】
【従来の技術】
これらの図で、符号２は、液体状態４のガラスまたはセラミック材料を充填された融解炉またはメルタの壁を示す。
【０００４】
図１ａは、メルタの側壁が不均一な高さを有し、メルタ壁の一部からの越流によって、融解物をスロート６で排出することができる、簡単な既知の越流によるサンプリング・プロセスを示す。
【０００５】
図１ｂおよび１ｃは、メルタの下部壁に作られたオリフィスからの重力による抽出によるサンプリング用の既知の解決策を示す。図１ｂの場合、メルタの床での直接サンプリングは、横電気炉10によって加熱され、材料の抽出時に該材料を融解状態に維持することができる管８によって行われる。次いで、流込み管の冷却を介して得られる熱ガラス・プラグ12によって、必要な融解物質量が抽出されたときにオリフィスを密封することができる。
【０００６】
図１ｃは、図１ｂと同じ要素を示しているが、金属製プラグ14を備えている。金属製プラグは取り囲むエンベロープ中に水を流すことによって冷却されている。この金属製プラグ14は、サンプリング・オリフィスを冷却によって密封するために該オリフィスへと運ばれる。
【０００７】
図１ｂおよび１ｃの例では、流込み管は耐火材、またはモリブデンや白金などの貴金属でできており、補助抵抗炉または誘導電気炉10によって再加熱される。
【０００８】
流込みまたは鋳込みの開始は、オリフィスの内径、流込み管の長さ、および流込み管の温度を融解された材料の流体力学的特性（粘度）に適応させることによって制御される。
【０００９】
このような手順の説明は、1986年９月のVienna  Conference  of  IAEAの記録中の、「GLASS-MELTER  MATERIALS:TECHNICAL  OPTIONS  FOR  THE  FRENCH  VITRIFICATION  PROCESS  AND  OPERATIONS  EXPERIENCE  AUTHORS」（R.BONNIAUD（CEA  IRDI、Marcoule）、R.DEMAY（CEA、IRDI、Fontenay-aux-Roses）、R.RICHTER（SGN、St.Quentin  en  Yvelines）、および  L.ROZAND（COGEMA、St.Quentin  en  Yvelines））に記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以下に示すように、これらの装置には、ガラス製造工業では受け入れることができるいくつかの欠点がある。
【００１１】
−耐火部品が、摩耗の激しい消耗品である。
【００１２】
−ガラス噴流中に挿入された流込み停止プラグによって、液体ガラスが飛び散る。
【００１３】
−ガラス・プラグが固まるための流込み管の冷却がかなりゆっくりとしか行われず、ガラスが軟化点をかなり上回る温度で流れるときや、メルタに融解ガラスが満たされているときは操作が不可能になる。
【００１４】
しかし、これらの欠陥は、冷却構造直接誘導電気炉の場合は受け入れられない。したがって、壁と床が全体的に冷却されるこのような炉は、耐火材部品を有しておらず、したがって耐用年数がかなり長い。このタイプの炉は一般に小型であり、融解ガラス質量が低く、流込み装置は、ガラスの抽出時の迅速な動作が可能でなければならない。
【００１５】
このタイプの炉が特に適している原子力環境での応用の場合、ガラス流込みの停止は、非常に特有のものでなければならず、該停止によって設備に融解ガラスがはねかかってはならない。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、具体的には、原子力環境やグローブ・ボックスなどの特に困難な条件の下で抽出を適用するために、前述の欠点を解消することによって、抽出が可能になる調節可能な流量での流込みによる抽出を行うための装置に関する。
【００１７】
したがって、本発明は、冷却構造融解炉内の融解された材料を、調節可能な流量で注ぐことによる抽出用の装置に関する。前記融解炉は、床を有し、該床の少なくとも一部が水流によって冷却され、また前記融解炉は、融解すべき材料を融解できる加熱源を有し、
−直径Ｄが、融解炉を形成する壁の厚さＨ以上である、融解炉の床にあるオリフィスと、
−オリフィスの側壁に適応させることができるショルダを下部が有し、融解された材料用の流込み管を形成する中央通路を有し、スリーブ自体と融解炉の冷却床の間に絶縁材料を受けるためにオリフィスの側壁と該下部の間にすきまが設けられた金属製スリーブと、
−オリフィスに沿ったブレードの並進運動を制御し、したがって大きく開いた状態と閉じた状態の間でオリフィスの開きを決定するアクチュエータを備えた冷却された摺動ブレードを有する、融解炉の床下の装置とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本明細書の説明から分かるように、本発明の２つの重要な手段は、融解炉の下部オリフィスの壁に適応可能な金属製スリーブと、前述のスリーブの下部オリフィス用のシールまたはキャップとして働く冷却されたブレードである。スリーブは、融解物の流出を可能にするように周囲の壁の内側に向かって開く円錐形部分を有し、前記融解物を流するためのスロートの開始部を上部に形成している。したがって、シールとして働く摺動ブレード装置によって、下部オリフィスを大きくまたは小さく開くことによって流量を調節することができ、オリフィスが密封される位置で、るつぼの底部で連続的に冷却が行われ、金属製スリーブの下部で固形生成物が形成されるように水冷が行われる。
【００１９】
本発明の他の興味深い態様は、摺動ブレードが、材料噴流の分断を行う縁を有し、それによって、シールまたはキャップの位置変更時に、オリフィスを通過する融解された材料の噴流を容易に切断できることである。
【００２０】
本発明の他の興味深い態様は、金属製スリーブの内側基部を、オリフィスの方向に広がるように作ることである。さらに多くの場合、スリーブと炉の冷却床の間の絶縁材料を空隙によって構成する。
【００２１】
最後に、専門家なら、前記の部品を形成するための材料を融解物に応じて選択できることは明らかである。通常、摺動ブレードを耐火鋼で、スリーブをモリブデンで作ると有利である。
【００２２】
【実施例】
以下の説明では、説明を簡単にするために、融解された材料をガラスと呼ぶ。ただし、本発明による抽出装置の場合は、他の融解可能な酸化物質やセラミックスを適用することができる。
【００２３】
図２を参照して、装置が閉鎖位置にあるときの本発明の重要な構成要素を全般的に説明する。水冷二重壁の金属製ボックス18によって構成された炉の床に、メルタ床の厚さＨ以上の直径Ｄを有する単一のオリフィスがある。
【００２４】
このオリフィスは、金属製スリーブ20で覆われている。該スリーブの材料はガラスの腐食作用に抵抗し、該スリーブには流込み管が係合されている。スリーブ20は、床18でのスリーブ20の取付けを可能にするショルダ21を基部に有する。管20と冷却床18の間に、空気または絶縁材料を含む空間22が設けられている。
【００２５】
流れを容易にするために、炉またはメルタの床、あるいは流込み管に作るオリフィスは、円筒形であることが好ましく、あるいはわずかに円筒形24で底部に向かって広がることが好ましい。
【００２６】
金属製ボックス18および金属製スリーブ20のアセンブリの下で、水の循環（入口28、出口30）によって冷却されるブレード26を有する装置が摺動でき、かつ該装置を、オリフィスを密封するようにアクチュエータ32によって位置決めすることができる。ブレード26は耐火金属で作ることが好ましく、装置の個別の材料は、部品の摺動が容易になるように選択する。
【００２７】
ブレードは、オリフィスを通って流れるガラス噴流を分断するために分断形状34を有する。本発明の特定の実施例では、ガラス噴流を切断するために、２つ以上の冷却された可動ブレードを有する装置を構想することもできる。この装置を完全に冷却すると、前記装置の各部が受ける応力はごくわずかなものになる。応力は、融解ガラス槽の環境で機械的に操作することができる。
【００２８】
この装置によって提供される斬新な特徴によって、高温で融解された生成物にこの装置を適用することができる。
【００２９】
図２に示したガラス生成段階では、摺動ブレード26を、流込みオリフィスが完全に閉じる位置にする。冷却された部品との接触によって、ガラス膜38、40が形成される。ガラス膜は炉の床にも装置ブレード26にも付着しない。ガラスを鋳込み、あるいは流し込むには、摺動ブレード26を、図３に示すように、流込みオリフィスが完全に開く位置にする。
【００３０】
ブレード26と接触するガラス40の融解は、補助加熱を使用しなくても得られる。ブレード26を引くと、金属製スリーブ20によって、融解物と固まったガラス40の間の熱伝導が保証される。空気または熱絶縁物を含む空間22は、冷却された床18への熱損失を制限する。固まったガラス40が融解し、図４に示すように、流込みオリフィスを介して、融解されたガラスが放出される。
【００３１】
壁18のオリフィスの直径Ｄと壁の厚さＨの比が小さいとき（たとえば、D/H=３）はスリーブ20を使用する必要がある。比が大きいとき（たとえば、D/H>５）は、融解物からセットされたガラス40への熱伝導が該ガラスを融解するのに十分なものになるので、スリーブ20は不要になるが、スリーブ20が存在しても、熱伝導は良好である。
【００３２】
この装置によって供給される利点は、スリーブ20を使用するしないにかかわらず、補助加熱を使用せずに、固まったガラス・プラグを融解できることである。
【００３３】
半分開いた装置を示す図５では、摺動ブレード26が、流込み開口部を部分的に密封するように位置決めされ、流込み率を調節している。摺動ブレード26の位置決めは、アクチュエータ32によって、連続的に測定される所望の流込み率に依存するようになっている。
【００３４】
この装置によって提供される他の利点は、融解ガラス流込みオリフィスの断面を調整することができ、このようにしてガラス流込み率を調節できることである。
【００３５】
流込みの停止は、冷却されたブレード26を閉鎖位置に位置決めすることによって行う。ブレードは、ガラス噴流を分断するように適応された分断形状34を有する。ただちに流込みが停止され、ガラス40が、冷却されたブレード26に接触し、吸い戻される。この吸戻し効果によって、冷却されたブレード26からガラスが離れ、その後の操作が可能になる。
【００３６】
前述の動作原則は、冷却された等温金属部品に接触させて非常に急速に冷却されたガラスは、この金属部品には付着しないという物理的な原則に基づくものである。
【００３７】
たとえば、本発明によって、以下の装置を備えた冷却るつぼの形をしたガラス融解装置を生産した。
【００３８】
−冷却床18は、水流によって冷却され、15mmの厚さＨを有する。冷却床18は、50mmの直径Ｄのオリフィスを有する。オリフィスの直径Ｄと厚さＨの比は3.33である。
【００３９】
−スリーブ20は、モリブデンで作り、1mmの空間22と共に冷却床18を覆う。流込み管は、直径30mmを有し、基部が15mmの高さまでわずかに円錐形24になっている。
【００４０】
摺動ブレード26は、インコネル601 から作り、15mmの厚さと60°の切削角34を有する。
【００４１】
1200℃で8Pa.sの粘度を有するガラスによって、ブレードが完全に開いた位置のとき、1000kg/hを超える流込み率が得られる。流込みが完了すると、流込みオリフィスの下のブレードを位置決めすることによって、ガラスの流込み率を10kg/hと1000kg/hの間の値に調節することができる。
【００４２】
図６、７、８は、部分的に冷却される床18ａ、18ｂ（図６）、スリーブレス装置（図７）、および２つの可動ブレード26ａ、26ｂ（図８）を備えた、本発明による抽出装置の３つの変形例を示す。これらの図で、図１ないし５の構成装置と対応するものには、それらの図と同じ符号が付いている。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】  メルタ中の融解された材料の流込みによる抽出用の既知の装置を示す図である。
【図１ｂ】  メルタ中の融解された材料の流込みによる抽出用の既知の装置を示す図である。
【図１ｃ】  メルタ中の融解された材料の流込みによる抽出用の既知の装置を示す図である。
【図２】  閉鎖位置の抽出装置の一般図である。
【図３】  流込みを待つ完全に開いた位置にある同じ装置を示す図である。
【図４】  完全に開いた位置にある同じ抽出装置を示す図である。融解された材料の流込みが行われている。
【図５】  融解された材料の流込み率を調節するための中間閉鎖位置にある抽出装置を示す図である。
【図６】  部分的に閉じられた床を有するメルタを備えた抽出装置を示す図である。
【図７】  部分的に冷却される床と、スリーブのない流込みオリフィスを有する抽出装置の他の例を示す図である。
【図８】  ２つの可動ブレードを有する抽出装置の例を示す図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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