(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極支持体と、この電極支持体により支持された金属電極とを具備するガラス溶融炉用電極アセンブリーにおいて、
前記電極支持体は、溶融電極に電流を供給するパワーリードシステム及び冷却装置を具備する、ガラス槽内に収容されたガラス溶融浴に浸漬される溶融電極のための支持体であって、該支持体は、前記槽の側壁を貫通し、側方から前記溶融浴上に張り出した電流伝導体の腕部を具備し、オペレーターに近接する前記腕部の表面の部分には、熱的防御が施され、伝導体電圧に対し絶縁されていることを特徴とするガラス溶融炉用電極アセンブリー。
【請求項２】
前記パワーリードシステムは、水−ジャケット型の電流伝導体の冷却システムであり、この冷却システムは電気絶縁体により囲まれている請求項１に記載の電極アセンブリー。
【請求項３】
前記電気絶縁体は、高温に耐える材料からなる請求項２に記載の電極アセンブリー。
【請求項４】
前記電気絶縁体は、水−ジャケット型の冷却システムにより囲まれている請求項２又は３に記載の電極アセンブリー。
【請求項５】
前記電気絶縁体を囲む冷却システムの流体は、電流伝導体冷却回路以外の回路により輸送される請求項４に記載の電極アセンブリー。
【請求項６】
前記電気絶縁体を囲む冷却システムの流体は、電流伝導体冷却に供給する回路により輸送される請求項４に記載の電極アセンブリー。
【請求項７】
前記腕部は、角度をもった形状であり、その中間の角部は、前記槽の横壁を通過する前記腕部の端部と、前記電極を支持する支持体の部分とを接続する請求項１に記載の電極アセンブリー。
【請求項８】
ガラス溶融浴を収容するガラス槽と、溶融されるべき原料の層の下において、前記ガラス溶融浴内に垂直に浸漬された少なくとも１つの請求項１〜７のいずれかに記載の電極アセンブリーを備えることを特徴とするガラス溶融炉。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、電気的溶融装置に係り、特に、浸漬電極を用いて、ジュール熱により溶融物中にエネルギーを分散させる電気的溶融装置に関する。
背景技術
長期にわたり、大量の操作を行うガラス製造装置は、燃料オイル又はガスのような化石燃料が供給される溶融炉を備えてきた。これは、特に、例えば平らなガラス又はボトルガラスを提供する大容量連続製造装置の場合である。これらの大規模な炉に電気エネルギーがあると、それは、少なくとも加熱領域にある、又はその変形の場所に向かってガラスの通路に沿って炉の外側にあるガラスの温度を維持するために、又は特定の対流運動を行うため、溶融物の均一化、精製、又は輸送を助けるため、基本的には局部的ブースターとしてである。
最初に小さい単位で真の電気的溶融が使用され、そこでは使用の条件のかなりの柔軟性が必要であるように思われる。エネルギーコストの変動及び所定の技術的問題の徐々の解決は、より最近では、溶融プロセスのすべては、配置の例外をもって電気エネルギーを用いて生ずる、大量生産単位の進歩に導く。この進歩は、非常にデリケートな技術的問題の解決を必要とする。
このように、特に溶融浴の表面における電極の酸化を避けるためには、電極を完全に浸漬することが提案された。これは、例えばフランス特許出願FR−Ａ−2552073において使用された解決である。この文献では、電極が、炉床から突出するように浴内に垂直に配置される。他の態様では、電極は炉の横壁を通る。
腐食問題に対し提供するその利点にもかかわらず、電極の浸漬は、浴の表面への原料組成の都合のよい、規則的な供給を許容する。溶融浴上に浮遊する比較的厚い溶融される組成物層の形成は、事実、幾つかの理由から利点である。溶融浴と接触して、それは連続操作のために必要な物質の永久の保存を提供する。それはまた、大気と接触して対流による、及び特に放射による熱の実質的な損失に対し、溶融浴を防御する。
上述の文献に記載された型の炉は、非常に重要な産業上の用途を有するが、それは必ずしも、実際に遭遇するすべての要求に対する最良の解決法を提供しない。例えば、ある場合には、そして限られた投資コストの明白な目的をもった場合には、現行の構成部品、特に注入槽を構成する耐火材料を出来るだけ多く維持することにより、バーナーで動作する装置を変形することが望ましい。この型の変形は、電極を炉床に、又は炉の横壁に取り付けるときには可能ではない。
電極が浸漬する炉は、電極を調整する限られた可能性を有している。それらは特定の操作条件では全く満足する性能を提供するが、これらの操作条件の頻繁な、及び／又は実質的な修正は適切ではない。
加えて、たとえ電極の浸漬の技術がよくマスターされ、耐火ユニットのそれに匹敵する電極の長い実用寿命が可能であるとしても、満足し得る操作に影響を与える複数の電極のうちの１つの早過ぎる劣化の危険性をすべて除去することは出来ない。
特に、フランス特許出願第2599734号に記載されている他の解決法は、溶融材料浴の自由表面に電極を浸漬することからなる。この技術は、所定の数の利点を有する。第１に、耐火ユニット中のこれらの電極の通過に伴う困難性、及び破損した電極の交換、特に耐火ユニットの攻撃を助ける高温による耐火ユニットの封止又は疲労、及び後者との接触を促進する強力な対流の問題を明らかに防止している。
電極を浸漬する技術は、溶融浴の上部にある最も高温の領域に偏在する。
加えて、この技術は、電極の浸漬深さ、即ち温度勾配の修正を可能とする。このことは、炉床の温度、即ち炉の出口のガラスの温度を変えることなく、炉の喫水の修正を可能とする。
ついでに、経験は、この技術が非常に満足すべき熱出力を有し、良質の溶融物質を提供することを示している。
浸漬する電極は、通常は、支持体に取り付けられ、支持体の側から溶融槽に吊下げられる。フランス特許出願第2599734号は、冷却流体の循環のためのダクトを含む腕部と、電極及び電極支持体に供給する電気ケーブルとからなるこの型の支持体について記載している。
通常の操作では、熱損失に対する防御を構成する、溶融浴の表面に堆積する組成物層が、溶融浴に吊りさがる腕部の温度が高くなり過ぎるのを妨げる。
一方、原料を防御する層が非常に薄いか欠陥がある、待ち時間では、腕部の温度は非常に高く、電気供給系の劣化を生ずる。
この不利な点を除去するための通常の解決法は、待ち時間に浸漬電極を上昇させ、通常壁部に配置される浸漬電極により浴中の十分な温度を維持することからなる。この技術は有効ではあるが、この場合、浸漬電極は低電圧で動作し、既に溶融している浴の温度を維持するだけであるので、再び、浸漬電極に伴う問題もある。更に、この型の浸漬電極は、追加の投下コストを必要とする。
特に、米国特許第4,965,812号に記載されている他の解決法は、実質的に水ジャケット型の電流伝導体の冷却システムからなる電極支持体を用いるものである。この供給システムは、連続的に冷却され、待ち時間において生ずる温度の上昇を防御する。一方、この型の装置は、電極支持体への電力は永久にオンを維持されるので、防御装置を必要とする。この型の装置は、オペレーターの炉への接近を防止するグリッドを具備する。しかし、浴の近くのオペレーターの存在を必要とする特定の工程、即ち電極の支持の工程は、オペレーターを危険にする。
本発明の目的は、浸漬電極の介在なしに、かつオペレーターの危険なしに、通常の操作条件及び待ち時間の両方において機能する、ガラス化負荷の電気的溶融のための装置を提供することにある。
発明の開示
この目的は、溶融浴の表面から浸漬される溶融電極のための支持体により達成される。この支持体は、パワーリードシステムを具備し、かつその表面に熱の防御を有しており、この表面は電流伝導体電圧に対し絶縁されている。
この型の電極支持体は、従来技術により課された問題を除去する。事実、電極の供給電圧の維持に伴うオペレーターの危険はない。なお、溶融炉が待ち時間にあるとき、特に溶融ガラスの浴からの放射により生じた温度の上昇は、支持体が熱的に絶縁された表面を有するので、支持体の劣化を生じさせない。
本発明の好ましい態様によると、パワーリードシステムは、水ジャッケット型の電流伝導体の冷却システムである。この装置は、好ましくは非常な高温に耐える材料からなる電気的絶縁体により囲まれている。
高温に耐えるように選択される絶縁体は、好ましくは電流伝導体の冷却システムからの水の循環により冷却される。
待ち時間中、支持体の温度は放射により非常に高くなるので、これらの温度に耐え、非常に高価な絶縁材料を選択しなければならない。
好ましくは、本発明は、第２の水ジャケット型の冷却システムにより囲まれる電気的絶縁体を提供する。このように、より低い温度に耐える電気的絶縁体の材料を選択することが出来る。なお、この型の材料の電気的絶縁特性は、一般に低温で改善される。
加えて、この電気的絶縁材料の冷却は、それが長く続くことを確実にする。
従って、このように電極の支持体は、２つの冷却システムを具備する。この冷却システムは、好ましくは水の循環からなる。内部システムは電極への供給のための電流伝導体であるので、本発明によると、電流を伝え、電極を供給する冷却システム内を循環する水が、結果としてもはや使用されない第２の冷却システムに電圧を供給しないように、２つの別の水循環回路がある。
本発明の他の好ましい態様によると、単一の水回路により２つの冷却システムが供給される。この水は、電流を伝えないように脱イオンされる。電極支持体の外側の水供給装置は、このように単一の回路に制限することが出来る。
本発明の他の有利な詳細及び特徴は、図１、２、及び３を参照して説明される本発明の態様からあきらかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、表面から垂直に沈められた電極を具備する炉の部分断面図である。
図２は、本発明による電極及びその支持体の態様を示す図である。
図３は、本発明の他の態様による、支持体の一部を示す図である。
好ましい態様の説明
図１は、沈められた電極１が組み込まれた炉の一部を示す図である。この炉は、炉床２及び横壁３からなる耐火槽からなる。この槽の上に、部分的に表されている金属フレーム５から耐火天井４が吊り下げられている。この金属フレーム５は炉をまたいでいる。
それらが低い位置にあるとき、即ち横壁３に支持されているとき、溶融浴７を周囲の環境から部分的に分離することを可能とする可動耐火壁６が設けられている。
電極支持体８の通過のためにのみ、壁６に孔が設けられている。
壁６のこの低い位置は、炉が待ち時間にあり、原料が供給される必要がないときに採用される。これは過剰の熱の損失、及び周囲の装置の破損の危険を避けることを可能とする。
電極１は、溶融される原料の層９の下の溶融浴７の表面に沈められる。通常の動作で溶融浴７をカバーするこの層９は、槽を熱的に絶縁し、熱の損失を防止する。
電極１は、支持体８に付設され、この支持体８は、電気供給システム及び電極冷却装置を具備し、これらは図１に示されていない。
支持体８は、図示しない機構に順に接続され、この機構は、例えば交換又は修理のために、電極１の浴からの除去を可能とする。
図２では、電極１及びその支持体８は、より詳細に示され、本発明の利点を示す。
習慣的にモリブデンからなる電極１は、電流伝導体部品10により、電流伝導体冷却装置を構成するチューブ11に付設される。部品10は、ビス止めされることによりチューブ11に付設される延長部である。電極１は、この延長部10の他端に取り付けられる。ビス止めの位置は、決して溶融浴には沈まないので、この型の配置は、延長部10/電極１アセンブリーを容易に取り除くことを可能とする。事実、このチューブ11がより長く、浴に直接沈められているならば、電極１は、例えばビス止めにより、チューブ11に直接取り付けられ得るであろう。一方、取り付けポイントが溶融浴に沈められているので、電極の取り外しはより困難となるであろう。本発明によると、交換が非常に容易であるが、電極１と同時に交換される延長部10を必要とする。この延長部10は、原料又は溶融浴との直接の接触を防止するに充分に厚い耐火材料により、少なくとも部分的に囲まれ得る。
加えて、延長部10は、電極が冷却されるように、電極への冷却流体の通過を許容する。
素早い交換を可能とするので、ビス止めによる取り付けは有利である。電極は、破損したときだけでなく、例えば沈めるレベルを変更して炉に輸送されるエネルギーを変更するために、特にその長さが変更されるので、しばしば交換される必要がある。チューブ11は、剛性及び導電性の良好な特性を有するので、鋼により構成することが出来る。
このチューブ11内に、例えば同心円状に第２のチューブ12が配置される。この第２のチューブ12は、例えばチューブ11の内面に種々のポイントにおいて取り付けられる。これら２つのチューブ11,12の組合せは、水の循環を可能とし、水−ジャケト型冷却装置を構成する。冷却システムは電極１を冷却するように設計されているので、チューブ12は、延長部10内を通っている。
チューブ11の他端には、例えば銅からなり、絶縁骨格14内に配置された供給カラー13が付設されている。このカラー13は、チューブ11を所望の電圧に設定することを可能とする。このチューブは導電体であり、電極１に同一の電圧を供給する。
チューブ11の周囲には、MURATHERM  500Mという商品名で市販されている電気絶縁型耐火材料からなる絶縁材料15が配置されている。この材料15は、取り囲み、チューブ11の外面の一部に支持されている１つ又は複数のスリーブの形である。この電気絶縁材料は、溶融浴に接近しなければならないオペレーターの感電の危険なしに、電極支持体へのアクセスを可能とする。材料15自体は、水のような冷却流体が循環する、同心円状套体16により囲まれている。この水−ジャケット型套体16は、水の循環を可能とする内側スリーブ17を具備する。
たとえ絶縁材料がかなりの高温に耐え得るように選択され、かつ既に第１の冷却システムにより部分的に冷却されているとしても、この第２の冷却装置は、第１に絶縁材料の過熱を避けることを可能とする。
第２に、第２の冷却装置は、たとえ炉が待ち時間にあり、原料層８がないときに支持体８が溶融浴からの放射により実質的に加熱されたとしても、比較的冷たく維持された電極支持体８の表面を得ることを可能とし、オペレータにより取り扱われ、少なくとも接近され得る。
上述の様々な部品11,12,15,16,17は、例えば同心円状の、相互にその周囲に配置されたチューブを構成する。
図３の場合には、２つの同心円状チューブ18,19からなる電流伝導体水−ジャケット型の冷却装置は、電気絶縁材料からなり、良好な熱的絶縁性及び耐熱性を有する、１つ又は複数のスリーブ20により囲まれている。
電極支持体の表面の熱的防御は、第１にスリーブ20の性質により得られ、第２にこのスリーブの冷却を可能とする冷却装置により得られる。
電気的防御は、電流伝導体チューブ19を囲むスリーブ20により提供される。
冷却水の出入りを可能とする様々なパイプは、図示されてはいない。
冷却のために使用される水は、脱イオン水であるのが好ましく、これは、更に接地されている外側の冷却システムへの電流の伝導の危険なしに、両方の冷却システムについて同一の回路の使用を可能とする。
番号が付されていない矢印は、冷却流体による様々な回路を示している。
このように記載された本発明による、支持体とともに電極は、第１に、近付きやすい装置が電圧供給部に接続されていないので、通常の動作での危険なしに使用と可能とし、第２に、炉が待ち時間にあるとき、支持体を破損させる危険なしに使用を可能とする。
本発明の電極及びその支持体からなる装置は、溶融浴から浸漬された電極による電気的溶融に伴う上述の様々な利点の維持を可能とする。耐火ユニットは、攻撃を受けにくく、電極は容易に交換可能であるので、これらの利点は、例えば良好な熱出力、喫水の変更にもかかわらず良質な溶融材料、及び炉の使用寿命の増加である。
加えて、本発明の装置は、待ち時間において、電極が全体として浸漬される必要性、及び防御システムがすべての時間存在する必要性を除去する。そのため、連続的にオン状態にある部品の近傍にオペレータが存在する必要をなくす。
【図１】
0003655308.tif 000002
【図２】
0003655308.tif 000003
【図３】
0003655308.tif 000004