專利名稱：有用于導(dǎo)電地加熱熔體的電極的加熱設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加熱設(shè)備，用于導(dǎo)電地電阻加熱熔體，尤其用于混合物料的快速熔化和/或熔體的精煉和/或調(diào)節(jié)，它包括至少一個(gè)用于導(dǎo)電地加熱熔體的電極，尤其一個(gè)用于導(dǎo)電地加熱熔體的冷卻式電極。
熔體的導(dǎo)電加熱尤其使用于玻璃熔體的精煉。精煉時(shí)，汽泡優(yōu)選地在添加專用精煉劑的情況下從玻璃熔體排出。為了能排出氣泡，希望熔體的粘性盡可能小。這通常這樣達(dá)到，即在熔體的精煉區(qū)設(shè)定高的溫度。但是熔體的溫度不能選擇得任意高，因?yàn)殍b于熔化設(shè)備構(gòu)件有限的耐熱強(qiáng)度可設(shè)定的溫度是受限制的。尤其是，還沒有發(fā)現(xiàn)在實(shí)際中可投入使用的在1700℃以上仍長(zhǎng)期穩(wěn)定的接觸材料。
為了仍能達(dá)到較高的溫度，已知熔池采用水冷的金屬壁件。然而冷卻式壁件引起高的能量損失，它們必須再通過加熱裝置加以補(bǔ)償。也就是說，適用于高溫精煉的加熱裝置必須施加足夠大的加熱功率。
為了加熱熔體主要采用高頻加熱裝置。這種技術(shù)也尤其與結(jié)殼(凝殼)技術(shù)，亦即與冷卻式壁件共同使用。然而高頻加熱不適用于所有的玻璃種類，因?yàn)槿垠w必須有一定的最低電導(dǎo)率。例如這種工藝方法不適用于電導(dǎo)率低于0.01Ω-1cm-1的熔體。當(dāng)電導(dǎo)率低于例如0.1Ω-1cm-1時(shí)，高頻加熱時(shí)的過程穩(wěn)定性已經(jīng)如此之差，以致這種技術(shù)只能有局限性地或幾乎不能使用在這些情況下。
玻璃熔體良好的電導(dǎo)率主要取決于堿離子。換句話說，堿金屬成分少或根本沒有的玻璃往往只有不良的電導(dǎo)率。但恰好是這些玻璃經(jīng)常是工程技術(shù)的特種玻璃，對(duì)它們來說通常起決定作用的是特別高的純度和不夾雜氣泡，但借助于高頻加熱基于糟糕的電導(dǎo)率對(duì)它們只能不良地處理。
除高頻加熱裝置外，為了導(dǎo)電地加熱熔體還可以使用水冷式電極。由GB 644463已知一種水冷式鉑電極，它基本上只能在一個(gè)熱工作點(diǎn)有效工作。在這里應(yīng)始終保證鉑電極不因過熱而損壞。然而因?yàn)樵诩訜釙r(shí)也存在損壞鉑電極的危險(xiǎn)，所以供入的冷卻劑通常促使冷卻，這種冷卻相對(duì)于可能使鉑遭受破壞的溫度保持一個(gè)安全的熱間距。但是這樣一來導(dǎo)電的電極加熱功率的一部分又被“冷卻掉”以及必須通過提高能量輸入加以補(bǔ)償。附加的加熱功率又被更大的冷卻功率抵消，以及熱安全間距對(duì)于傳統(tǒng)的冷卻式電極造成一種令人極不滿意的能量總平衡。
此外，當(dāng)傳統(tǒng)的電極被過量和不能控制地冷卻時(shí)，基于在電極與熔體之間通過冷凝的玻璃形成的過大的接觸電阻存在導(dǎo)電的加熱裝置不能起動(dòng)的危險(xiǎn)。此外，在此電極表面上的當(dāng)?shù)乩鋮s功率，基本上由冷卻通道的配置和電極幾何形狀預(yù)先規(guī)定，并因此不能與外部條件相適應(yīng)。
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種導(dǎo)電地加熱熔體的加熱設(shè)備，它能更好地冷卻。
此目的通過按權(quán)利要求1的加熱設(shè)備已經(jīng)以特別令人意外地簡(jiǎn)單的方式達(dá)到。
從屬權(quán)利要求的對(duì)象是有利的進(jìn)一步發(fā)展和設(shè)計(jì)。
因此，按本發(fā)明的用于導(dǎo)電地加熱熔體，尤其用于熔體的快速熔化、精煉和/或調(diào)節(jié)的加熱設(shè)備，包括至少一個(gè)電極和至少一個(gè)第一冷卻系統(tǒng)，它包括一些裝置用于在電極的多個(gè)可選擇的區(qū)域內(nèi)可隨時(shí)間和地點(diǎn)改變地控制和/或調(diào)整冷卻功率。可變地設(shè)定和/或調(diào)整冷卻功率在這里可以不僅隨時(shí)間而且隨地點(diǎn)在電極的熔體接觸材料與熔體的接觸面上可變地設(shè)定和/或調(diào)整。
因此，以極其有利的方式不僅可以影響熔體接觸材料表面的溫度，而且可以影響熔體本身空間的溫度分布。除了熔體的溫度外，因而還例如可以確定在熔體內(nèi)對(duì)流的形狀和方向。
在本文中，熔體的調(diào)節(jié)意思是根據(jù)熱成形的條件準(zhǔn)備熔體。這些條件主要包括溫度水平的下降和溫度分布的均勻化。
迄今，無論在高頻加熱時(shí)還是在導(dǎo)電加熱時(shí)，通過使用于加熱的高頻場(chǎng)固定的強(qiáng)度分布或電極幾何形狀，幾乎不能影響空間的溫度分布，亦即空間的能量加入。相比之下，本發(fā)明允許可變地設(shè)定和/或調(diào)整空間的熔體溫度分布，以及除此之外與高頻加熱不同，本發(fā)明的可用性在熔體的電導(dǎo)率方面幾乎沒有什么限制。
反之，按本發(fā)明的設(shè)備也可以這樣運(yùn)行，即，通過電極的熱流基于熔體內(nèi)部存在的溫度梯度平衡，所以在電極的熔體接觸材料上達(dá)到均勻的表面溫度。這就允許將冷卻功率減少到所需要的最小值，由此也減小加熱功率和明顯地改善能量的總平衡。此外，表面溫度可以安全地保持在取決于材料的極限值附近。例如，鉑電極短期不應(yīng)過熱到超過1650℃以及在長(zhǎng)期工作時(shí)不應(yīng)超過1550℃。在這里按本發(fā)明的設(shè)備允許在電極的熔體接觸材料幾乎整個(gè)表面的溫度可均勻地保持處于此極限值附近的條件下工作。反之，以此方式可以通過減小冷卻功率以及盡可能均勻地加熱熔體接觸材料的表面，在熔體內(nèi)達(dá)到一個(gè)遠(yuǎn)高于熔體接觸材料表面溫度的高的峰值溫度。按本發(fā)明和令本領(lǐng)域技術(shù)人員意外的方式，熔體內(nèi)的熔體溫度第一次可以高于電極表面上最高溫度200℃以上。由此相應(yīng)地也改善和加速了熔體的精煉。但是即使熔體區(qū)的溫度只高于電極表面的溫度50℃、100℃或150℃，本發(fā)明便已經(jīng)帶來一些優(yōu)點(diǎn)。
以此方式，熔體內(nèi)的溫度，至少在熔體的一個(gè)區(qū)域內(nèi)，超過電極的熔體接觸材料的使用極限溫度。使用極限溫度指的是，對(duì)于最一般的電極材料或熔體接觸材料制的電極，使用時(shí)允許達(dá)到的最高溫度。不同的熔體接觸材料的使用極限溫度還在申請(qǐng)人與本發(fā)明同一天提交的題為“Verfahven und Vorrichtung zur Beheizung von Schmelzen”的PCT申請(qǐng)中說明，它公開的相關(guān)的內(nèi)容也作為本申請(qǐng)的對(duì)象。
不同的熔體接觸材料的使用極限溫度尤其還在下列出版物內(nèi)說明[1]Johnson Matthey Noble Metals“Platinum sheet Material forthe Glass Industry”，Glass Science和Technology 13“Metal in Glassmaking”，Roland Kirsch(Ed.)，Elsevier，Amsterdam，London，New york，Tokyo，1993[3]E.Drost，H.Glitzer，M.Poniatowski，S.Zeuner“Platinwerkstoffe fiir Hochtemperatur-Einsatz”，Metall-Internationale Zeitschrift für Technik und Wirtschaft Nr.7/81996，492-498頁(yè)，Metallverlag Berlin/Heidelberg 7/8 1996，以及[4]“Precious Metals Science and Technology”L.S.Benner，T.Suzuki，K.Meguro，S.Tanaka(Eds.)，The International PreciousMetals Institute，USA，1991，它們相關(guān)的公開內(nèi)容同樣通過參照引用而收入本發(fā)明內(nèi)。
此外在本發(fā)明的范圍內(nèi)還提供一個(gè)用于導(dǎo)電加熱熔體的熔化設(shè)備，它包括至少一個(gè)按本發(fā)明的設(shè)備。這樣一種其中可以使用按本發(fā)明的加熱設(shè)備作為電極的熔化和/或精煉設(shè)備也在申請(qǐng)人與本發(fā)明同一天提交的題為“Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung vonSchmelzen”的PCT申請(qǐng)中說明。此申請(qǐng)有關(guān)適用的熔化和/或精煉設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及其中所介紹的熔化、精煉和調(diào)節(jié)方法方面公開的內(nèi)容也全面地作為本申請(qǐng)的對(duì)象。
通常，一個(gè)相應(yīng)的熔化和/或精煉設(shè)備有兩個(gè)或多個(gè)按本發(fā)明的加熱設(shè)備，其中，工作電壓施加在至少兩個(gè)加熱設(shè)備的電極之間。加熱設(shè)備優(yōu)選地用交流電工作，優(yōu)選地用頻率在20Hz至20KHz范圍內(nèi)，特別優(yōu)選地在2KHz至10KHz范圍內(nèi)的交流電工作，因?yàn)殡姌O的玻璃或熔體接觸材料腐蝕的傾向隨頻率增大而減小。但也可以用電網(wǎng)頻率(約50或60Hz)工作。
此外，為了達(dá)到高的冷卻功率，有利的是，冷卻系統(tǒng)包括一個(gè)流體輸送裝置。借助流體輸送裝置使冷卻流體通過加熱設(shè)備流動(dòng)。有利地，流體輸送裝置也可以設(shè)計(jì)為能可變地設(shè)定和尤其調(diào)整，以便能調(diào)整冷卻系統(tǒng)的總冷卻功率。
有利地，此冷卻系統(tǒng)也可以包括多個(gè)流體導(dǎo)引通道，通過它們導(dǎo)引冷卻劑并在此過程中吸納電極的熱量。通過多個(gè)這種通道，可使冷卻功率在地點(diǎn)上均勻地分布在加熱設(shè)備中。在這里，各個(gè)通道例如也可以有不同的直徑。
按本發(fā)明的加熱設(shè)備冷卻功率的設(shè)定或調(diào)整還可以采取措施明顯地改進(jìn)，即將至少一個(gè)流體導(dǎo)引通道與用于設(shè)定和/或調(diào)整冷卻流體流量的裝置連接起來。此裝置可例如包括一個(gè)設(shè)定或調(diào)整閥。以此方式可以通過調(diào)整此裝置逐個(gè)設(shè)定或借助預(yù)定的調(diào)整特性線調(diào)整流體導(dǎo)引通道的冷卻功率。尤其借助多個(gè)這種裝置可以在熔體接觸材料的表面設(shè)定和尤其通過調(diào)整可靠地保持隨時(shí)間和地點(diǎn)的，尤其橫向的溫度變化過程。這就可以例如精調(diào)存在于熔體內(nèi)的對(duì)流流動(dòng)的方式和方向。
冷卻系統(tǒng)可以針對(duì)不同類型的冷卻劑設(shè)計(jì)。例如，冷卻系統(tǒng)可以包括一個(gè)空氣冷卻器和/或一個(gè)液體冷卻器和/或一個(gè)氣霧劑冷卻器。
為了達(dá)到可隨時(shí)間和/或地點(diǎn)設(shè)定和/或調(diào)整冷卻，也有利的是加熱設(shè)備包括另一個(gè)冷卻系統(tǒng)。通過適當(dāng)?shù)嘏渲眠@些冷卻系統(tǒng)，可以通過協(xié)調(diào)它們的冷卻功率進(jìn)行冷卻功率在地點(diǎn)上的匹配。冷卻系統(tǒng)也可以設(shè)計(jì)為使其中一個(gè)系統(tǒng)實(shí)施粗調(diào)或設(shè)定總的冷卻功率和另一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行精調(diào)或設(shè)定總的冷卻功率。因此，也特別有利的是，這些冷卻系統(tǒng)借助一個(gè)相應(yīng)的裝置也可以彼此獨(dú)立調(diào)整。
優(yōu)選地，另一個(gè)冷卻系統(tǒng)也配備有多個(gè)流體導(dǎo)引通道，它們可以實(shí)現(xiàn)按地點(diǎn)分布的散熱。這些通道也可以與一個(gè)用于設(shè)定和/或調(diào)整冷卻流體流量的裝置連接。
按本發(fā)明的加熱設(shè)備一種實(shí)施形式，沿電極表面的溫度變化過程可以沿兩個(gè)互相垂直的方向調(diào)整。為達(dá)到這一點(diǎn)可例如通過使另一個(gè)冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道的至少一些區(qū)段優(yōu)選地沿垂直于熱傳播的方向看橫向于第一冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道的區(qū)段延伸。通過這種彼此橫向延伸的通道布局，可以通過逐個(gè)設(shè)定或調(diào)整通過這些通道的冷卻劑流量，調(diào)整二維的溫度或冷卻功率變化過程。但這一優(yōu)點(diǎn)也可以例如這樣獲得，即，使第一冷卻系統(tǒng)流體導(dǎo)引通道的至少一些區(qū)段在不同的平面內(nèi)彼此橫向或平行地延伸。
第一和另一個(gè)冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道也可以特別優(yōu)選地至少部分相互插入導(dǎo)引地延伸。這種布局的特點(diǎn)尤其在于其結(jié)構(gòu)非常緊湊和簡(jiǎn)單。
此外，流體導(dǎo)引通道優(yōu)選地布置為，第一冷卻系統(tǒng)流體導(dǎo)引通道的至少一個(gè)區(qū)段設(shè)置為比另一個(gè)冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道更靠近電極的熔體接觸表面。以此方式，沿著從電極的熔體接觸面出發(fā)對(duì)準(zhǔn)加熱設(shè)備背對(duì)電極熔體接觸面那一側(cè)的熱流方向，實(shí)現(xiàn)一種兩級(jí)式冷卻。由此也可以沿這一方向達(dá)到設(shè)定和/或調(diào)整溫度變化過程。以此方式還可以減小作用在熔體接觸面附近的冷卻系統(tǒng)的冷卻功率，從而總體上可以實(shí)現(xiàn)此冷卻系統(tǒng)更準(zhǔn)確的設(shè)定和調(diào)整。
此外，加熱設(shè)備還可以包括一個(gè)可設(shè)定或可調(diào)整的加熱功率調(diào)整裝置，以便不僅可以調(diào)整冷卻功率，而且也可以調(diào)整加熱功率。有利地，在這里加熱和冷卻功率也可以彼此獨(dú)立調(diào)整，從而例如可設(shè)定或可調(diào)整的加熱功率調(diào)整裝置根據(jù)冷卻功率和/或熔體溫度和/或電極溫度調(diào)整加熱電流和/或電極之間的電壓。在這方面特別有利的是一種根據(jù)溫度的調(diào)整，借助它可例如防止熔體接觸材料過熱。
有利地，所述至少一個(gè)電極可以固定在一個(gè)支承裝置上。支承裝置在這里優(yōu)選地設(shè)在電極背對(duì)熔體接觸面那一側(cè)。此外有利的是其中一個(gè)冷卻系統(tǒng)，尤其第二冷卻系統(tǒng)冷卻此支承裝置。支承裝置優(yōu)選地用耐火材料，例如耐火磚或陶瓷制成。尤其是，支承裝置也可以設(shè)計(jì)為多層結(jié)構(gòu)，亦即按層狀結(jié)構(gòu)方式，在這種情況下這些層優(yōu)選地沿?zé)醾鞑シ矫婊蜓厝垠w靜壓施加的力彼此排序。由此可以例如改善支承裝置的熱導(dǎo)率和/或其機(jī)械穩(wěn)定性。多層結(jié)構(gòu)可以例如通過在支承裝置內(nèi)組合熱導(dǎo)率或單位熱容量不同的材料實(shí)現(xiàn)。
特別優(yōu)選的是，一個(gè)其中支承裝置有一個(gè)第一層的層狀結(jié)構(gòu)將第一層布置在電極與至少一個(gè)相繼的第二層之間，其中，第一層有比第二層高的熱導(dǎo)率。因此，由熔體接觸材料形成的熱有效地被第一層吸納并進(jìn)一步輸出。另一方面由于第二層較低的熱導(dǎo)率只向外散出少量的熱，熱量主要通過冷卻排出。適用于第一層的材料例如是一種熔體澆鑄的和/或致密地?zé)Y(jié)的材料，如熔體澆鑄的鋁-鋯-硅酸鹽(AZS)和/或氧化鋁和/或熔體澆鑄的高鋯含量的材料(HZFC)。適用于第二層的材料主要是陶瓷復(fù)合材料，如莫來石、燒結(jié)的石英玻璃或浮渣澆鑄的燧石玻璃，它已知還稱石英質(zhì)材料(Quarzal)。這些材料有較低的熱導(dǎo)率和相應(yīng)地向外導(dǎo)出較少的熱量。
可以采取措施達(dá)到特別有效的冷卻電極，為此將所述至少一個(gè)電極貼靠在支承裝置的至少一側(cè)上，其中，冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道至少一個(gè)區(qū)域沿支承裝置的這一側(cè)延伸。通過將所述至少一個(gè)流體導(dǎo)引通道的區(qū)段設(shè)計(jì)為朝電極方向敞開或在層狀結(jié)構(gòu)的情況下面朝第一層方向敞開，則可以更進(jìn)一步改善冷卻。以此方式當(dāng)冷卻流體流過通道時(shí)與電極材料直接接觸。
此外，按本發(fā)明的加熱設(shè)備的一項(xiàng)進(jìn)一步發(fā)展是有利的，其中，所述至少一個(gè)電極包括至少兩個(gè)電極段。這些電極段可尤其適用于借助導(dǎo)電加熱在多個(gè)分開的電極段上分配功率密度。此外在這種情況下特別有利的是，電極段彼此絕緣。由此電極段可以分別供電，從而帶來一系列優(yōu)點(diǎn)。尤其是，加熱設(shè)備也可以這樣運(yùn)行，即電極段之間的電流通過熔體流動(dòng)。這例如使待熔化料更容易熔化，因?yàn)橹皇窃谌刍蚓珶捲O(shè)備內(nèi)待熔化料的一個(gè)小的其中裝入加熱設(shè)備的區(qū)域才必須熔化，直至由熔化的材料構(gòu)成的橋連接這些電極段。進(jìn)一步的熔化則可通過電極段及加熱電極的工作進(jìn)行。此外，通過這種工作方式，可以在電極段之間在熔化或精煉設(shè)備內(nèi)觸發(fā)對(duì)流循環(huán)。
所述至少一個(gè)電極有利地有一種熔體接觸材料，它至少在高溫時(shí)導(dǎo)電以及耐高溫和此外在與熔體接觸時(shí)基本上是惰性的。作為熔體接觸材料，尤其針對(duì)玻璃熔體，在這里例如適用一種材料，它包括導(dǎo)電的陶瓷，例如SnO2陶瓷和/或耐火金屬，尤其鉑族金屬，例如銥、銠、鉑和它們的合金，或高熔點(diǎn)的耐火金屬，如鎢、鉬、鋨、鉿、鉭和它們的合金。
此外，熔體接觸材料可以包括一種細(xì)晶粒穩(wěn)定的材料。細(xì)晶粒穩(wěn)定材料也稱擴(kuò)散強(qiáng)化(dispersionsverfestigte)材料或氧化擴(kuò)散硬化(oxid dispersionsgehrtete)材料。它們的特點(diǎn)一般而言在于高的強(qiáng)度和良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。這些細(xì)晶粒穩(wěn)定的材料可以例如是高強(qiáng)度的鉑或銥材料。
按本發(fā)明的一種實(shí)施形式，加熱設(shè)備的至少一個(gè)電極構(gòu)成坩堝的一個(gè)壁區(qū)。坩堝在這里例如按本發(fā)明另一種設(shè)計(jì)也可以設(shè)計(jì)為有冷卻壁的結(jié)殼(凝殼)坩堝。
所述至少一個(gè)電極的熔體接觸材料熔體接觸面的形狀和曲拱是任選的，以及可以與具體的應(yīng)用，例如特殊的坩堝形狀相匹配。因此，熔體接觸材料的接觸面例如既可以是平的，也可以是凸或凹的曲拱形。取決于應(yīng)用，接觸面例如也可以是方形、矩形、橢圓或圓形。
加熱設(shè)備可有利地這樣裝入熔爐中，即，使得具有可更換性。為避免在加熱設(shè)備與熔化設(shè)備的其中裝有加熱設(shè)備的壁段之間的熔體流出，有利的是加熱設(shè)備有棱邊冷卻裝置。在這種情況下流過棱邊的熔體凝固并提供期望的密封。
為了能實(shí)施盡可能準(zhǔn)確的溫度或冷卻功率調(diào)整，有利的是，加熱設(shè)備有至少一個(gè)溫度傳感器，例如熱電偶。溫度傳感器的測(cè)量值例如可以由一個(gè)計(jì)算裝置處理，計(jì)算裝置本身可通過使用這些數(shù)據(jù)隨時(shí)間和/或地點(diǎn)調(diào)整冷卻功率。由此也可以支持冷卻功率的準(zhǔn)確調(diào)整。
同樣有利的是，冷卻系統(tǒng)包括至少一個(gè)流量計(jì)。這種流量計(jì)可以提供實(shí)際值，它可以與通過冷卻系統(tǒng)的冷卻劑流量的額定值比較，以便能用規(guī)定的參數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行。
在具有按本發(fā)明的加熱設(shè)備的熔化設(shè)備起動(dòng)時(shí)，必須首先在熔體內(nèi)存在足夠的電導(dǎo)率，以便能實(shí)現(xiàn)用此加熱設(shè)備導(dǎo)電地加熱。熔化設(shè)備為此可以有適用的加熱和熔化玻璃料或冷的待熔化料的裝置。但尤其在加熱設(shè)備電極的熔體接觸面附近可能沒有允許足夠的電流流過熔體的足夠的熔體電導(dǎo)率。在加熱設(shè)備的熔體接觸材料與冷的待熔化料之間也可能存在絕緣的空氣間隙。這是通過熔料冷卻時(shí)的收縮形成的。當(dāng)存在空氣間隙時(shí)若在電極上施加一個(gè)電壓，則局部可通過離子化導(dǎo)致跨接空氣間隙以及導(dǎo)致在此位置電流的穿透，其結(jié)果是會(huì)損壞熔體接觸材料。因此有利地加熱設(shè)備可以包括一個(gè)用于加熱電極的裝置，用它可以實(shí)施電極直接加熱。由此，待熔化料可以在熔體接觸面區(qū)域內(nèi)熔化，以便達(dá)到足夠的電導(dǎo)率或可以實(shí)施設(shè)備的起動(dòng)。
尤其一個(gè)歐姆加熱裝置適用于作為加熱電極的裝置。它優(yōu)選地可以包括一個(gè)電源，電源與熔體接觸材料連接或與處于其下方的導(dǎo)電材料連接，并因而促使電流通過熔體接觸材料或處于其下方的導(dǎo)電材料沿橫向于熔體接觸面的方向流動(dòng)，并因而適合于加熱熔體或玻璃接觸材料和/或電極本身一些部分。這種工作方式下面也稱橫向供電模式。
加熱電極的裝置還可以包括一個(gè)用來加熱冷卻流體的裝置。由此可例如將電極的熔體接觸面加熱到露點(diǎn)以上的溫度。這尤其有利于防止水分沉積，這些水分例如在起動(dòng)時(shí)為了升溫或預(yù)熱使用礦物燃料時(shí)產(chǎn)生的。
下面借助優(yōu)選的實(shí)施形式和參見附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。附圖中相同的符號(hào)表示同樣或類似的部分。
其中

圖1 按本發(fā)明的加熱設(shè)備第一種實(shí)施形式示意橫截面；圖2 按本發(fā)明的加熱設(shè)備第二種實(shí)施形式示意橫截面；圖3A和3B 按本發(fā)明的加熱設(shè)備兩種實(shí)施形式的熔體接觸面俯視圖；圖4 按本發(fā)明具有分段式電極的加熱設(shè)備的一種實(shí)施形式示意圖；以及圖5 用于導(dǎo)電地加熱熔體的熔化設(shè)備示意圖。
圖1和2示意地表示按本發(fā)明的總體用1表示的加熱設(shè)備兩種實(shí)施形式的橫截面圖。
加熱設(shè)備1有一個(gè)具有熔體接觸材料2的電極3，它與支承裝置5連接以及將一側(cè)支靠在支承裝置5上。
電極3與饋電線7連接，饋電線可與一個(gè)用于導(dǎo)電加熱熔體的電源連接。在本實(shí)施形式中支承裝置5還設(shè)有支板14，它們用于將支承裝置1安裝并固定在熔化設(shè)備上。
加熱設(shè)備1也可以能移動(dòng)地裝在熔化設(shè)備中。在這種情況下，加熱設(shè)備1可通過支板14固定在移動(dòng)裝置上，借助移動(dòng)裝置這些例如面對(duì)面裝在熔化設(shè)備內(nèi)的加熱設(shè)備1可以彼此移近或相互移開。這種設(shè)計(jì)例如起動(dòng)期間當(dāng)熔體還比較冷具有較低電導(dǎo)率時(shí)是有利的。
加熱設(shè)備1優(yōu)選地這樣組合在熔化或精煉設(shè)備中，即，使熔體接觸材料2構(gòu)成坩堝尤其結(jié)殼坩堝的一個(gè)壁區(qū)。在這種情況下加熱設(shè)備1這樣裝入，即將支承裝置5裝在電極3背對(duì)熔體接觸區(qū)，亦即熔體接觸材料2的熔體接觸面的那一側(cè)上。熔體接觸材料2用一種耐熔體成分的材料制成。適用于作為玻璃熔體的熔體接觸材料2的是導(dǎo)電陶瓷，例如SnO2陶瓷和/或耐火金屬，尤其高熔點(diǎn)金屬，如鎢、鉬、鋨、鉿、鉭或它們的合金，和/或鉑族金屬，尤其鉑、銥、銠以及它們的合金。
在圖1所示實(shí)施形式中，支承裝置5設(shè)計(jì)為層狀結(jié)構(gòu)形式。在這里支承裝置有一個(gè)第一層51，它設(shè)在電極3與一個(gè)與之相繼的第二層52之間。第一層51有比第二層52高的熱導(dǎo)率。第一層51可例如有一種熔體澆鑄材料，如AZS或HZFC。適用于第二層52的材料例如是莫來石或熱導(dǎo)率較低的石英質(zhì)材料(Quarzal)。具有不同熱導(dǎo)率的層的這種順序，一方面導(dǎo)致熔體接觸材料2的熱良好導(dǎo)出，另一方面使得只有一小部分熱向外排出。以此方式使絕大部分熱通過冷卻系統(tǒng)導(dǎo)出。
圖1表示按本發(fā)明的第一種實(shí)施形式，其中電極3有熔體接觸材料2，它由一種金屬材料構(gòu)成，例如由一種耐火材料，如鎢、鉬和/或鉑、銠、銥以及它們的合金。熔體接觸材料2施加在耐火材料8或?qū)щ娞沾扇鏢nO2陶瓷上。
支承裝置5有多個(gè)接頭9，它們與在支承裝置內(nèi)部的流體導(dǎo)引通道10連接，在這里，接頭9以及與之連接的流體導(dǎo)引通道10都是第一冷卻系統(tǒng)的組成部分。
此外，支承裝置5還有多個(gè)接頭11，它們同樣在支承裝置內(nèi)部與流體導(dǎo)引通道12連接。這些接頭11和與之連接的流體導(dǎo)引通道12都是另一個(gè)冷卻系統(tǒng)的組成部分。
借助此橫截面圖示意地表示，在此實(shí)施形式中各有兩個(gè)接頭9與第一冷卻系統(tǒng)的一個(gè)流體導(dǎo)引通道10連接，其中，一個(gè)接頭9用于冷卻劑輸入以及另一個(gè)接頭9用于冷卻劑的回流。用箭頭象征性表示冷卻劑的流向。
第一冷卻系統(tǒng)流體導(dǎo)引通道10的區(qū)段19沿支承裝置5上面支靠著電極3的那一側(cè)20延伸。這些區(qū)段19尤其設(shè)計(jì)為，使它們?cè)谥С醒b置5的第二層52內(nèi)沿著在層狀結(jié)構(gòu)的第一層51與耐火材料8制的第二層52之間的支靠面延伸并朝第一層51方向敞開。由此，當(dāng)冷卻劑通過流體導(dǎo)引通道10在此區(qū)段19的區(qū)域內(nèi)流過時(shí)，使冷卻劑與良好導(dǎo)熱的其上支靠著電極3熔體接觸材料2的第一層直接接觸。在這種情況下優(yōu)選地將第一層51設(shè)計(jì)得盡可能薄。第一層51在這里主要用于熔體接觸材料2的機(jī)械支承，以避免在熔體施加的靜液壓作用下變形。通過第一層51盡可能薄的設(shè)計(jì)，在熔體接觸材料2內(nèi)冷卻功率可調(diào)性方面慣性小的同時(shí)達(dá)到良好的冷卻。
每一個(gè)流體導(dǎo)引通道10與一個(gè)設(shè)定或調(diào)整閥13連接，在本實(shí)施形式中它分別與用于輸入的接頭9連接。冷卻劑從流體輸送裝置21經(jīng)設(shè)定或調(diào)整閥13通過流體導(dǎo)引通道10最終泵入冷卻器23內(nèi)，冷卻劑在那里將它在流體導(dǎo)引通道10內(nèi)吸收的熱重新排出。
按一種優(yōu)選的實(shí)施形式，第一冷卻系統(tǒng)包括一個(gè)流體輸送裝置21，它可以在裝置進(jìn)口與出口之間的壓差較低至1000mbar的情況下輸送流體，因?yàn)樵谶@種壓力狀況下可以使用廉價(jià)的無活塞式流體泵，尤其鼓風(fēng)機(jī)。一種特別優(yōu)選的實(shí)施形式允許在壓力達(dá)500mbar時(shí)輸送流體，以及更優(yōu)選的實(shí)施形式允許在150mbar時(shí)輸送流體。在這些實(shí)施形式中，流體導(dǎo)引通道10分別設(shè)有保證在如此低的壓力足以輸送流體的橫截面。特別有利的是為了冷卻使用氣體和/或氣霧劑，尤其如環(huán)境空氣或控制含水量的環(huán)境空氣，因?yàn)樵谶@種情況下已經(jīng)可以采用簡(jiǎn)單的鼓風(fēng)機(jī)取代氣動(dòng)的泵系統(tǒng)。
但按另一種實(shí)施形式也同樣可以使用壓縮空氣作為冷卻流體。使用壓縮空氣帶來的優(yōu)點(diǎn)是可以減小流體導(dǎo)引通道10的橫截面。由此尤其提供可能性在支承裝置5內(nèi)安置更多個(gè)通道，并因而可以在調(diào)整或設(shè)定當(dāng)?shù)乩鋮s功率的情況下達(dá)到更高的地點(diǎn)分辨率。在橫截面較小時(shí)流體導(dǎo)引通道10同樣可以設(shè)計(jì)為例如朝熔體接觸材料2的方向敞開，不會(huì)導(dǎo)致在開口的通道上方的材料變形。
附加地或取代使用高壓流體，也可以在排氣側(cè)設(shè)一抽吸裝置，它獨(dú)立地或與一臺(tái)或多臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)一起提高冷卻流體的流量。通過流體導(dǎo)引通道10相應(yīng)地大的橫截面，抽吸裝置同樣優(yōu)選地可以采用廉價(jià)的無活塞抽吸系統(tǒng)。
另一個(gè)冷卻系統(tǒng)也可以按類似的方式設(shè)計(jì)。在此冷卻系統(tǒng)中每一個(gè)流體導(dǎo)引通道12也有一個(gè)區(qū)段18沿支承裝置的一側(cè)20延伸。但第一冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道10的區(qū)段19設(shè)置為比另一個(gè)冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道12及其沿一側(cè)20延伸的區(qū)段18更靠近電極3的熔體接觸面17。這些區(qū)段18與區(qū)段19不同沒有朝電極3的方向敞開。
與第一冷卻系統(tǒng)類似，在另一個(gè)冷卻系統(tǒng)中一個(gè)流體導(dǎo)引通道12也分別與兩個(gè)接頭11連接，其中總是有一個(gè)用作輸入接頭以及另一個(gè)用作回流接頭。輸入接頭總是與一個(gè)設(shè)定或調(diào)整閥15連接。與第一冷卻系統(tǒng)相同，冷卻劑或冷卻流體借助流體輸送裝置25經(jīng)由設(shè)定或調(diào)整閥15通過流體導(dǎo)引通道12泵入冷卻器27內(nèi)，在那里已加熱的冷卻劑重新冷卻。
當(dāng)裝填有例如形式上為碎片或玻璃料的凝固的待熔化料的熔化設(shè)備起動(dòng)時(shí)，在設(shè)在熔化設(shè)備內(nèi)的加熱設(shè)備1熔化接觸材料2之間起先不存在導(dǎo)電的連接。尤其是在此階段從熔體接觸材料2到待熔化料尚未存在任何導(dǎo)電的電橋。為了造成這種電橋，有利的是加熱設(shè)備1有另一個(gè)形式上為用于加熱電極的裝置的加熱裝置，它適用于加熱熔體接觸材料或玻璃接觸材料。為此例如在熔體接觸材料2內(nèi)饋入基本上平行于熔體接觸材料2表面流動(dòng)的橫向電流，從而通過電極3的歐姆電阻促使其加熱，并因而附加地加熱和熔化待熔化料或玻璃。這種歐姆加熱設(shè)備在圖1和2所表示的實(shí)施形式中包括一個(gè)電源37，它通過饋電線33和35與電極3的接板29、31連接。來自電源37的電流經(jīng)由接板作為橫向電流通過熔體接觸材料2。電極的橫向供電模式可以借助一個(gè)適用的開關(guān)34和/或通過電源37的接入或切斷接通或斷開。若熔體例如有了足夠的電導(dǎo)率，熔體便可以通過導(dǎo)電加熱進(jìn)一步升溫，因而可以斷開橫向供電模式。
用于加熱電極的裝置也可以有利地包括一個(gè)用于加熱冷卻流體的裝置。在加熱熔體或玻璃料期間，熔體接觸面17也可以借助加熱冷卻流體用的裝置附加地加熱。在這種情況下冷卻器23可以有加熱裝置，例如換熱器、電阻或礦物燃料加熱器。通過加熱冷卻劑進(jìn)行預(yù)熱是有利的，例如為了防止水分沉積在電極3上將電極加熱到爐子上部大氣的霧點(diǎn)以上。當(dāng)待熔化料或玻璃料在熔化設(shè)備內(nèi)同樣用礦物燃料預(yù)熱時(shí)，在熔化設(shè)備起動(dòng)期間水分會(huì)在熔化設(shè)備內(nèi)大量形成。
在正常的運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)冷卻的冷卻劑重新供給流體輸送裝置25，并由此形成閉合的冷卻劑循環(huán)。
第一冷卻系統(tǒng)優(yōu)選地用氣態(tài)冷卻劑尤其用空氣運(yùn)行。相應(yīng)地，流體輸送裝置21包括一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)。另一個(gè)冷卻系統(tǒng)可例如使用一種液態(tài)冷卻劑。此外也可以采用氣體和液體的混合物，其中可以設(shè)定或調(diào)整液體含量，以便以此方式保證非常確定的排熱量。在這種情況下，溶解在氣體內(nèi)或作為氣霧劑存在的液體，例如在從液態(tài)向氣態(tài)相變時(shí)，可以提取凝結(jié)熱，或可以在液體的份額從溶解的方式存在時(shí)非常準(zhǔn)確地計(jì)量冷卻效果的強(qiáng)度。
圖2表示按本發(fā)明的第二種實(shí)施形式，其中，支承裝置5不是設(shè)計(jì)為層狀結(jié)構(gòu)方式。在此實(shí)施形式中，第一冷卻系統(tǒng)流體導(dǎo)引通道10的一個(gè)區(qū)段同樣沿支承裝置5的其上支靠著電極3的那一側(cè)20延伸。在此實(shí)施形式中區(qū)段19直接朝電極3方向敞開。以此方式造成冷卻劑與電極3的直接接觸，由此達(dá)到能特別有效和快速調(diào)整的冷卻。也避免了例如在支承裝置層狀結(jié)構(gòu)的情況下在兩層之間形成的傳熱障礙。
但是在這里電極3的熔體接觸材料2也必須在高使用溫度時(shí)有足夠的強(qiáng)度，以防止通過熔體的靜液壓使在區(qū)段19的區(qū)域內(nèi)懸臂式的熔體接觸材料2產(chǎn)生變形或甚至斷裂。例如耐火金屬，例如鎢適用于此目的。然而與鉑族金屬相比它們沒有那么高的抗氧化能力，以及在有些情況下必須防止氧的作用。
圖3A表示本發(fā)明一種實(shí)施形式的電極3熔體接觸面17的俯視圖。此實(shí)施形式的熔體接觸面17表示為矩形，但是電極3可以有許多形狀，它們使加熱設(shè)備1與熔化設(shè)備的具體形狀和結(jié)構(gòu)相匹配。
第一和第二冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道10和12(在表示的俯視圖中它們?cè)陔姌O3下方延伸)用虛線表示。
在本實(shí)施例中，另一個(gè)冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道12的區(qū)段18設(shè)置為，使它們沿垂直于熱傳播方向的方向橫向于第一冷卻系統(tǒng)流體導(dǎo)引通道10的區(qū)段19延伸。通過這種十字交叉方式的布局和設(shè)定或調(diào)整各通道的冷卻功率，可以影響在電極3熔體接觸面17上的橫向溫度分布和/或冷卻功率，以及設(shè)定一種幾乎任意的二維溫度和/或冷卻功率分布。
圖3B表示本發(fā)明另一種實(shí)施形式的電極3熔體接觸面17的俯視圖。在這里，第一和第二冷卻系統(tǒng)的區(qū)段18和19不是彼此橫向延伸，而是沿熔體接觸面17的方向互相平行地延伸。尤其是還將流體導(dǎo)引通道11和12在區(qū)段18的區(qū)域內(nèi)互相插入地導(dǎo)引。例如第二冷卻系統(tǒng)的區(qū)段18包括金屬冷卻管，它們鋪設(shè)在第一冷卻系統(tǒng)的區(qū)段19內(nèi)部。由此獲得一種非常緊湊的總體結(jié)構(gòu)，以及還達(dá)到附加地冷卻第一冷卻系統(tǒng)的冷卻流體。
圖4表示按本發(fā)明的具有分段式電極3的加熱設(shè)備1的一種實(shí)施形式示意圖。類似于借助圖1表示的實(shí)施形式，此實(shí)施形式有一個(gè)耐火材料制的支承裝置5，在支承裝置5上安裝接頭9和11，用于在支承裝置5內(nèi)部的冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道10和12。
此實(shí)施形式的電極3分成兩個(gè)分段61和63，從而也將熔體接觸面17分割成兩部分。
分段61和63互不接觸地布置在支承裝置5的一側(cè)20上。因此，只要支承裝置5的耐火材料是不導(dǎo)電的，分段61和63便彼此絕緣地固定。
每個(gè)分段61和63有自己的饋電線71或72。因此，與分段61和63的絕緣布局相結(jié)合，便例如可以使分段61和63彼此獨(dú)立地在當(dāng)?shù)卣{(diào)整或設(shè)定加熱功率地工作。
此外，在各電極段之間，例如在電極3的分段61、63之間施加一個(gè)電壓，它促使在分段式電極部分的附近導(dǎo)電加熱待熔化料。這一工作可以與普通用于導(dǎo)電加熱的在電極對(duì)之間的電流無關(guān)地獨(dú)立控制，以及可以例如在起動(dòng)階段用于將在電極3前的一個(gè)較寬的區(qū)域內(nèi)的待熔化料液化，以便以此方式在一個(gè)更大的面積區(qū)域內(nèi)，這意味著流動(dòng)電流有更大的有效橫截面，更順利地形成導(dǎo)電的加熱作用。
通過按本發(fā)明的設(shè)備熔體溫度，尤其熔體核心區(qū)的熔體溫度，比電極3熔體接觸面17上的最高溫度高200℃以上，由此不會(huì)加大電極3的損耗或不會(huì)發(fā)生使更多的雜質(zhì)進(jìn)入熔體本身內(nèi)。
通過上述在電極3，尤其電極3的玻璃或熔體接觸面17之間的這種溫度超高，還相應(yīng)地改善并加速熔體的精煉。尤其是基于這種溫度超高，熔體的溫度可以處于熔體接觸材料2的使用極限溫度之上，因?yàn)槿垠w接觸材料2可通過冷卻保持低于最大容許的溫度。
不過，即使熔體的溫度只高于電極3的溫度50℃、100℃或200℃，本發(fā)明也已經(jīng)帶來一些優(yōu)點(diǎn)。這種溫度超高或熔體的這種溫度可例如借助熱電偶、高溫計(jì)或其他本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法檢測(cè)，以及它們的測(cè)量值用于調(diào)整冷卻和/或加熱功率。
圖5示意表示通過一個(gè)總體用40表示的熔化或精煉設(shè)備的橫截面圖，在此設(shè)備中使用了按本發(fā)明的用于加熱處于設(shè)備40內(nèi)的熔體39的加熱設(shè)備1。在這里為了看得清楚起見在圖5中沒有表示冷卻系統(tǒng)以及通過橫向供電模式的歐姆加熱電極3的裝置。
為了導(dǎo)電加熱熔體39，兩個(gè)加熱設(shè)備1分別裝入熔化設(shè)備40壁42內(nèi)的一個(gè)孔中并借助支板14固定。在這里，電極3的熔體接觸材料2充填各自的孔并因而構(gòu)成壁42的組成部分。優(yōu)選地將加熱設(shè)備1安裝在熔化設(shè)備40對(duì)置的壁上。
加熱設(shè)備1的饋電線7與熔體39導(dǎo)電加熱用的電流或電壓供給裝置80連接。通過將電壓施加在對(duì)置的電極3上，在有足夠電導(dǎo)率的情況下電流通過熔體39流動(dòng)并導(dǎo)電地加熱熔體。通過導(dǎo)電加熱，使加熱功率沿通過熔體39的整個(gè)電流路徑分布，由此使熔體39非常均勻地加熱。
此外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，不僅熔化或精煉設(shè)備設(shè)有上述加熱設(shè)備，而且除此之外這些加熱設(shè)備也可以在溫度調(diào)節(jié)裝置中和尤其還在用于輸送熔體物料的槽中使用。
附圖標(biāo)記清單1 加熱設(shè)備2 熔體接觸材料3 電極61，63電極段5 支承裝置7，71，73 饋電線8 耐火材料9 第一冷卻系統(tǒng)流體導(dǎo)引通道接頭10第一冷卻系統(tǒng)流體導(dǎo)引通道11另一個(gè)冷卻系統(tǒng)流體導(dǎo)引通道接頭12另一個(gè)冷卻系統(tǒng)流體導(dǎo)引通道13第一冷卻系統(tǒng)設(shè)定或調(diào)整閥14支板15另一個(gè)冷卻系統(tǒng)設(shè)定或調(diào)整閥17熔體接觸面18流體導(dǎo)引通道11的區(qū)段19流體導(dǎo)引通道9的區(qū)段20支承裝置其上支靠電極3的一側(cè)
21 第一冷卻系統(tǒng)的流體輸送裝置23 第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器25 另一個(gè)冷卻系統(tǒng)的流體輸送裝置27 另一個(gè)冷卻系統(tǒng)的冷卻器29，31 接板33，35 橫向電流饋電線34 橫向電流開關(guān)37 橫向電流電源39 熔體40 熔化設(shè)備42 熔化設(shè)備40的壁51 支承裝置5第一層52 支承裝置5第二層80 導(dǎo)電加熱熔體的電源
權(quán)利要求
1.加熱設(shè)備(1)，用于導(dǎo)電地加熱熔體(39)，尤其用于熔體(39)的快速熔化、精煉和/或調(diào)節(jié)，它包括至少一個(gè)電極(3)，其特征為加熱設(shè)備(1)有至少一個(gè)第一冷卻系統(tǒng)，它包括一些裝置，用于在電極(3)的多個(gè)可選擇的區(qū)域內(nèi)可隨時(shí)間和地點(diǎn)改變地控制和/或調(diào)整冷卻功率。
2.按照權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征為第一冷卻系統(tǒng)包括一個(gè)流體輸送裝置(21)，它優(yōu)選地可以在低的壓力差的情況下輸送流體，所述低的壓力差不超過1000mbar，優(yōu)選地不超過500mbar，以及最優(yōu)選地不超過150mbar。
3.按照權(quán)利要求2所述的加熱設(shè)備，其特征為流體輸送裝置(21)尤其可針對(duì)流體的溫度、液體含量和/或流量加以設(shè)定和/或調(diào)整。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的加熱設(shè)備，其特征為第一冷卻系統(tǒng)包括多個(gè)流體導(dǎo)引通道(10)。
5.按照權(quán)利要求4所述的加熱設(shè)備，其特征為流體導(dǎo)引通道(10)的至少一些區(qū)段(19)在不同的平面內(nèi)互相橫向延伸。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的加熱設(shè)備，其特征為至少一個(gè)流體導(dǎo)引通道(10)與一個(gè)用于設(shè)定和/或調(diào)整冷卻流體流量的裝置連接。
7.按照權(quán)利要求6所述的加熱設(shè)備，其特征為用以設(shè)定和/或調(diào)整冷卻流體流量的裝置包括一個(gè)設(shè)定或調(diào)整閥(13)。
8.按照權(quán)利要求1至7之一所述的加熱設(shè)備，其特征為第一冷卻系統(tǒng)包括一個(gè)空氣冷卻器和/或一個(gè)液體冷卻器和/或一個(gè)氣霧劑冷卻器。
9.按照權(quán)利要求1至8之一所述的加熱設(shè)備，其特征為該加熱設(shè)備有一個(gè)另外的冷卻系統(tǒng)和一些用于彼此獨(dú)立地設(shè)定和/或調(diào)整這些冷卻系統(tǒng)的裝置。
10.按照權(quán)利要求9所述的加熱設(shè)備，其特征為所述另外的冷卻系統(tǒng)包括多個(gè)流體導(dǎo)引通道(12)。
11.按照權(quán)利要求10所述的加熱設(shè)備，其特征為所述另外的冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道(12)的至少一些區(qū)段(18)優(yōu)選地沿垂直于熱傳播方向的方向橫向于第一冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道(10)的區(qū)段(19)延伸。
12.按照權(quán)利要求10所述的加熱設(shè)備，其特征為所述另外的冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道(12)的至少一些區(qū)段(18)優(yōu)選地沿垂直于熱傳播方向的方向平行于第一冷卻系統(tǒng)的冷卻導(dǎo)引通道(10)的區(qū)段(19)延伸。
13.按照權(quán)利要求12所述的加熱設(shè)備，其特征為所述另外的冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道(12)的至少一些區(qū)段(18)和第一冷卻系統(tǒng)的冷卻導(dǎo)引通道(10)的一些區(qū)段(19)相互插入導(dǎo)引地延伸。
14.按照權(quán)利要求10至13之一所述的加熱設(shè)備，其特征為流體導(dǎo)引通道(10)按這樣的方式布置，即，使第一冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道(10)的至少一個(gè)區(qū)段(19)設(shè)置為比所述另外的冷卻系統(tǒng)的流體導(dǎo)引通道(12)更靠近所述至少一個(gè)電極(3)的熔體接觸面(17)。
15.按照權(quán)利要求1至14之一所述的加熱設(shè)備，其特征為所述至少一個(gè)電極(3)包括一個(gè)支承裝置(5)。
16.按照權(quán)利要求15所述的加熱設(shè)備，其特征為支承裝置(5)設(shè)在電極(3)背對(duì)熔體接觸面(17)那一側(cè)。
17.按照權(quán)利要求15或16之一所述的加熱設(shè)備，其特征為支承裝置(5)設(shè)計(jì)為多層結(jié)構(gòu)。
18.按照權(quán)利要求18所述的加熱設(shè)備，其特征為支承裝置(5)有一個(gè)第一層(51)，它設(shè)在電極(3)與支承裝置(5)的至少一個(gè)相繼的第二層(52)之間，其中，第一層(51)有比第二層(52)高的熱導(dǎo)率。
19.按照權(quán)利要求18所述的加熱設(shè)備，其特征為第一層(51)包括一種熔體澆鑄的和/或致密地?zé)Y(jié)的材料，尤其是AZS或Al2O3或HZFC。
20.按照權(quán)利要求15至19之一所述的加熱設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)電極(3)的背對(duì)熔體接觸面(17)那一側(cè)貼靠在支承裝置(5)的一側(cè)(20)上，其特征為流體導(dǎo)引通道(10)的至少一個(gè)區(qū)段(19)沿支承裝置(5)的這一側(cè)(20)延伸。
21.按照權(quán)利要求20所述的加熱設(shè)備，其特征為所述至少一個(gè)流體導(dǎo)引通道(10)的區(qū)段(19)面朝電極(3)方向敞開，或在設(shè)計(jì)為多層結(jié)構(gòu)的支承裝置(5)的情況下面朝設(shè)在電極(3)與所述至少一個(gè)相繼的第二層(52)之間的第一層(51)方向敞開。
22.按照權(quán)利要求1至21之一所述的加熱設(shè)備，其特征為所述至少一個(gè)電極(3)包括至少兩個(gè)電極段(61、63)。
23.按照權(quán)利要求22所述的加熱設(shè)備，其特征為各電極段(61、63)彼此絕緣。
24.按照權(quán)利要求1至23之一所述的加熱設(shè)備，其特征為所述至少一個(gè)電極(3)有一種熔體接觸材料(2)，它包括導(dǎo)電陶瓷，例如SnO2陶瓷，和/或耐火金屬，尤其是高熔點(diǎn)金屬，尤其是鎢、鉬、鋨、鉿、鉭或它們的合金，和/或鉑族金屬，尤其鉑、銥、銠或它們的合金。
25.按照權(quán)利要求1至24之一所述的加熱設(shè)備，其特征為所述至少一個(gè)電極(3)有一種熔體接觸材料(2)，它包括一種細(xì)晶粒穩(wěn)定的材料，尤其是高強(qiáng)度的鉑材料或銥材料。
26.按照權(quán)利要求1至25之一所述的加熱設(shè)備，其特征為所述至少一個(gè)電極(3)構(gòu)成坩堝尤其凝殼坩堝的一個(gè)壁區(qū)。
27.按照權(quán)利要求1至26之一所述的加熱設(shè)備，其特征為設(shè)有至少一個(gè)溫度傳感器，尤其是一個(gè)熱電偶。
28.按照權(quán)利要求1至27之一所述的加熱設(shè)備，其特征為至少所述第一冷卻系統(tǒng)包括至少一個(gè)流量計(jì)。
29.按照權(quán)利要求1至28之一所述的加熱設(shè)備，其特征為設(shè)有一加熱功率調(diào)節(jié)器，尤其是加熱電流調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)冷卻功率、熔體溫度和/或電極溫度調(diào)節(jié)加熱電流。
30.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的加熱設(shè)備，其特征為設(shè)有一個(gè)用于加熱電極(3)的裝置。
31.按照權(quán)利要求30所述的加熱設(shè)備，其特征為用于加熱電極(3)的裝置包括一個(gè)歐姆加熱裝置，它適用于加熱熔體接觸材料或玻璃接觸材料和/或電極本身的一些部分。
32.按照權(quán)利要求30或31所述的加熱設(shè)備，其特征為用于加熱電極(3)的裝置包括一個(gè)加熱冷卻流體的裝置。
33.按照權(quán)利要求1至32之一所述的加熱設(shè)備，其特征為該加熱設(shè)備可以裝入熔化設(shè)備(40)的壁(42)內(nèi)并構(gòu)成此熔化設(shè)備(40)壁(42)的一部分。
34.按照權(quán)利要求33所述的加熱設(shè)備，其特征為加熱設(shè)備(1)的棱邊在與熔化設(shè)備(40)的壁(42)的連接區(qū)內(nèi)冷卻。
35.用于導(dǎo)電地加熱熔體(39)的熔化設(shè)備(40)，包括至少一個(gè)按照前列諸權(quán)利要求之一所述的加熱設(shè)備(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加熱設(shè)備(1)，用于導(dǎo)電地加熱熔體，尤其用于熔體的快速熔化、精煉和/或調(diào)節(jié)，它有更好的冷卻。為此，加熱設(shè)備包括至少一個(gè)電極(3)，以及一個(gè)有可改變地設(shè)定和/或調(diào)整冷卻功率的第一冷卻系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H05B3/02GK1720765SQ200380104861
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月3日
發(fā)明者R·艾?；魻柎? G·雷克, V·奧姆施特德, G·魏德曼, F-T·倫特斯, T·施特勒, E-W·舍費(fèi)爾, H·勒默爾, J·朔爾邁爾, H·胡尼烏斯, F-J·德魯施克 申請(qǐng)人:肖特股份公司