[发明专利]带有由多个导体构成的单匝感应装置的熔化炉

说明书

本发明的主题是包括由多个导体组成的感应装置的熔化炉。

在某些用于熔化玻璃或其它耐高温材料的熔化炉中，围成熔池的炉膛被带来所需热量的单匝构成的感应装置包围。当需要施加数百千赫的非常高频的电压时，这种单匝即仅围绕炉膛一周的配置可能显得有必要，以限制所述频率值。但是有多个匝的感应装置(常常由单一导体构成)要普遍得多。单匝的感应装置包括在两个互相靠近的电接线端子之间的单一环形连续导体，或者作为变型，有多个平行并在炉膛高度方向上叠置的导体，并且每个导体延伸在两个接线端子之间，它们通过汇流条(总线)与所述接线端子连接。

炉子的良好运行在某些情况下受阻。某些要熔化的产品在高温下导电性比在低温下强得多。因此观察到图1所示的现象：密度不均匀的电流通过导体1，在对着投入到炉膛3中的炉料2的热的区域(这里为上部区域)的地方电流密度要大得多，在该区域产生更大的对抗电流。导体1中的电流线用附图标记4表示，炉料2中的电流线用附图标记5表示。因此炉料2的最热的区域是仍然承受更强加热的区域。炉料2中的传导性常常不能使炉料2中的温度平衡，这会保持热不平衡，因此不能使最冷的区域足够受热。当感应装置包括多个叠置的平行导体而不是这里为方便起见表示的单一导体时情况也是一样，因为电流离开汇流条时优先进入到最容易在其中流动的导体中。这种困难很严重，使得单匝感应装置的使用受到了限制。

本发明的目标是防止这种单匝尤其是多个平行导体的感应装置特有的均匀加热问题。本发明涉及一种熔化炉，该熔化炉包括炉膛、包围炉膛并由多个延伸一匝或一周的平行导体组成的感应装置，其特征在于，所述平行导体以长度相等的波浪形延伸，并且每个导体包括至少一个下降部分和至少一个上升部分，上升部分位于第一层中，下降部分位于第二层中，这些层同心地围绕所述炉膛。

这样，所有导体中的每一个延伸在不同的高度上，并且在包括炉料时在熔化炉料的更热或更冷、导电性更强或更弱的部分前，这样就使电流穿过这些部分的便捷性更均匀，因此使电流在每个导体中的密度更均匀。如果导体都延伸在限定炉膛的加热区的相同极端高度之间，这一点就更明显，因为它们的平均高度是相同的。

US 1 872 990描述了一种表面看为单一导体并且有多个倾斜匝的装置，用于在熔池中引起运动和特殊的二次电流，而US 4 471 488中描述了另一装置，该装置带有单一导体和多个双层匝，以增加感应功率。其中指出，单匝感应装置是不利的，因此该现有专利没有考虑这种感应装置。

如果上升部分和下降部分是螺旋状的，并且通过使各层间隔开的导电连杆组装在一起，则得到一种简单结构。最后，在导体被挖有也穿过连杆的冷却通道的常见情况下，上升部分和下降部分是一些端部堵塞但带有与端部相邻的侧向孔眼的管子。

下面参照附图详细描述本发明：

-图1表示与现有技术有关的问题，

而其它图表示本发明；

-图2示意表示在展开为平面图的感应装置(只出示了导体的一部分，导体的数量与具体情况相适应)；

-图3表示导体的两个相对的倾斜部分之间的弯管；

-图4是感应装置的组装图。

因此图1表示由柱形侧壁6和下底7构成的可以被冷却或不被冷却的炉膛3。导体1一般通过未示出的液体管路冷却，并形成围绕侧壁6的环形。炉料2常常包括在不同时刻投入的成分，这就出现不同高度的区域温度不同的问题。还常常出现炉料2在上表面8被预先加热，在此处形成最热的区域。这种感应炉常常用于使某些核废料玻璃化。

在本发明中(图2、4)，每个导体为长度相同的波浪形，并且包括在冷却水和电力的输入汇流条11和输出汇流条12之间的相继的至少一个下降部分9和上升部分10。每个导体延伸为环形匝。由于所有导体都最好在一极端高的高度与一极端低的高度之间延伸，并且最好不使这些导体过度地延伸以限制电力损失，这些导体一般包括在两个极端高度之间延伸的单一中间上升部分10或单一中间下降部分9，以及另一类的两个更短的部分，这两个部分中的每一个将所述中间部分的一端与汇流条11或12的其中一个连接。导体两端的连接高度在汇流条11和12上相同。所有导体的分布在图2所示的展开平面上存在一旋转对称轴16；导体网围绕该轴16(在一半高度上的水平轴)旋转形成一类似的导体网。所述展开图显示了导体的所述部分9、10最好为螺旋形，以保持均匀的节距。下降部分9和上升部分10之间在极端高度上的连接形成角度。下降部分9和上升部分10在此处通过也是导体的连杆13连接，例如连杆13由铜制成，并焊接在导体上。导体及其汇流条11和12挖有冷却通道，并且下降部分9和上升部分10为管形。管子的端部被堵塞，因此与连接件的连通通过与端部相邻的侧向孔眼14进行，侧向孔眼通向穿过连杆13的通道15(图3)。连杆13的一个功能是建立两个导体层之间的间隔，一个导体层由所有下降部分形成，另一层由所有上升部分10形成，它们同心地围绕炉膛2，距侧壁6的距离不同。因此避免了不同导体之间的短路。