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THE GENERAL ELECTRIC COMPANY LIMITED, résidant à LONDRES.
PERFECTIONNEMENTS AUX ELECTRODES DE FOURS.
La présente invention concerne les électrodes pour le chauffage de bains liquides conducteurs de l'électricité, comme des bains de verre fondu ou de sels pour le traitement de métaux à haute température, elle a pour objet un perfectionnement ou une modification de l'invention' décrite et revendiquée dans le brevet principal n . 501.879. lesélectrodes de la présente invention sont du type qu'on immerge dans le liquide préchauffé pour faire passer du courant à travers le liquide entre une ou plusieurs paires d'électrodes, le liquide agissant comme résistance pour la production de chaleur en vue de maintenir ce liquide à une température élevée requise. Les électrodes de ce genre peuvent être soit fixées de façon permanente en position de fonction- nement dans le bain, soit susceptibles d'être introduites dans le bain et d'en être retirées.
L'invention concerne particulièrement les électrodes de ce genre dénommées ci-après "électrodes d'immersion", et utilisées dans les fours électriques pour la fusion du verre. Dans ces fours, le verre ou lesmatières premières servant à la production du verre peuvent d'abord être fondues par d'autres moyens, par exemple par chauffage au gaz, et quand le verre est en fusion et capable, de ce fait, de laisser passer du courant électrique, on plonge plusieurs électrodes d'immersion dans le liquide par des ouvertures convenables pratiquées dans les parois du four. les électrodes doivent être en matière réfractaire pour résister aux hautes températures utiliséeset être assez solides pour supporter, sans déformation, la pression du verre fondu ou autre liquide.
Si les électrodes sont fixées en permanence et subis- sent le chauffage initial avant d'être baignées de liquide, elles doivent être en une matière inoxydable, mais si elles sont libres et amovibles elles peu- vent être faitesen matières conductrices oxydables aux hautes températures utilisées, puisqu'elles ne sont pas chauffées dans la période initiale et qu'el- les sont protégées par le liquide dans lequel ellessont plongées contre l'oxy- dation par l'air.
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Les électrodes d'immersion utilisées jusqu'ici étaient générale- ment pleines, consistant en des blocs ou des barres massives d'une matière convenablement conductrice comme le graphite, le tungstène ou le molybdène.
Les métaux réfractaires convenant le mieux comme électrodes, notamment le mo- lybdène et le tungstène, sont difficiles à obtenir en masse et sont coûteux, les électrodes pleines faites en de tels métaux étant d'ailleurs trop lour- des.
Suivant l'invention décrite dans le brevet principal, la partie de l'électrode d'immersion pour le chauffage de bain de liquides électrique- ment conducteurs qui est immergée en fonctionnement est établie sous la forme d'un assemblage rigide consistant en un squelette de fils, tiges ou bandes espacés en métal réfractaire supporté par une structure rigide en matière réfractaire. La présente invention a pour but de procurer une électrode d'im- mersion dont la forme constitue un perfectionnement ou une modification de la forme d'électrode d'immersion décrite dans le brevet principal.
Suivant la présente invention, une électrode d'immersion qui est un perfectionnement ou une modification de l'électrode d'immersion revendiquée dans la revendication 1 du brevet principal, consiste en un bloc de métal ré- fractaire portant plusieurs pièces allongées rigides aussi en métal réfraq- taire, disposées de façon à plonger dans le liquide quand l'électrode se trouve en position de travail, le bloc étant fixé à un fût dont au moins la partie exposée à l'air atmosphérique, quand l'électrode se trouve en position de travail, est faite en une matière relativement non oxydable.
Par "matière relativement non oxydable" on entend une matière beaucoup moins sujette à oxydation que la dite matière réfractaire, quand celle-ci est exposée à l'air atmosphérique. Dans la construction de l'élec- trode, cette matière relativement non oxydable doit évidemment être choisie de façon qu'elle ne soit pas attaquée de façon appréciable par l'air atmos- phérique aux températures auxquelles cette partie exposée du fût est soumise pendant que l'électrode est en service. le bloc et les pièces allongées rigides sont faites, de préfé- rence, en molybdène ou en tungstène. Les pièces allongées peuvent être des tiges ou des barres parallèles qui ont l'apparence de dents de fourche en prolongement du bloc.
Ce dernier a, de préférence, la forme d'une forte tige ou barre de traverse dont l'axe longitudinal est à angle droit par rapport à l'axe longitudinal du fût, et les dents, en forme de tiges ou barres paral- lères, sont disposéesen une seule rangée symétrique et parallèle par rap- port au prolongement de l'axe longitudinal du fût, sur la face du bloc opposée au fût.
La partie du fût proche du bloc peut être en une matière réfrac- taire oxydable comme le molybdène ou le tungstène, pourvu que toute cette partie soit plongée dans le verre fondu ou autre liquide quand l'électrode est en position de fonctionnement dans le four ou bain. La partie du fût non plongée dans le bain en fonctionnement est faite en un métal relativement non oxyda- ble comme l'acier réfractaire et est habituellement pourvue d'une chemise de refroidissement à eau courante. Si la forme et les dimensions de l'électrode sont telles, par rapport à la lumière d'introduction de l'électrode pratiquée dans la paroi du four, qu' aucune partie du fût ne soit plongée dans le liquide en fonctionnement, le fût entier doit être en une matière relativement non oxy- dable, comme précité, et être pourvu d'une chemise de refroidissement.
Pour le montage d'une électrode d'immersion conforme à l'inven- tion, une extrémité de chacune des pièces allongées peut être introduite dans un trou pratiqué dans le bloc et y être main-tenue soit au moyen de broches in- sérées dans les cotés du bloc entre les dits trous, soit par soudure si l'on encastre les pièces allongées dans les trous de façon que leur bout encastré dépasse légèrement le bloc et puisse ainsi être soudé à la face du bloc. Le fût peut être attaché au bloc de manière semblable, c'est-à-dire en encastrant son extrémité dans un trou pratiqué au milieu du bloc et en la fixant par bro-
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ches ou par soudure; ou bien le bout du fût peut être tronconique et chassé dans un creux correspondant du bloc.
L'électrode d'immersion suivant l'invention est avantageuse en' ce qu'elle évite l'utilisation de blocs massifs de métaux réfractaires coûteux comme le molybdène et le tungstène. En outre, il y a une relativement grande surface de métal en contact avec le verre fondu ou autre liquide, ce qui permet d'obtenir une densité de courant plus faible à la surface de l'électrode en fonctionnement que dans le cas des électrodesmassives, pour une même consom- mation d'énergie; ceci est intéressant parce que l'électrode a moins tendance à se décomposer, la durée de vie de l'électrode est augmentée et le bain de verre est moins contaminé. Les électrodes de l'invention sont aussi avantageuses en ce qu'elles sont relativement légères et faciles à manipuler.
En outre, le métal réfractaire utilisé pour le bloc et les dents peut être utilisé à l'état embouti et ne doit pas être étiré ou autrement fini; ceci aussi réduit le prix de revient de l'électrode.
Les électrodesd'immersion suivant l'invention pewvent être construites de façon à convenir spécialement pour les fours à verre du type décrit dans le brevet de même date de la Demanderesse intitulé "Four électrique de fusion du verre", qui sont pourvus d'ouvertures inclinées dans les parois pour l'introduction des électrodes. Quand les électrodes sont ainsi inclinées avec les pièces allongées parallèles au fût en prolongement du bloc, elles présentent une grande surface au verre dans le sens du courant circulant entre chaque paire d'électrodes, de sorte que le verre est chauffé très efficacement.
Une forme d'électrode d'immersion conforme à l'invention, destinée à un four de fusion de verre électrique du type défini dans le paragraphe pré- cédent, est représentée, partiellement en coupe et partiellement en perspecti- ve, au dessin annexé et sera décrite maintenant à titre d'exemple.
L'électrode représentée au dessin comprend un bloc rectangulaire 1, long de 4,5 pouces (115 mm) et ayant une section carrée de 1,25 pouce (31,75 mm) de coté, en molybdène embouti, et percé de six trous cylindriques 2 dans lesquels sont encastrées, à serrage dur, des tiges de molybdène 3 ayant chacune un diamètre d'un quart de pouce (6,35 mm), les tiges dépassant le bloc d'une longueur de 7,5 pouces (170 mm). Les extrémités des tiges 3 lo- gées dans les trous 2 dépassent légèrement la surface 4 du bloc 1 et sont soudées, comme représenté, en 5.
Le fût de l'électrode est en trois parties; il comprend une ti- ge 6 de molybdène dont une extrémité est encastrée dans un trou cylindrique 7 du bloc 1, l'extrémité 8 étant soudée à la surface 9 du bloc, un bloc 10 en acier réfractaire dans lequel l'autre extrémité 11 de la tige 6 est encastrée par un bout tronconique, et une tige d'acier réfractaire 12 dans laquelle le bout 13 du bloc d'acier 10 est aussi encastré par un serrage tronconique. La ti- ge 12 est pourvue d'une chemise cylindrique en acier 14 et une plaque creuse 15 est fixée à l'extérieur de la chemise 14 au moyen d'une bride de serrage 16.
La chemise 14 et la plaque 15 sont pourvues de tubulures d'admission 17 et d'évacuation 18 pour l'eau de refroidissement. La bride 16 est pourvue d'une borne 19 servant à relier l'électrode à une source de courant.
En fonctionnement, l'électrode est introduite par une lumière d'une paroi du four à verre jusqu'à appliquer la plaque 15 contre la paroi extérieure du four, les tiges 3 et le bloc 1 étant plongés dans le verre fondu, tandis que les parties en acier du fût sont entièrement hors du bain de verre fondu, la partie à l'intérieur du four étant entourée de verre solidifié quand de l'eau de refroidissement circule duns la plaque creuse 15 et la che- mise 14.
REVENDICATIONS.
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THE GENERAL ELECTRIC COMPANY LIMITED, residing in LONDON.
IMPROVEMENTS IN OVEN ELECTRODES.
The present invention relates to electrodes for heating electrically conductive liquid baths, such as baths of molten glass or of salts for the treatment of metals at high temperature, its object is an improvement or a modification of the invention ' described and claimed in main patent no. 501,879. the electrodes of the present invention are of the type which is immersed in the preheated liquid to pass current through the liquid between one or more pairs of electrodes, the liquid acting as a resistance for the production of heat in order to maintain this liquid at a high temperature required. Electrodes of this type may be either permanently fixed in an operative position in the bath or capable of being introduced into and removed from the bath.
The invention relates in particular to electrodes of this type, hereinafter referred to as “immersion electrodes”, and used in electric furnaces for melting glass. In these furnaces, the glass or the raw materials used in the production of glass may first be melted by other means, for example by gas heating, and when the glass is molten and therefore capable of leaving passing electric current, several immersion electrodes are immersed in the liquid through suitable openings made in the walls of the furnace. the electrodes must be of refractory material to withstand the high temperatures used and be strong enough to withstand, without deformation, the pressure of molten glass or other liquid.
If the electrodes are permanently attached and undergo the initial heating before being bathed in liquid, they must be of a stainless material, but if they are free and removable they can be made of conductive materials oxidizable at the high temperatures used. , since they are not heated in the initial period and they are protected by the liquid in which they are immersed against oxidation by the air.
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Immersion electrodes used heretofore have generally been solid, consisting of solid blocks or bars of a suitably conductive material such as graphite, tungsten or molybdenum.
The refractory metals which are most suitable as electrodes, in particular molybdenum and tungsten, are difficult to obtain in bulk and are expensive, the solid electrodes made of such metals being moreover too heavy.
According to the invention described in the main patent, the part of the immersion electrode for heating a bath of electrically conductive liquids which is immersed in operation is established as a rigid assembly consisting of a skeleton of spaced wires, rods or bands of refractory metal supported by a rigid structure of refractory material. The object of the present invention is to provide an immersion electrode the shape of which constitutes an improvement or a modification of the shape of the immersion electrode described in the main patent.
According to the present invention, an immersion electrode which is an improvement or a modification of the immersion electrode claimed in claim 1 of the main patent, consists of a block of refractory metal bearing several rigid elongate pieces also of metal. refractory, arranged so as to immerse in the liquid when the electrode is in the working position, the block being fixed to a barrel, at least the part of which is exposed to atmospheric air, when the electrode is in position working, is made of a relatively non-oxidizable material.
By "relatively non-oxidizable material" is meant a material much less subject to oxidation than said refractory material, when the latter is exposed to atmospheric air. In the construction of the electrode, this relatively non-oxidizable material must of course be chosen so that it is not attacked appreciably by atmospheric air at the temperatures to which this exposed part of the drum is subjected while the electrode is in service. the block and the rigid elongates are preferably made of molybdenum or tungsten. The elongated pieces may be parallel rods or bars which have the appearance of fork tines extending from the block.
The latter preferably has the shape of a strong rod or cross bar, the longitudinal axis of which is at right angles to the longitudinal axis of the shaft, and the teeth, in the form of parallel rods or bars. , are arranged in a single row symmetrical and parallel with respect to the extension of the longitudinal axis of the barrel, on the face of the block opposite the barrel.
The part of the barrel close to the block may be of an oxidizable refractory material such as molybdenum or tungsten, provided that all this part is immersed in molten glass or other liquid when the electrode is in the operating position in the furnace or bath. The portion of the drum not immersed in the bath during operation is made of a relatively non-oxidizable metal such as refractory steel and is usually provided with a running water cooling jacket. If the shape and dimensions of the electrode are such, with respect to the opening of the introduction of the electrode made in the wall of the furnace, that no part of the barrel is immersed in the liquid in operation, the entire barrel should be of a relatively non-oxidizing material, as mentioned above, and be provided with a cooling jacket.
For mounting an immersion electrode according to the invention, one end of each of the elongated pieces can be introduced into a hole made in the block and be held there either by means of pins inserted in the block. the sides of the block between the said holes, or by welding if the elongated parts are embedded in the holes so that their embedded end slightly exceeds the block and can thus be welded to the face of the block. The drum can be attached to the block in a similar way, that is to say by embedding its end in a hole made in the middle of the block and fixing it by bro-
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ches or by welding; or else the end of the shaft may be tapered and driven into a corresponding hollow in the block.
The immersion electrode according to the invention is advantageous in that it avoids the use of massive blocks of expensive refractory metals such as molybdenum and tungsten. In addition, there is a relatively large surface area of metal in contact with molten glass or other liquid, resulting in a lower current density at the surface of the electrode in operation than in the case of massive electrodes. for the same energy consumption; this is interesting because the electrode has less tendency to decompose, the life of the electrode is increased and the glass bath is less contaminated. The electrodes of the invention are also advantageous in that they are relatively light and easy to handle.
In addition, the refractory metal used for the block and teeth can be used in the stamped state and need not be stretched or otherwise finished; this also reduces the cost of the electrode.
The immersion electrodes according to the invention can be constructed so as to be especially suitable for glass furnaces of the type described in the Applicant's patent of the same date entitled "Electric furnace for melting glass", which are provided with inclined openings. in the walls for the introduction of the electrodes. When the electrodes are thus inclined with the elongated pieces parallel to the barrel as an extension of the block, they present a large surface area to the glass in the direction of the current flowing between each pair of electrodes, so that the glass is heated very efficiently.
A form of immersion electrode according to the invention, intended for an electric glass melting furnace of the type defined in the preceding paragraph, is shown, partially in section and partially in perspective, in the accompanying drawing and will now be described by way of example.
The electrode shown in the drawing comprises a rectangular block 1, 4.5 inches (115 mm) long and having a square section of 1.25 inch (31.75 mm) on the side, of stamped molybdenum, and drilled with six holes cylindrical 2 in which are recessed, with a hard clamp, molybdenum rods 3 each having a diameter of one quarter of an inch (6.35 mm), the rods protruding from the block by a length of 7.5 inches (170 mm ). The ends of the rods 3 housed in the holes 2 slightly protrude from the surface 4 of the block 1 and are welded, as shown, at 5.
The electrode barrel is in three parts; it comprises a rod 6 of molybdenum, one end of which is embedded in a cylindrical hole 7 of the block 1, the end 8 being welded to the surface 9 of the block, a block 10 of refractory steel in which the other end 11 of the rod 6 is embedded by a frustoconical end, and a refractory steel rod 12 in which the end 13 of the steel block 10 is also embedded by a frustoconical clamping. The rod 12 is provided with a cylindrical steel jacket 14 and a hollow plate 15 is secured to the outside of the jacket 14 by means of a clamp 16.
The jacket 14 and the plate 15 are provided with inlet 17 and outlet 18 pipes for the cooling water. The flange 16 is provided with a terminal 19 for connecting the electrode to a current source.
In operation, the electrode is introduced through a slot in a wall of the glass furnace until the plate 15 is applied against the outer wall of the furnace, the rods 3 and the block 1 being immersed in the molten glass, while the The steel parts of the keg are entirely outside the molten glass bath, the part inside the furnace being surrounded by solidified glass when cooling water flows through the hollow plate 15 and the jacket 14.
CLAIMS.