CS218045B1 - Zapojení elektrod pece k tavení skla - Google Patents

Abstract

Vynález se týká elektrických pecí k tavení skla v horizontálním směru vybavené sudým počtem k podélné ose pece protilehlých trojic elektrod nebo jejich na tentýž vývod jedné fáze napájecího* 1 zdroje třífázového proudu připojených skupin. Spojnice průchodu vzhledem k podélné ose protilehlých elektrod jednotlivých trojic jsou v podstatě kolmé k podélné ose pece, nebo svírají s ní úhel 75 až 105°. Vynález řeší problém zapojení elektrod se zřetelem na orientaci fází. Průměty fázově orientovaných spojnic párů elektrod 5, 6, 7, 8, 9, 10 připojených na stejnou fázi R, S, T napájecího zdroje do dna 2 tavícího prostoru 1 pece v uspořádání do polárního diagramu nesmí ležeit všechny na téže straně kolmice 11 k podélné ose 4 pece nebo rovnoběžky s ní.

Description

Vynález se týká elektrických pecí k tavení skla v horizontálním směru vybavené sudým počtem k podélné ose pece protilehlých trojic elektrod nebo jejich na tentýž vývod jedné fáze napájecího^{* 1} zdroje třífázového proudu připojených skupin. Spojnice průchodu vzhledem k podélné ose protilehlých elektrod jednotlivých trojic jsou v podstatě kolmé k podélné ose pece, nebo svírají s ní úhel 75 až 105°.

Vynález řeší problém zapojení elektrod se zřetelem na orientaci fází. Průměty fázově orientovaných spojnic párů elektrod 5, 6, 7, 8, 9, 10 připojených na stejnou fázi R, S, T napájecího zdroje do dna 2 tavícího prostoru 1 pece v uspořádání do polárního diagramu nesmí ležeit všechny na téže straně kolmice 11 k podélné ose 4 pece nebo rovnoběžky s ní.

^f 218045

Vynález se týká zapojení elektrod pece k tavení skla v horizontálním směru vybavené sudým počtem k podélné ose pece protilehlých trojic elektrod nebo jejich na tentýž vývod jedné fáze napájecího zdroje třífázového proudu připojených skupin, přičemž spojnice průchodu vzhledem k podélné ose pece protilehlých elektrod jednotlivých trojic dnem nebo průměty spojnic průchodu protiehlých elektrod stěnami pece do dna svírají s podélnou osou pece úhel 75 až 105°.

Proti tavení skla v plamenných pecích se v poslední době stále více uplatňuje tavení elektrickým proudem, které je z hlediska energetického hospodárnější, protože energie se jako Jouleovo teplo vybavuje přímo v tavenině, která se stává při vyšších teplotách elektricky vodivou. Elektrické tavení je výhodné též z hledisek ekologických.

Je známa řada elektricky vytápěných pecí, které se navzájem liší směrem proudění taveniny, který může být vertikální nebo horizontální, půdorysným tvarem, počtem a umístěním elektrod, jejich geometrickým uspořádáním a jejich zapojením na zdroj elektrického proudu. Jedním z typů těchto pecí jsou pece vytápěné šesticemi elektrod nebo jejich násobkem. V patentovém spisu NSR č. 2 100,3)35 je popsána pec vybavená trojicemi nebo šesticemi elektrod uspořádaných v různých rovinách pece čestiúhelnikdvého půdorysu, v níž tavení probíhá vertikálním směru. V patentovém spisu ČSSR č. 118 306 je popsána a vyobrazena pec, v níž tavení probíhá v horizontálním směru pomocí vertikálních elektrod, jejich průniky jsou ve dně pece uspořádány do šestiúhelníku, přičemž spojnice průchodů dnem vzhledem k podélné ose pece protilehlých elektrcd z každé trojice umístěné na jedné straně podélné osy pece jsou k ní v podstatě kolmé. V praxi se z různých důvodů mohou od ní odchylovat o malý úhel na obě strany. Podle DOS č. 2 604 85,2 jsou divě trojice vertikálních elektrod uspořádány v řadě po obou stranách podélné osy pece.

Pokud jde o zapojení elektrod na zdroj elektrického proudu, jednou z možností je připojení šestice elektrod na třífázovou síť. Podle čs. patentu č. 118 306 jsou vždy dvojice vzhledem k podélné ose pece protilehlých elektrod připojeny na sekundární vinutí transformátorů, jejichž středy jsou propojeny, čímž je dosaženo šestifázového zapojení. Jiný příklad představuje řešení v publikaci J. Stanňka „Elektrické tavení skla“ (SNTL Praha 1976] na str. 334, obr. 5 až 21. Společným nedostatkem těchto, ale i jiných v praxi používaných zapojení je, že není cílevědomě dbáno při zapojení na fázovou orientaci napájecích zdrojů. To se projevuje nerovnoměrným zatížením fází, vysokým proudovým zatížením povrchu elektrod, vysokými proudy v přívodech k elektrodám a nízkým napětím, mezi elektrodami. Celkovým důsledkem potom je, že pece a jejich napájecí zdroje nepracují s dobrým účinkem a v oblasti optima elektrických a energetických vlastností, čímž dochází ke ztrátám na energii i materiálu.

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí u fázově orientovaného zapojení elektrod v provedení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že z průmětů fázově orientovaných spojnic párů elektrod, připojených na stejnou fázi napájecího zdroje, do dna tavícího prostoru pece a svírajících s kolmicí k podélné ose pece úhel větší než 15°, v uspořádání do polárního diagramu, leží dva na navzájem opačných stranách kolmice.

Zapojení elektrod s fázovou orientací podle vynálezu zabezpečuje rovnoměrné zatížení fází, tj. rovnoměrný odběr výkonů z každé fáze a zabraňuje nerovnoměrnému ubývání elektrod. Dále zabraňuje vysokým proudům v přívodech k elektrodám a nízkému napětí mezi elektrodami, takže výkon závislý na součinu proudu a napětí je hrazen především z vyššího napětí a nikoli z vyššího proudu. Důsledkem je vysoký tepelný výkon při minimálním proudovém zatížení přívodů a povrchu elektrod. Při použití více než jedné šestice elektrod jsou minimálně ovlivněny elektrické vlastnosti napájecích zdrojů pro sousedící šestice elektrod. Vceliku potom umožňuje zapojení podle vynálezu optimalizovat konstrukce pecí á jejich zdroje do oblastí elektricky a energeticky nejvýhodnějších.

Příkladné provedení vynálezu je popsáno dále a schematicky znázorněno na připojených výkresech, z nichž představuje obr. 1 axonometrický pohled na taivicí pro stor pece se šesticí elektrod, obr, 2 prostorový pohled na variantu provedení podle obr. Ί, obr. 3 schéma zapojení elektrod podle obr. 1 na napájecí zdroj, obr. 4 fázový diagram zdroje

Obr. 5 průmět fázově orientovaných spojnic párů elektrod připojených na stejnou fázi napájecího zdroje do dna pece, obr. 6 polární diagram fázově orientovaných spojnic podle obr. 5 obr. 7 průmět fázově orientovaných spojnic pro jinou variantu zapojení elektrod, ^; obr. 8 polární diagram fázově orientovaných spojnic podle obr. 7, obr. 9 průmět fázově orientovaných spojnic pro další variantu zapojení elektrod, obr. 10 polární diagram fázově orientovaných spojnic podle obr. 9 obr. 11 průmět fázově orientovaných spojnic při použití dvou šestic elektrod, obr. 1,2 polární diagram fázově orientovaných spojnic podle Obr. 11.

Nai obr. 1 je částečně znázorněný taviči prostor 1 dále neznázorněné taviči pece, sestávající z dna 2 a postranních Stěn 3. Uvnitř tavícího prostoru 1 je symetricky k jeho podélné ose 4 umístěno šest vertikálních elektrod 5 ,6, 7, 8, 9, 10, jejichž průchody do dna 2 tvoří rovinný šestiúhelník, Spojnice průchodů vzhledem k podélné ose 4 protilehlých elektrod 6 a 9 tvoří k podélné ose 4 kolmici 11 nebo s ní svírá úhel 75 až 105°. S kolmicí 11 jsou v podstatě rovnoběžné '1 spojnice elektrod 5, 10 a 7, 8.

Podle obr. 2 jsou elektrody 6 a 9 nahrazeny dvojicemi horizontálních elektrod B‘ a 9‘ zapojenými paralelně na tutéž fázi, takže průchody vertikálních elektrod 5, 7, 8, IQ dnem 2 a průměty do dna průchodů horizontálních elektrod 6‘ a 9‘ stěnou 3 tvoří rovněž šestiúhelník a spojnice průchodů vzhledem k podélné ose 4 protilehlých elektrod 6‘ a 9‘ je k podélné ose 4 kolmá nebo s ní svírá úhel 75 až 105°. Optimem je kolmost spojnice protilehlých elektrod 6 a 9 nebo 5, 10, případně 7, 8. K podélné ose 4 pece uvedená tolerance 15° na každou stranu je dána praktickou uskutečnitelností.

Jsou možná i jiná provedení, například že trojice elektrod 5, 6, 7 a 8, 9, 18 leží na přímce, nebo je pec vybavena dvěma či více šesticemi elektrod. Podmínkou však je, že každá trojice ze šestice je souměrná podle podélné osy 4 taviči,ho prostoru 1 pece a každá šestice je připojena na samostatný třífázový zdroj a spojnice průchodů vzhledem k podélné ose 4 protilehlých dvojic elektrod je v podstatě kolmá k podélné ose 4 pece s odchylkou v toleranci 15° na každou stranu.

Pokud jde o zapojení podle obr. 3, jsou z třífázového zdroje znázorněny pro zjednodušení pouze sekundáry 12, 13, 14 trojfázového transformátoru. Sekundář 12, fáze R má dive vývody 15, 16, sekundář 13 fáze S má vývody 17, 18 a sekundář 14 fáze T má vývody 19, 211. Elektroda 5 je napojena na vývod 15 sekundářů 12 fáze R, elektroda 6 je napojena na vývod 17 sekundářů 13 fáze S, elektroda 7 je napojena na vývod 19 sekundářů 14 fáze T, elektroda 8 je napojena na vývod 18 sekundářů 12 fáze R a elektroda 9 je napojena na vývod 18 sekundářů 13 fáze S a elektroda 10 je napojena na vývod 20 sekundám 14 fáze T.

Podle fázorového diagramu zdroje¹ (obr. 4] směřuje fázor fáze R od vývodu 15 k vývodu 18, fáze S od vývodu 17 k vývodu 18 a fáze T od vývodu 19 k vývodu 23.

Na obr. 4 jsou šipkami označeny směry fázorů napětí příslušných fází R, S, T mezi vývody 15, 16, 17, 18 a 19, 23 sekundářů 12, 13, 14.

Obr. 5 představuje průmět do dna pece fázově orientovaných spojnic párů elektrod 5 a 8, 8 a 9, 7 a 10 připojených na fáze R, S, T napájecího zdroje, přičemž fázová orientace spojnic párů elektrod 5 a 8, 6 a 9, 7 a 10 je vyznačena šipkami a spojnice vzhledem k podélné ose 4 protilehlých elektrod 6, 9 je v podstatě rovnoběžná s kolmicí 11 k podélné ose 4 tavícího prostoru 1. Protože dvojice elektrod 5 a 8 je připojena na vývody 15, 18 sekundářů 12 fáze· R podle směru fázorů napětí příslušné fáze mezi vývody 15, 16 je podle obr.. 5 spojnice elektrod 5 a 8 fázově orientována ve směru Šípky. Totéž platí obdobně pro· dvojice elektrod 6 a 9 a 7 a 10 napojené na fáze S a T,

V polárním, diagramu (obr. 6) jsou fázově orientované spojnice dvojic elektrod 5 a 8, 6 a 9 a 7 a¹ 13 znázorněny fázově orientovanými úsečkami odpovídajícími příslušným fázím a vycházejícími z pólu P ležícího na kolmici 11 nebo její rovnoběžce. Z diagramu vyplývá, že z průmětu fázově orientovaných spojnc párů elektrod 5 a 8, 8 a¹ 9 a 7 a 10 dva, odpovídající fázím R a T leží na navzájem opačných stranách kolmice 11.

Podle obr. 7 jsou na vývody 15, 18 napojeny elektrody 5 a 9, na vývody 17, 18 elektrody 6 a 8 a na vývody 19, 20 elektrody 7 a 10. Z polárního diagramu podle obr. 8 je zřejmé, že z průmětů fázově orientovaných spojnic spojnice páru elektrod 8 a 8 leží společně se spojnicí elektrod 5 a 9 na jedné straně kolmice 11 a spojnice elektrod 7 a 10 na její druhé straně.

Podle obr. 9 jsou na vývody 15, 18 napojeny elektrody 5 a 10, na vývody 17, 18 elektrody 6 a 9 a na vývody 19, 20 elektrody 7 a 8. Z polárního diagramu podle obr. 10 vyplývá, že průměty fázově orientovaných spojnic párů elektrod 5 a 10, 6 a 9 a 7 a 8 leží na kolmici 11 k podélné ose 4 tavicího prostoru 1 nebo s ní svírají úhel menší než 15°.

Účinku podle vynálezu se nedosáhne, jestliže průměty fázově orientovaných spojnic párů elektrod připojených na fáze R, S, T napájecího zdroje do dna 2 tavicího prostoru 1 pece leží všechny na stejné straně kolmice 11, přičemž s ní svírají úhel větší než 15°.

Na obr. 11 a 12 jsou znázorněna zapojení v tavícím prostoru 1 pece vybaveném dvěma šesticemi elektrod, přičemž každá šestice je připojena na vlastní napájecí zdroj. Elektrodové šestiúhelníky se mohou navzájem prostupovat. Elektrody a vývody jsou číslovány obdobně jako v předcházejících příkladech, .přičemž elektrody a vývody napojené na •druhý napájecí zdroj jsou označeny vztahovými čísly s čárkou. Uvedené zásady platí i pro pece s třemi nebo více šesticemi elektrod.

Zapojení je vhodné především pro elektrické tavící pece, je možno¹ ho· však použít i u elektrod určených pro· elektrický příhřev u plamenných pecí.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Zapojení elektrod pece k tavení skla v horizontálním směru vybavené suidým počtem k podélné ose pece protilehlých trojic elektrod nebo jejich na tentýž vývod jedné, fáze napájecího zdroje třífázového proudu připojených skupin, přičemž spojnice průchodů vzhledem k podélné ose pece protilehlých elektrod jednotlivých trojic dnem nebo průměty spojnic průchodů protilehlých elektrod stěnami pece do dna svírají s ,poVYNÁLEZU dělnou osou pece úhel 75 až 105° vyznačené tím, že z průmětů fázově orientovaných spojnic párů elektrod (5, 6, 7, 8, 9, 10) připojených na stejnou fázi (R, S, T) napájecího zdroje, do dna tavícího prostoru (1) pece a svírajících s kolmicí (11) k podélné ose pece úhel větší než 15°, v uspořádání do polárního diagramu, leží dva na navzájem opaíčných stranách kolmice (11).