EP1419675A1 - Cold crucible with induction heating and heat pipe cooling - Google Patents
Cold crucible with induction heating and heat pipe coolingInfo
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- EP1419675A1 EP1419675A1 EP02796300A EP02796300A EP1419675A1 EP 1419675 A1 EP1419675 A1 EP 1419675A1 EP 02796300 A EP02796300 A EP 02796300A EP 02796300 A EP02796300 A EP 02796300A EP 1419675 A1 EP1419675 A1 EP 1419675A1
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/22—Furnaces without an endless core
- H05B6/24—Crucible furnaces
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- H—ELECTRICITY
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- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/36—Coil arrangements
- H05B6/42—Cooling of coils
Definitions
- Figure 1 shows a first type of sectored crucible, used for these same purposes. It mainly consists of sectors 1, a bottom 2, an inductor 3 with several turns and a cooling circuit 4. Sectors 1 are placed vertically, one against the other, to constitute the enclosure of the crucible. The bottom 2 completes this enclosure. It is specified that this bottom 2 can be retractable or include one or more orifices for the evacuation of the materials poured into the crucible. The sectors 1 are held against each other, thanks to a fixing by means of a wrapping 5.
- the cooling circuit 4 is constituted by an inlet 4E and a departure 4S of coolant, which is, in most of the water case.
- FIG. 12 shows that the independent heat pipes 32 of FIG. 10 can be replaced by independent inclined heat pipes 42, the cooling circuit being adapted to this geometry, the inputs 44E and outputs 44S no longer being horizontal.
- FIG. 15 shows the production of a direct turn crucible, the shell 58 of which is cooled using the heat pipes 59 which are attached to it, one or more heat pipes 60 constituting the cold finger.
- An alternative embodiment consists in using a thick ferrule in the production of the direct turn, an adequate machining allowing the production in situ of the heat pipes or simply their insertion.
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Abstract
The invention relates to a cold crucible which is cooled in an effective manner by means of a system that does not hinder access to the inside of the crucible or the installation and upkeep of the different elements. The inventive crucible comprises, in particular, sectors (11), each sector consisting of a heat pipe. The upper part (11H) of said sectors extends towards the outside while moving away from the centre of the crucible. Each upper part (11H) is in contact with a coolant circulation system (14E, 14S). Said heat pipes can be used to cool a direct coil crucible. In this way, several crucibles can be stacked on top of one another with only the lower crucible having a base (12). The inventive crucible can be used for the heating and fusion of glass, refactory oxides and various metals.
Description
CREUSET FROID A CHAUFFAGE PAR INDUCTION ET REFROIDISSEMENT PAR CALODUCS COLD HEATER WITH INDUCTION HEATING AND COOLING BY HEAT PIPES
DESCRIPTIONDESCRIPTION
Domaine de l'inventionField of the invention
L'invention ressortit du domaine de la fusion de certains matériaux à haute température de fusion, tels que le verre, les oxydes réfractaires, les oxydes métalliques ainsi que certains métaux, au moyen d'un chauffage par induction électromagnétique. Elle concerne, en particulier, les creusets froids à secteurs refroidis et les creusets à spire directe.The invention relates to the field of melting certain materials with a high melting temperature, such as glass, refractory oxides, metal oxides and certain metals, by means of heating by electromagnetic induction. It concerns, in particular, cold crucibles with cooled sectors and direct coil crucibles.
Art antérieur et problème poséPrior art and problem posed
Parmi les procédés de fonte et de coulage des produits comme le verre, les oxydes, réfractaires, les métaux ou même pour faire léviter ces produits, il est courant d'utiliser des creusets froids refroidis à l'eau, le chauffage s 'effectuant par induction électromagnétique appliquée au matériau contenu dans le creuset. Deux exemples de creuset utilisés sont représentés par les figures 1, 2 et 3.Among the processes for melting and casting products such as glass, oxides, refractories, metals or even to levitate these products, it is common to use cold crucibles cooled with water, the heating being effected by electromagnetic induction applied to the material contained in the crucible. Two examples of the crucible used are shown in Figures 1, 2 and 3.
La figure 1 représente un premier type de creuset sectorisé, utilisé à ces mêmes fins. Il est constitué principalement de secteurs 1, d'un fond 2, d'un inducteur 3 à plusieurs spires et d'un circuit de refroidissement 4. Les secteurs 1 sont placés verticalement, les uns contre les autres, pour
constituer l'enceinte du creuset. Le fond 2 complète cette enceinte. On précise que ce fond 2 peut être escamotable ou comporter un ou plusieurs orifices pour l'évacuation des matériaux coulés dans le creuset. Les secteurs 1 sont maintenus les uns contre les autres, grâce à une fixation au moyen d'un banderolage 5. Le circuit de refroidissement 4 est constitué par une arrivée 4E et un départ 4S de liquide de refroidissement, qui est, dans la plupart des cas de l'eau.Figure 1 shows a first type of sectored crucible, used for these same purposes. It mainly consists of sectors 1, a bottom 2, an inductor 3 with several turns and a cooling circuit 4. Sectors 1 are placed vertically, one against the other, to constitute the enclosure of the crucible. The bottom 2 completes this enclosure. It is specified that this bottom 2 can be retractable or include one or more orifices for the evacuation of the materials poured into the crucible. The sectors 1 are held against each other, thanks to a fixing by means of a wrapping 5. The cooling circuit 4 is constituted by an inlet 4E and a departure 4S of coolant, which is, in most of the water case.
Le creuset ainsi constitué est de forme usuellement cylindrique, sans que celle-ci soit impérative. Le courant alternatif de forte intensité est de l'ordre de quelques milliers d'ampères, à une fréquence comprise entre quelques dizaines de hertz et plusieurs mégahertz. La tension peut atteindre plusieurs milliers de volts. Le fond du creuset 2 peut être ou non refroidi .The crucible thus formed is usually cylindrical in shape, without it being imperative. The high intensity alternating current is of the order of a few thousand amperes, at a frequency between a few tens of hertz and several megahertz. The voltage can reach several thousand volts. The bottom of the crucible 2 may or may not be cooled.
La figure 2 montre en coupe un secteur 1, ainsi que la circulation de l'eau dans une canalisationFigure 2 shows in section a sector 1, as well as the circulation of water in a pipeline
6 et par une arrivée 4E et une sortie 4S. On constate que l'eau circule sur toute la hauteur du secteur 1.6 and by a 4E arrival and a 4S exit. We can see that the water circulates over the entire height of sector 1.
La figure 3 montre une autre sorte d'inducteur 6, dit à spire directe, constitué d'une spire unique et cylindrique constituant l'enceinte contenant directement le produit à chauffer. Le circuit de refroidissement 7 est constitué ici par une spirale entourant 1 ' inducteur 6. Pour fermer le creuset et pour éviter les inconvénients liés aux tensions électriques régnant entre les deux bornes 6A et 6B de l'inducteurFIG. 3 shows another kind of inductor 6, called a direct coil, consisting of a single, cylindrical coil constituting the enclosure containing the product to be heated directly. The cooling circuit 7 here consists of a spiral surrounding the inductor 6. To close the crucible and to avoid the drawbacks linked to the electrical voltages prevailing between the two terminals 6A and 6B of the inductor
6, un doigt froid 8 est placé entre celles-ci.
Les principaux inconvénients inhérents à ces deux types de creusets froids sont les suivants : l'utilisation d'un circuit de refroidissement dans lequel circule en grande quantité un fluide présente des risques d'explosion de vapeur en cas de fuite d'un secteur, chacun de ceux-ci étant alimenté de façon continue et à fort débit ; le circuit de refroidissement 4, 7, est relativement complexe . Enfin, on éprouve de grandes difficultés pour la maintenance en cas d'avarie d'un des éléments de cette installation.6, a cold finger 8 is placed between them. The main drawbacks inherent in these two types of cold crucibles are as follows: the use of a cooling circuit in which a large quantity of fluid circulates presents risks of explosion of vapor in the event of a sector leakage, each of these being supplied continuously and at a high flow rate; the cooling circuit 4, 7 is relatively complex. Finally, there are great difficulties for maintenance in the event of damage to one of the elements of this installation.
Résumé de l'inventionSummary of the invention
A cet effet, l'objet principal de l'invention est un creuset froid à chauffage par induction électromagnétique, destiné à la fusion du verre, d'oxydes réfractaire et de métaux. Il comprend principalement :To this end, the main object of the invention is a cold crucible heated by electromagnetic induction, intended for the fusion of glass, refractory oxides and metals. It mainly includes:
- un fond ; au moins un inducteur entourant l'enceinte ;- a fund ; at least one inductor surrounding the enclosure;
- des secteurs juxtaposés ; et - des moyens de refroidissement.- juxtaposed sectors; and - cooling means.
Selon la caractéristique principale de l'invention, les secteurs sont constitués chacun d'un caloduc à parois isolées électriquement constituant le creuset ainsi que leurs propres moyens de refroidissement.
La technologie « caloduc », connue de l'homme du métier, est exposée notamment dans les « Techniques de l'Ingénieur », Article B9545, vol. BE6.According to the main characteristic of the invention, the sectors each consist of a heat pipe with electrically insulated walls constituting the crucible as well as their own cooling means. The “heat pipe” technology, known to a person skilled in the art, is exposed in particular in the “Engineering Techniques”, Article B9545, vol. BE6.
Dans une réalisation préférentielle, chaque caloduc a, de préférence, une partie haute dépassant l'enceinte du creuset constituée par les parties basses de chaque secteur, et déportée vers l'extérieur. Ceci permet l'évacuation de la chaleur par une circulation forcée de fluide contre la partie haute des caloducs, tout en permettant l'accès par la partie supérieure du creuset .In a preferred embodiment, each heat pipe preferably has an upper part extending beyond the enclosure of the crucible formed by the lower parts of each sector, and offset towards the outside. This allows the evacuation of heat by a forced circulation of fluid against the upper part of the heat pipes, while allowing access from the upper part of the crucible.
Les caloducs de chaque secteur peuvent se prolonger sous l'enceinte pour constituer le fond. Dans une autre réalisation, le fond peut également être constitué d'autres caloducs différents de ceux constituant l'enceinte du creuset.The heat pipes of each sector can be extended under the enclosure to constitute the bottom. In another embodiment, the bottom may also consist of other heat pipes different from those constituting the enclosure of the crucible.
Dans le but de fixer les parties hautes des caloducs constituant chaque secteur, on peut utiliser une virole de fixation électriquement isolante entourant l'ensemble des parties hautes.In order to fix the upper parts of the heat pipes constituting each sector, one can use an electrically insulating fixing ring surrounding all the upper parts.
Dans le but de bien solidariser les caloducs, notamment dans leur partie basse, ceux-ci sont entourés d'un banderolage.In order to secure the heat pipes, especially in their lower part, they are surrounded by a wrapping.
Ils peuvent également être fixés entre eux au moyen de colliers autobloquants .They can also be fixed to each other by means of self-locking collars.
Selon l'invention, on prévoit également d'utiliser un inducteur supplémentaire placé sous le fond du creuset.According to the invention, it is also planned to use an additional inductor placed under the bottom of the crucible.
Enfin, on envisage également d'utiliser plusieurs étages de caloducs superposés, constituant ainsi une enceinte longue et haute, l'inducteur pouvant
être constitué par la superposition des inducteurs respectifs de chaque étage.Finally, it is also envisaged to use several stages of superimposed heat pipes, thus constituting a long and high enclosure, the inductor being able to be constituted by the superposition of the respective inductors of each stage.
Dans une deuxième réalisation préférentielle de l'invention, l'inducteur est une spire unique et directe constituée d'une virole refroidie par des caloducs .In a second preferred embodiment of the invention, the inductor is a single, direct turn consisting of a ferrule cooled by heat pipes.
Dans ces deux réalisations, le doigts froid (ou les doigts) peut être constitué d'un (ou plusieurs) caloduc (s) . De même, la virole de la spire directe peut être constituée par l'assemblage continu de caloducs non électriquement isolés.In these two embodiments, the cold finger (or fingers) may consist of one (or more) heat pipes. Similarly, the shell of the direct turn can be formed by the continuous assembly of non-electrically isolated heat pipes.
Enfin, la virole épaisse, constitutive de la spire directe, peut être usinée pour la réalisation in situ des caloducs.Finally, the thick ferrule, constituting the direct turn, can be machined for the in situ production of heat pipes.
Liste des figuresList of Figures
L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations de l'invention ; elle est accompagnée de plusieurs figures représentant respectivement :The invention and its various technical characteristics will be better understood on reading the following description of several embodiments of the invention; it is accompanied by several figures representing respectively:
- figure 1, déjà décrite, un creuset froid selon l'art antérieur ;- Figure 1, already described, a cold crucible according to the prior art;
- figure 2, déjà décrite, en coupe, un secteur du creuset froid décrit à la figure 1 ;- Figure 2, already described, in section, a sector of the cold crucible described in Figure 1;
- figure 3, déjà décrite, une deuxième réalisation de l'inducteur d'un creuset selon l'art antérieur ;
- figure 4, un premier creuset selon l'invention ;- Figure 3, already described, a second embodiment of the inductor of a crucible according to the prior art; - Figure 4, a first crucible according to the invention;
- figure 5, un collier autobloquant pouvant être utilisé sur le creuset selon l'invention ; - figure 6, un détail du collier autobloquant de la figure 5 ;- Figure 5, a self-locking collar that can be used on the crucible according to the invention; - Figure 6, a detail of the self-locking collar of Figure 5;
- figure 7, une vue du dessous du creuset décrit à la figure 4 ;- Figure 7, a bottom view of the crucible described in Figure 4;
- figure 8, en vue de dessous, une autre réalisation du fond du creuset ;- Figure 8, in bottom view, another embodiment of the bottom of the crucible;
- figure 9, en vue frontale,, une deuxième réalisation d'un creuset selon l'invention ;- Figure 9, in front view, a second embodiment of a crucible according to the invention;
- figure 10A et 10B, d'autres réalisations possibles du fond du creuset de la figure 9 ; - figure 11, une troisième réalisation du creuset selon l'invention ;- Figure 10A and 10B, other possible embodiments of the bottom of the crucible of Figure 9; - Figure 11, a third embodiment of the crucible according to the invention;
- figure 12, un détail d'une variante de la troisième réalisation décrite à la figure 11 ;- Figure 12, a detail of a variant of the third embodiment described in Figure 11;
- figure 13, une autre réalisation possible du creuset selon l'invention ;- Figure 13, another possible embodiment of the crucible according to the invention;
- figure 14, un exemple de fixation des creusets les uns sur les autres ; et- Figure 14, an example of fixing the crucibles on each other; and
- figure 15, une réalisation du creuset à spire directe refroidie par caloducs et à doigt froid. constitué d'un ou plusieurs caloducs.- Figure 15, an embodiment of the direct coil crucible cooled by heat pipes and cold finger. consisting of one or more heat pipes.
Description détaillée de plusieurs réalisations de 1' inventionDetailed description of several embodiments of the invention
Une première réalisation possible du creuset selon l'invention est représentée à la figure 4. Les
matériaux y sont toujours fondus dans une partie analogue à celle du creuset décrit à la figure 1 et formée ici de secteurs 11 dont la partie 11B s'apparente à la pluralité de secteurs 1 du creuset de la figure 1.A first possible embodiment of the crucible according to the invention is shown in Figure 4. The materials are always melted therein in a part similar to that of the crucible described in FIG. 1 and formed here of sectors 11 of which part 11B is similar to the plurality of sectors 1 of the crucible of FIG. 1.
La différence majeure réside dans le fait que ces secteurs 11 ont une partie haute IIH, prolongeant par le haut les parties basses 11B et s'écartant par rapport au centre du creuset. De la sorte, leur partie haute IIH ne gêne pas la mise en place des éléments complémentaires à l'installation, tels que les systèmes de remplissage, d'isolation thermique et l'inducteur principal .3. En effet, celui-ci est analogue à celui utilisé sur le creuset de l'art antérieur, . représenté à la figure 1.The major difference lies in the fact that these sectors 11 have a high part IIH, extending from the top the low parts 11B and deviating from the center of the crucible. In this way, their upper part IIH does not hinder the installation of elements complementary to the installation, such as filling systems, thermal insulation and the main inductor. 3. Indeed, it is similar to that used on the crucible of the prior art,. shown in figure 1.
Chaque secteur 11 est constitué d'un caloduc, de préférence de section cylindrique, sans que cette forme soit impérative. Elle pourrait être parallelépipédique. La paroi du caloduc doit être en cuivre ou en acier inoxydable, ou tout autre produit ou métal susceptible de convenir à l'application envisagée. Le fluide caloporteur contenu dans le caloduc constituant un secteur 11 peut être de l'eau ou tout autre fluide adéquat, tel que le sodium, le germanium, l'argent. La partie haute IIH de chaque secteur 11, par où s'effectue l'évacuation de la chaleur captée dans le creuset, est entourée d'un dispositif de circulation forcée d'un fluide, symbolisé par une entrée 14E et une sortie 14S, qui côtoie les parties hautes IIH des secteurs 11. On profite d'ailleurs, sans que cela soit une unique solution, que
le dispositif de circulation forcée soit présent autour des parties hautes IIH pour assurer la fixation de celles-ci au moyen d'une virole 16 perforée, isolante électriquement et fabriquée en matériau composite. La paroi de chaque secteur est rendue électriquement isolante dans sa partie basse 11B où les secteurs 11 adjacents sont en contact les uns avec les autres par un revêtement adapté. On pense, par exemple, à un revêtement d'alumine projeté par plasma ou par procédé PVD. Concernant la fixation des secteurs 11 dans la partie basse 11B, on utilise, dans cette réalisation, un même banderolage que celui utilisé dans le creuset, précédemment décrit à la figure 1. En référence à la figure 5, ce banderolage peut être remplacé par un collier autobloquant 15, réalisé en matériau composite, isolant électriquement. La fermeture d'un tel collier autobloquant 15 est illustrée par la figure 6 où les deux extrémités 15A et 15B s ' encliquètent l'une dans l'autre, au moyen de crochets 15C. Le creuset, comme le montre la figure 4, possède un fond 12 qui est, dans ce cas, refroidi par le prolongement 11F des secteurs 11, en dessous de leurs parties basses 11B.Each sector 11 consists of a heat pipe, preferably of cylindrical section, without this shape being imperative. It could be parallelepipedic. The heat pipe wall must be made of copper or stainless steel, or any other product or metal likely to be suitable for the intended application. The heat transfer fluid contained in the heat pipe constituting a sector 11 can be water or any other suitable fluid, such as sodium, germanium, silver. The upper part IIH of each sector 11, through which the heat collected in the crucible is evacuated, is surrounded by a device for forced circulation of a fluid, symbolized by an inlet 14E and an outlet 14S, which rubs shoulders with the upper IIH parts of sectors 11. We also take advantage, without this being a unique solution, that the forced circulation device is present around the upper parts IIH to ensure the fixing thereof by means of a perforated ferrule 16, electrically insulating and made of composite material. The wall of each sector is made electrically insulating in its lower part 11B where the adjacent sectors 11 are in contact with each other by a suitable coating. One thinks, for example, of a coating of alumina projected by plasma or by PVD process. Concerning the fixing of the sectors 11 in the lower part 11B, in this embodiment, the same wrapping is used as that used in the crucible, previously described in FIG. 1. With reference to FIG. 5, this wrapping can be replaced by a self-locking collar 15, made of composite material, electrically insulating. The closure of such a self-locking collar 15 is illustrated in FIG. 6 where the two ends 15A and 15B snap into each other, by means of hooks 15C. The crucible, as shown in FIG. 4, has a bottom 12 which is, in this case, cooled by the extension 11F of the sectors 11, below their lower parts 11B.
On note que le fond 2 pourrait ne pas être refroidi et être ouvert en son milieu pour permettre le passage de pièces de grandes longueurs ou pour évacuer le produit resolidifié.It is noted that the bottom 2 could not be cooled and be open in the middle to allow the passage of pieces of great length or to evacuate the resolidified product.
La figure 7 montre, en vue de dessous, le même creuset de la figure 4, le fond 12 étant enlevé. On y distingue donc les extrémités basses 11B des secteurs 11 qui s'étendent à partir de la périphérie
vers le centre du creuset . Dans le but de couvrir toute la surface du fond du creuset, ces différentes extrémités basses 11B des secteurs 11 ont des longueurs différentes, de manière à s'enchevêtrer les unes dans les autres comme un parquet à bâtons rompus et d'effectuer le recouvrement complet du fond. D'autre part, on distingue également les parties hautes IIH des secteurs 11 avec les entrées 14E et sorties 14S de circulation de liquide de refroidissement. La figure 8 montre une autre configuration des extrémités basses 21B des secteurs 21 pour constituer le refroidissement du fond du creuset . Dans celui-ci, on s'aperçoit que chaque extrémité basse 21B s'oriente vers le centre du creuset, ces différentes extrémités basses 21B ayant des longueurs différentes pour pouvoir, non pas s'enchevêtrer, mais recouvrir, grosso modo, le fond du creuset.Figure 7 shows, in bottom view, the same crucible of Figure 4, the bottom 12 being removed. There are therefore distinguished the low ends 11B of the sectors 11 which extend from the periphery towards the center of the crucible. In order to cover the entire surface of the bottom of the crucible, these different low ends 11B of the sectors 11 have different lengths, so as to entangle each other like a parquet with broken sticks and to carry out the complete recovery the bottom. On the other hand, a distinction is also made between the upper parts IIH of the sectors 11 with the inlets 14E and outlets 14S for circulating coolant. FIG. 8 shows another configuration of the lower ends 21B of the sectors 21 to constitute the cooling of the bottom of the crucible. In it, we see that each lower end 21B is oriented towards the center of the crucible, these different low ends 21B having different lengths to be able not to entangle, but to cover, roughly speaking, the bottom of the crucible.
Comme le- montre la figure 9, le fond 22 peut être également refroidi par des caloducs 24, indépendants des secteurs 21 en pénétrant dans le fond 22. Cet aménagement est prévu, entre autre, lorsqu'un inducteur supplémentaire 29 est placé sous le fond 22 pour assurer un chauffage complémentaire du creuset. Les caloducs indépendants 24 ont une partie haute 24H analogue à la partie haute 14H des secteurs représentés sur le creuset de la figure 4, c'est-à-dire s'écartant du centre du creuset, au-delà de l'inducteur 23.As shown in FIG. 9, the bottom 22 can also be cooled by heat pipes 24, independent of the sectors 21 by entering the bottom 22. This arrangement is provided, among other things, when an additional inductor 29 is placed under the bottom 22 to provide additional heating of the crucible. The independent heat pipes 24 have an upper part 24H similar to the upper part 14H of the sectors represented on the crucible of FIG. 4, that is to say deviating from the center of the crucible, beyond the inductor 23.
Les figures 10A et 10B montrent les caloducs indépendants qui peuvent être utilisés sous le fond du creuset. Les caloducs indépendants 21A de la figure 10A s'étendent de part et d'autre d'un plan de symétrie du
creuset qui a été représenté cylindrique. Dans le cas de la figure 10B, les caloducs 21B s'étendent chacun sur toute la surface du fond et ne s'étendent que d'un côté du creuset . La figure 11 montre que la partie inférieure du creuset peut être constituée par des caloducs indépendants 32, positionnés de façon un peu inclinée de manière à venir couvrir le fond du creuset. Ils complètent ainsi les secteurs 31 placés entre l'inducteur 33 et le creuset lui-même, la chaleur étant évacuée grâce au circuit de refroidissement dont l'entrée a été référencée 34E et la sortie 34S. Cette réalisation convient particulièrement bien aux creusets froids, sectorisés de forme parallelépipédique. La figure 12 montre que les caloducs indépendants 32 de la figure 10 peuvent être remplacés par des caloducs indépendants inclinés 42, le circuit de refroidissement étant adapté à cette géométrie, les entrées 44E et sorties 44S ne se trouvant plus horizontales.Figures 10A and 10B show the independent heat pipes that can be used under the bottom of the crucible. The independent heat pipes 21A of FIG. 10A extend on either side of a plane of symmetry of the crucible which has been shown to be cylindrical. In the case of FIG. 10B, the heat pipes 21B each extend over the entire surface of the bottom and only extend on one side of the crucible. FIG. 11 shows that the lower part of the crucible can be constituted by independent heat pipes 32, positioned in a slightly inclined manner so as to cover the bottom of the crucible. They thus complete the sectors 31 placed between the inductor 33 and the crucible itself, the heat being removed thanks to the cooling circuit, the inlet of which has been referenced 34E and the outlet 34S. This embodiment is particularly suitable for cold crucibles, sectorized in a parallelepiped shape. FIG. 12 shows that the independent heat pipes 32 of FIG. 10 can be replaced by independent inclined heat pipes 42, the cooling circuit being adapted to this geometry, the inputs 44E and outputs 44S no longer being horizontal.
La figure 13 montre une autre variante du creuset selon l'invention. En effet, elle montre la superposition de plusieurs creusets pour n'en former qu'un seul d'une hauteur importante, donc d'une capacité accrue. Compte tenu de la forme écartée des parties hautes 51H, des secteurs 51, l'emboîtement des différents creusets les uns au-dessus des autres est possible. On note que le creuset inférieur est équipé de caloducs indépendants 52, analogues aux caloducs indépendants 32 de la figure 11. Les différents inducteurs successifs 53 sont équivalents à un
inducteur beaucoup plus long qui serait constitué en une seule partie.Figure 13 shows another variant of the crucible according to the invention. Indeed, it shows the superposition of several crucibles to form only one of a significant height, therefore of increased capacity. Given the spaced shape of the upper parts 51H, of the sectors 51, the interlocking of the various crucibles one above the other is possible. Note that the lower crucible is equipped with independent heat pipes 52, similar to the independent heat pipes 32 in FIG. 11. The different successive inductors 53 are equivalent to a much longer inductor which would consist of a single part.
Comme le montre la figure 14, la fixation de ces différents creusets les uns sur les autres peut être réalisée au moyen de picots brasés 57 sur chaque extrémité inférieure d'une partie centrale de secteur 51 et s'engageant dans une pièce de fixation 56 fixée à l'extrémité inférieure de la partie basse 51B du secteur 51 du creuset qui lui est juste supérieur. La conception de ce creuset s'applique également à un creuset utilisant un inducteur constitué d'une spire unique, comme celui de la figure 3.As shown in FIG. 14, the fixing of these various crucibles to one another can be carried out by means of brazed pins 57 on each lower end of a central sector part 51 and engaging in a fixed fixing part 56 at the lower end of the lower part 51B of the sector 51 of the crucible which is just above it. The design of this crucible also applies to a crucible using an inductor consisting of a single turn, like that of FIG. 3.
La figure 15 montre la réalisation d'un creuset à spire directe dont la virole 58 est refroidie à l'aide des caloducs 59 qui lui sont fixés, un ou plusieurs caloduc (s) 60 constituant le doigt froid. Une variante de réalisation consiste à utiliser une virole épaisse dans la réalisation de la spire directe, un usinage adéquat permettant la réalisation in situ des caloducs ou simplement leur insertion.
FIG. 15 shows the production of a direct turn crucible, the shell 58 of which is cooled using the heat pipes 59 which are attached to it, one or more heat pipes 60 constituting the cold finger. An alternative embodiment consists in using a thick ferrule in the production of the direct turn, an adequate machining allowing the production in situ of the heat pipes or simply their insertion.
Claims
1. Creuset froid à chauffage par induction électromagnétique, destiné à la fusion du verre, d'oxydes réfractaires et de métaux, comprenant principalement :1. Cold crucible heated by electromagnetic induction, intended for the fusion of glass, refractory oxides and metals, mainly comprising:
- un fond (2, 22) ; au moins un inducteur (3, 33, 53) ; et- a bottom (2, 22); at least one inductor (3, 33, 53); and
- des secteurs (11, 21, 31, 51) juxtaposés et constituant une enceinte du creuset ;- sectors (11, 21, 31, 51) juxtaposed and constituting an enclosure of the crucible;
- des moyens de refroidissement, caractérisé en ce que les secteurs (11, 21, 31, 51) sont constitués de caloducs à parois isolées électriquement constituant eux-mêmes les moyens de refroidissement.- cooling means, characterized in that the sectors (11, 21, 31, 51) consist of heat pipes with electrically insulated walls themselves constituting the cooling means.
2. Creuset froid selon la revendication 1, caractérisé en ce que les caloducs ont une partie haute (IIH, 31H, 51H) dépassant de l'enceinte du creuset qui est constituée par les parties basses (11B, 31B 51B) de chaque secteur et étant déportée pour , permettre l'évacuation de la chaleur par une circulation forcée de fluide contre la partie haute (IIH, 31H, 51H) des secteurs .2. Cold crucible according to claim 1, characterized in that the heat pipes have a high part (IIH, 31H, 51H) projecting from the enclosure of the crucible which is constituted by the low parts (11B, 31B 51B) of each sector and being offset to allow heat to be removed by forced circulation of fluid against the upper part (IIH, 31H, 51H) of the sectors.
3. Creuset froid selon la revendication 1, caractérisé en ce que les secteurs (11F) se prolongent sous l'enceinte du creuset pour constituer le fond ou réfrigérer le fond (12) .3. Cold crucible according to claim 1, characterized in that the sectors (11F) extend under the enclosure of the crucible to form the bottom or refrigerate the bottom (12).
4. Creuset froid selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond du creuset constitué de caloducs indépendants (24), indépendants de ceux (11, 31, 51) constituant l'enceinte du creuset. 4. Cold crucible according to claim 1, characterized in that the bottom of the crucible consisting of independent heat pipes (24), independent of those (11, 31, 51) constituting the enclosure of the crucible.
5. Creuset froid selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une virole (16) de fixation des parties hautes (IIH) des secteurs (11, 21), électriquement isolante et entourant l'ensemble de ces parties hautes (IIH) .5. Cold crucible according to claim 2, characterized in that it comprises a ferrule (16) for fixing the high parts (IIH) of the sectors (11, 21), electrically insulating and surrounding all of these high parts (IIH ).
6. Creuset froid selon la revendication 1, caractérisé en ce que les secteurs (11, 21, 51) sont solidarisés par un banderolage (5) dans la partie basse (11B) des secteurs. 6. Cold crucible according to claim 1, characterized in that the sectors (11, 21, 51) are secured by a wrapping (5) in the lower part (11B) of the sectors.
7. Creuset froid selon la revendication 1, caractérisé en ce que les secteurs sont solidarisés par des colliers autobloquants (15) .7. Cold crucible according to claim 1, characterized in that the sectors are secured by self-locking collars (15).
8. Creuset froid selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un inducteur complémentaire (29) pour chauffer le creuset en étant placé en dessous du fond (22) .8. Cold crucible according to claim 1, characterized in that it comprises an additional inductor (29) for heating the crucible by being placed below the bottom (22).
9. Creuset froid selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs étages de secteurs (51) superposés, constituant ainsi une enceinte de creuset longue et haute et dont l'inducteur est constitué par les inducteurs (53) de chacun des étages ainsi superposés.9. Cold crucible according to claim 2, characterized in that it comprises several stages of overlapping sectors (51), thus constituting a long and high crucible enclosure and the inductor of which is constituted by the inductors (53) of each of the floors thus superimposed.
10. Creuset froid selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inducteur est une spire unique et directe constituée d'une virole (58) refroidie par des caloducs (59) .10. Cold crucible according to claim 1, characterized in that the inductor is a single, direct turn consisting of a ferrule (58) cooled by heat pipes (59).
11. Creuset froid selon la revendication 1 ou 10, caractérisé en ce que le doigt froid (ou les doigts) est constitué d'un (ou plusieurs) caloduc (s) (60) . 11. Cold crucible according to claim 1 or 10, characterized in that the cold finger (or fingers) consists of one (or more) heat pipe (s) (60).
12. Creuset froid selon la revendication 1 ou 10, caractérisé en ce que la virole (58) de la spire directe est constituée par l'assemblage continu de caloducs non électriquement isolés. 12. Cold crucible according to claim 1 or 10, characterized in that the ferrule (58) of the direct turn consists of the continuous assembly of non-electrically insulated heat pipes.
13. Creuset froid selon la revendication 1 ou13. Cold crucible according to claim 1 or
10, caractérisé en ce que la virole épaisse, constitutive de la spire directe, est usinée pour la réalisation in situ des caloducs. 10, characterized in that the thick ferrule, constituting the direct turn, is machined for the production in situ of the heat pipes.
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