ES2350650T3

ES2350650T3 - Horno de fusión de dispositivo inductor de una sola espira compuesta de una pluralidad de conductores.

Info

Publication number: ES2350650T3
Application number: ES06793531T
Authority: ES
Inventors: Christian Ladirat
Original assignee: Areva NC SA; Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Orano Cycle SA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2011-01-25
Anticipated expiration: 2026-09-14
Also published as: KR20080055846A; CN101258777B; ZA200801547B; WO2007031564A1; US20080225924A1; JP2009508083A; CN101258777A; EP1925187A1; FR2890824B1; KR101392722B1; US8509282B2; RU2008114524A; DE602006016136D1; ATE477702T1; EP1925187B1; JP5186374B2; RU2397622C2; FR2890824A1

Abstract

Horno de fusión que comprende un crisol (2), un dispositivo inductor que rodea el crisol y compuesto por una pluralidad de conductores paralelos que se extienden por una espira única y unidos a un colector común (11, 12), caracterizado porque los conductores paralelos se extienden en forma de onda de longitud idéntica y comprenden cada uno al menos una porción descendente (9) y al menos una porción ascendente (10), estando dispuestas las porciones ascendentes en una primera capa y las porciones descendentes en una segunda capa, siendo las capas concéntricas alrededor del crisol.

Description

Horno de fusión de dispositivo inductor de una sola espira compuesta de una pluralidad de conductores.

El tema de la invención es un horno de fusión que comprende un dispositivo inductor compuesto por una pluralidad de conductores.

En ciertos hornos de fusión utilizados para fundir los vidrios u otros materiales refractarios, un crisol que encierra el baño de fusión está rodeado por un dispositivo inductor constituido por una sola espira que aporta el calor necesario. Tal configuración de espira única, es decir, que se extiende por una sola circunferencia del crisol, puede parecer necesaria cuando se deben aplicar unas tensiones de frecuencias muy elevadas, de varios cientos de kilohercios, para limitar el valor de estas frecuencias. Los dispositivos inductores de espiras múltiples, a menudo compuestos por un conductor único, están sin embargo mucho más extendidos. El dispositivo inductor de espira única comprende un conductor único anular continuo entre dos bornes eléctricos próximos el uno al otro o, como variante, una pluralidad de conductores paralelos y superpuestos a la altura del crisol y que se extienden cada uno entre los dos bornes, a los que están unidos por unos colectores.

El buen funcionamiento del horno se pone en riesgo en ciertas circunstancias. Los productos a fundir son mucho más conductores a alta temperatura que a baja temperatura. Se observa entonces el fenómeno representado en la figura 1: el conductor 1 es recorrido por una corriente cuya densidad es heterogénea, mucho más grande enfrente de regiones calientes de la carga 2 lanzada en el crisol 3 (aquí la región superior), donde se desarrollan corrientes antagónicas más importantes. Las lineas de corriente tienen la referencia 4 en el conductor 1 y la referencia 5 en la carga 2. La región más caliente de la carga 2 es por lo tanto la que es sometida a un calentamiento todavía más importante. La conducción en la carga 2 es a menudo impotente para igualar la temperatura, lo que mantiene el desequilibrio térmico y hace imposible el calentamiento suficiente de la región más fría La situación es la misma cuando el dispositivo inductor comprende una pluralidad de conductores paralelos superpuestos en lugar del conductor 1 único que se ha representado aquí por comodidad, ya que la corriente entra preferentemente en los conductores en los que circula más fácilmente al abandonar el colector. Esta dificultad es tan grave que el empleo de los inductores de espira única ha sido restringido.

La invención tiene por objeto obviar esta dificultad de calentamiento uniforme especifico en los inductores de espira única y sobre todo de pluralidad de conductores paralelos. Se refiere a un horno de fusión que comprende un crisol, un dispositivo inductor que rodea el crisol y compuesto por una pluralidad de conductores paralelos que tienen la extensión de una espira o de una circunferencia, caracterizado porque los conductores paralelos se extienden en forma de ondas de longitudes idénticas y comprenden cada uno al menos una porción descendente y al menos una porción ascendente, estando dispuestas las porciones ascendentes en una primera capa y las porciones descendentes en una segunda capa, siendo las capas concéntricas alrededor del crisol.

Todos los conductores se extienden así cada uno a diferentes alturas y delante de las porciones más o menos calientes y más o menos conductoras de la carga fundida cuando ésta consta de ellos, lo que uniformiza la facilidad para que la corriente los atraviese y por lo tanto la densidad de la corriente en cada uno de ellos. Esto es todavía más manifiesto si los conductores se extienden todos entre dos alturas extremas idénticas que delimitan una región de calentamiento del crisol, ya que su altura media es entonces la misma.

El documento US 1872990 describe un dispositivo de conductor aparentemente único y de espiras múltiples inclinadas para suscitar unos movimientos y unas corrientes secundarias particulares en el baño fundido, y el documento US 4471488 describe otro dispositivo de conductor único y espiras múltiples de doble capa para incrementar la potencia de inducción. Se subraya que los inductores de espira única son desventajosos y que esta patente anterior no se refiere a ellos por lo tanto.

Se obtiene una construcción simple si las porciones ascendentes y descendentes son helicoidales y están montadas mediante unos tirantes conductores de separación de las capas. En definitiva, en el caso frecuente en el que los conductores están cruzados por canales de refrigeración que atraviesan también los tirantes, las porciones ascendentes y descendentes son unos tubos tapados por los extremos, pero dotados de orificios laterales adyacentes a los extremos.

La invención será descrita ahora en detalle en relación con las figuras.

La figura 1 representa el problema asociado a la técnica anterior, y las otras figuras ilustran la invención:

- representando la figura 2 esquemáticamente el dispositivo inductor desplegado en un plano (solamente se representa una parte de los conductores, adaptándose el número de conductores a cada caso),

- representando la figura 3 un codo entre dos porciones de inclinaciones opuestas de los conductores, y

- siendo la figura 4 una vista de conjunto del dispositivo inductor.

La figura 1 representa por lo tanto un crisol 3, que puede ser refrigerado o no, compuesto por una pared lateral 6 cilíndrica y por una solera 7 inferior. El conductor 1 está normalmente refrigerado, mediante un circuito de líquido aunque no se haya representado, y forma un anillo alrededor de la pared lateral 6. La carga 2 comprende a menudo ingredientes lanzados en instantes diferentes, lo que hace aparecer el problema de temperaturas diferentes en regiones de alturas diferentes. Sucede a menudo también que se emprenda un calentamiento preliminar de la carga 2 en la superficie superior 8, formándose ahí la región más caliente. Tales hornos de inducción son empleados corrientemente para la vitrificación de ciertos residuos nucleares.

En la invención (figuras 2 y 4), cada uno de los conductores está en forma de onda de longitud idéntica y comprende al menos una porción descendente 9 y una porción ascendente 10 sucesivas entre un colector 11 de entrada de agua de refrigeración y de electricidad y un colector 12 de salida. Los conductores se extienden cada uno por una espira circular. Como los conductores se extienden todos preferentemente entre una altura extrema superior y una altura extrema inferior, y se prefiere no alargarlos en exceso con el fin de limitar las pérdidas eléctricas, comprenden en general una sola porción ascendente 10 o una sola porción descendente 9 intermedias, que se extienden entre las dos alturas extremas, y dos porciones más cortas de la otra clase que unen cada una un extremo de la porción intermedia a uno de los colectores 11 ó 12. La altura de empalme de los dos extremos de los conductores es idéntica en los colectores 11 y 12. El reparto del conjunto de los conductores es tal que existe un eje 16 de simetría de rotación en el plano desarrollado presentado en la figura 2; una rotación de la red de conductores alrededor de este eje 16, horizontal a media altura, llevarla a una red de conductores semejante. La representación en desarrollo muestra que las porciones 9 y 10 de los conductores son favorablemente de hélice de manera que permanecen a un paso uniforme. Los empalmes entre porciones descendentes 9 y ascendentes 10 en las alturas extremas forman unos ángulos. Las porciones descendentes y ascendentes están empalmadas por unos tirantes 13 igualmente conductores, en cobre por ejemplo, que les son soldados. Los conductores y los colectores 11 y 12 están cruzados por canales de refrigeración, y las porciones descendentes 9 y ascendentes 10 son tubulares. Los tubos están tapados por los extremos y la comunicación en los empalmes se hace por unos orificios laterales 14 adyacentes a los extremos que desembocan en unos canales 15 que atraviesan los tirantes 13 (figura 3). Una función de los tirantes 13 es establecer una separación entre dos capas conductoras, una formada por todas las porciones descendentes 9, la otra por todas las porciones ascendentes 10, que son concéntricas alrededor del crisol 2, a unas distancias diferentes desde la pared lateral 6. Así se evitan los cortocircuitos entre conductores diferentes.

Claims

1. Horno de fusión que comprende un crisol (2), un dispositivo inductor que rodea el crisol y compuesto por una pluralidad de conductores paralelos que se extienden por una espira única y unidos a un colector común (11, 12), caracterizado porque los conductores paralelos se extienden en forma de onda de longitud idéntica y comprenden cada uno al menos una porción descendente (9) y al menos una porción ascendente (10), estando dispuestas las porciones ascendentes en una primera capa y las porciones descendentes en una segunda capa, siendo las capas concéntricas alrededor del crisol.

2. Horno de fusión según la reivindicación 1, caracterizado porque los conductores se extienden todos entre dos alturas extremas idénticas que delimitan una región de calentamiento del crisol.

3. Horno de fusión según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las porciones ascendentes y descendentes son helicoidales y están montadas mediante unos tirantes conductores (13) de separación de las capas.

4. Horno de fusión según la reivindicación 3, caracterizado porque los conductores están cruzados por canales que atraviesan los tirantes y las porciones ascendentes y descendentes, y las porciones ascendentes y descontentes están dotadas de orificios laterales (14) adyacentes a los extremos que desembocan en los canales (15) de los tirantes.