JPH044596A - 消耗型電極を用いたアーク反応装置 - Google Patents
消耗型電極を用いたアーク反応装置Info
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- JPH044596A JPH044596A JP2333476A JP33347690A JPH044596A JP H044596 A JPH044596 A JP H044596A JP 2333476 A JP2333476 A JP 2333476A JP 33347690 A JP33347690 A JP 33347690A JP H044596 A JPH044596 A JP H044596A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
- F27D11/10—Disposition of electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
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- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、アーク反応装置に係り、特に、鉱石や他の金
属又は非金属化合物を非常に高い温度で処理して、これ
らを物理的又は化学的に変態させるために使われる、前
進可能な電極を有する改良されたアーク反応装置に関す
るものである。
属又は非金属化合物を非常に高い温度で処理して、これ
らを物理的又は化学的に変態させるために使われる、前
進可能な電極を有する改良されたアーク反応装置に関す
るものである。
アーク反応装置は、近年における多くの研究や開発の主
題を行らてきた、周知の装置である。この反応装置は、
処理されるべき鉱石や化合物を非常に高い温度に加熱し
て、他の方法では達成不可能な反応を生起させるために
、一対の電極間の熱を発生するアークの柱を利用してい
る。このアーク柱は、陽極と陰極の間に形成された電気
アーク（通常は直流）によって部分的にイオン化された
ガス（プラズマガス）から得られる、励起された及び／
又は解離された分子、プラスに荷電されたイオン及び自
由電子の混合物から構成されている。 より詳しくは、本発明によって改良される電気アーク反
応装置は、上部スリーブ室中に配置された上部電極と、
上部電極の下方のるつぼ中に配置された、導電性を有す
る溶融鉱石と導電接触状態にある下部電極を有するタイ
プである。上部及び下部電極間に形成されたアーク柱は
、スリーブ室内に導入された鉱石を溶融し、所望の物理
的又は化学的な変態を生じさせ、その後、溶融した鉱石
は、るつぼ中に落下する。このようなアーク反応装置は
、１９８９年８月２９日に出願された米国特許出願３９
９９９７に記載されているので、ここで引用する。 これまでのところ、「非消耗型」電極を用いたアーク反
応装置が使用されている。
題を行らてきた、周知の装置である。この反応装置は、
処理されるべき鉱石や化合物を非常に高い温度に加熱し
て、他の方法では達成不可能な反応を生起させるために
、一対の電極間の熱を発生するアークの柱を利用してい
る。このアーク柱は、陽極と陰極の間に形成された電気
アーク（通常は直流）によって部分的にイオン化された
ガス（プラズマガス）から得られる、励起された及び／
又は解離された分子、プラスに荷電されたイオン及び自
由電子の混合物から構成されている。 より詳しくは、本発明によって改良される電気アーク反
応装置は、上部スリーブ室中に配置された上部電極と、
上部電極の下方のるつぼ中に配置された、導電性を有す
る溶融鉱石と導電接触状態にある下部電極を有するタイ
プである。上部及び下部電極間に形成されたアーク柱は
、スリーブ室内に導入された鉱石を溶融し、所望の物理
的又は化学的な変態を生じさせ、その後、溶融した鉱石
は、るつぼ中に落下する。このようなアーク反応装置は
、１９８９年８月２９日に出願された米国特許出願３９
９９９７に記載されているので、ここで引用する。 これまでのところ、「非消耗型」電極を用いたアーク反
応装置が使用されている。
しかしながら、いわゆる非消耗型電極の寿命は、運転条
件によって、３〜１０００時間の間で変動する。電極の
交換は、高価な費用がかかり、しばしばアーク反応プロ
セスも中止しなければならない。 更に、一般的に非消耗型電極は、水で冷却しなければな
らず、さもなければ浸蝕が酷くなり過ぎる。しかしなが
ら、水冷した場合には、反応装置内で水が漏れることが
あり、漏れた水と高温で処理されている材料の反応によ
って、爆発が起こることがある等の問題点を有していた
。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、電極が消耗すると前進される消耗型電極を用いた
アーク反応装置を提供して、長時間に亘る連続した動作
を可能としたアーク反応装置を提供することを目的とす
る。 本発明の他の目的は、水冷が不要な消耗型電極を用いた
アーク反応装置を提供することにある。
件によって、３〜１０００時間の間で変動する。電極の
交換は、高価な費用がかかり、しばしばアーク反応プロ
セスも中止しなければならない。 更に、一般的に非消耗型電極は、水で冷却しなければな
らず、さもなければ浸蝕が酷くなり過ぎる。しかしなが
ら、水冷した場合には、反応装置内で水が漏れることが
あり、漏れた水と高温で処理されている材料の反応によ
って、爆発が起こることがある等の問題点を有していた
。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、電極が消耗すると前進される消耗型電極を用いた
アーク反応装置を提供して、長時間に亘る連続した動作
を可能としたアーク反応装置を提供することを目的とす
る。 本発明の他の目的は、水冷が不要な消耗型電極を用いた
アーク反応装置を提供することにある。
本発明は、非常に高い温度で導電性を有する粉状の材料
を処理するために使われるアーク反応装置において、上
端、下端及び円筒状内壁を有する、電気的に絶縁された
竪型スリーブと、該スリーブの前記上端に、同軸状に取
り付けられた上部電極と、該上部電極と共に電源に接続
され、該上部電極と共働して、該上部電極との間にアー
クの柱を形成可能な底部電極と、前記スリーブ内に渦を
発生させるために、該スリーブ中の接線方向にガスを噴
射するための手段と、処理されるべき粉状材料を、前記
スリーブ内の前記上端近傍の上部電極のそばに導入して
、前記渦によりスリーブの内壁に対して中心から外に向
かって投入された粒子によって形成され、該粒子により
内壁を完全にカバーして、アーク柱によって粒子が同時
に処理されている間に内壁をシールドするための、前記
スリーブ内を落下する粒子の、実質的に一様な円筒状カ
ーテンを形成するための手段と、前記スリーブの下端か
ら滴下してくる、使用中は前記底部電極と導電接触状態
にある、溶融状態の処理粒子を集めるなめに、スリーブ
の下に配置されたるつぼと、前記スリーブの上端を通し
て摺動可能な前記上部電極の上下方向位置を調整するた
めの位置決め手段とを備え、前記上部電極を消耗型の電
極材料で作ることによって、前記目的を達成したもので
ある。 又、前記上部電極が下端を有し、前記位置決め手段が、
前記上部電極を上下するために使われる駆動系と、該駆
動系に作用的に連結され、前記るつぼ内に集められた溶
融状態の粒子に関して、上部電極の下端の位置を自動的
に調整するための前進制御手段とを備えたものである。 又、前記粉状材料を導入するための手段が、前記スリー
ブ上端の上部電極周辺に配置された複数の開口を含み、
該開口を通して、粉状材料がスリーブ内の内壁近傍に供
給されるようにしたものである。 又、前記消耗型の電極材料をグラファイトとしたもので
ある。 又、前記前進制御手段が、放射センサと２．該センサと
前記スリーブ内壁を連通ずる光パイプと、該光パイプか
ら前記粒子のカーテンを除去するための、光パイプと連
通されたガス供給源からなるユニットを備え、前記前進
制御手段を制御するなめに、前記センサが、アーク又は
上部電極によって、光パイプの方向に放出された放射の
存在、又は不在を感知するようにしたものである。 又、前記前進制御手段が、異なる上下方向位置に向けら
れた２つの前記ユニットを備え、１つのユニットが、ア
ークによって放出された放射を感知でき、もう１つのユ
ニットが、電極によって放出された放射を感知できるよ
うにしたものである。 又、前記前進制御手段が、上部！極の重さを測る秤量手
段と、反応装置外側の上部電極の長さを測る測長手段と
を備え、既知の密度を有する上部電極の、スリーブ内側
の上下方向位置を計算できるようにしたものである。 又、前記上部電極を、狭い孔を有する管状とし、アーク
柱内にガスを噴射するための、中空電極中にガスを噴射
して、上部＠極から伸びるアーク柱を安定化する手段を
設けたものである。 又、前記中空電極中に噴射されるガスを、反応装置内で
発生する反応に関与するガスとしたものである。 又、前記中空電極中に噴射されるガスを、アルゴンとし
たものである。
を処理するために使われるアーク反応装置において、上
端、下端及び円筒状内壁を有する、電気的に絶縁された
竪型スリーブと、該スリーブの前記上端に、同軸状に取
り付けられた上部電極と、該上部電極と共に電源に接続
され、該上部電極と共働して、該上部電極との間にアー
クの柱を形成可能な底部電極と、前記スリーブ内に渦を
発生させるために、該スリーブ中の接線方向にガスを噴
射するための手段と、処理されるべき粉状材料を、前記
スリーブ内の前記上端近傍の上部電極のそばに導入して
、前記渦によりスリーブの内壁に対して中心から外に向
かって投入された粒子によって形成され、該粒子により
内壁を完全にカバーして、アーク柱によって粒子が同時
に処理されている間に内壁をシールドするための、前記
スリーブ内を落下する粒子の、実質的に一様な円筒状カ
ーテンを形成するための手段と、前記スリーブの下端か
ら滴下してくる、使用中は前記底部電極と導電接触状態
にある、溶融状態の処理粒子を集めるなめに、スリーブ
の下に配置されたるつぼと、前記スリーブの上端を通し
て摺動可能な前記上部電極の上下方向位置を調整するた
めの位置決め手段とを備え、前記上部電極を消耗型の電
極材料で作ることによって、前記目的を達成したもので
ある。 又、前記上部電極が下端を有し、前記位置決め手段が、
前記上部電極を上下するために使われる駆動系と、該駆
動系に作用的に連結され、前記るつぼ内に集められた溶
融状態の粒子に関して、上部電極の下端の位置を自動的
に調整するための前進制御手段とを備えたものである。 又、前記粉状材料を導入するための手段が、前記スリー
ブ上端の上部電極周辺に配置された複数の開口を含み、
該開口を通して、粉状材料がスリーブ内の内壁近傍に供
給されるようにしたものである。 又、前記消耗型の電極材料をグラファイトとしたもので
ある。 又、前記前進制御手段が、放射センサと２．該センサと
前記スリーブ内壁を連通ずる光パイプと、該光パイプか
ら前記粒子のカーテンを除去するための、光パイプと連
通されたガス供給源からなるユニットを備え、前記前進
制御手段を制御するなめに、前記センサが、アーク又は
上部電極によって、光パイプの方向に放出された放射の
存在、又は不在を感知するようにしたものである。 又、前記前進制御手段が、異なる上下方向位置に向けら
れた２つの前記ユニットを備え、１つのユニットが、ア
ークによって放出された放射を感知でき、もう１つのユ
ニットが、電極によって放出された放射を感知できるよ
うにしたものである。 又、前記前進制御手段が、上部！極の重さを測る秤量手
段と、反応装置外側の上部電極の長さを測る測長手段と
を備え、既知の密度を有する上部電極の、スリーブ内側
の上下方向位置を計算できるようにしたものである。 又、前記上部電極を、狭い孔を有する管状とし、アーク
柱内にガスを噴射するための、中空電極中にガスを噴射
して、上部＠極から伸びるアーク柱を安定化する手段を
設けたものである。 又、前記中空電極中に噴射されるガスを、反応装置内で
発生する反応に関与するガスとしたものである。 又、前記中空電極中に噴射されるガスを、アルゴンとし
たものである。
好ましくは、消耗型電極はグラファイト製とすることが
できる１本発明が適用されるアーク反応装置は、上端に
従来構成のグラファイト電極が設けられた、竪型の電気
的に絶縁されたスリーブを備えており、その下端と、反
応装置のるつぼ中に含まれる溶融物の間でアークを維持
するのに使われる。電極は、下げて溶融物に近付けるこ
とができ、アークの簡単な立ち上げが可能とされている
。 アークが立ち上げられると一電極が持ち上げられてスリ
ーブ室内に戻される。処理されるべき材料は、粉状とさ
れ、スリーブの頂上内側の電極のそばに導入される。材
料は、スリーブ内に噴射される接線方向のガスの流れに
よって、スリーブの内壁に対して中心から外に向かって
投入され、スリーブ内を落下する粒子の、実質的に一様
な円筒状のカーテンを形成するようにされている。これ
らの粒子は、スリーブの内壁を完全にカバーし、粒子が
同時にアーク柱によって発生される熱により処理されて
いる間、内壁をシールドする。アーク反応容器は、更に
、スリーブの下に配置されるるつぼを備えており、スリ
ーブの下端から滴下する溶融状態の処理粒子を集めるよ
うにされている。 第２の電極が、るつぼの底に設けられ、グラファイト電
極、アーク、導電性溶融物及び電源に接続された外部ケ
ーブルによって形成される電気回路を完成するようにさ
れている。 好ましくはグラファイト製の消耗型電極は、本発明によ
る配置においてではないが、多くの興なる適用例におい
て、５０ＭＷまでの出力レベルで、アーク炉内で高い信
頼性を有することが証明されている。 本発明に従えば、非常に高い温度で導電性を有する粉状
の材料を処理するなめに使われる、次のようなアーク反
応装置によって、前記及び他の目的が達成される。即ち
、このアーク反応装置は、上端、下端及び円筒状内壁を
有する、電気的に絶縁された竪型スリーブと、 該スリーブの前記上端に、同軸状に取り付けられた上部
電極と、 該上部電極と共に電源に接続され、該上部電極と共働し
て、該上部電極との間にアークの柱を形成可能な底部電
極と、 前記スリーブ内に渦を発生させるなめに、該スリーブ中
の接線方向にガスを噴射するための手段と、 処理されるべき粉状材料を、前記スリーブ内の前記上端
近傍の上部電極のそばに導入して、前記渦によりスリー
ブの内壁に対して中心から外に向かって投入された粒子
によって形成され、該粒子により内壁を完全にカバーし
て、アーク柱によって粒子が同時に処理されている間に
内壁をシールドするための、前記スリーブ内を落下する
粒子の、実質的に一様な円筒状カーテンを形成するため
の手段と、 前記スリーブの下端から滴下してくる、使用中は前記底
部電極と導電接＃！！状態にある、溶融状態の処理粒子
を集めるために、スリーブの下に配置されているるつぼ
と、 前記スリーブの上端を通して摺動可能な前記上部電極の
上下方向位置を調整するための位置決め手段とを備え、 前記上部電極が消耗型の電極材料で作られていることを
特徴とするものである。 ゛本発明によれば、上
部電極を水冷する必要がなく、長時間の動作に耐えられ
る。 本発明による電極は、孔を備えていてもよく、この場合
、アークの立ち上がりを容易とするためや、又は、アー
クのより安定した動作を可能とするために、−時的に又
は連続的に、アルゴンのようなガスをアーク柱中に供給
することができる。
できる１本発明が適用されるアーク反応装置は、上端に
従来構成のグラファイト電極が設けられた、竪型の電気
的に絶縁されたスリーブを備えており、その下端と、反
応装置のるつぼ中に含まれる溶融物の間でアークを維持
するのに使われる。電極は、下げて溶融物に近付けるこ
とができ、アークの簡単な立ち上げが可能とされている
。 アークが立ち上げられると一電極が持ち上げられてスリ
ーブ室内に戻される。処理されるべき材料は、粉状とさ
れ、スリーブの頂上内側の電極のそばに導入される。材
料は、スリーブ内に噴射される接線方向のガスの流れに
よって、スリーブの内壁に対して中心から外に向かって
投入され、スリーブ内を落下する粒子の、実質的に一様
な円筒状のカーテンを形成するようにされている。これ
らの粒子は、スリーブの内壁を完全にカバーし、粒子が
同時にアーク柱によって発生される熱により処理されて
いる間、内壁をシールドする。アーク反応容器は、更に
、スリーブの下に配置されるるつぼを備えており、スリ
ーブの下端から滴下する溶融状態の処理粒子を集めるよ
うにされている。 第２の電極が、るつぼの底に設けられ、グラファイト電
極、アーク、導電性溶融物及び電源に接続された外部ケ
ーブルによって形成される電気回路を完成するようにさ
れている。 好ましくはグラファイト製の消耗型電極は、本発明によ
る配置においてではないが、多くの興なる適用例におい
て、５０ＭＷまでの出力レベルで、アーク炉内で高い信
頼性を有することが証明されている。 本発明に従えば、非常に高い温度で導電性を有する粉状
の材料を処理するなめに使われる、次のようなアーク反
応装置によって、前記及び他の目的が達成される。即ち
、このアーク反応装置は、上端、下端及び円筒状内壁を
有する、電気的に絶縁された竪型スリーブと、 該スリーブの前記上端に、同軸状に取り付けられた上部
電極と、 該上部電極と共に電源に接続され、該上部電極と共働し
て、該上部電極との間にアークの柱を形成可能な底部電
極と、 前記スリーブ内に渦を発生させるなめに、該スリーブ中
の接線方向にガスを噴射するための手段と、 処理されるべき粉状材料を、前記スリーブ内の前記上端
近傍の上部電極のそばに導入して、前記渦によりスリー
ブの内壁に対して中心から外に向かって投入された粒子
によって形成され、該粒子により内壁を完全にカバーし
て、アーク柱によって粒子が同時に処理されている間に
内壁をシールドするための、前記スリーブ内を落下する
粒子の、実質的に一様な円筒状カーテンを形成するため
の手段と、 前記スリーブの下端から滴下してくる、使用中は前記底
部電極と導電接＃！！状態にある、溶融状態の処理粒子
を集めるために、スリーブの下に配置されているるつぼ
と、 前記スリーブの上端を通して摺動可能な前記上部電極の
上下方向位置を調整するための位置決め手段とを備え、 前記上部電極が消耗型の電極材料で作られていることを
特徴とするものである。 ゛本発明によれば、上
部電極を水冷する必要がなく、長時間の動作に耐えられ
る。 本発明による電極は、孔を備えていてもよく、この場合
、アークの立ち上がりを容易とするためや、又は、アー
クのより安定した動作を可能とするために、−時的に又
は連続的に、アルゴンのようなガスをアーク柱中に供給
することができる。
【実施例】
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。 第１図は、アーク反応装Ｗ、１０の上部電極２０と、そ
の供給機構を示したものである。上部ｔ＠２０は、上下
方向の位置を調整するために、上下方向に変位可能であ
る。上部電極２０は、従来の中実構成のグラファイト電
極である。処理されるべき材料１２は、スリーブ１４の
内部周辺に設けられた供給管２４を通って導入される。 光パイプ３２は、電極２０の下端２１に向けられている
。 電極下端２１から放出された光の存在又は不在が、光パ
イプ３２中を伝搬して、光（放射）センサ２８に到達す
る。光パイプ３２には供給ガス３０が連続的に供給され
、スリーブ内壁１８における光パイプ３２の端部が、材
料１２によって塞がれないようにしている。警報（図示
省略）が、供給ガス３０の供給手段に接続され、ガスの
流れが所定の制御値以下に落ちたときには、警報が発生
さ、れる、アーク１１の光に対してフィルタをかけたり
、又はその強度を落とすなめに、光センサ２８と共に光
フィルタ２９を用いることができる。 第２図を参照すると、スリーブ１４の上端プレート１６
中に、供給ガス２２によってガスのジェットが噴射され
るリング状チャンネル１７が示されている。上端１６は
、耐潰蝕性のある鋼製とされ、チャンネル１７は、その
中に形成されている。 供給ガス２２は、４つの等間隔の噴射孔からリング状チ
ャンネル１７中に接線方向に噴射される。 噴射されたガスジェットは、材料１２を回転運動状態で
運び、材料１２は、スリーブの円筒状内壁１８に対して
内側から外側に向かって加速される。 材料１２は、スリーブ室の上部中に、材料１２を４つの
等間隔で設けられた投入孔（第１図ではそのうち２つを
図示）に投入することによって導入される。材料１２は
、円筒状内壁１８上に、第１図に示すように膜を形成し
、この膜が、アーク１１の放射によって加熱される。 第１図を参照すると、アーク１１が、上部電極２０と、
スリーブ１４下方のるつぼ（図示省略）中に位置する溶
融材料１２間で形成される。底部電極が、動作中には溶
融金属１２と電気的に接触するように配置されており、
アーク電源（図示省略）が、電極２０とるつぼ中の溶融
材料１２間の回路に電源を供給するようにされている。 るつぼ内の材料１２は、更に、その中を通って底部電極
に流れる電流によって高温状態に保たれる。立ち上げに
際しては、駆動系２６が、電極下端２１を下げて底部電
極又はるつぼ中の加熱された溶融材料１２のいずれかに
近付くようにされるので、アーク１１は容易に立ち上げ
られる。電極２０は、その後、上方に引き上げられて、
第１図中に示すような通常の位置に持ち上げられる。 スリーブ１４の上端１２を通して摺動可能である電極２
０の下端２１の位置は、材料１２の膜番；対する十分な
エネルギ伝達を補償するために調整されねばならない、
好適な実施例では、光センサ２８と、供給ガス３０と、
光パイプ３２からなる２つのユニットが示され、１つの
ユニットが、アーク１１からの放射を受光し、もう１つ
のユニットは、電極２１の赤熱した下端からの放射を受
光するようにされている。光パイプ３２は、スリーブ１
４の外壁及び円筒状内壁１８を突き抜けて伸びており、
光センサ２８と下端２１の間の放射伝搬路を与えている
。２つの光センサ２８の下方の１つに入射する光は、高
密度フィルタ２９によって減衰される。各光センサ２８
は、センサ表面に入射する光の強度に比例した電圧信号
Ｖ１とｖ２をそれぞれ発生する。 各電圧信号は、その振幅がコンパレータ（図示省略）に
よって基準電圧と比較され、コンパレータの出力信号が
、駆動系２６によって電極２０を持ち上げ又は引き下げ
るために使われる電源を起動する。 第３図に示す如く、実際に有り得る様々な状況が、フェ
イズＡ、Ｂ及びＣで示されている。フェイズＡにおいて
は、２つの光パイプ３２が共に輝くアーク１１に向けら
れている。この場合、２つの電圧信号Ｖ１及びｖ２は、
共にそれぞれの基準電圧よりも大となり、従って、電源
は、電極２０を下げるように起動させる。フェイズＢに
おいては、２つの光バイブ３２が、共に輝く電極２１に
向けられている。この場合、２つの電圧信号■１及びＶ
２は、共に、それぞれの基準電圧よりも小さい、従って
、電源は、電極を持ち上げるように起動される。フェイ
ズＣにおいては、上方の光パイプ３２が電極下端２１を
狙い、一方、下方の光バイブ３２は輝くアーク１１を狙
っている。この場合、電源は起動されず、電極２０は静
止したままである。 位置決め手段は、電極２ｏの重さを測る手段と、その反
応装置１０外側の高さを測定する手段とを備えていても
よい、この場合、一様に構成された電極２０の密度を知
ることによって、電極下端２１の位置を計算することが
でき、必要に応じて駆動系２６で調整することができる
。 材料１２を導入する手段として、材料１２が投入される
供給管２４が示されていたが、材料１２を供給ガス２２
と共に噴射したり、又は、供給ガス２２とは独立して、
同様に接線方向に投入することも可能である。 電極２０は、中実形状として示されていたが、狭い中心
孔を設けてもよく、その孔を通して、アークを安定させ
るガス、好ましくはアルゴンを噴射してもよい。
。 第１図は、アーク反応装Ｗ、１０の上部電極２０と、そ
の供給機構を示したものである。上部ｔ＠２０は、上下
方向の位置を調整するために、上下方向に変位可能であ
る。上部電極２０は、従来の中実構成のグラファイト電
極である。処理されるべき材料１２は、スリーブ１４の
内部周辺に設けられた供給管２４を通って導入される。 光パイプ３２は、電極２０の下端２１に向けられている
。 電極下端２１から放出された光の存在又は不在が、光パ
イプ３２中を伝搬して、光（放射）センサ２８に到達す
る。光パイプ３２には供給ガス３０が連続的に供給され
、スリーブ内壁１８における光パイプ３２の端部が、材
料１２によって塞がれないようにしている。警報（図示
省略）が、供給ガス３０の供給手段に接続され、ガスの
流れが所定の制御値以下に落ちたときには、警報が発生
さ、れる、アーク１１の光に対してフィルタをかけたり
、又はその強度を落とすなめに、光センサ２８と共に光
フィルタ２９を用いることができる。 第２図を参照すると、スリーブ１４の上端プレート１６
中に、供給ガス２２によってガスのジェットが噴射され
るリング状チャンネル１７が示されている。上端１６は
、耐潰蝕性のある鋼製とされ、チャンネル１７は、その
中に形成されている。 供給ガス２２は、４つの等間隔の噴射孔からリング状チ
ャンネル１７中に接線方向に噴射される。 噴射されたガスジェットは、材料１２を回転運動状態で
運び、材料１２は、スリーブの円筒状内壁１８に対して
内側から外側に向かって加速される。 材料１２は、スリーブ室の上部中に、材料１２を４つの
等間隔で設けられた投入孔（第１図ではそのうち２つを
図示）に投入することによって導入される。材料１２は
、円筒状内壁１８上に、第１図に示すように膜を形成し
、この膜が、アーク１１の放射によって加熱される。 第１図を参照すると、アーク１１が、上部電極２０と、
スリーブ１４下方のるつぼ（図示省略）中に位置する溶
融材料１２間で形成される。底部電極が、動作中には溶
融金属１２と電気的に接触するように配置されており、
アーク電源（図示省略）が、電極２０とるつぼ中の溶融
材料１２間の回路に電源を供給するようにされている。 るつぼ内の材料１２は、更に、その中を通って底部電極
に流れる電流によって高温状態に保たれる。立ち上げに
際しては、駆動系２６が、電極下端２１を下げて底部電
極又はるつぼ中の加熱された溶融材料１２のいずれかに
近付くようにされるので、アーク１１は容易に立ち上げ
られる。電極２０は、その後、上方に引き上げられて、
第１図中に示すような通常の位置に持ち上げられる。 スリーブ１４の上端１２を通して摺動可能である電極２
０の下端２１の位置は、材料１２の膜番；対する十分な
エネルギ伝達を補償するために調整されねばならない、
好適な実施例では、光センサ２８と、供給ガス３０と、
光パイプ３２からなる２つのユニットが示され、１つの
ユニットが、アーク１１からの放射を受光し、もう１つ
のユニットは、電極２１の赤熱した下端からの放射を受
光するようにされている。光パイプ３２は、スリーブ１
４の外壁及び円筒状内壁１８を突き抜けて伸びており、
光センサ２８と下端２１の間の放射伝搬路を与えている
。２つの光センサ２８の下方の１つに入射する光は、高
密度フィルタ２９によって減衰される。各光センサ２８
は、センサ表面に入射する光の強度に比例した電圧信号
Ｖ１とｖ２をそれぞれ発生する。 各電圧信号は、その振幅がコンパレータ（図示省略）に
よって基準電圧と比較され、コンパレータの出力信号が
、駆動系２６によって電極２０を持ち上げ又は引き下げ
るために使われる電源を起動する。 第３図に示す如く、実際に有り得る様々な状況が、フェ
イズＡ、Ｂ及びＣで示されている。フェイズＡにおいて
は、２つの光パイプ３２が共に輝くアーク１１に向けら
れている。この場合、２つの電圧信号Ｖ１及びｖ２は、
共にそれぞれの基準電圧よりも大となり、従って、電源
は、電極２０を下げるように起動させる。フェイズＢに
おいては、２つの光バイブ３２が、共に輝く電極２１に
向けられている。この場合、２つの電圧信号■１及びＶ
２は、共に、それぞれの基準電圧よりも小さい、従って
、電源は、電極を持ち上げるように起動される。フェイ
ズＣにおいては、上方の光パイプ３２が電極下端２１を
狙い、一方、下方の光バイブ３２は輝くアーク１１を狙
っている。この場合、電源は起動されず、電極２０は静
止したままである。 位置決め手段は、電極２ｏの重さを測る手段と、その反
応装置１０外側の高さを測定する手段とを備えていても
よい、この場合、一様に構成された電極２０の密度を知
ることによって、電極下端２１の位置を計算することが
でき、必要に応じて駆動系２６で調整することができる
。 材料１２を導入する手段として、材料１２が投入される
供給管２４が示されていたが、材料１２を供給ガス２２
と共に噴射したり、又は、供給ガス２２とは独立して、
同様に接線方向に投入することも可能である。 電極２０は、中実形状として示されていたが、狭い中心
孔を設けてもよく、その孔を通して、アークを安定させ
るガス、好ましくはアルゴンを噴射してもよい。
第１図は、本発明の実施例におけるアーク反応装置のス
リーブと上部電極アセンブリを示す縦断面図、 第２図は、第１図のａ−ａ線に沿う横断面図、第３図は
、位置制御手段の動作を説明するための、３つの興なる
状態における上部電極の位置を示す線区である。 １０・・・アーク反応装置、 １１・・・アーク、１２
・・・処理材料、 １４・・・スリーブ、１８・
・・円筒状内壁、 ２０・・・上部電極、２４・・
・供給管、 ２６・・・駆動系、２８・・・光
センサ、 ３２・・・光パイプ。
リーブと上部電極アセンブリを示す縦断面図、 第２図は、第１図のａ−ａ線に沿う横断面図、第３図は
、位置制御手段の動作を説明するための、３つの興なる
状態における上部電極の位置を示す線区である。 １０・・・アーク反応装置、 １１・・・アーク、１２
・・・処理材料、 １４・・・スリーブ、１８・
・・円筒状内壁、 ２０・・・上部電極、２４・・
・供給管、 ２６・・・駆動系、２８・・・光
センサ、 ３２・・・光パイプ。
Claims (10)
- （１）非常に高い温度で導電性を有する粉状の材料を処
理するために使われるアーク反応装置であって、 上端、下端及び円筒状内壁を有する、電気的に絶縁され
た竪型スリーブと、 該スリーブの前記上端に、同軸状に取り付けられた上部
電極と、 該上部電極と共に電源に接続され、該上部電極と共働し
て、該上部電極との間にアークの柱を形成可能な底部電
極と、 前記スリーブ内に渦を発生させるために、該スリーブ中
の接線方向にガスを噴射するための手段と、 処理されるべき粉状材料を、前記スリーブ内の前記上端
近傍の上部電極のそばに導入して、前記渦によりスリー
ブの内壁に対して中心から外に向かつて投入された粒子
によって形成され、該粒子により内壁を完全にカバーし
て、アーク柱によって粒子が同時に処理されている間に
内壁をシールドするための、前記スリーブ内を落下する
粒子の、実質的に一様な円筒状カーテンを形成するため
の手段と、 前記スリーブの下端から滴下してくる、使用中は前記底
部電極と導電接触状態にある、溶融状態の処理粒子を集
めるために、スリーブの下に配置されたるつぼと、 前記スリーブの上端を通して摺動可能な前記上部電極の
上下方向位置を調整するための位置決め手段とを備え、 前記上部電極が消耗型の電極材料で作られていることを
特徴とする消耗型電極を用いたアーク反応装置。 - （２）請求項１において、前記上部電極が下端を有し、
前記位置決め手段が、 前記上部電極を上下するために使われる駆動系と、 該駆動系に作用的に連結され、前記るつぼ内に集められ
た溶融状態の粒子に関して、上部電極の下端の位置を自
動的に調整するための前進制御手段と、 を備えていることを特徴とする消耗型電極を用いたアー
ク反応装置。 - （３）請求項１又は２において、前記粉状材料を導入す
るための手段が、前記スリーブ上端の上部電極周辺に配
置された複数の開口を含み、該開口を通して、粉状材料
がスリーブ内の内壁近傍に供給されることを特徴とする
消耗型電極を用いたアーク反応装置。 - （４）請求項１又は２において、前記消耗型の電極材料
がグラファイトであることを特徴とする消耗型電極を用
いたアーク反応装置。 - （５）請求項２において、前記前進制御手段が、放射セ
ンサと、該センサと前記スリーブ内壁を連通する光パイ
プと、該光パイプから前記粒子のカーテンを除去するた
めの、光パイプと連通されたガス供給源からなるユニッ
トを備え、 前記前進制御手段を制御するために、前記センサが、ア
ーク又は上部電極によって、光パイプの方向に放出され
た放射の存在、又は不在を感知するようにしたことを特
徴とする消耗型電極を用いたアーク反応装置。 - （６）請求項５において、前記前進制御手段が、異なる
上下方向位置に向けられた２つの前記ユニットを備え、 １つのユニットが、アークによって放出された放射を感
知でき、もう１つのユニットが、電極によって放出され
た放射を感知できるようにしたことを特徴とする消耗型
電極を用いたアーク反応装置。 - （７）請求項２において、前記前進制御手段が、上部電
極の重さを測る秤量手段と、反応装置外側の上部電極の
長さを測る測長手段とを備え、既知の密度を有する上部
電極の、スリーブ内側の上下方向位置を計算できるよう
にしたことを特徴とする消耗型電極を用いたアーク反応
装置。 - （８）請求項２において、前記上部電極が、狭い孔を有
する管状とされ、 アーク柱内にガスを噴射するための、中空電極中にガス
を噴射して、上部電極から伸びるアーク柱を安定化する
手段が設けられていることを特徴とする消耗型電極を用
いたアーク反応装置。 - （９）請求項８において、前記中空電極中に噴射される
ガスが、反応装置内で発生する反応に関与するガスであ
ることを特徴とする消耗型電極を用いたアーク反応装置
。 - （１０）請求項８において、前記中空電極中に噴射され
るガスが、アルゴンであることを特徴とする消耗型電極
を用いたアーク反応装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US512,166 | 1990-04-20 | ||
| US07/512,166 US5046145A (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | Improved arc reactor with advanceable electrode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH044596A true JPH044596A (ja) | 1992-01-09 |
Family
ID=24037963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2333476A Pending JPH044596A (ja) | 1990-04-20 | 1990-11-29 | 消耗型電極を用いたアーク反応装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5046145A (ja) |
| EP (1) | EP0452599A3 (ja) |
| JP (1) | JPH044596A (ja) |
| CA (1) | CA2030671C (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2047807A1 (fr) * | 1991-07-24 | 1993-01-25 | My Dung Nguyen Handfield | Vitrification des cendres |
| US5233153A (en) * | 1992-01-10 | 1993-08-03 | Edo Corporation | Method of plasma spraying of polymer compositions onto a target surface |
| JP3121743B2 (ja) * | 1994-08-10 | 2001-01-09 | 日立造船株式会社 | プラズマ式溶融方法 |
| DE19838683A1 (de) * | 1998-08-26 | 2000-03-02 | Schuetz Dental Gmbh | Lichtbogen-Schmelzofen |
| KR100487769B1 (ko) * | 2000-10-27 | 2005-05-03 | 주식회사 포스코 | 전기로의 도체 분말 투입장치 및 도체 분말을 이용한스크랩 용융방법 |
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| CA2937909C (en) | 2014-01-31 | 2023-09-19 | Monolith Materials, Inc. | Plasma torch design |
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| EP3700980A4 (en) | 2017-10-24 | 2021-04-21 | Monolith Materials, Inc. | PARTICULAR SYSTEMS AND PROCEDURES |
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- 1990-11-22 CA CA002030671A patent/CA2030671C/fr not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-29 JP JP2333476A patent/JPH044596A/ja active Pending
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