坩埚中熔融材料的泄流方法和装置制造方法及图纸

为了倒空盛在受冷却坩埚（１０）中的熔融材料，例如玻璃，使用了泄流装置，此装置包含有长形的排放孔（３０），受冷却的滑动阀（３２）和一个立条（３６），这个立条沿着排放孔（３０）的一个端（３０ａ），在熔融材料（２８）和坩埚（１０）的底部（２４）之间构成一个热桥。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及坩埚中熔融材料例如玻璃的泄流方法，此坩埚的侧壁和底部至少都是被部分冷却的。本专利技术还涉及使用这种方法的装置。本专利技术可用于使坩埚中任何熔融材料泄流，而这种坩埚的侧壁和底部至少都是被部分冷却的。一种特殊的应用是使放射性很高的核废料玻璃化。技术状态已经知道，为了实现在坩埚中熔化像玻璃这样的材料，是把它以固态加入到坩埚中，然后用，例如，感应的方法，使其在坩埚中熔化。而且也知道，为了让坩埚处于较低温度来增加坩埚的寿命，至少是部分地对此坩埚的侧壁和底部进行冷却。这种冷却特别是可以通过水的循环来实现。其结果是在与坩埚受到冷却的侧壁和底部相接触的地方形成一固态玻璃结层，把底部和侧壁与熔融材料隔离开来。也可以升高温度(高于1150℃)制造像玻璃这样的熔融材料，而不用过频地更换坩埚。当把此已知技术用来对放射性很高的核废料进行玻璃化的时候，这种废料就被放进盛在坩埚中的熔融玻璃中。然后通过坩埚底部为此而设置的一个泄流装置，把含有此废料的玻璃炉料倒入位于坩埚下面的容器中。通过对坩埚的侧壁和底部进行冷却来增加坩埚的寿命，这种增加方法在这种应用中特别有利。这是因为用过的坩埚成为辐射废料，必须把它包装并储存起来。此外，当把侧壁和底部受到冷却的坩埚用来使核废料玻璃化时，这些坩埚就成为废料，其放射性比没有受到冷却的坩埚的要低。这是因为熔融玻璃在与冷侧壁相接触的地方会收缩，因而固化的玻璃不会沾连到侧壁上。因此，坩埚在寿命的最后可以很好地进行清理，这和不受到冷却的坩埚不同，在没有受到冷却的坩埚中，甚至是在清理以后，还总是会有辐射性高的结痂的固态玻璃颗粒。已知有各种倒空技术，来对坩埚中熔融材料进行泄流。按照第一种技术，使用了一个排放嘴(buse de coulée)，这个排放嘴竖直地穿过坩埚的底部，并在坩埚下面延伸一定高度。此排放嘴受到冷却能在其中形成一个玻璃堵头(bouchon)，通常这个堵头会阻止坩埚被倒空。当想进行泄流时，就通过辅助加热系统，例如感应的方法，对此排放嘴进行加热。这种倒空技术有一些缺点-此排放嘴是寿命短的消耗部件；-当为了泄流而对此排放嘴进行加热的时候，此堵头就整块地掉下来，导致液态玻璃溅出，当此玻璃包含有辐射性高的废料时，这不是一件好事。-此排放嘴的冷却进行起来惯性很大，因而不可能很快地对泄流的流量进行控制以及使排放停止。在FR-A-2,704,634中特别地介绍了另一种倒空技术。在这种情况中，泄流装置包含有一个穿过坩埚底部的圆形排放孔，一个受到冷却的并以受控的方式关闭和打开此排放孔的滑动阀，以及一个插在此排放孔中而且也是圆形的金属套筒(manchon)。此装置中的金属套筒通常是用钼做的，其温度与坩埚底部的温度不同，它向上伸进坩埚中，因而穿过坩埚底部的固化玻璃层而进入熔融玻璃中。当此阀门的滑块关闭时，就在此金属套筒中与该滑块受冷却的上表面相接触的地方，形成固态的玻璃堵头(bouchon)。因此，此阀门与熔融玻璃也是隔开的，因而其寿命大约与坩埚的寿命相同，而且阀门也可以被有效地清理。当想进行泄流时，就把阀门的滑块打开。既然金属套筒和套筒中形成的固态玻璃堵头不再与受到冷却的滑块相接触，所以与套筒相接触的热玻璃的粘度就降低，直到能消除会因重力而掉下来的固态玻璃堵头。然后调整阀门滑块的位置，能通过或多或少地关闭排放孔来调节液体玻璃的流量。这种排放装置也有某些缺点。第一种缺点与排放套筒的氧化有关。人们确实发现，在倒空结束时与空气相接触的套筒表面被氧化了。这降低了套筒的寿命，这与使用冷坩埚所追求的目的相反，使用冷坩埚的目的正是要保证坩埚寿命的增加。PR-A-2 704 634中介绍的泄流装置有另一个缺点，这就是在倒空结束时，经常滞留有玻璃。由于此套筒从坩埚底部向上伸出一段距离，所以倒空不完全．尤其是在坩埚中的熔融材料是具有高含量赛白金( )的玻璃的情况下，这倒成了问题。这是因为如果这些元素没有返回到悬浮状态，则它们将沉积在坩埚的底部上。最后，这可能造成电学故障，例如发生电弧，使构成坩埚底部的双壁结构中的上壁发生局部熔化。这种熔化使得该上壁穿透，造成坩埚中冷却水泄漏。在这种情况中，唯一的解决方法是除掉放在排放孔中的套筒。然而这样就有不能进行泄流的可能。因此，当熔融材料是很不好的热导体而且熔点特别高时，例如像赛白金含量高的玻璃那样，在阀门打开以后，玻璃就很难开始排放。这是因为在堵头加热及坩埚中玻璃炉料的作用下，在处于阻止阀门滑决关闭的平衡位置以前，玻璃堵头发生了变形。本专利技术介绍本专利技术的目的是提供使盛在坩埚中的熔融材料，例如玻璃，泄流的方法和装置，设想使得没有已知泄流技术的缺点，特别是能使得排放开始和停止时刻以及流速能通过一些部件进行精确控制，而这些部件的寿命与冷坩埚的寿命差不多，同时确保排放工序有好的重复性，避免玻璃溅出并允许熔融玻璃流得到很好地控制和有好的稳定性，而不管此玻璃的性质如何，在倒空结束时却没有任何玻璃滞留的可能性。按照本专利技术，这是利用盛在这样一种坩埚中的熔融材料的泄流方法来实现的，这种坩埚至少是其底部部分地受到冷却，以便在与该底部接触的地方形成固化的材料层。按照这种方法，是通过打开一个阀门来实现泄流的，这个阀门也受到冷却，最初这个阀门使得在坩埚底部加工的排放孔关闭，这个方法的特征在于使用了一个由上面看形状是长形的排放孔，其特征还在于通过在该固化层上面，在限定排放孔的该第一端的那部分底部和坩埚中熔融材料之间形成一个热桥，而在该排放孔的第一端处开始泄流的。于是，用长形的排放孔代替通常圆形的排放孔，在此排放孔的一端和熔融材料之间形成热桥，就能确保开始对材料进行排放，而不管其性质如何，在倒空结束时不会有任何这种材料滞留的可能。此外，由于此热桥是完全加工在坩埚內部的，所以它永远不会与空气相接触，因而降低了氧化的危险。所以其寿命与整个坩埚的寿命相同。再者，在长形排放孔一个端部设置此热桥能可重复地对排放的开始进行很好地控制。尤其是，所形成的材料堵头是从这一端开始逐渐被熔化的，因此不会有因固态堵头掉落而引起溅出的可能，这与所有已有的技术不同。通过把一个由导热材料制作的立条(barreau)，沿着此排放孔的第一端放入坩埚中与坩埚底部接触，这是有好处的。然而，排放玻璃的温度却被限制在构成此热桥的金属的熔化温度。在本专利技术的一个优选实施例中，使用了一个包含有受冷却滑块的阀门，这个滑块在此排放孔的下面沿着此排放孔的纵向轴滑动。最好是，通过把排放孔的第一端和受冷滑块的先导端分别做成凸形和凹形，并使其中心处在排放孔的纵向轴上，而把泄流的开始定位于沿着排放孔的纵向轴。于是，排放孔的第一端成大约V字形是利的。在本专利技术的这个优选实施例中，还使用了一个在排放孔周围底部比较薄的坩埚。在打开阀门后，这个特点使排放孔中形成的堵头容易熔化。由于同样的理由，坩埚的底部在排放孔最近邻没有冷却机构是有利的。本专利技术的目的同时也提供一种使盛在坩埚中的熔融材料泄流的装置，此坩埚包括一个底部和至少使此坩埚部分地冷却以便在与此底部相接触的地方形成固化材料层的机构，此装置包括一个阀门，使此阀门冷却的机构和一个在坩埚底部加工的排放孔，这个孔通常由此阀门所关闭，此装置的特征在于此排放孔的形状从上面看是长形的，其特征还在于形成热桥的机构插入在限定排放孔第一端的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使盛在坩埚（１０）中的熔融材料（２８）泄流的方法，这种坩埚至少是其底部（２４）部分地受到冷却，以便在与该底部接触的地方形成固化的材料层（２６），按照这种方法，是通过打开一个阀门来实现泄流的，这个阀门也受到冷却，最初这个阀门使得在坩埚底部（２４）加工出的排放孔（３０）关闭，其特征在于：使用了一个由上面看形状是长形的排放孔（３０），其特征还在于：通过在该固化层（２６）上面，在限定排放孔的该第一端（３０ａ）的那部分底部和坩埚（１０）中熔融材料之间形成一个热桥，而在该排放孔的第一端处开始泄流的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C拉迪拉特，JL莫兰，J拉孔布，
申请(专利权)人：法国原子能委员会，核燃料公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]