一种石墨化炉炉头电极冷却结构的制作方法

本实用新型涉及石墨化炉技术领域，更具体的是涉及一种石墨化炉炉头电极冷却结构。

背景技术：

石墨化炉是碳素制品生产过程中重要的生产设备，目前石墨化炉主要是通过炉头电极对炉内的电阻发热材料进行通电，在由发热的电阻材料对碳素原料进行加热。在此过程中，由于电极一端与发热的电阻材料保持接触通电，因而发热的电阻材料也会将热量传递给电极。并且电极自身也具有一定的电阻，会在通电的情况下自身发热。所以在电极自身工作过程中，其自身温度会很高，因此必须进行降温。

现有技术中主要是在电极一端内部开设冷却通道，向冷却通道通入冷却水实现降温。申请号为201821043974.8的实用新型专利提出了一种电极冷却结构，即采用向电极冷却通道中通入冷却水的方式，实现电极的冷却降温。

但是该专利是将冷却水直接由冷却通道口处通入冷却通道中，冷却水通过伸入至冷却通道底部的管道排出。由此，冷却水在向冷却通道内部流动的过程中与电极进行热交换，冷却水带着热量先到达冷却通道底部(也就是电极内部中心位置)再由管道反向排出。这样的话，冷却水在到达冷却通道底部(也就是电极内部中心位置)时已经吸收了部分热量，对电极内部中心位置的冷却效果将大大降低，而电极内部中心位置是炉内热量传递至电极并集聚的位置，这样对电极的整体降温效果并不理想。同时由于冷却水是在向内流动过程中进行换热，到达冷却通道底部(也就是电极内部中心位置)时，温度基本到达最高，再反向排出，进而使冷却通道内的热量不能及时排出，同样降低了冷却效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：为了解决现有电极冷却结构冷却效果不佳的问题，本实用新型提供一种石墨化炉炉头电极冷却结构。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种石墨化炉炉头电极冷却结构，包括内部开设有圆柱状的冷却腔的电极本体，冷却腔开口处密封有端盖，端盖侧面中心设置有具有隔热功能的内管，端盖上设置有套在内管外的外管，外管末端面与冷却腔底部密封接触，内管末端靠近冷却腔底部，外管外侧与内侧分别为进水通道与出水通道，外管靠近冷却腔底部处开设有若干通孔，端盖上设置有若干与出水通道连通的出水管以及若干与进水通道、内管分别连通的进水管。

进一步地，内管外套设有将出水通道由内而外分为内层与外层的中管，中管一端靠近端盖、另一端与内管外壁连接并使内层这一端封闭，外管在通孔处设置有径向穿过中管并连通内层的回水管。

进一步地，内管由两个套管以及两个套管之间的夹层填料组成，夹层填料采用隔热填料。

进一步地，冷却腔底部中心开设有圆柱状的凹槽，凹槽的内径与外管的外径相同，外管末端伸入凹槽中且其外壁与凹槽内壁紧密接触，内管末端靠近凹槽底部。

进一步地，外管末端伸入凹槽部分的长度小于凹槽深度的一半。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型将冷却水进水分为两股，一股冷却水按常规方式直接与冷却腔接触进行换热降温，另一股先直接通入冷却腔底部，对电极内部中心位置进行直接降温换热，利用两种冷却方式的结合，提高电极的整体冷却效果。

2、将出水通道分为两层分别出水，外层中的冷却水由于只与冷却腔底部进行短暂的热交换，进而其热交换后的温度远低于进水通道中热交换后的冷却水的温度，所以在其流出的过程中透过外管可以吸收一部分进水通道中的温度，提高进水通道中冷却水的冷却效果。

3、凹槽扩大了冷却水与冷却腔底部的接触面积，提高了冷却水与冷却腔底部电极之间的换热效率，进而增强了电极的冷却效果。

4、外管末端伸入凹槽部分的长度小于凹槽深度的一半，进而减少了外管与凹槽内壁的接触面积，进而防止了外管过多的阻挡冷却水与凹槽内壁的接触换热。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

附图标记：1-内管，2-中管，3-外管，4-冷却腔，5-端盖，6-进水管，7-出水管，8-进水通道，9-出水通道，9.1-内层，9.2-外层，10-回水管，11-凹槽，12-电极本体，13-通孔。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

一种石墨化炉炉头电极冷却结构，包括内部开设有圆柱状的冷却腔4的电极本体12，冷却腔4开口处密封有端盖5，端盖5侧面中心设置有具有隔热功能的内管1，端盖5上设置有套在内管1外的外管3，外管3末端面与冷却腔4底部密封接触，内管1末端靠近冷却腔4底部，外管3外侧与内侧分别为进水通道8与出水通道9，外管3靠近冷却腔4底部处开设有若干通孔13，端盖5上设置有若干与出水通道9连通的出水管7以及若干与进水通道8、内管1分别连通的进水管6。

工作原理：冷却水通过进水管6分别通入进水通道8与内管1，进入进水通道8的冷却水直接与冷却腔4的内壁接触并进行换热。当冷却水流动至进水通道8底部时，由于进水通道8底部封闭，所以冷却水通过通孔13进入出水通道9中，并反向流动至端盖5处，并由出水管7排出。进入内管1的冷却水沿内管1直接流动至靠近冷却腔4底部处，冷却水直接进入冷却腔4底部对冷却腔4底部，也就是电极本体12内部中心进行换热降温。随后，冷却水反向流入至出水通道9与由进水通道8流入的冷却水混合，最后沿出水通道9流出。

本实用新型将冷却水进水分为两股，一股冷却水按常规方式直接与冷却腔接触进行换热降温，另一股先直接通入冷却腔底部，对电极内部中心位置进行直接降温换热，利用两种冷却方式的结合，提高电极的整体冷却效果。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上进行改进：

内管1外套设有将出水通道9由内而外分为内层9.1与外层9.2的中管2，中管2一端靠近端盖5、另一端与内管1外壁连接并使内层9.1这一端封闭，外管3在通孔13处设置有径向穿过中管2并连通内层9.1的回水管10。

工作原理：冷却水通过进水管6分别通入进水通道8与内管1，进入进水通道8的冷却水直接与冷却腔4的内壁接触并进行换热。当冷却水流动至进水通道8底部时，由于进水通道8底部封闭，冷却水转而通过回水管10进入出水通道9的内层9.1，并沿内层9.1方向流动至冷却腔4开口处的端盖5处，并由出水管7排出。进入内管1的冷却水沿内管1直接流动至靠近冷却腔4底部处。而后，冷却水反向流入至出水通道9的外层9.2，沿外层9.2流动至冷却腔4开口处的端盖5处，而后与内层9.1中的冷却水混合并由出水管7排出。

需要说明的是，如果需要进一步提高冷却效果，中管2可以采用隔热管。

以上改进优点在于：将出水通道分为两层分别出水，外层中的冷却水由于只与冷却腔底部进行短暂的热交换，进而其热交换后的温度远低于进水通道中热交换后的冷却水的温度，所以在其流出的过程中透过外管可以吸收一部分进水通道中的温度，提高进水通道中冷却水的冷却效果。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上进行改进：

内管1由两个套管以及两个套管之间的夹层填料组成，夹层填料采用隔热填料。

实施例4

本实施例是在实施例1的基础上进行改进：

冷却腔4底部中心开设有圆柱状的凹槽11，凹槽11的内径与外管3的外径相同，外管3末端伸入凹槽11中且其外壁与凹槽11内壁紧密接触，内管1末端靠近凹槽11底部。

以上改进优点在于：凹槽扩大了冷却水与冷却腔底部的接触面积，提高了冷却水与冷却腔底部电极之间的换热效率，进而增强了电极的冷却效果。

实施例5

本实施例是在以上实施例的基础上进行改进：

外管3末端伸入凹槽11部分的长度小于凹槽11深度的一半。

以上改进优点在于：外管末端伸入凹槽部分的长度小于凹槽深度的一半，进而减少了外管与凹槽内壁的接触面积，进而防止了外管过多的阻挡冷却水与凹槽内壁的接触换热。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。