一种应用于非金属材料熔池的水冷电极结构的制作方法

1.本技术涉及非金属材料熔池电极技术领域，更具体地说，它涉及一种应用于非金属材料熔池的水冷电极结构。


背景技术：

2.在日用玻璃、光学玻璃、保温材料、玻璃纤维、稀土工业等领域中，目前使用电极导电发热替代原有的重油和燃气能源进行玻璃原料的熔融，有效降低了对环境的污染，提高了玻璃的质量。
3.电极棒通常采用钼电极，钼电极的主要成分是通过粉末冶金工艺制得的金属钼。钼电极具有熔点高、使用寿命长等诸多优点。
4.目前的钼电极等电极棒在使用过程中，一端位于非金属材料熔炉外部，另一端伸入非金属材料熔池中，熔池中的温度会达到1400摄氏度左右，高温会传导至电极棒棒身，位于非金属材料熔炉外部的金属电极棒在温度较高时，易与空气中的氧气进行氧化反应，氧化后的金属电极棒强度降低，容易断裂脱落，使电极棒的使用寿命降低。


技术实现要素：

5.针对实际运用中电极棒在高温下氧化易造成断裂这一问题，本技术目的在于提出一种应用于非金属材料熔池的水冷电极结构，可以有效减少电极棒在高温下的氧化反应，延长电极棒的使用寿命。
6.具体方案如下：
7.一种应用于非金属材料熔池的水冷电极结构，包括电极棒以及冷却管，所述冷却管包括与所述电极棒相连接的连接段以及用于冷却电极棒的冷却段；
8.所述冷却段包括套设的内套管、中间管以及外套管，所述冷却管靠近所述电极棒的同侧端融合形成所述连接段，另一端融合形成所述冷却管的尾部，所述冷却管内形成用于放置导线的布线空腔、用于输送冷却水的输水空腔以及用于输送气体的输气空腔；其中，
9.所述输水空腔内设置有隔离结构，将所述输水空腔分隔进水空腔以及出水空腔，所述隔离结构自所述输水空腔延伸至靠近所述连接段处，所述进水空腔以及出水空腔在所述连接段处相连通；
10.所述输气空腔的出气口朝向所述电极棒设置。
11.通过采用上述技术方案，与电极棒连接设置冷却管，冷却管中设置的布线空腔内设置有导线，将电极棒与外部电源电连接，使插入非金属熔池的电极棒导电；输水空腔内循环冷却水，有效为电极棒进行降温，保证电极棒的温度处于易于发生氧化反应的温度界限以下，降低电极棒与氧气发生的氧化反应的概率，避免电极棒的强度降低而断裂；输气空腔将化学性质不活泼的气体沿冷却管输送至电极棒处，隔绝电极棒与氧气，进一步避免电极棒与氧气的氧化反应，同时温度较低的气体不断经过电极棒也进一步降低了电极棒棒身的温度，避免了电极棒因氧化反应而强度降低导致断裂，延长了电极棒的使用寿命。
12.优选的，所述内套管与中间管之间设置为所述输水空腔，所述中间管与外套管之间形成所述输气空腔。
13.通过采用上述技术方案，输水空腔设置在所述输气空腔与布线空腔之间，可以对输气空腔内输送的气体进行冷却，温度较低的气体可以对电极棒进行降温的同时隔绝氧气，进一步降低电极棒发生氧化反应的概率，延长电极棒的使用寿命；同时冷却水可以冷却布线空腔，保证布线空腔内设置的导线的导电性能不受温度的影响，使电极棒可以稳定导电，保证非金属熔池的熔融效果。
14.优选的，所述隔离结构配置为沿所述输水空腔长度方向设置的至少两个隔离板，至少两个所述隔离板的两侧分别与所述内套管外壁和中间管内壁相连接。
15.通过采用上述技术方案，隔离板将输水空腔沿内套管长度方向划分为两个体积相同的用于输送冷却水的空腔，便于冷却水的输送和循环达到平衡，保证对电极棒的降温冷却效果。
16.优选的，所述冷却管的尾部开设有供所述导线穿出的过线通道，所述布线空腔靠近所述电极棒处开设有用于使所述导线与电极棒电连接的连接口。
17.通过采用上述技术方案，导线通过过线通道以及连接口设置在布线空腔内，电极棒可以通过导线与外部电源电连接，使熔池内的非金属材料导电发热，可以继续升温加热非金属材料。
18.优选的，所述中间管上开设有与所述进水空腔相连通的进水口以及与所述出水空腔相连通的出水口；
19.所述进水口与出水口均与外部水管相连通，所述外套管上开设有供所述外部水管穿入的水管固定口。
20.通过采用上述技术方案，冷却水自水管进入进水空腔冷却输气空腔内气体以及电极棒与冷却管相连接的一端，升温后的冷却水自出水空腔进入水管，有效对电极棒进行降温冷却。
21.优选的，所述外套管上开设有与所述输气空腔相连通的进气口；
22.所述外套管与连接段的同侧端之间形成环形出气口。
23.通过采用上述技术方案，气体经进气口进入输气空腔，随输水空腔中冷却水降低气体的温度，自环形出气口吹出，环形出气口吹出的气体可以均匀包裹电极棒棒身，保证隔绝电极棒与氧气。
24.优选的，所述外套管靠近所述连接段的一端设置有多个支撑板，多个所述支撑板的两端分别与所述外套管内壁以及所述连接段外壁相连接。
25.通过采用上述技术方案，设置在连接段与外套管之间的支撑板保证了外套管同轴套设在中间管以及内套管的外部，使环形出气口可以均匀向电极棒输送气体，使电极棒棒身各处均与氧气隔绝。
26.优选的，多个所述支撑板均自远离所述电极棒的一端向靠近所述电极棒的一端倾斜设置，多个支撑板沿同一圆周方向倾斜设置。
27.通过采用上述技术方案，倾斜设置的支撑板可以起到支撑外套管的作用的同时形成围绕电极棒的环形气流，化学性质不活泼气体组成的环形气流会紧紧围绕电极棒，在电极棒棒身形成隔绝空气中氧气的屏蔽层，更好地减小电极棒发生氧化反应的概率。
28.优选的，所述电极棒靠近所述连接段的一端与所述电极棒同轴设置有连接块，所述连接块外壁设置有外螺纹，所述连接段设置有与所连接块形状、大小相适配的连接槽，所述连接槽内设置有内螺纹，所述连接块与连接槽螺纹连接。
29.通过采用上述技术方案，电极棒与冷却管螺纹连接，保证了二者连接的稳固性，同时，电极棒的连接块伸入冷却管连接段内部的连接槽中，增大了电极棒与冷却管的接触面积，有利于对电极棒的降温。
30.优选的，所述电极棒的直径与所述中间管的外径相同。
31.通过采用上述技术方案，电极棒不会遮挡环形出气口，使气体可以自环形出气口顺畅吹出。
32.与现有技术相比，本技术的有益效果如下：
33.（1）通过与电极棒连接设置冷却管，冷却管中设置的布线空腔内设置有导线，将电极棒与外部电源电连接，使插入非金属熔池的电极棒导电；输水空腔内循环冷却水，有效为电极棒进行降温，保证电极棒的温度处于易于发生氧化反应的温度界限以下，降低电极棒与氧气发生的氧化反应的概率，避免电极棒的强度降低而断裂，输气空腔将化学性质不活泼的气体沿冷却管输送至电极棒处，隔绝电极棒与氧气，进一步避免电极棒与氧气的氧化反应，同时温度较低的气体不断经过电极棒也进一步降低了电极棒棒身的温度，避免了电极棒因氧化反应而强度降低导致断裂，延长了电极棒的使用寿命；
34.（2）通过将输水空腔设置在所述输气空腔与布线空腔之间，可以对输气空腔内输送的气体进行冷却，温度较低的气体可以对电极棒进行降温的同时隔绝氧气，进一步降低电极棒发生氧化反应的概率，延长电极棒的使用寿命，同时冷却水可以冷却布线空腔，保证布线空腔内设置的导线的导电性能不受温度的影响，使电极棒可以稳定导电，保证非金属熔池的熔融效果；
35.（3）通过将电极棒与冷却管设置为螺纹连接，保证了二者连接的稳固性，同时，电极棒的连接块伸入冷却管连接段内部的连接槽中，增大了电极棒与冷却管的接触面积，有利于对电极棒的降温。
附图说明
36.图1为本技术的整体示意图；
37.图2为本技术的爆炸示意图；
38.图3为本技术的剖面示意图；
39.图4为本技术另一角度的剖面示意图。
40.附图标记：1、电极棒；11、连接块；2、冷却管；3、连接段；31、连接槽；4、冷却段；41、内套管；42、中间管；421、进水口；422、出水口；43、外套管；431、水管固定口；432、进气口；433、环形出气口；51、过线通道；52、连接口；61、布线空腔；62、输水空腔；620、隔离板；621、进水空腔；622、出水空腔；63、输气空腔；7、支撑板。
具体实施方式
41.下面结合实施例及附图对本技术作进一步的详细说明，但本技术的实施方式不仅限于此。
42.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
43.一种应用于非金属材料熔池的水冷电极结构，如图1所示，整体呈“l”形，包括电极棒1以及冷却管2，所述冷却管2包括连接段3以及冷却段4，在使用时，水冷电极固定在非金属材料熔炉的侧壁上。由于冷却管2需要在高温环境中输送冷却水，材料优选为强度大、耐腐蚀的不锈钢材料。
44.如图2所示，所述电极棒1靠近冷却管2的一端与电极棒1同轴设置有连接块11，所述连接块11外壁设置有外螺纹，所述连接段3设置有与连接块11形状、大小相适配的连接槽31，连接槽31内设置有内螺纹，电极棒1与冷却管2通过螺纹固定连接，增加了二者连接的稳固性，同时，电极棒1的连接块11伸入冷却管2连接段3内部的连接槽31中，增大了电极棒1与冷却管2的接触面积，有利于对电极棒1的降温。
45.如图3所示，所述冷却段4包括同轴套设的内套管41、中间管42以及外套管43，冷却管2靠近电极棒1的同侧端融合形成连接段3，冷却管2的另一端三层管状结构融合形成冷却管2的尾部，开设有过线通道51，所述内套管41内形成布线空腔61，连接段3与电极棒1连接处开设有连接口52，布线空腔61内部沿内套管41的长度方向设置有导线，且导线的一端穿过连接口52与电极棒1的连接块11焊接设置，另一端穿过过线通道51与外部电源电连接。
46.所述内套管41形成用于输送冷却水的输水空腔62以及用于输送气体的输气空腔63。
47.在一实施方式中，所述内套管41与中间管42之间设置为输气空腔63，中间管42与外套管43之间形成输水空腔62，可以为电极棒1不断水冷降温的同时向电极棒1棒身输送化学性质不活泼的气体，减少电极棒1在高温下的氧化反应，延长其寿命。
48.在另一实施方式中，内套管41与中间管42之间设置为输水空腔62，中间管42与外套管43之间形成所述输气空腔63，即中间管42与内套管41的同侧端融合形成输水空腔62，将输送冷却水的输水空腔62设置在布线空腔61与输气空腔63之间，可以对输气空腔63内输送的气体进行冷却，温度较低且化学性质不活泼的气体可以对电极棒1进行降温的同时隔绝氧气，进一步降低电极棒1发生氧化反应的概率，延长电极棒1的使用寿命。同时冷却水可以冷却布线空腔61，保证布线空腔61内设置的导线的导电性能不受温度的影响，使电极棒1可以稳定导电，保证非金属熔池的熔融效果。
49.所述输水空腔62内设置有隔离结构，如图4所示，配置为至少两个沿输水空腔62长度方向设置的隔离板620，优选为橡胶材质，也可以选择为金属板等。在本技术实施方式中，隔离板620数量优选为两个，且设置于内套管41两侧，隔离板620的两端分别粘接在内套管41外壁和中间管42内壁，将输水空腔62分隔为进水空腔621与出水空腔622。所述隔离板620自输水空腔62延伸至靠近连接段3处，所述进水空腔621与出水空腔622在连接段3处相连通，使冷却水可以在输水空腔62内循环流通。
50.如图3所示，所述中间管42上开设有与进水空腔621相连通的进水口421以及与出水空腔622相连通的出水口422，所述进水口421与出水口422均与外部水管相连通，所述外套管43上对应位置开设有两个水管固定口431，供外部水管穿入，与进水口421、出水口422
相连通，为了防止输气空腔63中的气体自外部水管与水管固定口431之间缝隙逸出，在水管固定口431处设置有密封圈。
51.外部水管上还连通设置有冷却循环装置，用于将温度较高的冷却水降温，重新自外部水管输送到进水空腔621，进入水冷循环，使冷却水可以循环利用。
52.如图3并结合图2所示，所述外套管43上还开设有与输气空腔63相连通的进气口432，用于向输气空腔63输送气体，如氮气、氩气等化学性质不活泼的气体，外套管43与连接段3的同侧端之间形成环形出气口433，环形出气口433处设置有用于支撑外套管43的多个支撑板7，在本技术实施方式中，支撑板7数量优选为四个，且均匀设置于外套管43内壁与连接段3外壁之间，保证气体可以自输气空腔63输送至环形出气口433处，均匀从环形出气口433中不断吹出，包裹在电极棒1棒身上，隔绝电极棒1与氧气，减少电极棒1在高温下的氧化反应，避免电极棒1的强度降低而断裂。
53.为了进一步减小电极棒1发生氧化反应的概率，4个所述支撑板7均自远离电极棒1的一端向靠近电极棒1的一端沿同一圆周方向倾斜设置，化学性质不活泼的气体自输气空腔63从环形出气口433吹出时，气流会受到倾斜的支撑板7的导向作用，4个倾斜设置的支撑板7均沿顺时针方向设置，在支撑外套管43的同时形成围绕电极棒1的顺时针方向环形气流，化学性质不活泼气体组成的环形气流会紧紧围绕电极棒1，在电极棒1棒身形成隔绝空气中氧气的屏蔽层。
54.为了使电极棒1不会遮挡环形出气口433，气体可以自环形出气口433顺畅吹出，所述中间管42的外径与电极棒1的直径相同设置。
55.通过输水空腔62内循环的冷却水，以及输气空腔63内输送的化学性质不活泼气体，有效为电极棒1进行降温，而且隔绝电极棒1与空气中的氧气，减少电极棒1与氧气的氧化反应，保证电极棒1的温度处于易于发生氧化反应的温度界限以下，降低电极棒1与氧气发生的氧化反应的概率，避免电极棒1的强度降低而断裂，同时温度较低的气体不断经过电极棒1也进一步降低了电极棒1棒身的温度，避免了电极棒1因氧化反应而强度降低导致断裂，延长了电极棒1的使用寿命。
56.以上所述仅是本技术的优选实施方式，本技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本技术思路下的技术方案均属于本技术的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。