熔炉电极搬运装置

交互参照

本案主张2018年9月6日提出申请的美国临时申请案第62/727,789号的优先权，其内容依据此并通过引用整体并入本案。

技术领域

本案一般关于用于熔化批料的系统和方法。更具体地，本案关于用于机械地接合或支撑电极的设备与方法，所述电极提供为用于熔化批料的系统的一部分，例如用于熔化玻璃批料的电极组。

背景技术

熔炉可用于熔化各种批料，例如玻璃与金属批料等。批料可以放置在具有两个或更多电极的容器中，并通过在电极上施加电压来熔化以驱动电流通过批料，从而加热并熔化批料(或补充由其他来源产生的加热能量(例如，燃料的燃焰))。熔炉的生命周期取决于电极的磨损。作为参考，电极的“热面”或“正面”是与熔炉内的批料最接近或接触的电极端面。“冷面”或“背面”与该热面相对，并且是离熔融批料最远的电极端面。电极的长度是热面与冷面之间的距离。在熔化过程中，由于与熔融批料接触，电极的热面可能逐渐磨损，从而降低了电极的长度。在某些时候，电极的热面可能变得太短，并且可能损害熔炉的安全和/或有效操作。

对于一些熔炉配置，电极周期性地前进到容器中以将磨损的热面重新定位在所需位置，其相对于容器壁、批料的体积、其他电极等。例如，电极的长度以冷面位于容器壁的外部的方式，插入穿过容器侧壁中的通道或通孔。当需要时，将推力施加至冷面上，使电极相对于容器腔室前进。

在电极具有相对小的尺寸和/或质量的情况下，可能不需要将电极支撑在熔化容器壁的外部，并且可以高度简化操作者用以施加所需推力的装置或机构。然而，对于一些熔炉配置，使用由电极阵列组成的电极组。电极组可以具有相对较大的尺寸与质量。而且，为了延长熔炉的使用寿命或运行，制造商已经努力使用具有增加长度的电极或电极组。在这些与其他条件下，用于支撑熔化容器壁外部的电极或电极组和/或便于将推力施加到电极或电极组上的现有装置可能是不足的。

因此，本案公开了用于在熔化容器壁外部的位置处接合或处理电极或电极组的设备，例如支撑电极或电极组和/或便于将推力施加到电极或电极组上，如包括这种设备的熔炉系统。

发明内容

本案的一些实施例关于一种推动组件，所述推动组件设置有用于熔化批料的系统。所述系统还包括容器和电极。所述容器包括至少一侧壁，并界定熔化腔室。电极设置在所述侧壁内并界定面向所述熔化腔室的正面(或“热”面)和与所述正面的背面。推动组件包括固定框、主体和至少一轨道。所述固定框固定在所述容器上。所述主体连接到所述电极的所述背面。所述轨道连接到所述固定框与所述主体。在这方面，所述主体可沿所述轨道的长度移动，以使所述主体相对于所述固定框移动，并将推力施加到所述电极的所述背面上。在一些实施例中，所述固定框包括靠近容器的前臂和与所述前臂相对的尾臂。利用这些与相关的实施例，轨道在所述前臂与所述尾臂之间延伸，并连接到所述前臂与所述尾臂。所述轨道可以是螺纹螺钉，并且所述主体提供适于与轨道的螺纹接合，使得所述主体随着螺纹螺钉相对于所述固定框的旋转而沿着所述螺纹螺钉平移。在一些实施例中，一或多个接触机构(例如，压力螺栓)由所述主体承载并将所述主体连接到所述电极的所述背面。

本案的其他实施例关于一种支撑组件，所述支撑组件设置有用于熔化批料的系统。所述系统还包括容器和电极。所述容器包括至少一侧壁，并界定熔化腔室。所述电极设置在所述侧壁内，并界定面向熔化腔室的正面和与所述正面相对的背面。所述支撑组件包括第一支撑单元和第二支撑单元，所述第一支撑单元与所述第二支撑单元经配置以例如在所述第一支撑单元上可选地形成推车。第一支撑单元包括顶部支撑块和底板。电极由所述顶部支撑块支撑。所述第二支撑单元包括上主体与下主体。所述第一支撑单元由所述上主体支撑。所述第一支撑单元经配置以允许顶部支撑块相对于底板在第一平面中的选择性移动(例如，横向移动)。所述第二支撑单元经配置以允许所述上主体相对于所述下主体在不同于所述第一平面的第二平面中选择性地移动。例如，所述第一支撑单元可利于所述电极的横向调节或移动，而所述第二支撑单元可利于所述电极的垂直调节或移动。在一些实施例中，所述第一支撑单元包括允许顶部支撑块相对于底板横向移动的多个轮，以及用于相对于所述底板锁定所述顶部支撑块的锁定装置。在一些实施例中，所述第二支撑单元包括可滑动地设置在所述上主体与所述下主体之间的楔形主体。

附加的特征与优点将在以下的详细说明中阐述，并且部分地对于本领域技术人员来说该说明是显而易见的，或者通过实施本案描述的实施例，包括以下的详细说明、权利要求书，以及附图。

应理解，前面的一般性描述与以下的详细说明都描述了各种实施例，并且旨在提供用于理解所要求保护的发明标的的性质与特性的概览或概述。所包含的附图以提供对各种实施例的进一步理解，并且附图被并入并构成本说明书的一部分。附图图示出了本案描述的各种实施例，并且与说明书一起用于解释所要求保护的发明标的原理与操作。

附图说明

图1是示出根据本发明原理的包括电极接合单元的熔炉系统的剖视图的示意图；

图2A是可用于图1的电极接合单元的支撑组件的推车的前透视图；

图2B是图2A的推车的后透视图；

图3A是图1的熔炉系统的一部分的简化侧剖视图，包括图2A的支撑电极组的推车；

图3B是图3A的配置的简化端视图；

图4A是可用于图1的电极接合单元的推动组件的简化侧视图；

图4B是图4A的推动组件的一部分的沿4B-4B线的剖视图；

图4C是图4B的推动组件的一部分的沿4C-4C线的剖视图；

图5A是图1的熔炉系统的一部分的简化侧视横截面图，包括图4A的经安装以接合电极组的推动组件；

图5B是图5A的配置的简化顶部横截面视图；

图6A是图5A的配置在电极组磨损后的简化侧视横截面图；

图6B是图6A的配置的简化顶部横截面视图；

图7A是图6A的配置在操作推动组件而推进电极组后的简化侧视横截面图；和

图7B是图7A的配置的简化顶部横截面视图。

具体实施方式

接着将详细参考用于熔化批料的系统与方法的各种实施例，并且特别是用于监测熔炉操作的设备与方法的各种实施例，例如估计熔炉的容器中的电极的实际长度。尽可能地，在所有附图中使用相同的元件符号来表示相同或类似的部件。然而，本案可以以许多不同的形式实现，并且不应该被解释为限于本案所述的实施例。

将参考图1说明本案的实施例，其描绘了用于熔化批料32的示例性熔炉系统30。熔炉30可包括容器34、至少一电极36和至少一电极接合单元38(作为参考)。下面提供了各种部件的详述。一般而言，容器34可呈现各种形式，并且通常包括或界定侧壁40和底板或底部42，其组合以界定腔室44。批料32可以通过入口46引入腔室44中。然后批料32可通过任何合适的方法或其组合而在容器34中进行加热与熔化，例如传统熔化技术，如通过与侧壁40和/或底板42接触，其可在容器34中通过燃烧器(未图示)来加热和/或通过与电极36(或在两个电极36之间流动的电流)接触来加热。熔化的批料32可以通过出口48流出容器的腔室44以进行进一步处理。电极接合单元38被提供用于在电极36中的至少一者，并且可以包括支撑组件50与推动组件52(以方块图的形式示出)。支撑组件50支撑着容器34外部的电极36的一部分。推动组件52利于电极36相对于容器34的选择性前进。本案的一些方面是关于支撑组件50与推动组件52中的一个或两个。

用语“批料”及其变型在本文中用于表示前驱物组分的混合物，其在熔融时反应和/或结合以形成最终所需的材料组成。批料可以例如包括玻璃前驱物材料或金属合金前驱物材料等。可以通过用于组合前驱物材料的任何已知方法制备和/或混合批料。例如，在某些非限制性实施例中，批料可包括干燥或大致上干燥的前驱物颗粒混合物，例如，不具有任何溶剂或液体。在其他实施例中，批料可以是浆料的形式，例如，在液体或溶剂存在下的前驱物颗粒的混合物。

根据各种实施例，批料可包括玻璃前驱物材料，例如二氧化硅、氧化铝与各种另外的氧化物，例如氧化硼、氧化镁、氧化钙、氧化钠、氧化锶、氧化锡或氧化钛。例如，玻璃批料可以是二氧化硅和/或氧化铝与一或多种另外的氧化物的混合物。在各种实施例中，玻璃批料包括总计约45至约95重量百分比(wt％)的氧化铝和/或二氧化硅，及总计约5至约55wt％的硼、镁、钙、钠、锶、锡和/或钛中的至少一种的氧化物。

批料32可根据任何合适的方法熔化，例如传统的玻璃和/或金属熔化技术。例如，批料32可以加入至腔室44中，并加热至范围从约1100摄氏度(℃)至约1700℃的温度，例如从约1200℃至约1650℃、从约1250℃至约1600℃、从约1300℃至约1550℃、从约1350℃至约1500℃或从约1400℃至约1450℃，包括其间的所有范围与子范围。在某些实施例中，取决于各种变量，例如操作温度与批量，以及批料32的成分粒度，批料可以在容器34中具有几分钟至几小时至几天或更长的停留时间。例如，停留时间可以为约30分钟至约3天、约1小时至约2天、约2小时至约1天、约3小时至约12小时、约4小时至约10小时，或约6小时至约8小时，包括其间的所有范围与子范围。

在玻璃加工的情况下，熔融玻璃材料可以随后经历各种额外的加工步骤，包括澄清以除去气泡，以及搅拌以使玻璃熔体均匀化等。然后可以使用任何已知的方法处理熔融玻璃，例如熔合拉制、狭缝拉制和浮法技术，以产生玻璃带。接着，在非限制性实施例中，玻璃带可以形成玻璃板、经切割、经抛光和/或以其他方式处理。

容器34可由适用于所需熔化过程的任何绝缘或耐热材料形成，例如，耐火材料如锆石、氧化锆、氧化铝、氧化镁、碳化硅、氮化硅与氮氧化硅，珍贵金属如铂与铂合金，及其组合。根据各种实施例，部分(例如，侧壁38、地板40等)可包括外层，所述外层具有耐热材料的内衬，例如耐火材料或贵金属。容器34可以具有用于所需应用的任何合适的形状或尺寸，并且在某些实施例中，可以具有例如圆形、椭圆形、正方形或多边形的横截面。容器34的尺寸，包括长度、高度、宽度和深度等，可以依据所需的应用而变化。可以依适合于特定工艺或系统来选择尺寸。尽管图1示出了具有入口46与出口48的容器34，其适合于连续处理，但应理解的是，可使用可包括或不包括入口和/或出口的其他容器配置，且其可用于批量或半批量处理。

电极36可包括适合于所需熔化应用的任何材料。例如，电极材料可经选择，使得在操作期间，电极36的正常磨损或腐蚀，对批料组合物和/或最终产品几乎没有或没有不利影响。在各种非限制性实施例中，例如玻璃熔化操作，一或多个电极36可包括一或多种氧化物，或可在最终玻璃组合物中呈现的其他材料。例如，电极36可包括已经存在于批料32中的氧化物(例如，名义上增加最终产物中的氧化物的量)或者不存在于批料32中的氧化物(例如，将少量或痕量的氧化物引入最终组合物)。作为非限制性实例，一或多个电极36可包括氧化锡、氧化钼、氧化锆、钨、钼锆氧化物、铂与其他贵金属、石墨、碳化硅与其他合适的材料及其合金。

本案的支撑组件与推动组件可用于各种不同的电极配置。例如，图1的非限制性实施例反映出支撑组件50与推动组件52接合单片电极组或块60，所述单片电极组或块包括以阵列状格式相对于彼此组装或配置的多个电极36。在其他实施例中，本案的支撑组件和/或推动组件可以与电极36中的单个电极接合。基于此点，除非另有说明，否则“电极”与“电极块”在本案中可互换使用。

一或多个电极36组装在侧壁40中并且延伸穿过相应的一个侧壁40。例如，图1图示出了组装到侧壁40a中的第一个的电极组60。特别地，电极组60穿过第一侧壁40a的厚度而设置在开口70中，并且经配置以暴露于容纳在腔室44中的批料32或与其接触。在一些实施例中，玻璃接触块72提供为侧壁40a的一部分或在其内部，并且支撑电极组60。

电极组60显示为延伸穿过开口70并且与第一侧壁40a的内表面74大致齐平(并因此暴露于腔室44和所容纳的批料32中)。在其他实施例中，一或多个电极36(单独地或作为电极组的一部分)可以配置成突出超过相应的侧壁内表面。在其他实施例中，一或多个电极36(单独地或作为电极组的一部分)可以配置成，以允许电极36经由在内表面74的开口70直接与容纳在腔室44中的批料32接合的方式，而终止于相应侧壁40a的厚度内。无论如何，在最终组装到容器34时，每个电极36以及电极组60可被视为或被认为界定出与背面(或“冷面”)82相对的正面(或“热面”)80。正面80是最接近或与批料32接触的电极端面，并且开口于腔室44(例如，正面80位于腔室44之内，或者是位于侧壁40a的厚度内，并经由开口70而暴露于腔室44内的批料32)。背面82是最远离批料32的电极端面，并且不在腔室44内或对腔室44开口。如下所述，侧壁40a外侧的电极组60的区域由支撑组件50支撑。

在一些实施例中，每个电极36(单独或作为电极组60的一部分)至容器34(例如，到相应的一个侧壁40)的组装，使得电极36可以相对于相应的侧壁40(且因此相对于腔室44)而前进。例如，将电极组60安装到第一侧壁40a，使得电极组60可相对于第一侧壁40a滑动或推动，从而使正面80相对于腔室44重新定位。在操作期间，电极组60会随时间推移受到主要在正面80处的磨损。换句话说，正面80将向背面82而物理地侵蚀。当电极组60相对于第一侧壁40a静止或固定时，正面80相对于第一侧壁40a的物理位置因此将随着电极组60的磨损而改变。在这些情况下和在电极组60可滑动地安装到第一壁40a的实施例中，电极组60可以经由推动组件52朝向腔室44周期性地前进(即，直接相对于图1的方位而向右移动)以将现已磨损的正面80重新定位在相对于内表面74的所需位置处。

尽管图1图示了六个电极36(其中五个设置有电极组60)，但是应理解，可根据特定应用的需要或预期使用任何数量的电极。在一些实施例中，电极对可以与容器34的尺寸彼此对齐。例如，在图1的非限制性示例中，互补电极36a与电极组60对齐；电传导可以通过电极组60与互补电极36a并因此通过批料32。在一些实施例中，互补电极36a可提供作为一部分的电极组，其中成对的电极组位于容器34的相对侧。也可接受其他电极配置。此外，尽管图1图示了与电极组60接合的支撑组件50和推动组件52，所述电极组以其他方式由多个电极36所组成，但在其他实施例中，本案的支撑组件50和/或推动组件52可与这些电极36中的单一一者接合。

这些电极36可具有适合于在熔炉中操作的任何尺寸和/或形状。例如，在一些实施例中，电极36可经成形为杆或块。电极36可具有任何合适的横截面形状，例如正方形、圆形，或任何其他规则或不规则形状。而且，电极36的初始长度可以根据容器34的应用和/或尺寸而改变。在一些非限制性实施方案中，电极36的初始长度可以为约10厘米(cm)至约200cm，例如约20cm至约175cm，约30cm至约150cm，约40cm至约125cm，约50cm至约100cm，或约60cm至约75cm，包括其间的所有范围和子范围。电极组60也可具有各种形状和尺寸。在一些非限制性示例中，电极组60可具有大约36英寸的初始长度，以及大约至少3000磅的重量(或质量)。本发明的支撑组件50与推动组件52经配置以与电极组牢固地接合，所述电极组长度至少为36英寸，重量至少为3000磅，且同样适合于接合较小和/或较轻的电极配置。

作为参考，侧壁40中的电极36连接到电源(未图示)，例如具有交流电压的电源，其提供通过批料32的受控电流(例如，具有在相对的侧壁40处的两个电极组的成对配置，一组的电极36连接到电源的一个极，而第二组的电极36连接到相同电源的另一个极)。因此，尽管未在图1中图示，电连接装置或单元可以设置在电极36或电极组60的背面82处。此外，传统上采用的其他装置或部件可以由背面82提供或由背面82承载，例如背面82可以通过中间弹性金属网连接到水冷套。

支撑组件50

考虑到上述一般说明，支撑组件50位于容器34的外部，并包括适于支撑电极组60的各种部件。在一些实施例中，支撑组件50可包括固定件100和推车102。固定件100安装到地面结构，此地面结构以其他方式支撑容器34(例如，容纳容器34的建筑物的地板)，并且固定件100提供上表面104，推车102保持在上表面104上。固定件100可具有适合于支撑电极组60的重量的各种不同构造(例如，材料、形状等)。推车102设置在上表面104与电极组60之间。本案的一些方面是关于推车102的实施例。

在图2A与2B中更详细地图示了推车102的一个示例。推车102包括第一支撑单元110(一般性参照)和第二支撑单元112(一般性参照)。如以下更详细说明的，第一支撑单元110接触电极组60(图1)，并经配置以利于电极组60相对于推车102的其他部件在第一平面或方向上移动。第二支撑单元112相对于固定件100(图1)支撑所述第一支撑单元110，并且经配置以利于电极组60在第二平面或方向上移动。例如，相对于视图中标示的X、Y、Z坐标系，第一支撑单元110利于沿X轴方向的横向移动，且第二支撑单元112利于沿Z轴方向的垂直移动。

第一支撑单元110包括顶部支撑块120、底板122和横向扩展机构124(一般性参照)。顶部支撑块120通过膨胀机构124以允许顶部支撑块120的选择性移动(例如，选择性横向移动)的方式相对于底板122而被保持(即，在某些情况下，回应于输入力，顶部支撑块120被允许或使其相对于底板122移动，并且在其他情况下，相对于底板122保持不动或保持在选定位置)，如下所述。

顶部支撑块120通常经配置用于直接接触并支撑(例如，在重力作用下)电极或电极组(例如上述电极组60(图1))并且可以呈现多种形式。其他顶部支撑块120界定承载表面130，电极或电极组对着承载表面130而接受。在一些实施例中，顶部支撑块120经配置以使得支承表面130基本上是平坦的或平面的(即，在真正平坦或平坦表面的10％之内)，并且当承受至少约为3000磅的负载时，保持基本上平坦或平面的形状。顶部支撑块120可由适当的隔离材料形成，例如电绝缘的、高温稳定的材料，例如可从ZIRCAR Refractory Composites公司的商品名RS-100所获得的纤维增强结构氧化铝复合材料。在一些可选实施例中，第一支撑单元110可包括界定口袋的框，顶部支撑块120松散地保持在所述口袋中。尽管第一支撑单元110被显示为包括顶部支撑块120中的单一一个，但是在其他实施例中，可以提供两个或更多个块(或其他隔离主体或组件)并共同形成承载表面130。在一些示例中，顶部支撑块120可具有至少0.5英寸的厚度以用于电性隔离，但是也可接受其他尺寸。

底板122可以是基本上平面的主体(即，在真正平面主体的10％以内)，由构造成在预期的力作用下保持其结构完整性的材料所形成(例如，当承受至少约为3000磅的负载时)。例如，底板122可以是不锈钢，但也可以想到其他材料。底板122可以具有各种形状和尺寸，并且在一些实施例中，依据推车102的其他特征来决定尺寸，如以下更详细描述的。更一般而言，底板122的形状界定互相相对的第一与第二侧边缘132、134，互相相对的第一与第二端边缘136、138，以及引导表面140。

横向扩展机构124可呈现有助于顶部支撑块120相对于底板122的选择性横向调节或移动的各种形式，并且在一些实施例中可包括多个轮，例如轮150a、150b、150c、150d，及锁定装置152(一般性参照)。轮150a、150b、150c、150d配置成沿引导表面140滚动、滑动或以其他方式移动。顶部支撑块120被连接到轮150a、150b、150c、150d，使得顶部支撑块120相对于底板122以轮150a、150b、150c、150d的旋转(或其它移动)而沿着引导表面140移动。例如，轮150a、150b、150c、150d能可旋转地安装到刚性框154，刚性框154又承载顶部支撑块120。也可接受将轮150a、150b、150c、150d与顶部支撑块120间接连接的其他形式。在其他实施例中，轮150a、150b、150c、150d能直接可旋转地安装到顶部支撑块120。无论如何，在一些实施例中，轮150a、150b、150c、150d与底板122共同配置成限制或防止在Y轴方向上的明显横向位移或移动。例如，轮150a、150b、150c、150d中的每一个可包括滚动表面156和凸缘158(在图2A中标示为第一轮150a)。凸缘158相对于滚动表面156径向突出，界定了大于滚动表面156的直径的外径。轮150a、150b、150c、150d相对于底板122配置，使得相应的滚动表面156接触引导表面140，并且凸缘158突出超过侧边缘132、134中相应的一者(例如，第一轮150a的凸缘158突出超过第一侧边缘132)。通过此结构，轮150a、150b、150c、150d可以各自经由相应的滚动表面156沿着或相对于引导表面140滚动，以实现顶部支撑块120在X轴方向上的横向移动。此外，轮150a、150b、150c、150d经由在凸缘158与相应的侧边缘132之间的接合，而相对于侧边缘132、134在Y轴方向上有效地横向被抓住。例如，在第一与第二轮150a、150b的凸缘158与第一侧边缘132之间的接合，防止顶部支撑块120在第二侧边缘134的方向上明显地移动。类似地，在第三与第四轮150c、150d的凸缘158与第二侧边缘134之间的接合，防止顶部支撑块120在第一侧边缘132的方向上明显地移动。尽管横向扩展机构124被图示为包括四个轮150a、150b、150c、150d，但也可接受任何其他更大或更小的数量。此外，横向扩展机构124可呈现其他形式，其有助于顶部支撑块120相对于底板122的横向移动，底板122可包括或可不包括轮。

锁定装置152通常配置以限制顶部支撑块120相对于底板122的横向移动(在X轴方向上)的程度，并且选择性地将顶部支撑块120锁定在所需的横向位置。在一些非限制性实施例中，锁定装置152可包括互相相对的止挡元件160、162和锁定元件164。止挡元件160、162可以是刚性体(例如，不锈钢块)，其组装到引导表面140并且从引导表面140向上突出，邻近端边缘136、138中相应的一者。当顶部支撑块120在相应的端边缘136、138的方向上移动时，止挡元件160、162的尺寸与形状经设计以接触框154。例如，当框154(且因此顶部支撑块120)在第一端边缘136的方向上横向移动时，第一止挡元件160防止框154(且因此顶部支撑块120)移动超过第一端边缘136。也可接受用于限制顶部支撑块120相对于底板122的明显横向移动的其他部件或构造。

锁定元件164可呈现适合于将顶部支撑块120相对于底板122锁定在所需的横向位置或定位的各种形式。在一些实施例中，锁定元件164可以是螺栓螺纹地固定至止挡元件160、162中的相应一者。一旦顶部支撑块120处于所需的横向位置，螺栓164就旋转或以其他方式前进至与框154接触(在其相对侧)，从而防止进一步的横向移动。松开螺栓164能允许框154且因此顶部支撑块120在X轴方向上相对于底板122横向移动。也可接受其他可包括或不包括螺纹螺栓的锁定装置结构。

第二支撑单元112可包括至少一个上主体170a、170b，至少一个下主体172a、172b，至少一个楔形主体174a、174b，及致动器机构176(一般性参照)，以及底座178。每一上主体170a、170b固定至底板122。每一下主体172a、172b固定到底座178并且与上主体170a、170b中的相应一者垂直对齐。楔形主体174a、174b中的相应一者设置在上、下主体的垂直对齐的部分之间(即，第一楔形主体174a位于第一上主体170a与第一下主体172a之间，第二楔形主体174b位于第二上主体170b与第二下主体172b之间)。致动器机构176经配置以选择性地改变楔形主体174a、174b相对于上主体与下主体170a、170b、172a、172b的位置，以在底板122与底座178之间实现所需的垂直间隔(在Z轴的方向上)。通过这些和类似的结构，第二支撑单元被配置成允许上主体170a、170b相对于下主体172a、172b的选择性移动(即，在某些情况下，回应于输入力，上主体170a、170b被引起或允许相对于下主体172a、172b移动，并且在其他情况下，保持不动或保持在相对于下主体172a、172b的选定位置)。此外，底座178可以配置成促使推车102与固定件100(图1)的接合，如下所述。

上主体170a、170b可以具有相似或相同的结构，通常尺寸与形状经设计以在最终组装到底板122时提供倾斜表面180(在图2B中标示为第二上主体170b)。例如，上主体170a、170b可以各自具有三角形形状。无论如何，在最终组装时，倾斜表面180位于底板122的对面。倾斜表面180可以是基本上平面的(即，在真正平坦表面的10度内)并且经配置以在从第一侧边缘132朝向第二侧边缘134的方向上朝向底板122逐渐变细。上主体170a、170b可由刚性的、结构坚固的材料形成，其经选择以在预期的力作用下保持倾斜表面180的形状。例如，在一些非限制性实施例中，上主体170a、170b由硅-青铜材料形成，但其他材料(例如，不锈钢)也可接受。

下主体172a、172b可以与上主体170a、170b相似或相同，且每个下主体172a、172b的尺寸与形状经设置以在最终组装至底座178时提供倾斜表面182(在图2B中标示为第二下主体172b)。倾斜表面182可如上述那样是基本上平面的。在最终组装时，下主体172a、172b的倾斜表面182经配置为相应上主体170a、170b的倾斜表面180的镜像(例如，第二下主体172b的倾斜表面182是第二上主体170b的倾斜表面180的镜像)。下主体172a、172b可以由与上主体170a、170b相同的刚性材料制成，例如硅-青铜材料。

楔形主体174a、174b可以具有相似或相同的结构，并且通常的尺寸与形状经设计成以滑动楔形的方式嵌套在相应对齐的上与下主体对170a/172a、170b/172b的倾斜表面180、182之间。例如，每个楔形主体174a、174b界定出互相相对的倾斜表面184、186(对于第二楔形主体174b而言)。如上所述，倾斜表面184、186可以基本上是平面的。在最终组装时，第一倾斜表面184的平面仿造成相应上主体170a、170b的倾斜表面180的平面，并且第二倾斜表面186的平面仿造成相应下主体172a、172b的倾斜表面182的平面。通过此结构，每个楔形主体174a、174b可以在Y轴方向上相对于相应的上下主体对170a/172a、170b/172b而移动，第一倾斜表面184沿着相应的上主体170a、170b的倾斜表面180滑动，且第二倾斜表面186沿相应的下主体172a、172b的倾斜表面182滑动。

虽然第二支撑单元112已被描述为提供两组楔形接合(即，第一上主体170a、第一楔形主体174a、第一下主体172a，及第二上主体170b、第二楔形主体174b、第二下主体172b)，也可接受任何其他较大或较小的数量。

致动器机构176可呈现适合于使用者促使楔形主体174a、174b相对于上与下主体170a、170b、172a、172b的移动的各种形式，并且在一些实施例中包括侧面板190、托架192、轴194和致动器196。侧面板190是刚性体(例如，不锈钢)，其固定至且在底板122与底座178之间垂直延伸。下主体172a、172b固定到侧面板190。上主体170a、170b可滑动地连接到侧面板190。例如，侧面板190可界定垂直槽198(其中一个在图2A中标示)，在所述槽198内可滑动地接收销200(其中一个在图2A中标示)。销200又连接到上主体170a、170b中相应一者。通过此配置，上主体170a、170b可以相对于侧面板190垂直(即，Z轴的方向)移动(附接的销200在相应的垂直槽198中滑动)，但基本上防止在其他方向(即，X轴的方向与Y轴的方向)上相对于侧面板190的移动。下主体172a、172b相对于侧面板190在空间上固定。

托架192可以是杆或类似结构，其尺寸经设计以嵌套在互相相对的上与下主体对170a/172a、170b/172b之间。楔形主体174a、174b分别附接到托架192的相对端中的一者。通过此结构，托架192将楔形主体174a、174b中的每一者定位并保持在相应的上与下主体对170a/172a、170b/172b之间(例如，第一楔形主体174a被保持在第一上主体170a与第一下主体172a之间)。

轴194耦接到托架192并从托架192突出。在一些实施例中，轴194可以螺纹连接到托架192。或者，可建立轴194与托架192之间的更固定的关系。无论如何，轴194从托架192延伸并穿过侧面板190中的孔202(在图2A中为部分可见)。如图所示，致动器196连接到邻近侧面板190的轴194，并且在一些实施例中可以类似于螺栓头。致动器196的大小或外部尺寸大于孔202的大小或尺寸。通过此结构，致动器196抵靠侧面板190的面。

在使用期间，轴194随着致动器196的使用者引起的旋转而旋转，由于轴194与托架192的螺纹连接，使得托架192朝向或远离侧面板190(即，沿Y轴的方向)移动。或者，轴194可以固定到托架192并且可螺纹连接到致动器196。无论如何，楔形主体174a、174b与托架192一起朝向或远离侧面板190移动，沿相应的倾斜表面180、182滑动，而上与下主体170a、170b、172a、172b在Y轴方向保持空间固定。回应于致动器196的旋转，楔形主体174a、174b相对于侧面板190的移动因此会改变第一上主体170a与第一下主体172a之间以及第二上主体170b与第二下主体172b之间的垂直间隔或间隙(即，在Z轴的方向上)。相对于图2A与2B的直立方向，在底座178以及因此下主体172a、172b在Z轴方向上空间固定的情况下(例如，当推车102放置在固定件100(图1)上时)，楔形主体174a、174b朝向侧面板190的运动因此将使上主体170a、170b相对于底座178垂直向上移位(即，从图2A与图2B的配置移动)。在这些相同的情况下，楔形主体174a、174b远离侧面板190的运动，允许上主体170a、170b垂直向下朝向底座178移动(例如，在重力的作用下)。也可接受能促进底板120相对于底座178的使用者促使的垂直运动的其他致动器机构形式，其可包括或可以不包括可旋转轴194。

底座178的尺寸与形状经设计以支撑上述推车102的其他部件，并且由经选择的刚性材料(例如，不锈钢)形成，以在预期的力作用下保持其结构完整性。在一些非限制性实施例中，底座178可以界定腔204(在图2B中标示)，下主体172a、172b与侧面板190组装在腔204内。腔204的尺寸可经设计以在推车102的较低的配置中容纳楔形主体174a、174b(即，图2A与2B中的配置)，从而减小推车102的整体轮廓或遮蔽区。也可接受其他结构。在一些非限制性实施例中，两个或更多个轮206可旋转地耦接到底座178。轮206可呈现各种形式，并且可经配置以相对于固定件100(图1)可移动地抓住推车102，如以下更详细说明。在其他实施例中，可以省略轮206。

支撑组件50在图3A与3B中图示，其相对于容器34而支撑电极组60。如上所述，电极组60经配置以穿过侧壁40a中的开口70；支撑组件50支撑容器34外部的电极组60的一部分。固定件100对齐于开口70，并且相对于容器34为固定，例如通过梁220固定。可选地，可以采用其他安装结构来在空间上固定固定件100相对于容器34的位置。推车102位于电极组60与固定件100之间。顶部支撑块120与电极组60的底面222物理接触，并且底座178和/或轮206与固定件100物理接触。在一些实施例中，推车102可经定位以在背面82处或附近接触电极组60的底面222。无论如何，推车102与固定件100共同地支撑电极组60的重量。

在一些实施例中，推车102与固定件100之间的接合使得推车102可以相对于固定件100进行铰接运动。例如，推车102可包括与固定件100的上表面104接触的轮206。上表面104可以具有轨道状结构，其横向地抓住轮206，并因此相对于固定件100(即，沿X轴的方向)而抓住底座178。然而，轮206与上表面104之间的滚动接合使得推车102可以相对于固定件100横向地并且因此相对于侧壁40a(即，沿Y轴的方向)铰接。如上所述，相对于侧壁40a而周期性地推进电极组40可能是有用的(例如，以调整正面80的磨损)。在这些和其他情况下，推车102利于电极组60的前进(沿Y轴方向)、沿着上表面104滚动、滑动或以其他方式与电极组60铰接。作为参考，由于电极组60的质量或重量，当电极组60被迫前进时，顶部支撑块120固有地保持与底面222的牢固摩擦接触或接合。在其他实施例中，推车102可经配置以随着电极组60的前进而相对于固定件100保持静止(例如，顶部支撑块120可以包括或承载与底面222接触并且随着电极组60推进而旋转的轮)。

具体参照图3A，推车102被描绘为以与侧壁40a垂直的关系来支撑电极组60。垂直关系可描述为电极组60的底面222和相对的上表面224与侧壁开口70的对应边缘的平面对齐或齐平。可选地或另外地，由电极组60的背面82界定出的主平面226，大致平行(即，在真正平行关系的5度内)于由侧壁40a所界定的主平面228。可选地或另外地，由电极组60界定的中心线230基本上是水平的(即，在真正水平配置的5度内)，并且基本上与由侧壁开口70所界定的中心线232平行。在电极组60被视为不与侧壁40a垂直的情况下(或由于其他原因)，可操作推车102以在背面82处垂直升高或降低(即，沿Z轴的方向)电极组60。例如，操作者可以旋转致动器196，如上所述，使得楔形主体174a、174b(图3A中可见其中一者)相对于相应的上与下主体170a/172a、170b/172b(图3A中可见第一上与下主体170a、172a)移动。关于如图3A所示的推车102的配置，在楔形主体174a用于朝向侧面板190移动的情况下，下主体172a保持空间固定(由楔形主体174a施加至下主体172a上的力经由固定件100和地面结构，例如梁220，而被底座178抵抗)。结果，上体170a被迫向上移动，增加了上主体170a与下主体172a之间的垂直间隙。由楔形主体174a施加到上主体170a上的向上的力，经由底板122(图3B)与顶部支撑块120而传递到电极组60。由推车102施加的向上的力使背面82向上移动，电极组60有效地围绕与侧壁40a的一个或多个接触点而旋转或枢转。相反地，在致动器196被操作以使楔形主体174a远离侧面板190移动的情况下，上主体170a被允许垂直地朝向下主体172a移动(通过电极组60施加到顶部支撑块120上的力)，使背面82向下移动(电极组60有效地围绕与侧壁40a的一个或多个接触点而旋转或枢转)。通过如所需的改变推车102的垂直配置，电极组60可安排成与侧壁40a垂直或水平。

具体参考图3B，在一些实施例中，推车102可允许或利于电极组60相对于固定件100的横向移动(即，沿X轴的方向)。作为参考，在熔化操作期间，容器34的壁(例如侧壁40a)可以在高热下膨胀。在这些和其他情况下，侧壁40a中的开口70相对于固定件100的横向配置可随着时间而变化。由于电极组60在开口70处与侧壁40a紧密接触，侧壁40a的膨胀或其他“移位”会作为施加到电极组60上的横向力(沿X轴方向)。顶部支撑块120可以与电极组60一起移动，在相对的止挡元件160、162之间相对于底板122(且因此相对于固定件100)横向地(在X轴的方向上)铰接。若有需要，操作者可以通过如上所述的锁定机构164(图2A与2B)相对于底板122横向地锁定顶部支撑块120。

推动组件52

参照回图1所示，推动组件52可呈现各种形式，以供操作者促使电极组60相对于容器侧壁40a前进。可用于本案的一些实施例的推动组件300的一个示例在图4A～4C中更详细地图示，且包括固定框302、主体304和至少一轨道，例如轨道306a、306b、306c、306d。以下提供了各种部件的详细信息。一般而言，轨道306a、306b、306c、306d以利于操作者促使主体304相对于固定框302而移动的方式，将主体304与固定框302互相连接。通过此结构，当固定框302固定至容器34(图1)，且主体304连接到电极组60的背面82(图1)或以其他方式与电极组60(图1)的背面82(图1)相连时，可以操作推动组件300以通过主体304沿着轨道306a、306b、306c、306d的强制运动而将推力施加到电极组60上。

固定框302可呈现各种形式，并且在一些实施例中包括至少一个侧框架，例如第一和第二侧框架310a、310b，以及一个或多个横梁312。在一些实施例中，侧框架可以是相同的，使得第一侧框架310a的以下描述同样适用于第二侧框架310b。侧框架310a可包括前臂320、尾臂322和一个或多个侧臂324。臂320、322、324可以由选择的刚性材料形成，以在预期的力(例如，不锈钢)作用下保持其结构完整性，也可以形成在臂320、322、324之间的接头或连接(例如，金属焊接)。前臂320与尾臂322经配置以接收相应的轨道(例如图4A中的轨道306a、306b)，例如通过适当尺寸的孔(如图4A中，其中一个用于前臂320的孔标记为326，及用于尾臂322的孔标记为328)。侧臂324将前臂320与尾臂322互连，并且刚性地保持前臂320与尾臂322之间的横向间隔(在Y轴的方向上)。此外，前臂320与尾臂322配置成使得轨道接收特征是对齐的(例如，前臂320中的孔326与尾臂322中的孔328对齐)。尽管侧框架310a显示为具有类似四边形的周边形状，但其他形状(并且因此臂320、322、324中的一个或多个的几何形状)同样是可接受的，包括规则和不规则形状。例如，在一些非限制性实施例中，前臂320的长度(即，Z轴方向上的尺寸)可大于尾臂322的长度，侧臂324形成一或多个在前臂320与尾臂322之间的弯曲延伸，以共同形成D形的周边形状(例如，以减小侧框架310a的覆盖区并因此节省空间)。侧框架310a的其他几何形状或尺寸特征(例如，前臂320与尾臂322之间的横向长度(即，Y轴方向上的尺寸)、垂直高度(即，Z轴方向上的尺寸)等)可以根据如下所述的推动组件300的其他几何特征来选择，其又可依据电极或电极组的预期尺寸来选择。

横梁312在侧框架310a、310b之间延伸并与侧框架310a、310b相互连接，并将侧框架310a、310b保持在选定的横向间隔(即，沿X轴方向的尺寸)。侧框架310a、310b之间的横向间隔，可以根据如下所述的最终用途应用的预期参数来选择，例如，比推动组件300将会作用的电极组60(图1)的预期宽度还大。尽管图4A～4C图示了固定框302包括三个横梁312，也可接受任何其他数量的更大或更小的横梁。

主体304可呈现各种形状和尺寸，并且通常经配置以建立适于同时与轨道306a、306b、306c、306d中的每一个接合连接的覆盖区。因此，主体304的覆盖区或形状最佳反映于图4B中，但图4B仅是一个非限制性示例。主体304由刚性材料形成，其经选择以维持在预期的力作用下的结构刚性(例如当施加推力到如上所述的电极组60(图1)时)，并且例如可以是不锈钢。无论确切的形状与结构为何，主体304经配置以可移动地接收每个轨道306a、306b、306c、306d，例如经由适当大小的通道(其中一个在图4A和4C中标记为330)。在一些实施例中，主体304可在每个通道330处或内部包括或承载一或多个部件，其促进主体304与轨道306a、306b、306c、306d之间的可平移连接，通过所述可平移连接，主体304可选择性地沿着轨道306a、306b、306c、306d移动。例如，螺纹衬套可以设置在每个通道330内或由每个通道330形成，其与相应的轨道306a、306b、306c、306d螺纹地接合。也可接受其他耦接的形式。

主体304可承载一或多个部件，其适于与电极的背面(如电极组60(图1)的背面82(图1))建立连接。例如，一或多个接触机构332可由主体304承载，每个接触机构终止在接触面334(在视图中标识为接触机构332之一)。接触机构332可以采取适合于与电极或电极组物理地接合的各种形式，并且在一些实施例中可以是或包括压力螺栓装置。一般而言，压力螺栓装置包括从主体304延伸并牢固地保持提供接触面334的头部的轴；在一些实施例中，压力螺栓装置还为使用者提供了选择性地改变在接触面334与主体304之间的间隔的能力(并因此如下所述地调节或“微调”所施加的力)。也可接受其他接触机构的构造，并且可包括或可不包括压力螺栓。在其他实施例中，可以省略接触机构332，其中主体304适于直接接触电极或电极组。

在一些实施例中，轨道306a、306b、306c、306d可以是相同的，使得以下关于第一轨道306a的描述，同样适用于其他轨道306b、306c、306d。轨道306a可以呈现有利于与主体304的铰接接合的各种形式，并且在一些实施例中可以是具有外螺纹表面的导引螺钉或类似装置。利用这些和类似的实施例，可以在轨道306a与主体304之间建立螺纹接合(例如，通过如上所述的设置有主体304的可选螺纹套管)。轨道306a的尺寸设计成在固定框302的前臂320与尾臂322之间延伸。对于其中轨道306a是具有外螺纹表面的导引螺钉或类似装置的可选实施例，轨道306a可以以允许轨道306a相对于前臂320与尾臂322旋转而无轴向移动的方式耦接到前臂320与尾臂322(即，轨道306a可相对于前臂320与尾臂322旋转，但不会在Y轴的至少一个方向上在空间中移动)。例如，前臂320可以界定孔326(在图4A中标记)，如上所述，轨道306a延伸穿过孔326。紧固件单元338在前臂320之外连接到轨道306a，并且经配置以相对于前臂320抓住轨道306a并允许轨道306a旋转。例如，紧固件单元338可包括具有穿过螺母的开口销的螺纹螺母和螺钉，以防止所述螺母在前臂320的内侧上退回。也可接受其他紧固单元结构。尾臂322还可界定孔328(在图4A中标记)，孔328的尺寸适于接收轨道306a。轨道306a延伸穿过孔328并终止于头部340。头部340的尺寸大于孔328的直径(或其他外部尺寸)，使得轨道306a相对于尾臂322轴向地抓住。此外，头部340可以提供有助于使用者施加旋转力的表面(例如，头部340可以是六角螺母或焊接到轨道306a外部的类似结构)。也可接受用于将轨道306a相对于尾臂306a机械固定的其他连接形式。

尽管已经将主体304和轨道306a描述为结合了螺纹接合，所述螺纹接合有助于主体304沿着轨道306a的轴向平移或铰接(即，沿Y轴的方向)，但也可接受其他形式。例如，轨道306a可以形成或界定一系列的齿，其中主体304构造成沿着轨道306a轴向前进或缩回到在相邻齿之间的一选定的增量位置。

在最终组装时，主体304连接到轨道306a、306b、306c、306d，并且横向地位在前臂320与尾臂322之间(即，在Y轴的方向上)。推动组件300经配置以使主体304可以平移到不同的横向位置(即，主体304可以在Y轴的方向上移动)。例如，在一些实施例中，轨道306a、306b、306c、306d中的每一者可以旋转，使得主体304沿着轨道306a、306b、306c、306d平移，同时固定框302保持静止。

图5A与5B图示了相对于容器34与电级组60的推动组件300。如上所述，电极组60配置成穿过侧壁40a中的开口70。尽管在图5A的视图中未示出，可以提供一支撑组件(例如，上述支撑组件50)，其在容器34的外部支撑电极组60。无论如何，如下所述，推动组件300被安装到容器34，并且经配置成与电极组60的背面82接合。

推动组件300相对于容器34的安装可以以各种方式来实现。在一些非限制性实施例中，固定框302通过一或多个支架400安装至侧壁40a。也可接受其他紧固形式，并且推动组件300可替代地固定至与容器34分开的结构上。无论如何，在最终组装时，固定框302相对于侧壁40a在空间上固定，其每个侧框架310a、310b的前臂320位于侧壁40a附近(但与之隔开)，且尾臂322位于与侧壁40a的对面。如上所述，主体304连接到每个轨道306a、306b、306c(应当理解的是，在图5A与5B的视图，而第四轨道306d(图4B)是不可见的)，并且配置在电极组60的背面82与每个侧框架310a、310b的尾臂322之间。更具体地，主体304横向地定位(在Y轴的方向上)，使得每个接触机构332的接触面334接近或接触背面82。在一些实施例中，轨道306a、306b、306c、306d的一最小长度将延伸或突出超过尾臂322。因此，推动组件300在容器34安装的设施处，占据相对小的空间(沿Y轴的方向)。

如图5A与5B所示，可以根据电极组60的预期尺寸选择推动组件300的各种特征的几何形状或尺寸。最佳地如图5B所示，固定框302可以经配置以容纳电极组60的宽度402，并且特别地用于定位侧框架310a、310b，从而将其所承载的轨道306a、306b、306c、306d横向地(即，X轴的方向)定位在超出电极组60的相应侧。例如，固定框302的尺寸和形状经设计，以使第一轨道306a相邻但与电极组60的第一侧404横向间隔开，并且使第三轨道306c相邻但与电极组60的第二侧406横向间隔开。主体304的尺寸和形状也根据所述相同的横向间隔而设计，并接收如上所述的如此定位的轨道306a、306b、306c、306d。此外，主体304在空间上沿着其宽度定位接触机构332，以便接合背面82。最佳地如图5A所示，推动组件300还可以根据电极组60的高度408来配置，以便将接触机构332的个别一者定位在背面82的一跨度上，从而在整个背面82上更均匀地施加力。也可接受其他几何形状或尺寸属性。

在熔化操作期间随着时间的推移，电极组60的正面80可以腐蚀或磨损，如图6A与6B所示(而在熔化操作的过程中的稍后的时间点反映出了图5A与5B的结构)。在这些和其他情况下，可以手动操作推动组件300以使电极组60相对于侧壁40a前进(即，沿Y轴的方向)，以将现已磨损的正面80重新定位在所需的位置。在一些实施例中，例如，使用者在所需的方向上旋转轨道306a、306b、306c、306d中的每一者(应理解，轨道306d(图4B)在图6A与6B的视图中不可见)，例如通过在相应的头部340处手动施加的旋转或力矩。轨道306a、306b、306c、306d的旋转使得主体304在横向方向(即，Y轴的方向)上进行铰接运动，并且例如通过接触机构332将推力施加到背面82上。在一些实施例中，头部340可以在相同的旋转方向上同时旋转，因此主体304可以被均匀地拉向前臂320(以及侧壁40a)。因为与背面82的接触点(例如，每个接触机构332的接触面334)通过主体304而共同连接，所以施加一相对均匀的力到背面82上。此外，轨道306a、306b、306c、306d在施加推力时有效地处于紧张状态(而不是压缩状态)，并且在其相对的端部处(通过个别的前臂与尾臂320、322)被支撑住。因此，轨道306a、306b、306c、306d不太可能在施加推力时弯曲或损坏(并且如果在相同的推力下处于压力下则不太可能弯曲或损坏)。

图7A与7B各反映出了图6A与6B的配置，是在将推力施加到电极组60上之后。如通过比较这些视图，主体304相对于固定框302横向前进(即，沿Y轴方向)，在背面82上施加一推力，这反而导致电极组60相对于侧壁40a而前进。正面80已重新定位到相对于侧壁40a的所需位置。在一些实施例中，操作者能可选地在个别的基础上致动一或多个接触机构332(例如，接触机构332是压力螺栓装置，或者包括压力螺栓装置或类似结构)以稍微调整或“微调”相应的接触面334的位置，因而调整在接触面334的所述位置处施加到背面82上的力。

本案的熔炉、电极接合单元和方法提供了对先前设计的显著改进。电极接合单元可包括本案所述的支撑组件与推动组件中的一者或二者。可选的支撑组件能以适应电极组横向移动的方式支撑熔化容器外部的大的(尺寸和/或质量上)电极组，例如以相应的容器壁的膨胀。此外，本案的可选的支撑组件易于操作以改变电极组的垂直位置或方位，并且可以促进电极组的横向移动(例如，在电极组相对于相应的侧壁前进的情况下)。本案的可选的推动组件非常适合于将相对均匀的推力手动施加到大的(尺寸和/或质量上)电极组上。

在不脱离所要求保护的发明标的的范围的情况下，可对此处所述的实施例进行各种修改与变化。因此，本说明书用以涵盖这里描述的各种实施例的修改与变化，这些修改与变化均在所附权利要求书及其均等物的范围内。