CN1007058B - 熔化物料的设备 - Google Patents

Abstract

一种例如能使玻璃配料之类物料液化的转动式熔化设备，通过使支承结构与承受热变形的炉子分开以及使炉子的支承可以自动调心而使炉子具有动态稳定性。最佳实施例要求有一个支承环，该支承环与炉子隔开，而且被可以转动地支承在高于炉子重心的位置，并由一组连杆连到炉子的下部。水平力被施加到支承环上以阻尼炉子的摆动。该环可在一个锥形轨道上转动以实现自动调心。

Description

本发明涉及熔化物料的设备，特别涉及如在美国专利NO.4，381，934（Kunkle等人）中所公开的利用转炉使玻璃配料之类物料液化的设备。在上述专利中作为最佳实施例公开了一种具有一根垂直轴的转炉。类似的定向转动式液化炉也在例如美国专利NO.2，007，755（Ferguson）、NO.2，834，157（Bowes）和NO.3，917，479（Sayce等人）中示出。这样的装置可以满足规模比较小的操作的需要，但是当要进行商业性规模的生产时，在转动设备中可能会产生动态失稳，这种失稳具有在限制结构上产生危险应力的潜在可能性。失稳的一个原因可能是炉中的物料分布不均匀，另一个原因可能是炉子的热变形。只要转炉及其容装物的质心处在转动的垂直轴上，那么这个系统就是稳定的。但如果这个质心偏离上述转动轴，则系统趋于使两者重合，由此迫使炉子偏出原定的准直位置并引起摆动和振动。典型的先有技术的解决办法是试图限制转炉偏离其预定的准直位置的任何运动，但对于工业用规模的炉子来说，实现这一设想所需要的力能够大到使炉子或其它结构件变形或倾斜的程度，并引起其它形式的振动或摆动。另外，如果炉子的运动是不稳定的，则要把分批的原料投入炉中的准确位置是困难的。如果能提供一种实用的机构来稳定地支承并转动比较笨重的炉子，同时能够保持上述Kunkle等人专利的液化工艺所获得的经济效果，这将是人们所期望的。

本发明提供了一种支承和驱动装置，使得绕垂直轴转动的笨重的炉子在动态上是自动稳定的。本发明包含几个新颖的方面，它们结合起来构成一个最佳实施例。

解决本发明目的的技术方案的一个方面是炉子与其支承机构是分开的。炉子的容室部分即炉筒与一个环状支承台分开，它们之间可以径向自由运动，从而使得炉筒可能经受的热膨胀和热变形不会对支承结构产生影响。尽管允许炉子和支承结构之间发生运动，但却保持了两者的同轴。安装支承台，使之绕一根与炉子的圆柱形轴相重合的大体上垂直的轴转动。

在另一个方面，炉筒的支承设置在高于炉筒及其容装物的质心的位置上，并且炉筒的安装方式使 其垂直轴可以自由摆动。其结果是一种能够自调中心和防止绝对限制的摆锤式的效果。如果质心偏离预定的转动轴，则重力把质心拉向预定的轴。另一方面，在支承平面上方的重心将产生一种反向摆动的不稳定状态。完全限制住系统以阻止质心运动的做法，将在大型设备中产生过高的应力。

支承表面的锥形取向产生一个阻止炉子的显著横向位移的偏压，该表面是与向下朝向炉子中心的支承滚子斜面相接触的支承台的表面。因此省去了保持炉子就位所需的全部横向限制机构。支承滚子的负载支承面最好也是锥形的，每个锥形的锥尖落在炉子的转动轴上，以便滚子的切线速度与支承表面的切线速度沿它们之间的接触线相匹配，从而减小了磨损、噪音和振动。

在最佳实施例中，支承是由一个与炉筒分开并在较低高度处连接到炉筒上的支承结构在质心的上方提供的。细长的连接机构从支承结构延伸到与炉筒的连接处。由于炉筒中的炉衬材料向内倾斜，炉筒的下部对内部热量的隔绝比上部好。因此，该连接机构被连到炉筒的下部，因为此部分的几何结构稳定。炉筒的上部能够承受热膨胀和收缩，并且有时能发生形变，因此此处支承系统的连接可能会将不对称状态并从而将不稳定性引入转动系统。因为连接到炉筒上比较凉的下部，并且尽量从其重心的上方支承炉筒，所以连接机构最好从支承结构向下延伸到与炉筒连接处。连接机构还在径向提供灵活性，由此获得使支承机构在结构上与炉筒隔开的优点。这种配置有利于炉筒能够承受热膨胀或变形，但却保持了炉筒对支承机构的相对固定。该连接机构最好由多个杆件构成，但也可以由多个板件、缆绳、条带之类构成。

最佳实施例的另一个重要方面是提供了作用在支承台上的水平限制机构。该水平限制机构可以包括与支承台的垂直支承轮隔开的轮子。虽然本系统并不企图提供绝对的水平限制，但是通过对支承台施加弹性的水平调心力以控制偏移并阻尼摆动，向系统提供了一种主要的稳定作用。通过水平限制机构为支承台的转动提供单独的动力，有利于使支承负载的垂直支承机构能够得到润滑，并允许用各种各样的形状和材料构成炉子的支承系统。

本发明的这些优点和其它优点将从附图和下述最佳实施例的详细说明中明显地看出。

该附图是结合本发明改进的转动式熔化设备的一个最佳实施例的垂直剖面图。

对一个特定的最佳实施例的叙述涉及一种熔化玻璃配料的工艺，但应该理解，本发明也可以应用于其它工艺。特定工艺的细节可以在Kunkle等人的美国专利NO.4，381，934中找到而不需在此重复。

现在参照附图中表示的特定实施例，熔化炉的基本结构是一个炉筒10、一个通常敞开的顶部和一个底部。炉筒可以由钢制成，具有通常为圆筒形的侧壁形状;底部除了排放口外均被封闭。炉筒10安装成可以绕一垂直轴转动，此安装方式下面要详细说明。利用一个由标号11总体标示的炉盖结构在熔化炉中形成一个大体上密闭的炉腔，该炉盖具有固定的支承。炉盖11可用各种材料制成各种形状，这对于熟悉炉子制造技术的人来说是众所周知的。图中画出的最佳装置是一个向上隆起的圆拱形结构，它由多个难熔拱块12构成。在所示的典型拱形结构中，拱块安置在周边支承结构13上。在固定的炉盖和转动的炉子之间的区域可用各种方式封闭。在图中所示的装置中，板块14稍稍延伸至炉筒10的上边缘的下方，并由固定支承板15支承。可以设置密封块16，以便封闭拱块12和板块14之间的间隙。应该理解，整体式的和平面悬吊式的设计以及其它无论冷却或非冷却的材料，都可用于炉盖。

分批的配料最好是粉状的，可以利用水冷供料斜管20送入加热炉的炉腔。在炉筒10的内壁上保持一层配料21，作为隔热的炉衬。在炉筒转动时，供料斜管20将配料引入炉衬21的上部。液化配料的热量可由穿过炉盖11的一或多个燃烧器22提供。最好沿炉盖的周边设置多个燃烧器22，以便将喷出的火焰射向炉衬21的宽广区域。燃烧器最好是水冷的，以保护它们免受炉中苛刻环境的损害。废气通过炉盖11上的开口23或通过底部出料口25从炉中排出。当处于炉衬21表面的配料液化时，它从倾斜的炉衬上向下流到位于炉底的中心出料口25。出料口25可以装配上一个难熔的陶瓷衬套26。液化物料流27从炉中自由地落进一个固定的贮罐28，此后经过另外的处理而完成熔化工艺。

附图示出了包括在最佳实施例中的几个附加特 征。在转动的炉筒10的上边缘和固定的炉盖11之间的界面处，可以设置一个空气密封，该密封包括一个固定的环形的含水槽30和一个从转动的炉筒向下延伸入该槽中的环形凸缘件31。一个类似的固定水槽32和一个从转动的炉筒向下延伸的凸缘件33可以设置在炉筒的下端。

最佳实施例附带的另一个附加特征是一个冷却炉筒10上边缘部分的装置，用于万一炉筒内上部炉衬21的不规则滞留使炉筒上边缘部分不适当地受热的情况中。为此，可将一股水流喷射到炉筒上部的外侧。水流可由导管40提供，而且利用一个喷射屏蔽板41可将水流限制在紧靠炉筒的空间中。废水可被收集在一个环形槽42中，并通过沿着炉筒10的侧壁向下延伸且与炉筒一起转动的导管43排出。从导管43排出的水可方便地提供到底部空气密封的水槽32中。

转动地支承并驱动炉筒10的底座是一个支承台50，如图所示，它的形状可以是通常为矩形截面的空心环。支承环50围绕着炉筒并与其隔开设置。在此实施例中，用来把支承环50连接到炉筒10上的连接机构包括多个支承连杆51。连杆51的数目和尺寸成反比的关系，并且取决于具体的满载炉筒的重量和预期承受的瞬时冲击力的大小。理论上三根连杆就能够支承炉筒，但是利用更多的（最好8根或更多根）连杆可允许采用一种自行车辐条型的结构，从而抵消炉筒10相对于环50的转动和摆动。在这样的结构中，连杆是倾斜于炉子的径向平面的，即连杆不是处于炉筒的径向平面上，而沿着基本上不与炉筒的垂直轴相交的垂直平面延伸，相邻连杆的平面通过炉筒垂直轴的相对的侧边。对于较大的炉子，为了分配载荷可相应地增加连杆数目;在附图所示类型的实施例中，可以考虑连杆的数目可为24根左右。连杆是连接机构的最佳形式，因为它们在炉筒周围所产生的障碍小，从而便于施工和维修，便于空气自由循环，并避免任何溅洒物料的堆积。由于支承机构和炉子由连杆51之类的细长连接机构所分开，所以支承机构能起与炉子的形状和容装物无关的自动调心系统的作用。

连杆51最好由球形端螺母52将连杆两端固定就位，而螺母52本身装入分别位于上支承块53和下支承块54上的球形承窝中。这种结构使得连杆51只承受拉伸载荷。上支承块53安装在支承环50上的高于已装料炉子的重心C的位置，与从炉子重心上方的位置支承炉子的优选设计相一致。下支承块54固定在一个环形环55或类似物体上，后者连接到炉筒10上低于上支承块53的位置处。因为炉衬材料21如图所示在圆筒形炉筒底部逐渐变厚，所以重心通常位于炉筒高度的下半部内。因此，支承的高度位置可相应地表示成位于炉筒高度的上半部。在周围结构的实际限度内，延长连杆51有利于更好地将炉筒与支承系统分开，这是因为连杆越长其位置就越垂直，可以避免沿连杆的长度传递炉筒的变形。

连杆51之类的连接机构连到炉筒上的连接位置最好位于炉筒上比较凉因而不易热变形的区域。炉衬21朝着炉筒底部变厚使得炉筒的下部成为较理想的连接部位。虽然位于炉筒上半部的连接位置有时也是可以采用的，但最好使连接位置处于下半部。在最佳的结构中，连接位置处于或低于装载了正常数量物料（包括炉衬）的炉子的重心C的高度，这样装载的物料通常位于炉子的可靠地稳定的部分内。

除了图示的通常为圆筒形的形状以外，炉子10可以具有其它的形状，例如向下收缩的截头圆锥形或阶梯形，如美国专利NO.4，496，387（Heithoff等人）中所示。在这种情况下，重心可以不处在炉子的下半部内，但最佳的支承高度位置应在重心的上方，而与炉子的连接位置应在炉子的下部。

支承环50的下侧装设了一个斜面轨道60，它使一组斜面轮子61与其滚动接触。轮子61可以转动地安装在轴承62上，轴承62固定在诸如梁63之类合适的稳固构件上。轮子61承受炉筒及其容装物的垂直载荷，而轮子的数量应根据载荷的分布加以选取;在如图所示的典型的工业规模的设备上，选取8个轮子被认为是合适的。轨道60的接触面朝着炉筒10向下倾斜，由此构成一段锥体。轮子61可以以与轨道相同的斜度做成斜面，并与斜面轨道60一起对转炉施加以朝向中心的偏压。倾斜角度的选取应避免沿接触线产生速度差，从而减小磨损和噪音。

利用一组靠在支承环50周缘上的轮子70向转动的炉筒10和支承环50施加横向限制。横向 限制轮70可以转动式地安装在刚性支承装置71上，支承装置71可以相对于炉筒10沿径向调整。至少设置三个横向限制轮70，而且轮子70最好是有弹性的，尤其好的是用充气轮胎。至少有一个轮子由马达（未图示）驱动，以便转动支承台50并进而转动炉筒10。轮子70用来阻尼炉筒轴离开预定位置的摆动或其它偏移，而不是用于对转动件的绝对限制。因此，轮子70对转动系统起主要调心力的作用。

显然，还可以采用那些熟悉本技术领域的人员所众所周知的其它变化和改型，而并不偏离下述权利要求所确定的发明范围。

Claims (11)

1、用于熔化热熔性物料的设备，包括：

一个具有侧壁、炉盖和炉底的炉子，炉底带有一个可让液化的物料从炉子中排出的出料口，

用于加热炉子中物料的加热机构，

通过连接机构可转动地支承炉子的支承机构，它包括一个围绕炉子的框架和多个支承轮，

一个位于炉子侧壁内侧的倾斜的炉衬，

其特征是：所述连接机构将炉子可活动地连接到所述支承机构上，该连接机构可允许炉子产生热膨胀。

2、根据权利要求1的设备，其特征是所述围绕炉子的框架是一个可转动地支承在支承轮上的环形结构。

3、根据权利要求2的设备，其特征是连接机构与支承机构的连接位置高于已装料炉子的重心位置。

4、根据权利要求3的设备，其特征是连接机构与炉子的下部连接。

5、根据权利要求4的设备，其特征是连接机构与炉子下部的连接位置低于已装料炉子的重心位置。

6、根据权利要求4的设备，其特征是连接机构包括一组从支承机构向下延伸到炉子的细长构件。

7、根据权利要求6的设备，其特征是所述细长构件为连杆。

8、根据权利要求7的设备，其特征是每根连杆都是倾斜于炉子的径向平面的。

9、根据权利要求2的设备，其特征是支承轮朝着炉子轴向内倾斜，而由支承轮支承的环形结构的表面朝着炉子轴向下倾斜，与支承轮倾斜面相配合。

10、根据权利要求9的设备，其特征是所述环形结构由靠在其周缘表面上的轮子沿水平方向给予限制。

11、根据权利要求5的设备，其特征是炉子低于支承机构的部分不受水平约束而能自由摆动，而这种摆动可通过向支承机构施加水平方向的力而加以抑制。

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