JP2010529397A - 自蔵式火炎作業装置 - Google Patents

Abstract

可搬型クロスファイヤ・バーナー火炎作業装置は、テーブル、２個以上のガス接続具、これらのガス接続具からのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された２対以上のレギュレータ・流量計対、これらの２対以上のレギュレータ・流量計対からのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された２個以上の制御バルブ、およびこれらの２個以上の制御バルブからのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された、バーナーヘッドを有する２個のバーナーを備えている。各バーナーヘッドは１個のバーナーフェースを備え、これらのバーナーフェースは、間隔を隔てて互いに対向している。上記２個以上のガス接続具は、上記テーブルとともに持運びが可能なように上記テーブルに接続され、上記２対以上のレギュレータ・流量計対は、上記テーブルとともに持運びが可能なように上記テーブルに接続され、上記２個以上の制御バルブは上記テーブルとともに持運び可能なように上記テーブルに接続され、上記２個のバーナーヘッドは上記テーブルとともに持運びが可能なように同様に上記テーブルに接続されている。上記２個のバーナーヘッドのうちの少なくとも一方は、移動可能なマウントを介して上記テーブルに接続されて、上記バーナーフェース間の間隔が調整されるのを可能にしている。

Description

関連出願の説明

本願は、２００７年５月３１日付けで提出された米国仮特許出願第６０／９３２,６７１号の合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）による優先権を主張した出願であり、その内容の全てが、本明細書に引用される。

本発明は、ガラスの形成に有用な火炎対向式火炎作業装置に関し、特に研究所用の火炎対向式火炎作業ベンチに関するものである。

火炎作業ベンチは、ガラス材料の研究所における試験および製造を基盤とする試験に用途が見出されている。何故ならば、或る種の試験または分析に関する標準業務が、ファイバまたはその他の特定の形状を有する試験される材料に対し比較的厳しい寸法誤差内にあることを要求するからである。一般にテストサンプルは、熟練した作業者が火炎作業ベンチを用いて所望のファイバ形状に延伸させたり、その他の所望のテストサンプル形状に形成したりすることによって調製される。ガラスの最初の形態は、一般に研究時のガラス形成またはガラス作製工程によって生成された、または研究用溶融体から生成された棒またはチューブまたはその他の形態である。

クロスバーナー・ベンチとしても知られている一般的な火炎対向式火炎作業ベンチは、芸術および研究所の双方のために、ガラス棒等の火炎作業ガラス材料に関して用いられることが多い。一般的な火炎対向式火炎作業ベンチは、水平のベンチ表面に接続され、かつベンチ表面上に取り付けられた２個のバーナーを有し、これら２個のバーナーは隙間を隔てて互いに対向している。これらのバーナーが作動されると、双方のバーナーからの火炎は互いに反対方向から隙間の中心に接近する。加工されるべきガラス物品は、このガラス物品が火炎によって熱せられるのを可能にする上記隙間内にこのガラス物品を配置した作業者によって熱せられ、かつ軟化される。反対方向から到来する二つの火炎が存在することは、単一の火炎に比較して、より速やかに、より一様に、かつより制御された加熱を可能にする。

研究所の研究または製造実験室の試験の一例としてのブリスター・ガス分析（「ＢＧＡ」）は、ガラス中にブリスター・シードを有するガラスサンプルがガス組成に関して試験されて、溶融槽内における原因または問題を解明するのに役立てる試験方法である。サンプルは、細いファイバまたは毛細管に引き伸ばされてサンプルホルダ内に嵌め込まれる。サンプルサイズは一般に１ｍｍ×４０ｍｍで、平滑な、または玉になった両端を有し、シードの中心は、毛細管の頂端から約１２ｍｍの位置にある。

より高性能のガラスが大量生産環境に導入されるのにつれて、製造を前提とする実験室は、従来よりも広範囲の特性を有するガラス材料のサンプルを必要とする。特に、８００℃以上の徐冷点と、１０５０℃以上の軟化点とを備えたガラスが、４００℃以下のような低い徐冷点と、４７０℃以下の軟化点とを備えたガラスと同じベンチで取り扱われることが望ましい。多数のサイトに亘って適切な製造品質管理を行なうためには、多くの場所における多くの設備の全域で一貫した特性を保証する態様でベンチが標準化されていることも望ましい。

本発明の一つの態様による可搬型クロスファイヤ・バーナー火炎作業装置は、テーブル、２個以上のガス接続具、これらのガス接続具からのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された２対以上のレギュレータ・流量計対、これらの２対以上のレギュレータ・流量計対からのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された２個以上の制御バルブ、およびこれらの２個以上の制御バルブからのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された、バーナーヘッドを有する２個のバーナーを備えている。各バーナーヘッドは１個のバーナーフェースを備え、これらのバーナーフェースは、間隔を隔てて互いに対向している。上記２個以上のガス接続具は、上記テーブルとともに持運びが可能なように上記テーブルに接続され、上記２対以上のレギュレータ・流量計対は、上記テーブルとともに持運びが可能なように上記テーブルに接続され、上記２個以上の制御バルブは上記テーブルとともに持運び可能なように上記テーブルに接続され、上記２個のバーナーヘッドは上記テーブルとともに持運びが可能なように同様に上記テーブルに接続されている。さらに、上記２個のバーナーヘッドのうちの少なくとも一方は、移動可能なマウントを介して上記テーブルに接続されて、上記バーナーフェース間の間隔が調整されるのを可能にしている。

本発明のさらなる特徴および効果は、添付図面を含む下記の説明および請求項から明らかになるであろう。

本発明の火炎作業装置１０の好ましい実施の形態の正確な縮尺ではない概略的な平面図である。 図１のベンチ１０の概略的正面図である。 説明の都合上、テーブル１２の一部のみを示す、バーナー２４およびそれらに付随する構造体の斜視図である。 図３に見られるバーナー２４およびバーナーフェース５８の拡大図である。

本発明の好ましい実施の形態が詳細に参照され、その実例が添付図面に示されている。図面全体に亘り同一または類似の部品には、可能な限り同一の参照番号が付されている。

図１は、通常「ベンチ」と呼ばれる本発明の火炎作業装置１０の好ましい実施の形態の正確な縮尺ではない概略的な平面図である。図２は、図１のベンチ１０の概略的正面図である。図３は、説明の都合上、テーブル１２の一部のみを示すバーナー２４およびそれらに付随する構造体の斜視図である。図４は、図３に見られるバーナー２４およびバーナーフェース５８の拡大図を示す。

ベンチ１０は、ステンレス鋼またはその他の比較的低い比熱を有する耐熱性材料からなることが好ましいテーブル１２を備えている。これは、使用後に速やかに冷却される耐久力のある表面を提供する。ベンチ１０がテーブルまたはフレーム上に容易に取り付けられるのを可能にするために、取付け孔またはその他の標準的な取付け手段１４が備えられている。テーブル１２の後部（図１の上方に向かって）近傍には、酸素、エアおよび天然ガスすなわちプロパン等の燃料ガスのための３個のＮＰＴ接続具等のガス引込み接続具１６を備えたレギュレータ・パネル１８が固定されている。このレギュレータ・パネル１８はまた、各引込みガスのためのレギュレータ・計器アレー２０をも備えている。

図２から明らかなように、各レギュレータ・計器アレーは、調整可能なレギュレータ４８、プレッシャーゲージ５０等の圧力指示計、および直線管状流量計５２等の流量計をガス流路に沿って順に備えている。ガスの流路に近接してテーブル１２のエッジ（前面）に配置されたニードルバルブ２２が、ガスの流量およびオン／オフを制御する。接続具１６からレギュレータ・計器アレー２０を通ってニードルバルブ２２までガスを搬送し、次いでバーナーヘッド２４にガスを搬送するガスホース２１（図を明快にするために、３セットのガスホースのうちの１セットのみが示されている）は、テーブル１２内に収容されおよび／または封入されているか、または限定されたユーザーがサービス可能な単一の集合された製品を構成する態様で少なくとも集合されていることが好ましい。このことは、各テーブルが交換または修復に先立つ耐用年数に亘って一様にまたはほぼ一様に動作することを保証する助けになる。得られた火炎ベンチ１０は、可搬型で、このテーブルを適当な支持体（やはり可搬型がよい）への固定および接続具１６へのガス供給源の接続が簡単なことによって、容易な据付けおよび準備が可能になる。

２個のバーナーヘッド２４は間隔すなわち隙間２６を隔てて互いに対向している。各バーナーヘッド２４は、一対のパイプ４０，４２（図２には一対のうちの１本のパイプのみが見えている）上に支持され、これらのパイプ４０，４２はまた、燃料ガスと、混合された酸素およびエアとを別個に搬送する。パイプ４０，４２自体はテーブル１２上に取り付けられたベース４４上に支持されている。２個のベース４４のうちの少なくとも一方は、溝２８に沿って移動可能な台を介して調整可能に取り付けられ、かつベース４４を溝２８に沿った所望の地点に固定するためのスクリュー５４を備えているのが好ましい。これにより、上記隙間２６の寸法を調整することが可能になる。

ベンチにおいて形成されたファイバおよびその他の試験構造体の端部または先端を形成するための燃料・酸素トーチであるチッピングトーチ３２も、図１に示されているように、前方のバーナー２４の近傍のテーブル１２の面上に取り付けられているのが望ましい。別の実施の形態においては、チッピングトーチ３２が、参照符号３４で示されているように、後方バーナー２４の横または後方に取り付けられ、あるいは、ユーザーによって選択可能なトーチの取付け位置をもって、双方の取付け位置が提供される。上記チッピングトーチ３２は、予め混合された火炎チップ４６と、結合されたベース４８とを備え、この結合されたベースはトーチ３２の交換を可能にする。ベンチの前面におけるニードルバルブ３０は、チッピングトーチ３２へのガスの流量を制御する。ニードルバルブ３０およびニードルバルブ２２は、図１には示されていないガードによって保護されていることが好ましく、図２にそれぞれ示されているガード３１およびガード２３は、バルブの不慮の回動を防止している。

ベンチ１０における作業を便利にするために、テーブル１２の上面には、円形の孔または凹部３５が設けられているのが好ましい。この凹部３５には、少なくとも１個の孔３８を備えた木製の円柱またはディスク３６が嵌められているのが好ましい。ガラスがそこから引き出され、さもなければ加工され、または形成される棒が、上記孔３８内に挿入されることによって支持される。

好ましいバーナーヘッド２４の詳細が図４に示されている。この実施の形態におけるバーナーフェース５８は、９個のポートまたはノズル６０を備えたサーフェス・ミキシング・バーナーフェースである。各ガスポート６０は、燃料ガスが中央通路６４から導出される中心の燃料ガスパイプ６２を備えている。この燃料ガスパイプ６２を囲んでいるのは、バーナー２４のフェース５８とガスパイプ６２との間に形成された同軸的環状ガス通路６６である。レギュレータおよびニードルバルブの設定によって決定された酸素とエアの混合気は、同軸的環状ガス通路６６から導出される。図示されたバーナーヘッド２４には９個のノズル６０が設けられているが、異なる数のノズルおよび構成を有するバーナーも勿論可能であるが、最終的には、火炎の中心が一般に最も高温の部分であるべきであり、または少なくとも火炎内の低温スポットであるべきではないように選択されるべきである。テーブル１２と同様に、バーナーヘッド２４はステンレス鋼またはその他の比較的低い比熱を有する耐熱性材料で形成されることが好ましい。

本発明の火炎対向式（クロスバーナー）ベンチ１０はいくつかの利点を有する。サーフェス・ミキシング・バーナー２４の使用は、フラッシュバックの可能性を排除して、より安全な高温の使用を可能にする。サーフェス・ミキシング・バーナー２４はまた、混合室およびバルブの使用を排除することによって、場所およびコストの節減を可能にする。

サーフェス・ミキシング・バーナー２４はまた、火炎を増大させずに距離を増大させるというさらなる特徴を提供する。混合がバーナーフェース５８において始まり、かつバーナーフェース５８から若干離れた位置で継続し、バーナーフェースよりも上流側の混合室内で混合されるのではないために、サーフェス・ミキシング・バーナーにおいては火炎の最も高温の部分がプレミックス・バーナーよりもバーナーフェース５８からさらに離れている。その結果、バーナーフェース５８間の間隔２６は、ガラスサンプル調製に関して正確な温度範囲を実現しながら、プレミックス・バーナーに比較して増大させることができる。この増大された間隔２６は、より広い作業領域を作業者に与える。この増大された間隔２６は、作業者が、溶融ガラスを含む加工品を前側のバ−ナー２４に誤って衝突させてしまう事故を減らすことができる。このような衝突は、バーナーの詰まり、および火炎圧力のむらまたは不揃い障害を惹き起こす原因となり得る。

調整可能な間隔２６は、ユーザーに対しベンチの材料範囲の拡大の融通性を与える。現在好ましい調整可能な間隔２６すなわち調整範囲は約５ｃｍである。間隔２６を狭めかつ火炎を小さくすることにより、低粘度ガラスを加工することができる。間隔２６を狭めることにより、ユーザーは火炎を強くする余地を得て、より粘度の高いガラスの加工が可能になる。

１０ 火炎作業装置（ベンチ）
１２ テーブル
１４ 取付け手段
１６ ガス引込み接続具
１８ レギュレータ・パネル
２０ レギュレータ・計器アレー
２１ ガスホース
２２，３０ ニードルバルブ
２３，３１ ガード
２４ バーナー（バーナーヘッド）
２６ 間隔（隙間）
２８ 溝
３２，３４ チッピングトーチ
３５ 凹部
３６ 円柱またはディスク
３８ 孔
４０，４２ パイプ
４４ ベース
４６ 火炎チップ
４８ レギュレータ
５０ プレッシャーゲージ
５２ 流量計
５４ スクリュー
５８ バーナーフェース
６０ ガスポート（ノズル）
６２ 燃料ガスパイプ
６４ 中央ガス通路
６６ 環状ガス通路

Claims (10)

1. テーブル、
   ２個以上のガス接続具、
   該ガス接続具からのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された２対以上のレギュレータ・流量計対、
   該２対以上のレギュレータ・流量計対からのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された２個以上の制御バルブ、および
   該２個以上の制御バルブからのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された、バーナーヘッドを有する２個のバーナーであって、各バーナーヘッドは１個のバーナーフェースを備え、該バーナーフェースは、互いに他方のバーナーフェースに対し間隔を隔てて対向している、バーナ、
   を備えた可搬型クロスファイヤ・バーナー火炎作業装置であって、
   前記２個以上のガス接続具は、前記テーブルとともに持運びが可能なように前記テーブルに接続され、前記２対以上のレギュレータ・流量計対は、前記テーブルとともに持運びが可能なように前記テーブルに接続され、前記２個以上の制御バルブは、前記テーブルとともに持運びが可能なように前記テーブルに接続され、前記２個のバーナーヘッドは、前記テーブルとともに持運びが可能なように前記テーブルに接続され、かつ前記２個のバーナーヘッドのうちの少なくとも一方は、移動可能なマウントを介して前記テーブルに接続されて、前記バーナーフェース間の間隔が調整されるのを可能にしていることを特徴とする、可搬型クロスファイヤ・バーナー火炎作業装置。
2. 前記２対以上のレギュレータ・流量計対を前記２個以上の制御バルブにそれぞれ接続するガスホースを備え、該ガスホースは、前記テーブルとともに持運びが可能なように前記テーブルに接続されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記ガスホースが前記テーブル内部に囲われていることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記バーナーヘッドがサーフェス・ミキシング型バーナーヘッドであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の装置。
5. 前記バーナーヘッドがステンレス鋼からなることを特徴とする請求項３記載の装置。
6. 前記バーナーヘッドが同軸ノズルを備えていることを特徴とする請求項４または５記載の装置。
7. 前記装置が、２個以上のガス接続具、該ガス接続具からのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された３対以上のレギュレータ・流量計対、および該レギュレータ・流量計対からのガスの受取りが可能なようにそれぞれ接続された３個以上の制御バルブを有することを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の装置。
8. 前記装置が、交換可能なようにカプラを介して前記テーブルに接続されたトーチをさらに有することを特徴とする請求項１から７の何れか１項記載の装置。
9. 前記トーチがプレミクス型トーチであることを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 前記テーブルが、前記装置において加工される部材を保持するのに有用なように配置されかつ位置決めされた少なくとも１個の凹部をさらに備えていることを特徴とする請求項１から９の何れか１項記載の装置。

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