JPH02297B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は、カンクル等の米国特許第4381934号
に記載の型式の回転融解プロセスへのガラスバツ
チのような粉末材料の送給の改良に関するもので
ある。そのようなプロセスは、特にガラスバツチ
の液化に適したものであるが、また一般的に、全
体的に流動性の本質的に固体状態の送給材料を加
熱して融解または部分的に融解した流体へ変換す
るプロセスに適用できるものである。カンクル等
の米国特許は、バツチ材料を、このバツチ材料自
体の支持表面上で部分的に融解して液化された状
態へ変換する方法を記載している。バツチ材料液
化の最初のプロセスは融解プロセスの残余部から
隔離され、そしてその特定段階の必要にのみ適合
した方式で実施され、これによつてその液化段階
をエネルギー消費、装置の寸法及びコストに関し
て非常に経済的に行うことができる。更に、熱エ
ネルギー入力がその分離された液化段階を行うた
めだけに使用されるので、その入力とその他の操
作パラメーターとの間の関係が、従来のタンク型
融解炉におけるよりも直接的であり、また全体的
により複雑でなくなる。

ロ 発明の概要 本発明は、融解室のドラム部分が全体的に垂直
の軸心周りで回転するように装架され、従つてそ
の室内へ送給されたバツチ材料がドラムの側壁に
対して保持されてライニングを形成する如きカン
クル等の好適な実施例に関する。熱が、普通燃焼
装置によつて、ドラム内の中央キヤビテイへ供給
され、従つてバツチライニングがその熱供給源を
取巻くようになる。液化プロセスは、バツチ層の
表面部分が液化されてドラムの下端部の出口から
流下していく率と釣合う率でバツチを固定蓋に通
して回転ドラム内へ送給することによつて行われ
る。そのように液化材料をドラムから自由に流出
させ、また送給率を液化率と釣合わせることによ
り、ドラムの側壁に十分な厚さのハツチを保持し
てドラムを損傷から保護し、また装置の構造要素
と送給材料との間の接触汚染を避けることができ
る。

ハ 従来の技術及び問題点 カンクル等の特許において、バツチ材料はバツ
チライニングの上部分へ送給され、そしてその下
部分へ転落していく。新しく送給されたバツチ材
料のその滝状流落（カスケーデイング）は一定し
てなく時に過大に速くなる。この場合、槽の上部
分に所要のライニング厚さを保つのは困難であ
る。あるいはまたライニングが比較的厚くなつた
場合には、バツチは固定の蓋部材によつてバツチ
ライニングの頂部から掻取られて中央キヤビテイ
内へ押しやられ、そこでガス流内に同伴されるよ
うになる。微細に粉砕されたバツチ材料のそのよ
うな同伴を少なくするためには液化槽内のスペー
スを通るバツチ材料の自由落下を最少にするのが
好適であろう。グレツインガの米国特許第
4529428号は、バツチ材料がバツチライニングの
面に対して様々な角度に偏向されるように改良し
た、回転液化槽のための送給構成を示している。
この構成は槽内のキヤビテイの開いたスペース内
へ落下するバツチの量を少なくできるが、しかし
なお、滝状流落作用を抑えることによりバツチ材
料が同伴されるようになるポテンシヤルを小さく
するのが好適であろう。更にまた、バツチの不定
な転落を少なくすることにより、ライニング上端
部におけるライニングの厚さと輪郭をより積極的
に制御し且つ液化作用をより均等に行わせるよう
にすることが望まれる。

ニ 問題点を解決するための手段 本発明においては、バツチ材料をライニングの
面上へ落下させるのでなく、バツチ材料をライニ
ング内へ押圧することにより回転液化槽内の活発
な液化が行われる領域の方へ進める。押圧装置に
よつてバツチライニングの上端部に下向きの力を
加えてそのライニング上端部に平らにされた区域
を作る。そこでこの平ら区域上へ追加のバツチを
送給し、続いてライニング内へ押圧する。材料が
ライニング頂部へ追加されている間、中央キヤビ
テイ内で加熱されるライニング面の材料は液化さ
れてライニングの傾斜面を流下していく。従つて
ライニングの上部分は連続的に更新される。実際
にライニング自体が活発液化領域の方へ押進めら
れていくので、バツチ材料を加熱領域へ落下させ
る方式に伴なう埃立ちの問題は無くなる。

押圧装置は固定のバツフル部材としてもよい
が、より好適に回転ホイールが使用されよう。回
転式は押圧装置とバツチライニングとの間の摩擦
を小さくし、従つてバツチライニングの縁部を越
えてキヤビテイスペース内ほ押されていく傾向を
少なくする。更に好適には、押圧ホイールを、こ
れが接するライニング部分の速度と同じ回転速度
で駆動することにより、それらの間の摩擦がより
一層小さくする。場合によつては円錐台形ホイー
ルを使用するのが有利である。

押圧装置によつて平らにされる区域は水平であ
る必要はなく、実際には槽の中心の方へ下方向に
少しく傾斜したものにされよう。ライニング頂縁
部のその傾斜は、液化が行われるライニング面の
傾斜よりずつと小さい。そのような傾斜頂面の利
点は、押圧装置によるライニングに対する圧縮力
が槽の外側の方へ向く成分を有し、従つてバツチ
材料がライニング縁部を越えて崩れていく傾向を
更に少なくすることである。他の操作態様におい
て、押圧装置はライニングの頂縁部分に窪みまた
は溝を作るようなものが用いられ、その溝の中に
追加バツチ材料が送給される。そのような操作の
ためには、押圧ホイールを、これの縁部がバツチ
ライニングの頂面内に食込むような角度に設置す
るか、あるいはまた特別な輪郭形状をもつたホイ
ールが使用されよう。

ホ 実施例 本発明のそれらの、またその他の目的と長所
は、以下に続ける図面と好適な実施例の記述から
一層明瞭になろう。

以下の記述は、特にガラスバツチを液化するの
に適した方法及び装置と関連して行うけれど、本
発明がその他の材料にも同様に適用され得ること
は理解されるべきである。本質的に粉末の原材料
の連続的に補給される層でライニング着けされる
槽の中で材料を液化するという基本的な思想は米
国特許第4381934号（カンクル等）に開示されて
おり、これは当該プロセスの詳細について参考に
なろう。

第１図に示される特定の実施例において、融解
槽の基本的な構造物はドラム１０である。このド
ラムは鋼で作られ、そして全体的に円筒形の側壁
部分、全体的に開いた頂部、及びドレン出口以外
閉じられた底部分を有する。第１図に概略的に示
されるように、ドラム１０は例えばこれを取巻く
支持リング１１に装架され、その支持リングは複
数個の支持ホイール１２上に回転可能に担持され
且つ複数個の心出しホイール１３により所定位置
に維持され、こうしてドラム１０は実質的に垂直
の軸心周りで回転できるように支持される。例え
ば周縁フレーム１４によつて固定支持される蓋構
造体１５によりドラム１０内に実質的に包囲され
たキヤビテイが形成される。蓋１５は耐火セラミ
ツク材料で作られ、そして耐火炉構造技術者に周
知の様々な形状にすることができる。第１図に示
される好適な構造は多数個の耐火ブロツクで作ら
れる上方へ膨らんだドーム形アーチ構造である。
しかし一体構造または懸架設計の蓋にもできるこ
とは理解されよう。

バツチ材料を液化するための加熱は蓋１５を通
つて延在する１個またはそれ以上のバーナー１６
によつて行われる。好適には、ドラム内の材料の
向い区域へ火炎を向けられるように複数個のバー
ナーが蓋の周縁に配置される。それらバーナーは
好適には、槽内の苛酷な環境から防護するために
水で冷却される。排ガスは槽内部から蓋の開口を
通つて耐火ダクト１７へ排出される。

好適には粉末状態のバツチ材料２０がシユート
１８によつて液化槽のキヤビテイ内へ送給され
る。シユート１８は図示の実施例では蓋１５の開
口を排気ダクト１７と共有する。送給シユート１
８は平らな水クーラー２２及びセラミツク耐火材
の面プレート２３によつて高温ガスから防護され
る。米国特許第4529428号（グレツインガ）に記
載のように、シユート１８の端部にデフレクタ２
４が備えられてバツチ流を槽内部の所定領域へ可
変的に向ける。バツチシユート１８の端部はドラ
ム１０の側壁の直ぐ近くに隣接するように設置さ
れる。ドラム１０の回転によつてドラムの内壁上
にバツチ材料の層２１が保持され、絶縁ライニン
グとして働く。このライニング２１の表面のバツ
チ材料はキヤビテイ内の熱を受けるため液化層２
５を形成し、傾斜したライニングに沿つて槽底部
の中心ドレン開口へ流下する。この出口は耐火セ
ラミツクブツシング２６を嵌めることができる。
液化した材料は槽から固定受容部２７へ自由に流
下し、この後追加の処理を受けて融解プロセスを
完了させる。ドラム１０を望ましくない熱損傷か
ら防護するに十分なライニング２１の最小限の厚
さを維持するため、槽へのバツチ送給率とキヤビ
テイへの熱供給量とは、槽からの液化材料の送出
率と釣合うものにされる。

第１図は本発明において随意的に備えられるア
トモスフエアシール２８を示す。このシール２８
は回転ドラム１０の上部リムと固定蓋フレーム１
４との間に設けられ、そして固定の環状の水を収
容したといと、このといの中へ回転ドラムから下
方向へ延出する円形フランジ部材とで構成され
る。このアトモスフエアシール２８は第１図では
図面を明瞭にするため槽の左側から取外されてい
る。槽の底部にも、固定の環状水といと、回転ド
ラムから下方へ延出するフランジとで構成される
同様なシール２９を備えることができる。

第１図に示される好適な実施例の押圧装置は円
錐台形のホイール３０を回転軸３１の端部に装架
して構成される。軸３１は軸受３２に回転可能に
支持され、そしてモータ３３とスプロケツト３４
のような適当な周知の装置によつて回転駆動され
る。押圧ホイール３０と軸３１はステンレス鋼で
作られ、そして過大に急速な熱損傷から防護する
ために内部から水で冷却される。軸３１の中に同
心的な冷却水の流れを作るため軸の外端部に回転
ユニオン３５が備えられ、これによつてホイール
３０と軸３１の内部が冷却水供給源３６とドレン
３７につながれる。軸３１は、排気ダクト１７の
側壁部分の開口または他の個所の蓋１５の任意な
適当な開口を通つて延在する。新しく送給された
バツチをできるだけ早くライニング内へ圧縮する
ため、押圧ホイールはバツチがライニング上へ送
給される地点の近くに設置するのが好適である。
他の個所でも構わないが、押圧装置は送給地点か
らの回転の90゜以内に設置するのが好適である。
少なくても幾つかの操作態様においては、押圧ホ
イール３０の寸法はその軸方向寸法を、ライニン
グ２１の上縁部分の所要厚さと同じにするのが望
ましい。このようにすれば、ライニングの上面の
上に送給された材料で全てライニング内へ圧縮す
ることができる。しかし操作の間にライニング厚
さは通常変動し、そしてホイールの幅がライニン
グの頂部の幅より大きいか小さいときにライニン
グ内へのバツチの押圧の利益を得ることができ
る。ホイールがライニング頂面より狭い場合、そ
の頂面に溝またはトレンチが作られる。これは、
その溝の中にバツチが送給され、従つてその材料
がライニングの縁部を越えて滝状流落するのを防
止できるので有利である。同様な溝付けは、ホイ
ールに鋭角を付けたり、あるいは特別な形状を備
えても行える。

好適な実施例において、押圧ホイール３０と軸
３１のドラム１０に対する向きを変えることが有
利であることが知られている。そのために軸３１
を支持する構造が垂直方向と水平方向の両方の角
度を調節できるようにされる。第２図は押圧ホイ
ール３０の上面図で、これに示されるように軸３
１の軸心は、押圧ホイール３０の中心を通るドラ
ム１０の半径と角度αを成している。この角度は
軸３１の軸心が、ドラム１０の垂直回転軸心の方
へ延ばされたとき、そのドラム軸心とライニング
の上流側、即ち押圧ホイール３０の方へ回転して
いく側との間を通るような角度である。このよう
な向きは、押圧ホイール３０の先行側（即ち、新
しく送給されたバツチに最初に接触する側）を押
圧ホイールの後行側よりもドラムの内側面に近く
する。これは、ドラムの上側リム部分からバツチ
材料を剥取り、押圧ホイールとドラムとの間にバ
ツチ材料が溜まるのを防ぐので有利である。

第３図は第２図の３−３線に沿つた垂直断面図
で、垂直平面内における押圧ホイール３０と軸３
１の向きを示す。第３図に示されるような角度で
軸３１が槽内へ延出した場合、押圧ホイール３０
の円錐台形状のためにホイールとバツチ層頂部と
の間の接触は殆んど水平になる。軸３１のその傾
斜は、既存の蓋構造体に軸を差込むのに都合よ
い。あるいはまた周囲の構造物がじやまにならな
いなら、軸３１を水平に向け、そしてより大きい
直径の円筒形ホイールを使用できよう。いずれに
しろライニング２１の上面とホイールとの間の接
触はドラム１０の中心の方へ下方向に角度θだけ
傾斜させるのが好適である。角度θを付ける目的
は、ライニング２１の縁部を越えて材料をライニ
ングの急傾斜部分の方へ押しやらないようにライ
ニング頂部の材料に力の小さい外方向成分を与え
るだけのものであるから、θは比較的小さく、例
えば約1゜から3゜にされる。

ライニングの頂面内へ押圧されたバツチ粒子を
ライニングの液化面へ運んでいく正確なメカニズ
ムは完全には分かつておらず、それは様々な操作
条件によつて違つてこよう。しかし、押圧装置に
より惹起されるライニング内バツチの下方向動き
がライニング内で相当な距離伝達され、これによ
つてライニングの少なくても上部分が槽の中心の
方へ膨らまされ、バツチ材料を活発な液化の行わ
れるライニング表面の方へ押しやるものと思われ
る。従つてライニングの上側「肩」部分は一定で
なく、連続的に更新される。ドラムの下部分内の
ライニングがその動的な更新プロセスに係わつて
いるかどうかは明らかでない。

ここに記載してきた好適な回転ホイールの実施
例の変化形として、本発明はまた、バツチをライ
ニング内へ押圧するのに固定のバツフル装置を使
用することを提供する。このバツフルは、固定蓋
構造体を貫通して延在する水冷式ビームから懸架
されて、前記ホイールと実質的に同じ個所に支持
される耐火ブロツクとすることができる。このブ
ロツクの下側に好適には、隣接ライニング部分の
回転方向に下がる小さな角度が付けられる。ブロ
ツクの下面はまた、バツチをキヤビテイの方へ押
しやるのを防ぐため、ドラムの中心の方へ下がる
傾斜を付けられよう。

ライニングの形状の制御を高め、また操作を中
断せずに１つの押圧装置の交換を行えるようにす
るために、槽内の複数個の押圧装置を備えるよう
にしてもよい。

当該技術者には明らかなように、本発明ではそ
の他の様々な変化形が可能であり、従つて本発明
は特許請求の範囲によつてのみ限定されるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による好適な実施例の押圧ホ
イールを備えた回転液化槽の、内部を示すため部
分的に破断した斜視図、第２図は、第１図の回転
槽内の押圧ホイールの向きを示す概略上面図、第
３図は、第１図に示す型式の回転槽とライニング
との上縁部分の、第２図の３−３線に沿つた概略
水平断面図で、本発明の好適な実施例の押圧ホイ
ールの向きを示す図面である。 １０……融解ドラム、１１……支持リング、１
２……支持ホイール、１５……蓋、１６……バー
ナー、１８……バツチ材料送給シユート、２０…
…バツチ材料、２１……ライニング、２４……デ
フレクタ、２５……液化槽、２７……液化材料受
容器、３０……押圧ホイール、３１……軸、３３
……モータ、３４……スプロケツト、３６……冷
却水供給源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 全体的に垂直の軸心周りで回転する槽の中へ
   粉末材料を送給し、該槽の内部側壁上に該粉末材
   料の層をライニングのように保持し、該ライニン
   グの表面の粉末材料を加熱して液化し、この液化
   された材料を該槽から送出する如き粉末材料液化
   方法において、 該ライニングの上縁部分に対して力の下向き成
   分を加える押圧部材によつて該ライニングの上端
   部に平らにされた区域を形成すること、及び、該
   平ら区域の上への粉末材料を送給することの段階
   を備える如く改良された方法。 ２ 特許請求の範囲第１項の方法において、該押
   圧部材が該ライニングの上端部に転がり接触す
   る、方法。 ３ 特許請求の範囲第２項の方法において、該押
   圧部材が回転駆動される、方法。 ４ 特許請求の範囲第１項の方法において、該平
   ら区域が、該槽の中心の方へ下方向に傾いた小さ
   い傾斜を付けられる、方法。 ５ 特許請求の範囲第１項の方法において、該粉
   末材料がガラスバツチ材料である、方法。 ６ 特許請求の範囲第１項の方法において、該平
   ら区域上へ送給された粉末材料が該ライニング内
   へ押圧され、これによつて該ライニングの部分の
   中の粉末材料が該ライニングの液化表面の方へ押
   送される、方法。 ７ 特許請求の範囲第１項の方法において、該平
   ら区域上へ送給された粉末材料が、該槽の回転の
   90゜以内で該押圧部材により押圧される、方法。 ８ 全体的に垂直の軸心周りで回転する槽、この
   槽の内部側壁上に粉末材料のライニングを形成す
   るように該内部側壁の部分に近く隣接して粉末材
   料を送給する装置、その粉末材料を液化するため
   の加熱装置、及び、その液化された材料を該槽の
   下部分から送出するための装置を備える如き粉末
   材料液化装置において、該ライニングの上端部分
   に対して下向きの力を加えるための押圧装置を備
   える如く改良された液化装置。 ９ 特許請求の範囲第８項の液化装置において、
   該押圧装置が、該槽の内部側壁の上部分に隣接し
   て支持される回転可能に装架された押圧ホイール
   を備える、液化装置。 １０ 特許請求の範囲第８項の液化装置におい
   て、該押圧装置の、該ライニングの端部分に対し
   て当たる面が水平または殆んど水平の向きになる
   ように、該押圧装置が向けられる、液化装置。 １１ 特許請求の範囲第９項の液化装置におい
   て、該押圧ホイールが円錐台形状を有する、液化
   装置。 １２ 特許請求の範囲第９項の液化装置におい
   て、該押圧ホイールが、大水平方向成分を有する
   方向に該槽から延出する軸上に担持される、液化
   装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項の液化装置におい
   て、該軸の方向が小垂直方向成分を有する、液化
   装置。 １４ 特許請求の範囲第１３項の液化装置におい
   て、該押圧ホイールが円錐台形状を有する、液化
   装置。 １５ 特許請求の範囲第１２項の液化装置におい
   て、該軸が、該ホイールの中心を通る該槽の半径
   に対して傾斜している、液化装置。 １６ 特許請求の範囲第８項の液化装置におい
   て、該押圧装置が、該送給装置の個所から該槽の
   回転の90゜以内の所に装架される、液化装置。