JPH02298B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は、回転する槽によつて材料を加熱する
ための、好適には米国特許第4381934号（カンク
ル等）に記載のようなガラスバツチまたは同様の
ものを液化するための装置に関する。垂直軸心を
有する回転槽がその特許の好適な実施例として開
示されている。同様な向きにされた回転溶融装置
がまた、例えば、米国特許第2007755号（フアー
グソン）、第2834157号（ボウズ）、及び第3917479
号（サイス他）に見られる。そのような構成は比
較的小規模で操作している限り問題はないが、商
業規模で生産プロセスが行われる場合には回転装
置の動的不安定性が顕現し、その装置の拘束構造
体に対し大きい応力を掛けることになる。そのよ
うな不安定性の原因の１つは槽内の材料の不均等
な分配にあろう。また他の原因は槽の熱歪みにあ
ろう。回転槽とその内容物の重心が槽の本来の垂
直回転軸心上にある限りシステムは安定してい
る。しかし重心がその回転軸心からずれた場合、
システムがそれら２つを合致させようと作用する
ために槽は本来の軸心から外れた軸心周りで回転
することになり、従つて揺動や振動が生じる。従
来の技術では回転槽の回転軸心の本来の軸心から
ずれないように槽を拘束することが行われている
が、商業規模の槽ではそのような拘束を行うため
の力が非常に大きくなるので、槽やその他の構造
要素が捩られたり歪まされたりして別の種類の揺
動や振動が生じる。また槽の運動が不安定であれ
ば槽内の適正な個所へのバツチの正確な送給が困
難になる。そこで、カンクル等の特許の液化方法
の特徴を保持しながら比較的質量の大きい槽を安
定して支持且つ回転させることのできるような、
うまい装置が考えられれば、それは非常に望まし
いことである。

ロ 発明の適用 本発明によれば、垂直軸心周りで回転する大質
量の槽が動きながら自分で安定化する（動的自己
安定化）ようにさせる支持及び駆動構造が提供さ
れる。本発明は、その好適な実施例を作る幾つか
の特徴を備える。

その特徴の１つは、槽がこれの支持装置から分
離されることである。槽の容器部分またはドラム
が、これを取巻く支持構造体またはテーブルに対
して自由に半径方向に動けるように支持構造体か
ら離間され、従つてその支持構造体はドラムの熱
膨張または歪みの影響から隔離される。槽と支持
構造体との間の相対的運動は可能であるがそれら
の同心性は保たれる。支持テーブルは、槽の円筒
の軸心と一致する実質的に垂直の軸心周りで回転
するように装架される。

他の特徴は、ドラムの支持がドラムとこれの内
容物の重心より上方の高さの所に備えられ、そし
てドラム軸心が自由に揺動できるようにドラムが
装架されることである。この結果ドラムは振り子
のようにして自己心出しを行うことができ、絶対
的な拘束はされない。重心が本来の回転軸心から
外れると、重力がその重心を本来の回転軸心へ引
き戻す。もし重心が該支持の平面より上方の所に
置かれれば、不安定な逆振り子の状態になる。重
心を動かさないようにシステムを完全に拘束する
ことは大型装置の場合には大きい応力を掛けるこ
とになる。

槽が横方向に大きく変位しないようにさせる偏
倚力は、支持ローラと接触する支持面を円錐面に
すること、即ち支持テーブルの面を槽の中心の方
へ下方向に傾斜させることによつて作られる。こ
うして、槽の所定位置の保持を横方向拘束装置に
よらないで行うことができる。好適には支持ロー
ラの荷重支持面も円錐面にされる。この円錐面は
その円錐の頂点が槽の回転軸心上に来るようなも
のにする。こうすればローラと支持面との接触線
全体に亘つてそれらの接線速度が一致し、従つて
摩耗や騒音や振動が少なくなる。

好適な実施例において、支持は、ドラムから離
され且つその下部分に取付けられる支持構造体に
よつて、ドラムとその内容物の重心より上方の所
に作られる。細長いリンク装置が支持構造体から
ドラムへの取付け個所まで延在する。ドラム内の
ライニング材料が内方向へテーパ付きになつてい
るので、ドラムの上部分よりも下部分の方が内部
熱からより大きく絶縁される。従つてドラムの下
部分の方が形状安定性が大きく、リンク装置はそ
の下部分に取付けられるのである。ドラムの上部
分は熱膨張及び収縮を受け、場合によつては変形
する。従つて支持システムをそこへ取付けること
は、回転システムに非対称性、従つて不安定性を
与えることになる。ドラムの比較的低温の下部分
に取付けられ、そして好適にそのドラムをこれの
重心より上方の所で支持するため、リンク装置は
支持構造体から下方向へそのドラム取付け個所ま
で延在する。リンク装置はまた半径方向の可撓性
をもつて支持装置をドラムから構造的に引離すと
いう長所を備える。このような構成は好適に、ド
ラムの熱膨張または歪みを許すが、しかしドラム
を支持装置に対して固定された状態に維持する。
リンク装置は好適には複数個のロツドで構成され
るが、またプレート、ケーブル、ストラツプその
他にすることも可能である。

本発明の好適な実施例の他の重要な特徴は、支
持テーブルに対して水平方向に作用する拘束装置
を備えることである。この水平方向拘束装置は、
テーブルを支持する垂直方向支持ホイールから離
れたホイールで構成されよう。本発明のシステム
は絶対的な水平方向拘束は行わないが、変位を抑
え振動や振動を減衰させるように支持テーブルに
対して弾性的な水平方向心出し力を加えることに
よつてシステムの主要な安定化を行う。その弾性
的水平方向拘束装置だけによつて支持テーブルに
回転力を与えるようにすることにより、荷重を支
承する垂直方向支持装置の潤滑を行えるようにな
り、また槽支持システムに様々な形状と材料を適
用できるようになる。

本発明のそれらの、またその他の長所が、以下
に示す図面と好適な実施例の説明から明らかにさ
れよう。

ハ 実施例 以下の特定の好適な実施例の記述はガラスバツ
チ液プロセスと関連して行うが、本発明がその他
のプロセスにも同様に適用できることは理解され
よう。その特定のプロセスの詳細はカンクル等の
米国特許第4381934号に記述されているので、こ
こに繰返すことはしない。

図示の特定の実施例において、溶融槽の基本的
構造体はドラム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部、全体的に開
いた頂部、及び放出出口以外は閉じられた底部を
有する。ドラム１０は後に詳述するようにして垂
直軸心周りで回転するように装架される。溶融槽
の内部に実質的に包囲されたキヤビテイが全体的
に１１で指示される蓋構造体によつて形成され
る。この蓋は静止支持を備える。蓋１１は炉構造
技術者に周知の様々な材料と形状を以つて製作で
きる。図示の好適な実施例において蓋１１は、複
数個の耐火ブロツク１２により上方へドーム状に
なつた、はねアーチ構造に作られる。図示の典型
的なアーチ構造においてアーチブロツクは周縁支
持構造体１３上に置かれる。その静止縁と回転槽
との間の区域は様々な方式で閉鎖できよう。図示
の構成の場合、プレートブロツク１４がドラム１
０の上縁部より少しく下方の個所で延在し、静止
支持プレート１５によつて支持される。アーチブ
ロツク１２とプレートブロツク１４との間の隙間
を閉じるためシールブロツク１６が備えられる。
蓋についてはその他にも、単体の平らな懸架され
る設計、別の材料、冷却するかしないか、といつ
たことが考えられよう。

好適には粉末状態のバツチ材料が水冷式シユー
ト２０によつて加熱槽のキヤビテイ内へ送給され
る。ドラム１０の内壁上にバツチ材料の層２１が
保持されて絶縁ライニングとして働く。ドラムが
回転していく間に送給シユート２０がバツチ材料
をライニング２１の上部分へ送る。バツチ材料を
液化するための加熱は、蓋１１を貫通して延在す
る１つまたはそれ以上のバーナー２２によつて行
われる。ライニング２１の広い範囲に火炎を吹付
けるため好適には複数個のバーナーを蓋の周縁に
配置する。槽内の苛酷な環境から防護するためそ
れらバーナーは好適には水冷式にする。槽からの
排ガスは蓋１１の開口２３または底部出口２３を
通つて逃げる。ライニング２１の表面のバツチ材
料が液化すると、その傾斜したライニングに沿つ
て槽底部の中心出口２５へ流下する。出口２５に
は耐火セラミツクブツシング２６が嵌められよ
う。液化した材料の流れ２７は槽から自由落下し
て静止受容器２８に入り、ここから更に別の処理
へ送られて溶融プロセスが終了する。

図面は、本発明の好適な実施例に含まれる幾つ
かの随意的な特徴を示す。その１つとして、水を
容れた円形の静止とい３０と、このといの中へ回
転ドラム１０から下方へ延出する円形フランジ部
材３１とで構成されるアトモスフエアシールが、
回転ドラム１０の上縁部と静止蓋１１との間の界
面に備えられる。また同様な水とい３２と回転ド
ラムから下方へ延出するフランジ３３とがドラム
の下端部に備えられる。

本発明の好適な実施例に備えられる他の随意的
特徴は、ドラム１０の上部内側のライニング２１
の保持の不備によつてドラム上縁部分が熱にさら
されたとき、その上縁部分を冷却する装置を備え
ることである。この冷却のためにドラム上部分の
外側に水を散布する。この水スプレーはコンジツ
ト４０により水を供給することによつて作られ、
そしてそのスプレーはスプレーシールド４１によ
りドラムに近接したスペースに限定される。使用
された水は円形とい４２に集められ、ここから、
ドラム１０の側部に沿つて下方向へ延在してドラ
ムと一緒に回転するコンジツト４３によつて排出
される。この排水は好適に底部アトモスフエアシ
ールの水とい３２内に溜められよう。

ドラム１０を回転可能に支持し且つ駆動するべ
ースは支持テーブル５０である。このテーブルは
図示のように、断面が全体的に矩形の中空のリン
グの形にされよう。この支持リング５０はドラム
１０から離間して取巻く。この実施例において支
持リング５０をドラム１０に結合するリンク装置
は複数個の支持ロツド５１を備える。これらロツ
ド５１の個数と寸法は逆比例し、そしてそれらは
完全積載時のドラムの重量と想定され得る一時荷
重とによつて決められよう。理論的には３本のロ
ツドでドラムを支持できるが、更に多数（好適に
は８本またはそれ以上）のロツドを使つて自転車
のスポーク状に配置した構成にすればリング５０
に対するドラム１０の回転と揺動に対する反作用
をもたせることができる。このような構成の場
合、それらロツドは、ドラムの半径方向平面内で
はなく、ドラムの垂直軸心と交差しない垂直平面
で、しかも隣合うロツドの平面がドラム垂直軸心
の両側を通るような垂直平面内に設置されよう。
槽が大型になるほど荷重を分散するためにロツド
の数も多くされ、図示の実施例の場合24本程度に
される。ロツドはドラムの側部の障害物を小さく
し、従つて建造と保守のためのアクセスを可能に
し、空気を自由に循環させ、また溢れた材料を溜
めないので、リンク装置として好適なものであ
る。支持機構と槽との間がロツド５１のような細
長いリンク装置によつて離間されるため、その支
持機構は、槽とこれの内容物の状態に関係なく、
自己心出しシステムとして働くことができる。

ロツド５１は好適にはその両端部を、上側及び
下側支持ブロツク５３と５４の球面ソケツト内に
嵌合する球面端部をもつたナツト５２で保持する
ことにより、所定位置に固定される。この構成は
ロツド５１に引張荷重だけを掛ける。上側支持ブ
ロツク５３は、内容物を積載した槽の重心「Ｃ」
より上方の高さの所でその槽を支持するという本
発明の好適な特徴に従つて、その重心「Ｃ」より
上方の高さの所で支持リング５０上に装架され
る。

下側支持ブロツク５４は、上側支持ブロツク５
３より下方の高さの所でドラム１０に取付けられ
る周縁リング５５または同様なものに固定され
る。図面に示されるようにライニング材料２１は
テーパが付いて円筒形ドラム１０の底部において
より厚くなるので、重心は普通ドラムの背丈の下
半分にある。即ち、言い換えれば、支持の置かれ
る所の高さはドラムの背丈の上半分にある。周囲
の構造の実質的に限定された場所の中で細長く延
在するロツド５１は、長いだけにより垂直にな
り、この長さに沿つた歪みをドラムに伝達しない
ので、支持システムからのドラムの隔離をより効
果的に行う。

ドラム１０へのロツド５１のようなリンク装置
の取付けは、ドラムの比較的低温の個所、従つて
熱歪みを受けることのより少ない個所に行うのが
より好適である。そこで、円筒形ドラム１０の底
部の方ほどライニング２１が厚くなるから、リン
ク装置はドラムの下部分に取付けるのがより望ま
しい。場合によつてはドラムの上部分への取付け
も許されるが、下部分の方がより望ましいのであ
る。最も好適な実施例においてその取付けは、普
通槽の確実な安定部分とされる。ライニングを含
む材料の通常の量を積載した槽の重心「Ｃ」の高
さの所またはこれより下方の所で行われる。

槽１０は、図示の全体的に円筒形の形状以外
に、米国特許第4496387号（ヘイトフ等）に示さ
れているような段付きの形状あるいは下方向へ細
くなる円錐台形状にすることもできる。このよう
な場合、重心が槽の下半分に来なくなることもあ
るが、やはりその支持の高さは重心より下方の所
に、そして槽への取付け高さは下半分の所に置く
のが好適である。

支持リング５０の下面にテーパ付き軌道６０が
備えられ、この軌道に複数個のテーパ付きホイー
ル６１が転がり接触する。これらホイール６１
は、ビーム６３のような適当な静止構造部材に固
定された軸受６２によつて回転可能に担持され
る。ホイール６１はドラムとその内容物の垂直荷
重を支承し、そしてその個数は荷重をよく配分し
て担持するように選択されよう。図示の典型的な
商業規模の装置ではホイール６１の数は８個程度
が適切である。軌道６０の接触面はドラム１０の
方へ下方向にテーパが付けられ、従つて軌道は全
体的に円錐のセグメントの形になる。ホイール６
１は軌道６０と同じ傾斜度のテーパを付けられ、
そしてテーパ付き軌道６０と共に回転槽を中心の
方へ押す偏倚力を作る。摩耗と騒音を少なくする
ため、テーパの角度は接触線全体に亘つて速度を
違えないように選ばれる。

支持リング５０の周縁に対して当たる複数個の
ホイール７０によつてその支持リング５０と回転
ドラム１０の横方向拘束が行われる。それら横方
向拘束ホイール７０は、ドラム１０に対して半径
方向に調節できる剛性の支持装置７１上に回転可
能に装架される。横方向拘束ホイール７０は少な
くても３個備えられ、そして好適には弾力のある
ホイール、最も好適には空気タイヤで構成され
る。支持テーブル５０を、従つてドラム１０を回
転駆動するため少なくても１つのホイール７０が
モータ（図示せず）によつて駆動される。ホイー
ル７０は回転要素を絶対的に拘束するのではな
く、それらの振動や揺動を減衰させたり、ドラム
軸心の所定位置からの逸脱を防止するように作用
するだけである。従つてホイール７０は回転シス
テムの主要心出し装置として働く。

本発明の特許請求の範囲から外れずに、当該技
術者に自明なその他の様々な変化形が可能なこと
はいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によつて改良された回転加熱装置
の好適な実施例の垂直断面図である。 １０…ドラム、１１…蓋、２０…材料送給シユ
ート、２１…材料ライニング、２２…バーナー、
２５…出口、５０…支持テーブル、５１…ロツ
ド、５２…ナツト、６０…軌道、６１…垂直方向
支持ホイール、７０…横方向拘束ホイール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 材料加熱装置において、 実質的に垂直の軸心をもつような向きにされ
   る、加熱すべき材料を収容するための全体的に円
   筒形の槽、 該槽内の該材料を加熱するための装置、 該槽から離間され且つ該槽の軸心と実質的に同
   心で回転するように装架される支持装置、及び、 該支持装置に対する該槽の半径方向膨張が可能
   であるようにして該槽を該支持装置に連結するリ
   ンク装置 を備える材料加熱装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の材料加熱装置におい
   て、該支持装置が、該槽を取巻き且つ支持ホイー
   ル上に回転可能に支持されるリング状構造体を備
   える、材料加熱装置。 ３ 特許請求の範囲第２項の材料加熱装置におい
   て、該リンク装置が、該材料を積載した該槽の重
   心より上方の高さの所で該支持装置に取付けられ
   る、材料加熱装置。 ４ 特許請求の範囲第３項の材料加熱装置におい
   て、該リンク装置が、該槽の下部分に取付けられ
   る、材料加熱装置。 ５ 特許請求の範囲第４項の材料加熱装置におい
   て、該リンク装置が、該材料を積載した該槽の重
   心のレベルより下方の所で該槽に取付けられる、
   材料加熱装置。 ６ 特許請求の範囲第４項の材料加熱装置におい
   て、該リンク装置が、該支持装置から該槽へ下方
   向へ延在する複数個の細長い要素を備える、材料
   加熱装置。 ７ 特許請求の範囲第６項の材料加熱装置におい
   て、該リンク装置が複数個のロツドを備える、材
   料加熱装置。 ８ 特許請求の範囲第７項の材料加熱装置におい
   て、各該ロツドが該槽の半径方向平面に対して傾
   斜している、材料加熱装置。 ９ 特許請求の範囲第２項の材料加熱装置におい
   て、該支持ホイールが、該槽の軸の方へ内方向に
   テーパを付けられ、そして該支持ホイールと接触
   する該支持装置の面が、該槽の軸心の方へ下方向
   に傾斜を付けられた円錐形セグメントを備える、
   材料加熱装置。 １０ 特許請求の範囲第２項の材料加熱装置にお
   いて、該支持リングが、これの周面に対して当た
   るホイールにより水平方向で拘束される、材料加
   熱装置。 １１ 特許請求の範囲第５項の材料加熱装置にお
   いて、該槽の上端部を覆い且つ静止支持を備える
   蓋装置を更に備える材料加熱装置。 １２ 特許請求の範囲第１１項の材料加熱装置に
   おいて、該蓋に組合わされる、加熱すべき材料を
   該槽内へ送供するための装置を更に備え、そして
   該槽がこれの下端部に、液化された該材料を該槽
   から放出するための開口装置を備える、材料加熱
   装置。 １３ 材料加熱装置において、 実質的に垂直の軸心をもつような向きにされ
   る、加熱すべき材料を収容するための全体的に円
   筒形の槽、 該槽内の該材料を加熱するための装置、 該材料を積載した該槽の重心より上方の高さの
   所に回転支持を形成し、そして該回転支持の高さ
   より下方の高さの所で該槽に取付けられる支持装
   置 を備える材料加熱装置。 １４ 特許請求の範囲第１３項の材料加熱装置に
   おいて、該取付け高さが該積載槽の重心より下方
   の所にされる、材料加熱装置。 １５ 特許請求の範囲第１３項の材料加熱装置に
   おいて、該回転支持の高さが該槽の上半分の個所
   またはそれより上方の個所に置かれ、そして該取
   付け高さが該槽の下半分内の個所に置かれる、材
   料加熱装置。 １６ 特許請求の範囲第１３項の材料加熱装置に
   おいて、該支持装置と該槽との間の取付けが複数
   個の細長いリンク要素で行われる、材料加熱装
   置。 １７ 特許請求の範囲第１３項の材料加熱装置に
   おいて、該槽の上端部を実質的に閉鎖する静止蓋
   装置を更に備え、該蓋装置がこれと組合わせて、
   該槽内へ該材料を送給するための装置を有し、そ
   して該槽がこれの下端部に、液化された該材料を
   該槽から放出するための出口を有する、材料加熱
   装置。 １８ 材料加熱装置において、 実質的に垂直の軸心をもつような向きにされ
   る、加熱すべき材料を収容するための全体的に円
   筒形の槽、 該槽内の該材料を加熱するための装置、 実質的に垂直の軸心周りで回転するように該槽
   を支持するための装置であつて、この回転支持装
   置の高さは該材料を積載した該槽の重心の上方と
   され、該回転支持装置の該高さより下方の該槽の
   部分が水平方向拘束から自由にされて該槽の垂直
   軸心が自由に揺動できるようにされる該支持装
   置、 該支持装置に対して該槽の垂直軸心の方への力
   を加えることによつて該垂直軸心の揺動を減衰さ
   せるための装置 を備える材料加熱装置。 １９ 特許請求の範囲第１８項の材料加熱装置に
   おいて、該支持装置がリング状構造体を備え、そ
   して該減衰装置が該リング状構造体に対して水平
   方向に当る複数個のホイールを備える、材料加熱
   装置。 ２０ 特許請求の範囲第１８項の材料加熱装置に
   おいて、該支持装置が転がり装置と接触する支持
   面を備え、この支持面が該槽の軸心の方へ下方向
   に傾斜する、材料加熱装置。 ２１ 特許請求の範囲第２０項の材料加熱装置に
   おいて、該支持面が、該材料を積載した該槽の重
   心の方または下方へ傾斜を付けられる、材料加熱
   装置。 ２２ 材料加熱装置において、 実質的に垂直の軸心をもつような向きにされ
   る、加熱すべき材料を収容するための全体的に円
   筒形の槽、 該槽内の該材料を加熱するための装置、 該材料を積載した該槽の重心より上方の高さの
   所で該槽を取巻き支持する装置であつて、転がり
   装置と接触する支持面を有し、この支持面は該槽
   の垂直軸心の方へ下方向に傾斜する如き該支持装
   置 を備える材料加熱装置。 ２３ 特許請求の範囲第２２項の材料加熱装置に
   おいて、該支持面が該材料を積載した該槽の重心
   の方または下方へ傾斜する、材料加熱装置。 ２４ 材料加熱装置において、 槽であつて、全体的に直立する円筒形側部、底
   部、加熱された材料を該槽から放出するための、
   該底部に設けられる中心出口、該側部の上縁近く
   の区域から該出口の方へテーパが付き、従つてラ
   イニング厚さが該側部の頂部におけるより下部に
   おいて大きくなる、該槽内のライニング材料を有
   する該槽、 該槽内の該材料を加熱するための装置、 リンク装置であつて、それぞれその一方の端部
   が該槽の下部分に取付けられ、他方の端部が、そ
   の該槽への取付け個所よりも上方の高さの所で回
   転可能に支持される支持構造体に取付けられる如
   き該リンク装置 を備える材料加熱装置。 ２５ 特許請求の範囲第２４項の材料加熱装置に
   おいて、該支持構造体が全体的に円形であり、そ
   して該槽の上部分から離間して取巻く、材料加熱
   装置。 ２６ 特許請求の範囲第２５項の材料加熱装置に
   おいて、該リンク装置が複数個のロツドを備え
   る、材料加熱装置。 ２７ 特許請求の範囲第２６項の材料加熱装置に
   おいて、該ロツドの端部がソケツト内に枢動可能
   に嵌められる、材料加熱装置。