JPS62176925A

JPS62176925A - 熱に可融の材料を液化する方法と装置

Info

Publication number: JPS62176925A
Application number: JP61316047A
Authority: JP
Inventors: ヘンリィ　クロード　ゴッデ; ゲイリィ　ノエル　ヒューズ; ドナルド　フィリップ　ミッチェロッティ
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1986-01-02
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1987-08-03
Also published as: FI865333A0; EG17716A; FI82024B; CA1280606C; NZ218514A; DK633786D0; KR900005382B1; GR3000836T3; CN86108910B; FI82024C; KR870007068A; FI865333A; PT84044B; MY101131A; ES2017627B3; EP0230049A1; ZA869147B; BR8606483A; DK633786A; AU6678486A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景米国特許第４．５８１．９６４号には、プラス・バッチ
などのような材料を液化する方法が開示されている。

この場合は、粉砕材料、たとえばバッチ材料自体がライ
ニングとして利用され、容器内部の高温から容器側壁を
保護する絶縁体の働きをしている。その好適実施例にお
いては、このライニングが容器中央の空所を取り囲むよ
うにされており、かつ液化された材料は自由に容器から
流出し、ライニングに対しては比較的低温の材料を供給
することによりライニングが維持されるのである。この
形式の方法の利点は、バッチを液化するのに高温を用い
ることができて、しかも、ｌｌ！ｌ−ｊ人材に製品流が
広範囲に接触して汚されることがなく、容器壁の強１Ｉ
ｌｌ１１冷却による者しい熱損失が安来されない点であ
る。

従来の形式の水冷式の融解容器は、米国特許第２．８３
４．１５７号（Ｂｏｗｅｓ）、同５ｇ５，９１７．４７
９号（Ｓａｙｃｅはか）、同第４．０６１．４８７号（
Ｋｉｙｏｎａｇａ）に開示されている。これらの形式の
容器では、容器のｔｌｌｌ壁のほぼ全部分を保繰する第
一の要因として、水冷式を採用している。この結果、大
量のエネルビーが容器を逃して失われ、冷却液と容器内
の溶融材料との間に犬さな温度こう配が生ぜしめられる
。

前記の米国特許第４．５８１．９３４号の液化法は、長
期にわたって連続作業を行うことができ、しかも外部か
ら強制冷却を行なう必要がない。他方、容器側壁の相当
な熱的劣化が防止されている。バッチ材料のライニング
が時として不規則な腐食するとはいえ、このシステムに
、容器にバッチ材料を付加供給することにより全体とし
て自己修理的なものである。しかしながら、液化容器内
の定常状態の中断は、時としてライニング部分、特に容
器上部のライニング部分の厚さの減少を招き、容器の側
壁部分が高温にさらされるまでになる。こ、れらの温度
に長期にわたってさらされるならは、容器はひずみを生
じたり、その他の熱的劣化を生じたりするに至る。バッ
チ壁厚が不安定になるのは、たとえば始動の間か、また
はバッチ供給率や加熱率を変える場合である。また、正
常な稼動の間にバッチ・ライニングの真中の隆起部分が
、より急速に腐食し、これにより上部のライニングが下
部をえぐられ、場合によっては上部区域からうイニング
が突然崩れ落ちることがある。このような異常状態は、
短時間続くだけであ１ば、大した問題にはならないが、
継・４的に生じたり頻繁に生じた場合には、容器を熱か
ら保護することが望ましいであろう。容器の熱的劣化が
特に問題とされるのは、液化法の好ましい実施例に従っ
て容器が回転せしめられるさい、動的な不安定のゆえに
、生じるからである。

米国特許第３．６８９．６７９号（Ｎｉｗａほか）には
、容器の成る部分が冷却される幾分異なった形式のシリ
カ融解法が開示されている。これによると、冷却は融解
の行なわれている区域の側壁域の大部分で行なわれる。

この特許には、不発明によるライニング表面での液化は
貧まれでいない。

発明の要旨本発明においては、ガラスまたは類似物用のバッチ材料
が容器内のｑ新表面で液化され、′＃器に対する一義的
な防熱措置は、液化される材料と親和的な粉砕材料、好
ましくはバッチ材料自体の絶縁ライニングにより得られ
るのである。不規則な稼動により、過度にライニング厚
が減少した場合に、容器側壁を熱的劣化から護るため、
容器の上部の小部分が外部から強制冷却される。この冷
却による熱損失は僅かである。冷却される容器部分が比
較的小さく、かつまた大ていの場合、実際には間欠的に
冷却が行なわれるだけだからである。

相当な熱伝導は、ライニングがほとんど完全に脱落した
側壁部分で行なわれるのみである。こルは、容器の頂部
の狭い１つの帯状域に限定されず、時として帯状域の複
数部分が容器周囲を取り囲むことがある。さらに、裸の
容器が熱に間欠的にさらされるだけなので、劫められる
作業温度範囲の上限温度もしくはそれに近い温度を容器
の材料が短時間経験しても、それほど有害なものではな
い。

したがって、必侠とされる冷却の程度も控え目なもので
ある。この冷却は、ライニング全体のなかに感知されな
い崩１ｓ部分がめった場合に対する保証として、継続的
に行なうこともできる。相当なライニング厚がある場合
は、冷却を行なっても極めて僅かの熱損失しか生じない
。バッチ・ライニングはすぐれた熱？３縁本だからであ
る。あるいはまた、冷却はライニングが不安定な場合に
のみ行なわれるようにしてもよい。

次に図面につき本発明の詳細な説明する。

図示の独特な実施例では、液化容器の基本構造は、スチ
ール製で大体において円筒形の側面形状を有するドラム
１０と、排出口以外は閉じられている底部分とで構成さ
れている。ドラム１０は、以下で詳説する仕方で垂直軸
線を中心として回転するように取り付けられている。大
体において我・り囲まれている空所は、全体として参照
番号１１で示されているふた構造物により液化容器内に
形成される。このふた構造物１１には固定支持部が備え
られている。このふた１１は、好壕しくは耐火セラミッ
ク材料から構成され、その形状は、耐火炉構成技術分野
の専門家には周知の褌々の形状にすることができる。図
示の好適実施例では、複数の耐火ブロック１２により上
側が丸屋根状のアーチ構造にさｎでいる。図示の典型的
なアーチ構造では、アーチ・ブロックが周囲の支持構造
物１３に支えられている。プＶ−ト・ブロック１４は、
ドラム１０の上部リムの直ぐ下方に延びており、固定支
持プレート１５により支えられている。

シール・ブロック１６は、アーチ・ブロック１２とプレ
ート・ブロック１４との間の間隙を密閉するために備え
られている。

好ましくは粉砕バッチ材料は、水冷式シュート２０によ
り加熱容器の空所内へ供給される。バッチ材料の層２１
は、ドラム１０の内壁に保持さｎ１絶縁ライニングとし
て機能している。ドラム１０が回転すると、供給シュー
ト２０は、バッチ材料をライニング２１の上方部分に向
ける。バッチ材料液化のための加熱は、ふた１１を成通
した単数または複数のバーナ２２により行なわれる。好
ましくは複数のバーナ２２は、ライニング２１の広い面
積に炎が回げられる工うに、ふた１１の周囲に清って配
置されている。また、バーナ２２は、容器内の過酷な環
境から保護するため、水冷されるのが好ましい。排ブス
リよ、ふた１１内の開口２３を通り容器から排出される
。ライニング２１の表面のバッチ材料は、液化されると
、ライニング上を流れ落ちて、容器底部の中央排出口２
５へ流入する。排出口２５は１．討入セラミック・プッ
シュ２６内に形成することができる。液化された材料２
７は容器から自由に流出し、定置受は器２８に入り、更
に付加的な処理を受け、融解過程を完了する。液化材料
は、ライニング２１０表面から自由に流れることができ
るので、ドラム１０から出て来るとき、不完全な融解状
態にある。その場合の液化されたプラス・バッチは、通
常は多量のがス状反応生成物を言み、若干の不溶粒子を
も含む。

回転げラム１０の上部リムと固定ふた１１との間の界面
のところに備えられた大気シールは、円形の、水を入れ
た固定トラフと円形ノ〕７ランジ部材３１を有する。フ
ランジ部材３１は、回転ドラム１０から下方へ延びてい
る。類似の固定水入りトラフ３２と回転ドラム１０から
下方へ延びる２ランジ３３は、ドラム１０の下端部に備
えられている。これらの個所には、別の種類のシール部
材を配置４シて督くこともできる。

げラム１０の上部を強制冷却□するには、独々の形式を
採用することができる。冷却剤は敵状（ｔとえば水）で
も、気体状（たとえば空気）でもよい。図示の実施例で
は、水流がドラム１０の上部の外側に噴射される。噴射
される水は、導管４゜から供給され、噴射シールド４１
によりドラム１０を取り囲むスペース内に入る。噴射水
は円形トラフ４２に集められ、導管４３を通り排出さｎ
る。導管４３は、ドラム１０の外形に宿って下方へ延び
、ドラム１０と一緒に回転する。導・１４３からの水の
排出は、底部大気シールの水入りトラフ３２内へ行なう
のが便利である。

外部からの冷却は、内側のライニング２１が最も欠損し
易い側壁の限定部分にだけ行なう必要がある。大ていの
場合、この限定部分は、ドラム１０の高さの半分以下に
相当するドラム上方の小部分、好ましくは気の部分であ
る。しかしながら、内側ライニング２１は、通例は、ド
ラム側壁区域の大部分を熱から護る第一の部材として役
立つている。無傷のライニングにより護られたドラム部
分を外部から冷却する際、ドラム１０内部で行なわれて
いる加熱過程から奪われる熱エネルでは極めて僅かであ
る。それゆえ、冷却域が必要以上に広くされても、熱効
率はほとんど失われないか、全く失われないかのいずれ
かである。これは、ドラム壁を通しての相当な熱伝導は
、ドラムの有効保護のＵ（低値以下にライニング厚が減
少した個所でしか生じないからである。少なくとも２ｃ
ｒｒＬの程度の厚さをもつ粉末状ガラス・バッチ材料ラ
イニングは、有効な熱絶縁材であることが判り、厚さが
薄くとも、バッチ・ライニングを通しては極めて僅かの
熱伝導しか生じない。はとんど沫に近い金属が内部の熱
にさらされた時にのみ、冷却剤への相当な熱伝導か生じ
るのである。そうした場合には、容器のｆＮ造的安定性
が冷却にエリ保証さｎ、小さな区域で一時的な熱損失が
生じるのみである。そのようなライニングの欠損が生じ
ｌヒ場合、出来るかぎり迅速にバッチの供給率および（
または）刀ｎ熱率を調節し、ライニングの有効な絶縁厚
を復元させる。冷却は、そのようなときには中止するこ
とができるが、僅かながら熱伝導が生じるので、冷却剤
の流れは継続させておくのが有利であり、容器の外部を
冷却剤温度に維持することで冷却が再開されたとき８／
）熱衝撃を避けることができる。

ドラム１０が回転可能に支承され、駆動されるペースは
、支持チーデル５０である。このテーブル５０は、図示
されているように、大体において長方形の断面を有する
中’！　１Ｊングとして構成することができる。支持テ
ーブル５０は、ドラム１０を取り囲み、Ｐラム１０との
間には間隔が設けられている。この実施例ではテーブル
５０をＰラム１０に結合するためのリンク部材は、ｆｉ
数の保持ロッド５１を有する。ロッド５１の故とサイズ
とは逆比例の関係にあり、￥１４１ｉ１２時のドラムそ
れぞルの重量に応じて決められる。理ｉ１市的には６不
Ｖ〕ロツドでドラムの保持かり能だが、４本以上（好ｌ
しくに８本以上）のロラーを用いれば、自転車のスｉ〆
−り状の配置が採用でき、それによりテープル５ＯＫ対
するドラム１００回転に抵抗作用が与えられる。そのよ
うな配置の場合には、ロッ−５１は、ドラムの半径方向
の平面内に位置するのではなく、むしろ、ドラム１０の
垂直軸線と交差しない垂直平面に浴って延び、ｖ＃接ロ
ッドの平面が１ラム垂直軸線の対向側乞通るようにする
。より大きい容器の場合、ロッドの数は荷重配分に応じ
て増加させるが、図示の形式の実施例では２４本の程度
のロッド数とすることが考えられる。ロッドはリンク形
式にするのが好ましい。そうすることによりドラム１０
の周囲のスペースに妨薔物が配置されずに断み、それに
よって工事や保守のさいに接近が容易となり、更には空
気の自由な循環が可能’ｔＣなり、こぼれた材料の堆積
を防止することもできる。

ロッド５１は、各端部のところで、球形４部を有するナ
ツト５２によって、その位置に保持さｎている。このナ
ツト５２は、また、上部保持ブロック５３と下部保持ブ
ロック５４の凹面ソケット内に受は人ｎられている。上
部保持ブロック５３は、支持テーブル５０に成り付げら
れているが、その取付は高さは、本発明の１側面によれ
ば、装荷された容器ノ〕重心″Ｃ”より賜いところに位
置している。下部保持ブロック５４は、川辺リング５５
または類似部材に付加取付げされている。リング５５は
上部保持ブロック５３の高さよりがなり低い高さのとこ
ろで、ｒラム１ｏに付加双対げされている。ロッド５１
の上端部が支持テーブル５０に取り付ゆられている高さ
が、重心″′Ｃ″の高さを超える程度は、自己復元作用
を最適化するために最大限にするのが好ましい。しかじ
ながら、双方の高さの違いが相当なものであれば、どれ
ほどの違いであっても、不発明による自己復元の多少の
利点は達成せられよう。実際的な考慮からは、大ていの
場合、上方の取付は個所の高さが制限されよう。保定的
なふた１１のだめの構造用支持部材やふたに付随する装
備、更にはふたとげラムの間の界面が、回転するドラム
保持部材をドラム最高部より上方に延びるようにする試
みの妨げとなるであろう。ライニング２１は、図示の通
り円筒形のＰラム１０の底部では厚さが厚く、上方へ向
って先細になっているので、重心は、通常はげラム高さ
の下半分以内にある。したがって、保持部材の高さはド
ラム高さの上半分のところにあると表現してもよい。

ロッド５１などのリンク部材の、ドラム１０に対する取
付は具は、好ましくは、比較的低温で、したがって熱に
よるひずみを受けにくいドラム区域に配置しておく。円
筒形のドラム１０の底部に向かってライニング２１が厚
くなるため、ドラムの下部区域は取付は具の位置として
望ましい。ドラム上半部にｉｊＲ付は具を配置すること
も、時には可能であるが、下半部に配置するのが好まし
い。

最も好ましい配置では、取付は具は、ライニング２１を
含む通常量の材料を装入された容器の重心”　ｃ”の高
さか、もしくはそれより下に位置している。

容器１０は、図示の大体において円筒形のかわりに、別
の形状であってもよい。例えば、下方へ細くなる円錐台
形、もしくは米国特許第４．４９６．６８７号（）！ｅ
ｉｔｈｏｆｆほか）に示されているような段付きの形状
であってもよい。それらの場合には、重心は容器の下半
部内には位置しないが、好ましい保持部材高さは重心よ
り上方Ｖこあり、容器に対する取付は其の高さは下半部
に位置することになろう。

支持テーブル５０の下側にはテーパ状のトラック６０が
形成されている。このトラック６０は複数のテーパ状の
ホイール６１ところがり接触している。ホイール６１は
、ベアリング６２にエリ回転可能に軸受けされている。

ベアリング６２はビーム６３のような適当な固定構造用
部材に付加取付けされている。ホイール６１はドラム１
０とその内容物の垂直荷重を受けている。ホイール６１
の数は、したがって荷重配分が行なわれるように選択す
る必要がある。典型的な商業的規模の設備に適当と考え
られるのは、８個のホイールである。

トラック６０の接触面は、下方へドラム１０に回って先
細となっており、したがって円錐のセグメントの形状を
有する。

回転するドラム１０と支持テーブル５０に対する横方向
の制限は、テーブル５０の周囲を支えている複数ホイー
ルγ０によって与えられている。

横方向の制限ホイール１０は、割注支持部材Ｔ１上に回
転可能に軸受けされている。支持部材Ｔ１は、ドラムに
対しドラムの半径方向に調節可能にしておく。制限ホイ
ール１０は少なくとも６個備えられており、空気タイヤ
であるのが好ましい。

ホイール１０の少なくとも１個は、支持テーブル５０と
ドラム１０を回転させるモータ（図示せずンによって駆
動される。ホイールＴＯは、回転する部品を絶対的に制
限するものであるより、むしろドラム軸線がその所定軌
跡から振動または往復動するのを減衰させるのに役立つ
ものである。ホイールγ０は、ドラムと支持チーデルの
水平運動を減衰させるのに対し、トラック６０と垂直支
持ホイール６１との間の円錐形の界面は、主安な復心力
を与えるものである。同じように、■心上方の楯さに位
置する保持部材によるＰラム軸線振動運動減衰作用は、
ホイール１０の減衰効果により助成される。

この技術分野に通じている者にとっては明らかなことで
あるが、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内におい
て種々の変更や１６正形式が０Ｔ能である。

本発明を、以上においてはガラス・バッチの液化に関連
させて説明した。本発明が特に有用となる分野だからで
ある。これには、板がラス、ファイバー・ガラス、容器
用ガラス、珪酸ナトリウム、その他事笑止あらゆる種類
の特殊ガラスが含まルる。本発明は、また、金属の鷲石
などの材料、るるいはまた、厳密には″がラス”と定幌
づけられない他のがラス質もしくはセラミック質の材料
を液化する場合にも適用することができる。また、注意
すべき点は、処理されるバッチと液化容器ライニングに
は、化学的には実質的に等しい組成の材料を用いるのが
、特に板がラスの処理の場合に好ましいことではあるが
、双方の材料の間に変更があっても、若干のケースにお
いては悪影響はなく、シたがって、１４−を唱えると・
とはできない。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明により上方１ｊＩ！Ｉ壁部分に冷却装置
を有する回転液化容器の好適実施例の垂直縦断面図であ
る。図において、１０・・・ドラム１１・・・ふた１２・・・耐火ブロック２０・・・材料供給シュート２１・・・ライニング２２・・・バーナ２３・・・排気口２５・・・排出口２６・・・耐火セラミック・ブツシュ２１・・・液化された材料流３２・・・水入りトラフ４０・・・水供給導管４１・・・噴射水シールド４３・・・水尋管５１・・・保持ロッド５２・・・ナツト５３・・・上部保持ブロック５４・・・下部保持ブロック５５・・・周辺リング６１・・・テーパ状ホイール６２・・・ベアリング６３・・・ビーム７０・・・横方向制限ホイール

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱に可融の材料を液化する方法であって、容器内
部の側壁部分に形成される粉砕材料ライニング（２１）
により囲まれた空所に粉砕バッチ材料を供給する段階、粉砕材料の露出部分を液化するために空所に熱を与え、
かつまた液化された材料（２７）を容器から流出させる
段階、容器内の熱から容器側壁の大部分を絶縁するのに十分な
ライニング厚、それも粉砕材料を付加供給することによ
り維持され、液化材料をライニング（２１）から排出さ
せうるだけのライニング厚を維持することにより、実質
的にそれだけで過度の熱的劣化から容器側壁の大部分を
保護する段階、ライニング厚が容器を適切に絶縁するに
は不十分な、容器側壁の小部分においては、側壁部分の
強制冷却により容器の小部分を保護する段階を含む熱に
可融の材料を液化する方法。
（２）側壁部分の冷却が、水を側壁部分外表面に接触す
るように方向づけて行なわれることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の方法。
（３）冷却される側壁部分が、側壁の半分以下であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
（４）粉砕材料が容器内へ供給される容器端部に冷却さ
れる側壁部分が隣接していることを特徴とする特許請求
の範囲第３項に記載の方法。
（５）側壁部分の冷却が、冷却液流を側壁外表面に向け
ることにより行なわれることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の方法。
（６）複数の冷却液流が、容器の周囲の、間隔をおいた
複数個所で容器に導かれることを特徴とする特許請求の
範囲第５項に記載の方法。
（７）液化される材料がガラス・バッチ材料を有し、ラ
イニング（２１）がガラス・バッチ材料を有することを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
（８）容器がほぼ垂直の軸線を中心として回転され、粉
砕材料が容器上端部から供給され、液化された材料（２
７）が容器底部から排出され、ライニング（２１）が容
器上端で比較的薄くテーパ状にされる特許請求の範囲第
１項に記載の方法。
（９）強制冷却が間欠的に行なわれることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の方法。
（１０）熱に可融の材料を液化する装置であつて、側壁
と底部とを有し、ほぼ垂直の軸線を中心として回転する
容器と、容器内へ粉砕材料を供給する装置（２０）と、
液化された材料を容器から排出する排出装置と、冷却液
の循環により容器の側壁上部を冷却する装置（４０、４
１）と、側壁の高さの半分以下を冷却するよう制限され
ている冷却装置とを有することを特徴とする熱に可融の
材料を液化する装置。
（１１）冷却装置（４０、４１）が、側壁の外表面に冷
却液を噴射する部材を有することを特徴とする特許請求
の範囲第１０項に記載の装置。
（１２）冷却装置（４０、４１）が複数の噴射ノズルを
有することを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載
の装置。
（１３）側壁部分の外部を取り囲み、噴射が内部で行な
われる環状スペースを画定する噴射シールド部材（４１
）を有することを特徴とする特許請求の範囲第１１項に
記載の装置。
（１４）シールド部材（４１）と噴射部材とが固定支持
部を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１３
項に記載の装置。
（１５）容器に冷却液排出装置（４２、４３）が備えら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記
載の装置。
（１６）冷却装置（４０、４１）が容器の上半部のみを
冷却することを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記
載の装置。