KR100380704B1 - 유리용융용장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리의 용융/정제용 영역(1)이 있고, 이 영역의 상부 스트림 부분에는 앞에 위치하는 충전 장치의 도움으로 유리화할 수 있는 물질(10)을 공급하기 위한 하나 이상의 개구부(12)가 제공되어 있으며, 하부 스트림 부분에는 용융 유리를 유리 제조 영역으로 유도하기 위해, 용융 유리를 하나 이상의 연속적인 하부 스트림 영역(18,19)으로 유출시키기 위한 배출 개구부(17)가 제공되어 있는, 유리화할 수 있는 물질을 용융시키기 위한 노에 관한 것으로서, 유리화할 수 있는 물질이 필수적으로 산소로 구성된 산화제를 사용하는 다수의 버너(16)에 의해 용융/정제 영역(1)에서 용융되고, 하부 스트림 영역 또는 영역들로부터 용융/정제 영역(1) 속으로 공기가 전혀 도입되지 않도록 설계됨을 특징으로 한다.

Description

유리 용융용 장치{Apparatus for melting glass}
본 발명은 용융된 유리를 롤링 또는 유동 설비에서와 같은 평면 유리 제조 설비에, 또는 다수의 제조 기기에서와 같은 중공 유리 제조 설비에 연속적으로 공급할 목적으로, 유리화될 수 있는 재료로부터 유리를 용융 및 정제하기 위한, 통상적으로 용융 노(melting furnace)라 불리우는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 특히 용융 유리 제조 성능이 높은 평면 유리용 용융 노에 관한 것으로서, 예를 들면, 용융률 또는 산출량이 100톤/일 이상, 심지어 1000톤/일 이상에 이를 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 노의 크기 또한 작다는 이점이 있다.
공지된 방식에서 노는 일반적으로 각각 특정한 기능과 크기를 갖는 구획들이서로 연결된다. 노는 유리화될 수 있는 재료를 용융시킬 수 있어야 하고 용융시 유리의 화학적 균일성과 열적 균일성을 보장해야 한다.
예를 들면, EP-B 제264 327호에는 유리 형성 조성물의 용융 및 정제를 수행하는 제1 구획과 네트(neck)를 형성하는 제2 구획이 있는 용융 노 구조가 기재되어 있다. 네크는 특히 용융 유리의 열적 균일화가 수행되는 구획과 연결되는데, 이 구획은 조절부(conditioner)로 알려져 있으며, 영역의 크기가 매우 협소한 유동 채널과 연결되어 용융유리를 적합한 형성설비로 배출한다.
노는 용융 구획에서 유리화될 수 있는 재료를 용융시키기 위해 사용되는 가열 수단의 기능에 따라 주로 두 종류로 분류할 수 있다.
한 종류로서, 일명 상부 냉각 형태(cold top type)의 전기 용융 노는, 예를 들면, EP-B 제304 371호로부터 공지된 바와 같이 용융 유리 깊숙이 침지된 전극에 의해 용융된다.
또한, 예를 들면, 미합중국 특허 제4,599,100호로부터 공지된 바와 같은, 재생 노로서 공지된 발화 노가 있다. 이 경우, 가열 수단은 일반적으로 연료와 공기 혼합물 및 교대로 작동하는 2열의 버너로 공급된다. 연소 가스는 용융 구획의 한 측면에 마주보는 방식으로 배치되어 서로 연결된 2개의 재생 물질 중의 하나를 택일적으로 가열시킨다. 연소 가스는 내화성 물질로부터 열적으로 추출되어, 재생 물질을 구성하여 회수된 다음 용융 구획에 열을 저장한다. 이러한 가열방법은 본래의 많은 단점을 포함함에도 불구하고 유효하게 널리 사용된다. 예를 들면, 연료-공기 버너의 에너지 비용이 비교적 높다. 더욱이, 이 버너의 조작 시스템은 대략 20 내지 30분 주기로 교대로 "활성화"되며, 완벽하게 제어하기가 쉽지 않다. 또한, 이를 사용하는 경우 용융 구획에 상당한 양의 공기, 특히 질소가 도입되므로 NOx형태의 상당량의 오염 가스가 발생할 위험이 증가되며, 이에 따라 소정의 처리를 수행해야 한다.
결국, 재생 물질의 제조에 필요한 고가의 특정 내화성 물질을 다량 사용함에 따라 노의 제조비용이 크게 증가하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 신규한 화염 가열 형태를 제안함으로써 발화 노의 사용에 따른 단점을 제거하는 것으로서, 신규한 형태는 에너지 비용과 노의 구성물질 비용을 크게 감소시키고, 이의 조작 과정을 단순화시키며, 동시에 용융 유리를 상당량 이상으로 수득하게 할 수 있다.
본 발명은 유리화될 수 있는 재료를 용융시키기 위한 노에 관한 것이며, 유리에 대한 용융/정제 구획이 있고, 상부 스트림 부분에 유리화될 수 있는 재료를 공급하기 위한 하나 이상의 개구부를 개구부의 앞에 배치한 장전 장치의 도움으로 공급한다. 하부 스트림 부분에는 용융/정제 구획에서 용융된 유리를 제조 영역 또는 성형 영역으로 유도하기 위한 하나 이상의 연속적인 하부 스트림 구획으로 용융 유리를 배출시키는 하나 이상의 배출 개구부가 있다. 본 발명에 따라, 용융/정제 구획에서 유리화될 수 있는 재료의 용융은 필수적으로 산소로 구성된 산화제를 갖는 다수의 버너에 의해 수행된다.
또한, 노는 용융과 정제 구획에 공기가 도입되지 않는 방식으로 설계되며,보다 상세하게는 하부 스트림 구획(들)로부터 및/또는, 유리화될 수 있는 재료용 예열 구획이 용융 구획 보다 선행하는 경우, 유리화될 수 있는 재료의 장전 구획으로부터 용융 구획의 상부 스트림에 전혀 공기를 공급하지 않는 방식으로 설계된다. 공기의 도입 또는 공급을 방지하기 위해, 노는 가스에 대해, 특히 용융/정제 구획과 하부 스트림 구획(들) 사이에서 노를 조이거나 밀폐시키기 위한 하나 이상의 수단이 유리하게 장착될 수 있다.
본 발명의 범주 내에서, 용어 "상부 스트림"과 "하부 스트림"은 노를 통한 용융 유리의 모든 유동 방향을 지칭하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따라, 산소를 사용하여 작동하는 버너에 의한 가열 과정을 선택함으로써, 특히 공기 형태의 산화제를 사용하여 작동하는 통상적인 버너에 비해 다수의 이점을 수득한다.
우선, 이러한 가열 과정에 따라 발화 노의 통상적인 역류(inversion) 작동을 피할 수 있다. 따라서, 산소 버너는 일정 시간 내에 작동시킬 수 있고 노의 사용을 더욱 단순화시키며 연속 작동이 더욱 규칙적이고, 역류 작동시 좀 더 정밀한 설정을 가능하게 한다. 특히, 소모되는 값비싼 내화성 물질의 더미로부터 형성되는 재생 물질의 존재를 완전히 배제할 수 있다. 따라서, 산소 버너는, 재생 물질을 사용하지 않으면서, 용융/정제 구획의 천장, 상단 또는 아치 및 이러한 상단과 용융 유리의 깊이 사이의 일명 실험실 용적을 연속적으로 가열할 수 있다.
용융/정제 구획에서 유리의 깊이 위에 존재하는 대기는 훨씬 더 안정하게 조절되며, 이는 일명 특수 유리의 제조시 중요할 수 있다.
더욱이, 이러한 버너는 질소가 없기 때문에 공기 형태의 산화제를 사용하여 작동되는 통상적인 버너에 비하여 열효율이 훨씬 높으며, 생성되는 연무의 용적이 상당히 감소된다. 따라서 에너지 비용이 상당히 절감된다. 그리고, 이러한 형태의 버너를 사용함으로써 노의 고유 산출량이 현저하게 증가되도록 할 수 있다.
본 발명에 따라 선택되는 버너는 용융/정제 구획에 극히 미량의 공기를 도입하거나 전혀 공기를 도입하지 않아 NOx형태의 오염 가스가 형성될 수 있는 가능성을 크게 감소시키므로 연소 가스를 용융/정제 구획으로부터 배출시키기 위한 처리 비용이 크게 감소된다.
더욱이, 통상적인 버너와 비교할 때, 산소 버너는 훨씬 더 많은 부피의 가스가 용융/정제 구획에 도입될 수 있도록 하며, 동일한 방식으로 앞서 지적한 바와 같이 연소로 인한 가스의 용적이 현저히 감소된다. 이는 앞서 언급한 실험실 용적을, 예컨대, 용융/정제 구획의 상단을 낮춤으로써, 감소시킬 수 있으며, 그에 따라, 에너지 비용과 노의 제작비용을 모두 절감시킬 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 역류 없이 작동하는 산소 버너를 사용함으로써 더욱 신뢰성 있고 설계 비용이 절감되는 노를 수득할 수 있고 동일한 크기의 통상적인 발화 노에 비해 에너지를 15% 이상 절약할 수 있다.
그러나, 본 발명과는 달리, 용융/정제 구획으로의 공기의 유입, 특히 하부 스트림 구획으로부터의 공기 유입을 피할 수 없다면 본 발명에서의 매우 바람직한 균형이 손상될 것이다. 반대로, 용융/정제 구획에서 NO2형태의 오염 가스가 상당한양으로 다시 생성될 위험이 있을 수 있고 용융/정제 구획의 에너지 절감 효과를 현저히 저하시킬 수 있다. 이러한 공기의 유입은 노의 나머지 부분과 비교하여 용융/정제 구획을 가스 밀폐시키는 수단에 의해 방지할 수 있다. 따라서, 이러한 밀폐는 용융/정제 구획에서 용융 가스 위에 존재하는 대기를 하부 스트림 구획 또는 이에 인접한 구획의 연속되는 대기로부터 격리시킴을 의미한다. 이러한 하부 스트림 구획은 유리의 조절 즉, 필수적으로 유리를 점진적으로 냉각시켜 유리의 제조 또는 성형 온도에 도달하고 화학적 및 열적으로 균일하게 하는데 기여하며 이로부터 배취 스톤 또는 내화성 물질 입자와 같은 외부 물질을 제거한다. 이러한 열적 조절과정은 당해 하부 스트림 구획에서 예를 들면, 다량의 공기를 주위 온도에서 당해 구획에 도입하는 통상적인 재가열 수단(예: 연료-공기 버너)과 냉각 수단을 교대로 사용하거나 함께 사용하는 공지된 방법으로 수행될 수 있다. 따라서, 이러한 가스 유형이 용융/정제 구획으로 다시 되돌아 가는 것을 방지하여 이들이 용융/정제 구획의 고도로 제어된 대기를 방해하지 않도록 하는 것이 필요하다.
하부 스트림 구획(들)이, 예를 들면, 공기의 도입이 없고 가스로 구성되지 않은 대기를 갖는 냉각 수단을 사용하는 공지된 방식으로 설계되는 경우, 밀폐 수단은 더 이상 필수적인 수단이 아님이 명백하다.
용융/정제 구획에 있어서 본 발명에 따른 "산소" 버너(이 표현은 사용되는 산화제가 산소임을 의미한다)는, 수직으로, 임의로는 유리의 깊이와 비교할 때 적당한 깊이 9에 위치하여, 버너로부터의 화염이 유리의 표면과 직접 접촉하지 않게 한다.
이들 버너는 용융/정제 구획의 길이방향에 사실상 평행한 열(row)로 분포한다. 가장 단순한 분포는 용융/정제 구획의 측벽을 통해 당해 구획 속으로 연결된 2열의 버너가 제공되는 것이다. 이러한 목적을 위해, 벽에 형성될 개구부는 매우 협소한 부위를 차지하고 결국 구획의 전체적인 단열을 저해하지 않게 된다. 가장 우수할 수 있는 양태는 버너를 다수의 그룹으로 합하고, 이들의 가열 동력을 개개의 그룹 사이에서 독립적으로 조절하는 것이다. 특히, 이러한 그룹은 구획의 길이 방향 축에 대해 가로 방향이며 연속적으로 배열된다. 따라서, 가열은 모든 구획을 따라 최적의 방식으로 조정 및 조절되고, 특히 제조할 용융 유리의 형태에 따라 모든 목적하는 온도를 설정할 수 있다.
용융/정제 구획에 있어서, 예를 들면, 유리 깊숙이 침지된 전극의 형태로 보조 가열수단을 제공하여 구획의 온도를 조절하거나 조정할 수 있다.
용융/정제 구획에는 재생 물질이 존재하지 않기 때문에, 보다 우수하게, 그리고 보다 용이하게 외부에 대한 단열을 이룰 수 있다. 그러므로, 평평한, 간단한 기하학적 형태의 패널 - 섬유상 단열물질 및 분무된 단열 콘크리트로부터 제조된 것으로, 그 두께가 측벽에 양호하게 이용할 수 있을 만큼 얇은 것 - 을 사용하여, 벽, 특히 측벽과 상부 벽을 차단할 수 있다. 이와 같이 이용하기 편리하기 때문에 2개의 유리 제작과정 사이에서 노를 양호하게 유지할 수 있다.
용융/정제 구획에서의, 유리하게는 이 구획의 벽에서의 버너의 연소로 인한 연무를 가장 적절한 방식으로 열적으로 추출하기 위하여, 용융/정제 구획의 최상의 "상부 스트림" 구획에 존재하는, 유리화될 수 있는 재료의 공급 개구부 부근에 배출 개구부를 배치한다. 이러한 배출 개구부는 보다 특정하게는 상기 공급 개구부 부근에 배치된다. 따라서, 연무는 구획의 하부 스트림 부분으로부터 상부 스트림 부분까지 통과하여 유리화될 수 있는 재료가 유동하는 영역의 표면 위를 이동하여 이의 용융을 보조한다. 연소 연무의 열추출을 최적화하기 위해, 유리화될 수 있는 재료가 장전된 용융/정제 구획의 가장 먼 하부 스트림 영역을 차단벽 또는 드롭 아치형태의 방열 수단을 사용하여 버너 화염의 방사로부터 보호하면서 당해 영역이 버너를 포함하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설계되지 않는다면, 당해 영역에서 연무가 재가열될 위험이 있을 수 있으며, 이와 같이 재가열된 온도는 배출에 앞서 가능한 한 가장 큰 폭으로 저하시켜야만 연무의 열을 최적 방식으로 표면에 유동하는 유리화될 수 있는 재료로 전달시킬 수 있다. 또한, 방열 설계는 유리화될 수 있는 재료쪽으로의 연무 집중을 용이하게 한다.
이와 관련하여, 본 발명은 유리화될 수 있는 재료의 조성물을 용융시키기 위한 노에서 당해 조성물을 예열하는 방법에 관한 것이며, 이는 노의 용융 구획, 특히 위에서 기술한 노에서 방출되는 연소 연무를 용융 상(phase)의 표면에 유동하는 유리화될 수 있는 재료의 조성물 위에 통과시키는 것으로 이루어진다.
용융/정제 구획의 상부 스트림 부분에 위치한 유리화될 수 있는 재료의 공급 개구부 또는 개구부들로서 2개의 서로 다른 위치를 선택할 수 있다. 이들은 한편으로는 구획의 전면 벽에 형성될 수 있고 다른 한편으로는 두 개의 측벽 중의 하나 이상에 형성될 수 있다.
후자의 경우, 가장 유리한 실시양태는 유리화될 수 있는 재료를 효과적으로장전시킬 수 있는, 측벽에서 서로 마주보는 두 개의 대칭 개구부를 제공하는 것과 정면 또는 측면 개구부의 두 개의 형태를 제공하는 것으로 구성된다. 그러나, 측면 개구부를 통해 유리화될 수 있는 재료를 장전시키는 경우 장전 작동이 더욱 단순하고 보다 유연하며, 특히 표면에 유동하는 유리화될 수 있는 재료와 연소 연무 사이에 열 교환 표면을 증가시킬 수 있는 것으로 나타난다. 공지된 다양한 장전 장치, 예를 들면, 밀어 넣는 장치, 슬라이딩 장치 및 삽 장치를 사용할 수 있으며 요동(oscillation) 특성이 있거나 없을 수도 있다.
또한, 용융/정제 구획의 측벽에 연무용 보조 배출 개구부를 제공할 수 있다. 구획을 벗어날 때에도 상기 연무는 여전히 상대적으로 고온일 가능성이 있으므로, 이러한 이유로 인해, 연무는 보일러 형태의 열 회수 장치, 유리화될 수 있는 재료의 장전에 앞서 이를 예열시키기 위한 장치 또는 임의의 또 다른 열회수장치 속으로 이동시킨다.
용융/정제 구획을 가스에 대해 밀폐시키거나 밀봉시키기 위한 다양한 수단을 제공할 수 있는데, 이는 단독으로 또는 연속적으로 배치하여 용융/정제 구획의 대기를 보호한다. 이와 같은 장치의 수가 많고 이들의 효율이 높을수록 구획의 단열성은 훨씬 더 완벽해질 수 있다. 이러한 수단은, 예를 들면, 현탁된 차단물 및/또는 용융 유리의 중앙에 부분적으로 침지된 형태 및/또는 댐의 형태이다. 각각의 이러한 수단은 일반적으로 이들 모두 사실상 수직 평면에 위치하더라도 고유의 특정한 구조적인 특성을 갖는다. 따라서, 일반적으로 현탁된 차단물은 유리의 표면을 따라 흐를 수 있는 방식으로 배열된다. 침지된 댐이 상부로부터 시작되어 유리의두께속으로 상당한 깊이까지 침투하는 경우, 가스에 대해 전체적인 장벽을 제공한다. 그러나, 이 경우에는 비교적 협소한 부분을 갖는 영역으로 사용이 제한될 수 있다는 제조상의 제약이 있다.
상기 밀폐 수단의 위치에 관하여는, 이 밀폐 수단이 용융/정제 구획과 이에 인접한 하부 스트림 구획 사이의 접합부 및/또는 2개의 인접한 하부 스트림 구획 사이의 접합부 및/또는 당해 접합부들 중의 하나 근처에서 하부 스트림 구획들 중의 하나에 위치 하는 것이 유리하다.
유리하게는, 용융/정제 구획의 크기, 특히 그 길이는 2개의 대류 순환 루프의 존재하에 당해 구획에 용융된 물질을 유지시킬 수 있는 방식으로 선택된다.
노의 전체적인 구조는, 바람직하게는, 위에서 언급한 용융/정제 구획으로 분할되며, 이 구획은 구획이 협소하고 "예비-채널"로서 공지된 제1 하부 스트림 구획으로 배출되고, 이어서 심지어 구획은 더 작지만 길이는 훨씬 더 긴 "채널"이라고 하는 제2 하부 스트림 구획으로 배출된다. 따라서, 예비-채널은 용융 구획으로부터 배출되는 유리의 속도를 조절하는 "완충" 전이 구획으로서 작용하는 반면, 채널에는 이렇게 배출되는 유리를 조절, 냉각 및 화학적 및 열적 균일화시키기 위한 자체적인 장치가 장착된다.
바람직하게는, 당해 하부 스트림 구획의 크기는 용융/정제 구획의 크기에 따라 용융 유리의 용융/정제 구획으로의 대류 재순환을 방지하기 위해 유리의 깊이가 충분히 얕아지도록 결정되는 방식으로 선택된다. 일단 유리가 용융/정제 구획으로 부터 배출되어 다시 가열하기 위해 당해 구획으로 반송되지 않기 때문에 에너지 절감을 증가시킨다. 이러한 설비는 본원에 참조로 인용된 프랑스 특허원 제93/13022호(1993.11.2.)에 더욱 구체적으로 기술되어 있다.
명백히, 본 발명에 따른 용융/정제 구획은 EP-B 제264 327호에 기재된 바와 같이 완전히 상이한 설계의 하부 스트림 구획이 후속됨으로써 유리할 수 있다.
위에서 언급한 방열 수단은, 특히 드롭 아치의 형태일 수 있으며, 이는 "실험실" 용적의 높이에 있어서의 변화를 의미한다. 다른 표현으로, 용융/정제 구획에서 전체 높이와 방열 수단의 상부 스트림의 유리 깊이 사이의 비는 구획에서 방열 수단의 하부 스트림 보다 더 작다. 이는 표면에 유동하는 유리화될 수 있는 재료로 집중되는 연소 연무의 속도를 촉진시킨다.
본 발명에 따른 가장 직접적인 적용은 용융 유리를 평면 유리 제조 설비에 공급하는 것이고, 유리 설비를 유동시키는 데에 특히 주의를 요한다.
본 발명의 또 다른 특징과 이점은, 첨부하는 도면을 참조로 하여, 비제한적인 실시양태에 대한 후술하는 설명으로부터 나타낼 수 있다.
제1도와 제2도는 본 발명의 목적에 따른 특별한 관심에 따라 유리의 용융/정제 구획을 도식적으로 나타낸다. 이러한 구획은 상부 스트림의 전면 벽(2)과 하부 스트림의 전면 벽(3), 측벽(4, 5), 바닥(6) 및 상부 지붕 또는 아치(7)로 한정되고, 이들 모두 적합한 내화성 물질로부터 제조된다. 바닥(6)은 사실상 수평한 평면을 따르는 평면이지만, 벽(2, 3, 4 및 5)은 사실상 수직 평면을 따르는 평면이다. 상부(7)는 제2도에 나타낸 바와 같이 구획(1)의 길이방향 축(X)에 따른 곡면이다. 용융 유리의 깊이는 제1도에 수평 절선(Y)으로 나타내었다.
이 구획(1)은 길이방향의 축에 대해 2개의 주요한 연속적인 영역(8, 9)으로 이루어져 있으며, 제1 영역(8)은 용융 유리 욕의 표면에 유동하는 유리화될 수 있는 재료(10)가 장전되는 상부 스트림 영역인 반면, 제2 영역 또는 하부 스트림 영역(9)에서는 유리 욕이 보다 특정하게 가열된 다음 인접한 하부 스트림 영역으로 연결되며, 이들 영역에 대해서는 이후 제3도와 제4도와 관련하여 기술할 것이다.
영역(8)과 영역(9) 사이의 경계는 드롭 아치(11)의 존재 및 유리의 깊이(Y)에 대한 상부(7)의 높이의 감소, 즉, 이 아치의 상부 스트림의 높이의 감소로 표시된다. 영역(8)에는 유리 형성 조성물이라고도 하는 유리화될 수 있는 재료가 정면 또는 측면 형태로 장전된다.
첫번째 경우, 유리화될 수 있는 재료의 공급 개구부(12)는 상부 스트림에서 도시하지 않은 통상적인 장전 장치와 마주하여 정면 벽(2)에 위치한다. 측벽(4, 5)에 2개의 대칭적인 개구부(12, 13)가 존재하여, 이중적인 조성물 공급을 허용한다.
측면 장전 타입이든 정면 장전 타입이든지에 상관 없이, 연소 연무의 배출용 개구부(14)는 공급 개구부(12)의 근처에 제공한다. 전체적인 크기를 고려하여, 측면의 공급 개구부(12, 13)가 정면의 연무 배출 개구부와 결합되거나 그 반대의 경우가 바람직하다. 제2도에 나타낸 경우에 있어서, 연무 배출 개구부(들)은 상부 스트림의 정면 벽(2)에 형성된다.
공급 개구부와 연무용 배출 개구부의 위치의 근접성으로 인하여, 그리고, 드롭 아치의 존재로 인하여, 아직까지 용융되지 않은 유리화될 수 있는 재료 덩어리(10)를 따라 영역(9)로부터 나오는 연무 상으로 배출경로가 설정되며, 이로써 노의 에너지 효율이 개선된다.
연무가 추출되면, 이들은 유리화될 수 있는 재료를 장전시키기에 앞서 당해 물질에 대한 임의의 가열 회수 장치 또는 예열장치를 제공할 수 있다.
영역(9)는 영역(8) 보다 더 길고 측벽(4, 5)에 연무 보조 배출 도관(15)이 제공된다. 동일한 벽에서 유리의 깊이(Y) 위로 구획(1)에 분출시킬 수 있는 2줄의 산소 버너를 제공할 소형 개구부가 있다. 당해 구획에서 벽의 거리와 버너의 위치는 측벽에 보강된 단열물질의 존재로 인하여 조절될 수 있는데, 이로써 전체적인 두께를 감소시킬 수 있다. 이 단열물질은 섬유상 물질 및/또는 분무된 단열 콘크리트의 평면상 패널을 사용하여 설치된다.
바람직하게는, 버너(16)는 서로 동일한 거리에 2줄로 위치한다. 이들은 하나 이상의 "쌍"을 이룬 버너의 소그룹으로 다시 나뉜다. 이들 쌍은 2개의 버너로 구성되고, 각각은 하나의 줄에 속하며, 마주보는 방식으로 위치하거나 다소 상호적인 방식으로 배치된다. 가열 동력과 관련하여, 각각의 소그룹은 서로 독립적으로 조절된다. 따라서, 노의 길이방향 축을 따라 임의의 지점에서 임의의 시간에 신뢰 할만한 방식으로 상이한 온도 프로필을 수득할 수 있다. 상부 스트림 영역(8)에는 버너가 없으므로 유리화될 수 있는 재료를 재가열하기 위해 이 영역을 통과하는 연무는 당해 구획에서 임의의 재가열 과정 없이 최적의 방식으로 열적으로 추출된다는 사실을 알아야 한다.
2개의 영역(8과 9) 사이에 장벽으로서 작용하는 드롭 아치(11)는 영역(9)로 부터 영역(8)로 버너(16)의 화염이 발화되는 것을 방지하기 위한 방열 수단으로서작용한다. 이러한 이유로 인해, 전술한 바와 같이, 일단 화염이 상부 스트림 영역(8)로 도입되면 연무를 재가열함에 있어서 이점이 거의 없다. 아치의 하단 부분은 용융 유리 깊이(Y)로부터 충분히 멀어서 영역(9)로부터 영역(8)까지의 연소 연무의 순환에 장애가 되지 않는 대신 표면에 유동하는 유리화될 수 있는 재료(10)쪽으로 연무의 집중을 용이하게 한다.
구획(1)중의 하부 스트림 영역(9)에 있어서, 하부 스트림의 정면 벽(3)에 용융 유리용 배출 개구부가 제공된다. 이러한 개구부는 바닥의 평면에 대해 융기된 둔턱을 형성하고, 연장되어 인접한 하부 스트림 구획으로 배출된다. 이러한 둔턱의 높이는 언급한 하부 스트림 구획으로 통과할 용융 유리의 두께에 따라 선택된다.
연속적으로 작동하는 산소 버너를 사용하는 이점은, 이들이 감소된 가스 용적을 사용하는 통상적인 버너를 사용하는 경우보다 열효율이 훨씬 더 크고 연소 연무의 용적도 감소한다는 점이다. 따라서, 구획의 디자인은 노의 작동에 관한 편견 없이 특히 실험실 용적을 다소 감소시켜 변형시킬 수 있으며, 이는 노의 제작에 사용되는 재료에 대한 절감을 유도한다. 더욱이, 산소 버너는 공기, 특히 질소를 구획에 도입하지 않으므로, NOx형태의 가스 생성을 방지한다.
이 특정의 대기가 용융/경제 구획(1)의 용융 유리 위에서 유지되는 한 이러한 이점들이 보장되며, 이러한 목적을 위해 가스에 대한 밀폐 기능을 하는 수단이 제공되는 데, 이에 대하여는 전체적인 노를 나타내는 제3도와 제4도와 관련하여 기술될 것이다. 위에서 기술한 용융/정제 구획(1)에 예비-채널(18)이 연결되어 있으며, 이에 이어서 채널(19)가 연결되어 있음을 확인할 수 있다. 예비-채널(18) 부분은 용융/정제 구획(1)과 채널(19) 사이의 중간 지점이다. 당해 구획의 벽(20)은 용융/정제 구획(1)의 바닥(6)보다 높게 배치된다. 채널(19)는 유동 분출 립(21)으로 끝나며, 이 립은 도시되지 않은 제조 구획으로 용융 유리를 분배한다.
이러한 2개의 하부 스트림 구획(18, 19)의 크기는 이들로부터 구획(1) 쪽으로의 유리 재순환 벨트가 없도록 선택되며, 이는 구획(1)에 필요한 가열을 크게 감소시킨다.
밀폐수단으로는 앞서 언급한 형태의 3개의 밀폐 수단이 있는데, 제1 수단은 용융/정제 구획(1)과 예비-채널(18) 사이의 접합부에 위치한다. 이 수단은 용융 유리 배출 개구부(17)의 위에 부분적으로 고정되고 유리의 깊이(Y)에 따라 플러싱 되는 현탁된 차단물(22)로 이루어진다. 제2 수단(23)은 예비-채널(18)과 채널(19) 사이의 접합부에 위치하고 제1 수단과 동일한 형태이다. 최종적인 수단은 예비-채널(18)과 채널(19) 사이의 접합부 근처에, 실질적으로 채널(19) 근처에 위치한다.
침지된 댐(24)은 구획의 상부에 현탁되고 부분적으로 유리에 침지되어 있다. 또한 이 댐은 배수작용에서 충분하다.
이러한 3개의 수단을 조합시키면, 각각의 구획(18, 19)에 대해 구획(1)을 전체적으로 밀폐시키는 최적의 효과가 발휘된다. 이들을 상이한 방식으로 또는 상이한 순서로 조합하거나 이러한 수단들 중 1개 또는 2개 이상을 사용하는 것도 본 발명의 범주에 포함된다.
결국, 본 발명에 따른 노는 용융 구획에서 가열 시스템을 개선시키고 이의 작동과 제작비용을 감소시킨다. 최종적인 이점은 용융 구획의 대기를 조절할 뿐만 아니라 오염의 위험을 감소시키는 점이다.
언급한 바와 같이, 본 발명에 따르는 가열 시스템은 제3도와 제4도에 나타낸 것과 상이한, 본 발명의 취지에 따른 하부 스트림 구획이 제공되고 특히 조절기가 연결되는 네크(neck)가 제공되는 노에 대해서도 사용할 수 있다.
또한, 용융/정제 구획에 유리의 정제 및 균일화를 위한 공지된 수단 또는 대류 운동 조절용 수단, 예를 들면, 모든 형태의 교반기, 발포기 등이 장착될 수 있다. 소위 하부 스트림 구획은, 공지된 방식으로, 유리 조절용 수단 뿐만 아니라 용융 유리의 배출, 냉각 및 열적 또는 화학적 균일화 수단이 장착될 수 있다.
제1도는 용융/정제 영역의 길이방향 단면도이고,
제2도는 용융/정제 영역의 평면도이며,
제3도는 전체 노의 길이방향 단면도이고,
제4도는 전체 노의 평면도이다.

Claims (19)

  1. 유리의 용융/정제 구획(1)이 있고, 이 구획의 상부 스트림 부분에는 이의 앞에 위치하는 장전 장치에 의하여 유리화될 수 있는 재료(10)를 공급하기 위한 하나 이상의 개구부(12)가 제공되어 있으며, 이 개구부에 인접하여 하나 이상의 연소 기체 배출용 개구부(14)가 있고, 하부 스트림 부분에는 용융 유리를 유리 제조 영역으로 유도하기 위한 하나 이상의 연속적인 하부 스트림 구획(18,19) 속으로 용융 유리를 유출시키기 위한 배출 개구부(17)가 제공되어 있고, 유리화될 수 있는 재료가 필수적으로 산소로 구성된 산화제를 사용하는 다수의 버너(16)에 의해 용융/정제 구획(1)에서 용융되는, 유리화될 수 있는 재료를 용융시키기 위한 노(furnace)에 있어서,
    유리의 용융/정제 구획(1)이 공기가 하부 스트림 구획 또는 구획들로부터 용융/정제 구획(1) 속으로 전혀 도입되지 않도록 설계되어 있고, 유리화될 수 있는 재료(10)가 장전되는 용융/정제 구획(1)의 상부 스트림 부분(8)이 차단 벽 또는 드롭 아치 형태의 방열 수단(11)에 의해 버너(16)의 화염 발화로부터 보호되고, 상부 스트림 부분에는 버너가 없음을 특징으로 하는 노.
  2. 제1항에 있어서, 공기에 대해 용융 및 정제 구획(1)을 밀폐시키기 위한 하나 이상의 수단이 용융 및 정제 구획과 하부 스트림 구획 또는 구획들(18,19) 사이에 장착되어 있음을 특징으로 하는 노.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 버너(16)가 2열로 마주보는 방식으로 배열되어, 측벽(4,5)을 통해 용융/정제 구획(1) 속으로 분출됨을 특징으로 하는 노.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 버너(16)가 다수의 그룹으로 분포되어, 이의 가열 동력이 개별적인 그룹들 사이에서 독립적으로 조절됨을 특징으로 하는 노.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보조 가열 수단이 용융/정제 구획(1) 속의 용융 유리에 깊숙이 침지된 전극의 형태로 제공되어 있음을 특징으로 하는 노.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 용융/정제 구획(1)의 벽이 섬유상 단열 물질의 패널 또는 분무된 단열 콘크리트의 형태로 보강된 단열 수단으로 장착되어 있음을 특징으로 하는 노.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방열 수단(11)의 상부 스트림 부분에서 바닥(6)과 상단(7) 사이를 측정한 용융/정제 구획(1)의 전체 높이와 용융 유리의 깊이 사이의 비가 방열 수단의 하부 스트림 부분에서 측정한 비보다 작음을 특징으로 하는 노.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유리화될 수 있는 재료(10)용 공급 개구부(12)가 용융/정제 구획(1)의 상부 스트림 부분(8)에서 이의 전면 벽(2)에 위치하거나 2개의 측벽(4,5) 중의 하나 이상에 위치하고 있음을 특징으로 하는 노.
  9. 제8항에 있어서, 유리화될 수 있는 재료(10)용의 2개의 공급 개구부(12,13)가 용융/정제 구획(1)의 상부 스트림 부분(8)에 위치하고, 이들이 구획(1)의 2개의 측벽(4,5)에서 서로 대칭을 이루고 있음을 특징으로 하는 노.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유리화될 수 있는 재료가 장전되는 상부 스트림 부분(8)에 위치하는 연소 연무 배출용 개구부(14)[여기서, 당해 개구부는 구획(1)의 전면 벽(2) 또는 2개의 측벽(4,5) 중의 하나 이상에 형성된다]가 용융/정제 구획(1)에 제공되어 있음을 특징으로 하는 노.
  11. 제10항에 있어서, 연소 연무 배출 노조 개구부(15)가 용융/정제 구획(1)의 측벽(4,5)에 제공되어 있음을 특징으로 하는 노.
  12. 제10항에 있어서, 유리화될 수 있는 재료를 장전시키기 전에, 용융/정제 구획(1)으로부터 배출되는 연소 연무를 보일러 또는 재가열장치와 같은 열회수 장치 속으로 이동시킴을 특징으로 하는 노.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가스에 대한 용융/정제 구획(1)과 하부 스트림구획(18,19)의 밀폐용 수단(22,23,24)이 하나 이상의 현탁된 차폐물, 용융 유리에 부분적으로 침지된 댐 또는 이들 둘 다를 포함함을 특징으로 하는 노.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가스에 대한 용융/정제 구획(1)의 밀폐용 수단(22,23,24)이, 용융/정제 구획(1)과 이에 인접한 하부 스트림 구획(19) 사이의 접합부, 2개의 연속적인 하부 스트림 구획(18,19) 사이의 접합부 및 이들 접합부들 중의 하나에 인접한 스트림 구획들 중의 하나로 이루어진 그룹 중의 한 군데 이상에 위치하고 있음을 특징으로 하는 노.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 용융/정제 구획(1)이 예비 채널(pre-channel)이라고 하는 협소한 구역의 제1 하부 스트림 구획(18)으로 연결되고, 이것이 이보다 더 협소한, 채널이라고 하는 제2 하부 스트림 구획(19)으로 연결되어 있음을 특징으로 하는 노.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 용융/정제 구획(1)과 비교하여 하부 스트림 구획 또는 구획들(18,19)의 크기가, 용융/정제 구획(1)으로의 용융 유리의 재순환 없이 하부 스트림 구획 또는 구획들에서 순환하는 용융 유리의 깊이를 결정하는 방식으로 선택됨을 특징으로 하는 노.
  17. 제1항 또는 제2항의 노를 사용함을 특징으로 하며, 유리화될 수 있는 재료가모두 상기 노의 상부 스트림 부분으로 도입되는, 유동 유리 설비 형태의 평면 유리 제조 설비에 용융 유리를 공급하는 방법.
  18. 유리화될 수 있는 재료의 조성물(10)을 용융시키기 위한 노의 용융 구획(1)에서 분출되는 연소 연무를 용융 상(phase)의 표면 위에서 유동하는 유리화될 수 있는 재료의 조성물(10) 위로 통과시킴을 특징으로 하는, 유리화될 수 있는 재료의 조성물(10)을 용융시키기 위한 노에서 당해 조성물을 예열하는 방법.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 용융/정제 구획(1)의 벽이 섬유상 단열 물질의 패널과 분무된 단열 콘크리트의 형태로 보강된 단열 수단으로 장착되어 있음을 특징으로 하는 노.
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