KR100414174B1 - 유리용융로 - Google Patents

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KR100414174B1
KR100414174B1 KR10-1999-0053974A KR19990053974A KR100414174B1 KR 100414174 B1 KR100414174 B1 KR 100414174B1 KR 19990053974 A KR19990053974 A KR 19990053974A KR 100414174 B1 KR100414174 B1 KR 100414174B1
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Abstract

본 발명은, 고상의 유리원료를 가열용융시키는 멜터와, 상기 멜터의 양측에 배치되어 상기 멜터로 공급되는 연소공기의 공급로 및 상기 멜터로부터 발생된 폐가스의 배출로를 형성하는 한 쌍의 축열실과, 상기 멜터와 상기 한 쌍의 축열실 사이에 각각 배치되는 복수의 버너수용부와, 상기 각 버너수용부 내에 각각 하나씩 배치되어 상기 멜터 내로 화염을 분사하는 복수의 버너를 갖는 유리용융로에 관한 것으로서, 상기 버너수용부들 각각에 대하여 개별적인 연소공기의 공급이 가능하도록 상기 축열실을 향한 상기 각 버너수용부의 인접영역에 각각 배치되는 복수의 연소공기공급부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 각 버너수용부로 제공되는 연소공기의 양을 조절할 수 있게 된다.

Description

유리용융로{GLASS FURNACE}
본 발명은, 유리용융로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 각 버너수용부로 제공되는 연소공기의 양을 조절할 수 있도록 한 유리용융로에 관한 것이다.
일반적으로 유리용융로는 고상의 유리원료를 공급받아 가열용융시키는 멜터와, 용융된 유리물 속의 기포를 제거시켜 양질의 유리를 만드는 리파이너와, 리파이너와 상호 연통되게 배치되어 성형작업조건에 적합한 유리상태가 되도록 유리를 가열, 냉각 및 교반하여 압축성형장치로 제공하는 유리공급부를 갖는다. 멜터의 길이방향을 따라 멜터의 양측에는 멜터 내로 연소공기를 공급하거나 멜터 내에서 발생된 폐가스가 배출되는 한 쌍의 축열실이 마련되어 있으며, 한 쌍의 축열실과 멜터 사이에는 멜터 내로 화염을 분사하는 복수의 가열버너의 배치를 위한 덕트형상의 버너수용부(PORT)가 마련되어 있다. 통상, 멜터의 양측에는 각각 일렬로 배치된 다수개의 버너수용부가 마련되어 있으며, 버너는 이 버너수용부에 하나씩 배치되게 된다.
이러한 구성에 의하여, 멜터의 좌우측에 각각 일렬로 배치된 버너들 중, 먼저 좌측에 배치된 버너가 작동된다고 가정하여 멜터 내로 화염이 분사되는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 좌측 버너들이 업(UP)되어 좌측 버너수용부들 내에 각각 배치되면, 버너 자체에 마련된 노즐로 공급되는 연료 및 1차 연소공기를 이용하여 좌측의 버너들은 멜터 내로 화염을 분사하게 된다. 이 때, 버너로부터 분사되는 화염의 연소분위기를 만들기 위해 좌측의 버너들에는 2차 연소공기가 제공되게 된다.
2차 연소공기는 멜터의 좌측에 배치된 축열실로부터 공급되며, 이 연소공기는 좌측의 축열실과 멜터 사이에 마련된 각각의 좌측 버너수용부들로 분할되어 공급되고, 최종적으로 좌측 버너수용부들에 배치된 버너들에 공급됨으로써 좌측의 버너들은 멜터 내로 소정의 화염을 분사할 수 있게 된다. 이 때, 우측의 버너들은 다운(DOWN)된 상태가 되며, 좌측의 버너들의 화염에 의해 멜터 내에서 발생된 폐가스는 우측의 축열실과 멜터 사이에 마련된 각각의 우측 버너수용부를 통해 우측의 축열실을 경유하여 외부로 배출된다.
소정의 시간이 경과하면, 좌측의 버너들이 다시 다운(DOWN)되고 우측의 버너들이 업(UP)되어 멜터 내로 화염을 분사하게 되며, 이 때는 좌측의 축열실이 폐가스의 배출로를 형성하게 되며, 반대로 우측의 축열실은 2차 연소공기의 공급로를 이루게 된다. 이처럼, 멜터 내에 공급된 고상의 유리원료는 멜터의 좌우측에 배치된 각각의 버너들에 의해 액상의 용융유리물로 형성되게 된다.
한편, 멜터는 고상의 유리원료를 액상으로 형성시키는 곳이므로, 각 버너수용부를 통해서 형성되는 화염은 멜터의 각 부위의 적절한 온도관리를 위한 각기 다른 연료량을 가지고 화염을 분사하게 된다. 이와 같이, 멜터의 양측에 배치된 각각의 버너들은 그 위치에 따라 분사하는 화염의 세기가 다르게 되며, 따라서, 각각의 버너수용부에 제공되는 2차 연소공기의 양 또한 각 버너수용부로 각기 다르게 분배되어야 한다.
그런데, 이러한 종래의 유리용융로에 있어서는, 1차 연소공기는 버너 자체에 마련된 노즐을 통해 공급되므로 각 버너 자체에서 1차 연소공기량을 적절하게 제어할 수 있으나, 축열실을 통해 제공되는 연소공기(2차 연소공기)는 단지 축열실의 상부에서 각 버너수용부로 분산되도록 되어 있을 뿐, 각각의 버너수용부로 제공되는 2차 연소공기를 적절하게 분배시키는 별도의 수단이 구비되어 있지 않다.
이러한 원인에 기인한 종래의 유리용융로는, 각 버너들마다 각기 다른 연료사용량에 따른 2차 공기를 적절히 분배하여 제공하기가 어렵기 때문에 각 버너수용부를 통해 분사되는 화염상태를 조절하기가 힘들어 결과적으로 멜터의 온도관리를 유지하기가 힘들다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 각 버너수용부로 제공되는 연소공기의 양을 조절할 수 있도록 한 유리용융로를 제공하는 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 유리용융로의 개략적인 평면도 및 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 연소공기공급부재의 설치상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 연소공기공급부재의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 멜터 20a,20b : 좌측 및 우측 축열실
29a,29b : 좌측 및 우측 버너수용부 31a,31b : 좌측 및 우측 버너
33 : 연소공기공급부재 41 : 중공본체
45 : 공기공급관
상기 목적은, 본 발명에 따라, 고상의 유리원료를 가열용융시키는 멜터와, 상기 멜터의 양측에 배치되어 상기 멜터로 공급되는 연소공기의 공급로 및 상기 멜터로부터 발생된 폐가스의 배출로를 형성하는 한 쌍의 축열실과, 상기 멜터와 상기 한 쌍의 축열실 사이에 각각 배치되는 복수의 버너수용부와, 상기 각 버너수용부 내에 각각 하나씩 배치되어 상기 멜터 내로 화염을 분사하는 복수의 버너를 갖는 유리용융로에 있어서, 상기 버너수용부들 각각에 대하여 개별적인 연소공기의 공급이 가능하도록 상기 축열실을 향한 상기 각 버너수용부의 인접영역에 각각 배치되는 복수의 연소공기공급부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용융로에 의해 달성된다.
여기서, 상기 각 연소공기공급부재는 일단이 상기 각 버너수용부에 인접영역에 배치되며, 타단이 상기 축열실의 후벽에 형성된 수용공을 통해 상기 축열실의 외부로 노출되게 설치되는 것이 보다 효과적이다.
그리고, 상기 연소공기공급부재는, 양 자유단부에 공기유입구 및 공기배출구를 갖는 원기둥형상의 중공본체와, 상기 중공본체 내에 축선방향을 따라 배치되어상기 연소공기의 유동로를 형성하는 공기공급관을 포함하도록 구성할 수 있다.
상기 연소공기공급부재에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수공급수단을 더 포함하는 것이 유리하며, 냉각수공급수단은, 상기 연소공기공급부재 내에 형성되어 상기 냉각수가 임시 수용되는 냉각수수용부와, 상기 냉각수수용부로 상기 냉각수를 공급하는 냉각수공급부를 포함하도록 구성할 수 있다.
한편, 상기 각 버너수용부로 공급가능한 소정의 연소공기량을 각각 산출하여 상기 각 연소공기공급부재로부터 상기 각 버너수용부로 제공되는 연소공기의 양을 제어하는 제어부를 더 포함하도록 구성하는 것이 보다 유리하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 유리용융로의 개략적인 평면도 및 측면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 유리용융로는 고상의 유리원료를 공급받아 약 1500℃ 내지 1600℃로 가열함으로써 액상의 용융유리물로 성형시키는 멜터(10)와, 용융유리물 속의 불순물을 제거시켜 양질의 용융유리물을 만드는 리파이너(12)와, 멜터(10)와 리파이너(12) 사이에 개재되어 멜터(10) 내의 용융유리물을 소정의 온도로 냉각시킴으로써 용융유리물을 균질화시키는 병목연결부(14)와, 리파이너(12)와 상호 연통되게 배치되어 성형작업조건에 적합한 유리상태가 되도록 용융유리물을 가열, 냉각 및 교반하여 압축성형장치(17)로 제공하는 유리공급부(16)를 갖는다. 또한, 리파이너(12)의 대향측에 마련되어 멜터(10) 내로 고상의 유리원료를 공급하는 원료공급부(18)를 갖는다.
멜터(10)의 길이방향을 따라 양측에는, 후술할 버너(31a,31b)의 점화시, 각버너(31a,31b)로 2차 연소공기를 공급하거나, 멜터(10) 내에서 발생된 폐가스의 배출로를 형성하는 한 쌍의 축열실(20a,20b)이 마련되어 있다. 축열실(20a,20b)은, 수직방향으로 기립배치된 수직연도(21a,21b)와, 수직연도(21a,21b)의 말단부로부터 직각방향으로 연결되어 있는 수평연도(23a,23b)로 구성되어 있으며, 수평연도(23a,23b)의 인접영역에는 수평연도(23a,23b)로 연소공기를 공급하는 연소공기공급부(미도시)가 마련되어 있다. 여기서, 멜터(10)와 수직연도(21a,21b) 및 수평연도(23a,23b)의 측벽들은 주로 내열 및 내구성이 우수한 내화벽돌로 형성되게 된다.
그리고, 각 축열실(20a,20b)과 멜터(10) 사이에는 덕트형상의 복수의 버너수용부(29a,29b)(PORT)가 일렬로 마련되어 있으며, 각 버너수용부(29a,29b) 내에는, 멜터(10)로 화염을 분사하는 버너(31a,31b)들이 각각 하나씩 배치되어 있다. 여기서, 각 버너수용부(29a,29b)에 배치된 버너(31a,31b)들은, 그 자체에 1차 연소공기가 공급되는 연소공기 분사노즐(미도시) 및 연료분사노즐(미도시)이 각각 부속되어 있다. 그리고, 각 버너수용부(29a,29b)들은 멜터(10) 내의 온도관리를 위해 그 위치에 따른 크기가 각기 다르게 형성되어 있으므로 각 버너수용부(29a,29b)로는 각기 다른 양의 2차 연소공기가 필요하게 된다.
또한, 이하에서는, 설명의 편의를 위해 도면상 좌측의 축열실(20a), 버너수용부(29a) 및 버너(31a)들에는 "좌측"이라는 수식어를 사용하고, 도면상 우측의 축열실(20b), 버너수용부(29b) 및 버너(31b)들에는 "우측"이라는 수식어를 사용한다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 축열실(20a,20b)의 수직연도(21a,21b)의 상부영역에는 수직연도(21a,21b)의 축선방향에 대해 가로로 형성되어 자세히 후술할 연소공기공급부재(33)의 출입을 허용하는 복수의 수용공(27)이 형성되어 있다. 연소공기공급부재(33)가 각 버너수용부(29a,29b)에 하나씩 배치될 수 있도록 구성하였으므로, 수용공(27)은 역시 연소공기공급부재(33)의 개수와 동일하게 형성되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 연소공기공급부재(33)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 도시 않은 냉각수공급부로부터 제공된 냉각수가 수용될 수 있도록 내부에 냉각수수용부(35)가 형성되며 양 자유단부에 공기유입구(37) 및 공기배출구(39)가 형성된 원기둥상의 중공본체(41)와, 중공본체(41)의 내부에 중공본체(41)의 축선방향을 따라 배치되어 연소공기의 유동로를 형성하는 공기공급관(45)을 갖는다. 공기유입구(37)는 도시 않은 공기공급부와 연통되도록 축열실(20a,20b)의 외부로 노출되어 있으며, 공기배출구(39)는 버너수용부(29a,29b)로 향하게 배치되어 있다.
공기유입구(37)가 마련된 연소공기공급부재(33)의 단부측에는 냉각수공급부로부터 냉각수를 제공받는 냉각수유입구(43)와, 유입된 냉각수가 중공본체(41) 내부의 냉각수수용부(35)에서 순환되어 중공본체(41) 내부를 냉각시킨 다음, 외부로 배출될 수 있도록 냉각수배출구(44)가 형성되어 있다. 여기서, 냉각수는 연소공기공급부재(33)의 열변형을 방지하도록 설치된다. 따라서, 중공본체(41)는 비교적 고온의 폐가스와의 접촉에 의해서도 그 열변형이 적은 금속상의 복합재료로 형성하는 것이 바람직하며, 축열실(20a,20b)의 후벽(25)에 형성된 수용공(27)에 용이하게 설치 및 취출할 수 있도록 함으로써 교환을 쉽게 하는 것이 보다 효과적이다.
이러한 구성에 의하여, 멜터(10)의 좌우측에 각각 일렬로 배치된 버너(31a,31b)들 중, 먼저 좌측에 배치된 버너(31a,31b)가 작동된다고 가정하여 멜터(10) 내로 화염이 분사되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 우측 버너(31b)들이 다운(DOWN)된 상태에서, 좌측 버너(31a)들이 업(UP)되어 좌측 버너수용부(29a)들 내에 각각 배치되며, 이 때, 좌측 버너(31a)들 자체에 마련된 연료 및 연소공기 분사노즐로 공급되는 연료 및 1차 연소공기를 이용하여 좌측 버너(31a)들은 각기 그 위치에 따라 상이한 세기의 화염을 멜터(10) 내로 분사하게 된다. 이 때, 좌측 버너(31a)로부터 분사되는 화염의 연소를 돕기 위해 좌측 버너(31a)들에는 2차 연소공기가 제공되게 된다.
2차 연소공기는 좌측 축열실(20a)로부터 공급되는데, 좌측 수평연도(23a)와 좌측 수직연도(21a)를 통해 연소공기가 공급되면, 이 연소공기는 좌측 축열실(20a)과 멜터(10) 사이에 마련된 각각의 좌측 버너수용부(29a)들로 분할되어 공급되며, 최종적으로 좌측 버너수용부(29a)들에 배치된 좌측 버너(31a)들에 공급됨으로써 좌측의 버너(31a,31b)들은 멜터(10) 내로 소정의 화염을 분사할 수 있게 된다.
이 때, 전술한 바와 같이, 각 버너수용부(29a,29b)의 인접영역에는 각 버너수용부(29a,29b)로 2차 연소공기를 개별적으로 공급하기 위한 연소공기공급부재(33)가 각각 부속되어 있으므로, 좌측 축열실(20a)로부터의 공급되는 2차 연소공기가 각 버너수용부(29a,29b)에 설정된 연소공기량에 미치지 못했을 경우, 필요한 양만큼의 연소공기를 추가적으로 공급할 수 있게 된다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 각 버너수용부(29a,29b)로 제공되는 연소공기량을 설정한다음, 공기유입구(37)로 연소공기를 공급하는 공기공급부에 소정의 유량계를 설치하여 각 연소공기공급부재(33)로 제공되는 연소공기의 양을 컨트롤함으로써, 각 버너수용부(29a,29b)에 필요한 만큼의 연소공기를 정확하게 제공할 수 있게 된다.
예를 들어, 각 버너(31a,31b)들에서 분사되는 화염을 관찰하여 화염의 완전연소 및 불완전연소에 기인한 각 버너(31a,31b)들마다의 필요한 2차 연소공기의 양을 설정하고 좌측 축열실(20a)로 제공되는 2차 연소공기의 전체적인 양을 검출한 다음 각 좌측 버너수용부(29a)들마다의 필요한 양만큼의 2차 연소공기량을 산출한다. 그런 연후에, 도시 않은 제어부에서는 설정된 각 버너수용부(29a,29b)마다의 2차 연소공기량과 실제로 좌측 축열실(20a)로부터 각 버너수용부(29a,29b)로 제공되는 2차 연소공기량과를 비교하여 각 버너수용부(29a,29b)에 부속된 연소공기공급부재(33)를 작동시킴으로써 종래에 비해 보다 정확한 양의 2차 연소공기가 각 버너수용부(29a,29b) 개별적으로 제공될 수 있게 된다. 이와 같이, 각 버너수용부(29a, 29b)에 제공되는 연소공기의 도움으로 좌측 버너(31a)들은 각기 그 위치에 맞게 설정된 세기 및 온도로 화염을 분사할 수 있게 되며, 그런 연후에, 멜터(10) 내에서 발생된 폐가스는 우측 버너수용부(29b)들을 통해 우측 수직연도(21b) 및 우측 수평연도(23b)를 통해 외부로 배출된다.
소정의 시간이 경과하여 좌측 버너(31a)들에 의한 화염의 분사가 완료되면, 소정의 시간 간격을 두고 좌측 버너(31a)들은 다시 다운(DOWN)되고 우측 버너(31b)들이 업(UP)되어 멜터(10) 내로 화염을 분사하게 되며, 이 때는 좌측 축열실(20a)이 멜터(10) 내에서 발생된 폐가스의 배출로를 형성하게 된다. 이 같은, 과정의반복에 의해 멜터(10) 내에 제공된 고상의 유리원료는 액상의 유리물로 형성되어 리파이너(12)로 향하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 연소공기공급부재(33)로 인해 각 버너수용부(29a,29b)로 제공되는 2차 연소공기량을 각각 개별적으로 조절할 수 있게 될 뿐만 아니라, 각 버너수용부(29a,29b)로 제공되는 2차 연소공기량을 개별적으로 보상할 수 있게 된다. 결국, 각 버너수용부(29a,29b)로 제공되는 2차 연소공기의 양을 개별적으로 컨트롤할 수 있게 됨으로써, 멜터(10) 내의 온도분위기를 적절하게 유지시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각 버너수용부로 제공되는 연소공기의 양을 조절할 수 있도록 한 유리용융로가 제공된다.

Claims (6)

  1. 고상의 유리원료를 가열용융시키는 멜터와, 상기 멜터의 양측에 배치되어 상기 멜터로 공급되는 연소공기의 공급로 및 상기 멜터로부터 발생된 폐가스의 배출로를 형성하는 한 쌍의 축열실과, 상기 멜터와 상기 한 쌍의 축열실 사이에 각각 배치되는 복수의 버너수용부와, 상기 각 버너수용부 내에 각각 하나씩 배치되어 상기 멜터 내로 화염을 분사하는 복수의 버너를 갖는 유리용융로에 있어서,
    상기 버너수용부들 각각에 대하여 개별적인 연소공기의 공급이 가능하도록 상기 축열실을 향한 상기 각 버너수용부의 인접영역에 각각 배치되는 복수의 연소공기공급부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용융로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각 연소공기공급부재는 일단이 상기 각 버너수용부에 인접영역에 배치되며, 타단이 상기 축열실의 후벽에 형성된 수용공을 통해 상기 축열실의 외부로 노출되게 설치되는 것을 특징으로 하는 유리용융로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연소공기공급부재는,
    양 자유단부에 공기유입구 및 공기배출구를 갖는 원기둥형상의 중공본체와,
    상기 중공본체 내에 축선방향을 따라 배치되어 상기 연소공기의 유동로를 형성하는 공기공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용융로.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연소공기공급부재에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수공급수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용융로.
  5. 제 4항에 있어서,
    냉각수공급수단은,
    상기 연소공기공급부재 내에 형성되어 상기 냉각수가 임시 수용되는 냉각수수용부와,
    상기 냉각수수용부로 상기 냉각수를 공급하는 냉각수공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용융로.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 버너수용부로 공급가능한 소정의 연소공기량을 각각 산출하여 상기 각 연소공기공급부재로부터 상기 각 버너수용부로 제공되는 연소공기의 양을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용융로.
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