KR19990072982A - 용융유리용진공탈가스장치및진공탈가스장치의온도를상승시키는방법 - Google Patents
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Abstract
내화재로 만들어진 용융 유리용 통로를 갖는 용융 유리용 진공 탈가스 장치를 작동하기 전에, 연료는 온도 상승 버너에 의해 연소되어야 하며, 또한 연소된 가스는 진공 탈가스 용기의 상단부와 연통하는 배기 파이프를 통해 배기된다.
Description
본 발명은 연속적으로 공급된 용융 유리로부터 거품을 제거하는 용융 유리용 진공 탈가스 장치 및 진공 탈가스 장치의 온도를 상승시키는 방법의 기술적 분야에 속한다.
유리 제품의 질을 향상시키기 위해서, 용해 탱크내에 용융된 용융 유리가 성형 장치에 의해 성형되기 전에 용융 유리내에 발생된 거품을 제거하는 진공 탈가스 장치가 사용되어왔다. 그러한 종래 진공 탈가스 장치가 도 5 에 도시되었다. 도 5 에 도시된 진공 탈가스 장치 (110) 는 용해 탱크 (120) 내의 용융 유리 (G) 가 진공 탈가스되고 성형 처리 용기 (도시되지 않음) 에 연속적으로 공급되는 공정에 사용된다. 진공이 형성된 진공 하우징 (112) 은 그 안에 실질적으로 수평으로 수용된 진공 탈가스 용기 (114) 를 가지며, 또한 그의 양단부에 수직으로 아래방향으로 연장하도록 상승 (uprising) 파이프 (116) 및 하강 (downfalling) 파이프 (118) 를 가진다.
상승 파이프 (116) 의 하단부는 용해 탱크 (120) 와 연통되는 업스트림 피트부 (122) 내의 용융 유리 (G) 에 침수된다. 상승 파이프의 상단부는 진공 탈가스 용기 (114) 와 연통된다. 탈가스 전 용융 유리 (G) 는 업스트림 피트부 (122) 로부터 진공 탈가스 용기 (114) 로 흡입된다. 하강 파이프 (118) 의 하단부는 연속적인 성형 처리 용기 (도시되지 않음) 와 연통된 다운스트림 피트부 (124) 내 용융 유리 (G) 에 침수된다. 하강 파이프의 상단부는 진공 탈가스 용기 (114) 와 연통된다. 탈가스 후 용융 유리 (G) 는 진공 탈가스 용기 (114) 로부터 흡입되어 다운스트림 피트부의 외부로 안내된다. 진공 하우징 (112) 에서, 열절연용 벽돌과 같은 열절연재 (130) 가 진공 탈가스 용기 (114), 상승 파이프 (116) 및 하강 파이프 (118) 주위에 형성되어, 열절연을 위해 이들 부분을 덮는다.
진공 하우징 (112) 은 스테인레스 강과 같은 금속으로 만들어진 케이싱일 수 있다. 진공 하우징은 진공 펌프 (도시되지 않음) 에 의해 배출되어져, 그 안에 제공된 진공 탈가스 용기 (114) 의 내부를 1/20 내지 1/3 기압과 같이 감압된상태로 유지된다.
성형 처리 용기의 입구 온도는 1,000℃ 내지 1,300℃ 의 범위의 온도와 같이 특정 온도로 제한된다. 결과적으로, 성형 처리 용기의 상류로 향하여 위치된 진공 탈가스 용기 (114), 상승 파이프 (116) 및 하강 파이프 (118) 의 온도가 1,200℃ 내지 1,400℃ 의 온도로 제한된다. 출원인 명의로 JP-A-2221129 호는 진공 탈가스 용기 (114), 상승 파이프 (116) 및 하강 파이프 (118) 가 용융 유리 (G) 와 직접 접촉하며 백금 및 백금 합금과 같은 귀금속으로 만들어진 영역을 가진다는 것을 기술하였다. 구체적으로 말하면, 진공 탈가스 용기 (114), 상승 파이프 (116) 및 하강 파이프 (118) 내 용융 유리용 통로가 JP-A-2221129 호에 언급된 백금 및 백금 합금과 같은 귀금속으로 만들어진 원형 셸로 구성된다.
진공 탈가스 용기 (114), 상승 파이프 (116) 및 하강 파이프 (118) 에서의 귀금속의 사용은 과다 비용뿐만 아니라 다양한 문제점을 수반한다.
귀금속보다 값싼 전기 주조된 벽돌과 같은 내화재로 진공 탈가스 용기(114), 상승 파이프 (116) 및 하강 파이프 (118) 를 구성하며, 또한 귀금속 사용시와 같이 용융 유리를 연속적으로 진공 탈가스하여, 귀금속의 사용으로 인해 야기되는 다양한 문제에 대처하는 방안이 제안되었다.
그러나, 진공 탈가스 용기 (114) 가 전기 주조된 벽돌과 같은 내화재로 구성되는 경우, 다음과 같은 문제가 생긴다.
진공 탈가스 장치 (110) 를 작동하기 시작하는 경우, 용융 유리 (G) 가 업스트림 피트부 (122) 로부터 진공 탈가스 용기 (114)로 흡입되어 하강 파이프(118) 를 통해 다운스트림 피트부 (124) 의 외부로 안내되는 것이 요구된다. 용융 유리 (G) 용 통로의 역할을 하는 영역에서의 온도는 그때에 우선적으로 상승되는 것을 필요로 한다. 그렇지 않다면, 용융 유리 (G) 의 점성이 상승되거나 용융 유리 (G) 가 다운스트림 피트부로 내려가는 도중에 응고되기 때문에 용융 유리 (G) 가 필요로 하는 흐름을 얻는 것이 곤란하다.
귀금속으로 만들어진 종래의 진공 탈가스 용기 (114) 는 귀금속 원형 셸에서 전류를 자체적으로 흐르게 하여 용융 유리 (G) 용 통로의 역할을 하는 영역에서 우선적으로 온도를 상승시키여 진공 탈가스 장치 (110) 의 작동 개시시 원형 셸을 자가 가열한다. 반면에, 진공 탈가스 용기 (114), 상승 파이프 (116) 및 하강 파이프 (118) 가 전기 주조된 벽돌과 같은 내화재로 구성되어 있는 경우, 에너지를 가하여 가열시키는 것은 곤란하다.
용융 유리 (G) 를 가열하기 위해 상승 파이프 (116) 및 하강 파이프 (118) 의 주위에 전기 히터와 같은 가열 장치를 제공하는 것이 비록 제안되었지만, 진공 탈가스 용기 (114) 의 온도를 자체적으로 상승시키는 열원으로서 그러한 가열 장치를 단지 사용하는 것은 불충분하다. 특히, 진공 탈가스 용기 (114), 상승 파이프 (116) 및 하강 파이프 (118) 를 용융 유리 (G) 의 온도와 가까운 온도로 균일하게 가열하는 것이 곤란하다. 그 안에 전기 히터와 같은 가열 장치를 제공하기 위해 열절연재 (130) 내에 공간을 형성하는 것과 열절연재 (130) 의 구조를 변경하는 것이 필요하여, 진공 탈가스 장치 (110) 가 간단한 구조를 가지지 않는다는 문제를 발생시킨다.
본 발명의 목적은 용융 유리용 진공 탈가스 장치 및 진공 탈가스 용기, 상승 파이프 및 하강 파이프의 온도를 용융 유리의 도입전에 충분한 온도로 우선적으로 상승시켜 내화재로 만들어진 용융 유리용 통로를 가지는 용융 유리용 진공 탈가스 장치를 작동시킬때 온도를 제어하여 용융 유리 온도 근처의 특정 온도까지 용융 유리와 접촉하는 진공 탈가스 용기, 상승 파이프 및 하강 파이프의 영역의 온도를 균일하게 상승시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 내부를 감압되도록 배출된 진공 하우징, 용융 유리를 진공 탈가스하도록 진공 하우징에 제공된 진공 탈가스 용기, 진공 탈가스 용기와 연통되어 탈가스전에 용융 유리를 흡입하여 용융 유리를 진공 탈가스 용기로 유입하는 상승 파이프, 진공 탈가스 용기와 연통되어 탈가스된 용융 유리를 진공 탈가스 용기로부터 아래로 흡입하는 하강 파이프로 이루어진 용융 유리용 진공 탈가스 장치를 제공하는 것으로써, 진공 탈가스 용기, 상승 파이프 및 하강 파이프는 그 안에 내화재로 만들어진 용융 유리용 통로를 가지며, 온도 상승 장치가 진공 탈가스 장치를 작동하기 바로전에 제공되며, 온도 상승 장치는 상승 파이프 및 하강 파이프의 하단부에 제공된 온도 상승 버너와, 또한 진공 탈가스 용기의 상단부와 연통된 배기 파이프를 포함하며; 진공 탈가스 장치를 작동하기 전에, 온도 상승 버너가 연료를 연소하기 위해 사용되며, 또한 온도 상승 버너로부터 연소된 가스가 배기 파이프를 통해 배기되어 진공 탈가스 용기, 상승 파이프 및 하강 파이프의 온도를 상승시킨다.
본 발명은 또한 진공 탈가스 장치를 작동하기 전에 용융 유리용 진공 탈가스 장치에서 진공 탈가스 용기, 상승 파이프 및 하강 파이프의 온도를 상승시키는 방법을 제공하는 것이며, 상기 장치는 내부를 감압하도록 배출된 진공 하우징, 용융 유리를 진공 탈가스하도록 진공 하우징에 제공된 진공 탈가스 용기, 진공 탈가스 용기와 연통되어 탈가스전에 용융 유리를 흡입하여 용융 유리를 진공 탈가스 용기로 유입하는 상승 파이프, 진공 탈가스 용기와 연통되어 탈가스된 용융 유리를 진공 탈가스 용기로부터 아래로 흡입하는 하강 파이프를 포함하며, 진공 탈가스 용기, 상승 파이프 및 하강 파이프는 그 안에 내화재로 만들어진 용융 유리용 통로를 가지며, 연료를 연소하기 위해 온도 상승 버너를 제공하며, 온도 상승 버너는 상승 파이프 및 하강 파이프의 하단부에 제공되며, 또한 진공 탈가스 용기의 상단부에 연통된 배기 파이프를 통해 연소된 가스를 배기하는 것으로 이루어진다.
온도 상승 버너가 연소하는데 사용되는 산소를 함유하는 가스의 산소 농도를 변화시키는 것이 바람직하다. 배기 파이프가 배기된 연소 가스의 흐름을 제어하는 통풍 제어 버너로 이루어진 통풍 제어기 및 배기된 연소 가스의 배기량을 제어하는 댐퍼 (damper) 를 포함하는 것이 바람직하다.
도 1 은 안정된 작동에서 본 발명의 실시예에 따른 용융 유리용 진공 탈가스 장치의 개략 단면도.
도 2 는 온도 상승시에 도 1 에 도시된 진공 탈가스 장치의 개략 단면도.
도 3 은 도 2 에 도시된 진공 탈가스 장치에 사용된 온도 상승 버너의 일례및 온도 상승 버너의 제어 흐름을 도시한 흐름도.
도 4 는 온도 상승시 다른 실시예에 따른 진공 탈가스 장치의 개략 단면도.
도 5 는 종래의 진공 탈가스 장치의 개략 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
10 : 진공 탈가스 장치 12 : 진공 하우징
14 : 진공 탈가스 용기 16 : 상승 파이프
18 : 하강 파이프 20 : 용해 용기
22 : 업스트림 피트부 24 : 다운스트림 피트부
30 : 열절연재 34 : 통풍 파이프
36 : 뚜껑 38, 40 : 온도 상승 버너
44 : 통풍 제어 버너 48 : 댐퍼
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용융 유리용 진공 탈가스 장치 (10) 는, 용융 유리 (G) 가 용해 용기 (20) 와 연통된 업스트림 피트부 (22) 로부터 흡입되어, 용융 유리가 진공 탈가스 용기 (14) 로 유입되고, 용융 유리가 감압 상태로 진공 탈가스 용기 (14) 내에서 진공 탈가스되고, 또한 용융 유리가 플로우팅 욕조와 같은 플레이트 유리용 성형 처리 용기 및 병 성형 처리 용기와 같은 성형 처리 장치 (도시되지 않음) 와 연통된 다운스트림 피트부 (24) 에 연속적으로 공급되는, 공정에 사용된다. 진공 탈가스 용기는 진공 하우징 (12), 진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 로 기본적으로 구성된다.
진공 하우징 (12) 은 진공 탈가스 용기의 내부를 감압할 때 밀폐성을 유지하기 위해 압력 용기로서 작용한다. 도시된 일례에서, 진공 하우징은 직사각 아치형상이거나 역전 U 형상으로 성형된다. 재료 및 구조가 요구되는 밀폐성 및 요구되는 강도를 제공한다면, 진공 하우징 (12) 의 재료 및 구조는 제한이 없다. 진공 하우징은 금속, 특히 스테인레스 강으로 만들어지는 것이 바람직하다.
진공 하우징 (12) 은 배출로 그의 내부를 감압하기 위해 흡입 포트부 (12c) 가 제공된 그의 상부 우측영역을 가진다. 진공 하우징 (12) 은 진공 펌프 (도시되지 않음) 에 의해 배출되어 그 내부를 진공하여 압력이 1/20 내지 1/3 기압과 같은 특정 압력으로 실질적으로 그 안의 중앙부에 제공된 진공 탈가스 용기 (14) 를 유지한다.
진공 탈가스 용기 (14) 는 수평 방향으로 제공된다. 진공 탈가스 용기 (14) 는 상승 파이프 (16) 의 상단부와 연통된 좌측단과 하강 파이프 (18) 의 상단부와 연통된 우측단을 가져 양 파이프가 아래 방향으로 수직 연장하도록 한다. 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 는 역전 U 형상과 같이 진공 하우징 (12) 의 레그 (12a, 12b) 를 통해 통과하도록 제공된다.
상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 하단부는 용해 용기 (20) 와 연통된 업스트림 피트부 (22) 내 용융 유리 및 성형 처리 용기 (도시되지 않음) 와 연통된 다운스트림 피트부 (24) 내 용융 유리 (G) 에 침수된다.
진공 탈가스 용기 (14) 는 그의 상부 영역에 형성된 흡입 포트부 (14a, 14b) 를 가진다. 흡입 포트부 (14a, 14b) 는 진공 하우징 (12) 의 내부와 연통되며, 또한 진공 하우징 (12) 은 진공 펌프 (도시되지 않음) 에 의해 배출되어 1/20 내지 1/30 기압의 압력과 같은 특정 감압상태로 진공 탈가스 용기 (14) 의 내부를 유지한다.
진공 탈가스 용기 (14) 와 진공 하우징 (12) 사이의 공간, 및 상승과 하강 파이프 (16, 18) 와 진공 하우징 (12) 사이의 공간은 열절연용 벽돌과 같은 열절연재 (30) 로써 충전되어, 열절연 방식으로 상승 및 하강 파이프와 진공 탈가스 용기의 각각의 외주면을 덮는다. 열절연재 (30) 는 배출을 간섭하지 않도록 그의 어떤 영역에 형성된 배출 통과부를 가진다.
진공 탈가스 용기 (14) 는 열절연재 (30) 및 진공 하우징 (12) 을 통해 통과하도록 통풍 파이프 (34) 가 제공된 상단의 중앙부를 가지고 있어, 온도 상승 시간에서 진공 탈가스 용기의 외부로 연소 가스를 배출한다. 진공 탈가스 장치 (10) 가 안정된 공정으로 작동하는 경우, 통풍 파이프 (34) 는 뚜껑 (36) 에 의해 폐쇄 밀폐되어 방해없이 특정한 감압 상태로 유지된다.
본 발명에 따른 진공 탈가스 장치 (10) 에서, 진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 는 용융 유리에 내성을 갖는 전기 주조된 벽돌과 같은 내화재로 전부 만들어진다.
다시 말해서, 용융 유리 (G) 와 직접 접촉하는 용융 유리 (G) 용 통로가 진공 탈가스 장치 (10) 에서 그러한 내화재로 만들어지기 때문에, 진공 탈가스 장치의 가격은 백금 또는 백금 합금으로 만들어진 용융 유리용 통로를 갖는 종래 장치와 비교하여 현저하게 감소될 수 있다. 결과적으로, 용융 유리용 통로는 큰 용량을 갖는 진공 탈가스 장치 (10) 를 제공하는 것 뿐만 아니라 더 고온에서 진공 탈가스 처리를 수행하는, 임의의 벽두께를 갖는 임의의 형상으로 성형가능하다. 그러한 내화재의 사용은 보통의 발화 벽돌과 비교하여 용융 유리로 내화재의 구성요소의 용출을 최소화한다. 그러한 용출은 정상적인 경우에는 무시될 수 있다.
진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 가 연장 셸에서 형성되기만 한다면, 이러한 부재의 형상에는 특별한 제한이 없다. 이러한 부재는 원형 형상 및 직사각 형상과 같은 단면 향상을 가지도록 형성될 수 있다.
고온에서 용융 유리에 우수한 내성을 갖는 내화재의 전형적인 일례가 미가공 내화재를 전기적으로 용해한 후 특정 형상으로 주조된 소위 전기 주조된 벽돌이지만, 내화재의 일례는 전기 주조된 벽돌에 제한되지 않는다. 미가공 내화재를 가압 성형한 후 연소된 결합 벽돌은 일례에 포함된다. 내화재의 일례는 지르코니아 (Al2O3-ZrO2-SiO2) 전기 주조된 벽돌, 알루미나 (Al2O3) 전기 주조된 벽돌, 고온 지르코니아 (ZrO2) 전기 주조된 벽돌, 지르콘 (ZrO2-SiO2) 결합 벽돌, 지르콘 알루미나 (Al2O3-ZrO2-SiO2) 결합 벽돌, 고온 알루미나 (Al2O3-SiO2) 결합 벽돌 및 크롬 (Cr2O3-Al2O3-ZrO2) 결합 벽돌이다. 이러한 일례는 각기, ZB, MB, ZB-X950, ZR, ZM, CW 및 ZC 의 이름으로 아사히 그라스 주식회사에 의해 만들어진 제품에 대응한다.
다음의 설명은 전기 주조된 벽돌이 내화재로서 사용되는 경우에 관한 것이다.
본 발명에 따른 용융 유리용 진공 탈가스 장치 (10) 의 안정된 공정이 설명될 것이다.
진공 탈가스 용기 (14) 가 진공 펌프 (도시되지 않음) 에 의해 배출되어 1/20 내지 1/3 기압의 압력과 같은 특정 압력으로 감압된 상태로 유지되기 때문에, 용융 유리 (G) 는 업스트림 피트부 (22) 또는 다운스트림 피트부 (24) 내 액상 표면상의 압력 (대기압) 과 진공 하우징 (12) 내의 압력차 때문에 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 를 통해 진공 탈가스 용기 (14) 에서 흡입되고, 또한 용융 유리는 고도의 관점에서 업스트림 피트부 (22) 내 용융 유리 (G) 와 다운스트림 피트부 (24) 내 용융 유리의 액상 표면간의 차이에 의존하여, 다운스트림 피트부 (24) 의 외부로 흐른다. 다시 말해서, 진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 가 사이펀 (siphon) 배열을 형성한다.
동시에, 진공 탈가스 용기 (14) 내 용융 유리 (G) 의 액상면과 업스트림 피트부 (22) 또는 다운스트림 피트부 (24) 내 용융 유리 (G) 의 액상면간의 고도차는 진공 탈가스 용기 (14) 내 압력에 의존한다. 그 차이는 약 2.5 m 내지 약 3.5 m 이고, 진공 탈가스 장치 (10) 를 통해 흐르는 용융 유리 (G) 의 유속은 용융 유리 (G) 의 점성도 (용융 유리 (G) 의 온도에 의해 결정됨) 와, 또한 업스트림 피트부 (22) 내 용융 유리 (G) 의 액상면과 다운스트림 피트부 (24) 내 용융 유리의 액상면간의 고도차에 의해 결정된다 .
진공 탈가스 용기 (14) 가 1/20 내지 1/3 기압의 압력으로 감압된 그의 내부를 가지기 때문에, 용융 유리 (G) 내에 함유된 거품이 액상 표면으로 상승하여 진공 탈가스 용기 (14) 내에서 쉽게 파단하다. 진공 탈가스 장치 (10) 는 같은 방식으로 용융 유리 (G) 로부터 거품을 제거한다.
용융 유리 (G) 의 점성도가 더 높은 온도에서 더욱 낮아지기 때문에, 용융 유리 (G) 가 더 높은 온도를 가짐에 따라 용융 유리 (G) 내 거품을 제거하는 것이 더욱 쉬워진다. 또한, 용융 유리 (G) 가 더 높은 온도에서 더 높은 유동성을 가지므로 진공 탈가스 용기 (14) 를 통과할시 탈가스된 용융 유리 (G) 의 유속이 증가한다.
그러한 배열을 갖는 진공 탈가스 장치 (10) 의 작동을 개시할 때, 진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 내부 표면, 즉 용융 유리 (G) 용 통로로서 작용하는 그의 영역이 용융 유리 (G) 를 진공 탈가스 장치 (10) 로 유입하기 전에 용융 유리의 온도와 가까운 온도, 즉 1,200℃, 바람직하게는 1,350℃±50℃ 의 온도로 가열되는 것을 필요로 한다.
도 2 는 온도 상승시 본 발명에 따른 진공 탈가스 장치의 개략적인 단면도를 도시한 것이다.
진공 탈가스 장치 (10) 의 공정 전에, 진공 탈가스 장치 (10) 는 업스트림 및 다운스트림 피트부 (22 및 24) 보다 높은 곳에 위치되도록 하고, 또한 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 하단부는 각각의 업스트림 피트부 (22) 및 다운스트림 피트부 (24) 내 용융 유리 (G) 의 액상 표면으로부터 이격된다. 또한, 용융 유리 (G) 는 진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 에 존재하지 않는다. 그러한 상태에서, 진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 온도가 용융 유리 (G) 의 온도에 가까운 온도로 상승된다.
비록 업스트림 피트부 (22) 및 다운스트림 피트부 (24) 가 용융 유리 (G) 로써 상당히 충전되어 있다는 것이 도 2 에 도시되었지만, 본 발명에 따른 온도 상승 공정은 업스트림 피트부 (22) 와 다운스트림 피트부 (24) 에 용융 유리 (G) 가 거의 없는 상태에서 행해질 수 있다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 온도 상승 버너 (38, 40) 는 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 하단부 근처에 제공되고, 배기 파이프 (42) 는 진공 탈가스 용기 (14) 의 상단부와 연통하도록 제공된다. 버너 및 배기 파이프는 진공 탈가스 용기, 상승 파이프 및 하강 파이프의 온도를 상승시키기 위한 온도 상승 장치를 형성한다. 버너 및 배기 파이프는 안정된 공정에서 제공되지 않는 것이 바람직하며, 이는 안정된 공정에서 본 발명에 따른 진공 탈가스 장치 (10) 가 개략적인 단면도로서 도시된 도 1 로부터 분명해진다. 다시말해서, 진공 탈가스 장치 (10) 가 들어올려지고 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 하단부가 각각의 업스트림 피트부 (22) 및 다운스트림 피트부 (24) 내 용융 유리 (G) 의 액상 표면으로부터 이격될 때 버너 및 배기 파이프는 임시로 제공되는 것이 바람직하다.
온도 상승 버너 (38, 40) 가 연소하는데 사용되는 산소를 함유하는 가스의 산소 농도를 변화시키는 것이 바람직하다. 이 경우에, 산소는 산소 첨가 장치에 의해 공기에 첨가되어 공기보다 높은 산소 농도를 갖는 산소 함유 가스를 생산하며, 그러한 산소 함유 가스는 연소용으로 버너에 공급된다. 산소 농도는 산소 첨가 장치에 의해 공기에 첨가되는 산소량을 조절하여 임의적으로 변화될 수 있다. 온도 상승 버너 (38 및 40) 의 소정의 실시예가 이하 설명될 것이다.
연소가 산소 함유 가스와 같은 보통의 공기를 사용하여 행해질 때, 연소 온도의 상한치는 약 1,200℃ 이다. 연소가 전술한 바와 같이 첨가된 산소로써 행해질 때, 연소 온도의 상한치는 2,000℃ 또는 그 이하이다. 진공 탈가스 장치 (10) 의 온도가 상승할 때, 진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 는 용융 유리 (G) 의 온도에 가까운 온도로 가열되는 것을 필요로 하는데, 즉 바람직하게는 약 1,200℃, 바람직하게는 1,350℃±50℃ 로 가열되는 것을 필요로 한다. 전자의 경우, 소정의 온도는 전술한 바와 같이 사용된 보통의 공기로써 연소하여 달성가능하다. 후자의 경우, 연소 온도가 약 1,350℃ 이하, 바람직하게는 약 1,500℃ 내지 약 1,800℃ 의 온도를 필요로 한다.
본 발명의 소정의 실시예에서, 연소 온도는 공기를 기준으로 하여 10 내지 20 중량% 의 산소량을 공기에 첨가하여 약 1,500℃ 내지 약 1,800℃ 의 온도로 상승한다. 공기의 공급량 또는 산소 첨가 장치에 의해 공기에 부가되는 산소량이 상대적으로 용이하게 연소 온도를 조정하도록 제어되기 때문에, 부가 산소량은 초기 온도 상승 단계에서 상대적으로 낮은 값으로 연소 온도를 조정하기 위해 감소될 수 있으며, 또한 부가 산소량이 점차적으로 증가하여 연소 온도를 상승시킨다. 공정이 진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 를 빠르게 온도 변화시키지 않기 때문에, 용융 유리 (G) 용 통로인 전기 주조 벽돌에서 균열이나 파단을 발생시키지 않고 적당한 가열을 제공한다.
통풍 파이프 (34) 는 열절연재 (30) 및 진공 하우징 (12) 을 통해 통과하도록 진공 탈가스 용기 (14) 의 상단의 중앙부에 제공되며, 배기 파이프 (42) 는 통풍 파이프로부터 제거된 뚜껑 (36) 을 가지며 통풍 파이프 (34) 와 연통된다.
배기 파이프 (42) 는 통풍 파이프 (34) 의 뚜껑 (36) 의 교환으로 제공된다. 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 하단부의 근처에 제공된 온도 상승 버너 (38, 40) 에 의해 가열된 공기 또는 배기된 연소 가스 (이하, 배기된 연소가스로 함) 는 상승 파이프 (16), 하강 파이프 (18) 및 진공 탈가스 용기 (14) 의 내부 표면을 가열하며, 또한 배기 파이프를 통해 배출된다.
배기 파이프 (42) 는 연소된 가스의 흐름을 제어하기 위해 배기 파이프내 연소된 가스의 온도를 상승 또는 낮추는 공기 노즐 (46) 및 통풍 제어 버너 (44) 를 포함하는 통풍 제어기 및 배기량을 물리적으로 제어하는 댐퍼 (48) 가 제공된다.
통풍 제어 버너 (44) 및 공기 노즐 (46) 은, 배기 파이프내의 연소된 가스의 온도가 상승함에 따라 연소된 가스의 흐름이 빠르게 되고 연소된 가스의 온도가 낮아짐에 따라 연소된 가스의 흐름이 느려진다는 현상을 이용하여, 연소된 가스의 흐름을 제어한다. 댐퍼 (48) 는 나비 모양의 밸브를 사용하여 배기 파이프를 통해 연소된 가스량을 물리적으로 제어하는데, 다시 말해, 연소된 가스가 통과하는 배기 파이프의 단면적을 변화시킨다.
도 3 은 온도 상승 버너 (38 및 40) 로서 사용될 수 있고 연소하는데 사용되는 산소 함유가스의 산소 농도를 변화시킬 수 있는 버너 (이하, 산소가 첨가된 연소버너라 함) 의 일례의 플로우 시트 및 개략적인 다이아그램을 도시한 것이다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 상승 버너로서 사용된 산소가 첨가된 연소 버너 (50) 는 그의 후미 중앙부에 제공된 연료 공급부 (54) 및 그의 후미 측면부에 제공된 공기 공급부 (56) 를 갖는 버너 프론트 플레이트 (front plate, 52), 버너 프론트 플레이트 (52) 의 정면에 제공된 실린더형 연소 챔버 (58), 및 연소 챔버 (58) 의 중심선으로 기울여진 방향으로 산소를 주입하도록 연소 챔버 (58) 에 제공된 산소 주입 노즐 (60) 을 포함한다. 산소가 첨가된 연소 버너 (50) 는 연료 공급부 (54) 로부터 공급된 도시 가스 (주요 구성요소로서 부탄을 가짐, 13A) 와 같은 연료 가스 및 버너 프론트 플레이트뒤의 공기 공급부 (56) 로부터 공급된 공기를 혼합하며, 또한 연소 챔버 (58) 로부터 혼합물을 분사하거나, 산소가 첨가된 연소 버너 (50) 는 연소 챔버의 중앙부로부터 연료 가스 및 연소 챔버의 외주부로부터 공기를 분사하고, 산소 주입 노즐 (60) 로부터 주입된 산소로써 연료 가스를 연소시켜, 연료 가스의 온도를 상승시키기 위해 연료 가스의 연소를 증기시킨다.
연료 가스를 산소가 첨가된 연소 버너 (50) 의 연료 공급부 (54) 로 공급하는 연료 라인 (62) 이 연료 공급 라인 (62a) 및 점화 라인 (62b) 으로 구성된다. 연료 공급 라인은 연료 공급원 (도시되지 않음), 연료 가스를 감압하는 압력 조절장치 (속도 조절기, 63F), 연료 가스의 유속을 측정하는 연료 가스 유속계 (압력 인식 유닛, 64f), 연료 가스의 온도를 측정하는 연료 가스 온도계 (66F), 연료 가스의 유속을 제어하는 연료 가스제어 밸브 (68F), 연료 가스의 압력을 측정하는 연료 가스 압력 게이지 (70F), 및 이러한 부재를 연결하는 파이프를 포함한다. 점화 라인은 압력 조절장치 (63F) 와 유속계 (64F) 사이의 위치에서 연료 공급 라인 (62a) 으로부터 분기하고, 또한 점화용 연료 가스의 유속을 제어하는 연료 가스 제어 밸브 (68F'), 가요성 호스 (72), 산소가 첨가된 연소 버너 (50) 를 점화하기 위해 가요성 호스의 선단부에 제공된 점화 토오치 (74), 및 이러한 부재를 연결하는 파이프를 포함한다. 유속계 (64F), 온도계 (66F), 제어 밸브 (68F) 및 압력 조절장치 (70F) 는 이 도면에서 점선에 의해 도시된 바와 같이 전기적으로 접속된다. 유속계 (64F), 압력 조절장치 (70F) 및 온도계 (66F) 는 유속, 압력 및 연료 가스의 온도를 각각 측정한다. 측정된 유속, 압력 및 온도를 기초로 하면, 연료 공급 라인 (62a) 에서 필요하거나 특정의 유속으로 연료 가스를 흐르게 하기 위하여 연료 가스의 유속을 제어 밸브 (68F) 가 제어하도록 컴퓨터에 의해 소정의 계산이 행해진다.
산소가 첨가된 연소 버너 (50) 의 공기 공급부 (56) 에 공기를 공급하는 공기 공급 라인 (76) 은 팬 (78), 공기의 유속을 측정하는 공기 유속계 (64A), 공기의 온도를 측정하는 공기 온도계 (66A), 공기의 유속을 제어하는 공기 제어 밸브 (68A), 공기의 압력을 측정하는 공기 압력 게이지 (70A), 및 이러한 부재를 연결하는 파이프로 구성되어 있다. 유속계 (64A), 온도계 (66A), 제어 밸브 (68A) 및 압력 게이지 (70A) 는 이 도면에서 점선에 의해 도시된 바와 같이 전기적으로 연결된다. 유속계 (64A), 압력 게이지 (70A) 및 온도계 (66A) 는 공기의 유속, 압력 및 온도를 각각 측정한다. 측정된 유속, 온도 및 압력을 기초로 하면, 공기 공급 라인 (76) 에서 필요한 유속 또는 특정의 유속으로 공기를 흐르게 하기 위하여 공기의 유속을 제어 밸브 (68A) 가 제어하도록 컴퓨터에 의해 소정의 계산이 행해진다.
산소를 첨가하는 연소를 행하기 위해 산소 주입 노즐 (60) 에 산소를 공급하는 산소 공급 라인 (80) 은 산소 공급원 (도시되지 않음), 공급원으로부터 공급된 산소를 감압하는 압력 조절장치 (630), 산소의 유속을 측정하는 산소 유속계 (640), 산소의 온도를 측정하는 산소 온도계 (660), 산소의 유속을 제어하는 산소 제어 밸브 (680), 산소의 압력을 측정하는 산소 압력 게이지 (700), 및 이러한 부재를 연결하는 파이프로 구성되어 있다. 유속계 (640), 온도계 (660), 제어 밸브 (680) 및 압력 게이지 (700) 는 이 도면에서 점선에 의해 도시된 바와 같이 전기적으로 접속된다. 유속계 (640), 온도계 (660) 및 압력 게이지 (700) 는 산소의 유속, 온도 및 압력을 측정한다. 측정된 유속, 온도 및 압력을 기초로 하면, 산소 공급 라인 (80) 에서 필요하거나 특정한 유속으로 산소를 흐르게 하기 위해 산소의 유속을 제어 밸브 (680) 가 제어하도록 소정의 계산이 컴퓨터에 의해 행해진다.
이렇게 구성된 산소가 첨가된 연소 버너 (50) 에서, 연료 라인 (62) 의 점화 라인 (62b) 내 연료 가스 제어 밸브 (68F') 는 점화 토오치 (74) 의 외부로 연료 가스를 흐르도록 하기 위해 우선적으로 열리며, 또한 연료 가스가 점화 토오치상에서 점화된다. 연료 가스 제어 밸브 (68F) 를 통해 흐름이 조절되는 원료가스는 연료 공급 라인 (62a) 으로부터 연료 공급부 (54)로 공급된다. 연료 공급 라인으로부터의 연료 가스, 및 공기 공급부 (56) 에 공급된 공기가 연소 챔버 (58) 로 분사된다. 이렇게 분사된 연료 가스는 점화 라인 (62b) 의 점화된 점화 토오치 (74) 에 의해 점화된다. 따라서, 산소 공급 라인 (80) 내 산소 제어 밸브 (680) 를 통해 흐름이 조절된 산소가 산소 주입 노즐 (60) 로부터 점화된 버너 (50) 의 연소 챔버 (58) 의 중심선방향으로 분사되어, 버너 (50) 내 연료 가스의 산소가 첨가된 연소를 행한다.
버너 (50) 내 산소 주입 노즐 (60) 로부터 주입된 산소의 유속은 산소 제어 밸브 (680) 에 의해 제어되어 공기의 유속의 약 10 내지 20 부피% 의 값을 가지며, 버너 (50) 의 연소 온도를 약 1,500 내지 1,800℃ 로 조정한다.
본 발명에 따른 진공 탈가스 장치에서 온도 상승 장치는 전술한 바와 같은 구성이 바람직하다. 제어된 연소 온도로써 온도 상승 버너 (38, 40) 에 의해 가열된 연소된 가스는, 연소된 가스가 통풍 제어기에 의해 제어된 그의 흐름을 가지는 경우, 진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 내부 표면을 가열한다.
본 발명에 따른 온도 상승 장치, 특히 본 발명의 소정의 일례에서의 온도 상승 장치를 제공함으로써, 진공 탈가스 용기 (14), 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 내부 표면이 그러한 특정 가열 곡선과 일치하여 가열되어 용융 유리 (G) 가 진공 탈가스 장치 (10) 에서 응고되는 것을 확실하게 방지하거나 내화재가 빠른 가열에 기인하여 손상을 입는 것을 방지한다.
온도 상승 공정이 전술한 바와 같이 용융 유리 (G) 용 진공 탈가스 장치를 작동하기 위한 예비 공정으로서 완성될 때, 진공 탈가스 장치 (10) 의 공정은 다음의 절차를 통해 행해진다. 우선, 온도 상승 버너 (38, 40) 가 정지되며, 또한 온도 상승 버너 (38, 40) 가 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 하단부의 위치에서 제거된다.
동시에 또는 조금 뒤에, 배기 파이프 (42) 내의 통풍 제어기에 의해 배기 가스의 제어가 정지되고, 배기 파이프 (42) 가 통풍 파이프 (34) 로부터 제거되며, 또한 뚜껑 (36) 이 통풍 파이프를 닫기위해 통풍 파이프 (34) 상에 설치된다.
다음으로, 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 가 진공 탈가스 장치 (10) 를 낮추거나 각각의 업스트림 피트부 (22) 및 다운스트림 피트부 (24) 내 용융 유리 (G) 의 액상 표면을 상승시킴으로써 각각의 업스트림 피트부 (22) 및 다운스트림 피트부 (24) 내 용융 유리 (G) 에 침수된다.
다음으로, 진공 펌프 (도시되지 않음) 는 배출을 행하도록 작동되어 진공 하우징 (12, 진공 탈가스 용기 (14)) 을 감압한다.
동시에, 업스트림 피트부 (22) 및 다운스트림 피트부 (24) 가 그러한 특정 온도를 갖는 용융 유리 (G) 로써 충전되는 것이 요구된다. 이러한 목적을 위해서, 업스트림 피트부 (22) 및 다운스트림 피트부 (24) 가 임시로 함께 결합되어 용융 유리 (G) 가 용해 용기 (20) 로부터 양측의 피트부 (22, 24) 로 동시에 흐르게 하는 것이 바람직하다.
진공 하우징 (12) 의 내부 및 진공 탈가스 용기 (14) 의 내부가 진공 펌프에 의해 배출되어 특정값으로 감압될 때, 용융 유리 (G) 는 그 안에 특정 고도를 가지도록 진공 탈가스 용기 (14) 로 뽑혀지며, 또한 용융 유리 (G) 내 거품이 용융 유리의 액상 표면상으로 상승한다. 진공 탈가스 처리가 거품을 파단함으로써 시작하며, 또한 진공 탈가스 장치 (10) 의 공정이 안정된 공정으로 대체된다. 이렇게 진공 탈가스된 용융 유리 (G) 는 다운스트림 피트부 (24) 로 연속적으로 공급된다.
용융 유리 (G) 와 직접 접촉하는 모든 영역, 즉 상승 파이프 (16), 진공 탈가스 용기 및 하강 파이프 (18) 가 비록 도 1 및 도 2 에 도시된 진공 탈가스 장치 (10) 에서 전기 주조된 벽돌로 모두 만들어졌다지만, 본 발명은 그러한 경우에 제한되지 않는다. 용융 유리 (G) 와 직접 접촉하는 어떤 부분은 도 4 에 도시된 진공 탈가스 장치 (82) 에서와 같이 귀금속으로 만들어질 수 있다.
도 4 에 도시된 진공 탈가스 장치 (82) 는 도 1 및 도 2 에 도시된 진공 탈가스 장치 (10) 와 다음과 같은 이유, 즉, 연장된 파이프 (26, 28) 가 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 의 하단부에 제공되고, 또한 연장된 파이프 (26, 28) 가 상승 파이프 (16) 및 하강 파이프 (18) 에 관하여는 고온에서 용융 유리 (G) 에 침수되므로 연장된 파이프 (26, 28) 가 백금과 같은 귀금속 합금으로 만들어진다는 점에서 다르다.
비록 본 발명에 따른 용융 유리용 진공 탈가스 장치가 상세하게 설명되었다지만, 본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않는다. 본 발명의 범위내에서 변경 및 다른 장치가 여기에 기술된 것과 달리 행해질 수 있다.
고온에서 용융 유리에 충분한 내구성을 보장하고, 비용을 현저하게 감소시키고, 대량생산을 가능하게 하고 진공 탈가스 처리 온도를 증가시키는 연속적으로 공급된 용융 유리로부터 거품을 제거하는, 용융 유리용 진공 탈가스 장치에서, 본 발명에 따른 온도 상승 장치는 특정 온도곡선으로써 진공 탈가스 용기, 상승 파이프 및 하강 파이프의 내부 표면을 내부 표면을 가열하여, 용융 유리 (G) 가 진공 탈가스 장치에서 응고하는 것을 확실하게 방지하고 내화재가 빠른 가열로 인해 손상되는 것을 방지한다.
Claims (6)
- 내부가 감압되도록 배기된 진공 하우징;용융 유리를 진공 탈가스하도록 진공 하우징에 제공된 진공 탈가스 용기;진공 탈가스 용기와 연통되어 탈가스전에 용융 유리를 흡입하여 진공 탈가스 용기속으로 용융 유리를 도입하는 상승 파이프;진공 탈가스 용기와 연통되어 탈가스된 용융 유리를 진공 탈가스 용기로부터 흡입하는 하강 파이프; 및내화재로 만들어진 용융 유리용 통로를 갖는 상기 진공 탈가스 용기, 상기 상승 파이프 및 상기 하강 파이프로 이루어진 용융 유리용 진공 탈가스 장치에 있어서,상승 파이프 및 하강 파이프의 하단부에 제공된 온도 상승 버너를 포함하는 온도 상승 장치가 진공 탈가스 장치를 작동시키전에 제공되고, 또한 배기 파이프가 진공 탈가스 용기의 상단부와 연통되며; 또한진공 탈가스 장치를 작동하기 전에, 온도 상승 버너가 연료를 연소하는데 사용되며, 또한 온도 상승 버너로부터 연소된 가스가 배기 파이프를 통해 배기되어, 진공 탈가스 용기, 상승 파이프 및 하강 파이프의 온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 온도 상승 버너가 연소하는데 사용되는 산소 함유 가스의 산소 농도를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 배기 파이프가 배기된 연소 가스의 흐름을 제어하는 통풍 제어 버너로 이루어진 통풍 제어기 및 배기된 연소 가스의 배기량을 제어하는 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스 장치.
- 감압되도록 배기된 진공 하우징;용융 유리를 진공 탈가스하기 위해 진공 하우징에 제공된 진공 탈가스 용기;진공 탈가스 용기와 연통되어 탈가스전에 용융 유리를 흡입하여 진공 탈가스 용기속으로 도입하는 상승 파이프;진공 탈가스 용기와 연텅되어 탈가스된 용융 유리를 진공 탈가스 용기로부터 흡입하는 하강 파이프; 및내화재로 만들어진 용융 유리용 통로를 갖는 상기 진공 탈가스 용기, 상기 상승 파이프 및 상기 하강 파이프로 이루어진 진공 탈가스 장치를 작동시키기 전에 용융 유리용 진공 탈가스 장치내 진공 탈가스 용기, 상승 파이프 및 하강 파이프의 온도를 상승시키는 방법에 있어서,연료를 연소하기 위해 상승 파이프 및 하강 파이프의 하단부에 제공된 온도 상승 버너를 제공하는 단계; 및진공 탈가스 용기의 상단부와 연통된 배기 파이프를 통해 연소된 가스를 배기하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 연소하는데 사용되는 산소를 함유하는 가스의 산소 농도를 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스 장치의 온도를 상승시키는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 배기 파이프로부터 배기된 연소 가스의 흐름 및 배기된 연소 가스의 배기량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 탈가스 장치의 온도를 상승시키는 방법.
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