TWI640726B - 包括可交換支撐塊之前爐及用於將一支撐塊可逆地裝載於該前爐中之方法 - Google Patents

包括可交換支撐塊之前爐及用於將一支撐塊可逆地裝載於該前爐中之方法 Download PDF

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Abstract

本發明涉及一種包括一前爐之玻璃纖維製造設備，該前爐形成用於輸送熔融玻璃之一通路且由相對的一第一縱向壁及一第二縱向壁界定，其中每一縱向壁係由一耐火砌體製成，該耐火砌體：包括寬度係Wc且高度係H1c之一腔，該腔藉由由一基底壁界定之一底板、由兩個間隔磚界定之側向壁及由擱置於該兩個間隔磚中之每一者上之一過樑界定之一頂板形成；且進一步包括一支撐塊(20)，該支撐塊(20)包括寬度係w且高度係h之一熱長方體部分，其中w<Wc且h<H1c，該熱長方體部分可逆地插入於該腔中，因此界定在該支撐塊之該熱長方體部分定位於該腔中時環繞該熱長方體部分的一間隙，該間隙填充有一彈性材料(29)，該前爐之特徵在於，該砌體包括阻止該兩個間隔磚之熱膨脹之一間隔元件，使得在室溫下量測的該兩個間隔磚之間的距離Wc不會減小至小於在該工作溫度hT下之一預定熱腔寬度W，其中該預定距離W大於該支撐塊之該熱長方體部分之該寬度w。

Description

包括可交換支撐塊之前爐及用於將一支撐塊可逆地裝載於該前爐中之方法
本發明涉及玻璃纖維製造設備，該玻璃纖維製造設備包括形成用於將熔融玻璃自一熔融爐輸送至一系列套管之一通路之一前爐。該前爐包括由一耐火砌體製成之縱向壁，該耐火砌體包含用於支撐一燃燒器、一壓力或溫度量測裝置、一視孔或攝像機、用於將一流體注射至通路中之一槍、一大氣束及諸如此類之若干個支撐塊。本發明之主旨係：可將支撐塊可逆地插入於縱向壁之砌體中並自砌體移除而不必冷卻前爐且不必破壞環繞支撐塊之砌體之一部分。
一玻璃纖維製造設備包括用於熔融經預先混合及預訂劑量之批量材料以形成一熔融(亦即，液體)玻璃成分的一熔化器或爐。藉由將玻璃熔體汲取穿過分佈於一前爐中之若干個套管而將熔融玻璃成分纖維化，前爐有時被稱為前端，在本文中兩個術語被視為同義詞。如DE29612683中所闡述，一前爐由通常被劃分成數個通路以用於將熔融玻璃自熔化器輸送至套管之至少一個通路組成，且前爐包括相對的一第一縱向壁及一第二縱向 壁、一頂板、一底板及一端壁。必須謹慎控制前爐內之壓力條件及熱條件以便確保熔融玻璃在成功形成玻璃纖維所需之適當溫度、壓力及成分下到達每一套管。
因此，前爐配備有：燃燒器，其用於確保玻璃熔體之一最佳溫度；溫度及壓力量測裝置，其用於監測前爐內之溫度及壓力；視孔或攝像機，其達成對前爐之一光學控制；流體注射槍，其用於局部地控制紊流或溫度峰值；甚至配備有大氣束，其跨越由前爐界定之通路而延伸、用於控制前爐內之氣流。為了將所有此種裝備提供至前爐，縱向壁及端壁有時甚至係頂板皆配備有整合於該等壁之砌體中之支撐塊，該等壁經特別設計以接納前述裝備。該等支撐塊在前爐之建造期間被整合至砌體中，且在使用期間無法在不中斷生產且不拆卸環繞一待移除支撐塊之砌體之情況下輕易被移除。此操作可使前爐之一通路之活動癱瘓一週以上。
燃燒器係沿著縱向壁分佈於經規律間隔之預定義位置處。支撐一燃燒器之一支撐塊被稱為一燃燒器塊，且燃燒器可容易安裝於一燃燒器塊中且自燃燒器塊移除。然而，燃燒器塊可在工作期間耗損。特定而言，使用氧氣燃料燃燒器(通常被稱為氧氣燃燒器)而非傳統空氣燃料燃燒器，此乃因氧氣燃燒器之火焰之溫度實質上高於傳統空氣燃料燃燒器之溫度。若一燃燒器塊損壞，則必須將其替換，此導致生產中斷至少一週。
用於支撐量測裝備之量測塊、用於支撐一視窗之一攝像機之視孔塊及攝像機塊、用於支撐一流體注射槍之注射塊以及用於支撐一大氣束之大氣塊在工作期間不會如曝露於極端高溫下之燃燒器塊一樣迅速地耗損。然而，在建造前爐之前就已決定的該等塊之位置可在前爐之使用期間表明並非最佳的，在此意義上很難在不長時間中斷生產之情況下改變該等塊之位 置。因此必須由移動一支撐塊之位置之一極大優勢證明長時間中斷生產之決定係合理的。若非此種情形，則前爐必須在裝備不位於最佳位置之情況下操作。
貌似很明顯可在一砌體中提供一可移除塊，此乃因其足以在砌體之兩個塊之間提供一腔且將該支撐塊可逆地插入至該腔中而無需用灰泥密封。若此解決方案適用於曝露於室溫下之一「正常」壁，則在一前爐縱向壁係在室溫下建造且曝露於溫度大於1000℃(通常係大約1200℃)之工作溫度hT下之情況下，該解決方案不會發揮作用，此乃因砌體之塊經受極大熱膨脹，因此減小了腔之尺寸，且因此夾緊了腔中之支撐塊。在室溫下預留的支撐塊與界定腔之該等環繞塊之間的間隙應足夠大以確保間隙具有允許在約1150℃±150℃之工作溫度hT(有時更高)下移除支撐塊所需之大小。
因此，在本項技術中需要一更加靈活的前爐構造，以允許可在至少1000℃之工作溫度hT下交換縱向壁之砌體內之支撐塊。此允許替換已損壞燃燒器塊且將用於支撐其他裝備(諸如壓力或溫度量測裝置、一視玻璃或攝像機、用於將一流體注射至通路中之一槍、一大氣束及諸如此類)之支撐塊之位置最佳化。
本發明提出在一前爐之壁之砌體中設置可交換支撐塊之一解決方案，可交換支撐塊可在大於1000℃之工作溫度下可逆地插入並移除，且仍確保支撐塊與環繞支撐塊之毗鄰塊之間的所需密封。將繼續呈現本發明之此優勢及其他優勢。
本發明被定義於隨附獨立申請專利範圍中。較佳實施例定義於附屬 申請專利範圍中。特定而言，本發明涉及一種包括一前爐之玻璃纖維製造設備，該前爐形成用於輸送熔融玻璃之一通路且由以下各項界定：- 相對的一第一縱向壁及一第二縱向壁，其等具有面向該通路且沿著一縱向方向X1延伸之一熱縱向壁表面，具有沿著法向於縱向方向X1之一第一橫向方向X2延伸之一縱向壁厚度，且具有沿著法向於縱向方向X1及第一橫向方向X2兩者之一第二橫向方向X3延伸之一縱向壁高度，- 一頂板，- 一底板，及- 一端壁。
每一縱向壁由一耐火砌體製成，該耐火砌體包括：(a)一系列耐火基底磚，其等形成包括用於支撐之一頂部表面之一基底壁，(b)兩個間隔磚，其等位於該基底壁之該頂部表面上且在該熱縱向壁表面之高度處彼此分離達一距離Wc，該距離Wc係在室溫(RT)下沿著該縱向方向X1而量測，每一間隔磚具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀包括形成該熱縱向壁表面之一部分之一熱表面(23H)，其中，(c)一過樑(25)，其在室溫下沿著該縱向方向X1所量測之長度WL>Wc，且該過樑(25)包括兩個相對端，各自擱置於該兩個間隔磚中之一者之一個表面上，因此以該基底壁之該頂部表面及該兩個間隔磚而界定，(d)一腔(28)，其具有寬度Wc及高度H1c以及深度Dc，該寬度Wc及該高度H1c係在該熱縱向壁表面之該高度處在室溫下分別沿著該縱向方向X1及沿著該第二橫向方向X3而量測，且該深度Dc係在室溫下沿著該第一橫向方向X2而量測， (e)一支撐塊(20)，其包括一熱長方體部分，該熱長方體部分具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀具有寬度w及高度h以及至少等於Dc之深度d，該寬度w及該高度h係在該前爐至少1000℃之一工作溫度hT下在該熱縱向壁表面之該高度處分別沿著縱向方向X1及第二橫向方向X3而量測，且該深度係沿著第一橫向方向X2而量測，其中w<Wc且h<H1c，該熱長方體部分可逆地插入於該腔中，及(f)一間隙，其在該支撐塊之該熱長方體部分定位於該腔中時環繞該熱長方體部分，該間隙填充有一彈性材料。
根據本發明，該砌體包括阻止該兩個間隔磚之熱膨脹之一間隔元件，使得在室溫下在該熱縱向壁表面之該高度處沿著該縱向方向X1量測的該兩個間隔磚之間的該距離Wc不會減小至小於在該工作溫度hT下之一預定熱腔寬度W，其中該預定距離W大於該支撐塊之該熱長方體部分之該寬度w。
在一較佳實施例中，(a)該基底壁之該頂部表面沿著一基底平面(X1、X2)形成一平坦表面，(b)該兩個間隔磚(23)之特徵在於，●遠離該基底平面且沿該第一橫向方向X2延伸之兩個相對邊緣被切掉以在該兩個相對邊緣中之每一者處形成一直角台階，從而界定平行於該基底平面之一凹入表面(23R)及平行於第二橫向方向X3延伸之一台階表面，●在該工作溫度(hT)下，該熱表面具有沿著該第二橫向方向X3量測之一高度H2及量測直至該等凹入表面之一高度H1，因此該等台階之該等 台階表面(23S)具有一高度HS=H2-H1，(c)該過樑之該兩個相對端各自擱置於該兩個間隔磚中之一者之一個凹入表面上。
在此實施例中，該間隔元件係由擱置於該兩個間隔磚之該等凹入表面上且抵抗該等台階表面之該熱膨脹的該過樑形成。
另一選擇係或另外，本發明之該玻璃纖維製造設備可包括一基底間隔件，長度等於在該工作溫度hT下沿著該第一縱向方向量測之該預定距離W之一基底間隔件位於該基底壁之該頂部表面上、該兩個間隔磚之間，使得在該工作溫度下沿著該第二橫向方向X3量測的該基底間隔件與該過樑之間的該距離H1大於該支撐部分之該熱長方體部分之該高度h，因此該基底間隔件形成該間隔元件。
在一替代實施例中，該基底壁之該頂部表面形成長度等於在該工作溫度hT下沿著該第一縱向方向量測之該預定距離W之一城齒部，該城齒部分離該兩個間隔磚，因此該城齒部形成該間隔元件。
在又一替代實施例中，(a)該兩個間隔磚之特徵在於，●毗鄰於該基底壁之該頂部表面且沿該第一橫向方向X2延伸之兩個相對邊緣被切掉以在該兩個相對邊緣中之每一者處形成一直角台階，從而界定平行於縱向方向X1之一凹入表面及平行於第二橫向方向X3延伸之一台階表面，●在於該工作溫度(hT)下沿著該第二橫向方向X3量測之情況下，該熱表面具有一總高度H2及量測直至該等凹入表面之一高度H1，因此該台階具有一高度HS=H2-H1， (b)該基底壁之該頂部表面形成一城齒部，該城齒部具有沿著該第二橫向方向X3量測之高度HS且具有長度，使得當該城齒部接觸該兩個間隔磚之該等台階表面時，在該工作溫度hT下在該熱縱向壁表面之該高度處沿著該縱向方向X1而量測的該兩個間隔磚之間的該距離等於該預定距離W。
在此實施例中，該間隔元件係由支撐該兩個間隔磚之該等凹入表面且抵抗該兩個間隔磚之該等台階表面之該熱膨脹的該城齒部形成。
在先前實施例中之任一者中，該支撐塊係在以下各項中之一者當中選擇：(a)一燃燒器塊，其用於支撐較佳地係一氧氣燃燒器之一燃燒器；(b)一量測塊，其用於支撐一壓力或溫度量測裝置；(c)一視孔塊，其用於支撐用以觀察該通路之一觀視裝置；(d)一攝像機塊，其用於支撐用以拍攝該通路之照片或視訊之一攝像機，(e)一注射塊，其用於支撐用以在該通路之一預定位置處注射一流體之一槍；或(f)一大氣束，其用於控制該通路內之氣體流動。
該熱縱向壁表面之該高度處之該間隙較佳地具有一平均寬度wg1=½(W-w)，該平均寬度wg1係在工作溫度hT下沿著該縱向方向X1而量測，包括介於1mm與5mm之間且較佳地等於3±1mm。該間隙較佳地具有一平均高度hg=½(H1-h)，該平均高度hg係在工作溫度hT下沿著該第一橫向軸X2而量測，包括介於1mm與5mm之間且較佳地等於3±1mm。
為了促進一支撐塊之插入及取出，在一較佳實施例中，該腔具有錐 形壁，該等錐形壁具有在室溫下在與該熱表面相對的該等間隔磚之一冷表面之高度處分別沿著該縱向方向X1及沿著該第二橫向方向X3而量測之一寬度Wt及/或一高度H1t，該寬度Wt及/或該高度H1t大於在該熱縱向壁表面之該高度處量測的該寬度Wc及高度H1c，Wt>Wc及/或H1t>H1c。
在一項實施例中，該支撐塊係包括一冷表面及一熱表面之一燃燒器塊，該冷表面與該熱表面相對，該冷表面藉由沿著一通路軸Xp延伸之一貫穿通路連接至該熱表面，該貫穿通路包括三個部分：(a)一燃燒器部分，其在該冷表面處開口且具有適合於容納一燃燒器之一剖面，該燃燒器具有一主體及由毗鄰於該主體之一大基底表徵之一下游端部分，且結束於具有小於該大基底之該剖面之一剖面的一小基底處；(b)一火焰部分，其在該熱表面處開口且沿著該通路軸Xp沿該冷表面方向會聚直至交會為止；(c)一接合部分，其以流體方式接合該火焰部分與該燃燒器部分，其中該接合部分以尺寸包括介於該大基底之尺寸與該小基底之尺寸之間的一剖面開口，且其中在沿著該基底平面(X1、X2)之一俯視圖中，該通路軸Xp與該縱向方向X1形成一角度α，該角度α包括介於30°與90°之間，較佳地介於45°與90°之間，更佳地α=90°，使得該通路軸Xp平行於該第一橫向方向X2。
在此實施例中，該燃燒器塊較佳地進一步包括一冷長方體部分，該冷長方體部分包括該冷表面且毗鄰於該熱長方體部分，其中該熱長方體部分的法向於該第一橫向方向X2之剖面區域小於該冷長方體部分的法向於該第一橫向方向X2之剖面區域。一氧氣燃燒器較佳地與該燃燒器塊搭配 使用。一氧氣燃燒器包括沿著該通路軸Xp延伸之一主體且封圍一燃料線路及一氧氣線路，該氧氣線路與該燃料線路分離，燃料線路及氧氣線路兩者皆具有處於或毗鄰於該氧氣燃燒器之該主體之一下游端處之一單獨出口。安裝於該燃燒器塊之該燃燒器部分中的該氧氣燃燒器主體之該下游端具有一截頂錐形幾何形狀，其中該下游端部分地位於該接合部分中或毗鄰於該接合部分且定向成朝向該通路。
每一縱向壁通常包括至少兩個腔，每一腔裝納可逆地嚙合於其中之一支撐塊，該至少兩個腔水平地對準且藉由至少一個間隔磚而彼此分離。較佳地第一縱向壁之該至少兩個腔以一交錯配置面向第二縱向壁之該至少兩個腔。在一實踐中，一縱向壁包括數十個腔。該端壁亦可配備有一腔，該腔裝納可逆地嚙合於其中之一支撐塊。
本發明亦涉及一種用於將一支撐塊可逆地裝載於如上文所界定之一玻璃纖維製造設備之一前爐中之方法，該方法包括：(A)建造如上文所界定之一前爐，該前爐形成用於輸送熔融玻璃之一通路，其中建造每一縱向壁包括：(a)鋪設一系列耐火基底磚以形成包括一頂部表面之一基底壁，(b)將兩個間隔磚鋪設至該基底壁之該頂部表面上，該兩個間隔磚在該熱縱向壁表面之高度處彼此分離達一距離Wc，該距離Wc係在室溫(RT)下沿著該縱向方向X1而量測，每一間隔磚具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀包括形成該熱縱向壁表面之一部分之一熱表面(23H)，(c)設置其沿著該縱向方向X1所量測之長度WL>Wc且包括兩個相對端之一過樑，且將該兩個相對端中之每一者鋪設至該兩個間隔磚中之一者上，因此與該基底壁及該兩個間隔磚一起界定一腔(28)，該腔(28)具 有寬度Wc及高度係H1c以及深度Dc，該寬度Wc及該高度H1c係在室溫下在該熱縱向壁表面之該高度處分別沿著該縱向方向X1及沿著該第二橫向方向X3而量測，且該深度Dc係在室溫下沿著該第一橫向方向X2而量測，(d)設置且安裝阻止該兩個間隔磚之熱膨脹之一間隔元件，使得在室溫下在該熱縱向壁表面之該高度處沿著該縱向方向X1量測的該兩個間隔磚之間的該距離Wc不會減小至小於在該前爐至少1000℃之一工作溫度hT下之一預定距離W，(B)設置一支撐塊(20)，該支撐塊(20)包括一熱長方體部分，該熱長方體部分具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀具有寬度w及高度h以及至少等於D之深度，該寬度w及該高度h係在該前爐至少1000℃之一工作溫度hT下在該熱縱向壁表面之該高度處分別沿著縱向方向X1及第二橫向方向X3而量測，且該深度係沿著第一橫向方向X2而量測，其中w<W<Wc且h<H1c<H1，該熱長方體部分包括兩兩交會於橫向於該縱向方向X1而延伸之稜線處之四個周邊表面，(C)以一層彈性材料來塗佈該熱長方體部分之該四個周邊表面，及(D)將該支撐塊之該熱長方體部分可逆地插入至該腔中，該熱長方體部分的周邊表面塗佈有該彈性材料。
本發明之方法進一步包括以下步驟：(E)藉由沿著該第一橫向方向X2滑動該熱長方體部分而自該腔移除該支撐塊，(F)移除殘留在該腔中之任何彈性材料，(G)將如(B)中所界定之一新支撐塊之熱長方體部分可逆地插入至該腔中，該熱長方體部分的周邊表面塗佈有該彈性材料。
1‧‧‧燃燒器/氧氣燃燒器
1D‧‧‧下游端部分/下游端/氧氣燃燒器之下游端
1F‧‧‧燃料線路/氧氣燃燒器之燃料線路
1Ox‧‧‧氧氣線路/氧氣燃燒器之氧氣線路
3‧‧‧冷卻單元
20‧‧‧支撐塊/燃燒器塊
20C‧‧‧冷表面/燃燒器塊之冷表面
20H‧‧‧熱表面/燃燒器塊之熱表面
21B‧‧‧燃燒器部分/貫穿通路之燃燒器部分
21F‧‧‧火焰部分/貫穿通路之火焰部分
21J‧‧‧接合部分/貫穿通路之接合部分
23‧‧‧間隔磚
23C‧‧‧冷表面/間隔磚之冷表面
23H‧‧‧熱表面/間隔磚之熱表面
23R‧‧‧凹入表面/間隔磚之凹入表面
23S‧‧‧台階表面//間隔磚之台階表面(平行於X3)
25‧‧‧過樑
26‧‧‧基底間隔件
27‧‧‧城齒部/由基底壁之頂部表面形成且分離間隔磚之城齒部
28‧‧‧腔
29‧‧‧彈性材料
30‧‧‧熔融玻璃
31‧‧‧前爐/通路
31B‧‧‧底板/通路底板
31E‧‧‧端壁/通路端壁
31L‧‧‧第一縱向壁及第二縱向壁
31T‧‧‧頂板/通路頂板
32‧‧‧耐火基底磚/基底磚
d‧‧‧深度
Dc‧‧‧深度
h‧‧‧高度/支撐塊之熱長方體部分之高度
H1‧‧‧高度/距離/在工作溫度hT下在熱縱向壁表面之高度處量測的腔之高度
H1c‧‧‧在室溫RT下在熱縱向壁表面之高度處量測的腔之高度
H1t‧‧‧在室溫RT下在冷縱向壁表面之高度處在具有錐形壁之腔中量測的腔之高度
H2‧‧‧高度/總高度/在工作溫度hT下量測的間隔磚之總高度
hg‧‧‧平均高度/在工作溫度(hT)下量測的支撐塊與腔之間的間隙之高度，hg=H1-h
Hs‧‧‧高度/在工作溫度hT下量測的台階表面之高度，Hs=H2-H1
hT‧‧‧工作溫度
Lα △T‧‧‧變化
RT‧‧‧室溫
w‧‧‧寬度/支撐塊之熱長方體部分之寬度
W‧‧‧預定熱腔寬度/預定距離/寬度/在工作溫度下熱縱向壁表面之高度處之熱腔寬度
W2‧‧‧在工作溫度下沿著縱向方向X1之間隔磚冷表面之高度處之腔寬度
Wc‧‧‧寬度/距離/在室溫下熱縱向壁表面之高度之腔寬度
Wh‧‧‧在工作溫度下先前技術腔之熱縱向壁表面之高度處之腔寬度(間隔磚之不受侷限熱膨脹)
wg‧‧‧平均寬度
wg0‧‧‧寬度間隙/間隙
wg1‧‧‧平均寬度/寬度/間隙寬度/間隙/在工作溫度(hT)下量測的支撐塊與腔之間的間隙寬度，wg1=W-w
Wt‧‧‧寬度/距離/在室溫下在冷縱向壁表面之高度處具有錐形壁之腔的腔寬度
WL‧‧‧長度/沿縱向方向X1之過樑長度
X1‧‧‧縱向方向
X2‧‧‧第一橫向方向
X3‧‧‧第二橫向方向
Xp‧‧‧通路軸
α‧‧‧角度/平均膨脹係數
△W‧‧‧=½(Wc-W)=受侷限熱膨脹
△Wh‧‧‧=½(Wc-Wh)=不受侷限熱膨脹
為達成對本發明之本質之一較完整理解，結合附圖一起參考以下詳細說明，在圖中：圖1：展示根據本發明之一實施例的配備有支撐塊之一縱向壁之一前視圖，其中(a)係強調在一支撐塊上；及(b)多個支撐塊成並排配置之式圖。
圖2：展示根據本發明之一替代實施例的配備有支撐塊之一縱向壁之一前視圖，其中(a)係強調在一支撐塊上；及(b)多個支撐塊成並排配置之式圖。
圖3：展示根據本發明之一替代實施例的配備有支撐塊之一縱向壁之一前視圖，其中(a)係強調在一支撐塊上；及(b)多個支撐塊成並排配置之式圖。
圖4：展示根據本發明之一替代實施例的配備有支撐塊之一縱向壁之一前視圖，其中(a)係強調在一支撐塊上；及(b)多個支撐塊成並排配置之式圖。
圖5：展示根據本發明之一替代實施例的配備有支撐塊之一縱向壁之一前視圖，其中(a)係強調在一支撐塊上；及(b)多個支撐塊成並排配置之式圖。
圖6：展示根據本發明之一替代實施例的配備有支撐塊之一縱向壁之一前視圖，其中(a)係強調在一支撐塊上；及(b)多個支撐塊成並排配置之式圖。
圖7：展示根據本發明之前爐之一部分之(a)一剖面圖及(b)一俯視圖。
圖8：展示插入至設置於根據本發明之一實施例之一前爐縱向壁之砌 體中之一腔中之一支撐塊之一透視圖。
圖9：展示(a)插入至設置於根據本發明之一替代實施例之一前爐縱向壁之砌體中之一腔中之一支撐塊之一部分分解透視圖，及(b)圖9(a)之實施例之腔相比的根據圖8之實施例之一腔之一俯視圖。
圖10：展示適合於本發明之一燃燒器塊、適合於本發明之燃燒器塊之兩項實施例之(a)透視剖面圖、(b)及(c)俯視剖面圖。
圖11：展示(a)適合於本發明之一燃燒器塊及(b)其中安裝有一燃燒器之同一燃燒器塊之一俯視剖面圖。
圖12：比較(a)在室溫(RT)下及(b)在工作溫度(hT)下沿著縱向方向X1量測的根據先前技術之一前爐之縱向壁之一區段之變化Lα △T。
圖13：比較(a)在室溫(RT)下及(b)在工作溫度(hT)下沿著縱向方向X1量測之根據本發明之一前爐之縱向壁之一區段之變化Lα △T。
如圖7中所圖解說明，根據本發明之一玻璃纖維製造設備包括形成用於輸送熔融玻璃(30)之一通路之一前爐(31)，且前爐(31)由以下各項界定：- 相對的一第一縱向壁及一第二縱向壁(31L)，其等具有面向該通路且沿著一縱向方向X1延伸之一熱縱向壁表面，具有沿著法向於縱向方向X1之一第一橫向方向X2延伸之一縱向壁厚度，且具有沿著法向於縱向方向X1及第一橫向方向X2兩者之一第二橫向方向X3延伸之一縱向壁高度，- 一頂板(31T)，- 一底板(31B)，及- 一端壁(31E)。
如在圖1至圖6中可見，每一縱向壁由一耐火砌體製成，該耐火砌體包括：(a)一系列耐火基底磚(32)，其形成包括用於支撐之一頂部表面之一基底壁，(b)兩個間隔磚(23)，其等位於基底壁之頂部表面上且在該熱縱向壁表面之高度處彼此分離達一距離Wc，該距離Wc係在室溫(RT)下沿著縱向方向X1量測，每一間隔磚具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀包括形成該熱縱向壁表面之一部分之一熱表面(23H)，其中，(c)一過樑(25)，其在室溫下沿著該縱向方向X1所量測之長度WL>Wc，且該過樑(25)包括兩個相對端，各自擱置於該兩個間隔磚中之一者之一個表面上，因此以該基底壁之該頂部表面及該兩個間隔磚而界定，(d)一腔(28)，其具有寬度Wc及高度H1c以及深度Dc，該寬度Wc及該高度H1c係在室溫下在該熱縱向壁表面之該高度處分別沿著該縱向方向X1及沿著該第二橫向方向X3而量測，且該深度Dc係在室溫下沿著該第一橫向方向X2而量測，(e)一支撐塊(20)，其包括一熱長方體部分，該熱長方體部分具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀具有寬度w及高度h以及至少等於D之深度，該寬度w及該高度h係在該前爐至少1000℃之一工作溫度hT下在該熱縱向壁表面之該高度處分別沿著縱向方向X1及第二橫向方向X3而量測，且該深度係沿著第一橫向方向X2而量測，其中w<Wc且h<H1c，該熱長方體部分可逆地插入於該腔中，及(f)一間隙，其在該支撐塊之該熱長方體部分定位於該腔中時環繞該熱長方體部分，該間隙填充有一彈性材料(29)。
一長方體幾何形狀係定義為由四個四邊形面限界之一凸多面體，該凸多面體之多面圖形與一立方體之多面圖形相同。由六個矩形面限界、每一對毗鄰面交會成一直角之一長方體在本文中被稱為一「矩形長方體」。此更具限制性類型之長方體亦稱為一「直角長方體」。換言之，若非矩形，一長方體可(舉例而言)由兩個或兩個以上梯形限界。一適合於本發明之支撐塊較佳地具有一熱長方體部分，其中每一對毗鄰面交會成一直角。熱長方體部分較佳地(但非必要地)呈矩形長方體幾何形狀。實際上，熱長方體部分亦可具有一稍微呈錐形之幾何形狀，該幾何形狀在熱縱向壁表面之高度處具有最小尺寸且具有寬度w及高度h，在此錐形幾何形狀之情況下，可促進熱長方體部分插入至一支撐塊之一呈類似錐形之腔中及自該腔取出。
本發明之主旨由設置於砌體中之一間隔元件組成，該間隔元件阻止兩個間隔磚之熱膨脹，使得在室溫下在熱縱向壁表面之高度處沿著縱向方向X1量測的該兩個間隔磚之間的距離Wc不會減小至低於在該工作溫度hT下之一預定熱腔寬度W，其中該預定熱腔寬度W大於支撐塊之熱長方體部分之寬度w。支撐塊之熱長方體部分與定義腔之該等壁之間的預留間隙填充有由耐火材料製成之一彈性材料(29)。
在圖1中所圖解說明之一實施例中，(a)基底壁之頂部表面沿著該基底平面(X1、X2)形成一平坦表面，(b)兩個間隔磚(23)之特徵在於，●遠離基底平面且沿第一橫向方向X2延伸之兩個相對邊緣被切掉以在該兩個相對邊緣之每一者處形成一直角台階，從而界定平行於基底平面之一凹入表面(23R)及平行於第二橫向方向X3延伸之一台階表面(23S)， ●在工作溫度(hT)下，熱表面具有沿著第二橫向方向X3量測之一高度H2及自基底平面(X1、X2)直至凹入表面量測之一高度H1，因此台階之台階表面(23S)具有一高度，HS=H2-H1，(c)過樑(25)之兩個相對端各自擱置於兩個間隔磚中之一者之一個凹入表面(23R)上。
一「直角台階」在本文中被定義為由法向於彼此之兩個平坦表面、一凹入表面(23R)及一台階表面(23S)表徵之一台階。凹入表面(23R)實質上平行於基底平面(X1、X2)且台階表面(23S)實質上平行於一平面(X2、X3)。
在此組態中，間隔元件由擱置於凹入表面(23R)上之過樑(25)形成且阻止兩個間隔磚之熱膨脹，台階表面鄰接抵靠該過樑。因此，一間隔磚之任一側上之一直角台階之寬度WS係約½(WL-Wc)，寬度WS係在室溫下沿著縱向軸X1而量測。
如圖12(a)及圖13(a)中所圖解說明，一縱向壁之砌體係在室溫下(RT)建造。圖12圖解說明先前技術之一傳統前爐之一縱向壁區段且圖13圖解說明根據本發明之一前爐之一對應縱向壁區段。在將前爐加熱至至少1000℃(通常係大約1150℃±150℃)之工作溫度hT之後，一縱向壁之所有磚、過樑等(統稱為一縱向壁組件)旋即沿著三個方向X1、X2及X3延伸。用於維持一支撐塊在工作溫度hT下自縱向壁之可移動性之最大膨脹分量係沿著縱向方向X1之縱向膨脹△L。如圖12(b)及圖13(b)中所圖解說明，縱向膨脹△L=Lα △T，其中α係縱向壁組件之一平均膨脹係數。必須允許縱向壁相對自由地膨脹，以免壓力集中可發展至導致縱向壁組件之不對準，此不對準會形成一拱形縱向壁，或者更差的情況係某些縱向壁組件破 裂。開口接頭通常以規律間距沿著縱向壁分佈以「吸收」縱向壁區段之大約5mm至20mm之縱向膨脹△L。
如在圖12(b)中可見，由於縱向壁組件膨脹，其等將吸收在於室溫下建造期間預留的兩個毗鄰磚之間的任何寬度間隙wg0，且開始推動鏈式毗鄰組件，從而將此等間隙減小至在工作溫度下之一寬度，wg10。因此，沿著縱向方向彼此毗鄰之縱向壁組件彼此緊密接觸，從而形成兩個組件之間實質上無間隙的一緊湊組件線。此適用於支撐塊(20)，其等緊密接觸地夾在兩個毗鄰間隔磚(23)之間且在工作溫度(hT)下不能自縱向壁移除。
相比而言，如在圖解說明根據本發明之一縱向壁之一實施例之圖13中可見，間隔磚(23)之熱膨脹不會使該等間隔磚與夾在其等之間的支撐塊接觸，此乃因膨脹的間隔磚首先接觸間隔元件(在圖13(b)中，過樑(25)用作間隔元件)，於是在室溫下一支撐塊(20)與毗鄰間隔磚(23)之間的間隙wg0不會減小至在工作溫度(hT)下接近零(在先前技術中通常如此)之一間隙寬度wg1(參見圖12(b))，而是僅減小至一正間隙寬度0<wg1<wg0(參見圖13(b))。於是甚至在工作溫度(hT)下可將支撐塊(20)自兩個間隔磚(23)之間取出。如後文所論述，彈性材料(29)尤其可用於密封在工作溫度(hT)下留下的一支撐塊與毗鄰間隔磚之間的間隙wg1。
此具有之一巨大優勢在於不必冷卻前爐，亦不必拆卸環繞一支撐塊之砌體來以一新支撐塊交換一舊支撐塊(該操作可持續至少一週，在此時間期間前爐活動被中斷)。可在工作溫度下交換根據本發明之一前爐中之支撐塊，而無需形成環繞支撐塊之砌體之磚的任何拆卸。本發明之一前爐中之一支撐塊之交換可在半天內完成。儘管替換支撐塊自身可在不到一小 時內完成，但有必要在恢復一最大生產率之前，留出前爐恢復穩定熱條件及壓力條件及移除可在交換期間落入至玻璃熔體中的砌體及彈性材料之所有灰塵之時間。
圖2及圖3中圖解說明展示一替代間隔元件的本發明之一第二實施例。在此實施例中，該替代間隔元件可替代圖1中所圖解說明及上文所論述之實施例(參見圖2)或與其組合(參見圖3)使用，該替代間隔元件包括形成間隔元件之一基底間隔件(26)。該基底間隔件具有一長度等於在該工作溫度hT下沿著第一縱向方向量測之預定距離W，且其位於基底壁之頂部表面上、兩個間隔磚之間，使得在工作溫度下沿著第二橫向方向X3量測的該基底間隔件之一頂部表面與過樑之間的距離H1大於支撐部分之熱長方體部分之高度h。在此實施例中，基底壁之頂部表面較佳地沿著該基底平面(X1、X2)形成一平坦表面。
作為圖2中所圖解說明之實施例之一變化形式，圖4中圖解說明一替代實施例，基底壁之頂部表面不形成一平坦表面而是雉堞狀的，從而形成長度等於在該工作溫度hT下沿著第一縱向方向量測之預定距離W之城齒部(27)。分離兩個間隔磚之該等城齒部實際上對應於係基底壁之一整體部分而非鋪設於該基底壁之頂部上的一基底間隔件(26)。在此實施例中，間隔元件由鄰接抵靠側面相接間隔磚之側向壁之城齒部(27)形成。
在圖5中所圖解說明之又一替代實施例中，兩個間隔磚(23)具有類似於參考圖1所論述之幾何形狀的一幾何形狀，但係倒置的。間隔磚(23)之特徵在於，●毗鄰於基底壁之頂部表面且沿第一橫向方向X2延伸之兩個相對邊緣被切掉以在該兩個相對邊緣中之每一者處形成一直角台階，從而界定平 行於縱向方向X1之一凹入表面(23R)及平行於第二橫向方向X3延伸之一台階表面(23S)，●在工作溫度(hT)下沿著第二橫向方向X3量測，熱表面具有一總高度H2，當量測直至凹入表面時，熱表面具有一高度H1，因此台階具有一高度HS=H2-H1，如圖5中所展示，基底壁之頂部表面形成一城齒部(27)，城齒部(27)具有沿著第二橫向方向X3量測之高度HS且具有長度，使得當城齒部接觸兩個間隔磚之台階表面時，在該工作溫度hT下沿著縱向方向X1在熱縱向壁表面之高度處量測的該兩個間隔磚之間的距離等於預定距離W。另一選擇係，一基底間隔件(26)可基底壁之一平坦頂部表面之頂部上形成在一城齒部(未展示)。
在此實施例中，間隔元件由城齒部形成，該城齒部支撐兩個間隔磚之凹入表面(23R)且藉由鄰接抵靠台階表面(23S)來抵抗兩個間隔磚之熱膨脹。
圖6中所圖解說明之實施例係圖1及圖5之實施例之一組合，其中沿第一橫向方向X2延伸的間隔磚之四個邊緣被切掉以在該四個邊緣中之每一者處形成一直角台階，該等直角台階定義各自平行於縱向方向X1的兩個頂部凹入表面(23R)及兩個底部凹入表面(23R)且對應於各自實質上平行於第二橫向方向X3延伸的兩個頂部台階表面(23S)及兩個底部台階表面(23s)。與腔之兩個側向側側面相接之兩個間隔磚之熱膨脹被阻止，一方面是由於過樑擱置於頂部邊緣之兩個頂部凹入表面上且擠壓於頂部台階表面上，且另一方面是由於城齒部(27)形成於基底之頂部表面處且擠壓於底部台階表面上。
在過樑之高度處及在基底壁之高度處皆阻止間隔磚(23)之熱膨脹(舉例而言，參見圖3及圖6)係有利的，此乃因其可確保較好地控制隨溫度而變化之腔尺寸。但初步測試已表明，當僅在過樑之高度處(舉例而言，參見圖1)或基底壁之高度處(舉例而言，參見圖2、圖4及圖5)阻止熱膨脹時，亦獲得極佳結果。
在至少1000℃之工作溫度hT下，當支撐塊定位於腔中時，環繞支撐塊之熱長方體部分之間隙具有沿著縱向方向X1量測之一平均寬度wg1，wg1被定義為wg1=½(W-w)，其較佳地包括介於1mm與5mm之間且較佳地等於3±1mm。此意味著一旦與腔之任一側側面相接之間隔磚在溫度達到工作溫度hT時熱膨脹，腔在熱縱向壁表面之高度處具有大約6±2mm之一寬度W，寬度W大於在工作溫度hT下支撐塊之熱長方體部分之寬度w((w+4mm)W(w+8mm))。支撐塊可稍微不對準，其中支撐塊之一側上之一間隙寬於支撐塊之另一側上之間隙。為了增強支撐塊在腔中之對準，可在支撐塊之熱長方體部分之表面上或在界定腔之壁上設置導引稜線。另一選擇係或另外，可在實質上較冷的間隔磚之冷表面(23C)之高度處、間隔磚、過樑與支撐塊之間設置匹配表面以確保支撐塊較好地對準，舉例而言如圖11中所展示。
類似地，在工作溫度hT下，當支撐塊定位於腔中時，環繞支撐塊之熱長方體部分之間隙具有沿著第一橫向方向X2量測之一平均高度hg，平均高度hg被定義為hg=½(H1-h)，其較佳地包括介於1mm與5mm之間且較佳地等於3±1mm。此意味著一旦界定腔之整個砌體以及間隔塊在溫度達到工作溫度hT時熱膨脹，腔在熱縱向壁表面之高度處具有仍係大約6±2mm之一高度H1，高度H1大於支撐塊之熱長方體部分之高度h， ((h+4mm)H1(h+8mm))。很明顯，若支撐塊之熱長方體部分僅擱置於腔之底板上，則塊上方之間隙高度實質上大於塊下方之間隙高度。甚至在存在填充間隙之彈性材料之情況下，預計彈性材料將受支撐塊之重量擠壓，彈性材料將最終向下移動而較靠近腔之地板。當然不期望發生此種情況，此乃因支撐塊之位置在操作期間決不能改變。此外，可在腔之地板上設置導引邊緣，或可在實質上較冷的間隔磚之冷表面(23C)之高度處、間隔磚、過樑與支撐塊之間設置匹配表面以確保支撐塊較好地對準。
在圖9中所圖解說明之一較佳實施例中，腔(28)具有錐形壁，該等錐形壁具有一寬度Wt及/或具有一高度H1t，在室溫下在與熱表面(23H)相對的間隔磚之一冷表面(23C)之高度處而分別沿著縱向方向X1及沿著第二橫向方向X3量測之寬度Wt及/或高度H1t大於在熱縱向壁表面之高度處量測之寬度Wc及高度H1c，Wt>Wc及/或H1t>H1c。圖9(b)比較具有如圖8(俯視圖)中所展示之平行側向壁之一腔之俯視圖與具有如圖9(a)(仰視圖)中所展示之錐形側向壁之一腔之俯視圖。在室溫(RT)下，不論腔之側向壁是平行的或還是錐形的，間隔磚(23)皆在熱縱向壁表面之高度處彼此分離達一距離Wc。然而，若壁係錐形的，則在由間隔磚之冷表面(23C)界定之熱縱向壁表面之相對側處，間隔磚彼此分離達一距離Wt，其中Wt>Wc。錐形壁在室溫RT下及在工作溫度hT下皆允許較容易地且自復位地將一支撐塊引入至腔中。如圖9(a)中所展示，過樑可具有界定在間隔磚之冷表面之高度處之一腔高度之一錐形表面，冷表面之高度處之一腔高度大於在熱縱向壁表面之高度處量測之高度H1。
如圖8及圖9中所展示，較佳地提供呈一薄片形式之彈性材料(29)，彈性材料(29)包覆在支撐塊之熱長方體部分之四個周邊表面周圍。該彈性 材料較佳地由耐火纖維製成，通常係氧化鋁纖維，或者係包括至少90wt.%、更佳地至少95wt.%、最佳地至少99wt.%氧化鋁之纖維。彈性纖維較佳地不包括多於2wt.%之矽石，且更佳地不包括矽石，此乃因矽石可與毗鄰耐火磚之氧化物形成一共晶，此可藉由在高溫下昇華而污染玻璃熔體。適合於本發明的作為一薄片供應之彈性材料之一實例包括諸如由Morgan Thermal Ceramics等供應之陶瓷纖維紙。
彈性材料有助於支撐塊在腔內之適當對準，但其主要任務係熱絕緣且自由間隔磚之冷表面界定的壁之相對側以流體方式密封熱縱向壁表面。若無彈性材料填充間隙，則來自前爐通路之熱量將透過與該通路側面相接之眾多腔之間隙散失，此形成透過縱向壁中之間隙的一不可接受熱牽伸且破壞對通路之溫度及壓力控制。
支撐塊可係以下各項中之一者當中之任一者：(a)一燃燒器塊，其用於支撐較佳地係一氧氣燃燒器之一燃燒器；(b)一量測塊，其用於支撐一壓力或溫度量測裝置；(c)一視孔塊，其用於支撐用以觀察通路之一觀視裝置；(d)一攝像機塊，其用於支撐用以拍攝通路之照片或視訊之一攝像機，(e)一注射塊，其用於支撐用以在通路之一預定位置處注射一流體之一槍；或(f)一大氣束，其用於控制通路內之氣體流動。
在以上所有類型之支撐塊中，燃燒器塊係最受關注的，此乃因一典型前爐可包括在每一縱向壁上對準之數百個此等燃燒器塊。如圖8至圖11中所展示，適合於本發明之一燃燒器塊可包括一冷表面(20C)及與冷表面 相對之一熱表面(20H)。冷表面藉由一沿著一通路軸Xp延伸之貫穿通路連接至熱表面。如圖10(a)中所展示，貫穿通路包括三個部分：(a)一燃燒器部分(21B)，其在冷表面處開口且具有適合於容納一燃燒器(1)之一剖面，該燃燒器具有一主體及由毗鄰於該主體之一大基底表徵之一下游端部分(1D)且結束於具有小於大基底之剖面之一剖面的一小基底處；(b)一火焰部分(21F)，其在熱表面處開口且沿著通路軸xp沿冷表面方向會聚直至交會為止；(c)一接合部分(21J)，其以流體方式接合火焰部分與燃燒器部分，其中該接合部分以尺寸包括介於大基底之尺寸與小基底之尺寸之間的一剖面開口。
一支撐塊(且特定而言一燃燒器塊)較佳地由一耐火材料製成，該耐火材料由至少95wt.%(更佳地至少99wt.%)之氧化鋁構成。支撐塊之耐火材料較佳地包括小於10wt.%之矽石，更佳地包括小於5wt.%之矽石，最佳地包括小於2wt.%之矽石。環繞腔之磚可由多鋁紅柱石製成，較佳地由富含氧化鋁之多鋁紅柱石製成。
如圖10(b)及圖10(c)之沿著該基底平面(X1、X2)之俯視圖中所展示，通路軸Xp與縱向方向X1形成包括介於30°與90°之間(較佳地，介於45°與90°之間)的一角度α。在圖10(b)中，圖解說明具有形成α=90°一角度之一通路軸Xp之一燃燒器塊，使得通路軸Xp平行於第一橫向方向X2。在圖10(c)中，圖解說明具有α<90°一角度之一替代實施例，燃燒器較佳地指向熔融玻璃流動之方向。
適合於本發明之一支撐塊(且特定而言，一燃燒器塊)較佳地進一步包 括一冷長方體部分，該冷長方體部分包括與熱表面(20H)相對之一冷表面(20C)。冷長方體部分耦合至熱長方體部分。熱長方體部分的法向於第一橫向方向X2之剖面區域小於冷長方體部分之剖面區域。冷長方體部分毗鄰於側面相接間隔塊之冷表面且該等間隔塊不曝露於高溫下。因此間隔塊之幾何形狀在前爐之加熱期間仍較穩定且可較準確地被控制以確保支撐塊之冷長方體部分與毗鄰間隔塊之冷表面之腔表面匹配。如此，可在較好地控制支撐塊之熱長方體部分周圍之間隙寬度及高度之情況下將一支撐塊固定至其預定義工作位置。
一支撐塊之冷長方體部分可包括與熱長方體部分之周邊表面共面之一或數個表面。舉例而言，圖10(a)中表示之燃燒器塊包括與熱長方體部分共面之三個表面：底部表面及兩個側向表面。圖8及圖9(a)中表示之燃燒器塊之冷長方體部分僅具有底部表面與熱長方體部分之底部表面共面。在又一替代實施例中，冷長方體部分之表面中無一者與熱長方體部分之周邊表面中之任一者共面。
如圖10(b)及圖10(c)中以及圖11(b)中所展示，一氧氣燃燒器係包括一主體且封圍一燃料線路(1F)及與該燃料線路分離之一氧氣線路(1Ox)之一燃燒器，該主體沿著通路軸Xp延伸，燃料線路及氧氣線路兩者皆具有處於或毗鄰於氣燃燒器之主體之一下游端(1D)處之一單獨出口。氧氣燃燒器主體之下游端具有隨著距主體之距離而減小之一剖面；通常下游部分具有一錐形或截頂錐形(trunco-conical)幾何形狀。下游端可安裝於燃燒器塊之燃燒器部分(21B)中，其中該下游端部分地位於接合部分(21J)中或毗鄰接合部分(21J)且定向成朝向前爐之通路。本發明特定而言經調適以用於支撐一氧氣燃燒器(1)之燃燒器塊，此乃因自一氧氣燃燒器之火焰達到遠 高於傳統空氣燃燒器之溫度之後，燃燒器塊較迅速地耗損且需要較規律地更換。至今，當一燃燒器塊損壞時僅兩個選擇可用：將該損壞燃燒器塊報廢且使一個地點在生產期間無燃燒器，其中在環繞已報廢燃燒器塊之區域處溫度隨後下降；或在相關前爐通路中停止生產，拆卸環繞已報廢燃燒器塊之壁，建造具有一新燃燒器塊之一新壁區段，並將前爐通路再次加熱至工作溫度hT。後一種選擇需要將生產中斷至少一週。
氧氣燃燒器之下游端通常部分地嚙合至燃燒器塊之接合部分(21J)中且因此曝露於前爐中之工作溫度hT下。只要燃料及氧氣流動通過對應線路，氧氣燃燒器之下游端即被冷卻且保持在一安全溫度下。然而，若燃料流或氧氣流意外中斷，則下游端不再被冷卻且其可因曝露於工作溫度hT下而熱降級。因此，可利用一冷卻單元(3)以流體方式冷卻一氧氣燃燒器之下游端。如圖11(b)中所圖解說明，此冷卻單元(3)可包括：●一冷卻板，其由一導熱材料製成且由一第一主表面及一第二主表面界定，該第一主表面與該第二主表面由該冷卻板之一厚度及一孔隙分離，該孔隙延伸穿過該厚度且具有與氧氣燃燒器之下游端之幾何形狀匹配之一幾何形狀以與該下游端形成一熱接觸；及●一冷卻通道，其由壁界定且包括用於使一致冷流體循環之一入口及一出口，而且與該冷卻板熱接觸。
通常，每一縱向壁包括至少兩個腔(28)，每一腔裝納可逆地嚙合於其中之一支撐塊(20)。若有燃燒器塊，則每一縱向壁包括數十個甚至數百個燃燒器塊。該至少兩個腔水平地對準且藉由至少一個間隔磚(23)而彼此分離。較佳地，第一縱向壁之至少兩個腔以一交錯配置面向第二縱向壁之至少兩個腔。較佳地，端壁亦可配備有一腔，該腔裝納可逆地嚙合於其中之 一支撐塊(20)。
根據本發明之一前爐極大優於先前技術前爐。如上文所論述，若一燃燒器塊熱損壞，不必將先前技術之一前爐之生產中斷至少一週，可在將生產中斷不到半天之情況下在根據本發明之一前爐中更換一燃燒器塊：花費約15分鐘至半小時來移除已損壞燃燒器塊，清潔腔並以一新燃燒器塊替換燃燒器塊，並花費幾個小時來復原在更換期間中斷之熱條件及壓力條件，以及給玻璃熔體留出時間以自耐火磚及彈性材料清除可在更換操作期間落入至熔體中之任何灰塵。
其他種類之支撐塊(諸如一量測塊、一視孔塊或攝像機塊、一注射塊或用於控制通路內之氣流之一大氣束)數目可不大且可不像特定而言用於支撐氧氣引燃燃燒器之燃燒器塊那樣強烈地曝露以致熱損壞，但可需要使其等之位置取決於前爐之實際行為而較為經常地變化，此可偏離預期行為，且因此可需要此等支撐塊處於不同於最初所計劃之其他位置處。當然，在先前技術前爐中斷至少一周之情況下，將排除改變一支撐塊之位置僅為了獲得一希望地較佳位置。另一方面，在具有根據本發明之一前爐之情況下，可易於改變此等支撐塊之位置。
可藉由以下方法將一支撐塊可逆地裝載於如上文所論述的一玻璃纖維製造設備之一前爐中，該方法包括：(A)建造如上文所界定及圖7中所圖解說明之一前爐，該前爐形成用於輸送熔融玻璃(30)之一通路且由以下各項界定：- 相對的一第一縱向壁(31L)及一第二縱向壁(31L)，其等具有面向該通路且沿著一縱向方向X1延伸之一熱縱向壁表面，具有沿著法向於縱向方向X1之一第一橫向方向X2延伸之一縱向壁厚度，且具有沿著法向於X1 及X2兩者之一第二橫向方向X3延伸之一縱向壁高度，- 一頂板(31T)，- 一底板(31B)，及- 一端壁(31E)，其中建造每一縱向壁包括：(a)鋪設一系列耐火基底磚(32)以形成包括一頂部表面之一基底壁，(b)將兩個間隔磚(23)鋪設至該基底壁之頂部表面上，該兩個間隔磚(23)在該熱縱向壁表面之高度處彼此分離達一距離Wc，該距離Wc係在室溫(RT)下沿著縱向方向X1量測，每一間隔磚具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀包括形成該熱縱向壁表面之一部分之一熱表面(23H)，(c)設置其沿著縱向方向X1所量測之長度WL>Wc且包括兩個相對端之一過樑(25)，且將該兩個相對端中之每一者鋪設至兩個間隔磚中之一者上，因此與該基底壁及該兩個間隔磚一起界定一腔(28)，該腔(28)具有寬度Wc及高度H1c以及深度Dc，該寬度Wc及高度H1c係在室溫下在熱縱向壁表面之高度處分別沿著縱向方向X1及沿著第二橫向方向X3而量測，且深度Dc係在室溫下沿著第一橫向方向X2而量測，(d)設置且安裝阻止該兩個間隔磚之熱膨脹之一間隔元件，使得在室溫下在熱縱向壁表面之高度處沿著縱向方向X1量測的該兩個間隔磚之間的距離Wc不會減小至小於在前爐至少1000℃之一工作溫度hT下之一預定距離W，(B)設置一支撐塊(20)，支撐塊(20)包括一熱長方體部分，該熱長方體部分具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀具有寬度w及高度h 以及至少等於D之深度，寬度w及高度h係在熱縱向壁表面之高度處在前爐至少1000℃之一工作溫度hT下分別沿著縱向方向X1及第二橫向方向X3而量測，且該深度係沿著第一橫向方向X2而量測，其中w<W<Wc且h<H1c<H1，該熱長方體部分包括兩兩交會於橫向於該第一縱向方向X1而延伸之稜線處之四個周邊表面，(C)如圖8及圖9(a)中所圖解說明，以較佳地呈一薄片形式之一層彈性材料(29)來塗佈該熱長方體部分之該四個周邊表面，及(D)將該支撐塊之該熱長方體部分可逆地插入至該腔中，該熱長方體部分的周邊表面塗佈有彈性材料。
圖8圖解說明上文所定義之方法，其中可自前爐之通路看到一燃燒器塊(亦即，觀看間隔磚(23)之熱表面)，而圖9(a)圖解說明自一縱向壁之相對側看到之同一方法，可觀看間隔磚(23)之冷表面(23C)。圖9(a)中所圖解說明之腔具有如上文所論述的用以促進一支撐塊之插入及移除之錐形壁。
在一腔中一旦到位，便可如下自該腔中輕易地移除一支撐塊：(E)藉由沿著第一橫向方向X2滑動長方體部分而自該腔移除該支撐塊，(F)移除殘留在腔中之任何彈性材料，(G)將如(B)中所界定之一新支撐塊之熱長方體部分可逆地插入至該腔中，該熱長方體部分的周邊表面塗佈有彈性材料。

Claims (14)

  1. 一種玻璃纖維製造設備，其包括形成用於輸送熔融玻璃(30)之一通路之一前爐(31)，且該前爐(31)由以下各項界定：相對的一第一縱向壁(31L)及一第二縱向壁(31L)，其等具有面向該通路且沿著一縱向方向X1延伸之一熱縱向壁表面，具有沿著法向於縱向方向X1之一第一橫向方向X2延伸之一縱向壁厚度，且具有沿著法向於縱向方向X1及第一橫向方向X2兩者之一第二橫向方向X3延伸之一縱向壁高度，一頂板(31T)，一底板(31B)，及一端壁(31E)，其中每一縱向壁係由一耐火砌體製成，該耐火砌體包括：(a)一系列耐火基底磚(32)，其等形成包括用於支撐之一頂部表面之一基底壁，(b)兩個間隔磚(23)，其等位於該基底壁之該頂部表面上且在該熱縱向壁表面之高度處彼此分離達一距離Wc，該距離Wc係在室溫(RT)下沿著該縱向方向X1而量測，每一間隔磚具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀包括形成該熱縱向壁表面之一部分之一熱表面(23H)，其中，(c)一過樑(25)，其在室溫下沿著該縱向方向X1所量測之長度WL>Wc，且該過樑(25)包括兩個相對端，各自擱置於該兩個間隔磚中之一者之一個表面上，因此以該基底壁之該頂部表面及該兩個間隔磚而界定，(d)一腔(28)，其具有寬度Wc及高度H1c以及深度Dc，該寬度Wc及該高度H1c係在室溫下在該熱縱向壁表面之該高度處分別沿著該縱向方向X1及沿著該第二橫向方向X3而量測，且該深度Dc係在室溫下沿著該第一橫向方向X2而量測，(e)一支撐塊(20)，其包括一熱長方體部分，該熱長方體部分具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀具有寬度w及高度h以及至少等於D之深度，該寬度w及該高度h係在該前爐至少1000℃之一工作溫度hT下在該熱縱向壁表面之該高度處分別沿著縱向方向X1及第二橫向方向X3而量測，且該深度係沿著該第一橫向方向X2而量測，其中w<Wc且h<H1c，該熱長方體部分可逆地插入於該腔中，及(f)一間隙，其在該支撐塊之該熱長方體部分定位於該腔中時環繞該熱長方體部分，該間隙填充有一彈性材料(29)，其特徵在於，該砌體包括阻止該兩個間隔磚之熱膨脹之一間隔元件，使得在室溫下在該熱縱向壁表面之該高度處沿著該縱向方向X1量測的該兩個間隔磚之間的該距離Wc不會減小至小於在該工作溫度hT下之一預定熱腔寬度W，其中該預定距離W大於該支撐塊之該熱長方體部分之該寬度w。
  2. 如請求項1之玻璃纖維製造設備，其中，(d)該基底壁之該頂部表面沿著一基底平面(X1、X2)形成一平坦表面，(e)該兩個間隔磚(23)其中，遠離該基底平面且沿該第一橫向方向X2延伸之兩個相對邊緣被切掉以在該兩個相對邊緣中之每一者處形成一直角台階，從而界定平行於該基底平面之一凹入表面(23R)及平行於第二橫向方向X3延伸之一台階表面(23S)，在該工作溫度(hT)下，該熱表面具有沿著該第二橫向方向X3量測之一高度H2及量測直至該等凹入表面之一高度H1，因此該等台階之該等台階表面(23S)具有一高度HS=H2-H1，(f)該過樑(25)之該兩個相對端各自擱置於該兩個間隔磚中之一者之一個凹入表面(23R)上，其中該間隔元件係由擱置於該兩個間隔磚之該等凹入表面(23R)上且抵抗該等台階表面(23S)之該熱膨脹的該過樑(25)形成。
  3. 如請求項1之玻璃纖維製造設備，其中長度等於在該工作溫度hT下沿著該第一縱向方向量測之該預定距離W之一基底間隔件(26)位於該基底壁之該頂部表面上、該兩個間隔磚之間，使得在該工作溫度下沿著該第二橫向方向X3量測的該基底間隔件與該過樑之間的該距離H1大於該支撐部分之該熱長方體部分之該高度h，因此該基底間隔件形成該間隔元件。
  4. 如請求項1之玻璃纖維製造設備，其中該基底壁之該頂部表面形成長度等於在該工作溫度hT下沿著該第一縱向方向量測之該預定距離W之一城齒部(27)，該城齒部分離該兩個間隔磚，因此該城齒部形成該間隔元件。
  5. 如請求項1之玻璃纖維製造設備，其中(a)該兩個間隔磚(23)其中，毗鄰於該基底壁之該頂部表面且沿該第一橫向方向X2延伸之兩個相對邊緣被切掉以在該兩個相對邊緣中之每一者處形成一直角台階，從而界定平行於縱向方向X1之一凹入表面(23R)及平行於第二橫向方向X3延伸之一台階表面(23S)，在於該工作溫度(hT)下沿著該第二橫向方向X3量測之情況下，該熱表面具有一總高度H2及量測直至該等凹入表面之一高度H1，因此該台階具有一高度HS=H2-H1，(b)該基底壁之該頂部表面形成一城齒部(27)，該城齒部(27)具有沿著該第二橫向方向X3量測之高度HS且具有長度，使得當該城齒部接觸該兩個間隔磚之該等台階表面時，在該工作溫度hT下在該熱縱向壁表面之該高度處沿著該縱向方向X1而量測的該兩個間隔磚之間的該距離等於該預定距離W，其中該間隔元件係由支撐該兩個間隔磚之該等凹入表面(23R)且抵抗該兩個間隔磚之該等台階表面(23S)之該熱膨脹的該城齒部(27)形成。
  6. 如請求項1至5中任一項之玻璃纖維製造設備，其中該支撐塊係在以下各項中之一者當中選擇：(a)一燃燒器塊，其用於支撐較佳地係一氧氣燃燒器之一燃燒器；(b)一量測塊，其用於支撐一壓力或溫度量測裝置；(c)一視孔塊，其用於支撐用以觀察該通路之一觀視裝置；(d)一攝像機塊，其用於支撐用以拍攝該通路之照片或視訊之一攝像機，(e)一注射塊，其用於支撐用以在該通路之一預定位置處注射一流體之一槍；或(f)一大氣束，其用於控制該通路內之氣體流動。
  7. 如請求項1至5中任一項之玻璃纖維製造設備，其中該熱縱向壁表面之該高度處之該間隙具有一平均寬度wg1=½(W-w)，該平均寬度wg1係在工作溫度hT下沿著該縱向方向X1而量測，包括介於1mm與5mm之間且較佳地等於3±1mm，且其中該間隙較佳地具有一平均高度hg=½(H1-h)，該平均高度hg係在工作溫度hT下沿著該第一橫向方向X2而量測，包括介於1mm與5mm之間且較佳地等於3±1mm。
  8. 如請求項1至5中任一項之玻璃纖維製造設備，其中該腔(28)具有錐形壁，該等錐形壁具有在室溫下在與該熱表面(23H)相對的該等間隔磚之一冷表面(23C)之高度處分別沿著該縱向方向X1及沿著該第二橫向方向X3而量測之一寬度Wt及/或一高度H1t，該寬度Wt及/或該高度H1t大於在該熱縱向壁表面之該高度處量測的該寬度Wc及高度H1c，Wt>Wc及/或H1t>H1c。
  9. 如請求項6之玻璃纖維製造設備，其中該支撐塊係包括一冷表面(20C)及一熱表面(20H)之一燃燒器塊，該冷表面(20C)與該熱表面(20H)相對，該冷表面藉由沿著一通路軸Xp延伸之一貫穿通路而連接至該熱表面，該貫穿通路包括三個部分：(a)一燃燒器部分(21B)，其在該冷表面處開口且具有適合於容納一燃燒器(1)之一剖面，該燃燒器(1)具有一主體及由毗鄰於該主體之一大基底表徵之一下游端部分(1D)且結束於具有小於該大基底之剖面之一剖面的一小基底處；(b)一火焰部分(21F)，其在該熱表面處開口且沿著該通路軸Xp沿該冷表面方向會聚直至交會為止；(c)一接合部分(21J)，其以流體方式接合該火焰部分與該燃燒器部分，其中該接合部分以尺寸包括介於該大基底之尺寸與該小基底之尺寸之間的一剖面開口，且其中在沿著一基底平面(X1、X2)之一俯視圖中，該通路軸Xp與該縱向方向X1形成一角度α，該角度α包括介於30°與90°之間，較佳地介於45°與90°之間，更佳地α=90°，使得該通路軸Xp平行於該第一橫向方向X2。
  10. 如請求項9之玻璃纖維製造設備，其中該燃燒器塊進一步包括一冷長方體部分，該冷長方體部分包括該冷表面且毗鄰於該熱長方體部分，其中該熱長方體部分的法向於該第一橫向方向X2之剖面區域小於該冷長方體部分的法向於該第一橫向方向X2之剖面區域。
  11. 如請求項9之玻璃纖維製造設備，其中一氧氣燃燒器(1)包括沿著該通路軸Xp延伸之一主體且封圍一燃料線路(1F)及一氧氣線路(1Ox)，該氧氣線路與該燃料線路分離，燃料線路及氧氣線路兩者皆具有處於或毗鄰於該氧氣燃燒器之該主體之一下游端(1D)處之一單獨出口，具有一截頂錐形幾何形狀的該氧氣燃燒器主體之該下游端安裝於該燃燒器塊之該燃燒器部分中，其中該下游端部分地位於該接合部分(21J)中或毗鄰該接合部分(21J)且定向成朝向該通路。
  12. 如請求項1之玻璃纖維製造設備，其中每一縱向壁包括至少兩個腔(28)，每一腔裝納可逆地嚙合於其中之一支撐塊(20)，該至少兩個腔水平地對準且藉由至少一個間隔磚(23)而彼此分離，較佳地第一縱向壁之該至少兩個腔以一交錯配置面向第二縱向壁之該至少兩個腔，較佳地該端壁亦配備有一腔，該腔裝納可逆地嚙合於其中之一支撐塊(20)。
  13. 一種用於將一支撐塊(20)可逆地裝載於如前述請求項中任一項之一玻璃纖維製造設備之一前爐中之方法，該方法包括：(A)建造如請求項1之一玻璃纖維製造設備一前爐，該前爐形成用於輸送熔融玻璃(30)之一通路且由以下各項界定：相對的一第一縱向壁(31L)及一第二縱向壁(31L)，其等具有面向該通路且沿著一縱向方向X1延伸之一熱縱向壁表面，具有沿著法向於縱向方向X1之一第一橫向方向X2延伸之一縱向壁厚度，且具有沿著法向於縱向方向X1及第一橫向方向X2兩者之一第二橫向方向X3延伸之一縱向壁高度，一頂板(31T)，一底板(31B)，及一端壁(31E)，其中建造每一縱向壁包括：(a)鋪設一系列耐火基底磚(32)以形成包括一頂部表面之一基底壁，(b)將兩個間隔磚(23)鋪設至該基底壁之該頂部表面上，該兩個間隔磚(23)在該熱縱向壁表面之高度處彼此分離達一距離Wc，該距離Wc係在室溫(RT)下沿著該縱向方向X1而量測，每一間隔磚具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀包括形成該熱縱向壁表面之一部分之一熱表面(23H)，(c)設置其沿著該縱向方向X1所量測之長度WL>Wc且包括兩個相對端之一過樑(25)，且將該兩個相對端中之每一者鋪設至該兩個間隔磚中之一者上，因此與該基底壁及該兩個間隔磚一起界定一腔(28)，該腔(28)具有寬度Wc及高度H1c以及深度Dc，該寬度Wc及該高度H1c係在室溫下在該熱縱向壁表面之該高度處分別沿著該縱向方向X1及沿著該第二橫向方向X3而量測，且該深度Dc係在室溫下沿著該第一橫向方向X2而量測，(d)設置且安裝阻止該兩個間隔磚之熱膨脹之一間隔元件，使得在室溫下在該熱縱向壁表面之該高度處沿著該縱向方向X1量測的該兩個間隔磚之間的該距離Wc不會減小至小於在該前爐至少1000℃之一工作溫度hT下之一預定距離W，(B)設置一支撐塊(20)，該支撐塊(20)包括一熱長方體部分，該熱長方體部分具有一長方體幾何形狀，該長方體幾何形狀具有寬度w及高度h以及至少等於D之深度，該寬度w及該高度h係在該前爐至少1000℃之一工作溫度hT下在該熱縱向壁表面之該高度處分別沿著縱向方向X1及第二橫向方向X3而量測，且該深度係沿著第一橫向方向X2而量測，其中w<w<Wc且h<H1c<H1，該熱長方體部分包括兩兩交會於橫向於該第一縱向方向X1而延伸之稜線處之四個周邊表面，(C)以一層彈性材料(29)來塗佈該熱長方體部分之該四個周邊表面，及(D)將該支撐塊之該熱長方體部分可逆地插入至該腔中，該熱長方體部分的周邊表面塗佈有該彈性材料。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包括以下步驟：(E)藉由沿著該第一橫向方向X2滑動該熱長方體部分而自該腔移除該支撐塊，(F)移除殘留在該腔中之任何彈性材料，(G)將如(B)中所界定之一新支撐塊之熱長方體部分可逆地插入至該腔中，該熱長方體部分的周邊表面塗佈有該彈性材料。
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