(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温工業炉の炉頂構造の耐熱つり下げレンガであって、
高さに対して横方向において長方形横断面を有する細長い上方延在耐火性部分と、
長方形の下方に面する下側面を有し４個の側部を有する下方耐火性ベース部分であって、各々の前記側部は前記細長い上方延在耐火性部分の対応側部の長さより大きな長さを有しこれによって断熱材料と隣接する充填レンガとの少なくとも一方を支持するための支承体を形成する前記下方耐火性ベース部分と、
前記下方耐火性ベース部分から遠位方向の前記細長い上方延在耐火性部分の端部分であって、前記細長い上方延在耐火性部分の対向する側部の各々に沿って伸びる一対のつり下げ凹部を備える前記端部分と、
を備え、
前記細長い上方延在耐火性部分は各々の前記つり下げ凹部の内部で横方向に延在する少なくとも１つの出っ張りを有し、前記少なくとも１つの出っ張りは前記対向する側部の対応する一つに対し外方へ延在しており、
前記下方耐火性ベース部分の第１側部の第１面は前記第１側部に沿って外方に伸びた前記下側面に平行に配置されたリッジを備え、前記第１側部に対向する前記下方耐火性ベース部分の第２側部の第２面は前記第２側部に沿って伸びた凹部を備え、前記凹部は隣接するつり下げレンガの前記リッジとかみ合うサイズである
ことを特徴とする耐火性つり下げレンガ。
【請求項２】
前記の細長い上方延在耐火性部分は前記下方耐火性ベース部分の少なくとも３３．０２ｃｍ（１３インチ）上方まで延在することを特徴とする請求項１に記載の耐火性つり下げレンガ。
【請求項３】
前記の下方耐火性ベース部分から近位において前記細長い上方延在耐火性部分から外側に延在するキー部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の耐火性つり下げレンガ。
【請求項４】
幅より大きな高さを有しまた前記高さにそって前記幅方向に交互に延在するつり下げレンガ列を含む高温工業炉の炉頂において、
前記の各つり下げレンガ列は炉頂支承構造から懸垂された複数のつり下げレンガと前記炉頂の幅方向にその間に延在する充填レンガ列とを含み、
前記の各充填レンガ列は各末端において隣接つり下げレンガによって支承された複数の充填レンガから成るように構成され、ここに
単一構造のつり下げレンガは、
高さに対して横方向において長方形横断面を有する細長い上方延在耐火性部分と、
長方形の下方に面する下側面を有し４個の側部を有する下方耐火性ベース部分であって、各々の前記側部は前記細長い上方延在耐火性部分の対応側部の長さより大きな長さを有しこれによって断熱材料と隣接する充填レンガとの少なくとも一方を支持するための支承体を形成する前記下方耐火性ベース部分と、
前記下方耐火性ベース部分から遠位方向の前記細長い上方延在耐火性部分の端部分であって、前記細長い上方延在耐火性部分の対向する側部の各々に沿って伸びる一対のつり下げ凹部を備える前記端部分と、
を備え、
前記細長い上方延在耐火性部分は各々の前記つり下げ凹部の内部で横方向に延在する少なくとも１つの出っ張りを有し、前記少なくとも１つの出っ張りは前記対向する側部の対応する一つに対し外方へ延在しており、
前記下方耐火性ベース部分の第１側部の第１面は前記第１側部に沿って外方に伸びた前記下側面に平行に配置されたリッジを備え、前記第１側部に対向する前記下方耐火性ベース部分の第２側部の第２面は前記第２側部に沿って伸びた凹部を備え、前記凹部は隣接するつり下げレンガの前記リッジとかみ合うサイズである
ことを特徴とする高温工業炉の炉頂。
【請求項５】
前記の細長い上方延在耐火性部分は前記下方耐火性ベース部分の少なくとも３３．０２ｃｍ（１３インチ）上方まで延在することを特徴とする請求項４に記載の高温工業炉の炉頂。
【請求項６】
前記下方耐火性ベース部分のつり下げレンガ幅より大きな充填レンガ幅を有する平坦な長方形の下方に面する下側面と、平坦な端面と、平坦な側面とを有する単一構造の充填レンガをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の高温工業炉の炉頂。
【請求項７】
前記隣接のつり下げレンガの前記下方耐火性ベース部分に配置された断熱材料をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の高温工業炉の炉頂。
【請求項８】
前記の各耐火性つり下げレンガは前記第１つり下げ凹部及び前記第２つり下げ凹部の少なくとも一方に嵌合する金属つり下げ鋳造物によって懸垂され、前記鋳造物はつり下げ管からつり下げロッドおよびつり下げクランプによって懸垂され、また前記つり下げ管が炉頂支承フレームから懸垂ロッドによって懸垂されることを特徴とする請求項４に記載の高温工業炉の炉頂。
【請求項９】
複数の前記充填レンガがそれぞれ伝熱素子手段を収容する開口を形成し、前記伝熱素子は前記充填レンガの上方に延在するその末端に取付けられた導線を備え、前記導線の反対側末端は前記炉の前記長さに対して平行に配向された複数の母線のいずれかに接続され、前記母線は前記炉の上端ケーシングを通して給電されることを特徴とする請求項４に記載の高温工業炉の炉頂。
【請求項１０】
複数の前記充填レンガがそれぞれ伝熱素子手段を収容する開口を形成し、前記伝熱素子は前記充填レンガの上方に延在するその末端に取付けられた導線を備え、前記導線の反対側末端は前記炉の前記高さに対して平行に配向された複数の電気的母線のいずれかに接続され、前記母線は前記炉の上端ケーシングを通して給電されることを特徴とする請求項５に記載の高温工業炉の炉頂。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【発明の分野】
本発明は断熱炉頂構造、特に板ガラス製造炉において使用されるような電槽炉頂構造に関するものである。本発明の炉頂構造はつり下げレンガを使用し、これらのつり下げレンガはその上に取付けられた金属ハンガーによって支承構造からつり下げられ、種々の炉頂幅に対して過大サイズのつり下げレンガおよび充填レンガを現場で正確な炉頂幅に調整されるように切り出すことができる。本発明の炉頂構造は単一の型のつり下げレンガと単一の型の充填レンガを使用して種々のサイズに構成することができる。
【０００２】
【先行技術の説明】
高温工業炉は断熱性耐火煉瓦またはタイルの内部構造を必要とする。これらの内部構造は重いので、構造鋼から成る大型の支承構造から支承する必要がある。
この炉頂の支承構造は通常大型のＩビームまたは幅広いフランジを備えたビームから成り、このビームは金属ハンガーを支承するロッドを備え、このロッドからつり下げレンガが懸垂される。つり下げレンガが相互に離間した列を成してこの炉頂支承フレームから懸垂され、また充填レンガの列が隣接のつり下げレンガの列の間に配置されてこれらの隣接つり下げレンガによって両側を支承される。一般に電槽炉頂に使用されるつり下げレンガは、つり下げレンガの端部に接続されたハンガーによって保持される。一般に、単一の金属つり下げ支承体が２つの隣接するつり下げレンガの両端を支承する。現在の炉頂構造はしばしば８乃至１２もの相異なる型のつり下げレンガと８乃至１２もの相異なる型の充填レンガとを必要とし、従って種々の炉頂サイズに対応するように多数の型のレンガを同時的に製造して現場に供給するために多数の相異なる金型を必要とする。
【０００３】
これらの問題点に対応する１つのコンセプトが米国特許第5,357,540号に記載されている。この特許においては、幅の少なくとも約２．５倍の長さの平坦な全体として長方形の下側面を有するつり下げレンガが開示され、前記下側面は充填レンガ支承レッジを備え、この支承レッジは隣接の充填レンガを支承するのに十分な高さと外側距離だけ、つり下げレンガの両側からつり下げレンガの全長にわたって外側に延在する。つり下げレンガの狭い上方つり下げ部分は両側からつり下げレンガの全長にわたってつり下げ凹部を備えてつり下げレンガを懸垂するハンガーの支承体を提供する。つり下げレンガの前記上方つり下げ部分は前記つり下げ凹部の上方に複数の相互に離間配置された全体として横方向に延在する出張を備えて、このつり下げレンガのつり下げ部分にそった複数のつり下げレンガ取付け位置を成す。つり下げレンガの一端は突出リッジを備え、反対側末端は隣接のつり下げレンガの縁部の上に対応の突出リッジを受けるようなサイズの凹部を備える。
【０００４】
通常の電槽炉頂に適した通常の設計によれば懸垂金属部材の下端を耐火性熱面の近くに保持しなければならない。しかしこのような設計は高温スズ・電槽に使用する場合、懸垂金属部材をその破損を生じるようなきわめて高い温度に露出することとなり懸垂金属部材が保護されない。さらに現行の設計は使用されうる断熱量を制限し、その結果として相当量の熱損を生じる可能性がある。
【０００５】
【発明の概要】
従って本発明の１つの目的は、高温製造工程において炉頂を最適断熱すると共に懸垂金属部材を防護することができるように設計された耐火性つり下げレンガを提供するにある。
【０００６】
本発明のこの目的およびその他の目的は、高さに対して横方向に全体として長方形横断面を有する細長い上方延在耐火性部分（本明細書においては「ポスト」とも呼ばれる）と、全体として長方形の下方に面する下側面を有する下方耐火性ベース部分とを有する耐火性つり下げレンガを使用することによって達成される。前記ベース部分の各側面は前記の細長い上方延在耐火性部分の対応する側面の長さより大きな長さを有して断熱材料と隣接充填レンガとの少なくとも１つに対する支承体を成す。
前記下方耐火性ベース部分から遠位方向の前記細長い上方延在耐火性部分の上端が前記上端から近位の前記上端の対向する各々の側面にそってハンガー凹部を形成する。少なくとも１つの全体として横方向に延在する出張が前記の各ハンガー凹部の上方に配置されて１つのつり下げレンガを固定位置に保持しまた前記上端の対向する各々の側面にそった少なくとも１つのつり下げレンガ位置を提供する。
【０００７】
本発明の１つの実施態様によれば、前記下方耐火性ベース部分の１つの実質的に垂直な側面は前記下側面に対して全体として平行に配置されたリッジを含み、また前記下方耐火性ベース部分の実質的に垂直な反対側面は隣接つり下げレンガの前記リッジとかみ合うようなサイズの凹部を成す。本発明の他の実施態様によれば、下方耐火性ベース部分から近位方向に前記細長い上方延在耐火性部分の両側に延在する耐火性ノブまたはキーが備えられて、隣接の耐火性つり下げレンガの間に介在させられた耐火性「レール」レンガの側面中の対応の凹部とかみ合う。
【０００８】
本発明の高温工業炉の炉頂中に使用される充填レンガは耐火性つり下げレンガより全体として幅広い平坦な全体として長方形の下側面を有する。前記充填レンガの長さは限定的なものではないが、代表的にはつり下げレンガの高さより短く、従って末端継手が合致しない。充填レンガは全体として平坦な端面を有し、両側面の下方部分が外側に延在する充填レンガ支承レッジ（図４における符号８０）と合致する凹部を有し、これによって充填レンガ列が両側において複数のつり下げレンガ列の間に支承される。
【０００９】
同様に、本発明の高温工業炉の炉頂構造に使用される耐火性「レール」レンガ（図６における符号６０。以下、耐火性レールレンガという）は平坦な全体として長方形の下側面を有し、この下側面の幅は耐火性つり下げレンガの幅より大である。耐火性レールレンガの長さは限定的でないが、このレールレンガの配置される耐火性つり下げレンガの対応側面の長さより全体として小である。充填レンガと同様に、耐火性レールレンガは全体としてとして平坦な端面を有し、またその両側の下側面部分は耐火性つり下げレンガの外側に延在する支承レッジと合致する凹部を有し、これによって耐火性レールレンガ列が両側において複数の耐火性つり下げレンガ列の間に支承される。耐火性レールレンガによって形成される凹部上方の両側の一部がキー凹部を形成し、このキー凹部が耐火性つり下げレンガ上の耐火性ノブまたはキーと合致して耐火性レールレンガを隣接の耐火性つり下げレンガ列の間に配置する案内部材を成す。充填レンガの場合と同様に、この耐火性レールレンガの設計は各耐火性レールレンガを上方に持ち上げることによって除去することを可能とする。
【００１０】
加熱炉の長さ方向にそって、本発明の耐火性つり下げレンガ、耐火性充填レンガおよび耐火性レールレンガを使用して種々の長さの炉頂構造を形成することができる。レンガの幅は炉頂の長さの寸法に対応する寸法に形成することができる。同様に、本発明の炉頂構造は、正規のレンガより短い長さの短い末端レンガを使用し、この末端レンガを炉頂の他の部分と同様につり下げレンガによって支承しつづけることによって種々の炉頂サイズに容易に設計することができる。
【００１１】
本発明の電気的に加熱されるスズ熱炉である電熱式スズ電槽炉の炉頂はこの炉頂の縦方向に延在する母線を有し、これらの母線が炉頂ケーシングの上端を通して給電されるので、母線が全体として炉頂の幅を横切って延在し炉頂ケーシングの側面または上端を通して給電される先行技術のスズ電槽炉の炉頂と比較して、導線の必要長さが短くなりまた炉の側面の障害物を避けることができる。
【００１２】
【好ましい実施態様の説明】
図１乃至図３に図示のつり下げレンガは、その高さに対する横方向において全体として長方形断面を有する細長い上向きに延在する耐火性部分１７と、全体として長方形の下方に面する下側面１１を有する耐火性ベース部分１２とを有し、このベース部分１２の各側面は前記の細長い上方延材在耐火性部分１７の対応する側面の長さより大きな長さを有するので、断熱物質および／または隣接の充填レンガに対する支承体を成す。前記耐火性ベース部分１２から遠位端に延在する前記細長い耐火性部分１７の上端は、この上端に隣接して両側面の上端部分にそってそれぞれつり下げ凹部１３を形成されている。これらの各つり下げ凹部１３の内部に少なくとも１つの全体として横方向に延在する出張１４が配置されてハンガーを固定位置に保持する。本発明の１つの実施態様によれば、耐火性ベース部分１２の一方の垂直側面は下方に面する下側面１１に対して全体としてとして平行に配置されたリッジ１５を含み、またベース部分１２の反対側の垂直面は凹部１６を備え、この凹部が隣接のつり下げレンガ１０のリッジ１５とかみ合うサイズを有する。本発明の１つの実施態様においては、細長い上方延在部分１７はベース部分１２の上方に少なくとも１３インチ延在する。
【００１３】
図２Ｂに図示の本発明の１つの実施態様においては、つり下げレンガ１０はそのベース部分１２に隣接して上方延在耐火性部分１７の両側から外側に延在するキー部分１８を含む。このキー部分１８の目的は下記に説明されるつり下げレールを適正に整列させるにある。
【００１４】
充填レンガモジュールの縦方向断面は、つり下げレンガ１０が充填レンガ２０を支承した状態を示す図４に図示されている。つり下げレンガ１０は金属つり下げ鋳造物３０によって支承され、この金属鋳造物３０はつり下げロッド３１とつり下げ金属クランプ３２とによってつり下げ管３３から懸垂されている。つり下げ管３３は懸垂ロッド３４によって炉頂支承フレーム３５から懸垂されている。
このような本発明の炉頂において使用される二重懸垂システムは、つり下げレンガ懸垂構造の可撓性を生じ、また図５に見られるように炉頂の上部と炉ケーシングの下部の間の障害物を低減させる。
【００１５】
充填レンガ２４は平坦な全体として長方形の下側面２１を有し、図４に図示されている。充填レンガ２０は所要の強度に対応する幅を有し、またこれが炉頂構造を支承するのに必要な金属ハンガーの数を低減させる。充填レンガ２０は全体として平坦な上端面と側面とを有し、またその下側面２１の両端はつり下げレンガ１０のベース部分１２とかみ合う形状の凹部２２を有する。このような設計は充填レンガとつり下げレンガ１０との間の継手におけるモルタルの必要を除去し、構造要素の必要程度の拡張を可能とする。このような充填レンガ２０の構造は持ち上げフック２３を持ち上げることによって各充填レンガを上方に持ち上げて除去することを可能とする。これらの充填レンガは、図４の２４，２５，２６，２７で図示のように、その内側の熱い面から外側の冷たい面まで熱抵抗が減少するような断熱性材料によって製造することができる。耐火層２４は加熱炉の温度に耐えることのできる熱抵抗を有するが、層２５乃至層２７の熱抵抗は漸減する。適当な耐火性材料は業界公知である。これらの耐火層は接着剤によってまたは機械的ファスナーによって組立てることができる。断熱材料をつり下げレンガと充填レンガの上端に配置して、除去容易な平坦な上側面を成すことができる。また炉の加熱上の必要に対応して、充填レンガは伝熱素子４０を収容する穴を備えることができる。
【００１６】
図５は本発明の１つの実施態様による炉頂構造物のハンガー列を通る半断面図である。上方に延在する部分１７（ハンガーポスト）の間に断熱体１９が配置されている。
【００１７】
図６は本発明の１つの実施態様による高温工業用炉の炉頂構造の図５に対応する部分的断面図である。この実施態様によれば、下方耐火性ベース部分１２は図５に図示のような延在リッジ１５も対応の凹部１６も備えていない。その代わりに、つり下げレンガ１０の間に耐火性レールレンガ６０が配置され、このレールは実質的に平坦な耐火性レールレンガ下側面６１を有する。耐火性レールレンガ６０は全体として平坦な端面と側面とを有し、両側の下側面部分がつり下げレンガ１０の耐火性ベース部分１２とかみ合うための凹部６２を有する。耐火性レールレンガ６０を容易に整列させるため、つり下げレンガ１０はキー６３を備え、これらのキーが耐火性レールレンガ６０によって形成された対応の溝穴中に嵌合する。図６に図示の実施態様によれば、つり下げ断熱体１９は耐火性レールレンガ６０の上に配置されている。
【００１８】
図７は図６に図示の炉頂構造の部分的縦断面図であって、この図においては、キー部分６３が明瞭に図示されている。また図示のように、つり下げレンガ１０の間に充填レンガ２０が配置されている。
【００１９】
図４に図示のように、伝熱素子４０が充填レンガ２０の孔を通して配置され、充填レンガ２０の上端の外部に出たケーブルコネクタ４１が縦方向母線４３，４４，４５のいずれか１つのケーブルコネクタ４２に達するケーブルに接続されている。縦方向母線４３，４４，４５はそれぞれの給電ストラップ４６によって給電され、この給電ストラップ４６が炉ケーシングの頂上から突出して電源（図示されていない）と接続する。炉の頂上を通しての給電は炉の側面における配線の必要をなくし、従ってプラントのトラフィック・エリアに近接した電気接続を除去することができる。また縦方向母線構造は耐火性炉頂の上方の障害物の数を減少させ、従って保守を必要とする炉頂上方の区域へのアクセスを改良する。
【００２０】
前述のように、耐火性つり下げレンガ１０のポスト部分の長さは少なくとも約１３インチである。このようなつり下げポストの設計の故に、断熱体を約１３インチの高さまで組立てることができる。本発明の好ましい実施態様によれば、断熱材料は、それぞれ２６００゜Ｆおよび２３００゜Ｆ断熱性の耐火レンガから成る１層の３インチ層と２０００゜Ｆ断熱性耐火レンガから成るから成る２層の３・１／４インチ層とを構造（高密度）断熱物質から成る１層の１／２インチ層で被覆して成る。本発明による他の好ましい材料組合わせは、２６００゜Ｆ断熱性耐火レンガから成る１層の３・１／４層と、２３００゜Ｆ断熱性耐火レンガから成る３層の３・１／４層とを含む。
【００２１】
本発明による高温工業炉の炉頂構造の１つの利点は熱損の低減にある。本発明の炉頂構造を使用する高温工業炉の計算熱損は通常の高温工業炉の炉頂構造と比較して約２５％の熱損低減を示す。実際の熱損は、非限定的に電槽温度、周囲温度、大気の型および品質、ガラスの型、ガラスの厚さ、生産量および加熱素子の使用法など、多くのファクタによって影響される。
【００２２】
本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その趣旨の範囲内において任意に変更実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施態様によるつり下げレンガの平面図。
【図２】図１のつり下げレンガの側面図。
【図２Ｂ】キー部分を備えた図１のつり下げレンガの側面図。
【図３】図１のつり下げレンガの断面図。
【図４】充填レンガモジュールの炉の縦方向断面図であって縦方向母線および炉頂ケーシングの給電構造を示す図。
【図５】本発明の実施態様によるつり下げレンガを通しての炉の幅の一部にそった断面図。
【図６】本発明の他の実施態様による耐火性つり下げレンガと耐火性レールレンガを通しての炉の幅の一部にそった断面図。
【図７】図６によるつり下げレンガを通しての炉の長さ方向の断面図。
【符号の説明】
１０  つり下げレンガ
１２  下方耐火性ベース部分
１３  凹部
１４  出張
１５  リッジ
１６  凹部
１７  細長い上方延在耐火性部分（つり下げポスト）
１８  キー部分
１９  断熱体
２０  耐火性充填レンガ
２３  持ち上げフック
２４，２５，２６，２７  充填レンガ層
３０  鋳造物
３１  管状ロッド
３２  クランプ
３３  つり下げ管
３４  ロッド
３５  炉頂フレーム
４０  電熱素子
４１、４２  コネクタ
４３，４４，４５  母線
４６  給電ストラップ
６０  つり下げレール
６１  つり下げレールの下側面
６２  凹部
６３  キー
【図１】
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【図２】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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