(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
古い空気−燃料用バーナーを除去し、古いバーナーブロックを除去し、新しいバーナーブロックを据え付け、酸素−燃料用バーナーを据え付けることからなる、空気−燃料用バーナーから一般に円筒形バーナーブロックトンネルを必要とする酸素−燃料用バーナーに炉を変換する方法において、古いバーナーブロックの中心円筒部分のみを除去し、上記円筒中心部分の直径よりまさにわずかに小さな外径と酸素−燃料用バーナーに要求される内径をもつ耐火管を上記中心部分に挿入し、上記酸素−燃料用バーナーを据え付けたとき密封が形成されるように上記管の端と上記酸素−燃料用バーナーの間に圧縮性耐火ガスケットを据えつけることからなる変換方法。
【請求項２】
当該中心円筒部分が古いバーナーブロックの最も熱い端まで伸びていない請求項１の方法。
【請求項３】
当該中心部分をコア穿孔し、切除したコアを除去することにより除去する請求項２の方法。
【請求項４】
当該圧縮性耐火ガスケットを耐火繊維から作る請求項２の方法。
【請求項５】
当該ガスケットが当該耐火管の冷端に釣り合う形状であり、また当該酸素−燃料用バーナーと適合する請求項４の方法。
【請求項６】
当該ガスケットを約２．５４センチメートル（１インチ）厚さの耐火繊維ブランケットから切断またはパンチし、上記ブランケットが約０．１３グラム／立方センチメートル（８ポンド／立方フィート）の密度をもつ請求項５の方法。
【請求項７】
プロセスを制御下に維持するに必要なバーナーの残りを操作続けながら、変換中変換されるバーナーのみを停止させる請求項１乃至６のいずれかの方法。
【請求項８】
当該耐火管、当該ガスケット、当該酸素−燃料用バーナーを単一ユニットに予め組み立て、単一ユニットとして据えつける請求項１乃至６のいずれかの方法。
【請求項９】
溶解ガラスを作るため炉の壁内に迅速かつ容易に据え付けるための酸素−燃料用バーナー組立品であって、酸素−燃料用バーナーと、前記酸素−燃料用バーナーの一端に近接配置される一端部を備えた連続した耐火管と、前記耐火管の前記一端部と前記酸素−燃料用バーナーの前記一端の間に位置し、酸素と燃料ガスに接触する圧縮性及び耐火性の繊維ガスケットとからなり、前記酸素−燃料用バーナーは、前記炉の壁を貫通して伸びている前記耐火管を前記壁に据付け、ガスが前記壁を通り前記炉に行くとき前記酸素−燃料用バーナーにより発生する酸素と燃料ガスを含み、前記繊維ガスケットが圧縮されガス密封条件にあることを特徴とする酸素−燃料用バーナー組立品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
ここ数年の間に、ガラス製造炉または融解装置のような空気−ガスまたは空気−油燃料の炉を、空気または予熱空気の代わりに酸素を使う炉に変換することが望ましくなってきた。空気−ガスまたは空気−油用バーナーは、予熱した酸素−燃料用バーナーにとっては望ましくない内炎を含むまたは向ける形態をもつ耐火バーナーブロックを使うから、過去においては、古いバーナーブロックを引きはがし、望む内部形態をもつ新しいバーナーブロックと交換する必要があった。
【０００２】
融解装置を止めて、冷却することは、極端に高価となるから、上記変換を熱くて融解装置が操作を続行中に行うのが望ましい。炉が熱い間に、古いバーナーブロックを除去し、新しいブロックを据えつけることは、困難であり、時間がかかり、プロセスを中断し、プロセスに費用のかかる効果を及ぼす。また、古いバーナーブロックの引きはがしは、しばしば周囲の壁を破損し、融解装置の寿命を減らし、または熱い修理を必要とする。炉が古く、周囲の壁が良好な条件とは言えない場合には、しばしば余りに危険であり、炉は変換のための再構築を待つか、または耐火物の寿命が費やされる前に炉を再構築する必要があり、その両者とも費用がかかる。
【０００３】
【問題を解決するための手段】
過去の問題を回避すべく、熱い操作中の炉を酸素−燃料用の炉に変換する方法が開発された。この方法は、炉から古いバーナーを除去し、古いバーナーブロックを通して、古いバーナーブロック中の開口の軸と一般に一直線に並ぶ軸をもつ円筒形の孔を開け、切除部分を除去し、新しい孔に耐火管を挿入し、上記管の外端と密封またはバイアス関係で結合するように酸素−燃料用バーナーを炉に固定することからなる。この方法は、炉の壁に破損を与えることなしに、熱い一時停止したまたは冷たい炉の変換にも使用できる。ドリルの外径が、古いバーナーブロックの熱い端において、古いバーナーブロックのトンネルの直径より小さいように、コアせん孔によって円筒形の孔をつくるのが好ましく、こうしてコアドリルの切断端が古いバーナーブロックの熱い端に達しないようにする。これにより、耐火物粒子が炉内および炉内の作業生成物中に行くのを最小にし、または避ける。好適には、耐火繊維からつくったガスケットを使って、酸素−燃料用バーナーと耐火管の冷端の間にシールを形成する。
【０００４】
現場で、変換を一層速く、作業を一層少なくするために、新しい耐火管、ガスケットシール、酸素−燃料用バーナーを単一ユニットに予め組み立て、孔を開けた古いバーナーブロック内に据えつけることができる。
【０００５】
空気を予熱するまたは予熱しない空気−燃料用バーナーは、炎を含むためのベルまたは円すい形の内部開口またはトンネルをもつバーナーブロックを必要とし、バーナーと結合するトンネルは小さな直径であり、炉また融解装置の内部と隣接するトンネルは最大直径をもつ。図１は、ガラス融解装置のような炉の側壁４に位置した、典型的空気−燃料用バーナーブロック２を示す。バーナーブロック２の外面の切欠つき耳５は、空気−燃料用バーナーが据え付けられる金属板を保持するためのものである。バーナーブロック２は、この図では一般に円すい形の内部開口６をもつが、それはベル形または別形であることも可能である。
【０００６】
バーナーブロック２は、壁内で動くのを防ぐため、接合部８で壁４と普通モルタルで接合されている。これと、凝縮した揮発物および耐火物との次の反応によって生じる内部近くの最も熱い部分におけるセラミック接合部は、ブロックが炉の壁から押し出されるのを防ぐ。使用した炉からバーナーブロックを除去するためには、壁からブロックを切り取ることが必要であり、これは耐火物片が炉に入ることが避けられず、問題を引き起こし、炉がガラス融解装置のときは不良なガラスを生じる。古いバーナーブロック２の除去には、上記の他の問題があり、特に変換を行っている間炉を操作し続けようと試みるときは、しばしば１０またはそれ以上の著しく困難な危険な数に達する問題がある。
【０００７】
カムバスション  テック社、フロリダ州オーランド（Combustion TEC, Inc. of Orlando, Florida）から供給されるクリーンファイア（登録商標）（CLEANFIRE TM ）酸素−燃料用バーナーのような、酸素−燃料用バーナーは一層低い容量のガスを発生するから好ましいが、図２に示したブロックのような、円筒形の開口またはトンネルをもつバーナーブロックを必要とし、空気−燃料形のバーナーブロックトンネルを使っては有効に操作できない。この型のバーナーおよびバーナーブロックは、ここで引用文献とする米国特許 5,199,866に開示されている。本発明の方法は、望む円筒形トンネルをもつ新しいバーナーブロック９を据えつけるため、古いバーナーブロック２を引きはがす従来技術の方法の問題を克服する。
【０００８】
この新規方法を使うときは、炉を停止する必要がなく、また炉の壁を著しく破損す危険は殆どまたは全く無い。この新規方法に従えば、空気−燃料用バーナーを、操作中の炉で止め、側壁の台およびバーナーブロックから除去する。バーナーブロック内のトンネルの熱端部分中にぴったり適合するように切断した耐火繊維ブランケット片を、開口トンネル内に熱端まで圧縮、挿入し、熱端において上記片は膨張し、トンネルを通してくる炉ガスの流を封鎖する。
【０００９】
次に、新しい耐火管よりわずかに大きな直径をもつコアドリルを、その軸が古いバーナーブロックのトンネルの軸と一線に並ぶように配置し、古いバーナーブロックのコア１０を、図３に示すように、除去できるように切り取る。好適には、典型的水冷却コアドリルを使用し、切断工具の切断端に供給される水が、切断工具により発生する耐火物粉じんをトンネル底１１から除去する。また好適には、コアドリルの直径をトンネルの大きい端の直径よりも幾分小さくし、それによって切断がブロックの内面１４に達する前の点１２で終わるようにし、切断の最終部分が発生する耐火物の粉じんおよび細かな粒子が炉に落下するのを防ぐ。古いバーナーブロック２の中心コア１０を除去し、古いブロックの外側部分３、接合部８、壁４をそのまま乱さないで残す。内部コア１０を除いて残された拡大したトンネル１１を、同一コアドリルであらかじめ切断した耐火絶縁体片または耐火繊維プラグを挿入することによって迅速にふさぎ、炉ガスの漏れをふせぐことができる。
【００１０】
コアドリルにより作られた孔１１よりわずかに小さい外径と、新しいトンネル１１の長さよりわずかに短い長さをつ耐火管１６（図４参照）を、孔１１に挿入するために用意する。古いバーナーブロックおよび操作条件と適合するどの良好な熱衝撃耐性の耐火物も使用できる。ガラス融解タンクまたは炉で使うには、ゼッドマーク  リフラクトリーズ社〔ドーバー，オハイオ州〕（Zedmark Refractories Company of Dover, Ohio ）製の ZED 3が好ましい。耐火管１６の内径は、使う特定のバーナーで要求される内径である。管１６の長さは、古いバーナーブロックの長さとほぼ同一であるが、わずかに短くまたはわずかに長くてもよい。耐火繊維または絶縁体プラグを管１６の外端に挿入し、据え付け中ガスを封鎖する。耐火モルタル、好ましくはディディアー  テイラー社〔シンシナティ，オハイオ州〕（ Didier Taylor Company of Cincinnati, Ohio）製の 716 Zircon 、または他の適合する耐火モルタルの約０．１６センチメートル（1/16インチ）厚さの均一層を、管１６の外側線状表面に適用し、古いブロックのトンネル内の耐火プラグを除去し、古いブロック２の内部コア１０の除去により形成されたトンネル内に、新しい管１６を、管の最後の端が図４に示すように古いブロック２の外側部分３の外側に露出した表面から約０．１６センチメートル（ 1/16 インチ）乃至約１．２７センチメートル（ 1/2  インチ）以上となるまで押し入れる。
【００１１】
耐火管１６の断面の寸法をもつ輪またはドーナツ形のガスケット１８を、耐火物、鉱物またはガラス繊維ブランケットから切り取りガスケットをつくる。適当な材料は、約０．１３グラム／立方センチメートル（８ポンド／立方フィート）の密度をもつ、カーボランダム社〔ナイアガラ  フォールズ，ニューヨーク州〕（Carborundum Company of Niagara Falls, New York）販売の２．５４センチメートル（１インチ）厚さの耐火繊維ブランケットのファイバーフラックス（登録商標）（ FIBERFRAXTM）である。繊維が融解せず、良好な密封にコンパクト化するため適当な耐性が発揮される限り、また良好な密封が行われる前にバーナーが管１６に突き当たらない限り、他の厚さおよび密度の材料も適当である。ガスケットを容易に作る方法は、耐火管１６をブランケットの端にセツトし、鋭いナイフを使って管１６の外側および内側に沿ってブランケットを切断することである。これを、空気−燃料用バーナーを停止する前のごく初期に行うべきである。このガスケットを、古いブロック２の残り部分３のトンネル内のわずか奥に、据えつけた耐火管の外端に隣接して詰め込む。普通は、圧縮性の耐火物またはガラス繊維ガスケット１８は、ブロック３のトンネル上に及ぼす膨張力によって適当な場所に留まるが、必要なときは、ガスケットの一面を 716 Zircon モルタルに浸漬し、管１６の外側端に接着できる。
【００１２】
新しい酸素−燃料用バーナーを容易に据えつけることができる。まず植え込みボルト２４を含む鋼板１９をブロック３の耳５上に滑らせ、台２２をもつ酸素−燃料用バーナーを植え込みボルト上に滑らせ、それをナットで植え込みボルト２４に固定し、バーナーの前部分がガスケット１８とかみ合って圧縮するようにして良好な密封を形成することにより、新しいバーナーを据えつける。バーナーは酸素および燃料につなげられ、作動される。変換が完了するまで、各空気−燃料用バーナーを酸素−燃料用に変換するため、この操作を繰り返す。
【００１３】
図５は、古いバーナーブロック２の残っている外側部分３の垂直図面で、炉の内側から見えるなかに位置した新しい管１６を有している。好ましい実施態様では、古いバーナーブロック２の元のトンネルの内径と新しい耐火管１６の外径とによって、隙間２４が形成される。隙間２４は、ごく短い距離だけ、たとえば約１．２７センチメートル（０．５インチ）壁内に伸びており、壁内を進むにつれてその外径は減少する。
【００１４】
このプロセスを使い、炉の壁は破損されず、プロセスおよび生産に対し重要でない影響を与える。この操作を使い、各バーナーを酸素−燃料用に変換するのに約１時間かかるが、これに対し古いバーナーブロック除去の従来の方法では３乃至４時間かかる。また、古い方法と異なり、この新規方法は、ガラス融解装置の変換において耐火物がガラス中に入るのを避け、古い変換操作を使い過去に遭遇したプロセス問題およびガラススクラップを回避する。
【００１５】
変換時間をさらに短くし、変換を一層便利にするために、新しい耐火管１６、ガスケット１８、酸素−燃料用バーナー２０、板１９、台２２、植え込みボルト２４などを含め、全て単一ユニットに予め組み立てて、古いブロックの中心部分１０を上記のように除去後、単一ユニットとして据えつけることができる。
この新規操作においてさらなる変形が当業者には明白であり、その使用は本発明の一部分とみなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は融解装置側壁の部分断面図であり、空気−燃料用バーナーを除去した後の古い空気−燃料または空気−油バーナーブロックを示している。
【図２】図２は酸素−燃料バーナー用の従来技術の新しいバーナーブロックである。
【図３】図３は本発明に従って孔をあけた図１に示したバーナーブロックを示す、融解装置側壁の部分断面図である。
【図４】図４は本発明で使用する耐火管を適所に有する、図３に示した部分断面図であり、上記管と密封および（または）バイアス関係で位置した酸素−燃料用バーナーの端を示す。
【図５】図４に示した耐火管の内部端を示す、融解装置側壁の内部の一部分の垂直図である。
【符号の説明】
３  ブロックの外側部分
４  壁
８  接合部
１０  内部コア
１４  ブロックの内側部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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