用于浸沒裝料的具有可拆卸頭部的裝料的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于將可玻璃化材料成分在位于熔融玻璃的水平之下的水平處裝料到玻璃熔化熔爐中的裝料機(jī)，包括：－主體，具有桶(1)和用于輸送可玻璃化材料的機(jī)械系統(tǒng)(2)，所述系統(tǒng)容納在所述桶中；－可拆卸地緊固到所述桶的末端上的具有滑門擋板(3)的頭部，以及緊固到所述滑門擋板上并且旨在至少部分地插入到設(shè)在所述熔爐的槽罐的壁中的裝料孔中的管狀連接部分(4)，滑門擋板(3)和連接部分(4)包括能夠連接到冷卻劑源上的內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)(5)。本發(fā)明還涉及使用此類裝料機(jī)的熔化設(shè)施和方法。
【專利說明】用于浸沒裝料的具有可拆卸頭部的裝料機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可玻璃化材料的裝料機(jī)，其包括由可拆除滑門擋板形成的頭部，涉及 包括此類裝料機(jī)的用于熔融玻璃的設(shè)施，以及涉及用于使用此類設(shè)施熔融玻璃的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在玻璃烙爐中，可玻璃化的初級(jí)材料（matiSres premiSres)的裝料通常通過將這 些材料沉積在玻璃浴上實(shí)現(xiàn)。在具有位于玻璃水平上方的常規(guī)燃燒器的熔爐中，需要潤(rùn)濕 可玻璃化材料以防止它們被熱的熔爐氣體帶走(例如見US 3725 022和US 6 349 570)。但 是，由于所使用的水的蒸發(fā)，該預(yù)先潤(rùn)濕在能耗方面具有高昂的成本。
[0003] 此外已知回收包含有機(jī)成分(有機(jī)粘合劑）的礦物纖維。但是，此回收需要通常最 晚在裝料機(jī)中通過燃燒預(yù)先去除有機(jī)成分(例如見EP 2 072 474)。然而，在熔爐正上游的 此類預(yù)燃燒阻止了在將要回收的纖維材料供入熔爐中之前對(duì)它們的潤(rùn)濕。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種用于熔融玻璃的方法和設(shè)施，其允許不需要任何預(yù)潤(rùn)濕 而克服與初級(jí)材料的撒布（volage)相關(guān)的問題，以及甚至對(duì)于包含大比例有機(jī)材料的要 回收的初級(jí)材料如礦物棉的此類問題。在本發(fā)明的方法中，不需要將要回收的初級(jí)材料置 于旨在去除有機(jī)材料的預(yù)燃燒步驟之中。依靠本發(fā)明的方法，可將包含有機(jī)粘合劑(甚至占 很大比例）的玻璃絨或石棉這樣供入熔爐，即，沒有預(yù)燃燒或預(yù)潤(rùn)濕。
[0005] 在本發(fā)明中此目的通過綜合使用以下手段而實(shí)現(xiàn)： -特定的裝料方法涉及在熔融材料的浴的水平之下裝料，在后文稱之為"在深度處裝 料"或者"浸沒裝料"；以及 -在熔融玻璃的正中心浸沒的燃燒器，允許與要循環(huán)的初級(jí)材料一起引入的有機(jī)成分 的燃燒。
[0006] 在深度處裝料可玻璃化材料非常充分地將撒布限制到對(duì)于該方法可接受的量。要 回收的初級(jí)材料的有機(jī)成分不再認(rèn)為是熔融前要去除的成問題的因素，而是有價(jià)值的燃 料，其改善了該方法的能量預(yù)算。具體地，當(dāng)與要回收的初級(jí)材料一起引入的有機(jī)材料(紙、 粘合劑、聚合物粘合劑）與熱玻璃的浴接觸時(shí)，發(fā)生熱解反應(yīng)并且熱解氣體與氧氣接觸而燃 燒。此氧氣可源自玻璃浴中的氧化物，且此氧氣的消耗又導(dǎo)致玻璃浴的減少。否則其可存 在于熔融玻璃浴上方的大氣中。當(dāng)然，當(dāng)有機(jī)材料的比例很大時(shí)，可以例如通過氧氣起泡器 或氧化化學(xué)試劑連續(xù)地供給氧氣。
[0007] 本發(fā)明的玻璃熔化方法的能量預(yù)算也通過不需要纖維或顆粒初級(jí)材料的預(yù)潤(rùn)濕 而被改善。
[0008] 作為燃料與可玻璃化初級(jí)材料一起引入的有機(jī)成分的使用因而理論上允許用液 體或固體燃料例如有機(jī)廢棄物或生物質(zhì)來完全替代通常為浸沒燃燒器提供能源的氣體燃 料(天然氣)。
[0009] 但是，本發(fā)明的浸沒裝料產(chǎn)生了限制并且導(dǎo)致有關(guān)安全性的問題。如果密封系統(tǒng) 失效，熔融玻璃的水平之下熔爐槽罐壁中孔的存在產(chǎn)生了泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。此外，如果裝料機(jī)失 效，對(duì)裝料機(jī)的任何工作都將需要使熔爐停機(jī)并騰空。最后，裝料機(jī)面臨比在玻璃浴的水平 上方裝料的常規(guī)裝料機(jī)所承受的熱應(yīng)力高得多的熱應(yīng)力。
[0010] 在本發(fā)明中，由浸沒裝料導(dǎo)致的這些技術(shù)問題已經(jīng)通過一種新穎的裝料機(jī)解決， 該裝料機(jī)尤其適于本發(fā)明的方法。此裝料機(jī)包括由滑門擋板形成的可拆除頭部，至少其活 動(dòng)部分(滑門）由用于流動(dòng)冷卻劑的內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)穿過。此滑門擋板允許簡(jiǎn)單且快速地關(guān)閉 裝料孔而不需要使熔爐停機(jī)或者預(yù)先騰空槽罐。在關(guān)閉后，擋板的滑門的主動(dòng)冷卻導(dǎo)致形 成固體材料的保護(hù)性硬殼，并防止裝料機(jī)的頭部的熱學(xué)劣化。
[0011] 裝料機(jī)頭部的可拆除特性允許具有滿的槽罐的設(shè)施的裝料機(jī)被快速拆除和/或 更換。最后，將裝料機(jī)的冷卻的頭部插入在槽罐壁和裝料機(jī)的鼻部之間使得裝料機(jī)與熔融 玻璃浴隔開并且保護(hù)其免受過度的熱應(yīng)力。
[0012] 本發(fā)明因而涉及一種用于在位于熔融玻璃水平下的水平處將可玻璃化材料成分 裝料到玻璃熔化熔爐中的裝料機(jī)，包括： -主體，其具有桶和用于輸送可玻璃化材料的機(jī)械系統(tǒng)，所述系統(tǒng)容納在所述桶中； -具有滑門擋板的頭部，此頭部可拆除地固定到桶的末端上；以及 -管狀連接部分，其緊固到滑門擋板上并旨在至少部分地插入設(shè)在熔爐的槽罐的壁中 的裝料孔中，該滑門擋板和該連接部分包括可以連接到冷卻劑源上的內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)。
[0013] 本發(fā)明的裝料機(jī)的主體，即包含用于輸送可玻璃化材料的機(jī)械系統(tǒng)的桶，不具有 任何特別的機(jī)械特征。用于輸送可玻璃化材料的該機(jī)械系統(tǒng)例如可為活塞或一個(gè)或更多蝸 桿，裝料機(jī)的主體則例如為常規(guī)的單螺紋或雙螺紋擠壓機(jī)。
[0014] 通過用于冷卻裝料機(jī)的頭部的系統(tǒng)，主體不需要被主動(dòng)冷卻以便保護(hù)免受熔爐的 熱量影響。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，桶或者用于輸送可玻璃化材料的機(jī)械因而都不 包括主動(dòng)冷卻系統(tǒng)，諸如可以連接到冷卻劑源上的導(dǎo)管系統(tǒng)。
[0015] 供應(yīng)裝料機(jī)的裝置也是已知的(料斗，輔助擠壓機(jī)等)。裝料機(jī)還優(yōu)選地具有至少 一個(gè)入口孔，位于用于引入初級(jí)材料的裝置的上游或下游，該孔將用于在操作期間供應(yīng)一 股惰性氣體(例如氮?dú)?。此惰性氣體流旨在吹掃氧氣并且防止有機(jī)成分在裝料機(jī)的主體中 的過早燃燒。
[0016] 如以上所解釋的那樣，裝料機(jī)的頭部包括滑門擋板，優(yōu)選地直接緊固在裝料機(jī)的 鼻部上，以及緊固在滑門擋板上的管狀連接部分。管狀連接部分優(yōu)選地與蝸桿大致同軸， 艮P，蝸桿的旋轉(zhuǎn)軸線疊加在管的橫截面的對(duì)稱軸線上。連接部分的外表面優(yōu)選地為大致圓 柱形并且將插在槽罐壁中的裝料孔中。不言而喻，連接部分的外徑由于此原因必須與裝料 孔的直徑相差甚小，以便更容易地密封此連接。此密封通過形成在該主動(dòng)冷卻的連接部分 上的固化玻璃層實(shí)現(xiàn)。
[0017] 管狀連接部分的內(nèi)表面優(yōu)選地并不是嚴(yán)格的圓柱形，而是在熔爐的方向上稍微張 開。連接部分優(yōu)選地具有大致錐形的內(nèi)表面(截頭錐形)，該錐形從與滑門擋板形成接觸的 端部到遠(yuǎn)離所述擋板的端部加寬。此加寬或張開主要旨在防止部分熔融的初級(jí)材料形成堵 塞并堵住連接部分的開口，從而阻止初級(jí)材料的均一和集束的自由供給。
[0018] 連接部分的內(nèi)表面的截頭錐形的加寬的程度，或者說開口角度，優(yōu)選地在7到 13°之間，尤其在8到12°之間，且理想地在9到10°之間。
[0019] 擋板位于桶的末端和連接部分之間，所述擋板形成本發(fā)明的裝料機(jī)的必要部分。 此擋板包括固定部分和活動(dòng)部分(滑門）。
[0020] 擋板的此固定部分可拆卸地緊固在裝料機(jī)的桶上。擋板的孔優(yōu)選地是具有接近管 狀連接部分的內(nèi)徑的直徑的圓形，這兩個(gè)部分因而形成光滑的"裝料通道"，可玻璃化材料 可以通過該裝料通道而沒有堵塞的危險(xiǎn)。
[0021] 此外，管狀連接部分的內(nèi)徑優(yōu)選地與裝料機(jī)的桶的內(nèi)徑相差至多20%，尤其是至多 10%，且理想地小于5%。
[0022] 至少擋板的該可拆除部分包括可以連接到冷卻劑源上的內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)。在本發(fā)明 的玻璃熔化過程期間，使得冷卻劑優(yōu)選連續(xù)地流過滑門和管狀連接部分的內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)。 當(dāng)然也可能通過內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)冷卻滑門擋板的固定部分。但是當(dāng)兩個(gè)其他部分(活動(dòng)部分， 連接部分)的冷卻系統(tǒng)有效時(shí)，這樣的冷卻并不是必需的。盡管活動(dòng)部分的主動(dòng)冷卻在原理 上僅在擋板關(guān)閉時(shí)才是必需的，對(duì)于其優(yōu)選的是即使其處在開啟狀態(tài)也被冷卻，以便使得 能夠非常快地關(guān)閉并且使得不會(huì)忘記開啟冷卻系統(tǒng)，這會(huì)被證明是有害的。
[0023] 為了確保在需要時(shí)可以快速關(guān)閉擋板，重要的是在操作期間，裝料機(jī)的蝸桿頂端 不延伸超過桶并且不切割滑門擋板的閉合平面。
[0024] 但是，機(jī)械系統(tǒng)可以有利地設(shè)計(jì)成允許蝸桿在桶中前后滑動(dòng)，以便允許在裝料期 間或者滑門擋板關(guān)閉后以及重新開啟期間會(huì)阻擋裝料通道的任何可玻璃化材料被強(qiáng)制推 出。
[0025] 本發(fā)明也涉及用于熔化玻璃的設(shè)施，包括例如如上所述的裝料機(jī)，以及具有裝料 孔的玻璃熔化熔爐，裝料孔位于熔爐的槽罐壁中玻璃的理論水平之下，該水平由熔融材料 的溢口的位置限定。裝料機(jī)的管狀連接部分至少部分地插在熔爐的裝料孔中。
[0026] 該設(shè)施的玻璃熔化熔爐可使用已知加熱裝置如頂部安裝燃燒器、機(jī)械電阻器、電 極或浸沒燃燒器加熱。
[0027] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，玻璃熔化設(shè)施包括被供應(yīng)空氣/氣體燃料(例如天然氣）混 合物或氧氣/氣體燃料混合物的浸沒燃燒器。氧氣/燃料摩爾比可以是過當(dāng)量的，過量的 氧氣量可進(jìn)行調(diào)節(jié)以便供應(yīng)所需的氧氣來燃燒在裝料區(qū)域中形成的熱解氣體。
[0028] 最后，本發(fā)明涉及一種用于使用如上所述的設(shè)施來熔融玻璃的方法。
[0029] 此類玻璃熔化方法包括： -通過根據(jù)本發(fā)明的裝料機(jī)將可玻璃化材料成分通過裝料孔供入玻璃熔化熔爐，裝料 孔位于熔爐的槽罐的壁中，在熔融玻璃的水平之下，裝料機(jī)的頭部通過管狀連接部分在位 于熔融玻璃水平下方的水平處連接到裝料孔上，使得可玻璃化材料經(jīng)由打開的滑門擋板和 管狀連接部分進(jìn)入熔爐；以及 -通過使冷卻劑流過滑門擋板的內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)而冷卻裝料機(jī)的頭部，內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)尤 其是滑門擋板的活動(dòng)部分和連接部分的內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)。
[0030] 玻璃熔化方法是連續(xù)的方法?？刹ＡЩ牧系墓┙o和冷卻因而同時(shí)且優(yōu)選地通過 初級(jí)材料和冷卻劑的連續(xù)供應(yīng)而連續(xù)地實(shí)施。
[0031] 如果需要，例如如果裝料機(jī)變得堵塞或者有故障，可拆卸滑門擋板的存在允許將 裝料機(jī)斷開而熔爐不需要停機(jī)并清空。本發(fā)明的方法從而包括關(guān)閉滑門擋板以及將裝料機(jī) 的主體與裝料機(jī)的頭部隔開，頭部保持牢固地緊固在熔爐上。
[0032] 當(dāng)擋板打開時(shí)在滑門擋板的活動(dòng)部分沒有被主動(dòng)冷卻的情況下，關(guān)閉步驟當(dāng)然必 須在使得冷卻劑流動(dòng)的主動(dòng)冷卻的初始化之前或者伴隨其進(jìn)行。在關(guān)閉后，冷卻的滑門快 速地被一層固化玻璃覆蓋，其形成熔融玻璃浴和滑門之間有效的隔熱裝置。
[0033] 供入本發(fā)明的熔化設(shè)施的可玻璃化材料有利地至少部分是要回收的可玻璃化材 料，例如礦物纖維或從生活垃圾獲得的破碎玻璃。大部分可回收廢棄物包含一定比例的有 機(jī)材料，其不需要預(yù)先去除。用于回收的材料優(yōu)選為礦物纖維，可選地用有機(jī)粘合劑結(jié)合。
[0034] 通過裝料機(jī)的特定結(jié)構(gòu)和裝料方法，要回收的材料可以至多100%由可玻璃化材 料構(gòu)成。它們占全部可玻璃化材料的至少10%且優(yōu)選地從20到80%。
[0035] 可玻璃化材料的成分有利地包含至少2 wt%，優(yōu)選地5 wt%到50 wt%，且尤其是10 wt%到40 wt%的有機(jī)成分，此百分比為相對(duì)于供應(yīng)至裝料機(jī)的礦物和有機(jī)材料的總重量。
[0036] 盡管根據(jù)本發(fā)明的方法可以用包含多達(dá)50 wt%水的潤(rùn)濕初級(jí)材料實(shí)施，其中一個(gè) 好處是其實(shí)際上不需要出于減少或防止顆粒和纖維的撒布的目的而潤(rùn)濕初級(jí)材料(見介紹 部分)。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可玻璃化材料的成分因而包含少于5% 的水且優(yōu)選地少于3%的水。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地說明并解釋本發(fā)明，其中： 圖1顯示了通過處于開啟位置的包括根據(jù)本發(fā)明的可拆卸頭部的裝料機(jī)的橫截面，頭 部插入到玻璃熔化熔爐的槽罐壁中，熔爐在一深度處被裝料； 圖2顯示了通過處于關(guān)閉位置上的相同裝料機(jī)的橫截面；以及 圖3是圖1和2中的裝料機(jī)的滑門擋板的活動(dòng)部分的透視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 更特別地，圖1顯示了包括桶1和容納在桶中的蝸桿2的裝料機(jī)的主體。桶上的 料斗12允許將初級(jí)材料(可玻璃化材料和有機(jī)成分）供入該桶。裝料機(jī)的頭部包括滑門擋 板3和管狀連接部分4。滑門擋板包括固定部分7和稱作滑門的活動(dòng)部分6。管狀連接部 分4,沿熔爐的方向輕微張開的內(nèi)表面(僅示出了其槽罐壁9)，緊固在擋板3的固定部分7 上。管狀連接部分4插入裝料孔10。連接部分4和擋板3的滑門6每個(gè)都被內(nèi)部導(dǎo)管系 統(tǒng)5貫穿，使得可以使冷卻劑流過其中。在圖1中滑門6處于開啟位置，S卩，其圓形孔重疊 在桶1的圓形橫截面和連接部分4的圓形橫截面上，從而限定用于裝料初級(jí)材料的通道，該 通道通入該裝料孔10。用虛線顯示了玻璃浴11的理論水平。
[0039] 圖2在各方面與圖1都相同，除了活動(dòng)部分6 (滑門）是關(guān)閉的，從而將桶1的內(nèi) 部與連接部分4的開口切斷，并且因而與熔爐的內(nèi)部切斷。
[0040] 圖3顯示了與擋板的固定部分以及裝料機(jī)的其他部分分開的活動(dòng)部分6。此活動(dòng) 部分6或者滑門是中空的金屬板，在一半中包括圓形孔13。入口第一導(dǎo)管5a和出口第二導(dǎo) 管5b與中空金屬板中的空腔連通并且形成用于流過冷卻劑的內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于在位于熔融玻璃水平下的水平處將可玻璃化材料成分裝料到玻璃熔化熔 爐中的裝料機(jī)，包括： -主體，其具有桶（1)和用于輸送可玻璃化材料的機(jī)械系統(tǒng)（2)，所述系統(tǒng)容納在所述 桶中； -可拆卸地緊固到所述桶的末端上的具有滑門擋板（3)的頭部，以及緊固到所述滑門 擋板上并且旨在至少部分地插入到設(shè)在所述熔爐的槽罐的壁中的裝料孔中的管狀連接部 分（4)，所述滑門擋板⑶和所述連接部分⑷包括能夠連接到冷卻劑源上的內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng) (5)。
2. 如權(quán)利要求1中所述的裝料機(jī)，其特征在于，機(jī)械輸送系統(tǒng)（2)是活塞或蝸桿，且優(yōu) 選是蝸桿。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝料機(jī)，其特征在于，所述管狀連接部分（4)具有從與所述 滑門擋板（3)形成接觸的端部向遠(yuǎn)離所述擋板的端部張開的大致錐形的內(nèi)表面。
4. 如權(quán)利要求3中所述的裝料機(jī)，其特征在于，所述連接部分的所述內(nèi)表面的截頭錐 形的開口角在7到13°之間，尤其在8到12°之間，且理想地在9到10°之間。
5. 如權(quán)利要求2到4的任一項(xiàng)中所述的裝料機(jī)，其特征在于，其設(shè)計(jì)成以便在操作期間 所述蝸桿（2)的頂端不延伸超過所述桶并且不切割所述滑門擋板（3)的關(guān)閉平面。
6. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)中所述的裝料機(jī)，其特征在于，所述滑門擋板包括固定部 分和活動(dòng)部分，至少所述活動(dòng)部分包括能夠連接到冷卻劑源上的內(nèi)部導(dǎo)管系統(tǒng)。
7. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)中所述的裝料機(jī)，其特征在于，所述桶（1)或所述機(jī)械輸 送系統(tǒng)（2)均不包括主動(dòng)冷卻系統(tǒng)，諸如能夠連接到冷卻劑源上的導(dǎo)管系統(tǒng)。
8. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)中所述的裝料機(jī)，其特征在于，所述管狀聯(lián)接部分（4)的 內(nèi)徑與所述裝料機(jī)的所述桶的內(nèi)徑至多相差20%，且優(yōu)選地至多相差10%。
9. 一種熔化玻璃的設(shè)施，包括： -玻璃熔化熔爐，具有位于玻璃的理論水平之下在所述熔爐的槽罐的壁中的裝料孔 (10)，該水平由熔融材料的溢口的位置限定；以及 -根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝料機(jī)， 所述裝料機(jī)的連接部分（4)至少部分地插在所述熔爐的裝料孔（10)中。
10. 如權(quán)利要求9中所述的熔化玻璃的設(shè)施，其特征在于，其包括浸沒燃燒器。
11. 一種用于使用如權(quán)利要求9或10的任一項(xiàng)中所述的設(shè)施烙化玻璃的方法。
12. 如權(quán)利要求11中所述的熔化方法，包括： -優(yōu)選連續(xù)地通過如權(quán)利要求1到7的任一項(xiàng)中所述的裝料機(jī)將可玻璃化材料成分通 過在熔融玻璃的水平之下位于熔爐的槽罐壁中的裝料孔（10)供給到玻璃熔化熔爐中，所 述裝料機(jī)的頭部通過管狀連接部分（4)連接到所述裝料孔（10)上，使得所述可玻璃化材料 經(jīng)由打開的滑門擋板（3)和所述管狀連接部分（4)在位于熔融玻璃的水平下的水平處進(jìn)入 所述熔爐；以及 -優(yōu)選連續(xù)地通過使冷卻劑流過所述滑門擋板（3)和所述連接部分（4)的內(nèi)部導(dǎo)管系 統(tǒng)而冷卻所述裝料機(jī)的頭部。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的玻璃的熔化方法，其特征在于，其還包括當(dāng)需要時(shí)關(guān)閉 所述滑門擋板（3)并將所述裝料機(jī)的主體與所述裝料機(jī)的頭部分開，所述頭部保持緊固在 所述熔爐上。
14. 如權(quán)利要求11到13中所述的玻璃的熔化方法，其特征在于，所述可玻璃化材料包 括要回收的材料，優(yōu)選為礦物纖維。
15. 如權(quán)利要求11到14的任一項(xiàng)中所述的玻璃的熔化方法，其特征在于，所述可玻璃 化材料的成分包含至少2 wt%，優(yōu)選從5 wt%到50 wt%，且尤其是從10 wt%到40 wt%的有 機(jī)成分。
【文檔編號(hào)】C03B5/00GK104144888SQ201380012474
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月5日
【發(fā)明者】G.維勒魯瓦德加約, Y.勒弗雷爾, M.拉耶 申請(qǐng)人:圣戈班伊索福公司