CS214890B2 - Method of making the parison and glass melting tank furnace for executing the same - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby skloviny, při kterém se sklotvorné materiály dávkují do vstupního konce sklářské tavící vanové pece, taví se v taviči zóně přilehlé ke vstupnímu konci vany, roztavené sklotvorné materiály se čeří v poloze po proudu od tavící zóny a sklovina se ustaluje v zóně přilehlé к výstupnímu konci vany do stavu pro použití ve tvarovacím procesu, přičemž se dále na obsah vany působí teplem к vyvolání dopředných a zpětných proudů skloviny a sklovina, proudící v podstatě v dopředném směru, se míchá míchadly uloženými v řadě napříč přes vanu a z dopředného proudu se těmito míchadly odvádí teplo.

Vynález se dále týká sklářské tavící vanové pece к provádění způsobu zmíněného- výše, zahrnující vanu mající vstupní konec pro dávkování sklotvorných materiálů do vany, tavící zenu přilehlou ke vstupnímu konci vany, výstupní konec pro· odvádění skloviny do tvarovacího procesu, ustalovací zónu pro tepelné. ustálení skloviny přilehlou . к výstupnímu konci vany, čeřicí zónu pro čeření skloviny mezi taviči zónou a ustalovací zónou, topný prostředek pro přívod tepla к tavení sklotvorných materiálů а к udržování dopředného proudu a zpětného- proudu skloviny v tavící zóně a v čeřicí zóně a míchadla uležená v dopředném proudu skloviny u výstupního konce čeřicí zóny.

Při výrobě skloviny ve vanových pecích se dávkují neroztavené suroviny na vytvořenou lázeň skloviny u jednoho konce vanové pece, kde se roztaví. Sklovina, která se vytvoří ze surovin, prochází od vstupního konce vanové pece postupně tavící zónou, čeřicí zónou a ustalovací zónou, předtím, než se odvádí z výstupního konce vanové pece pro- použití ve sklářském tvarovacím postupu.

Teplo· se obvykle přivádí pro tavení a čeření skloviny spalováním kapalného nebo plynného paliva nad povrchem skloviny nebo elektrickým zahříváním uvnitř tělesa sklo^lviny nebo kombinací obou těchto- způsobů.

Normálně se ve sklovině vytvoří ro-stoucí teplotní gradient podél tavící zóny vany řízením přívodu energie po délce vany, přičemž teplota dosahuje maxima v tak zvaném vratném bodě. Ve směru proudu od tohoto· místa se příkon energie řídí tak, aby se vyvolal pokles teplotního gradientu ve sklovině. Účinkem těchto gradientů je vznik konvekčních proudů, které vracejí žhavou sklovinu ve vrchních vrstvách pod vrstvu neroztaveného kmene o-d vratného bo-du směrem к zakládacímu konci.

Současně se sklovina ve vrchních vrstvách ve směru pro-udu od vratného bodu nese dopředu směrem к ustalovací zóně a chladnější sklovina ve spodních vrstvách proudí zpět směrem к vratnému bodu. Tyto konvekční proudy slouží к homogenizaci skloviny a chladnější spodní vrstvy skloviny v čeřicí zóně zabraňují tomu, aby žárovzdorné hmoty tvořící dno pece nedosáhly tak vysoké teplo4 ty, která má za následek rychlé chemické napadení a erozi.

V praxi je obtížné získat zcela homogenní sklovinu ve sklářské tavící vanové peci, zejména, když je odběr z vany vysoký ve vztahu к jejím rozměrům, protože jsou nutné vysoké příkony energie к utavení a vy čeření skloviny, přičemž jsou vyžadovány vysoké teplotní gradienty к udržení konvekční cirkulace na dosti vysoké úrovni. Jak odběr z pece vzrůstá, více tepla prochází vanou se sklovinou do ustalovací zóny, kde se musí odebrat, aby se sklovina přivedla do vyhovujícího tepelného· stavu pro zpracování.

Sklovina v u-stalovací zóně se obvykle chladí dmýcháním vzduchu pres volný povrch skloviny, ale jestliže je toto povrchové chlazení dostatečně velké, teplejší sklovina zevnitř tělesa skloviny začíná narušovat hladký proud vrstev skloviny, které mají mírně rozdílné složení, a výsledkem je odchýlení těchto vrstev od stavu obecně rovnoběžného к hlavnímu povrchu skloviny v konečném produktu. Toto umožňuje vznik optických chyb a narušení proudu je označováno ,,inverze“.

Je známo, že v obvyklé vanové peci s výstupem ve středové přímce vany jen relativně malý podři skloviny se utaví, vyčeří a ustálí a postupuje přímo к výstupnímu konci vytvárocího postupu. To přichází v úvahu uvnitř úzké oblasti ustalovací zóny kolem střednice pece a zbytek se pohybuje vlivem konvěkčního· proudu směrem ke stěnám vany, kde klesá a vrací se směrem ke vstupnímu konci vytvářeje zpětný proud, jak bylo uvedeno výše.

Účelem vynálezu je vytvoření zlepšeného způsobu a zařízení pro výrobu skloviny, ve kterém se dopředu proudící sklovina, která se veda směrem, к ustalovací zóně, míchá a selektivně chladí tak, že se dosáhne zlepšených výsledků.

Vynález řeší úkol tím, že vytváří způsob výroby skloviny, při kterém sklotvorné materiály...dávkují do vstupního· konce sklářské tavící vanové pece, jehož podstata spočívá v tom, že se po rozmíchání skloviny míchadly odvádí odvádí míchadly více tepla ze skloviny, která proudí dopředným proudem к výstupnímu konci vany, než ze skloviny, která proudí zpětným proudem ke vstupnímu konci vany.

Je výhodné, když se odvádí ze střední oblasti dopředného· proudu skloviny více tepla než z oblasti skloviny přilehlé к okrajům vany.

Vynález dále vytváří sklářskou tavící vanovou pec к provádění způsobu definovaného výše, jejíž podstata spočívá v tom, že míchadla jsou uložena příčně v řadě přes vanu v nestejných roztečích, přičemž v části proudu skloviny, která přímo navazuje na výstup vany, jsou rozteče míchadel menší.

Je výhodné, když je výstup vany umístěn uprostřed šířky vany a menší rozteče mícha214890

S del jsou ve střední oblasti dopředného proudu skloviny.

Těmito opatřeními podle vynálezu se dosahuje vyšší homogenity vyráběné skloviny, a tudíž i její vyšší jakosti oproti jakosti skloviny vyráběné dosud známými způsoby.

Vynález je použitelný pro sklářskou tavící vanovou pec typu popsaného v československém patentovém spise č. 211 376. Je také použitelný pro sklářskou tavící vanovou pec typu popsaného v československém patentovém spise č. 206 179.

Některá provedení vynálezu budou nyní popsána pomocí příkladů a s odkazem na přiložené výkresy, ve kterých:

obr. 1 je půdorys sklářské tavící vanové pece podle vynálezu, obr. 2 je vertikální řez v osové rovině vany znázorněné v obr. 1, obr. 3 je vertikální řez v rovině III-III z obr. 1, obr. 4 je podobný vertikální řez v rovině IV—IV z obr. 1, obr. 5 je vertikální řez po délce alternativního druhu sklářské tavící vanové pece podle vynálezu a obr. 6 až 12 žnázorňují různé druhy míchadla, které se mohou použít ve sklářské tavící vanové peci.

Vanová pec znázorněná v obr. 1 a 2 je obecně podobná vanové peci popsané v čs. patentovém spise č. 208 179.

Sklářská taviči vana 11 má zakládací přístavek 12 na vstupním konci, do kterého se dávkují suroviny pro výrobu skloviny. Suroviny plavou na dříve utavené sklovině ve formě vrstvy 17. Vrstva 17 se postupně taví v tavící zóně 13, která je přilehlá к zakládacímu konci vany 11. Sklovina proudí postupně ve směru proudu čeřící zónou 14 do ustalovací zóny 15, přilehlé k. pracovnímu konci vany 11. Na pracovním konci je uspořádán výstup 16, z kterého se sklovina odebírá pro použití v následném tvarovacím postupu.

Po· stranách tělesa vany 11 po proudu od zakládacího přístavku 12 jsou uspořádány plynové nebo olejové topné prostředky pro zahřívání skloviny topnými hořáky 18. Odpadní plyny proudí regeneračními šachtami po· stranách pece 11, které vedou к pecnímu komínu.

V čeřící zóně 14 sklovina cirkuluje, přičemž sklovina v horních vrstvách proudí ve směru proudu, zatímco sklovina blíže ke dnu vany tvoří zpětný proud 19, který směřuje zpět ke vstupnímu konci vany 11. V čeřící zóně 14 se uvolňují .nerozpuštěné plyny do atmosféry. V ustalovací zóně 15 se sklovina tepelně ustaluje tak, že se dosáhne požadovaného tepelného stavu a homogenity směsi vhodné pro· následující sklářský tvarovací postup.

V každé ze zón vany 11 je možné dosáhnout určité cirkulace skloviny se zpětným proudem směrem к zakládacímu konci vany

11. Velikost zpětného proudu 19, je-li něja ký, je závislá na hloubce skloviny v příslušné zóně, odběru z vany 11 a také na teplotním gradientu mezi počátkem a koncem zóny.

Ve znázorněném příkladu jsou taviči zóna 13 a čeřící zóna 14 nejhlubšími zónami ve vaně 11 a dno vany 11 má vzestupný stupeň 21 ve styku čeřící zóny 14 a ustalovací zóny 15, takže ustalovací zóna 15 je podstatně mělčí než taviči zóna 13 a čeřící zóna 14.

Podmínky v čeřící zóně 14 jsoti takové, že zde je určitý zpětný proud 19.

V podstatě všechna sklovina proudí v ustalovací zóně 15 směrem od zakládacího přístavku 12 vany 11, přičemž hloubka skloviny je vybrána к dosažení tohoto stavu. Zpětné proudy jsou znázorněny jasněji v alternativním provedení znázorněném v obr. 5, ve kterém byla stejná referenční čísla použita pro stejné části. Jak je vidět, zpětný proud. 19 v ustalovací zóně 15 vzniká přilehle u vratného bodu '22 mezi tavící zónou 13 a čeřící zónou 14. Sklovina, která stoupá u vratného· bodu 22, se rozděluje tak, že se určitá část vrací zpět ke vstupnímu konci vany 11 bezprostředně pod vrstvu 17. Další sklovina tvoří dopředu proudící vrchní vrstvy, proudící čeřící zónou 14.

Třebaže zpětné proudy a vratný bod nebyly úplně znázorněny v obr. 2, jsou podobné, jako· je vyznačeno v obr. 5.

Ačkoli zpětné proudy v tavící zóně 13 a čeřící zóně 14 vany 11 zvyšují homogenitu, kvalita skloviny není nutně dostatečně zlepšena, zejména při vysokých odběrech z pece. К jejímu zvýšení jsou zavedena míchadla 23 skrze klenbu 24 pece bezprostředně proti proudu od vstupu do ustalovací zóny 15. V tomto zvláštním případě jsou míchadla 23 uspořádána ve dvou řadách. Jedna řada 23a má rozsah přes celou šířku vany 11 a druhá řada 23b po proudu od řady 23a prochází jen přes střední část vany 11 bezprostředně před vstupem do ustalovací zóny 15.

Sklovina vstupující do ustalovací zóny 15 se chladí chladicími trubkami 26 a 27, stejně jako povrchovým chlazením, jak již bylo popsáno v čs. patentovém spise č. 208 179.

V tomto zvláštním příkladu jsou míchadla 23 uspořádána к dosažení rozlišeného odvádění tepla ze skloviny tak, že se z té skloviny, která po rozmíchání proudí přímo do ustalovací zóny 15 extrahuje více tepla, než z té skloviny, která po rozmíchání tvoří část zpětného proudu 19 zpět ke vstupnímu konci vany 11.

Řada 23a míchadel 23 je znázorněna zřetelněji v obr. 3, třebaže v tomto obrázku jsou střední čtyři míchadla 23 otočena o 90°, aby bylo znázorněno jasněji jejich uspořádání. Jak je zřejmé z obr. 1, střední čtyři míchadla 23 jsou normálně uspořádána tak, aby byla o· 90° z fáze se třemi míchadly 23 na každé jejich straně.

Poproudá strédní řada 23b míchadel 23 je jasněji znázorněna v obr. 4. Jak je zřejmé z obr. 4, poproudá míchadla 23 jsou míchadla typ-u znázorněného v obr. 6.

Protiproudá míchadla 23 jsou dvojího typu. Tři vnější míchadla 23 na každé straně vany 11 jsou také podobná míchadlům znázorněným v obr. 6 a mají stejné rozměry jako poproudá míchadla 23. Čtyři střední míchadla 23 v protlproudé řadě 23a jsou podobná míchadlům znázorněným v obr. 8 a jsou uspořádána к zajištění hlubší penetrace do skloviny. Každé z míchadel 23 řady 23a a 23b je tvořeno dutou trubkou, kterou proudí chladicí voda.

Jak je zřejmé z obr. 3 a 4, dvě řady míchadel vytvářejí zvýšenou hustotu míchadel ve Střední části vany a poproudá řada 23b je uspořádána к zajištění dostatečného chlazení v hloubce právě pod povrchem skloviny, která je v přímé návaznosti na poměrně mělkou ustalovací zónu 15.

jak je vyznačeno v obr. 1, většina skloviny proudící v úzké střední oblasti vany 11 mezi proudovými čarami А а В prochází středními čtyřmi míchadly 23, protiproudé řady 23a stejně Jako- míchadly 23 popro-udé řady 23b a proudí přímo do· ustalovací zóny 15. Většina skloviny vně této střední oblasti mezi proudovými čarami А а В klesá ke dnu čeřící zóny 14 a tvoří část zpětného proudu 19.

Vana 11 znázorněná v obr. 5 je v mnoha směrech podobná jako vana znázorněná v obr. 1 a 2, třebaže chladicí trubky 26 a 27 nejsou uspořádány přilehle к vstupu do ustalovací zóny 15. Při tomto zvláštním uspořádání Je klenba 24 vany 11 opatřena sníženou žlabovou částí 28, končící právě nad hladinou skloviny ve vaně 11, a příčná řada míchadel 23 je uspořádána tak, že hřídele 29 procházejí dnem žlabové části 28. Každý z hřídelů 29 je připojen u svého horního konce kuželovým ozubeným soukolím 30 к poháněcímu motoru 31.

Vynález není omezen na detaily předcházejících příkladů. Například mohou být použita různá uspořádání míchadel, třebaže ve všech případech je uspořádání takové, že se dosáhne rozlišené extrakce tepla mezi sklovlnou, která po rozmíchání proudí přímo к výstupnímu konci, a sklovlnou, která po rozmíchání proudí zpět ke vstupnímu konci vany.

Množství tepla rozlišeně extrahovaného z proudů Jdoucích přímo do tvaroivacího procesu a proudů vracejících se zpět к tavícímu konci je závislé na konstrukci vany, způsobu provozu vany a odběru z vany.

Množství tepla, které Je třeba nutně extrahovat v každé poloze nebo oblasti míchání, je odborníkům v oboru zřejmé z kvality vyráběného· skla při určitém odběru. Například při odběru asi 2000 t za týden je množství odváděného tepla takové, že se teplota sklovlny proudící dopředu přímo¹ do tvarovacího procesu výhodně udržuje v rozmezí 1240 až 1400 °C, měřeno termočlánky ponořenými ve sklovíně 17,8 cm od žáruvzdorného dna v poloze přibližně 61 cm proti proudu od míchadel, teplota zpětného proudu v rozmezí 1140 až 1350 °C, měřeno termočlánky ponořenými 86,4 cm pc-d povrchem skloviny a přibližně 61 cm proti proudu od míchadel. To je v případě, kdy jsou míchadla uložená, jak je znázorněno v obr. 1, bezprostředně přilehle к výstupnímu konci čeřící zóny.

Rozlišené chlazenu pres šířku vany může být zajištěno zvýšením počtu míchadel v oblastech, kde je třeba odvádět větší množství tepla, nebo zvýšením nebo snížením hloubky ponoření míchadla ve vrchních vrstvách dopředu proudící skloviny. To je předmětem vymezení, protože provoz lopatek příliš těšně к volnému povrchu skloviny může mít za následek bubllnatost a příliš velké ponoření může způsobit, že by zpětné proudy byly nežádoucně omezeny.

Jak je zřejmé z příkladů v obr. 6 až 12, míchadla jsou vždy v provozu s lopatkovou částí míchaidel uloženou zcela pod volným povrchem skloviny.

Rozlišeného odvádění tepla se může alternativně dosáhnout provozem s míchadly, která mají rozdílný chladicí prostředek. Například již popsaná míchadla zahrnují míchadla trubková a ocelová chlazená kapalinou,, Alternativně žáruvzdorným kovem chráněná míchadla, mající vzduchem chlazená jádra, mohou být použita, protože extrahují méně tepla než vodou chlazená trubková míchadla.

Může být přijata kombinace těchto prostředků к získávání rozlišeného odvádění tepla. Bylo zjištěno, že použití kapalinou chlazených míchadel a změna hloubky ponoření к nastavení odvádění tepla pro malé změny v provozních podmínkách ve vaně je výhodné a pro větší změny v pecních podmínkách, například při podstatném vzrůstu nebo snížení odběru, kde jak proudy skloviny, tak teplotní podmínky se význačně mění, může být nutné nahradit určitá míchadla jinými, která mají rozdílné celkové a detailní rozměry. V oblastech, kde se požaduje minimální odvádění tepla, mohou být použita žárovzdorným kovem chráněná žárovzidorná míchadla, která mají vzduchem chlazené jádro.

V příkladech znázorněných v obr. 6 až 12 jsou znázorněny rozdílné druhy míchadel, která dávají různé stupně ponoření a různé míry chlazení v různých hloubkách ve sklovíně, třebaže ve všech případech 'horní rameno lopatky na míchadle nesmí porušovat povrch skloviny, protože jinak by byla do skloviny strhávána atmosféra, což by vedlo к bublinatosti skloviny.

Obr. 6 až 12 znázorňují rozdílná uspořádání dutého trubkového míchadla, kterým prochází chladicí voda, přičemž toto uspořádání v každém případě vykazuje rozdílnou míru chlazení a rozdílné uložení hlavních chladicích povrchů ve hloubce.

řádánu к dosažení dostatečného míchacího účinku bez podstatného chlazení:

V obr. 1.1 a 12 jsou hlavní chladicí trubky uloženy u spodního konce míchadla, zatímco vrchní část míchadla má lopatku uspo-

Claims (4)

1. Způsob výroby skloviny, při kterém se sklotvorné materiály dávkují do· vstupního konce sklářské tavící vanové pece, taví se v tavící zóně přilehlé ke vstupnímu konci vany, roztavené sklotvorné materiály se čeří v poloze po- proudu od tavící zóny a sklovina se ustaluje v zóně přilehlé к výstupnímu konci vany do stavu pro použití ve tvarovacím procesu, přičemž se dále na cbsah vany působí teplem к vyvolání dopředných a zpětných proudů skloviny a sklovina proudící v podstatě v dopředném směru se míchá míchadly uloženými v řadě napříč přes vanu a z dopředného proudu skloviny se těmito míchadly odvádí teplo, vyznačený tím, že se po rozmíchání skloviny odvádí míchadly více tepla ze skloviny, která proudí dopředným proudem к výstupnímu konci vany, než ze skloviny, která proudí zpětným proudem ke vstupnímu konci vany.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se ze střední oblasti dopředného· proudu skloviny odvádí více tepla než z oblasti skloviny přilehlé к okrajům vany.

3. Sklářská taviči vanová pec к provádění

VYNÁLEZU způsobu podle bodu 1, zahrnující vanu mající vstupní konec pro dávkování sklotvorných materiálů do vany, taviči zónu přilehlou ke vstupnímu konci vany, výstupní konec pro odvádění skloviny do tvarovacího procesu, ustalovací zónu pro tepelné ustálení skloviny přilehlou к výstupnímu konci vany, čeřicí zónu pro čeření skloviny mezi tavící zónou a ustalovací zónou, topný prostředek pro přívod tepla к tavení sklotvorných materiálů а к udržování dopředného proudu a zpětného proudu skloviny v tavící zóně a v čeřicí zóně a míchadla uložená v dopředném proudu skloviny u výstupního konce čeřicí zóny, vyznačená tím, že míchadla (23) jsou uložena příčně v řadě přes vanu (11) v nestejných roztečích, přičemž v části proudu skloviny, která přímo navazuje na výstup (16) vany, jsou rozteče míchadel (23) menší.

4. Sklářská taviči vanová pec podle bodu 3, vyznačená tím, že výstup (16) vany (11) je umístěn uprostřed šířky vany (11) a menší rozteče míchadel (23) jsou ve střední oblasti dopředného proudu skloviny.