CZ20031604A3 - Tavicí pec, zejména pec na tavení skla - Google Patents

Description

Taviči pec, zejména pec na tavení skla

Oblast techniky

Vynález se týká taviči pece, zejména tavící pece na tavení skla, s tavícím agregátem uloženým ve spalovacím prostoru, přičemž tavící agregát opatřen zaváděcím otvorem pro přívod částí, které se mají tavit, jakož i výstupním otvorem pro roztavený materiál.

Dosavadní stav techniky

U známé tavící pece, popsané v patentovém spisu PCT/US9607052, sestává tavící agregát ze svisle uložené trubice, opatřené plynotěsným a ohnivzdorným pláštěm. Obvykle keramický materiál, z něhož je zhotoven plášť trubice, se určuje podle surovinového materiálu, který se má tavit, a je volen tak, aby reakce mezi plášťovým materiálem a surovinovým materiálem, který se má tavit, byly sníženy na minimum. Trubice obsahuje na její horní čelní straně přívodní otvor, v němž se zavádí surovinový materiál. V dolní oblasti je umístěn výstupní otvor pro odvádění taveniny.

Taviči agregát je uložen soustředně v izolované ocelové skříni, Prstencovitý meziprostor mezi izolací skříně a keramickou trubicí tvoří spalovací prostor, v němž se vyvíjí potřebné teplo spalováním plynu, s výhodou zemního plynu. Materiál, který se má tavit, je tak vyhříván nepřímo. Plynné spaliny, vznikající při spalovacím procesu, jsou odváděny přes odváděči potrubí a nepřicházejí do styku s taveninou nebo se surovinovým materiálem.

Ovládání výtoku taveniny se provádí obvykle ručně po-2v » 9 « 9 • 99 9 9 9 · · 9 • 9999 9 · · · 999 * • 9 999 9999

9999 9 99 9 99 99 mocí zátkové tyče. Zátková tyč má na jejím předním konci kuželovitý zátkový úsek, spolupůsobící s kruhovým výstupním otvorem. Přesouváním tyče vzniká na výstupním otvoru více či méně široká prstencová mezera, určující průtok taveniny. Aby se zaručil co nejrovnoměrnější proud taveniny, musí být zátková tyč během tavícího procesu, při přizpůsobování toku taveniny stále doregulovávána. Přesto jsou nepravidelnosti v toku taveniny nevyhnutelné a musí navíc být bráno na zřetel vysoké mechanické opotřebení. Dále vzniká nebezpečí, že stykem taveniny se zátkovou tyčí se dostanou do taveniny cizí částice a negativně ovlivní její kvalitu.

Vynález si klade za úkol u tavící pece, zejména tavící pece pro tavení skla, zlepšit čistotu a homogenitu taveniny.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle dosaženo podle vynálezu u tavící pece výše popsaného druhu a určení znaky význakové části patentového nároku 1.

V případě vynálezu je tedy zátková tyč používaná u známých tavících pecí nahrazena temperovatelnou výstupní tryskou. Temperováním výstupní trysky je ovlivňována viskozita taveniny. Tím se dá průtok taveniny přesně kontrolovat a nastavovat. Současně je výrazné sníženo zanášení cizích součástí.

Pro temperování se zejména hodí elektricky pracující prvek, tepelně spojený s výstupní tryskou. Vytápěním je snížena viskozita taveniny v oblasti výstupní trysky. Výstupní

-3• ···· · · · · 9 * · · « ··«· · ·· « » · » « · · ·

Β· ·· tryska a topný prvek jsou přitom ideálně vytvořeny tak, že když tavenina, která se nachází ve výstupní trysce, není vyhřívána, ztuhne a uzavře tak výstupní otvor.

Ve zvlášť výhodném provedení vynálezu je topný výkon vycházející z topného prvku regulovatelný. K tomu je topný prvek spojen z čisticím ústrojím, pomocí kterého může být výkon topného prvku regulován v závislosti na jednom nebo více naměřených fyzikálních a/nebo chemických parametrech, jako teplotě nebo viskozité taveniny.

Teplota taveniny představuje přímou míru pro viskozitu tekutiny. Z tohoto důvodu je pro regulování topného výkonu zvlášť výhodné zajistit měření teploty prostřednictvím termočlánku, uloženého na výstupu otvoru.

Podle výhodného provedení je výstupní tryska z materiálu s dobrou tepelnou vodivostí, avšak s malou reaktivitou vzhledem k chemickému složení taveniny. Z tohoto hlediska zvlášť dobrá látka je kupříkladu platina.

Aby se mohl velmi rychle kontrolovat odtok taveniny, je výstupní trysce přiřazeno uzavírací ústrojí, jako ventil nebo klapka, jehož pomocí může být průtok taveniny výstupní tryskou v případě potřeby rychle snížen a/nebo přerušen, aniž by k tomu bylo zapotřebí měnit topný výkon na výstupní trysce.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladě provedení s odvoláním na připojený výkres, ve kterém znázor-4* ··· · · · · * · · · * ňuje obr.l řez taviči peci podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

V případě pece znázorněné na obr.l se jedná o zařízení na tavení skla, které se s výhodou použije pro tavení a/nebo zeskelňování zbytkových látek nebo k tavení barevných skel.

Tavící pec 1 obsahuje v podstatě trubicovitý, svisle provozovaný tavící agregát 2, který je uložen soustředně uvnitř v podstatě válcovité spalovací komory 3. Na jeho horní čelní straně je taviči agregát 2 opatřen přívodním otvorem 4 pro přívod surovinového materiálu pro tavení. Aby se umožnil kontinuální provoz taviči pece 1, je před přívodním otvorem 4 vřazeno hradítkové ústrojí 5. V dolní části má taviči agregát 2. výstupní otvor pro vypouštění v něm vznikající taveníny. Na výstupním otvoru 6 je uložena níže blíže popisovaná výstupní tryska 8.

Stěna 9 tavícího agregátu 2 sestává z tepelně stálého a plynotěsného materiálu, kupříkladu keramického nebo kovového materiálu. Materiál, který se přitom použije, se určuje podle druhu a složení tavených látek a zejména by měl být materiál stěny 9 vytvořen tak, aby pokud možno nevstupoval do žádné reakce s taveninou vznikající uvnitř tavícího agregátu _2·

Stěnou 11 spalovací komory 3, opatřenou izolační vrstvou 10, prochází palivový přívod 12 pro plynné palivo, kupříkladu zemní plyn, jakož i více vháněcích trysek 13 na kyslík. Vháněcí trysky 13 jsou rozmístěny okolo v rovnoměrných úhlových vzdálenostech a ve více řadách v odstupu nad ·

-5• 4 • 44 «4 ·

4444 44 4 4

4 4 4 · 4 ··· 4 ·· 4 *4 44 sebou. Pro odvádění plynných spalin vznikajících spalováním slouží odváděči vedení 14 spalin.

Palivo, zaváděné palivovým přívodem 12, se spaluje s kyslíkem přiváděným vháněcími tryskami 13. Množství kyslíku, přiváděné z vháněcích trysek 13 jedné řady, je přitom samostatně nastavitelné, a zejména je přiváděno vcelku množství kyslíku odpovídající stechiometrickým podmínkám. Tento postup umožňuje nastavování teplotního profilu, výhodného pro tavení, po výšce tavícího agregátu 2.

Při provozu tavící pece 1 se do tavícího agregátu 2 přivádí surovinový materiál 15, který se taví teplem 3 vyvíjeným ve spalovací komoře 3 až do výšky hladiny 16 taveniny. Skrz hradítkové ústrojí 5 může být průběžně přiváděn nový surovinový materiál, aniž by byly trvale rušeny tepelné nebo chemické podmínky uvnitř tavícího agregátu 2 vnikajícím vzduchem a pod. Hradítkové ústrojí tak umožňuje kontinuální provoz chladicí pece 1.

K odvádění taveniny, vznikající při tavícím procesu v tavícím agregátu je, jak již bylo uvedeno, na výstupním otvoru 6 výstupní tryska 8. V případě výstupní trysky se jedná o nátrubek z dobře tepelně vodivého a chemicky málo reaktivního materiálu, jako platiny, s délkou kupříkladu 1 až 4 cm.

Výstupní tryska 8 je tepelně spojena s topným zařízením 19. V případě topného zařízení 19 se jedná kupříkladu o topný drát, ovinutý okolo výstupní trysky 8. Vytápěním výstupní trysky 8 je zaručeno, že roztavený materiál, nachá« 9

-6• 9 »

9999 »

• 999 9

99 zející se ve výstupní trysce 8, je v roztaveném a tedy tekutém stavu. Jelikož viskozita taveniny se snižující se teplotou exponenciálně roste, vede snížení topného výkonu rychle ke zvýšení viskozity, až po klesnutí pod mezní teplotu taveniny určenou složením taveniny k tomu, že tavenina ztuhne a tok taveniny výstupní tryskou 8 je tak přerušen.

Topné zařízení 19 je ve spojení s ovládacím zařízením 20, pomocí kterého může být nastaven topný výkon. Ovládací zařízení 20 reguluje samočinně podle předem určeného programu topný výkon topného zařízení 19 v závislosti na teplotě taveniny. Teplota taveniny se přitom kontinuálně nebo v předem určených časových odstupech zjišťuje termočlánkem 21, který je uložen uvnitř topného agregátu 2 bezprostředně před výstupní tryskou 8 nebo uvnitř výstupní trysky 8, a který je rovněž ve spojení s ovládacím zařízením 20. Tímto způsobem je možné, aby teplota a tím i viskozita proudu taveniny vystupující z výstupní trysky 8 byla během celého tavícího procesu velmi přesně řízena. I když stačí, jak bylo uvedeno, již snížení topného výkonu topného zařízení 19, aby se zastavil tok taveniny výstupní tryskou 8, může být popřípadě výhodné přídavně regulovat nebo přerušit tok taveniny mechanickou cestou. K tomu je za výstupní tryskou 8 zařazeno ventilové ústrojí 18, kupříkladu šoupátko, které může ručně nebo na řídící povel ovládacího zařízení 20 uzavíráno nebo nastavováno na předem určenou průtokovou hodnotu.

Tavící pec 1 je kompaktní a flexibilně použitelná. Oddělením tavícího a spalovacího prostoru je možno pro izolační vrstvu 10 spalovací komory 3 zvolit jednoduchou a cenově příznivou izolační hmotu, neboť mezi vnější izolační

-7• · t • ···· vrstvou 10 a taveninou nedochází k žádnému prostorovému styku. Jelikož plynné spaliny nepřicházejí do styku s taveninou, sestávají, v případě spalování zemního plynu, z přibližně 100% oxidu uhličitého a vodní páry. Tavící pec 1 může pracovat jak kontinuálně, tak i vsázkově a zejména se hodí velmi dobře k doplnění k běžným vanovým tavícím postupům.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Tavící pec, zejména tavící pec (1) pro tavení skla, s tavícím agregátem (2) uloženým ve spalovacím prostoru (3), přičemž tavící agregát (2) je opatřen přívodním otvorem (4) pro přívod částí, které se mají tavit, jakož i výstupním otvorem (6) pro roztavený materiál, vyznačená tím, že výstupní otvor (6) je opatřen temperovátelnou výstupní tryskou (8).
2. 2. Tavící pec podle nároku 1, vyznačená tím, že k temperování výstupní trysky (8) dochází topným prvkem (19), tepelně s ní spojeným.
3. 3. Tavící pec podle nároku 2, vyznačená tím, že topnému prvku (19) je přiřazeno ovládací zařízení (20), pomocí kterého je topný výkon topného prvku (19) regulovatený v závislosti na fyzikálních a/nebo chemických parametrech taveniny, jako teploty nebo viskozity, zjištěných pomocí měřicího přístroje (21).
4. 4. Tavící pec podle nároku 3, vyznačená tím, že jako měřicí přístroj pro zjišťování teploty taveniny je použit termočlánek (21) uložený v oblasti výstupního otvoru (6).
5. 5. Tavící pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačená tím, že výstupní tryska (8) je zhotovena z materiálu s dobrou tepelnou vodivostí, avšak s ohledem na taveninu s malou reaktivitou, kupříkladu z platiny.
6. 6. Tavící pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vy-90 0 0 4 * ·

   4 00«* 00 00

   0 0 4 0 0

   0000 · 00 0

   0 · 9 •40 • · 0 • ·· Φ • 4 00 značená tím, že průtok taveniny výstupní tryskou (8) může být nastaven a/nebo přerušen prostřednictvím uzavíracího ústrojí (22).