CZ201215A3 - Device for refining molten glass by centrifuging - Google Patents
Device for refining molten glass by centrifuging Download PDFInfo
- Publication number
- CZ201215A3 CZ201215A3 CZ2012-15A CZ201215A CZ201215A3 CZ 201215 A3 CZ201215 A3 CZ 201215A3 CZ 201215 A CZ201215 A CZ 201215A CZ 201215 A3 CZ201215 A3 CZ 201215A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- glass
- rotating body
- bubbles
- centrifuge
- bubble
- Prior art date
Links
- 238000007670 refining Methods 0.000 title description 15
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 title description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 322
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 description 30
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 13
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 12
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 12
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 12
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 7
- 239000006025 fining agent Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 239000000156 glass melt Substances 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000011545 laboratory measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Chemical compound O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003258 bubble free glass Substances 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 239000005356 container glass Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N potassiosodium Chemical compound [Na].[K] BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
Zařízení k čeření skloviny odstřeďováním, v němž se účinkem odstředivé síly provádí separace bublin ze skloviny (7), zahrnuje nejméně jednu čeřící odstředivku, obsahující rotující těleso (1). Válcovité rotující těleso (1) má celkový vnitřní prostor V.sub.0.n., který je částečně naplněný sklovinou (7) určenou k čeření o obsahu V a je spojený s okolní atmosférou pro únik bublin ze skloviny (7). Celkový vnitřní prostor V.sub.0.n.má střední poloměr (r.sub.0.n.) v rozmezí 0,05 až 1,0 m; a celkovou výšku h.sub.0.n.v rozmezí 0,1 až 1,5 m. Podíl obsahu V rotujícího tělesa (1) naplněného sklovinou (7) určenou k čeření je ku celkovému vnitřnímu obsahu V.sub.0.n.rotujícího tělesa (1) v poměru V/V.sub.0 .n.= 0,20 až 0,80. Počet otáček rotujícího tělesa (1) čeřící odstředivky při odstřeďování v rozmezí 10 až 200 rad.s.sup.-1.n..The glass-clarifying apparatus by centrifugation, in which the separation of bubbles from the glass (7) by centrifugal force, comprises at least one fining centrifuge comprising a rotating body (1). The cylindrical rotating body (1) has an overall interior space V, which is partially filled with glass (7) intended to be clarified with a V content and is connected to the ambient atmosphere to escape bubbles from the glass (7). The total internal space V.sub.0.n has a mean radius (r.sub.2.sup.) between 0.05 and 1.0 m; and a total height h.sub.0.n in the range of 0.1 to 1.5 m. The proportion of V content of the rotating body (1) filled with glass (7) to be clarified is to the total internal content of the rotating body. of the body (1) in a ratio of V / V.sub.0. = 0.20 to 0.80. The number of revolutions of the rotating body (1) of the clarifier centrifuge during centrifugation in the range of 10 to 200 rad.sup.
Description
Oblast technikyTechnical field
5’ Vynález se týká zařízení k čeření skloviny odstřeďováním, v němž se účinkem odstředivé síly provádí separace bublin ze skloviny. Zařízení zahrnuje nejméně jednu čeřící odstředivku, obsahující rotující těleso rotačního tvaru, které je opatřeno na jednom konci dnem, na druhém konci případně víkem, a je vybaveno prostředky pro nátok a výtok skloviny. Při odstřeďování je vnitřní prostor tělesa čeřící odstředivky částečně naplněný 10 sklovinou a spojený s okolní atmosférou za účelem úniku bublin ze skloviny.The invention relates to an apparatus for clarifying glass by centrifugation, in which the bubbles are separated from the glass by centrifugal force. The apparatus comprises at least one fining centrifuge comprising a rotating body of rotary shape which is provided with a bottom at one end, optionally a lid at the other end, and is equipped with a glass inlet and outlet means. During centrifugation, the inner space of the fining centrifuge body is partially filled with 10 glass and connected to the surrounding atmosphere to escape bubbles from the glass.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Proces odstraňování bublin při tavení skel, nazývaný čeření, je obvykle procesem 15 nejpomalejšim, který vyžaduje vysoké teploty, dlouhé časy a použití často toxických nebo ekologicky nežádoucích komponent sklářské tavící směsi. Přitom i malé množství bublin ve skle je z hlediska jeho kvality nepřijatelné. Snaha urychlit tento proces a dosáhnout vysoké kvality skel, stejně jako snaha podstatně snížit spotřebu energie, vedla k použití čeřících činidel (dnes nečastěji používanými jsou oxid antimonitý kombinovaný s oxidovadlem a síran 20. sodný kombinovaný často s redukčním činidlem), a případně dalších způsobů, kterými se proces odstraňování bublin urychli. Vedle tradičního chemického účinku čeřiv, které uvolňují ze skla do bublin plyny, a zvětšují tak rozměr bublin, a ty v důsledku vztlakové síly rychle stoupají k hladině, používá se i sycení taveniny rychle difundujícimi plyny jako helium, nebo se využije dalšího prostředku, který buď sám, nebo v kombinaci s gravitační silou, urychluje 25 separaci bublin od taveniny. Takovou dalším prostředkem je např. použití ultrazvuku, který podporuje růst bublin i jejich koalescenci [1], Jinou možnosti je upravení tvaru a proudění v tavícím prostoru tak, aby bubliny v gravitačním poli měly co nekratší nebo nejsnazší cestu k hladině [2-3],The process of removing bubbles in glass melting, called fining, is usually the slowest process 15 requiring high temperatures, long times and the use of often toxic or environmentally undesirable components of the glass melting composition. Even a small amount of bubbles in the glass is unacceptable in terms of its quality. Efforts to accelerate this process and achieve high glass quality, as well as to significantly reduce energy consumption, have led to the use of fining agents (most commonly used today are antimony trioxide combined with oxidant and sodium sulphate often combined with a reducing agent), and possibly other methods, to speed up the bubble removal process. In addition to the traditional chemical effect of fining agents, which release gases from the glass into the bubbles and thus increase the size of the bubbles, which as a consequence of buoyancy rise rapidly to the surface, melt saturation with rapidly diffusing gases such as helium is used. alone, or in combination with the force of gravity, accelerates the separation of bubbles from the melt. Another means is to use ultrasound to promote bubble growth and coalescence [1]. Another possibility is to adjust the shape and flow in the melting chamber so that the bubbles in the gravitational field have the shortest or easiest way to the surface [2-3] ,
V nedávné minulosti byly učiněny pokusy využít pro separaci bublin ze skloviny odstředivé síly, v analogii s odstřeďováním emulzí a suspenzí. Tento proces je ovšem třeba chápat spíše jako dostřeďování, neboť bubliny jako inkluze velmi malé hustoty se v odstředivém poli pohybují směrem ke středu rotace. Předpokládal se rychlý a dokonalý separační proces, avšak výsledky obou způsobů nebyly často dokonalé. Skla byla obvykle zbavena větších bublin, avšak obsahovala často i značné množství bublin malých aIn the recent past, attempts have been made to use centrifugal forces to separate bubbles from the enamel, analogous to centrifugation of emulsions and suspensions. However, this process is to be understood rather as centering, since bubbles as inclusions of very low density move in the centrifugal field towards the center of rotation. A rapid and perfect separation process was envisaged, but the results of both methods were often not perfect. The glass was usually free of larger bubbles, but often contained a significant amount of small bubbles
35. prachových, jejichž odstranění se nedařilo ani změnou parametrů odstřeďovacího procesu, nejčastěji zvýšením otáček. Při použití vysokých otáček pak přistoupily i náročné požadavky na pevnost rotujícího zařízení vzhledem k vysokému tlaku na jeho plášť.35. dust, whose removal was not successful even by changing the parameters of the spin process, most often by increasing the speed. When using high revolutions, the demanding requirements for the strength of the rotating device due to the high pressure on its casing came up.
Využití odstředivé síly bylo vyzkoušeno již dříve v některých firmách, zejména se jím, podle podaných patentů, zabývala firma Owens lllinois, lne. z Ohia, US. Existuje několik 5 jejich patentů zabývajících se čeřením skloviny v odstředivém poli.The use of centrifugal force has been tried before in some companies, especially according to the patents filed by Owens Illinois, Inc. from Ohio, US. There are several 5 of their patents dealing with the refining of glass in a centrifugal field.
Patent US 3 819 350 majitele Owens-lllinois, lne., US, publikovaný 25.6.1974, popisuje metodu a zařízení určené k rychlému tavení a čeřeni skloviny. Jedná se zde o modulový systém, který má za úkol značně urychlit celý proces tavení a homogenizace a tím celou výroby skla urychlit a zlevnit.U.S. Patent 3,819,350 to Owens-Illinois, Inc., US, published June 25, 1974, discloses a method and apparatus for rapidly melting and refining glass. It is a modular system that aims to greatly accelerate the entire process of melting and homogenization and thereby speed up and reduce the cost of glass production.
10a První částí zařízení je tavící agregát. Sem je přiváděn kmen, je ohříván a taven.10a The first part of the apparatus is a melting aggregate. Here the trunk is fed, heated and melted.
Vznikající směs taveniny a kmene je promíchávána míchadlem. Vzniká utavená sklovina obsahující neroztavená zrnka písku, šlíry a velké množství bublin.The resulting melt-batch mixture is agitated with a stirrer. Melted glass is formed containing molten grains of sand, cords and a large number of bubbles.
Tato tavenina je přivedena do druhé části zařízení. Ve druhém agregátu jsou umístěny topné elektrody a míchací zařízení. Zde je sklovina vystavena vyšší teplotě a střihovému 15' tření díky otáčejícímu se válci uvnitř agregátu. Dojde k rozpuštění křemenných zrn, šlír a k dokončení všech reakcí. V tavenině však stále zůstává velké množství plynných inkluzi.This melt is fed to the second part of the apparatus. Heating electrodes and mixing devices are located in the second unit. Here, the glass is exposed to higher temperature and shear 15 'due to the rotating cylinder inside the aggregate. Quartz grains, cords, and all reactions will be dissolved. However, a large amount of gaseous inclusions remains in the melt.
Tato napěněná sklovina je přivedena do třetí části zařízení. Zde je sklovina vystavena odstředivé síle. Dochází k odstraňování bublin a vyčeřená a utavená sklovina je vypouštěna ze zařízení ke zpracování.This foamed glass is fed to the third part of the apparatus. Here the glass is exposed to centrifugal force. Bubbles are removed and the clarified and melted glass is discharged from the processing plant.
20. Využitím tohoto zařízeni je možné dosáhnout stejného výkonu tun/den jako v tradičních tavících zařízeních, avšak se značnou úsporou místa potřebného pro tavící aparát a doby potřebné k utavení skloviny o přijatelné kvalitě.20. By using this apparatus, it is possible to achieve the same tons / day power as in traditional melting plants, but with considerable savings in the space required for the melter and the time required to melt glass of acceptable quality.
Podrobný popis třetího agregátu tohoto zařízení, odstředivky, uvádí patent GB 1 360 916, majitele Owens-lllinois, lne., US, publikovaný 24.6.1974. Předem utavená 25> sklovina s velkým množstvím bublin je vlita do válce odstředivky. Na vtoku skloviny v horní části válce je umístěn talíř s několika otvory. Ten má za úkol rozvádět natékající sklovinu ke stěnám válce odstředivky. Na spodní straně válce je umístěn další podobný kroužek, ovšem s jinak rozmístěnými otvory než je běžné - po obvodu. Má také za úkol odvádět sklovinu zpět ke stěnám válce odstředivkyA detailed description of the third unit of this centrifuge apparatus is disclosed in GB 1 360 916, owned by Owens-Illinois, Inc., US, published June 24, 1974. Pre-melted glass with a large number of bubbles is poured into the centrifuge cylinder. A plate with several holes is placed on the glass inlet at the top of the cylinder. It is intended to distribute the flowing glass to the walls of the centrifuge cylinder. On the underside of the cylinder is located another similar ring, but with differently spaced holes - as usual - around the perimeter. It also has the task of drawing the glass back to the walls of the centrifuge cylinder
V preferovaném uspořádání je vzdálenost vrcholu paraboloidu a dna válce minimálně poloviční, lépe stejná, jako délka paraboloidu.In a preferred embodiment, the distance between the top of the paraboloid and the bottom of the cylinder is at least half, preferably equal to the length of the paraboloid.
Podobně jako v předchozím patentu, též GB 1 416 027 majitele Owens-lliinois, lne., US, publikovaný 3. 12. 1975. 6.1974, přináší metodu a zařízení pro čeření taveného skla.As in the previous patent, GB 1 416 027 of Owens-Illinois, Inc., US, published December 3, 1975. 6.1974, discloses a method and apparatus for refining molten glass.
Zařízení je podobné jako v předchozím případě: válec odstředivky s nátokem a horním 35 víčkem s otvory. Rozdílný je výtok skloviny z odstředivky. V tomto případě není výtok skloviny ve středu válce, ale po jeho obvodu výtokovými kanálky.The device is similar to the previous example: centrifuge cylinder with inlet and top 35 lid with holes. The outflow of glass from the centrifuge is different. In this case, the glass outlet is not in the center of the cylinder, but along its periphery through the outlet channels.
yy
Bylo odzkoušeno několik režimů provozu tohoto zařízení:Several modes of operation of this device have been tested:
- tloušťka vrstvy skloviny je 1 palec (cca 25 mm);- the thickness of the glass layer is 1 inch (about 25 mm);
- tloušťka vrstvy skloviny se mění od 0,001 do 1 palce;the thickness of the glass layer varies from 0.001 to 1 inch;
- konstantní tloušťka vrstvy skloviny podél celé stěny odstředivky;a constant thickness of the glass layer along the entire wall of the centrifuge;
5, - sklo je s i bez přítomnosti čeřiv.5, - the glass is with or without the presence of the fins.
Všechny výše zmiňované postupy a zařízení jsou určeny pro kontinuální provoz a velké výkony tavících agregátů. Uvedené postupy a zařízení umožňují sice vyčeření skloviny a odstranění velkých bublin, avšak nezbavují sklo prachových bublin, takže čeření skloviny je nedokonalé.All of the above-mentioned processes and equipment are designed for continuous operation and high power melting units. While these methods and devices allow the glass to clear and remove large bubbles, they do not clear the glass of the dust bubbles, so that the glass is finely imperfect.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí zařízením k čeření skloviny odstřeďováním, v němž se účinkem odstředivé síly provádí separace bublin ze skloviny.These disadvantages are overcome or substantially reduced by the glass clarifying device by centrifugation in which bubbles are separated from the glass by centrifugal force.
15, Zařízení k čeření skloviny odstřeďováním podle tohoto vynálezu zahrnuje nejméně jednu i15, The centrifugal clarification apparatus of the present invention comprises at least one
čeřící odstředivku. Postata tohoto vynálezu spočívá v tom, že nejméně jedna čeřící odstředivka zahrnuje rotující těleso válcovitého tvaru s obvodovým pláštěm, dnem a případně víkem, které vykazuje osovou symetrií v ose rotace rotujícího tělesa. Rotující těleso má celkový vnitřní prostor Vo, který je částečně naplněný sklovinou o obsahu Kurčenou k 20, čeření a který je spojen s okolní atmosférou pro únik bublin ze skloviny. Celkový vnitřní prostor Vo má střední poloměr rov rozmezí 0,05 -1,0 m; a celkovou výšku h0 v rozmezíclarifying centrifuge. It is an object of the present invention that the at least one fining centrifuge comprises a rotating body of cylindrical shape with a peripheral sheath, a bottom and optionally a lid having axial symmetry in the axis of rotation of the rotating body. The rotating body has a total internal space of V, which are partially filled with glass content of about 20 to Kurčenou, refining and which is connected with the surrounding atmosphere for the escape of bubbles from the melt. The total interior space V o has a mean radius r o of 0.05 -1.0 m; and the total height h 0 in the range
0,1 ~1,5 m. Podíl obsahu V rotujícího tělesa naplněného sklovinou určenou k čeření je ku celkovému vnitřnímu obsahu rotujícího tělesa v poměru V/Vo = 0,20 0,80. Počet otáček rotujícího tělesa čeřící odstředivky při odstřeďování je v rozmezí 10 ^200 rad.s1.0.1 ~ 1.5 m. The content proportion of the rotating body filled with glass intended for refining is internal to the total content of the rotating body in the ratio V / V o = 0.20 0.80. The rotational speed of the rotating body of the fining centrifuge during centrifugation is in the range of 10 ^ 200 rad.s 1 .
2f>. Hlavní výhodou tohoto vynálezu je, že při čeření skloviny odstřeďováním, dochází k separaci bublin, aniž by se bubliny ve sklovině rozpouštěly. Při optimálním vedení čeření skloviny odstřeďováním, při nárokovaném rozmezí poloměru a výšky vnitřního prostoru rotujícího tělesa čeřící odstředivky, jeho definovaném naplnění sklovinou a při nárokovaném rozmezí otáček rotujícího tělesa, lze v překvapivě krátké době dosáhnout odstřeďování 30' bublin ze skloviny, v časovém intervalu desítek až tisíc sekund i pro nejmenší bubliny o poloměru v rozmezí 5x10'5m až 1x10’4 m. Dochází tak k účinnému odstranění i těch nejmenších prakticky očekávaných bublin ze skloviny s poloměrem v rozmezí 5x10’5 m až 1x10'4 m, což doposud nebylo dosahováno.2f>. The main advantage of the present invention is that when clarifying the glass by centrifugation, bubbles are separated without dissolving the bubbles in the glass. With optimum guiding of the glass melting by centrifuging, with the claimed radius and height range of the rotating body of the fining centrifuge, its defined filling with glass and with the claimed rotational speed of the body, spinning 30 'bubbles from the glass can be surprisingly short. thousands of seconds even for the smallest bubbles with a radius of 5x10 ' 5 m to 1x10' 4 m. This effectively removes even the smallest practically expected bubbles from glass with a radius of 5x10 ' 5 m to 1x10' 4 m, which has not been achieved.
Řešení umožňuje využití i více čeřících odstředivek. Např., sklovina tavenáThe solution allows the use of more clarifying centrifuges. For example, molten glass
35. kontinuálně, může být zpracovávána paralelně ve více odstředivkách s časově posunutým režimem potřebnou dobu a teprve potom může postoupit do dalšího kroku. Čeření lze provádět ve velmi širokém rozmezí teplot 1000 j°d - - 1600 °C, přičemž pro většinu35. Continuously, it can be processed in parallel in multiple centrifuges with a time-shifted mode for the necessary time before moving on to the next step. The finings can be carried out in a very wide temperature range of 1000 ° C - 1600 ° C, with most of them
X průmyslových skel je reálná oblast rozmezí 1200rd - .1500 °C. Vyšší teploty jsou určeny pro tvrdší typ skel, jako jsou např. borosilikátová skla nebo skla pro LCD obrazovky. Nižší teploty jsou vhodné pro měkká skla, např. vysoce alkalická skla nebo vysoce olovnatá skla.X industrial glass is a real range of 1200rd - .1500 ° C. Higher temperatures are designed for harder glass types, such as borosilicate glass or LCD screen glass. Lower temperatures are suitable for soft glasses, eg highly alkaline glasses or highly lead glasses.
Definovaná rozmezí velikosti zařízení, teplot skloviny a průměrné rychlosti bublin byla 5 získána matematickým modelováním a experimentálními zkouškami.Defined ranges of device size, glass temperatures and average bubble velocities were obtained by mathematical modeling and experimental tests.
Podobnosti mezi chováním bublin v různých sklech z hlediska jejich separace od taveniny, zjištěné řadou nezávislých měřeni, je využito pro postup jednoduchého přenosu optimálních podmínek z modelového skla, na němž byly získány základní poznatky o chování bublin v rotující tavenině, na jiná průmyslová a speciální skla.The similarities between the behavior of bubbles in different glasses in terms of their separation from the melt, as determined by a series of independent measurements, are used for the procedure of simple transfer of optimal conditions from model glass, where basic knowledge of bubbles in rotating melt has been obtained. .
Tento přenos se uskuteční pomocí, souboru výpočetních dat na modelovém skle, seskupených do několika empirických rovnic, a s použitím teplotní závislosti rychlosti růstu bublin, za podmínek bez aplikace odstředivé sily, která se změří laboratorně na skle, které má být použito pro proces odstřeďování.This transfer is accomplished by a set of computational data on a model glass, grouped into several empirical equations, and using temperature dependence of bubble rate, under conditions without application of centrifugal force, which is measured laboratory on the glass to be used for the centrifugation process.
Získaná data zahrnují optimální frekvenci otáček daného rotujícího válce při jeho zadaném plnění taveninou a při zadané teplotě procesu a očekávanou dobu odstranění odhadnuté nejmenší přítomné bubliny, startující ze známé nejnevýhodnější polohy ve válci s taveninou.The data obtained include the optimum rotational speed of a given rotating cylinder at a given melt feed and at a specified process temperature and the expected removal time of the estimated smallest bubble present starting from the known most disadvantageous position in the melt cylinder.
Původní v tomto souboru znalostí je také přenos optimálních podmínek na jiný typ skla. Tento přenos se děje na základě;The original in this set of knowledge is also the transfer of optimal conditions to another type of glass. This transmission is based on;
2tf. a) Zjištěni rychlosti růstu bublin ve skle, které má být odstřeďováno, v laboratoři za podmínek bez použití odstředivé síly.2tf. (a) Determine the rate of bubble growth in the glass to be centrifuged in the laboratory under conditions without the use of centrifugal force.
b) Přenos výsledků laboratorního měření pomocí empirických rovnic udávajících optimální podmínky pro modelové sklo v definovaném rozmezí vyšetřovaných podmínek, tj. v oblasti rychlosti růstu kritické bubliny, u běžných skel a 25 odpovídajícímu teplotnímu rozmezí čeřících teplot, a pro rotující válcovitá tělesa nárokovaných rozměrů a nárokovaného plněni.b) Transmission of laboratory measurement results using empirical equations giving optimum conditions for model glass within a defined range of investigated conditions, i.e., critical bubble growth rate, for conventional glasses and 25 corresponding temperature range for refining temperatures, and for rotating cylindrical bodies of claimed dimensions and claimed filling.
Rotující těleso vykazující rotační tvar s osovou symetrií, je např. válec či kónus. Válec je nejvýhodnějším provedením z hlediska výroby i funkce v provozu. Těleso odstředivky válcového tvaru je výhodné z hlediska samotného odstřeďování při rotaci, kdy viskózní 30 kapalina během odstřeďování za vyšších otáček může vytvořit na vnitřní stěně pláště tělesa odstředivky téměř rovnoměrnou vrstvu, přispívající k rovnoměrnému odstřeďování a separaci bublin v této tloušťce skloviny. Těleso odstředivky může rotovat kolem své svislé osy, může rotovat i v ose kolmé ke svislé ose a může rotovat i při ose nakloněné, přičemž při naplnění tělesa i jeho výtoku je výhodné využit gravitace a rotující těleso odstředivky natočit v tomto 35 smyslu. Tedy, čeřící odstředivka má osu rotace, která může být nakláněna z vertikální polohy do horizontální polohy i šikmé polohy, ale preferována je vertikální poloha.A rotating body having a rotational shape with axial symmetry is, for example, a cylinder or a cone. The roller is the most advantageous design in terms of production and function in operation. The cylindrical centrifuge body is advantageous in terms of spin rotation alone, when the viscous liquid during centrifugation at high speed can form an almost uniform layer on the inner wall of the centrifuge body shell, contributing to uniform centrifugation and bubble separation at this glass thickness. The centrifuge body can rotate about its vertical axis, it can also rotate in an axis perpendicular to the vertical axis, and can also rotate at an inclined axis, with gravity being used to fill and discharge the body and rotate the rotating centrifuge body in this sense. Thus, the fining centrifuge has an axis of rotation that can be tilted from a vertical position to a horizontal position as well as an inclined position, but a vertical position is preferred.
4'4 '
Toto optimální, a dokonce nastavitelné nárokované rozmezí daných hodnot podle jednotlivých případů, které musí být navzájem sladěné, je výsledkem několikaletého výzkumu a vývoje.This optimal and even adjustable claimed value range according to individual cases, which must be coordinated with each other, is the result of several years of research and development.
Při nižší nárokované hranici středního poloměru r0 vnitřního prostoru rotujícího tělesa, 5' bude čeřící zařízení zabírat menší prostory.When the lower limit of the claimed mean radius r 0 of the internal space of the rotating body 5 'is a clearing device occupy a smaller space.
Při vyšším nárokovaném středním poloměru r0 vnitřního prostoru rotujícího tělesa, se dá předpokládat, že zařízení sice bude robustní a těžké, avšak bude možný při stejném plnění čeřící odstředivky sklovinou vyšší výkon.At higher claimed mean radius r 0 of the internal space of the rotating body, it can be assumed that although the device is robust and heavy, but will be possible with the same implementation fining glass centrifuge higher performance.
Při menší nárokované výšce h0 rotujícího tělesa, může mít rotující těleso větší střední 10 poloměr r0 vnitřního prostoru, a rotující těleso bude mít tvar podobný disku, v tom případě např. bude vhodné, aby rotující těleso bylo opatřeno dnem i víkem.When claimed smaller height h 0 of the rotating body, the rotating body may have a larger mean radius r 0 10 internal space, and a rotating body will have a shape similar to the disc, in which case e.g. be preferred that the rotating body is equipped with a bottom and a lid.
Při vyšší nárokované výšce h0 rotujícího tělesa, může mít rotující těleso nižší střední poloměr r0 vnitřního prostoru, a čeřící odstředivka bude mít tvar protáhlého válce či kónusu a v takových případech nebude muset mít čeřící odstředivka víko.At higher claimed height h 0 of the rotating body, the rotating body may have a lower mean radius r 0 of the internal space, and the refining centrifuge will have the shape of an elongated cylinder or a cone, and in such applications will need to have a clarifying centrifuge lid.
Nárokované rozmezí plnění rotujícího tělesa sklovinou je takové, aby sklovina nevyplnila celý prostor uvnitř rotujícího tělesa čeřící odstředivky, a aby vzniklý volný prostor měl tvar rotačního paraboloidu, jehož výška roste s otáčkami a posléze se podobá cylindrické mezivrstvě konstantní tloušťky. Je kontrolována rychlost rotace, a množství skloviny v odstředivce po naplněni tělesa,, tak aby sklovina nevyplnila celý prostor uvnitřThe claimed range of filling of the rotating body with glass is such that the glass does not fill the entire space inside the rotating body of the fining centrifuge, and the resulting free space has the shape of a rotating paraboloid whose height increases with rotation and eventually resembles a cylindrical interlayer of constant thickness. The rotation speed, and the amount of glass in the centrifuge after filling the body, are controlled so that the glass does not fill the entire space inside
20. válce odstředivky. Rotace způsobuje radiálně se zvyšující tlakový gradient, jenž nutí bubliny migrovat radiálně k hladině skloviny.20th centrifuge cylinders. The rotation causes a radially increasing pressure gradient which forces the bubbles to migrate radially to the enamel surface.
Při menším podílu naplnění rotujícího tělesa sklovinou, než je nárokovaná spodní hranice, vykáže odstředivka příliš malý výkon na jedno naplnění. Při vyšším podílu naplnění rotujícího tělesa viskózní sklovinou, nad horní nárokovanou hranici, může dojít k rozpuštění 25 malých bublin u pláště válcovitého rotujícího tělesa, což by značně prodloužilo dobu jejich úplného odstranění.At a smaller proportion of the fill of the rotating body with the glass than the claimed lower limit, the centrifuge will show too little power per fill. At a higher proportion of filling of the rotating body with viscous glass, above the upper claimed limit, 25 small bubbles may dissolve at the casing of the cylindrical rotating body, which would considerably prolong their complete removal time.
Při nižším počtu otáček rotujícího tělesa, než je nárokovaná spodní hranice, bylo zjištěno, že nemusí být splněna podmínka účinné a dostatečné separace bublin u dna válcovitého rotujícího tělesa. Při vyšším počtu otáček rotujícího tělesa, nad horní 30 nárokovanou hranici, dochází opět k rozpuštění malých bublin u pláště válce, což by opět značně prodloužilo dobu potřebnou pro jejich odstranění. Rovněž by se zvyšovaly nároky na materiál odstředivky. Rychlost rotace by měla být volena taková, aby byla vytvořena optimální radiální tloušťka skla na povrchu vnitřního pláště rotujícího tělesa čeřící odstředivky. V praxi pro kontinuální čeření, nevyčeřená sklovina natéká do rotujícího tělesa '35 takovou rychlosti, aby v něm zůstávalo stále stejné množství skloviny a aby sklo vytékalo dole z tělesa převážně u středové osy.At a lower number of rotations of the rotating body than the claimed lower limit, it has been found that the condition of effective and sufficient bubble separation at the bottom of the cylindrical rotating body may not be met. At a higher number of revolutions of the rotating body, above the upper limit of the claimed limit, the small bubbles in the cylinder housing again dissolve, which would again considerably prolong the removal time. The demands on the centrifuge material would also increase. The rotation speed should be chosen such that an optimum radial thickness of the glass is formed on the surface of the inner casing of the rotating body of the fining centrifuge. In practice for continuous fining, the uncleaned glass flows into the rotating body 35 at a rate such that the same amount of glass remains there and that the glass flows down from the body predominantly at the central axis.
Tento vynález, ve srovnání s tradičním odstřeďováním, odstraňuje bubliny poměrně rychle. Při zachování optimálních podmínek by sklovina neměla obsahovat žádné bubliny větší než 0,1 mm; tedy, sklovina by měla být prosta bublin, protože menší bubliny než průměru 0,1 mm se ve sklovině nepředpokládají. Průměrná dobou zdržení sklovinyThis invention removes bubbles relatively quickly compared to traditional spinning. While maintaining optimum conditions, the glass should not contain any bubbles larger than 0.1 mm; thus, the glass should be free of bubbles, since smaller bubbles than 0.1 mm in diameter are not expected in the glass. The average residence time of the glass
5. v odstředivce je okolo 15 minut nebo kratší. Doba odstřeďování závisí zejména na teplotě v tavenině skla - sklovině.5. in the centrifuge is about 15 minutes or less. The spin time depends mainly on the temperature in the glass melt - glass.
Pro některé případy zařízení, zejména velké výšky h0 a nízkého středního poloměru r0 rotujícího tělesa čeřící odstředivky, může být rotující těleso na konci přivráceném nátoku skloviny otevřené. Toto otevřené ústí slouží jako nátokový otvor skloviny. To předpokládá ló. menší množství odstřeďované skloviny, což se týká např. luxusních nebo speciálních typů sklovin. Toto řešení připadá v úvahu při kontinuálním průběhu čeření.For some cases the device, in particular a height h 0, and low mean radius r 0 of the rotating body clarifying centrifuge may be a rotating body at the inlet end toward the open glass. This open mouth serves as a glass inlet opening. This assumes lo. smaller amounts of centrifuged glass, such as luxurious or special types of glass. This solution is contemplated in the continuous flow of the finings.
Ve většině výhodných uskutečnění čeřící odstředivky, rotující těleso čeřící odstředivky na straně přivrácené nátoku skloviny obsahuje víko s nejméně jedním vratně uzavíratelným otvorem pro nátok skloviny a na straně přivrácené výtoku skloviny obsahuje dno s nejméně 15 jedním uzavíratelným otvorem pro výtok skloviny. Čeřící odstředivka se dnem a víkem je nejvýhodnější aplikace vynálezu, která zajišťuje bezpečný průběh čeření v uzavřeném prostoru. Otvory ve víku a dně zajišťují nerušený, případně regulovatelný nátok a výtok skloviny a odvod plynů. Otvory pro nátok a/nebo výtok skloviny mohou být situovány v ose rotace tělesa čeřící odstředivky, nebo mimo ně.In most preferred embodiments of the refining centrifuge, the rotating refining body of the enamel inlet-side comprises a lid with at least one reversible closable glass inlet opening and at the enamel-face side comprises a bottom with at least 15 one closable glass outlet opening. The bottom and lid fining centrifuge is the most advantageous application of the invention which ensures a safe fining process in a confined space. The openings in the lid and bottom ensure an undisturbed or adjustable glass inlet and outlet and gas evacuation. The glass inlet and / or outlet openings may be located on or off the axis of rotation of the fining centrifuge body.
2Ó Čeřící odstředivka může být neotápěná v případě výborné tepelné izolace válce nebo při rychlém čeření menšího množství čeřené skloviny odstřeďováním.2Ó The fining centrifuge may be unheated in case of excellent thermal insulation of the cylinder or in the case of rapid fining of a smaller amount of fined glass by centrifugation.
Ve většině výhodných uskutečnění čeřící odstředivky, a v praktickém využití pro většinu sklovin v teplotním rozmezí 1000 -^1600 °C, a též podle technických a konstrukčních možností, je čeřící odstředivka otápěna plynem nebo elektricky, případně mikrovlnným 25 ohřevem.In most preferred embodiments of the fining centrifuge, and in practical use for most of the glass melts in the temperature range of 1000 - 1600 ° C, and also according to technical and design possibilities, the fining centrifuge is heated by gas or electrically or microwave heating.
Pro většinu konkrétních řešení je výhodné, když rotující těleso, dno, boční stěny a případně víko čeřící odstředivky pro odstřeďování bublin ze skloviny, je zhotoveno ze žáruvzdorné keramiky, nebo žáruvzdorného kovu či slitiny, a je tepelně izolováno, a má vnější kovový plášť. Toto řešení připadá v úvahu pro většinu běžných sklovin, čeřených 30 v teplotním rozmezí 1000m,1 600 °C.For most particular solutions, it is preferable that the rotating body, the bottom, the side walls and, optionally, the lid of the fining centrifuge for centrifuging bubbles from the glass is made of refractory ceramic or refractory metal or alloy and is thermally insulated and has an outer metal sheath. This solution is possible for most common glass melted 30 in the temperature range of 1000m, 1600 ° C.
Při kontinuálním čeření musí být zajištěn kontinuální průtok skloviny čeřícím zařízením, tj. musí být zajištěna a seřízena rychlost nátoku skloviny, odpovídající rychlosti výtoku skloviny.In continuous fining, a continuous flow of glass through the fining apparatus must be ensured, i.e. a rate of enamel inflow corresponding to the enamel flow rate must be ensured and adjusted.
Rotující těleso může obsahovat nepéně jeden vratně uzavíratelný otvor pro nátok 35 viskózni kapaliny, zejména skloviny, situovaný s výhodou ve vratně uzavíratelném víku. Víko není nezbytně nutné v případě úzkého rotujícího tělesa odstředivky, a potom je pro nátok viskózni tekutiny určena celá tato plocha. U většiny případů se však předpokládá využitíThe rotating body may comprise at least one reclosable opening for the inlet 35 of the viscous liquid, in particular glass, situated preferably in the reclosable lid. The lid is not necessarily required in the case of a narrow rotating centrifuge body, and then the entire area is determined for the viscous fluid inlet. However, recovery is expected in most cases
V i * vratně uzavíratelného víka, s jedním vtokovým otvorem pro malé množství viskózní kapaliny, nebo více vtokových otvorů u těles většího průměru na nátoku, a většího množství odstřeďované tekutiny.In a reclosable lid, with one orifice for a small amount of viscous liquid, or more orifices for larger diameter inlets, and a larger amount of centrifuged fluid.
Rotující těleso také může obsahovat nejméně jeden vratně uzavíratelný otvor pro výtok skloviny, situovaný s výhodou ve dnu rotujícího tělesa. Výtok skloviny, může být situován v rotujícím tělesu odstředivky kdekoliv, ale toto umístění je nejjednodušší jak pro výrobu, tak pro provoz. Podle velikosti typu rotujícího tělesa odstředivky a množství viskózní kapaliny pro separaci bublin z ní, může být těchto otvorů i více v jednom tělese. U typů rotujících těles s malým průměrem, např. u těles konického typu, dole se zužujících, může sloužit jako otvor ld pro výtok i celé dno.The rotating body may also comprise at least one reversibly closable glass outlet opening, preferably located in the bottom of the rotating body. The glass effluent can be located anywhere in the rotating centrifuge body, but this location is easiest for both production and operation. Depending on the size of the rotating body of the centrifuge and the amount of viscous liquid to separate the bubbles therefrom, these openings may be more than one in the body. In the case of small-diameter rotating bodies, for example conical-type bodies tapering at the bottom, it can serve as an outlet opening 1d for the entire bottom.
Rotující těleso nemusí nebo může být otápěno. Otop nemusí být realizován v případě, že se jedná o menší množství odstřeďované viskózní tekutiny nebo o rychlé vyčeření bublin, kde vzhledem ke krátké době setrvání skloviny v rotujícím tělese též není nutný ohřev čeřící odstředivky.The rotating body may or may not be heated. Heating does not have to be realized in the case of a smaller amount of centrifuged viscous liquid or a rapid clearing of bubbles, where, due to the short residence time of the glass in the rotating body, heating of the fining centrifuge is also not necessary.
15. Rotující těleso může být otápěno, a to v případě odstřeďování sklovin při vysokých teplotách a větším množství, např. plynem čit elektricky, případně mikrovlnami.15th rotating body may be heated with, in the case of centrifuging molten glass at high temperatures and greater quantities, e.g. gas or t electrically or microwaves.
Rotující těleso, určené pro odstřeďování bublin ze skloviny, je s výhodou zhotoveno ze žárovzdorné keramiky nebo žárovzdomého kovu či slitiny. Tyto odolné žárovzdorné materiály jsou použity proto, že teplota většiny sklovin, při odstřeďování a separaci bublin ve 20. skle čeřením, se pohybuje v rozmezí 1000 m600°C. Velmi záleží na typu skla, zda se jedná o skla měkčího typu, např. olovnatá a vysoce olovnatá, u nichž se předpokládá nižší teplota pro čeření. Teplota většiny běžných skel při čeřeni se bude pohybovat cca 1400 °C, u tvrdšího typu skel, např. borosilikátových se předpokládá vyšší teplota.The rotating body intended to centrifuge the bubbles from the glass is preferably made of a refractory ceramic or a refractory metal or alloy. These resistant refractory materials are used because the temperature of most of the glass when centrifuging and separating bubbles in the 20th glass by refining is in the range of 1000 m600 ° C. It depends very much on the type of glass, whether the glass is of a softer type, eg lead and highly lead, which is expected to have a lower clarifying temperature. The temperature of most conventional glasses during clarification will be about 1400 ° C, in case of harder glasses, eg borosilicate glasses, higher temperatures are expected.
Zařízení pro čeření skloviny odstřeďovánim, může být určeno pro přetržitý provoz 25 pro menší množství odstřeďované viskózní kapaliny, zejména skloviny, a to např. sklovin tavených ručně nebo luxusních sklovin. Zde se předpokládá, že k čeření bude stačit jedno rotující těleso odstředivky. Zařízení může pracovat též pro větší množství odstřeďované skloviny, kde se předpokládá využití více rotujících těles odstředivky, uspořádaných tak, že jejich režimy jsou navzájem časově posunuty, např. při karuselovém uspořádání.The glass clarifying device by centrifugation can be designed for continuous operation 25 for a smaller amount of centrifuged viscous liquid, in particular glass, for example glass melted by hand or luxury glass. Here it is assumed that one rotating centrifuge body will suffice for clarification. The apparatus may also operate for a larger amount of centrifuged glass, where it is envisaged to utilize multiple rotating centrifuge bodies arranged so that their modes are offset in time relative to each other, e.g. in a carousel arrangement.
Čeřící účinek odstraněných plynných inkluzí může být zvýšen optimalizací otáček, teploty, residenční doby, nebo kombinací těchto podmínek nebo změnou rozměrů čeřícího zařízení.The fining effect of the removed gaseous inclusions can be enhanced by optimizing the speed, temperature, residence time, or a combination of these conditions, or by changing the dimensions of the fining device.
Nevyčeřené sklo je přivedeno do rotujícího tělesa čeřící odstředivky, který rotuje okolo středové, v podstatě vertikální, osy. Sklo stéká vlivem gravitační síly dolů po vnitřní stěněThe uncleaned glass is fed to a rotating body of the fining centrifuge which rotates about a central, substantially vertical axis. The glass flows down on the inner wall under the influence of gravitational force
3Í rotujícího tělesa. Rychlost rotace, teplota a rychlost vtoku jsou takové, že sklovina vytváří radiální vrstvu na vnitřní stěně rotujícího tělesa a umožňuji vyčeřené sklovině po ukončení rotace opustit toto těleso vhodným výtokovým otvorem, s výhodou v radiálním směru.3I of the rotating body. The rate of rotation, temperature and inflow rate are such that the glass forms a radial layer on the inner wall of the rotating body and allows the clarified glass to leave the body through a suitable outlet opening, preferably in the radial direction, after the rotation has ended.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Vynález je podrobně popsán dále na příkladných provedeních, a objasněn pomocí schematických výkresů, z nichž rotující těleso odstředivky představuje:The invention is described in detail below with reference to exemplary embodiments and illustrated by schematic drawings, of which a rotating centrifuge body represents:
Λ obr. 1 axonometrický pohled na rotující těleso čeřící odstředivky, bez skloviny, kde těleso je nahoře otevřené, dole má uzavřené dno, obr. 1a axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při naplnění sklovinou, obr. 1b axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při odstřeďování, a 10 obr. 1c axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při výtoku skloviny.Fig. 1 is an axonometric view of the rotating body of the fining centrifuge, without glass, where the body is open at the top, the bottom has a closed bottom, Fig. 1a is an axonometric view of the rotating body of the fining centrifuge when filled with glass; and Fig. 1c is an axonometric view of the rotating body of the fining centrifuge at the glass outlet.
obr. 2 axonometrický pohled na rotující těleso čeřící odstředivky, bez skloviny, kde těleso je otevřené nahoře, a s otvorem ve dnu, obr. 2a axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při naplnění sklovinou, A obr. 2b axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při odstřeďování,a obr. 2c axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při výtoku skloviny;Fig. 2 is an axonometric view of the rotating body of the fining centrifuge, without glass, with the body open at the top, with an opening in the bottom; Fig. 2a an axonometric view of the rotating body of the fining centrifuge when filled with glass; Fig. 2c is an axonometric view of this rotating centrifuge body at the glass outlet;
obr. 3 axonometrický pohled na rotující těleso čeřící odstředivky, bez skloviny, kde těleso má víko s otvorem, dole má uzavřené dno,Fig. 3 is an axonometric view of a rotating body of a clarifying centrifuge, without glass, where the body has a lid with an opening, its bottom is closed,
2Q obr. 3a axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při naplnění sklovinou, obr. 3b axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při odstřeďování, a obr. 3c axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při výtoku skloviny;Fig. 3a is an axonometric view of the rotating clarifier centrifuge body when filled with glass, Fig. 3b is an axonometric view of the rotating centrifuge body during centrifugation, and Fig. 3c is an axonometric view of the rotating clarifier centrifuge body at the glass outlet;
obr. 4 axonometrický pohled na rotující těleso čeřící odstředivky, bez skloviny, kde těleso má 2Š otvor ve víku i dně, obr. 4a axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při naplnění sklovinou, obr. 4b axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při odstřeďování, a obr. 4c axonometrický pohled na toto rotující těleso čeřící odstředivky při výtoku skloviny.Fig. 4a is an axonometric view of a rotating clarifier centrifuge body, without glass, wherein the body has a 2Š hole in the lid and bottom, Fig. 4a is an axonometric view of the rotating clarifier centrifuge body when filled with glass; 4c is an axonometric view of the rotating body of the fining centrifuge at the glass outlet.
Na dalších obrázcích jsou znázorněny různé závislosti související s odstraňováním bublin ze skloviny při čeření odstřeďováním.In the following figures, various dependencies related to the removal of bubbles from the enamel during clarification by centrifugation are shown.
Obr. 5 znázorňuje závislost doby potřebné k odstranění nejmenší bubliny ze skloviny na rychlosti rotace.Giant. 5 shows the dependence of the time taken to remove the smallest bubble from the glass to rotate.
Obr. 6 znázorňuje závislost doby vyčeření na rychlosti růstu bublin ze skloviny za podmínek bez uplatnění odstředivé síly.Giant. 6 shows the dependence of the clarification time on the rate of growth of bubbles from the glass under conditions without the application of centrifugal force.
XX
- s i- with i
l ll l
· 1 « ·· 1 «·
Obr. 7 znázorňuje závislost optimální doby odstranění bubliny o poloměruGiant. 7 depicts the optimal time to remove a bubble of radius
5x10’5 a 1x10'4m na průměrné tloušťce vrstvy skloviny při 1400 °C.5x10 ' 5 and 1x10' 4 m on the average thickness of the enamel layer at 1400 ° C.
5' Obr. 8 znázorňuje závislost optimální doby odstranění bubliny o poloměruFIG. 8 depicts the optimum time to remove a bubble of radius
5x10'5 a 1x10_4m na průměrné tloušťce vrstvy skloviny při 1450 °C.5 x 10 -5 and 1 x 10 -4 m at an average glass layer thickness at 1450 ° C.
Obr. 9 znázorňuje závislost optimální doby odstranění bubliny o poloměruGiant. 9 depicts the optimum time to remove a bubble of radius
5x10'5 a 1x10’4 m na průměrné tloušťce vrstvy skloviny při 1500 °C.5x10 ' 5 and 1x10' 4 m at the average thickness of the enamel layer at 1500 ° C.
Obr. 10 znázorňuje závislost optimální úhlové rychlosti rotace rotujícího tělesa na průměrné tloušťce vrstvy skloviny pro bublinu o poloměru 5x10'5 m při polovičním plnění rotujícího tělesa sklovinou.Giant. 10 shows the dependence of the optimum angular velocity of rotation of the rotating body on the average thickness of the enamel layer for a bubble having a radius of 5x10 -5 m when half-filling the rotating body with glass.
Obr. 11 znázorňuje závislost součinu úhlové rychlosti rotace rotujícího tělesa a optimální doby odstranění bubliny o poloměru 5x10’5 m na stupni plnění rotujícího tělesa sklovinou.Giant. 11 depicts the product of the angular velocity of rotation of the rotating body and the optimum bubble removal time with a radius of 5x10 5 m to the degree of filling of the rotating body with glass.
Obr. 12 znázorňuje průměrné rychlosti růstu bublin ve sklovině bez účinku odstředivé 20 síly a v optimálním případě skloviny rotující ve válci poloměru 0,25 m a s polovičním plněním sklovinou, jako funkce teploty.Giant. 12 shows the average bubble growth rates in the glass without the effect of centrifugal force and, optimally, glass rotating in a cylinder of radius of 0.25 m and with half glass filling as a function of temperature.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Příklad 1Example 1
Čeřící odstředivkaCrushing centrifuge
Zařízení k čeření skloviny 7 odstřeďováním může být určeno pro přetržitý provoz.The glass clarifying device 7 by centrifugation can be designed for continuous operation.
Jeho podstatná část, čeřící odstředivka může být otápěna plynem nebo elektricky, případně mikrovlnným ohřevem (neznázorněno). Rotující těleso 1., dno 3, plášť 4 a případně víko 2 čeřící odstředivky pro odstřeďování bublin ze skloviny 7, je obvykle zhotoveno ze žáruvzdorné keramiky nebo žáruvzdorného kovu či slitiny, s vnějším ocelovým pláštěm a případně je pod ocelovým pláštěm tepelná izolace. Zařízení k čeření skloviny 7 35 odstřeďováním může zahrnovat různé typy tělesa 1_čeřící odstředivky, z nichž některá jsou uvedena dále.A substantial part of it, the clarifying centrifuge, can be heated by gas or electrically, or by microwave heating (not shown). The rotating body 1, the bottom 3, the casing 4 and optionally the lid 2 of the fining centrifuge for centrifuging bubbles from the glass 7 is usually made of a refractory ceramic or refractory metal or alloy, with an outer steel jacket and optionally thermal insulation under the steel jacket. The centrifugal clarification apparatus 7 35 may include various types of clarifying centrifuge body 7, some of which are listed below.
Na obr. 1 je axonometrický znázorněno rotující těleso 1 čeřící odstředivky pro zařízení k čeření skloviny 7 odstřeďováním. V rotujícím tělese 1 se účinkem odstředivé síly provádí separace bublin ze skloviny 7, aniž by přitom docházelo k rozpuštění bublin ve sklovině 7. Rotující těleso 1. má válcovitý plášť 4, horní plochu na straně přivrácené nátoku skloviny 7,FIG. 1 shows an axonometric rotating centrifuge body 1 for a glass refining device 7 by centrifugation. In the rotating body 1, the bubbles are separated from the glass 7 by centrifugal force without dissolving the bubbles in the glass 7. The rotating body 1 has a cylindrical shell 4, the upper surface on the side facing the glass inlet 7,
S. a protilehlou dolní plochu tvořenou dnem 3. Rotující těleso 1 čeřící odstředivky má rotační tvar s osovou symetrií shodnou s jeho osou 8.And the opposite bottom surface formed by the bottom 3. The rotating body 1 of the fining centrifuge has a rotational shape with axial symmetry coinciding with its axis 8.
Na obr. 1 je znázorněno prázdné rotující těleso i čeřící odstředivky, bez skloviny 7, které je nahoře otevřené, a dole je uzavřeno dnem 3 bez otvoru pro výtok skloviny 7. Těleso 1 má tedy horní plochu na straně přivrácené nátoku skloviny 7 zcela otevřenou, a tato IQ otevřená horní plocha slouží jako nátokový otvor 5 skloviny 7 do celkového vnitřního prostoru Vo rotujícího tělesa 1_.Figure 1 shows an empty rotating body and a clarifying centrifuge, without glass 7, which is open at the top, and closed at the bottom by a bottom 3 without the glass outlet 7. The body 1 thus has an upper surface on the side facing the glass inlet 7. and the open upper surface 10 serves as the inlet opening 5 of the glass 7 into the total interior space V of the rotating body 7.
Na obr. 1a je znázorněno rotující těleso 1 těsně po naplnění sklovinou 7. Na tomto obr. 1a je naznačen šipkou směr 9 nátoku skloviny 7 do tohoto typu rotujícího tělesa 1_ čeřící odstředivky, konečné množství skloviny 7 při naplnění rotujícího tělesa 1 o obsahu V, a 15 konečná hladina skloviny 7 v tělese 1 určené k čeření.Fig. 1a shows the rotating body 1 just after filling with glass 7. In this Fig. 1a the arrow 9 indicates the direction of the glass inlet 7 into this type of rotating centrifugal body 7, the final amount of glass 7 when filling the rotating body 1 containing V, and 15, the final glass level 7 in the body 1 to be fined.
Na obr. 1b je šipkou naznačen směr 11 rotace tohoto tělesa 1 čeřící odstředivky při odstřeďování skloviny 7, a též vytvoření parabolického útvaru skloviny 7 na vnitřní stěně pláště 4 a dnu 3 tělesa 1 během odstřeďování.In FIG. 1b, the arrow 11 indicates the rotation direction 11 of the fining centrifuge body 1 when the glass 7 is centrifuged, as well as the formation of a parabolic glass 7 on the inner wall of the housing 4 and the bottom 3 of the body 1 during centrifugation.
Na obr. 1c je naznačen směr 10 výtoku skloviny 7 z tohoto typu tělesa 1 po ukončení 20 odstřeďování a při pohledu na vylévání skloviny 7 horní otevřenou plochou tělesa 1 čeřící odstředivky.In Fig. 1c the direction 10 of the glass 7 outlet from this type of body 1 is indicated after the spin 20 has been completed and looking at the pouring out of the glass 7 through the upper open surface of the fining centrifuge body 1.
Na obr. 2 je znázorněn jiný typ tělesa 1 čeřící odstředivky, kde těleso i je opět jako v předchozím příkladu provedení otevřené nahoře, takže otevřená horní plocha slouží jako nátokový otvor 5 skloviny 7 do vnitřního prostoru Vo tělesa 1.. Avšak v tomto případě těleso 25 1 čeřící odstředivky má dno 3 opatřeno výtokovým otvorem 6.FIG. 2 shows another type of clarifying centrifuge body 1, where the body 1 is again open as above, so that the open top surface serves as an inlet opening 5 of the glass 7 into the interior space V of the body 1. However, in this case the centrifuge body 25 1 has a bottom 3 provided with an outlet opening 6.
Na obr. 3 je znázorněn další typ tělesa 1 čeřící odstředivky, bez skloviny 7, kde těleso 1 má uzavřené dno 3, bez otvoru pro výtok. Těleso 1 je však na své horní ploše opatřeno víkem 2 s nátokovým otvorem 5 pro nátok skloviny 7.FIG. 3 shows another type of clarifying centrifuge body 1, without glass 7, wherein the body 1 has a closed bottom 3, without an outlet opening. However, the body 1 is provided on its upper surface with a lid 2 with an inlet opening 5 for glass inlet 7.
Na obr. 4 je vyobrazen další typ tělesa 1 čeřící odstředivky, bez skloviny 7, jehož dno 3 30 je opatřeno centrálním výtokovým otvorem 6 pro výtok skloviny 7, a víko 2 je opatřeno nátokovým otvorem 5 pro nátok skloviny 7.FIG. 4 shows another type of refining centrifuge body 1, without glass 7, whose bottom 30 is provided with a central outlet 6 for glass outlet 7, and the lid 2 is provided with a glass inlet 5 for glass inlet 7.
Obdobně jako na obr. 1a je na obr. 2a, 3a, 4a znázorněn příslušný popsaný typ tělesa 1_ čeřící odstředivky, a to vždy v okamžiku naplnění sklovinou 7, která zaujímá obsahAs in FIG. 1a, FIGS. 2a, 3a, 4a show the respective type of clarifying centrifuge body 7 described, each time it is filled with glass 7 which occupies the
V. Na těchto obrázcích 1a, 2a, 3a, 4a je naznačen šipkou směr 9 nátoku skloviny 7 do tohoto 35’ typu tělesa 1 čeřící odstředivky příslušným nátokovým otvorem 5. Nátokový otvor 5 představuje buď celá otevřená horní plocha příslušného typu tělesa 1 jak je znázorněno na obr. 1a, 2a, nebo nátokový otvor 5 je vytvořen jako centrální otvor v horním vratně .10' » * * « uzavíratelném víku 2 tělesa, jak je znázorněno na obr. 3a, 4a. Na těchto obrázcích 1a, 2a, 3a, a 4a je patrná též hladina skloviny 7 v tělese 1., určená k čeření skloviny 7.In these Figures 1a, 2a, 3a, 4a, the arrow 9 indicates the inlet direction 9 of the molten glass 7 into this 35 'type of clarifying centrifuge body 1 through the respective inlet opening 5. The inlet opening 5 represents either the entire open top surface of the respective body type 1 as shown 1a, 2a, or the inlet opening 5 is formed as a central opening in the upper reciprocating body cover 2 as shown in FIGS. 3a, 4a. These figures 1a, 2a, 3a, and 4a also show the level of enamel 7 in the body 1 intended to clarify the enamel 7.
Obdobně jako na obr. 1b, je na obr. 2b, 3b, 4b znázorněn příslušný popsaný typ tělesa 1 čeřící odstředivky, a to v okamžiku rotace tělesa 1 se sklovinou 7. Směr 11 rotace 5' tělesa 1 je označen šipkou. Všechny typy těles 1 s.otáčí kolem svislé centrální osy 8 tělesa L Z obrázků je též patrné, že sklovina 7 při rotaci tělesa 1 vytváří paraboloid.Similar to FIG. 1b, FIGS. 2b, 3b, 4b show the respective described type of fining centrifuge body 1 at the moment of rotation of the glass body 1 with the glass 7. The direction of rotation 11 'of the body 1 is indicated by an arrow. All types of bodies 1 rotate about the vertical central axis 8 of the body 1. It can also be seen from the figures that the glass 7 forms a paraboloid when the body 1 is rotated.
Obdobně jako na obr. 1c je též na obr. 2c, 3c, 4c znázorněn příslušný popsaný typ tělesa 1 čeřící odstředivky, a to vždy v okamžiku vyléváni skloviny 7 z výtokového otvoru 6 tělesa 1. Směr 10 výtoku skloviny 7 z tělesa 1 je naznačen na obr. 1 c, 2c, 3c, 4c šipkou.2c, 3c, 4c, the respective described type of clarifying centrifuge body 1 is shown, at the moment of pouring of the glass 7 from the outlet opening 6 of the body 1. The direction 10 of the glass outlet 7 from the body 1 is indicated. 1c, 2c, 3c, 4c with an arrow.
Sklovina 7 vytéká z tělesa 1, které má plné dno 3 při naklonění tělesa 1., buď z otevřené horní plochy tělesa laného z nátokového otvoru 5 ve víku 2, které se při tomto úkonu stávají i výtokovými otvory 6, jak je znázorněno na obr. 1c, 3c.The glass 7 flows out of the body 1, which has a solid bottom 3 when the body 1 is tilted, either from the open top surface of the body made of the inlet opening 5 in the lid 2, which also become outlet openings 6 as shown. 1c, 3c.
V případě, kdy je dno 3 opatřeno ve dně 3 centrálním výtokovým otvorem 6 pro výtok, sklovina 7 vytéká z tohoto výtokového otvoru 6 ve dnu 3 vlastní vahou, bez naklánění tělesa 15 1, jak je znázorněno na obr. 2c, 4c.In the case where the bottom 3 is provided in the bottom 3 with a central spout 6 for the spout, the glass 7 flows out of this spout 6 in the bottom 3 by its own weight, without tilting the body 15 1 as shown in Figs. 2c, 4c.
Nejčastějši a nejvýhodnější volba typu tělesa je znázorněna na obr. 4, 4a, 4b, 4c s nátokovým otvorem 5 ve víku 2 tělesa 1 a výtokovým otvorem 6 ve dnu 3 tělesa 1, z hlediska výroby tělesa 1 i jeho funkce.4, 4a, 4b, 4c with the inlet opening 5 in the lid 2 of the body 1 and the outlet opening 6 in the bottom 3 of the body 1, both in terms of the manufacture of the body 1 and its function.
Užitečné je konstatování, že nejvýhodnější uskutečněni pro výrobu i funkci těchto 20 uvedených typů těles l je takové, že výtokový otvor 6 a/nebo nátokový otvor 5 je situován přímo v ose 8 tělesa 1, kdy osa 8 je současně i osou rotace tělesa LIt is useful to note that the most advantageous embodiment for the production and operation of these 20 types of bodies 1 is that the outflow opening 6 and / or the inlet opening 5 is situated directly in the axis 8 of the body 1, the axis 8 being simultaneously the axis of rotation of the body
I když to není znázorněno, horní plocha tělesa 1 na straně přivrácené nátoku 5 skloviny 7, která je opatřena víkem 2 může být opatřena větším počtem uzavíratelných nátokových otvorů 5 skloviny 7, v případě širšího typu tělesa j. nebo tělesa 1 větších rozměrů.Although not shown, the upper surface of the body 1 on the side facing the glass inlet 5 having the lid 2 may be provided with a plurality of closable glass inlet apertures 5, in the case of a wider type body 1 or body 1 of larger dimensions.
V obdobných případech, i když to není znázorněno, též dno 3 může být opatřeno větším počtem výtokových otvorů 6. Je zřejmé, že v těchto příkladech výtokové otvory 6 a/nebo nátokové otvory 5 jsou situovány mimo osu 8 tělesa 1Na obr. 1, 2, 3, 4 je znázorněn celkový vnitřní prostor Vo různých typů válcovitého tělesa 1, a pro tomuto celkovému vnitřnímu prostor Vo odpovídá celková výška h0 30 a odpovídající střední poloměr r0.In similar cases, although not shown, the bottom 3 may also be provided with a plurality of outflow openings 6. It will be appreciated that in these examples the outflow openings 6 and / or the inlet openings 5 are situated outside the axis 8 of the body 1Na in Figs. 3, 4, the total interior space V o of the various types of cylindrical body 1 is shown, and for this total interior space V o the total height h 0 30 and the corresponding mean radius r 0 correspond.
Na obr. 1a, 2a, 3a, 4a je znázorněn obsah 1/ skloviny 7 určený k čeření, při naplnění tělesa 1.Figures 1a, 2a, 3a, 4a show the contents 1 / of glass 7 to be clarified when the body 1 is filled.
Pro všechny uvedené typy těles 1 čeřící odstředivky platí, že celkový vnitřní prostor Vo tělesa 1 vykazuje střední poloměr rov rozmezí 0, 05 -d m; a celkovou výšku h0 v rozmezí 35 0,1-d,5 m.For all the mentioned types of clarifying centrifuge bodies 1, the total internal space V o of the body 1 has a mean radius r o in the range of 0.05 µm; and a total height h 0 in the range of 35 0.1-d, 5 m.
i t «i t «
Přitom podíl obsahu V vnitřního prostoru rotujícího tělesa 1 naplněného sklovinou 7, určenou k čeření ku celkovému vnitřnímu obsahu Vo rotujícího tělesa 1 je v poměru V7/Vo = 0,20 h-0,80.The proportion of the content V of the inner space of the rotating body 1 filled with the glass 7 to be fined to the total inner content V o of the rotating body 1 is in the ratio V 7 / V o = 0.20 h-0.80.
Důležitým parametrem pro čeření skloviny 7 odstřeďováním je rychlost rotujícího 5Í tělesa 1 čeřící odstředivky při odstřeďování, která je v rozmezí 10 -*.200 rad.s'1.An important parameter for the centrifugation of the glass 7 by centrifugation is the speed of the rotating 5 ' of the clarifying centrifuge body 1 during centrifugation, which is in the range of 10 - 200 rad.s -1 .
Zařízení k čeření skloviny 7 odstřeďováním pracuje následovně:The glass refining device 7 by centrifugation works as follows:
Pro vícesložkové bubliny - a jen takové se vyskytují při výrobě skla - se uplatní dva lú mechanismy odstranění bublin ze skloviny 7, ale pouze jeden je přípustný pro splnění požadavku rychlého čeření: odstředění. Byla nalezena oblast přípustných podmínek pro rychlý proces odstředění, která je kromě parametrů samotného procesu závislá i na typu skla, respektive na transportu plynů mezi bublinami a sklovinou 7.For multicomponent bubbles - and only such ones occur in glass production - two lú mechanisms are used to remove bubbles from the glass 7, but only one is acceptable to meet the requirement of rapid clarification: centrifugation. The area of permissible conditions for a rapid centrifugation process has been found, which, in addition to the process parameters itself, is also dependent on the type of glass or the transport of gases between bubbles and glass 7.
Výskyt především velmi malých bublin ve sklovině 7 po odstředění velmi omezoval 15 použitelnost čeření skel pro náročné sklářské výroby. Nabízela se spíše možnost použít odstředění tam, kde jsou požadavky na kvalitu skla nižší (norma pro některá skla připouští velmi malé bubliny), nebo použít odstřeďování pouze jako první stupeň procesu odstraňování bublin. Obě možnosti jsou však ústupkem od možnosti používat odstředivou sílu jako plnohodnotný nástroj k získání skla zcela bez bublin. Požadavkem úspěšného 2Ó používání odstřeďování je získat za dobu znatelně kratší než při klasickém čeření v gravitačním poli sklovinu 7 zcela bez bublin, tedy i bez velmi malých bublin - kyšpy. Pro tento účel však chyběla detailní znalost chování bublin. Při aplikaci odstředivé síly pro odstraňování bublin nastanou totiž poměry odlišné od chování kapiček nebo pevných částic, které jsou odstřeďováním běžně separovány. V důsledku stlačitelnosti plynů se bubliny 25 v okamžiku zahájení rotace smrští a účinek odstředivé sily se zmenší, neboť je závislý na druhé mocnině okamžitého rozměru bublin. Zvýšení tlaku v bublinách má rovněž za následek zvýšení koncentrace jednotlivých plynů přítomných v bublinách na povrchu bublin podle Henryho zákona, a tím se podporuje rozpouštění plynů z bubliny do skloviny 7. Další pokles rozměru bubliny tak dál snižuje její rozměr a malé bubliny se mohou při vysokých 3Ů otáčkách zcela rozpustit. Pokud k úplnému rozpuštění nedojde, bubliny po ukončení rotace opět narostou úměrně k původnímu zvýšení tlaku, což se jeví jako vada. Tento jev byl pravděpodobnou příčinou výskytu většího množství malých bublin po odstředění, jak uváděla výše zmíněná patentová řešení. Pro odstřeďování bublin se tedy jeví jejich stlačitelnost a následná očekávaná interakce se sklovinou 7 jako zásadní pro účinnost procesu. Rovněž 35 možný mechanismus úplného rozpuštění bublin vyžaduje svoje vyhodnocení.In particular, the occurrence of very small bubbles in the glass 7 after centrifugation greatly limited the applicability of the glass finings for demanding glass manufacturing. Rather, it was possible to use centrifugation where the requirements for glass quality are lower (the standard for some glasses allows very small bubbles) or to use centrifugation only as the first stage of the bubble removal process. However, both options are a concession from the possibility of using centrifugal force as a full-fledged tool to obtain a completely bubble-free glass. The requirement for a successful spinning operation is to obtain, in a period noticeably shorter than that of conventional fining in the gravitational field, the glass 7 completely free of bubbles, even without very small bubbles - puff. However, detailed knowledge of bubble behavior was missing for this purpose. Indeed, when applying the centrifugal force to remove the bubbles, ratios occur different from the behavior of droplets or solid particles which are normally separated by centrifugation. Due to the compressibility of the gases, the bubbles 25 contract at the moment of initiation of rotation and the effect of the centrifugal force is reduced as it is dependent on the square of the instantaneous dimension of the bubbles. Increasing the bubble pressure also results in an increase in the concentration of the individual gases present in the bubbles on the surface of the bubbles according to Henry's Law, thereby promoting the dissolution of the gases from the bubble into the glass 7. Dissolve 3Ů completely. If complete dissolution does not occur, the bubbles will again increase in proportion to the original pressure increase after the rotation has ended, which appears to be a defect. This phenomenon was the likely cause of the occurrence of a larger number of small bubbles after centrifugation, as reported by the aforementioned patent solutions. Thus, for the centrifugation of the bubbles, their compressibility and subsequent expected interaction with the glass 7 appears to be essential for the efficiency of the process. Also, the possible mechanism of complete bubble dissolution requires its evaluation.
12.12.
Z řečeného je zřejmé, že úspěšné technické řešení není ani tak primárně založeno na technickém uspořádání samotného čeřícího zařízení, např. zda jde o přetržitý nebo nepřetržitý provoz, jako na přesné a obecné znalosti chováni bublin v odstředivém poli. Nedávná studie navrhovatelů tohoto patentu využila matematického modelu chování $ vícesložkových bublin v modelovém skle pro výrobu televizních obrazovek k parametrické studii chování bublin v odstředivém poli tak, aby bylo vysvětleno předpokládané složité chování bublin za těchto podmínek a nalezeny jeho obecné rysy. Použití modelového televizního skla bylo motivováno především faktem, že u tohoto ve své době široce vyráběného skla bylo známo velké množství dat, především dat týkajících se koncentrací, Id rozpustností a difúzních koeficientů plynů, která jsou pro oživení modelu chování bublin potřebná.It is clear from the foregoing that a successful technical solution is not so much based primarily on the technical arrangement of the fining plant itself, for example whether it is intermittent or continuous operation, as on accurate and general knowledge of the behavior of bubbles in a centrifugal field. A recent study by the Applicants of this patent utilized a mathematical model of the behavior of multicomponent bubbles in model glass for television screens to parametrically study the behavior of bubbles in a centrifugal field to explain the supposed complex bubble behavior under these conditions and to find its general features. The use of model TV glass was mainly motivated by the fact that a large amount of data was known for this widely produced glass at that time, especially the data on concentrations, Id solubilities and diffusion coefficients of gases required to revitalize the bubble behavior model.
Ucelený systém dat získaný systematickým matematickým modelováním chování bublin kritické velikosti na modelovém skle je zpracovaný s cílem přenosu na jiný typ skla a uvedený ve formě jednoduchých semi-empirických a empirických rovnic. Princip přenosu dat 15 na jiná skla spočívá ve využití prokázané podobnosti chováni bublin v různých typech skel, jestliže platí, že veličina rychlost růstu bublin v sklovině 7 za podmínky bez aplikace odstředivé síly (měřitelná laboratorně) je stejná pro modelové a k aplikaci uvažované sklo. Na základě změřené průměrné rychlosti růstu bublin nebo teplotní závislosti průměrné rychlosti růstu bublin za předpokládaných podmínek (teplot, případně tlaku) ve skle určeném 2Ó pro aplikaci a na základě požadavku na efektivní čeřící výkon zařízeni nebo na základě konstrukčního požadavku na rotující těleso l^a ze systému modelových dat se získá hodnota optimální úhlové rychlosti rotace válce a příslušná optimální doba potřebná k odstranění všech bublin včetně malých bublin udané kritické velikosti.A comprehensive data system obtained by the systematic mathematical modeling of the behavior of critical size bubbles on a model glass is processed with the aim of transfer to another type of glass and presented in the form of simple semi-empirical and empirical equations. The principle of transfer of data 15 to other glasses is to utilize the proven similarity of bubble behavior in different types of glasses, if the rate of bubble growth in the glass 7 under conditions without application of centrifugal force (measurable by laboratory) is the same for model glass. Based on the measured average bubble growth rate or temperature dependence of the average bubble growth rate under the assumed conditions (temperatures and / or pressure) in the glass designated for application and the requirement for effective fining performance of the apparatus or design requirement for the rotating body 1 and the optimum angular speed of rotation of the cylinder and the appropriate optimum time to remove all bubbles, including small bubbles of specified critical size, are obtained from the model data system.
Pro matematický model bylo zvoleno rotující těleso 1 ve tvaru válce, znázorněného naFor the mathematical model, a rotating body 1 in the form of a cylinder shown in FIG
25. obr. 1, 2, 3, 4. Výsledky sledování chování bublin ve sklovině 7 ve válci ukázaly, že je třeba využívat částečného plnění válce sklovinou 7 skla, takže odstraňování bublin ze skloviny 7 odstředivou sílou - dostřeďování - probíhá ve vrstvě skloviny 7 u pláště rotujícího válce a že podmínky odstřeďování musí být dosti přesně nastaveny. Důvodem pro přesné nastavení byl fakt, že při rotaci byly bubliny odstraňovány skutečně dvěma mechanismy: úplným 3(í rozpuštěním malých bublin ve sklovině 7 a dostřeďováním větších bublin v důsledku jejich pohybu směrem k zakřivené hladině. Proces rozpouštění se však ukázal pro technické využití jako nevhodný, neboť časy rozpouštěni malých bublin byly příliš vysoké oproti časům potřebným běžně pro separaci odstředěním. K rozpouštění velmi malých bublin docházelo za vyšších otáček u pláště válce a při dalším zvyšování otáček se začaly rozpouštět stále 35 větší bubliny, které ovšem potřebovaly ke svému rozpuštění stále delší časy. Při velmi nízkých otáčkách naopak byl účinek odstředivé síly malý a separace bublin dostředěnim byla rovněž pomalá.Fig. 1, 2, 3, 4. The results of monitoring the bubble behavior in the glass 7 in the cylinder have shown that partial filling of the cylinder with glass glass 7 must be used, so that bubble removal from glass 7 by centrifugal force - centering - takes place in the glass layer 7. in the case of the rotating cylinder housing, and that the spinning conditions must be set quite precisely. The reason for the precise adjustment was that during rotation, the bubbles were actually removed by two mechanisms: by completely dissolving the small bubbles in the glass 7 and centering the larger bubbles due to their movement toward the curved surface. because the dissolution times of the small bubbles were too high compared to the times normally required for centrifugation separation, the dissolution of the very small bubbles occurred at higher revolutions at the cylinder jacket and as the speed increased, 35 larger bubbles began to dissolve but needed more At very low speeds, on the other hand, the effect of the centrifugal force was small and the separation of bubbles by centering was also slow.
Z uvedeného chování bylo zřejmé, že rozpouštění malých bublin je třeba vyloučit a současně je třeba zajistit dostatečný účinek odstředivé síly, aby separace bublin byla $ rychlá. Obrázek 5 ukazuje na příkladu že za daných podmínek, tj. složení skla, teploty, tlaku a počáteční velikosti bubliny, je doba potřebná k odstranění bubliny z rotující vrstvy skloviny 7 poměrně složitou funkcí účinku odstředivé síly, která je v daném případě u válce o poloměru 0,5 m do poloviny naplněného taveninou televizního skla reprezentovaná úhlovou rychlostí rotace válce. Minimální čas při poměrně nízkých otáčkách, vyjádřené zde úhlovou IQ rychlostí rotace v rad.s-1, ukazuje podmínky pro nejrychlejší odstranění bubliny separací, odstředěním k hladině skloviny 7, zatímco maximum znázorňuje již rozpuštění této bubliny. Při ještě vyšších otáčkách se pak bublina již jen rozpouští a narůstá tlak na plášť 4 rotujícího tělesa 1. Je-li přítomen celý soubor bublin různých velikosti, nastává rozpuštěni vždy nejprve u nejmenších bublin, a proto je třeba hledáni optimálních podmínek, daných zmíněným 1Š optimem, spojit s existenci nejmenších přítomných bublin nebo maximálních bublin, které ještě dovoluje za rozměr takových nejmenších bublin přijmout poloměr 5x10'5 m neboFrom this behavior it was clear that the dissolution of the small bubbles should be avoided while ensuring a sufficient centrifugal force effect so that the bubble separation was rapid. Figure 5 shows, by way of example, that under the given conditions, ie glass composition, temperature, pressure and initial bubble size, the time required to remove the bubble from the rotating glass melt layer 7 is a relatively complex function of centrifugal force, which 0.5 m half filled with the melt of television glass represented by the angular speed of rotation of the cylinder. The minimum time at relatively low revolutions, expressed here by the angular rate of rotation at rad -1 , shows the conditions for the fastest removal of the bubble by separation, by centrifugation to the glass level 7, while the maximum shows the dissolution of the bubble. At an even higher speed, the bubble then dissolves and the pressure on the housing 4 of the rotating body 1 increases. If a whole set of bubbles of different sizes is present, dissolution always occurs at the smallest bubbles first and therefore the optimum conditions given by the 1S optimum , associate with the existence of the smallest bubbles or maximum bubbles present, which still allow for the dimension of such smallest bubbles to have a radius of 5x10 ' 5 m, or
1x10'4 m při nižší normě kvality skla. Vycházejíce z laboratorních zkušeností a zkoumání vad typu bublin, se bubliny v roztavených sklech v daném tavícím stadiu obvykle nevyskytují, vzhledem k jejich předchozímu pobytu ve skle za vyšších teplot, kdy bubliny velmi pomalu 20. rostou. Jestliže se při hledání optimálních podmínek zaměříme na tyto nejmenší bubliny, najdeme pro daný případ podmínky nejpřísnější.1x10 ' 4 m at lower glass quality standard. Based on laboratory experience and examination of bubble-like defects, bubbles in molten glasses usually do not occur at a given melting stage, due to their previous residence in glass at higher temperatures when bubbles very slowly grow. If we look at these smallest bubbles in the search for optimum conditions, we find the strictest conditions for the case.
Na křivce v obr. 5 je znázorněn v nejvyšším bodě nejhorši možný stav odstranění bubliny a změna mechanizmu při odstřeďování, tj. změna z odstřeďování na rozpuštěni bubliny. Křivka vlevo od nejvyššího bodu představuje stav, kdy bubliny jsou ve sklovině 7 '25. odstřeďovány.In the curve of FIG. 5, the worst-possible state of bubble removal and the change of the spinning mechanism, i.e. the change from spinning to bubble dissolution, are shown at the highest point. The curve to the left of the highest point represents the state where the bubbles are in the glass 7 '25. centrifuged.
Na křivce vlevo na obr. 5 je též ukázán ideální stav v nejnižším bodu křivky, odpovídající nejkratší době odstraněni bubliny odstředěním. Křivka vpravo od změny mechanizmu, od nejvyššího bodu této křivky představuje stav, kdy se bublina ve sklovině 7 rozpustí.The curve to the left of FIG. 5 also shows the ideal state at the lowest point of the curve, corresponding to the shortest time of bubble removal by centrifugation. The curve to the right of the mechanism change, from the highest point of this curve, is the state in which the bubble dissolves in the glass 7.
3Q Předchozí uvedená fakta svědčí o tom, že nastavení vhodných podmínek pro odstřeďování je omezeno na poměrně úzkou oblast velikostí účinku odstředivé sily. Jak již bylo předpokládáno, účinek odstředivého tlaku způsoboval nejen smrštění bublin, což je z hlediska odstřeďování nepříznivé, ale vyvolal i difúzi plynů z bublin do taveniny - skloviny 7 čímž se dále zmenšoval jejich rozměr a účinek odstředivé síly. Druhý účinek byl pak závislý 35' na počtu přítomných plynů v bublině a rychlosti, kterou byly plyny schopny difundovat sklovinou 7. Zdálo by se tedy, že použiti odstředivé síly za takové situace je spojeno s příliš vysokými požadavky na proces jejího nastavení, na druhé straně však výsledky modelovacíThe foregoing evidence suggests that the setting of suitable spinning conditions is limited to a relatively narrow range of magnitude of centrifugal force action. As already assumed, the effect of centrifugal pressure caused not only the shrinkage of the bubbles, which is unfavorable in terms of centrifugation, but also caused the diffusion of gases from the bubbles into the melt - glass 7, further reducing their size and the effect of centrifugal force. The second effect was then 35 'dependent on the number of gases present in the bubble and the rate at which the gases were able to diffuse through the molten glass 7. Thus, it would seem that the use of centrifugal force in such a situation is associated with too high requirements for its adjustment process. however, modeling results
1<1 <
studie prokázaly, že za příznivých podmínek je rychlost procesu separace bublin, vyjádřená čeřícími časy nejmenších bublin, podstatně vyšší než při odstraňování bublin vyplutím k hladině pouze gravitací. Pro praktické využití odstředivé síly k odstraňování bublin z roztavených skel je tedy třeba získat zobecnění stručně zmíněných výsledků modelování £ bublin tak, aby pomocí zobecněných výsledků bylo možno nalézt u jakékoliv skloviny 7 oblast optimálních podmínek odstředění.studies have shown that, under favorable conditions, the rate of bubble separation process, as expressed by the fining times of the smallest bubbles, is considerably higher than when the bubbles are released by gravity only. Thus, for the practical application of the centrifugal force to remove bubbles from the molten glasses, it is necessary to obtain a generalization of the above-mentioned bubble modeling results so that an optimum centrifugation condition can be found for any glass 7 by the generalized results.
Pro praktické použití je třeba pro daný typ skla správně volit případné čeřící přísady a dále podmínky odstřeďování: poloměr rQ a výšku h0 rotujícího celkového válcového vnitřního prostoru Vs tělesa 1, stupeň jeho naplnění sklovinou 7 a rychlost rotace tohoto 1Q vnitřního prostoru Vo. Je třeba rovněž odhadu kritických nejvyšších čeřících dob nejmenších bublin.For practical use it is necessary for the type of glass correctly select any refining additives and further conditions of centrifugation: radius r Q and a height h 0 of the rotating total cylindrical inner space V of the body 1, its degree of filling glass 7 and a rotational speed of Q1 inner space V of . It is also necessary to estimate the critical highest fining times of the smallest bubbles.
Tento předložený vynález se týká přetržitého čeření, který má význam zejména pro skla připravovaná v menších množstvích nebo pro použití v nepřetržitém provozu, kde je odebírání vyčeřené skloviny 7 možno dosáhnout použitím více rotujících válců těles 1, 15 případně se zásobníkem vyčeřené skloviny 7.The present invention relates to intermittent clarification, which is particularly important for glasses produced in smaller quantities or for use in continuous operation, where the removal of the clarified glass 7 can be achieved by using a plurality of rotating cylinders of the bodies 1, 15 optionally with the clarified glass container 7.
Nastavení vhodných podmínek odstřeďování by u každého skla vyžadovalo matematického modelování chování bublin v předpokládaném rotujícím prostoru a nalezení optimálních podmínek opakovanými výpočty. Potřeba velkého množství dat, zejména dat plynů vyskytujících se rozpuštěných ve sklech nebo v bublinách, však tuto možnost téměř znemožňuje, neboť potřebná data se získávají speciálními měřicími metodami a jejich získání vyžaduje dlouhodobá měření. Zkušenosti ze stávajících patentovaných a známých řešení pak ukazují, že odhad parametrů bez bližší znalosti chování bublin nevede ke kvalitnímu procesu odstranění bublin ze skloviny 7. Zkušenosti původců tohoto vynálezu však ukazují, že bubliny se ve sklech chovají velmi podobně během jejich odstraňování ze 25. skloviny 7, vyplouváním k hladině vlivem vztlaku. Mnoho provedených měření prokázalo, že i při použití různých čeřících přísad na různých typech skel a za rozdílných příhodných teplotních nebo tlakových podmínek, mají bubliny velmi podobné doby čeřeni potřebné k vystoupání k hladině, pokud vykazují stejnou rychlost růstu svých rozměrů. Za podmínek racionálního provozováni čeřícího procesu, je tedy rychlost růstu bublin, která určuje 3Ó okamžitý rozměr malých kritických bublin, rozhodující pro dobu jejich vyčeření a ostatní vlastnosti skloviny 7 významné pro vzestup bublin, jako je její hustota a viskozita, hrají jen podřadnou roli. Znamená to rovněž, že rychlost stoupání bubliny v různých sklovinách 7 nebo za různých teplotních podmínek se příliš neliší, jestliže jsou shodné rychlosti růstu bublin, což bylo zjištěno experimentálně. Tento fakt dosvědčuje závislost doby čeření velmi 35 malých bublin o počátečním poloměru a0 = 5x1 CT5 m na rychlosti jejich růstu v obrázku 6, získaná na různých typech skel za různých teplotních i tlakových podmínek. V široké oblasti rychlosti růstu bublin je doba čeření funkcí rychlosti jejich růstu a údaj o rychlosti růstu bublin je tudíž jediným potřebným a značně spolehlivým údajem o tzv. čeřitelnosti skel. Zkušenosti z praxe ukázaly, že špatně čeřitelná skla vykazují hodnoty rychlosti růstu bublin menší než 10'7 m.s'1, středně čeřitelná skla hodnoty mezi 10'6 <10‘7 m.s'1 a velmi dobře čeřitelná skla X hodnoty menší než nad 10'6m.s'1. Hodnota rychlosti růstu bublin je snadno měřitelná v laboratoři vysokoteplotním sledováním závislosti poloměru bublin na čase a odečtením směrnice téměř lineární závislosti mezi poloměrem bublin a časem. Z měření většího množství bublin je pak získána průměrná rychlost růstu bublin. Tento fakt podobnosti skel při čeření vyplouváním k hladině v gravitačním poli může být využit i při hledání optimálních ló podmínek jejich odstřeďováním.Setting appropriate spin conditions for each glass would require mathematical modeling of bubble behavior in the anticipated rotating space and finding optimal conditions by repeated calculations. However, the need for large amounts of data, in particular gas data dissolved in glass or bubbles, makes this possibility almost impossible, as the necessary data are obtained by special measurement methods and their acquisition requires long-term measurements. Experience from existing patented and known solutions then shows that the estimation of parameters without detailed knowledge of bubble behavior does not lead to a quality bubble removal process 7. However, the experience of the present inventors shows that bubbles behave in glasses very similarly during their removal from the 25th glass. 7, by sailing to the surface due to buoyancy. Many measurements have shown that even when using different fining additives on different types of glass and under different convenient temperature or pressure conditions, the bubbles have very similar fining times to rise to the surface if they exhibit the same rate of growth of their dimensions. Thus, under conditions of rational operation of the fining process, the bubble growth rate, which determines the instantaneous dimension of the small critical bubbles, critical to the time of their clarification and the other properties of the glass 7 important for bubble growth, such as its density and viscosity, play only a minor role. This also means that the rate of bubble rise in the different glass 7 or under different temperature conditions does not differ greatly if the bubble growth rates are identical, as determined experimentally. This is evidenced by the dependence of the fining time of very 35 small bubbles of initial radius and 0 = 5x1 CT 5 m on their growth rate in Figure 6, obtained on different types of glass under different temperature and pressure conditions. In the wide range of bubble growth rates, the fining time is a function of their rate of growth, and thus the bubble growth rate is the only necessary and very reliable indication of the so-called clarity of the glass. Practical experience has shown that poorly cleared glasses exhibit bubble growth rates of less than 10 ' 7 m.s -1 , medium-clear glasses of between 10' 6 <10 ' 7 m.s' 1 and very well-clear glasses X values less than over 10' 6 m / s . The bubble growth rate is easily measurable in the laboratory by high-temperature monitoring of the bubble radius versus time and subtracting the slope of the near-linear bubble-time relationship. The average bubble growth rate is then obtained from the measurement of more bubbles. This fact of the similarity of the glasses in the fining step by gravity can also be used to find the optimum lo conditions by centrifuging them.
Protože i v odstředivém poli se bubliny odstraňují mechanismem založeným na rozdílu hustot bubliny a skloviny 7 (rovnice pro radiální rychlost bubliny má formálně stejný tvar jako Stokesova rovnice pro vzestup bublin v gravitačním poli), lze velmi dobře předpokládat, že bubliny se stejnou rychlostí růstu bublin se budou velmi podobně chovat 15 i v odstředivém poli. Tento předpoklad vychází z výsledků matematického modelování v odstředivém poli, které ukázaly, že velmi důležitým parametrem odstraňování bublin je především jejich schopnost rozpouštět se nebo růst, která je obecně určována přesycením nebo nasycením skloviny 7 za daných podmínek bez uplatnění odstředivé síly. Tato schopnost je dobře reprezentována zmíněnou rychlostí růstu bublin, která je laboratorně 2Q měřitelná. Jako další významný a obecný faktor čeřícího procesu uplatňující se již v rotujícím válcovém prostoru se pak ukazuje odstředivý tlak vznikající rotací, který působí proti přesycení nebo stupni nasycení skloviny 7 plyny způsobenému především aplikací čeřícího činidla za příslušné teploty. Tento odstředivý tlak může za určitých podmínek vyvolat i částečné rozpouštění bublin nebo jejich úplné rozpuštění. Pro radiální pohyb bublin ke středu 2$ válce působí dostředivé zrychlení. Posledním důležitým faktorem čeřícího procesu v odstředivém poli se pak ukazuje čas, který stráví bublina v sklovině 7 do dosažení zakřivené hladiny. Tento čas může být reprezentován tloušťkou vrstvy skloviny 7, kterou musí projít kritická bublina, startující od pláště válce. Role jednotlivých faktorů je tedy následující:Since even in a centrifugal field, bubbles are removed by a mechanism based on the difference in bubble and glass density 7 (the radial bubble velocity equation is formally the same as the Stokes bubble equation for gravity field), it is very well assumed that bubbles with the same bubble velocity they will behave very similarly in a centrifugal field. This assumption is based on the results of mathematical modeling in a centrifugal field, which have shown that a very important parameter of bubble removal is primarily their ability to dissolve or grow, which is generally determined by supersaturation or saturation of the glass 7 under given conditions without applying centrifugal force. This ability is well represented by said bubble growth rate, which is laboratory measurable. Another important and general factor of the fining process already applied in the rotating cylindrical space is the centrifugal pressure generated by the rotation, which counteracts the supersaturation or degree of saturation of the molten glass 7 caused mainly by the application of the fining agent at the appropriate temperature. This centrifugal pressure may, under certain conditions, also cause partial dissolution of the bubbles or their complete dissolution. Centrifugal acceleration causes the bubbles to move radially toward the center 2 of the cylinder. The last important factor of the fining process in the centrifugal field then shows the time spent by the bubble in the molten glass 7 until it reaches a curved level. This time may be represented by the thickness of the enamel layer 7 which must be passed through the critical bubble starting from the cylinder housing. The role of individual factors is thus:
3Ó Rychlost růstu bublin změřená za daných teplotních a tlakových podmínek na daném typu skla bez účinku odstředivé síly představuje obecnou schopnost bublin růst nebo se3Ó Bubble growth rate measured under given temperature and pressure conditions on a given type of glass without the effect of centrifugal force represents the general ability of bubbles to grow or
-i 7 rozpouštět atmosférického tlaku i za změněných tlakových podmínek způsobených rotací.ii dissolve atmospheric pressure even under changed pressure conditions due to rotation.
Odstředivý tlak vyvolaný rotací představuje faktor omezující účinek přesycení nebo nasycení plyny, jehož hodnota závisí na parametrech odstřeďování, tj. rychlosti rotace, 35. poloměru válcového prostoru a tloušťce vrstvy skloviny 7 při odstřeďování, při němž sklovina 7 ulpívá zejména na plášti 4 rotujícího tělesa 1. Odstředivý tlak poskytuje současně informaci o potřebné pevnosti rotujícího prostoru, který musí snadno snášet tlakové zatížení.The centrifugal pressure induced by rotation is a factor limiting the effect of supersaturation or saturation of gases, the value of which depends on the spinning parameters, i.e. the rotation speed, the 35th radius of the cylindrical space and the layer thickness of the glass during spinning. At the same time, centrifugal pressure provides information on the necessary strength of the rotating space, which must easily withstand the compressive load.
,‘lQ « 4, «10« 4
Dostředivé zrychleni spoluurčuje rychlost, jakou se bude bublina pohybovat směrem ke středu válcovitého rotujícího tělesa LThe centripetal acceleration determines the speed at which the bubble moves towards the center of the cylindrical rotating body L
Tloušťka vrstvy skloviny 7 u pláště 4 válcovitého rotujícího tělesa 1, určuje čas odstranění bubliny.The thickness of the glass layer 7 of the casing 4 of the cylindrical rotating body 1 determines the bubble removal time.
t Tento vynález je založen na předpokladu podobného chování bublin v odstředivém poli, jestliže podmínky odstřeďování vyústí ve stejné hodnoty rychlosti růstu bublin a vztahují se ke stejné tloušťce vrstvy odstřeďované skloviny 7. Jestliže můžeme na modelovém skle definovat podmínky nejkratšího času odstranění kritických bublin, tj. nejmenších bublin startujících z nejnevýhodnějšího místa na dně 3 válce a u jeho pláště, dostředěním směrem IQ. ke středu rotujícího válce, které odpovídají minimu pro praktické využití. Tyto podmínky jsou přenositelné i na jiné sklo a jiné uspořádání odstřeďovacího procesu. Podobné chování bublin potom znamená, že pro kritické bubliny stejné rychlosti růstu a stejnou průměrnou tloušťku vrstvy skla budou doby odstranění kritické bubliny v jiném skle přibližně stejné a rovněž optimální frekvence rotace válce bude mít stejnou hodnotu.The present invention is based on the assumption of similar bubble behavior in a centrifugal field, if the centrifugation conditions result in the same bubble growth rate values and relate to the same thickness of the centrifuged glass layer 7. If the conditions for the shortest critical bubble removal time can be defined. the smallest bubbles starting from the most disadvantageous position at the bottom of the cylinder 3 and at its jacket, centering towards IQ. to the center of the rotating cylinder that meet the minimum for practical use. These conditions are also transferable to other glass and other spinning process configurations. Similar bubble behavior then means that for critical bubbles of the same growth rate and the same average glass layer thickness, the critical bubble removal times in another glass will be approximately the same and also the optimum rotation rate of the cylinder will be the same.
15. Aby bylo možno takový přenos provést, bylo nutno rozšířit počet modelovaných případů tak, aby byla pokryta široká oblast prakticky dosahovaných rychlosti růstu bublin a tlouštěk vrstev skloviny 7 v rotujících válcích. Různých tlouštěk vrstev skloviny 7 při odstřeďování je možno dosáhnout buď ve válcích většího poloměru s menším či průměrným plněnimjnebo ve válcích menšího průměru a vyšším plněním sklovinou 7. Byly vzaty v úvahu 2Q na modelovém skle teploty v rozmezí 1350 1550°C, což odpovídá širokému rozmezí rychlostí růstu bublin v modelovém skle za normálního tlaku 1,13x10'7 m.s‘1-4,62x10‘6 m.s'1, poloměry rotujících těles 1 čeřících odstředivek od 0,1 do 0,75 m a stupeň plnění rotujícího tělesa 1 ve tvaru válce sklovinou 7 daný poměrem mezi objemem V skloviny 7 a celkovým vnitřním objemem rotujícího tělesa 1 V7V0 od 0,25 do 0,75.15. In order to carry out such transfer, it was necessary to expand the number of modeled cases so as to cover a wide range of practically achieved bubble growth rates and glass thicknesses 7 in rotating cylinders. Different thicknesses of the glass layers 7 during centrifugation can be achieved either in cylinders of larger radius with smaller or average filling or in cylinders of smaller diameter and higher glass filling 7. The temperature range of 1350 1550 ° C, corresponding to a wide range bubble growth rate in the model glass at normal pressure 1,13x10 ' 7 ms' 1 -4,62x10 ' 6 m.s' 1 , radii of rotating bodies 1 of fining centrifuges from 0,1 to 0,75 m and the filling level of rotating body 1 in the shape of a cylinder by the ratio of the volume V of the glass 7 to the total internal volume of the rotating body 1 V7V 0 from 0.25 to 0.75.
25, Při každé teplotě byly odečteny průměrné rychlosti růstu bublin za normálního tlaku z oblasti přibližně lineární závislosti poloměru bubliny na čase, které reprezentují rychlost růstu i bublin z tabulky 1 a jsou u jiných skel než skla modelového dostupné laboratorním měřením. ' í;25, At each temperature, average bubble growth rates at normal pressure were subtracted from an area of approximately linear bubble radius versus time, representing both the growth rate and bubbles of Table 1 and available for laboratory glasses other than model glasses. 'i;
Tyto hodnoty jsou uvedeny v Tabulce 1, spolu s průměrnou rychlostí růstu kritické bubliny v optimálním případě získanou modelováním odstřeďování ve válci poloměru 0,25 m 3C( naplněného do poloviny taveninou modelového TV skla (televizního skla). Pro přenos výsledků je totiž důležité, aby rychlosti růstu bublin v případě bez odstřeďování a s odstřeďováním byly podobné. To následující tabulka 1 dokazuje.These values are shown in Table 1, together with the average critical bubble growth rate optimally obtained by modeling the centrifugation in a 0.25 m 3C radius cylinder (half-filled with melt of model TV glass) because it is important that bubble growth rates for non-centrifuged and centrifuged cases were similar, as shown in Table 1 below.
17.17.
Tabulka 1Table 1
Tabulka 1 ukazuje průměrné hodnoty rychlosti růstu bublin kritické velikosti 5.10’5 m, pohybujících se ve válci poloměru 0,25 m, s plněním 0,5 za optimálních podmínek a při .5 různých teplotách. V tabulce 1 je ukázána průměrná hodnota rychlosti růstu bublin v modelovém TV skle při odstřeďování skla a bez odstřeďování TV skla při ω=0 rad.s-1 Table 1 shows the average growth rate of bubbles of critical size 5.10 -5 m moving in a cylinder of 0.25 m radius, filling 0.5 under optimal conditions and at 5 different temperatures. Table 1 shows the average value of bubble growth rate in model TV glass when spinning glass and without spinning TV glass at ω = 0 rad.s -1
Tyto výsledky jsou rovněž uvedeny na obrázku 12, kde jsou uvedeny dvě závislosti. Jedna křivka ukazuje průměrné hodnoty rychlosti růstu kritické bubliny v modelovém TV skle počátečního poloměru 5.10-5m pohybujících se ve válci poloměru 0,25 m s plněním 0,5 za Id, rotace při optimálních podmínkách a při různých teplotách. Druhá křivka ukazuje průměrné rychlosti růstu kritické bubliny v modelovém TV skle bez rotace , při ω = Orad.s'1 , za různých teplot.These results are also shown in Figure 12, where two dependencies are shown. One curve shows the average values of critical bubble growth rate in a model TV glass with an initial radius of 5.10 -5 m moving in a cylinder of radius 0.25 m with 0.5 0.5 Id filling, rotation under optimal conditions and at different temperatures. The second curve shows the average growth rates of the critical bubble in a model TV glass without rotation, at ω = Orad.s' 1 , at different temperatures.
Pro teplotní závislost průměrné rychlosti růstu bublin modelové skloviny, dále pro i jednodušší vyjádření taveniny (TV skloviny), viz Tabulka 1, je vytvořena empirická rovnice 15 např. polynomického nebo exponenciálního typ (obr. 12):For temperature dependence of average bubble growth rate of model glass, as well as for easier expression of melt (TV glass), see Table 1, empirical equation 15 of eg polynomial or exponential type is created (Fig. 12):
da/άτ = Aexp^—j (1) kde : a je poloměr [m] bubliny, b je konstanta [s], c je konstanta [s], τ je čas [s], A je konstanta [m.s-1]. Konstanty se získají z experimentálních hodnot.da / άτ = Aexp ^ —j (1) where: a is radius [m] of bubble, b is constant [s], c is constant [s], τ is time [s], A is constant [ms -1 ] . The constants are obtained from experimental values.
Podrobnými modelováním jednotlivých případů byly získány závislosti mezi dobami 2Q vyčeřeni kritických bublin o velikosti počátečního poloměru ao = 5x1O-5 nebo 1x10'4 m a úhlovou rychlostí rotace válcového čeřícího prostoru. Z těchto závislostí bylo odečteno minimum čeřícího času kritických bublin při optimální úhlové rychlosti rotace pro praktické použití (viz minimum v obrázku 5). Závislost nejkratší - optimální - doby Topt je za dané teploty (rychlosti růstu bublin) přímo úměrná tloušťce vrstvy skloviny 7 ve válci v širokémBy detailed modeling of individual cases, dependencies were obtained between times of clarification of critical bubbles of initial radius size and o = 5 x 10 -5 or 1 x 10 -4 m and the angular velocity of rotation of the cylindrical fining space. From these dependencies, the minimum clarification time of the critical bubbles at the optimum angular rotation speed for practical use was subtracted (see minimum in Figure 5). The dependence of the shortest - optimal - time T opt at a given temperature (bubble rate) is directly proportional to the thickness of the glass layer 7 in the cylinder over a wide
18.18.
rozmezí poloměrů válce a jeho plnění. To demonstrují obrázky 7 *9, pro teploty 1400, 1450 a 1500 °C, a pro kritické bubliny poloměru 5x10’5 a 1x10'4 m; kdy plnění válce sklovinou 7 se pohybuje mezi 0,25 a 0,75.range of cylinder radii and filling. This is demonstrated by Figures 7 * 9, for temperatures of 1400, 1450 and 1500 ° C, and for critical bubbles of radius 5x10 -5 and 1x10 -4 m; wherein the filling of the cylinder with the glass 7 is between 0.25 and 0.75.
$ Pro jednodušší vyjádření, vzhledem k následujícím rovnicím a výpočtům, je dále užíván pro sklovinu 7 termín tavenina, a pro válcovité rotující těleso 1 je dále užíván termín válec, všude kde je to vhodné.For ease of expression, with respect to the following equations and calculations, the term melt is further used for molten glass 7, and for cylindrical rotating body 1, the term cylinder is further used wherever appropriate.
Na obr. 7 9 je znázorněna závislost optimální doby odstranění bubliny (času potřebného pro odstraněni bubliny při optimální úhlové rychlosti rotace) na průměrné tloušťce vrstvy skelné taveniny ve válci odstředivky při teplotách 1400, 1450 a 1500 °C. Poloměry kritických bublin jsou 5x10’5 a 1x10'4m.Fig. 79 shows the dependence of the optimal bubble removal time (bubble removal time at optimal angular rotation speed) on the average thickness of the glass melt layer in the centrifuge cylinder at temperatures of 1400, 1450 and 1500 ° C. The radii of critical bubbles are 5x10 ' 5 and 1x10' 4 m.
Z obrázků 7% 9 je tedy za dané teploty, možno odečíst dobu odstraněni kritické bubliny za dané teploty a při dané tloušťce vrstvy taveniny ve válci. Protože u dané taveniny, 15. zjistíme laboratorně rychlost růstu bublin odpovídající libovolné teplotě v rozmezí teplot vyšetřovaném modelováním, je třeba z modelovacích pokusů získat empirickou rovnici vyjadřující závislost konstant přímkových závislostí na obrázcích 7 -.9 na teplotě modelového skla.Thus, from the figures 7% 9 at a given temperature, it is possible to read the time of removal of the critical bubble at a given temperature and at a given thickness of the melt layer in the cylinder. Since, for a given melt, we find the laboratory bubble rate corresponding to any temperature within the temperature range investigated by modeling, it is necessary to obtain an empirical equation expressing the dependence of the linear dependence constants in Figures 7-9 on the model glass temperature.
Přímková závislost rppt na průměrné tloušťce vrstvy má pak tvar:The linear dependence of r ppt on the average layer thickness is then:
2Ú τορ, = k(ť)d + q(t) (2) kde : ropřje optimální doba [s] odstranění bubliny, k(t) je konstanta [s.m’1]závislá na teplotě, 3 je průměrná tloušťka [m] vrstvy skla na plášti válce, q(t) je konstanta [s] závislá na teplotě.2Ú τ ορ , = k (t) d + q (t) (2) where: r op is the optimum bubble removal time, k (t) is the temperature-dependent constant [s.m ' 1 ], 3 is the average thickness [m] of the glass layer on the cylinder jacket, q (t) is the temperature-dependent constant [s].
Další potřebnou přenosnou hodnotou je hodnota optimální úhlové rychlosti ωορι, určující rychlost rotace válce v aplikovaném případě. Příkladem modelované závislosti 2f( optimální úhlové rychlosti cúopt na průměrné tloušťce vrstvy taveniny při různých teplotách je modelování pro kritickou bublinu o poloměru 5x10'5 m, při poměru plnění válce V/Vo = 0,5 je znázorněno na obrázku 10. Je zřejmé, že při vyšších tloušťkách vrstvy taveniny ve válci závisí hodnota ωορι na teplotě jen velmi málo.Another necessary transfer value is the value of the optimum angular velocity ω ορ ι, which determines the rotation speed of the cylinder in the applied case. An example of the modeled dependence of 2f (optimal angular velocity cú opt on average thickness of the melt layer at different temperatures is modeling for a critical bubble with a radius of 5x10 ' 5 m, with a cylinder filling ratio V / V o = 0.5 is shown in Figure 10. that at higher melt layer thicknesses in the cylinder, the value of ω ορι depends very little on the temperature.
Pro přesné získání příslušné hodnoty ωορΙ poslouží hodnoty součinů <jJ0ptT0pt .které 30 představují počet radiánů (a tedy i počet otáček), které musí válec vykonat, aby bublina dosáhla hladiny. Modelování ukázalo, že hodnoty tohoto součinu pro bublinu dané velikosti, plnění válce a teploty jsou zhruba nezávislé na poloměru válce a daný stav může být charakterizován průměrnou hodnotou tohoto součinu. Hodnoty průměrného součinu ωορ,τορ( pro kritickou bublinu poloměru 5x10'5 m jsou pak vyneseny jako funkce plněni válce V7V0 na 35. obrázku 11. Modelované závislosti jsou v rozmezí zkoumaných plnění válce přímkové.To obtain an accurate value of ω ορΙ, the product values < jJ 0p tT 0 pt. Serve 30 which number represents the number of radians (and thus the number of revolutions) that the cylinder must perform in order for the bubble to reach the level. Modeling has shown that the values of this product for a bubble of given size, cylinder filling, and temperature are roughly independent of the radius of the cylinder and the condition can be characterized by the average value of the product. The values of the mean product ω ορ , τ ορ ( for the critical bubble of radius 5x10 ' 5 m are then plotted as a function of the cylinder filling V7V 0 in Fig. 11.
19Í19Í
Pro získáni příslušné hodnoty mopt při libovolné modelové teplotě odpovídající laboratorně změřené rychlosti růstu bublin je však třeba získat teplotní závislost obou konstant charakterizujících přímkovou závislost wop/ropf na plnění Wo ve tvaru:However, to obtain the corresponding value m opt at any model temperature corresponding to the laboratory measured bubble growth rate, it is necessary to obtain the temperature dependence of both constants characterizing the linear dependence w op / r opf on the filling W o in the form:
V aoP,Topl=k(ť)— + q(t) (3) kde : ωορ(je optimální úhlová rychlost [rad.s-1] rotace válce odstředivky, τορ! je optimální doba [s] odstranění bubliny z taveniny [s], k(t) je konstanta [rad] závislá na teplotě, V je množství [m3] taveniny ve válci odstředivky, Vo je objem [m3] válce odstředivky, V/Vo je plnění válce odstředivky taveninou, q(t) je konstanta [rad] závislá na teplotě.V a o P , T opl = k (t) - + q (t) (3) where: ω ορ ( is optimal angular velocity [rad.s -1 ] rotation of centrifuge cylinder, τορ! Is optimal time [s] removal melt bubbles [s], k (t) is the temperature-dependent constant [rad], V is the amount [m 3 ] of melt in the centrifuge cylinder, Vo is the volume [m 3 ] of the centrifuge cylinder, V / V o is filling the centrifuge cylinder by melt, q (t) is a temperature-dependent constant [rad].
Příslušná hodnota coopt v daném případě se pak získá z hodnoty ωοριτορι vypočtené 1Ů z rovnice (3) při již známé hodnotě τορι z rovnice (2). Současně se pro kontrolu vypočte průměrný odstředivý tlak u pláště válce odpovídající minimu, tj. optimální úhlové rychlosti rotace, podle vztahu:The corresponding value co opt in the present case is then obtained from the value ω ορι τ ορ ι calculated by 1Ů from equation (3) with the already known value τ ορι from equation (2). At the same time, the average centrifugal pressure at the cylinder casing corresponding to the minimum, ie the optimum angular speed of rotation, is calculated for the check according to the formula:
pXP,X ~řfi)pX P , X ~ øi)
Pa =--—z---- 2 (4) kde : ρω je tlak [Pa] způsobený odstředivou sílou na plášť válce o poloměru rD [m], ωορΙ je 1Š úhlová rychlost [rad.s-1] rotace v optimu, p je hustota [kg.rri3] taveniny a Ťi» je průměrný poloměr [m] zakřivené hladiny.P a = --— z ---- 2 (4) where: ρ ω is the pressure [Pa] caused by the centrifugal force on the shell of the cylinder of radius r D [m], ω ορΙ is 1Š angular velocity [rad.s -1 ] rotation at optimum, p is the density [kg.rri 3 ] of the melt and ii »is the average radius [m] of the curved level.
Je třeba vzít v úvahu, že místní tlak na plášť válce bude o něco větší než vypočtený v místě, kde startuje kritická bublina, tedy u dna válce v důsledku zakřivení hladiny. Výpočet tlaku se provádí jen pro kontrolu, zda za daných optimálních podmínek nedochází k příliš 2Q vysokému tlaku na plášť válce (tento tlak může být pro daný válec dán předepsanou hodnotou).It should be taken into account that the local pressure on the cylinder shell will be slightly greater than that calculated at the point where the critical bubble starts, ie at the bottom of the cylinder due to the curvature of the level. The pressure calculation is only performed to check that, under the optimum conditions, there is not too high a pressure on the cylinder housing (this pressure can be given by the prescribed value for the cylinder).
Konkrétní postup stanovení optimálních podmínek odstřeďování pro daný případ je tedy tento:Thus, the specific procedure for determining the optimum spin conditions for a given case is as follows:
2<2 <
1. Laboratorním měřením je zjištěna teplotní závislost průměrné rychlosti růstu bublin za dané teploty nebo při více teplotách (teplotní závislost). Teplotní závislost průměrné rychlosti růstu bublin, á, se vyjádří empirickou rovnici, např. polynomického nebo exponenciálního typu jako v následujícím příkladu modelové taveniny:1. The laboratory measurement shows the temperature dependence of the average bubble growth rate at a given temperature or at several temperatures (temperature dependence). The temperature dependence of the average bubble growth rate, α, is expressed by an empirical equation, eg of the polynomial or exponential type, as in the following example melt model:
3Ó.3Ó.
d[m/s] = expd [m / sec] = exp
58544 f+273.15.58544 f + 273.15.
t 6 (1350; 1550)°C (5) kde : d je průměrná rychlost [m.s'1], růstu bublin t je teplota [°C],t 6 (1350; 1550) ° C (5) where: d is the average velocity [m.s -1 ], bubble growth t is the temperature [° C],
Ze získané teplotní závislosti se odečte hodnota rychlosti růstu bublin při dané teplotě a z grafu v obrázku 12 nebo z rovnice (1) se pro tuto rychlost růstu bublin odečteFrom the temperature dependence obtained, read the bubble growth rate at that temperature and subtract from the graph in Figure 12 or Equation (1) for this bubble growth rate.
20.20 May
příslušná teplota, která odpovídá teplotě modelové taveniny, při níž má modelová tavenina stejnou rychlost růstu bublin jako tavenina aplikovaná.an appropriate temperature that corresponds to the temperature of the melt at which the melt has the same bubble rate as the melt applied.
2. Volíme některé parametry odstřeďování. Obvykle je zvoleným parametrem teplota2. Select some spin parameters. Typically, the parameter selected is temperature
5) odstřeďování plynoucí z podmínek provozování celého tavícího procesu a poloměr rotujícího válce r0, který je dán technickými možnostmi konstruktérů a uspořádáním celého zařízení. Dále je třeba zjistit průměrnou tloušťku vrstvy taveniny v rotujícím válci, která by odpovídala našim nárokům na výkon zařízení. Pro tento účel je třeba odhadnout plnění válce taveninou V/Vo v povoleném rozmezí 0,25 H.0,75. Při zvoleném plnění válce (doporučuje se použít jako lď první hodnotu V/Vo = 0,5) se vypočte průměrná tloušťka vrstvy taveniny podle rovnice:5) centrifugation resulting from the conditions of operation of the whole melting process and the radius of the rotating cylinder r 0 , which is given by the technical possibilities of the designers and the arrangement of the whole equipment. Furthermore, it is necessary to determine the average thickness of the melt layer in the rotating cylinder, which would correspond to our performance requirements. For this purpose it is necessary to estimate the cylinder filling melt V / V of the permitted range of 0.25 H.0,75. For the selected cylinder filling (it is recommended to use the first value of V / V o = 0.5 as the vessel), the average thickness of the melt layer is calculated according to the equation:
(6) kde : δ je průměrná tloušťka [m] vrstvy skla na plášti válce, r0 poloměr [m] válce, Wo je plnění válce odstředivky taveninou.(6) where: δ is the average thickness [m] of the glass layer on the cylinder shell, r 0 the radius [m] of the cylinder, W o is the filling of the centrifuge cylinder with melt.
3. Odečte se nebo vypočte se hodnota ropř pro danou hodnotu kritické velikosti li (a0 = 5x10'5 m nebo 1x1 θ'4 m) bubliny z grafů na obrázku 7-9 nebo z empirických rovnic získaných zpracováním přímkových závislostí rOpt na průměrné tloušťce vrstvy. Tyto rovnice mají formální tvar rovnice (2), při čemž parametry přímek vyhovují rovnicím:Subtract the third or calculate the value of y for a given value OPŘ critical size if (0 = 5x10 5 m or 1x1 θ '4m) bubbles in the graphs in Figure 7-9 or from empirical equations derived by treating linear dependence r O pt on the average layer thickness. These equations have the formal form of equation (2), where the parameters of the lines match the equations:
Pro a0 = 5x10'5 m a směrnici máme z modelových pokusů:For a 0 = 5x10 ' 5 m and guideline we have from model experiments:
(7)(7)
2Ó kde : k.T je konstanta [s.nf1], t je teplota [°cj. T is a constant [s.nf 1 ], t is a temperature [° cj].
Pro úsek na ose y:For y-segment:
q = 0;r e <1400;1550>,<7 = 30/- 42000;/e <1350;1400>q = 0; r e <1400; 1550>, <7 = 30 / -42000; / e <1350; 1400>
rfípl kde: qTopt je konstanta [s], tje teplota [°cj.r fí pl where: q Topt is constant [s], t is temperature [° cj.
Pro a0= 1x10'4m činí směrnice k =39,65 exp ‘tipl 1 (9) kde : fcropf je konstanta [s.m'1], tje teplota [°c] (10) kde : o, je konstanta [s], tje teplota [°c].For a 0 = 1x10 ' 4 m the slope k = 39,65 exp' tipl 1 (9) where: fc ropf is constant [s.m ' 1 ], t is temperature [° c] (10) where: o, is constant [ s], t is the temperature [° C].
• O? i.• O? and.
Po získání hodnoty ropt je dobré se přesvědčit o výkonnosti zařízení výpočtem efektivního výkonu zařízení, kterým je výraz:After obtaining the value r opt, it is good to see the performance of the device by calculating the effective performance of the device, which is the expression:
opl (11) kde : Vgf je efektivní výkon [m3.s'1] zařízení, V je objem [m3] válce odstředivky, ropt je X optimální doba [s] odstraněni bubliny z taveniny. opl (11) where: Vgf is the effective power [m 3 .s -1 ] of the device, V is the volume [m 3 ] of the centrifuge cylinder, r opt is X the optimum bubble removal time [s].
Hodnota Vef [m3.s‘1] po dosazení hodnot pro V a ropf závisí na plnění válce přibližně podleThe value of V ef [m 3 .s' 1 ] after the values for V ar opf are reached depends on the cylinder filling approximately
(12) kde : Vgfje efektivní výkon [m3.s'1] zařízeni, V/Vo je plněni válce odstředivky taveninou.(12) where: Vgf is the effective power [m 3 .s -1 ] of the device, the I / O is the melt filling of the centrifuge cylinder.
10- Tato funkce má lehce klesající charakter s rostoucím plněním válce, pokles efektivního y výkonu od plnění 0,25 k plnění 0,75 je 19,^/o, při plnění 0,5 činí pokles pouze 8,5%10- This function has a slightly decreasing character with increasing cylinder filling, the decrease in effective y power from filling 0.25 to filling 0.75 is 19, ^ / o, at filling 0.5 the drop is only 8.5%
Proto se doporučované plnění válce pohybuje kolem 0,5, při menším plnění se sice lehce zvětší efektivní výkon, ale válec bude nutné častěji vyprazdňovat a plnit taveninou.Therefore, the recommended filling of the cylinder is around 0.5, while the smaller filling slightly increases the effective performance, but it will be necessary to empty the cylinder more often and fill with melt.
4. Získá se hodnota wopt pro daný případ. Využije se situace, že průměrný součin ωορίτορ( při dané teplotě a pro daný kritický rozměr bubliny roste v daném rozmezí plnění válce 0,25^ 0,75 lineárně s plněním válce jeho a příslušná hodnota se odečte z obrázku 11 (6) nebo rovnice (3). Pro obě konstanty lineární závislosti pak v daném rozmezí plnění platí empirické teplotní závislosti:4. The w opt value for the case is obtained. The situation is that the average product ω ορί τ ορ ( at a given temperature and for a given critical bubble size increases within a given cylinder filling range of 0.25 ^ 0.75 linearly with its cylinder filling and the corresponding value is subtracted from Figure 11 (6) or equation (3) Empirical temperature dependence applies for both linear dependence constants within the given filling range:
Pro a0= 5x10'5 m a směrnici máme z modelových výpočtů:For a 0 = 5x10 ' 5 m we have the following model calculations:
Ti>pt T i> pt
749,3 exp ( 500,6749.3 exp (500.6
J-1264,7 (13) kde : Α·ωορίΧο„. je konstanta [rad], t je teplota [°C]J-1264,7 (13) where: Α · ωορίΧο '. is constant [rad], t is temperature [° C]
Pro q z modelových výpočtů máme:For q from model calculations we have:
(14)(14)
25. kde : qw0Ftt-0..rje konstanta [rad], t je teplota [°C],25. where: qw 0Ftt - 0 .. r is constant [rad], t is temperature [° C],
(15)(15)
Pro a0= 1x104 m pak dostáváme z modelových výpočtů:For a 0 = 1x10 4 m we get from model calculations:
kT = 915expf......-4—,6 Ί (J-1271.1J kde : k.r je konstanta [rad], t je teplota [°C].k T = 915expf ......- 4 - , 6 Ί (J-1271.1J where: k. r is constant [rad], t is temperature [° C].
®opi íppl ( 410 5 Ί = exp 5.07 +---t /-1275,4j (16) kde : <7ωορ(τβρί je konstanta [rad], t je teplota [°C]Opopi ppl (410 5 Ί = exp 5.07 + --- t / -1275,4j (16) where: <7ω ορ (τβρί is constant [rad], t is temperature [° C]
Ze získané hodnoty w0pťr0pt se pak vypočte wopt při již známém ropt.From the obtained values W 0p 0 pt tr is then calculated by w opt already known at t R Op.
Tím jsou podmínky pro odstřeďování dané taveniny získány. Jsou dány sadou hodnot rp , V/Vq, , hJOpt, TOpt a Vef.Thus, the conditions for centrifuging the melt are obtained. They are given by a set of values r p , V / Vq,, hJ O pt, T O pt and V e f.
10. Uvedený postup neposkytne obvykle podmínky optima úplně přesně, ale najde oblast optimálních podmínek procesu odstřeďování, kterou nelze pouhým odhadem najít ani zcela přibližně vzhledem ke složitosti chování bublin ve skelné tavenině a za působení odstředivé síly. Poskytuje podmínky pro nejméně příznivý případ v daném uspořádání a pro dané parametry odstřeďování, pracuje tedy s určitou rezervou. Bez uvedené znalosti chování10. This process will not usually give optimum conditions exactly, but will find an area of optimal conditions for the centrifugation process, which is not to be found by estimation only about the complexity of the bubble behavior in the glass melt and under the action of centrifugal force. It provides the conditions for the least favorable case in a given configuration and for a given spin parameter, thus working with some margin. Without this knowledge of behavior
15. bublin vedou obvykle zákroky jen ke zhoršení situace. Naopak lze sledováním kvality skla za odstředivkou při aplikaci podmínek získaných pomocí tohoto modelu podmínky přiblížit optimu, pokud případ zlepšení vyžaduje:15. Bubbles usually lead to only a worsening of the situation. Conversely, by monitoring the quality of the glass after the centrifuge, when applying the conditions obtained by this model, the conditions can be approximated to the optimum if the improvement requires:
I. Je-li sklo za odstředivkou bez bublin, může existovat v procesu rezerva a je možno opatrně zvýšit otáčky válce nebo zvětšit plnění válce.I. If the glass behind the centrifuge is free of bubbles, there may be a reserve in the process and it is possible to carefully increase the speed of the roller or increase the filling of the roller.
2ό. II. Vykazuje-li odstředěné sklo větší bubliny (průměr desetiny mm a větší), podmínky pro čeření jsou nedostatečné, nejvhodnějším prostředkem je snížení plnění válce taveninou, případně je možno opatrně zvyšovat otáčky válce.2ό. II. If the centrifuged glass shows larger bubbles (tenths of a mm or more), the fining conditions are inadequate, the most suitable means is to reduce the filling of the cylinder with the melt, or it is possible to carefully increase the speed of the cylinder.
III. Vykazuje-li sklo za odstředivkou více velmi malých bublin, jde velmiIII. If the glass behind the centrifuge shows more very small bubbles, it goes very
25. pravděpodobně o případ, kdy se velmi malé bubliny u pláště válce rozpouštějí, vhodným krokem je snížení rychlostí rotace nebo snížení plnění válce.25. Probably the case where very small bubbles in the cylinder shell dissolve, a suitable step is to reduce the rotation speeds or reduce the filling of the cylinder.
Při čeření v laboratorním měřítku se uvedené nedokonalé podmínky projeví i v rozložení bublin v tavenině po vychladnutí. Vady podle bodu 2 se projeví v celé mase 3(ý taveniny, případně u zakřivené hladiny, vady podle bodu 3 hlavně u pláště válce.When clarifying on a laboratory scale, these imperfect conditions are reflected in the bubble distribution in the melt after cooling. The defects according to point 2 are manifested in the whole meat 3 (melt, possibly at the curved level, the defects according to point 3 mainly in the cylinder jacket).
Při aplikaci výsledků je třeba ještě řešit i otázku efektivnosti použití odstřeďování za daných podmínek. Může se totiž stát, že podmínky pro aplikaci odstřeďování budou poskytovat časy odstranění kritické bubliny vyšší nebo srovnatelné s případem, kdy nebylaWhen applying the results, the issue of efficiency of centrifugation under given conditions has to be addressed. It is possible that the conditions for the application of the spin will give the critical bubble removal times higher or comparable to those in which
23Í, rotace použita. Proto je třeba získanou hodnotu Topt pro kritickou bublinu vždy srovnat s hodnotou doby odstranění stejné bubliny za podmínky volného čeření v gravitačním poli (válec nerotuje a tavenina vytvoří ve válci statickou vrstvu). Doba odstranění bubliny počátečního poloměru a0, rychlosti růstu á z vrstvy statické taveniny tloušťky / výstupem d ode dna je dána rovnicí:23I, rotation applied. Therefore, the obtained value T opt for the critical bubble must always be compared with the value of the removal time of the same bubble under the condition of free ripple in the gravitational field (the roll does not rotate and the melt forms a static layer in the roll). The bubble removal time of the initial radius a 0 , the growth rate α from the static melt layer of thickness / outlet d from the bottom is given by the equation:
✓ \ 1 = Xý (σοτ+ β°άτ2 + x~) (17) kde: / je tloušťka [m], statické vrstvy taveniny, g je gravitační zrychlení [m.s'2j, p je hustota [kg.m-3] taveniny, η je dynamická viskozita [Pa.s] taveniny, a0 je počáteční poloměr [m] bubliny, á je rychlosti [m.s-1] růstu bubliny, rje doba [s] potřebná pro odstranění bubliny Í.Ó ze skloviny. 17 \ 1 = Xý ( σ ο τ + β ° άτ2 + x ~) ( 17 ) where: / is thickness [m], static melt layers, g is gravitational acceleration [m.s' 2 j, p is density [kg.m -3 ] melt, η is the dynamic viscosity [Pa.s] of the melt, and 0 is the initial radius [m] of the bubble, á is the velocity [ms -1 ] of the bubble growth, r is the time [s] required to remove the bubble. enamel.
Pokud je tedy doba τ získaná z rovnice (17) nižší nebo srovnatelná s hodnotou získanou pro získané podmínky odstředění, nemá odstřeďování smysl. Následující tabulka ukazuje hodnoty teplot, nad nimiž počíná být výhodnější při plnění válce V7V0 = 0,5 použití rotace před prostým stoupáním kritické bubliny vrstvou skloviny 7. Jde o sadu válců, kde 15 h0 = 2r0. Hodnoty v tabulce označují teploty, při kterých je doba odstraněni kritické bubliny ve válci stejná pro r = Os-1 a τ- Topt. Výsledky ukazuji ve shodě s výsledky modelování, že odstřeďování je pro modelové sklo rychlé a výhodné nad teplotami 1400°C (pro jiná skla při rychlostech růstu bublin nad cca 4.10'7m.s'1).Thus, if the time τ obtained from equation (17) is lower or comparable to the value obtained for the centrifugation conditions obtained, centrifugation makes no sense. The following table shows the temperatures above which it becomes more advantageous when filling the cylinder V7V 0 = 0.5 using the rotation before the simple rise of the critical bubble through the layer of glass 7. This is a set of cylinders where 15 h 0 = 2r 0 . The values in the table indicate the temperatures at which the critical bubble removal time in the cylinder is the same for r = Os -1 and τ-T opt . The results show, in agreement with the modeling results, that centrifugation is fast and advantageous for model glass above 1400 ° C (for other glasses at bubble growth rates above about 4.10 ' 7 m.s -1 ).
Tabulka 2Table 2
2QÍ2QÍ
Tab. 2 ukazuje hodnoty teplot, nad nimiž je při plnění válce V/Vo = 0,5 výhodnější použít odstřeďování za optimálních podmínek ωαρΙτορι, než za prostého vzestupu kritické bubliny vrstvou skloviny 7, která by se ve válci ustavila bez rotace. Pro rozměry válců platí, že h0 = 2r0.Tab. 2 shows the temperatures above which it is preferable to use centrifugation under optimal conditions ω αρΙ τ ορι when filling the cylinder I / O o = 0.5, rather than simply raising the critical bubble through a layer of glass 7 that would settle in the cylinder without rotation. For cylinder dimensions, h 0 = 2r 0 .
2i Obecně lze říci, že použití odstřeďování pro skla obsahující čeřící činidla je méně výhodné nebo nevýhodné za nízkých rychlostí růstu bublin (za nízkých teplot) a při tlustých vrstvách skloviny 7 v rotujícím válci.Generally speaking, the use of centrifugation for glasses containing fining agents is less advantageous or disadvantageous at low bubble growth rates (at low temperatures) and thick layers of glass 7 in the rotating cylinder.
- t i l ·- t i l ·
Příklad 2Example 2
Pro odstředění je k dispozici duté rotující těleso 1_, ve tvaru bubnu o poloměru 0,25 m a výšky 0,5 m, uvedeného např. na obr. 4. Ve válci má být vyčeřena sklovina 7 $ sodnodraselného křišťálu, který je do pece nakládán jako vsázka s 35 hmot,h % vlastních střepů. Vyčeřené sklo se vypouští do zásobníku skla pro zpracování po ochlazení na teplotu ručního zpracování. Je třeba porovnat dvě varianty čeřícího procesu, lišící se obsahem čeřiva přidávaného ke vsázce a teplotou. Minimální skutečný výkon rotujícího bubnu byl předepsán na 5t/24h. Pro naplnění a vyprázdnění bubnu se rezervuje 1500 s. Je třeba 1Ú. rozhodnout, zda je použitelný případ s nižší teplotou částečně kompenzovanou vyšší koncentrací čeřiva. Pro oba kmeny s předepsaným množstvím čeřiva a při předepsaných teplotách byly získány hodnoty průměrné rychlosti růstu bublin:For centrifugation, a hollow rotating body 7 is provided, in the form of a drum having a radius of 0.25 m and a height of 0.5 m, as shown, for example, in Fig. 4. charge with 35 masses, h% of own shards. The clarified glass is discharged into the processing glass container after cooling to the manual processing temperature. It is necessary to compare two variants of the fining process, differing in the content of the fining agent added to the batch and the temperature. The minimum actual power of the rotating drum was prescribed at 5t / 24h. 1500 s is reserved for filling and emptying the drum. 1U is required. decide whether the case with a lower temperature partially compensated by a higher concentration of finite is applicable. For both strains with prescribed amount of fining agent and at prescribed temperatures, values of average bubble growth rate were obtained:
A. Sklo s 0,35 'hmot:% Sb2O3 při teplotě 1450 °C má průměrnou rychlost růstu bublin 15. ά = 5,30x107 ms^.A. A glass of 0.35 wt% Sb 2 O 3 at 1450 ° C has an average bubble growth rate of 15. ά = 5.30x10 7 ms10.
B. Sklo s0,35 hmot.% Sb2O3 při teplotě 1420 °C má průměrnou rychlost růstu bublin ά = 3,20xl0~7 ms=l.B. A glass with 0.35 wt% Sb 2 O 3 at 1420 ° C has an average bubble growth rate ά = 3.20x10 -7 ms = 1 .
2ď 1. Najdeme pro obě varianty příslušné teploty odpovídající stejné rychlosti růstu bublin v modelovém skle. Použijeme rovnici (1):2ď 1. We find for both variants the respective temperatures corresponding to the same bubble growth rate in the model glass. We use equation (1):
Sklo A vykazuje pro modelové sklo teplotu čeření 1408 °C.Glass A has a fining temperature of 1408 ° C for the model glass.
Sklo B vykazuje pro modelové sklo teplotu 1383 °C.Glass B has a temperature of 1383 ° C for the model glass.
25' 2. Zvolíme si plnění válce, které by se mělo pohybovat mezi 25 a 75^/o objemu válce.2. We select a cylinder filling which should be between 25 and 75% of the cylinder volume.
Zvolíme hodnotu V/Vo = 0,6 a vypočteme průměrnou tloušťku vrstvy skla ve válci podle rovnice (6). Tloušťky vrstev pak jsou:Select V / V o = 0.6 and calculate the average thickness of the glass layer in the cylinder according to equation (6). The layer thicknesses are:
Sklo A i B vykazují průměrnou tloušťku vrstvy skla 0,092 m.Both A and B glass have an average glass layer thickness of 0.092 m.
jtf 3. Z rovnic (7'48) zjistíme směrnici, případně úsek na ose y pro lineární závislost optimální doby odstranění kritické bubliny a0 = 5x10'5 m a z rovnice (2) optimální dobu odstranění kritické bubliny, τ ,:jtf 3. From equations (7'48) we find the slope or the y-axis segment for the linear dependence of the optimal critical bubble removal time and 0 = 5x10 ' 5 maz and equation (2) the optimal critical bubble removal time, τ,:
Pro sklo A činí hodnota τ 731 s.For glass A, τ is 731 s.
Pro sklo B činí hodnota τιιρι 1326 s.For glass B the value τ ιιρι is 1326 s.
35(35 (
4. Zjistíme příslušné hodnoty ωορι, optimální úhlové rychlosti rotace válce. Nejprve z rovnic (13-14) zjistíme směrnice a úseky na ose y lineární závislosti mezi ω τ a plněním válce V !V0 a z rovnice (3) vypočteme součin ωορ,τορ1.4. Find the appropriate values ω ορι , the optimal angular velocity of the cylinder rotation. First of all, from the equations (13-14) we determine the slopes and the y-axis segments of the linear dependence between ω τ and the cylinder filling V! V 0 and from equation (3) calculate the product ω ορ , τ ορ1 .
Pro sklo A je získaná hodnota ωηριτορι 17900 rad. S použitím hodnoty 5 τ =731 s dostáváme hodnotu otáček válce ωηρι = 24,5 rad.s'1.For glass A, the value obtained is ω ηρι τ ορι 17900 rad. Using the value 5 τ = 731 s we get the value of the cylinder speed ω ηρι = 24,5 rad.s' 1 .
Pro sklo B je získaná hodnota ωιιρΙτορι 40070 rad. S použitím hodnoty rn/7,=1326s dostáváme hodnotu ωορι = 30,2 rad.s'1.For glass B the value obtained is ω ιιρΙ τ ορι 40070 rad. Using the value r n / 7 , = 1326s we get the value ω ορι = 30.2 rad.s' 1 .
5. Zjistíme skutečný výkon čeřícího bubnu. Jedna dávka vyčeřeného skla při daných ió rozměrech válce a jeho plnění 0,6 činí 135,4 kg skla. Při požadovaném výkonu 5t/24h je třeba vyčeřit 37 dávek skla za 24 h.5. Find out the real power of the fining drum. One batch of clarified glass at a given cylinder size and filling of 0.6 is 135.4 kg of glass. At the required power of 5t / 24h it is necessary to clear 37 batches of glass in 24 hours.
Výsledek :Result:
Pro sklo A je doba optimální doba čeření rovna 731 s, doba rezervovaná na plnění a vyprázdněni válce je pak 1500 s, celková doba pro jednu dávku je tedy 2231 s. Na uskutečnění 37 dávek je pak třeba 82 547 s. Požadovaný výkon 5t/24 h je mírně překročen na 5,23 t/24 h, vzniká tedy mírná rezerva.For glass A, the optimum fining time is 731 s, the time reserved for filling and emptying the cylinder is 1500 s, the total time for one batch is 2231 s. To make 37 batches, 82 547 s is required. h is slightly exceeded to 5.23 t / 24 h, thus a slight margin is created.
Pro sklo B je doba optimální doba čeřeni rovna 1326 s, celková doba pro uskutečnění jedné dávky pak 2826 s. Na uskutečnění 37 dávek je třeba 104 562 s, denní výkon bubnu by 2tí pak byl pouze 4,13 t/24 h. Sklo B tedy nesplňuje požadovanou podmínku výkonu odstředivky 5t/24 hod., a je tedy nutno použít sklo A a jeho příslušné podmínky odstředění.For glass B, the optimum fining time is 1326 s, the total time for a single batch is 2826 s. For 37 batches, 104,562 s is required, the daily drum power would only be 4.13 t / 24 h. therefore, it does not meet the required 5t / 24 hour centrifuge performance condition and therefore it is necessary to use glass A and its associated centrifugation conditions.
Příklad 3Example 3
2Í Sklárna má např. k dispozici 2 rotující válce (neznázorněno) o vnitřním poloměru r0 0,5 mas vnitřní výšce h0 je 1 m. Vyráběné sklo je obalové sklo a předpokládá se, že dva válce budou odebírat sklovinu 7 z kontinuální pece a dodávat vyčeřenou taveninu střídavě do zásobníku skla, které po ochlazení na teplotu zpracováni bude strojově formováno. Pro celou pec je předepsán celkový tavící výkon 70 t/24h, povolená tolerance výkonu jsou 3J/0.For example, the glassworks has 2 rotating cylinders (not shown) having an inner radius r 0 0.5 m and an internal height h 0 being 1 m. The glass produced is a container glass and it is assumed that two cylinders will take glass 7 from the continuous furnace and to deliver the clarified melt alternately to a glass container which, after cooling to the processing temperature, will be machine-formed. A total melting capacity of 70 t / 24h is prescribed for the whole furnace, the permissible power tolerances are 3J / 0.
30. Maximální dosažitelná teplota ve válci je 145O°C, což je teplota dostatečná k efektivní funkci čeřícího činidla síranu sodného. V laboratoři změřená průměrná rychlost růstu bublin při teplotě 1450°C činila ά = 9x107/zzó·1. Naplnění válce z pece a jeho vyprázdněni do pracovního zásobníku zabere 1800 s. Válce se přistavují střídavě ke společnému výtokovému otvoru z pece k nátoku a nad pracovní zásobník, nad nímž se čeří a 351. vyprazdňují. Nad zásobníkem mohou být oba válce i současně. Je třeba stanovit plnění válce taveninou, optimální rychlost rotace válce a dobu odstraněni všech bublin, při čemž předpokládaný poloměr nejmenší bubliny je 5x10'5m.30. The maximum attainable temperature in the cylinder is 145 ° C, which is a temperature sufficient to effectively function the sodium sulfate fining agent. The average bubble growth rate measured at 1450 ° C in the laboratory was ά = 9x10 7 / zz · 1 . Filling the cylinder from the furnace and emptying it into the working container takes 1800 s. The cylinders are alternately attached to the common outlet opening from the furnace to the inlet and above the working container to which it ripples and discharges. Both cylinders can also be above the hopper at the same time. It is necessary to determine the filling of the cylinder with melt, the optimum speed of rotation of the cylinder and the time of removal of all bubbles, with the assumed radius of the smallest bubble being 5x10 -5 m.
2É.2É.
i fi f
1. Najdeme příslušnou teplotu odpovídající stejné rychlosti růstu bublin v modelovém a aplikovaném skle. Použijeme rovnici (1). Teplota stejné rychlosti růstu bublin v modelovém skle činí 1440 °C.1. Find the appropriate temperature corresponding to the same bubble growth rate in the model and applied glass. We use equation (1). The temperature of the same bubble growth rate in the model glass is 1440 ° C.
2. V prvním kroku zvolíme plnění válce V/Vo = 0,5 a vypočteme hodnotu průměrné tloušťky taveniny ve válci podle rovnice (6). Vypočtená průměrná tloušťka vrstvy taveniny ve válci činí 0,146 m.2. In the first step, select cylinder filling I / O o = 0.5 and calculate the average melt thickness in the cylinder according to equation (6). The calculated average thickness of the melt layer in the cylinder is 0.146 m.
3. Zjistíme hodnotu směrnice τ versus δσ pomocí rovnice (7) a vypočteme τπριζ rovnice ló (2). Dostáváme hodnotu optimální dobu čeření T/=462 s·3. Find the value of the slope τ versus δσ using equation (7) and calculate τ πρι ζ of equation ló (2). We get the value of optimal ripple time T / = 462 s ·
4. Z hodnot součinu ύ)πρίτορί získáme hodnotu ωηρι. Nejprve z rovnic (13-14) získáme hodnotu směrnice závislosti mezi ω^τ a plněním válce V/Vo i úsek na ose y a poté z rovnice (3) vypočteme příslušnou hodnotu ωηριτορι za daných podmínek rovnou 9575 rad. Při známé hodnotě τ vypočteme ze součinu ωηριτορι optimální otáčky válce hodnotu ®npl = W radf ·4. From the values of the product ύ) πρί τ ορί we obtain the value ω ηρι . First, from equations (13-14) obtain the value of the slope of ω ^ τ and cylinder charging / O and a section on the vertical axis, then from equation (3) calculate the appropriate value of ω ηρι τ ορι under the conditions equal to 9575 rad. At the known value τ we calculate the optimum cylinder speed from n ω ηρι τ ορι ® npl = W radf ·
5. Hodnota jedné dávky vyčeřeného skla jedním válcem činí 902,7 kg skla a toto množství je získáno za 462 s. Celková doba potřebná k naložení, vyčeřeni a vylití jedné dávky skla je5. The value of one batch of clarified glass per cylinder is 902.7 kg of glass and this quantity is obtained in 462 s. The total time required for loading, clarifying and pouring one batch of glass is
2.6- potom 1800 + 462 =2262 s. Jeden válec tedy je schopen za 24 h^4 vyčeřit 86400/2262 = 38,2, tj. 38 dávek skla, tj. 34,3 t/24 h. Při společné funkci obou zásobníků má pec čeřící výkon 68,6 t/24 h. Při povolené toleranci 3,% je výkon dostatečný a dané podmínky A odstředivého čeření je možno přijmout.2.6- then 1800 + 462 = 2262 s. Thus, one cylinder is able to clear 86400/2262 = 38.2, ie 38 batches of glass, ie 34.3 t / 24 h in 24 h ^ 4. the kiln has a finishing power of 68.6 t / 24 h. With a tolerance of 3%, the power is sufficient and the conditions A of the centrifugal fining can be accepted.
Příklad 4Example 4
Je třeba odstranit bubliny z 10 kg speciálního boritokremičitého skla v rotujícím tělese 1_, např. v malém válci o poloměru 0,1 m a výšky 0,2 m. Sklo je v daném válci nejprve 3Q utaveno ze surovin a poté vyčeřeno. Válec je používán i pro odstranění bublin z již utavených skel, kdy jsou do něho dávkovány střepy nevyčeřeného skla. Laboratorním měřením byla při 1480 °C zjištěna průměrná hodnota rychlosti růstu bublin ά = l,5xl0'6m. Jedná se o jednorázovou přípravu kvalitního skla.It is necessary to remove bubbles from 10 kg of special borosilicate glass in the rotating body 7, for example in a small cylinder with a radius of 0.1 m and a height of 0.2 m. The glass in this cylinder is first melted from raw materials and then clarified. The cylinder is also used to remove bubbles from already melted glasses, where it is dosed into it shards of unclear glass. Laboratory measurement at 1480 ° C revealed an average value of bubble growth rate ά = 1,5x10 ' 6 m. This is a one-time preparation of quality glass.
Zvolí se následný postup:The following procedure is chosen:
1. Najdeme příslušnou teplotu odpovídající stejné rychlosti růstu bublin v modelovém a aplikovaném skle . Použijeme rovnici (1). Teplota stejné rychlosti růstu bublin v modelovém1. Find the appropriate temperature corresponding to the same bubble growth rate in the model and applied glass. We use equation (1). Temperature of the same rate of bubble growth in the model
M skle činí 148QČC.M glass is 148 ° C.
2. Vypočteme plnění válce pro danou hmotu čeřeného skla v daném válci: V/Vo= 0,7.2. Calculate the filling of the cylinder for a given mass of glass in the given cylinder: V / V o = 0,7.
3. Podle rovnice (6) činí vypočtená průměrná tloušťka taveniny ve válci 0,045 m.3. According to equation (6), the calculated average melt thickness in the cylinder is 0.045 m.
IQIQ
4. Zjistíme hodnotu směrnice τηρι versus σ pomocí rovnice (7) a vypočteme τ z rovnice (2). Dostáváme hodnotu τορΙ =90 s.4. Find the slope value τ ηρι versus σ using equation (7) and calculate τ from equation (2). We get the value τ ορΙ = 90 s.
5. Z hodnot součinu ωπρΙτορι získáme hodnotu ω . Nejprve z rovnic (13-,14) získáme '15. hodnotu směrnice závislosti mezi ω τ a plněním válce V7V0 i úsek na ose y a poté z rovnice (3) vypočteme příslušnou hodnotu ωοριτορι za daných podmínek rovnou 5973 rad.5. From the values of the product ω πρΙ τ ορι we obtain the value ω. First we get '15 from equations (13-, 14). the value of the slope of the dependence between ω τ and the filling of the cylinder V7V 0 and the section on the y-axis and then from equation (3) we calculate the corresponding value ω ορι τ ορι equal to 5973 rad under given conditions.
Při známé hodnotě τορι vypočteme ze součinu ωΙ)ρ,τορ, hodnotu ωορ, = 66,4 s’1.With the known value τ ορι we calculate from the product ω Ι) ρ , τ ορ , the value ω ορ , = 66.4 s' 1 .
Optimální úhlová rychlost rotace rotujícího tělesa 1 tedy činí 66,4 s’1, což odpovídá 19,09 otáčkám za sekundu. Sklovina 7 je zbavena bublin v čase kratším než 2 min, konkrétně za 2Q 90 s.The optimum rotational speed of rotation of the rotating body 1 is thus 66.4 s -1 , which corresponds to 19.09 revolutions per second. The molten glass 7 is free of bubbles in less than 2 minutes, specifically in 90 seconds.
Příklad 5Example 5
Máme najít teplotu provozování rotujícího válce o poloměru 0,3 m s výškou 0,4 m, 2Š který má mít výkon 7,5 t/24h sodnodraselného křišťálového skla. Doba plnění a vyprazdňování válce je 1500s.We have to find the temperature of operating a rotating cylinder with a radius of 0.3 m with a height of 0.4 m, 2Š, which should have a power of 7.5 t / 24h of sodium potassium crystal glass. Filling and emptying time of the cylinder is 1500s.
Zvolí se následný postup:The following procedure is chosen:
30, 1. Zvolíme hodnotu plnění válce V/Vo = 0,6.30, 1. Select the filling value of the cylinder I / O o = 0.6.
2. Zjistíme hmotnost jedné dávky taveniny , která v daném případě činí 156 kg skla.2. Determine the mass of one batch of melt, which in this case is 156 kg of glass.
3. Vypočteme počet potřebných dávek, aby se dosáhlo výkonu 7,5 t/24 h. Počet dávek činí3. Calculate the number of doses required to achieve 7.5 t / 24 h
7500/156 = 48,1 dávek.7500/156 = 48.1 doses.
' *'*
4. Vypočteme hodnotu τορ, = (86400 - 48,1x1500)/48,1 = 296 s.4. Calculate the value τ ορ , = (86400 - 48,1x1500) / 48,1 = 296 s.
2. Podle rovnice (6) vypočteme průměrnou tloušťku taveniny ve válci, která činí 0,11 m.2. According to equation (6), we calculate an average melt thickness in the cylinder of 0.11 m.
AAND
5. Z rovnice (2) vypočteme hodnotu směrnice k = 296/0,11 = 2691 s.m1. Tato hodnota směrnice odpovídá teplotě modelového skla 1460 °C.5. From the equation (2) we calculate the slope value k = 296 / 0.11 = 2691 sm 1 . This slope corresponds to a model glass temperature of 1460 ° C.
6. Teplotě modelového skla 1460°C odpovídá průměrná rychlost růstu bublin 1,17x10'6 m.s'1. 106. The model glass temperature of 1460 ° C corresponds to an average bubble growth rate of 1.17x10 ' 6 m.s -1 . 10
7. Je třeba změřit v úzkém rozmezí teplot průměrnou rychlost růstu bublin a nalézt teplotu, která odpovídá průměrné rychlosti růstu bublin 1,17x10'6 m.s’1.7. The average bubble growth rate should be measured over a narrow temperature range and a temperature corresponding to an average bubble growth rate of 1.17x10 -6 m.s -1 is found .
Tabulka 3 uvádí hodnoty veličin pro uvedené příklady provedení 2A, 2B, 3, 4 a 5:Table 3 shows the values of the quantities for the exemplary embodiments 2A, 2B, 3, 4 and 5:
Tabulka 3Table 3
tt
V Tabulce 3 představuje :In Table 3 it represents:
r0 [m] poloměr celkového vnitřního prostoru Vo válcového rotujícího tělesa 1, ho [m] výšku celkového vnitřního prostoru prostoru Vo válcového rotujícího tělesa 1,r 0 [m] radius of the total interior space V o of the cylindrical rotating body 1, ho [m] the height of the total interior space V of the cylindrical rotating body 1,
Vo[m3] celkový vnitřní prostor Vo válcového rotujícího tělesa 1_ v m3, \/ [m3] prostor válcového rotujícího tělesa 1, naplněný sklovinou 7 v m3,Vo [m 3 ] total interior space V o of cylindrical rotating body 7 in m 3 , / [m 3 ] space of cylindrical rotating body 1, filled with glass 7 in m 3 ,
V/Vo podíl válcovitého rotujícího tělesa 1 naplněný sklovinou 7 k celkovému vnitřnímu prostoru Vo rotujícího tělesa 1., da/dr derivace průměrné rychlosti [m.s'1] růstu poloměru bublin ve sklovině 7, při dané teplotě v rotujícím tělese 1V / V o ratio of cylindrical rotating body 1 filled with glass 7 to total interior space V o of rotating body 1, da / dr derivative of average velocity [m.s -1 ] of bubble radius growth in glass 7, at given temperature in rotating body 1
29.29.
a je poloměr [m] bublin v metrech, r je čas [s] růstu bublin daného poloměru v sekundách,a is the radius [m] of bubbles in meters, r is the time [s] of bubble growth in a given radius in seconds,
a)opt optimální úhlová rychlost [rad.s'1] rotace válce v radiánech za sekundu, t teplota [°C] skloviny 7 v rotujícím tělese 1 ve stupních Celsia,a) opt optimal angular velocity [rad.s -1] rotation of the cylinder in radians per second, the temperature T [° C] molten glass 7 in the rotating body 1 in degrees Celsius;
á. TcritQ doba [s] odstředění bubliny kritického poloměru 5x10'5 m při optimální rychlosti rotace, iand. TcritQ time [s] of centrifugal bubble of critical radius 5x10 ' 5 m at optimal rotation speed, i
τ0 celková doba [s] naplnění a vyprázdnění rotujícího tělesa Iv sekundách, aτ 0 total time [s] of filling and emptying of rotating body in seconds, a
P skutečný výkon čeření odstřeďováním skloviny v tunách za den v nerotujícím tělese 1 s ohledem na dobu potřebnou pro jeho naplnění a vyprázdnění.P actual fining performance by tumbling the glass in tonnes per day in the non-rotating body 1 with respect to the time it takes to fill and empty it.
ld, Uvedená příkladná provedení nejsou omezující a jsou možné i jiné varianty a kombinace konstrukčního uspořádání rámci rozsahu patentových nároků.1d. These exemplary embodiments are not limiting, and other variants and combinations of design within the scope of the claims are possible.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Řešení je vhodné pro sklářský průmysl, pro kontinuální a zejména pro diskontinuální tavení s následným čeřením skla.The solution is suitable for the glass industry, for continuous and especially for discontinuous melting with subsequent glass clarification.
2Ó. Vztahové-značky·· z „'r. ' ·' ·τ--' -ť r ' těleso víko 2 tělesa dno 3 tělesa plášť 4 tělesa 12Ó. The reference-marks of ·· '' r. '·' · Τ - ' r ' body cover 2 body bottom 3 body housing 4 body 1
251 5 nátokový otvor výtokový otvor sklovina osa 8 tělesa 1 směr 9 nátoku skloviny 725 1 5 inlet outlet outlet hole glass axis 8 body 1 direction 9 glass inlet 7
10 směr 10 výtoku skloviny 7 f10 direction 10 of glass outlet 7 f
směr 11 rotace tělesa 1direction of rotation of the body 1
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-15A CZ201215A3 (en) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Device for refining molten glass by centrifuging |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-15A CZ201215A3 (en) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Device for refining molten glass by centrifuging |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ304299B6 CZ304299B6 (en) | 2014-02-19 |
| CZ201215A3 true CZ201215A3 (en) | 2014-02-19 |
Family
ID=50097973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2012-15A CZ201215A3 (en) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Device for refining molten glass by centrifuging |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ201215A3 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3819350A (en) * | 1972-09-28 | 1974-06-25 | Owens Illinois Inc | Method for rapidly melting and refining glass |
| JP3861459B2 (en) * | 1998-06-19 | 2006-12-20 | 旭硝子株式会社 | Vacuum degassing equipment for molten glass |
| CZ298244B6 (en) * | 2003-05-26 | 2007-08-01 | Continuous glass melting process in a glass melting furnace and glass melting furnace per se | |
| WO2006059575A1 (en) * | 2004-12-01 | 2006-06-08 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Glass production apparatus and process for producing glass |
| DE102010023176B4 (en) * | 2010-06-09 | 2013-02-21 | Schott Ag | Process for the production of clear glass or clear drawing glass using a special refining process |
-
2012
- 2012-01-11 CZ CZ2012-15A patent/CZ201215A3/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ304299B6 (en) | 2014-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3951635A (en) | Method for rapidly melting and refining glass | |
| DK167391B1 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR MELTING AND REFINING GLASS OR SIMILAR MATERIALS AND USING THE SODA-CALK SILICATE GLASS PREPARATION METHOD | |
| US3819350A (en) | Method for rapidly melting and refining glass | |
| US3754886A (en) | Method for refining molten glass | |
| JP5246568B1 (en) | Glass production method and stirring device | |
| KR101979479B1 (en) | Methods for reducing zirconia defects in glass sheets | |
| CN103951160A (en) | Apparatus and method for reducing gaseous inclusions in a glass | |
| JP2004091307A (en) | Method for producing glass | |
| JP2010100462A (en) | Agitating blade and agitating device for molten glass | |
| US4820329A (en) | Methods for the batchwise production of glass | |
| US10239117B2 (en) | Core sand regeneration system | |
| JPH10265226A (en) | Glass melting apparatus and method, and molten glass stirring blade | |
| JP2005154216A (en) | Glass melting furnace and method of manufacturing glass | |
| CZ201215A3 (en) | Device for refining molten glass by centrifuging | |
| CN101023036A (en) | Method and device for manufacturing glass and products obtained with the aid of said method | |
| CZ201216A3 (en) | Method of refining molten glass by centrifuging | |
| CZ23541U1 (en) | Device for refining molten glass by centrifuging | |
| JP2022507801A (en) | How to shorten the bubble life on the surface of glass melt | |
| CN113226999B (en) | Method for controlling bubbles during glass making process | |
| US9637406B2 (en) | Apparatus for melting and refining silica-based glass | |
| CN208055183U (en) | A kind of glass preparation device for stirring molten glass | |
| JP5754121B2 (en) | Glass manufacturing apparatus, glass manufacturing apparatus manufacturing method, and glass manufacturing method | |
| CS216250B2 (en) | Appliance for mixing and homogenization of the frit | |
| JP7382021B2 (en) | Glass article manufacturing equipment and its manufacturing method | |
| EA027686B1 (en) | Device and method for enhancing burden uniformity in a combination reforming/reducing shaft furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190111 |