CZ279920B6 - Způsob chlazení přípravku pro tvarování skloviny - Google Patents

Abstract

Na tvarovací povrch přípravku ze strany protilehlé ke sklovině, se nanese vrstva žáruvzdorného porézního materiálu, dále se dutina (1) zahřeje na teplotu 400 .sup.o.n. C, potom se dutina (1) přípravku odčerpá a plní se tekutým kovem, který se při tvarování skloviny vypařuje a tvoří nasycené páry a tlak nasycených par kovu se udržuje jejich kondenzací tak, aby na povrchu přípravku směrem ke sklovině byla zajištěna teplota 400 až 650 .sup.o.n. C. Dutina (1) tvarovacího přípravku se před zahříváním profukuje inertním plynem, potom se dutina (1) vakuuje do 1,35.10.sup.-5.n. Pa při pokojové teplotě, a zahřívá se rychlostí 0,3 až 0,6 stupňů za minutu, při dodržování uvedeného vakua do teploty 650 .sup.o.n. C, před plněním tekutým kovem se dutina (1) přípravku ochlazuje do 250 .sup.o .n.C a naplní se inertním plynem při přetlaku 0,1.10.sup.5.n. Pa, a plnění tekutého kovu se provádí do prostředí inertního plynu, jehož přetlak se zvyšuje na 0,3 až 0,5.10.sup.5.n. Pa, zatímco po ochlazení tvaroŕ

Description

(54) Název vynálezu:

Způsob chlazení přípravku pro tvarování skloviny poměru v % hmotnosti (78 až 88) % : (22 až 12) % a jako inertní plyn se užívá argon.

O os Φ

0) N es

N

O (57) Anotace:

Na tvarovací povrch přípravku ze strany protilehlé ke sklovině, se nanese vrstva žáruvzdorného porézního materiálu, dále se dutina (1) zahřeje na teplotu 400° C, potom se dutina (1) přípravku odčerpá a plní se tekutým kovem, který se při tvarování skloviny vypařuje a tvoří nasycené páry a tlak nasycených par kovu se udržuje Jejich kondenzací tak, aby na povrchu přípravku směrem ke sklovině byla zajištěna teplota 400 až 650° C. Dutina (1) tvarovacího přípravku se před zahříváním profukuje inertním plynem, potom se dutina (1) vakuuje do 1,35.10'3 Pa při pokojové teplotě, a zahřívá se rychlostí 0,3 až 0,6 stupňů za minutu při dodržování uvedeného vakua do teploty 650° C, před plněním tekutým kovem se dutina (1) přípravku ochlazuje do 250° C a naplní se inertním plynem při přetlaku 0,1.10⁵ Pa, a plnění tekutého kovu se provádí do prostředí inertního plynu, jehož přetlak se zvyšuje na 0,3 až 0,5.10⁶ Pa, zatímco po ochlazení tvarovacího přípravku na teplotu blízkou pokojové teplotě se Jeho dutina (1) vakuuje na tlak 6,65.1ο*·³ Pa. Teplota tvarovacího povrchu se udržuje regulací tlaku par slitiny K-Na v rozmezí od 0,49 do 78 kPa. Jako tekutý kov se užívá eutektická slitina K-Na o

Způsob chlazení přípravku pro tvarování skloviny

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu chlazení přípravku pro tvarování skloviny a je zaměřený na získání vysoce kvalitních výrobků ze skla.

Dosavadní stav techniky

Rostoucí potřeby řady průmyslových odvětví, jako je výroba automobilů, elektrotechnika, kosmická technika atd., nejsou zajišťovány při výrobě výrobků konstrukční optiky z tepelně odolných skel tradičními způsoby tepelné regulace přípravků na tvarováni skla z důvodů krajné neobvyklých podmínek tepelného zatížení při vzájemném působení tvarovacich povrchů a skloviny.

Pravidlem je, že stupeň tvrzení skloviny exponenciálně závisí na teplotě a je velmi citlivý na teplotu pracovních povrchů tvarovacich přípravků. Tvarování výrobků ze skla se obyčejně provádí v teplotním intervalu povrchů 400 až 600 °C. Nízká tepelná vodivost žáruvzdorných ocelí způsobuje značně nerovnoměrné rozdělení teploty a tepelných toků, které probíhají po obvodě tvarovacích přípravků. Rychlý nárůst viskozity skloviny a značně nerovnoměrné rozložení teploty na tvarovacím povrchu vedou k vytvoření různých vad na výrobcích.

Při práci s tvarovacím přípravkem při dolní teplotní hranici okolo 400 C vznikají na povrchu výrobku takové vady, jako soustředné vrásnění, vlnitost, nestejnoměrná tloušťka stěny, praskliny a jiné vady. Při práci při horní teplotní hranici cca 600 °C vzniká nebezpečí nalepování skloviny na tvarovací povrchy zařízení. Jestliže se dále vezme v úvahu, že nerovnoměrnost rozložení teploty tvarovacich povrchů je srovnatelná s hodnotou teplotního intervalu tvarování, je pochopitelná nutnost řízení tepelného stavu tvarovacího přípravku takovým způsobem, aby byly zajištěny podmínky tvarování, blízké izotermickým.

Současně s tím je z tvarovacich povrchů a sklovinou. Při lisování nutné provádět intenzivní odvod tepla odvod sumárního tepla, předaného formě skleněných výrobků na automatizovaných linkách je nejvíce tepelně zatížen pracovní povrch razníku, kdy hustota tepelných toků se měří na stovky Wattů na čtvereční centimetr plochy.

Snahy o zvýšení výkonnosti procesu lisování skleněných výrobků a o zvýšení jejich kvality vedly k vyvinutí systému chlazení tvarovacího přípravku pomocí kondenzace nasycených par rtuti (patent USA č. 3 285 728).

Za základ daného způsobu byl položen fyzikální proces odnímání tepla z tvarovacího povrchu prostřednictvím varu teplonosné látky, tekutého kovu - rtuti ve velkém objemu. Teplo, odebrané tvořícími se parami, se přenáší k chladicímu hadu, umístěnému uvnitř dutiny tvarovacího přípravku a zde páry kondenzují.

-1CZ 279920 B6

V souladu s tímto vynálezem se vnitřní povrch dutiny tvarovacího přípravku pečlivě očistí od olejových nečistot, dutina se naplní rtutí do úrovně, převyšující vrchní okraj skleněného výrobku, a prostor dutiny nad hladinou tekutého kovu se záplni inertním plynem nebo dusíkem. Smáčivost vnitřního povrchu dutiny se zabezpečuje přidáním titanu a hořčíku do rtuti. Tlakem inertního plynu v dutině je určena teplota varu rtuti. Vařící se rtuťová hmota při tom odvádí teplo z tvarovacího povrchu zařízení a zároveň udržuje na tvarovacím povrchu potřebnou teplotu, regulovatelnou procesem kondenzace par změnou průtočného množství chladicí látky v chladicím hadu.

Při realizaci výše popsaného způsobu chlazení tvarovacího přípravku značné množství tekutého kovu (rtuti) způsobuje vysokou tepelnou setrvačnost zařízení jako celku. Další nepříznivou okolností je přítomnost inertního plynu nebo dusíku v dutině, bránící postupu nasycených par k povrchu kondenzátoru. V této souvislosti je operativní řízení tepelného stavu tvarovacího přípravku velmi problematické.

Zlepšení podmínek chlazení tvarovacího přípravku a tím i jakosti skleněných výrobků bylo dosaženo způsobem výroby skleněných předmětů, popsaných v přihlášce PCT/RU92/00027.

Principem tohoto způsobu je, že vnitřní povrch tvarovacího přípravku se pokryje vrstvou žáruvzdorného a proti korozi odolného materiálu; tvarovací přípravek se zahřeje na teplotu, odpovídající dolní hranici tvarovacího intervalu, cca 400 °C, potom se dutina odčerpá na hodnotu p= (0,02 až 0,1) Pa a dutina se plní tekutým kovem se schopností intenzivního vypařování. V procesu tvarování výrobků se kondenzací udržuje tlak nasycených par sodíku v rozmezí (0,08 až 12) kPa, který na pracovních površích udržuje teplotu v rozmezí 400 až 650 °C. Jako žáruvzdorný a proti korozi odolný materiál se používají kovové síťky z nerezavějící oceli.

Při daném způsobu se využívá princip vypařování - kondenzace, t.j. přenosu tepla od nejvíce tepelně namáhaných částí tvarovacích povrchů k méně tepelně namáhaným částem změnou skupenství materiálu, který je umístěn uvnitř dutiny a má schopnost intenzivního vypařování. Přeprava vypařeného média se uskutečňuje pomocí kapilárních sil porézního materiálu, jímž je pokryt vnitřní povrch dutiny.

Zahřívání dutiny na nižší teploty teplotního intervalu tvarování vede jen k částečné destrukci plynů, adsorbovaných povrchem kovů a povrchem porézního materiálu. Tyto plyny společně se složkami vzduchu reagují s porézním skeletem sítek a okysličují kov. Při následovném odčerpání plynů z dutiny se odstraňují plyny, které již sehrály svoji negativní roli. Poslední okolnost je ještě zhoršena tím, že v dutině zůstávají plyny v podobě povlaků, adsorbovaných pevným povrchem, jejichž rozrušení probíhá při intervalu tvarování skleněných výrobků. Část těchto plynů, která se uvolní v procesu lisování, reaguje s chemicky vysoce aktivním tekutým alkalickým kovem - teplonosným médiem a vytvoří pevnou suspenzi, zbývající část je vytěsněna nasycenými párami tekutého kovu do vrchní části dutiny tvarovacího prvku a blokuje tím na části vnitřního povrchu kondenzaci nasycených par. Tvořící se

-2CZ 279920 B6 pevné suspenze zaplňují kapilární kanály porézního materiálu a tím snižují množství přiváděného tekutého kovu k tepelně namáhaným místům.

Uvedené okolnosti ve značné míře zabraňují efektivnímu využití použitých mechanických přenosů tepla, což v řadě případů vede k nestabilní práci tvarovacího zařízení.

Podstata vynálezu

Za cíl vynálezu byl stanoven úkol vytvořit takový způsob chlazení tvarovacího přípravku, který by zajišťoval rovnoměrné rozložení teploty na tvarovacích površích a efektivní odvod tepla od tepelně namáhaných částí a tím by i přispíval k rovnoměrnému narůstání viskozity skloviny a výsledkem toho by byly tenkostěnné skleněné výrobky s vysokou kvalitou povrchu.

Zadaný úkol, způsob chlazení tvarovacího přípravku, se řeší způsobem: na tvarovací povrch přípravku na stranu, protilehlou sklovině, se nanese vrstva žáruvzdorného porézního materiálu, dále se dutina přípravku zahřeje na teplotu okolo 400 °c, potom se dutina přístroje odčerpá a plní se tekutým kovem, který se při tvarování skloviny vypařuje a tvoří nasycené páry kovu, tlak nasycených par kovu se udržuje jejich kondenzací v rozsahu dostatečném pro zajištění teploty 400 až 650 °C na povrchu přípravku, obráceném ke sklovině, dutina tvarovacího přípravku se před zahřátím profukuje inertním plynem, potom se odčerpá do hodnoty

1.35.10^{- 2} Pa při pokojové teplotě, zahřívání se provádí rychlostí (0,3 až 0,6) stupňů za minutu při zachování zadané hodnoty vakua na teplotu okolo 650 °C, před plněním dutiny tekutým kovem se provádí chlazení na teplotu 250 ’C, dutina se plní inertním plynem pod přetlakem 0,1 . 10⁵ Pa, a plnění tekutým kovem se provádí do prostředí inertního plynu, přetlak se zvyšuje do cca (0,3 až 0,5) 10⁵ Pa, potom po ochlazení tvarovacího přípravku na teplotu blízkou teplotě okolí, se jeho dutina odčerpá na tlak

6.65.10^{- 3} Pa.

Takový způsob realizace zaručuje vysoce intenzivní vypařování tekutého kovu bez jeho varu z povrchu porézního materiálu, napuštěného tekutým kovem a pokrývajícího tepelně namáhanou část, zaručuje přenos značného množství tepla nasycenými parami od nejvíce tepelně namáhaných částí tvarovacích povrchů k méně tepelně namáhaným, čímž se vyrovnává teplotní pole. Podstatným momentem je při tom napouštění porézní vrstvy bez zatopení jejího povrchu, protože kapalina v tenké vrstvě porézní struktury získává vlastnosti, odlišné od vlastností kapaliny ve volném objemu. Tekutý kov, napuštěný v porézním materiálu, umožňuje vysoké přehřátí bez vzkypění. Vyvarováním z povrchu porézní vrstvy se vytvářejí vyduté menisky na otevřených pórech, čímž se snižuje tlak nasycených par nad povrchem vrstvy. Tím se povrch, z něhož se vypařování uskutečňuje, dvakrát zvětšuje. Takovým způsobem, s vyloučením možnosti zatopení povrchu porézního materiálu tekutým kovem, se zajistí podmínky vysoce intenzivní tepelné výměny na tepelně namáhaném povrchu. Přenos vypařujících se dávek tekutého kovu a přenos zkondenzované kapaliny na tepelně namáhaných částech se uskutečňuje pomocí kapilárních sil porézního materiálu. Tak pro

-3CZ 279920 B6 bíhá nepřetržitý cyklus tekutého kovu změnou skupenství v řetězci následných změn kapalina - pára - kapalina. Rovnoměrným rozložením teplot se zajišťuje rovnoměrný nárůst viskozity na různých místech tvarovacího povrchu, což umožňuje vyrábět tenkostěnné skleněné výrobky s vysokou kvalitou povrchu.

Jako tekutý kov je vhodné používat eutektickou slitinu K Na v poměru jejich hmotnosti m:m = (78-88) % : (22-12) % a v průběhu tvarovacího procesu udržovat tlak nasycených par v rozsahu od 0,49 kPa do 78 kPa. To je podmíněno snahou snížit teplotu tuhnutí tekutého kovu, aby se zabránilo tvorbě vrstev kovu na vnitřním povrchu stěny těch částí tvarovacího přípravku, které se ochlazují chladicí látkou. Nejnižší bod tuhnutí (-12 °C) má eutektická směs K-Na o hmotnostním poměru 78 % : 22 %. V procesu tvarování skleněných výrobků je třeba docílit, aby tlak nasycených par v zadaném intervalu teplot byl tak vysoký, jaký je maximálně možný. Vysokou hustotu nasycených par v tomto intervalu má draslík, a proto jeho obsah ve slitině musí být převažující. Slitina nesmí ztuhnout při pokojové teplotě. To se realizuje hmotnostním obsahem draslíku ve slitině 88 % draslíku a 12 % sodíku, jejíž bod tuhnutí je 15 °C. Nej lepším způsobem, jak uvedeným způsobem požadavkům současně vyhovět, je eutektická slitina s hmotnostním poměrem K-Na (78-88) % : (22-12) %, pro niž je charakteristický rozsah bodů tuhnutí 15 až 12 °C, umožňující používat nejvíce rozšířených chladicích látek, jako je vzduch a voda, bez nebezpečí tvorby vrstev.

Potřebná teplota výše uvedeného rozsahu se zajišťuje pomocí regulace procesu kondenzace nasycených par eutektické slitiny změnou průtočného množství teplonosné látky, přiváděné k tvarovacímu přípravku. Při tom mezi teplotou uvnitř dutiny a tenzí nasycených par existuje známá závislost. Při stanovení tlaku nasycených par v dutině je nutné mít na zřeteli teplotní spád, který je na stěně tvarovacího přípravku. V závislosti na tloušťce je teplotní spád okolo 50 °C, vzhledem k tomu je nutno uvnitř dutiny udržovat tlak v rozsahu od 0,49 kPa do 78 kPa.

Je výhodné na tekutý kov, prosycující vrstvu žáruvzdorného porézního materiálu, působit hydrostatickým tlakem sloupce tekutého kovu v rozsahu od 0,1.10³ kPa do 1.10³ kPa.

Při práci tvarovacího prvku ve zvláště tepelně náročných podmínkách, se může mechanismus rozvodu teplonosné látky k tepelně namáhané části prostřednictvím kapilárních sil ukázat jako nedostatečný. V tom případě, za účelem snížení hydraulických ztrát, se tekutý kov dávkuje po obvodu hranice mezi tepelně namáhanou částí a ostatními částmi povrchu dutiny pod tlakem od 0,1.10³ kPa do 1.10³ kPa. Hodnota tohoto tlaku byla stanovena experimentálně. Při nižších tlacích než 0,1.10³ kPa nebylo pozorováno zlepšení práce tvarovacího přípravku. Při vyšších tlacích přípravek zabezpečoval práci s vyšší rychlostí tvarování, než v případě čistého kapilárního mechanismu. Horní hranice hydrostatického tlaku sloupce kapaliny je stanovena geometrickými rozměry zařízení.

-4CZ 279920 B6

Jako inertní plyn se doporučuje používat argon. Zkušenosti ukázaly spolehlivost tohoto plynu při ochraně porézních materiálů a eutektické slitiny K - Na před oxidací.

Přehled obrázků na výkrese

Podstata tohoto vynálezu bude pochopitelnější z následujícího konkrétního příkladu provedení a z obrázku, na němž je zobrazeno kompletní tvarovací zařízení v částečném řezu, které zajišťuje realizaci podmínek navrhovaného způsobu.

Způsob chlazení přípravku na tvarování skla podle tohoto vynálezu zahrnuje následující operace.

Příklad provedení vynálezu

Na tvarovací povrch přípravku se nanese na stranu, protilehlou sklovině, vrstva žáruvzdorného porézního materiálu, např. několik vrstev sítěk keprové tkaniny z nerezavějící oceli.

Dutina přípravku se před zahříváním profoukne inertním plynem, např. argonem. Tím se z dutiny vytěsní vzduch a jeho složky. Při tom argon proniká do kapilárních pórů a do mikrotrhlinek různého druhu na povrchu konstrukčního materiálu. Dále, po odčerpání dutiny, zbylé množství tohoto plynu chrání skelet porézního materiálu před oxidací.

Poté se dutina odčerpá na tlak 1,35.10^-2 Pa při pokojové teplotě, a zahřívání se provádí rychlostí 0,3 až 0,6 stupně za minutu při udržení zadané hodnoty vakua do teploty okolo 650 °C. V dutině tvarovacího přípravku na povrchu konstrukce a porézního materiálu se nacházejí zbytky olejů, různých pryskyřičných látek, sazí aj., které jsou pevně spojeny s povrchem a mají podstatný vliv na smáčivost povrchů tekutým kovem. Kromě toho jsou v dutině přítomny plyny různého druhu v podobě vrstviček, adsorbovaných povrchem konstrukce, které jsou také pevně spojeny s povrchem. Vzhledem k tomu, že rozrušení vyjmenovaných látek probíhá při různých teplotách a plyny, které se při něm uvolňují, mohou okysličit porézní materiál, provádí se zahřívání dutiny tvarovacího přípravku pod vakuem při tlaku p < 1,35.10 Pa pro celý teplotní pracovní interval tvarovacího přípravku, od pokojové teploty až po horní tvarovací teplotu. Zahřívání při vakuu nad 1,35.10^-2 Pa způsobuje částečné okysličení porézního materiálu sítěk.

Před plněním tekutým kovem se dutina přípravku ochladí na teplotu okolo 250 °C a naplní se inertním plynem, např. argonem při tlaku okolo 0,1.10⁵ Pa. Tím se také zajišťují podmínky pro samovolné napouštění žáruvzdorného porézního materiálu tekutým kovem. Viskozita eutektické slitiny klesá s rostoucí teplotou, což umožňuje snížit hydraulický odpor kapaliny, přenášené účinkem kapilárních sil. Ale při teplotě nad 250 °C se začíná zřetelně vypařovat draslík, a tím se uvolňuje kov z dutiny. Z těchto okolností vyplynul význam teploty. Kontrola změn teploty v průběhu různých etap technologických operací se provádí všeobecně známou metodou, např. pomocí termočlánků. Aby se zabránilo oxidaci alkalického kovu, zaplňuje se dutina tvarovacího přípravku argonem za

-5CZ 279920 B6 přetlaku cca 10 kPa, což umožňuje snadno kontrolovat postup argonu do dutiny.

Potom se provádí plnění tekutým kovem do prostředí inertního plynu, přetlak se zvyšuje na (0,3-0,5).10⁵ Pa. Nedokonalosti vnitřního povrchu dutiny v podobě uzavřených pórů, drsnosti, mikrotrhlinek a.j. způsobují, že při samovolném napouštění tekutým kovem zůstávají na povrchu konstrukce plynové bubliny, které se mohou při tvarování stát centrem vypařování. V porézní struktuře se při jejím smáčení tvoří analogické defekty v podobě plynových bublin, vetknutých v uzlech sítěk. Aby se tekutý kov dostal do těchto míst, provádí se stlačení inertního plynu na tlak (0,3-0,5).10⁵ Pa, který působí na tekutý kov, obsažený v porézní struktuře. Velikost přetlaku byla stanovena experimentálně. Při tlaku nižším než 0,3.10 Pa vznikají v procesu tvarování místa lokálního přehřívání tvarovacích povrchů. Při tlaku 0,5.10⁵ Pa a vyšších nebyla přehřátí pozorována. Pod uvedeným tlakem argonu se dutina ponechá 1 až 1,5 hodiny.

Po ochlazení tvarovacího prvku na teplotu blízkou pokojové teplotě, se dutina odčerpá na hodnotu tlaku 6,65.10^-3 Pa. V této etapě se provádí konečné odstranění nekondenzujících plynů z dutiny. Aby se zamezilo vypařování alkalického kovu v tomto procesu, provádí se ochlazování na teplotu blízkou pokojové teplotě, kdy vypařování kovu je zanedbatelné. Odčerpání do tlaku

6,65.10^-3 Pa je podmíněno tím, že při vyšších tlacích v procesu tvarování skleněných výrobků byly naměřeny v horní části tvarovacího přípravku vyšší teploty, což svědčilo o přítomnosti nekondenzujících plynů. Odčerpání na nižší hodnoty tlaků je nevhodné, protože při tom značně vzrůstá pracnost bez zanedbatelného výsledku při práci tvarovacího prvku.

Dále se při tvarování skleněných výrobků uskutečňuje tepelná regulace tvarovacího povrchu při udržování tlaku nasycených par eutektické slitiny K-Na v rozsahu od 0,49 kPa do 78 kPa v hermeticky vakuované dutině. Udržování tlaků v daném rozsahu se zajistí pomocí procesu kondenzace nasycených par, regulací množství chladicí látky, přiváděné na vnější stěnu tvarovacího přípravku. Výběr hraničních hodnot tlaků nasycených par slitiny K - Na je podmíněn tím, že při termodynamické rovnováze mezi kondenzátem a parou existuje jednoznačná závislost teploty a tlaku, zadanému teplotnímu intervalu tvarovacího povrchu odpovídá rozsah tlaku nasycených par p = (0,49-78) kPa.

Na tekutý kov, smáčející vrstvu žáruvzdorného porézního materiálu, se působí hydrostatickým tlakem sloupce tekutého kovu v rozsahu 0,1.10^-3 kPa do 1.10^-3 kPa. Tuto operaci se doporučuje provádět při práci tvarovacího prvku ve zvláště tepelně náročných podmínkách, např. při práci razníku, tvarujícího vnitřní povrch výrobku na vysoce produktivních automatizovaných linkách. V tomto případě se tvořící kondenzát shromažďuje do nádrže, která je umístěna nad tepelně namáhanou částí tvarovacího povrchu a transportuje se po obvodě hranice mezi horkou a chladnou částí vnitřního povrchu dutiny, čímž se dosáhne přenosu teplonosné lát

-6CZ 279920 B6 ky k tepelné namáhané části. Přitom výška sloupce tekutého kovu určuje hodnotu tlaku. Hranice uvedeného rozsahu tlaků byly uvedeny výše. Paralelně s tím daný technologický postup zajišťuje spolehlivé smáčení porézní struktury v procesu tvarování bez zatopení porézního povrchu tekutým kovem.

Předložený způsob zajišťuje efektivní odvod tepla z tvarovacích povrchů a rozložení teplot, blízké izotermickému, což umožňuje uskutečnit podmínky pro plnou plastickou deformaci skloviny při tvarování. To umožňuje získat výrobky s menší tloušťkou stěny, tvarování výrobků velkých rozměrů, zvýšení kvality povrchu výrobků s plným vyloučením vlnitosti a vrásek, při zvýšeni výkonnosti tvarovacího zařazení.

V souladu s vynálezem se provádí chlazení razníku a matrice v procesu lisování světelných filtrů obrubní leteckých polohových světel z tepelně odolného hlinitoboritokřemičitého skla.

Jak razník, tak i matrice, uvedené na obrázku, jsou tenkostěnné obalové konstrukce, kde δ/L «< 1, přičemž £ je tloušťka stěny, L je charakteristický vnější rozměr. Konstrukce má hermetickou dutinu 1, na jejímž vnitřním povrchu je několik vrstev keprové tkaniny z nerazavějící oceli 2, upevněných na vnitřním povrchu dutiny 1 pomocí bodového elektrického svařování. Uvnitř dutiny 1 se nalézá tenkostěnná dělicí stěna 3_, jejíž dolní základna 4 pevně přiléhá k povrchu a rozkládá se o něco výše než tepelně namáhaná část 5, a v horní části má řadu oken 6, které slouží pro volný průchod nasycených par tekutého kovu. Dělicí stěna 3 vytváří kruhový prostor pro sběr kondezujícího kovu 17, a její výška určuje maximální hydrostatický tlak, kterým se působí na tekutý kov, smáčející porézní materiál na tvarovací stěně. Dělicí stěna 2 je zvláštní přehrada, chránící porézní materiál v dolní části tvarovacího přípravku před jeho zatopením tekutým kovem. Vnější stěna razníku je uzavřena do pláště 8, který tvoří uzavřený prostor komory chladiče 9. Cirkulace teplonosné látky v komoře chladiče 9 se uskutečňuje přes otvory 10, uspořádané šachovnicovítě. Pro zvětšení kondenzačního povrchu je kruhový prostor 7 zaplněn třískami 11 z nerezavějící oceli nebo zirkonia. Do dutiny razníku se dá takové množství eutektické slitiny draslíku se sodíkem, které zajistí zaplnění části kruhového prostoru a smáčení žáruvzdorného porézního materiálu v dutině.

Vybavení matrice má některé zvláštnosti. Souvisí to s tím, že tekutý kov, který kondenzuje na vnitřním povrchu tělesa 12, stéká vlivem hmotnosti na dno 13 tělesa a neexistuje nebezpečí zaplavení povrchu porézního materiálu 14 na tepelně namáhané části. Je nezbytné jen zabezpečit porézní materiál 14., nasáklý tekutým kovem a pokrývající tvarovací stěnu 15 před vysycháním. Z tohoto důvodu se tepelně namáhané části vnitřního povrchu dutiny 1 spojují prostřednictvím spojů 16 s povrchem, kde je přebytek tekutého kondenzujícího kovu 17. Spoje 16 jsou úzké pásky, složené ze dvou vrstev porézního materiálu 14, spojené elektrickým svařením. Spoje 16 mohou mít různou konstrukci. Mohou mít podobu příček, z porézního materiálu, které dělí prostor dutiny 1 na řadu sekcí, propojených prostřednictvím otvorů 10 zajišťujících průchod nasycených par. Při plnění dutiny 1 matrice tekutým kovem je jeho množství limitováno tím, že páry, tvořící se na tepelné namáhané části matrice, musí mít volný průchod k ostatním částem

-7CZ 279920 B6 vnitřního povrchu dutiny 1. Kromě toho je nutné pamatovat na zvýšení tepelné setrvačnosti matrice se zvýšením množství tekutého kovu. Protože hlavní část tekutého kondenzujícího kovu 17 je soustředěna v dolní části matrice, je prostor chladiče 18 pro teplotní regulaci zařízení rovněž v této části matrice.

Tvarované výrobky představují polokoule o průměru 280 mm a tloušťce stěny 3,5 mm. Vyrábělo se hlinotoboritokřemičité sklo při teplotě 1 385 ±10 °C o viskozitě log t = 2,75. Teplota počáteční deformace skla byla 620 ± 5 °C a koeficient délkové teplotní roztažnosti skla byl 54.10^-7 . stupeň ^-1. Barvení skla na červenou barvu se provádělo atomy mědi, dodávané do skloviny v podobě síranu měďnatého, nanášením a vychlazením v chladicí peci při teplotě 570 °C po dobu 5 až 7 hodin. Dané sklo má tu zvláštnost, že uchovává v paměti svou tepelnou minulost při výrobě výrobku a nerovnoměrnost rozdělení teplot na tvarovacích površích se projevuje na výrobcích v podobě nerovnoměrného zabarvení. Proto pro získání rovnoměrně zbarvených výrobků má důležitost rovnoměrné rozdělení teploty na tvarovacích površích.

Při experimentech se zkoušely dvě různé varianty. První varianta odpovídala tradiční technologii, kdy matrice a razník byly celokovové s chladicími kanálky. Druhá varianta odpovídala navrhovanému způsobu chlazení tvarovacího přípravku.

V souladu s tím byl vnitřní povrch dutiny 1 razníku a matrice pokryt vrstvou žáruvzdorného porézního materiálu, dvěma vrstvami síťky z nerezavějící oceli, pevně uchycené pomocí bodového elektrického sváření ve vzdálenostech 5 až 7 mm, přičemž body svařováni jsou šachovnicovítě uspořádány. Byla použita síťka keprové pletené tkaniny s tloušťkou drátku 0,25 mm a útku 0,16 mm, propustnost sítěk ve směru osnovy byla 80.10^-12 m², poloměr pórů 80 μιη, při objemové pórovitostí 0,5 až 0,6. V dutině 1 razníku byla vytvořena dělicí stěna 3. z nerezavějící oceli o tloušťce 1,5 mm a v dutině matrice spoje 16 ze stejných sítěk, které pokrývají povrch dutiny. Šířka spojů 16 byla 6 mm. Tloušťka stěn razníku a matric byla 5 mm. Po svařování částí, tvořících tvarovací přípravek, razník nebo matrice, argonovým obloukem se dutina profoukne inertním plynem přes nátrubek pro plnění tekutým kovem. Inertní plyn byl vyčištěn pomocí granulovaného silikagelu, což je pórovitý gel kyseliny křemičité, který pohlcuje vlhkost a jiné plynné směsi. Kromě silikagelu je možné použít polyhydrát hlinitokřemičitanu. Profukování argonem se provádělo přetlakem 0,1.10⁵ Pa po dobu dvou až tří minut.

Dutina tvarovacího prvku se při pokojové teplotě 20 °C odčerpala na 1,35.10^-2 Pa. Potom se prováděl ohřev přípravku rychlostí 0,4 stupně za minutu při stálé hodnotě vakua do teploty 670 °C. Rychlost ohřevu, zabezpečující konstantní tlak

1,35.10^-2 Pa, se může měnit v závislosti na objemu a tvaru dutiny.

Vzdušným ofukem vnějšího povrchu přípravku byl přípravek ochlazen na teplotu 220 °C a dutina se znovu naplnila inertním plynem přetlakem 0,1.10⁵ Pa, pročištěném přes uvedené adsorbenty.

Viskozita a povrchové napětí eutektické směsi při dané teplotě

-8CZ 279920 B6 zajišťují podmínky samovolného smáčení porézního materiálu, a zároveň při dané teplotě už nedochází k intenzivnímu vypařování tekutého kovu.

Následně se provede dávkováni tekutého kovu do dutiny 1 naplněné inertním plynem a zvýší se jeho tlak na 0,5.10⁵ Pa. Do dutiny 1 razníku se dávkovalo 170 cm³ a do dutiny matrice 210 cm³ eutektické slitiny. Smáčení inertního plynu při tlaku 0,5.10⁵ Pa se provádělo po dobu jedné hodiny. Po ochlazení tvarovacího prvku na teplotu 30 °C se jeho dutina 1 odčerpá na 6,65.10^-3 Pa přes nátrubky 19, 20. Potom se dutina 1 tvarovacího přípravku hermetizuje.

Dále se při tvarování skloviny v dutině 1 udržoval tlak nasycených par eutektické směsi K-Na v rozmezí 2 až 50 kPa, což na tvarovacím povrchu zajišťovalo teplotu okolo 500 ’C . Regulace tlaku v dutině χ se prováděla kondenzací par pomocí chladiče 9. V razníku chladič 9 pokrývá vrchní část žebrovaného povrchu. Konce trubek 21, 22, přes které se dopravuje a odvádí chladicí látka, jsou vyvedeny do zadní části razníku. Jako chladicí látky mohou být využity stlačený vzduch, voda, nebo směs voda-vzduch. Množství teplonosné látky se reguluje speciálním přípravkem v závislosti na teplotě par eutektika, která se měřila pomocí termočlánku 23. Stékající kondenzát postupuje do prostoru, vytvořeného boční stěnou korpusu a dělicí stěnou 3.. Tímto způsobem shromážděný kondenzát působí hydrostatickým tlakem sloupce kapaliny na tekutý kov, smáčející porézní materiál 14 tepelně namáhané části, 8.10⁵ Pa, což odpovídá výšce kruhové kapsy asi 10 cm. Tím byly dosaženy dva cíle. Na jedné straně byly zajištěny podmínky, které chrání porézní materiál 14 tepelně namáhané části před vysycháním při vysokém tempu tvarování skloviny a na straně druhé je vyloučena možnost zatopeni porézního povrchu na této části.

V matrici se jako přípravek pro regulaci teploty par eutektické slitiny v intervalu teplot tvarování používal chladič 18 kondenzátor, umístěný v její dolní části. Při tom se pro chlazení používal stlačený vzduch, přiváděný přes stůl lisu 24 do prostoru, vytvořeného dnem matrice a povrchem stolu lisu 24. To se provádělo s tím záměrem, aby se zabránilo zatopení porézního povrchu namáhané části matrice. Kondenzát, tvořící se na stěnách korpusu, bude stékat dolů vlivem hmotnostních sil. Tím se na dně korpusu tvoří přebytečné množství tekutého kondenzujícího kovu 1/7. Pro ochranu porézního materiálu 14 na tepelně namáhané části před vysycháním se provádí přenos tekutého kovu z míst, kde je jeho nadbytek, do míst s potenciálním nedostatkem, působením kapilárních sil spojů 16 z porézního materiálu 14 spojujících tyto části, bez zatopení povrchu porézního materiálu 14 tepelně namáhané části.

Výrobky, získané tímto způsobem, měly absolutně hladký povrch, odstraněnou pruhovítost. Tloušťka stěny výrobků byla 3,5 ± 0,5 mm. Výrobky získané tímto způsobem byly rovnoměrně zbarveny s propustností 18 ± 2 %, což svědčí o vysokém stupni izotermičnosti tvarovacích povrchů. Při tradičním způsobu tvarování na celokovových lisovacích formách měly všechny výrobky pruhovítost

-9CZ 279920 B6 okolo místa, ohraničující kapku skloviny, tloušťka stěny byla 5 ± 0,5 mm a rovnoměrnost zbarvení 18 ± 5 %.

Využití předloženého způsobu zajišťuje řadu předností ve srovnání s již známým způsobem.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (4)

1. Způsob chlazení přípravku pro tvarování skloviny, spočívající v tom, že na tvarovací povrch přípravku ze strany protilehlé ke sklovině, se nanese vrstva žáruvzdorného porézního materiálu, dále se dutina zahřeje na teplotu 400 °C, potom se dutina přípravku odčerpá a plní se tekutým kovem, který se při tvarování skloviny vypařuje a tvoří nasycené páry, tlak nasycených par kovu se udržuje jejich kondenzací v dostatečném rozsahu, při němž je na povrchu přípravku směrem ke sklovině zajištěna teplota 400 až 650 ’C, vyznačující se tím, že dutina tvarovacího přípravku se před zahřátím profoukne inertním plynem, poté se dutina odčerpá na podtlak

1,35.10^-2 Pa při pokojové teplotě, zahřívání se provádí rychlosti 0,3 až 0,6 stupně za minutu při zachování dané hodnoty vakua do teploty okolo 650 °C, před plněním tekutým kovem se dutina přípravku ochladí na teplotu 250 °C a naplní se inertním plynem přetlakem 0,1.10⁵ Pa, plnění tekutým kovem se provádí do prostředí inertního plynu, jehož přetlak se zvyšuje na (0,3 až 0,5).10⁵ Pa, potom po ochlazení tvarovacího přípravku na teplotu blízkou pokojové teplotě se dutina odčerpá na tlak 6,65.10^-3 Pa.

2. Způsob chlazení podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako tekutý kov, se používá eutektická slitina K-Na o hmotnostním poměru (78 až 88) % : (22 až 12) %, a tlak nasycených par se v procesu tvarování udržuje v rozsahu od 0,49 kPa do 78 kPa.

3. Způsob chlazení podle nároku 1, vyznačující se tím, že na tekutý kov, smáčející vrstvu žáruvzdorného porézního materiálu, se působí hydrostatickým tlakem sloupce tekutého kovu v rozsahu od 0,1.10³ kPa do 1.10³ kPa.

4. Způsob chlazení podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako inertní plyn se používá argon.