CZ285701B6 - Způsob výroby skleněných výrobků a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Sklovina se přivádí v dávkách do lisovacího zařízení, obsahujícího alespoň jeden dutý tvarovací prvek (1), jehož vnitřní plocha se opatří vrstvou porézního materiálu odolného proti korozi a vysoké teplotě. Do dutého prostoru (4) tvarovacího prvku (1) se před dávkováním skloviny přivádí materiál schopný intenzivně se odpařovat za pracovní teploty, například nejméně jeden kov ze skupiny alkalických kovů, a to v množství o 3 až 7 % vyšším, než je zapotřebí pro naplnění dutého prostoru (4) tvarovacího prvku (1) nasycenými parami tohoto materiálu a pro nasycení vrstvy porézního materiálu odolného proti korozi a vysoké teplotě. Tvarovací prvek (1) se pak ohřeje na pracovní teplotu a jeho dutý prostor (4) se vyčerpá až na 0,02 až 0,1 Pa, načež se udržuje jeho teplota v lisovacím teplotním intervalu. Zařízení k provádění tohoto způsobu je tvořeno lisovacím ústrojím, které obsahuje alespoň jeden tvarovací prvek (1) s hermeticky utěsněným dutým prostorem (4), ve kterém je ulŕ

Description

Zařízení pro výrobu skleněných výrobků a způsob tepelné regulace tvarovacího prvku v tomto zařízení

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro výrobu skleněných výrobků, obsahujícího tvarovací ústrojí s alespoň jedním dutým tvarovacím prvkem, který je vystaven působení vnějšího oteplení stykem se skleněnou taveninou a má vnitřní plochu a hermeticky utěsněný dutý prostor, ve kterém je uspořádáno teplonosné médium, jímž je materiál schopný se intenzivně odpařovat za tvarovací teploty, přičemž zařízení pro výrobu skleněných výrobků je opatřeno ústrojím pro regulaci teploty teplonosného média v intervalu tvarovací teploty a způsobu tepelné regulace tvarovacího prvku v tomto zařízení.

Dosavadní stav techniky

Při lisování skleněných výrobků z roztaveného nebo poloroztaveného skla má zvláštní význam intenzivní výměna tepla mezi zpracovávaným materiálem a lisovacím zařízením. Výrobky ze skla se lisují za vysokých teplot, které jsou většinou v rozmezí 400 až 650 °C, a přitom vzniká řada problémů, na nichž je závislý pracovní rytmus, to znamená rychlost lisování, provozní odolnost lisovacího zařízení ajakost skleněných výrobků. Proto je vysoce aktuální, aby se vyřešila rovnoměrná a rychlá tepelná regulace zařízení pro lisování skla.

První problém je spojen s nutností udržet teplotu lisovacího zařízení v omezeném teplotním intervalu, při kterém je lisovací proces optimální. Lisování skla pod dolní mezní teplotou je nebezpečné proto, že náhlé a to i nepatrné snížení teploty lisovacího zařízení má za následek snížení jakosti lisovaných skleněných výrobků, přičemž dochází i ke zhoršení optických a mechanických vlastností těchto výrobků proto, že na nich vzniknou různé vady, jako jsou pórovité nebo zvlněné části, trhliny a podobně.

Při překročení horní hranice pracovní teploty dochází k přehřátí tvarovacích ploch. To má za následek, že se sklovina nalepuje na tvarovací plochy, přičemž toto nalepování může být difuzní a tím katastrofální, neboť v tomto případě dochází k přerušení práce celé lisovací linky a je třeba vyčistit celé lisovací zařízení neboje zcela vyměnit.

Druhý problém souvisí s tím, že je obtížné udržet lisovací zařízení v omezeném teplotním intervalu rozdílnou intenzitou odvádění tepla z lisovacího zařízení se zřetelem ke geometrickým parametrům lisovaného výrobku a k druhu skla. Rychlost odvádění tepla závisí na rychlosti tuhnutí skloviny, na tloušťce výrobku a na geometrii jeho jednotlivých částí. Má-li skleněný výrobek jak široké ploché části, tak i zaoblené a v ostrém úhlu provedené úseky, což se vyskytuje zejména u stínidel osvětlovacích těles, výrazně se liší rychlost výměny tepla mezi různými úseky. To má za následek vznik různých vad a trhlin ve skle.

Při lisování skla hraje důležitou úlohu okolnost, že prvky lisovacího zařízení mají rozdílnou tloušťku, neboť mají masivní konstrukci a proto i rozdílnou tepelnou kapacitu a rozdílnou intenzitu odvádění tepla.

Známé způsoby tepelné regulace lisovacího zařízení a konstrukce jeho prvků byly jednotlivě vyvinuty nejen pro různé druhy skla (krátké a dlouhé sklo, to je rychle a pomalu tuhnoucí), ale i pro určité rychlosti lisování a pro jednotlivé části lisovacího zařízení, což znamená, že tepelné a mechanické aspekty lisovacího zařízení a výrobku jsou nedělitelně svázány. V důsledku toho je značně omezeno zpracovávání různých druhů skla na stejném zařízení, zvýšení pracovní rychlosti lisování a následně i zvýšení výkonu celého zařízení.

-1 CŽ 285701 B6

Podstatou známého způsobu a zařízení pro výrobu skleněných výrobků podle US patentu č.4790867 je zdokonalení chladicího systému, umožňujícího odvádění tepla různými rychlostmi v závislosti na pracovní lychlosti lisování.

Tento známý způsob a zařízení umožňují vytvořit pro tvarovací prvky chladicí systém, který je přizpůsoben širokému rozsahu pracovních rychlostí stejného lisovacího zařízení.

Zmíněný způsob a zařízení však nezabezpečují efektivní odvádění tepla ztvarovacích ploch, které jsou ve styku se sklovinou. Příčinou je vysoká tepelná setrvačnost chladicího systému.

V tomto případě představuje tvarovací prvek, například razník, konstrukci sestávající ze tří kovových částí, které jsou bezprostředně ve vzájemném styku a mají rozdílnou tepelnou vodivost. Je to vlastní těleso razníku, materiál s nízkou teplotou tavení (pájka) a termoregulační prvek (chladicí blok). Je zřejmé, že k přenosu tepla z povrchů, které jsou ve styku se sklovinou, k chladicímu prostředku procházejícímu kanály termoregulačního prvku, může docházet jen na základě tepelné vodivosti. Je známo, že tento proces přenosu tepla závisí na celé řadě faktorů, například na tepelné vodivosti materiálu, tloušťce vrstvy a podobně, a má vysokou setrvačnost.

V této souvislosti nemá popsaný chladicí systém žádnou možnost operativně reagovat, to je odvádět teplo při prudkých změnách teploty na tvarovacích povrchových plochách, knimž dochází v průběhu každého cyklu lisování skleněných výrobků. Tak může při zvýšení lisovací rychlosti v důsledku setrvačnosti chladicího systému docházet k přehřívání tvarovacích ploch, které jsou v dotyku se sklovinou, a k jejímu lepení na tyto plochy.

Z části se tento problém řeší tak, že se při uvedeném postupu a u zmíněného zařízení používá termoregulační prvek zhotovený z různých kovů a s rozdílnou tloušťkou stěn, které se při změně režimu formování navzájem nahrazují. Proto se při vyšších pracovních rychlostech používá tenčí termoregulační prvek, vyrobený z kovu, který má střední tepelnou vodivost, například z nerezavějící oceli, zatím co se při nízkých pracovních rychlostech používá prvek ze silně tepelně vodivého materiálu, například z hliníku, zhotovený jako silnostěnný.

Tím však není vyřešen problém celkové setrvačnosti chladicího systému. Tento problém je vyřešen jen zčásti, neboť vlastní proces odvádění tepla ztvarovacích ploch kchladicímu prostředku zůstává stejný (vedení tepla vícevrstvou stěnou) a kvantitativně se jen nevýznamně mění.

Tento postup a zařízení jsou proto vhodné jen pro omezený rozsah teplot lisování z důvodu nedostatečné účinnosti chladicího systému.

Výroba a nutnost výměny prvků pro regulaci tepla v průběhu lisovacího procesu jsou příčinou, že je tento proces méně dynamický a provozně obtížný.

Je rovněž znám způsob výroby skleněných výrobků podle US patentu č. 285 728, spočívající v přivádění skloviny v dávkách a jeho lisování v lisovacím zařízení obsahujícím alespoň jeden dutý tvarovací prvek, do jehož dutiny se přivádí materiál, kteiý má schopnost intenzivně se odpařovat při pracovních teplotách. Tímto materiálem je rtuť. Tvarovací prvek se vyhřívá na pracovní teplotu, načež rtuť zajišťuje tepelnou regulaci zmíněného materiálu v lisovacím teplotním intervalu. Uvedený způsob se provádí pomocí lisovacího zařízení, u kterého alespoň jeden tvarovací prvek má hermeticky utěsněný dutý prostor, v němž je obsažen materiál schopný při pracovní teplotě intenzivně vytvářet páry, a který je opatřen prvkem pro tepelnou regulaci tohoto materiálu v lisovacím teplotním intervalu.

Tento způsob a zařízení umožňují provádět regulaci teploty tvarovacích ploch tvarovacího prvku při lisování dávkovaného množství skloviny v průběhu změny pracovní rychlosti lisování.

-2CZ 285701 B6

Tento způsob a zařízení však nezajišťují účinné odvádění tepla ztvarovacích ploch tvarovacího prvku pro vysokou setrvačnost chladicího systému. Setrvačnost chladicího systému je podmíněna tím, že dutý prostor tvarovacího prvku, například razníku, je naplněn rtutí, a to až do výšky přesahující horní hrany vyráběného skleněného výrobku při vstupu razníku do matrice. V tomto případě představuje razník masivní kovovou konstrukci s vnitřní vložkou tvořenou tekutou rtutí. Současně s tím dochází také k odvádění tepla z tvarovacích ploch v závislosti na tepelné vodivosti materiálu razníku a rtuti. Protože však rychlost šíření tepla v kovech je nedostačující, nemá tento chladicí systém možnost rychle reagovat na strmé změny teplot tvarovacích ploch prvků lisovacího zařízení, k nimž dochází při lisování skleněných výrobků.

Tento způsob a toto zařízení dále nezabezpečují rovnoměrné rozdělování teploty na tvarovacích plochách, nezávisle na teplotě a tloušťce skleněných výrobků.

Profil teploty na tvarovacích plochách, které jsou ve styku se sklovinou, je v průběhu lisování nestejnoměrný. Zpravidla je oblast vysokých teplot ve střední části tvarovacího prvku a jeho horní části jsou chladnější. V důsledku toho dochází na horní hraně výrobku k lokálnímu pnutí, které má často za následek vznik mikrotrhlin. Nestejnoměrné rozdělení teploty na tvarovacích plochách je také ovlivňováno geometrií a tloušťkou výrobků. Má-li výrobek části navzájem svírající ostrý úhel, silnostěnné části, jakož i široké a ploché části, značně se od sebe liší rychlost výměny tepla a tím i teplota na tvarovacích plochách. Jedním z nejdůležitějších faktorů, určujících jakost a sortiment výrobků, je proto izotermie tvarovacích ploch, které jsou ve styku se sklovinou.

Pro vyrovnávání teploty na tvarovacích plochách, které jsou ve styku se sklovinou, je proto zajištění rychlého odvádění tepla a jeho převádění na celou tvarovací plochu nezbytnou podmínkou.

U tohoto chladicího systému probíhá odvádění tepla ztvarovacích ploch pomalu vzhledem k jeho vysoké setrvačnosti, zatímco k přivádění tepla z více ohřátých částí na části méně ohřáté prakticky nedochází.

V této souvislosti je lisování skleněných výrobků s komplikovanou geometrií a proměnlivou tloušťkou popsaným způsobem a zařízením problematické.

Kromě toho při pracovní teplotě například 600 °C bude tlak nasycených par rtuti v hermeticky utěsněném dutém prostoru razníku 0,87.10⁴ Pa, což při poměrně malé tloušťce jeho stěn představuje zřejmé nebezpečí pro jeho konstrukci a může vést k jeho zničení.

Kromě toho je používání rtuti, která je vysoce toxickým materiálem, z ekologického hlediska nežádoucí. Rtuť působí mimořádně agresivně na materiál razníku, čímž se také snižuje jeho životnost

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit takové zařízení pro výrobu skleněných výrobků, u něhož by došlo ke zvýšení účinnosti odvádění tepla z povrchů tvarovacích prvků, které jsou v dotyku se sklovinou, a dosáhnout stejnoměrného rozdělení teploty na těchto plochách, a to nezávisle na rychlosti lisování a na geometrii a tloušťce lisovaných skleněných výrobků a vyřešit způsob tepelné regulace teplonosného média, které umožní tuto účinnost zvýšit.

Tento úkol vyřešilo zařízení pro výrobu skleněných výrobků, obsahující tvarovací ústrojí s alespoň jedním dutým tvarovacím prvkem, který je vystaven působení vnějšího oteplení stykem

-3CZ 285701 B6 se skleněnou taveninou a má vnitřní plochu a hermeticky utěsněný dutý prostor, ve kterém je uspořádáno teplonosné médium, jímž je materiál schopný se intenzivně odpařovat za tvarovací teploty, přičemž zařízení pro výrobu skleněných výrobků je opatřeno ústrojím pro regulaci teploty teplonosného média v intervalu tvarovací teploty, podle vynálezu, jehož podstatou je, že dutý prostor tvarovacího prvku má první oblast, která je vystavena působení tvarovací teploty, jejímž působením se odpařuje teplonosné médium nacházející se v dutém prostoru tvarovacího prvku, a chlazenou druhou oblast, v jejíž blízkosti je uspořádáno ústrojí pro regulaci teploty teplonosného média, a ve které se kondenzuje odpařené teplonosné médium, přičemž na vnitřní ploše tvarovacího prvku je nanesena alespoň jedna vrstva porézního materiálu odolného proti korozi a vysoké teplotě, která představuje kapilární strukturu pro přenos kondenzovaného teplonosného média z druhé oblasti do první oblasti v důsledku kapilárního účinku, přičemž teplonosné médium je v dutém prostoru tvarovacího prvku obsaženo v množství poněkud přesahujícím množství potřebné k vyplnění dutého prostoru na sycenými parami teplonosného média a k napuštění vrstvy materiálu odolného proti korozi a vysoké teplotě stejným potřebným množstvím, a dále je opatřen zařízením s ústrojím pro odvzdušnění dutého prostoru tvarovacího prvku, nátrubkem pro přívod teplonosného média do zmíněného dutého prostoru a zařízením pro kontrolu teploty v dutém prostoru, které je ve spojení s ústrojím pro regulaci teploty teplonosného média.

Nasycená pára, vytvářející se na nejsilněji tepelně zatížených úsecích, odebírá těmto úsekům určité množství tepla, které je úměrné množství vytvořené páry a velikosti latentního výpamého tepla, a převádí teplo na méně tepelně zatížené úseky a předává je těmto úsekům tak, že se na nich sráží. Vysoké hodnoty latentního výpamého tepla materiálů, schopných se intenzivně odpařovat, způsobují i rychlé šíření tepla podél tvarovacích ploch, a to i v těch případech, kdy je rozdíl teplot mezi různými úseky tvarovacích ploch malý.

Pro řízení podmínek způsobu podle vynálezu musí být na vnitřní ploše dutého tvarovacího prvku tenký film materiálu schopného se intenzivně odpařovat za pracovní teploty. Navíc je třeba zajistit cirkulaci tohoto materiálu od úseků, na kterých se pára srazila, k úsekům, na nichž dochází k intenzivnímu odpařování. Za tímto účelem se vnitřní plocha tvarovacího prvku překrývá vrstvou porézního materiálu odolného korozi a vysoké teplotě.

Porézní materiál, zavedený po svém ohřevu do dutého prostoru, a který je schopný intenzivního odpařování, vytváří tlak, kterým se přemísťuje kapalina z úseků, kde se kondenzovala, do úseků ze kterých se odpařuje. Tímto způsobem dochází k přerozdělování kapaliny na tvarovacích plochách, na kterých se tak udržuje konstantní tloušťka teplonosného filmu.

Odvzdušnění hermeticky utěsněného dutého prostoru na hodnotu p₀= 0,02 až 0,1 Pa je nezbytné proto, aby v průběhu lisovací operace byly v tomto prostoru jen čisté páry materiálu uloženého v dutině. Tím se umožňuje dosáhnout předem stanovené hodnoty tlaku nasycených par tekutého teplonosného média v hermeticky utěsněném dutém prostoru, v závislosti na výši vakua a teploty, to znamená, dosáhnout toho, aby v průběhu lisování byly v dutém prostoru páry tekutého kovu, které jsou v každém okamžiku procesu v nasyceném stavu.

Materiál, schopný intenzivního odpařování za pracovní teploty, se do dutého prostoru tvarovacího prvku přivádí v množství, které převyšuje množství potřebné pro vyplnění dutého prostoru tvarovacího prvku nasycenými parami tohoto materiálu a pro nasycení vrstvy porézního materiálu odolného korozi a vysoké teplotě. Zmíněné množství materiálu, schopného se intenzivně odpařovat při pracovní teplotě, je podmíněno tím, že vnitřní plochy tvarovacího prvku mají být stále pokryty filmem tekutého kovu, který v průběhu lisování nemá vyschnout. Při nedostatku teplonosného média na tvarovací ploše může dojít ke kritické situaci, k tak zvané krizi ve výměně tepla, když na místě intenzivního přívodu tepla chybí film teplonosného média, což má za následek místní přehřátí povrchu. Při nadměrném vyplnění dutého prostoru teplonosným médiem se zase zvyšuje setrvačnost tvarovacího prvku v průběhu lisování.

-4CZ 285701 B6

Popsaná opatření a je provázející fyzikální jevy zabezpečují intenzivní a prakticky nesetrvačnou cirkulaci teplonosného média v kruhu za sebou následujících přeměn kapalina-pára-kapalina, čímž umožňují přenášení značného množství tepla z tepelně nejsilněji zatížených úseků na úseky tepelně méně zatížené. Zmíněná intenzifikace odnímání tepla z horkých úseků zase dovoluje provádět lisování skleněných výrobků vysokou rychlostí, bez ohledu na geometrii a tloušťku lisovaných skleněných výrobků, při dodržení jejich vysoké jakosti. Je vhodné uvést, že tím, že pára bez zábran proniká z horkých úseků ke studeným úsekům, nezávisle na uspořádání vnitřního prostoru tvarovacího prvku, umožňuje řešení podle vynálezu lisovat ze skla i předměty, které mají složitou geometrii, což také umožňuje rozšířit sortiment lisovaných skleněných výrobků.

Je účelné přivádět do dutého prostoru lisovacího prvku materiál schopný se intenzivně odpařovat při pracovní teplotě v množství, které o 3 až 7 % převyšuje množství potřebné pro vyplnění dutého prostoru nasycenými parami tohoto materiálu a pro nasycení vrstvy porézního materiálu odolného korozi a vysoké teplotě.

Při upevňování vrstvy materiálu odolného korozi a vysoké teplotě na vnitřní plochy dutého tvarovacího prvku může vzniknout malá mezera mezi vnitřní plochou dutého tvarovacího prvku a zmíněnou vrstvou. Aby byl zabezpečen dokonalý tepelný kontakt mezi porézní vrstvou a stěnou tvarovacího prvku je žádoucí, aby mezera byla vyplněna tekutým materiálem, zavedeným do dutého prostoru tvarovacího prvku. Uvedené množství materiálu, schopného intenzivního odpařování, zabezpečuje úplné a dokonalé nasycení vrstvy materiálu odolného korozi a vysoké teplotě tímto materiálem, jakož i jeho stálou přítomnost v mezeře mezi zmíněnou vrstvou a vnitřní stěnou tvarovacího prvku.

Je žádoucí, aby množství materiálu, schopného intenzivně se odpařovat při pracovní teplotě, bylo přímo úměrné jeho hustotě, ploše vnitřního povrchu dutého prostoru a tloušťce vrstvy materiálu odolného korozi a vysoké teplotě.

Optimální množství (m) teplonosného média v hermeticky utěsněném a odvzdušněném dutém prostoru, zaručující dokonalé nasycení vrstvy materiálu odolného korozi a vysoké teplotě, je dáno následujícím vztahem:

m = 1,03 až 1,07 μδδ, (1) kde μ je hustota teplonosného materiálu, δ je tloušťka vrstvy porézního materiálu odolného korozi a vysoké teplotě,

S je plošný obsah vnitřního povrchu dutého tvarovacího prvku.

Toto množství (m) teplonosného média v dutém prostoru stačí pro kontinuální přenos tepla na tvarovací plochy v průběhu lisování, k němuž dochází za sebou následující přeměnou tekutého teplonosného média do nasycené páry a její další zpětnou přeměnou na kapalinu pomocí kondenzace.

Je výhodné, když teplonosné médium je alespoň jeden kov ze skupiny alkalických kovů, případně, když jím je sodík nebo eutektická slitina sodíku a draslíku.

Takové materiály, jako je cesium, draslík, sodík, lithium, jakož i eutektická slitina draslíku a sodíku, mají komplex fyzikálních vlastností v rozmezí teplot lisování skleněných výrobků (400 až 650 °C), které zabezpečují účinný přenos tepla v hermeticky utěsněném a odvzdušněném dutém prostoru tvarovacího prvku. K takovým vlastnostem patří smáčecí schopnost porézní vrstvy odolné korozi a vysoké teplotě při sycení teplonosným médiem, velké latentní vypařovací

-5 CZ 285701 B6 teplo, vysoká tepelná vodivost teplonosného média, nízká hodnota jeho viskozity v tekutém i odpařeném stavu, vysoké hodnoty povrchového napětí a vysoká teplotní stabilita těchto materiálů.

Komplex uvedených vlastností, které jsou charakteristické pro účinnost teplonosného média, je možno sjednotit do určitého kritéria kvality (N) :

N = μδΓ/μ, (2) kde μ je hustota, δ je povrchové napětí, r je latentní vypařovací teplo, μ je viskozita teplonosného média.

Změna kritéria kvality (N) pro výše uvedené materiály v oblasti pracovní teploty 400 až 650 °C dokládá, že nejvhodnějším pracovním materiálem je sodík. Vezme-li se ještě dále v úvahu skutečnost, že cena sodíku je nízká, je zřejmé, že sodík je nejvhodnějším pracovním materiálem pro tvarovací prvky.

Podle vynálezu je vhodné, když vrstva materiálu, odolného proti korozi a vysoké teplotě, je kovová síťka sestávající z materiálu vylučujícího chemickou interakci steplonosným médiem, která je nepropustně upevněna na vnitřní ploše tvarovacího prvku, přičemž upevnění může být provedeno bodovým svarem.

Tvar kovové síťky, který má zmíněná vrstva, umožňuje dosáhnout kapilárního tlaku, který zabezpečuje cirkulaci tekutého kovu na celé vnitřní ploše dutého prostoru tvarovacího prvku.

Podstatou způsobu tepelné regulace tvarovacího prvku zařízení pro výrobu skleněných výrobků, který obsahuje alespoň jeden dutý tvarovací prvek s hermeticky těsným dutým prostorem a s tvarovací plochou, přičemž tento způsob zahrnuje uspořádání teplonosného média v uvedeném dutém prostoru, kterým je materiál způsobilý vytvářet za tvarovací teploty intenzivní páry, a které zahrnuje ohřev tvarovacího prvku na teplotu tvarování a provedení tepelné regulace tvarovací plochy v jednom tepelném tvarovacím intervalu, je, že před uložením teplonosného média ve zmíněném dutém prostoru se vytvoří kapilární struktura, dutý prostor se zahřeje a odvzdušní, a zmíněné teplonosné médium se uloží v množství poněkud přesahujícím množství potřebné k vyplnění dutého prostoru nasycenými parami teplonosného média a k napuštění kapilární struktury, načež se dutý prostor hermeticky utěsní, v průběhu tvarovacího procesu se v první oblasti ochladí na teplotu, při které dochází ke kondenzaci teplonosného média, které působí na tvarovací teplotu, při které se teplonosné médium odpařuje a v dutém prostoru vytváří nasycené páry teplonosného média, zatímco druhá oblast, vzdálená od tvarovací plochy, se ochladí na teplotu, za které dochází ke kondenzaci teplonosného média, které se v důsledku působení kapilarity pohybuje z druhé oblasti do prvé oblasti, přičemž tepelná regulace tvarovací plochy se provádí kontrolou teploty v dutém prostoru a odpovídající regulace tlaku nasycených par teplonosného média se dosahuje změnou intenzity ochlazování druhé oblasti za účelem stálého udržování tohoto tlaku v takovém rozsahu, který bude dostačovat k tomu, aby se teplota tvarovací plochy udržela na tvarovacím teplotním intervalu.

Při způsobu tepelné regulace podle vynálezu se teplonosné médium uspořádá v dutém prostoru v množství, které odpovídá vztahu m = 1,03 až 1,07 μδβ, kde značí:

m - množství teplonosného média

-6CZ 285701 B6 μ - hustotu teplonosného média δ - tloušťku kapilární struktury s - plošný obsah vnitřního povrchu tvarovacího prvku.

Je vhodné, když se tlak nasycených par teplonosného média v dutém prostoru tvarovacího prvku v průběhu tvarovacího procesu stále udržuje v rozmezí 0,08 až 12 kPa.

Uvedený tlak nasycených par sodíku je optimální pro zabezpečení potřebné teploty tvarovací plochy dutého tvarovacího prvku a pro přerozdělování této teploty na povrchu tvarovacího prvku od teplejších do studenějších úseků, nezávisle na rychlosti lisování a geometrii a tloušťce lisovaných výrobků.

Je vhodné, použije-li se jako porézní materiál odolný korozi a vysoké teplotě materiál, který vylučuje vzájemné chemické působení se sodíkem.

Použitím uvedeného materiálu se vylučuje tvoření usazenin na porézní struktuře a ucpávání pórů, což opět přispívá ke stejnoměrnému nasycení celé porézní struktury tekutým sodíkem a k jeho neomezené cirkulaci ve zmíněné vrstvě.

Zařízení pro výrobu skleněných výrobků s ústrojím pro regulaci teploty teplonosného média včetně způsobu tepelné regulace tvarovacího prvku podle vynálezu tak skýtá tyto možnosti:

- zabezpečení izotermického rozdělení teploty na tvarovacích plochách,

- zvýšení účinnosti odvádění tepla z tvarovacích ploch (hustoty přenášených tepelných toků mohou v tomto případě být až několik set W/cm²);

- zvýšení výkonu při procesu lisování o 30 až 40 %,

- snížení tloušťky stěny lisovaného výrobku o 20 až 30 %;

- lisování výrobků různé tloušťky, nezávisle na jejich geometrii;

- zvýšení jakosti skleněných výrobků a snížení množství zmetků díky zabezpečení dokonalého plastického přetvoření skla na tvarovacích plochách.

Uspořádáním vrstvy porézního materiálu s vysokou odolností proti korozi a teplotě na vnitřním povrchu dutého prostoru tvarovacího prvku se zabezpečuje, že za pracovní teploty se na vnitřní ploše tvarovacího prvku vytváří trvalá smáčecí vrstva jako tekutý film materiálu schopného se intenzivně odpařovat při pracovní teplotě, a který cirkuluje v pórech vrstvy. To znamená, že porézní materiál, odolný korozi a vysoké teplotě, splňuje funkci zvláštního knotu, v němž materiál schopný intenzivního odpařování za pracovní teploty cirkuluje vysokou rychlostí. Tím tato vrstva zajišťuje iychlé převádění tepla ze silněji ohřátých částí povrchu tvarovacího prvku na části méně ohřáté a následně zabezpečuje vytvoření podmínek na tvarovacích plochách, které se blíží izotermě.

Nátrubek, uspořádaný ve stěně tvarovacího prvku, splňuje dvě funkce. Zaprvé se jím do dutého prostoru tvarovacího prvku přivádí materiál schopný intenzivně se odpařovat za pracovní teploty, za druhé se jím provádí odvzdušňování dutého prostoru tvarovacího prvku. Proto je také spojen s vakuovacím zařízením, kterým může být libovolné známé zařízení určené pro stejný účel.

Řešení podle tohoto vynálezu tak umožňuje zvýšit účinnost odvádění tepla z povrchu tvarovacích prvků, které jsou ve styku se sklovinou, a zajistit dosažení stejnoměrného rozdělení teploty na tomto povrchu nezávisle na lisovací rychlosti, geometrii a tloušťce lisovaných skleněných výrobků.

-7CZ 285701 B6

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu, je znázorněno na výkresech, kde obr. 1 představuje schematicky svislý částečný osový řez lisovacím zařízením a obr. 2 svislý částečný osový řez 5 razníkem.

Příklad provedení vynálezu

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu obsahuje jako tvarovací prvky razník 1, matrici 2 a prstenec 3. Razník 1, znázorněný na obr. 2, který je určen pro lisování světelných filtrů leteckých palubních návěstidel, má hermeticky utěsněný dutý prostor 4. Na vnitřní ploše razníku 1 je v dutém prostoru 4 uspořádána vrstva materiálu odolného korozi a teplu, která má tvar síťky 5 zhotovené z nerezavějící oceli. Síťka 5 je na vnitřním povrchu razníku 1 upevněna například 15 bodovým svarem. Síťku 5 je ovšem také možno upevnit na vnitřní plochu razníku 1 i jiným způsobem.

Nejvhodnější je použití síťky 5 s drobnými oky, vyrobené z nerezavějící oceli, která dovoluje, aby se na vnitřní ploše razníku 1 vytvořila kapilárně porézní struktura (knot), ve které 20 v průběhu formovací operace cirkuluje tekutý sodík. V závislosti na konfiguraci tvarovacího prvku a jeho geometrických rozměrech je také možno na jeho vnitřní ploše upevnit několik vrstev síťky 5, čímž se zvětší celková tloušťka této vrstvy a tím i množství cirkulujícího sodíku.

Přitom je pro správnou pracovní funkci zařízení nezbytnou podmínkou, aby síťka 5 byla pevně 25 a dobře spojena se stěnou 6 vnitřní plochy tvarovacího prvku.

Pouze při dokonalém upevnění síťky 5 na vnitřní ploše tvarovacího prvku je zabezpečeno smáčení tekutým sodíkem, čímž jsou také vytvořeny nejvhodnější podmínky pro odvádění tepla.

Síťka 5, zhotovená z nerezavějící oceli, nejdokonaleji odpovídá požadavkům chemické netečnosti vůči tekutému sodíku při vysokých teplotách, čímž je vyloučeno tvoření usazenin na porézní struktuře a ucpávání jejich pórů.

V dutém prostoru 4 razníku 1 je uložen materiál 7, schopný intenzivně vytvářet, páry při 35 pracovní teplotě. Jak již bylo uvedeno, použijí se jako materiál 7 pro tento účel kovy ze skupiny kovů alkalických zemin, a to buď jednotlivě nebo kombinovaně. Zvláště vhodný pro tento účel je sodík.

Zařízení pro výrobu skleněných výrobků obsahuje také zařízení pro řízení teploty materiálu 7 40 schopného intenzivně vytvářet páry v lisovacím teplotním intervalu.

Jako zařízení pro řízení teploty sodíkových par v teplotním intervalu lisování je u tohoto příkladného provedení použit kondenzátor 8, kteiý má tvar spirálové trubky 9, uspořádané v dutém prostoru 4 razníku L Konce této spirálové trubky 9, jimiž se přivádí a odvádí chladicí 45 prostředek, jsou vyvedeny ven z dutého prostoru 4 na horní části razníku 1. Jako chladicí prostředek je možno použít stlačený vzduch, vodu, směs vody a vzduchu nebo plynný dusík.

Množství přiváděného chladicího prostředku v závislosti na teplotě sodíkových par se v průběhu lisovacího procesu řídí známým speciálním zařízením 10, a teplota sodíkových par se měří 50 pomocí dvojkovového teploměru U.

Jsou také možné i jiné varianty provedení kondensátoru 8, například ve tvaru Fieldovy trubky.

-8CZ 285701 B6

Ve stěně 6 razníku J je zaústěn nátrubek 12. který je spojen se zařízením pro vakuování dutého prostoru 4 lisovníku L Vakuovací zařízení není na výkresu znázorněno, neboť pro tento účel je možno použít známé zařízení, například vakuové čerpadlo.

Kromě toho má nátrubek 12 ještě další funkci, a to, že se jím do dutého prostoru 4 razníku 1 přivádí sodík.

Množství sodíku, zavedeného do dutého prostoru 4 razníku 1, má o 3 až 7 % překračovat množství potřebné k vyplnění dutého prostoru 4 jeho parami při pracovní teplotě a pro nasycení vrstvy tvaru kovové síťky 5.

Vše, co bylo uvedeno jako platné pro razník 1, platí ve stejném rozsahu i pro matrici 2 a prstenec 3, pokud jsou provedeny jako duté.

Zařízení na výrobu skleněných výrobků pracuje takto:

Na vnitřní ploše dutého razníku 1 se například bodovými svary upevní porézní materiál, kterým je ve dvou vrstvách uložená síťka 5 s jemnými oky, zhotovená z nerezavějící oceli.

Razník 1 se ohřeje na pracovní teplotu zvolenými libovolnými známými prostředky, například pomocí plynového hořáku nebo krátkodobým ponořením razníku 1 do menšího množství skloviny.

Dále se prostřednictvím nátrubku 12 speciálním zařízením, například pomocí, vakuového čerpadla, provede odvzdušnění dutého prostoru 4 razníku 1, načež se týmž nátrubkem 12 přivede do dutého prostoru 4 kovový sodík v roztaveném stavu a v množství, které o 3 až 7 % převyšuje množství potřebné k vyplnění dutého prostoru 4 sodíkovými parami a k nasycení porézní vrstvy síťky 5, zhotovené z kovu odolného korozi a vysoké teplotě.

Přitom dochází k intenzivnímu odpařování části sodíku a k naplnění dutého prostoru 4 razníku 1 jeho parami až do dosažení tlaku p₀ = 0,02 až 0,1 Pa. Druhá část sodíku se nasává v tekutém stavu do porézní vrstvy odolné korozi a vysokým teplotám, až se tato vrstva zcela nasytí, čímž je vnitřní plocha dutého prostoru 4 razníku 1 smáčena.

Poté se homí část nátrubku 12 hermeticky uzavře.

Dále se do matrice 2 přivede potřebné množství skloviny a na matrici 2 se spustí prstenec 3 a razník J.

Přitom stěnou 6 razníku 1, která je v kontaktu se sklovinou a má nízký tepelný odpor, se přenáší teplo ze skloviny kjeho vnitřní ploše, na které je uspořádána vrstva tekutým sodíkem nasycené porézní síťky 5. V okamžiku zahájení lisovací operace teploty skleněného výrobku a povrchu razníku X který je v kontaktu se sklovinou, nejsou stejnoměrné. Zpravidla má střední část razníku 1 vyšší teplotu. V důsledku toho je nestejnoměrná i teplota na vnitřní ploše jeho dutého prostoru 4 a na porézní vrstvě síťky 5, která na ni doléhá. Teplotní spád způsobuje, že dochází k přesouvání tekutého sodíku z méně ohřátých do více ohřátých úseků. Spolu se sodíkem se také souhlasně převádí teplo. Přitom dochází k cirkulaci sodíku velmi vysokou rychlostí, neboť celý proces probíhá ve vakuu. Rychlost cirkulace a tedy i rychlost přenosu tepla je tím vyšší, čím je větší teplotní spád na pracovní ploše razníku L

Současně se zvyšuje intenzita odpařování sodíku, což má za následek zvýšení tlaku v dutém prostoru 4 razníku 1 na p₂ = 12 kPa. Přitom dochází ke kondenzaci sodíkových par na povrchu spirálové trubky 9 kondenzátoru 8, který je uvnitř dutého prostoru 4 razníku 1, sražená sodíková

-9CZ 285701 B6 pára pak ve formě kapek odkapává dolů, načež se tekutý sodík znovu odpařuje a celý cyklus se opakuje.

Řízení tlaku nasycených sodíkových par se provádí automaticky pomocí kondenzátoru 8. V případě, že dojde ke zvýšení teploty na tvarovacích plochách, což se stává při vysokých lisovacích rychlostech, stoupne teplota v dutém prostoru 4 razníku 1, zvýší se intenzita odpařování sodíku a tlak jeho par se zvýší. Dvojkovový teploměr 11 současně vyšle signál do zařízení řídícího přívod chladicího prostředku. Toto zařízení zvětší přívod chladicího prostředku do kondenzátoru 8. Přitom se zvyšuje intenzita kondenzace sodíkových par ajejich tlak se v dutém prostoru 4 razníku 1 sníží na výchozí hodnotu.

Tímto způsobem lze stále udržovat teplotu povrchu razníku 1 na žádoucí úrovni, čímž je zabezpečen vysoký výkon celého lisovacího zařízení a jakost, výrobků.

Při použití zařízení podle vynálezu pro lisování světelných filtrů z termického skla byly získány následující výsledky:

lisovací rychlost se zvýšila 1,5 krát až dvojnásobně, hmotnost výrobků se díky možnosti zmenšení tloušťky jejich stěn snížila o 15 až 30 %, u výrobků se zcela odstranilo jejich zvlňování, čímž se zvýšily jejich světelně technické charakteristiky a zlepšil se jejich vzhled, výtěžek dobrých výrobků se zvýšil 1,5 krát až dvojnásobně díky výraznému snížení zmetkových výrobků vykazujících rozdíly v tloušťce a trhliny,

Příkladný způsob tepelné regulace tvarovacího prvku se uskutečňuje tak, že před uložením teplonosného média ve zmíněném dutém prostoru se vytvoří kapilární struktura, načež se dutý prostor zahřeje a odvzdušní. Zmíněné teplonosné médium se uloží v množství poněkud přesahujícím množství potřebné k vyplnění dutého prostoru nasycenými parami teplonosného média a k napuštění kapilární struktury, načež se dutý prostor hermeticky utěsní. V průběhu tvarovacího procesu se v první oblasti ochladí na teplotu, při které dochází ke kondenzaci teplonosného média, které působí na tvarovací teplotu, při které se teplonosné médium odpařuje a v dutém prostoru vytváří nasycené páry teplonosného média, zatímco druhá oblast, vzdálená od tvarovací plochy, se ochladí na teplotu, za které dochází ke kondenzaci teplonosného média, které se v důsledku působení kapilarity pohybuje z druhé oblasti do prvé. Tepelná regulace tvarovací plochy se provádí kontrolou teploty v dutém prostoru a odpovídající regulací tlaku nasycených par teplonosného média se dosahuje změnou intenzity ochlazování druhé oblasti za účelem stálého udržování tohoto tlaku v takovém rozsahu, který bude dostačovat k tomu, aby se teplota tvarovací plochy udržela na tvarovacím teplotním intervalu...

Prakticky se na vnitřní povrch dutého prostoru razníku nanese ekvidistantně k povrchu dutiny vrstva kapilárně porézního žáruvzdorného materiálu. Kapilárně porézní struktura je vytvořena jako kovová síťka seržové vazby s jemnými póry, vyrobená z jemného drátu z nerezavějící oceli, která vylučuje vzájemné chemické působení s materiálem schopným intenzivně se odpařovat za pracovní teploty. Síťka může být například zhotovena z nerezavějícího ocelového drátu, přičemž osnovní drát má tloušťku 0,09 nm a útkový drát 0,055 nm. Síťce se udělí tvar, odpovídající trase dutého prostoru, načež se síťka připojí na vnitřní stěnu razníku elektrickým odporovým svarem, například argonovým bodovým obloukovým svarem.

Pak se lisovací zařízení, obsahující matrici, prstenec arazník, ohřeje známým způsobem, například pomocí plynového hořáku, na dolní hranici, teplotního intervalu lisování konkrétního skla. Jak je známo, je tato dolní hranice 400 až 450 °C, například u hlinito-borokřemičitého skla je 450 °C.

- 10CZ 285701 B6

Následující etapa spočívá v odvzdušnění dutiny razníku na p₀ = 0,02 až 0,1 Pa, což umožní v průběhu lisovací operace dosáhnout v hermeticky utěsněném dutém prostoru razníku požadovaný tlak nasycených par materiálu schopného se intenzivně odpařovat (teplonosného média) v závislostí na výši vakua a na teplotě. To znamená, že je třeba se dále zabývat parami kapalného teplonosného média, které jsou v nasyceném stavu a jsou podřízeny stavové rovnici ideálního plynu:

pV = —RT μ (3) kde p - j e tlak nasycených par teplonosného média,

V - je objem dutého prostoru razníku, m - je hmotnost nasycených par teplonosného média v dutém prostoru,

R - je univerzální plynová konstanta,

T - je teplota ve stupních Kelvina, μ - je relativní molekulová hmotnost teplonosného média.

Při odvzdušňování se z dutého prostoru razníku současně odstraňují plyny obsažené ve vzduchu, které by mohly značně ovlivnit práci razníku tím, že by mohly blokovat část pracovní plochy zařízení pro regulaci teploty materiálu schopného se intenzivně odpařovat za pracovní teploty (kondenzátoru). Kromě toho je nezbytné odstranit z dutého prostoru razníku vzdušný kyslík, aby se vyloučila, nebo alespoň snížila, možnost tvoření oxidů, které by se mohly shromažďovat v oblastech intenzivního odpařování a mohly by ucpávat kapilární otvory kapilární porézní struktury.

Provedenými zkouškami bylo prokázáno, že splnění zmíněných požadavků při odvzdušnění dutého prostoru razníku se dosáhlo v tlakovém rozmezí p₀ = 0,02 až 0,1 Pa. Přitom je experimentálně stanovená horní hranice p₀ = 0,1 Pa zvolena se zřetelem k podmínkám přípustného nahromadění oxidů na porézní struktuře v průběhu pracovní operace razníku, které nijak výrazně nepůsobí na kapilární vlastnosti porézního materiálu v oblasti intenzivního odpařování teplonosného média (pól razníku).

Dolní hranice p₀ = 0,02 Pa se může blížit nule. Dosažení vysokého vakua však vyžaduje nákladné zařízení a je značně časově náročné. Při použití laboratorních vakuovacích zařízení je možno bez výrazných nákladů dosáhnout hodnoty p₀ = 0,02 až 0,1 Pa. Další snížení tlaku se na práci razníku v průběhu lisovací operace prakticky neprojevilo.

Dutý prostor razníku je tedy účelné odvzdušnit na hodnotu p₀ =0,02 až 0,1 Pa.

Po dosažení potřebné hodnoty vakua v dutině razníku se do ní přivádí materiál schopný intenzivního odpařování za pracovní teploty, ohřátý na dolní hranici pracovní teploty, a to v množství m, kde m = 1,03 až 1,07 p5S, (1)

- 11 CZ 285701 B6 to znamená v množství, které překračuje množství potřebné k naplnění dutého prostoru tvarovacího prvku nasycenými parami tohoto materiálu a k nasycení vrstvy materiálu odolného korozi a vysoké teplotě.

Ze vztahu (1) je zřejmé, že toto množství je úměrné hustotě uvedeného materiálu, plošnému obsahu vnitřní plochy dutiny razníku a tloušťce vrstvy materiálu odolného korozi a vysoké teplotě. Přitom množství přiváděného materiálu převyšuje o 3 až 7 % množství potřebné pro úplné naplnění dutého prostoru v razníku nasycenými parami tohoto materiálu a pro nasycení vrstvy porézního materiálu odolného korozi a vysoké teplotě. Přitom zmíněný materiál v tekutém stavu vyplní porézní strukturu kovové síťky na celé vnitřní ploše razníku.

Dolní mezní hodnota je ve vztahu k hmotnosti teplonosného média podmíněna jevem sublimace teplonosného média od oblasti intenzivního přívodu tepla (pól razníku) v dolní části razníku k oblasti kondenzace teplonosného média v homí části razníku. Zde se kondenzují páry kapalného materiálu do tvaru kapek a takto probíhá přerozdělování v dutém prostoru razníku.

Provedené zkoušky prokázaly, že přivedením teplonosného média v množství, které o 3 % překračuje množství potřebné k nasycení kovové síťky, lze zabránit možnému nedostatku teplonosného média na této kovové síťce. Homí mezní hodnota nadbytečného množství teplonosného média ve výši 7 % je podmíněna jevem, který souvisí s nasycháním filmu tekutého teplonosného média na místě intenzivního odvádění tepla. Vyschnutí filmu tekutého teplonosného média vede ke vzniku havarijní situace v důsledku místního přehřátí stěny razníku (lokální krize výměny tepla).

Při provedených pokusech se také ukázalo, že přiváděním teplonosného média v množství zvýšeném o 7 % vzhledem k množství potřebnému k nasycení kovové síťky, se v průběhu lisovací operace výše zmíněná závada neprojevila. Splnění těchto požadavků je tedy podmíněno přebytkem (m) teplonosného média, to je m = 3 až 7 %.

Jako materiál schopný se intenzivně odpařovat při pracovní teplotě, se použijí kovy ze skupiny alkalických kovů, a to buď jednotlivě nebo kombinovaně, například cesium, rubidium, draslík, sodík nebo eutektická slitina draslíku a sodíku. V teplotním intervalu lisování skla však má sodík nej lepší tepelně fyzikální vlastnosti.

Po odvzdušnění dutiny razníku a naplnění uvedeného množství tekutého kovu se tento dutý prostor hermeticky utěsní. Razník se upne do upínacího zařízení lisu a po zavedení potřebné dávky skloviny do matrice se do této matrice spustí, čímž se sklovina tvaruje do požadovaného tvaru. V okamžiku styku razníku se sklovinou začne docházet k intenzivní výměně tepla mezí tvarovací plochou a roztavenou sklovinou. Tok tepla, přecházející ze skloviny na dolní nejsilněji tepelně zatíženou část razníku, je odebírán odpařováním filmu tekutého kovového teplonosného média a proudem nasycených par je přenášen do homí, nejméně prohřáté části razníku, kde se nasycené páry teplonosného média zčásti kondenzují tak, že předávají latentní výpamé teplo na kondenzátor a vnitřní stěny homí části razníku. K tomu také přispívá vysoká tepelná vodivost tekutého kovového filmu, jehož prostřednictvím se teplota ze silněji ohřáté dolní části razníku přenáší na jeho homí část.

Na místech intenzivního odpařování tekutého sodíku, na nichž dochází ke zvýšené spotřebě teplonosného média, se jeho spotřeba doplňuje tekutým sodíkem, který se přivádí působením kapilárního tlaku teplonosného média v kapilámě-porézní struktuře.

Tímto způsobem tedy dochází v průběhu lisovací operace ke kontinuální cirkulaci teplonosného média, kterou je zabezpečeno převádění tepla z horkých do studených úseků razníku.

- 12CZ 285701 B6

Odebírané tepelné toky jsou párou dopravovány prakticky bez setrvačnosti a přenášejí teplo na relativně chladné úseky kondenzací nasycených par ve formě latentního výpamého tepla.

Řízení teploty tvarovací plochy razníku v průběhu lisovací operace je odvozeno od změny tlaku 5 nasycených plynů teplonosného média v dutině razníku od pi do p₂ díky regulaci spotřeby chladicího prostředku v kondenzátoru. Přitom stojí za zmínku, že v dutém prostoru razníku je v každém časovém okamžiku prakticky izotermické rozdělení teploty.

Za podmínek termodynamické rovnováhy mezi kondenzátorem a nasycenou párou tekutého kovu 10 je vztah teploty a tlaku skutečně dán výše uvedenou závislostí (3).

Dojde-li z jakéhokoliv důvodu ktomu, že se na některém úseku tvarovací plochy lisovacího razníku objeví úsek o teplotě Ij nižší než T, která je určována vztahem termodynamické rovnováhy, dojde k tomu, že v tomto úseku dutého prostoru razníku se z nasycené páry stává 15 pára přesycená, načež dochází k její kondenzaci za vyvíjení latentního výpamého tepla. Zvýší-li se teplota kteréhokoliv úseku tvarovací plochy razníku, to znamená, že T] je větší než T, přechází v tomto úseku dutiny razníku kondenzát tekutého kovu do skupenství nasycené páry a tím uvedenému úseku odebírá teplo. Množství odebraného tepla je přitom dáno hmotností odpařeného teplonosného média a velikostí latentního výpamého tepla. Existencí dvou výše 20 popsaných procesů tohoto systému je tak zabezpečeno izotermické nesetrvačné rozdělování tepla po celé vnitřní ploše razníku.

Určená teplota tvarovací plochy razníku je v průběhu lisovací operace zajišťována řízením tlaku nasycených par teplonosného média souhlasně s podmínkami termodynamické rovnováhy při 25 změně rovnovážného stavu směrem k nižší nebo vyšší teplotě.

Za tímto účelem se v dutém prostoru razníku vytváří tlak nasycených par sodíku o hodnotě pi až p₂ kPa.

Volba mezních hodnot tlaku nasycených par teplonosného média je podmíněna existencí optimálního rozsahu teploty tvarovacích ploch při lisování skla.

Při teplotách tvarovacích ploch, které jsou pod mezní hodnotou, dochází při lisovacím procesu k vzniku závad, jako jsou pórovitý povrch výrobku, mikrotrhliny, deformace a podobně. Je 35 známo, že tato teplota je 400 °C.

Homí mezní hodnota teploty je podmíněna tepelnou difúzí skloviny do kovu tvarovacích ploch a vznikem opálu. Tato teplota činí 650 °C.

Za podmínek termodynamické rovnováhy mezi kondenzátem (teplonosným médiem) a nasycenou párou tekutého kovu je vztah teploty a tlaku dán výše uvedenou rovnicí (3) pro stav ideálního plynu.

Z rovnice (3) je zřejmé, že teplotu tvarovacích ploch je možno řídit změnou tlaku nasycených par 45 sodíku v dutině razníku. Kromě toho z této rovnice (3) vyplývá, že pro zabezpečení teploty tvarovacích ploch Ti=400 °C musí být v dutém prostoru zajištěn tlak nasycených par sodíku o hodnotě pi=0,08 kPa, zatímco pro zabezpečení teploty tvarovacích ploch T₂=650 °C musí být udržován tlak nasycených par sodíku na hodnotě p₂=l 2 kPa.

Na zařízení podle vynálezu bylo provedeno pokusné průmyslové lisování leteckých navigačních světelných filtrů a kuchyňského nádobí z barevného a tónovaného skla, odolného změnám teploty. Přitom byly zkoušeny různé varianty plnění prvků lisovacího zařízení jak co do množství materiálu schopného intenzivně se odpařovat, tak i se zřetelem k použití různých materiálů při rozdílných technologických parametrech lisovacího procesu.

- 13CZ 285701 B6

Analýza výsledků pokusného průmyslového lisování je uvedena v připojené tabulce 1. Pro porovnání jsou v tabulce 1 uvedeny výsledky (příklady 14, 15), jichž bylo dosaženo při lisování týchž výrobků na celokovové konstrukci lisovacího zařízení.

- 14CZ 285701 B6

Tabulka 1

Příkl. Název Název mater. Množství mateři- Technalogické parametry Charakteristické hodnoty

č. lisovaného schopného álu přivedeného jakosti výrobku intenz. od- do dutiny lisov. Teplota aklovi Tlak nasycených Rychlost li- Tlouěřka stěny Pórovitost pařování prvku v gramech pro lisování v par v kPa sování ks/min. výrobku

I 1

I i i

I k> n O

Jj <0 o

1 1 1	cd	vd β	Md nd 5 β	ne	nd β	u Ή O	aj •H > o
Md	s 3	M3 β
Λ 1	•9	0		€	6	*0 ό	€	3	k	k
1	HO	ho	vk	no	ho	HO HO	ho	no	Ό	O
1	44	44	N	44	4«	44 44	44	44	cu	O.

CD tn

O •r4

Φ			Φ			0«		Φ
o o	04	O	tn o	O	o n	Φ	n	η μί	tn	Ο
						Ή
Ή O <*»	n	*	Ήθη	n	η n		V	Ή 0 ’Τ	Μ·	νρ
β <H			C r-í			Φ		Br4
Φπθ44	44	*4	φχ3 44	44	44 44	tn	44	φ Hd 41	44	44
n m	4	id	N*4 <0	<0	<d Cd		lO	N>k <0	<0	<0
ή λ			Ή £			O		Ή Λ
>k φ tn	tn	o	>k φ in	in	IA CO	Ή	tn	φ ιη	ιη	Ο
<0 >k «			<d*4 *	w		Λ		(044 -		W
N O.O4	04	n	N ChN	04	04 04	0		Ν η	η	ιη

4· «0 o o 41

O a>

ř* in

4* a>

« t

CD <0

CD <0 t“*

CO co

44 <0 CO o· rin

H rr

CO f*.

co o o kO o o o

r4 <0

0*

x) - propofitené množství materiálu, schopného se intenzivně odpařovat při pracovní teplotě, které je zapotřebí pro úplné naplnění dutého prostoru tvarovacího prvku nasycenými parami tohoto materiálu a k nasycení vrstvy materiálu odolného korozi a vysoké teplotě.

Ch o*

I s *-

3 5 Ή 3	3 5	3	3		3
Ή U Ή AJ XQ 4J	Ή Jj V4 U	M	Ή AJ		Ή 4J
ι xíixj xnoxo ο «·	xaoxoiu	XO XJ	xo»o		XOXJ
Ο Χί Ο« Q >ιθ ο	40 0X0 o	xo o	MD O		HO O
k 0»k	>1 Ol >1 Qf		XQ*		>,&
Ol > Ο > Ο Ο Λ	y O > O	> P	> O		> O
k Μ .4 k	k k		k		k
ÍH* Cb* Οι Ρ«Φ	0*4» Ol	* 0»Φ	* ΟιΦ		* Q>
Η Η Ο r-»	1	rH	η Ή		e*
0 η φ c* φ Η Φ 0	tn φ tn φ s	tn Φ Ό -*	Φ Ό		Φ
Ο Ή r—1 1-4 Ο	Ή r*4 1	η δ 5	0 H Q	3 0 ή
Οι ΟΌ 0Ό 0*5 Ο»	O0 00	0 *0 OiJJ	^*5 »	u	~”S
Q Ο θ’*-*-—	— O·*' o	0	0	O	0
3 Οι Οι Λ 3	Qc Oi	0, O	tn Qi	0 tn o*
Ο aj η ρ* ο Ο 4J	tn tn	o o O	|Γ* O	Qjf*
~Χ2 *44 »44 »44 *Ο	»44 *44	*44 « O	»44 -	o	*44
οόοαοοΗΟΟΟονοΦ	tn Φ tn k	ιη φ in	k ό φ
rf CUrf C rf C Η C rf ttrf C rf d	H C (Ί 0*04 C 04	a οι o

1 1 m i 1	> Λί 1 Ή 1 to 1 i k	» < B S I 1
	k 1 «Η » Φ k
04	1 4J U 1 XU «Η	1 t B B
	1 > H l CO <44 1 1	1 i
rH	1 1 rd	οι <n

	«SX	a				«X ΛΑ
	Ή	Ή	E			Ή	Ή
t	ΧΉ	r-4			Μ
»	Ή O ·	n	Ή ή	. Ή	Ή	Ή «Ή 0}	i k
1	0 (0 B	<0	Λ «	*5	0	0 <0 0 ίΟ
	O k t	k	Φ 0	ο	Ο	0 Μ	Ο k
	00 0	0	U α	η	40	<0 0	CO 0	k -*
								AJ Ή Ή β
			Φ					•H HO
			Ο					w ě Ο
			β					> k —
			k					\>,O ΛΉ
t	1 I		ΰ I	Ο	Ο			C bi—' G f-l » HO
B	B S	8	= Ο	φ	Φ	I	ι	Φ uď
1	I 1	1	» Μ	β	C	S	e	U O Φ >
			Ή	k	Μ	«	I	>Φ k q 0
			>	Α	Λ			> O* k k to **· A «

*r tn r*

CD O

Jak je zřejmé z uvedených příkladů, umožňuje řešení podle vynálezu vyrábět skleněné výrobky vysoké kvality nezávisle na jejich geometrii, tloušťce a jychlosti lisování.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle vynálezu a způsob tepelné regulace tvarovacího prvku tohoto zařízení mohou být využívány v oblasti výroby skla při lisování výrobků nejrůznějších geometrických rozměrů z různých druhů skla, jakož i při tváření výrobků z kovu, z umělých hmot a z plastů plněných skleněným vláknem.

Vynálezu lze nej efektivněji využít při lisování skleněných výrobků, u nichž se kladou zvýšené požadavky na jakost povrchu a jejich hmotnostní a světelně technické charakteristiky.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (10)

1. Zařízení pro výrobu skleněných výrobků, obsahující tvarovací ústrojí s alespoň jedním dutým tvarovacím prvkem, který je vystaven působení vnějšího oteplení stykem se skleněnou taveninou a má vnitřní plochu a hermeticky utěsněný dutý prostor, ve kterém je uspořádáno teplonosné médium, jímž je materiál schopný se intenzivně odpařovat za tvarovací teploty, přičemž zařízení pro výrobu skleněných výrobků je opatřeno ústrojím pro regulaci teploty teplonosného média v intervalu tvarovací teploty, vyznačující se tím, že dutý prostor (4) tvarovacího prvku (1) má první oblast, která je vystavena působení tvarovací teploty, jejímž působením se odpařuje teplonosné médium nacházející se v dutém prostoru (4) tvarovacího prvku (1), a chlazenou druhou oblast, v jejíž blízkosti je uspořádáno ústrojí (8) pro regulaci teploty teplonosného média, ave které se kondenzuje odpařené teplonosné médium, přičemž na vnitřní ploše tvarovacího prvku (1) je nanesena alespoň jedna vrstva (5) porézního materiálu odolného proti korozi a vysoké teplotě, která představuje kapilární strukturu pro přenos kondenzovaného teplonosného média z druhé oblasti do první oblasti v důsledku kapilárního účinku, přičemž teplonosné médium je v dutém prostoru (4) tvarovacího prvku (1) obsaženo v množství poněkud přesahujícím množství potřebné k vyplnění dutého prostoru (4) nasycenými parami teplonosného média a k napuštění vrstvy (5) porézního materiálu odolného proti korozi a vysoké teplotě potřebným množstvím, a dále je opatřen zařízením s ústrojím pro odvzdušnění dutého prostoru (4) tvarovacího prvku (1), nátrubkem (12) pro přívod teplonosného média do zmíněného dutého prostoru (4) a zařízením (11) pro kontrolu teploty v dutém prostoru (4), které je ve spojení s ústrojím (8) pro regulaci teploty teplonosného média.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplonosné médium je alespoň jeden kov ze skupiny alkalických kovů.

3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že kov ze skupiny alkalických kovů je sodík nebo eutektická slitina sodíku a draslíku.

4. Zařízení podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že vrstva (5) porézního materiálu odolného proti korozi a vysoké teplotě je kovová síťka sestávající z materiálu vylučujícího chemickou interakci steplonosným médiem, která je nepropustně upevněna na vnitřní ploše tvarovacího prvku (1).

- 16CZ 285701 B6

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že upevnění je provedeno bodovým svařením.

6. Způsob tepelné regulace tvarovacího prvku zařízení pro výrobu skleněných výrobků, který obsahuje alespoň jeden dutý tvarovací prvek s hermeticky těsným dutým prostorem a s tvarovací plochou, přičemž tento způsob zahrnuje uspořádání teplonosného média v uvedeném dutém prostoru, kterým je materiál způsobilý vytvářet za tvarovací teploty intenzivní páry, a které zahrnuje ohřev tvarovacího prvku na teplotu tvarování a provedení tepelné regulace tvarovací plochy v jednom tepelném tvarovacím intervalu, vyznačující se tím, že před uložením teplonosného média ve zmíněném dutém prostoru se vytvoří kapilární struktura, dutý prostor se zahřeje a odvzdušní, a zmíněné teplonosné médium se uloží v množství poněkud přesahujícím množství potřebné k vyplnění dutého prostoru nasycenými parami teplonosného média a k napuštění kapilární struktury, načež se dutý prostor hermeticky utěsní, v průběhu tvarovacího procesu se v první oblasti ochladí na teplotu, při které dochází ke kondenzaci teplonosného média, které působí na tvarovací teplotu, při které se teplonosné médium odpařuje a v dutém prostoru vytváří nasycené páry teplonosného média, zatímco druhá oblast, vzdálená od tvarovací plochy, se ochladí na teplotu, za které dochází ke kondenzaci teplonosného média, které se v důsledku působení kapilarity pohybuje z druhé oblasti do prvé, přičemž se tepelná regulace tvarovací plochy provádí kontrolou teploty v dutém prostoru a odpovídající regulací tlaku nasycených par teplonosného média se dosahuje změnou intenzity ochlazování druhé oblasti za účelem stálého udržování tohoto tlaku v takovém rozsahu, který bude dostačovat k tomu, aby se teplota tvarovací plochy udržela na tvarovacím teplotním intervalu.

7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se teplonosné médium uspořádá v dutém prostoru v množství, které odpovídá vztahu m = 1, 03 až 1,07 pbs, kde značí:

m - množství teplonosného média μ - hustotu teplonosného média δ - tloušťku kapilární struktuiy s - plošný obsah vnitřního povrchu tvarovacího prvku.

8. Způsob podle některého z nároků 6 až 7, vyznačující se tím, že se tlak nasycených par teplonosného média v dutém prostoru tvarovacího prvku v průběhu tvarovacího procesu stále udržuje v rozmezí 0,08 až 12 kPa.

9. Způsob podle některého z nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že jako teplonosné médium se použijí alkalické kovy, buď jednotlivě nebo v kombinaci.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že se z většího počtu alkalických kovů použije sodík nebo eutektická slitina sodíku a draslíku.

2 výkresy

- 17CZ 285701 B6 fl

0BK.1

- 18CZ 285701 B6