CZ289070B6 - Způsob zvýąení pevnosti skleněných těles a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Zp sob zv² en pevnosti sklen n²ch t les, kter se zah° vaj a potom ochlazuj , se prov d tak, e sklen n t leso s nanesen²m dekorem se zah° v postupn alespo ve t°ech oblastech (1, 2, 3, 4, 5, 6) oh°evu z teploty 100 .degree.C a 200 .degree.C na teplotu mezi 400 .degree.C a 800 .degree.C, p°i em se keramick barva nebo s totiskov barva dekoru spoj homogenn se sklem, p°i em se sklo zah° v tak rovnom rn , e b hem f ze oh°evu nedoch z v podstat k pnut , a potom se b hem maxim ln 30 minut provede tepeln² ok a sklo se ochlad o teplotn rozd l 200 .degree.C a 600 .degree.C. Za° zen obsahuje dopravn p s (15), veden² nejm n t°emi za sebou n sleduj c mi oblastmi (1, 2, 3, 4, 5, 6) oh°evu a za nimi um st n²mi oblastmi (7, 8, 9, 10, 11, 12) chlazen podlouhl vypalovac pece (14). Mezi posledn oblast (6) oh°evu a prvn oblast (7) chlazen je vestav na tepeln propust (20), kter m tepeln izoluj c , pohybliv poh n nou klapku a alespo jedno p° vodn potrub (22) chladi\

Description

Způsob zvýšení pevnosti skleněných těles a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zvýšení pevnosti skleněných těles, která se zahřívají a potom ochlazují. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Je známé, že se skla, zejména dutá skla, opatřují vypálenými ozdobami, odolnými proti vrypům a poškrábání, tak, že například sklenice na pití se s obtiskem nebo při přímém sítotisku ozdobí keramickými barvami a zavede do vypalovací pece na vypálení dekorace. Taková podlouhlá pec má více oblastí ohřevu a chlazení, které jsou uspořádány za sebou, a dotyčné skleněné těleso se dopravuje na dopravním pásu kontinuálně různými oblastmi ohřevu tak, že se teplota pomalu zvyšuje, až se keramická barva roztaví, a potom se teplota nechá pomalu klesnout na teplotu místnosti.

Rovněž se zkoušelo zlepšit pevnost dutých skel chemicky nebo tepelně, aby se tak snížilo nebezpečí prasknutí skla. U tepelných způsobů se hotové duté sklo na konci jiného způsobu zpracování ohřívá a ochlazuje a tím zvýší jeho mechanická a tepelná pevnost. Takové způsoby jsou ale nákladné, protože se veškerá energie pro zpracování musí znovu vynaložit v oddělených pecích.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je známé způsoby zpracování skleněných těles vylepšit tak, aby vznikl způsob zvýšení mechanické a tepelné pevnosti, který může být použit ve spojení s vypalováním ozdob, a který bude úsporný z hlediska množství vynaložené energie, prostoru a času. Úkolem vynálezu dále je vytvořit zařízení k provádění tohoto způsobu.

Uvedený úkol splňuje způsob zvýšení pevnosti skleněných těles, která se zahřívají a potom ochlazují, podle vynálezu, jehož podstatou je, že skleněné těleso s naneseným dekorem se zahřívá postupně alespoň ve třech oblastech ohřevu z teploty 100 °C až 200 °C na teplotu mezi 400 °C až 800 °C, přičemž se keramická barva nebo sítotisková barva dekoru spojí homogenně se sklem, přičemž se sklo zahřívá tak rovnoměrně, že během fáze ohřevu nedochází v podstatě k pnutí, a potom se během maximálně 30 minut provede tepelný šok a sklo se ochladí o teplotní rozdíl 200 °C až 600 °C.

Pomocí nového způsobu se může duté sklo, například sklenice na pití ve tvaru poháru nebo ve tvaru kalichu a i jiné druhy sklenic, zpracovat tak, že se současně vypálí ozdoba a zvýší se pevnost zpracovávaného skleněného tělesa. Kombinací vypalování ozdoby a tepelného zpracování pro zvýšení pevnosti byl vytvořen způsob šetřící energii, který dovoluje výrobu odpovídajících skleněných těles způsobem, který šetří čas pomocí strojního zařízení, které potřebuje poměrně málo prostoru, neboť v jednom a tom samém zařízení se mohou provádět obě zpracování, vypalování ozdoby a zvýšení mechanické a tepelné pevnosti skla.

Skleněné těleso se s výhodou ochladí o rozdíl teplot 300 °C až 500 °C.

Skleněné těleso se s výhodou ochladí o rozdíl teplot 420 °C až 480 °C.

Skleněné těleso s dekorem se s výhodou ohřeje na teplotu 500 °C až 700 °C a ochladí se tepelným šokem během maximálně 20 minut.

Skleněné těleso s dekorem se s výhodou ohřeje na teplotu 550 °C až 650 °C a ochladí se tepelným šokem během maximálně 20 minut.

Podle výhodného provedení vynálezu se skleněná tělesa dopravují ve skupinách ve směru dopravy v odstupech mezi skupinami rychlostí 20 cm až 120 cm za minutu oblastí ohřevu nebo oblastí ochlazování.

Podle výhodného provedení vynálezu se skleněné těleso ohřívá v šesti za sebou následujících oblastech ohřevu horkým vzduchem na 600 °C, v hlavní oblasti chlazení se ochladí na 120 °C až 150 °C během 15 minut a v pěti dalších oblastech chlazení se pozvolna ochlazuje na teplotu místnosti, zejména studeným vzduchem.

Skleněné těleso s ozdobou se tedy zahřívá na takovou teplotu, aby se keramická barva,, sítotisková barva nebo obtisk pro vyráběnou ozdobu spojily homogenně se sklem a sklo bylo s výhodou v podstatě prosté pnutí, přičemž ochlazení se provádí jako tepelný šok v průběhu maximálně 30 minut, zejména maximálně 20 minut.

Tímto poměrně rychlým snížením teploty se sklo podrobí procesu, který zvyšuje jeho pevnost. Je možné si představit, že vzrůstu pnutí na povrchu skla se může dosáhnout jen tehdy, když bylo sklo předtím dobře zbaveno pnutí. Zahříváním skleněného tělesa alespoň ve třech stupních, respektive oblastech ohřevu, dochází k rovnoměrnému a intenzivnímu prohřátí skla, které se tím dobře zbaví pnutí. Proces zvýšení mechanické a tepelné pevnosti skla si lze představit tak, že vnitřní sklovina, která je ještě zahřátá na vysokou teplotu, má při tepelném ochlazení ve formě šoku sklon ke smrštění. Ve smrštění je jí však zabráněno procesem ochlazování, čímž vznikne ve skleněné stěně spád napětí, způsobený zejména tlakovým napětím v její vnější části, zvyšujícím pevnost, a napětím v tahu uvnitř skla. Tím se při použití způsobu podle vynálezu s výhodou zvýší mechanické rázové zatížení, jakož i odolnost uvedeného skla, vůči střídání teplot, například spotřebního skla.

Výhodné přitom je, když se podle vynálezu skleněná tělesa dopravují ve skupinách, ve směru dopravy s odstupy mezi skupinami, rychlostí 20 cm za minutu až 12 cm za minutu, s výhodou 40 cm za minutu až 80 cm za minutu, oblastmi ohřevu a chlazení. Tato relativně vysoká dopravní rychlost uvedeného skleněných těles šetří čas, energii a prostor v průběhu zpracování skla způsobem podle vynálezu. Během uložení skleněných těles v oddělených skupinách na dopravná pás je možné, aby se každá skupina, popřípadě každý svazek, skleněných těles mohla zpracovat odděleně od sousedních. Je tedy možné uspořádat oddělovací klapky nebo provést jiná opatření tak, aby ve dvou sousedních oblastech ohřevu působily na dopravovaný materiál rozdílné teploty, nebo aby se mohla vytvořit hranice mezi oblastí ohřevu a oblastí chlazení, aby například ochlazování působilo krátkou dobu na dopravovaný materiál jako tepelný šok.

Přitom je zejména výhodné, když se podle vynálezu skleněné těleso zahřívá v šesti za sebou následujících oblastech ohřevu, s výhodou horkým vzduchem, asi na 600 °C, v hlavní oblasti chlazení se ochladí asi během 15 minut na 120 °C až 150 °C a v pěti dalších oblastech chlazení se pomalu ochladí, s výhodou chladicím vzduchem, přibližně na teplotu místnosti. Ukázalo se, že je výhodné používat jak v oblastech ohřevu, tak i ve všech oblastech chlazení, vzduch potřebné teploty pro zpracování skleněných těles. Jako chladicí vzduch se může s výhodou používat

-2CZ 289070 B6 vzduch s teplotou místnosti. Vzduch se zahřívá hořáky, jejichž plameny nepřicházejí do styku se skleněnými tělesy. Lépe se vzduch zahřívá více nebo méně přímým stykem s plameny hořáků nebo horkými skleněnými tělesy a protéká potom těsně okolo skleněných těles, která se mají zahřívat, a která se takto velice radikálně zahřívají na požadovanou konečnou teplotu. Přitom dochází ke značné úspoře energie tím, že se například studený vzduch přivádí na poměrně studeném konci vypalovací pece na straně výstupu a protlačuje se proti směru dopravy skleněných těles vypalovací pecí. Tím se skleněná tělesa při průchodu jednotlivými oblastmi chlazení chladí jednak okolo nich proudícím vzduchem a jednak se vzduch proudící kolem zahřívá ještě horkými skleněnými tělesy. V mezistupni je možné dosáhnout vyšší teploty dodatečným působením plamenů hořáků nebo je možné snížení teploty dosáhnout dmycháním studeného vzduchu.

Uvedený úkol dále splňuje zařízení, s dopravním pásem, vedeným podlouhlou vypalovací pecí, s nejméně třemi za sebou následujícími oblastmi ohřevu a za nimi umístěnými oblastmi chlazení se zařízeními pro přívod horkého vzduchu a/nebo chladicího vzduchu s přípojkami pro odpadní vzduch, podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi poslední oblastí ohřevu a první oblastí chlazení je vestavěna tepelná propust, která má tepelně izolující, pohyblivě poháněnou klapku a alespoň jedno přívodní potrubí chladicího vzduchu, a dopravní pás s postupným pohonem.

Jako dopravní pás se s výhodou používá drátěný článkový dopravník, na který se rozestaví skleněná tělesa v určitých skupinách, popřípadě svazcích, určité velikosti a upevní se pro přerušovaný pohyb. Zahřátý horký vzduch se u takového zařízení s výhodou protlačuje dopravním pásem zdola a ke skleněným tělesům, protože se tím dosáhne intenzivního a rovnoměrného zahřátí skleněných těles. Ochlazení, působící jako tepelný šok na zpracovávané skleněné těleso, se u zařízení podle vynálezu dosáhne zmíněnou tepelnou propustí, která je uspořádána mezi poslední oblastí ohřevu a první oblastí chlazení. Tepelně izolující klapka může být uváděna do pohybu hnacím pohonem a pohonem rozvodu, uspořádanými mimo vypalovací pec, tak, aby se dosáhlo určité tepelné izolace mezi poslední , oblastí ohřevu a první oblastí chlazení (ve smyslu směru dopravy). Tomu napomáhá skupinové uspořádání skleněných těles, která jsou uspořádána ve vzájemných odstupech - viděno ve směru dopravy - tak, že klapka například zajíždí do prostoru mezi dvěma skupinami skleněných těles a tím vytváří tepelnou izolaci mezi oběma skupinami skleněných těles, uspořádanými za sebou. Rozumí se samo sebou, že spuštění klapky takové tepelné propusti se provádí pouze při klidovém stavu dopravního pásu. Přitom se zde využívají klidové doby při jeho přerušovaném pohybu. Ochlazení se pomocí zařízení podle vynálezu provádí zaváděním chladicího vzduchu do první oblasti chlazení. Přípojky pro odpadní vzduch za tepelnou propustí zajišťují odběr dostatečných množství vzduchu na jiném místě, když se na místě tepelné propusti přivádí pro chlazení velká množství vzduchu.

Uspořádání přívodních potrubí pro horký vzduch a/nebo chladicí vzduch a na druhé straně potrubí pro odpadní vzduch na jiných místech umožní dosáhnout různých teplotních profilů podél vypalovací pece, to znamená v jednotlivých oblastech ohřevu a chlazení, takže se mohou zpracovávat různé výrobky určené k vypálení, například těžké sklo nebo lehká skleněná tělesa.

U jedné příkladné formy provedení se dosáhne roztavení keramických barev ozdoby při teplotě skleněného tělesa asi 600 °C a zpevnění skla se dosáhne náhlým poklesem teploty v tepelné propusti asi 475 °C, přičemž se tento náhlý pokles teploty provádí na délce například jen asi 30 cm, zatímco u tohoto příkladu měla celá pec délku asi 24 m. Již na konci první oblasti chlazení klesne teplota skleněného tělesa na jeho povrchu asi na 125 °C, což pro skleněné těleso představuje tepelný šok a vyvolá v jeho vnější části popsané tlakové pnutí a uvnitř skleněného tělesa pak napětí v tahu, čímž se může dosáhnout zvýšení pevnosti.

Pomocí takového zařízení s tepelnou propustí a správným nastavením teplotního profilu se může jednak zvýšit pevnost skel a současně se může vypálit na jejich povrchu ozdoba. Energie

-3 i potřebná pro zvýšení pevnosti se s výhodou používá současně i pro vypálení ozdoby. Konečne výrobky jsou mechanicky odolné vůči rázu a snesou větší rázové zatížení než tradiční skla. U zmíněného, jako příklad uvedeného, zařízení se dopravní pás pohyboval rychlostí 60 cm za minutu o krok asi 1,40 m během 3 minut a 5 minut se ponechal v klidu, protože se tím dosáhlo intenzivního a rovnoměrného prohřátí skleněného tělesa. Tím se získalo sklo dobře zbavené pnutí, které se způsobem podle vynálezu mohlo s překvapením vyrobit, a které je odolnější a tvrdší. Spotřebitel konstatoval udivující stálost těchto skleněných těles vyrobených způsobem podle vynálezu, to znamená po průchodu popsaným zařízením.

Přehled obrázků na výkresech

Další přednosti, znaky a možnosti použití předloženého vynálezu vyplývají z následujícího výhodného příkladu provedení ve spojení s přiloženým jediným výkresem.

Příklady provedení vynálezu

Na schematicky dole znázorněné zemi 13 stojí vypalovací pec 14. naznačená schematicky a znázorněná od podélné strany, která má šest oblastí 1 až 6 ohřevu a šest dalších oblastí 7 až 12 chlazení, které se v technice označují také jako pásma, dopravní pás 15 je veden na předním konci (na obr. vlevo) po válcích 16 na straně vstupu ve směru dopravy (šipka 17) přímočaře vodorovně do vypalovací pece 14 a opouští ji na jejím konci, na obr. na pravé straně, aby byl odveden přes vratné válce £8. Tento dopravní pás 15 ve tvaru drátěného článkového pásu může být osazen skleněnými tělesy podle potřeby, přičemž tato tělesa mohou být vsazena do rozdílných mřížek, například v hloubce 1,40 m a šířce 2,50 m. Takové svazky nebo skupiny skleněných těles se potom dopravují dopravním pásem přerušovaně podlouhlou vypalovací pecí? £4.

Čárkovaná čára 19 v jednotlivých oblastech £ až 12 ukazuje průběh teploty pece při normálním vypalování ozdoby. Oblasti £ až 6 ohřevu představují stupně ohřevu, jejichž teplota se vždy liší asi o 100 °C od teploty sousední oblasti £ až 6 ohřevu. Tak se neznázoměná skleněná tělesa zahřívají při vstupu do oblasti £ ohřevu asi na 200 °C, při vstupu do oblasti 2 ohřevu asi na 280 °C, v oblasti 3 ohřevu na 380 °C, v oblasti 4 ohřevu asi na 480 °C a v oblasti 5 ohřevu asi na 580 °C, přičemž poslední oblast 6 ohřevu obstarává ohřev na konečnou teplotu, aby se zajistilo, že se skleněné těleso rovnoměrně zahřeje a bude prosté pnutí.

Na konci poslední oblasti 6 ohřevu je nad její koncovou stěnou schematicky znázorněna tepelná propust 20 ve tvaru silné čáry, která například znázorňuje ve směru dvojité šipky 21 klapku pohyblivou svisle nahoru a dolů. Skupiny skleněných těles se nacházejí ve směru 17 dopravy v takových vzájemných odstupech, že na drátěném článkovém pásu je mezi dvěma za sebou následujícími skupinami prostor 30 cm až 50 cm bez skleněných těles. Do tohoto prostoru může zasahovat tepelná propust 20 svými klapkami, takže tímto způsobem je teplu, působícímu z poslední oblasti 6 ohřevu při zavřené tepelné propusti 20, bráněno ve vnikání do první oblasti 7 chlazení nebo se alespoň toto vnikání zmenšuje.

Chlazení se provádí přívodem chladicího vzduchu, což je v první oblasti 7 chlazení znázorněno dvěma šipkami, představujícími přívodní potrubí 22 chladicího vzduchu. Rozumí se samo sebou, že pro tento účel jsou uspořádána vhodná přívodní potrubí 22 chladicího vzduchu. Průchod vzduchu od pravého konce vypalovací pece 14 doleva zde není dále znázorněn, je ale vidět odvětrávací přípojky 23 pro odpadní vzduch na předním konci vypalovací pece 14, to znamená nahoře v oblastech £ a 2 ohřevu. Odborník ví, že barvy pro ozdoby obsahují určitý podíl pryskyřice nebo fenolu, aby, například na skle, dobře držely, a tyto fenoly se odpařují v první oblasti £ ohřevu nebo v druhé oblasti 2 ohřevu a odsávají se přípojkami 23 pro odpadní vzduch.

-4CZ 289070 B6

S nimi se odsává i přebytečný vzduch. Tímto způsobem se může udržet dobrá rovnováha odváděného a přiváděného vzduchu při současném dosažení dobrého průběhu teploty.

Přibližně ve střední části oblastí 7 až 12 chlazení, například nad oblastí 10 chlazení, je znázorněna přípojka 24 pro odpadní vzduch.

Přívodem chladicího vzduchu přívodním potrubím 22 chladicího vzduchu do místa nad první oblastí 7 chlazení a směrem dolů dochází k radikální změně vypalovací pece 14 oproti starším zařízením, takže je možno dosáhnout odchylky od čárkované čáry 19 naznačující teplotní křivku.

Mezi poslední oblastí 6 ohřevu a první oblastí 7 chlazení je u zde znázorněné výhodné formy provedení zařízení upravena tepelná propust 20 ve tvaru svisle pohyblivé (dvojitá šipka 21) klapky. Ta dovoluje ve spojení s přívodními potrubími 22 chladicího vzduchu nahoře u první oblasti 7 chlazení významné snížení teploty, takže dojde k průběhu 25 teploty pece, jak je znázorněno druhou čarou opatřenou kruhovými body, která se nachází na výkrese pod čárkovanou čarou 19.

Pro provedení výše popsaného způsobu se neznázoměné hořáky, uspořádané pod vypalovací pecí 14 vyregulují tak, aby horký vzduch vyvolal v oblastech 1 až 6 ohřevu vzestup teploty jako v případě vypalování ozdoby. V obou případech se teplota zvyšuje od první oblasti 1 ohřevu počínaje asi 200 °C až na 280 °C, ve druhé oblasti 2 ohřevu atd. až asi na 600 °C v páté a šesté oblasti 5, 6 ohřevu. Dopravní pás 15 se pohybuje přerušovaně, přičemž klidové doby jsou delší než doby pohybu dopravního pásu 15. Během klidové doby je klapka tepelné propusti 20 pro tepelnou izolaci ve vypalovací peci 14 spuštěna dolů, takže teplo z poslední oblasti 6 ohřevu nemůže bez překážky vniknout do první oblasti 7 chlazení. Současně se přes schematicky naznačená přívodní potrubí 22 chladicího vzduchu dmychá dovnitř chladicí vzduch v takovém množství, aby se dosáhlo náhlého poklesu teploty v první oblasti 7 chlazení z asi 600 °C na asi 125 °C nebo na nižší teplotu. Tím se výrobek (skleněné těleso), nacházející se v první oblasti 7 chlazení, ochladí o rozdíl teplot asi 475 °C, což lze označit jako tepelný šok. Tím vznikne účinek zvyšující pevnost. Potom má v následujících oblastech 8 až 10 chlazení teplota prakticky volný průběh a sníží se ze zmíněných 125 °C u tohoto příkladu na teplotu místnosti v oblasti 11 chlazení, nejpozději však v oblasti 12 chlazení.

Při každém dalším zapnutí přerušovaně se pohybujícího dopravního pásu 15 se nejprve klapka tepelné propusti 20 zdvihne z dráhy pohybu skleněných těles, načež se provede přestavení, a tepelná propust 20 se potom opět uvede do činnosti, takže při klidových dobách je vždy zaručeno tepelné oddělení mezi poslední oblastí 6 ohřevu a první oblastí 7 chlazení.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Způsob zvýšení pevnosti skleněných těles, která se zahřívají a potom ochlazují, vyznačující se tím, že skleněné těleso s naneseným dekorem se zahřívá postupně alespoň ve třech oblastech ohřevu z teploty 100 °C až 200 °C na teplotu mezi 400 °C až 800 °C, přičemž se keramická barva nebo sítotisková barva dekoru spojí homogenně se sklem, přičemž se sklo zahřívá tak rovnoměrně, že během fáze ohřevu nedochází v podstatě k pnutí, a potom se 10 během maximálně 30 minut provede tepelný šok a sklo se ochladí o teplotní rozdíl 200 °C až 600 °C.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že skleněné těleso se ochladí o rozdíl teplot 300 °C až 500 °C.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že skleněné těleso se ochladí o rozdíl teplot 420 °C až 480 °C.
4. 4. Způsob podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že skleněné těleso 20 s dekorem se ohřeje na teplotu 500 °C až 700 °C a ochladí se tepelným šokem během maximálně

   20 minut.
5. 5. Způsob podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že se skleněné těleso s dekorem ohřeje na teplotu 550 °C až 650 °C a ochladí se tepelným šokem během maximálně

   25 20 minut.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že skleněná tělesa se dopravují ve skupinách ve směru dopravy v odstupech mezi skupinami rychlostí 20 cm až 120 cm za minutu oblastí ohřevu nebo oblastí ochlazování.
7. 7. Způsob podle jednoho z nároků laž6, vyznačující se tím, že skleněné těleso se ohřívá v šesti za sebou následujících oblastech ohřevu horkým vzduchem na 600 °C, v hlavní oblasti chlazení se ochladí na 120 °C až 150 °C během 15 minut a v pěti dalších oblastech chlazení se pozvolna ochlazuje na teplotu místnosti, zejména studeným vzduchem.
8. 8. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, s dopravním pásem (15), vedeným podlouhlou vypalovací pecí (14), s nejméně třemi za sebou následujícími oblastmi (1, 2, 3, 4, 5, 6) ohřevu a za nimi umístěnými oblastmi (7, 8, 9, 10, 11, 12) chlazení se zařízeními pro přívod horkého vzduchu a/nebo chladicího vzduchu s přípojkami (23, 24) pro odpadní vzduch,

   40 vyznačující se tím, že mezi poslední oblastí (6) ohřevu a první oblastí (7) chlazení je vestavěna tepelná propust (20), která má tepelně izolující, pohyblivě poháněnou klapku a alespoň jedno přívodní potrubí (22) chladicího vzduchu, a dopravní pás (15) s postupným pohonem.