CZ293696B6 - Způsob tvarování výrobků ze skla na lisech s otáčejícím se stolem a forma ke tvarování - Google Patents

Abstract

Při tvarování skloviny (3) se provádí její nerovnoměrné regulované ochlazování odváděním tepla vypařováním tekutého kovu uvnitř formy ze strany protilehlé sklovině při různých tepelných podmínkách, a to ve střední a okrajové části formy. Prostor dutiny se rozděluje ze strany opačné oblasti (6) volného roztékání skloviny (3) na dvě komory (8, 9) s rozdílnými tepelnými podmínkami, a to na parní komoru (8) a parokondenzační komoru (9). Parní komora (8) se může ve střední části (1) dna tepelně izolovat, parokondenzační komora (9) se může zvnějšku ochlazovat. Regulace nerovnoměrného ochlazování se provádí blokováním odváděného tepla vypařováním tekutého kovu uvnitř dutiny proti oblasti (6) volného roztékání skloviny změnou tepelného odporu, vyrovnáním hustoty par tekutého kovu v parní komoře (8) škrcením jejich průtoku, vkládáním spojů (14, 26) z vysoce tepelně vodivého materiálu nebo usměrňováním průtoku par z parní komory (8) do oblasti (6) volného průtoku skloviny (3). Forma skořepinového typu k provádění způsobu, hermeticky uzavřená a naplněná tekutým kovem schopným se intenzivně vypařovat při teplotách tvarování skla, představuje kompaktní autonomní výměník tepla. Dutina formy je rozdělena pod oblastí (6) volného roztékání skloviny (3) přepážkou (12) na dvě komory (8, 9) oddělenými přepážkou (12). Přepážka (12) má výřezy (13) pro volný prostup par z parní komory (8) ve střední části dutiny formy do parokondenzační komory (9) v okrajové části dutiny formy. Tvarovací stěna formy má proměnlivou tloušťku, která se mění od střední části (1), od níž se spojitě zmenšuje přes klenbu (4) ke tvarovému zakončení (7). V dutině formy je po

Description

Způsob tvarování výrobků ze skla na lisech s otáčejícím se stolem a forma ke tvarování

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu tvarování výrobků ze skla na lisech s otáčejícím se stolem, zahrnující dávkování skloviny do forem, například lisovacího stroje, následné tvarování skloviny při regulovaném ochlazování skla tenkostěnnou tvarovací stěnou, protože na povrchu tvarovací stěny formy ze strany protilehlé k dávce skloviny se vypařuje tekutý kov. Po ukončení tvarování se skleněný výrobek vyjme z formy a následuje regulované ochlazování formy.

Vynález se týká též formy ke tvarování skleněných výrobků. Forma je vytvořena ze dna, bočních stěn a tvarovacích stěn, které vymezují hermeticky uzavřenou vyvakuovanou dutinu. Forma je vybavena přírodní trubicí pro plnění dutiny tekutým kovem, který je schopen se intenzivně vypařovat při teplotách tvarování skla. Povrch dutiny je pokryt vrstvou porézního materiálu.

Dosavadní stav techniky

Tvarování výrobků ze skla lisováním je jedním ze základních způsobů výroby ve sklářství. Lisování je komplexní proces, ve kterém jsou spojeny jevy mechaniky, termodynamiky, difuzní kinetiky, reologie a viskózních jevů v tekutinách. Hlavní roli v řetězci jevů hrají tepelné procesy ve spojení se základními technologickými parametry, jako je plasticita skloviny, transport tepla a hmoty v tavenině a zbytková napětí. Tyto technologické parametry jsou většinou exponenciálními funkcemi teploty. Tepelný stav forem při lisování je základním faktorem který rozhoduje o jakosti a množství výrobků.

V podmínkách sériové výroby jsou používány lisy s několika formami, zpravidla 3 až 16 formami, na otáčejícím se masivním stole. Jednotlivé technologické operace při lisování, jako je dávkování skloviny, tvarování skloviny lisováním razníkem, chlazení a vyjímání výrobků, se provádějí postupně v přesně vymezených pozicích na odpovídajících stanicích lisu. Stanice dávkování skloviny a stanice pro lisování kapky skloviny razníkem jsou teplem nejvíce zatíženy. Dále pokračující stanice pro chlazení vytvarovaných výrobků a pro jejich dochlazování forem. Úplné technologický cyklus lisování je zpravidla realizován během jedné otáčky stolu lisu.

Doba potřebná pro stabilizaci tepelných poměrů ve formách závisí na jejich hmotě. Zpravidla se kvazistacinámího tepelného režimu dosahuje za 30 až 40 minut od počátku tvarování. V takovém tepelném režimu je celkové množství tepla přicházejícího do formy ze skloviny rovno celkovému teplu, které je odváděno z forem. Každou autonomní stanici lisuje možné charakterizovat definovaným rozdělením teplot po tvarovacího povrchu forem i povrchu výrobků a odváděnými tepelnými toky. V závislosti na intenzitě ochlazování forem se ustavuje jejich tepelný režim. Přitom je nutné vzít v úvahu následující omezující faktory:

- Teplota forem při přesunutí na pozici dávkování skloviny musí být dostatečně vysoká, aby zajistila vysokou kvalitu povrchu výrobku a podstatně omezila vznik studených kroužků na povrchu výrobků.

- Teplota na tvarovacím povrchu forem však nemůže být příliš vysoká, neboť místní přehřívání povrchu by mohlo vést k nalepování skloviny na lisovací stanici při tvarování skloviny razníkem.

- Teplota skloviny při přesunutí na pozici vyjímání výrobků musí být taková, aby výrobky měly dostatečnou tuhost a smrštění skloviny bylo dostatečné, zejména v oblasti tvarového zakončení forem, aby bylo možné výrobky spolehlivě z forem vyjmout.

-1 CZ 293696 B6

Z toho je zřejmé, že regulace tepelného stavu forem při jejich práci na stole lisu spočívá v tom, že ve stanici pro dávkování skloviny do forem musí být teplota tvarovacího povrchu forem dostatečně vysoká a že chlazení skloviny a forem musí být seřízení tak, aby byla zjištěna spolehlivá práce linky. Komplikace v udržování takového tepelného režimu práce linky jsou spojeny s tím, že uvedená ohraničení vyplývající z protichůdných požadavků. Zvýšení teploty na pozici dávkování skloviny zhoršuje podmínky pro spolehlivou práci linky a naproti tomu snížení této teploty zvyšuje sice spolehlivost práce linky, ale zhoršuje kvalitu výrobků. Kompromis mezi kvalitou výrobků a spolehlivým provozem linky vede k práci při poměrně nízkých teplotách kolem 400 °C.

Při nejvíce rozšířeném způsobu lisování výrobků ze skla se odvádí teplo přes tlustou stěnu masivních celokovových forem. Masivní stěna forem a nízká tepelná vodivost žáropevných legovaných ocelí vede k nerovnoměrnému rozložení teplot na tvarovacím povrchu forem, což nedovoluje zvýšit teplotu tvarovacího povrchu forem při přesunutí do stanice pro dávkování skloviny. Vezmeme-li v úvahu, že nerovnoměrnost rozložení teplota na tvarovacím povrchu je srovnatelná s teplotním intervalem tvarování, je pochopitelné, že osádky lisů pracují při poměrně nízkých teplotách u spodní hranice intervalu tvarování. Proto je nutné hledat nová technická řešení, která by vyhovovala současně výše uvedeným faktorům, a přitom se vyhnula popsaným komplikacím.

Pokusy zvýšit výkon při lisování výrobků ze skla vedly již v minulosti ke způsobu chlazení tvarovacího nástroje s pomocí kondenzace nasycených par rtuti, jak je uvedeno v patentu US 3 285 728. Základem takového způsobu chlazení je fyzikální mechanismus odnímání tepla z tvarovacího povrchu pomocí varu rtuti jako nosiče tepla s vysokou tepelnou vodivostí. Při varu rtuti se odvádí teplo z tvarovacího povrchu nástroje a transportuje se ke spirálovitému trubkovému chladiči, kteiý je umístěn v dutině nástroje. Teplota na tvarovacím povrchu nástroje je regulována změnou průtoku chladicího média ve spirálovitém trubkovém chladiči. Při realizaci způsobu podle uvedeného amerického patentu může vést velký objem rtuti k vysoké tepelné setrvačnosti při regulování tepelného režimu tvarovacího nástroje.

Zlepšení podmínek pro tepelnou regulaci tvarovacího nástroje a pro kvalitu vyráběných výrobků ze skla bylo dosaženo využitím způsobu lisování, uvedeného v patentu EP 598 118 ruské priority. Forma k lisování obsahuje alespoň jeden tvarovací element s rovnoměrnou tloušťkou stěny a s hermetickou dutinou, ve které je umístěn alkalický kov, schopný intensivního vypařování při teplotách tvarování. Vnitřní povrch dutiny je pokryt vrstvou porézního žáropevného materiálu. Tento vynález představuje takový způsob lisování, při kterém se provádí tepelná regulace tvarovacího nástroje, která umožňuje zvýšit účinnost při odvádění tepla z tvarovacího povrchu, který je v kontaktu se sklovinou a umožňuje dosáhnout rovnoměrného rozložení teplot na tvarovacím povrchu. Tvarovací nástroj je zahříván na teplotu potřebnou pro tvarování a tak je prováděna tepelná regulace nástroje v rozsahu teplot tvarování. U uvedeného způsobu je jako základní mechanismus tepelné regulace použit mechanismus přenosu tepla nasycenými parami, které se vytvářejí v nejvíce tepelně namáhaných oblastech tvarovacích povrchů forem a odvádějí teplo, které je úměrné množství vytvářejících se par. Teplo je odváděno parami k oblastem forem, které jsou nejméně tepelně namáhané, tedy nejstudenější, na kterých nasycené páry při kondenzaci odevzdávají teplo. Vysoké hodnoty výpamého tepla nosiče schopného intenzivního vypařování, vedou k významnému přenosu tepla od tvarovací stěny i v těch případech, kdy je rozdíl teplot mezi oblastmi s různými tepelnými poměry velmi malý. Tenká tvarovací stěna forem s rovnoměrnou tloušťkou dovoluje zajistit při takovém způsobu tepelné regulace izotermické rozložení teplot na tvarovacím povrchu a proces lisování je možné vést při poměrně vysokých teplotách.

Patent EP 757 019 ruské priority popisuje tvarovací zařízení s alespoň jedním tvarovacím prvkem s hermeticky utěsněným dutý prostorem, na jehož vnitřní ploše je uspořádána vrstva materiálu, odolného korozi a teplu. V dutém prostoru tvarovacího prvku je vložen materiál, schopný za tvarovací teploty intenzivně vytvářet páry v množství, které poněkud přesahuje množství potřebné pro naplnění dutého prostoru nasycenými parami tohoto materiálu a pro nasycení vrstvy

-2CZ 293696 B6 porézního materiálu, přičemž zařízení je opatřeno ústrojím pro odvzdušňování dutého prostoru tvarovacího prvku a dále je opatřeno ústrojím, spojeným se zdrojem chladicího prostředku pro regulaci teploty materiálu vloženého v dutém prostoru. Hermeticky utěsněný dutý prostor tvarovacího prvku je rozdělen do sekcí pomocí alespoň jedné svislé stěny, která je upevněna v dutém prostoru tvarovacího prvku a sestává alespoň z jedné vrstvy porézního materiálu odolného korozi a teplu. Vrstva je opatřena otvory spojujícími jednotlivé sekce, přičemž ústrojí pro regulaci teploty materiálu schopného se intenzivně odpařovat při tvarovací teplotě, je tvořeno dutinou uspořádanou v horní části tvarovacího prvku. Formy podle tohoto řešení jsou opatřeny ústrojím pro odvzdušňování dutého prostoru tvarovacího prvku a ústrojím, spojeným se zdrojem chladicího prostředku to znamená, že formy musí být spojeny s vývěvou a se zdrojem chladicího média. Umístění takového zařízení na stole lisu by znamenalo změnu konstrukce stroje.

V českém patentovém spisu CZ 279 920 je popsán Způsob chlazení přípravku pro tvarování skloviny a v českém patentovém spisu CZ 281 240 je popsán tento tvarovací přípravek pro daný způsob chlazení. V těchto vynálezech je popsáno řízené ochlazování tvarovacího přípravku, jehož podstata spočívá v tom, že se dutina tvarovacího přípravu odčerpá na tlak 6,65.10‘³ Pa.

Hlavní výhodou konstrukčního uspořádání přípravku a způsobu jeho ochlazování umožňuje vytvoření podmínek pro tvarování a chlazení skla blízkých tvarování za izotermických podmínek. Princip izotermického lisování podle tohoto souboru vynálezu je založen na principu řízeného přivádění chladicího vzduchu na povrch formy ze spodu lisovacího stolu, čímž se zvyšuje nebo snižuje teplota formy.

Původní prioritní ruský vynález dle EP 598 118, a rovněž oba české patenty CZ 279 920 a CZ281 240 rozvijí koncepci izotermického lisování výrobků ze skla. Rovnoměrné rozložení teploty po celém tvarovacím povrchu přináší však komplikace při vyjímání výrobků z forem, protože sklovina o vysoké teplotě v místě tvarovaného zakončení výrobku nemá ještě dostatečnou tuhost a nedosahuje potřebného smrštění pro uvolnění výrobků z forem. Podmínka pro úplnou izotermii na tvarovacím povrchu nástrojů při lisování skleněných výrobků se projevila jako zbytečná.

Cílem předloženého vynálezu je vyřešení tvarování skla s takovou tepelnou regulací chlazení skla, který by dovolil účinné a cílevědomě řízené nerovnoměrné dovádění tepla z tvarovacího povrchu forem.

Podstata vynálezu

Tento úkol řeší tvarování výrobků ze skla na lisech s otáčejícím se stolem, zahrnující dávkování skloviny do skořepinové duté formy, tvarování skloviny, regulované ochlazování skla tenkostěnnou tvarovací stěnou formy, na jejímž povrchu se ze strany protilehlé k dávce skloviny vypařuje tekutý kov, podle tohoto vynálezu. Podstata tohoto vynálezu spočívá vtom, že při tvarování skloviny se provádí její regulované nerovnoměrné ochlazování odváděním tepla vypařováním tekutého kovu uvnitř formy na povrchu tvarovací stěny ze strany protilehlé sklovině při různých tepelných podmínkách ve střední a krajové části formy, při němž se působí na oblast volného roztěkání skloviny tvarovací stěny duté tenkostěnné skořepinové formy dvěma oblastmi s rozdílnými tepelnými podmínkami, a to jednak působením vyšších teplot ve střední části tvarovací stěny prostřednictví parní komory, a jednak působením nižších teplot v okrajové části tvarovací stěny prostřednictvím parokondenzační komory, propojené s parní komorou pro volný prostup par tekutého kovu, odvádějících teplo od okrajových částí dutiny formy. Tepelné podmínky v obou komorách jsou blíže specifikovány dále.

Je výhodné, když se perní komora ve střední části dna formy tepelně izoluje pro zvýšení teplot ve střední oblasti formy.

- 3 CZ 293696 B6

Též je výhodné, když se parokondenzační komora na vnější straně okrajové části a boční stěny formy ochlazuje ventilátorovým vzduchem za účelem zvýšení odvodu tepla.

Dále je výhodné, když se během tvarování skloviny ve formě provádí její takové nerovnoměrné ochlazování, při němž se blokuje odvádění tepla vypařováním tekutého kovu uvnitř formy na části povrchu tvarovací stěny formy ze strany opačné oblasti volného roztěkání skloviny za účelem zvýšení teplot v oblasti (6) volného roztěkání skloviny.

Je také výhodné, když při tvarování skloviny se provádí její nerovnoměrné ochlazování, při němž se vyrovnává hustota par tekutého kovu v parní komoře, že na vstupu do parokondenzační komory se průtok par tekutého kovu škrtí, za účelem omezení odvádění tepla z parní komory.

Též je výhodné, když při tvarování skloviny se provádí její nerovnoměrné ochlazování tím, že oblast tvarového zakončení formy se spojí s ochlazovanou boční stěnou a s okrajovou částí dna spojem z vysoce tepelně vodivého materiálu, za účelem odvádění tepla z oblasti tvarového zakončení.

Také je výhodné, když při tvarování skloviny se provádí její nerovnoměrné ochlazování, při němž se průtok par z parní komory usměrňuje k oblasti volného roztěkání skloviny z místa jejího dopadu a přepouští se škrcením do parokondenzační komory za účelem zvýšení odvádění tepla z místa dopadu skloviny.

Daje je výhodné, když při tvarování skloviny se provádí její nerovnoměrné ochlazování, při němž se průtok par z parní komory usměrňuje k oblasti volného roztěkání skloviny z místa jejího dopadu a vede se souběžně s oblastí volného roztěkání dávky skloviny, potom se páry přivádějí do parokondenzační komory za účelem zvýšení odvádění tepla z místa dopadu skloviny.

Tvarování skleněných výrobků se provádí ve formách podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že forma je vytvořena jako hermeticky trvale uzavřená dutá skořepina. Forma obsahuje vertikální prstencovou přepážku s výřezy pro prostup nasycených par tekutého kovu, která je umístěna ze strany protilehlé oblasti volného roztěkání skloviny. Forma obsahuje dvě komory, parní a parokondenzační. Parní komora je situována mezi střední Částí tvarovací stěny a střední částí dva, a parokondenzační komora mezi klenbou, oblastí tvarového zakončení a boční stěnou tvarovací stěny za účelem zvýšení teplot v oblasti volného roztěkání skloviny.

S výhodou má forma tvarovací stěny nestejné tloušťky, která v oblasti tvarového zakončení formy představuje 1/2 až 2/3 tloušťky stěny v její střední části, v níž je tloušťka stěny 5 až 10 mm. Tloušťka stěny klenky se plynule zmenšuje od střední části tvarovací stěny směrem ke tvarovému zakončení formy.

Též je výhodné, když forma obsahuje spoje z vysoce tepelně vodivého materiálu, uspořádané mezi tvarovým zakončením formy, okrajovou částí dna a boční stěnou, a zhotovené ve výhodném provedení z nejméně dvou vrstev sítě z nerezavějící oceli, spojené mezi sebou a nasycené tekutým kovem.

Je také výhodné, když tvarovací stěna formy v oblasti volného roztěkání dávky skloviny obsahuje ze strany dutiny oblast přerušeného kapilárně porézního materiálu, která má s výhodou šířku, která je 1,5 až 3 násobkem tloušťky v oblasti roztěkání skloviny, tedy v místě rozhraní „sklovina, tvarovací stěna, vzduch“.

Je též výhodné, když tvarovací stěna formy v oblasti roztěkání dávky skloviny je opatřena ze strany dutiny prstencem, s výhodou tloušťky 3 až 5 násobku tloušťky střední části tvarovací stěny, při šířce prstence, který je 3 až 5 násobkem tloušťky střední části tvarovací stěny.

-4CZ 293696 B6

Rovněž je výhodné, když prstenec se volně opírá o dno formy, pokryté vrstvou kapilárně porézního materiálu, a mezi dnem formy a spodním koncem prstence je uspořádaný úzký kanál pro prostup par parní komory do parokondenzační komory.

Dále je výhodné, když prstenec má u dna formy na své spodní části vytvořenou regenerační komoru, která je ve výhodném provedení opatřena zúženým výstupem pod místem dopadu dávky skloviny pro vstup par z parní komory a na protilehlé straně je opatřena výstupem pro přestup par do parokondenzační komory.

Též je výhodné, když je vnitřní povrch dutiny ze strany protilehlé sklovině pokryt nejméně dvěma vrstvami sítě z nerezavějící oceli, jejíž osnovy jsou ksobě orientovány pod úhlem nejméně 30°.

Ve výhodném uskutečnění vynálezu jsou spoje vytvořeny příčkami nejméně ze dvou vrstev sítě z nerezavějící oceli, jejichž osnovy jsou k sobě orientovány pod úhlem nejvíce 45°.

Výhodou tohoto vynálezu je návrh tvarování výrobků ze skla na lisech s otáčejícím se stolem, který dává současně možnost regulovat odvádění tepla z pracovního povrchu forem. Navrhovaný způsob umožňuje připravit takové podmínky chlazení výrobků a forem při lisování, které podstatně ovlivňují zvýšení kvality povrchu lisovaných výrobků, stabilizují tepelné podmínky při tvarování a chlazení a zvyšují spolehlivost v provozu lisovací linky.

Nový způsob řešení řízené tepelné regulace se provádí tak, že při tvarování skloviny se provádí její nerovnoměrné ochlazování, při němž se dutina skořepinové formy ze strany opačné oblasti volného roztěkání skloviny rozděluje přepážkou ve tvaru prstence na parní komoru a parokondenzační komoru, které jsou spolu propojeny.

Parní komora zvyšuje teplotu ve střední části tvarovacího povrchu a parokondenzační komora zajišťuje odvádění tepla. Střední část dna formy se tepelně izoluje, a tím se parní komora stává zcela ízotermickým prvkem ve formě a zvyšuje se výrazně tepelná setrvačnost komory. V parokondenzační komoře se uskutečňují podmínky pro intenzivní odvádění tepla z pracovního povrchu tím, že plocha vnějšího ochlazovaného povrchu formy je 3 až 5 krát větší než plocha tvarového zakončení a plocha připadající na klenbu tvarovací stěny. Nasycené páiy tekutého kovu postupují do parokondenzační komory a v celém svém objemu kondenzují na vnitřním povrchu okrajové části dna a na vnějším povrchu boční stěny, které jsou ochlazeny ventilátorovým vzduchem.

Řešení vychází ze základního předpokladu nerovnoměrného odvádění tepla z pracovního povrchu forem v čase, což je spojeno s růzností počátečních podmínek při tvarování skloviny. Při dopadu dávky skloviny do formy je v kontaktu se sklovinou střední části tvarovací stěny a teprve později při tvarování skloviny razníkem přicházejí do styku se sklovinou postupně i ostatní části tvarovacího povrchu. Přitom jsou dvě možnosti podání dávky skloviny do formy. První možností je, že dávky skloviny přichází do formy s osou kolmou k tvarovacímu povrchu, v takovém případě se nerovnoměrnost tepelných podmínek na pracovním povrchu projevuje pouze v radiálním směru r (obr. 3). Druhá alternativní možnost je, že osa příchozí dávky skloviny směruje šikmo k tvarovacímu povrchu, v tomto případě nerovnoměrnost tepelných podmínek ovlivňuje ještě úhel (g (obr. 3). Proto je tvar parní komory určován podmínkami, za nichž je podávána dávka skloviny do forem.

Přitom se musí zajistit spolehlivý mechanismus odvádění tepla jak v parní komoře, tak i v parokondenzační komoře, aby všechny prostupující teplo tvarovací stěnou bylo odváděno nosičem tepla od povrchu tvarovací stěny protilehlému sklovině. Základním mechanismem intenzivního odvádění tepla z tvarovacího povrchu forem je přenos tepla nasycenými parami tekutého kovu od nejvíce tepelně namáhaných oblastí tvarovací stěny k méně tepelně namáhaným oblastem vlivem změny skupenství tekutého kovu. Nasycené páry, vznikající v místě tvarového

-5CZ 293696 B6 zakončení formy, odvádějí od okraje výrobků teplo, které je proporcionální množství vznikajících par v tomto místě a výpamého teplu tekutého kovu. Vysoké hodnoty výpamého tepla látek schopných intenzivního vypařování vedou k významnému přenosu tepla na tvarovacím povrchu i v těch případech, kdy je rozdíl teplot mezi oblastmi na tvarovacím povrchu velmi malý.

Pro realizaci nového způsobu tvarování skla podle vynálezu je nutné, aby na vnitřním povrchu dutého tvarovacího prvku byla tenká vrstva tekutého kovu, který je schopný se intenzivně vypařovat při teplotě tvarování. Přitom se musí zajistit koloběh tekutého kovu od míst kondenzace nasycených par do míst, kdy se tekutý kov intenzivně vypařuje. Proto je vnitřní povrch dutiny nástroje pokryt vrstvou žáru odolávajícího porézního materiálu, který přijímá tekutý kov, a nasycuje se jím. V kapilárně porézní struktuře se vytváří kapilární tlak, který vede k přepravě tekutého kovu. Takto je zajišťován koloběh nosiče tepla v komorách forem. Pro intenzifikaci procesu odnímání tepla z varovacího povrchu forem jsou z komor odvedeny nekondenzující plyny vakuováním dutiny za určitých tepelných podmínek.

Probíhající fyzikální procesy zabezpečují intenzivní koloběh nosiče tepla v postupných změnách stavů „kapalina-pára-kapalina“, a tím umožňují při lisování přenos velkého množství tepla z tvarovací stěny nástroje. Tekutý kov, který je schopný se intenzivně vypařovat, musí být dávkován do dutiny forem v množství, které zajistí úplně nasycení porézního materiálu. Při nedostatečném množství nosiče tepla na straně tvarovacího povrchu opačné sklovině by mohla vzniknou situace, kdy by v místech intenzivního převádění tepla vysychala porézní vrstva a mohlo by dojít k lokálnímu přehřívání tvarovacího povrchu, které by mohlo způsobit nalepování skloviny ktvarovacímu povrchu forem. Proto se k místu tvarového zakončení forem, kde jsou hustoty tepelných toků nej vyšší, přivádí doplňující množství tekutého kovu s pomocí příček z porézního materiálu, rovnoměrně rozdělených po obvodu parokondenzační komory, které umožňuje odvádět větší množství tepla z tohoto exponovaného místa. Výrobky v místě tvarového zakončení projímají dostatečnou tuhost a dosahují smrštění zajišťující spolehlivé vyjímání výrobků z forem.

Paralelně s tím se navrhovaným způsobem řeší úloha odstranění studených kroužků z povrchu výrobků. Za tím účelem se v procesu tvarování výrobků provádí jejich nerovnoměrné ochlazování tak, že se na části vnitřního povrchu tvarovací stěny ze strany opačné ohraničení okraje dávky skloviny, odvádění tepla vypařováním tekutého kovu blokuje. Tím, že se na určité části vnitřního povrchu tvarovací stěny nástroje ze strany opačné k dávce skloviny odvádění tepla záměrně blokuje změnou tepelného odparu R_T tvarovací stěny, mění se odpařované množství tepla, zvyšuje se místně teplota pracovního povrchu a zabrání se tak tvorbě studených kroužků.

Aby byl dobře pochopen smysl navrhovaného způsobu odstranění studených kroužků, je vhodné se zmínit podrobněji o fyzikálním mechanismu jejich vzniku, který je blíže osvětlen na obr. 2. Jakmile se dávka skloviny ocitne ve formě, roztěká se teplota působením gravitačních sil ve směru o středu formy. Rozhraní „sklovina, tvarovací stěna, vzduch“ se z polohy b přemístí do polohy a, vytvoří mezikruží ab pokryté povrchovými vlnami (obr. 2, 3). Přitom v závislosti na způsobu dávkování skloviny do formy mají vlny prstencový charakter viz oblast afdnbcm. Přitom studené kroužky mají různou intenzitu, nejvíce výrazné jsou v oblasti dopadu dávky skloviny kc v místě cd. Vznik těchto vln na povrchu výrobků má systémový charakter a podstatně snižuje estetický vzhled výrobků. Při objasňování důvodů, proč vznikají tyto povrchové vlny na lisovaných výrobcích, se vyskytují různé názory. Schild, Bruckner a Grundman se v publikaci „Strojní tvarování skla“, SNTL 1981, str. 118), jejímž autorem je Antonín Smrček, domnívají, že na povrchu dávky skloviny se již při jejím dopadu do formy, ale především během „ležení“ dávky skloviny ve formě před zalisováním vytváří tužší povrchová vrstva áb, která na bocích ležící kapky ještě dále tuhne. Při tvarování se sklovina tlakem roztěká do stran, tím se tužší povrchová vrstva áb skloviny protrhne, přiklopí k formě a vytvoří vlnu. To se několikrát opakuje, a další obvodová partie výlisku je již vytvořena sklovinou o vysoké teplotě vytvořenou ze středu dávky skloviny, takže již nevytvoří vlny a přilne k tvarovacímu povrchu formy bez vytváření vln.

-6CZ 293696 B6

Vlny se objevují jen při dobrém kontaktu skloviny a kovu formy, tedy při vysoké rychlosti chladnutí.

Podle našich zkušeností je vznik studených kroužků na povrchu lisovaných výrobků ze skla spojen se zvláštnostmi roztěkání skloviny na povrchu tepelně vodivého materiálu. Jakmile se dávka skloviny ocitne ve formě, dochází k intenzivnímu odvádění tepla v místě kontaktu skloviny s kovem a v oblasti ohraničení dávky skloviny. Tak se viskozita skloviny na volném povrchu kapky, který je konkávně přibližuje k tvarovacímu povrchu formy, natolik zvýší, že sklovina se v tomto místě v úzkém pruhu jeví jako tuhé těleso. Výška pruhu odpovídá amplitudě 10 vznikající povrchové. Za tímto pruhem má volný povrch skloviny ještě nízkou viskozitu, a sklovina přetéká přes tento chladný pruh s vyšší viskozitou vlivem působení gravitačních sil. Jakmile se přetékající sklovina dotkne chladnějšího povrchu formy znovu tuhne, a tak se tvorba vln opakuje. Oblast ab ohraničení kapky skloviny se pokryje řadou soustředných studených kroužků, které mají postupně zvětšující se prstencovitý tvar původního obrysu dopadu dávky 15 kapky. Tvorba vln na povrchu výrobků se zesiluje snižováním teploty forem, tj. se zvyšováním rychlosti ochlazování skloviny a se zvyšováním rychlosti růstu její viskozity; proto se projevují studené kroužky výrazněji u chladnějších forem a u krátkých skel.

Autoři teorií vztahujících se k vytváření studených kroužků se shodují vtom, že se zvyšováním 20 teploty pracovního povrchu forem se tvorba studených kroužků omezuje. Zvyšováním teploty pracovního povrchu v oblasti výskytu studených kroužků ab při roztěkání kapky skloviny se zvyšuje kvalita výrobků. Přitom není nutné zvyšovat teplotu celého pracovního povrchu formy, ale stačí, když se lokálně zvýší teplota právě v místě tvorby vln. Proto narušíme-li odvádění tepla parami na části vnitřního povrchu tvarovací stěny ze strany opačné sklovině tím, že záměrně 25 místně zhoršíme podmínky pro odvádění tepla změnou tepelného odporu Rt, čímž zvýšíme teplotu v mezikruží ab, kde se vlny obvykle vytvářejí.

Pro realizaci takového cílevědomého ovlivňování hustoty tepelných toků je několik možností. Přerušíme-li vnitřní porézní vrstvy v oblasti mezikruží ab, narušíme přivádění tekutého kovu 30 v oblasti ab a odvádění tepla q_p vypařováním ve směru normály vnitřního povrchu tvarovací stěny zhoršíme (obr. 2). V tomto případě k odvádění tepla q_p z oblasti přerušení dochází jen vlivem tepelné vodivosti tvarovací stěny ve směru pracovního povrchu do míst, kde se studené kroužky již nevyskytují. Změnou šířky a tepelného odporu ab může měnit hodnotu lokálního přehřívání T, což umožňuje dosáhnout rozložení teplot podle grafického znázornění na obr. 2

Druhou možností zvýšení teplot v oblasti volného roztěkání skloviny se jeví možnost zvýšení tepelného odporu v této oblasti. Přitom rozdíl teplot ve tvarovací stěně bude přímo úměrný tepelnému odporu R_T. Proto za účelem lokálního zvýšení teploty při tvarování skloviny se provádí její nerovnoměrné ochlazování, při němž se tepelný odpor tvarovací stěny ve směru normály 40 k pracovnímu povrchu v oblasti volného roztěkání dávky skloviny 3 až 5 krát zvětšuje v poměru k ostatním částem tvarovací stěny formy.

Za účelem vyrovnání teplot ve střední části tvarovací stěny při tvarování skloviny se provádí její nerovnoměrné ochlazování vyrovnáním hustoty par tekutého kovu v parní komoře tak, že na 45 vstupu do parokondenzační komory se průtok par tekutého kovu škrtí. Tím se zlepšují podmínky pro izotermické rozložení teplot v celém objemu parní komory.

S cílem doplňujícího zvýšení teploty v oblasti dopadu dávky skloviny a odstranění zvlnění v místě nejvýraznějšího výskytu při tvarování skloviny se provádí její nerovnoměrné ochlazo50 vání, při němž se průtok par z parní komory usměrňuje k oblasti volného roztěkání dávky skloviny v místě dopadu a přepouští se škrcením do parokondenzační komory. Tím se uskutečňuje doplnění prohřívání v oblasti dopadu dávky skloviny a teplota v oblasti ještě dále vzroste, což dovoluje odstranit zvlnění v kritické oblasti výrobku.

Další možností odstranění nejvýraznějšího zvlnění je způsob, při kterém se provádí nerovnoměrné ochlazování skloviny, při němž se průtok par z parní komory usměrňuje v oblasti volného roztěkání dávky skloviny v místě dopadu a vede se souběžně s oblastí volného roztěkání skloviny a potom se páry zavádějí do parokondenzační komory. Páry tekutého kovu z parní komory s vysokou entalpií se využívají pro nerovnoměrné prohřívání obrysu afdnbecm (dle obr. 3) znázorňujícím obrys zvlněného povrchu výrobků v polárních souřadnicích) s maximem v oblasti cd, čímž odstraňuje zvlnění v kritickém místě formy.

Za účelem dosažení správného chlazení skloviny v oblasti tvarového zakončení a tím zajištění podmínek pro snadné vyjímání výrobků ve stanici pro odnímání výrobků při lisování se provádí její nerovnoměrné ochlazování tím, že oblast tvarového zakončení se spojí s ochlazovanou boční stěnou a s okrajovou částí dna spojen z vysoce tepelně vodivého materiálu.

Takový způsob lisování výrobků ze skla dovoluje realizovat nerovnoměrné odvádění tepla od tvarovacího povrchu a tím zajistit vysokou kvalitu povrchu výrobků a jeho smrštění usnadňující vyjímání výrobků z formy. Kromě toho tento způsob umožňuje zmenšit tloušťku stěny lisovaných výrobků a rozšířit sortiment lisovaného zboží.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je podrobně popsán dále na příkladných provedeních, objasněných na výkresech, z nichž představuje obr. 1 příčný svislý řez formou pro tvarování výrobků, obr. 2 objasnění způsobu odstranění studených kroužků obr. 3 obrys zvlněného povrchu odstranění studených kroužků obr. 4 detail řezu formou s prstencem a zúženým kanálem.

obr. 5 detail řezu formou s regenerační komorou, obr. 6 detail hladké vazby sítě a obr. 7 detail sestavy kapilárně porézní vrstvy.

Příklady provedení vynálezu

Obrázek 1 znázorňuje svislý řez formou v času τ = 0 při podání dávky skloviny 3 do formy. Forma pro lisování výrobků ze skloviny 3, představuje tenkostěnnou skořepinu sestavenou ze dvou polovin, svařených mezi sebou obvodovým svarem 17.

Horní poloviny se skládá z tvarovací stěny formy nestejné tloušťky, a obsahuje střední část 5, oblast 6 volného roztěkání skloviny 3, klenbu 4 a tvarové zakončení 7. Střední část 5 je obklopena klenbou 4, která přechází do tvarového zakončení 7, které je propojeno přes vodorovnou dosedací plochu kroužku s boční stěnou 16. Z obrázku 1 je patrné, že tvarovací stěna má různou tloušťku; a to nejmenší tloušťku v oblasti tvarového zakončení 7, odkud se tloušťka spojitě zvětšuje směrem dolů v oblasti klenby 4 až ke střední části 5. Ve střední části 5 je tloušťka stěny 10 mm, a v oblasti tvarového zakončení 7 je 6 mm. Nestejná tloušťka stěny zajišťuje změnu tepelného odporu stěny při tvarování skloviny 3 a při chlazení formy. Množství prostupujícího tepla tvarovací stěnou je nepřímo úměrné tepelnému odporu stěny. Menší tepelný odpor stěny umožňuje větší hustotu tepelného toku a naopak, čímž jsou zajištěny podmínky pro odvádění tepla z místa tvarového zakončení 7.

Dolní polovina formy se skládá ze dna obsahujícího střední část £ a okrajovou část 2 a boční stěny 16, v níž je situována trubka 15 pro naplnění formy tekutým kovem. Vrstva tepelné izolace 11 je umístěna vně pod střední částí £ dna. Vnitřní prostor formy je rozdělen vertikální

-8CZ 293696 B6 prstencovou přepážkou 12, která je situována ze strany protilehlé oblasti 6 volného roztěkání skloviny 3 a dělí prostor dutiny na dvě komory 8, 9. Přepážka Γ2, zhotovená z materiálu nepropustného pro tekutý kov a pro jeho nasycené páry, obsahuje výřezy 13 pro volný prostup par tekutého kovu. Dno formy, boční stěna 16, a tvarovací stěna vytvářejí tenkostěnnou uzavřenou skořepinu. Vertikální prstencovou přepážkou 12 se vymezují komory 8, 9, které jsou vakuovány, propojeny a hermeticky uzavřeny. Šipkami jsou na obrázku 1 znázorněny směry hlavního ohybu nasycených par tekutého kovu v komorách 8, 9 formy.

Z obrázků 1 i 2 je patrné, že vnitřní povrch dutiny formy je pokiyt několika vrstvami sítě kapilárně porézního materiálu 10 z nerezavějící oceli. Místo tvarového zakončení 7 formy je spojeno s boční stěnou 16 a okrajovou částí 2 dna několika vrstvami sítě, které zajišťují doplňující přivádění tekutého kovu k místům tvarového zakončení 7 formy a doplňují odvádění tepla z tohoto místa vlivem vysoké tepelné vodivosti tekutého kovu. Příklady sestavení a uložení kapilárně porézní vrstvy jsou uvedeny na obrázcích 4, 5, 6 a 7. Na obrázku 6 je osnova 30 a útek 31 hladké vazby sítě z nerezavějící oceli v pohledu shora pod ním v bočním pohledu. Takto uspořádaný kapilárně porézní materiál 10 je vhodný například pro spoje 14 sestavené z několika vrstev 32, 33 znázorněných v detailu na obrázku 7. Úhel 34 mezi osnovami menší než 45° je optimální pro přepravu tekutého kovu spoji 14, 26. Vnitřní povrch prostoru formy ze strany protilehlé sklovině 3 je pokryt nejméně dvěma vrstvami 32, 33 sítě z nerezavějící oceli, jejíž osnovy 30 jsou k sobě orientovány pod úhlem 34 větším než 30°. Tím se optimalizují podmínky pro propustnost tekutého kovu ve vrstvě kapilárně porézního materiálu 10.

Na obrázku 2 je znázorněno, že oblasti 6 volného roztěkání dávky skloviny 3, která je v podstatě oblastí 6 rozhraní mezi sklovinou 3, vzduchem a střední částí 5 tvarovací stěny, má ze strany dutiny oblasti 21 s přerušenou vrstvou kapilárně porézního materiálu 10 na vnitřním povrchu tvarovací stěny, o šířce, která je 1,5 násobkem tloušťky stěny v oblasti 6 volného roztěkání skloviny.

Na obrázku 4 je znázorněno, že v oblasti 6 volného roztěkání dávky skloviny 3 je ze strany dutiny zesílený prstenec 25 na 3 až 5 násobek tloušťky δ střední části 5 tvarovací stěny, při šířce prstence, která je 3 až 5 násobkem tloušťky δ stěny střední části tvarovací stěny. Tloušťka δ stěny střední části (5) tvarovací stěny a tloušťka prstence 25 jsou myšleny ve stejném smyslu dle obrázku 1 a 4, a šířka prstence 25 ve smyslu kolmém k nim, tedy ke tloušťce δ střední části (5) tvarovací stěny. Z obrázku 4 je patrné, že prstenec 25 se opírá volně o dno pokiyté vrstvou kapilárně porézního materiálu 10 a obsahuje zúžení ve tvaru úzkého kanálu 24 pro prostup par z parní komory 8 do parokondenzační komory 9. Přitom síť pokiývající střední část 5 tvarovací stěny a střední část 1 dna formy je propojena spojem 26 z kapilárně porézního materiálu 10. Při šířce prstence 25 rovném 40 mm a při tloušťce δ tvarovací stěny v její střední části 5 10 mm je tloušťka stěny v oblasti zesíleného prstence 25 40 mm. Zúžení ve tvaru kanálu 25 má efektivní poloměr průřezu 4 mm. Šipkami jsou znázorněny směry hlavního pohybu nasycených par tekutého kovu v komorách 8, 9 formy.

Na obrázku 5 je znázorněno, že prstenec 25 má u dna formy vytvořenou regenerační komoru 27, která je opatřena zúženým vstupem 28 par tekutého kovu pod místem dopadu 22 dávky skloviny 3 pro vstup par z parní komory 8 a na protilehlé straně je opatřena výstupem 29 pro přestup par do parokondenzační komoiy 9. Regenerační komora 27 je opatřena ze strany dna formy nasycenou vrstvou kapilárně porézního materiálu 10 vytvořeného ze sítě z nerezavějící oceli. Šipkami jsou znázorněny směry hlavního pohybu nasycených par tekutého kovu v komorách 8, 9 formy.

Do formy prostřednictvím trubky 15 byla dodána eutektická směs sodíku a draslíku, zajišťující dokonalé nasycené porézního materiálu 10 a spojů 14, 26 kapilárně porézní struktury uvnitř formy. Prostor skořepinové formy se vyvakuuje a trubka 15 se hermeticky uzavře. Střední část 1 dna formy se tepelně izoluje vrstvou 11 tepelně izolačního materiálu.

-9CZ 293696 B6

Dávka skloviny 3 v momentu jejího dodání do formy přichází do styku se střední částí 5 formy a vytvoří oblast 6 rozhraní mezi okrajem dávky skloviny 3, vzduchem a střední částí 5 tvarovací stěny. Vlivem působení gravitačních sil se dávka skloviny 3 roztěká po tvarovacím povrchu formy a sklovina 3 se v oblasti 6 z polohy becm přesouvá do polohy afdn tak, jak je znázorněno na obrázcích 2 a 3. Na vnitřním povrchu tvarovací stěny ze strany přilehlé oblasti afdnbecm je oblast 21, kde je vrstva kapilárně porézního materiálu 10 odstraněna, čímž je tepelný průtok par q_c ve směru normály v této oblasti 21 přerušen. Teplo z této oblasti 21 se vede materiálem stěny 9η ve směru rovnoběžném s tvarovacím povrchem. Na obrázku 2 je znázorněn průběh teplot na pracovním povrchu při přerušené kapilárně porézní vrstvě v oblasti 21 na vnitřním povrchu střední části 5 tvarovací stěny formy.

Nový způsob lisování výrobků ze skla se provádí v oddělených technologických operacích na stole karuselového lisu s několika technologickými stanicemi. Okrajová část 2 a boční stěna 16 forem byly ochlazovány ventilátorovým vzduchem. Stůl lisu byl osazen sadou forem shodných vlastností, představujícími autonomní kompaktní výměníky tepla, které umožnily vést a regulovat účinné odvádění tepla ze skloviny prostřednictvím tvarovacího povrchu forem. Tvarovací stěna forem byla vybavena proměnným tepelným odporem R_T. Kapilárně porézní materiál 10 formy tvořila jemná síť z tenkého nerezavějícího drátu. Síť byla pečlivě odmaštěna a její povrch byl podroben vakuové očistě při vysoké teplotě, aby bylo zajištěno dokonalé smáčení porézního materiálu 10 nosičem tepla. Síť byla nasycena eutektickou slitinou sodíku a draslíku. Z dutiny, která odděluje tepelně namáhaný tvarovací povrch od méně tepelně namáhaných ostatních částí formy, byly odstraněny nekondenzující plyny vakuováním při tlaku P_Q = 0,02 až 0,1 Pa.

Formy, na kterých bylo prováděno lisování, představovaly tenkostěnné skořepiny, s 8/L« 1, kde δ je tloušťka stěny a L je charakteristický obrysový rozměr. Tvarovací stěna měla proměnný tepelný odpor R_T = δ/λ, kde λ je tepelná vodivost, a Rj byl zmenšován směrem ke tvarovému zakončení 6 forem. Zkoušky byly prováděny na karuselovém dvanáctipozičním lisu. Lisovány byly výrobky o průměru 291 mm a výšce 37 mm, s tloušťkou stěny 6 mm, z borosilikátového skla typu SIMAX. Hmotnost kapky skloviny 2 byla 1250 g, teplota kapky 1240 °C a taktéž stroje 10 kusů za minutu.

Ohřev forem na teplotu 400 °C byl prováděn na stroji trojnásobným dávkováním 3 až 4 kapek skloviny 3 do forem v době 15 až 20 minut. Při uvedené teplotě již pracoval mechanismus přenosu tepla parami eutektické slitiny alkalických kovů sodíku a draslíku. Se zvyšováním teplotý se hustota tepelného toku exponenciálně zvyšovala. Dávkování kapek skloviny 3 do forem při lisování byla prováděna standardním způsobem z dávkovače přes žlábek. Kvazistacionámího tepelného režimu, kdy celkové množství tepla, přiváděného k formám se rovná množství tepla odebíraného z forem při každé otáčce stolu, bylo dosaženo po 125 minutách provozu lisu. Každá pozice lisu měla vliv na provoz linky, ale bylo zjištěno, že zejména tři stanice lisu, a to dávkování kapek skloviny 3, zalisování a odnímání výrobků, rozhodují o kvalitě a spolehlivé práci linky. Tepelný stav forem při jejich přesouvání na pozici pro dávkování kapky skloviny 3 a přesouvání na pozici lisování odpovídal následujícím podmínkám:

- Rozložení teplot bylo takové, aby zabránilo tvorbě studených kroužků na povrchu výrobků.

- Odvádění tepla z tvarovacího povrchu forem bylo dostatečně intenzivní, aby nedocházelo k nalepování skloviny při lisování.

- Intenzivního chlazení okraje výrobků formou, aby bylo možno výrobky z forem spolehlivě vyjímat odnímačem.

Pro zajištění intenzivnějšího chlazení okraje výrobků se tvarovací stěna forem zhotoví s proměnnou tloušťkou, to jest s proměnným tepelným odporem Rj. V místě okraje výrobků byl tepelný odpor tvarovací stěny R_T = 2,5 až 4 grad.crrr.W¹, který se postupně zvětšoval na R_T = 4 až 7,5 grad.cm².W‘ při tloušťce pracovního povrchu ve střední části forem 8 až 15 mm. Rozsah těchto tepelných odporu tvarovací stěny je definován následujícími požadavky. Na jedné straně

-10CZ 293696 B6 musí být tepelný odpor v oblasti tvarového zakončení 7 forem minimální, ale přitom nesmí docházet k deformaci materiálu forem. Na druhé straně musí tvarovací stěna zajistit vysoce intenzivní odvádění tepla z ostatních oblastí pracovního povrchu forem. Těmto požadavkům odpovídá uvedený rozsah tepelných odporů. Spoji 14 které byly rovnoměrně rozloženy na okraji parokondenzační komory 9, bylo přiváděno doplňující množství tekutého kovu a tak bylo zajištěno, že síť v oblasti 6 tvarového zakončení nevysychala. Teplo bylo odváděno z této oblasti 6 vypařováním tekutého kovu a vysokou tepelně tepelnou vodivostí spojů 14 nasycených tekutým kovem k boční stěně 16 a okrajové části 2 dna. Takovým způsobem při posuvu forem z pozice lisování do pozice vyjímání výrobků dochází k nejefektivnějšímu chlazení výrobků. Po zalisování ještě plastické výrobky získaly dostatečnou tuhost zajišťující udržení tvaru, a s pomocí mechanických vlivů ze strany šikmých ploch tvaru, bylo snadné výrobky vyjmout z forem po jejich dostatečném smrštění při ochlazování.

Paralelně byla vedena práce na odstranění studených kroužků na povrchu výrobků. Sklovina se na pozici dávkování kapky pod vlivem gravitačních sil roztéká a její počáteční obrys áb na tvarovacím povrchu přechází do obrysů v mezikružích ab (viz obr. 2 a 3). Pro zkoušený typ výrobku o průměru 291 mm byla šířka mezikruží, odpovídajícího oblasti tvorby studených kroužků 15 až 20 mm. V procesu tvarování výrobků bylo prováděno nerovnoměrné ochlazování pracovního povrchu tak, že na části tvarovací stěny ze strany opačné sklovině se odvádění tepla vypařováním tekutého kovu blokovalo. Toho se dosáhlo tak, že se kapilárně porézní materiál 10 na tvarovací stěně ze strany protilehlé sklovině 3 přerušil v šířce 20 až 30 mm. Tím se teplota tvarovacího povrchu forem v oblasti 6 volného roztěkání skloviny 3 zvýšila o 30 až 40 °C, při teplotě ve středu forem při přesunutí do stanice pro dávkování asi 500 °C. Rozložení teplot v místě ab okraje dávky skloviny 3 na tvarovacím povrchu je znázorněno na obr. 2.

O teplotách ve středu forem vypovídá následující tabulka změření teplot při teplotě v parokondenzační komoře 9 okolo 400 °C. V tabulce jsou uvedeny hodnoty teplot ve středu forem při jejich přesunutí do stanice dávkování skloviny 3 pro tři rozdílné časy τ₁₅ Tj, τ₃:

493	500	494	493	505	493	475	484	496	483	514	502
497	499	504	501	504	497	483	494	497	494	517	507
501	502	507	506	505	493	494	501	500	498	515	505

Je nutné připomenout, že regulování tepelného stavu forem přes tlustou stěnu o tloušťce 40 až 50 mm při stejných podmínkách při lisování dovolovalo teplotu forem ve stanici dávkování skloviny 3 okolo 400 °C. Zvyšování teplot pracovního povrchu u standardních forem v této pozici lisu vedlo zpravidla k nalepování skloviny 3 při tvarování razníkem.

Udržení teplot v tomto intervalu při přesouvání na pozici do stanice pro dávkování a použití popsaného způsobu blokování odvádění tepla parami, se ukázalo velmi efektivní pro zamezení tvorby studených kroužků na povrchu výrobků v místě ab. Přitom uváděné hodnoty teplot vyhovovaly druhému ohraničujícímu faktoru, který je spojován s nalepováním skloviny 3 při zalisování razníkem. Ve stanici tvarování se při tlaku razníku, který působil na sklovinu 3, žhavá sklovina 3 vytlačovala do volného prostoru kruhového tvaru vytvářeného mezi formou a razníkem, a sklovina 3 přejímala tvar hotových výrobků. Rychlost přemísťování skloviny 3 má extrémní hodnotu na radiální souřadnici vedené ze středu formy, která je souběžná s tvarovacím povrchem, v našem případě v oblouku tvarovacího povrchu forem, v němž se površka tvaru zvedá. Na rychlosti postupu skloviny 3 závisí koeficientu přestupu tepla mezi sklovinou 3 a tvarovacím povrchem. Proto se kritické místo pro nalepování skloviny 3 do formy shoduje s místem nejvyššího přestupu tepla ze skloviny 3 do stěny, v našem případě právě v uvedeném oblouku tvarovacího povrchu forem. Uváděné teploty v tabulce při přesunutí na pozici dávkování skloviny 3 při tloušťce pracovní stěny forem 10 mm a při odvádění tepla odpařováním tekutého kovu, dovolují nepřihlížet k nebezpečí nalepování skloviny 3 při zalisování. Lokální zvýšení teploty pracovního povrchu formy v místě ab, při úrovni teplot uvedených v tabulce, nevedlo

-11 CZ 293696 B6 nikdy k nalepování skloviny 3 ve stanici pro tvarování, protože se oblast zvýšení teploty pracovního povrchu formy ab neshoduje s oblastí nejvyšší hustoty tepelného toku ve formě při roztěkání skloviny 3 pod vlivem působení razníku na sklovinu 3. Proto navrhovaný způsob odstraňuje systémovou vzhledovou vadu v podobě studených kroužků na povrchu výrobků.

Po vyjmutí výrobků se formy přesunují do stanic lisu pro dochlazení forem. Na těchto pozicích se provádí tepelná regulace, jejímž účelem je připravit formy pro příjem dalších kapek skloviny 3. V těchto pozicích lisu nastupoval pravidelný režim chlazení, kdy tempo ochlazování m bylo konstantní veličinou definovanou vztahem:

δτ m = - - . - , kde Δ = T_f - T_v (1) .

Δ δτ

Tenké stěny forem a přenos tepla parami tekutého kovu vedou ktomu, že koeficient nerovnoměrnosti rozložení teploty na formách, to jest podíl středních teplot na povrchu a středních teplot v objemu je blízký k jedné, což znamená, že tepelný přenos párami tekutého kovu uvnitř dutiny forem vede k tomu, že podmínky chlazení odpovídají podmínkám vnějšího ochlazování, když průměrná teplota ve formách prakticky závisí jen na podmínkách vnějšího ochlazování a tempo ochlazování je možné popsat následujícím vztahem:

Tf-T_v = const. exp. [-aS/cM], (2), kde je

Tf průměrná teplota formy,

T_v teplota proudícího vzduchu při chlazení, a koeficient tepelné výměny

S plocha ochlazované dna formy c měrné teplo materiálu formy M hmota formy.

Navržený způsob regulace tepelného stavu forem přes tenkou stěnu, umožňuje práci s formami, jejichž hmota je 2 až 2,5 krát menší než je tomu u standardních celokovových forem. Ze vztahu (2) plyne, že zmenšení hmoty forem podstatně zvyšuje účinnost jejich tepelné regulace. Poměrně malá hmota forem s tenkou stěnou při přenášení tepla parami tekutého kovu dovoluje významně zvýšit účinnost ochlazování forem, snížit množství chladicího vzduchu a zvýšit spolehlivost práce linky.

Na výliscích ze skla zhotovených podle tohoto vynálezu se nevyskytovaly studené kroužky a výlisky měly povrch s vyšší leskem. Nový způsob i forma zajistily zvýšení výtěžnosti produkce, spolehlivé vyjímání výrobků a zajistily spolehlivost v provozu lisovací linky. Rovnoměrnější rozložení teplot při uvedeném způsobu lisování zajistilo nejméně čtyřnásobnou životnost forem ve srovnání se standardně používanými celokovovými formami.

Průmyslová využitelnost

Řešení je určeno pro tvarování výrobků ze skla na lisech s otáčejícím se stolem, širokou oblast lisovaného skla s vysokými požadavky na kvalitu povrchu výrobků, například v užitkovém optickém, signálním a technickém skle.

Claims (23)

1. Způsob tvarování výrobků ze skla na lisech s otáčejícím se stolem, zahrnuje dávkování skloviny do skořepinové duté formy, tvarování skloviny, regulované ochlazování skla tenkostěnnou tvarovací stěnou formy, vypařování tekutého kovu uvnitř formy ze strany protilehlé k dávce skloviny, vyjímání skleněných výrobků a ochlazování formy, vyznačující se tím, že při tvarování skloviny (3) se provádí její nerovnoměrné regulované ochlazování odváděním tepla vypařováním tekutého kovu uvnitř formy ze strany protilehlé sklovině při různých tepelných podmínkách ve střední a okrajové části formy, při němž se působí na oblast (6) volného roztěkání skloviny (3) tvarovací stěny duté tenkostěnné skořepinové formy dvěma oblastmi s rozdílnými tepelnými podmínkami, a to jednak působením vyšších teplot ve střední části (5) tvarovací stěny prostřednictvím parní komory (8), a jednak působením nižších teplot v okrajové části tvarovací stěny prostřednictvím parokondenzační komory (9), propojené s parní komorou (8) pro volný prostup par tekutého kovu, odvádějících teplo do okrajových částí dutiny formy.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tim, že parní komora (8) ve střední části (1) dna, protilehlé střední části (5) tvarovací stěny na styku se sklovinou (3), se tepelně izoluje pro zvýšení teplot ve střední oblasti (1) formy.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že parokondenzační komora (9), protilehlá okrajové části tvarovací stěny, se na vnější straně boční stěny (16) a okrajově části (2) dna ochlazuje za účelem zvýšení odvodu tepla.

4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se t í m, že při tvarování skloviny (3) ve formě se provádí její nerovnoměrné ochlazování, při němž se blokuje odvádění tepla vypařováním tekutého kovu na části povrchu tvarovací stěny formy ze strany opačné oblasti (6) volného roztěkání skloviny (3), tedy oblasti (6) situované na styčném rozhraní okraje dávky skloviny (3), střední části (5) tvarovací stěny formy a vzduchu, za účelem zvýšení teplot v oblasti (6) volného roztěkání skloviny.

5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že při tvarování skloviny (3) se provádí její nerovnoměrné ochlazování, při němž se termický odpor tvarovací stěny ve směru normály k pracovnímu povrchu v oblasti (6) volného roztěkání skloviny (3) třikrát až pětkrát zvětšuje v poměru k ostatním částem (4, 5, 7) tvarovací stěny formy za účelem snižování odvádění tepla z oblasti (6) volného roztěkání skloviny.

6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že při tvarování skloviny (3) se provádí její nerovnoměrné ochlazování, při němž se vyrovnává hustota par tekutého kovu v parní komoře (8) tím, že na vstupu do parokondenzační komory (9) se průtok par tekutého kovu škrtí, za účelem omezení odvádění tepla z parní komory (8).

7. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznaču j í cí se tí m, že při tvarování skloviny (3) se provádí její nerovnoměrné ochlazování tím, že oblast tvarového zakončení (7) formy se spojí s ochlazovanou boční stěnou (16) a s okrajovou částí (2) dna spojem (14) z vysoce tepelně vodivého materiálu, za účelem odvádění tepla z oblasti tvarového zakončení (7).

8. Způsob podle nároků 1 až 7, vy znač u j í cí se tí m, že při tvarování skloviny se provádí její nerovnoměrné ochlazování, při němž se průtok par z parní komory (8) usměrňuje k oblasti (6) volného roztěkání skloviny (3) z místa (22) jejího dopadu a přepouští se škrcením do parokondenzační komory (9) za účelem zvýšení odvádění tepla z místa (22) dopadu skloviny (3).

- 13CZ 293696 B6

9. Způsob podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že při tvarování skloviny (3) se provádí její nerovnoměrné ochlazování, při němž se průtok par z parní komory (8) usměrňuje k oblasti (6) volného roztěkání skloviny (3) z místa (22) jejího dopadu a vede se souběžně s oblastí (6) volného roztěkání dávky skloviny (3), potom se páry přivádějí do parokondenzační komory (9) za účelem zvýšení odvádění tepla z místa (22) dopadu skloviny (3).

10. Forma ke způsobu tvarování podle nároků 1 až 9, jejíž části (1,2) dna, boční stěna (16) a části (4, 5, 7) tvarovací stěny vymezují hermeticky uzavřenou vakuovanou dutinu, jejíž povrch je pokryt vrstvou porézního materiálu (10), a která je vybavena přívodní trubkou (15) pro plnění dutiny tekutým kovem, který je schopný se intenzivně vypařovat při teplotách tvarování skla, vyznačující se tím, že forma je vytvořena jako hermeticky trvale uzavřená dutá skořepina, obsahující dvě komory (8, 9), navzájem oddělené vertikální prstencovou přepážkou (12), která je umístěna ze strany protilehlé oblasti (6) volného roztěkání dávky skloviny (3) a opatřena výřezy (13) pro volný prostup par z parní komory (8) do parokondenzační komoiy (9), přitom parní komora je situována mezi střední částí (5) tvarovací stěny a střední částí (1) dna, a parokondenzační komora (9) mezi klenbou (4), oblastí (7) tvarového zakončení a boční stěnou (16) tvarovací stěny.

11. Forma podle nároku 10, vyznačující se tím, že sestává z částí (4, 5, 7) tvarovací stěny proměnné tloušťky stěny, tloušťka (δ) ve střední části (5) tvarovací stěny je 5 až 10 mm, a tloušťka klenby (4) tvarovací stěny se plynule zmenšuje od střední části (5) směrem ke tvarovému zakončení (7), kde činí tloušťka stěny 1/2 až 2/3 tloušťky (δ) stěny střední části (5) tvarovací stěny.

12. Forma podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že střední část (1) dna obsahuje vnější vrstvu tepelné izolace (11).

13. Forma podle nároku lOaž 12, vyznačující se tím, že parokondenzační komora (9) obsahuje spoje (14) z vysoce tepelně vodivého materiálu, které jsou uspořádány uvnitř kapilárně porézního materiálu (10) na vnitřním povrchu dutiny formy, a přitom spoje (14) jsou situovány v okrajové části parokondenzační komory (9), vymezené boční stěnou (16), okrajovou částí (2) dna a klenbou (4) včetně tvarového zakončení (7).

14. Forma podle nároku 13, vyznačující se tím, že spoj (14) je tvořen příčkami zhotovenými z nejméně dvou vrstev sítě z nerezavějící oceli, spojené mezí sebou a nasycené tekutým kovem.

15. Forma podle nároků 10 až 14, vyznačující se tím, že tvarovací stěna formy v oblasti (6) volného roztěkání dávky skloviny (3) obsahuje ze strany dutiny oblast (21) přerušení bez kapilárně porézního materiálu (10).

16. Forma podle nároku 15, vy z n a č uj í c í se t í m , že oblast (21) přerušení bez kapilárně porézního materiálu (10) má šířku, která je 1,5 až 3 násobkem tloušťky stěny v oblasti (6) volného roztěkání skloviny (3).

17. Forma podle nároku 10, vyznačující se tím, že prstencová přepážka (12) mezi parní komorou (8) a parokondenzační komorou (9) je vytvořena jako zesílený prstenec (25).

18. Forma podle nároku 17, vyznačující se tím, že prstenec (25) má tloušťku, která je 3 až 5 násobkem tloušťky (δ) střední části (5) tvarovací stěny, při šířce prstence (25), který je 3 až 5 násobkem tloušťky (δ) střední části (5) tvarovací stěny.

19. Forma podle nároku 18, vyznačující se tím, že prstenec (25) je volně opřen o dno formy, pokryté vrstvou kapilárně porézního materiálu (10), a prstenec (25) je opatřen zúžením ve

- 14CZ 293696 B6 tvaru úzkého kanálu (24), který je situovaný pod místem (22) dopadu kapky skloviny (3) a spojuje parní komoru (8) s parokondenzační komorou (9) pro prostup par.

20. Forma podle nároků 17 až 19, vyznačující se tím, že prstenec (25) má u dna formy na své spodní části vytvořenou regenerační komoru (27).

21. Forma podle nároku 20, vyznačující se tím, že regenerační komora (27) je opatřena zúženým výstupem (28) pod místem (22) dopadu dávky skloviny (3) pro vstup par z parní komory (8) a na protilehlé straně je opatřena výstupem (29) pro přestup par do parokondenzační komory (9).

22. Forma podle nároků 10 až 21, vyznačující se tím, že vnitřní povrch dutiny ze strany protilehlé sklovině je pokryt nejméně dvěma vrstvami sítě z nerezavějící oceli, jejíž osnovy (30) jsou k sobě orientovány pod úhlem (34) nejméně 30°.

23. Forma podle nároků 10 až 22, vy z n a č uj í c í se t í m , že spoje (14) jsou vytvářeny příčkami nejméně ze dvou vrstev sítě z nerezavějící oceli, jejichž osnovy (30) jsou k sobě orientovány pod úhlem (34) nejvíce 45°.