CZ294036B6 - Zařízení pro vytváření povlečeného proudu skloviny - Google Patents

Abstract

Zařízení pro vytváření povlečeného proudu skloviny, majícího vnitřní jádrovou sklovinu obklopenou obvodovou povlakovou sklovinou, obsahuje první hubici (22) pro příjem jádrové skloviny z prvního zdroje (12) a hubicový prstenec (26) opatřený druhou hubicí (28), umístěnou v odstupu svisle pod první hubicí (22) a souose s ní. Druhá hubice (28) je obklopena komorou (30), propojenou s druhou hubicí (28) dávkovací mezerou (56) vytvořenou mezi první hubicí (22) a druhou hubicí (28). Povlaková sklovina je přiváděna z druhého zdroje (42) do komory (30), přičemž oba druhy skloviny stékají působením vlastní tíže z prvního a druhého zdroje a protékají hubicemi (22, 26) pro vytvoření povlečeného proudu skloviny. Pod hubicovým prstencem (26) je umístěn topný prstenec (46) ze žárovzdorného materiálu, obsahující nejméně jeden topný článek (48), uložený v žárovzdorném materiálu topného prstence (46). Topný článek (48) je tak umístěn na vnější straně komory (30) s povlakovou sklovinou pro dodávání tepla do povlakové skloviny, protékající komorou (30) do dávkovací mezery (56). Ve výhodném provedení je topný prstenec (46) umístěn vespod a těsně doléhá tvarem své horní plochy na spodní plochu hubicového prstence (26) pro přenos tepelné energie hubicovým prstencem (26) do povlakové skloviny v komoře (30).ŕ

Description

Vynález se týká přivádění proudu skloviny pro vytváření dávek nebo kapek skloviny pro výrobu skleněného zboží a zejména se týká způsobu a zařízení pro vytváření tak zvaného povlečeného proudu skloviny, ve kterém je vnitřní proud jádra skloviny obklopen po obvodu vnější nebo povlakovou sklovinou.

Dosavadní stav techniky

V současné době již bylo navrženo vytváření povlečeného proudu skloviny pro výrobu skleněného zboží, majícího vrstvené části stěn. US 4 740 401 a US 5 855 640 například popisují techniku podávání takového povlečeného proudu skloviny, ve kterém je proud jádra skloviny, přicházející z prvního zdroje, veden nejméně jednou první hubicí. Ve svislém směru a v odstupu souose pod první hubicí je umístěna nejméně jedna druhá hubice, která je obklopena komorou propojenou s druhou hubicí dávkovači mezerou vytvořenou mezi první a druhou hubicí. Povlaková sklovina se dodává vyhřívanou trubkou z druhého zdroje do komory, obklopující druhou hubici. Oba typy skloviny stékají působením vlastní tíže z prvního a druhého zdroje a protékají první a druhou hubicí tak, že z ústí druhé hubice vytéká povlečený prou skloviny. Povlečený proud skloviny se potom může odstřihovat konvenčními technikami pro vytvoření jednotlivých povlečených kapek skloviny, které se potom podávají k běžných sklářským tvarovacím strojům.

I když postupy popsané v uvedených spisech řeší některé problémy, vyskytují se u známých technik, zůstává potřeba dalších zlepšení. Stále se ještě vyskytují problémy například se zajištěním rovnoměrného rozložení tloušťky povlakové vrstvy skloviny kolem obvodu jádrového proudu skloviny. Zmíněné dokumenty uvádějí, že dimenze dávkovači mezery po obvodu hubice jsou voleny tak, že zajišťují rovnoměrný odpor průtoku povlakové skloviny ve všech bodech po obvodu mezery. Ve výhodných provedeních, popsaných v uvedených dokumentech, rozměry každé mezery jak ve směru rovnoběžném se směrem vytékání povlečeného proudu skloviny, tak také kolmo na tento směr, jsou rovnoměrné po celém obvodu. Při aplikaci této techniky však bylo zjištěno, že povlaková sklovina potom v takovém případě může mít různou tloušťku, měnící se v poměru až 2:1 kolem obvodu proudu povlakové skloviny. Počítačovým modelováním a měřením teploty se zjistilo, že rovnoměrná tloušťka je alespoň částečně závislá na tepelných ztrátách a v důsledku toho na zvýšení viskozity povlakové skloviny, stékající komorou do dávkovači mezery.

US 5 935 286 popisuje techniky nepřímého řešení problému dimenzování dávkovači mezery s nerovnoměrnou šírou kolem obvodu hubice. Konkrétně je šířka dávkovači mezery ve směru kolmém ke směru protékání povlakové skloviny dávkovači mezerou (to znamená v axiálním směru pohybu povlečeného proudu skloviny) větší na straně dávkovači mezery, která je protilehlá ke vstupu povlakové skloviny do komory obklopující dávkovači mezeru. Takovým nerovnoměrným dimenzováním dávkovači mezery je dosaženo toho, že odpor proudu skloviny dávkovači mezerou je upraven tak, aby kompenzoval alespoň část větší délky dráhy skloviny komorou, aby se tak zlepšila rovnoměrnost odporu průtoku skloviny v celé dráze proudění skloviny komorou a dávkovači mezerou. Použitím této techniky se výrazně zvyšuje rovnoměrnost tloušťky povlakové skloviny, která tak kolísá jen v poměru řádově od 1,1:1 do 1,2:1.

I když se technikou popsanou v uvedených patentových spisech dosahuje zlepšení rovnoměrného rozložení vrstvy povlakové skloviny po obvodu proudu jádrové skloviny, zůstává potřeba dalších zdokonalení tohoto procesu. Například dávkovači mezera může být upravena pro povlakovou sklovinu se specifickou teplotou a charakteristickými hodnotami tečení, ale není dostatečně vhodná pro povlakovou sklovinu, která má jinou nebo obecně vždy rozdílnou teplotu nebo vlastností

-1 CZ 294036 B6 určující její tečení. Proto je základním úkolem vynálezu vyřešit způsob a zařízení pro dodávání povlečeného proudu skloviny, majícího vlastnosti popsané v uvedených patentových spisech, kterými by se dosáhlo rovnoměrné tloušťky vrstvy povlakové skloviny po obvodu proudu jádrové skloviny. Dalším úkolem vynálezu je vyřešit způsob a zařízení pro vytváření povlečeného 5 proudu skloviny, kterými by se dosáhlo vyrovnávání tepelných ztrát v průběhu protékání povlakové skloviny prstencovou komorou do dávkovači mezery přímým dodáváním tepla do povlakové skloviny při jejím průtoku komorou, aby se tak dosáhlo udržování konstantní teploty skloviny a tím také její stálé viskozity v průběhu celého průtoku komorou a dávkovači mezerou.

Podstata vynálezu

Tyto úkoly jsou vyřešeny zařízením pro vytváření povlečeného proudu skloviny, majícího vnitřní jádrovou sklovinu, obklopenou vnější povlakovou sklovinou, obsahujícím první hubici pro pří15 jem jádrové skloviny z prvního zdroje a hubicový prstenec s vytvořenou druhou hubicí umístěnou svisle pod první hubicí a souose s ní. Druhá hubice je obklopena komorou, propojenou s druhou hubicí dávkovači mezerou vytvořenou mezi první a druhou hubicí. Povlaková sklovina je dodávána z druhého zdroje do komory, přičemž obě skloviny stékající působením vlastní tíže z prvního a druhého zdroje a protékají hubicemi pro vytvoření povlečeného proudu skloviny. 20 Podstata vynálezu spočívá v tom, že pod hubicovým prstencem je umístěn topný prstenec ze žárovzdomého materiálu, obsahující nejméně jeden topný článek, uložený v žárovzdomém materiálu topného prstence. Elektrické články jsou umístěny na vnější straně komory pro povlakovou sklovinu a dodávají teplo do povlakové skloviny protékající komorou do dávkovači mezery. Topný prstenec je ve výhodném provedení vynálezu uložen vespod a je v přímém kontaktu s hubico25 vým prstencem pro zajištění dobrého přestupu tepelné energie přes hubicový prstenec do skloviny v komoře.

V dalším výhodném provedení vynálezu je v topném prstenci uložen nejméně jednoho teplotní čidlo pro měření teploty topného prstence a řídicí ústrojí připojené k nejméně jednomu teplot30 nímu čidlu pro volitelný přívod elektrické energie k nejméně jednomu topnému prvku. V konkrétním výhodném provedení vynálezu zařízení obsahuje skupinu topných článků a odpovídající počet teplotních čidel uložených v topném prstenci. Topné články ve formě topných cívek mohou být zapojeny paralelně na společný řídicí obvod nebo mohou být připojeny k odpovídajícím dílčím řídicím obvodům pro regulování teploty podle signálu přiřazených teplotních čidel pro oddě35 lené dodávání tepelné energie do několika samostatných topných článků. Dávkovači mezera může mít rovnoměrné dimenze po celém svém obvodu nebo má ve výhodnějším provedení nerovnoměrné dimenze podobně jako u některých ze známých zařízení, popsaných v citovaných patentových dokumentech. Působením regulovaného množství tepelné energie na povlakovou sklovinu při jejím průtoku komorou, kombinovaným s vytvořením nerovnoměrně široké dávko40 vací mezery, je možno zlepšit rovnoměrnost tloušťky povlakové skloviny po obvodu povlečeného proudu skloviny.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. 1 svislý schematický řez systémem pro dodávání skloviny, obr. 2 svislý řez části systému z obr. 1, obsahující hubicové prstence, topný prstenec a dávkovači mezeru, zobrazený ve zvětšeném měřítku, obr. 3 půdorysný pohled na topný prstenec z příkladů zobrazených n obr. 1 a 2,

-2CZ 294036 B6 obr. 4 a 5 svislé řezy topným prsténcem, vedené rovinami 4-4 a 5-5 z obr. 3, obr. 6 axonometrický pohled na formu pro odlévání topného prstence z obr. 3 až 5 a obr. 7 schematické zobrazení řídicího obvodu pro přívod elektrické energie do topného prstence v zařízení zobrazeném na obr. 1 až 5.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn systém 10 pro podávání dvouvrstvého povlečeného proudu skloviny, obsahující první předpecí 12 přivádějící jádrovou sklovinu pro vytvoření jádra dvouvrstvého proudu skloviny do hlavy 14 dávkovače, opatřené na svém spodním konci otvorem 16. Hlava 14 dávkovače je obklopena ochranným pouzdrem 18. vytvořeným zejména z nemagnetického kovu, například z nerezové oceli. Výtok skloviny z hlavy 14 dávkovače výtokovým otvorem 16 je regulován trubkou 20. přičemž sklovina vytéká z výtokového otvoru 16 do nejméně jedné první hubice 22 vytvořené v horním hubicovém prstenci 24 pod hlavou 14 dávkovače. Pod horním hubicovým prstencem 24 je umístěn spodní hubicový prstenec 26 obsahující nejméně jednu druhou hubici 28, umístěnou pod první hubicí 22 nebo prvními hubicemi 22 souose s nimi. Druhá hubice 28 je obklopena prstencovou komorou 30 vytvořenou mezi oběma hubicovými prstenci 24, 26. Prstencový komora 30 je propojena s druhou hubicí 28 obvodovou odměřovací mezerou nebo odměřovacím prostorem mezi hubicemi 22. 28. Prstencová komora 30 je spojena bočním průchodem 32 a přívodní trubkou 34 s otvorem 36 na spodním konci druhé hlavy 38 dávkovače povlakové skloviny. Druhá hlava 38 dávkovače obsahuje regulační trubku 40 pro regulování průtoku povlakové skloviny a je napojena na druhé předpecí 42 obsahující poblakovou sklovinu. Přívodní trubka 34 je odporově zahřívána řídicím elektronickým ústrojím 44 pro udržování průtoku tekuté skloviny do prstencové komory 30. Tyto části systému 10. popsané v předchozí části, jsou stejné jako u systému popsaného v US 5 885 640.

Podle vynálezu je pod spodním hubicovým prstencem 26 umístěn topný prstenec 46. Horní povrch topného prstence 46 má tvar přizpůsobený pro těsné dosednutí na spodní plochu spodního hubicového prstence 26 pro zajištění zvýšeného přestupu tepelné energie ze spodního hubicového prstence 26 do prstencové komory 30 a bočního průchodu 32. Topný prstenec 46 obsahuje nejméně jeden topný článek 48 uložený v žárovzdomém materiálu, například keramickém materiálu, ze kterého je vytvořen také horní hubicový prstenec 24 a spodní hubicový prstenec 26. V tomto výhodném příkladném provedení vynálezu, zobrazeném na výkresech, obsahuje topný článek 48 tři topné prvky nebo topné cívky 48a. 48b, 48c, které jsou uloženy v žárovzdomém materiálu topného prstence 46 při jeho odlévání. Každá topná cívka 48a. 48b. 48c je opatřena dvojicí přívodních kabelů 50a. 50b, 50c pro připojení k vnějšímu elektrickému řídicímu obvodu 54 (obr. 7) pro topný článek 48. Jak je patrno z obr. 4 až 6, jedna topná cívka 48a ie umístěna pod bočním přívodem 32 povlakové skloviny a pod sousední částí prstencové komory 30, zatímco další topné cívky 48b. 48c jsou místěny pod oběma bočními polovinami prstencové komory 30. Obr. 6 zobrazuje v axonometrickém pohledu formu pro odlévání topného prstence 46, přičemž topné cívky 48a. 48b, 48c jsou uloženy v dutině formy a vedeny kolem příslušných kolíků ještě před nalitím keramického materiálu do formy. V topném prstenci 46 je uložena skupina jednotlivých teplotních čidel 52a. 52b, 52c, umístěných v těsných blízkostech přiřazených topných cívek 48a, 48b, 48c. Při tomto uspořádání zjišťuje každé teplotní čidlo 52a. 52b, 52c teplotu topného článku 48 těsně vedle každé topné cívky 48a. 48b, 48c. Topné cívky 48a. 48b. 48c jsou výhodně umístěny těsně u horní plochy topného prstence 46, takže se nacházejí ve smontovaném stavu v dotyku se spodní stranou spodního hubicového prstence 26.

Obr. 7 znázorňuje elektronický řídicí obvod 54. obsahující jednotlivé dílčí řídicí obvody 54a, 54b, 54c pro regulování teploty, spojené s příslušnými topnými cívkami 48a. 48b. 48c a teplotními čidly 52a. 52b. 52c. Každý dílčí řídicí obvod 54a, 54b, 54c přijímá příslušná vstupní data z ručního nebo automatizovaného řídicího ústrojí pro nastavení požadované teploty v příslušných

-3CZ 294036 B6 topných cívkách 48a. 48b. 48c jako funkce rozdílu mezi požadovanou teplotou a skutečnou teplotou naměřenou příslušným teplotními čidly 52a. 52b. 52c. Řídicí schéma podle obr. 7 tak zajišťuje možnost samostatné regulace přestupu tepelné energie do povlakové skloviny při jejím průtoku různými úseky bočního průchodu 32 a prstencové komory 30. V alternativním provedení vynálezu mohou být všechny topné cívky 48a. 48b. 48c zapojeny paralelně k výstupu jednoho řídicího obvodu. V tomto alternativním provedení mohou mít všechny topné cívky stejnou délku, takže každá z topných cívek produkuje stejné množství elektrické energie.

Horní hubicový prstenec 24. spodní hubicový prstenec 26 a topný prstenec 46 tak tvoří vrstvenou hubicovou prstencovou jednotku. Jak je patrno z obr. 2, je považováno za výhodné, aby dávkovači mezera 56 mezi hubicovými prstenci 24. 26 měla nerovnoměrnou šířku, jak je to popsáno v US 5 935 386. Předpokládá se, že kombinace účinného působení tepelné energie na povlakovou sklovinu při jejím průtoku hubicovou prstencovou jednotkou snižuje tepelné ztráty v povlakové sklovině, takže se v důsledku toho zmenšují problémy spojené se změnami viskozity povlakové skloviny zejména v kombinaci s nestejně širokou dávkovači mezerou 56 a tím se zajišťuje možnost zlepšené regulace tloušťky vrstvy povlakové skloviny v konečném povlečeném proudu skloviny. Je však možno použít také dávkovači mezery s rovnoměrnou šířkou, popsané v US 4 740 401 a US 5 855 640, aniž by se toto řešení dostalo mimo nejširší rámec vynálezu.

V průběhu počátečního stádia činnosti systému 10 zobrazeného na obr. 1 se přivádí elektrický proud se zvýšenou intenzitou na topné cívky 48a. 48b, 48c, aby se zahřála prstencová jednotka s hubicovými otvory a roztavila se veškerá sklovina, která v této jednotce mohla ztuhnout po ukončení předchozí operace. Jakmile jednotka s hubicovými otvory dosáhne požadované zvýšené provozní teploty, zjištěné teplotními čidly 52a. 52b. 52c, může se přívod elektrické energie k topným prvkům omezit na nižší hodnoty, aby se teplota povlakové skloviny udržovala stále v průběhu průchodu bočním průchodem 32 a prstencovou komorou 30. Bylo zjištěno, že množství elektrické energie se může v průběhu trvalého provozu snížit až o 90 % oproti intenzitě v počáteční fázi zahřívání. V průběhu stabilizované operace je výhodné dodávat jen tolik tepelné energie, aby se udržovala požadovaná teplota povlakové skloviny při jejím průtoku bočním průchodem 32 a prstencovou komorou 30 a není třeba se pokoušet zvyšovat teplotu. Při použití topných článků podle současného stavu techniky, vytápěných plynem, se v praxi ukázalo udržování stálé teploty jako velmi obtížné v průběhu normální ustálené operace. V důsledku toho se plynem vyhřívané články používají v počáteční fázi a v průběhu nastartování procesu a vypínají se po dosažení ustáleného provozního stavu. Elektrické topné články podle vynálezu by mohly být také zality do spodního hubicového prstence 26, i když se takové řešení nepokládá v současné době za výhodné.

V předchozím popisu je tedy objasněn způsob regulace průtoku povlakové skloviny a zařízení k provádění tohoto způsobu, které splňují všechny úkoly stanovené v úvodní části. V popisu jsou naznačeny také některé možné modifikace a obměny základního řešení, přičemž další modifikace jsou odborníkům v tomto oboru dostatečně zřejmé. Vynález má zahrnovat všechna tyto modifikace a konstrukční obměny, které spadají do nejširšího rozsahu vynálezu.

Claims (2)

1. Zařízení pro vytváření povlečeného proudu skloviny, majícího vnitřní jádrovou sklovinu obklopenou vnější povlakovou sklovinou, obsahující výtokový otvor (16) pro přivádění jádrové skloviny z prvního zdroje první hubicí (22), hubicový prstenec (26), který má druhou hubici (28) umístěnou v odstupu svisle pod první hubicí (22) a souose s ní, boční průchod (32) pro přijímání povlakové skloviny a komoru (30) obklopující druhou hubici (28), otevřenou k bočnímu průchodu (32) a propojenou s druhu hubicí (28) dávkovači mezerou mezi první hubicí (22) a druhou hubicí (28), a dále obsahující přívodní trubku (34) pro přivádění povlakové skloviny z druhého zdroje do hubicového prstence (26) bočním průchodem (32) do komory (30) tak, že sklovina stéká vlastní tíží z prvního a z druhého zdroje hubicemi (22,28) pro vytvoření povlečeného proudu skloviny, vyznačující se tím, že obsahuje topný prstenec (46) obsahující žárovzdomý materiál, přičemž topný prstenec (46) je oddělený od hubicového prstence (26), leží pod hubicovým prstencem (26), jeho horní povrch je v přímém kontaktu se spodním povrchem hubicového prstence (26), a obsahuje alespoň jeden elektrický topný prvek (48), uložený v žárovzdomém materiálu, pro dodávání tepla hubicovým prstencem (26) do uvedeného průchodu a komory (30), a alespoň jedno teplotní čidlo (52), rovněž uložené v žárovzdomém materiálu, pro snímání teploty topného prstence (46), přičemž zařízení dále obsahuje řídicí ústrojí (54) napojené na uvedené alespoň jedno teplotní čidlo (52) pro dodání elektrické energie do uvedeného alespoň jednoho topného prvku (48) pro ohřátí průchodu a komory (30) přes hubicový prstenec (26).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že topný prstenec (46) obsahuje alespoň dva topné prvky (48a, 48b, 48c), z nichž jeden topný prvek (48a) je umístěn pod průchodem a jeden topný prvek (48b nebo 48c) je umístěn pod komorou (30) v hubicovém prstenci (26), a alespoň dvě teplotní čidla (52a, 52b, 52c), umístěná u příslušných topných prvků (48a, 48b, 48c), přičemž řídicí ústrojí (54) řídí navzájem nezávisle teplo aplikované topnými prvky (48a, 48b, 48c) na průchod a komoru (30) v závislosti na funkci teplotních čidel (52a, 52b, 52c).