CZ294392B6

CZ294392B6 - Zařízení pro vytváření plášťovaného proudu skloviny

Info

Publication number: CZ294392B6
Application number: CZ19972961A
Authority: CZ
Inventors: Garrett L. Scott
Original assignee: Owens-Brockway Glass Container Inc.
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 2004-12-15
Also published as: HUP9701550A3; AU3749397A; EP0831067B1; HU9701550D0; PE74599A1; PL183232B1; ATE208744T1; MX9707139A; EP0831067B8; DE69708240D1; HUP9701550A2; DK0831067T3; EP0831067A1; ES2168559T3; HU217505B; BR9704756A; CN1184786A; ZA978364B; EE03678B1; CA2214942C

Abstract

Zařízení pro vytváření plášťovaného proudu skloviny, který obsahuje vnitřní jádrovou sklovinu obklopenou vnější plášťovou sklovinou, obsahuje zásobník (14) pro dodávání jádrové skloviny z prvního zdroje (12) prvním ústním otvorem (22), ústní kroužek (26) tvořící druhý ústní otvor (28), umístěný pod prvním ústním otvorem (22) souose s prvním ústním otvorem (22) a s prstencovou komorou (30) obklopující druhý ústní otvor (28) a propojenou s druhým ústním otvorem (28) mezerou mezi prvním ústním otvorem (22) a druhým ústním otvorem (28), žlab (36) pro příjem a uchovávání plášťové skloviny v lázni mající volnou horní první povrchovou plochu a mající nejméně jeden spodní otvor (34), dávkovací trubku (38) umístěnou ve žlabu (36) pohyblivě v lázni a vytvářející druhou povrchovou plochu na povrchu lázně, skupinu topných prvků (58), umístěných kolem žlabu (36) nad první povrchovou plochou, pro zahřívání lázně skloviny, a výtokovou trubkou (32) pro dodávání plášťové skloviny z otvoru (34) do komory (30). Druhá povrchová plocha má poměr k první povrchové ploše nejvýše 15 %. Topné prvky (58) jsou uzpůsobeny pro udržování teploty lázně skloviny při nízké rychlosti odběru skloviny.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro vytváření plášťovaného proudu skloviny, tj. proudu skloviny, ve kterém je vnitřní jádrový proud skloviny obklopen vnější vrstvou plášťové skloviny.

Dosavadní stav techniky

Bylo již navrženo vytvářet plášťované proudy skloviny pro výrobu skleněného zboží, majícího vrstvené stěnové segmenty. US 6 076 375 (US-PA 08/374 371) a US 5 914 438 (US-PA 08/374 372) popisují technické řešení umožňující přívod plášťovaného proudu skloviny k dalšímu zpracování, u kterého se proud jádrové skloviny přivádí z prvního zdroje prvním otvorem. Pod tímto prvním otvorem je ve svislém odstupu umístěn souosý druhý otvor, který je obklopen prstencovou komorou, propojenou s druhým výstupním otvorem mezerou vytvořenou mezi prvním a druhým otvorem. Plášťová sklovina je přiváděna vyhřívanou trubicí z druhého zdroje do prstencové komory, která obklopuje druhý otvor. Sklovina proudí působením vlastní tíže z prvního a druhého zdroje prvním otvorem a druhým otvorem tak, že z druhého ústního otvoru vystupuje plášťovaný proud skloviny. Tento plášťovaný proud skloviny může být odstřihován konvenčními technickými prostředky na jednotlivé kapky skloviny, kterými jsou potom zásobovány jednotlivé stanice stroje na výrobu skleněného zboží.

I když řešení obsažená v uvedených patentových spisech odstraňují četné problémy dosavadního stavu techniky, zůstává řada dalších námětů pro další zlepšování uvedených řešení.

Například, protože je vrstva plášťové skloviny poměrně tenká, je nutno, aby přívodní mechanismus pro přívod skloviny byl schopen přivádět sklovinu velmi malými rychlostmi, například řádově pět až deset tun za den. Kromě toho musí být výpust pro plášťovou sklovinu schopna zadržet při instalaci nebo spouštění provozu proud skloviny po poměrně dlouhý časový interval, například po dobu až čtyřiceti pěti minut, aniž by sklovina zatuhla v místě dosednutí trubky pro ovládání průtoku na dno žlabu. V uvedených patentových spisech bylo navrženo umístit nad hladinu plášťové skloviny uvnitř žlabu pro plášťovou sklovinu řadu plynových hořáků, aby se při snaze o udržování zvýšené teploty skloviny dosáhlo jak konvekčního, tak sálavého zahřívání lázně skloviny. Konstrukce podle tohoto stavu techniky pracuje uspokojivě za normálních provozních podmínek, není však dostatečně účinná ve fázi spouštění provozu zařízení a v době odstávek zařízení. Je proto základním úkolem vynálezu vyřešit způsob a zařízení uvedeného druhu pro zajišťování přívodu dvouvrstvého proudu skloviny, u kterých by byla výpust plášťové skloviny přizpůsobena pro dodávání skloviny velmi malou rychlostí, zahrnující také nulovou přívodní rychlost, po dlouhý časový interval, aniž by přitom došlo k zatuhnutí skloviny nebo narušení funkce zařízení.

Podstata vynálezu

Nedostatky dosud známých řešení jsou odstraněny vytvořením zařízení pro vytváření plášťovaného proudu skloviny, obsahujícího vnitřní jádrovou sklovinu obklopenou vnější plášťovou sklovinou, které obsahuje zásobník pro dodávání jádrové skloviny z prvního zdroje této skloviny prvním ústním otvorem, ústní kroužek vytvářející druhý ústní otvor, umístěný ve svislém směru pod prvním ústním otvorem souose s tímto prvním ústním otvorem a s prstencovou komorou obklopující druhý ústní otvor a propojenou s tímto druhým ústním otvorem mezerou mezi prvním ústním otvorem a druhým ústním otvorem, žlab pro příjem a uchovávání plášťové skloviny v lázni mající volnou horní první povrchovou plochu a mající nejméně jeden spodní otvor,

- 1 CZ 294392 B6 dávkovači trubku umístěnou ve žlabu pohyblivě v lázni směrem k uvedenému nejméně jednomu otvoru a směrem od něj pro otevírání a uzavírání tohoto otvoru a vytvářející druhou povrchovou plochu na povrchu lázně, skupinu topných prvků, umístěných kolem žlabu nad první povrchovou plochou, pro zahřívání lázně skloviny, a výtokovou trubku pro dodávání plášťové skloviny z otvoru do komory, jehož podstata spočívá v tom, že druhá povrchová plocha má poměr k první povrchové ploše nejvýše 15 % a topné prvky jsou uzpůsobeny pro udržování teploty lázně skloviny při nízké lychlosti odběru skloviny.

Podle výhodného provedení je poměr povrchových ploch nejvýše 10 %. Zvláště výhodné je, je-li poměr povrchových ploch přibližně 8 %.

Lázeň ve žlabu má s výhodou takovou hloubku pod topnými prvky, že poměr první povrchové plochy k hloubce je nejméně 50:1, a přednostně alespoň 75:1. Je výhodné, když má žlab boční stěnu a kryt překrývající lázeň a volnou povrchovou plochu boční stěny a krytu nad lázní, která je v poměru k první povrchové ploše nejméně 1,7:1. Topné prvky pak s výhodou obsahují skupinu plynových hořáků s výstupními otvory umístěnými nad povrchem lázně a uvedená volná povrchová oblast je v poměru k počtu výstupních otvorů hořáků nejméně 35:1. Výstupní otvory jsou s výhodou umístěny nad první povrchovou plochou ve vzdálenosti nejméně 12,7 cm.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. 1 svislý řez přívodním systémem pro přívod skloviny, obr. 2 svislý řez částí přívodního systému plášťové skloviny z obr. 1 ve zvětšeném měřítku, obr. 3 schematický půdorysný pohled na výpust plášťové skloviny z obr. 1, porovnávající oblast skutečné plochy hladiny lázně skloviny s částí povrchové plochy, zabírané dávkovači trubkou, obr. 4A a 4B svislé řezy zobrazující hloubku prostoru pro plášťovou sklovinu u řešení podle vynálezu, obr. 5 svislý řez vedený rovinou 5-5 z obr. 2 a obr. 6 rozložený pohled na část mechanismu s plynovými hořáky, zobrazenými na obr. 5.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 zobrazuje systém 10 pro přívod dvouvrstvého proudu skloviny. První zdroj 12 (předpecí) dodává jádrovou sklovinu do zásobníku 14 nebo nádrže, který má na svém spodním konci nejméně jeden otvor 16, obvykle ovšem má několik otvorů ]6. Zásobník 14 je obklopen ochranným pláštěm 18, vyrobeným zejména z nemagnetického kovového materiálu nebo z nerezové oceli. Pomocí trubky 20 se reguluje přívod jádrové skloviny ze zásobníku 14 otvorem 16 k prvnímu ústnímu otvoru 22, nesenému horním ústním kroužkem 24 pod zásobníkem 1.4. Spodní ústní kroužek 26 tvoří druhý ústní otvor 28 umístěný pod prvním ústním otvorem 22, který je s ním souosý. Druhý ústní otvor 28 je obklopen prstencovou komorou 30, vytvořenou mezi oběma ústními kroužky 24, 26. Prstencová komora 30 je propojena s druhým ústním otvorem 28 prostorem nebo mezerou mezi oběma ústními otvory 22, 28. Prstencová komora 30 je spojena výtokovou trubkou 32 s otvorem 34 na spodním konci žlabu 36 obsahujícího plášťovou sklovinu. Žlab 36 je opatřen dávkovači trubkou 38 pro regulování množství dodávané skloviny a navazuje na předpecí 40 s plášťovou sklovinou. Výtoková trubka 32 je odporově zahřívána pomocí řídicího elektronického ústrojí 42, aby se udržoval průtok roztavené skloviny do prstencové komory 30. Tyto konstrukční znaky systému 10 jsou v podstatě stejné jako znaky systému popsaného v US 6 076 375 (US-PA 08/374 371) a US 5 914 438 (US-PA 08/374 372). První z těchto známých provedení je zaměřeno zejména na konstrukci výtokové trubky 32, zatímco druhé známé řešení je zaměřeno na konstrukci ústních kroužků 24, 26. Obsahy těchto spisů byly vzaty v úvahu při zpracování popisu předmětu vynálezu.

-2 CZ 294392 B6

U dosud známých konstrukcí žlabů pro dodávání skloviny je proud skloviny přerušován dočasným spuštěním dávkovači trubky směrem dolů až do polohy, ve které trubka dosedne na dno žlabu. Zatímco je proud skloviny přerušen, ústní kroužek se z vnější strany zazátkuje nebo se nahradí ústním prvkem, který není žádný otvor. Dávkovači trubka se potom zvedne nad dno žlabu. Tato operace musí být provedena v několika minutách, aby sklovina v oblasti styku nezatuhla a nedošlo ke spojení trubky se dnem žlabu. Pro zamezení takovému zatuhnutí se dosud dávkovači trubka v průběhu výměny ústních prvků v pravidelných intervalech zvedala, aby dávkovačem protekla čerstvá horká sklovina a výtokový otvor se znovu zahřál. Jakmile se žlab uzavřel a trubka se zvedla, konvekcí se udržovala spodní vrstva skloviny dostatečně tekutá, aby se později po odstranění zátky mohl obnovit proud skloviny. Avšak v systému 10 pro přívod dvouvrstvého proudu skloviny, zobrazenému na obr. 1, je výstupní konec žlabu 36 pro plášťovou sklovinu spojen s výtokovou trubkou 32 a tím není přístupný pro ucpání nebo pro výměnu. V důsledku toho tvoří dávkovači trubka 38 a řídicí jednotka 39 (obr. 2) jediné prostředky pro přerušení proudu plášťové skloviny. Při zkouškách zařízení podle vynálezu bylo zjištěno, že dávkovači trubka 38 může spočívat na dně žlabu 36 po dobu delší než čtyřicet pět minut, aniž by došlo k zatuhnutí skloviny a potom může být opět zvednuta, aby se dávkovači žlab opět otevřel a umožnil se opět výtok skloviny.

Žlab 36 pro plášťovou sklovinu je detailněji zobrazen na obr. 2. Žlab 36 je obklopen vnějším pláštěm 44 z kovu, zejména z oceli. Plášť 44 je opatřen horním pásem 46 a spodním podpěrným kroužkem 48. Podpěrný kroužek 48 zachycuje a podepírá spodní konec žlabu 36 v poloze oddálené radiálně směrem ven od nejméně jednoho otvoru 34, aby se omezil přenos tepla mezi proudem plášťové skloviny protékající otvorem 34 a pláštěm 44. Podpěrný kroužek 48 je zejména opatřen nahoru probíhající prstencovou přírubou 47 s obrubou, která zachycuje a podepírá radiálně vnější okraj desky 51 obklopující otvor 34 žlabu 36. Tím je vytvořena minimální styčná plocha mezi kroužkem 48 a žlabem 36, což omezuje přenos tepla. Podpěrný kroužek 48 je vytvořen z materiálu s nízkou vodivostí tepla. Celý prostor vzduchové mezery mezi žlabem 36 a pláštěm 44 je vyplněn účinným tepelně izolačním materiálem, zejména vrstvami 50 izolačního materiálu, prodávaného pod označením MICROTHERM, a zbytek je vyplněn minerální izolací 49.

Horní pás 46 pláště 44 nese rozdělovači kus 52 (obr. 2, 5 a 6) pro rozvod plynu, který je napojen na neznázoměný zdroj plynu. Z příslušných otvorů 55 (obr. 6) rozdělovacího kusu 52 vystupuje skupina hořákových kolen 54 (obr. 2), která jsou napojena na příslušné plynové trysky 56. Každá tryska 56 zasahuje radiálně dovnitř do příslušného tryskového otvoru 58 a tvoří tak příslušný topný prvek 58, přičemž tryskové otvory 58 jsou uspořádány v řadě podél čtyř hořákových bloků 60. Hořákové bloky 60 jsou podepřeny na horní straně žlabu 36 pro plášťovou sklovinu, takže plameny hořáků jsou směrovány radiálně dovnitř nad hladinu skloviny ve žlabu 36. Hořákovými bloky 60 je podepřena skupina krytů 62, které uzavírají horní stranu žlabu 36. Žlab 36 a kryt 62 jsou vyrobeny z keramického materiálu, aby absorbovaly teplo z plamenů hořícího plynu a toto teplo potom opět vyzařovaly směrem k hladině 63 lázně skloviny uvnitř žlabu 36. Teplo potřebné pro udržování skloviny nad její tavnou teplotou tak přichází ze dvou zdrojů, které tvoří plynové hořáky, směrované do prostoru žlabu 36, a latentní teplo skloviny dodávané z předpecí 40 a mající teplotu 1100 °C až 1260 °C. Jestliže by sklovina protékala žlabem 36 dostatečně velkou rychlostí, nebylo by nutné žádné přídavné přihřívání. Protože se však vyskytují také velmi nízké dopravní rychlosti, je zajišťován přívod přídavného tepla pomocí plynových hořáků (kromě tepla přiváděného do dávkovači trubky 38 elektronickým ústrojím 42). Teplo přiváděné plynovými hořáky překračuje tepelné ztráty a tím se minimalizuje kolísání teploty, které by mohlo být způsobováno změnami v rychlosti proudu. Plameny hořáků produkují teplo nad hladinou lázně roztavené skloviny ve volném prostoru mezi hladinou 63 skloviny a kryty 62. Plameny hořáků by neměly být směrovány přímo na povrch skloviny, protože by to mohlo vést k nežádoucí tvorbě bublin.

-3 CZ 294392 B6

Obr. 3 znázorňuje volnou povrchovou plochu lázně skloviny uvnitř žlabu 36 ve srovnání s plochou, kterou zabírá dávkovači trubka 38. Podle jednoho hlediska vynálezu by neměl být poměr plochy zabrané dávkovači trubkou 38 ke skutečné povrchové ploše lázně skloviny uvnitř žlabu 36 (to znamená mimo průřezovou plochu trubky) větší než 15 %, výhodněji 10 % a zejména 8 %.

V příkladu zobrazeném na obr. 3 činí plocha zabraná průřezem dávkovači trubky 38 kolem 213 cm², zatímco povrchová plocha lázně roztavené skloviny ve žlabu 36, která obklopuje, ale nezahrnuje dávkovači trubku 38, činí 2587 cm², takže druhá plocha zabírá 8,2 % první plochy. Tento výhodný poměr je oproti 24 % nebo 27 %, které jsou běžné u konvenčních žlabů, výrazně menší. Zvětšením povrchové plochy roztavené skloviny vůči objemu lázně skloviny se zvýší účinnost radiačního zahřívání lázně skloviny.

Podle dalšího znaku vynálezu, zobrazeného na obr. 4A a 4B, je hloubka lázně skloviny ve srovnání s dosud známými provedeními snížena. Tím se zlepšuje převod tepla z hladiny 63 skloviny do dna žlabu 36. Poměr plochy povrchu skloviny (mimo dávkovači trubku 38) k hloubce skloviny je výhodně nejméně 50:1, zejména 75:1 (všechny poměry jsou uvažovány ve stejných měrových jednotkách, to znamená cm²:cm² a cm²:cm). V příkladu zobrazeném na obr. 4A má lázeň skloviny plochu 2587 cm² a hloubka lázně je 18,5 cm, takže výsledný poměr je 53,1:1.

V příkladu na obr. 4B je poměr plochy o velikosti 2587 cm² k hloubce 10,8 cm kolem 94,4:1.

Zmenšení hloubky lázně skloviny, uvedené v předchozí části, má další výhodu spočívající ve zvětšení volného prostoru nad lázní skloviny pro spalování plynu a vyhřívání. Zvětšením volného prostoru se uvolňují boční stěny žlabu 36 a spolupracují s krycími bloky pro zajištění radiačního zahřívání lázně skloviny. To znamená, že u tohoto provedení je přídavná plocha pro pohlcování tepla z plamenů hořáku a tím také odpovídající přídavná plocha pro zpětné vyzařování tepla do povrchu lázně skloviny podstatně větší. V příkladech podle obr. 4A a 4B je volný prostor nad povrchem lázně skloviny 14 cm oproti 9 cm u dosud známých provedení. Kombinovaná radiační plocha, tvořená krycími bloky a bočními stěnami, je 4497 cm² oproti 1613 až 3064 cm² podle stavu techniky. Poměr celkové radiační plochy k povrchové ploše lázně skloviny je kolem 1,7:1. Jak je patrno z obr. 5 a 6, konstrukce žlabu 36 pro plášťovou sklovinu podle vynálezu má zejména devatenáct hořákových vstupních otvorů oproti čtrnácti otvorům u známého provedení. To představuje zvýšení hořákové kapacity o 28 % oproti desetihořákovému provedení. Poměr volné vyzařovací plochy (boční stěny plus krycí bloky k hořákovým otvorům) je tak 38,7 v porovnání s poměrem od 25 do 34 u známých návrhů. Hořákové vstupy jsou umístěny zejména 12,7 cm nad hladinou 63 skloviny. Žlab 36 má podobný poloměr jako známá provedení, poloměr zakřivení pláště 44 je zvětšen asi o 10 %, aby se zvětšil asi o 30 % prostor pro izolaci 49 a vrstvu 50.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro vytváření plášťovaného proudu skloviny, obsahujícího vnitřní jádrovou sklovinu obklopenou vnější plášťovou sklovinou, obsahující zásobník (14) pro dodávání jádrové skloviny z prvního zdroje (12) této skloviny prvním ústním otvorem (22), ústní kroužek (26) vytvářející druhý ústní otvor (28), umístěný ve svislém směru pod prvním ústním otvorem (22) souose s tímto prvním ústním otvorem (22) a s prstencovou komorou (30) obklopující druhý ústní otvor (28) a propojenou s tímto druhým ústním otvorem (28) mezerou mezi prvním ústním otvorem (22) a druhým ústním otvorem (28), žlab (36) pro příjem a uchovávání plášťové skloviny v lázni mající volnou horní první povrchovou plochu a mající nejméně jeden spodní otvor (34), dávkovači trubku (38) umístěnou ve žlabu (36) pohyblivě v lázni směrem k uvedenému nejméně jednomu otvoru a směrem od něj pro otevírání a uzavírání tohoto otvoru a vytvářející druhou povrchovou plochu na povrchu lázně, skupinu topných prvků (58), umístěných kolem žlabu (36) nad první povrchovou plochou, pro zahřívání lázně skloviny, a výtokovou trubku (32)

-4 CZ 294392 B6 pro dodávání plášťové skloviny z otvoru (34) do komory (30), vyznačující se tím, že druhá povrchová plocha má poměr k první povrchové ploše nejvýše 15 % a topné prvky (58) jsou uzpůsobeny pro udržování teploty lázně skloviny při nízké rychlosti odběru skloviny.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr povrchových ploch je nejvýše 10 %.
3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že poměr povrchových ploch je přibližně 8 %.
4. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že lázeň ve žlabu (36) má takovou hloubku pod topnými prvky (58), že poměr první povrchové plochy k hloubce je nejméně 50:1.
5. Zařízení podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se t í m , že uvedený poměr je nejméně 75:1.
6. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že žlab (36) má boční stěnu a kryt (62) překrývající lázeň, přičemž žlab (36) má volnou povrchovou plochu boční stěny a krytu nad lázní, která je v poměru k první povrchové ploše nejméně 1,7:1.
7. Zařízení podle nároku 6, vy zn ač u j í c í se t í m , že topné prvky (58) obsahují skupinu plynových hořáků s výstupními otvory umístěnými nad povrchem lázně, a že uvedená volná povrchová oblast je v poměru k počtu výstupních otvorů hořáků nejméně 35:1.
8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že výstupní otvory jsou umístěny nad první povrchovou plochou ve vzdálenosti nejméně 12,7 cm.