CZ300067B6

CZ300067B6 - Zpusob vyrovnávání teplotních rozdílu v roztaveném skle a zarízení k jeho provádení

Info

Publication number: CZ300067B6
Application number: CZ20002574A
Authority: CZ
Inventors: Lindskog@Nils; Buettiker@Paul
Original assignee: Sandvik Intellectual Property Ab
Priority date: 1998-02-11
Filing date: 1999-02-11
Publication date: 2009-01-21
Also published as: AU2751499A; CZ20002574A3; US6799439B1; JP4073625B2; DE69924971T2; SE9800397D0; EP1053212A1; CN1241852C; JP2003522085A; BR9907978A; WO1999041206A1; CN1290235A; DE69924971D1; TW520348B; EP1053212B1; ES2243045T3; SE511250C2; SE9800397L; AU741493B2

Abstract

Zpusob pro vyrovnávání teplotních rozdílu v roztaveném skle v alespon jedné teplotu vyrovnávací zóne v podobe kanálu /1/, urceném pro prepravu sklenené taveniny, tato zóna je umístena proti proudu odbodu /2/ vypouštení, v nemž je sklo vypoušteno doformy v tvárecím stroji ci podobne. Vynález se vyznacuje tím, že teplotu vyrovnávací zóna má ve svých stenách /12, 13/, dolní cásti /14/ a horní krycí cásti /15/ zajišteny odporové ohrívací prvky /16až 19; 18; 19; 24 až 29/, a tím, že jsou mereny teploty povrchu príslušných sten, dolní cásti a horní krycí cásti, jichž se dotýkají odporové ohrívací prvky, a tím, že tyto odporové ohrívací prvky jsou rízeny elektrickým ovládacem /31 až 34/ tak, žeupravené teploty recených povrchu se rovnají, ci z velké cásti rovnají, predem stanovené teplote vypouštení sklenené taveniny.

Description

Oblast techniky

Vynález se tyká způsobu pro vyrovnávání teplotních rozdílů v roztaveném skle. proti proudu do š bodu vypouštění, v němž je sklo vypouštěno do formy v tvářecím stroji. Dále se vynález týká vyrovnávacího zařízení, tj. kanálu, v němž jsou vyrovnávány tepelné rozdíly v roztaveném skle.

tento kanál má svůj výstup v bodě vypouštění.

Dosavadní stav tcc h n iky ni Při výrobě skleněných výrobků jako jsou skleněné láhve a nádoby různých typů. má prvořadou důležitost aby tavené sklo mělo předem stanovenou a stejnoměrnou váhu a viskozitu. Pokud tato váha a viskozita nebudou stejnoměrné, výrazně klesá výtěžnost produkce. Je to proto, že příslušné formy nejsou dostatečně naplňovány a výsledkem je. že tyto skleněné láhve nemají dostatečnou tloušťku stěn a nezbytnou pevnost.

Sklo je taveno ve skleněné peci, odkud je přepravováno v tekutém stavu množstvím přepravovat’ích kanálů. Provádí se pokusy udržet v těchto kanálech předem stanovenou teplotu skla a současně udržoval teplotu skleněné taveniny stejnoměrnou jak je to jen možně. Každý přeprav ovací kanál vede do tak zvaného vyrovnávače, jenž zahrnuje poměrně krátký kanál, s typickou délkou několika metrů či podobně. Účelem této vyrovnávací nádrže je udržet skleněnou taveninu ve velmi stejnoměrné teplotě.

Viskozita skla jc vysoce závislá na jeho teplotě. Následně pak lokální tepelné rozdíly v přepravovacím kanále, a zejména ve vyrovnávací, silně ovlivňují výtěžnost produkce, jež je počítaná jako poměr váhy produkovaných výrobků k váze skleněné taveniny, jež opouští bod vypouštění.

V tradičních přepravovacích kanálech a ve vyrovnávacích teploty se podél nich používá směsice ohřívacích zón a chladicích zón. Úmyslem je nejprve ochladit sklo na přiměřenou licí teplotu a pak vyrovnat teplotu ve skleněné tavenině na předem stanovenou teplotu lití tak. aby byla stejnosu měrná v celém průřezu skleněné taveniny, provedeném v pravých úhlech k podélnému směru vyrovnávací nádrže. C?bladicí zóny obvykle zahrnují zóny. kde nedochází k žádnému chlazení.

Místo toho je skleněné tavenině dovoleno, aby se ochladila přirozeně. Ohřívací zóny obvykle zahrnují ohřívání plynovým hořákem a zde kouřový plyn proudí podél vystaveného horního povrchu skleněné taveniny. ale podél stěn kanálu jsou rovněž umístěny odporové ohřívací prvky.

Navíe jsou v kanálech vsunuty molybdenové elektrody, a to tak, že jsou obklopeny skleněnou taven inou a elektrický proud proudí skleněnou taven inou mezi dvěma elektrodami.

V tradičních zařízeních se teplota skleněné taveniny měří v množství samostatných bodů ve skleněné tavenině použitím termoelektrických článků, l yto změřené hodnoty se používají k říze4U ní ohřívacího zařízení. Zkušenost ukázala, že nestačí měřit teplotu v množství samostatných bodů a na tomto základě pak řídit ohřívací zařízení, a to v důsledku skutečnosti, že na vnějších okrajových površích skleněné taveniny stále ještě existují lokální teplotní gradienty.

Předložený vynález řeší tento problém a zahrnuje způsob a zařízení, které poskytují značně stejnoměrnější teplotu ve skleněné tavenině, než jakou poskytuje tradiční technologie a to opět zajišťuje podstatné zvýšení výtěžnosti produkce.

Podstata vynálezu

Vynález se tudíž týká způsobu pro vyrovnávání teplotních rozdílů v roztaveném skle v alespoň

5() jedné teplotu vyrovnávací zóně v podobě kanálu, určeném pro přepravu skleněné taveniny. tato zóna je umístěna proti proudu od bodu vypouštění, v němž je sklo vypouštěno do nějaké formy v tvářecím stroji či podobně; vyznačující se tím, že vyrovnávací zóna má ve svých stěnách, dolní

-1 CZ 300067 B6 části a (horní) krycí části zajištěny odporové ohřívací prvky, a tím, že jsou měřeny teploty povrchů příslušných stěn. dolní části a krycí části, jichž se dotýkají odporové ohřívací prvky, a tím, že tyto odporové ohřívací prvky jsou řízeny elektrickým ovládačem tak. že upravené teploty řečených povrchů se rovnají, či z velké části rovnají, předem stanovené teplotě vypouštění skleněné taveniny.

Navíc se tento vynález týká vyrovnávače teploty typu a celkových charakteristik stanovených v nároku 7.

Přehled obrázků na výkresech io Vy nález je podrobněji popsán níže. částečné vc spojení s připojenými výkresy, kterč znázorňují příkladná ztvárnění vynálezu, v nichž:

Obr. 1 - znázorňuje průřez provedený v podélném směru části teplotu vyrovnávací zóny v souladu s vynálezem.

Obr. 2 - znázorňuje schematický půdorysný pohled na teplotu vyrovnávací zónu a znázorňuje i? umístění odporových ohřívacích prvků.

Obr. 3 - znázorňuje schematický průřez provedený teplotou vyrovnávací zónou.

Obr. 4 - znázorňuje polohy termoelektrických článků v kanálu teplotu vyrovnávací zóny.

Obr. 5 - znázorňuje blokové schéma elektrického ovládacího zařízení,

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje podélný průřez teplotu vyrovnávací zónou, určenou k vyrovnávání teplotních rozdílů v roztaveném skle, v podobě kanálu i užitého k přepravě skleněné taveniny. tato zóna je umístěna proti proudu od bodu vypouštění 2, v němž se sklo vypouští do formy (neznázoměna) ve formovacím stroji či podobně. Průřez kanálem l je znázorněna na obr. 3. Kanál je vyroben z vhodného keramického materiálu 3 jako je kysličník hlinitý . Tento kanál může být, například, asi 1000 mm široký a mít hloubku asi 150 mm. U takových rozměrů průřezu může byt zóna vyrovnávání teploty dlouhá asi 2000 mm. Nad kanálem je (horní) krycí část 4, vyrobená / izolačního ohnivzdorného materiálu, například ohnivzdorných cihel.

Pod dolní částí 3 kanálu je dodatečná izolace 5 v podobě, například, ohnivzdorných cihel. Celá teplotu vyrovnávací zóna spočívá na podpěrách v podobě ocelového nosníku 6. Nad krycí částí 6 je rovněž dodatečná izolace 7. 8. například v podobě ohnivzdorných cihel.

Zátka 9 je poskytnuta aby bránila skleněné tavenině ll vtékat do vypouštěcí zóny H). jež obsahuje bod vypouštění 2. Zóna vypouštění je vyrobena z vhodného keramického materiálu jako je kysličník hlinitý.

V souladu s vynálezem, jsou ve stěnách 12, J_3, spodní části J_3 a krycí části 1_5 teplotu vyrovnávací zóny zajištěny odporově ohřívací prvky, viz. obr. 3. Na obr. 3 tyto odporové ohřívací prvky představují číslice J_6 až 19. Tyto jsou příslušně známého typu a dodávané, mezi jinými, firmou KANTHAL AB se sídlem v Hallasthammaru. Švédsko.

V souladu s vynálezem jsou měřeny teploty povrchů stěn, spodní části a krycí části, jež jsou

4u v kontaktu s odporovými ohřívacími prvky a tyto odporové ohřívací prvky ]_6 až J9 jsou řízeny elektrickým ovládačem tak, že teploty těchto povrchů jsou udržovány aby se rovnaly, či z velké části rovnaly, předem stanovené vypouštěcí teplotě skleněné taveniny.

Měření jsou prováděna tradičním způsobem, používáním termoelektrických článků 20 až 23. I yto termoelektrické články mohou být umístěny odděleně od odporových ohřívacích prvků nebo. alternativně, mohou být s těmito odporovými ohřívacími prvky integrovány.

Upřednostňuje se. aby odporové ohřívací prvky byly rozmístěny v pravidelných mezerách od sebe podél teplotu vyrovnávací zóny. Toto jc znázorněno na obr. 1. kde jsou prvky 24 až 26 spodní části a prvky 27 až 29 krycí části rozmístěny v pravidelných mezerách. Číslo 30 představuje několik termoelektrických článků.

s

Obr. 2 znázorňuje rozsah prvků ]_8. 19. krycí a spodní část (viz. obr. 3). znázorněných v horizontální poloze. Obr. 2 rovněž znázorňuje boční prvky 20, 2_1_ (viz. obr. 3) jako kroužky. Tyto jsou promíchány s prvky dolní a krycí části v podélném směru vyrovnávací zóny.

κι V souladu s přednostním znázorněním jsou teploty' povrchů stěn, dolní části a horní krycí části, jež kontaktují odporové ohřívací prvky, měřeny jako teploty příslušných odporových ohřívacích prvků.

V souladu s jedním ztvárněním jsou odporové ohřívací prvky spirálovitými částmi, upevněnými v keramických trubkách na vnějším povrchu keramického materiálu 3, jenž zahrnuje řečený iš kanál U V tomto ztvárnění je to na obr. 2 znázorněno kroužky 20 a 21.

V souladu s dalším ztvárněním jsou odporové ohřívací prvky pásově tvarované odporové prvky, jež jsou upevněny na vnějším povrchu keramického materiálu 3. jenž zahrnuje kanál U Toto ztvárnění je znázorněno na obr. 1 prvky 24 až 29.

Způsob tvarování těchto prvků není důležitý s ohledem na tento vynález. Co je důležité je to. že zde musí být dostatečný počet prvků majících dostatečně vysoký výkon, aby se ve skleněné tavenině udržovala dostatečně vysoká a předem stanovená teplota.

V souladu s přednostním ztvárněním vynálezu má teplotu vyrovnávací zóna délku, jež odpovídá nejméně 1 až 2 krát šířce řečeného kanálu.

Výše byl zmíněn elektrický ovládač. Na obr. 5 blokové schéma znázorňuje takový ovládač. Ovládač má příslušně zapracovaný mikroprocesor 3ý se sdruženou paničtí a software. Všechny so termoelektrické články jsou připojeny k mikroprocesoru přes vhodné vstupní obvody, takže mikroprocesor tím získává signál, jenž odpovídá teplotě měřené příslušným termoelektrickým článkem. Mikroprocesor je navržen aby řídil, přes řídicí obvody 32 až 34, jež obsahují tyristory, každý a všechny odporové ohřívací prvky, příkladně uvedené na obr. 5 jako prvky _f6, Π. J_9, buď jednotlivě, nebo ve skupinách.

Celkově je zde tudíž teplotu vyrovnávací zóna, která obsahuje velké množství odporových ohřívacích prvků, jež jsou regulovatelné tak. že kanál 1 může být udržován v předem stanovené teplotě.

Jak jc uvedeno výše, jsou měřeny teploty povrchů příslušných stěn, dolní části a horní krycí části, jichž se odporové ohřívací prvky dotýkají, a tyto odporové ohřívací prvky řídí elektrický ovládač tak, žc teploty řečených povrchů jsou udržovány aby se rovnaly, či z velké části rovnaly, předem stanovené vypouštěcí teplotě skleněné taveniny.

Zkušenost prokázala, že jestliže mají stěny kontaktované odporovými ohřívacími prvky teplotu předem stanovenou pro skleněnou taveninu, teplotní gradient, po počáteční zahřívací době v teplotu vyrovnávací zóně. skrze materiál 3, jenž formuje kanál, bude nula či téměř nula. l oto znamená, že vnitřní stěny kanálu budou přejímat předem stanovenou teplotu skleněné taveniny.

Když je skleněná tavenina přepravována do teploty vyrovnávací zóny. má průměrnou teplotu, jež je blízká či velmi blízká žádoucí vypouštěcí teplotě, ale tato teplota je nestejně rozdělena v průřezu skleněné taveniny, provedeném v pravých úhlech ke směru přepravy skleněné taveniny. Je to toto nestejné rozdělení teploty, jež je příčinou vzniku problému zmíněného v úvodu.

- ·> Q7. 300067 Bó

Bezprostředně proti proudu od bodu vypouštění je uspořádáno známým způsobem obvykle devět termoelektrických článků 35 až 43. jež formují matrici 44. umístěnou v kanále i a použitou k měření rozdělení teploty ve skleněné tavě ni ně. Tyto termoelektrické články jsou přednostně připojeny k mikroprocesoru. Následně muže být mikroprocesor uspořádán tak. aby vydával varovný signál, když rozdělení teploty není dostatečně stejnoměrné.

Prostřednictvím vynálezu je takto řešen problém zmíněný v úvodu, při současném zajištění zvýšení výtěžnosti výroby o 10 až 15 % v porovnání s tradiční teplotou vyrovnávací zónou. Hlavní rozdíl mezi použitím tohoto vynálezu a tradičním způsobem je to, že u tradiční teplotu vyrovlo návací zóny je teplota vnitřního povrchu kanálu nižší než žádoucí teplota skleněné ta ven iny.

Níže je uvedeno několik příkladů prakticky provedeného testu.

Teplotu vyrovnávací zóna byla dlouhá 2440 mm. Kanál by l 1060 mm široký a 142 mm hluboký, i? Šest prvků dolní části a šest prvků horní krycí části bylo rozmístěno v pravidelných mezerách podél této zóny. Každý prvek měl maximální výkon 2855 W. Šest bočních prvků bylo umístěno podél dvou stran zóny a rozmístěno v pravidelných mezerách. Každý z těchto prvků měl maximální výkon 595 W. Skleněná tavenina byla přepravována v kanálu při rychlosti 10 milimetrů za vteřinu.

2o Před tím než byla vyrovnávací zóna vybavena prvky v souladu s tímto vynálezem, teploty v řečené matrici 44 byly, jak je uvedeno v tabulce níže. vc stupních Celsia (°C). Hodnoty uvedené níže jsou pro polohy znázorněné na obr. 4.

1166	1169	1 166
1161	1175	1161
1153	1176	1153
Největší teplotní rozdíl tedy činil 22 °C.
Po zahájení použití tohoto	vynálezu, byly odpovídající teploty následující
1164	1166	1166 ' '
1163	1 166	1162
1163	1166	1163 atd.

J a k 1 y t o ú daj e zn ázorň uj í, nej větš í tep 1 o t η í rozd ί 1 ě i ni I pouze 3 °C.

Výše bylo popsáno několik ztvárnění vynálezu. Je však zřejmé, že množství prvků, typ těchto 35 prvků, jejich výkon ajejich umístění, musí být přizpůsobeny na teplotu dotyčné vyrovnávací zóny. Odborník však nebude mít problémy s výpočtem výkonu a množstvím odporových ohřívacích prvků, potřebným k realizaci vynálezu v existující či nedávno vyráběné teplotu vyrovnávací zóně.

Existující vynález tudíž nebude považován za omezeny na výše popsaná ztvárnění a může být měněn v rámci toho, co je stanoveno v připojených patentových nárocích.

Claims

45 PATENTOVÉ NÁROKY

1. /působ vyrovnávání teplotních rozdílů v roztaveném skle v alespoň jedné teplotu vyrovnávací zóně v podobě kanálu /1/, určeném pro přepravu skleněné taveniny, přičemž tato

50 zóna je umístěna proti proudu od bodu /
2/ vypouštění, v němž je sklo vypouštěno do formy v tvářecím stroji či podobně, vyznačující se tím. že teplotu vyrovnávací zóna má ve svých stěnách /12, 13/, dolní části /14/ a horní krycí části /15/ zajištěny odporové ohřívací prvky /16 až 19; 18, 19; 24 až 29/, a tím, že jsou měřeny teploty povrchů příslušných stěn, dolní části a

-4CZ 300067 B6 horní krycí časti, jichž se dotýkají odporové ohřívací prvky, a tím. že tyto odporové ohřívací prvky jsou řízeny elektrickým ovládačem /31 až 34/ tak, že upravené teploty řečených povrchů se rovnají, či z velké části rovnají, předem stanovené teplotě vypouštění skleněné taveniny.

5 2. Způsob podle nároku I. vyznačující se tím, že odporové ohřívací prvky/16 až

19; 18, 19: 24 až 29/jsou rozmístěny v pravidelných mezerách podél teplotu vyrovnávací zóny.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že teploty povrchu příslušných stěn /12. 13/. dolní části /14/ a homí krycí části /15/. jež jsou v kontaktu s odporovými io ohřívacími prvky /16 až 19: 18, 19; 24 až 29/, jsou měřeny jako teploty příslušných odporových ohřívacích prvku.
4. Způsob podle nároků I. 2 nebo 3. vyznačující se tím, že odporové ohřívací prvky /16 až 19/ zahrnují spirálové části, upevněné v keramických trubicích na vnějším povrchu

15 keramického materiálu, jenž zahrnuje kanál /1/.
5. Způsob podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím. že odporové ohřívací prvky /18 19: 24 až 29/ zahrnují pásově tvarované ohřívací části, jež jsou upevněny na vnějším povrchu keramického materiálu /3/. jenž zahrnuje kanál /1/,
6. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se t í m . že teplotu vyrovnávací zóna má délku, jez odpovídá nejméně 1 až 2 násobku šířky kanálu /1/.
7. Zařízení pro vyrovnávání teplotních rozdílů v roztaveném skle v alespoň jedné teplotu

25 vyrovnávací zóně v podobě kanálu /1/, určeném pro přepravu skleněné taveniny. tato zóna je umístěna proti proudu od bodu /2/ vypouštění, v němž je sklo vy pouštěno do formy v tvářecím stroji či podobně: vyznačující se tím, že teplotu vyrovnávací zóna má ve svých stěnách /12. 13/, dolní části /14/ a horní krycí částí /15/ zajištěny odporové ohřívací prvky /16 až 19; 18, 19; 24 až 29/. a tím. že má termočlánky /20 až 23/. jež měří teploty na površích

3u příslušných stěn /12. 13/, dolní části /14/ a homí krycí části /15/. jež jsou v kontaktu s těmito odporovými ohřívacími prvky, a tím. že má elektrický ovládač /31 až 34/, jenž řídí tyto odporové ohřívací prvky tak, že upravené teploty řečených povrchů se rovnají, či z velké části rovnají, předem stanovené teplotě vypouštění skleněné taveniny,

35
8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že odporové ohřívací prvky/16 až

19; 18, 19; 24 až. 29/jsou rozmístěny v pravidelných mezerách podél teplotu vyrovnávací zóny.
9. Zařízení podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že odporové ohřívací prvky /16 až 19/ zahrnují spirálové části, upevněné v keramických trubicích na vnějším povrchu

40 keramického materiálu /3/, jenž zahrnuje kanál /1/.
10. Zařízení podle nároku 7 nebo 8. vyznačující se tím, že odporové ohřívací prvky /18, 19; 24 až 29/ zahrnují pásově tvarované ohřívací části, jež jsou upevněny na vnějším povrchu keramického materiálu /3/, jenž zahrnuje kanál /1/.
11. Zařízení podle nároků 7 až 10. vyznačující se tím, že teplotu vyrovnávací zóna má délku, jež odpovídá nejméně I až 2 násobku šířky kanálu /1/.