FI59576C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av glas - Google Patents

Description

-I r., KUULUTUSJULKAISU C Q C Π £

Vary W (ii)UTLÄ0<.Nlli6$tK„I|tT 5S>5/6 C ¢45^ FatcrnttI Qiy'inn: tty 10 CO 1031 ^ (51) K».ik.3/int.ci.3 C 03 B 5/16 SUOMI —FINLAND (21) P«*nttlh«kM»» —P*t#nttn*»kiilnf 760233 (22) HdctmlipUvl — Afw6knlnf*dij 30.01.76 (23) Alkuptivt—Giltlgh«t«dt| 30.01.76 (41) Tullut iutkMal — Writ offmcllg 01 08 76 hUMCI-l. rekittä halittu. (44) NlhtMInlpwon fa kuuLfulkilMn pm. —

Patent· och registeratyrelssn \ ' Ameium utiagd och uti.ikrifttn pubiicmd 29.05.8l (32)(33)(31) Pyydetty ttuoikaui —Begird prtorltaf 31.01.75

Englanti-England(GB) 1+360/75 (71) Pilkington Brothers Limited, Prescot Road, St. Helens, Merseyside WA10 3TT, Englanti-England(GB) (72) William Christie Hynd, Lymm, Cheshire, Englanti-England(GB) (7*0 Oy Kolster Ab (5I+) Menetelmä ja laite lasin valmistamiseksi - Förfarande och anordning för framställning av glas

Esillä oleva keksintö koskee lasin valmistusta ja erityisesti lasi-uunia ja sen toimintaa.

Tunnetussa jatkuvaprosessisessa lasinvalmistusmenetelmässä syötetään raaka-aineet sisään lasiammeuunin toisesta päästä kelluvan peitteen muodostamiseksi uunissa jo olevan lasisulatemäärän päälle. Syöttönopeus on riittävä lasin syvyyden pitämiseksi vakiona uunissa sulan lasin virratessa jatkuvasti eteenpäin uunin vastakkaista» ns.. työpäätä kohti» josta sitä otetaan käytettäväksi muovausprosessiesa. Raaka-alnepeite muutetaan sulaksi lasiksi eli lasisulatteeksi sen kulkiessa uunin toisessa päässä olevan sula-tusvyöhykkeen läpi lämmöllä» jota voi esim. tulla palavasta polttoaineesta» jota syötetään uunin sivuseinille välein toisistaan lasin pintatason yläpuolelle sijoitetuista polttimista tai sitten sähkökuumentimista. Sula lasi menee sulatusvyöhykkeestä selkeytysvyöhykkeeeeen» jossa lämpöä myös syötetään sulan lasin yläpuolelle. Selkeytysvyöhykkeessä laeissa vielä olevat kaasukuplat saatetaan poistumaan sulasta lasista tai liukenemaan siihen. Lasisulate siirtyy selkeytysvyöhykkeestä uunin työpään vieressä olevaan konditiointivyöhykkeeseen. Tässä vyöhykkeessä lasi homogenoidaan ja 2 59576 saatetaan sopivaan termiseen tilaan muovausprosessia varten. Normaalisti uunin työpäästä johtaa kanava muovausprosessiin.

Yllä kerrotusta on ymmärrettävissä, että uunin tietyt alueet on määritetty sulatus-, selkeytys- ja konditiointivyöhykkeiksi. Mitä tulee vyöhykkeestä toiseen siirtyvään sulaan lasiin, koko lasimäärän, Joka poistuu jostakin vyöhykkeestä, ei ehkä välttämättä ole tarvinnut saavuttaa ko. toiminnan lopullista tilaa, esim. täysin selkeytettyä tilaa konditiointi-vyöhykkeeseen tullessaan. Jonkinasteista selkeytymistä voi vielä tapahtua konditiointivyöhykkeessä, ja konditioituminen voi jossain määrin alkaa jo selkeytysvyöhykkeessä. Tästä syystä käytetään vyöhykejakoa niiden alueiden osoittamiseksi,joissa suurempi osa jokaisesta erityisestä työvaiheesta suoritetaan uunissa, mikä mahdollistaa ammattimiehen tunnistaa näissä vyöhykkeissä tarvitut lämpötilaolot.

Sulattamista ja selkeyttämistä varten lämpöä syötetään tavanomaisesti polttamalla nestemäistä tai kaasumaista polttoainetta lasin pintatason yläpuolella tai sähköisesti kuumentamalla sisäisesti lasimassaa tai molempien menetelmien yhdistelmällä, konditiointivyöhykkeessä oleva lasi jäähdytetään normaalisti puhaltamalla ilmaa lasin vapaan pinnan yli.

Uunin sulatusvyöhykkeeseen järjestetään nouseva lämpötilagradientti säätämällä energian syöttöä uunin pituussuunnassa, jolloin sitä kohtaa, Jossa lämpötila saavuttaa maksimiarvonsa, kutsutaan kuumaksi kohdaksi (hot spot). Tämän kohdan jälkeen lämpötilaa lasketaan. Näiden lämpötilagradienttien tehtävänä on saada aikaan konvektlovlrtoja, jotka palauttavat sulatusvyö-hykkeen yläosassa raaka-ainepeitteen alapuolella olevaa kuumaa lasia (so. laeisulatetta)täyttöpäätä kohti ja siten lisäävät lämmön syöttöä sulatuevyö-hykkeessä olevaan lasimassaan, jota ei muutoin kutunannettaisi riittävästi, koska sulamaton raakaaineseos muodostaa eristävän kerroksen, joka ehkäisee lämmön siirtymistä alla olevaan sulan lasin päämassaan. Lämpötilagradientit saavat myös aikaan kuuman kohdan jälkeen konvektlovlrtoja, jotka kuljettavat selkeytysvyöhykkeen yläkerroksissa olevaa lasia eteenpäin konditiointi-vyöhykettä kohti, palauttavat selkeytysvyöhykkeen alakerroksissa olevaa kylmempää lasia takaisin kuumaa kohtaa kohti. Nämä konvektiovirrat suorittavat lasin homogenointia ja lasin kylmemmät alakerrokset estävät uunin pohjan tulenkestäviä aineita saavuttamasta lämpötilaa, joka on riittävän korkea saamaan aikaan nopean korroosion ja eroosion.

Sulatus, selkeytys ja konditiointi ovat jatkuvia ja lämpötilasta riippuvia, maksimilämpötiloja rajoittaa uunin tulenkestävien aineiden kyky kestää näitä lämpötiloja, ja lasin viipymisaikaa erityisessä vyöhykkeessä rajoittaa uunin geometria. Niinpä uunin kullakin erityisellä rakenteella on maksimituottonea (so. tuotanto/aikayksikkö), jonka yläpuolella alkaa lasin laadun huonontuminen.

59576

Silloinkin, kun uunia käytetään sille suunniteltujen rajojen sisäpuolella, on toisinaan vaikeata saada täysin homogeeninen lasi, jossa ei ole liukenemattomia kiintoaineita ja kaasuja ja joka on tasakoostumuksellinen, ongelma suurenee lisättäessä uunin tuottoa. Koostumukseltaan vaihteleva lasi muodostaa uunissa kerroksia, jotka ovat alttiina konvektio- ja muille virroille, joihin uunin käyttötapa, rakenne ja muut lasiin kohdistuvat fysikaaliset käyttötekijät vaikuttavat. Lopullisessa tuotteessa kerrokset ovat yleensä lasin pinnan suuntaiset, mutta tästä suuntais-tilasta saattaa esiintyä poikkeamaa alueilla, jotka ovat alttiina virtausolosuhteiden muutoksille, esim. lasinauhan keskustassa. Siellä, missä kerrokset eivät enää ole lasin pintojen suuntaiset, esiintyy optisia virheitä.

Tämän tilanteen korjaamiseksi on käytettävissä erilaisia keinoja, esim. lämpöhyötysuhteen parantaminen eristämällä uunirakenne, parannettujen tulenkestävien aineiden käyttäminen korroosion ja eroosion vähentämiseksi, lasin koostumuksen muuttaminen, niin että lasin sulattamiseen ja selkeyttämiseen tarvitaan vähennän lämpöä tai lämmönsyöttötapojen muuttaminen lasiin syötettävän lämmön hyötysuhteen parantamiseksi. Yleisesti on kuitenkin todettu, että uunin tuottoa ei voida nostaa lisäämättä kustannuksia, lyhentämättä uunin ikää tai huonontamatta lasin ominaisuuksia.

Keksintö saa aikaan menetelmän lasin valmistamiseksi syöttämällä lasinvalmis-tusainesta lasiammeuunin syöttöpäähän, sulattamalla ainekset ammeuunin syöttöpäässä olevassa sulatusvyöhykkeessä, selkeyttämällä sula lasi suhteellisen leveässä sel-keytysvyöhykkeessä sulatusvyöhykkeestä alavirtaan ja aikaansaamalla selkeytys-vyöhykkeeseen sellaiset lämpötilaerot, että syntyy sulan lasin sekä ylempi eteenpäin suuntautuva virtaus että alenpi paluuvirtaus tässä vyöhykkeessä, sekä kondi-tionoimalla sula lasi suhteellisen kapeassa ja matalassa konditioimisvyöhykkeessä ammeuunin poistopäässä niin, että sula lasi, joka poistetaan ammeuunista on valmista alistettavaksi muovausprosessiin samalla kun konditionointivyöhykkeessä oleva lasi saatetaan, ilman olennaista paluuv ir t au st a, virtaamaan vain ammeuunin poistopäätä kohden, ja sulan lasin eteenpäin suuntautuvan virtauksen nopeutta selkeytysvyöhykkeestä konditionointivyöhykettä kohden säädellään. Menetelmälle on tunnusomaista, että lasi selkeytys vyöhykkeen ja konditionointivyöhykkeen välissä saatetaan kulkemaan välivyöhykkeen kautta, joka άη kapeampi, mutta yhtä syvä kuin selkeytysvyöhyke, ja jota konditiointivyöhykettä vastaan rajaa pystysuora tai lähes pystysuora porras niin, että välivyöhykkeessä esiintyy sekä ylempi eteenpäin suuntautuva virtaus että alempi paluuvirtaus ja että porras pääasiassa muodostaa paluuvirtauksen alavirran puoleisen rajan.

Eteenpäin virt aavaa sulaa lasia jäähdytetään edullisesti kapean kanavan etualueessa.

Kapean kanavan etualueeseen menevää sulan lasin eteenpäinvirtaa säädetään ^uilisesti esteellä, joka sijaitsee sulassa lasissa ja ulottuu eteenpäin liikkuvan 59576 virran poikki.

Kapeaan kanavaan menevää lasin eteenpäinvirtaa säädetään edullisesti vesijäähdytteisellä esteellä, joka ulottuu sulan lasin eteenpäin kulkevan virran poikki ja joka myös poistaa lämpöä eteenpäin virtaavasta lasista.

Jäähdytetty este toimii fysikaalisena esteenä, joka säätää sulan lasin eteenpäinvirtausta, sulan lasin yläkerrosten eteenpäinkulkunopeutta vähennetään niin, että tämä lasi viipyy selkeytysvyöhykkeessä kauemmin ja selkeytys tapahtuu helpommin, mikä sallii haluttaessa pienentää selkeytysvyöhykkeen pituutta ja niin muodoin suurentaa sulatusvyöhykkeen pituutta, mistä on tuloksena vähemmän kuplia ja/tai vähemmän osittain sulaneita raaka-aineita lopullisessa tuotteessa, tai vaihtoehtoisesti voidaan lisätä uunin tuottoa lasin laadun pysyessä samana. Lisäksi este saa aikaan sekundaarisia kiertovirtoja selkeytysvyöhykkeeseen, niin että sula lasi, joka muutoin olisi palannut esteen takapuoliselta kylmemmältä alueelta, palaa varhaisemmassa vaiheessa ja on siis kuumempaa, niin että lämmönsyöttöjärjes-telmältä vaaditaan vähemmän lämpöä sopivaa selkeytystä varten. Lisäseuraamus esteen käytöstä on, että lämpöä, joka olisi kulkeutunut konditiointivyöhykkeeseen eteenpäin liikkuvassa lasivirrassa, estetään tekemästä tätä, mikä vähentää vielä enemmän jäähdytystä, joka tarvitaan tässä vyöhykkeessä lasin konditioimi seksi ja mahdollistaa lyhyemmän konditiointivyöhykkeen käyttämisen tai sallii nostaa tuottoa konditiointivyöhykkeen samassa pituudessa. Esteen syvyyttä sulassa lasissa asetellaan ja säädetään tarkoin, niin että este toimii tehokkaasti lasin yläkerroksissa olennaisesti rajoittamatta esteen takana alkunsa saavaa paluuvirtausta sulan lasin alakerroksissa. Kussakin erityisessä uunissa eteenpäin- ja paluuvir-tojen syvyydet ovat riippuvaisia uunin tuotosta ja käyttöolosuhteista ja esteen syvyyden tarkistus on välttämätön, kun nämä olosuhteet muuttuvat, eräissä olo-suhdemuutoksissa saattaa olla jopa pakko vaihtaa este toisenkokoiseen.

Este asetetaan estämään lasin virtaus sen ylitse, niin että se ei pelkästään säädä eteenpäinvirtausta ja modifioi alempia kiertovirtoja, vaan myös kuorii pois lasin pinnalla mahdollisesti olevan saastuttavan aineen, joka voidaan jaksottaisesti poistaa uunin sivuilta tai esteen vaihdon yhteydessä.

Menetelmä käsittää edullisesti sulan lasin homogenoinnin kapean kanavan etualueella.

Sekoittimet voidaan sijoittaa ennalta määrättyyn paikkaan esteeseen nähden, jotta saavutettaisiin uunin tuotosta ja käyttöolosuhteista riippuva optimi homogenoituminen, jolloin sekoittimien upotussyvyys on sellainen, että ne ohentavat sulan lasin eteenpäin liikkuvia kerroksia oleellisesti tunkeutumatta paluuvirran alakerroksiin. Sekoittimet ohentavat eteenpäin virtaavan lasin kerroksia vaikuttamatta näihin kerroksiin niin, että syntyy olennainen lasivirran pystysuora komponentti. Ohentamalla lasin kerroksia vähennetään vierekkäisten kerrosten välisten koostumuserojen vaikutusta lopullisen tuotteen optisiin ominaisuuksiin ja 5 59576 kerrostenpaksuuden pienennys sopivassa lämpötilassa mahdollistaa lasin nopeamman diffuusion kerrosten välillä, mikä pienentää näitä koostumuseroja. Sekoittimen muoto ja sijoituspaikka valitaan niin, että taataan lasin mahdollisimman vähäinen siirtyminen pystysuunnassa, erityisesti paluuvirrassa olevan lasin osalta, niin että lasikerrokset pysyvät toistensa ja sulan lasin vapaan pinnan suuntaisina eikä kylmempien alakerrosten lasi vaikuta haitallisesti termiseen homogeenisuuteen.

Ennen kuin eteenpäin virtaava lasi menee kapean kanavan matalaan alueeseen, sitä voidaan lisäjäähdyttää. Tämä voidaan suorittaa pyörittämällä lieriömäisiä nestejäähdytteisiä sauvoja eteenpäin liikkuvassa lasivirrassa lasin jäähdyttämiseksi ja lämpötilan tasaisuuden parantamiseksi. Näiden nestejäähdytteisten sauvojen upotussyvyys lasiin on edullisesti sellainen, että niiden alapäät eivät olennaisesti vaikuta paluuvirtaan. Upotussyvyys voi tässä tapauksessa poiketa edeltävien sekoittimien syvyydestä ja voidaan järjestää säätämään lämpötilagradienttia sulan lasin koko syvyydeltä.

Vaihtoehtoisesti tai lisäksi jäähdytys voidaan suorittaa liikuttamalla nestejäähdytteisiä sormia edestakaisin eteenpäin liikkuvan lasivirran poikki niiden olennaisesti tunkeutumatta paluuvirtaan.

Uunin kapean osan matala alue rakennetaan suorittamaan lasin jäähdytystä sen virratessa kanavaa myöten synnyttämättä konvektiovirtoja, jotka vaikuttaisivat huonontavasti lasin laatuun tai aiheuttamatta epävakavuustiloja inversioon eli lämpötilan käännekohtaan menevässä virrassa.

Lämpötilan alenema uunin tässä osassa voi olla niinkin pieni kuin 50°C tai niinkin suuri kuin 200°C. Kapean alueen mukauttamiseksi näihin muutoksiin se voidaan pohjaltaan ja sivuiltaan varustaa aseteltavalla eristyksellä ja lasin pinnan yläpuolella toimivilla polttimilla. Voidaan järjestää myös elimiä jäähdytysilman puhaltamiseksi lasin pinnan yli ja/tai kanavan alapuolta pitkin, kun tarvitaan 1 i sä j äähd yt yst ä.

Jäähtymisnopeutta ja lämpötilagradientteja lasin kussakin poikkileikkauksessa tämän kapean osan piirissä voidaan säätää sivuseinien vieressä toimivilla polttimilla lasin reunojen kuumentamiseksi ja kapean osan katossa olevilla säädettävillä säteilyraoilla keskustan jäähdyttämiseksi, jolloin sekä polttimia että säteilyrakoja säädetään käsin haluttujen lämpötilaolosuhteiden antamiseksi tai niitä voidaan säätää automaattisesti niiden reagoidessa lasiin ja/tai lasin pin-nanyläpuoliseen tilaan asetetuista lämpötila-antureista tuleviin signaaleihin.

Keksintö saa myös aikaan laitteen lasin valmistamiseksi, joka laite käsittää pitkänomaisen ammeuunin sulaa lasia varten, jossa on tulopää lasinvalmistuk-seen tarvittavien aineksien vastaanottamiseksi, mainittujen ainesten sulattamiseen tarkoitettu sulatusvyöhyke tulopäässä, ja sulan lasin selkeyttämiseksi alavirtaan sulatusvyöhykkeestä, selkeytysvyöhyke, joka ulottuu yli koko ammeuunin leveyden sekä on tarpeeksi syvä sallimaan sulan lasin sekä ylemmän eteenpäin suuntautuvan virtauksen että alemman paluuvirtauksen, sekä konditionointivyöhyke ammeuunin 6 59576 poistopäässä selkeytetyn lasin tarkoituksenmukaista konditionointia varten, ennenkuin se otetaan ulos ammeuunista joutuakseen muovausprosessin kohteeksi, konditio-nointivyöhykkeen ollessa huomattavasti kapeampi kuin selkeytysvyöhyke ja jonka pohja on korotettu matalan konditionoimiskanavan muodostamiseksi, jossa sula lasi voi, ilman merkittävää paluuvirtausta, virrata ammeuunin poistoaukkoa kohden, ja virtausta sääteleviä elimiä on sovitettu säätämään lasin eteenpäin suuntautuvaa virtausta ulos selkeytysvyöhykkeestä. Laitteen oleelliset tunnusmerkit ilmenevät patenttivaatimuksesta 5·

Lasiuunin tuottoa voidaan muuttaa tietyissä suunnitelluissa rajoissa, mutta laadultaan parhaan lasin saamiseksi on uunissa pidettävä pääasiassa sama lasin pintataso eli korkeus, olkoon tuotto sitten mikä tahansa. Tuottoa voidaan suurentaa lisäämällä lämmön syöttöä uuniin ja/tai suurentamalla sulatukseen käytettävää uunin alaa, mutta jälkimmäinen tapahtuu erityisessä uunissa selkeytykseen käytettävissä olevan alan kustannuksella. Tällaiset muutokset aiheuttavat muutoksia sekä eteenpäin- että paluuvirtauksien määrässä, tilavuudessa ja mahdollisesti syvyydessä uunissa. Tuoton lisäyksen resultanttivaikutus on eteenpäin virtaavan lasin kuljettaman lämmön määrän lisääntyminen. Tämä merkitsee, että eteenpäin virtaavaa lasia täytyy jäähdyttää enemmän tuottoa lisättäessä sen lämpötilan laskemiseksi sopivaan arvoon seuraavaa muovausprosessia silmällä pitäen. On myös olemassa raja pintajäähdytysmäärälle, jota voidaan käyttää (ja siitä syystä raja tuotolle) aiheuttamatta epävakavuutta lasin pintakerroksissa sen johdosta, että lasin pinta jäähdytetään sen alapuolella sijaitsevia kerroksia alsnpaan lämpötilaan. Tästä lämpötilan inversiosta voi seurata lasin sisäisiä virtoja, jotka huonontavat valmiin lasin laatua aiheuttaen silmin nähtäviä vikoja. Aiemmat yritykset pinnein liikajäähtymisen välttämistä koskevien ongelmien voittamiseksi, samalla kun noste-teian uunin tuottoa, ovat perustuneet joko konvektiovirtojen vähentämiseen esim. puuttumalla paluuvirran rataan esim. asettamalla siihen fysikaalinen este, tai jäähdyttämällä jo hitaasti liikkuvaa lasin paluuvirtaa ja vähentämällä enemmän sen konvektiovirran nopeutta. Nämä menetelmät eivät salli huomattavasti pienentää uunien sitä tuottoa, johon ne on tarkoitettu. Olemme kuitenkin todenneet, että esillä olevan keksinnön uunissa voidaan, järjestämällä elimiä säätämään sulan lasin et eenpäinvirtausta leveästä pääosasta uunin kapeaan loppuosaan ja samalla lyhentämällä paluuvirran liikeradan suurinta mahdollista pituutta, saada enemmän lämpöä käytettäväksi uunin sulatus- ja selkeytyspäässä, koska palaava lasi ei ole menettänyt niin paljon lämpöä kuin se menettäisi, jos sen annettaisiin virrata konvektioratansa luonnolliseen rajaan asti tai lähelle sitä. Eteenpäinvirtauksen säätäminen vähentää samoin sitä "nopeutta", jolla lämpöä siirretään uunin sulatus- 7 59576 ja selkeytyspäästä kanditiointipäähän. Energian käyttö on siis tehokkaampaa, koska sulatukseen ja selkeytykseen saadaan nyt enemmän lämpöä, joka ennen tarvittiin sulan lasin kylmemmän paluuvirran lämpötilan nostamiseen. Lisäksi koska este vähentää sen edessä eteenpäin virtaavan lasin nopeutta, enemmän aikaa on käytettävissä lämmön absorboimiseen. Koska vähemmän lämpöä siirretään uunin leveästä osasta sen kapeaan osaan, suhteellisesti vähemmän jäähdytystä tarvitaan kondi-tiointivyöhykkeessä, koska vain eteenpäin virtaava lasi menee konditiointivyöhyk-keen läpi ja siten alistetaan jäähdytykselle. Tämä parantaa kokonaislämpöhyöty-suhdetta ja mahdollistaa tietyssä uunin kuormituksessa lyhentää konditiointi-vyöhykettä aiempaan verrattuna. Tästä koituu se lisäetu, että uunin tietyssä kokonaispituudessa voidaan esillä olevan keksinnön mukaan suurempi osa uunista käyttää sulatukseen ja selkeytykseen, mikä osaltaan auttaa nostamaan uunin tuottoa uunin tietyssä kokonaiskoossa.

Olemme myös todenneet, että keksintömne yhdessä suoritusmuodossa voidaan -sijoittamalla kapeaan osaan elimiä lasin koostumukseni sen ja termisen homogeenisuuden parantamiseksi - sekä suurentaa tuottoa että parantaa lasin laatua tässä tuottoasteessa käyttäen kuitenkin samaa tai pienempää uunia kuin aikaisemmin.

On siis mahdollista saada ei yksistään pääoma- vaan myös käyttökulut pienennetyiksi.

Kanditiointivyöhykkeeseen tuleva lasi on tilassa, joka lisäjäähdytyksen jälkeen tekee sen sopivaksi syötettäväksi muovausprosessiin, kuten ns. float-pros ess iin. Kapean, vain eteenpäinvirtaukseilisen konditiointikanavan käyttö rajoittaa ei-toivottuja kiertäviä konvektiovirtoja verrattuna lasiuunin konventionaaliseen leveään ja syvään konditiointiosaan ja mahdollistaa syntyvien kierto-virtojen paremman säädön (tavanomaisin keinoin). Tästä on se haluttu etu, että konditiointi voidaan suorittaa sellaisten hylkyjen pienemmällä esiintymisvaaralla, jotka johtuvat lasin optisista virheistä, joita syntyy virtauksen yhdensuuntai-suuspoikkeamista konditioinnin aikana.

Uunin suhteellisen kapea loppuosa voi olla tasaleveä tai siinä voi olla eri levyisiä osia, jotka kaikki ovat kapeampia kuin leveä pääosa.

Uunissa voi olla useampia suhteellisen kapeita lasin virtauskanavia, jotka johtavat leveästä pääosasta uunin poistopäähän.

Virransäätöelimet käsittävät edullisesti esteen, joka on järjestetty sijoitettavaksi sulaan lasiin säätämään tämän eteenpäinvirtausta uunin loppuosaan.

Este on edullisesti nestejäähdytteinen, esim. vesijäähdytteinen este, joka ulottuu vaakasuorasti lasin virtausradan poikki ja on sijoitettu uunin kapean loppu- 8 59576 osan syvään etuosaan tai tämän viereen. Este asetetaan uunin pohjan yläpuolelle sulan lasin eteenpäin virtaavaan yläosaan ja se voi ulottua sulan lasin pinnein yläpuolelle, tai eräissä tapauksissa saattaa olla edullista, että esteen yläpinta sijaitsee samassa tasossa kuin sulan lasin pinta.

Este on edullisesti tuettu päistään kehykseen tai muuhun uunin rakenteen ulkopuoliseen kannattimeen ja sitä voidaan asetella esim. korkeus- tai pituussuunnassa sulassa lasissa.

Este voi olla kohtisuorassa kanavan läpi menevää sulaa lasivirtaa vastaan tai olla asetettu johonkin muuhun kulmaan virtaussuuntaan nähden.

Este voi olla vesijäähdytteisen putken muodossa, jossa muodossa sen tehtävänä on myös jäähdyttää eteenpäin virtaavaa sulaa lasia.

Uunin pohjaan sen loppuosan etu- ja taka-alueiden yhtymäkohtaan on edullisesti järjestetty pystysuora nousuporras eli kynnys. Vaikka syvyyden asteittainen muuttuminen ei ole toivottavaa, eräissä tapauksissa voidaan käyttää jyrkkää kaltevuutta.

Uunin pituutta, jota myöten lasin paluuvirtaus tapahtuu, rajoittaa portaan sijainti, koska portaan edessä esiintyy jonkinmääräistä paluuvirtausta, mutta olennaisesti heti portaan jälkeen sula lasi virtaa kokonaisuudessaan eteenpäin. Siksi on ymmärrettävissä, että porrasta käyttäen paluuvirran rata on lyhyempi kuin se olisi tavanomaisessa syvässä konditiointiosassa, koska virtausradan ei ole annettu ulottua uunin kylmemmissä alueissa sijaitsevaan luonnolliseen rajaansa asti, joten palaava lasi on kuumenpaa.

Voidaan todeta, että erityisen uimin ollessa ikänsä tietyssä vaiheessa tai erityisen uunirakenteen ollessa kyseessä on itse asiassa pakko alentaa palaavan lasin lämpötilaa, koska virtaustien tai -radan lyhentäminen on tehnyt palaavan lasin kuumemmaksi kuin on hyväksyttävissä. Tämä voidaan suorittaa kahdella tavalla riippuen ongelman esiintymisvaiheesta: (l) käyttämällä suuren länmönjohtavuuden omaavaa tulenkestävää ainetta uunin suhteellisen kapean osan pohjassa, jossa paluuvirtausta esiintyy, lämpöhäviöiden sallimiseksi tämän tulenkestävän aineen läpi tai (2) asettamalla paluuvirtaan jäähdytyselimiä kuten vesiputki. Tämä vähentää polttoaineen kokonaishyötysuhdetta, mutta tämä vähennys voi olla välttämätön, jotta estettäisiin lasin laadun huononeminen liian kuuman paluuvirtauksen johdosta.

Jäähdytyselimiä järjestetään edullisesti alentamaan uunin kapean loppuosan etualueella eteenpäin virtaavan sulan lasin lämpötilaa. Homogenointielimiä järjestetään edullisesti homogenoimaan kapean osan etualueella eteenpäin virtaavaa lasia. Samoja elimiä voidaan käyttää sekä jäähdytykseen että homogenointiin.

9 59576

Sulan lasin eteenpäinvirtauksen homogenointielimet käsittävät edullisesti ainakin yhden ryhmän sekoittamia, jolloin tämä ryhmä tai kukin ryhmä sisältää yhden tai useampia sekoittamia, jotka on asetettu rinnakkain uunin loppuosan syvään osaan pyöritettäväksi pystyakselien ympäri ja kytketty käyttöelimeen ja järjestetty sekoittamaan sulaa lasia, niin että ainakin yhdessä asennossa sekoittamien jokaisen kierroksen aikana ei ole kulmaeroa yhdenkään ryhmän sekoittamien kierto-asetuksissa. Asento, jossa kulmaero on nolla, voi olla eri kunkin sekoitinryhmän kohdalla, kun on asennettu useampi kuin yksi ryhmä.

Sekoittamissa voi olla siipiä tai meloja. Kunkin ryhmän sekoittimet voidaan järjestää pyörimään samaan suuntaan, niin että eri sekoittamien siivet tai melat pysyvät yhdensuuntaisina pyörimisen aikana ja tässä tapauksessa sekoittimet pidetään samassa vaiheessa. Jos jonkin ryhmän sekoittamia pyöritetään vastakkaisiin suuntiin, ne järjestetään niin, että kaikki siivet tai melat tulevat toistensa suuntaisiksi yhdessä ennalta määrätyssä asennossa jokaisen pyörähdyksen aikana, niin että tässä asennossa ei ole kiertoasetuseroa. Vaihtoehtoisesti voi sekoittamissa olla lieriömäisiä elenenttejä, kuten lieriösauvoja, jotka sijaitsevat symmetrisesti pyörimisakselien ympärillä. Tässä tapauksessa sekoittamien kiertoase-tuksilla ei ole eroja niiden pyörimisaSennoista huolimatta. Kaikissa tapauksissa sekoittimet on rakennettu sellaisiksi, että ne eivät anna lasivirralle olennaista pystysuoraa komponenttia.

Muutamat tai kaikki sekoittimet ovat edullisesti nestejäähdytteisiä. Käytetty neste on sopivasti vettä.

Sekoittimet sijoitetaan edullisesti syvään kapeaan osaan edellä mainitun esteen taakse.

Lasin lisäj ääntymistä, silloin kun on välttämätöntä saattaa se lämpötilaan, jonka alapuolella sen laatu ei huononnu sen kulkiessa seuraavan matalan kanavan läpi, saadaan aikaan yhdellä tai useammilla nestejäähdytteisten sekoittamien ryhmillä tai nestejäähdytteisillä sormilla, jotka upotetaan eteenpäin kulkevaan lasi-virtaan uunin kapeassa osassa olevan portaan kohdalla tai kapeassa kanavassa ja jotka on järjestetty liikutettavaksi lasivirran poikki suunnassa. Jäähdyttimet on tehty sellaisiksi, että ne eivät anna lasivirralle olennaista pystysuoraa komponenttia. Eräissä tapauksissa saattaa olla toivottavaa pitää jäähdyttimet paikallaan, so. sekoittamia ei pyöritetä eikä sormia liikuteta edestakaisin.

Joitakin keksinnön suoritusmuotoja selitetään seuraavassa esimerkin avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa 10 59576 kuvio 1 on kaaviollinen päällikuva keksinnön Huikaisen lasiammeuunin yhdestä muodosta, kuvio 2 on leikkaus kuvion 1 linjalta X-X, kuvio 3 on kaaviollinen päällikuva keksinnön mukaisen lasiuunin vaihtoehtoisesta suoritusmuodosta, kuvio 1+ on leikkaus kuvion 3 linjalta X-X, kuvio 5 on kaaviollinen päällikuva kuviossa 3 esitetyn lasiuunin osan muunnoksesta, kuvio 6 esittää pystyleikkauksen kuvion 3 uunista linjalta 6-6, kuvio T esittää kaavallisesti kuvion 1 lasiuunin s eko it inryhmän pyörimissuuntia, kuviot 8 ja 9 esittävät kuvioiden 1 ja 3 uunissa käytettävän sekoittimen vaihtoehtoisia muotoja, kuvio 10 esittää vaihtoehtoisia laitteita, joita voidaan käyttää kuvioiden 1 ja 3 uuneissa, kuviot 11 ja 12 esittävät vaihtoehtoisia kaksipoistokanavallisia konstruktioita, joita voidaan käyttää kuvioiden 1 ja 3 uuneissa.

Kuvio 13 esittää kaaviollisesti lämpötilaoloja keksinnön mukaisessa uunissa, kuvio li* esittää verrattavissa olevia lämpötilaoloja konventionaalisessa uunissa, kuvio 15 esittää suurennetussa mittakaavassa koostumusvaihteluita konventionaalisen lasilevyn keskiosassa ja kuvio 16 esittää samalla tapaa ns. float-menetelmällä valmistetun lasin keskiosaa keksinnön mukaisen selkeytyksen ja konditioinnin jälkeen.

Kuviot 1 ja 2 esittävät lasin valmistukseen käytettävän lasiuunin, ns. ammeuunin. Uuni käsittää pitkänomaisen rungon 10, joka on tehty tulenkestävästä aineesta sulan lasin sisään pitämistä varten. Uunissa on syöttöpää 11 lasinval-mistusaineksen vastaanottamiseksi ja poistopää 12, josta sulaa lasia otetaan poistokanavaa 13 myöten muovausprosessiin, kuten float-yksikköön (ei-esitetty). Lasiuunissa on suhteellisen leveä pääosa li* syöttöpään 11 vieressä. Leveä pääosa li* muodostaa sulat usvyöhykke en 15 ja selkeytys vyöhykkeen 16 ja päättyy seinään 17· Pääosaa lU seuraava uimin loppuosa 18 johtaa poistopäähän 12 ja muodostaa lasin suhteellisen kapean virtaustien 11 59576 eli -radan. Vaikka kapeassa loppuosassa 18 on eri levyslä osia, näistä jokainen on leveää pääosaa 14 kapeampi. Kapea osa 18 muodostaa konditiointivyöhykkeen 19 lasin konditioimiseksi ennen kuin se poistuu uunista. Leveä pääosa 14 on rakenteeltaan pääasiassa suorakulmainen ja siinä on jyrkkä porras, joka saa aikaan uunin rungon leveyden pienenemisen leveän osan 14 ja loppuosan 18 yhtymäkohdassa. Loppuosassa 18 on yhdensuuntaiset sivuseinät jyrkän portaan 20 muuttaessa kapean osan 18 leveydeltä. Kapean osan 18 poistopääs-sä on kavennettu alue 21, joka johtaa poistokanavaan 15·

Kuten kuvioissa 1 ja 2 esitetään, uunin rungon leveässäosassa on katto 22, sivuseinät 25 ja 24, syöttöpään päätyseinä 11 ja vastakkainen päätyseinä 17 kapean osan 18 vieressä. Syöttöpään päätyseinä 11 on varustettu täyttötaskulla 25, johon lasin valmistamiseen käytettävä kiintoaineinen raaka-aineeees syötetään syöttölaitteesta 26. Syöttöaines muodostaa kiinteän peitteen, joka kelluu sulan lasin 28 pinnalla. Syöttöainesta (raaka-aineseosta) sulatetaan jatkuvasti sulatusvyöhykkeeesä polttimolla, jotka on asennettu uunin vastakkaisille sivulle sulatus- ja selkeytysvyö-hykkeisiin sulan lasin yläpuolelle avautuviin aukkoihin 29 tai niiden läheisyyteen. Sulattuaan lasi kulkee myötävirtaan selkeytyevyöhykkeeseen 16, jossa lasi selkeytetään. Sen jälkeen lasi menee uunin kapeaan loppuosaan 18 kulkien konditiointivyöhykkeen 19 ja sitten poistokanavan 15 läpi muovausprosessiin. Lisäksi kapean loppuosan 18 pohja onprrastettu kahden eri syvyisen tason aikaansaamiseksi uunin osaan 18. Etu- eli tuloalueen 51 pohja sijaitsee samalla tasolla kuin uunin leveän osan 14 pohja antaen siten sulalle lasille saman syvyyden. Taka- eli kondltioitivyöhykkeessä 19 on korotettu pohja 52 pystysuoran nousuportaan 55 sijaitessa etu- ja taka-alueiden 51 ja 52 yhtymäkohdassa. Tästä on seurauksena suhteellisen matalan kanavan muodostuminen konditiointivyöhykkeen 19 läpi virtaavalle sulalle laeille. Sulaan lasimassaan on leveän pääosan 14 ja kapean loppuosan 18 yhtymäkohdan viereen asetettu matala poikittainen vesijäähdytteinen este 54· Tämä este voi muodostua kahdesta vesijäähdytteisestä putkesta, j otka sisentyvät uunin vastakkaisilta sivuilta, jolloin kumpikin putki on suorakulmaisen TT:n muotoinen molempien varsien eli haarojen ollessa pääasiassa toistensa kosketuksessa. Esteen 54 taakse, mutta vielä alueelle 51, on sijoitettu kuusi sekoitinta 55» jotka on järjestetty rinnatusten ulottumaan laeinvirtauekanavan poikki. Sekoittimet ovat pyöritettävissä pystyakselien ympäri yhteisellä käyttömoottorilla 56. Kuten kuvioissa 1 ja 2 on esitetty, sekoittimien 55 perään alueelle 51 on sijoitettu kaksi vesijäähdytteistä lieriömäistä jäähdytintä 57, jotka on järjestetty rinnakkain ulottumaan kapean lasinvirtauskanavan syvän osan poikki. Nämä jäähdyttimet 57 on järjestetty pyöritettäväksi samanaikaisesti pystyakselien ympäri käyttömoottorilla 12 59576 (ei esitetty). Tässä esimerkissä esitetyssä järjestelyssä kummankin jäähdytti-men suurennettu lieriömäinen alapää on upotettu sulan laein yläosaan» joka virtaa eteenpäin suhteellisen matalaan kondltiointivyöhykkeeseen 19* Jäähdytysvettä kuljetetaan jatkuvasti jäähdyttimien läpi samalla kun niitä pyöritetään. Kummankin jäähdyttimen 37 upotussyvyyttä voidaan säätää ja siirtää niitä sivuttaieesti uunin ulkopuolisella mekanismilla (ei-esitetty)» niin että lämpötilaprofiili lasin koko syvyydeltä ja leveydeltä voidaan saattaa haluttuun muotoon ennen kuin ksi menee kondltiointivyöhykkeeseen 19· Kuvioissa 1 ja 2 esitetyssä järjestelyssä on toinen vesijäähdytteinen este 38 asetettu kapeanosan 18 poikki jäähdyttimien 37 js portaan 33 välille. Este 38 on pääasiassa samanlainen kuin este 34* vaikka se ulottuukin syvemmälle sulaan lasiin.

Kuvioissa 3 ja. 4 esitetty lasiuunin vaihtoehtoinen konstruktio on pääasiassa samanlainen kuin edellä kuvioiden 1 ja 2 yhteydessä kuvattu ja samnalaiset osat onkin merkitty samoilla viitenumeroilla. Kuvioiden 3 ja 4 esimerkissä on uunin suhteellisen kapea osa 18 kuitenkin tasaleveä seinästä 17 uunin poistopäähän 12. Lisäksi on kuvioiden 3 js 4 suoritusmuodosta jätetty pois toinen vesijäähdytteinen este 38 ja uunin seinän 17 vieressä sijaitseva este 34 ulottuu syvemmälle sulaan lasiin,kuten kuviossa 6 on esitetty.Este 34 muodostuu kahdesta vesijäähdytteisestä putkesta» jotka sisentyvät uunin vastakkaisilta sivuilta» jolloin kumpikin putki on suorakulmaisen TT:n muotoinen molempien varsien eli haarojen pääasiassa koskettaessa toisiaan» kuten kuviossa 6 on näytetty. Nämä kaksi putkea on merkitty 34a ja 34b, ja kummankin putken vaakasuorat»päällekkäiset varret on merkitty 39 ja 40. Vartta 40 syötetään tuloputkesta 41 varren 39 ollessa liitetty poistoputkeen 42. Putket 41 ja 42 on aseteltavasti kiinnitetty aseteltaviin kannatuslaitteisiin 43* jotka on sijoitettu uunin vastakkaisten sivuseinien ulkopuolelle. Kuten kuviossa 6 on esitetty* putket 34a ja 34b on asetettu uunin pohjan yläpuolelle sijaitsemaan sulan lasin yläosassa. Kuten kuviosta 3 voidaan nähdä» nämä molemmat putket koskettavat toisiaan uunin keskiosassa ja on asetettu vinosti vastakkaisiin suuntiin uunin poikittaisviivaan nähden» niin että esteen keskikohta sijaitsee lähempänä uunin syöttöpäätä. Kuviossa 3 esitetyssä järjestelyssä on kaksi riviä sekoittimia 35» ja 35b* jolloin sekoitinrivissä 34b on neljä sekoitinta rinnakkain. Kuvioiden 1 ja 3 esimerkeissä käytetyt sekoittimet voivat olla samanlaisia ja jokaisen sekoitti-men alapäässä on siipi tai mela» joka on asetettu sulan lasin yläalueeseen. Kuten kuviossa 7 on esitetty kaikkien sekoittimien 35» siivet on asetettu toistensa suuntaisiksi ja käfttömoottori on järjestetty pyörittämään kaikkia 13 59576 sekoittimia samaan suuntaan ja samalla nopeudella, niin että ne pysyvät samassa vaiheessa. Kaikki sekoittimet ovat vesijäähdytteiset, ja kaksi vaihtoehtoista konstruktiota esitetään kuvioissa Θ ja 9. Kuviossa 3 esitetyssä konstruktiossa jokainen sekoitin käsittää putken 44 muodostaman silmukan, jolloin putki 44 liittää poistojohdon 45 tulojohtoon 46. Kuvio 9 esittää vaihtoehtoisen konstruktion, jossa silmukan rajaama tila on keski-levyn 47 täyttämä. Sekoittimia jäändytetään kuljettamalla vettä putken läpi.

Kuvioissa 3 ja 4 esitetty uuni on muutoin samanlainen kuin kuvioiden 1 ja 2 yhteydessä edellä kuvattu. Seuraavassa selitetään uunin toimintaa viitaten kuviossa 3 esitettyyn esimerkkiin. Sulatusvyöhykkeeseen 15 syötetty lämpö sulattaa syöttöaineksen ja saa aikaan nousevan lämpö-tilagradientin syöttöpäästä 11 myötävirtaan eli eteenpäin liikkuvaan lasimassaan. Nouseva lämpötilagradientti ulottuu sulan lasin maksimilämpö-tilaiseen kuumaan kohtaan, joka sijaitsee sulatusvyöhykkeen perässä. Lämpötiloja säädetään eelkeytysvyöhykkeessä laskevan lämpötilagradientin ylläpitämiseksi kuumasta kohdasta eteenpäin liikkuvassa sulassa lasissa. Nämä lämpötilagradientit synnyttävät eteenpäin- ja paluuvirtaukset sulaan lasimassaan. Ne on osoitettu nuolilla kuviossa 4· Selkeytys vyöhykkeessä 16 tapahtuu kuuman lasisulatteen eteenpäinvirtaus lasin yläalueessa ja paluuvirtaus syöttöpäätä kohti lähellä uunin pohjaa. Tällä paluuvirralla on matalampi lämpötila kuin eelkeytysvyöhykkeessä olevan lasin yläosalla, minkä vuoksi se pyrkii suojaamaan uunin pohjassa olevia tulenkestäviä aineita. Lisäksi kuuman lasin palaaminen kuumasta kohdasta sulatusvyöhykettä kohti saa aikaan lisälämmön tuomisen tulevan syöttöaineksen sulattamista varten. Konditiointi-vyöhyke 19 on suhteellisen matala ja uunia käytetään niin, että lasin virtaus konditidntivyöhykkeen läpi tapahtuu poistopäätä 12 kohti. Näin ollen ei tapahdu paluuvirtausta konditiointivyöhykkeen läpi takaisin selkey-tysvyöhykettä 16 kohti. Virtausradat alueella 31 matalan kanavan lö etuosassa on osoitettu nuolilla kuviossa 4· Virtausradat on samalla tavalla merkitty kuvioon 2. Vesijäähdytteinen este 34 on asetettu sellaiselle korkeudelle, että se säätää lasin yläkerrosten eteenpäinvirtauksen matalaan kanavaan 18. Este ei ulotiniin alas, että se mainittavasti estäisi paluuvirtausta uunin pohjalla alueesta 31 takaisin selkeytysvyöhykkeeseen 16. Sekoittimet 35a ja 35h on myös järjestetty vaikuttamaan yksistään eteenpäin kohti konditiointivyöhykettä 19 liikkuvaan lasivirtaan. Paluuvirtaus portaan 33 luota takaisin selkeytysvyöhykettä 16 kohti kulkee sekoittimien 35a ja 35b alapuolella.

On ymmärrettävissä, että este 34 (ja kuvion 1 esimerkissä oleva este 38) toimii fysikaalisena esteenä, joka säätelee sulan lasin eteenpäin- 14 59576 virtausta pois selkeytysvyöhykkeestä 16. Sulan laein yläkerrosten eteenpäin-kulkunopeutta vähennetään, niin että lasi saa enemmän aikaa ahsorboidakseen riittävästi lämpöä ja selkeytyäkseen tyydyttävästi uunin selkeytysvyöhykkeestä. Lisäksi este saa aikaan sekundaarisia kiertovirtoja selkeytysvyöhykkeessä. Lisäksi este saa aikaan sekundaarisia kiertovirtoja selkeytysvyöhykkeessä, niin että sulaa lasia palautetaan paluuvirtausrataa pitkin pikemminkin esteen alueelta kuin sen takana olevalta kylmemmältä alueelta. Saamalla aikaan tämä paluuvirtaus aikaisemmassa vaiheessa palaava lasi on kuumempaa, niin että polttimilta vaaditaan vähemmän lämpöä tyydyttävän sulatuksen ja selkeytyksen saavuttamiseksi. Lisäksi este 34 jonkin verran estää lämpöä kulkemasta eteenpäin liikkuvassa lasivirrassa konditiointivyöhykkeeseen.

Koska konditiointivyöhyke suorittaa sulan lasin jäähdyttämisen, niin että lasi on sopivassa termisessä tilassa tullessaan seuraavaan muovausprosessiin, tämä vähentää konditiointivyöhykkeessä tarvittavaa jäähdytystä ja mahdolli-sestaa lyhyemmän konditiointivyöhykkeen käyttämisen.

Tämä voidaan nähdä kuvioista 13 ja 14* jotka esittävät rinnakkain tunnetun uunikonstruktion ja esillä olevan keksinnön mukaisen uunikonstruk-tion. Kuviossa 14 esitetään tunnettu uuni,jonka pääosa 10 lähtee syöttöpääs-tä 11 ja muodostaa sulatusvyöhykkeen 15 ja selkeytysvyöhykkeen 16. Lämpöä syötetään aukkojen 29 läpi. Pääosa 10 on uuman 48 kautta yhteydessä sen (10) kanssa saman levyiseen konditiointivyöhykkeeseen 19* Tämän jälkeen on järjestetty poistokanava 13· Lasin syvyys on vakio kaikissa vyöhykkeissä 15,16,19· Kuvio 13 esittää puolestaan kaaviollisesti esillä olevan keksinnön mukaisen uunin, jolla on sama kokonaispituus kuin kuvion 14 uunilla. Kuvion 13 uunin pääosa 10 on kuitenkin yhteydessä takaosaan 18, joka johtaa poisto-kanavaan 13 ja on kapeampi kuin pääosa 10 ja jossa on uunin pohjassa sijaitseva porras 13* On ymmärrettävissä, että lasiammeuuniin aikaansaadut erityiset lämpötilaolot voivat muuttua riippuen useista tekijöistä, Joihin kuuluu esim. valmistettava lasityyppi. Esillä olevan keksinnön vertaamiseksi tunnetun tyyppisellä lasiammeuunilla saavutettuihin tuloksiin on valittu kuitenkin erityinen esimerkki, jossa valmistettavalla lasilla on emilainen sooda-kvartsi-kalkkikoostumuB, jota käytetään tasolasin valmistuksessa. Kuviossa 14 esitetyssä esimerkissä tulopäässä oleva lasi kuumennetaan kohdassa A lämpötilaan 1500°C - 10°C ja tämä lämpötila nousee uunin kuumassa kohdassa B vallitsevaan lämpötilaan 1590°C - 5°C. Selkeytysvyöhykkeessä tapahtuvan selkeytyksen jälkeen lasi menee uumaan 48, jolloin lämpötila voi uuman 40 edessä olevaesa kohdassa C olla 1375°C - 10°C. Uumasta ulos tulevan ja konditiointivyöhykkeeseen 19 menevän lasin lämpötila voi olla alueella 1280°C i 10°C kohdassa D. Lasi jäähdytetään sen kulkiessa konditiointi- 15 59576 vyöhykkeen läpi ja ne menee poistokanavaan 13 lämpötilan ollessa 1090°C -10°C kohdassa E.Samassa esimerkissä, kun käytetään esillä olevan keksinnön mukaista kuviossa 13 esitettyä uunia, syöttöpäässä oleva lasi kuumennetaan tässäkin lämpötilaan 1500°C - 10°C kohdassa A ja sen jälkeen lämpötila nousee arvoon 1590°C - 5°C kuumassa kohdassa B. Tässä tapauksessa selkeytys- vyöhyke ulottuu kuitenkin pitemmälle virtaussuuntaan, kuten voidaan nähdä uunin leveämmän osan 10 pään muodostavan seinän 17 sijainnista. Leveästä osasta poistuvan lasin lämpötila voi olla 1365°C i 10°C kohdassa C. Portaan 33 yli kulkevan lasin lämpötila voi olla alueella 1200°C - 25°C kohdassa D. Konditiointivyöhykkeen läpi virratessaan lasia lisäjäähdytetään , jolloin sen lämpötila on 1090°C - 10°C kohdassa E sen tullessa poistokanavaan 13· Täten on selvää, että esillä olevan keksinnön mukaan lasi jäähdytetään nopeammin lämpötilojen 1365°C ja 1200°C välillä kuin ennen tapahtui.

Tämä saadaan aikaan kapean kanavan syvään osaan sijoitetuilla jäähdytys-elimillä. Se on myös mahdollistanut melkoisesti lyhentää seinän 17 ja poistokanavan 13 välistä etäisyyttä ja siten konditiointivyöhykkeen pituutta. Uunin tietyssä kokonaispituudessa tämä on mahdollistanut suurentaa sulatus-ja selkeytysaloja ja kuten kuviosta 13 voidaan nähdä, tämä on sallinut lisätä kuumennusaukkojen lukua, niin että suurempi syötös voidaan sulattaa .ja selkeyttää samassa uunin pituudessa. Lisäksi kuvion 13 mukaisessa konstruktiossa tapahtuu lasin paluuvirtaus selkeytysvyöhykettä 16 kohti portaan 33 luota, missä sen lämpötila on 1200°C. Lämpötila portaan 33 kohdalla esitetään ko# tapauksessa 1200°C*ksi, mutta kuvattuja jäähdytyselimiä käyttäen on mahdollista saavuttaa melko laaja lämpötila-alue portaan kohdalla. Esillä olevassa tapauksessa kvartsi-sooda-kalkkilasia käytettäessä on mahdollista jäähdyttää lasi 1365°C suuruusluokkaa olevasta selkeytyslämpötilasta 1175°c - 1225°C lämpötila-alueeseen, mikä todistaa keksinnön joustavuuden, joka johtuu kapean kanavan syvään osaan sijoitettujen jäähdytyselimien käytöstä. Mahdollista lämpötila-aluetta ja lämpötilan alenemaa voidaan tietysti jossain määrin muuttaa lasin koostumuksen muuttuessa. Kuviossa 14 esitetyssä tunnetussa uunissa ei tälläinen suuri muutos ole mahdollinen ja kohdassa, jossa lasi poistuu uumasta, voidaan saavuttaa vain suuruusluokkaa 1270 - 1290°C oleva alue muuttamalla täysin olosuhteita uunissa. Esillä olevan keksinnön mukaisessa uunissa voidaan kuitenkin muuttaa lämpötilaa portaan luona paljon laajemmissa rajoissa jäähdytyselimien tarkoituksenmukaisella valinnalla muuttamatta lainkaan koko uunin toimintaolosuhteita. Kuviossa 14 esitetyssä tunnetussa konstruktiossa paluuvirtaus tapahtuu konditiointi-vyöh.ykkeen 19 poistopääs-t-ä, jossa on paljon alempi lämpötila, niin että selkeytysvyöhykettä 16 kohti liikkuvat paluuvirrat tulevat paljon kylmemmältä lasin alueelta ja siksi vaativat enemmän uudelleenkuumennusta.

16 59576

On siis ymmärrettävissä, että esillä olevaa keksintöä käyttämällä voidaan määrätyn kokoisesta lasiuunista saatavissa olevaa kokonaistuottoa lisätä verrattuna konventionaalisella, kuviossa 14 esitetyn tyyppisellä uunilla saatuihin tuloksiin. Tästä esimerkkinä kuviossa 14 esitetyn tyyppinen uuni voidaan suunnitella ja rakentaa maksimituottoon 2000 tonnia/viik-ko, kun kokonaispituudeltaan sama esillä olevan keksinnön mukainen uuni, kuten kuviossa 13 esitetty, voi sitä vastoin tuottaa 2500 tonnia/viikko.

Eikä ainoastaan ole parannettu viikkotuotantoa tonneissa, vaan myös lämpö-hyötysuhdetta (so. sulan lasin määrättyyn tuotantoon tarvittava lämpömäärä). Esim. jos kuvion 13 mukaista uunia käytetään antamaan sama tuotanto tonneis-sa/viikko kuin kuviossa 14 esitetty uuni, voidaan saavuttaa 5-10 $ suuruusluokkaa oleva termisen hyötysuhteen parannus. Tämän parannuksen ansiosta tarvitaan vähemmän lämpöyksikköjä jokaisen lasisulatetonnin tuottamiseksi. Esillä olevaa keksintöä käyttäen saavutettu lämpöhyötysuhde suurenee lisättäessä uunin tuotantoa/aikayksikkö. Jos kuviossa 13 esitettyä uunia käytetään tuottamaan 2300 tonnia/viikko, arvioidaan saavutettavan 15-20 $ suurempi lämpöhyötysuhde. Jos kuviossa 13 esitetyn uunin tuotto nostetaan 2500 tonniin/viikko, arvioitu parannettu lämpöhyötysuhde kuvion 14 uunin 2000 tonnin suorituskykyyn perustuen on 20-25 $ suuruusluokkaa. Nämä numeroarvot perustuvat tapaukseen, jossa kuviossa 14 esitetyn uunin suurin mahdollinen tuotto on 2000 tonnia/viikko, mistä syystä ei voida tehdä suoraa vertausta lukuun ottamatta 2000 tonnin ja sitä pienempiä viikkotuotantoja.

Esillä oleva keksintö ei ainoastaan mahdollista tuoton lisäämistä ja lämpöhyötysuhteen parantamista, vaan myös antaa parempilaatuista lasia. Tiedetään, että koostumusvaihtelut uunista poistuvassa sulassa lasissa voivat aiheuttaa optisia vikoja myöhemmin valmistettavaan lasiin. Tästä puhutaan esim. US-patentissa 3 694 859· Optisten vikojen vähentämiseksi minimiin on toivottavaa, että syntyviä, koostumukseltaan erilaisia lasikerroksia on niin vähän kuin mahdollista Ja että niiden koostumusvaihtelut ovat mahdollisimman vähäiset ja että kerrokset ovat edullisesti kuvioinniltaan yhdenmukaiset ja lasin pintojen suuntaiset. On kuitenkin hyvin tunnettua, että sellaisessa float-lasissa esiintyy epätoivottavaa poikkeavuutta keskustassa ("centre feature"), jossa koostumukseltaan erilaiset kerrokset muodostavat ei-toivotun kuvioituksen, joka johtaa optisiin vikoihin. Esimerkki tästä aiemmin esiintyneestä tilanteesta esitetään kuviossa 15. Se on kuitenkin merkittävä vastakohta kuviossa 16 esitetylle esillä olevalla ksksinnöllä saavutetulle tuloksella. Niinpä kuviosta 16 voidaan nähdä, että koostumukseltaan erilaiset lasikerrokset eivät muodosta ei-toivottua keskeltä poikkeavaa kuvioitusta ("centre feature pattern"), joka on ennen ollut yleinen 17 59576 float-lasisea. Koostumukseltaan erilaiset kerrokset ovat pääasiassa lasin pintojen suuntaiset ja ladssa on vain vähän koostumukseltaan toisistaan poikkeavia kerroksia ja koostumusvaihteluista johtuvaa viivojen vahvuutta on vähennetty. Muutoksen peruskuvioinnissa arvellaan johtuvan virtauksen muutoksesta sulassa lasimassassa, joka puolestaan johtuu uunin uudesta ra-kenteesta ja koostumuspoikkeamaviivojen lukumäärän ja vahvuuden vähenemisestä näihin eri virtoihin uunissa kohdistuvan sekoitusvaikutuksen ansiosta. Sekoittimet 35a on järjestetty auttamaan lasin homogenoitumista ja ohentamaan sulan lasin eteenpäin liikkuvia lerroksia aiheuttamatta lasivirran pystysuoraa siirtymistä. Ne saavat myös aikaan jonkinasteista sulan lasin jäähtymistä alueella 31 ennen sen saapumista konditiointivyöhykkeeseen.

Keksintöä ei rajoiteta kuvioissa 1,2»3 ja 4 esitetyn esimerkin yksityiskohtiin. Esim. uunin kapean osan 18 ja leveän osan 14 yhtymäkohtaa voidaan modifioida kuviossa 5 esitetyllä tavalla. Tässä tapauksessa suhteellisen kapean osan 18 etualueella 31 on kaksi sekoitinryhmää 35a ja 35b, joiden sekoittimet on järjestetty pyörimään vastakkaisiin suuntiin. Kuvion 1 yhteydessä kuvattujen lieriömäisten jäähdyttimien käytön sijasta saadaan lisäjäähdytystä aikaan vyöhykkeessä 31 käyttämällä kahta edestakaisin liikkuvaa vesijäähdytteistä sormea 49 ja 50,jotka on upotettu eteenpäin virtaa-vaan lasiin ja ulottuvat vaakasuorasti kapean kanavan 18 poikki poikittais-viivaa pitkin. Lisäksi tässä modifikaatiossa suhteellisen kapealla osalla 18 on yhdensuuntaiset sivut 18a sen ja leveän osan 14 yhtymäkohdan vieressä, Nämä yhdensuuntaiset sivut 18a lähestyvät portaasta 33 lähtien toisiaan ja johtavat vielä kapeampaan suuntaissivuiseen kanavaan 18b. Kapeneva osa ja sitä seuraava kapea osa 18b muodostavat konditiointivyöhykkeen. Suuntaissi-vuinen kapea osa 18b voi tässä tapauksessa olla hyvin lyhyt.

Kuvioissa 2 ja 4 esitetyssä konstruktiossa uunin pääosan katon 22 laskeva porras (päätyseinäosa) päättyy uunin kapean osan 18 katon 30 korkeudella. On kuitenkin mahdollista muodosteta riippuseinä 51, kuten kuviossa 10 on esitetty, molempien katto-osien 22 ja 30 liittymäkohtaan. Tämä riippuseinä 51 on uunin koko leveyden mittainen ja päättyy pääasiassa samalla korkeudella kuin vesijäähdytteisen esteen 34 yläreuna. Minimoimalla seinän 51 ja esteen 34 väli on mahdollista saada aikaan jonkinlainen kaasusulku sel-keytysvyöhykkeen 16 ja sen jälkeisen uunin osan välille· Lisäksi seinä 51 merkittävästi vähentää säteilyn siirtymistä jäähdytysosaan mahdollistaen siten vähäisemmän vesijäähdytyksen käytön uunin kapean osan alkupäässä. Täydellinen sulku voidaan saada aikaan asettamalla platinametallista tai -seoksesta valmistettu levy seinän 51 alapään ja sulan lasin pinnan vä- j liin.

i 18 59576

Kuvioissa 1 ja 5 esitetyssä konstruktiossa on uunin sulatus- ja selkey-tysosa 10 järjestetty syöttämään yhtä konditiointivyöhykettä. Osasta 10 on kuitenkin mahdollista syöttää kahta tai useampia rinnakkaisia konditioin-tivyöhykkeitä ja tästä esitetään kaksi vaihtoehtoista järjestelyä kuvioissa 11 ja 12. Molemmissa näissä järjestelyissä uunin pääosasta 10 lähtee kaksi kapeaa °eaa 32 ja 33 uunin poistopäätä k>hti· Kumpikin kapea osa eli kanava 52 ja 53 on varustettu portaalla 33» joka muodostaa syvän etuosan ja matalan takaosan,jossa virtaus tapahtuu kokonaisuudessaan uunin poistoaukon suuntaan. Kummassakin kanavassa 52 ja 53 on kaksi riviä sekoittimia ja lieriömäisiä jäähdyttimiä, kuten edellä kuvioiden 1 ja 3 yhteydessä on kuvattu. Kuviossa 11 esitetyssä konstruktiossa vesijäähdytteinen este on vaakasuora vesijäähdytteinen putki 34» joka ulottuu uunin 10 leveän pääosan koko leveyden poikki heti molempien kapeiden kanavien 52 ja 53 edessä. Esteen 34 muoto ja asetus voi olla samanlainen kuin edellä kuvattiin kuvion 1 tai 3 yhteydessä. Kuviossa 12 esitetty eeimerkki on pääasiassa samanlainen, vaikka tässä tapauksessa on uunin leveän osan koko leveyden poikki ulottuvan suuren vesijäähdytteisen putken 34 sijasta järjestetty kumpaakin kanavaa 52 ja 53 varten erillinen vesijäähdytteinen este 34* joka on sijoitettu lyhyelle etäisyydelle sisäänpäin kapean kanavan tuloaukosta.

Vaikka este 34 on kuvioissa 2, 4 ja 6 esitetty asetetuksi siten, että sen yläpinta sijaitsee pääasiassa samalla tasolla kuin sulan lasin pinta, esteen 34 yläpinta voi kuitenkin eräissä tapauksissa ulottua sulan lasin pinnan yläpuolelle ja tällöin este voi muodostaa laitteen mahdollisen saastuttavan aineen kuorimiseksi pois sulatteen pinnalta. Vaikka kuviossa 6 on kummankin putken 34 ylä- ja alavarret eli -haarat esitetty toistensa ja lasin pinnan suuntaisiksi, ne voidaan muotoilla niin, että ne lähenevät toisiaan tai etääntyvät toisistaan kanavan keskiosaa kohti. Kuvioissa 1 ja 3 este 34 ulottuu vaakaeuorasti kapean hyvän kanavan 18 koko leveyden poikki ja sen molemmat puoliskot on asetettu vinosti uunin poikkisuuntaan nähden. Este voidaan kuitenkin asettaa johonkin muuhun vinoon asentoon ja voi eräissä tapauksissa olla kohtisuorassa virtaussuun-taa vastaan kuten kuvioissa 11 ja 12 on esitetty.

Vaikka kuvioissa 8 ja 9 esitetyissä sekoittimissa on siipiä tai meloja joissakin tapauksissa saattaa olla mahdollista käyttää lieriömäisiä sekoittimia, joissa ei ole lainkaan siipiä tai meloja. Eräissä tapauksissa saattaa myös olla toivottavaa käyttää jäähdytyslaitteita konditiointivyöhykkeessä 19. Niissä tapauksissa,joissa konditiointivyöhykkeessä 19 on i portaan takana osa, joka on välittömästi portaan edessä olevaa osaa 19 59576 leveämpi, voi olla edullista sijoittaa reunankuumeimuselementtejä lähelle lasin pintaa portaan takana olevaan matalaan alueeseen konditiointivyö-hykkeen lasivirran reunojen ja keskustan välisten lämpötilaerojen pienentämiseksi.

Kuviossa 2 esitetyssä esimerkissä on jäähdyttimet 57 upotettu niin syvälle sulaan lasiin, että jokaisen jäähdyttimen alapää sijaitsee juuri ja juuri alueen 51 alaosassa liikkuvan paluuvirran yläpuolella. On kuitenkin toivottavaa, että kaikkien jäähdyttimien upotussyvyyttä ja asemaa sivusuunnassa voidaan säätää eli nuuttaa uunin ulkopuolisilla mekanismeilla (ei-esitetty) niin että lämpötilaprofiili sulan lasin syvyys- ja leveys-suunnassa voidaan saattaa haluttuun muotoon.

Tässä on kuvion 15 yhteydessä esitetty esillä olevan keksinnön mukaisesti toimivan uunin tietyissä kohdissa esiintyviä lämpötiloja. Tässä erityisessä esimerkissä portaan ohittamassa olevalle sulalle lasille valittu lämpötila 1200®C suuruusluokkaa. Lämpötilan valinta kyseeseen tulevista mahdollisuuksista määräytyy useista tekijöistä mukaan lukien uunin käyttöolosuhteet ja sen matalan takaosan mitat, johon sula lasi virtaa portaan ylitse. Kuten yllä sooda-kalkki-kvartsilasin osalta mainittiin, sulan lasin lämpötila sen kulkiessa portaan yli voidaan valita alueelta 1175 - 1225°C. Tämä alue muuttuu jonkin verran lasin koostumuksen muttu-essa. Yllä mainittujen tekijöiden lisäksi on valittaessa lämpötilaa, johon sula lasi jäähdytetään ennen kuin se saavuttaa portaan, otettava huomioon, että on vältettävä tai huomattavasti vähennettävä joko kuplien tai tulenkestävien aineiden saastuttamismahdollisuutta, joka johtuu sulan lasin tilasta ja lämpötilasta sen joutuessa kosketukseen uunin matalan takaosan muodostavien tulenkestävien aineiden kanssa.

Matala osa on esitetty varustetuksi tulenkestävällä pohjalla. Vaihtoehtona on erottaa tämän vyöhykkeen läpi virtaava sula lasi koko vyöhykkeeltä tai sen osalta tulenkestävästä pohjasta kerroksella sulaa metallia, joka voi sopivasti olla tinaa tai jotakin sen seosta. On välttämättä pidettävä huoli siitä, että vähennettäessä tällä tavalla tulenkestävien aineiden saastutusmahdollisuuksia käytetty metalli tai sen seos ei kulkeudu saasteena lasiin, jolloin päätekijänä tässä on sen lämpötilan valinta, johon sula lasi jäähdytetään ennen kuin se menee matalaan osaan.

Claims (8)

1. 20 59576
2. 1. Menetelmä lasin valmistamiseksi syöttämällä lasinvalmistusainesta lasi-ammeuonin syöttöpäähän, sulattamalla ainekset ammeuunin syöttöpäässä olevassa sulatusvyöhykkeessä, selkeyttämällä sula lasi suhteellisen leveässä selkeytys-vyöhykkeessä sulatusvyöhykkeestä alavirtaan ja aikaansaamalla selkeytysvyöhykkee-seen sellaiset lämpötilaerot, että syntyy sulan lasin sekä ylempi eteenpäin suuntautuva virtaus että alempi paluuvirtaus tässä vyöhykkeessä, sekä kond.itionoimalla sula lasi suhteellisen kapeassa ja matalassa konditioimisvyöhykkeessä ammeuunin poistopäässä niin, että sula lasi, joka poistetaan ammeuunista on valmista alistettavaksi muovausprosessiin samalla kun konditionointivyöhykkeessä oleva lasi saatetaan, ilman olennaista paluuvirtausta, virtaamaan vain ammeuunin poistopäätä kohden, ja sulan lasin eteenpäin suuntautuvan virtauksen nopeutta selkeytysvyöhykkeestä konditionointivyöhykettä kohden säädellään, tunn ettu siitä, että lasi selkeytysvyöhykkeen ja kondit,ionointivyöhykkeen välissä saatetaan kulkemaan väli-vyöhykkeen kautta, joka on kapeampi, mutta yhtä syvä kuin selkeytysvyöhyke, ja jota konditionointivyöhykettä vastaan rajaa pystysuora tai lähes pystysuora porras niin, että välivyöhykkeessä esiintyy sekä ylempi eteenpäin suuntautuva virtaus että alempi paluuvirtaus ja että porras pääasiassa muodostaa paluuvirtauksen ala-virran puoleisen rajan.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulan lasin eteenpäin suuntautuva virtaus jäähdytetään välivyöhykkeessä.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, valmistetun lasin ollessa sooda/kalkki)kvartsi-lasia, tunnettu siitä, että sulan lasin eteenpäin suuntautuva virtaus jäähdytetään välivyöhykkeessä n. 1365°C selkeytyslämpötilasta lämpötilaan, joka sisäänvirtauksessa konditionointivyöhykkeeseen on 1175-1225°C. U. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulan lasin eteenpäin suuntautuvaa virtausta välivyöhykkeeseen säätelee sulaan lasiin sovitettu este, joka sijaitsee poikittain eteenpäin suuntautuvaan virtaukseen nähden.
5. 5. Laite lasin valmistamiseksi patenttivaatimuksessa 1 esitetyn menetelmän mukaan, ja joka laite käsittää pitkänomaisen ammeuunin sulaa lasia varten, jossa on tulopää la sinvalmi st ukseen tarvittavien aineksien vastaanottamiseksi, mainittujen ainesten sulattamiseen tarkoitettu sulatusvyöhyke (15) tulopäässä, ja sulan lasin selkeyttämiseksi alavirtaan sulatusvyöhykkeestä selkeytysvyöhyke (l6), joka ulottuu yli koko ammeuunin leveyden sekä on tarpeeksi syvä sallimaan sulan lasin sekä ylenmän eteenpäin suuntautuvan virtauksen että alemman paluuvirtauksen, sekä kon-ditionointivyöhyke (19) ammeuunin poistopäässä selkeytetyn lasin tarkoituksenmukaista konditionointia varten, ennenkuin se otetaan ulos ammeuunista joutuakseen muovai-luprosessin kohteeksi, konditionointivyöhykkeen (19) olleessa huomattavasti kapeampi 21 59576 kuin selkeytysvyöhyke (l6) ja jonka pohja (32) on korotettu matalan konditionoimis-kanavan muodostamiseksi, jossa sula lasi voi,ilman merkittävää paluuvirtausta,virrata ammeuunin poistoaukkoa kohden, ja virtausta sääteleviä elimiä on sovitettu säätämään lasin eteenpäin suuntautuvaa virtausta ulos selkeytysvyöhykkeestä, tunnettu siitä, että ammeuunissa on välivyöhyke (31), joka sijaitsee selkeyttämis-vyöhykkeen (16) ja konditionointivyöhykkeen (19) välissä, välivyöhykkeen ollessa kapeampi, mutta yhtä syvä kuin selkeytys vyöhyke, sekä jota rajoittaa konditionointivyöhykkeen suhteen kohtisuora tai melkein kohtisuora porras (33) niin, että lasin sekä ylanpää eteenpäin suuntautuvaa virtausta että alanpaa paluuvirtausta voi tapahtua välivyöhykkeessä, ja että mainittu porras (33) pääasiallisesti muodostaa paluuvirtauksen alavirran puoleisen rajan.
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunn ettu siitä, että virtausta säätelevät elimet käsittävät sulun (3^), joka on sovitettu lasisulaan säätelemään mainittua sulan lasin eteenpäin suuntautuvaa virtausta välivyöhykkeessä (31) ja konditionointivyöhykkeessä (19).
7. 7· Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että sulku (3M on vesijäähdytteinen ja sijaitsee lasin virtausradan keskialueeseen nähden poikittain.
8. 8. Patenttivaatimusten 5~7 mukainen laite, tunnettu siitä, että konditionointivyöhyke (19) ja välivyöhyke (31) on jaettu kahdeksi kapeaksi altaaksi (52, 53), jotka vierekkäin pistävät esiin samasta selkeytysvyöhykkeestä. 22 59576