FI71116B - Foerfarande foer drivning av en glashaerdningsanlaeggning och glashaerdningsanlaeggning foer utfoerande av foerfarandet - Google Patents

Description

1 71116

Menetelmä lasinkarkaisulaitteiston käyttämiseksi ja lasin-karkaisulaitteisto menetelmän suorittamiseksi.

Förfarande för drivning av en glashärdningsanläggning och glashärdningsanläggning för utförande av förfarandet.

Keksintö koskee menetelmää lasinkarkaisulaitteiston käyttämiseksi, johon laitteistoon kuuluu: - lastausosasto, - kuumennusuuni, jonka muodostaa lämpöeristetty kammio, jossa on kuumennusvastukset, - sammutus- ja jäähdytysosasto, jossa on ilmanpuhallussuutti-milla varustetut jäähdytyslaitteet, - purkausosasto, - lasinkulkusuuntaan nähden poikittaisten vaakatelojen muodostamat kuljettimet kussakin osastossa ja uunissa, - kuljettimien käyttölaitteet, - kytkinlaitteet eri kuljettimien käyttämiseksi yhdessä tai erikseen; ja jossa menetelmässä uunin kuljetinta oskilloidaan edestakaisin samalla kun lasilevyjen kuumennus karkaisulämpötilaan suoritetaan ja vastaavasti sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetinta oskilloidaan edestakaisin samalla kun lasilevyjen sammutus suoritetaan.

DE-patenttijulkaisusta 704 219 tunnetaan tällainen lasinkar-kaisulaitteisto, jossa on ensimmäinen indeksijakso, jonka aikana kuljettimia oskilloidaan uunissa olevan lasilevykuor-man kuumentamiseksi samalla kun sammutus- ja jäähdytysosastos-sa oleva lasilevykuorma karkaistaan ja jäähdytetään, ja toinen indeksijakso, jonka aikana molemmat kuljettimet suorittavat yhden pitkän kuljetusiskun lasilevykuorman siirtämiseksi uunista jäähdytysosaan. Koska keskenään yhteenkytketyt uunin ja jääh-dytysosan kuljettimet ovat käytetyt samalla nopeudella, ei uunin ja jäähdytysosan välille saada tehollista pituuseroa, vaikka se olisi toivottavaa, jotta toisaalta uunille saadaan riittävä tehollinen pituus ja toisaalta siitä riippumatta jäähdytysosa voidaan tehdä mahdollisimman lyhyeksi ja halvaksi.

2 71116

Pitkä, jatkuvatoiminen uuni, johon liittyy lyhyt, oskilloi-valla kuljettimella varustettu sammutus- ja jäähdytysosa, on tunnettu US-patenttijulkaisusta 2,140,282. Kuitenkin pienehköillä tuotantosarjoilla, kun karkaistavien lasilevyjen dimensiot usein muuttuvat, on toivottavaa, että myös uuni toimii oskilloivasti, koska silloin se on nopeammin ja helpommin mukautettavissa muutoksiin.

Hakijan GB-patenttijulkaisussa 1,527,782 on esitetty ratkaisu, jossa sekä uunin että sammutus- ja jäähdytysosaston kuljettimet toimivat oskilloivasti toisiinsa kytkettynä, mutta sammutus- ja jäähdytysosasto on uunia lyhyempi. Tarvittava nopeusero kuljettimien välillä saatiin aikaan alennusvaihteen avulla.

Toisena ratkaisuna samalle ongelmalle on US-patenttijulkaisussa 3,994,711 esitetty, että uunin ja sammutus- ja jäähdy-tysosaston kuljettimet varustetaan omilla erillisillä käyttölaitteillaan, jolloin kuljettamia voidaan käyttää toisistaan riippumattomasti ja siten voitiin välttää uunin ja sammutus-ja jäähdytysosaston tai niissä olevien lasilevykuormien pituuserojen aiheuttamat ongelmat. Kuljettimien riippumattomien käyttöjen avulla voitiin kummankin kuljettimen iskunpituus valita kulloisenkin tarpeen mukaan toisesta riippumatta, siis joko saunan tai eri suuruiseksi tilanteesta riippuen. Vastaavanlainen ratkaisu on esitetty jo 1930 DE-patenttijulkaisussa 511,244, jossa esijäähdytysosaston ja jäähdytysosaston oskilloivasti käytettyjen kuljettimien käyttämiseksi erilaisilla nopeuksilla ehdotetaan kuljettimia käytettäväksi toisistaan riippumattomasti.

Näytti siis ilmeiseltä, että kuljettimille tarvitaan toisistaan riippumattomat erilliskäytöt, jotta onngelma eri pituisten osastojen ja lisäksi eri pituisten lasilevykuormien aiheuttamasta kuljettimien eripituisesta oskillointitarpeesta voitiin ratkaista.

3 711 1 6

Saraa ongelma voitiin kuitenkin ratkaista myös ilman kuljettimien riippumattomia erilliskäyttöjä. Hakijan DE-patenttijulkaisussa 3,035,591 ja vastaavassa GB-patenttijulkaisussa 2,059,941 on kuvattu järjestelmä, jossa kuljettimia käytetään mekaanisesti yhteen kytkettynä ja toisistaan riippuvaisesti yhdellä käyttömoottorilla. Siirtyminen riippumattomasta erilliskäytöstä yksimoottorikäyttöön oli mahdollista perustamalla järjestelmän toiminta uudella periaatteella toimivaan liikkeiden ohjaukseen. Sen mukaisesti hankitaan tarkka tieto kunkin lasilevykuorman pituudesta ja samalla kun jatkuvasti seurataan liikutettavan lasilevyn paikkaa, mikroprosessorilla lasketaan etukäteen ohjearvot lasilevykuorman liikkeille. Lasketaan mm. se välityssuhde, jolla kuljettimet kytketään mekaanisesti yhteen käyttölaitteeseen. Verrattuna US-patentti-julkaisusta 3,994,711 tunnettuun kaksimoottorikäyttöön, voitiin tällä ratkaisulla olennaisesti yksinkertaistaa laitteiston rakennetta ja pienentää käyttölaitteiston kustannuksia, koska kaksi riippumattomasti ohjattua, mutta kuitenkin keskenään synkronoitavaa tasavirtamoottoria ohjausjärjestelmineen on noin viisi kertaa kalliimpi kuin yksi vaihtovirtamoottori siihen liittyvine hydraulisine variaattoreineen, jolla moottorin yhteen suuntaan tapahtuva pyöriminen voidaan muuttaa edestakaiseksi halutulla nopeudella ja halutulla iskunpituu-della.

Myös tässä keksinnössä käytetään hyväksi yhtä käyttömootto-ria, jolloin voidaan käyttää yksinkertaista ja halpaa hyd-raulivariaattoria ja sen ohjaussysteemiä, koska ei ole tah-distusvaikeuksia. Normaalia hydraulivariaattoria ei voi kytkeä rinnan toisen samanlaisen hydraulivariaattorin kanssa, koska pienikin kierroslukuero siirtää kaiken kuorman suuremmalla kierrosluvulla toimivalle hydraulivariaattorille.

Kun toisaalta karkaisuprosessi ei vaadi lainkaan tarkkaa nopeudensäätöä (5 %:n nopeustarkkuus on jo täysin riittävä), niin erikoisratkaisut kahden hydraulivariaattorin yhteenkyt-kemiseksi olisivat suhteettoman kalliita kaksien laitteiden ja erityisen tarkan säätötarpeen vuoksi. Lisäksi tällaiset 4 η Ί Λ Λ < ι ι ι ι Ο järjestelmät ovat monimutkaisia ja helposti vikaantuvia ja siten vaarallisia karkaisuprosessin kannalta, sillä jos lasikuor-ma jostain vikaantumissyystä jää uuniin, saattaa se vahingoittaa uunissa olevia erittäin arvokkaita keraamisia teloja.

Tämä keksintö eroaa edellä selostetusta tekniikan tasosta oleellisesti siinä, että sammutusvaiheen aikana, jolloin lasilevyä oskilloidaan sammutus- ja jäähdytysosastossa sammutusta varten riittävällä nopeudella, jotta estetään vielä pehmyen lasilevyn roikkuminen telojen väliin tai telojen jälkien jääminen pehmyeen lasipintaan, uunin kuljetinta oskilloidaan tyhjänä, siis ilman lasilevykuormaa. Vasta kun sammutus on suoritettu, jolloin lasilevyjen keskustan lämpötila on pienempi kuin "strain point" kyseisellä lasiraaka-aineella, pysäytetään sammutus- ja jäähdytysosan kuljetin kytkemällä se irti uuninkuljettimesta, minkä jälkeen uusi kuumennettava lasikuor-ma johdetaan uuniin. Samalla kun tätä lasilevykuormaa oskilloidaan uunissa, heti kun sammutus- ja jäähdytysosastossa paikallaan oleva lasilevykuorma on jäähtynyt sopivaan käsittelyläm-pötilaan, sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetin kytketään mekaanisesti purkausosaston kuljettimeen ja lasilevykuorma siirretään sammutus- ja jäähdytysosastosta purkausosastoon. Uunissa olevan lasilevykuorman oskillointia jatketaan tarvittava aika, sammutus- ja jäähdytysosaston ollessa tyhjänä, siis ilman karkaistavaa tai jäähdytettävää lasilevykuormaa.

Keksinnön vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa, erityisesti karkaistaessa herkästi rikkoutuvaa lasilevyä, jonka reunojen läheisyydessä on reikiä ja/tai reunoissa on koloja tms. epäsäännöllisyyksiä, jäähdytettävää lasilevyä ei kokonaan pysäytetä, vaan sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetin kytketään uunin kuljettimeen niin suuren välityssuhteen omaavan alennusvaih-teen välityksellä, että uunin kuljettimen maksimaalisella os-killointinopeudella lasilevyn maksimaalinen liikenopeus sammutus- ja jäähdytysosastossa on 2,5 cm/sek. Tämä nopeus on niin hidas, ettei sitä missään tapauksessa voi käyttää sammutuksen aikana. Hitaan liikkeen tarkoituksena on nimenomaan s 71116 saada aikaan sopivasti epätasainen jäähdytyspuhallus jo sammutetun, jäähdytettävän lasilevyn pintaan, jotta lasilevyyn saadaan syntymään jännityksiä olennaisesti samalla tavoin kuin puhallettaessa suuttimista pysäytetyn lasilevyn pintaan. Näiden jännitysten merkitystä selostetaan jäljempänä.

Tällä menetelmällä ja sen suorittamiseksi rakennetulla laitteistolla, joiden oleelliset tunnusmerkit on esitetty patenttivaatimuksissa 1 ja 4 saavutetaan mm. seuraavia tärkeitä etuja: 1. Sammutus- ja jäähdytysosaston telojen kuluminen ja rikkou-tumisvaara pienenee.

2. Laitekonstruktio ja systeemin ohjaus yksinkertaistuvat.

3. Uunin lämpötasapaino säilyy kaikilla lasipaksuuksilla.

4. Varmistetaan, että suurin osa liian herkästi kuljetuksessa, asennuksessa tai käytössä rikkoutuvista lasilevyistä tulee ennakolta poistetuksi.

Seuraavassa selvitetään niitä syitä, joiden perusteella keksintö johtaa näiden etujen saavuttamiseen.

Käytännössä on havaittu, että karkaistaessa esimerkiksi float-lasia, karkaisuaste tai sen tasaisuus ei enää muutu, kun lasin keskustan lämpötila jäähtyessään ohittaa "strain point"ia vastaavan lämpötilan, tässä pisteessä lasin viskositeetti on mää- 14 5 ritelmän mukaan 10 ' poisea.

Tyypillisesti nykyisin eniten käytetyllä float-lasilla "strain point" on hieman yli 500°C. Yleensä voi sanoa, että kaikilla nykyisin valmistetuilla tasolaseilla "strain point" on suurempi kuin 500°C, joten mikäli karkaisussa lasin keskustan lämpötila on pienempi kuin 500°C, sammutusvaihe on varmuudella suoritettu. Alhaisemmilla lämpötiloilla on kysymys vain lasin jäähdyttämisestä sopivaan käsittelylämpötilaan.

Normaaliin karkaisuasteeseen karkaistujen lasien sammutusajat ovat seuraavat (keskustan lämpötila laskee alle 500°C:een): 6 71116 3 mm noin 3,5 sek 4 mm noin 6 sek 5 mm noin 9 sek 6 mm noin 14 sek 12 mm noin 60 sek

Karkaistaessa lasia on sammutuksen tasaisuus lasin eri kohdilla erittäin tärkeä, sillä epätasainen sammutus aiheuttaa helposti ylimääräistä hävikkiä, lopullisen tuotteen lujuuden heikkenemistä ja optisia häiriöitä (esimerkiksi sinertävät täplät, mikäli lasista heijastuu polarisoitua valoa) . Sitävastoin jäähdy tysvaiheessa olisi tärkeätä saada aikaan riittävä jäähdytyksen epätasaisuus, jolloin osa viallisista laseista saataisiin särkymään, koska kuljetusten, asennusvaiheen sekä käytön aikana särkyneiden lasien takuukustannukset ovat suhteellisesti erittäin korkeat verrattuna tuotantovaiheessa tunnistettuihin viallisiin laseihin.

Tätä taustaa vasten voidaan ymmärtää, kuten seuraavassa vielä tarkemmin selitetään, että keksinnön eräs tärkeä etu on siinä, että sammutus- ja jäähdytysosaston telojen pinnoitteen kuluminen ja rikkoutuminen vähenee.

Sammutusosaston telojen pinnoite on tavallisimmin spiraalille kiedottua kuuman kestävää narua, telojen päälle vedettyä lasi-kuitusukkaa tai lukuisa joukko teloille pujotettuja renkaita (vrt. esim. US-patentti n:o 4,421,482).

Sammutusosastone telojen yleisenä ongelmana on ollut se, että niiden pinnoite helposti kuluu ja vaurioituu lasin terävien särmien vuoksi. Erityisesti tilanteessa, jossa karkaistava lasi rikkoutuu sammutus- ja jäähdytysosastossa, telojen pinnoite helposti vaurioituu. Lasin rikkoutuminen sammutus- ja jäähdytysosastossa on tilastollisesti hyvin tavallinen tapahtuma. Riippuen valmistettavista laseista, karkaisulaitoksen lämpöteknisistä ominaisuuksista ja operaattorin asettamista säätöarvoista, särkymisprosentti vaihtelee 0,2 - 10 %:n välillä.

7 71116

Lasin särkyminen tapahtuu tyypillisesti seuraavasti:

Itse sammutusvaiheessa ei yleensä voida havaita mitään muutoksia laseissa. Heti sammutusvaiheen jälkeen, kun lasin sisäosat ovat ohittaneet "strain point"in, lasi särkyy ensiksi suuremmiksi palasiksi ja sitten myöhemmin lasin jäähtymisen edistyessä nämä isommat palat "räjähtelevät" aina pienemmiksi murusiksi. Särkymisprosessin alkuvaiheessa syntyneet isommat lasinkappaleet ovat kaikkein hankalimpia sammutus- ja jäähdy-tysosaston telojen kannalta, sillä niiden koko on usein sellainen, että ne putoilevat telojen väleihin ja jäävät pystyyn jäähdytyssuuttimien päälle tai väleihin, jolloin terävät lasin särmät leikkaavat sammutus- ja jäähdystysosaston telojen pinnoitteita.

Pysäyttämällä telojen liike heti sammutusvaiheen jälkeen ja pitämällä se pysähtyneenä niin kauan, että isojen lasipalasten vaihe on ohitettu ja mainitut lasit ovat "räjähtäneet" murusiksi, ne eivät voi vahingoittaa teloja vaan putoavat vaarattomasti puhallussuuttinjakokanavien välistä sammutus- ja jääh-dytysosaston pohjalle.

Lasimurusten putoamista voidaan vielä helpottaa etäännyttämällä puhallussuuttimia hieman ennen kuin jäähdytysosaston kuljetin kytketään purkausaseman kuljettimeen ja ehjät lasit siirretään purkauspöydälle. Tällöin suuttimien ja telojen välillä on enemmän tilaa, jotta lasimurut pääsevät vapaammin putoamaan.

Mainittua suurta välitystä ja sillä aikaansaatua hidasta liikettä käytetään vain valmistettaessa erittäin helposti prosessin aikana särkyviä laseja. Tällaisia ovat sellaiset lasit, joissa on reikiä lähellä lasin reunaa tai pienisäteisiä koloja lasin reunassa. Tarkoituksena on vain hieman muuttaa puhalluksen paikkaa jäähdytyksen aikana, ettei esimerkiksi reiän ja lasin reunan väliseen kannakseen (joka on erittäin arka paikka) osu jatkuvasti puhallussuihkun keskusta, mikä saattaisi aiheuttaa lasin särkymisen, vaikka se olisi tilastollisen todennäköi 8 71116 syyden mukaan hyväksyttävissä riittävän lujaksi ulkoisille kuormille. Tämä liike on kuitenkin niin hidas, että jos sitä käytetään sammutuksessa, tuloksena on epätasaisesti karkaistu ja siten epäkelvollinen lasi.

Mikäli sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetin on järjestetty toimivaksi suurivälityksellisen vaihteen kautta jäähdytysvai-heen aikana, ei saavuteta aivan yhtä hyvää tulosta telojen kulumisen kannalta kuin pysäyttämällä kuljetin kokonaan, mutta parannus on erittäin suuri, sillä sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetintelojen liikenopeus on pienempi kuin 1/10 verrattuna uunin kuljetinteloihin.

Toinen keksinnön merkittävä etu on siinä, että samalla kun voidaan käyttää vain yhtä käyttömoottoria, niin lastaus uuniin voi tapahtua eri aikaan kuin purkaus uunista sammutus- ja jääh-dytysosastoon. Täten ei tarvitse suorittaa tyhjää työkierrosta, vaikka lasti ei olisikaan valmis kun kuumennusaika uunissa on kulunut loppuun.

Jos on suurivaihteinen ratkaisu, niin uunin lastaus voi tapahtua vain kun lasi on sammutusosastossa siirtyneenä uuniin päin matkan A = Kv L.

Kv = vaihteen välityssuhde < 1/10 (tyypillisesti 1:15) L = lastausliikkeen pituus lastauspöydältä uunin sammutusosaston puoleiseen päähän.

Muita rajoituksia uuniin lastauksen aloittamiseksi ei ole ja hakijan aiemmassa patentissa GB-2,059,941 mainittua laskentaa väityssuhteen valitsemiseksi ei tarvita lainkaan.

Kolmantena tärkeänä etuna saavutetaan se, että uunin kuormitus on tasaisempi kaikilla lasinpaksuuksilla. Tämä perustuu siihen, että uunin kuljetinta oskilloidaan tyhjänä sammutuksen aikana. Karkaisulaitosten uunit ovat tyypillisesti erittäin massiivisia, esimerkiksi keraamiset telat sitovat itseensä suuren lämpöenergiamäärän. Tämän vuoksi lämpötilan vaihta- 9 71 -1 1 6 minen uunissa on hidas toimenpide ja vaikka lämpötila saataisiinkin nopeasti muuttumaan uunin ilmatilassa, kuitenkin telojen lämpötila vaihtuu erittäin hitaasti.

Käytännössä on voitu todeta, että uunin lämpötilan pitäminen mahdollisimman vakiona kaikilla lasipaksuuksilla on erittäin tärkeätä, koska oskilloivia karkaisulaitoksia käytetään tyypillisesti lyhytsarjatuotannossa, jossa karkaistavan lasin paksuus vaihtelee useita kertoja päivässä.

Toisaalta uunin lämpötasapaino on erittäin herkkä ylikuormitukselle, etenkin uunin telojen lämpötila putoaa nopeasti, koska nehän toimivat käytännössä pyörivinä lämmönvaihtimina alaosaston lämmityselementtien ja lasin välillä. Mitä suuremman lämpömäärän ne joutuvat aikayksikössä siirtämään, sitä alhaisemmalle tasolle niiden lämpötila putoaa suhteessa alaosaston lämpötilaan.

Telojen lämpötilan putoaminen riippuen niiden kuormituksesta on kaikkien teloilla varustettujen vaakakarkaisulaitosten yhteinen ongelma. Esimerkiksi U.S. patentissa 3,994,711 ehdotetaan, että oskilloivan karkaisulaitoksen uunin tulisi olla kaksi kertaa pitempi kuin pisin mahdollinen lasi (lasilastaus), jolloin telat aina välillä olisivat ilman lasikuormaa, ja jolloin niiden lämpötila voi tasoittua sekä ylä- että alapuolelta. Tällaisen ratkaisun ongelmana on uunin pituudesta johtuva korkea hinta ja se, että telat ovat eripituisia aikoja ilman lasikuormaa, jolloin uunin keskellä olevat telat ovat paljon kylmempiä kuin uunin päissä, joissa lasi käy harvoin ja viipyy vähän aikaa verrattuna keskiteloihin.

Käytännössä on todettu, että telojen lämpötila on nykyisiin vaatimuksiin nähden tyydyttävästi hallittavissa, mikäli uunissa karkaisulämpötilaan lämmitettävien lasien lämmitysaika on pitempi kuin 40 sek/mm, kun uuni on niin lyhyt, että joidenkin telojen päällä on aina lasi, lukuunottamatta yhtäaikaista lastaus- ja purkausvaihetta, jolloin mainitut telat ovat muutaman 10 7111 6 sekunnin ilman lasikuormaa. Siten esimerkiksi 6 mm:n lasin läm-mitysaika tulisi olla vähintään 240 sekuntia.

Lasien lämpiämisaika uunissa ei kuitenkaan ole suoraan verrannollinen lasin paksuuteen, koska paksummat lasit absorboivat enemmän uunin säteilytehoa. Todellinen lämpiämisnopeus karkai-sulämpötilaan noudattaa tyypillisesti kuvion 3 mukaisia aikoja kun uunin lämpötila pysyy vakiona.

Käytännössä on niin, että jos uuni asetetaan optimilämpötilaan 3 mm:n lasia varten, uuni ylikuormittuu 20 %:a 12 mm:n laseilla ja tällöin paksujen lasien optinen laatu kärsii sekä lasien rikkoutuminen karkaisuprosessin aikana lisääntyy voimakkaasti.

Keksinnön mukaisella menetelmällä tehtynä lasien lämpiämisnopeus on esitetty kuviossa 4. Uunin lämpötilaa on nostettu siten, että myöskin 3 mm:n lasi voidaan tehdä optimiajassa.

Ja paksummilla laseilla käytetään hyväksi uunin tyhjänäolo-aikaa, joka lasin paksuuden kasvaessa lisääntyy siten, että keskimääräinen optimikuormitus saavutetaan (vrt. sammutus-ajan lisääntyminen lasin paksuuden kasvaessa).

Uunin tyhjänäoloajasta on se erittäin merkittävä hyöty, että tämän ajan telat saavat tasoituslämpöä myöskin uunin yläkam-miosta, ja kaikki telat saavat sitä yhtä paljon, jolloin telojen lämpötasapaino vielä entisestään paranee. Etenkin pak-suimmilla laseilla lämpötasapainon merkitys on tyypillisesti ollut suurin, sillä paksut lasit ovat usein myöskin isoja, jolloin särkymisalttius ja optiset laatuongelmat kasvavat nopeasti .

Seuraavassa keksintöä selostetaan viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää tyypillistä 4 mm paksun lasilevyn sammutus-ja jäähtyrniskäyrää. Siitä nähdään, että lasin keskustan saavuttaessa "strain point" kohdan, on sammu- n 71116 tus suoritettu loppuun ja seuraa karkaistun lasilevyn jäähdytys käsittelylämpötilaan. Alempi käyrä kuvaa keskustan ja pinnan välistä lämpötilaeroa oikeanpuoleisen asteikon avulla.

Kuvio 2 esittää samaa kuin kuvio 1 6 mm:n paksuiselle lasilevylle.

Kuvio 3 esittää lasin paksuuden ja tarvittavan lämmitysajan välistä riippuvuutta. Ehyt viiva kuvaa toivottua riippuvuutta, jolloin uunin kuormitus olisi optimaalinen (ei aiheuttaisi uunin ali- tai ylikuormitusta) erilaisilla lasilevypaksuuksilla. Katkoviiva kuvaa todellista riippuvuutta tilanteessa, jossa uunin lämpötila on asetettu sellaiseksi, että 5 mm:n lasilla lämmitysaika on optimissa. Havaitaan, että ohuemmilla lasilevyillä uuni alikuormittuu ja paksummilla levyillä uuni ylikuormittuu.

Kuvio 4 esittää kuviota 3 vastaavaa riippuvuutta keksinnön mukaisella menetelmällä toimivassa laitteistossa. Viivoitettu alue kuvaa sitä aikaa, jonka uuni oskilloi tyhjänä. Koska tämä aika vastaa sammutukseen käytettyä aikaa, kasvaa se lasinpaksuuden kasvaessa. Uunin lämpötilaa on voitu nostaa niin, että jo 3 mm:n lasit lämpenevät optimiajassa. Tällöin lasinpaksuuden kasvaessa vastaavasti kasvava ylikuormitus ehtii sopivasti tasaantua aikana, jonka uuni oskilloi tyhjänä.

Kuvio 5 esittää perspektiivikuvana menetelmän toteuttamiseksi rakennetun laitteiston kuljettimia ja niiden käyttölaitteita .

Kuviot 6-11 esittävät keksinnön mukaista laitetta kaaviolli- 12 71116 sesti sivulta nähtynä menetelmän eri suoritusvaiheissa .

Kuviosta 6 nähdään, että laitteistoon kuuluu peräkkäin las-tausosasto 1, kuumennusuuni 2, sammutus- ja jäähdytysosasto 3 ja purkausosasto 4. Kuumennusuunin 2 muodostaa lämpöeris-tetty kammio 31, jossa on kuumennusvastukset 32. Sammutus-ja jäähdytysosastossa 3 on ilmanpuhallussuuttimilla 30 varustetut jäähdytyslaitteet. Kaikissa osastoissa ja uunissa on lasinkulkusuuntaan nähden poikittaisten vaakatelojen muodostamat kuljettimet, joiden rakennetta ja toimintaa selostetaan seuraavassa lähemmin viittamalla kuvioon 5.

Kuviossa 5 muodostaa telapöytä 11 lastausosaston kuljettimen, telapöytä 12 uunin kuljettimen, telapöytä 13 sammutus- ja jäähdytysosaston kuljettimen ja telapöytä 14 purkausosaston kuljettimen. Kuljettimen 11 telat on kytketty pyörimään yhdessä päättömän ketjun avulla, joka tarttuu telojen toisessa päässä oleviin ketjupyöriin. Samalla tavoin on myös kuljettimien 13 ja 14 telat kytketty pyörimään yhdessä päättömien ketjujen avulla. Uunin telat 12 on laakeroitu uunin runkoon ja uunin ulkopuolelle johdettuihin telojen päihin on kiinnitetty kitkapyörät, joita vasten päättömän hihnan 15 yläjuoksu puristetaan jousikuormitteisten paininrullien avulla.

Yhteen suuntaan pyörivä vaihtovirtamoottori 5 käyttää hydraulista variaattoria, joka käyttää alennusvaihteen 7 kautta voimansiirtoakselia 8, jonka päässä on hihnan 15 taittopyörä 10. Hydraulisen variaattorin 6 avulla voidaan moottorin 5 pyörimisliike muuttaa edestakaiseksi. Tällöin akselia 8 voidaan pyörittää joko edestakaisin tai yhteen suuntaan.

Sammutus- ja jäähdytysosaston 13 kuljettimeen liittyy toinen voimansiirtoakseli 23, joka on kytketty voimansiirtoelimillä 9, 22, 24 mekaaniseen voimansiirtoyhteyteen akselin 8 kanssa. Magneettikytkimellä 25 tämä voimansiirtoyhteys voidaan irrottaa. Tämän mekaanisen voimansiirron välityssuhde on 1:1, eli 13 71116 kuljettimien 12 ja 13 telat pyörivät samalla nopeudella ja edestakaisin käytettäessä samalla iskunpituudella.

Keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä ei akseleiden 8 ja 23 välillä tarvita muuta voimensiirtoyhteyttä kun karkaistaan normaaleja lasilevyjä. Sen sijaan karkaistaessa herkästi rikkoutuvaa lasilevyä, jonka reunoissa on reikiä, koloja tms. epäsäännöllisyyksiä, saattaa toivottujen testausjännitysten synnyttämiseksi olla edullista, että sammutusta seuraa-van jäähdytysvaiheen aikana lasilevyn paikkaa hieman muutetaan. Tästä syystä akselit 8 ja 23 on keksinnön edullisessa suoritusmuodossa kytketty yhteen myös toisen voimansiirtoyhteyden välityksellä, jolle on ominaista hyvin suuri, vähintään 10:1 ja tyypillisesti 15:1 välityssuhde. Tämän voimansiirtoyhteys on toteutettu hihna- tai ketjupyörillä 26 ja 28, joita yhdistää hihna tai ketju 27. Tämä voimansiirtoyhteys voidaan irrottaa magneettikytkimellä 29.

Lasilevyjen siirtämiseksi lastauskuljettimelta 11 uuniin tai sammutus- ja jäähdytysosastosta 13 purkauskuljettimelle 14, on kuljettimet 11 ja 12 yhdistetty magneettikytkimen 16 avulla kytkettävällä ja irrotettavalla voimansiirtoketjulla ja kuljettimet 13 ja 14 on yhdistetty magneettikytkimellä 17 kytkettävällä ja irrotettavalla voimansiirtoketjulla.

Lisäksi lastauksen aikana lastauspöydällä 11 suoritettavaa lasilevyjen siirtämistä varten on moottori 20 liitettävissä magneettikytkimellä 21 lastauskuljettimeen. Magneettikytkimen 21 ollessa suljettuna magneettikytkin 16 on avattuna. Vastaavasti lasilevyjen siirtämiseksi purkauspöydällä 14 purkamista varten, on moottori 18 kytketty magneettikytkimen 19 kautta kuljettimeen 14. Kun magneettikytkin 19 on suljettuna, on magneettikytkin 17 joko avattuna tai suljettuna.

Laitteen käyttöä menetelmän suorittamiseksi kuvataan seuraa-vassa viittaamalla kuvioihin 6-11. Toiminnan ymmärtämisen helpottamiseksi on näihin kuvioihin merkitty ainoastaan se 14 71116 moottori, joka kulloinkin on toiminnassa. Katkoviivoin on merkitty se moottori, jota voidaan tarvittaessa käyttää.

Kuviossa 6 lähdetään liikkeelle siitä tilanteesta, jossa ensimmäinen lasilevykuorma on jo kuumennettu uunissa, johdettu sammutus- ja jäähdytysosastoon, jossa sen sammutus on suori-tettuu uunin ollessa tyhjänä. Tämä karkaistu lasilevy on nyt sammutus- ja jäähdytysosastossa jäähdytettävänä käsittelylämpötilaan. Tällöin sammutus- ja jäähdytysosastossa 3 oleva lasi- * levy on joko paikallaan (magneettikytkimet 25 ja 29 avattuna) tai se liikkuu erittäin hitaasti ja lyhyen matkaa (magneetti-kytkin 25 avattuna ja magneettikytkin 29 suljettuna). Jälkimmäisen vaihtoehdon tapauksessa on sammutus- ja jäähdytysosastossa oleva lasilevy siirrettävä uuniinpäin aikaisemmin mainittuun lähtöasemaan, ennen kuin uusi lasilevy voidaan siirtää uuniin. Kuviossa 6 on siis näytetty, kuinka kuvion 5 käyttölaite 5, 6 käyttää uunin kuljetinta yhteen suuntaan lasilevyn siirtämiseksi uuniin samalla kun jäähtymässä oleva sammutettu lasilevy on joko paikallaan tai siirtyy erittäin lyhyen matkaa eteenpäin.

Kuvio 7 esittää seuraavaa vaihetta, jossa käyttölaite 5, 6 käyttää uunin kuljetinta oskilloivasti samalla kun lasilevy kuumenee uunissa. Sammutus- ja jäähdytysosastossa oleva sammutettu, jäähdytettävä lasilevy on joko paikallaan tai suorittaa erittäin lyhyttä oskillointia niin hitaalla liikkeellä (alle 2,5 cm/sek.), ettei sitä voitaisi käyttää sammutuksen yhteydessä, mutta jo sammutetun lasin yhteydessä tämä paikal-laanolo tai hidas liike saa aikaan seuraavassa vielä selostettavan vaikutuksen.

Aluksi tarkastellaan sitä taustaa, johon keksintö jäähdytettävän lasilevyn pitämisestä paikallaan tai erittäin hitaassa liikkeessä perustuu. Yksi pahimpia argumentteja karkaistun lasin ominaisuuksia vastaan rakennusteollisuudessa on se, että pieni määrä karkaistujen lasien kokonaistuotannosta on 15 71116 sellaista, joka saattaa räjähtää murusiksi varastoinnin, kuljetuksien tai asennuksen aikana ilman mitään näkyvää syytä. Pieni osa laseista räjähtää myöskin asennuksen jälkeen liian herkästi.

Karkaistun lasin perusomianisuus on se, että jos jokin kohta lasissa murtuu, lasin sisäisten jännitysten vuoksi koko lasi "räjähtää" pieniksi murusiksi.

Tasolasissa, josta karkaistu lasi lämpökäsitellään, on toisaalta aina pieniä virheitä. Ilmakuplia, pieniä sulamattomia aineosasia tai pääasiassa reunoissa esiintyviä pieniä halkeamia. Nämä pienet lasivirheet esiintyvät tilastollisena joukkona. Lasivirheet saattavat olla sellaisia, että lasi aina karkaistaessa räjähtää, toiset virheet taas ovat sellaisia, että pienikin ulkoinen lisäkuormitus (jopa pelkästään ajan kuluminenkin) aiheuttaa lasin räjähtämisen.

Pysäytyksen tai erittäin hitaan liikkeen ansiosta lasiin aiheutetaan sammutusvaiheen jälkeisessä jäähdytysvaiheessa epätasaisen jäähdytyksen avulla ylimääräisiä jännityksiä, joiden suuruus on sellainen, että tässä vaiheessa voivat räjähtää vain ne lasit, joiden räjähtämisherkkyys on selvästi liian suuri. Eli menetelmällä poistetaan vain todella varmat tapaukset, mutta ei aiheuteta mitään ylimääräistä hävikkiä, kun lasketaan kokonaishävikki lasien karkaisusta valmiina lopulliseen sijoituskohteeseen asennettuihin laseihin.

Jäähdytysvaiheessa tehdyllä jännitystestillä ei ole mitään vaikutusta karkaistun lasin muihin ominaisuuksiin, kuten esimerkiksi karkaisun tasaisuuteen tai karkaisuasteeseen, jotka syntyvät jo sammutusvaiheen aikana.

Tämän lisäksi tulee tietenkin jo aiemmin selostettu telojen pinnoitteen rikkoutumisen ja kulumisen väheneminen.

Kuviossa 7 esitetyn toimintavaiheen aikana on myös uusi las- 16 71116 taus lastauspöydälle mahdollinen. Tällöin siirto voidaan suorittaa lastauspöydän oman moottorin avulla.

Kuvion 8 esittämässä toimintavaiheessa lasilevyn oskillointi uunissa jatkuu. Heti kun sammutus- ja jäähdytysosastossa oleva lasilevy on jäähtynyt sopivaan käsittelylämpötilaan, kytketään kuviossa 5 näkyvät kuljettimet 13 ja 14 magneettikyt-kimellä 17 yhteen. Myös magneettikytkin 19 suljetaan ja moottorilla 18 siirretään lasilevykuorma sammutus- ja jäähdytys-osastosta 3 purkausosastoon 4. Molemmat magneettikytkimet 25 ja 29 ovat avattuna ja uunin kuljetin voi jatkaa oskillointia tarvittavan kuumennusajan samalla kun sammutus- ja jäähdytys-osasto 3 on tyhjänä. Myös kuvion 8 esittämässä toimintavaiheessa uusi lastaus lastauspöydälle on mahdollinen.

Kuvion 9 esittämässä toimintavaiheessa lämmitysaika on kulunut loppuun ja lasilevy siirretään uunista sammutus- ja jäähdytys-osastoon. Tällöin käyttölaite 5, 6 pyörittää akselia 8 samaan suuntan ja magneettikytkin 25 on suljettuna. Jos sammutus-ja jäähdytysosastossa on vielä lasilevykuorma kun sammutus-aika on kulunut loppuun, siirretään se purkauspöydälle samanaikaisesti kun lasilevykuorma siiretään uunista sammutus- ja jäähdytysosaan. Kuviosta 9 nähdään lisäksi, että purkaus pur-kauspöydältä on mahdollinen moottorin 18 avulla kun magneettikytkin 17 avataan ja magneettikytkin 19 suljetaan. Myös uusi lastaus lastauspöydälle on koko ajan mahdollinen.

Kuvio 10 esittää keksinnön toista tärkeää menetelmävaihetta. Sammutusosastoon siirrettyä lasilevykuormaa oskilloidaan täydellä iskunpituudella ja riittävällä nopeudella, jotta sammutuksen aikana vielä pehmyt lasilevy ei roikkuisi telojen väliin, eivätkä telat painaisi lasin pintaan jälkiä. Tällöin käyttölaite 5, 6 käyttää akselia 8 edestakaisin ja voimansiirto välityssuhteella 1:1 on kytketty magneettikytkimellä 25. Uunin kuljetin 12 oskilloi tyhjänä, jolloin uunin lämpö-tasapaino ehtii palautua. Tämän vaiheen pituus kasvaa lasin-paksuuden kasvaessa kuten kuviosta 4 nähdään. Olennaista on, li 17 71116 että Sennalla kun lasin paksuuden kasvaessa sammutusajän pituus kasvaa, myöskin uunin ylikuormitus ja sen vaatima palautumisaika kasvaa.

Kuten aikaisemmin selvitettiin viittaamalla kuvioihin 3 ja 4, muodostuu uunin kuormitus epätasaiseksi eri lasinpaksuuksilla, kun uunin lämpötila on vakio ja uunia käytetään siten, että seuraava lasi tulee uuniin samanaikaisesti kuin edellinen siirtyy sammutukseen. Sitävastoin, kun keksinnön mukaisesti lasi siirretään uuniin vasta sitten kun edellinen lasi on sammutettu, pysyy uunin kuormitus lähes vakiona kaikilla lasinpaksuuksilla. Tuotantovolyymi voidaan kuitenkin pitää optimina nostamalla hieman uunin lämpötilaa, sillä suuret massat pitävät huolen siitä, ettei uunin lämpötila muutu kovinkaan paljon yhden lasilastauksen aikana.

Käytännössä on todettu, että kun uunia ylikuormitetaan, ei se näy heti, vaan vasta 3-4 lastauksen jälkeen, jolloin lasit alkavat särkyä. Siten yhden lastauskierron aikana voi uunissa olla ensin suurempi ylikuormitus, jos samassa kierrossa on myöskin tyhjä ajanjakso, jonka aikana telojen lämpötila tasaantuu. Lämpötilan tasaantuminen perustuu siihen, että uunin ollessa tyhjänä telat eivät luovuta lämpöä lasi-levykuormalle ja samanaikaisesti telat saavat lämpöä sekä alhaalta että ylhäältä. Kuvioon 10 on lisäksi symbolisesti merkitty, että sekä purkaus että lastaus ovat koko ajan mahdollisia .

Kun sammutusaika on kulunut, siirrytään kuvion 11 vaiheeseen.

Jos sammutettu lasilevy pysäytetään kokonaan, avataan kuvion 5 magneettikytkin 25. Auki oleva magneettikytkin 29 pysyy auki. Sammutus- ja jäähdytysosastossa oleva lasilevy saa pysähtyä mihin paikkaan tahansa ja uuden lasilevyn siirto uuniin voidaan aloittaa ilman mitään ehtoja. Heti kun sammutusaika on kulunut, uunin kuljetin 12 pysähtyy, magneettikytkin 25 aukeaa ja lastauskuljettimen 11 magneettikytkin 16 sulkeutuu ja sa- 18 71116 maila hetkellä uunin kuljettimen 12 nopeus kiihtyy nollasta täyteen siirtonopeuteen, jolla lasilevy siirretään lastaus-pöydältä uuniin. Sammutus- ja jäähdytysosastossa oleva lasilevy on paikallaan. Tämän toimintavaiheen aikana on purkaus mahdollinen. Tilanne vastaa nyt kuvion 6 tilannetta, eli täydellinen työkierto on suoritettu.

Claims (5)

19 Patenttivaatimukset 71116

1. Menetelmä lasinkarkaisulaitteiston käyttämiseksi, johon laitteistoon kuuluu: - lastausosasto, - kuumennusuuni, jonka muodostaa lämpöeristetty kammio, jossa on kuumennusvastukset, - sammutus- ja jäähdytysosasto, jossa on ilmanpuhallussuutti-milla varustetut jäähdytyslaitteet, - purkausosasto, - lasinkulkusuuntaan nähden poikittaisten vaakatelojen muodostamat kuljettimet kussakin osastossa ja uunissa, - kuljettimien käyttölaitteet, - kytkinlaitteet eri kuljettimien käyttämiseksi yhdessä tai erikseen; ja jossa menetelmässä uunin kuljetinta oskilloidaan edestakaisin samalla kun lasilevyjen kuumennus karkaisulämpötilaan suoritetaan ja vastaavasti sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetinta oskilloidaan edestakaisin samalla kun lasilevyjen sammutus suoritetaan, tunnettu siitä, että sammutus- ja jäähdytysosastossa olevan lasilevykuorman karkaisusammutus suoritetaan samalla kun sammutus- ja jäähdytysosaston kuljettimen kanssa mekaanisesti yhteenkytkettyä uuninkuljetinta oskilloidaan tyhjänä, siis ilman uunissa kuumennettavaa lasilevy kuormaa , että sen jälkeen kun sammutus- ja jäähdytysosastossa oleva la-silevykuorma on karkaistu eli kun lasilevyjen keskustan lämpötila on pienempi kuin "strain point" kyseisellä lasiraaka-ai-neella, sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetin joko irtikytketään uunin kuljettimesta jolloin se pysähtyy, tai se kytketään uunin kuljettimeen suuren välityssuhteen omaavan alennusvaih-teen avulla, minkä jälkeen uusi kuumennettava lasikuorma johdetaan uuniin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että samalla kun lasilevykuormaa oskilloidaan uunissa, heti kun sammutus- ja jäähdytysosastossa paikallaan oleva la-silevykuorma on jäähtynyt sopivaan käsittelylämpötilaan, sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetin kytketään mekaanisesti 20 71116 purkauspöydän kuljettimeen ja lasi levy kuorina siirretään sammutus- ja jäähdytysosastosta purkausosastoon, minkä jälkeen uunissa olevan lasilevykuorman oskillointia jatketaan sammutus- ja jäähdytysosaston ollessa tyhjänä, siis ilman karkaistavaa tai jäähdytettävää lasilevykuormaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä karkaistaessa herkästi rikkoutuvaa lasilevyä, jonka reunoissa on reikiä, koloja tms. epäsäännöllisyyksiä, tunnettu siitä, että sen jälkeen kun sammutus- ja jäähdytysosastossa oleva lasile-vykuorma on karkaistu eli kun lasilevyjen keskustan lämpötila on pienempi kuin "strain point" kyseisellä lasiraaka-aineella, sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetin kytketään uuninkuljet-timeen niin suuren välityssuhteen omaavan alennusvaihteen välityksellä, että uuninkuljettimen maksimaalisella oskillointi-nopeudella lasilevyn maksimaalinen liikenopeus sammutus- ja jäähdytysosastossa on 2,5 cm/sek., minkä jälkeen uusi kuumennettava lasilevykuorma johdetaan uuniin ja samalla kun tätä lasilevykuormaa oskilloidaan uunissa, heti kun sammutus- ja jäähdytysosastossa oleva lasilevykuorma on jäähtynyt sopivaan käsittelylämpötilaan, mainittu alennusvaihde irtikytketään ja sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetin kytketään mekaanisesti purkausosaston kuljettimeen ja lasilevykuorma siirretään sammutus- ja jäähdytysosastosta purkausosastoon, minkä jälkeen uunissa olevan lasilevykuorman oskillointia tarvittaessa jatketaan sammutus- ja jäähdytysosaston ollessa tyhjänä, siis ilman karkaistavaa tai jäähdytettävää lasilevykuormaa.

4. Lasinkarkaisulaitteisto jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän suorittamiseksi, johon laitteistoon kuuluu: - lastausosasto (1), - kuumennusuuni (2), jonka muodostaa lämpöeristetty kammio (31), jossa on kuumennusvastukset (32), - sammutus- ja jäähdytysosasto (3), jossa on ilmanpuhallus-suuttimilla (30) varustetut jäähdytyslaitteet, - purkausosasto (4), 2i 71116 - lasinkulkusuuntaan nähden poikittaisten vaakatelojen muodostamat kuljettimet (11, 12, 13, 14) kussakin osastossa ja uunissa, - kytkinlaitteet (16, 17, 25) eri kuljettimien käyttämiseksi yhdessä tai erikseen, - kuljettimien käyttölaitteet (5, 6, 7, 8), jotka on kytketty uunin kuljettimeen (12) ja sammutus- ja jäähdytysosan kul-jettimeen (13) , molempien kuljettimien käyttämiseksi ensimmäisen toimintajakson aikana edestakaisin oskilloivasti ja toisen toimintajakson aikana pitkän kuljetusiskun suorittamiseksi, tunnettu siitä, että oskillointijakso on järjestetty suoritettavaksi kahdessa vaiheessa, jolloin ensimmäisessä os-killointivaiheessa, jonka aikana sammutus- ja jäähdytysosas-tossa (3) olevan lasilevykuorman karkaisusammutus suoritetaan, uunin kuljetin (12) ja sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetin (13) ovat kytketyt toisiinsa mekaanisesti (9, 22, 23, 24) suoralla 1:1 välityssuhteella, joka on sama, jota käytetään pitkän kuljetusiskun suorittamiseen, jolloin kuljettimet (12 ja 13) oskilloivat samalla nopeudella ja samalla iskunpituu-della, ja toisessa oskillointivaiheessa, jonka aikana uuniin johdettua lasilevykuormaa oskilloidaan uunissa ja sammutettu lasilevykuorma jäähdytetään sopivaan käsittelylämpötilaan, sammutus- ja jäähdytysosaston kuljetin (13) on joko uunin kul-jettimesta (12) irrotettuna kokonaan pysähtyneenä tai mekaanisesti kytkettynä (26, 27, 28, 23) uunin kuljettimeen vähintään 10:1 välityssuhteen omaavan alennusvaihteen välityksellä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu sitä, että käyttölaitteistoon kuuluu yhteen suuntaan pyörivä vaihtovirtamoottori (5), moottorin käyttämä hydraulinen va-riaattori (6), ensimmäinen voimansiirtoakseli (8) hydraulisen variaattorin (6) ja uunin kuljettimen (12) välillä, toinen voimansiirtoakseli (23) , joka liittyy sammutus- ja jääh-dytysosaston kuljettimeen (13), ensimmäinen mekaaninen voiman-siirtoeli (9, 22, 24) mainitun ensimmäisen ja toisen voiman- 22 71 1 1 6 siirtoakselin välillä, magneettikytkin (25), jolla mainitun voimansiirtoelimen mekaaninen voimansiirto on kytkettävissä irti toisesta voimansiirtoakselista, toinen mekaaninen voi-mansiirtoelin (26, 27, 28) mainittujen akseleiden (8 ja 23) välillä, jolloin toisen voimansiirtoelimen välityssuhde on ainakin 10 kertaa suurempi kuin ensimmäisen voimansiirto-elimen välityssuhde, ja toinen magneettikytkin (29), jolla toisen voimansiirtoelimen (26, 27, 28) mekaaninen voimansiirto on kytkettävissä irti toisesta voimansiirtoakselista (23) . 23 η Λ Λ Λ ¢. Patentkrav ' 1 D