FI76777C - Foerfarande foer uppvaermning av smaelt glas samt elektriskt uppvaermbar glasuppvaermningsapparat. - Google Patents

Description

1 76777

Menetelmä sulan lasin kuumentamiseksi sekä sähköisesti kuumennettava lasinsulatuslaite

Tekniikan ala 5 Sulan lasin sähköisessä kuumennuksessa on tavanomais ta rajoittaa lasi kuumennusastiaan, kuten sulatusuuniin tai esikuumennusahjoon, joka on vuorattu palamattomalla aineella. Kuumennuselektrodit ulottuvat palamattomien seinien läpi tavanomaisesti joko sivuseinien tai pohjaseinien läpi sulan 10 lasin altaaseen kosketuksessa palamattoman vuorauksen kanssa. Elektrodit ovat luonnollisesti napaisuudeltaan vastakkaisia ja lasi kuumennetaan elektrodien välissä elektrodien välillä kulkevan virran avulla.

Tekninen tausta 15 Monia erilaisia elektrodijärjestelyjä on ehdotettu tekniikan tasossa elektrodien kuumennusvaikutusten muuttamiseksi sulan lasin sisällä. Yksi tällainen järjestely käyttää elektrodeja, joita sulattimen tai esikuumennusahjon vastakkaiset seinämät kannattavat, kunkin sivuseinän elektrodien 20 ollessa samaa napaisuutta ja vastakkaisten seinien elektrodien ollessa napaisuudeltaan vastakkaiset. Tuloksena olevaa lämpövuota käytetään kuumentamaan koko sulan lasin allas.

Toinen kuumennuselektrodien järjestely käsittää eri-napaisten kuumennuselektrodien viemisen yhden tulenkestäväs-25 ti vuoratun seinän läpi tavanomaisesti pohjaseinän, kuten on esimerkiksi esitetty US-patenttijulkaisuissa 3 757 020 ja 3 392 237.

Tällaisten uunien tulenkestävä vuoraus on välttämättä enemmässä tai vähemmässä määrin sähköä johtava ja tavanomai-30 nen sähköuuni vaatii tulenkestävän aineen käyttöä, joka on vähemmän johtavaa kuin sula lasi. Esitettynä sähköisen re-sistiivisyyden avulla tulenkestävän aineen tehollisen sähköisen resistiivisyyden täytyy olla riittävä suhteessa sulan lasin resistiivisyyteen lasinkuumennuslaitteen toimin-35 talämpötilassa kuumennusvirran oleellisen oikosulkeutumisen välttämiseksi tulenkestävän aineen kautta sulan lasin sijasta. Tästä syystä on käytetty korkearesistiivisiä zircon- 2 76777 tyyppisiä tulenkestoaineita sähköisissä lasinsulatuslaitteis-sa.

Zircon-tyyppiset tulenkestoaineet eivät kuitenkaan sovi yhteen tiettyjen lasien, kuten E- ja C-lasiyhdisteiden kans-5 sa ja pyrkivät rapautumaan kun tällaisia lasiyhdisteitä virtaa kuumennuslaitteen läpi. Kaikilla sähköisillä lasinkuumennus-laitteilla, jotka käyttävät tällaisia tulenkestoaineita yhdessä sopimattomien lasiyhdisteiden kanssa, on merkittävän lyhyt elinikä. Tuloksena tavanomaiset sähköiset lasinkuumennuslait-10 teet ovat rajoittuneet yhteensopiviin, tavallisesti helposti sulatettaviin laseihin, esim. sellaisiin laseihin, jotka sisältävät huomattavia määriä natriumoksidia tai vastaavaa tai mata-latehoisiin sovellutuksiin tai tehostussovellutuksiin primaariseen palamiseen perustuvan lämmityksen lisänä.

15 Korkean rapautumiskestoisuuden omaavien tulenkestävien aineiden, kuten kromioksidi-tulenkestoaineiden käyttö ei ole ollut käytännöllistä, koska tällaisilla tulenkestoaineilla on sähköinen resistiivisyys, joka on huomattavasti pienempi kuin sulan lasin resistiivisyys uunin toimintalämpötiloissa. Tulok-20 sena tällaiset tulenkestoaineet oikosulkevat ja tulenkestoai-neen läpi kulkeva sähkövirta kuumentaa tulenkestoainetta, niin että kuumennuslaitteen vuoraus kuluu liiallisesti ja varisee sulaan lasiin aiheuttaen kivenmuruja lasiin. Mahdollisesti tu-lenkestoaine sulaa sen läpi kulkevan kuumennusvirran vaikutuk-25 sesta.

Siten kromioksidi-tulenkestoaineen käyttö ei ole ollut käytännöllistä, vaikka sen käyttöaika voi olla 7-10 kertaa niin suuri kuin tavanomaisen zirkon-tulenkestoaineen, kun se on kosketuksessa esimerkiksi sulan E-lasin kanssa.

30 Keksinnön selitys

Esillä oleva keksintö ehdottaa nyt menetelmän ja laitteen lasin sähköistä kuumentamista varten, jossa menetelmässä muodostetaan sula lasimassa kuumennuslaitteessa, jossa on lasia ympäröivät sivu- ja pohjaseinämät, jotka on varustettu tu-35 lenkestovuorauksella, jolla on sähköinen resistiivisyys, joka laskee sen lämpötilan noustessa ja joka sulan lasin lämpötilassa on alhaisempi kuin sulan lasin sähköinen resistiivisyys; kuumennetaan sähköisesti sulaa massaa napaisuudeltaan vastak- tl 3 76777 kaisilla kuumennuselektrodeilla, jotka on upotettu sulaan lasiin; ja jäähdytetään ainakin jotakin sivu- ja pohjaseinä-mistä. Tälle keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että jäähdytetään niiden seinien tulenkestovuorausta, jot-5 ka sijaitsevat vastakkaista napaisuutta olevien elektrodien välissä mainitun vuorauksen sähköisen resistiivisyyden lisäämiseksi oleellisesti.

Edeltävän mukaisesti keksinnön mukainen lasinkuumennus-laite käsittää astian sulaa lasia varten, jonka seinämät on 10 vuorattu tulenkestoaineella, jolla on sähköinen resistiivisyys, joka vaihtelee käänteisesti tulenkestoaineen lämpötilan myötä ja jolla sulan lasin lämpötilassa on sähköinen resistiivisyys, joka on alhaisempi kuin sulan lasin sähköinen resistiivisyys; useita sähköisesti kuumennettavia napaisuudeltaan erilaisia 15 elektrodeja, jotka kulkevat mainitun astian vähintään yhden seinämän läpi upotettavaksi sulaan lasimassaan; ja välineet ainakin jonkin seinämän tulenkestoaineen jäähdyttämiseksi. Keksin-nän mukaisesti jäähdytysvälineet ovat lämmönvaihtoyhteydessä seinämiin, jotka sijaitsevat erinapaisten elektrodien välissä 20 niiden tulenkestoaineen lämpötilan laskemiseksi lämpötilaan, jossa tulenkestoaineen sähköinen resistiivisyys oleellisesti kasvaa ja oikosulkeutuminen tulenkestoaineen kautta oleellisesti eliminoituu.

Lämmityslaite voi vaihtoehtoisesti olla esikuumennusah-25 jo sulan lasin siirtämiseksi sulatusuunista muotoilulaitteeseen. Tässä esikuumennusahjossa on sivuseinät, joiden läpi elektrodit ulottuvat sulaan lasivirtaan sen lämpöhäviöiden kompensoimiseksi. Edullisesti esikuumennusahjon sivu- ja pohjaseinät on vuorattu samanlaisella rapautumiskestoisella matalaresistiivisel-30 lä tulenkestoaineella.

Kolmantena vaihtoehtona kuumennuslaite voi olla sulatusuuni, jossa kaikki elektrodit ulottuvat yhden seinän läpi, esimerkiksi pohjaseinän läpi. Tällaiset pohjasta ulottuvat erina-paiset elektrodit on virroitettu sähköisesti kuumentamaan poh-35 jaseinän yläpuolella oleva lasi ja pohjaseinä samoin kuin sivuseinät on vuorattu rapautumiskestoisella, matalaresistiivi-sellä tulenkestoaineella.

4 76777

Esillä oleva keksintö ehdottaa kuumennuslaitteen sen ma-talaresistiivisen tulenkestoaineen jäähdyttämistä, joka sijaitsee tehollisesti erinapaisten elektrodien välissä tulenkestoaineen sähköisen resistiivisyyden lisäämiseksi ja tulenkesto-5 aineen käytön aikaisen oikosulkeutumistaipumuksen vähentämiseksi.

Sulatusuunissa, kuten yllä on kuvattu, jossa vastaavat sivuseinät kannattavat elektrodeja, tulenkestoaine pyrkii oiko sulkeutumaan ensisijaisesti sulan lasin yläpinnan alapuolis-10 ten päätyseinien kautta. Jäähdyttämällä päätyseiniä päätyseinien tulenkestoaineen resistiivisyys tuntuvasti kasvaa ja oiko-sulkeutuminen vähenee. Samalla tavoin pohjaseinämää voidaan jäähdyttää pohjaseinämän kautta tapahtuvan oikosulkeutumistaipumuksen vähentämiseksi.

15 Pohjaelektrodi-sulatusuunissa pohjaseinän elektrodit ovat erinapaisuutta ja pohjaseinän jäähdyttäminen vähentää oi-kosulkeutumistaipumusta pohjaseinän kautta vastakkaista napaisuutta olevien elektrodien välillä.

Esikuumennusahjossa pohjaseinän jäähdyttäminen lisää 20 pohjaseinän tulenkestoaineen resistiivisyyttä ja vähentää pohjaseinän läpi kulkevan virran aiheuttamaa oikosulkeutumista.

Lisäämällä tulenkestoaineen resistiivisyyttä tulee mahdolliseksi ja käytännölliseksi käyttää kromioksidi-tulenkesto-aineita ja samanlaisia rapautumiskestoisuudeltaan parannettuja 25 tulenkestoaineita huolimatta niiden luontaisesta alhaisesta sähköisestä resistiivisyydestä siten, että kuumennuslaitteen tehoa voidaan lisätä ja laitteen kuumennus- ja sulatustehokkuus myös kasvavat. Sivuseinien jäähdytyksen määrä on riittävä kasvattamaan tulenkestoaineen sähköisen resistiivisyyden arvoon, jossa 30 oikosulkeutuminen tulenkestoaineen kautta vähenee, mutta ei kuitenkaan niin suuresti, että oleellisesti laskettaisiin kuumennettavan sulan lasin lämpötilaa.

Tämä soveltuu erityisesti sentyyppisiin lasinsulatusuu-neihin, joissa on sivuseinästä ulkonevat elektrodit, koska sula 35 lasi kuumennetaan ensisijaisesti elektrodien yläpuolelle elektrodien kehittämillä virroilla. Tällaisessa uunissa kuumennettu sula lasi kiertää ensisijaisesti pystysuunnassa ylöspäin elektrodien välisestä keskitilasta yläpuolella olevaa raka-aineseos-

II

5 76777 kerrosta vasten ja sitten alaspäin uunin sivuseinämiä pitkin. Sivuseinämien ja pohjaseinämän jäähdyttäminen esillä olevan keksinnön tarkoituksia varten ei merkittävästi jäähdytä sulaa lasia johtuen sen nopeasta kiertoliikkeestä merkittävästi poh-5 jaseinän yläpuolelle ja jäähdyttämättömiä sivuseinämiä pitkin.

Samalla tavoin esikuumennusahjon pohjaseinämän jäähdyttäminen tai uunin pohjaseinämän jäähdyttäminen, jossa on pohjasta ulottuvat elektrodit, ei merkittävästi laske sulan lasin lämpötilaa, koska kuumennettu sula lasi liikkuu pystysuunnassa 10 ylöspäin elektrodien päistä ja poispäin pohjaseinämästä.

Joka tapauksessa, jos sulaa lasimassaa jäähdytetään epä-suotavasti, kuumennuslaitteen toimintalämpötilaa voidaan lisätä mahdollisten sulan lasin lämpötilan laskujen kompensoimiseksi, jotka aiheutuvat jonkin seinän jäähdytyksestä tulenkestoaineen 15 resistiivisyyden lisäämistarkoituksessa.

Tulenkestovuorauksen jäähdyttäminen tehokkaasti vähentää tulenkestoaineen oikosulkeutumiskuumennusta tasolle, jolla tu-lenkestoaine ei sula tai varise sulaan lasimassaa, mutta se ei voi estää kaikkea oikosulkeutumista tulenkestoaineen läpi. Kui-20 tenkin vähäiset oikosulkeutumismäärät, joita esiintyy, ainoastaan siirtävät vähäisen kuumennusmäärän tulenkestoaineeseen ja tulenkestoaineen ikään eikä laitteen kuumennustehokkuuteen vaikuteta merkittävästi.

Edelleen taipumus oikosulkeutumiseen tulenkestoaineen 25 läpi on suoraan, ilmeisesti lineaarisesti verrannollinen etäisyyteen, jonka kautta virran täytyy kulkea. Ensisijainen kuu-mennustie on elektrodin kärjestä vastakkaisen napaisuuden omaavan elektrodin vastakkaiseen kärkeen, kun taas oikosulkeutumis-tie kulkee kehämäisesti sulan lasin lammikon suhteen ja tulen-30 kestoaineen läpi. Kun tulenkestotie kulkee toisesta elektrodista päätyseinän läpi toiseen elektrodiin tai toisesta elektrodista pohjaseinän läpi vastakkaiseen elektrodiin oikosulkeutu-mistie on aina merkittävästi pidempi kuin ensisijainen elektrodista elektrodiin kuumennustie sulan lasin läpi. Tuloksena ei 35 ole tarpeen laskea tulenkestoaineen lämpötilaa määrällä, joka teoreettisesti tarvitaan kaiken oikosulkeutumisen estämiseen.

6 76777

Siten tulenkestoainetta ei tarvitse jäähdyttää siinä määrin, että sen sähköinen resistiivisyys kasvaa lasin sähköisen resistiivisyyden numeeriseen arvoon. On tarpeen jäähdyttää tulenkestoainetta vain sellaisella määrällä, että sen 5 sähköinen resistiivisyys kasvaa riittävästi oleellisen oiko-sulkeutumisen estämiseksi tulenkestoainereitin kautta verrattuna elektrodista elektrodiin virtatiehen.

Lyhyt piirustusten selitys

Kuvio 1 on kaaviollinen tasokuvaesillä olevan keksin-10 nön lasinsulatusuunista, joka kykenee toteuttamaan esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän;

Kuvio 2 on pystyleikkaus otettuna kuvion 1 tasoa 2-2 pitkin;

Kuvio 3 on pystyleikkaus otettuna kuvion 1 tasoa 15 3-3 pitkin;

Kuvio 4 on samanlainen pystyleikkaus kuin kuvio 2 esittäen keksinnön sovellutuksen esikuumennusahjon kanavassa;

Kuvio 5 on samanlainen tasokuva kuin kuvio 1, mutta esittää keksinnön sovellettuna sulatusuuniin, jossa on poh-20 jasta ulkonevat elektrodit;

Kuvio 6 on pystyleikkaus piirustusten kuviossa 5 esitetystä keksinnön versiosta;

Kuvio 7 on graafinen estiys kromioksidi-tulenkestoai-neen ja sulan E-lasin suhteellisesta sähköisestä resistiivi-25 syydestä vaihtelevissa lämpötiloissa; ja

Kuvio 8 on samanlainen graafinen esitys kuin kuvio 7 esittäen erityyppisen kromioksidi-tulenkestoaineen ja sulan C-lasin suhteellisen sähköisen resistiivisyyden.

Paras tapa keksinnön toteuttamiseksi 30 Kuten piirustusten kuvioissa 1-3 on esitetty, esillä oleva keksintö sisältyy sulatusuuniin 10.

Yksityiskohtaisemmin uuni 10 käsittää tulenkestoai-neiset kehäsivuseinämät 10, päätyseinämät 12 ja pohjaseinä-män 13, jotka on muodostettu sopivasta tulenkestomateriaa-35 lista ja jotka pidetään paikoillaan sopivalla tukimetalli-kehikolla ja perustuksilla (ei esitetty). Pohjaseinämä on 7 76777 varustettu yleisesti suorakulmaisella ulostuloaukolla 14. Edullisesti vuoraus 11 on tavanomaista tulenkestoainetta, jona alalla käytetään sintrattua zirkon-tulenkestoainetta, jolla on oleellisesti seuraava koostumus: 5 Aine Paino-%

ZrC>2 65,5 A1203 0,5

Fe2°3 °'1

Ti02 0,3 10 Tulenkestävät sivuseinämät 11, päätyseinämät 12 ja pohjaseinämä 13 sisältäen pohjaseinämän aukon 14 on vuorattu rapautumiskestoisella, mutta matalaresistiivisellä tulenkes-toaineella, edullisesti tiiviillä kromioksidi-tulenkestoai-neella, jota on merkitty yleisesti viitenumerolla 20 ja joka 15 sisältää sivuseinäosuudet 21, päätyseinäosuudet 22, pohjasei-näosuudet 23 ja aukonvuorausosuuden 24, jotka yhdessä muo-dostavt täydellisen vuorauksen sisätilalle 25 sulaa lasimassaa varten. Tulee huomata, että sivuseinävuoraus 21 ja pää-tyseinävuoraus 22 ulottuvat pystysuunnassa sulan lasilammi-20 kon tilan 25 pituudelle, mutta päättyvät vähän ennen sivu-seinämien 11 ja päätyseinämien 12 yläreunoja. Sulan lasin lammikkoa tilassa 25 ympäröi kerros sulamatonta, hiukkasmais-ta lasin raaka-aineseosta 26.

Sivuseinämät 11 ja sivuseinävuoraus 21 on lävistetty 25 kuumennuselektrodeilla 30, jotka on yhdistetty teholähteeseen, kuten on esitetty kaaviollisesti kuviossa 2. Elektrodit 30, jotka läpäisevät kunkin päätyseinän 11 ja vuorauksen 21 ovat samaa suhteellista napaisuutta, kun taas elektrodit 32, jotka läpäisevät vastakkaisen päätyseinän 11 ja 30 vuorauksen 21 ovat suhteellisesti vastakkaista napaisuutta. Teho, joka syötetään teholähteestä 31, syöttää kuumennusvir-ran elektrodeihin 30 ja 32 sulan lasimassan kuumentamiseksi tilassa 25.

Kuten on esitetty piirustusten kuvioissa 1 ja 2, ulos-35 tuloaukko 14, jota ympäröivät tulenkesto-osuudet 14 ja 24, on muodostettu uunin pohjaan ja tämä aukko 14 on yhteydessä i; s 76777 läpivientilohkon 27 kautta alemman muotoilulaitteen 28 kanssa, joka on esitetty läpivientiholkin muodossa lasikuitusäi-keiden muodostamista varten, jotka säikeet vedetään alaspäin keräystelan 29 kautta tavanomaiseen kelauskoneeseen (ei esi-5 tetty).

Sulan lasin kuumentaminen tilassa 25 tapahtuu ensisijaisesti elektrodien 30 ja 32 sisäpuolisten päiden välillä ja kuumennettu sula lasi elektrodien välissä kohoaa pystysuuntaan tilassa 25 ylöspäin kosketukseen raaka-aineseos-10 kerroksen 26 alapinnan kanssa johtuen elektrodien päiden välisen kuumimman lasin synnyttämistä konvektiovirroista. Nouseva kuuma sula lasi virtaa sitten ulospäin raaka-aineseos-kerroksen 26 alapintaa pitkin ja sitten alaspäin ulompia seinävuorauksia 21, 22 pitkin takaisin elektrodien 30, 32 15 kohdalle.

Osa alaspäin suuntautuvasta lasivirrasta ohittaa elektrodien paikan alaspäin kohti ulostuloaukkoa 14 ja sen ja läpivientilohkon 27 läpi muovauslaitteeseen 28. Johtuen elektrodien 30 ja 32 välille kehitetyistä nousevista kon-20 vektiovirroista tilassa 25 olevan sulan lasilammikon kuumin lasi sijaitsee yleisesti elektrodien 30 ja 32 yläpuolisessa tilassa ja tätä lasia kierrätetään ja uudelleenkierrätetään konvektiolla elektrodeista 30 ja 32 raaka-aineseoskerroksen 26 sulattamiseksi. Pieni osa termisesti uudelleenkierrätetys-25 tä lasista vastaten läpivientiholkin 28 läpäisykykyä virtaa alaspäin elektrodien ohi. Tämä lasimäärä jäähtyy peräkkäisissä isoterroisissä tasoissa haluttuun lämpötilaan vietäväksi läpivientiholkkiin. Siten elektrodien 30 ja 32 alapuolinen lasi on yleisesti viileämpää kuin elektrodien 30 ja 32 30 yläpuolinen lasi ja tämä viileämpi lasi virtaa oleellisesti isotermisten tasojen läpi alaspäin ulostuloaukon 14 ja läpivientilohkon 27 läpi läpivientiholkkiin 28.

Kuten on esitetty piirustusten kuvioissa 7 ja 8 nämä erot sähköisessä resistiivisyydessä voidaan helposti todeta. 35 Kuviossa 7 erittäin tiiviin kromioksidi-tulenkestoaineen C-1215 sähköinen resistiivisyys on piirretty pystysuunnassa 9 76777 lämpötilan suhteen# joka on esitetty sekä Celsius-asteina että Fahrenheit-asteina, jotka on piirretty vaaka-asteikolle. Lisäksi E-lasin sähköinen resistiivisyys on esitetty kuviossa 7. Kuvion 7 käyrästä nähdään# että E-lasilla on sähköinen 5 resistiivisyys, joka on n. 12 ohmia senttimetriä kohden lämpötilassa 1 482°C (2 700°F)# samalla kun tulenkestoaineella samassa lämpötilassa on sähköinen resistiivisyys arvoltaan n. 2 ohmia senttimetriä kohden. Tulenkestoaineella on sähköinen resistiivisyys arvoltaan n. 12 ohmia/cm lähpötilassa 1 100°C 10 (2 012°F). Samalla tavoin Monofrax E -tulenkestoaineella on sähköinen resistiivisyys# joka on vähäisempi kuin E-lasin uunin toimintalämpötilassa, kuten on esitetty kuviossa 8.

Koska tulenkestovuorausosien 21-24 sähköinen resistiivisyys on vähäisempi kuin tilassa 25 olevan sulan lasin 15 sähköinen resistiivisyys# elektrodit 30 ja 32 oikosulkeutu-vat vähäisemmän resistiivisyyden omaavan tulenkestoaineen kautta ennen kuin virtaavat korkeamman resistiivisyyden omaavan sulan lasin läpi ja virta teholähteestä 31 kuumentaa tulenkestoainetta sulan lasin sijasta. Tuloksena tulen-20 kestoaine kuumenee ja jos se ei sula kuitenkin varisee sulaan lasiin tilassa 25 muodostaen kiviä tai kiinteitä epäjatkuvuuksia sulaan lasiin.

Elektrodivirta ei oikosulkeudu sivuseinien 11 ja sivuseinien tulenkestoaineen 21 kautta, koska samaa napaisuut-25 ta olevien sivuseinämien kannattamien elektrodien välillä ei kulke merkittävää sähkövirtaa.

Oikosulkeutumisen estämiseksi päätyseinien 12 tulen-kestovuorauksen 22 ja pohjaseinän 13 tulenkestovuorauksen 23, aukon 14 vuorauksen 24 ja alemman läpivientilohkon 27 30 kautta nämä alueet on edullisesti vesijäähdytetty lämpötilaan# jossa tulenkestoaineen sähköinen resistiivisyys kasvaa merkittävästi. Tämä on toteutettu lämmönvaihtimien 35 avulla, jotka on asennettu päätyseinien 12 ulkopinnalle ja lämmönvaihtimien 36 avulla, jotka on asennettu pohjaseinän 35 13 pohjapinnan ulkopuolelle. Nämä lämmönvaihtimet ovat mi tä tahansa tavanomaista rakennetta ja ne ovat edullisesti 10 76777 tyyppiä, joka käsittää labyrinttimäisiä väyliä, joiden kautta jäähdytysvesi virtaa, kuten on esitetty asianomaisilla kuvioiden 1, 2 ja 3 suuntanuolilla. Jäähdyttämällä täten sivuseinämiä 12 ja pohjaseinämää 13 kromioksidi-tulenkes-5 toainevuoraus jäähtyy sellaisella määrällä, että vuorauksen sähköinen resistiivisyys merkittävästi laskee ja oikosulkeu-tuminen vuorauksen läpi minimoituu.

Kuten on ilmeistä kuvioiden 2 ja 3 lasinkiertokulku-diagrammista ja yllä esitetystä selityksestä, kuumin lasi ja 10 nopeimmin kiertävä lasi sijaitsevat elektrodien 30 ja 32 tason yläpuolella. Siten vakavin rapautuminen ja oikosulkeutu-misongelmat ovat uunin 10 yläalueella, kun taas sula lasi virtaa viileämpiin, oleellisesti isotermisiin vyöhykkeisiin, joilla on suhteellisen liikkumaton luonne uunin pohjaa 23 15 pitkin ja ulostuloaukon 14 ja läpivientilohkon 27 läpi. Tämän mukaisesti on mahdollista vuorata nämä alueet kestävällä zirkon-tulenkestoaineella tai vastaavalla korkearesistii-visellä, vesijäähdyttämättömällä tulenkestoaineella, jos niin halutaan.

20 Piirustusten kuviossa 4 esitetyssä keksinnön versios sa sovelletaan samoja periaatteita, jotka on kuvattu kuvioiden 1-3 yhteydessä, esikuumennusahjoon 40, joka on yksinkertaisesti lasikanava, joka yhdistää sulatuslaitteen ja muo-vauslaitteen ja jonka läpi sula lasi virtaa. Kuviossa 4 esi-25 kuumennusahjon sivuseinämät 41 ja pohjaseinämä 42 on muodostettu sopivasta tulenkestoaineesta, edullisesti zirkon-tu-lenkestoaineesta, kuten on kuvattu kuvioiden 1-3 yhteydessä ja sivuseinämät 41 ja pohjaseinämä 42 on vuorattu vuorauksella 43 ja 44 vastaavasti, joka on muodostettu rapautumis-30 kestoisesta, sähköisesti matalaresistiivisestä tulenkestoaineesta, kuten on myös kuvattu kuvioiden 1-3 yhteydessä, €*.dul-lisesti kromioksidi-tulenkestoaineesta, kuten niistä, joita on aikaisemmin selitetty. Napaisuudeltaan vastakkaisesti virroitetut elektrodit 45 läpäisevät sivuseinämät 41 ja 43, 35 joiden elektrodien avulla sula lasimassa 46, joka virtaa

II

11 76777 esikuumennusahjon läpi, kuumennetaan mahdollisten siinä tapahtuvien lämpöhäviöiden kompensoimiseksi.

Tämän keksinnön periaatteiden mukaisesti ja oikosul-keutumisen estämiseksi pohjaseinämän tulenkestovuorauksen 5 44 kautta lämmönvaihdin 50 on sovitettu täyteen pintakoske- tukseen pohjaseinämän 42 alapinnan kanssa tämän lämmönvaihtimen ollessa samaa tyyppiä kuin ne, jotka on aikaisemmin esitetty kuvioiden 1-3 yhteydessä. Lämmönvaihdin 50 jäähdyttää pohjaseinämää 42 ja pohjaseinämän vuorausta 44 sii-10 nä määrin, että vuorauksen 44 sähköinen resistiivisyys merkittävästi kasvaa ja taipumus oikosulkeutumiseen elektrodien 45 välillä vuorauksen 44 kautta kulkevan sähkövirran johdosta vähenee.

Kuvioissa 5 ja 6 esitetyssä keksinnön suoritusmuodos-15 sa esillä olevan keksinnön periaatteita on sovellettu lasin-sulatusuuniin, jossa on pohjasta ulkonevat elektrodit. Erityisesti uuni 60 käsittää tulenkestosivuseinämät 61 ja tu-lestopohjaseinämän 62, jotka molemmat sivuseinämät 61 ja pohjaseinämä 62 on varustettu rapautumiskestoisella vuorauk-20 sella 63 ja 64, joka on edullisesti kromioksidi-tulenkesto-materiaalia, kuten edellä on esitetty. Toinen sivuseinämis-tä 61 ja sen vuoraus 63 on varustettu ulostuloportilla 65, jonka läpi sula lasi virtaa sulan lasin 66 lammikosta, jonka rajaavat sivuseinämävuoraukset 63 ja pohjaseinämän vuo-25 raus 64. Tätä sulan lasin 66 lammikkoa ympäröi kerros hiuk-kasmaista sulamatonta lasiraaka-aineseosta 67.

Neljä elektrodia 70 ulottuvat ylöspäin pohjaseinämän 62 läpi ja pohjaseinämän vuorauksen 64 läpi sulaan lasi-lammikkoon 66 ja nämä elektrodit virroitetaan teholähtees-30 tä (ei esitetty), joka kykenee virroittamaan elektrodit napaisuudeltaan vastakkaisella sulatusvirralla. Elektrodien lukumäärä ja niiden geometrinen järjestely, kuten on esitetty kuvioissa 5 ja 6, on kaaviollinen ja sen on tarkoitus olla ainoastaan esimerkki useista hyvin tunnetuista kaupalli-35 sesti saatavissa olevista pohjaan sijoitetuista lasinkuu-mennuselektrodijärjestelyistä. Soveliaita elektrodijärjes- ____ 12 76777 telyjä ja soveliaita teholähteitä tällaisia elektrodeja varten tunnetaan hyvin alalta ja niitä on esitetty esimerkiksi Gellin US-patenttijulkaisussa 3 683 093, Ortonin US-patent-tijulkaisussa 3 395 237 ja Hollerin ja muiden US-patentti-5 julkaisussa 3 836 689 muun muassa.

Koska elektrodit 70 ovat napaisuudeltaan vastakkaiset ja niitä kannattelee uunin 60 yhteinen pohjaseinämä 62 ja 64, oikosulkeutuminen matalaresistiivisen pohjaseinämän vuorauksen 64 kautta estetään jäähdyttämällä pohjaseinämää 10 62 lämmönvaihtimen 75 avulla, joka on täydessä pintakoske- tuksessa pohjaseinämän 62 alapinnan kanssa ja vastaanottaa sen läpi kiertävän jäähdytysveden yllä kuvatulla tavalla. Jäähdyttämällä pohjaseinämää 62 ja pohjaseinämän 64 pohja-seinämän resistiivisyys kasvaa siinä määrin, että oleel-15 lista oikosulkeutumista pohjaseinämän 64 kautta ei esiinny yllä kuvatuista syistä johtuen ja yllä kuvatulla tavalla.

Kuvioissa 5 ja 6 kuvatun tyyppisessä uunissa viilein lasi uunissa on pohjaseinämän 62 ja 64 vieressä, koska kuumennettu lasi elektrodeilta 70 nousee uunissa ja vir-20 taa konvektion vaikutuksesta poispäin pohjaseinämästä. Edelleen muovauslaitteeseen (ei esitetty) aukon 65 kautta syötetty lasi on lämpötilassa, joka on oleellisesti alhaisempi kuin lasin lämpötila elektrodien 70 yläpäiden tuntumassa. Koska lammikon 66 sulan lasin ja pohjaseinämän vuorauksen 64 25 sähköinen resistiivisyys muuttuvat käänteisesti ja eksponentiaalisesti lämpötilan myötä, voidaan nähdä, että lasi ensisijaisella virtaustiellä elektrodien välissä on oleellisesti korkeammassa lämpötilassa kuin vuorauksen 64 lämpötila. Tämä lämpötilaero voi olla alueella noin 156-267°C (300-30 500°F). Jos lämmönvaihdin 75 jäähdyttää vuorausta 64 vielä enemmän, niin tämä lämpötilaero kasvaa edelleen ja vuorauksen 64 suhteellinen resistiivisyys kasvaa sellaisella määrällä, että oikosulkeutuminen vuorauksen 64 kautta minimoituu.

13 76777

Teollinen sovellettavuus

Esillä oleva keksintö soveltuessaan mille tahansa la-siseoksella on erityisen sovelias alhaisen sulatusainepitoi-suuden omaaville laseille, kuten lasikuituseoksille, joiden 5 sulamispiste on suhteellisen korkea. Jos sulatettava seos on E-lasia, kuuminta lasia, toisin sanoen, että lasi elektrodien 30 yläpuolella on yleisesti lämpötilassa luokkaa 1 482 - 1 538°C (2 700 - 2 800°F) kun taas läpivientiin 28 tuleva lasi on oleellisesti viileämpää yleisesti lämpöti-10 lassa luokkaa 1 260 - 1 343°C (2 300 - 2 450°F). Tyypillinen "E”-lasiseos on seuraavanlainen:

Aine Paino-%

Si02 54,5 A1203 14,5 15 Fe203 0,4

CaO 17,5

MgO 4,4

Na20 0,5 B203 6,5 20 F2 0,3

Muitakin laseja E-lasi voidaan käyttää esillä olevassa keksinnössä. Esimerkiksi C-lasi voidaan muodostaa kuiduiksi läpiviennissä 28. Tyypillisellä C-lasiseoksella on seuraa-va koostumus: 25 Aine Paino-%

Si02 65,1 A1203 3,7

Fe203 0,4

CaO 14,3 30 MgO 2,8

Na20 8,1 B2°3 5/5

Sulan lasin tilan 25 tulenkestovuorauksen täytyy olla yhteensopiva sulatettavan lasin kanssa, toisin sanoen, tu-35 lenkestoaineen täytyy olla inertti lasiseokselle kuumennus-laitteen käyttölämpötilassa ja sen täytyy kestää lasin 14 76777 ___ - rapauttavaa vaikutusta erityisestiä elektrodien yläpuolisilla alueilla, joissa sula lasi kiertää nopeasti johtuen elektrodien kärkien välissä sulaan lasiin kohdistetun kuumuuden aiheuttamista termisistä konvektiovirroista.

5 On havaittu, että tiivis kromioksidi-tulenkestoaine, kuten se, jota valmistaa Corhart Refractories, Louisville, Kentucky tuotenimellä "C-1215 Chromic Oxide Refractory", on yhteensopiva E-lasin kanssa. Tällä tulenkestoaineella on seuraava koostumus: 10 Aine Paino-%

Ti02 3,8

Cr203 92,7

Fe203 0,4

Epäpuhtauksia 3,1 15 Yllä mainittua tulenkestoainetta voidaan käyttää myös yllä mainitun koostumuksen omaavan C-lasin kanssa. Myös yhteensopiva C-lasin kanssa, mutta ei E-lasin kanssa on tu-lenkestoaine, jota myy The Carborundum Company of Falconer, New York, tuotenimellä "Monofrax E". Tällä tulenkestoaineel-20 la on seuraava koostumus:

Aine Paino-%

Cr203 79,7

MgO 8,1

Fe203 6,1 25 Ai2°3 4,7

Si02 1,3

Kokonaisalkali 0,1

Kuten yllä on selitetty, yllä määritellyt tulenkesto-aineet ja muut samanlaiset tulenkestoaineet ovat soveltuvia 30 kuumennuslaitteen vuorauksiksi 21, 22, 23 ja 24, koska niiden yhteensopivuus halutun lasiseoksen kanssa ja niiden korkea rapautumiskestoisuus sulan lasin suhteen, joka kiertää tilassa 25 ja virtaa ulostulon 14 läpi ja läpivientilohkos-ta 27 läpivientiholkkiin 28, erityisesti kohotetuissa lämpö-35 tiloissa, joissa lasi sulatetaan ja valmistetaan uunissa 10.

15 76777

Kuitenkin vuorausten tulenkestoaineiden sähköinen resistii-visyys uunin 10 käyttölämpötilassa on alhaisempi kuin sulan lasimassan sähköinen resistiivisyys tilassa 25 ja sen virratessa uunin 10 läpi läpivientiholkkiin 28.

Claims (5)

1. Menetelmä sulan lasin kuumentamiseksi, jossa menetelmässä 5 muodostetaan sula lasimassa kuumennuslaitteessa (10), jossa on lasia ympäröivät sivu- ja pöhjaseinämät (11, 12, 13), jotka on varustettu tulenkestovuorauksella (21, 22, 23) , jolla on sähköinen resistiivisyys, joka laskee sen lämpötilan noustessa ja joka sulan lasin lämpötilassa on alhaisem-10 pi kuin sulan lasin sähköinen resistiivisyys; kuumennetaan sähköisesti sulaa massaa napaisuudeltaan vastakkaisilla kuumennuselektrodeilla (30, 32), jotka on upotettu sulaan lasiin; ja jäähdytetään ainakin jotakin sivu- ja pohjaseinämistä 15 (11, 12, 13), tunnettu siitä, että jäähdytetään niiden seinien (12, 13) tulenkestovuo-rausta (22, 23), jotka sijaitsevat vastakkaista napaisuutta olevien elektrodien (30, 32) välissä mainitun vuorauksen säh-20 köisen resistiivisyyden lisäämiseksi oleellisesti.

2. Sähköisesti kuumennettava lasinkuumennuslaite, joka käsittää: astian (10) sulaa lasia varten, jonka seinämät (11, 12, 13) on vuorattu tulenkestoaineella (21, 22, 23), jolla 25 on sähköinen resistiivisyys, joka vaihtelee käänteisesti tu-lenkestoaineen lämpötilan myötä ja jolla sulan lasin lämpötilassa on sähköinen resistiivisyys, joka on alhaisempi kuin sulan lasin sähköinen resistiivisyys; useita sähköisesti kuumennettavia napaisuudeltaan eri-30 laisia elektrodeja (30, 32), jotka kulkevat mainitun astian vähintään yhden seinämän (11) läpi upotettavaksi sulaan lasimassaan; ja välineet (35, 36) ainakin jonkin seinämän tulenkesto-aineen jäähdyttämiseksi, 35 tunnettu siitä, että jäähdytysvälineet (35, 36) ovat lämmönvaihtoyhteydessä u 17 76777 seinämiin (12, 13), jotka sijaitsevat erinapaisten elektrodien (30, 32) välissä niiden tulenkestoaineen (22, 23) lämpötilan laskemiseksi lämpötilaan, jossa tulenkestoaineen sähköinen resistiivisyys oleellisesti kasvaa ja oikosulkeu-5 tuminen tulenkestoaineen kautta oleellisesti eliminoituu.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen lasinkuumennuslai-te, tunnettu siitä, että tulenkestoaine on kromioksidia.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnet-10 t u siitä, että napaisuudeltaan erilaiset elektrodit (70) kulkevat vain astian pohjaseinämän (62) läpi ja pohjaseinä-mä on varustettu jäähdytysvälineillä (75).

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että astia on esikuumennusahjo (40), elektrodit 15 (45) kulkevat esikuumennusahjon sivuseinämien (41) läpi ja pohjaseinämä (42) on varustettu jäähdytysvälineillä (50). 18 76777