FI84591B - Foerfarande och anordning foer smaeltning och rengoering av glasmaterial eller liknande. - Google Patents

Description

x B45S1

Menetelmä ja laite lasimateriaalin tai vastaavan sulat-tamiseksi ja puhdistamiseksi 5 Tämä keksintö koskee menetelmää ja laitetta lasi- materiaalin tai vastaavan sulattamiseksi ja puhdistamiseksi nimenomaan lisäämällä vaahdon muodostumista puhdistettaessa sulaa lasia tyhjiön avulla. Patenttivaatimuksissa nro 872981, jätetty 6. 7.1987, ja nro 872 982, 10 jätetty 6.7.1987, julkistetaan menetelmä ja laite, jossa vaahdon muodostumista tyhjiöpuhdistimessa tehostetaan syöttämällä sulaa lasia tyhjiökammion ylätilaan. Sulala-si vaahtoaa heti, kun se joutuu alennettuun paineeseen, ja tässä yhteydessä onkin todettu, ettei lasin vaahdotus 15 ole vaikea ongelma, kuten aikaisemmin otaksuttiin, vaan se on erittäin hyödyllistä poistettaessa sulatteesta siihen liuenneita ja sen mukana tulleita kaasuja. Lisäksi on todettu olevan edullista, että vaahto muodostetaan puhdistussäiliön nestepinnan yläpuolella, mieluimmin 20 vaahtokerroksen yläpuolella, niin että vaahto joutuu alimpaan paineeseen säiliössä. Kaasujen poistamista nes-tevaiheesta tehostaa huomattavasti se suuri pinta, jonka neste on saanut vaahdon pintakalvojen muodossa. Näin ollen hyvin ohuet nestekerrokset joutuvat alhaiseen pai-25 neeseen vaahdossa tyhjiökammiossa.

Tietyissä olosuhteissa kaikki syötettävä sula la-sivirta ei kuitenkaan vaahtoa heti tyhjiötilaan tultuaan. Tällaisissa tapauksissa lasivirran pintaosat saattavat vaahdota nopeasti, mutta virran keskiosa voi 30 työntyä vaahtoa muodostamatta vaahtokerrokseen tai jopa sen alla olevaan sulaan lasimassaan. Jos sula lasi ei vaahtoa vaahtokerroksen yläpuolella, sitä ei voi panna järjestelmän alhaisimpaan paineeseen, vaan se joutuu optimiarvoa alhaisempiin puhdistusolosuhteisiin, koska 35 jo suhteellisen kevyessä vaahtokerroksessa paine lisään- 84591 2 tyy huomattavasti pienemmissä korkeuksissa. Nesteeseen työntyvään lasimassaan liittyvä huomattava vaara on, ettei lasimassa joudu riittävän suuren tyhjiön alaiseksi, jotta se voitaisiin puhdistaa, vaan se voi joutua 5 poistovirtaukseen, jossa se heikentää muuten hyvän tuotteen laatua. Syötettävän lasivirran vaahdotusta voidaan parantaa laskemalla painetta tyhjiökammiossa ja/tai vähentämällä lasimassan virtausnopeutta, mutta kuitenkin on toivottavaa, että parannetaan sitä astetta, jossa la-10 sivirta vaahtoaa, muuttamalla lainkaan sellaisia etukäteen määrättyjä parametrejä kuten valmistusmäärä ja paine.

Aikaisemmissa ehdotuksissa, jotka koskevat lasin puhdistamista tyhjiön avulla, on yleensä vältetty lasin 15 vaahdottamista. Ennen edellä mainittuja patenttihakemuksia sulaa lasia ei siis ruiskutettu tyhjiökammion yläti-laan. Näin ollen ennestään ei ole mitään kokemuksia vaahdon muodostumisen lisääntymisestä sellaisessa toiminnossa.

20 Käsiteltävän keksinnön päätavoitteena on lisätä sitä astetta, johon sula lasi vaahdotetaan sen tullessa tyhjiöpuhdistuskammioon. Tähän päästään pidentämällä sitä aikaa, jonka sula lasivirta kuluttaa tyhjiön yläti-lassa, ja/tai vähentämällä sulan lasivirran vahvuutta 25 tyhjiön ylätilassa käytettäessä tiettyä tyhjiötasoa ja tiettyä sulan lasin lämpötilaa. Keksinnön mukaiselle menetelmälle, joka käsittää materiaalisulatteen valmistamisen ja sulan materiaalivirran syöttämisen sellaiseen tilaan sulan materiaalimassan yläpuolella, jossa pide-30 tään sellainen alipaine, että se pystyy saamaan aikaan ainakin sulan materiaalin joidenkin osien vaahtoamisen, on tunnusomaista se, että mainitun tilan läpi menevän virran muoto muutetaan lieriömuodosta poikkeavaksi ainakin osalla sen mainitun tilan läpi menevää virtaus-35 ta virtauksen altistamiseksi tehokkaammin alipainee-

II

3 84591 seen.

Käsiteltävän keksinnönmukainen vaahdotusta tehostava laite pystyy pitämään yllä tietyn vaahdotusas-teen pienempää tyhjiötä tai alhaisempia lämpötiloja 5 käyttämällä. Keksinnön mukaiselle sulan lasin tai vastaavan materiaalin puhdistuslaitteelle, joka käsittää säiliön, joka on tarkoitettu pitämään tietty määrä sulaa, puhdistettavaa materiaalia ylätilassa säiliössä sulan materiaalimassan yläpuolella, ja tuloaukon toi-10 sen sulaa materiaalia käsittävän virran päästämiseksi säiliön ylätilaan mainitun säiliön ollessa tarkoitettu synnyttämään alipaine ylätilaan, on tunnusomaista se, että siinä on virtauksenmuotoilulaite, joka liittyy tu-loaukkoon ja muuttaa ainakin osan ylätilassa olevasta 15 virtauksesta tavallisesta lieriömuodosta poikkeavaan muotoon.

Käsiteltävään keksintöön kuuluu kaksi sovellu-tusmuotoa, joiden ei tarvitse kuitenkaan mitätöidä toisiaan: (1) Laitteeseen tuleva sula lasivirta voidaan ja-20 kaa useiksi pienemmiksi virroiksi tai muuttaa ohuemmaksi virraksi, tai (2) sulan lasivirran siirtymistä tyhjiön ylätilan läpi voidaan hidastaa.

Ensimmäisen sovellutusmuodon mukaan tyhjiön ylätilaan tulevan sulan lasivirran vahvuutta pienennetään 25 jakamalla tai hajottamalla virta useiksi sivuhaaroiksi. Koska nestevirran vaahtoaminen etenee lasimassan ulkopinnasta sen sisäpuolelle, vahvuuden pienentäminen tekee mahdolliseksi lasimassan vaahtoamisen koko vahvuudeltaan lyhyemmässä ajassa. Optimitilanteessa täydelli-30 seen vaahdotukseen kuluva aika on tällöin pienempi kuin se aika, joka tarvitaan lasivirran laskeutumiseen tyh-jiökammiossa olevan sulan materiaalin tasolle, ja se on mieluimmin pienempi kuin se aika, joka tarvitaan lasimassan putoamiseen sulan materiaalin päällä olevaan 35 vaahtokerrokseen. Haluttu vahvuus on tällöin lasin läm- 4 84591 pötilan, tyhjiön paineen ja lasimassan virtausnopeuden funktio. Virran sivuhaarojen määrä riippuu taas halutusta vahvuudesta. Virran vahvuuden pienentäminen on edullista myös silloin, kun vaahdotus on täydellistä, koska 5 vaahtokuplien särkymisestä muodostuvat kaasut voidaan poistaa helpommin vaahdosta, kun kuplat ovat lähellä pintaa eivätkä suhteellisen paksun massavirran sisäosassa .

Toisen sovellutusmuodon mukaan estetään tilapäi-10 sesti syötettävän, sulan lasivirran putoaminen suoraan tyhjiön ylätilan läpi. Sula lasivirta pidetään siis kauemmin alhaisimman paineen alueella, jolloin jää enemmän aikaa vaahdotuksen etenemiselle massavirran läpi ennen sen putoamista sulan materiaalin säiliöön tai vaahtoker-15 rokseen. Hidastus saadaan aikaan muodostamalla este tyhjiön ylätilassa olevaan virtausrataan. Tämä este toimii siten, että se muodostaa sulalle lasille pitemmän vir-tausradan ja lisäksi jarrun lasivirtaan sen hidastamiseksi tai se muodostaa tyhjiön ylätilaan säiliön syö-20 tettävän lasivirran tilapäistä varastointia varten. Monissa tapauksissa useat tai kaikki nämä vaikutukset voidaan saada aikaan samanaikaisesti ja suositettavissa rakenteissa voidaan soveltaa sekä virtauksen jakamista että sen hidastamista.

25 Lasivirran erillisiksi sivuvirroiksi jakavat laitteet voivat käsittää useita sisääntuloja tyhjiöpuh-distuskammioon, mutta tällaisten sisääntulojen käsittäessä yleensä kalliita tulenkestäviä metallirakenteita, venttiililaitteita ja tiivistysjärjestelmiä suositetaan, 30 että käytetään vain yhtä sisääntuloa ja virta jaetaan sivuvirroiksi tyhjiökammissa. Sen vuoksi sulan lasivirran jakava tai hidastava laitevoidaan ripustaa tyhjiö-kammion yläosaan siihen rataan, jota pitkin sula lasi purkautuu tuloaukosta. Vaahtoa lisäävä laite suosite-35 taan kiinnitettäväksi mahdollisimman korkealle, jotta

II

5 84591 voidaan maksimoida se aika, jonka putoava vaahto joutuu olemaan alhaisessa paineessa tyhjiön ylätilassa. Laite valmistetaan mieluimmin saastuttamattomasta tulenkestävästä materiaalista, esimerkiksi platinasta, ja se voi 5 olla muodoltaan esimerkiksi lautanen, kulho, seula tai kori. Laitteessa on mieluimmin reiät virran jakamiseksi sivuvirroiksi. Kaksi tai useampia vaahdonlisäyslaittei-ta voidaan panna päällekkäin, niin että ne vaikuttavat lasivirtaan peräkkäin.

10 Keksinnön nämä ja myös muut näkökohdat selviävät lähemmin piirustuksista ja seuraavasta yksityiskohtaisesta selostuksesta, joka koskee keksinnön suositettavia rakenteita.

Kuvio 1 on pystyleikkaus lasin sulatus- ja puh-15 distusjärjestelmästä, jossa on tyhjiöpuhdistussäiliö, johon liittyvää parannusta keksintö koskee, kuvio 2 on suurennettu poikkileikkaus putkesta, jolla syötetään sulaa lasia tyhjiöpuhdistuskammioon, varustettuna ura-aukoilla keksinnön erään rakenteen mu-20 kaan, kuvio 3 on poikkileikkaus toisesta tuloputki-rakenteesta, joka liittyy verkon avulla virtausra-taan, kuvio 4 on sivukuva vaihtoehtoisesta tuloputki-25 rakenteesta, jossa on huokoinen säiliö virtausradassa, kuvio 5 on sivukuva tuloputkesta, jossa on sen ulostulon alla häkkirakenne, kuvio 6 on tasokuva, osittain katkaistuna, revitetystä kupista, joka on tarkoitettu liittymään sulaan 30 lasivirtaan, joka tulee tyhjiöpuhdistuskammioon, kuvio 7 on sivuleikkaus kuvion 6 mukaisesta laitteesta, kuvio 8 on leikkaus kaksivaiheisesta vaahdonli-säyslaitteesta keksinnön erään suositettavan rakenteen 35 mukaan ja tuloputkeen kiinnitettynä, 6 84591 kuvio 9 on sivukuva tarjottimen muotoisesta vaah-donlisäyslaitteesta, joka on liitetty tuloputkeen, käsiteltävän keksinnön toisen rakenteen mukaan, kuvio 10 on sivukuva kuviota 9 vastaavan laitteen 5 kartiomaisesta muunnelmasta, kuvio 11 on sivukuva vaahdonlisäyslaitteesta, joka on kaukalo, keksinnön erään rakenteen mukaan, ja kuvio 12 on poikkileikkaus kuvion 11 koururaken-teesta linjaa 12 - 12 pitkin.

10 Käsiteltävää keksintöä selostetaan tässä lasinval- mistukseen liittyvänä. On kuitenkin huomattava, että termi lasi on tarkoitettu käytettäväksi laajimmassa merkityksessään, jolloin siihen kuuluu sellaisia materiaaleja, jotka ovat "lasimaisia" tai "lasia muistuttavia", koska lasiksi-15 muuttumisvaiheen lopullinen tila ei ole kriittinen tekijä käsiteltävässä keksinnössä. Toisaalta käsiteltävää keksin töä sovelletaan todennäköisimmin valmistettaessa korkealaatuisia läpinäkyviä lasituotteita, joita varten kuplien ja rakeiden eliminoiminen lasista on tärkeää. Lisäksi käsi-20 teltävän keksinnön edut liittyvät nimenomaan lasin yhtäjaksoiseen, suurimittaiseen (esimerkiksi yli 10 tonnia päivässä, 9 metristä tonnia päivässä) teolliseen valmistukeen, nimenomaan läpinäkyvään lasiin.

Kuviossa 1 esitetty käsiteltävän keksinnön mukainen 25 sulatusprosessi käsittää kolme vaihetta: nesteyttämisvai- heen 10, liuotusvaiheen 11 ja tyhjiöpuhdistusvaiheen 12. Erilaisia järjestelyjä voidaan käyttää sulatuksen aloittamiseksi nesteytysvaiheessa 10, mutta erittäin tehokas järjestely tämän prosessivaiheen eristämiseksi ja sen to-30 teuttamiseksi taloudellisesti julkistetaan US-patentissa nro 4 381 934 ja Re. 32 317. Nesteytyssäiliön perusrakenteena on rumpu 15, joka voidaan valmistaa teräksestä ja jossa on pääasiassa lieriön muotoinen sivuseinämäosa, pääasiassa avonainen yläpää ja pohjaosa, joka on poistoauk-35 koa lukuunottamatta suljettu. Rumpu 15 pyörii suunnilleen pystysuorassa akselissa, esimerkiksi sen ympärillä olevan 7 84591 tukirenkaan 16 avulla, joka on sijoitettu pyörivänä useiden tukipyörien 17 päälle ja pysyy paikallaan useiden samassa linjassa olevien pyörien 18 avulla. Pääasiassa suljettu ontelo on muodostettu rumpuun 15 kansirakenteella 20, 5 joka on varustettu kiinteällä tuella, joka on esimerkiksi kehärunko 21. Nesteytyslämpö lasimateriaalia varten voidaan saada aikaan yhdellä tai useammalla polttimella 22, jotka menevät kannen 20 läpi. Poistokaasut pääsevät ulos nestey-tyssäiliöstä kannessa olevan aukon 23 kautta. Poistokaasujen 10 jätelämpöä voidaan käyttää edullisesti lasimassan kuumentamiseen esikuumennusvaiheessa (ei esitetty), mikä esitetään esimerkiksi US-patentissa nro 4 519 814.

Lasimateriaalit, jotka ovat mieluimmin jauhemaisia, voidaan syöttää nesteytyssäiliön onteloon kourulla 24, joka 15 menee esitetyssä rakenteessa poistoaukon 23 läpi. Yksityiskohdat syöttökourun järjestelystä esitetään US-patentissa nro 4 529 428. Syöttökouru 24 päättyy lähelle rummun 10 si-vuseinämiä, jolloin syöttömateriaali jää rummun sisempien sivuseinämäosien päälle. Syöttömateriaalikerros 25 pysyy 20 rummun sisäseinämissä rummun pyörimisestä johtuen ja eris-tysvuorauksena. Koska vuorauksen 25 pinnassa oleva syöttö-materiaali on alttiina ontelossa olevalle lämmölle, se muodostaa nesteytyskerroksen 26, joka virtaa kaltevaa vuorausta pitkin alas säiliön pohjan keskellä olevaan poistoauk-25 koon. Poistoaukko voidaan varustaa keraamisella tulenkestävällä hoikilla 27. Nesteytetty materiaalivirta 28 putoaa vapaasti nesteytyssäiliöstä aukon 29 kautta toiseen vaiheeseen 11. Toista vaihetta voidaan nimittää liuotussäiliök-si, koska sen eräänä tehtävänä on liuottaa täydellisesti 30 ne mahdollisesti sulamattomat syöttömateriaalirakeet, joita on nesteytyssäiliöstä 10 poistuvassa nesteytetyssä virrassa 28.

Palamislämpölähteitä voidaan käyttää liuotusvaihees-sa 11, mutta on todettu, että tässä vaiheessa voidaan käyt-35 tää hyvin myös sähkölämmitystä, jolloin useita elektrodeja 32 voidaan sijoittaa kuviossa 1 esitetyllä tavalla vaaka- 8 84591 suunnassa sivuseinämien läpi. Lämpö syntyy siitä vastuksesta, joka lasisulatteella on elektrodien välissä liikkuvaan sähkövirtaan nähden, soveltamalla tällöin sitä tekniikkaa, jota käytetään yleisesti lasin sulattamiseen sähköllä. Elektrodit 32 voivat olla hiiltä tai molybdeenia, ja ne 5 ovat alan asiantuntijoiden hyvin tuntemaa tyyppiä. Erotus-osa 33 voidaan sijoittaa liuotussäiliöön, jolloin se estää lasimassassa kelluvan materiaalin pääsyn poistopään.

Venttiili, joka ohjaa materiaalivirtausta liuotus-vaiheesta 11 puhdistusvaiheeseen 12, käsittää männän 35, 10 joka on aksiaalisesti samassa linjassa poistoputken 36 kanssa. Männän varsi 37 menee liuotussäiliön katon 31 läpi ja mahdollistaa männän 35 ja putken 36 välisen aukon ohjaamisen säätäen tällöin materiaalin virtausnopeuden puhdistusvaiheeseen .

15 Puhdistusvaihe 12 käsittää mieluimmin pystysuoran säiliön, joka voi olla lähinnä lieriön muotoinen ja jossa on sisäpuolella keraaminen tulenkestovuoraus 40 kaasutii-viissä, vesijäähdytteisessä kotelossa. Tulenkestomateriaa-lina voi olla alalla yleisesti tunnettu aluminiumoksidi-20 sirkoniumoksidi-piidioksidityyppinen materiaali. Kotelo voi käsittää kaksoisseinämäisen, lieriömäisen sivuseinä-osan 41, jolloin seinämien väliin jää renkaan muotoinen vesikanava, ja kotelossa on lisäksi päätyjäähdyttimet 42 ja 43. Eristyskerros (ei esitetty) voidaan panna tulenkes-25 torakenteen 40 ja sivuseinämän 41 väliin. Venttiiliputki 36 voidaan valmistaa tulenkestävästä materiaalista, esimerkiksi platinasta, ja se tiivistetään aukkoon 44, joka on puhdistussäiliön yläpäässä. Putken 36 esitetään suuntautuvan pystysuoraan puhdistussäiliön 12 yläosan läpi, mitä 30 suositetaan sen vuoksi, että syötettävä lasivirta saadaan näin mahdollisiman korkealle tyhjiötilaan.

Kun sula materiaali menee putken 36 läpi ja kohtaa alentuneen paineen puhdistussäiliössä, sulatteeseen liuenneet ja siihen jääneet kaasut laajenevat tilavuudeltaan 35 ja muodostavat vaahtokerroksen 50, joka on nesteen 51 päällä. Vaahdon puristuessa kokoon se yhtyy nesteeseen 51.

I! 9 84591

Puhdistussäiliöön voi syntyä alipainetta tyhjiöputken 52 kautta, joka menee säiliön yläosan läpi. Tässä käytettynä termin "vaahdotus" voidaan katsoa merkitsevän vähintään sulan materiaalin tilavuuden kaksinkertaistumista. Jos ma-5 teriaali on vaahdotettu perusteellisesti, tilavuudenlisäys on tavallisesti kaksinkertaista tilavuutta paljon suurempi. Vaihto on myös määritetty kaasuvaiheeksi, joka on ainakin 90 % kokonaistilavuudesta tai sellaiseksi tilaksi, jossa kuplien pintakalvot koskettavat toisiinsa.

10 Sulan materiaalin syöttäminen ohuina vaahtokalvoina suurentaa tuntuvasti alentuneeseen paineeseen joutunutta massan pinta-alaa. Tämän vuoksi suositetaankin vaahdotus-vaikutuksen maksimointia. Lisäksi suositetaan, että vaahtoon kohdistetaan järjestelmän alhaisimmat paineet, jotka 15 esiintyvät säiliön yläosassa nesteen yläpuolella olevassa ylätilassa, ja sen vuoksi alennettuun paineeseen joutuvaa pinta-alaa lisätään antamalla juuri syötetyn vaahdotetun materiaalin pudota ylätilan läpi vaahtokerroksen päälle. Säiliön massansiirto on myös paljon yhdenmukaisempaa, kun 20 juuri vaahdotettua materiaalia pannaan vaahtokerroksen päälle eikä muodosteta vaahtoa vaahtokerroksen alla olevan nestevaraston pinnasta.

Syöttönopeudesta riippumatta säiliössä 12 olevan sulan nesteen 51 yläpuolella oleva tila voi tulla toivot-25 tua kylmemmäksi, koska sulaa massaa ei ole ja säteily sulasta massasta on eristetty vaahtokerroksella 50. Tästä johtuen vaahtokerroksen yläosa voi tulla kylmemmäksi, mikä lisää puolestaan vaahdon viskositeettia ja hidastaa kaasujen poistonopeutta. Tällöin on todettu olevan edullista 30 järjestää laitteet nesteen ja vaahdon yläpuolella olevan ylätilan kuumentamiseksi. Tätä varten on todettu voitavan käyttää poltinta 53 ja pitää yllä palamista tyhjiötilassa. Putki 54 voidaan järjestää tyhjiösäiliön yläpäähän, jolloin pieni määrä vettä voidaan suihkuttaa vaahtoon ajoit-35 tain. Vesisuihkun on todettu edistävän vaahdon puristumista kokoon.

10 84591

Esitetyssä rakenteessa puhdistettu, sula materiaali poistetaan puhdistussäiliön 12 pohjasta poistoputkella 55, joka on tulenkestävää metallia, esimerkiksi platinaa. On myös mahdollista, että poistoputki sijoitetaan säiliön si-5 vuseinämään pohjan kohdalle. Poistoputki 55 suuntautuu mieluimmin tulenkestävän pohjaosan 56 pinnan yläpuolelle, jolloin se estää jäänteiden pääsemisen poistovirtaan. Put-kivuoto estetään pohjaosan 56 alla olevalla vesijäähdytti-mellä 57. Sulan materiaalin virtausnopeutta poistoputkesta 10 55 voidaan ohjata kartiomaisella kuristusosalla 58, jolloin kuristusosan ja putken 55 välisen aukon säätäminen ohjaa virtausnopeutta siitä. Puhdistettua materiaalia oleva sula virta 60 putoaa vapaasti puhdistussäiliön pohjalta ja se voidaan ohjata lisäkäsittelyasemalle (ei esitetty), jossa 15 se voidaan muodostaa halutuksi tuotteeksi. Esimerkiksi puhdistettu lasi voidaan ohjata "kellulasin" muodostuskam-mioon, jossa sula lasi kelluu sulan metallimassan päällä ja muodostaa tasaisen lasilevyn. Muita yksityiskohtia, jotka koskevat koko prosessin ja myös laitteen käyttämistä, 20 voidaan tutkia edellä mainituista patenttihakemuksista.

Kuvioissa 2-12 esitetään useita rakenteita käsiteltävän keksinnön mukaisista vaahdon lisäyslaitteista. Jokainen näistä laitteista on tarkoitettu kiinnitettäväksi kuviossa 1 esitettyyn tyhjiöpuhdistussäiliöön 12 putken 25 36 alapäähän, niin että putkesta 36 tuleva sula materiaa livirta kohtaa ne. Vaahdonlisäyslaite voidaan kiinnittää putkeen 36 tai se voi liittyä siihen kiinteänä rakenteena tai se voidaan kiinnittää erillisenä säiliön 12 viereiseen kansirakenteeseen tai tukivarteen, joka suuntautuu tyhjiö-30 säiliöön seinämäosassa olevan aukon kautta. Viimeksi mainittua menetelmää suositetaan sen vuoksi, että laitteen sijainti ja suuntaus voidaan säätää, ja sen vaihtaminen on tällöin suhteellisen helppoa. Laite sijoitetaan sulan massan 51 yläpuolelle, mieluimmin vaahtokerroksen 50 yläpuo-35 lelle.

1X 84591

Edellä esitetyn lisäksi on huomattava, että jokaisen rakenteen edellyttämä laite valmistetaan mieluimmin platinasta, nimenomaan platinarodiumseoksista, joita käytetään yleisesti sulan lasin kosketussovellutuksissa. Teo-5 reettisesti mitä tahansa tulenkestomateriaalia voidaan käyttää käsiteltävän keksinnön edellyttämään tarkoitukseen, mutta kestävyyteen liittyvistä probleemoista johtuen useimmat muut materiaalit ovat tähän sopimattomia. Keraamiset tulenkestomateriaalit syöpyvät huomattavasti, kun ne joutu-10 vat kosketukseen virtaavan massan kanssa. Säiliön 12 yläti-lan ilman on lisäksi todettu olevan siinä määrin hapettavaa, että se vaikuttaa haitallisesti molybdeenin kestävyyteen. Vedellä jäähdytettyä ruostumatonta terästä tai vastaavaa materiaalia voidaan käyttää, mutta suositetaan, 15 että minimoidaan lämmön poistaminen lasista jäähdytysosilla. Tiettyjä vesijäähdytteisiä elementtejä voidaan käyttää joissakin rakenteissa ilman kohtuutonta lämpöhäviötä edellyttäen, että niiden käyttöpinta-ala rajoitetaan.

Yksinkertaisimmassa muodossaan käsiteltävän keksin-20 nön mukaisissa vaahdonlisäyslaitteissa voi olla erilaisia muunnelmia putken 36 poistopäässä. Näin ollen kuvion 2 mukaisessa rakenteessa putki 36 on suljettu alapäästään 62 ja siinä on useita sivuaukkoja 63, jolloin putken läpi menevä sula materiaalivirta jakautuu useiksi pienemmiksi vir-25 roiksi, joista jokaiseen pienpaineympäristö vaikuttaa helpommin. Aukot 63 esitetään suorakaiteen muotoisina, mutta ne voivat olla mitä muotoa tahansa. Aukkojen koko valitaan tarvittavien sivuvirtojen lukumäärän ja myös sen virtausvastuksen perusteella, joka voidaan sallia. Päätyosa 62 30 voidaan myös varustaa yhdellä tai useammalla aukolla, ja jos siinä on useita aukkoja, sitä voidaan käyttää virtauksen jakolaitteena sivuaukkojen asemesta.

Tältä pohjalta kuvio 3 esittää sellaista rakennetta, jossa on sovite putken 36 päässä sulan lasivirran jaka-35 miseksi sivuvirroiksi. Sovite voi olla tangoista tai langoista tehty ritilä 65, kuten kuviossa 3 esitetään, tai 12 84591 vanunkiverkko, reikälevy tai jokin muu huokoinen osa. Kun sivuvirtaosat ovat lähellä toisiaan, ne voivat yhtyä uudestaan myöhemmin, mutta se ei ole kuitenkaan haitallista, jos tyhjiö on ehtinyt vaikuttaa niihin sitä ennen. Lasimas-5 san virtausnopeudesta ja tyhjiön tasosta riippuen virtauksen eri osien vaahdotus voi tapahtua melkein heti sen jälkeen, kun ne joutuvat alennettuun paineeseen ja ennen niiden yhtymistä uudelleen. Suurilla tuotantonopeuksilla voi olla kuitenkin edullista, että käytetään joitakin niistä 10 muista rakenteista, jotka on julkistettu tässä ja jotka muodostavat jaetun tai ohennetun virran pitemmäksi ajaksi.

Kuvioiden 2 ja 3 rakenteita ei suositeta ainakaan suuria virtausnopeuksia käytettäessä, koska ne lisäävät vastusta putken 36 läpi menevään virtaukseen nähden. Tämä 15 vastus ei ainoastaan vähennä putken läpi menevää virtausta, vaan lisäksi se tekee virtausnopeuden säätämisen monimutkaiseksi venttiililaitetta 35 tai vastaavaa käytettäessä. Sen vuoksi suositetaankin, että sulan materiaalin annetaan purkautua putkesta 36 ja käsiteltävän keksinnön mukaisen 20 vaahdonlisäyslaitteen annetaan liittyä siihen riittävällä etäisyydellä putkesta, jolloin vältetään huomattava vasta-paine putkessa. Näin ollen kuvion 4 mukaisessa rakenteessa käytetäänkin vanunkiverkkoa tai vastaavaa rakennetta korin muotoisena säiliönä 67. Verkon asemesta säiliö 67 voidaan 25 valmistaa revitetystä levymateriaalista tai muusta huokoisesta materiaalista. Säiliössä 67 olevat aukot jakavat tulevan sulan lasivirtauksen ainakin hetkellisesti, ja säiliö muodostaa vastuksen, mikä estää virtauksen putoamisen välittömästi vaahtokerrokseen tai sen alapuolelle.

30 Säiliö 67 esitetään pääasiassa lieriön muotoisena, mutta on selvää, että se voi olla käytännöllisesti katsoen mitä tahansa sellaista muotoa,joka hidastaa virtausnopeutta. Tietty etu saadaan sillä, että säiliö 67 pannaan putken 36 poistopään ympärille, jolloin mikään osa virtausta, johon 35 säiliö on vaikuttanut, ei voi päästä ulos. Säiliön 67 yläpää voidaan kiinnittää putken 36 ympärille kuviossa 4

II

84591 esitetyllä puristusnauhalla 68. Säiliötä 67 voidaan pidentää jonkin verran, jolloin saadaan riittävä sisätilavuus vaahtoa tai sulaa materiaalia varten, jolloin se ei vaikuta putkesta 36 tulevaan virtaukseen.

Kuviossa 5 esitetään eräs rakennemunnelma käsiteltä-5 van keksinnön mukaisesta korityyppisestä vaahdonlisäys- laitteesta. Häkkiä muistuttava kehysrakenne on valmistettu siinä useista tangoista 70. Häkki voitaisiin valmistaa muodoltaan monina erilaisina muunnelmina, mutta kuviossa 5 esitetyn kartiomuodon eräänä etuna on, että siinä on le-10 veydeltään erilaiset aukot leveiden aukkojen ollessa laitteen yläpäässä vaahtomateriaalia varten ja kapeiden aukkojen ollessa pohjassa laitteen läpi menevien jaettujen nes-tevirtojen koon rajoittamiseksi. Lisäksi kartiomuoto estää vain vähän virtauksen läpimenoa eikä muodosta tämän vuoksi 15 herkästi vastapainetta putkeen 36. Esitetyllä tavalla tangot 70 voidaan yhdistää alapäistään levyyn 71 ja yläpäis-tään ne voidaan kiinnittää putkeen 36 esimerkiksi hitsaamalla. Vaihtoehtoisesti tangot 70 voidaan vahvistaa yhdellä tai useammalla kehän muotoisella renkaalla 72 keskikohdas-20 ta.

Kuvioissa 6 ja 7 esitetään käsiteltävän keksinnön toinen rakenne, jossa vaahdonlisäyssäiliö on rei'itetty kuppi 75. Kuppi 75 voi käsittää sivuseinämäosan 76, pohjan 77 ja vaihtoehtoisesti levennetyn kehäosan 78, jotka on 25 tehty mieluimmin platinaseoksesta. Kupin sivuseinämässä ja pohjassa on useita reikiä, joiden läpi sula materiaali voi mennä. Reikien lukumäärä ja koko voivat vaihdella tuntuvasti kulloinkin haluttavasta tehosta riippuen. Normaalitapauksissa halkaisijaltaan 0,5 - 3 cm reiät on to-30 dettu tyydyttäviksi reikien lukumäärän maksimoinnin tapahtuessa, ilman että kupin rakennelujuus heikkenee kohtuuttomasti. Vaikka voidaankin käyttää kooltaan samanlaisia reikiä, suositetaan, että suuremmat reiät sijoitetaan lähelle yläpäätä, jolloin suurilla virtausnopeuksilla mahdollinen 35 ylimääräinen virtaus menee mieluimmin suurien reikien läpi kuin kupin kehäreunan yli. Kuvioiden 6 ja 7 mukainen kup- i4 84591 pirakenne voidaan kiinnittää putkeen 36 edellä selostettuja rakenteita vastaavalla tavalla, mutta kuvioissa esitetään kuitenkin erilainen tukijärjestely, jossa vaahdon-lisäyslaite on kiinnitetty tukivarteen 80 erilleen putkes-5 ta 36, jolloin se suuntautuu mieluimmin tyhjiöpuhdistus-säiliön 12 ulkopuolelle laitteen säätämiseksi tai vaihtamisen mahdollistamiseksi. Jotta saadaan aikaan jäykkä rakenne huomattavan pitkällä vaakasuoralla etäisyydellä puh-distussäiliön korkean lämpötilan alueella, suositetaan, 10 että tukivarsi 80 jäähdytetään kierrättämällä sen läpi jäähdytysnestettä, esimerkiksi vettä. Tätä varten varsi 80, joka esitetään kuvioissa 6 ja 7, käsittää samankeskiset jähhdytysputket 81 ja 82. Itse kupin 75 tukemiseksi jäykästi esitetty rakenne käsittää putkisilmukan 83, jonka 15 läpi jäähdytysaine kiertää ja johon kuppi 75 on tuettu. Esitetyllä tavalla silmukka muodostaa jäähdytysputken 82 ulompaan varteen. Näin ollen jäähdytysaine voi kiertää putkesta 81 silmukan 83 läpi ja tulla ulos putkesta 82. Virtaussuunta voi luonnollisesti olla myös päinvastainen. 20 Jäähdytyksestä johtuen putkia 81 ja 82 ja silmukkaa 83 ei tarvitse valmistaa platinasta, vaan ne voivat olla ruostumatonta terästä tai vastaavaa materiaalia. Puhdistussäi-liössä olevan jäähdytetyn tukivarren 80 jäähdytystehon vähentämiseksi varteen voidaan järjestää eristyskansi, 25 esimerkiksi kuvioissa 6 ja 7 esitetty tulenkestävä putki 84. Kupin 75 rakennelujuutta voidaan lisätä vahvistusosil-la 85, jotka voivat olla platinaseosputkia, jotka on hitsattu silmukkaan 83 ja suuntautuvat kupin 75 sivua pitkin alas sekä menevät kupin 75 alle. On huomattava, että kupin 30 muoto voi poiketa huomattavasti kuvioissa 6 ja 7 esitetystä katkaistun kartion muotoisesta rakenteesta. Erityisesti vaakasuunnassa pitkulaiset kupit voivat olla edullisia, koska ne lisäävät kupin tilavuutta ja mahdollistavat yhteyden säiliöön kooltaan rajoitetun tuloaukon kautta. Var-35 si 80 voi suuntautua suunnilleen vaakasuorassa säiliön sivussa olevan aukon läpi tai siinä voi olla mutka, jolloin se menee pystysuunnassa säiliön yläosan läpi. Nivel- 15 84591 liitintä voidaan järjestää siihen kohtaan, jossa varsi menee säiliön seinämän läpi, jolloin saadaan kaasutiivis sulku, vaikka vaahdonlisäyslaitteen asennon säädöt voidaankin suorittaa.

5 Kaikissa keksinnön mukaisissa rakenteissa suuret virtausnopeudet voivat aiheuttaa vaahdonlisäyslaitteen kapasiteetin ylittymisen. Tällaisissa tapauksissa voi olla edullista järjestää kaksivaiheinen vaahdonlisäyslaite. Toisin sanoen, jos lasivirta ei vaahdotu haluttuun astee-10 seen, kun se on mennyt ensimmäisen vaahdonlisäyslaitteen läpi, se voidaan ohjata yhteen tai useampaan lisävaahdotus-laitteeseen, jotka on sijoitettu niin, että ne saavat osittain vaahdotetun virran ensimmäisestä laitteesta. Nämä lisälaitteet voivat olla rakenteeltaan suunnilleen 15 ensimmäistä laitetta vastaavia tai voidaan käyttää erilaisten rakenteiden yhdistelmiä. Yleensä jokaisen lisä-tai seuraavan vaiheen tulisi olla mielummin edellistä vaihetta suurempi. Kuvio 8 on esimerkki kaksivaihelaitteesta, jossa ensimmäinen reikiä käsittävä malja 90 on tuettu 20 toisen reikiä käsittävän maljan 91 yläpuolelle molempien maljojen ollessa kiinnitetty pystyasentoon samaan linjaan putken 36 ulostulon kanssa sulan materiaalin syöttövirran ottamiseksi vastaan. Materiaali, joka saattaa virrata maljan 90 yli tai jonka käsittely maljassa 90 on muuten epä-25 tyydyttävää, tulee maljaan 91, jossa virtaus hidastuu jälleen, se jaetaan sivuhaaroiksi ja ohennetaan vahvuudeltaan. Kaksi vaihetta tuntuvat riittävän useimpiin tarkoituksiin, mutta kolmea tai vielä useampia vaiheita voidaan käyttää tarvittaessa, niin että tietyissä olosuhteissa 30 päästään haluttuun vaahdotusasteeseen. Kuviossa 8 esitetty maljojen 90 ja 91 tukirakenne on vain suositettava esimerkki. On siis selvää, että tällaisesta rakenteesta voidaan tehdä monia muunnelmia. Lukuisat putket 92 tukevat ylämaljan 90, ja toinen putkiryhmä 93 tukee alamaljan 91.

35 Molemmat putkiryhmät voivat suuntautua ylöspäin renkaaseen 94 kiinnitettäviksi, joka voidaan puolestaan tukea putkeen ie 84591 36 esitetyllä tavalla tai kuvien 6 ja 7 mukaisesti sivulle suuntautuvaan varteen. Kuvion 8 esittämässä erikoisrakenteessa putket 92 kallistuvat tietyssä kulmassa sisäänpäin maljan 90 alle, jolloin maljalle 90 saadaan lisätuki, ja 5 menevät alamaljan 91 läpi liitettäväksi putkiin 93 ja ala-tukirenkaaseen 95, jolloin rakenteeseen saadaan lisää jäyk-kyyttää. Vaihtoehtoisena rakenteena maljan 91 kehä on vahvistettu putkella 96.

Virtauksen jakaminen sivuvirroiksi sen vahvuuden 10 pienentämiseksi, jolloin virtauksen kaikki osat joutuvat tyhjiön alaisiksi, on jokaiselle edellä selostetulle rakenteelle ominainen piirre. Virtauksen jakamisen asemesta virran vahvuutta voidaan pienentää myös hajottamalla se. Tämä menetelmä esitetään kuvioiden 9-12 mukaisissa raken-15 teissä. Putoava nestevirta tulee lieriön muotoiseksi pintajännityksestä johtuen, koska tällä muodolla on pienin pinta-ala. Valitettavasti tämä muoto ei ole virtauksen tyhjiövaahdotuksen kannalta lainkaan suositettava. Sopiva muutos virtauksen muotoon lisää edullisesti pinta-alaa 20 virtauksen tilavuusyksikköä kohti. Tämän vuoksi eräs menetelmä virtauksen vahvuuden vähentämiseksi ja vaahdo-tuksen lisäämiseksi on, että virtaukselle valitaan lieriö-muoton asemesta jokin muu geometrinen muoto, esimerkiksi käyttämällä pyöreästä poikkeavaa tuloaukkoa (esimerkiksi 25 rakoa). Virtausrataan sijoitettu, sen muotoa muuttava kiinteä kappale on myös edullinen menetelmä ja sen lisäetuna on, että se vähentää virran nopeutta, jolloin virran oloaika ylätilassa on pitempi. Tästä johtuen suositettavia virtausta muuttavia rakennemuotoja ovat ne muo-30 dot, jotka saavat myös aikaan virtauksen tuntuvan hidastumisen. Maksimihidastukseen voidaan päästä vaakasuorilla pinnoilla, ja kuvio 9 esittääkin yksinkertaista rakennetta tästä tyypistä.

Kuvio 9 esittää umpitarjotinta 100, joka voi olla 35 esimerkiksi pyöreä ja tuettu vaakasuunnassa putken 36 alle useilla kannattimilla. Vaihtoehtoisesti tarjotin voi- 17 84591 daan tukea sivusuuntaisella tukivarrella. Putkesta 36 vir-taava sula materiaali leviää tarjottimelle 100, ohenee vahvuudeltaan jäädessään hetkeksi tarjottimelle ja virtaa tarjottimen reunan yli lähinnä pyöreänä renkaana, jonka pinta-ala on alkuperäisen virtauksen pinta-alaa tuntuvasti suu-5 rempi. Tarjotin voidaan tarvittaessa varustaa ylöspäin suuntautuvilla reunaosilla, jolloin sillä saadaan pysymään enemmän materiaalia. Reunaosat voidaan myös varustaa urilla, jolloin saadaan tarjottimesta lähteviä sivuvirtoja.

Kuviossa 9 esitetyn rakenteen eräs muunnelma nähdään 10 kuviossa 10, jossa esitetty virtauksenhajotuslaite ei ole vaakasuora, mutta siinä on kutenkin huomattavat vaakasuorat mitat. Tarjottimen asemesta on nyt järjestetty ylöspäin suuntautuva kartio-osa 105, joka on tuettu kannattimilla 106 putkeen 36. On huomattava, että virtauksen hajottami-15 seen voidaan käyttää myös monia muita rakennemuotoja, esimerkiksi puolipalloa, kiilaa tai nelitahokasta.

Kuvioissa 11 ja 12 esitetyssä rakenteessa virtaus voi hajota jonkin verran, mutta päätarkoituksena on kuitenkin pidentää virtausrataa sen ajan pidentämiseksi, jon-20 ka lasisulate on alhaisessa paineessa ylätilassa. Tämä rakenne sisältää laitteen putoavan lasivirran muuttamiseksi pystysuorasta radasta mutkikkaammaksi radaksi. Kuvioissa 11 ja 12 on esimerkki suhteellisen yksinkertaisesta laitteesta - kourusta 110 - jolla muutetaan virtauksen suuntaa. 25 Kouru voidaan tukea puhdistussäiliön 12 ylätilaan pieneen, vaakasuunnasta poikkeavaan kulmaan, ja syötettävä massavir-ta voi tulla kourun yläpäähän ja virrata pois sen alapäästä. Vaakasuunnassa pitkänomaisen kourun saamiseksi jäykäksi suositetaan jäähdytyslaitetta. Sen vuoksi jäähdytysnesteen 30 (mieluimmin veden) kierrätysputki 111 voidaan järjestää kouruun esimerkiksi hiusneulan muotoon. Jäähdytysnesteput-ki voi toimia myös kourun tukivartena. Putki 111 voidaan valmistaa ruostumattomasta teräksestä tai vastaavasta. Puhdistuslaiteesta jäähdytysputkeen 111 tapahtuvan lämpö-35 häviön pienentämiseksi putki 111 voidaan sijoittaa tulen- ie 84591 kestomateriaaliin 112. Tulenkestomateriaali 112 on varustettu mieluimmin platinaseoskannella 113, jolloin se kestää sulan lasin virtauksen. Kuten kuviossa 12 esitetään, kourun yläpinta voi olla kovera, mikä edistää virtauksen 5 ohjaamista sen koko pituudella. Vaikka päävirtausrata onkin kourun kokopituudella, jonkin verran materiaalia voi suurilla virtausnopeuksilla virrata kourun sivujen yli. Kouru 110 on esitetty lineaarisena, mutta on huomattava, että virtauksen suunnan muuttavassa laitteessa voi olla myös tai-10 peitä ja käyriä. Sulan lasin virtauksen kannalta voi olla myös edullista, että se virtaa toisesta virtauksen suunnan kääntölaitteesta toiseen vastaavaan laitteeseen pidentäen tällöin vielä oloaikaansa ylätilassa.

Il

Claims (10)

84591

1. Lasimateriaalin tai vastaavan sulatus- ja puhdistusmenetelmä, joka käsittää materialisulatteen val- 5 mistamisen ja sulan materiaalivirran syöttämisen sellaiseen tilaan sulan materiaalimassan yläpuolella, jossa pidetään sellainen alipaine, että se pystyy saamaan aikaan ainakin sulan materiaalin joidenkin osien vaahtoamisen, tunnettu siitä, että mainitun tilan läpi menevän 10 virran muoto muutetaan lieriömuodosta poikkeavaksi ainakin osalla sen mainitun tilan läpi menevää virtausta virtauksen altistamiseksi tehokkaammin alipaineeseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että useita virtoja menee aina- 15 kin mainitun tilan yhden osan läpi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtauksen muoto muuttuu lieriömuodosta poikkeavaksi, kun se tulee tuloaukon kautta mainittuun tilaan.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtaus muotoillaan uudelleen sen tultua mainittuun tilaan järjestämällä mainitussa tilassa oleva kiinteä osa kosketukseen virtauksen kanssa, niin että virtaus jakautuu sivuvirroiksi, vir-25 tausnopeus hidastuu, virran vahvuus pienenee tai virtaus-rata tulee pitemmäksi.

5. Sulan lasin tai vastaavan materiaalin puhdistuslaite, joka käsittää säiliön, joka on tarkoitettu pitämään tietty määrä sulaa, puhdistettavaa materiaalia 30 ylätilassa säiliössä sulan materiaalimassan yläpuolella, ja tuloaukon toisen sulaa materiaalia käsittävän virran päästämiseksi säiliön ylätilaan mainitun säiliön ollessa tarkoitettu synnyttämään alipaine ylätilaan, tunnettu siitä, että siinä on virtauksenmuotoilulaite 35 (36), joka liittyy tuloaukkoon ja muuttaa ainakin osan 04^91 ylätilassa olevasta virtauksesta tavallisesta lieriömuo-dosta poikkeavaan muotoon.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtauksenmuotoilulaite on osa 5 (62, 63, 65, 67, 70, 71, 75) tuloaukkoa.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtauksen muotoilulaite (90, 91, 100, 105) käsittää yhden tai useamman ohjauselimen tuettuna ylätilassa tuloaukon alapuolella virtauksen kulku- 10 tiellä, jolla elimellä/elimillä on olennaisesti vaakasuora osa, joka leikkaa sulaa materiaalivirtaa.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 5-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtauksenmuotoiluosa on ristikko tai verkko (67).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 5-7 mukainen lai te, tunnettu siitä, että virtauksenmuotoiluosa (75, 90, 91) on säiliö, jossa on useita aukkoja.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 5-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtauksen muotoilu- 20 osa on tuettu niin, että siinä on pinta (100, 110), jossa on huomattava vaakasuora komponentti virtausradassa, esimerkiksi vaakasuoraan suuntautuva kouru. Il 21 84591