FI86055C - Anordning foer vaermehaerdning av glasskivor. - Google Patents

Description

1 86055

Laite lasilevyjen lämpölujittamiseksi. - Anordning för värmehärdning av glasskivor.

Keksinnön kohteena on laite lasilevyjen 1ämpölujittamiseksi, johon laitteeseen kuuluu - uuni, jossa on kuumennuselementit lasilevyjen kuumentamiseksi lähelle pehmenemis lämpötilaa, - jäähdytysasema, jossa on suuttimet lasilevyn ylä- ja alapuolella jäähdytyskaasun puhaltamiseksi, - puhallin, joka liittyy kanaviston välityksellä mainittuihin suuttimiin, ja - vaakasuuntaisten telojen muodostama kuljetin lasilevyjen kuljettamiseksi vaakasuuntaisena uunin ja jäähdytysaseman läpi, jolloin telat on järjestetty edestakaisin pyöritettäväksi lasilevyjen liikuttamiseksi oski11 oivasti jäähdytysasemassa.

Lasin lämpölujittaminen eroaa karkaisusta siinä, että jäähdytys tapahtuu olennaisesti hitaammin, jolloin myös lasin pintajännitykset jäävät olennaisesti pienemmiksi. Lämpölujitetun lasin ominaisuuksia on käsitelty mm. GB-hakemusjulkaisussa 2,191,998. - . Jotta aikaansaadaan normien mukaista 1ämpölujitettua lasia, on jäähtymisnopeutta voitava tarkoin kontrolloida. Erityisenä ongelmana on tällöin se, että lasin paksuuden vaihtuessa myös jäähtymisnopeus olennaisesti muuttuu (jos jäähtymisolosuhteet pysyvät vakiona).

Aikaisempien kokemusten perusteella näyttää siltä, että esim.

8 mm:n lasi lämpölujittuu Japanin normeihin siirrettäessä se lämmityksen jälkeen huoneen lämpöön. Tämä tilanne ilmenee oheisen kuvion 6 1ämpölujituskäyrästölta. Siitä ilmenee, että mikäli esim. 10 mm:n lasin kanssa toimitaan vastaavasti (jäähdytys huoneen lämmössä), lämpölujittuu se jo liikaa. Mikäli siis 10 mm:n tai 12 mm:n lasia aiotaan 1ämpölujittaa, täytyy sen tapahtua huoneenlämpöä kuumemmassa paikassa. Seuraavassa arvioidaan 1ämpölujituksessa tarvittavia jäähdytysti1 an lämpö 2 86055 tiloja. Mikäli lasi on hitaassa liikkeessä huoneenlämpöisessä, tyynessä paikassa, jäähtyy se suoritettujen mittausten mukaan lämmönsiirtokertoimella 45 W/m2 K. Tällöin lasista siirtyy lämpöä pois teholla 50 kW/m2. Oletetaan, että 10 mm:n lasin poisvietävä lämpöteho saadaan likimääräisesti kääntäen verrannollisena lasin paksuuksista: 10 mm 50 kW/m2 8 mm P(10 mm) => P(10 mm) = 40 kW/m2 Tällöin lämpötilaeroksi lasin ja sitä ympäröivän ilman välille saadaan P(10 mm) 40000 W/m2

T = --------- = --------------- 444 °C

a · 2 · A 45 · 2 · 1

= > Tuma = 610 °C - 444 °C * 150 °C

Vastaavalla tavalla laskien saadaan 12 mm:n lasille Tiimeiksi 250°C.

Kuvioissa 7 ja 8 on esitetty esimerkinomaisesti 10 mm:n ja 12 mm:n lasien lämmitys- ja lämpölujituskäyrät. Käyristä voidaan havaita, että esim. 12 mm:n lasin täytyy olla 250 °C lämpöisessä tilassa noin 250 sekuntia. Toisaalta maksimi 1astaus luovuttaa lämpöä noin 400 kW teholla. Ts., jos lämpölujittumi-nen tapahtuu suljetussa tilassa, pitää tilasta viedä lämpöä pois 400 kW:n teholla, mikäli tila aiotaan pitää tasalämpöisenä. Tämä vastaa noin 2 m3/s 20 °C ilmamäärän tuontia tilaan, koska 400 kW:n teholla voidaan ilmaa lämmittää 2 m3/s 20 ®C:sta 250 °C:een. Vastaavasti 10 mm:n lasin tapauksessa luovuttaa maksimi 1astaus lämpöä noin 450 kW:n teholla, mikä vastaa noin 3 86055 3,7 m3/s ilmavirtauksen lämpötilan nostamista 20 °C:sta 150 °C:een.

Kuten aiemmin todettiin, pitää esim. 12 mm:n lasin lämpölujit-tamisen tapahtua noin 250 °C:ssa tilassa, missä ilma ei saa liikkua paljon. Jos lämpölujittaminen tapahtuu uunissa, lienee ainoa mahdollinen tapa tuoda uuniin riittävä määrä huoneenlämpöistä ilmaa, jotta uunin ilman lämpötila pysyy tasapainossa. Tämä taas aiheuttaa ilman voimakasta liikettä, jolloin lämmön-siirtokerroin a kasvaa huomattavasti, arviolta kasinkertaisek-si. Tällöin jäähtyminen on liian nopeaa ja todellinen tarvittava ilman lämpötila onkin luokkaa 500 °C. Ongelma onkin hallita ilman sisääntuonti siten, että a on kaikkialla lasissa kutakuinkin sama ja että lasin kohtaava ilmavirta on joka paikassa lämmennyt samaksi. Toinen ongelma on massiivisten keraamisten telojen aiheuttama suurempi lämmön siirtyminen, jolloin lasin ylä- ja alapintaan on ongelmallista saada sama jäähtymisnopeus. Kolmas ongelma on lasin mahdollinen rikkoutuminen. Voidaan arvioida, että keskimäärin joka 50. lasi menee rikki. Tämä merkitsee, että uunin pitäisi saada murukuljetin ja lisäksi uunin .· ; täytyy olla nopeasti avattavissa, jotta haitalliset rikkoutu neet sirpaleet voidaan poistaa telojen välistä tai alavastusten päältä. Neljäs ongelma on uunin joustamattomuus vaihtelevaan tuotantoon: jos tänään tehdään 1ämpölujitettua lasia, niin tänään ei kannata tehdä muuta, koska uunin lämpötilan nostaminen takaisin lämpötilaan 700 °C vaatii pitkän ajan. Edelleen, jos kaksikammioisen uunin toista kammiota käytetään lämpöluji-tukseen, tarkoittaa se sitä, että lasin lämmittämiseen voi käyttää vain toista kammiota, jolloin ei voida käyttää hyödyksi ensimmäisen kammion alempaa lämpötilaa. Tästä taas seuraa, että suurten lasikokojen lämmitys vaikeutuu oleellisesti.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan laite lasilevyjen lämpölujittamiseksi ilman edellä mainittuja ongelmia.

*·. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on saada aikaan laite, 4 86055 jolla myös paksuhkojen (> 10 mm) lasilevyjen jäähdytys voidaan suorittaa hallitusti, eli riittävän hitaasti ja tasaisesti lasilevyn koko pinta-a 1 a 11 a.

Keksinnön 1isätarkoituksena on saada aikaan laite, jolla voidaan 1ämpö1ujittamisen ohella valmistaa myös karkaistua lasia.

Keksinnön erityisenä 1isätarkoituksena on saada aikaan laite, jolla voidaan joustavasti eli myös pieninä sarjoina valmistaa sekä 1ämpölujitettua että karkaistua lasia lasin paksuuden vaihdel1essa.

Nämä tarkoitukset saavutetaan keksinnöllä oheisissa patenttivaatimuksissa esitettyjen tunnusmerkkien perusteella.

Seuraavassa keksinnön erästä suoritusesimerkkiä selostetaan lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista laitetta kaaviollisena . : pysty 1eikkauksena.

Kuvio 2 esittää lähemmin laitteen lämpölujitusasemaa kaaviollisena pystyleikkauksena.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista lämpölujitusasemaa kaaviollisena poikkileikkauksena.

Kuvio 4 esittää kaavioi 1isesti sivulta nähtynä keksinnön mukaisen 1ämpölujitusaseman avattavuutta ja kuvio 5 esittää kaavioi 1isesti sivulta nähtynä lämpölujitus-aseman vaihtoehtoista suoritusmuotoa.

"· Kuvio 6 esittää lämpölujituskäyriä eri 1asinpaksuuksi11 a.

n 5 86055

Kuvio 7 esittää 10 mm:n lasin lämpötilaa ajan funktiona lämpö-lujituksen eri vaiheissa. Lasin 1ämpöti1akäyrään liittyen on esitetty myös kunkin käsittelyaseman lämpötila ja lämmönsiirtokerroin lasin ja ympäröivän ilman välillä.

Kuvio 8 esittää samaa kuin kuvio 7 12 mm:n lasille, jonka lämpölujittaminen suoritettiin keksinnön mukaisella koelaitteella.

Kuviossa 1 esitettyyn laitteeseen kuuluu ensimmäinen uuniosasto 1, toinen uuniosasto 2, lämpölujitusosasto 3 ja jäähdytysosasto 4. Uunin 1, 2 kuljetin muodostuu vaakasuuntaisista teloista 5 ja asemien tai osastojen 3, 4 kuljetin muodostuu vaakasuuntaisista teloista 6. Teloilla 5 ja 6 lasilevyjä siirretään osasas-tosta toiseen ja lisäksi teloja edestakaisin pyörittämällä lasilevyjä liikutetaan oskilloivasti kussakin osastossa. Uuni-osastoissa 1 ja 2 olevat kuumennuselementit 19 voivat olla esim. vastuselementtejä, mutta luonnollisesti myös muunlaiset lämmönlähteet kuten kaasupolttimet voivat tulla kysymykseen.

Osastoissa 3 ja 4 on telojen 6 muodostaman kuljettimen yläpinnan tason 7 molemmilla puolilla jäähdytysilmasuuttimet 8.

Kuten lähemmin ilmenee kuviosta 2, suuttimet 8 liittyvät suu-tinkoteloihin 18, joihin jäähdytysilma syötetään puhaltimilla 11 ja 12. Luonnollisesti voidaan käyttää myös kompressoreita tai puhaltimien ja kompressoreiden yhdistelmiä riippuen halutuista puhalluspaineista ja käytetystä suutinreikäkoosta. Suuttimet 8 voivat olla konstruktioltaan samanlaisia kuin on tyy-. pillisesti käytetty karkaisulaitosten karkaisujäähdytysosas- toissa. Nämä ovat olleet yleisesti tunnettuja ja käytettyjä • erilaisissa muodoissa jo vuosikymmenien ajan, joten niiden rakennetta ei tässä yhteydessä tarkemmin esitetä.

6 86055

Uutta keksinnössä on jäähdytyslevyjen 9 järjestäminen puhal-lussuuttimien 8 ja lämpölujitettavan lasilevyn 15 väliin.

Jäähdytys1evyt 9 ovat hyvin lämpöä johtavaa ainetta, sopivimmin metallia ja ne on kiinnitetty suutinkoteloihin 18. Jäähdytysle-vyt 9 rajaavat väliinsä lämpölujituskammion 10, jonka lämpötilaa voidaan hallita jäähdyttämällä ylä- ja alapuolisia jäähdy-tyslevyjä 9 jäähdytysilmasuihkujen avulla. Puhaltimien 11 ja 12 tehoa ohjataan telojen 6 ylä- ja alapuolella olevien lämpötila-antureiden 13’ avulla, jotka liittyvät termostaatteihin 13 ja säätimeen 14. Puhaltimien 11, 12 tehon säädön ohella voidaan tilan 10 lämpötilaa säätää säätämällä levyjen 9 etäisyyttä lasilevystä 15. Tämä tapahtuu parhaiten liikuttamalla koko suutinkoteloita 18 levyineen 9 pystysuunnassa. Tietenkin on mahdollista järjestää myös levyjen 9 etäisyys suuttimista 8 säädettäväksi.

Kammiotilasta 10 on tehty suljettu tila siten, että se on päistä ja reunoilta 1ämpöeristetty. Tällöin lämpö siirtyy kontrolloidusti lasilevyn 15 pinnan koko alueella jäähdytettyihin metal 1 i 1 evyihin 9. Lämmön siirtyminen tapahtuu sekä säteilyn että konvektion avulla. Tilaa 10 päistä ja reunoilta rajoittava läm-pöeristyssulku, joka toimii myös virtaussulkuna, voidaan toteuttaa kiintein tai liikuteltavin seinämin. Kuviossa 2 näkyy pystysuunnassa liikuteltava luukku 16 päätyseinässä. Varsinkin päädyissä voidaan eristys- ja virtaussulkuna käyttää myös ilma-verhoa 17, joka sulkeutuu kun lasi on saapunut kammiotilaan.

Metallilevyt 9 ovat sopivimmin umpinaisia yhtenäisiä levyjä ja niiden materiaalina on esim. AISI 304 2BA. Jäähdytyslevyjen 9 toiseen tai molempiin pintoihin voidaan tehdä 1ämmönvaihtori-poja 9.2, joilla lämmön siirtymistä voidaan tehostaa. Tämä saattaa olla tarpeen, koska kammiosta 10 on voitava poistaa lämpöä 450 kW:n teholla (mikä vastaa likimain jäähallin kylmä-koneiston jäähdytystehoa).

7 86055

Lasilevyn 15 ja ympäröivän ilman lämpötilaerosta johtuen myös kammioon 10 syntyy ei-toivottuja virtauksia, jotka jäähdyttävät lasilevyä 15 epätasaisesti. Lähinnä jäähdytysteho lasilevyn reunoilla kasvaa. Samaan suuntaan vaikuttaa myös lasilevyn os-killoiva liike. Tämän epätasaisen jäähdytysvaikutuksen kompensoimiseksi voi olla edullista, että 1ämmönvaihtoripojen 9.2 pinta-ala jäähdytyslevyn 9 pinta-alayksikköä kohti on suurempi jäähdytyslevyn keskialueella kuin pääty- ja/tai sivureunoi11 a. Yleensäkin vaihtelemalla lämmönvaihtoripojen 9.2 tiheyttä ja/tai korkeutta, voidaan jäähdytyksessä havaitut epätasaisuudet eliminoida. Voidaan myös käyttää paikallisia lämmitysvas-tuksia esim. telojen 6 välissä, joilla pystytään kontrolloimaan jäähtymisen tasaisuutta. Lämpölujitettaessa pieniä yksittäisiä laseja, näitä vastuksia voidaan samalla käyttää tarvittaessa kammiotilan esilämmitykseen.

Järjestämällä suutinkotelot levyineen 9 käännettäväksi toisen sivureunansa alueella tai kuviossa 4 esitetyllä tavalla ainakin toisen päänsä alueella riittävän suuren välimatkan päähän kuljettimesta 6, voidaan rikkoutuneiden lasien murut poistaa helposti.

·.' Levyjen 9 ei myöskään tarvitse olla yhtenäisiä lämpölujitusase- man 3 koko pinta-alalla, vaan levyt voivat muodostua pienemmistä levy-yksiköistä 9.1, kuten kuviossa 5 on esitetty. Tällöin eri 1evy-yksiköiden 9.1 materiaali ja paksuus esim. keskellä ja reunoissa voidaan valita erilaiseksi.

Keksinnön mukaiseen lämpölujituslaitteeseen liittyy vielä se erikoisuus, että samaa laitetta voidaan helposti käyttää myös paksuudeltaan vaihtelevien lasien karkaisuun. Lasia lämpöluji-tettaessa osastossa 3 lämpölujitettu lasi jäähdytetään nopeasti tehokkaalla jäähdytyspuhalluksella osastossa 4, kuten näkyy myös kuvioiden 7 ja 8 käyristä. Jos lämpölujituksen asemesta lasi halutaan karkaista, se ajetaan lämpölujitusaseman 3 läpi 8 86055 suoraan jäähdytysasemaan 4, jossa suoritetaan tehokas karkaisu-jäähdytys. Tämä voidaan suorittaa kaikille yli 3 mm paksuille laseille. Laitteella voidaan kuitenkin suorittaa myös 3 mm paksun lasin karkaisu tekemällä jäähdytyslevyt 9 helposti poistettaviksi, jolloin levyjen 9 ollessa poistettuna karkaisujäähdytys voidaan suorittaa osastossa 3. Tällöin ohutkaan lasi ei ehdi jäähtymään liiaksi ennen karkaisupuhallusta.

Keksintö ei rajoitu edellä esitettyyn suoritusesimerkkiin, vaan sen yksityiskohdat ja rakenteellinen toteutus voivat monin tavoin vaihdella seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän suoja-alan puitteissa.

Claims (7)

1. 9 86055
2. 1. Laite lasilevyjen lämpölujittamiseksi, johon laitteeseen kuuluu - uuni (1, 2), jossa on kuumennuselementit (19) lasilevyjen kuumentamiseksi lähelle pehmenemislämpöti1 aa, - jäähdytysasema (3), jossa on suuttimet (8) lasilevyn ylä- ja alapuolella jäähdytyskaasun puhaltamiseksi, - puhallin (11, 12), joka liittyy kanaviston (20) välityksellä mainittuihin suuttimiin, ja - vaakasuuntaisten telojen muodostama kuljetin (5, 6) lasilevyjen kuljettamiseksi vaakasuuntaisena uunin (1, 2) ja jäähdy-tysaseman (3) läpi, jolloin telat (6) on järjestetty edestakaisin pyöritettäväksi lasilevyjen liikuttamiseksi oskilloi-vasti jäähdytysasemassa (3), tunnettu siitä, että jäähdytyssuuttimien (8) ja kulje-tintelojen (6) välissä on kuljetintelojen (6) ylä- ja alapuolella toisistaan erilliset, irrotettavat jäähdytyslevyt (9), jotka rajoittavat väliinsä jäähdytystilan (10).
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että puhallussuuttimet (8) on sijoitettu ja mitoitettu karkaisujäähdytysasemaa (4) vastaavalla tavalla.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu •siitä, että jäähdytyslevyt (9) on kiinnitetty suutinkoteloihin (18), jotka on liikuteltavissa erilaisille etäisyyksille lasilevystä. 1 Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että suutinkotelot (18) jäähdytys1evyineen (19) on avattavissa ainakin toisen sivureunansa tai päänsä alueella ____; riittävän suuren välimatkan päähän kuljettimesta (6), jotta ... rikkoontuneiden lasien poistaminen on mahdollista. 10 86055
5. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitussa jäähdytystilassa (10) on kuljettimen (6) yläpinnan tason (7) molemmilla puolilla lämpötilan mittauselimet (13')» jotka on järjestetty erikseen ohjaamaan lasilevyn ylä- ja alapuolisten suuttimien (8) puhal- 1ustehoa ylä- ja alapuolisten jäähdytyslevyjen (9) jäähdytyksen säätämiseksi itsenäisesti.
6. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäähdytys 1evyt (9) muodostuvat pienemmistä levy-yksiköistä (9.1).
7. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäähdytys 1evyissä (9) on lämmönvaihtoripoja (9.2) toisella tai molemmilla puolilla levyä. li 11 86055