NL7905582A - Werkwijze voor het koelen van glas en fluidisatie- -apparaat voor gebruik in een dergelijke werkwijze. - Google Patents

Description

4 N/29.158-Fa/vdM \ r i BFG Glassgroup te Parijs, Frankrijk.

Werkwijze voor het koelen van glas en fluïdisatie-apparaat voor gebruik in een dergelijke werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het koelen van glas door het glas in te brengen in een gefluïdiseerd bed van deeltjes onder thermische omstandigheden, die zodanig zijn dat warmte wordt overgedragen van het 5 glas aan het gefluïdiseerde materiaal.

De uitvinding werd gedaan in de loop van pogingen om de problemen op te lossen die ondervonden werden bij het thermisch harden van glasplaten en zal in het vervolg meer in het bijzonder beschreven worden in dit verband. De 10 uitvinding is echter niet beperkt tot een thermisch hardings-proces.

Het thermisch harden van glas omvat een snelle koeling van het glas vanaf een temperatuur boven het spanningspunt, gewoonlijk een temperatuur nabij het verwekings-15 punt. De oppervlaktelagen van het glas worden sneller gekoeld dan de inwendige lagen met de consequentie dat de oppervlaktelagen onderworpen raken aan drukspanningen, die in evenwicht worden gehouden door trekspanningen in de inwendige lagen.

20 Een reeds lang in gebruik zijnd afkoelproces maakt gebruik van koelende luchtstromen, die gericht zijn op de vlakken van het glas. Problemen treden op wanneer deze werkwijze wordt gebruikt voor het harden van sommige dunne glasplaten, bijv. glasplaten van gewoon natronkalkglas, die 25 minder dan 3 mm dik zijn. In het bijzonder maakt de afvoer van warmte uit de oppervlaktelagen van het glas met een snelheid, die voldoende is voor het opwekken van de vereiste spanningsgradiënt binnen de dikte van de glasplaten, het nodig om het zeer hete glas te treffen met koellucht bij een 30 stroomsnelheid, die onder die thermische omstandigheden de 7905582 'i, S '2 neiging heeft om de dunne glasplaten te deformeren en/of de vlakken van het glas te beschadigen. Dergelijke gebreken kunnen de glasplaten onbruikbaar maken voor het beoogde doel en dit is zeker het geval wanneer een hoge optische 5 kwaliteit en andere specificaties vereist zijn, zoals bijv. bij de vervaardiging van sommige voertuigramen, zoals auto-mobielvoorruiten.

In de glasindustrie is in de laatste jaren belangstelling gebleken voor het gebruik van gefluïdiseerde 10 bedden van deeltjesmaheriaal voor het tot stand brengen van de snelle koeling van glasplaten, die vereist is voor het harden. Deze belangstelling wordt verklaard door de grote warmte-uitwi-sselingscoëfficiënten, die dergelijke gefluïdiseerde bedden kunnen hebben.

15 Eên van de factoren, die de warmte-uitwisselings- snelheid tussen een hete glasplaat en de deeltjes van een gefluïdiseerd bed, waarin de glasplaat is ondergedompeld, beïnvloedt is de snelheid van de fluïdiserende gasstroom.

De warmte-uitwisselingssnelheid neemt toe met 20 toename van de gassnelheid, wegens de hogere mobiliteit van de gefluïdiseerde deeltjes. Begrijpelijkerwijs zijn tot nog toe pogingen gedaan om te werken met hoge gassnelheden, die nog verenigbaar zijn met het behoud van de gefluïdiseerde deeltjes in het bed. Dergelijke snelheden, die een z.g. vrij 25 kokende toestand van het bed produceren, liggen beneden de snelheden, die zouden worden gebruikt wanneer alleen gas als i koelmiddel werd toegepast, zoals in de vroegere koelmethode, waarover hierboven gesproken werd. En in elk geval kan bij afkoeling van een glasplaat in een gefluïdiseerd bed de 30 plaat gemakkelijk verticaal worden opgehangen en aan de rand in het bed gedompeld, terwijl het gas niet aanslaat 'tegen de glasvlakken op dezelfde wijze als dit gebeurt in de vroegere werkwijze.

Ongelukkigerwijs hebben deze pogingen om een 35 snelle koeling te verkrijgen van het glas in een gefluïdi- 790 5 5 82 3 *

A

seerd bed nieuwe problemen ondervonden. Gevonden werd, dat hoge koelsnelheden tamelijk gemakkelijk konden worden bereikt zelfs koelsnelheden, die hoog genoeg waren voor het harden van dunne glasplaten, aanzienlijk beneden 4 mm dik. Gevonden 5 werd echter, dat de koeling niet uniform was. Een niet uniforme koeling resulteert in ongunstige spanningsverdelingen over het oppervlak van de glasplaten. De spanningsverdeling beïnvloedt de breukkarakteristiek van het glas ongunstig.

Tenzij de koeling tegelijkertijd en voldoende snel in alle 10 zones optreedt binnen het oppervlak van een glasplaat, zal breuk van de plaat grote en potentieel gevaarlijke fragmenten veroorzaken. Voor voertuigramen is er een erkende veiligheids standaard, die de breukkarakteristiek voorschrijft, die de ramen moeten bezitten. Deze standaard definiëert de 15 breukkarakteristiek in termen van aantallen fragmenten van glas van gespecificeerde groottecategorieën, die worden geproduceerd per oppervlakte-eenheid van de ruit, wanneer deze gebroken wordt onder een slag van een aangegeven aard. Gevonden werd, dat wanneer een vrij kokend gefluïdiseerd 20 deeltjesbed wordt gebruikt voor snelle koeling van het glas in een hardingsbewerking, deze veiligheidsstandaard niet vervuld kon worden, terwijl tegelijkertijd de vereiste optische kwaliteit van het glas behouden bleef.

Het gebruik van een vrij kokend gefluïdiseerd 25 bed voor het afkoelen van glasplaten wordt bijv. beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.113.458. In deze beschrijving wordt gezegd, dat een dergelijke koelwerkwijze hete glasplaten bleek te beschadigen, tengevolge van de onregelmatige krachten, waaraan het glas wordt blootgesteld in 30 het vrij kokende bed. De beschrijving beweert ook, dat het veelvuldig voorkomen van breuk van de glasplaten gedurende hun behandeling in het bed een ander hoofdprobleem is, dat ondervonden werd bij pogingen voor het gebruik van deze koelwerkwijze. Teneinde deze problemen op te lossen stelt het 35 Amerikaanse octrooischrift voor een thermische behandeling 790 55 82 -* '4 uit te voeren, waarbij het deeltjesvormige materiaal wordt gehouden in een rustige uniform geëxpandeerde toestand door de fluïdisatiegassnelheid te houden binnen een gebied van lage waarden, gedefiniëerd met een ondergrens, waarbij de 5 deeltjes juist gesuspendeerd zijn in het uniform gedistribueerde omhoog stromende gas (genaamd "beginnende fluïdisa-tie") en een bovengrens, waarbij maximumexpansie van het bed optreedt terwijl toch een vrij oppervlak wordt gehandhaafd aan de bovenzijde van het bed.

10 Het is een karakteristiek verschijnsel van deeltjesfluïdisatie dat gedurende het opbouwen van een gasdruk beneden een poreuze ondersteuning van het deeltjesbed, teneinde het bed in een gefluxdiseerde toestand te brengen, het bed eerst expansie ondergaat met een daarmee gepaard 15 gaande progressieve toename van de hoogte van het bedopper-vlak, tot aan een bepaald niveau, waarna wanneer de gasdruk verder stijgt, er enige daling optreedt in het niveau van het bedoppervlak, voordat het bed opnieuw expansie ondergaat leidende tot de zeer turbulente z.g. vrij kokende toestand 20 van het bed en uiteindelijk bij zeer hoge gasdrukken tot een significante meesleping naar boven van deeltjes van het bed. Wanneer het bedoppervlakniveau grafisch wordt uitgezet tegen de stijgende gasdruk manifesteert zich de aanvankelijke expansie van het bed en de volgende gedeeltelijke inzakking, 25 die optreedt vöör de expansie opnieuw plaatsvindt, als een expansiepiek. De werkwijze volgens het Amerikaanse octrooi-schrift 4.113.458 maakt gebruik van gassnelheden, die zich bevinden beneden de expansiepiekwaarde en die overeenkomen met hetgeen is beschreven als een rustige uniform geëxpan-30 deerde toestand van deeltjesfluïdisatie.

De onderhavige uitvinding is gebaseerd op de ontdekking, dat er fluïdisatie-omstandigheden zijn aan de kant van de expansiepiek met hogere gassnelheid, die, wanneer ze in acht worden genomen, een belangrijke combinatie 35 van voordelen geven. In het bijzonder kunnen zeer gunstige 7905582 «t 5 warmte-uitwisselingssnelheden worden verkregen, die uniform zijn over het oppervlak van het glas, terwijl tegelijkertijd de gefluïdiseerde bedomstandigheden zodanig zijn dat dunne glasplaten, die zeer gevoelig zijn voor vervorming of be-5 schadiging van hun optische kwaliteiten, veilig kunnen worden behandeld.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het koelen van glas door het glas in te brengen in een gefluïdiseerd deeltjesbed onder zodani-10 ge thermische omstandigheden dat warmte wordt overgedragen van het glas naar het gefluïdiseerde materiaal, met het kenmerk, dat de snelheid van het fluïdiserende gas zich bevindt boven de waarde, die overeenkomt met de expansiepiek op de kromme van de bedhoogte tegen de gassnelheid, doch niet meer 15 is dan 1,2 maal die waarde.

De voordelen van deze werkwijze worden duidelijk gemaakt door proeven, waarbij de werkwijze is gebruikt voor het snel koelen van zeer hete platen gewoon glas van 3 mm dik, door het spanningspunt van het glas. Door fluïdisatie-20 gassnelheden te gebruiken boven de waarde, die overeenkomt met de expansiepiek, werd een koeling bereikt met grotere snelheden dan die welke anders mogelijk zouden zijn (aannemende dezelfde glastemperatuur en dezelfde temperatuur en samenstelling van het gefluïdiseerde bed). Breukproeven op 25 de geharde platen toonden aan, dat ze zeer gelijkmatig gehard waren. De oppervlakken van de glasplaten waren niet ongunstig beïnvloed door de koelwerkwijze. De geharde platen hadden een optische kwaliteit, die geschikt was voor voer-tuigramen met hoge kwaliteit.

30 Een verder voordeel van de uitvinding bleek uit vergelijkende hardingsproeven, waarin hete en zeer dunne gekromde glasplaten als gebruikt bij de vervaardiging van gelamineerde voertuigvoorruiten, snel werden gekoeld, sommige door een werkwijze volgens de uitvinding, en andere door 35 een werkwijze waarin de fluïdiserende gassnelheid beneden de 7905582 6 expansiepiekwaarde was, maar die overigens dezelfde was. De temperatuur van de glasplaten onmiddellijk voor het intreden in de gefluïdiseerde bedden, was nabij het verwekingspunt van het glas. In de werkwijze, die gebruik maakte van de 5 lagere fluïdisatiesnelheid, trad enige deformatie op van de glasplaten, terwijl in de werkwijze volgens de uitvinding de geharde platen hun kromming van vdór het harden behielden. Een bestudering van de wijze waarop de vorm van de platen werd beïnvloed door de koelwerkwijze met de lagere gassnel-10 heid suggereert dat de deformatie optrad gedurende het inbrengen van de gekromde platen in het gefluïdiseerde bed.

Het is waarschijnlijk dat de deformatie resulteerde van de weerstand; die geboden wordt door het gefluïdiseerde bed tegen het inbrengen van de platen. Wanneer gewerkt wordt bij 15 een hogere gassnelheid overeenkomstig de uitvinding, is de mobiliteit van de gefluïdiseerde deeltjes groter en zijn de krachten, die zich teweer stellen tegen het omlaag brengen van de platen in het bed, lager. Wat ook de juiste verklaring moge zijn, de werkwijze volgens de uitvinding heeft het 20 belangrijke voordeel dat zeer hete dunne glasplaten kunnen worden behandeld en in het bijzonder gekromde platen, met minder risico op vormverandering.

Omdat de werkwijze volgens de uitvinding een zeer bevredigend compromis verschaft tussen de hoogst bereik- 25 bare snelheden van warmte-uitwisseling en de uniformiteit van behandeling, kan ze met voordeel worden gebruikt voor * het koelen van glasplaten van elke dikte en ook voor het koelen yan andere glasvoorwerpen. De uitvinding verschaft de meest belangrijke voordelen wanneer ze wordt toegepast op 30 het harden van glasplaten. Ze kan echter ook met voordeel worden gebruikt voor het koelen van glas onder zodanige omstandigheden, dat dit koelen geen thermische harding met zich meebrengt.

In voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding 35 is de snelheid van het fluïdiserende gas tenminste 1,03 maal 7905582 7 de snelheid, die overeenkomt met de gefluïdiseerde bedexpan-siepiek. Dergelijke omstandigheden zijn het meest bevredigend voor het combineren van een gunstige warmte-uitwisse-lingssnelheid met een lage weerstand van het gefluïdiseerde 5 bed tegen inbrengen van het glas, hetgeen in het bijzonder belangrijk is wanneer gemakkelijk deformeerbare voorwerpen zoals zeer hete gekromde dunne glasplaten worden behandeld.

Zoals in alle koelwerkwijzen, waarbij een ge-fluïdiseerd bed als warmte-uitwisselaar wordt gebruikt, 10 hangt de koelsnelheid ten dele af van de volumetrische thermische capaciteit van het gefluïdiseerde bed, die op zijn beurt wordt beïnvloed door de thermische eigenschappen van het materiaal van de gefluïdiseerde deeltjes en door de deeltjesgrootte. Deze factoren moeten natuurlijk zo worden 15 uitgekozen, dat de vereiste hoeveelheid en snelheid warmteoverdracht van het glas plaats kan vinden. Bij de keuze van het gefluïdiseerde materiaal en de keuze van de deeltjesgrootte van de gefluïdiseerde deeltjes is het van voordeel om te mikken op een hoge thermische capaciteit en een grote 20 warmte-overdrachtscoëfficiënt wanneer het gewenst is om te werken met een fluïdiserende gassnelheid in het lagere deel van het toelaatbare traject, bijv. beneden 1,1 maal de gassnelheid, die overeenkomt met de expansiepiek van het gefluïdiseerde bed.

25 Het gefluïdiseerde materiaal bestaat bij voor keur uit of omvat deeltjes, die men een endotherme verandering kan laten ondergaan door ze te verwarmen tot een temperatuur beneden de temperatuur van het glas, wanneer dit het gefluïdiseerde bed binnentreedt. Proeven geven aan, dat bij 30 toepassing van dergelijke gefluïdiseerde matrialen hogere gaskoelsnelheden kunnen worden bereikt dan anderszins mogelijk zou zijn onder dezelfde omstandigheden. Een glaskoel-werkwijze, waarin gebruik wordt gemaakt van een koelmiddel in de vorm van gefluïdiseerde deeltjes, die zich op deze 35 wijze gedragen, wordt beschreven in de samenhangende octrooi- 7905582 8 .

aanvrage Ν/2 9.15 9.

Bij voorkeur zijn alle of de meeste gefluïdiseer-de deeltjes in het bed deeltjes, die wanneer ze de boven aangegeven endotherme verandering ondergaan, een deeltjes-5 vormig residu achterlaten.

In voorkeurswerkwijzen volgens de uitvinding is tenminste een deel van de gefluïdiseerde deeltjes samengesteld uit een materiaal, dat hydroxylgroepen en/of water bevat en dat tenminste sommige dergelijke groepen en/of wa-10 ter endotherm kan verliezen bij een temperatuur beneden deze intreetemperatuur van het glas. Geschikte gefluïdiseerde materialen in deze categorie zijn gemakkelijk verkrijgbaar, die in staat zouden zijn om een endotherme verandering te ondergaan binnen het gefluïdiseerde bed zelf, zonder derge-15 lijke wijzigingen van de gefluïdiseerde deeltjes of van het fluïdiserende gas met zich mee te brengen, zodat er problemen zouden ontstaan bij de beheersing van de thermische behandeling van het glas. In het algemeen zijn dergelijke materialen, die zowel organische als anorganische verbindingen 20 omvatten, zeer geschikt voor gebruik met lucht als het flu-idiserende gas.

Gefluïdiseerde deeltjes, die in staat zijn om water te verliezen bij een temperatuur beneden de temperatuur van het glas bij binnentreden in het gefluïdiseerde bed 25 omvatten deeltjes van stoffen, die water als constitutiewa-ter bevatten en deeltjes, die geadsorbeerd of geabsorbeerd water bevatten.

In sommige uitvoeringsvormen van de uitvinding wordt gebruik gemaakt van gefluïdiseerde deeltjes, die ge-30 vormd zijn uit een anorganische verbinding, die hydroxyl- groepen en/of constitutiewater bevatten. Verbindingen in de laatste categorie omvatten bijv. gehydrateerde zouten. Specifieke voorbeelden van dergelijke verbindingen, die zeer geschikt zijn, zijn de a- en γ-soorten van het monohydraat 35 van ijzersesguioxide Fe202.H20.

7905582 ¥ 9 >ι

Een bijzonder voordelige verbinding voor het vormen van deeltjes van het gefluïdiseerde bed is aluminium-oxidetrihydraat A^O^.S^O, dat gebruikt kan worden, hetzij in de vorm van hydrargilliet, dat zijn water verliest bij 5 ongeveer 140°C onder normale druk, hetzij als bayeriet, hetgeen een groot gedeelte van zijn water verliest tussen 120 en 160°C. Aluminiumoxidetrihydraat is in staat om een endo-therme verandering te ondergaan met een aanzienlijke warmteopname in een gunstig laag temperatuurstraject. Een derge-10 lijk materiaal is in het bijzonder geschikt bevonden voor gebruik in een werkwijze volgens de uitvinding voor het thermisch harden van zeer dunne glasplaten van 3 mm of minder in dikte. Een dergelijke harding kan worden bewerkstelligd met lucht als het fluïdiserende gas. Er bestaat geen 15 noodzaak om een gas met een speciale samenstelling te gebruiken, dat een hogere specifieke warmte heeft.

Voorbeelden van deeltjes, die geadsorbeerd of geabsorbeerd water bevatten, die kunnen worden gebruikt bij de vorming van het gefluïdiseerde bed, zijn deeltjes van 20 vochtig siliciumdioxide of geactiveerde aluminiumoxide, die tot aan 20-30 gew.% geadsorbeerd of geabsorbeerd water kunnen bevatten. Een ander voorbeeld is deeltjes silicagel, die geabsorbeerd water bevatten.

Water kan in het gefluïdiseerde bed worden inge-25 bracht aan het begin van de werkwijze en/of continu of intermitterend gedurende de werkwijze. Dit water kan worden gebruikt voor adsorptie of absorptie door de deeltjes ter compensering of gedeeltelijke compensering van waterverlies uit dergelijke deeltjes onder omstandigheden, die bereikt 30 worden in het gefluïdiseerde bed.

De granulometrie van het gefluïdiseerde materiaal is van belang voor de warmte-overdracht. Wanneer andere dingen gelijk zijn zal de koeling van het glas sneller zijn naarmate gebruik wordt gemaakt van kleinere deeltjes.

35 Wanneer de deeltjes echter te klein zijn, zullen ze de nei- 7905582 , 10 >/ ging hebben om te worden meegevoerd door het fluïdiserende gas. Het meest geschikte afmetingentraject voor de deeltjes hangt ten dele af van het materiaal waaruit de deeltjes zijn samengesteld, in het bijzonder van het soortelijk gewicht.

5 In het algemeen gesproken worden de beste resultaten verkregen wanneer het gefluïdiseerde materiaal geheel of praktisch geheel bestaat uit deeltjes in het afmetingentraject van 20-250 ƒ1. Wanneer gebruik wordt gemaakt van deeltjes in dit traject, kan een warmte-uitwisselingssnelheid worden bereikt 10 die adequaat is voor het harden van dunne, glasplaten, onder toepassing van gefluïdiseerde deeltjes van vele verschillende samenstellingen en zonder dat problemen ontstaan wegens hechting van deeltjes aan het glas, wanneer dit wordt verwijderd uit het gefluïdiseerde bed. Het glas kan gemakkelijk 15 worden gereinigd door lucht over zijn vlakken te blazen.

Wanneer aluminiumoxidetrihydraat wordt gebruikt als het gefluïdiseerde materiaal, zijn de deeltjes bij voorkeur 40-150 ji groot en in het bijzonder 40-120 ƒ1. Dit groot-tetraject is het meest gunstig gebleken voor het bevorderen 20 van een snelle koeling en voor het handhaven van een hoge oppervlaktekwaliteit van het glas, zelfs wanneer de behandelde platen 3 mm of minder dik zijn.

Het is gemakkelijk lucht te gebruiken als fluï-diserend gas in een werkwijze volgens de uitvinding. Andere 25 gassen kunnen desgewenst natuurlijk ook worden gebruikt bijv. helium, kooldioxide of SFr.

Met voordeel wordt het gefluïdiseerde deeltjes-bed onderworpen aan een trillende beweging .met lage amplitude, die behulpzaam is bij het voorkomen van agglomeratie 30 van gefluïdiseerde deeltjes. Wanneer andere dingen gelijk zijn kunnen onder deze omstandigheden fijnere deeltjes worden gebruikt. Verder kan, wanneer de deeltjes worden onderworpen aan een trillende beweging, een gegeven behandeling worden uitgevoerd met een lagere fluïdisatiegassnelheid, 35 hetgeen van nut is wanneer glasvoorwerpen worden behandeld, 7905582 c 11 > die wegens hun zeer hoge temperatuur of anderszins bijzonder vatbaar zijn voor beschadiging. Bij voorkeur ligt de trillings frequentie tussen 50 en 8000 Hz. De trillingsbeweging kan teweeg worden gebracht door een vibrator, die verbonden 5 is met het fluidisatievat.

De werkwijze kan worden uitgevoerd in een fluï-disatie-apparaat, dat op zichzelf bekend is en dat fundamenteel bestaat uit een fluldisatievat met een geperforeerde vloer of platform, die een drukkamer overdekt, van waaruit 10 gas naar boven wordt gedrukt door de vloer, welke laatst genoemde een praktisch uniform verdeelde stroming van fluïdi-serend gas verzekert over het gehele oppervlak van het fluïdisatievat. Bij voorkeur wordt de geperforeerde vloer gevormd door een poreuze wand.

15 Gevonden werd, dat de voordelen van de werkwijze kunnen worden vergroot door een poreuze wand met bijzonder kleine poriën te gebruiken voor de verdeling van het gefluï-diseerde gas. In voorkeursuitvoeringsvormen zijn de poriën kleiner dan 60 ƒ1 groot. De aanwezigheid van deze voorwaarde 20 maakt het mogelijk een zeer stabiel gefluïdiseerd bed te handhaven bij lagere fluïdisatiegassnelheden dan anders nodig zouden zijn. De stabiliteit neemt toe met de vermindering van de poriëngrootte. De beste resultaten worden verkregen wanneer de poriën minder dan 10 ji in afmeting zijn en 25 optimaal zijn de poriën minder dan 5 jx groot. De poriënafmetingen worden berekend uit een capillaire proef.

Een andere factor, die van belang is voor de stabiliteit van het gefluïdiseerde bed bij een gegeven snelheid van het fluïdiserende gas, is de permeabiliteit van de 30 poreuze wand. Bij voorkeur is de permeabiliteitscoëfficiënt -11 2 niet groter dan 6 x 10 m . De beste resultaten worden verkregen wanneer de permeabiliteitscoëfficiënt lager is dan -11 2 0,25 x 10 m en optimaal is de permeabiliteitscoëfficiënt —11 2 minder dan 0,05 x 10 m . De permeabiliteitscoëfficiënt 35 wordt bepaald uit de volumestroomsnelheid van gas door de 7905582 12 poreuze wand per vierkante meter wandoppervlak voor een gegeven drukdaling over de wand volgens de vergelijking:

P P

2 2 - 1 stroomsnelheid/m = P - , waarin P de permeabili- ° t.jx ° teitscoefficiënt is, P2 - P^ de drukdaling, t de wanddikte 5 en jx de viskositeit van het gas.

Een fluïdisatie-apparaat, waarin de geperforeerde vloer van waaruit het fluïdiserende gas opstijgt door het bed, de vorm heeft van een poreuze wand waarvan de poriën minder dan 60 jx groot zijn, is op zichzelf een afwijking van 10 de bekende fluïdisatie-apparatuur en is nuttig bij de vorming van stabiele gefluïdiseerde bedden, niet alleen voor gebruik bij de thermische behandeling van glas met een werkwijze volgens de uitvinding, als hierboven gedefiniëerd, doch ook voor andere doeleinden. De uitvinding omvat een 15 dergelijk apparaat op zich.

Een fluïdisatie-apparaat volgens de uitvinding omvat een fluïdisatievat met een geperforeerde vloer, die een drukkamer overdekt, van waaruit gas omhoog kan worden gedrukt door die vloer en is gekenmerkt doordat de vloer 20 wordt gevormd door een poreuze wand, waarvan de poriën minder dan 60 jx groot zijn. Bij voorkeur zijn de poriën minder dan 10 jx groot en optimaal zijn de poriën minder dan 5 jx groot. De poreuze wand heeft bij voorkeur een permeabili-teitscoëfficiënt beneden de boven aangegeven bovengrens. De 25 voorkeur wordt gegeven aan een apparaat, waarin de permeabi- liteitscoëfficiënt van de poreuze wand ligt beneden 0,25 x -112 10 m en in het bijzonder aan een apparaat, waarin deze -11 2 coëfficiënt minder is dan 0,05 x 10 m .

Thans worden de begeleidende tekeningen bespro- 30 ken, waarin: figuur 1 een grafiek is, die een karakteristieke variatie aangeeft van de hoogte van een gefluïdiseerd bed met toename van de snelheid van het fluïdiserende gas en figuur 2 een schematische voorstelling is van een 7905582 * 13 installatie voor het buigen en thermisch harden van glasplaten, waarin een fluïdisatie-apparaat volgens de uitvinding is opgenomen.

In de grafiek (figuur 1) is de hoogte H in mil-5 limeters van een gefluïdiseerd bed uitgezet tegen de snelheid V in cm/sec. van het fluïdiserende gas. De resulterende kromme van de bedhoogte tegen gassnelheid toont een gedrags-karakteristiek van gefluïdiseerde bedden, waarbij met toename van de hoeveelheid fluïdiserend gas het aanvankelijk 10 compacte bed een progressieve expansie ondergaat (deel A van de kromme) totdat de snelheid van het fluïdiserende gas een bepaalde waarde bereikt, doch wanneer de gassnelheid stijgt boven deze waarde, valt het bed gedeeltelijk ineen (deel B van de kromme). Dit stijgen en dalen van het bedoppervlak 15 verschijnt als een piek (hierin genaamd "expansiepiek”) in de bedhoogte/snelheidskromme. De snelheid (V ) van het flu-idiserende gas, waarbij de expansiepiek optreedt, hangt af van de eigenschappen van de gefluïdiseerde deeltjes. Gedurende een nog verdere toename van de snelheid van het fluï-20 diserende gas, stopt het bedoppervlak met dalen en stabiliseert zich de bedhoogte. Het bed blijft tamelijk stabiel over een bepaald gassnelheidstraject, doch boven dat gebied worden de gefluïdiseerde deeltjes afgevoerd uit het bed.

De installatie, voorgesteld in figuur 2, omvat 25 drie op elkaar aangebrachte secties: een verwarmingssectie 1, een sectie 2 voor het aanbrengen van een kromming op de glasplaten en een afkoelsectie 3. Deze drie secties worden gedragen door een steunstructuur 4.

De verwarmingssectie 1 omvat een oven 5 van een 30 op zichzelf bekende constructie. Deze omvat bijv. een buitenhuis 6, gevormd uit ijzerplaat en een inwendige vuurvaste voering 7 met holten erin, waarin verwarmingselementen 8 zijn aangebracht. De verwarmingselementen zijn elektrische weerstandsverwarmers. In de bodem van de oven bevindt zich 35 een sleuf 9, waardoor een glasplaat van de oven kan passeren 7905582

«I

, 14 naar de sectie 2 van de installatie.

In de sectie 2 is er een inrichting aanwezig van een soort, die algemeen bekend is voor het buigen van glasplaten, welke inrichting een mannelijke vorm 10 een vrouwe-5 lijke vorm 11 omvat. Relatieve benaderings- en verwijde- ringsbewegingen van deze vomers worden geregeld door vijzels 12 en 13, bevestigd aan de steunstructuur 4.

De koelsectie 3 omvat een fluïdisatievat 14, gemonteerd op een steunplaat 15. Deze steunplaat is voorzien 10 van rollen 16, waardoor het vat kan worden voortbewogen langs een baan 17. Het vat 14 heeft holle zijwanden, die een mantel 18 vormen, waarin een koelend fluïdum kan circuleren. Dit fluïdum treedt de mantel binnen en verlaat de mantel via pijpen 19. Het vat heeft een uitstaande mond 20, die helpt 15 bij het voorkomen van een evt. overstromen van gefluïdiseer-de deeltjes. Aan de bodem van het vat bevindt zich een poreuze wand 21, waaronder een drukkamer 22 is geplaatst. Deze kamer heeft een inlaatpijp 23 voor het fluïdiserende gas.

In het vat is een massa 24 van gefluïdiseerde deeltjes aan-20 wezig.

Een glasplaat 25, die gekromd en gehard moet worden, wordt opgehangen gehouden aan tangen 26 van een plaatdragend en overbrengend mechanisme, dat kettingen 27 omvat, die verbonden zijn aan een aandrijfmotor (niet aange-25 geven). Deze kettingen strekken zich uit tot in de oven 5 door openingen 28 in het bovengedeelte.

De installatie wordt als volgt gebruikt. Een glasplaat 25 wordt in de installatie gebracht op het niveau van het plaatbuiggedeelte 2 en wordt daar gegrepen door de 30 tangen 26. De plaat wordt dan opgeheven tot in de verwar- mingsoven via de openingen 9 onder controle van de aandrijf-motor voor de kettingen 27.

De plaat wordt verwarmd tot een hoge temperatuur door de weerstandsverhitters 8. Wanneer de vereiste glastem-35 peratuur bereikt is, wordt de plaat 25 omlaag gelaten door 7905582 λ 15 de sleuf 9 tot in het buigstation 2. De vormingsmatrijzen 10 en 11 worden gesloten op de verhitte glasplaat door middel van de vijzels 12 en 13, waardoor de glasplaat wordt gebogen tot de vereiste kromming. Na het openen van de matrijzen 5 wordt de nu gebogen plaat omlaag gelaten in het koelgedeelte waarin de massa 24 van vaste deeltjes reeds in gefluïdiseer-de toestand is gebracht door het fluïdiserende gas, dat opstijgt in het fluïdisatievat 14 vanuit de drukkamer 22 door de poreuze wand 21. De glasplaat 25 komt het gefluïdiseerde 10 bed binnen en ondergaat daar de snelle koeling, die vereist is voor het harden van het glas. üit het gefluïdiseerde bed wordt warmte verwijderd door de koelvloeistof of het koelgas dat circuleert in de mantel 18.

Hieronder volgen voorbeelden van de resultaten 15 van een werkwijze volgens de uitvinding, waarbij een installatie wordt gebruikt als hierboven beschreven aan de hand van figuur 2.

VOORBEELD I

De deeltjes van de gefluïdiseerde laag of het 20 gefluïdiseerde bed 24 (figuur 2) waren deeltjes van alumi- niumoxidetrihydraat. De deeltjes waren 40-120 groot, waarbij de gemiddelde dimensie van de deeltjes 52 jx was. De poreuze wand 21 werd gevormd door klas 03 poraal gesinterd brons, met een dikte van 4,7 mm. De permeabiliteitscoëffi- — 11 2 25 ciënt van een dergelijke wand is 0,4 x 10 m en de grootte van de poriën van deze wand is minder dan 2 ^i. Het oppervlak van het gefluïdiseerde bed was 54 dm^. De grafiek van figuur 1 geeft de hoogtevariatie weer als functie van de gassnelheid van een gefluïdiseerd bed van aluminiumoxide-30 trihydraatdeeltjes. De expansiepiek trad in het geval van dit bed op bij 0,48 cm/sec. Wanneer een dergelijk bed wordt gebruikt voor het uitvoeren van een glaskoelwerkwijze volgens de uitvinding, wordt de fluïdiserende gassnelheid gehandhaafd boven 0,48 cm/sec. (en bij voorkeur boven 0,5 cm/ 35 sec.), doch niet meer dan 1,2 x 0,48 = 0,576 cm/sec.

f 7905582 16

De drukkamer 22 werd gevoed met lucht onder een druk in de orde van 8.338/ 5 Pascal. De luchtstroom, die gebruikt werd voor het fluïdiseren van de laag aluminiumoxide- 3 deeltjes was. 10 m /uur, overeenkomende met een fluïdiserende 5 gassnelheid van juist boven 0,5 cm/sec.

Glasplaten van 50 x 30 cm en 3 mm dik werden opeenvolgend onderworpen aan het buigen en aan de hardingsbe-werkingen. Elke glasplaat werd na te zijn opgehangen in de tangen 26, ingebracht in de oven 5 en daar 3 min. gehouden, 10 waarbij de oven een gemiddelde temperatuur had van ca. 720° C. Gedurende deze periode bereikte de plaat een temperatuur in de o'rde van 700-710°C. Ze werd dan overgebracht in de buigsectie, waar ze werd gevormd door de vormingsmatrijzen 10 en 11. De plaat bleef tussen de gesloten matrijzen gedu-15 rende ca. 1 sec. De plaat werd dan omlaag gelaten met een snelheid van 25 m/min. in het gefluïdiseerde bed van alu-miniumoxidetrihydraatdeeltjes, waarbij het bed op kamertemperatuur was. De glasplaat bleef in het gefluïdiseerde bed gedurende 6 sec. Gedurende deze tijd werd de glasplaat snel 20 afgekoeld en werd daardoor thermisch gehard. Nadat de plaat uit het bad was gehaald werd ze afgekoeld tot kamertemperatuur.

De geharde glasplaten werden na het buigen en harden onderzocht en beproefd om hun vorm vast te stellen en 25 hun optische kwaliteit en om de mate van harding te bepalen en hun breekkenmerken.

Gevonden werd dat de platen praktisch vrij waren van deformatie. Dé maximumafwijking van de ideale vorm was 0,9 mm, gemeten op het midden van de lange plaatranden en 30 1,3 mm, geten aan het midden van de korte randen. De glas platen hadden een hoge optische kwaliteit, die geschikt is voor automobielvoorruiten.

De platen waren ook zeer adequaat gehard voor gebruik in automobielvoorruiten. De trekspanningen in het 35 centrale gedeelte van de plaatdikte, gemeten met een micro- 7905582 Λ* 17 2 polariscoop, waren 68,67 N/mm .

De platen werden gebroken teneinde vast te stellen of ze voldeden aan een erkende standaardproef. De proef vereist dat een plaat wordt gebroken door het treffen met 5 een gepunte hamer tegen een centraal gedeelte van de plaat en schrijft de voorwaarden voor, die betrekking hebben op de resulterende fragmentering van de plaat, waarbij een circelvormig gebied van 150 mm diameter gecentreerd door het trefpunt, wordt genegeerd en ook een 2 cm brede kantlijn van 10 de plaat wordt genegeerd. De plaat voldoet aan de standaard 2 wanneer er tenminste 40 fragmenten zijn per 5 cm in de zones, waar de schijnbaar grootste fragmenten aanwezig zijn 2 en wanneer er niet meer dan 350 fragmenten zijn per 5 cm in de zones, waar schijnbaar de kleinste fragmenten aanwezig 15 zijn. De gekromde glasplaten, die in dit voorbeeld waren gehard met de werkwijze volgens de uitvinding, voldeden volledig aan deze standaard. Het minimumaantal fragmenten per zone van 50 x 50 mm in de gebieden met de grootste fragmenten van de gebroken platen was 67 en het maximumaantal frag-20 menten per 50 x 50 mm zone in het gebied met de kleinste fragmenten was 156.

Glasplaten van 2,8 en 2,1 mm dik werden ook gehard met de werkwijze volgens het voorgaande voorbeeld, doch met verwarmingstijden van resp.160 en 130 sec. in de oven.

25 Gevonden werd dat de platen een overeenkomstig hoge kwaliteit hadden met betrekking tot de vorm, de optische kwaliteit en de breekkarakteristiek.

VOORBEELD II

De installatie, aangegeven in figuur 2 werd ge-30 bruikt voor het thermisch harden van vlakke platen van 60 x 60 cm en 2,65 mm dik, zonder toepassing van de buigsectie 2 van de installatie. De andere behandelingsvoorwaarden waren overeenkomstig die van voorbeeld I. Na verwarming van de platen in de oven 5, werden ze ondergedompeld in het ge-35 fluïdiseerde bed 24 van aluminiumoxidetrihydraatdeeltjes.

7905582 , 18 »

De geharde glasplaten bleken nog steeds vlak te zijn en een zeer goede optische kwaliteit te bezitten en hun breekkarakteristiek voldeed aan de standaardproef, die hierboven is beschreven. De glasplaten waren geschikt voor ge-5 bruik in ramen van motorvoertuigen.

VOORBEELD III

Glasplaten, identiek aan die van voorbeeld II, werden gehard met dezelfde werkwijze-omstandigheden als in dat voorbeeld, behalve dat nu water was ingebracht in het 10 gefluïdiseerde bed, teneinde gedurende de onderdompelings-periode van de verschillende platen in het bed aanwezig te zijn en de platen werden voorverhit in een oven 5 tot verschillende temperaturen. Gevonden werd, dat wanneer het koelen werd uitgevoerd met in het gefluïdiseerde bed aanwezig 15 water, de platen in de oven 5 niet behoefden te worden voorverhit tot een zo hoge temperatuur, teneinde dezelfde har-dingsstandaard te bereiken als verkregen in voorbeeld II.

VOORBEELD IV (vergelijkend)

Bij wijze van vergelijking werden glasplaten als 20 behandeld in voorbeeld I, onderworpen aan buiging en harding in dezelfde installatie onder dezelfde omstandigheden, behalve dat nu de fluïdisatiegassnelheden voor bepaalde platen beneden 0,48 cm/sec. waren en voor de andere boven 0,6 cm/ sec. Wanneer gewerkt wordt met de lagere gassnelheden bleek '25 dat de glasplaten leden aan onaanvaardbare deformatie. Ook waren de hardingsspanningen, die in de platen waren gebracht, niet zo hoog. Walmeer gewerkt wordt met de hogere gassnelheden, bleek de breukkarakteristiek van de geharde glasplaten niet te voldoen aan de vereiste standaard, die hierboven 30 wordt beschreven.

7905582

Claims (20)

1. Werkwijze voor het koelen van glas door het glas in te brengen in een bed van gefluïdiseerde deeltjes onder zodanige thermische omstandigheden, dat warmte wordt 5 overgedragen van het glas op het gefluïdiseerde materiaal, met het kenmerk, dat de snelheid van het fluïdiserende gas hoger is dan de waarde, die overeenkomt met de expansiepiek op de kromme van bedhoogte/gassnelheid, doch niet meer is dan 1,2 maal die waarde.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de snelheid van het fluïdiserende gas tenminste 1,03 maal de waarde is, die overeenkomt met deze expansiepiek.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met 15 het kenmerk, dat het temperatuurstraject, waarin het glas in het gefluïdiseerde bed wordt gekoeld, en de snelheid van een dergelijke koeling, zodanig zijn dat het glas thermisch wordt gehard.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met 20 het kenmerk, dat het gefluïdiseerde materiaal bestaat uit of bevat deeltjes, die een endotherme verandering kunnen ondergaan door verwarming ervan tot een temperatuur beneden de temperatuur van het glas wanneer dit het gefluïdiseerde bed binnenkomt.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de deeltjes, die een dergelijke endotherme verandering ondergaan, een deeltjesvormig residu achterlaten.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, met 30 het kenmerk, dat tenminste sommige van de ge fluïdiseerde deeltjes samengesteld zijn uit een materiaal, dat hydroxylgroepen en/of water bevat en die tenminste sommige van dergelijke groepen en/of water endotherm kunnen verliezen bij een temperatuur beneden deze intreetemperatuur 35 van het glas. 7905582

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat tenminste sommige van de gefluïdiseerde deeltjes een anorganisch gehydrateerd zout of een andere anorganische verbinding bevatten, die hydroxyl- 5 groepen en/of constitutiewater bevat.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat tenminste sommige van de gefluïdiseerde deeltjes aluminiumoxidetrihydraatdeeltjes zijn.

9. Werkwijze volgens conclusie 6, met 10 het kenmerk, dat tenminste sommige van de ge fluïdiseerde deeltjes deeltjes zijn, die siliciumoxide, ge- t activeerde aluminiumoxide of andere stoffen bevatten, die water geadsorbeerd of geabsorbeerd hebben.

10. Werkwijze volgens conclusies 1-9, met 15 het kenmerk, dat het gefluïdiseerde materiaal geheel of praktisch geheel bestaat uit deeltjes met een afmetingentraject van 20-250 jx.

11. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de aluminiuraoxidetrihydraat- 20 deeltjes liggen tussen 40 en 150 jx in afmeting.

12. Werkwijze volgens conclusies 1-11, met het kenmerk, dat het gefluïdiseerde bed van deeltjes wordt onderworpen aan een trillingsbeweging met een lage amplitude.

13. Werkwijze volgens conclusies 1-12, met het kenmerk, dat het fluïdiserende gas het gefluïdiseerde bed binnentreedt door een poreuze wand, waarvan de poriën kleiner zijn dan 60 (bij voorkeur minder dan 10 jx en het beste minder dan 5 ƒ1) in afmeting.

14. Werkwijze volgens conclusies 1-13, met het kenmerk, dat het fluïdiserende gas het gefluïdiseerde bed binnentreedt door een poreuze wand, waarvan de permeabilitietscoëfficiënt niet groter is dan 6 x ÏO”11 2 -11 m , welke coëfficiënt bij voorkeur minder is dan 0,25 x 10 2 -112 35. en in het bijzonder minder is dan 0,05 x 10 m . 7905582 21 . -

15. Werkwijze volgens conclusies 1-14, met het kenmerk, dat ze wordt uitgevoerd voor het harden van een glasplaat met een dikte van niet meer dan 3 mm.

16. Fluïdisatie-apparaat met een fluïdisatievat, dat een geperforeerde vloer heeft, die een drukkamer overdekt, van waaruit gas omhoog kan worden gedrukt door die vloer, met het kenmerk, dat de vloer wordt gevormd door een poreuze wand, waarvan de poriën kleiner dan 10 60 ƒ1 in afmeting zijn.

17. Fluïdisatie-apparaat volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de poriën in deze poreuze wand kleiner zijn dan 10 jx en bij voorkeur kleiner dan 5 ƒ1 in afmeting.

18. Fluïdisatie-apparaat volgens conclusies 16 of 17, met het kenmerk, dat de permeabili- teitscoëfficiënt van de poreuze wand niet groter is dan —11 2 6 x 10 m , welke coëfficiënt bij voorkeur minder is dan -11 2 0,25 x 10 m en in het bijzonder minder is dan 0,05 x -11 2 20 10 m .

19. Glashardingswerkwijze, voornamelijk overeenkomende met een van de voorbeelden I-III.

20. Glas, dat gekoeld is met een werkwijze volgens een der conclusies 1-14 en conclusie 19. 25 7905582