NO162509B - Fremgangsm te ved fremstilling av siliciumnitrid. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparatur for transversal regulering av

kjølingen av et glassbånd ved vertikal trekning fra et bad

av smeltet glass.

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremstilling av plater eller baner av termoplastiske materialer ved uttrekking, spesielt fremstilling av glassplater ved vertikal trekking fra et bad av smeltet glass. Under denne fremstilling blir det smeltede glass som trekkes ut fra badet ved hjelp av en trekke-maskin raskt avkjølt under dannelse av en bane eller en plate av glass, ved hjelp av kjøleinn-retninger plasert på hver side av trekkeplanet. Glasset blir således først avkjølt slik at glassplaten skal kunne dannes, for deretter, når glassets temperatur har sunket, å bli grepet og videreført uten øde-leggelse av trekkemaskinens valser. Deretter blir glassbanen langsomt avkjølt i en spesiell avkjølingssone for å hindre spenninger i glasset. Reguleringen av glassets avkjøling er viktig på alle fabrikasjonstrinn for å oppnå glassplater av god kvalitet, med en konstant tykkelse og riktig utglødning (langsom avkjøling).

Ujevn glasstykkelse forårsakes vesentlig av temperaturvariasjoner i glasset under trekkingen, hvilket kan stamme fra forskjellige temperatursoner i det smeltede glassbad ved trekkeroten for glassbanen eller fra ujevn avkjøling av glasset ved dannelsessonen av banen eller av glassoverflaten like foran sonen.

Når glassbanen først er formet er det nødvendig når glassbanen går gjennom trekkemaskiner at glassets temperatur er i det vesentlige jevn på begge sider av glasset og at temperaturen på de to sider er like høy, slik at glassbanen ikke skal bøye seg hverken i lengderetning eller på tvers.

De forskjellige anordninger og midler som hittil er foreslått for å bortskaffe nevnte ulempe har imidlertid ikke vært tilfredsstillende .

Riktignok har anordningen av metallskjermer kalt "pads", med egnede mål og anordnet på omhyggelig utvalgte punkter på de av-kjølingsinnretninger som brukes for avkjøling av glassbanen under ut-trekkingsforløpet, til en iiss grad minsket de ujevnheter som man har kunnet konstatere. Imidlertid frembyr denne løsning visse ulemper. Anbringelse av disse skjermer gjøres manuelt etter at uttrekkingsåpningen er åpnet. Idet uttrekkingsåpningen står under undertrykk i forhold til atmosfæren, vil åpningen av denne forårsake at kald luft strømmer inn i uttrekkingssjaktens indre, hvilket forstyrrer varmelikevekten. Videre vil nevnte skjermers overflater forandre seg med tiden (oksydasjon, avsetning av sulfater, forurens-ninger osv.), hvilket medfører en forandring av varmeutvekslingen mellom skjermene og glasset. Endelig er disse skjermenes virkning diskontinuerlig og ikke tilstrekkelig nennsom til å frembringe en presis og kontinuerlig korreksjon av tykkelsen, og det er av denne grunn nødvendig å utskifte skjermene eller å forskyve dem.

Man har foreslått å benyttee mobile hjelpekjølere som

gjør det mulig å variere den geometriske oppsetning av kjøleinn-retningene. Innføringen i trekkemaskinen av bevegelige organer er imidlertid ikke meget ønsket, fordi slike organer forstyrrer og forandrer gass-strømmene som oppstår i maskinens indre. Videre er disse innstillbare organer ømfintlige når det gjelder regulering,

og kommer lett ut av stilling.

Man har foreslått å innføre kalde eller varme gasser, spesielt fra brennere anordnet i trekkemaskinens indre. Man har likeledes forsøkt å frembringe, ved hjelp av innretninger inne i trekkemaskinen, dannelsen av gass-strømmer inne i trekkemaskinen, idet disse gass-strømmer dirigeres på egnet måte. Alle disse innretninger har den ulempe at de forstyrrer på en ukontrollerbar måte de gass-strømmer som naturlig etableres i maskinens indre. Reguleringen av disse anordninger er meget vanskelige og en jevn samt kontinuerlig regulering av deres virkning er i praksis nesten umulig.

Man har også foreslått å bruke varmestrålingsinnretninger. Rent bortsett, fra at denne metode angriper problemet i gal ende, idet målet er å avkjøle glasset og ikke å oppvarme det, anvender metoden innretninger som har en høyere temperatur enn glasset. Disse innretninger er kostbare og bruken av dem medfører høyt energiforbruk.

Fra norsk patent nr. 105.674 er det kjent å anordne kjøle-anordninger på begge sider av trekkesonen for å regulere temperaturen i glassbadets overflate, men disse kjølere sitter for langt fra trekkefoten til å kunne ha noen spesiell innvirkning på denne, og videre er det fra det tyske patent nr. 733-994 kjent å anordne kjølere på begge sider av trukne bånd, men disse kjølere er beregnet til å avkjøle det allerede trukkede bånd, og har ingen innvirkning på selve glassbadet før båndet trekkes. Fra US-patent nr. 1.756.798 er det kjent å oppdele kjølerne i over hverandre anordnede rom, slik at det nedre rom er mindre avkjølt enn det øvre rom for derved å sikre en svakere avkjøling på glassoverflaten. Disse to over hverandre an-bragte rom strekker seg hver i hele kjølerens lengde og gir en jevn avkjølingsvirkning i hele sin utstrekning.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe forbedringer ved fremstilling av plater eller baner av termoplastisk materiale, spesielt glass, ved trekking, hvilke fjerner ovennevnte ulempe samt gjSr det mulig å regulere avkjølingen av den plastiske masse for fremstilling av en bane med jevn tykkelse, uten mangler og med god kvalitet.

Man benytter seg spesielt av å påvirke varmeutvekslingens styrke, idet varmeutvekslingen skjer ved stråling mellom glasset og avkj ølingsinnretningene.

Oppfinnelsen vedrører altså en fremgangsmåte for fremstilling av et glassbånd ved vertikal trekning fra et bad av smeltet materiale, hvor glasset under trekningen underkastes kjøling ved

stråling som kan reguleres på tvers av glassets bevegelsesretning,

og fremgangsmåten er karakterisert ved at denne kjøling utføres ved hjelp av et antall kjøleelementer anbragt ved siden av hverandre og på tvers av glassets trekkeretning og hvor kjøleoverflatens temperatur er regulerbare enkeltvis og holdt ved en temperatur som er over 0,3 ganger temperaturen på glassoverflaten målt i °K og ved at kjøleelementene er anbragt slik at kjølevirkningen skal vende mot glassoverflaten like før dannelsen av glassbåndene på begge sider av trekkefoten.

Oppfinnelsen vedrører videre et apparat til utførelse

av fremgangsmåten omfattende de vanlige kjølere plasert på begge sider av trekkplanet, og apparatet er karakterisert ved at kjølerne enten er båret av de vanlige kjølere eller plasert lavere enn disse' nær flatens fot og er dannet av elementer sidestilt transversalt på glassets føreretning, og anordnet slik at de er praktisk talt sammen-føyet og virker på hele bredden av glass-strømmen, idet hvert element er utstyrt med individuelt regulerbare tilførselsanordninger for kjølemidlet.

Når kjøleinnretningens overflate imidlertid stiger til over 0,3 ganger glassets temperatur, målt i °K, vil den utvekslede varmemengde variere meget merkbart med temperaturen, idet disse varia-sjoner blir større og større etterhvert som temperaturen på kjøle-innretningens overflate nærmer seg glassflatens temperatur. Den utvekslede varmemengde vil naturligvis minske etterhvert som kjøleinn-retningens overflatetemperatur nærmer seg glassets.

I henhold til et viktig trekk ved oppfinnelsen er overflatetemperaturen på hvert element hele tiden over 0,3 ganger glassets overflatetemperatur, målt i °K.

I henhold til en annen utførelsesform omfatter av-kj ølingselementene en felles hylse i rørform som er delt i to deler av en langsgående .skillevegg, idet delen som er vendt mot overflaten av glasset som skal avkjøles, selv er delt av transversale skillevegger i avdelinger forsynt med hver sin individuelt regulerbare tilførselsanordnirig for kjølemedium og hver forsynt med en åpning i den langsgående skillevegg for å muliggjøre utstrømning av flytende kjølevæske ved den langsgående del av røret.

Kjøleelementene kan bestå av rør anordnet i rekkefølge etter hverandre gjennomstrømmet av kjølemedium med tilstrekkelig høyt kokepunkt. Man kan bruke kjølevæsker med høy egenvarme, spesielt organiske væsker som er lite eller ikke brennbare, hvilke ofte anvendes industrielt i varmevekslere. Man kan videre anvende gass, spesielt luft.

Ved en annen utførelse av kj øleelementene, er disse kon-struert slik at det oppstår en temperaturgradient mellom elementenes inner- og yttervegg. Et kjølemedium med lavt kokepunkt, spesielt vann, kan her anvendes. Man kan i dette tilfelle fremstille kjøle-elementet, i det minste for den del som vender mot glasset, av et relativt dårlig varmeledende materiale, f.eks. betong eller plast-materialer, som motstår temperaturer på omkring 350°C, f.eks. av et materiale som er kjent under betegnelsen "Teflon", idet veggtykkelsen beregnes slik at man oppnår en viss temperaturgradient. Kjøle-elementet kan likeledes inneholde en mellomliggende vegg, hvor rommet mellom veggene kan være oppfylt med et isolerende materiale, f.eks. i partikkelform.

Man kan likeledes bruke dobbeltveggede kjøleelementer, hvor mellomrommet mellom veggene er fylt med et egnet medium, spesielt luft.

En utførelsesmåte består i å lage kjøleren som en serie rør plasert ved siden av hverandre parallelt i glassets transport-retning. Disse rør avkjøles på den motsatte side av den rørside som vender mot glasset ved hjelp av et kjølemedium. Rørenes dimensjoner, veggtykkelsen og materialets art velges slik at når det ikke sirkulerer noen væske i mellomrommet mellom veggene, vil varmeutvekslingen mellom de to vegger på grunn av ledning tvers overskilleveggen gi en temperatur i ytterveggen som ligger litt over den endelig ønskede. Ytterveggens temperatur reguleres deretter nøyaktig ved å gjennom-strømme et kjøletnedium i veggmellomrommet, f.eks. luft, idet .gjennom-strømningshastigheten bestemmes slik at ytterveggens temperatur senkes til den ønskede verdi.

I det følgende skal oppfinnelsen illustreres - under hen-visning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en kurve over varmeutvekslingen ved stråling, Fig. 2 viser et vertikalt snitt gjennom en glassuttrek-ningsmaskin av typen Pennvernon, Fig. 3 og 4 viser i lengdesnitt og i tverrsnitt, resp. rørforme-e kjøleelementer i henhold til oppfinnelsen. Fig. 5-6 viser en annen utførelse i tverrsnitt, sideriss og plan. Fig. 7 og 8 viser skjematisk og resp. i lengdesnitt og tverrsnitt en kjøler kombinert med kjøleelementene i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 9 og 10 viser i tverrsnitt og lengdesnitt resp.

en annen utførelse av kjølerne.

Fig. 11 viser perspektivisk et kjøleelement i henhold

til oppfinnelsen.

Fig. 1 viser kurven C over strålingsvarmen mellom to flater som resp. har temperaturen t og T, som funksjon er forholdet |j. Man ser at for verdier av dette forhold på under 0,3, forandres varmestrålingen bare lite som funksjon av dette forhold, mens for verdier på over 0,3, forandrer varmestrålingen seg hurtigere.

Man vil derfor forstå at for effektivt å regulere kjø-lingen av glassets overflate, er det en fordel at kjøleelementene i henhold til oppfinnelsen befinner seg på temperaturer over 0,3 ganger glassets temperatur.

Utførelsen vist på fig. 2 er benyttet i forbindelse med en trekkemaskin av typen Pennvernon. Det er imidlertid klart at de beskrevne anordninger kan anvendes, eventuelt etter modifikasjoner av metoden som faller innenfor fagmannens område, ved prosesser av typen Fourcault, Colburn, etc.

Ved Pennvernon-prosessen trekkes glassbanen 1 vertikalt fra glassbadets overflate 2. Glassbanen dannes ut fra det smeltede parti av glasset som ligger mellom smeltens overflate og den ned-senkede trekkeprofil 3, idet det oppstår en fot eller en glasstrek-kingsrot 4, som går opp mellom kjølerne 7. Trekkingen frembringes ved hjelp av valser 5 anbragt i trekkesjakten 6.

Overflatetemperaturen på det glass som skal danne glassplaten er ikke alltid helt jevn, og soner av glasset som er lokalt kaldere eller varmere kan danne seg ved glassuttrekkingsfoten. Glass med en forskjellig temperatur har også en annen viskositet, og etter trekking vil enkelte partier av platen ha en tykkelse som avviker fra den konstante.

For å korrigere disse temperaturvariasjoner anordner man i henhold til oppfinnelsen under den kjente kjøleinnretning 7 hjelpe-kjøleelementer som i dette eksempel utgjøres av rørene 8. Disse rør opphenges under kjølerne 7, pa hvilken som helst egnet måte..

Fig. 3 og 4 viser disse rør i større målestokk. Som man ser er hvert rør oppdelt i lengderetning av en horisontal vegg 9 som oppdeler røret i to partier 10 og 11. Nedre del 10 er videre oppdelt i seksjoner 12 ved hjelp av vegger 13 som står med jevne mellomrom. Avkjølingen av hvert rom 12 i røret oppnås ved gjennom en rørledning 14 å sende en kald gass-strøm, spesielt luft} i nevnte rom. Denne luft går deretter ut gjennom åpningene 15 i veggen 9> og fjernes gjennom overdelen 11 i røret. Ved å regulere luftstrømmen gjennom hvert rom 12 kan overflatetemperaturen på røret reguleres tilsvarende. Avstanden mellom veggene 13 i røret velges ut fra den nøyaktighet i reguleringen som man ønsker å oppnå. I de fleste tilfelle vil en avstand på 2 cm gjøre det mulig på en tilfredsstillende måte å korrigere for tykkelsesvariasjoner som skyldes temperaturforskjeller ved glassuttrekningsfoten.

På den alternative utførelsesform vist på fig. 5-6 har man anordnet flere rør 40 gjennomstrømmet av kjølemedium og anordnet som en bunt av parallelle rør omgitt av en isolasjonsmasse 41. Hvert rør er bøyet i U-form slik at man får et parti 40a like over glassoverflaten og parallelt med denne. Denne rørbøyning utføres slik at delene 40a av de forskjellige rør befinner seg etter hverandre langs-med to parallelle linjer 42 og 43 (fig. 6).

Kjølingen av glasset på de forskjellige steder oppnås nå ved individuelt å regulere gjennomstrømningen av kjølemedium gjennom hvert rør ved hjelp av ventiler 44 (fig. 5)«

Man kan anordne en liten strålingskappe 45 over øvre del av rørene.

På utførelsen vist på fig. 7 og 8 oppnås kjølingen av glassbadets overflate ved å oppdele nedre del av en vanlig kjøler 7

i en rekke rom 16. Hvert av disse rom får tilførsel fra en egnet ledning 17 av en kjølegass, f.eks. luft. Gassmengden kan reguleres nøyaktig til hvert rom ved hjelp av ventilene 18.

Når glassbanen er formet, senker man temperaturen raskt fra omkring 1000° som hersker ved glassuttrekkingsfoten og til stivnetemperaturen for glasset, som vanligvis ligger omkring 800°C. Avkjølingsbetingelsene bestemmer glassbanens tykkelse.

Som vist på fig. 2 for å kompensere for eventuelle tykkelsesvariasjoner, reguleres temperaturen ved kjølerens overflate, i alle fall i nedre del 7a av denne. Øvre del 7 i kjøleren tjener utelukkende til hurtig å bringe glasset ned på en tilstrekkelig lav temperatur, på omkring 500°C, slik at glassbanen er i en tilstand til at den kan gripes uten fare av trekkemaskinens valser, og det er vanligvis ikke nødvendig å regulere temperaturen i denne høyere

sone. Det er imidlertid en fordel å holde kjølerens overflate på

en tilstrekkelig høy temperatur til at man ikke får avsetninger på denne.

Oppdelingen av nedre kjøleparti i soner med forskjellige temperaturer kan oppnås på flere måter, og spesielt ved å anordne rørledninger som danner en dobbelt vegg omkring kjølerens nederdel og som her gjennomstrømmes av en regulert mengde kjølemedium. Denne regulering kan skje ved hjelp av forgreninger 19 tilhørende hver rørledning og forsynt med individuelle ventiler eller haner 20. Som vist på fig. 2 kan hver av disse ledninger forbindes med samme varme-veksler 21 som de rørledninger som gjennomstrømmes av kjølemedium i øvre del 7 av kjøleren. Glassbanen går deretter opp gjennom trekkesjakten 6, hvor glasset dessuten utglødes.

Det er viktig at glassets temperatur i det øyeblikk det

går inn i trekkesjakten er jevn og like høy på platens to sider.

Hvis denne betingelse ikke er oppfylt, har glassbanene en tendens

til å bøye seg. Dette kan forårsake brudd i glassbanen når den går inn mellom trekkevalsene 5- For å korrigere for slike temperaturforskjeller har man på hver side av glassbanen og før innløpet til trekkesjakten anordnet hjelpekjølere 22. Disse kjølere kan spesielt utgjøres av kjøleinnretninger i form av nevnte veggdelte rør, men man kan også bruke andre utførelser, som f.eks. vist på fig. 9 og 10.

Disse kjølere 22 omfatter en mellomliggende langsgående vegg 23 og tverrvegger 24 som danner rommene 25, som får tilførsel fra en felles ledning 26 gjennom rørledningene 27 som hver er forsynt med en ventil 28. Kjølernes overflatetemperatur på begge sider av glassbanen reguleres slik at når banen løper inn i trekkemaskinen, er temperaturen på begge sider av banen i det vesentlige like høy. Temperaturen i hvert av de rom som utgjør kjøleren reguleres altså slik at temperaturen på hver av kjøleoverflåtene utjevnes. Glasset har en omtrentlig temperatur på 500° når det går inn i trekkemaskinen eller trekkesjakten. I henhold til oppfinnelsen kan hjelpekjølernes overflatetemperatur ligge på omkring 150 til 200°. Det er imidlertid også fordelaktig å heve temperaturen på kjølerne til 350° omtrent, slik at man hindrer avsetninger på kjølernes overflate.

Glassbanen som trekkes inn i trekkemaskinen avkjøles langsomt inntil den temperatur hvor banen kan skjæres opp. Av-kj ølingsreguleringen er viktig fordi utglødningskvaliteten for glasset avhenger av denne.

Fig. 11 viser en annen utførelsesform av kjølere i henhold til oppfinnelsen, og disse elementer kan brukes til å regulere avkjølingen for glassoverflaten på et hvilket som helst punkt av denne, nemlig ved dannelsen av glasset.

Disse kjøleelementer utgjøres av en ytre kanal 31 i vertikal U-form i forhold til glassflaten, og av en indre kanal 32 med samme form i kontakt med førstnevnte. Den ytre kanal eller rør-ledning 31 gjennomstrømmes av et medium, f.eks. luft, som kommer fra en fordelingskanal 33 med mellomliggende hane 34. Den indre U-formede kanal 32 gjennomstrømmes selv av kjølemedium, f.eks. vann, som kommer fra en oppsamlingskanal 35. Alle disse deler monteres tett ved siden av hverandre på en bærebjelke 36.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et glassbånd ved vertikal trekning fra et bad av smeltet materiale, hvor glasset under trekningen underkastes kjøling ved stråling som kan reguleres på tvers av glassets bevegelsesretning, karakterisert ved at denne kjøling utføres ved hjelp av et antall kjøleelementer anbragt ved siden av hverandre og på tvers av glassets trekkeretning og hvor kjøleoverflatens temperatur er regulerbare enkeltvis og holdt ved en temperatur som er over 0,3 ganger temperaturen for glassoverflaten, målt i °K, og ved at kjøleelementene er anbragt slik at kjølevirkningen skal vende mot glassoverflaten like før dannelsen av glassbåndene på begge sider av trekkefoten.

2. Apparat til utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 omfattende de vanlige kjølere (7) plasert på begge sider av trekkplanet, karakterisert ved at kjølerne (8, 16, 25, 40) enten er båret av de vanlige kjølere (7) eller plasert lavere enn disse nær flatens fot og er dannet av elementer sidestilt transversalt på glassets førerretning, og anordnet slik at de er praktisk talt sammenføyet og virker på hele bredden av glass-strømmen, idet hvert element er utstyrt med individuelt regulerbare tilførsels-anordninger for kjølemiddel.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at avkjølingselementene (8, fig. 4) omfatter en felles hylse i rørform (8) som er delt i to deler (10, 11) av en langsgående skillevegg (9), idet delen (10) som er vendt mot overflaten av glasset som skal av-kjøles selv er delt av transversale skillevegger i avdelinger (12) forsynt med hver sin individuelt regulerbare tilførselsanordning for kjølemedium og hver forsynt med en åpning i den langsgående skillevegg (9) for å muliggjøre utstrømninger av flytende kjøle-væske ved den langsgående del (11) av røret (8).

4. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at kjøleelementene er dannet enten av sammenføyede deler (16, fig. 8) og anordnet på den nedre del av de vanlige kjølere (7) eller av sammenføyede deler (25, fig. 10) ordnet over. hele høyden av forsiden på de vanlige kjølere vendt mot flatens fot.

5. Apparat ifølge krav 2,karakterisert ved at de sidestilte kjølere er ordnet i en eller flere parallelle rekker, idet hver av disse rekker er dannet av et flertall rør (40, fig. 5 til 5») som hvert og ett er bøyet i U-form for å danne en del (40a) parallell med glassets overflate og nær denne idet delene (40a) på de forskjellige rør er plasert ende mot ende.

6. Apparat ifølge krav 2,karakterisert ved at hvert individuelle av kjøleelementene er dannet av en utvendig ledning (31, fig. 11) av U-form perpendikulært på glassets overflate og gjennomstrømmet av et medium som luft samt av en innvendig ledning (32) av samme form i kontakt med den første og forsynt med et annet medium som vann.