NO784140L - R fremgangsmaate og apparat for termisk herding av glassplate - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår termisk "herding av glass og

nærmere bestemt en fremgangsmåte og et apparat for termisk herding av en glassplate som oppvarmes til en temperatur nær smeltepunktet og derpå senkes ned i et glass-fluidisert leie av partikkelmaterial, således at varmeutveksling mellom overflatene av glassplaten og det fluidiserte material frembringer herde-spenninger i glasset.

Denne herdeprosess ved hjelp av fluidisert leie er funnet å være effektiv for alle glasstykkelser av praktisk interesse/enn ved tynnere glassplater opptrer en vanskelighet idet det kan hende at sådanne glassplater går i stykker ved nedsenkingen i det fluidiserte leie av partikkelmaterial.

Det antas at en viktig årsak til at sådanne tynne glassplater brister under herdeprosessen i det fluidiserte leie, ligger i det forhold at forkanten av glassplaten avkjoles for raskt sammenlignet med avkjolingen av resten av platen. En sådan rask avkjoling av platens forkant frembringer kraftige strekk-

spenninger ved denne kant. Da glass med strekkspenninger er meget skjort, vil det lett opptre sprekkdannelser og sådanne sprekker vil lett spre seg ut fra enhver eventuell uregelmessighet som kan forekomme ved glassplatens forkant.

Forekomsten av sådanne sprekkdannelser kan nedsettes, eller fullstendig unngås, ved en avsluttende finbehandling av platens forkant, således at alle uregelmessigheter og feil elimineres.

En sådan nodvendig kantbehandling er imidlertid dyr å utfore. •

Forekomsten av sprekkdannelser i tynne glassplater ved herding

i fluidisert leie kan også nedsettes ved foroppvarming av platene for bråkj61ingen til en så hoy temperatur at forkanten av hver glassplate er tilstrekkelig plastisk til å motstå de plutselige strekkspenninger som oppstår ved glassplatens forkant når den nedsenkes i det fluidiserte leie. Glassplatene må imidlertid da oppvarmes til en temperatur hoyere enn den som er nodvendig for å oppnå den påkrevede herdingsgrad, og ved denne hoyere temperatur vil tynne glassplater lett være så plastiske at de formforandres under herdeprosessen.

Det er et formål for foreliggende oppfinnelse å nedsette faren for sådan glassbrist ved utforelse av herding i fluidisert leie, for derved å oppnå en nedsatt forekomst av sprekkdannelser særlig i tynne glassplater, eller ved en prosess hvori hyppig-heten av glassbrist er. godtagbar, og tillate utforelse av denne prosess ved anvendelse av glassplater med lavere kvalitet og mindre kostbar kantbehandling. Alternativt tilsiktes behandling av glassplater ved lavere temperatur således at problemet med formforandring av platene nedsettes.

Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for termisk herding av glassplater, hvorunder vedkommende glassplate oppvarmes til en temperatur nær smeltepunktet og derpå senkes ned i et gass-fluidisert leie av partikkelmaterial, idet fremgangsmåtens særtrekk i henhold til oppfinnelsen består i at det opprettes et materialtomt område under glassplatens nedre kant ved begynnelsen av nedsenkingen i det fluidiserte leie.

Fortrinnsvis holdes det gass-fluidiserte leie av partikkel-material i uforanderlig, ensartet utvidet tilstand av partikkelfluidisering når glassplaten senkes ned i leiet.

Ved en utforelse av oppfinnelsens fremgangsmåte opprettes det materialtomme område under glassplatens nedre kant ved avskjerming av vedkommende område fra oppoverstrommende fluidiserende gass.

Oppfinnelsen omfatter også et apparat for termisk herding åv en glassplate ved hjelp av den ovenfor angitte fremgangsmåte, idet apparatet omfatter en beholder med et leie av partikkelmaterial samt utstyr for opphenging av en glassplate og nedsenking av platen i beholderen. Apparatets særtrekk i henhold til oppfinnelsen består da i at det videre omfatter stromningsavboyende organer for>é.nbringelse en viss avstand under platens nedre kant for å frembringe nevnte materialfrie område .på undersiden av den nedre platekant, når platen senkes ned i det fluidiserte leie.

Ved en foretrukket utforelse omfatter de stromningsavboyende organer et langstrakt avskjermingsstykke anordnet under og med utstrekning parallelt med glassplatens nedre kant.

Fortrinnsvis utgjores avskjermingsstykket av et ror med trekantformet tverrsnittog med trekantens topp-punkt rettet nedover. For å oppnå den beste virkning er det funnet at det må foreligge en optimal avstand mellom avskjermingsstykket og den nedre kant av glassplaten, og denne avstand er avhengig av avskjermingsstykkets storste bredde. Nevnte avskjermingsstykke med trekantformet tverrsnitt er særlig effektivt hvis avstanden mellom glassplatens nedre kant og grunnflaten av avskjermingsstykkets trekanttverrsnitt er mindre eller lik grunnflatens bredde.

Foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av et utforelseseksempel og under henvisning til de vedfoyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk og sett fra siden et apparat for herding av en glassplate i et gass-fluidiserte leie av partikkelmaterial og som omfatter et avskjermingsstykke anordnet i henhold til oppfinnelsen under den nedre kant av glassplaten; Fig. 2 viser et. tverrsnitt langs linjen II-II i fig. 1, og Fig. 3, 4 og 5 er kurver som viser virkningen av å variere avstanden fra den nedre kant av glassplaten til avskjermings-stykker av forskjellig bredde.

Som vist i fig.,,1 på tegningene er en glassplate 1 opphengt i en tangstang 2 ved hjelp av tenger 3. Tangstangen 2 bæres av heisekabler 4 hvorved tangstangen 2 kan senkes for neddykking av glassplaten 1 i et leie av gass-fluidiserte partikkelmaterial. Leiet 5 er innesluttet i en beholder 6 og fliaidiserende gass tilfores til leiet 5 fra et plenumkammer 7 gjennom en membran 8 som danner bunnen av beholderen 6, idet membranen 8 omfatter et antall lite gjennomtrengelige papirlag med hoyt trykkfall over lagene. Det gass-fluidiserte leie av partikkelmaterial kan holdes i uforanderlig ensartet ekspandert tilstand av partikkelfluidisering ved regulering av fluidiseringsgassens hastighet gjennom leiet, mellom den gasshastighet som frembringer innledende fluidisering og den som gir maksimal ekspansjon av leiet.

Et langstrakt rorformet avskjermingsstykke 9 med trekantformet tverrsnitt er opphengt ved hjelp av stenger 10 fra tangstangen 2. Topp-punktet av det trekantformede tverrsnitt peker nedover bort fra den nedre kant av glassplaten. Den storste bredde av stykket 9, hvilket er bredden av tverrsnittets grunnlinje, er angitt ved "y" og grunnlinjen ligger i en avstand "x" under den nedre kant

av glassplaten. Avskjermingsstykket strekker seg på undersiden X av og parallelt med hele Iglassplatens lengdeutstrekning.

Ved anvendelse av apparatet i fig. 1 for herding av glassplaten 1 oppvarmes platen til en temperatur nær dens mykningspunkt,

f.eks. en temperatur i området 620 - 680°C for soda/kalk/kvarts-glass, og senkes derpå ned i leiet 5 av gass-fluidisert partikkelmaterial, som holdes ved en temperatur i området 30 - 150°C.

Som det vil fremgå av fig. 2 på tegningene, vil avskjermings— sykket 9 modifisere stromningen av fluidiserende gass i leiet 5 når den nedre kant av glassplaten 1 trenger ned i leiet 5,

således at det opprettes et rnaterialfritt område 11 på oversiden av avskjermingsstykket 9 opp til den nedre kant av glassplaten 1. Dette tomrom 11 vil foreligge i form av en boble av den fluidiserende gass og som er hovedsakelig fri for partikkel-material. Avkjolingstakten for glassplatens nedre kant nedsettes betraktelig av det - foreliggende materialfrie område 11, hvilket medforer at det ikke oppstår strekkspenninger ved den nedre kant av glassplaten, slik som det ellers normalt ville opptre på

grunn av den storre avkjplingstakt for glassplatens nedre kantområde, slik at glassplaten ville briste ved innforing i det fluidiserte leie.

Det materialfrie område trekker seg sammen etter at glassplatens nedre kant har trengt inn i det fluidiserte leie 5, således at hele glassplatens sideflater da avkjoles av partikkelmaterialet i det fluidiserte leie, for derved å frembringe en jevn termisk herding av hele glassplaten, innbefattet dens nedre kantområde.

Utforelseseksempler på oppfinnelsens fremgangsmåte er angitt nedenfor,.-! hver av eksemplene 1 til 3 utgjores det fluidiserte leie av poros V —aluminiumoksyd med en partikkeltetthet på

2,2 g/cm og en partikkelst6rrel.se i området 20 til 120 um, idet den midlere partikkelstorrelse var 64 um og fluidiserende gass ble tilfort til plenumkammeret 7 i beholderen 6 for å opprette en oppoverrettet strom av fluidiserende gass gjennom membranen 8. Temperaturen i det fluidiserte leie lå i området 50 - 80°C. Glassplater av tykkelse 3 mm ble kantbehandlet ved sin nedre ende ved avslipning med en diamantslipeskive av finhetsgrad 400. Platene ble oppvarmet og derpå senket ned i det fluidiserende leie med en hastighet på 0,3 m/s.

Bredden "y" av avskjermingsstykket 9 = 51 mm Avskjermingsstykkets toppvinkel 9 = 60°

Hastigheten av den fluidiserende gass =11mm/s

For å gi sammenligningsgrunnlag ble et antall glassplater forst behandlet uten anvendelse av avskjermingsstykket 9.

Derpå ble et antall glassplater oppvarmet i en varmeovn mens de befant seg opphengt fra en tangstang 7 med avskjermingsstykket 9 i stilling i forskjellige avstander "x" under platens nedre kant. Når grunnflaten av avskjermingsstykket 9 var anbragt bare 12 mm fra den nedre kant av glasset, ble det funnet at avskjermingsstykket 9 hindret tilstrekkelig oppvarming av glassplatens nedre kant i varmeovnen, således at en svak ytelse på bare 14% ble oppnådd på grunn av den lave temperatur ved glassplatens nedre kant. Denne vanskelighet ble overvunnet ved å plassere reflekterende solvfolie på oversiden av avskjermingsstykket 9, for derved å reflektere ytterligere varme mot den nedre ende av glassplaten. Denne ulempe kan også unngås ved oppvarming av glassplaten for avskjermingsstykket plasseres under platen.

De oppnådde resultater uten avskjermingsstykket samt med et avskjermingsstykke i forskjellig avstand "x" fra den nedre kant av glassplaten, er angitt i tabell I. De angitte ytelsesverdier angir antallet uskadede herdede plater som en prosentandel av det totale antall behandlede glassplater.

Utforelseseksempel 2 og 3 viser anvendelse av avskjermings-stykker 9 av forskjellig storste bredde.

Eksempel, 2

Bredden "y" av avskjermingsstykket 9 = 12 mm Avskjermingsstykkets toppvinkel 9 = 60°

Hastigheten av fluidiseringsgassen =5,4 mm/s

De oppnådde resultater-uten avskjermingsstykket 9 samt med et avskjermingsstykke i forskjellige avstander "x" er angitt i tabell ill.

Eksempel 3

Bredden "y" av avskjermingsstykket 9 = 64 mm Avskjermingsstykkets toppvinkel 9 = 60° Hastigheten av den fluidiserende gass =5,4 mm/s

De oppnådde resultater uten avskjermingsstykket 9 samt med forskjellige avstander "x" er angitt i tabell III.

Fig. 3, 4 og 5 er kurver som viser ytelse eller utbytte angitt i % og opptegnet som funksjon av forholdet x/y for hvert sett av resultater angitt henholdsvis i tabellene I, II og III. Disse kurver viser at når det nevnte forhold er mindre enn 1, hvilket vil si at avstanden "x" er mindre eller lik bredden "y", oppnås et utbytte av størrelsesorden 100%. Vesentlig lavere ytelser oppnås i fravær av avskjermingsstykket 9.

Sammenligning mellom kurvene i fig. 3, 4 og 5 viser også at

den mest effektive avstand "x" oker med okende bredde "y" av avskjermingsstykket 9. Fig. 4 viser at med en bredde "y" lik 12 mm var det mest effektive forhold x/y omtrent lik 1, og det var raskt avtagende utbytte ved avstander x større enn bredden y.

Fig. 5 viser at det ved en bredde y på 64 mm ble oppnådd hoyt utbytte ved verdier av forholdet x/y opp til 1,5.

Lignende resultater ble oppnådd ved prover utfort med glassplater av tykkelse 2,3 mm. Som et eksempel kan det angis at ved anvendelse av et avskjermingsstykke 9 med trekantformet tverrsnitt med grunnlinje 19 mm og toppvinkel 30°, samt opphengt med sin grunnflate 19 mm under glassplatens nedre kant, ble oppnådd et utbytte på 100% ved bråkjoling av en rekke glassplater med temperatur opp til 660°C ved platenes nedre kant i et fluidisert leie av poros -^-aluminiumoksyd. Det fluidiserte leie hadde da en temperatur i området 50 til 80°C. Dette resultat må da sammenlignes med et utbytte på bare 40%

uten anvendelse av avskjermingsstykket 9.

Ved anvendelse av et avskjermingsstykke 9 med trekantformet tverrsnitt med grunnlinje 25 mm og toppvinkel 60°, samt opphengt.med sin grunnflate 25 mm under den nédre kant av glassplater av tykkelse 2/3 mm, ble det likeledes oppnådd et utbytte på 88% ved påkjoling av glassplater med temperatur omkring 640°C ved platens nedre kant, i et fluidisert leie av

tf -aluminiumoksyd med temperatur i området 50 til 80°C. Det oppnådde utbytte uten anvendelse av avskjermingsstykket 9 var bare 8%.

Glassplater av 3 mm tykkelse og oppvarmet til forskjellige temperaturer, ble bråkjolt i et fluidisert leie av ^—aluminiumoksyd uten anvendelse av et avskjermingsstykke, samt også ved bruk av et avskjermingsstykke med trekantformet tverrsnitt og grunnlinjebreddé 51 mm samt anbragt 51 mm under den nedre kant av glassplatene. Den anvendte hastighet av den fluidiserende gass var 11-mm/s. De oppnådde resultater er angitt i tabell IV.

Tabell IV viser av skjermingsstykket ikke bare. kan anvendes til å oke utbytteprosenten ved forskjellige temperaturer, men kan også bidra til å opprettholde utbyttenivået selv om glass-temperaturen senkes. Ved anvendelse av lavere glasstemperaturer unngås problemet med deformering av glassets form.

En klar angivelse om at det ved utnyttelse av oppfinnelsens fremgangsmåte er mulig å opprettholde et visst utbyttenivå med dårligere kantbehandling av glassplatene, ble oppnådd ved bråkjoling av 3,0 mm tykke glassplater med en skåret, men ubehandlet nedre kant i et fluidiserende leie av ^ -aluminiumoksyd. Resultatene av disse forsok er angitt i tabell V.

Skjont de oppnådde utbytteverdier på 54 og 50% var en

vesentlig forbedring i forhold til det oppnådde 0-utbytte uten avskjermingsstykke vil ikke dette være godt nok ved

kommersiell drift av prosessen. Hensikten med denne undersøkelse var imidlertid å vise at det ville være mulig å anvende en dårligere og derfor mindre kostbar behandling av den nedre platekant enn det som normalt ansees nodvendig for å oppnå et hoyt utbyttenivå ved kommersiell drift.

Ytterligere prover ble utfort ved anvendelse av 2,3 mm tykke glassplater med grovbehandlet nedre kant sammenlignet med plater av samme tykkelse, men med finbehandlet, dobbeltslipt nedre kant. Nevnte grovbehandling besto i at de avskråne glasskanter' ble avskrånet ved sliping.

Glassplatene med grovbehandlet nedre kant ble bråkjolt fra en temperatur på 640°C i et fluidisert leie av ^-aluminiumoksyd ved anvendelse av et avskjermingsstykke 9 med storste bredde lik 25,4 mm og anbragt i en avstand på 25,4 mm under glass-

platenes nedre kant. Det oppnådde utbytte var 83%, hvilket var sammenlignbart med det utbytte som ble oppnådd ved bråkjoling av glassplater med finbehandlet dobbeltslipt nedre kant uten anvendelse av avskjermingsstykket 9.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for termisk herding av glassplater, hvorunder vedkommende glassplate oppvarmes til en temperatur nær smeltepunktet og derpå senkes nede i et gass-fluidisert leie av partikkel-material, karakterisert ved at det opprettes et materialtomt område under glassplatens nedre kant ved begynnelsen av nedsenkningen i det fluidiserte leie.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det gass-fluidiserte leie av partikkelmaterial bibeholdes i ubevegelig ensartet ekspandert tilstand av partikkelfluidisering når glassplaten senkes ned i leiet.

3;.:,, Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte materialtomme område opprettes under glassplatens nedre kant ved avskjerming av vedkommende område fra oppoverrettet stromning av fluidiserende gass.

4. Apparat for termisk herding av glassplater ved hjelp av den fremgangsmåte som er angitt i krav 1, idet apparatet omfatter en beholder med et leie av partikkelmaterial samt utstyr for opphenging av en glassplate og nedsenkning av platen i beholderen, karakterisert ved at apparatet videre omfatter stromningsavboyende organer for anbringelse en viss avstand under platens nedre kant, for å frembringe nevnte materialfrie område på undersiden av den nedre platekant, når platen senkes ned i det fluidiserte leie.

Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved at de stromningsavboyende organer omfatter et langstrakt avskjermingsstykke anordnet under og parallelt med glassplatens nedre kant.

6. Apparat som angitt i krav 5, karakterisert ved at avskjermingsstykket er rorformet og har trekantformet tverrsnitt med trekantformens topp-punkt rettet nedover.

7. Apparat som angitt i krav 6, karakterisert ved at avstanden mellom den nedre kant av glassplaten og grunnlinjen av det trekantformede tverrsnitt av avskjermingsstykket er mindre eller lik grunnlinjens lengde.

8. En termisk herdet glassplate fremstilt ved en fremgangsmåte- som angitt i krav 1 — 3.