PL179938B1

PL179938B1 - Piec do topienia szkla z surowców zeszkliwialnych PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL179938B1
Application number: PL94305650A
Authority: PL
Inventors: Raymond Moreau; Roger Gobert; Pierre Jeanvoine
Original assignee: Saint Gobain Vitrage
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 2000-11-30
Also published as: ES2144498T3; BR9404310A; EP0650934A1; JPH07196324A; DE69423068T2; PT650934E; JP3816549B2; EP0650934B1; CO4340645A1; PL305650A1; SI0650934T1; US5655464A; CN1071287C; ES2144498T5; DE69423068D1; FR2711981B1; DE69423068T3; FR2711981A1; EP0650934B2; KR950014006A

Abstract

1. Piec do topienia szkla z surowców zeszkliwia- lnych, zawierajacy przedzial topienia i klarowania szkla, przy czym wymieniony przedzial jest zaopa- trzony w przedniej czesci w co najmniej jeden otwór, przeznaczony do zasilania go surowcami zeszkliwial- nymi za pomoca urzadzenia zaladowczego, umiesz- czonego naprzeciw, a w czesci tylnej w otwór do wyplywu stopionego szkla, uchodzacy do co najmniej jednego przedzialu tylnego, do prowadzenia stopione- go szkla ku strefie formowania, z n a m ie n n y t y m , ze przedzial (1) topienia i klarowania zawiera, wyprowa- dzony od góry, ekran cieplny (11), usytuowany pomiedzy strefa przednia (8) i strefa tylna (9), zawie- rajacapalniki (16), przy czym wszystkie palniki (16) sa umieszczone w strefie tylnej (9). F i g . 1 PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest piec do topienia szkła z surowców zeszkliwialnych, do zasilania w sposób ciągły roztopionym szkłem urządzeń do formowania bądź szkła taftowego, na przykład urządzeń do walcowania lub flotacji, bądź też pojemników szklanych, na przykład szeregu maszyn formujących.

Wynalazek dotyczy w szczególności pieców do topienia szkła taftowego o wielkiej zdolności produkcji roztopionego szkła, czyli wydajności co najmniej 100 ton/dzień, nawet do 1000 ton/dzień i więcej. Jednakże wynalazek okazuje się również przydatny dla pieców mniejszej wielkości.

Znane są urządzenia do topienia szkła. Znane piece dzieli się zazwyczaj na ciąg przedziałów, które uchodzą jedne do drugich, z których każdy ma specyficzne zadania i wymiary. Piec powinien być zdolny do topienia surowców, podlegających zeszkleniu i do zapewnienia jednorodności chemicznej i cieplnej już stopionego szkła. Znana jest na przykład z opisu patentowego EP-B-0 264 327 konstrukcja pieca do topienia, zawierającego pierwszy przedział, w którym dokonuje się topienie i klarowanie zestawu szklarskiego i za którym znajduje się drugi przedział, tworzący zwężenie, znane pod nazwą „gorsetu”. To zwężenie uchodzi do przedziału, w którym przeprowadza się ujednorodnianie, zwłaszcza cieplne, stopionego szkła, który to przedział jest znany pod nazwą komory żarowej i uchodzi do kanału wypływowego o znacznie mniejszym przekroju, który wlewa stopione szkło do odpowiedniego urządzenia formującego.

Ponadto można podzielić piece na dwie duże grupy w zależności od środka do nagrzewania, przeznaczonego do topienia surowce zeszkliwialnych w przedziale topienia. Z jednej strony, istnieją piece do topienia elektrycznego, zwane piecami z chłodnym sklepieniem, w których topienie uzyskuje się zapomocąelektrod, zanurzonych w głębi stopionego szkła, co jest znane np. z opisu patentowego EP-B-0 304 371. Z drugiej strony, istniejąpiece płomieniowe, zwane również piecami z regeneratorami, znane zwłaszcza z opisu patentowego US-4 599 100. W tym przypadku moc cieplna do nagrzewania jest dostarczana przez dwa rzędy palników, zasilanych na ogół mieszanką paliwowo-powietrzną, a w rozwiązaniu wariantowym gazy palne podgrzewają na przemian jeden lub drugi z dwóch regeneratorów, umieszczonych naprzeciw siebie z obu stron przedziału topienia i łączących się z tym ostatnim. Gazy palne oddają swą energię cieplną, przepływając przez ułożone w stos materiały żaroodporne, które tworzą te regeneratory, przy czym wymienione materiały przekazują następnie zakumulowane w ten sposób ciepło przedziałowi topienia. Ten sposób nagrzewania jest efektywny i szeroko stosowany, chociaż nie jest pozbawiony pewnych niedogodności, które sąmu właściwe. Przykładowo koszt energii dla palników paliwowo-powietrznych jest stosunkowo wysoki. Ponadto system działania palników, które są „uaktywnione” naprzemiennie przy cyklach działania rzędu od 20 do 30 minut, nie należy do najprostszych z punktu widzenia rygorystycznej regulacji. Ich użycie przyczynia się prócz tego do wprowadzania do przedziału topienia znaczącej ilości powietrza, a zatem azotu, skąd bierze się zwiększone ryzyko powstawania pewnej ilości gazów zanieczyszczających typu NO₂, które należy następnie poddawać obróbce.

179 938

Wreszcie znaczna ilość specjalnych i kosztownych materiałów żaroodpornych, niezbędnych do wytworzenia regeneratorów, zwiększa w sposób znaczący koszt budowy pieca.

Celem wynalazku jest zatem wyeliminowanie niedogodności, związanych ze stosowaniem pieców płomieniowych przez zaproponowanie nowego rodzaju pieca z nagrzewaniem płomieniowym, który zmniejsza znacznie koszt energii oraz koszt materiałów do budowy pieca i upraszcza sposób jego działania, z jednoczesnym zapewnieniem uzyskiwania stopionego szkła o jakości przynajmniej równej wysokiej.

Piec do topienia szkła z surowców zeszkliwialnych, zawierający przedział topienia i klarowania szkła, przy czym wymieniony przedział jest zaopatrzony w przedniej części w co najmniej jeden otwór, przeznaczony do zasilania go surowcami zeszkliwialnymi za pomocą urządzenia załadowczego, umieszczonego naprzeciw, a w części tylnej w otwór do wypływu stopionego szkła, uchodzący do co najmniej jednego przedziału tylnego, do prowadzenia stopionego szkła ku strefie formowania, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przedział topienia i klarowania zawiera wyprowadzony od góry ekran cieplny, usytuowany pomiędzy strefą przednią i strefą tylną, zawierającą palniki, przy czym wszystkie palniki są umieszczone w strefie tylnej.

Przedział topienia i klarowania posiada elementy uszczelniające względem gazów, zwłaszcza wobec przedziału lub jednego z przedziałów tylnych.

Palniki są rozmieszczone naprzeciw siebie w dwóch rzędach i usytuowane w ścianach bocznych przedziału topienia i klarowania.

Palniki są rozmieszczone w grupach o mocy grzejnej regulowanej niezależnie dla każdej grupy.

Przedział topienia i klarowania posiada pomocnicze elementy grzejne, zwłaszcza w postaci elektrod, zanurzonych w głębi stopionego szkła.

Ściany przedziału topienia i klarowania, zwłaszcza ściany boczne i sklepienie, mają wzmocnioną izolację w postaci płyt z włóknistego materiału izolacyjnego, lub z natryskiwanego betonu izolacyjnego.

Stosunek pomiędzy głębokością stopionego szkła a wysokością całkowitą przedziału topienia i klarowania, mierzoną pomiędzy trzonem a zwornikiem sklepienia, jest przed ekranem cieplnym mniejszy od tego stosunku, zmierzonego za wymienionym ekranem.

W strefie przedniej przedziału topienia i klarowania, zwłaszcza w ścianie czołowej lub w co najmniej jednej z dwóch ścian bocznych tego przedziału usytuowany jest co najmniej jeden zasilający otwór.

W strefie przedniej przedziału topienia i klarowania, usytuowane są symetrycznie względem siebie w dwóch ścianach bocznych, dwa zasilające otwory.

W strefie przedniej przedziału topienia i klarowania usytuowane są otwory, przy czym otwory te usytuowane są w ścianie czołowej lub w co najmniej jednej z dwóch ścian bocznych tego przedziału.

W przedziale topienia i klarowania, w jego ścianach bocznych, usytuowane sąpomocnicze otwory.

Przedział topienia i klarowania jest połączony , za pomocą przewodów przyłączonych do otworów, z urządzeniami do odzyskiwania ciepła, zwłaszcza kotłami lub urządzeniami do podgrzewania surowców zeszkliwialnych przed załadunkiem.

Elementy uszczelniające względem gazów przedziału topienia i klarowania wobec przedziału lub przedziałów tylnych stanowią co najmniej jeden ekran zawieszony i/lub zaporę zanurzoną częściowo w roztopionym szkle.

Elementy uszczelniające względem gazów przedziału topienia i klarowania w postaci ekranu zawieszonego i/lub zapory sąusytuowane na styku pomiędzy przedziałem topienia i klarowania a przyległym przedziałem tylnym i/lub na styku pomiędzy dwoma kolejnymi przedziałami tylnymi i/lub w jednym z przedziałów tylnych w pobliżu jednego z tych obszarów stycznych.

179 938

Przedział topienia i klarowania jest połączony z pierwszym przedziałem tylnym o mniejszym przekroju, zwanym kanałem przednim, który z kolei jest połączony z drugim przedziałem tylnym o przekroju jeszcze mniejszym, zwanym kanałem.

Piec według wynalazku jest tak skonstruowany, aby do przedziału topienia i klarowania nie było doprowadzane powietrze, pochodzące zwłaszcza z przedziału lub przedziałów tylnych i/lub pochodzące - przed przedziałem topienia - ze strefy załadunku surowców zeszkliwialnych, jeśli np. przedział topienia jest „poprzedzany” przez przedział podgrzewania wstępnego surowców zeszkliwialnych, uchodzący do tego ostatniego. Aby zapobiec wszelkiemu dopływowi powietrza, przedział topienia i klarowania pieca jest gazoszczelny względem przedziału lub jednego z przedziałów tylnych. W myśl wynalazku terminy „przedni” i „tylny” odnoszą się do ogólnego kierunku przepływu stopionego szkła przez piec.

Nagrzewanie za pomocą palników działających na tlen, daje rzeczywiście szereg korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi palnikami, zasilanymi zwłaszcza utleniaczem typu powietrze.

Piec według wynalazku umożliwia przede wszystkim porzucenie tradycyjnego funkcjonowania „inwersyjnego” pieców płomieniowych: palniki na tlen mogą zachowywać stałe w czasie warunki działania, co czyni stosowanie pieca prostszym, przy czym to działanie ciągłe jest bardziej równomierne i umożliwia regulację znacznie dokładniejszą, niż funkcjonowanie inwersyjne. W szczególności można wyeliminować całkowicie obecność regeneratorów wykonanych ze stosów kosztownych i łatwo zuży walnych materiałów żaroodpornych. Palniki na tlen są dzięki temu zdolne do nagrzewania sklepienia przedziału topienia i klarowania oraz przestrzeni, zwanej „laboratoryjną”, pomiędzy wymienionym sklepieniem a zwierciadłem stopionego szkła - w sposób ciągły i bez uciekania się do użycia regeneratorów.

Atmosfera, jaka panuje nad zwierciadłem szkła w przedziale topienia i klarowania, jest znacznie bardziej stabilna i łatwiej kontrolowana, co może okazać się ważne w przypadku wytwarzania szkieł, zwanych specjalnymi.

Ponadto wydajność cieplna tego rodzaju palników jest znacznie większa od wydajności palników konwencjonalnych, wykorzystujących utleniacz typu powietrza, dzięki nieobecności azotu, która zmniejsza wydatnie ilość generowanych spalin. W ten sposób uzyskuje się ogólnie znaczne zmniejszenie kosztu energii, a ponadto ten rodzaj palników pozwala także na znaczne zwiększenie przerobu jednostkowego pieca.

Fakt że palniki, wybrane w myśl wynalazku, wprowadzają bardzo małą, a nawet zerową ilość powietrza do przedziału topienia i klarowania, ogranicza bardzo silnie możliwości tworzenia się gazów zanieczyszczających typu NO₂, co czyni znacznie mniej kosztowna obróbkę spalin, odprowadzanych poza przedział.

Ponadto, w porównaniu z palnikami tradycyjnymi, palniki na tlen pozwalają na wprowadzanie do przedziału topienia i klarowania znacznie mniejszej objętości gazów, i podobnie, znacznie zmniejszona jest również objętość spalin, jak to już wspomniano powyżej. Oznacza to, że można przewidzieć zmniejszenie przestrzeni, zwanej „laboratoryjną”, zwłaszcza przez niewielkie obniżenie sklepienia przedziału topienia i klarowania, co przyczynia się do jednoczesnego zmniejszenia kosztu energii i kosztu budowy samego pieca.

Przy zastosowaniu palników na tlen, działających bezinwersyjnie, wszystko zatem przyczynia się do otrzymania pieca bardziej niezawodnego, mniej kosztownego w swym rozwiązaniu i pozwalającego na oszczędność energii, przekraczającą znacznie 15% w porównaniu z tradycyjnym piecem płomieniowym o podobnych wymiarach.

Jednakże ten bardzo korzystny bilans byłby zaprzepaszczony, gdyby nie uniknęło się dopływu powietrza do przedziału topienia i klarowania, pochodzącego z tylnych przedziałów. W przeciwnym przypadku, powstaje niebezpieczeństwo ponownego tworzenia się pewnej ilości gazów zanieczyszczających typu NO₂ w przedziale topienia i klarowania i znacznemu zmniejszeniu ulega oszczędność, uzyskiwana w zakresie energii na wysokości tego przedziału. Można zapobiec temu dopływowi powietrza za pomocą środków uszczelniających względem gazów z przedziału topienia i klarowania w odniesieniu do pozostałej części pieca. Te środki uszczel

179 938 niające „izolują” w ten sposób atmosferę, panuj ącąponad roztopionym szkłem w przedziale topienia i klarowania, od atmosfery przedziału lub kolejnych przedziałów z tyłu, które do niego przylegają. Te przedziały z tyłu sąprzeznaczone do kondycj ono wania szkła, głównie do jego stopniowego ochładzania, aby osiągnęło temperaturę jego formowania, do zwiększenia jego jednorodności chemicznej i cieplnej oraz do usunięcia z niego ciał obcych typu elementów niestopionych lub cząstek materiału żaroodpornego. Otóż to kondycjonowanie cieplne można przeprowadzać w jednym lub drugim z tych przedziałów, zwanych tylnymi przez zastosowanie w znany sposób naprzemienny lub łączny środków do podgrzewania, na przykład tradycyjnych palników paliwowo-powietrznych, oraz środków chłodzących, wprowadzających do tych przedziałów dużą ilość powietrza o temperaturze otoczenia. Niezbędne jest zatem nie dopuszczenie do cofania się tego rodzaju gazów do przedziału topienia i klarowania, aby nie zakłócały one panującej w nim atmosfery, podlegającej ścisłej kontroli. Jest samo przez się zrozumiałe, że jeżeli przedział tylny lub przedziały tylne są rozwiązane tak, aby zastosować środki chłodzące bez wprowadzania powietrza i aby mieć atmosferę, nie zawierającą powietrza, to wymienione środki uszczelniające nie sąjuż niezbędne.

W przedziale topienia i klarowania palniki na tlen sąumieszczone na dostatecznej wysokości, względem zwierciadła szkła, aby płomienie, wysyłane przez palniki, nie stykały się bezpośrednio z powierzchnią szkła. Palniki te są rozmieszczone korzystnie w rzędach, równoległych w przybliżeniu do osi podłużnej przedziału topienia i klarowania. Najprostsze rozmieszczenie polega na zastosowaniu dwóch rzędów palników, uchodzących do przedziału topienia i klarowania poprzez jego ściany boczne. W tym celu otwory, wykonane w ścianach, mająbardzo mały przekrój poprzeczny, a zatem nie zakłócają całkowitej izolacji cieplnej przedziału. Najlepiej jest połączyć palniki w szereg grup palnikowych, których moc grzejna jest regulowana w sposób niezależny od jednej grupy do drugiej. Szczególnie korzystne jest, jeśli grupy te są rozmieszczone kolejno poprzecznie względem osi podłużnej przedziału. Nagrzewanie jest w ten sposób modulowane i regulowane optymalnie wzdłuż całego przedziału, przy czym można tam wytworzyć wszelkie żądane przebiegi temperatur, zwłaszcza w zależności od rodzaju wytwarzanego roztopionego szkła.

W przedziale topienia i klarowania można jednak przewidzieć także pomocnicze środki do nagrzewania, które mają na przykład postać elektrod, zanurzonych w głębi szkła, w celu doregulowania lub skorygowania przebiegu temperatur w przedziale.

Okoliczność, że przedział topienia i klarowania jest wolny od reagentów, sprawia, że jego izolacja cieplna względem otoczeniajest jednocześnie lepsza i znacznie łatwiejsza do uzyskania. Ściany, zwłaszcza ściany boczne i sklepienie, mogąbyć dzięki temu izolowane w sposób wzmocniony za pomocąpłyt o prostym kształcie geometrycznym, płaskich, wykonanych z włóknistego materiału izolacyjnego i/lub z natryskiwanego betonu izolacyjnego, a jednocześnie grubość tych płyt jest dostatecznie mała, aby umożliwić dobrą dostępność do ścian bocznych. Dostępność ta ułatwia konserwację pieca pomiędzy dwiema kampaniami produkcji szkła.

Aby uzyskać optymalne wykorzystanie cieplne spalin, pochodzących ze spalania paliwa w palnikach, w przedziale topienia i klarowania, wykonuje się w ścianach tego przedziału otwory odprowadzające w pobliżu otworów do zasilania surowcami zeszkliwialnymi na samym przodzie przedziału topienia i klarowania. Te otwory odprowadzające sąumieszczone w szczególności w pobliżu wymienionych otworów zasilających. Dzięki temu spaliny mogą przepływać wzdłuż drogi od części tylnej do części przedniej przedziału, a zatem wzdłuż drogi, która wywołuje ich przepływ ponad strefą, w której wypływają na wierzch surowce zeszkliwialne, wspierając wskutek tego ich topienie. Aby zoptymalizować to wykorzystanie cieplne spalin, zaleca się zabezpieczyć położoną na samym przodzie część przedziału topienia i klarowania, gdzie są ładowane surowce zeszkliwialne, przed promieniowaniem płomieni palników, na przykład za pomocą ekranu cieplnego typu muru osłonowego lub opuszczonego dodatkowo łuku, lub uwolnić tę strefę od jakiegokolwiek palnika. W przeciwnym przypadku powstałaby tendencja do podgrzewania w tej strefie spalin, których temperaturę usiłuje się, przeciwnie, maksymalnie obniżyć przed odprowadzeniem, w celu optymalnego przekazania ich ciepła wypływającym na wierzch

179 938 surowcom zeszkliwialnym. Ekran cieplny ułatwia ponadto skupianie spalin w kierunku tych surowców.

Można zastosować dwa różne rozmieszczenia otworu lub otworów do zasilania surowcami zeszkliwialnymi, w części przedniej przedziału do topienia i klarowania, albo w ścianie czołowej przedziału, albo w co najmniej jednej z jego dwóch ścian bocznych. W tym drugim przypadku najkorzystniejsze jest zaprojektowanie dwóch otworów symetrycznych naprzeciw siebie w ścianach bocznych oraz dwóch rodzajów otworów: czołowego i bocznego, umożliwiających efektywny załadunek surowców zeszkliwialnych. Wydaje się jednak, że załadunek surowców zeszkliwialnych poprzez otwory boczne czyni operację ładowania bardziej prostą i elastyczną a zwłaszcza pozwala na zwiększenie powierzchni wymiany ciepła pomiędzy surowcami zeszkliwialnymi, wypływającymi na wierzch a spalinami. Przy załadunku można stosować rozmaite urządzenia ładujące, znane specjalistom, np. urządzenia, zwane „z popychaczem”, z „z kasetą” lub „z szuflą”, wahliwe lub nie.

Prócz tego możliwe jest wykonanie pomocniczych otworów do odprowadzania spalin w ścianach bocznych przedziału topienia i klarowania. Spaliny to mogąbyć po wyj ściu z przedziału stosunkowo gorące. Z tego właśnie powodu można przewidzieć doprowadzenie ich do urządzeń do odzyskiwania ciepła typu kotłów lub urządzeń do wstępnego nagrzewania surowców zeszkliwialnych przed ich załadunkiem, bądź też innego urządzenia, będącego w stanie odzyskiwać ich ciepło.

Można przewidzieć rozmaite środki do uszczelniania przedziału topienia i klarowania względem gazów - pojedyncze lub umieszczone jeden za drugim, a to w celu zabezpieczenia atmosfery przedziału topienia i klarowania. Jest rzeczą jasną że im liczniejsze są to środki i/lub większa jest ich efektywność, tym lepsza jest izolacja całkowita przedziału. Środki te mają na przykład postać zawieszonego ekranu i/lub zapory, zanurzonej częściowo w głębi roztopionego szkła. Każdy z tych środków ma swą własną specyfikację strukturalną aczkolwiek wszystkie one sąumieszczone na ogół w pionowej w zasadzie płaszczyźnie. Przykładowo, ekran zawieszony jest rozwiązany na ogół tak, aby dochodzić do powierzchni szkła. Jeśli chodzi o zanurzoną zaporę, to jeśli wychodzi ona ze sklepienia i wchodzi na znaczącą głębokość w grubość stopionego szkła, to stanowi całkowitą przegrodę względem gazów. Występują jednak wówczas trudności produkcyjne, które mogąograniczać jej stosowanie w obszarach o stosunkowo małym przekroju.

Elementy uszczelniające, powinny być usytuowane na styku pomiędzy przedziałem topienia i klarowania a przedziałem tylnym, który do niego przylega, i/lub na styku pomiędzy dwoma przyległymi przedziałami tylnymi i/lub w jednym z przedziałów tylnych w pobliżu jednego lub drugiego z tych obszarów stykowych.

Ekran cieplny może mieć w szczególności postać obniżonego dodatkowo łuku, który ogranicza wymianę wzdłuż wysokości przestrzeni „laboratoryjnej”. Innymi słowami, można przewidzieć, aby stosunek pomiędzy wysokością całkowita a głębokością szkła był z przodu tego ekranu mniejszy od stosunku za wymienionym ekranem - stałe w przedziale topienia i klarowania. W ten sposób przyspiesza się przepływ spalin, skupiających się w stronę pływających na wierzchu surowców zeszkliwialnych.

Najbardziej bezpośrednim zastosowaniem pieca według wynalazku jest zasilanie roztopionym szkłem urządzeń do formowania szkła taflowego, przy czym urządzenia ze szkłem flotacyjnym są tu szczególnie eksponowane.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przedział topienia i klarowania w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - ten przedział w rzucie poziomym, fig. 3 - zespół piecowy w przekroju podłużnym, a fig. 4 - ten zespół w rzucie poziomym.

Figury 1 i 2 przedstawiają w sposób schematyczny przedział 1 topienia i klarowania szkła. Przedział ten jest ograniczony ścianami czołowymi: przednia 2 i tylną3, ścianami bocznymi 4,5, trzonem 6 i sklepieniem 7, przy czym całość jest wykonana z odpowiednich materiałów żaroodpornych. Trzon 6 jest płaski wzdłuż płaszczyzny w przybliżeniu poziomej, ściany 2, 3, 4 i 5 są

179 938 również płaskie, lecz wzdłuż płaszczyzny w przybliżeniu pionowej. Sklepienie 7 ma krzywiznę poprzeczną względem osi podłużnej X przedziału 1, uwidocznionej na fig. 2.

Poziom szkła stopionego jest uwidoczniony na fig. 1 poziomą linią przerywaną Y.

Przedział 1 topienia i klarowania zawiera dwie główne strefy oznaczone numerami 8 i 9, położone kolejno wzdłuż osi podłużnej: pierwsza strefa jest strefąprzednią8, do której ładuje się surowce zeszkliwialne 10, wypływające na powierzchniąkąpieli z roztopionego szkła, natomiast druga strefa jest strefą ty lną9, w której kąpiel ze szkła przede wszystkim nagrzewa się, a następnie odprowadza do przyległych przedziałów tylnych, które zostaną opisane później w oparciu o fig. 3 i 4.

Rozgraniczenie pomiędzy strefami 8 i 9 jest zaznaczone obecnością opuszczonego dodatkowo łuku stanowiącego ekran cieplny 11 oraz zmniejszeniem - przed tym łukiem - wysokości sklepienia 7 względem poziomu Y szkła.

W strefie przedniej 8 przewidziany jest sposób załadunku bądź czołowego, bądź też bocznego, masy surowców zeszkliwialnych, nazywanej również zestawem szklarskim.

W pierwszym przypadku zasilający otwór 12 do zasilania surowcami zeszkliwialnymi jest wykonany w przedniej ścianie czołowej 2 naprzeciwko używanego zazwyczaj urządzenia załadowczego, nie uwidocznionego na rysunku.

W drugim przypadku, przedstawionym na fig. 2, dwa symetryczne zasilaj ące otwory 12,13 są przewidziane w uskokach ścian bocznych 4, 5, umożliwiając podwójne zasilanie zestawem szklarskim.

Bez względu na przyj ęty rodzaj załadunku: boczny lub czołowy otwory 14 do odprowadzania spalin są przewidziane w bliskim sąsiedztwie zasilających otworów 12. Ze względu na wymiary gabarytowe zaleca się, aby z bocznymi zasilającymi otworami 12, 13 były skojarzone czołowe otwory do odprowadzania spalin i odwrotnie. W przypadku, przedstawionym na fig. 2, otwór lub otwory do odprowadzania spalin są zatem wykonane w przedniej ścianie czołowej 2.

Dzięki takiemu rozmieszczeniu wzajemnemu otworów zasilających i otworów do odprowadzania spalin oraz dzięki również obecności opuszczonego dodatkowo łuku narzuca się wymienionym spalinom, pochodzącym ze strefy tylnej 9, taką drogę odpływu, która zmusza je do płynięcia wzdłuż jeszcze nie stopionej masy surowców zeszkliwialnych 10, co zwiększa wydajność energetyczną pieca.

Odprowadzone spaliny zasilają wszelkie rodzaje urządzeń do odzyskiwania ciepła lub urządzeń do wstępnego nagrzewania surowców zeszkliwialnych przed ich załadunkiem.

Strefa 9 jest znacznie dłuższa od strefy 8. Jest ona zaopatrzona w przewody pomocnicze przyłączone do pomocniczych otworów 15 do odprowadzania spalin w ściankach bocznych 4,5. W tych samych ścianach wykonane są małe otwory, umożliwiające wpuszczenie do przedziału 1 dwóch rzędów tlenowych palników 16 powyżej poziomu Y szkła. Dostępność ścian oraz regulacja ustawienia palników w przedziale są możliwe dzięki temu, że przewidziana jest wzmocniona izolacja cieplna ścian bocznych, co pozwala zmniejszyć ich grubość całkowitą. Izolacja to jest wykonana za pomocą płaskich płyt z materiału włóknistego i/lub natryskiwanego betonu izolacyjnego.

Palniki 16 są umieszczone w równej odległości wzajemnej w każdym z obu rzędów. Sąone rozdzielone na podgrupy o jednej lub kilku parach palników.

Pary te są utworzone przez dwa palniki, z których każdy należy do jednego rzędu i które znajdują się naprzeciw siebie lub są mniej łub więcej przesunięte względem siebie. Każda podgrupa jest regulowana pod względem mocy grzejnej w sposób niezależny od innych podgrup. Dzięki temu można uzyskać rozmaite przebiegi temperatur w szczególności wzdłuż osi podłużnej pieca - w każdym punkcie i w każdej chwili - przy tym w sposób niezawodny. Należy zauważyć, że strefa przednia 8 jest pozbawiona palników, tak, iż spaliny, które do niej wchodzą, w celu podgrzania surowców zeszkliwialnych, są wykorzystywane cieplnie w sposób optymalny, bez podlegania podgrzaniu w tej strefie.

179 938

Obniżony łuk służy jako rozgraniczenie pomiędzy obydwiema strefami 8 i 9 spełniając rolę ekranu cieplnego 11, przeznaczonego do przeciwdziałania promieniowaniu płomieni palników 16 strefy tylnej 9 w kierunku strefy przedniej 8, ponieważ jest mało korzystne podgrzewanie spalin, gdy to przeniknęły do strefy przedniej 8. Dolna część łuku jest jednak dostatecznie oddalona od poziomu Y roztopionego szkła, aby nie stanowić przeszkody dla przepływu spalin ze strefy tylnej 9 do strefy przedniej 8, lecz raczej by ułatwić ich skupienie w kierunku pływających na powierzchni surowców zeszkliwialnych 10.

W strefie tylnej 9 przedziału 1 topienia i klarowania wykonany jest otwór 17 do odprowadzania stopionego szkła w tylnej ścianie czołowej 3. Otwór ten tworzy podniesiony próg nad poziomem płaszczyzny trzonu 6, przy czym próg ten jest przedłużony i uchodzi do przyległego przedziału tylnego. Wybór wysokości tego progu determinuje grubość stopionego szkła, które przepłynie do tylnego przedziału.

Korzyść z zastosowania palników tlenowych, działaj ących w sposób ciągły, polega na tym, że ich wydajność cieplna jest wyraźnie większa od wydajności palników konwencjonalnych, z jednoczesnym wykorzystaniem zmniejszonej ilości gazu i wytwarzaniem również zmniejszonej ilości spalin. Można w konsekwencji zmienić rozwiązanie przedziału, zwłaszcza przez zmniejszenie w niewielkim stopniu przestrzeni laboratoryjnej, bez pogarszania warunków działania pieca, skąd powstaje oszczędność materiałów do budowy pieca. Ponadto palniki tlenowe nie wprowadzają powietrza, zwłaszcza azotu, do przedziału, co eliminuje tworzenie się gazu typuNO_x. ...

Korzyści są zapewnione pod warunkiem zachowania tej szczególnej atmosfery nad roztopionym szkłem w przedziale 1 topienia i klarowania, co zakłada zastosowanie środków do jego uszczelnienia względem gazów, które zostanąopisane na podstawie fig. 3 i 4, które przedstawiaj ą cały zespół piecowy: widoczny jest tam przedział 1 topienia i klarowania, opisany poprzednio, za którym znajduje się kanał przedni 18, poprzedzający ze swej strony kanał 19. Przekrój poprzeczny kanału przedniego 18jest pośredni pomiędzy przekrojem przedziału 1 topienia i klarowania a przekrojem kanału 19. Ściana 20 tych przedziałów jest podniesiona względem trzonu 6 przedziału 1 topienia i klarowania. Kanał 19 kończy się wargą wypływową 21, która rozdziela stopione szkło do nie uwidocznionej strefy formowania.

Wymiary tych dwóch tylnych przedziałów 18,19 sątak dobrane, aby nie powstawał recyrkulacyjny strumień konwekcyjny stopionego szkła z tych ostatnich do przedziału 1, co zmniejsza znacznie energię grzania, niezbędna w przedziale 1.

Zastosowano tu trzy elementy uszczelniające. Pierwszy jest położony na styku pomiędzy przedziałem 1 topienia i klarowania a kanałem przednim 18. Chodzi to o ekran zawieszony 22, zamocowany w górnej części otworu 17 do odprowadzania stopionego szkła, który to ekran dochodzi do poziomu Y szkła. Drugi ekran zawieszony 23 jest przewidziany na styku pomiędzy kanałem przednim 18 a kanałem 19. Ostatni element uszczelniający jest przewidziany w pobliżu styku między kanałem przednim 18 a kanałem 19, w samym kanale 19. Chodzi to o zanurzoną zaporę 24, która jest zawieszona na sklepieniu przedziału i wchodzi częściowo w szkło. Może ona ponadto służyć celom drenażowym. Kombinacja tych trzech elementów jest optymalna dla całkowitego uszczelnienia przedziału 1 względem każdego z przedziałów 18,19, które znajdują się za nim. Nie wykracza poza ramy wynalazku odmienne ich połączenie lub łączenie w innej kolejności, a także zastosowanie tylko jednego lub dwóch lub też większej liczby.

Reasumuj ąc, piec według wynalazku poprawia warunki nagrzewania w przedziale topienia i zmniejsza koszty eksploatacji i produkcji takich pieców. Ostatnią zaletą jest poprawiona kontrola atmosfery w przedziale topienia, a także mniejsze niebezpieczeństwo zanieczyszczenia.

Ponadto jest zrozumiałe, jak to już podano, że system nagrzewania według wynalazku można zastosować do pieca, który byłby zaopatrzony w przedziały tylne według wynalazku, które jednak różniłyby się od przedstawionych na fig. 3 i 4, a zwłaszcza do pieca, który byłby zaopatrzony w zwężenie, za którym znajdowałaby się komora żarowa.

179 938

Jest również jasne, że przedział topienia i klarowania może być wyposażony we wszelkie znane środki do klarowania i ujednorodniania szkła oraz do kontrolowania jego przepływów konwekcyjnych, na przykład we wszelkie rodzaje mieszalników, wstrząsarek itp. Przedziały zwane tylnymi można zaopatrzyć w znany sposób również we wszelkie środki do kondycjonowania szkła, drenażu, chłodzenia i ujednorodniania cieplnego lub chemicznego stopionego szkła.

179 938

18

FIG.4

179 938

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Piec do topienia szkła z surowców zeszkliwialnych, zawierający przedział topienia i klarowania szkła, przy czym wymieniony przedział jest zaopatrzony w przedniej części w co naj mniej jeden otwór, przeznaczony do zasilania go surowcami zeszkliwialnymi za pomocą urządzenia załadowczego, umieszczonego naprzeciw, a w części tylnej w otwór do wypływu stopionego szkła, uchodzący do co najmniej jednego przedziału tylnego, do prowadzenia stopionego szkła ku strefie formowania, znamienny tym, że przedział (1) topienia i klarowania zawiera, wyprowadzony od góry, ekran cieplny (11), usytuowany pomiędzy strefą przednią (8) i strefą tylną (9), zawierającąpalniki (16), przy czym wszystkie palniki (16) są umieszczone w strefie tylnej (9).
2. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że przedział (1) topienia i klarowania posiada elementy uszczelniające względem gazów zwłaszcza wobec przedziału lub jednego z przedziałów tylnych (18,19).
3. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że palniki (16) są rozmieszczone naprzeciw siebie w dwóch rzędach i są usytuowane w ściankach bocznych (4,5) przedziału (1) topienia i klarowania.
4. Piec według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że palniki (16) są rozmieszczone w grupach o mocy grzejnej regulowanej niezależnie dla każdej grupy.
5. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że przedział (1) topienia i klarowania posiada pomocnicze elementy grzejne, zwłaszcza w postaci elektrod, zanurzonych w głębi stopionego szkła.
6. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że ściany przedziału (1) topienia i klarowania, zwłaszcza ściany boczne (4,5) i sklepienie (7), mająwzmocnionąizolację wpostaci płyt z włóknistego materiału izolacyjnego.
7. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że ściany przedziału (1) topienia i klarowania, zwłaszcza ściany boczne (4,5) i sklepienie (7), mają wzmocnioną izolację w postaci płyt z natryskiwanego betonu izolacyjnego.
8. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek pomiędzy głębokością stopionego szkła a wysokością całkowitąprzedziału (1) topienia i klarowania, mierzonąpomiędzy trzonem (6) a zwornikiem sklepienia (7), jest przed ekranem cieplnym (11) mniejszy od tego stosunku, zmierzonego za wymienionym ekranem.
9. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że w strefie przedniej (8) przedziału (1) topienia i klarowania, zwłaszcza w ścianie czołowej (2) lub w co najmniej jednej z dwóch ścian bocznych (4, 5) tego przedziału usytuowany jest co najmniej jeden zasilający otwór (12).
10. Piec według zastrz. 9, znamienny tym, że w strefie przedniej (8) przedziału (1) topnienia i klarowania, usytuowane są, symetrycznie względem siebie w dwóch ścianach bocznych (4,5) dwa otwory zasilające (12,13).
11. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że w strefie przedniej (8) przedziału (1) topienia i klarowania usytuowane są otwory (14), przy czym otwory te usytuowane są w ściance czołowej (2) lub w co najmniej jednej z dwóch ścian bocznych (4,5) tego przedziału.
12. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że w przedziale (1) topienia i klarowania, w jego ścianach bocznych (4, 5), usytuowane są otwory (15).
13. Piec według zastrz. 11, znamienny tym, że przedział (1) topienia i klarowania jest połączony, za pomocąprzewodów przyłączonych do otworów (14), z urządzeniami do odzyskiwania ciepła, zwłaszcza kotłami lub urządzeniami do podgrzewania surowców zeszkliwialnych przed załadunkiem.
14. Piec według zastrz. 2, znamienny tym, że elementy uszczelniające względem gazów przedziału (1) topienia i klarowania wobec przedziału lub przedziałów tylnych (18,19) stano-

179 938 wiąco najmniej jeden ekran zawieszony (22,23) i/lub zaporę (24) zanurzoną częściowo w roztopionym szkle.
15. Piec według zastrz. 14, znamienny tym, że elementy uszczelniające względem gazów przedziału (1) topienia i klarowania, w postaci ekranu zawieszonego (22,23) i/lub zapory (24), są usytuowane na styku pomiędzy przedziałem (1) topienia i klarowania a przyległym przedziałem tylnym (19) i/lub na styku pomiędzy dwoma kolejnymi przedziałami tylnymi (18,19) i/lub wjednym z przedziałów tylnych w pobliżu jednego z tych obszarów stycznych.
16. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że przedział (1) topienia i klarowania jest połączony z pierwszym przedziałem tylnym (18) o mniejszym przekroju, zwanym kanałem przednim, który z kolei jest połączony z drugim przedziałem tylnym (19) o przekroju jeszcze mniejszym, zwanym kanałem.

* * *