PL239646B1 - Piec tunelowy, zwłaszcza do wytwarzania szkła piankowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest piec tunelowy, zwłaszcza do wytwarzania szkła piankowego.

Znany z polskiego zgłoszenia P.409308 piec tunelowy zawiera zamknięty tunel, który posiada nieoddzielone od siebie strefy: wypalania, wstępnego chłodzenia, rekuperacji i końcowego chłodzenia. W strefie wypalania umieszczony jest odciąg kominowy zawierający pętlę pomiaru temperatury spalin i wentylator pierwszy o regulowanej wydajności. W strefie szybkiego chłodzenia umieszczona jest czerpnia zimnego powietrza zawierająca pętlę pomiaru różnicy temperatur i wentylator drugi z regulowanym otwarciem wlotu przewodu ssącego. W strefie rekuperacji umieszczony jest zespól wyciągowy zawierający pętlę pomiaru ciśnień i wentylator trzeci o regulowanej wydajności. W strefie końcowego chłodzenia umieszczony jest zespół wyciągowy zawierający pętlę pomiaru ciśnień i wentylator czwarty o regulowanej wydajności. W piecu tunelowym zastosowano cztery wentylatory, z których dwa wyciągają powietrze, a dwa nadmuchują powietrze do odpowiednich stref. Materiałem poddawanym obróbce cieplnej w znanym piecu tunelowym są elementy ceramiczne wprowadzane na wózkach.

Znany z amerykańskiego opisu patentowego US20110302961 „Method and auxiliary device for producing foam glass”, układ do wytwarzania szkła piankowego zawiera urządzenie do nanoszenia mieszanki do spieniania, piec do spieniania i urządzenie do przenoszenia bloczków ze szkła spienionego w trakcie procesu produkcyjnego. Przekrój poprzeczny pieca ma kształt prostokąta i zbudowany jest z izolowanej obudowy zewnętrznej oraz ścianek wewnętrznych o odsuniętych od ścianki zewnętrznej o stałą odległość. Palnik, co najmniej jeden, umieszczony jest w górnej części komory i skierowany jest ku górze, gdzie w centralnym miejscu zlokalizowany jest obrotowy wirnik, który kieruje gorące gazy spalinowe, w dół pomiędzy ściankę wewnętrzną a zewnętrzną. W dolnej części ścianki wewnętrznej znajdują się otwory umożliwiające ogrzewanie mieszanki wsadowej. Przygotowaną mieszankę do spieniania podaje się na powierzchnię taśmy z włókna szklanego na całej szerokości i rozdziela się na długości na bloki o oczekiwanej długości. Wysokość i długość warstwy jest regulowana przez pionowy szyb, który jest odpowiednio podnoszony lub opuszczany. Dodatkowo w celu lepszej homogenizacji mieszanki jest zastosowany element wibracyjny wspomagający formowanie segmentu. Następnie przechodzi przez strefę spieniania, stabilizacji i chłodzenia. Pożądany kształt bloków szkła piankowego jest uzyskiwany za pomocą narzędzi formujących w procesach frezowania i cięcia.

Znany z opisu patentowego W02007061312 „Tunnel furnace”, piec tunelowy do wytwarzania granulatu spienionego szkła zawiera elementy grzejne elektryczne i gazowe. Piec tunelowy o długości 12-30 m zawiera co najmniej następujące strefy temperatur: strefę podgrzewania wstępnego do podgrzania materiału podawczego do temperatury w zakresie 400-900°C i strefę spieniania do ogrzewania materiału szklanego do temperatury powyżej 900°C. Piec zwykle obejmuje strefę ochłodzenia umieszczoną, za strefą spieniania oraz strefę podgrzewania wstępnego umieszczoną przed strefą spieniania. Strefa podgrzewania wstępnego jest co najmniej o 15% dłuższa niż strefa spienienia. Ścianki strefy ogrzewania wstępnego wykonane są w postaci modułów umożliwiające montaż strefy o różnych długościach. Materiał do spieniania przemieszczany jest przez piec na powierzchni taśmy bez końca wykonanej z żaroodpornego materiału przez wszystkie strefy pieca.

Znane piece tunelowe są przeznaczone głownie do wytwarzania elementów ceramicznych wprowadzanych do pieca na wózkach. Natomiast znane piece tunelowe do produkcji szkła piankowego są rozwiązaniami specjalistycznymi przeznaczonymi do pracy w szczególnych warunkach, w tym prowadzenie procesu w atmosferze beztlenowej, produkcji płyt formowanych mechanicznie, produkcji granulatu. Proces spiekania i spieniania prowadzony jest na ogół, w wysokiej temperaturze powyżej 900°C. Rolki przenośników taśmowych nie zapewniają prostoliniowego podparcia taśmy wskutek uskoku między rolkami, co skutkuje niekorzystnymi strukturalnymi zmianami w produktach, w tym obniżaniem ich wytrzymałości.

Istota pieca tunelowego, zwłaszcza do wytwarzania szkła piankowego według wynalazku polega na tym, że posiada co najmniej dwie niezależne komory procesowe, które wyposażone są względem siebie na zasadzie lustrzanego odbicia. Między komorami procesowymi umieszczone są uchylne przegrody. Każda komora procesowa z włazem rewizyjnym dolnym i górnym wyposażona jest w stół, po którego blacie z ogranicznikami przesuwana jest taśma, w układ chłodzenia gazów z kanałem pionowym i poziomym oraz z czujnikiem temperatury, w rolki podtrzymujące taśmę, a jako źródło energii cieplnej stosowany jest palnik na paliwo kopalne z lufą usytuowaną w poziomie w osi wlotu wentylatora cyrkulacyjnego. Korzystnie jest, gdy uchylne przegrody są wieloczłonowe w dolnej części. Korzystnie

PL 239 646 B1 jest, gdy w pionowych kanałach układów chłodzących gazy usytuowane są przepustnice ręczne powietrza atmosferycznego, przepustnice awaryjne z napędem pneumatycznym, a w kanale poziomym umieszczone są czujniki temperatury i wentylatory wyciągowe, które połączone są ze sterownikiem. Korzystnie jest, gdy między kanałami pionowymi układów chłodzenia gazów a króćcami wylotowymi gazów z poszczególnych komór procesowych umieszczone są okrągłe, czterodzielne zasuwy wykonane z blachy stalowej. Korzystnie jest, gdy podłogi komór procesowych są izolowane termicznie.

Piec tunelowy, zwłaszcza do wytwarzania szkła piankowego według wynalazku, dzięki swej budowie, odznacza się wysoką efektywnością, mniejszym zapotrzebowaniem na energię cieplną w porównaniu do znanych oraz możliwością regulacji długości stref procesowych i czasu przebywania materiału w tych strefach, a tym samym możliwością prowadzenia procesu spiekania i spieniania w zakresie temperatur 700-800°C. Wyposażenie pieca, w co najmniej dwie niezależne komory procesowe, które zaopatrzone są w elementy usytuowane względem siebie na zasadzie lustrzanego odbicia skutkuje równomiernym rozkładem temperatury pieca w całej jego objętości, a przy tym, nie tylko pozwala na dostosowanie jego długości do procesu technologicznego, ale i ułatwia montaż i demontaż pieca. Wyposażenie komór procesowych w stalowe stoły, po których blatach z ogranicznikami przesuwana jest taśma oraz osadzenie ich na warstwie materiału izolacyjnego, nie tylko zapobiega zsuwaniu się taśmy, ale i zapewnia zachowanie prostolinijnej stałej wysokości spienianego wsadu, a tym samym wytworzenie produktu bez zmian strukturalnych i wysokiej wytrzymałości. Zastosowanie palników na paliwo kopalne o mocy regulowanej automatycznie jako źródeł energii cieplnej i usytuowanie ich luf naprzeciw wlotu wentylatorów cyrkulacyjnych oraz zastosowanie zasuw między króćcami komór a układami chłodzenia gazów pozwala na utrzymanie stałej temperatury i zapewnia utrzymanie stałego ciśnienia atmosferycznego w poszczególnych komorach procesowych. Uchylne przegrody pomiędzy komorami procesowymi, gwarantując przesuw taśmy z materiałem wsadowym, ograniczają przepływ energii cieplnej między komorami procesowymi i zapewniają utrzymanie znacznych różnic temperatury w sąsiadujących ze sobą komorach, co umożliwia prowadzenie złożonych procesów termicznych w każdej z nich. Piec tunelowy według wynalazku może być wykorzystywany, bez zmian konstrukcyjnych i dodatkowego wyposażenia do innych procesów cieplnych, w tym do hartowania, wyżarzania i odpuszczania oraz do wygrzewania elementów, suszenia i utwardzania powłok.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, którego fig. 1 przedstawia widok pieca tunelowego, zwłaszcza do wytwarzania szkła piankowego, fig. 2 prze dstawia pierwszą komorę procesową pieca tunelowego, zwłaszcza do wytwarzania szkła piankowego w przekroju poprzecznym A-A, fig. 3 przedstawia pierwszą komorę procesową pieca tunelowego, zwłaszcza do wytwarzania szkła piankowego w przekroju poprzecznym B-B i fig. 4 przedstawia schemat układu chłodzenia pierwszej komory procesowej pieca tunelowego, zwłaszcza do wytwarzania szkła piankowego.

Piec tunelowy, zwłaszcza do wytwarzania szkła piankowego według wynalazku zawiera w przykładowym wykonaniu, trzynaście komór procesowych K1, K2.....Kn, gdzie n = 13 i przenośnik taśmowy z taśmą B. Na wejściu pierwszej komory procesowej K1 usytuowany jest stół wejściowy Sp z rolkami i z taśmą B oraz bęben napędowy z silnikiem elektrycznym, a na wyjściu ostatniej komory procesowej K13 umieszczony jest stół wyjściowy Sw z rolkami i z taśmą B oraz bęben zwrotny. Wszystkie komory procesowe K1, K2.....K13 mają jednakową budowę i połączone są ze sobą za pomocą kołnierzy i śrub. Między dwoma sąsiadującymi komorami procesowymi K1, K2.....K13 umieszczone są przegrody uchylne Pr, które są wieloczłonowe w dolnej części. Każda komora procesowa K1, K2, „., K13 ma prostopadłościenną budowę, wykonana jest z blachy i kształtowników oraz izolowana jest termicznie na obwodzie. Każde dwie sąsiadujące ze sobą komory procesowe K1, K2.....K13 wyposażone są względem siebie na zasadzie lustrzanego odbicia. Każda komora procesowa K1, K2.....K13 wyposażona jest w stół S, po którego blacie z ogranicznikami przesuwana jest taśma B, w układ chłodzenia gazów Uc z okrągłymi w przekroju poprzecznym, kanałami pionowymi Ki i poziomymi Ko, w czujnik temperatury Tp, w wentylator cyrkulacyjny C i w palnik na paliwo kopalne P będący źródłem energii cieplnej oraz w rolki podtrzymujące R taśmę B. Stoły S posadowione są na podłogach wykonanych z materiału izolacyjnego zabezpieczonego blachą stalową. Blaty stołów S z ogranicznikami wykonane są z blachy stalowej i z kształtowników, przy czym blacha wzmocniona jest przez stalowe żebra. Lufy palników na paliwo kopalne P usytuowane są w poziomie naprzeciw osi wlotów wentylatorów cyrkulacyjnych C umieszczonych nad taśmą B z materiałem wsadowym. Części zasilające palników na paliwo kopalne P znajdują się na zewnątrz komór procesowych K1, K2.....K13. Wentylatory cyrkulacyjne C usytuowane są w ścianach bocznych komór procesowych K1, K2.....K13 tak, że wirniki wentylatorów

PL 239 646 B1

C znajdują się wewnątrz komór procesowych K1, K2.....K13, a ich układy napędowe umieszczone są na zewnątrz. Układy chłodzenia gazów Uc usytuowane są w sufitach komór procesowych K1, K2..... K13. W kanałach pionowych Ki układów chłodzenia gazów Uc umieszczone są przepustnice ręczne Pp i awaryjne przepustnice powietrza atmosferycznego Pa z napędem pneumatycznym. W kanałach poziomych Ko układów chłodzenia gazów Uc umieszczone są czujniki temperatury, gazów Tu i wentylatory wyciągowe gazów W. Każda komora procesowa K1, K2..... K13 ma właz rewizyjny dolny Rd i górny Rg. Okrągłe, czterodzielne zasuwy Z wykonane z. blachy stalowej umieszczone są między układami chłodzenia gazów Uc a króćcami wylotowymi gazów Kr z poszczególnych komór procesowych K1, K2.....K13. Czujniki temperatury Tp poszczególnych komór procesowych K1, K2.....K13 i czujniki temperatury gazów Tu układów chłodzenia gazów Uc, wentylatory: cyrkulacyjne C i wyciągowe gazów W oraz silnik elektryczny napędzający taśmę B połączone są ze sterownikiem. Podłogi komór procesowych K1, K2.....K13 są izolowane termicznie Iz. Piec tunelowy według wynalazku jest podzielony na pięć stref procesowych: strefę ogrzewania, strefę spieniania, strefę spiekania, strefę odprężania i strefę chłodzenia, przy czym komora procesowa pierwsza K1 jest strefą podgrzewania o temperaturze do 450°C, komory procesowe: druga K2, trzecia, czwarta i piąta stanowią strefę spiekania o temperaturze do 650°C, komory procesowe: szósta, siódma, ósma, dziewiąta i dziesiąta stanowią strefę spieniania o temperaturze do 800°C i komory procesowe: jedenasta, dwunasta i trzynasta K13 stanowią strefę odprężania o temperaturze do 650°C. Surowiec do wytwarzania szkła piankowego wprowadzany jest i rozprowadzany równą warstwą na powierzchni ruchomej taśmy B przesuwanej po rolkach stołu wejściowego Sp usytuowanego przed pierwszą komorą procesową K1 pieca tunelowego według wynalazku. W komorach procesowych K1, K2.....K13, w których utrzymywana jest zadana temperatura za pomocą sterownika, stosownie do strefy procesowej, taśma B z materiałem wsadowym przesuwana jest po blatach stołów S. W przypadku przekroczenia zadanej wartości temperatury w konkretnej komorze procesowej K1, K2.....K13, sterownik zmienia moc energii cieplnej odpowiadającego jej palnika na paliwo kopalne P. Gorące gazy spalinowe z palników paliwa kopalnego P ogrzewają wnętrza wszystkich komór procesowych K1, K2.....K13 i kierowane są przez wentylatory cyrkulacyjne C pod stoły podpierające S taśmę B, ogrzewając je dodatkowo, natomiast nadmiar gazów wyprowadzany jest przez wentylatory wyciągowe W układów chłodzenia gazów Uc. Materiał wsadowy na taśmie B jest przemieszczany ze stałą prędkością przez wszystkie komory procesowe K1, K2.....K13, w których poddawany jest kolejno procesom; podgrzewania, spiekania, spieniania i odprężania. W trakcie tych procesów materiał zmienia swoją postać z sypkiej na stałą i zwiększa swoją objętość. W trakcie procesu wytwarzania szkła piankowego, otwarta przestrzeń pomiędzy ruchomą częścią przegrody P a powierzchnią taśmy B jest wypełniona spienianym materiałem. Wytworzone szkło piankowe w piecu tunelowym według wynalazku znajdujące się na taśmie B przesuwanej po rolkach stołu wyjściowego Sw na wyjściu z ostatniej komory procesowej K13 jest odbierane jako produkt w postaci tafli. Natomiast taśma B wyprowadzana jest ze stołu wyjściowego Sw pieca tunelowego za pomocą bębna zwrotnego i prowadzona kolejno po rolkach R usytuowanych na zewnątrz każdej komory procesowej K13, ..., K2, ..., K1 pod warstwą izolowanej Iz podłogi kolejnych komór procesowych K13, ., K2, K1 pod stół wejściowy Sp, aby za pomocą bębna zwrotnego usytuować się na blacie tego stołu Sp na wejściu pieca tunelowego według wynalazku.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Piec tunelowy, zwłaszcza do wytwarzania szkła piankowego zawierający komorę procesową i przenośnik taśmowy, wentylator wyciągowy gazów, wentylator cyrkulacyjny i układ chłodzenia, przy czym w komorze procesowej o izolowanym suficie i ścianach bocznych usytuowane jest źródło energii cieplnej i czujnik temperatury komory, a ze sterownikiem połączony jest silnik elektryczny napędzający taśmę, wentylator cyrkulacyjny, wentylator wyciągowy spalin i czujnik temperatury komory procesowej, znamienny tym, że posiada, co najmniej dwie niezależne komory procesowe ( K1, K2.....Kn), gdzie n jest liczbą naturalną, które wyposażone są względem siebie na zasadzie lustrzanego odbicia, a między komorami procesowymi (K1, K2.....Kn), gdzie n jest liczbą naturalną, umieszczone są uchylne przegrody (Pr), przy czym każda komora procesowa (K1, K2.....Kn), gdzie n jest liczbą naturalną, z włazem rewizyjnym dolnym (Rd) i górnym (Rg) wyposażona jest w stół (S), po którego blacie z ogranicznikami

   PL 239 646 B1 przesuwana jest taśma (B), w układ chłodzenia gazów (Uc) z kanałem pionowym (Ki) i kanałem poziomym (Ki) oraz z czujnikiem temperatury (Tp), w rolki podtrzymujące R taśmę B, a jako źródło energii cieplnej stosowany jest palnik na paliwo kopalne (P) z lufą usytuowaną w poziomie w osi wlotu wentylatora cyrkulacyjnego (C).
2. 2. Piec tunelowy według zastrz., znamienny tym, że uchylne przegrody (Pr) są wieloczłonowe w dolnej części.
3. 3. Piec tunelowy według zastrz., znamienny tym, że w pionowych kanałach (Ki) układów chłodzenia gazów (Uc) usytuowane są przepustnice ręczne powietrza atmosferycznego (Pp), przepustnice awaryjne (Pa) z napędem pneumatycznym, a w kanale poziomym (Ko) umieszczone są czujniki temperatury (Tu) i wentylatory wyciągowe (W), które połączone są ze sterownikiem.
4. 4. Piec tunelowy według zastrz., znamienny tym, że między kanałami pionowymi (Ki) układów chłodzenia gazów (Uc) a króćcami wylotowymi gazów (Kr) z poszczególnych komór procesowych (K1, K2.....Kn), gdzie n jest liczbą naturalną, umieszczone są okrągłe, czterodzielne zasuwy (Z) wykonane z blachy stalowej.
5. 5. Piec tunelowy według zastrz., znamienny tym, że podłogi komór procesowych (K1, K2..... Kn), gdzie n jest liczbą naturalną, są izolowane termicznie (Iz).