Pierwszenstwo: 30.12.1971 (P. 152590) Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 03.02.1975 74529 KI. 32a,5/04 MKP C03b 5/04 Twórcy wynalazku: Maciej Wilgocki, Zenon Bielec, Jan Nowak, Roman Tymoszuk, Franciszek Wolanin Uprawniony z patentu tymczasowego: Centralne Laboratorium Optyki, Warszawa (Polska) Sposób i urzadzenie do wytwarzania szkla optycznego Przedmiotem wynalazku jest sposób ciaglego wy¬ twarzania szkla optycznego róznych gatunków, po¬ legajacy na stapianiu wsadu w cienkiej warstwie z równoczesnym odprowadzeniem stopionej masy szklanej oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Proces wytwarzania szkiel optycznych przeprowa¬ dzany jest najczesciej w piecach o dzialaniu okreso¬ wym w 'pojemnikach ceramicznych, ze wzgledu na krótkie serie bardzo róznorodnych szkiel. Szkla ma¬ sowe wytapiane sa naltomia&t w piecach o dziala¬ niu ciaglym. W zaleznosci od rodzaju wytapianych szkiel piece te posiadaja wykladzine badz z cera¬ miki, badz z platyny, przy czym wsad wprowadzany jest do basenu topliwnego, a masa szklana w miare stapiania przesuwa sie do srodkowej czesci o naj¬ wyzszej temperaturze, w której nastepuje proces klarowania, jpo czym przeplywa przez przeplyw, za¬ pore lub przetok do nieogrzewanej czesci wanny komory wyrobowej. W komorze wyrobowej masa szklana ulega oziebieniu i jest odprowadzana po¬ przez zasilacz do urzadzen [formujacych.Innym znanym sposobem wytwarzania szkla op¬ tycznego jest stapianie wsadu w cienkiej warstwie w komorze topliwnej, z równoczesnym oddzieleniem za pomoca ukladu przegród i przeplywów jego czes¬ ci stopionej, która nastepnie odprowadza sie kaska¬ dowo, bezposrednio do obszaru najwyzszej tempera¬ tury w komorze klarujacej, zas po wyklarowaniu odprowadza sie mase do zewnetrznych chlodniej¬ szych czesci komory, a stamtad do zasilacza. 2 Zasadnicza wada tych znanych sposobów jest fakt, ze nie pozwalaja one na wytapianie w sposób cia¬ gly krótkich serii róznorodnych szkiel o róznych skladach i wlasnosciach, gdyz proces klarowania 5 przeprowadzany jesit w spietrzonej masie 'szklanej, co calkowicie uniemozliwia usuniecie z basenu do¬ tychczas wytwarzanego szkla i zastapienie go innym.W grubych ibowiem, nieruchomych warstwach masy szklanej wystepuja intensywne zjawiska dyferencja- 10 cji. Oznacza to odkladanie sie ciezszych jej sklad¬ ników w obszarach znajdujacych sie poza pradem wyrobowym. Skladniki te, skutkiem wzrostu ab¬ sorpcji promieniowania cieplnego wraz z odleglos¬ cia od lustra szkla, tworza chlodne i bardzo lepkie !5 szkla przylegajace do dna basenu. Usaisniecie tych szkiel w warunkach eksploatacji jest niemozliwe.Inna wada rtych znanych sposobów jest niemozli¬ wosc wytwarzania szkiel ciezkich, o ciezarze wlasci¬ wym (powyzej 3,0 G/cm3, ze wzgledu na tendencje 20 tych szkiel do dyferencjacji.Celem wynalazku jest wyeliminowanie powyzszych wad i niedogodnosci.Cel ten osiagnieto przez stopienie wsadu w cien¬ kiej warstwie z równoczesnym odprowadzeniem sto- 25 pionej masy szklanej swobodnym, niespietnzonym staimaeniem splywajacym po plaskiej poziomej lub nachylonej w kierunku przeplywu powierzchni, na której otrzymany stop jest podadwany nagrzewaniu do (temperatur klarowania i klarowany przez spale- *• nie zawartych w nim pecherzy gazów, a nastepnie 74529 *3 74529 4 kierowany jest do basenu, w którym przeprowadza sie proces homogenizacji. W .przypadku stosowania jako wykladziny pieca materialów ceramicznych, proces stapiania wsadu i klarowania stopu odbywa sie w plomieniu palników gazowych, przy czym w kanale klarowania utrzymuje sie maksymalnie utle¬ niajaca atmosfere. W przypadku zas stosowania wy¬ kladziny platynowej, oba procesy .przebiegaja przy ogTizewaniu elektrycznym, a procesu klarowania do¬ konuje sie przez wprowadzenie tlenu do kanalu la¬ biryntowego. Wydzielajace sie w tych warunkach ze szkla gazy ulegaja spaleniu równoczesnie na calej dlugosci przeplywajacej strugi, stopu.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wyna¬ lazku ma postac pieca pietrowego, którego górna czesc stanowia, polaczone kanalem zbiorczym i prze¬ plywem, komora toplityma z plyta topliwna i wypo¬ sazona w kanal labiryntowy oraz komora klarowa¬ nia; dolna czesc urzadzenia stanowi komora homo¬ genizacji z basenem, przy czym dolna krawedz plyty topliwnej stanowi górna krawedz kanalu zbiorczego, posadowionego wspólnie z kanalem labiryntowym na plaskiej, poziomej lub nachylonej w kierunku komory homogenizacji plycie, a górna krawedz ba¬ senu tej komory homogenizacji jest równoczesnie dolna kirawedzia kanalu labiryntowego. Podobnie- jak plyta kanalu zbiorczego i kanalu labiryntowego, plyta topliwna jest ustawiona poziomo lub pod ka¬ tem do poziomu, przy czym jej spód jest skierowany w kierunku poprzecznie usytuowanego kanalu zbior¬ czego.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wyna¬ lazku przedstawiono w przykladzie wykonania na rysunku na którym 'fig. ii przedstawia schematycznie urzadzenie do wytwarzania szkla optycznego w prze¬ kroju pionowym wzdluz linii lamanej AA na fig. 2; fig. 2 urzadzenie w przekroju poziomym wzdluz li¬ nii lamanej BB na fig. 1. Urzadzenie to sklada sie z dwóch zasadniczych czesci, a mianowicie: z czesci górnej I przeznaczonej do stapiania i klarowania szkla w cienkiej warstwie oraz z czesci dolnej II przeznaczonej do homogenizacji otrzymanej masy szklanej.W sklad czesci górnej I urzadzenia wchodza: ko¬ mora topliwna 1 i komora klarujaca 2. Komora to¬ pliwna wyposazona jest w plyte 3 ustawiona pozio¬ mo lub nachylona pod katem do poziomu oraz w otwór zasypowy 4. Ponizej dolnej krawedzi 5 ply¬ ty topliwnej 3 znajduje sie poprzecznie usytuowany kanal zbiorczy 6, polaczony za pomoca przeplywu 7 z kanalem labiryntowym 8, przebiegajacym we¬ wnatrz komory klarowania 2. Oba kanaly zbiorczy 6 i labiryntowy 8 posadowione sa na wspólnej pozio¬ mej lub nachylonej w kierunku komory homogeni¬ zacji 9 plycie HO, Dolna czesc II pieca stanowi komora homogeni¬ zacji 9, wyposazona w basen lii z dennym spustem 12 1 w otwory 13—14 do wprowadzania do komory 9 nieuwidocznionego na rysunku urzadzenia, do ho¬ mogenizacji. Basen 11 jest polaczony z kanalem la¬ biryntowym 8 w iswej górnej krawedzi 15.Dzieki temu wynalazek zapewnia mozliwosc do¬ wolnych zmian w skladach chemicznych wytapia¬ nych, .szkiel, gdyz wstrzymywanie zasypu i otwarcie spustu 12 jest równoznaczne z wyplynieciem na ze¬ wnatrz urzadzenia calej jego zawartosci, a procesy stapiania i klarowania w cienkiej warstwie uniemo¬ zliwiaja zachodzenie zjawisk dyferencjacji.Dzialanie opisanego wyzej urzadzenia do wytwa¬ rzania szkla optycznego jest nastepujace. Poprzez otwór zasypowy 4 do wnetrza komory topliwnej 1 wprorwiadtsany jest wsa pliwnej 3, na której ulega stopieniu z równoczesnym oddzieleniem stopu od niestopionyeh czesci. Stop scieka po plycie topliwnej 3 do kanalu zbiorczego 6, zas czesci niestopione pozostaja na powierzchni plyty 3 az do calkowitego rozpuszczenia. W trakcie przeplywu masy szklanej z kanalu zbiorczego 6 do kanalu labiryntowego 8 komory klarujacej 2, na¬ stepuje ogrzanie tej masy do temperatur klarowa¬ nia, gdzie w utleniajacej atmosferze nastepuje spa¬ lanie zawartych w stopie pecherzy w calej dlugosci przeplywajacej strugi. Po wyklarowaniu swobodna struga szkla przeplywa do komory homogenizacji 9, gdzie zostaje poddana w basenie 10 procesom uje- dnorodnienia za pomoca nieuwidocznionych na ry¬ sunku urzadzen, a nastepnie ochladzana i usunieta na zewnatrz poprzez otwór spustowy 12, _.: — PL PL