SE462337B - Foerhaerd foer transport av smaelt glas - Google Patents

Description

-F s. (__ \ n: c l LJ »a 2 värmeledningsförmågan hos det högtemperaturtåliga material, som förhärden är uppbyggd av.

För att något förbättra kyleffekten har man konstruerat förhärden med öppningar i takkonstruktionen. Dessa öppningar leder till kanaler för kylluft och där öppningarna mynnar ut i kylluftkanalerna täcks öppningarna med lock av värme- tåligt material. En viss ökning av kyleffekten har uppnåtts på detta sätt på bekostnad av en förhållandevis komplicerad konstruktion. På grund av glasmassans viskositet och den kyleffekt som erhålles genom förhärdens botten och väggar erhålls en i förhärdens tvärsnitt sett ojämn strömning och temperaturfördelning. Mycket stora variationer kan uppstå om detta inte motverkas genom antingen kylning i mitten av förhärden eller uppvärmning utmed sidokanalerna eller en kombination av dessa åtgärder. För att åtgärda detta kan de tidigare nämnda kylkanalerna eller -öppningarna place- ras i huvudsak ovanför mitten av förhärden. Förhärdens tak kan konstrueras så att ett antal kanaler uppstår och kylluft kan valfritt blåsas genom dessa kanaler. För att uppnå uppvärmning speciellt av förhärdens sidokanter kan även konstruktioner framtas där verkan av förbränning av t.ex. gas riktas så långt som möjligt mot ytterkanterna av förhärden.

Ytterligare en faktor som påverkar temperaturvaria- tionerna och behovet av kylning och/eller uppvärmning är den glasmängd som per tidsenhet tas ut genom förhärden.

Här förekommer i samma förhärd stora variationer, beroende på vilken produkt som tillverkas för varje fall och tillverkningstakten. Skillnaden mellan största och minsta glasuttag per tidsenhet kan vara en faktor 5. Detta ställer stora krav på möjligheterna att ändra kylning respektive uppvärmning inom ett brett intervall. De företagna åtgärderna har i viss mån kunnat nedbringa temperaturvariationerna men trots ovan beskrivna åtgärder kan skillnaden mellan högsta och lägsta temperatur i ett tvärsnitt över förhärdens utlopp uppgå till 40°C. Även denna variation får emellertid betraktas som stor och orsakar problem. '\. 462 ”'57 C 3 Ändamålet med föreliggande uppfinning har varit att skapa en förhärd för smält glasmassa, vilken är så utförd, att temperaturvariationerna i glasmassan - mätt i ett tvärsnitt över förhärdens utlopp - reduceras väsentligt jämfört med tidigare kända konstruktioner.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen har varit att åstadkomma en möjlighet att snabbt reglera förhållandena i förhärden och att kunna reglera inom ett brett intervall för att möjliggöra stora variationer i glasuttag från förhärden. Ännu ett ändamål är att hålla utloppstemperaturen konstant även vid varierande inloppstemperatur.

Föreliggande uppfinning avser således en förhärd för smält glasmaterial, varvid i förhärdens tak är anordnade med reglerbar effekt forcerat kylda kylytor av material med hög värmeledningsförmàga, speciellt metalliskt material, vilka ytor vetter mot glasytan.

För att man skall erhålla en riktig fördelning av kyleffekten skall alltså förhärden förses med ett flertal med varandra parallella, längsgående kylkanaler. Genom individuell reglering av luftströmmen genom var och en av dessa kylkanaler erhålls också en möjlighet att reglera kyleffekten över olika avsnitt av förhärden.

Jämfört med tidigare kända kylmetoder erbjuder använd- ningen av kylytor av material med hög värmeledningsförmåga, speciellt metalliska material, flera fördelar. På en given yta kan betydligt större kyleffekt uppnås genom den högre värmeledningsförmågan hos nämnda material jämfört med keramiskt material, som använts vid tidigare kända utföran- den. De tekniska nackdelar som är förenade med direkt kyl- ning med luft undviks, och dessutom erhålls en betydligt bättre värmeekonomi. Även jämfört med annan indirekt kylning erbjuder den nu uppfunna metoden betydande fördelar, t.ex. snabbare reglering, varigenom temperatursvängningar undviks. Några siffror belyser detta förhållande. Vid direktkylning med luft sker värmetransporter i glasen i huvudsak genom ledning, varvid glasets värmeledningsförmåga är ca 2 W/m°C. Vid indirekt kylning, då värmetransporten sker 462 337 4 genom strålning, är värmeledningsförmàgan ca 75 W/m°C.

Värme hämtas då inte enbart från ytan utan från allt glas som kan "se" kylytan. Temperaturgradienten från glasytan till kylytan är endast några få grader. Genom användning av metalliskt material i kylytorna kan en energimängd av 100-150 kW/m2 borttransporteras medan kylkanaler av keramiskt material har värden på 10-15 kW/m2.

Den smälta glasmassan har vid inloppet i förhärden en temperatur mellan 1200 och l300OC. Detta ställer stora krav på det metalliska material som skall utsättas för de ifrågakommande höga temperaturerna. Materialet måste i sig kombinera mekanisk styrka med oxidationsbeständighet vid temperaturerna i fråga. En viss oxidation av materialet på den yta som vetter mot glasmassan är emellertid ofrånkomlig.

Det finns därför alltid en risk att oxider av det metalliska materialet faller ned i glaset. Man får därför inte heller välja metallegeringar med en sådan sammansättning att partiklar, som faller ned, kan missfärga glaset. Det kan t.ex. nämnas att små mängder krom ger en kraftig grönfärg- ning av ofärgat glas.

Det har visat sig, att legeringar av FeCrAl, innehållan- de 15 till 30% krom och 3 till 12% aluminium, resten huvudsakligen järn, besitter de önskvärda egenskaperna.

Dessa legeringar har visat sig ha den erforderliga kemiska och mekaniska beständigheten och den oxid, som utbildas pà ytan, består av aluminiumoxid. Trots den höga kromhalten i materialet föreligger ingen risk för missfärgning av glaset.

Man kan även - i en modifikation - tänka sig, att utforma kylytorna av det material, som omtalas i SE-B - 7409758-5, nämligen i form av ett rekristalliserat skelett av kiselkarbid med låg porositet, företrädesvis infiltrerat med t.ex. molybdendisilicid, MoSi2.

Ytterligare fördelar uppnås om den ovannämnda kylan- ordningen kombineras med elektrisk uppvärmning av förhärden medelst elektroder i förhärdens väggar och förhärdens väggar och uppvärmning under direkt strömgenomgâng genom glasmassan.

Detta ger möjlighet till uppvärmning med mycket små »FI Cm I\J (_: <5 5 förluster och under noggrant kontrollerade betingelser.

Det ger också möjlighet att värma antingen med hjälp av strömgenomgång tvärs strömningsriktning i förhärd eller parallellt med strömningsriktingen utmed kanterna.

Vid uppvärmning genom direkt strömgenomgång kan man tänka sig att med fördel använda s.k. kompositelektroder av t.ex. det slag, som anges i SE-B 7902653-0.

Det vill synas såsom om förhärden enligt uppfinningen på grund av kylkanalernas utförande av metalliskt material ger möjlighet till användning av kylluft i kanalerna med avsevärt mycket högre relativ luftfuktighet än den ordinära omgivningsluften, varigenom kyleffekten påverkas kraftigt samtidigt som man säkerställer en enkel reglermöjlighet i det att det reglertekniskt är tämligen enkelt att variera den relativa luftfuktigheten.

Uppfinningen skall i det följande ytterligare be- skrivas i anslutning till bifogade ritningar.

Fig. 1 visar en förhärd i längssnitt, dvs. i glas- massans strömningsriktning som i figuren utmärkts med pilar; Fig. 2 visar ett tvärsnitt av samma förhärd, tvärs strömningsriktningen.

Förhärden är uppbyggd med en kanal l av keramiskt material. Kanalen omges av isolerande material och en yttre plåtvägg 5. Kylytorna utgörs av mot glasmassan vända fria ytor av kylkanalerna 2. Kylkanalerna vilar på tak och balkar 3 ovanför glasmassan. I figuren visas två omgångar av kylkanaler, vardera bestående av fem parallella kanaler med gemensam inloppslåda. I denna finns spjäll för separat reglering av varje individuell kanal. Den totala luft- mängden kan regleras genom styrning av varvtalet hos den fläkt som blåser luften. Den från glasugnen i förhärden inströmmande massan har en temperatur mellan 1200 och l300oC lämnar förhärden vid en temperatur av mellan 1100 och 1200°C. Förhärden är även försedd med ett antal elektroder för uppvärmning. I fig. 2 har ett par elektroder 7 markerats.

En förhärd av det utförande som visas i figurerna kan ha en kanal vars invändiga mätt är ca 900 mm bredd och en 462 357 6 höjd av ca 300 mm. Tjockleken hos taket 3 kan vara ca 150 mm och avståndet från ytan på den heta glasmassan upp till kylytorna är då ca 300 mm. Glasuttaget genom denna förhärd varieras mellan 10 och 60 ton/dygn.

I jämförelse med en motsvarande förhärd med upp- värmning genom gasförbränning och kylning med direkt luftgenomströmning ovanför glasytan uppnås en minskning av temperaturvariationerna med från 200 till 5°C och en minskning av energiförbrukningen med ca 85%. Den noggranna kontrollen över temperaturen och temperaturgradienterna yttrar sig i mycket konstanta egenskaper hos det glas- material som lämnar förhärden. Uttaget sker i form av vad som kan benämnas droppar med en förutbestämd vikt, varieran- de mellan 40 och 500 gram. De konstanta betingelserna i förhärden minskar betydligt viktavvikelserna från önskat värde och erforderligt antal justeringar av utmatningsan- ordningen för att hálla det önskade värdet. Viktvaria- tionerna överstiger icke i något fall 1% av önskad vikt och antal gånger då utmatningsanordningen måste justeras för att hålla vikten varierade mellan 0 och 3 gånger per arbetsskift om 8 timmar.

I en utföringsform av uppfinningen är kylkanalerna utförda helt eller delvis i ett flerskiktsmaterial. Man kan då tänka sig att utföra kylkanalerna i ett material som inte är lämpligt att direkt exponeras mot den heta glasmassan men som besitter andra önskvärda tekniska egenskaper. Detta material kan i sin helhet eller pà de mot glasmassan vända ytorna vara belagt exempelvis med FeCrAl-legering av den förutnämnda sammansättningen.

Beläggningen kan utföras exempelvis genom att man medelst valsning åstadkommer en sammanvällning av metallplàtar eller genom att FeCrAl-legeringen påförs genom termisk sprutning pà en yta av exempelvis en nickel-krom-legering.

I ett praktiskt utförande har kyllàdorna dimensionerats med hänsyn till att de var och en skall kunna ta bort 90 kW vid lufthastigheter mellan 25 och 30 m/sek. Med ett tvärsnitt pà kyllàdorna om ca 750 x 50 mm motsvarar detta ca 3600 m3 luft per timme och kyllàda. Luftmängden regleras med en steglöst reglerbar fläktmotor. Det kan vara svårt J f'\ fiším ö' 4 . 7 f' 7 att finjustera luftmängden vid små luftmängder, varför både kyllådor och fläkt lämpligen utrustas med spjäll för stegvis reglering av luftmängden.

Claims (8)

462 357 Patentkrav

1. l. Förhärd för transport av smält glas, varvid kylytor av ett material med hög värmeledningsförmåga, speciellt metalliskt material, är anordnade i förhärdens tak, kännetecknad därav, att kylytorna utgörs av delar av flera kylkanaler, vilka löper parallellt med varandra i förhärdens längsriktning.

2. Förhärd enligt patentkrav 1, kännetecknad därav, att kylkanalerna är försedda med var sina spjäll för individuell reglering av ett luftflöde genom varje kanal.

3. Förhärd enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav, att kylkanalerna i förhärdens längs- riktning är uppdelade i minst två var för sig reglerbara sektioner.

4. Förhärd enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav, att det metalliska materialet är en järn-krom-aluminium-legering med 15-30 vikt-% krom och 3-12 vikt-% aluminium, rest huvudsakligen järn.

5. Förhärd enligt något av patentkraven 1 - 4, kännetecknad av att det metalliska materialet är ett flerskiktsmaterial, varvid de mot glasmassan vända ytorna består av en järn-krom-aluminium-legering.

6. Förhärd enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av elektroder för elektrisk uppvärmning av glasmassan genom direkt strömgenomgàng.

7. Förhärd enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av anordningar för reglering av glasmassans temperatur genom samordnad reglering av kylning och uppvärmning.

8. Förhärd enligt något av patentkraven 1-6, känne- tecknad av anordningar för reglering av den relativa luftfuktigheten hos den använda kylluften.