SE520817C2 - Sätt och anordning för smältning av glasmaterial - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 u) Ul 520 817 2 ningar skyddar en hålighet mot smältan, värms av en enda mikrovägskälla. En justeringsbult används för att ställa in mikrovågskällans värmemaximum i centrum av håligheten.

Materialet måste förvärmas för att kunna absorbera mikro- vågsenergi. I det i WO97/26219 beskrivna sättet görs detta på två olika sätt: antingen genom en fackla av argonplasma eller genom att tillsätta grafit som ett för- brukningsmaterial. Block av grafit placeras i mitten av det smältbara materialet. Mikrovågorna absorberas av grafitblocken och värmer upp dessa. Värmen utstràlas till det smältbara materialet, som smälter och börjar absorbe- ra mikrovågor. Grafitblocken smälter själva och följer med det smältbara materialet ut. Sättet och anordningen, som beskrivs i WO 97/26219, innefattar ett flertal komplicerade komponenter och kräver avancerad styrning sàväl vid uppstart, varmhàllning av smälta och uttag av produkt. Den resulterande produkten är mycket oren. Det i WO 97/26219 beskrivna sättet och anordningen är avsett för inglasning av farligt avfall i sammanhang där renhet, kostnad och teknisk komplexitet är av underordnad bety- delse. Detta sätt är därmed helt olämpligt för fram- ställning av bruks- och konstglas och glas för tekniska tillämpningar.

Sammanfattning av uppfinningen Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en ugn för smältning av glas, vilken är enkla- re än de ovan nämnda anordningarna och vid vilken smältan inte blir förorenad av förbränningsrester, elektrod- material eller grafit.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt att smälta glas, vilket sätt är smi- digare än de ovan nämnda sätten, medger att en smälta framställs, som inte förorenas av förbränningsrester, elektrodmaterial eller grafit, och vid vilket sätt endast lite energi förbrukas.

Dessa ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att en ugn av det inledningsvis nämnda slaget ges de känne- lO 15 20 25 30 h) UI 520 817 3 tecken som framgår av efterföljande patentkrav l. Före- dragna utföringsformer av ugnen framgår av de under- ordnade patentkraven 2-ll. Ãndamålen uppnås även genom ett sätt i enlighet med efterföljande patentkrav 12. Föredragna utföringsformer av sättet framgår av efterföljande patentkrav 13-17.

Föreliggande uppfinning avser en ugn enligt ingres- sen. Denna ugn kännetecknas av att den har en mikrovågs- absorberare, vilken skyddas av en barriär mot att ned- brytas av glasmaterialet, varvid mikrovågsabsorberaren år anordnad att uppta mikrovàgornas energi och att avge denna energi som värme till glasmaterialet. Mikrovågor är en ren form av energi som inte förorenar glasmaterialet.

Ugnen blir enkel till sin konstruktion då såväl hantering av brännbara bränslen, gaser och höga strömstyrkor und- viks och eftersom endast ett enda energislag används.

Energiförlusterna är små eftersom några avgaser eller liknande inte förekommer. Då glasmaterialet vid rums- temperatur inte absorberar mikrovågor måste det förvär- mas. Förvärmningen sker med hjälp av en mikrovågsabsorbe- rare som absorberar mikrovågornas energi och överför den som värme till glasmaterialet. En barriär skyddar mikro- vågsabsorberaren från glasmaterialet. Detta är helt av- görande eftersom mikrovågsabsorberaren annars skulle lösas ut i glasmaterialet och förorena glaset.

Enligt en föredragen utföringsform har ugnens be- hållare, som är framställd av ett material som är genom- släppligt för mikrovågor, ett parti, som innehåller glas- materialet, varvid mikrovågorna på sin väg mot mikrovågs- absorberaren åtminstone delvis passerar genom en del av ovan nämnda parti. Detta har den fördelen att samma organ för utsändande av mikrovågor är anordnade att först för- värma glasmaterialet med hjälp av mikrovågsabsorberaren och att sedan, då glaset värmts upp till en temperatur vid vilken det absorberar mikrovågor, direkt värma glas- materialet. Uppvårmningen av mikrovågsabsorberaren kommer alltså att automatiskt minska i samma takt som förvärm- 10 15 20 25 30 b.) UI 520 817 4 ningen ej längre behövs. En stor fördel är att mikro- vågorna värmer själva glasmaterialet, och inte behålla- ren. Detta minskar värmebelastningen på behållaren och också energiförlusterna då den högsta temperaturen inte kommer att uppmätas på behållarens utsida utan inuti densamma.

Enligt en annan föredragen utföringsform är organen åtminstone två magnetroner, som är anordnade att generera mikrovågorna, varvid vågledare är anordnade att rikta effekten från åtminstone två magnetroner mot en fokuse- ringspunkt. Magnetroner är standardkomponenter och är därför lättillgängliga till ett lågt pris. Vågledare rik- tar strålningen i önskad riktning vilket sparar energi och minskar oönskad uppvärmning av föremål och personal som befinner sig i ugnens närhet. Fokuseringspunkten gör att maximal uppvärmning kan åstadkommas där det är som mest lämpligt.

Behållaren har en mittpunkt i vertikal led, varvid fokuseringspunkten företrädesvis är belägen under denna mittpunkt i vertikal led. Smält glasmaterial kommer att värmas upp mest i fokuseringspunkten. Det varmaste glas- materialet stiger uppåt varvid smältan omblandas. Om- blandningen är mycket viktig för att ge en homogen smälta och undvika skiktning.

Behållaren har en mittpunkt i horisontell led, var- vid fokuseringspunkten företrädesvis befinner sig vid denna mittpunkt i horisontell led. Den varma smältan i mitten kommer att stiga uppåt medan kallare smälta kommer att sjunka nedåt längs behållarens väggar. Detta ger en mycket gynnsam omblandning och sparar också energi då glassmältan vid behållarens väggar har något lägre temperatur än i mitten. Föroreningar kommer även att anrikas vid behållarens väggar vilket är fördelaktigt eftersom man ofta tar upp glasmassa från ytan vid behållarens mittpunkt i horisontell led för vidare bearbetning. lO l5 20 25 30 u» U'l 520 817 5 Enligt en föredragen utföringsform passerar mikro- vågsstrålningen under en sträcka S igenom glasmaterialet, varvid sträckan S är så anordnad att huvuddelen av strål- ningen är absorberbar av det smälta glasmaterialet. Detta har den fördelen att, då glasmaterialet värmts upp så att det absorberar mikrovågsstrålning, mikrovågsabsorberaren inte kommer att motta någon större mängd energi. Detta sänker energiförbrukningen och minskar värmebelastningen på mikrovågsabsorberare, barriär och behållare, vilket ökar dessas livslängd.

Företrädesvis är åtminstone en magnetron sä anordnad att mikrovågsstrålningen från den riktas nedåt i en vin- kel av lO-90°, planet. Detta har den fördelen att mikrovågsstrålningen mera föredraget 30-60°, mot horisontal- inte sprids uppåt ut ur ugnen, vilket skulle kunna ha negativ inverkan på personal i dess närhet.

Mikrovågsabsorberaren är företrädesvis framställd av ett material, som är så anordnat att det har god absorp- tion av mikrovågor och tål höga temperaturer. God absorp- tion ger god energieffektivitet eftersom en stor del av mikrovågsenergin absorberas och sedan kan avges som värme till glasmaterialet. Eftersom mikrovågsabsorberaren tål höga temperaturer kommer den inte att förstöras, varken då den absorberar mikrovågor och värms upp eller då glas- materialet självt absorberar strålningen och avger en mindre mängd värme tillbaka till mikrovågsabsorberaren.

Mikrovågsabsorberaren kan därför användas till flera upp- värmningar. Det är också viktigt att inga skadliga gaser eller vätskor avges under uppvärmningen.

Enligt en än mer föredragen utföringsform är mikro- vågsabsorberaren framställd av kiselkarbid. Kiselkarbi- den, SiC, har mycket god absorption av mikrovågor, låg god motståndskraft mot termisk (över l600°C) temperaturutvidgning, chock, vändas flera gånger för uppvärmning av glasmaterialet. tål höga temperaturer och kan an- Enligt en mer föredragen utföringsform är kisel- karbiden partikelformig och har den en partikelstorlek 10 15 20 25 30 (Ja) Ul 520 817 6 som är 0,2-4 mm, företrädesvis ca 1 mm, för att ge en maximal uppvärmning av behållaren pà ca 1400-l500°C. Dà kiselkarbiden är partikelformig kommer dess maximala upp- värmning att begränsas. Detta gör att temperaturökningen får en automatisk broms, vilket minskar risken att behål- laren skadas av för höga temperaturer. Partikelstorleken väljs i beroende av den önskade maximala temperaturen i behållaren och glassmältan.

Enligt en annan föredragen utföringsform är mikro- vàgsabsorberaren framställd av aluminiumoxid. Aluminium- oxid har god absorption av mikrovàgor och hög temperatur- tálighet.

Uppfinningen avser också ett sätt att smälta glas enligt ingressen. Detta sätt kännetecknas av att mikro- vägornas energi upptas av en mikrovàgsabsorberare, som skyddas av en barriär mot att nedbrytas av glasmateria- let, varvid energin sedan avges som värme till glasmate- som inryms i en behållare. Mikrovàgor är en ren Sättet rialet, form av energi som inte förorenar glasmaterialet. att smälta glas blir smidigt dà säväl hantering av bränn- bara bränslen, gaser och höga strömstyrkor undviks och eftersom endast ett energislag används. Den mängd energi som förloras är liten eftersom nägra avgaser eller lik- nande inte förekommer. Dä glasmaterialet vid rumstempera- tur inte absorberar mikrovàgor mäste det förvärmas. Gla- set förvärms med hjälp av en mikrovägsabsorberare. Mikro- vàgornas energi absorberas av mikrovàgsabsorberaren och avges sedan som värme till glasmaterialet. Mikrovågs- absorberaren skyddas av en barriär fràn glasmaterialet.

Detta är helt avgörande eftersom mikrovàgsabsorberaren annars skulle lösas ut i glasmaterialet och förorena glaset.

Vid sättet värms glasmaterialet lämpligen av mikro- vàgsabsorberaren till ätminstone en temperatur vid vilken glasmaterialet börjar absorbera mikrovägsenergi varefter glasmaterialets temperatur ökas ytterligare genom att energi från mikrovàgor, som pà sin väg mot mikrovàgs- 10 15 20 25 30 b.) U"| 520 817 7 absorberaren passerar igenom glasmaterialet, absorberas av glasmaterialet. Detta har den fördelen att mikrovågor- na absorberas av mikrovågsabsorberaren vilken i sin tur förvärmer glasmaterialet. Då glaset värmts upp till en temperatur, vid vilken det absorberar mikrovågor, absor- beras mikrovågorna istället av glasmaterialet, varvid uppvärmningen av mikrovågsabsorberaren automatiskt minskas i samma takt som förvärmningen ej längre behövs.

En stor fördel är att mikrovågorna värmer själva glas- materialet, och inte behållaren. Detta minskar värme- belastningen på behållaren och också energiförlusterna då den högsta temperaturen inte kommer att uppmätas på be- hållarens utsida utan inuti densamma.

Behållaren har en mittpunkt i vertikal led, varvid mikrovågsstrålningen från åtminstone två magnetroner företrädesvis riktas mot en fokuseringspunkt, som är belägen under ovan nämnda mittpunkt i vertikal led, var- vid den höga värmen vid fokuseringspunkten medför att smält glasmaterial omblandas genom att det varmare glas- materialet vid fokuseringspunkten stiger uppåt. Detta har den fördelen att smältan omblandas varvid skiktning und- viks.

Behållaren har en mittpunkt i horisontell led, var- vid mikrovågsstrålningen från åtminstone två magnetroner företrädesvis riktas mot en fokuseringspunkt, som är be- lägen vid behållarens mittpunkt i horisontell led, varvid den höga värmen vid fokuseringspunkten medför att smält glasmaterial omblandas genom att det varmare glasmateria- let vid fokuseringspunkten stiger uppåt och att svalare glasmaterial strömmar nedåt längs behållarens väggar.

Detta medför att smält glasmaterial omblandas på ett mycket gynnsamt sätt samtidigt som energi sparas eftersom glassmältan vid behållarens väggar har något lägre tempe- ratur än i mitten. Möjliga föroreningar kommer även att anrikas vid behållarens väggar vilket är fördelaktigt eftersom glasmassa ofta tas upp från ytan vid behållarens mittpunkt i horisontell led för vidare bearbetning. 10 15 20 25 30 b.) UI 520 817 8 Lämpligen inställs glasmaterialets temperatur genom att en eller flera av ett flertal magnetroner slàs till och frän. En magnetron fungerar bäst dä den arbetar vid en specifik effekt. Styrning av den totala effekt som tillförs glasmaterial och mikrovägsabsorberare, och där- med dessas temperatur, fungerar smidigt och enkelt om ett flertal magnetroner är kopplade till en gemensam tempe- raturstyrning som slår till det nödvändiga antalet mag- netroner, vilka var och en arbetar vid sin specifika effekt.

Med fördel värms glasmaterialet av mikrovàgsabsorbe- raren till en temperatur av cirka 500-1000°C, och sedan, genom absorption av mikrovägsenergi, till en temperatur över smälttemperaturen, ca 1200-l500°C, varefter den tillförda mikrovàgsenergin inställs sä att temperaturen i glasmaterialet sjunker till ca 950-llOO°C, varefter glas- material tas ut ur behållaren för vidare bearbetning.

Detta sätt ger en mycket bra glasmassa som exempelvis kan munbläsas eller pä annat sätt vidarebearbetas.

Med hjälp av sättet eller anordningen enligt före- liggande uppfinning kan säledes alster av glas, som är högrent, framställas. Sättet och anordningen är smidiga och enkla och har läg energiförbrukning varför glaset som framställts fär ett làgt pris. Tack vare den mycket làga föroreningsgraden, vilken beror av värmningen med mikro- vàgor samt mikrovàgsabsorberaren och dess barriär, kommer glaset att vara högrent, vilket är fördelaktigt såväl vid framställning av bruks- och konstglas, säsom dricksglas, skälar, tallrikar, glasskulpturer etc, som vid framställ- ning av glas för tekniska tillämpningar, såsom linser, kyvetter, fönster och optiska fibrer. speglar, prismor, Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer i fortsättningen att beskrivas ytterligare med hjälp av tvä utföringsexempel och under hänvisning till bifogade ritningar.

Fig l är en tvärsektion och visar en ugn enligt uppfinningen sedd frán sidan. 10 15 20 25 30 Lp UI 520 817 9 Fig 2 är en planvy och visar ugnen uppifrån.

Fig 3 är en detaljförstoring och visar en magnetron.

Fig 4 är en detaljförstoring och visar schematiskt mikrovågornas strålgångar i en behållare.

Fig 5 är en schematisk tvärsektion och visar en Vanna sedd uppifrån.

Fig 6 är en tvärsektion längs linjen VI-VI i fig 5 och visar från sidan en vanna enligt uppfinningen.

Beskrivning av föredragna utföringsformer I fig 1 visas en ugn 1, som har en behållare 2, även kallad degel, av ett standard silikatmaterial som används inom glas- för glasmaterial 3. Behållaren 2 är utförd industrin, vilket material år genomslåppligt för mikro- vågor. Glasmaterialet 3, som inryms i ett parti 3' av behållaren 2, glas. Under behållaren 2 är en mikrovågsabsorberare 4 an- kan exempelvis vara glasmång eller krossat ordnad, vilken innefattar kiselkarbidpartiklar med en partikelstorlek av omkring 1 mm. En barriär 5 skyddar mikrovågsabsorberaren 4 mot att lösas upp av glasmateria- let 3. Be- hållaren 2 och mikrovågsabsorberaren 4 år isolerade av Barriären 5 utgörs av behållarens 2 botten 5'. ett tjockt lager isolering 6, som är av en typ som tål höga temperaturer och som absorberar endast lite eller ingen energi från mikrovågor. Mikrovågorna avges av mag- netroner 7 och leds igenom vågledare 8 mot mikrovågs- absorberaren 4. Ovanpå ugnen 1 ligger ett isolerat lock 9. Locket 9 kan lyftas av varvid glasmaterial 3 kan till- föras. Då locket 9, eller del av detta, lyfts av kan smälta tas upp och ut, exempelvis med en glasblåsarpipa, för vidare bearbetning, exempelvis genom munblåsning.

Isoleringen 6 och locket 9 är på ugnens 1 utsida försedda med höljen 10 av metall. Metallhöljena 10 hindrar mikro- vågor från att nä ugnens 1 omgivning.

Tjugofyra stycken magnetroner 7 är placerade kring behållaren 2. En kylkåpa 11, vilken i fig 2 delvis tagits bort, kapslar in magnetronerna 7 och leder kylluft från en (ej visad) fläkt till magnetronerna 7. lO 15 20 25 30 0,) UI 520 817 10 I fig 3 visas en transformator 12 som levererar ström vid hög spänning till magnetronen 7. Även transfor- matorn 12 kyls av kylluft i kylkåpan 11. Magnetronen 7 har en antenn 13 som avger mikrovågor. En vàgledare 8 leder mikrovågorna i den önskade riktningen, dvs mot mikrovågsabsorberaren 4. Vågledaren 8 är ihålig och fram- ställd av metallplåt, för att mikrovågsstrålning ej skall släppas ut till omgivningen utan ledas i önskad riktning.

Höljet 10 har vid vägledarens 8 nedre del en öppning 14, som har väsentligen samma tvärsnitt som vågledaren 8, genom vilken öppning 14 mikrovågorna leds mot mikrovågs- absorberaren 4.

Fig. 4 visar schematiskt två mikrovågsstrålar 15, 16 som avges av två mittemot varandra belägna magnetroner 7.

Strålens 15, 16 vinkel A mot ett horisontalplan H är 45°. 16 passerar igenom isoleringen 6 och behål- 2:1, Strålarna 15, larens 2 väggar 2', fortsätter igenom glasmaterialet som utgörs av behållarens Strålen 15, 3, passerar igenom barriären 5, 2 botten 5', och när mikrovågsabsorberaren 4. 16 passerar igenom glasmaterialet 3 under en sträcka S.

Sträckan S är så anordnad att, då glasmaterialet 3 har uppnått full absorption av mikrovågor, huvuddelen av mikrovågssträlningen absorberas av glasmaterialet 3 och ingen eller endast en liten del när mikrovågsabsorberaren 4.

Ett flertal strålar 15, 16 från ett flertal mag- netroner 7 skär varandra i en gemensam fokuseringspunkt F. Fokuseringspunkten F är belägen under behållarens 2 mittpunkt i vertikal led VM. Fokuseringspunkten F är be- lägen vid behällarens 2 mittpunkt i horisontell led HM.

Då glasmaterial 3 skall smältas måste en behållare 2 först värmas. i form av en degel, som från början är tom, Behållaren 2 kräver långsam temperaturökning, omkring 10-20°C/h, (ej visat) för att den ej skall spricka. Ett styrsystem mäter temperaturen i behållaren 2 och slår till lämpligt antal magnetroner 7. Mikrovägornas energi absorberas av en mikrovàgsabsorberare 4 och avges sedan lO l5 20 25 30 (JJ U'1 520 817 ll som värme, vilken strålar igenom en barriär 5, som skyd- dar mikrovàgsabsorberaren 4 mot att nedbrytas av glas- materialet 3, och värmer behållaren 2.

Då behàllarens 2 temperatur har stigit till ca llOO°C fyller man på glasmaterial till ungefär halva behàllarens 2 volym. Detta för att undvika överkokning.

Glasmaterialet värms av den varma behållaren 2 till ca 800°C varvid glasmaterialet 3 börjar absorbera energin från mikrovågorna. I takt med att glasmaterialet 3 absor- berar allt mer av strålningen sjunker mikrovågsabsorbera- rens 4 temperatur och glasmaterialet 3 blir den varmaste komponenten i ugnen. Allra varmast blir det vid fokuse- ringspunkten F. Temperaturen vid denna punkt kan vara ca l50°C högre än vid behàllarens 2 väggar 2', 2". Glas- materialet 3 värms till önskad temperatur genom att tem- peraturstyrningen slår till lämpligt antal magnetroner 7.

Glasmaterialet 3 smälts vid ca 1200-l400°C. Ytterligare glasmaterial 3 tillförs efterhand i en takt som gör att temperaturchocker i behållaren 2 undviks. Smält glas- material 3 vid fokuseringspunkten F stiger uppåt och svalare glasmaterial 3 sjunker nedåt längs behàllarens 2 väggar 2',2". Härigenom omblandas det smälta glasmate- rialet 3 samtidigt som möjliga föroreningar anrikas vid behàllarens väggar 2', 2". En ytterligare värmning till 1400-l500°C, föras i syfte att befria smältan från gasblàsor. Glas- s k blanksmältning eller luttring, kan ut- massan får sedan svalna något till arbetstemperatur, ca 950-llOO°C. Då glasmaterial 3 skall tas ut ur behålla- ren 2 stängs magnetronerna 7 eventuellt av under en kort period, för att mikrovågor inte ska spridas ut ur ugnen 1, locket 9 öppnas och glasmaterial 3 tas upp ur behålla- ren 2 med hjälp av exempelvis en glasblåsarpipa. De alster av glas (ej visade) som framställs har förutsätt- ningar att ha mycket hög renhetsgrad då glasmaterialet 3 ' ^ åts av föroreningar från bränsle, elektro- a der eller mikrovågsabsorberare. 10 15 20 25 30 LU U'1 520 817 l2 Enligt en annan föredragen utföringsform används mikrovågorna för att värma en ugn av en typ som kallas Vanna 201, såsom visas i fig 5. Vannor 201 används för kontinuerlig smältning av glasmaterial 203, varvid glas- material 203 kontinuerligt tillsätts i en ände av vannan 201 och smälta tas ut i en annan. Glasmaterialet 203 tillförs sålunda i en inmatningsöppning 220. Glasmateria- let 203 smälter i en insmältningszon 221 och blanksmälts sedan i en luttringszon 222. Glasmaterialet 203 rinner vidare till en arbetsvanna 223 varifrån det tas ut genom ett uttag 224 för vidare bearbetning. Vannan 201 har en långsträckt behållare 202, såsom visas i fig. 6, vilken är framställd pä för fackmannen känt sätt och vilken in- rymmer glasmaterialet 203 i ett parti 203'. En mikrovågs- absorberare 204 är anordnad under behållaren 202 och skyddas mot glasmaterialet 203 av den barriär 205 som ut- görs av behållarens 202 botten 205'. Behållaren 202 och mikrovågsabsorberaren 204 är isolerade av ett tjockt lager isolering 206, som är av en typ som tål höga tempe- raturer och absorberar endast lite eller ingen energi från mikrovågor. Mikrovågorna avges av magnetroner 207, som är placerade längs behållaren 202, och leds med hjälp av vågledare 208 igenom behållarens 202 väggar 202', glasmaterialet 203 och barriären 205 mot mikrovågsabsor- beraren 204. Ovanpå vannan 201 ligger ett isolerat tak 209. Behållaren 202, mikrovågsabsorberaren 204, isole- ringen 206 och taket 209 omges av höljen 210 av metall.

Metallhöljena 210 hindrar mikrovågor från att nå vannans 201 omgivning. Temperaturen i de olika zonerna 221, 222, 223, eller ifrån. Magnetronerna 207 är indelade i grupper, en styrs genom att ett antal magnetroner 207 slås till grupp för varje zon, så att en individuell temperatur kan ställas in i varje zon 221, 222, 223.

Det inses att en mängd modifieringar av de ovan be- skrivna utföringsformerna av uppfinningen är möjliga inom uppfinningens ram, såsom definierad av de efterföljande patentkraven. 10 15 20 25 30 LJ Ul 520 817 13 Således kan behållaren 2, 202 vara framställd i ett klot, rätblock med Speciellt har det flertal olika former, såsom cylinder, mera och av ett flertal olika material. visat sig att sättet och anordningen enligt uppfinningen ger betydligt mindre belastning på behållare av degeltyp.

Deglar, som är av en typ som ofta används vid studioglas- hyttor, har visats klara en snabbare uppvärmning, 25-30°C/h, och framförallt fler uppvärmningar från kallt tillstånd då de använts i en ugn enligt uppfinningen.

Traditionella glasbruksdeglar tål ej så snabb uppvärmning och är tidsödande att tillverka, då långa konditione- ringstider krävs, men är också mycket användbara i ugnar enligt uppfinningen. Även dessa utsätts för en betydligt lägre värmebelastning vid sättet enligt uppfinningen jäm- fört med kända förfaranden.

Mikrovågsabsorberaren 4 kan vara framställd av ett flertal olika material, som tål höga temperaturer och som har god absorption av mikrovågor. Generellt gäller att fasta och vätskeformiga material med dipolär molekyl- eller kristallstruktur, exempelvis kiselkarbid och många oxider, uppfyller det senare kravet. Material, såsom kiselkarbid, som innehåller kol i förening med något stabiliserande material, såsom kisel, har också i flera fall god absorption och hög temperaturtålighet. Ett exem- pel på en användbar oxid är aluminiumoxid, som innehåller Al2O3 och som har god temperaturtålighet och god absorp- tion av mikrovågor. Mikrovågsabsorberaren kan föreligga i form av ett block, partiklar eller rent av vätska. I de båda senare fallen används någon form av tråg för att hålla mikrovågsabsorberaren på plats.

Mikrovågsabsorberaren 4, 204 kan förutom att vara placerad under behållaren 2, 202 även vara placerad vid sidan om behållaren eller ovanpå den. Mikrovågsabsorbera- ren kan även vara indelad i ett flertal delar med olika placering.

Mikrovågsabsorberaren 4, 204 kan även värmas av en eller flera avdelade magnetroner, som endast värmer 10 15 20 25 30 b.) UW 520 817 14 mikrovågsabsorberaren och inte glasmaterialet.

Själva glasmaterialet kan sedan värmas av en annan grupp mag- netroner eller med hjälp av någon annan metod, induktion. exempelvis I det senare fallet kommer ugnen enligt upp- finningen att tjäna som en praktisk förvärmning för in- duktionsprocessen, vilken också kräver varmt för att fungera.

Barriären 5, 205, 4, 204 mot att lösas upp av glasmaterialet, glasmaterial som skyddar mikrovågsabsorberaren kan vara ut- förd på ett flertal olika sätt. Företrädesvis är barriä- ren en del av behållaren, ställd av ett material, och lermaterial, som motstår glasmaterialets Barriären kan därmed innefatta behållarens botten, eller, mindre föredraget, att baka in mikrovågsabsorberaren i en barriär, som ju ändå måste vara fram- såsom exempelvis olika silikat- påverkan. väggar dess lock. Det är också möjligt SOITI EXEITI- pelvis är framställd av ett silikat- eller lermaterial, och sedan helt eller delvis nedsänka detta paket i behål- laren. utgör del av behållaren.

Mikrovågsabsorberaren 4, närhet av behållaren 2, 202 och glasmaterialet 3, Barriären kan också vara en enskild del som inte 204 mäste placeras i sådan 203 att den avgivna värmen i stor utsträckning verkligen når be- hållare och glasmaterial. raren under behållarens botten är därför att Isoleringen 6, material som tål hög temperatur och som inte stora mängder aluminium.

Placering av mikrovågsabsorbe- föredra. 206 är lämpligen framställd av ett innehåller Isoleringsmaterial med stor an- del aluminium absorberar ofta ganska mycket av mikro- vågornas energi, vilket är oönskat. Ett exempel på ett användbart isoleringsmaterial är Carbolane från Saint- Gobain.

Magnetronernas 7, 207 storlek och antal efter mängden glasmaterial som skall värmas. --_'.-_,.-.1_ .-.._'~ .-...^.~._._'._'1'1¿_ -CJ-LVN-JAW-J- _'~¿.. ALA.. _..~_-Li.._.J.-\ Vlbal. bLfi DLJCLJLCLLL LULQClClflbigL. Clbl. ClllVQllblCl av standardstorlek, exempelvis sådana med en 700 W, vilka används i mikrovågsugnar. Dessa anpassas Det har lagnetron^r effekt kring är lätta att l0 15 20 25 30 b) U'l 520 817 15 få tag på och är billiga i inköp. Det faktum att man måste använda ganska många magnetroner har den fördelen att styrning av temperaturen med till- och frånslag av magnetroner ger mycket bra precision i temperaturinställ- ningen. Det är också möjligt att byta trasiga magnetroner under drift.

Vägledarens 8 dimensioner anpassas lämpligen efter den våglängd som genereras av magnetronen 7. I det aktuella fallet är vågledarens 8 tvärsnitt lämpligen omkring 90 mm brett och 30 mm högt. Stora variationer av dessa mått är dock möjliga utan att effekten försämras nämnvärt.

Locket 9 kan utföras på en mängd olika sätt och det kan även vara försett med en öppning. Öppningens storlek, riktning, öppningsanordning mm kan anpassas efter ugnens placering, storlek och användningsområde så att glasmate- rial enkelt kan tas ut ur ugnen.

Kylluftskanalen 11 transporterar bort en del över- skottsvärme från magnetroner och transformatorer. Den därmed uppvärmda luften är väsentligen ren och kan an- vändas för uppvärmningsändamål.

Höljet 10, och då ha såväl strålskyddande som uppbärande funktioner, 210 kan antingen vara relativt kraftigt, eller också utgöras av tunn plåt eller ett galler och då endast avskärma mikrovågsstrålning från omgivningen.

Stràlarna 15, 16 från magnetronerna 7, 207 kan in- riktas i olika vinklar. Företrädesvis riktas strålarna bort från den del av behållaren där glasmaterial tas ut för vidare bearbetning. Vid behållare där glasmaterialet tas ut i den övre änden riktas strålarna nedåt i 10-90° vinkel, mera föredraget 30-60° vinkel.

Fokuseringspunkten F befinner sig företrädesvis i behållarens nedre parti. Fokuseringspunkten kan även ligga under behållarens botten. r~1_;_1_._1_ _4_¿_ --:.'._-._._... ..'|._.._.._..._4...__-_._'1,_¿_ 'x nn-x DQLLCL, GLLL, VCLL Id. QLQDIHCLLCLLGLLCL. _), LUJ på ett flertal olika sätt. Vid det ovan beskrivna sättet uppvärms behållaren först till hög temperatur av mikro- 520 817 l6 vågsabsorberaren och sedan tillsätts glasmaterialet som värms av den varma behållaren (och mikrovågsabsorbera- ren). Alternativt påbörjas uppvärmningen av behållaren 2, 202 med glasmaterial 3, 203 i behållaren från början. I detta fall värms glasmaterialet mer direkt av mikrovågs- absorberaren.

Claims (17)

lO l5 20 25 30 35 520 817 l7 PATENTKRAV 203), såsom glas eller glasmäng, med hjälp av mikrovågor, vilken ugn

1. Ugn för smältning av glasmaterial (3; (1; 201) har en behållare (2; 202), som är anordnad att inrymma glasmaterialet (3; 203), och organ (7; 207) för utsändande av mikrovågor , k ä n n e t e c k n a d av att den har en mikrovågsabsorberare (4; 204), vilken 205) 203), varvid mikrovågsabsorberaren (4; skyddas av en barriär (5; mot att nedbrytas av glas- materialet (3; 204) är anordnad att uppta mikrovågornas energi och att avge denna energi som värme till glasmaterialet (3; 203).

2. Ugn enligt krav 1, vid vilken behållaren (2; 202), som är framställd av ett material som är genom- släppligt för mikrovågor, har ett parti (3'; 203'), som innehåller glasmaterialet (3; 203), varvid mikrovågorna på sin väg mot mikrovägsabsorberaren (4; 204) åtminstone delvis passerar genom en del av ovan nämnda parti (3'; 203').

3. Ugn enligt något av ovanstående krav, vid vilken (7; 207) 207), som är anordnade att generera mikrovågorna, varvid våg- ledare (8; 208) minstone två magnetroner (7; (F). organen är åtminstone två magnetroner (7; är anordnade att rikta effekten från åt- 207) mot en fokuseringspunkt

4. Ugn enligt krav 3, vid vilken behållaren (2; 202) har en mittpunkt i vertikal led (VM), varvid fokuserings- punkten (F) är belägen under denna mittpunkt i vertikal led (VM).

5. Ugn enligt krav 3 eller 4, vid vilken behållaren (2; 202) har en mittpunkt i horisontell led (HM), varvid fokuseringspunkten (F) befinner sig vid denna mittpunkt i horisontell led (HM).

6. Ugn enligt krav 2, vid vilken mikrovågsstrålning- en under en sträcka (S) passerar igenom glasmaterialet (3; 203), är så anordnad att huvud- varvid sträckan (S) lO 15 20 25 30 u: UI 520 s¶?ïf§§1jiä;,^«: l8 delen av strålningen är absorberbar av det smälta glas- materialet (3; 203).

7. Ugn enligt något av ovanstående krav, vid vilken 207) mikrovågsstrålningen från den riktas nedåt i en vinkel A av 10-90°, H. åtminstone en magnetron (7; är så anordnad att mera föredraget 30-60°, mot horisontalplanet

8. Ugn enligt något av ovanstående krav, vid vilken mikrovågsabsorberaren (4; 204) är framställd av ett mate- rial, som är så anordnat att det har god absorption av mikrovågor och tål höga temperaturer.

9. Ugn enligt krav 8, vid vilken mikrovågsabsorbera- 204)

10. Ugn enligt krav 9, ren (4; är framställd av kiselkarbid. vid vilken kiselkarbiden är partikelformig och har en partikelstorlek som är 0,2-4 mm, företrädesvis ca 1 mm, 202)

11. Ugn enligt krav 8, vid vilken mikrovågsabsorbe- för att ge en maximal uppvärmning av behållaren (2; på ca 1400-1500°C. raren (4; 204) är framställd av aluminiumoxid.

12. Sätt att smälta ett glasmaterial (3; 203), såsom glas eller glasmäng, med hjälp av mikrovågor, k ä n - av att mikrovågornas energi upptas av 204), mot att nedbrytas av glasmaterialet (3; n e t e c k n a t en mikrovågsabsorberare (4; 205) som skyddas av en barriär (5; 203), varvid energin sedan avges som värme till glas- materialet (3; 203), som inryms i en behållare (2; 202).

13. Sätt enligt krav 12, vid vilket glasmaterialet (3; 203) värms av mikrovågsabsorberaren (4; 204) till åtminstone en temperatur vid vilken glasmaterialet (3; 203) börjar absorbera mikrovågsenergi varefter glas- 203) att energi från mikrovågor, 204) materialets (3; temperatur ökas ytterligare genom som på sin väg mot mikrovågs- passerar igenom glasmaterialet (3; 203).

14. Sätt enligt något av krav 12-13, vid vilket be- hållaren (2; 202) (VM), varvid mikrovågsstrålningen från åtminstone två magnetrö- absorberaren (4; 203), absorberas av glasmaterialet (3; har en mittpunkt i vertikal led lO l5 2O 25 30 520 817 19 ner (7; 207) riktas mot en fokuseringspunkt (F), som är belägen under ovan nämnda mittpunkt i vertikal led (VM), varvid den höga värmen vid fokuseringspunkten (F) medför 203) 203) att smält glasmaterial (3; omblandas genom att det varmare glasmaterialet (3; vid fokuseringspunkten (F) stiger uppàt.

15. Sätt enligt något av krav 12-14, vid vilket be- hällaren (2; 202) (HM), varvid mikrovägsstràlningen från ätminstone två 207) (F), som är belägen vid behällarens mittpunkt i horisontell har en mittpunkt i horisontell led magnetroner (7; riktas mot en fokuseringspunkt led (HM), varvid den höga värmen vid fokuseringspunkten 203) omblandas 203) stiger uppåt och att svalare glasmate- 202) (F) medför att smält glasmaterial (3; genom att det varmare glasmaterialet (3; vid fokuse- ringspunkten (F) rial (3; 203) strömmar nedàt längs behàllarens (2; väggar (2', 2"; 202').

16. Sätt enligt nàgot av krav 12-15, vid vilket 203) eller flera av ett flertal magnetroner (7; temperatur inställs genom att en 207) glasmaterialets (3; slàs till och frän.

17. Sätt enligt nägot av krav 12-16, vid vilket glasmaterialet (3; 203) (4; 204) värms av mikrovàgsabsorberaren till en temperatur av ca 500-1000°C, och sedan, genom absorption av mikrovägsenergi, värms till en tempe- Ca l200-l500°C, den tillförda mikrovàgsenergin inställs så att tempera- ratur över smälttemperaturen, varefter turen i glasmaterialet sjunker till ca 950-1100°C, 203) Vär- efter glasmaterial (3; tas ut ur behållaren (2; 202) för vidare bearbetning.