CZ134095A3 - Defibering process of optically dense glass melts and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu defibrace opticky hustých sklovin, například skloviny z čediče, tryskacím procesem, při kterém se sklo roztaví a sklovina se zavede do defibračních agregátů přívodním kanálem a následným rozdělovacím kanálem vypouštěcími otvory a sklovina se zahřeje od povrchu.

Vynález , se dále týká zařízení ke provádění způsobu definovaného výše pro defibraci opticky hustých sklovin z čediče tryskacím procesem, obsahujícího přívodní ústrojí pro taveninu a defibrační agregáty a následný rozdělovači kanál s výstupními otvory do defibračních agregátů, kde se sklovina zahřívá od povrchu.

Dosavadní stav techniky

Způsob a zařízení typu uvedeného výše byly z praxe známy řadu let a byly používány pro výrobu minerální vlny. Pro zamezení ochlazení proudu skloviny k defibračním agregátům nebo tryskám, které jsou obvykle v lineárním uspořádání, se sklovina zahřívá od povrchu, což se obecně provádí horkým plynem.

S ohledem na výsledné rozdělení teploty v proudu skloviny je významné, že přenos tepla zářením je mnohem nižší u opticky hustého skla nebo přibližně hustého skla než u čirého skla. S opticky hustým sklem, které zahrnuje taveninu čediče, přenos tepla ke dnu přívodního ústrojí se ponejvíce děje vedením tepla. Výsledkem je, že nastane značně velký rozdíl teplot v tavenině mezi povrchem taveniny a dnem přívodního ústrojí, kterýžto rozdíl je závislý na jakosti izolace dna přívodního ústrojí a tento rozdíl opět závisí na jakosti izolace dna ve přívodním ústrojí, nebo spíše přívodního kanálu. Z praxe tedy vyplývalo, že tavenina proudící přívod-1-2nim kanálem má svislý teplotní gradient až do 20° na 1 cm výšky taveniny. Tento vysoký teplotní gradient ovlivňuje chování proudu taveniny způsobené tepelně závislou změnou viskozity. Průběh svislé rychlosti proudu taveniny tudíž stoupá, takže tavenina u horní oblasti přívodního kanálu, která je ohřívána shora, proudí rychleji než tavenina u dna přívodního kanálu.

Kromě toho hmota proudící přívodním kanálem sama o sobě ovlivňuje rozdělení teploty. Při vysokém průtoku skloviny přívodním kanálem je výše uvedený teplotní gradient nižší, což je způsobeno kratším prodlením uvnitř přívodního kanálu. Nicméně svislý teplotní gradient roste směrem ke dnu přívodního kanálu.

Výsledek výše uvedených vlivů je, že defibrační agregáty obvykle umístěné v lineárním uspořádání, jsou napájeny taveninou různé teploty. Rozdíly teplot v tavenině vyskytující se v defibračních agregátech jsou mnohdy tak vysoké, že činnost prvního defibračního agregátu je přerušena nespojitostí proudu taveniny následkem poklesu teploty směrem ke dnu, zatímco poslední defibrační agregát obvykle pracuje na mezi maximálního proudu následkem přehřátí. Zjištěné rozdíly průchodu mohou být až 100 % . To má potom za následek rozdíly jakosti vyráběné vlny postupnými defibračnírai agregáty, například tryskacím procesem, což je nepřípustné.

V minulosti byly prováděny pokusy rozřešit výše uvedený problém nespojité činnosti prvního defibračního agregátu přerušováním proudu taveniny rozličnými způsoby. Tak například patentový spis DE-C 29 35 416 navrhuje zařízení pro rovnoměrné ohřívání proudu taveniny ve přívodním ústrojí, kde jsou uspořádána elektrická ohřívací ústrojí vedená proudem taveniny pro zajištění vodorovné rovnováhy teplot ve přívodním ústrojí. Elektrická energie se někdy vede přímo taveninou. Nicméně vlivem rozdílných teplot má tavenina různé vodivosti, její vodivost roste s vyšší teplotou. Tavenina mající primárně vyšší teplotu je potom stále dále zahřívána, což je právě

-2-3to, co má být zamezeno. To působí proti homogenizaci teploty, takže svislý teplotní gradient je v široké míře zachován.

Předložený vynález je tedy založen na problému vytvoření způsobu a zařízení pro defibraci opticky hustých sklovin, například taveniny z čediče, tryskacím procesem nebo jinak, kde homogenizace teploty taveniny nastává v oblasti před defibračními agregáty, takže svislý teplotní gradient je v široké míře potlačen.

Podstata vynálezu

Vynález řeší výše uvedený problém tím, že vytváří způsob defibrace opticky hustých sklovin, například taveniny z čediče, tryskacím procesem, při kterém se sklo roztaví a sklovina se zavede do defibračních agregátů přívodním kanálem a následným rozdělovacím kanálem vypouštěcími otvory a tavenina se zahřeje od povrchu, jehož podstata spočívá v tom, že přívodní kanál nebo tavenina je na straně dna udržována teplou alespoň v oblasti přilehlé k rozdělovacímu kanálu pro vyrovnání ztrát tepla. V rámci způsobu podle předloženého vynálezu bylo také zjištěno, že ztráty tepla způsobující výše uvedené problémy mohou být vyváženy jistým druhem aktivní izolace, zejména přídavným ohřevem oblasti dna přívodního kanálu způsobující ztráty tepla. Kapacita ohřevu dna je s výhodou navržena tak, aby se ve značné míře zamezila dolů směřující emise tepla ze přívodního kanálu.

Vynález dále vytváří zařízení ke provádění způsobu definovaného výše pro defibraci opticky hustých sklovin, například taveniny z čediče tryskacím procesem, obsahujícího přívodní ústrojí pro taveninu a defibrační agregáty a následný rozdělovači kanál s výstupními otvory do defibračních agregátů, kde se tavenina zahřívá od povrchu, jehož podstata spočívá v tom, že na straně dna přívodního kanálu alespoň v oblasti přilehlé k rozdělovacímu kanálu je uspořádáno alespoň jedno ohřívací ústrojí sloužící jako tepelná překážka nebo aktivní izolace.

-3-4V rámci předloženého vynálezu bylo zjištěno, že výše uvedený problém spočívá ve spádu teploty směrem ke dnu. V následujícím kroku bylo zjištěno, že tento problém může být od základu vyřešen ohřevem alespoň části dna přívodního kanálu v oblasti přilehlé k rozdělovacímu kanálu tak, že působí jako jistý druh aktivní izolace. To znamená ohřev v takovém rozsahu, aby se alespoň v široké míře zamezilo ochlazování směrem ke dnu v tavenině proudící přívodním kanálem, přestupem tepla. Konečně bylo zjištěno, že taková aktivní izolace působí podobně jako tepelná překážka proti proudu chladnější taveniny, protože když je zamezeno ochlazování v dostatečně velké oblasti dna přívodního kanálu, tavenina proudící rychleji vlivem rozdílu viskozit proudí ze střední nebo horní vrstvy ke dnu, zatímco chladnější, pomaleji proudící tavenina se více či méně zastaví na začátku pásma ohřevu. Následkem toho se získá svislá homogenizace teploty v tavenině bezprostředně před prvním defibračníra agregátem, takže je vyloučena nespojitost proudu taveniny z prvního defibračního agregátu zamezením nižší teploty taveniny vznikající v oblasti dna.

Zařízení podle předloženého vynálezu tudíž dosahuje svisle orientovaného kaskádovitého válcovacího účinku v tavenině, čímž se zajistí, že teplejší horní vrstvy taveniny rychle pronikají do směru dopravy. Protože jinak viskózní spodní vrstva se nemůže dále pomalu pohybovat napříč prvního, nebo dokonce několika defibračních agregátů nebo trysek, ale přímo se ohřívá před prvním defibračním agregátem vlivem ohřevu a kapalnění, je výše uvedený výraz tepelná překážka oprávněný.

Ohřívací ústrojí nárokované jako vynález by mohlo být s výhodou umístěno ve přívodním kanálu na jeho dnu, takže je přímo zaplavováno taveninou. Také by mohlo být vestavěno ve stěně přívodního kanálu, takže je stěnou chráněno a nemá tedy přímý dotyk s taveninou. Také je možno umístit ohřívací ústrojí pod přívodním kanálem, přednostně přímo v jeho vnější stěně, která je obvykle z keramického materiálu.

-4-5Ve srovnání s obvyklým zařízením uvedeného typu může být oblast přívodního kanálu obsahující ohřívací ústrojí vytvořena jako prodloužení obvyklého přívodního kanálu přilehlé k rozdělovacímu kanálu. Mezi přívodní kanál a rozdělovači kanál může být vložen nějaký druh ohřívací desky, přes kterou proudí proud taveniny ze přívodního kanálu do rozdělovacího kanálu.

Podle zvláštního návrhu ohřívacího ústrojí je zejména s ohledem na jednoduchou konstrukci možno vytvořit ohřívací ústrojí jako elektrické ohřívací ústrojí. Může to být ohřívací prvek přednostně vytvořený jako odporový ohřívací prvek, takže tento může být vytvořen jako odporový drát, ohřívací rezistor nebo trubkový ohřívací prvek. Zvláště když je ohřívací ústrojí umístěno ve přívodním kanálu na jeho dnu, doporučuje se použít trubkový ohřívací prvek, protože tento prvek následkem jeho souosého uspořádání tepelného vodiče je do značné míry chráněn proti vnějším vlivům vnější trubkou a v ní umístěnou keramickou izolací.

Pro zajištění dostatečně široké ohřívací cesty je výhodné umístit jeden nebo více ohřívacích prvků ve směru proudu taveniny, takže jejich minimální ohřívací kapacita alespoň do značné míry odpovídá emisi tepla ze přívodního kanálu směrem dolů. Jinak řečeno, ohřívací ústrojí ve formě přídavného ohřívacího ústrojí neslouží k počátečnímu ohřevu taveniny, nýbrž spíše k zamezení emise tepla do stěn přívodního kanálu nebo do okolí. Následkem toho by kapacita ohřívacího ústrojí měla být navržena tak, aby právě vyvážila emisi tepla do okolí.

Jsou různé možnosti pro výhodný návrh a vývoj podstaty předloženého vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkrese, kde jediný obrázek znázorňuje schematicky a v částečném podélném řezu jeden příklad provedení zařízení podle vynálezu pro de-5-6fibraci taveniny čediče nebo skloviny tryskacím procesem, při znázornění pouze přívodního ústrojí a prvního defibračního agregátu jakož i průběhu teploty v proudu taveniny.

Příklad provedení vynálezu

Zařízení podle vynálezu znázorněné na obrázku má přívodní ústrojí i a defibrační agregáty 2 nebo trysky. Přívodní ústrojí 1 obsahuje přívodní kanál 3 a následující rozdělovači kanál 4 s výstupními otvory 5. k defibračním agregátům 2. Šipky 6 naznačují, že tavenina 7 je zahřívána plynem od povrchu.

S přívodním kanálem 3. na straně dna je sdruženo ohřívací ústrojí 8. jako přídavné ohřívací ústrojí sloužící jako tepelná přepážka nebo aktivní izolace v oblasti přilehlé k rozdělovacímu kanálu. Ve znázorněném příkladu provedení je ohřívací ústrojí 8 vestavěno ve stěně 9 přívodního kanálu 3. Obrázek dále znázorňuje, že oblast přívodního kanálu 3. opatřená ohřívacím ústrojím 8. je vytvořena jako prodloužení 10 obvyklého přívodního kanálu 3 přilehlého k rozdělovacímu kanálu 4.

Ohřívací ústrojí 8. je navrženo jako elektrické ohřívací ústrojí, přesněji jako odporový ohřívací prvek. Dva odporové ohřívací prvky jsou umístěny postupně ve směru proudu taveniny. To vytváří dostatečnou ohřívací dráhu, přičemž kapacita ohřívacího ústrojí 8. je navržena tak, že v široké míře zamezuje emisi tepla směrem dolů z přívodního kanálu 3.

Obrázek dále znázorňuje proud 11 taveniny vyplývající z rozdílů viskozity rychleji proudící taveniny 7. V souhlase se znázorněným proudem 11 taveniny rychleji proudící tavenina ze středních nebo horních vrstev proudí kolem chladnějších oblastí taveniny 7 ke dnu, zatímco chladnější pomaleji prou» dici tavenina 7 se téměř zastaví na začátku ohřívacího poi vrchu nebo v oblasti ohřívacího ústrojí 8.. V zápětí nastane vyrovnání teplot v tavenině v oblasti před prvním defibračním agregátem 2, čímž se ve značné míře potlačuje dřívější svislý teplotní gradient. To účinně zamezuje nespojitost proudu taveniny 7 v oblasti prvního defibračního agregátu 2, takže

-6-Ίjsou vyloučeny rozdíly objemu taveniny u jednotlivých defibračních agregátů 2. Tím je nakonec zajištěna dostatečně homogenní jakost vyráběné vlny způsobem a zařízením podle předloženého vynálezu.

Nakonec budiž uvedeno, že předložený vynález není omezen na skleněné taveniny defibrované tryskacím procesem. Vynález i je možno také s výhodou použít se sklovinami defibrovanými takzvanou metodou TEL s použitím principu odstředivého bubnu.

-7/>1/

1
1		Ό
	r—	73
	>	Q5
r- Ί	C/í	2	(3
	—4
ί		CZ5	>
	O	Ο	σ
		ΓΠ»
	<
	—τ	Ο

CO ><

LO cn ► cn

C?
ο
czx
ο	OC

r<

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (9)

1. Zařízení pro deřibraci opticky hustých skleněných tavenin, například tryskáním z čedičové skleněné taveniny, které má plnicí ústrojí (1) pro taveninu a defibrační agregáty (2), přičemž plnicí ústrojí (1) má plnicí kanál (3) a následný rozdělovači kanál (4) s výstupními otvory (5) do defibračních agregátů (2), přičemž taveninu (7) je možno ohřát od povrchu, vyznačující se tím, že nejméně jedno ohřívací zařízení (3) sloužící jako tepelná bariéra nebo aktivní izolace je upraveno na dnové straně plnicího kanálu (3) nejméně v oblasti vedle rozdělovacího kanálu (4), přičemž ohřívací zařízení (8) je upraveno takovým způsobem nad dostatečně velkou oblastí dna plnicího kanálu a jeho tepelná kapacita je řízena tak, že je v tavenině způsobován vertikálně orientovaný, kaskádovitě se valící tok, který vede rychleji tekoucí taveninu ze středních nebo horních vrstev taveniny ke dnu a tak téměř zastavuje pomalu tekoucí taveninu v oblasti dna.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ohřívací ústrojí (8) je umístěno uvnitř plnicího kanálu (3) na jeho dnu.

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ohřívací ústrojí (8) je vestavěno v ostění (9) plnicího kanálu (3) .

4. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že ohřívací ústrojí (8) je vytvořeno jako elektrické ohřívací ústrojí s relativně malou kapacitou ohřevu.

5. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že oblast plnicího kanálu (3) , která má ohřívací ústrojí (8), je vytvořena jako prodloužení (10) konvenčního plnicího kanálu (3) vedle rozdělovacího kanálu (4) .

6. Zařízení podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že ohřívací ústrojí (8) je vytvořeno jako elektrické ohřívací ústrojí s jedním nebo více ohřívacími prvky tak, že má minimální kapacitu ohřevu dostatečně odpovídající emisi tepla z plnicího kanálu (3) směrem dolu.

7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že jsou upraveny nejméně dva ohřívací prvky, které jsou vytvořeny jako odporové ohřívací prvky a umístěny postupně ve směru toku taveniny.

8. Způsob defibrace opticky hustých skleněných tavenin, například tryskáním z čedičové skleněné taveniny, za použití zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, přičemž sklo je taveno a tavenina (7) plněna do defibračního agregátu (2) přes plnicí kanál (3) a následný rozdělovači kanál (4) skrz výstupní otvory (5), přičemž tavenina (7) je ohřívána z povrchu, vyznačující se tím, že plnicí kanál (3) nebo tavenina (7) je přes dostatečně velkou oblast dna plnicího kanálu (3) udržován, resp. udržována ohřátá na dnové straně nejméně v oblasti vedle rozdělovacího kanálu (4) tak, že je uvnitř taveniny způsobován vertikáně orientovaný, kaskádovititě se valící proud, který vede rychleji tekoucí taveninu ze středních nebo horních vrstev

9a taveniny ke dnu a tedy téměř zastavuje pcmalu tekoucí taveninu v oblasti dna.

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že kapacita dnového ohřevu je navržena tak, aby se dostatečně zamezilo emisi tepla ve směru dolu z plnicího kanálu (3).