CZ20004543A3 - Zařízení a způsob vytváření povlečeného proudu skloviny - Google Patents

Description

Zařízení a způsob vytváření povlečeného proudu skloviny

Oblast techniky

Vynález se týká přivádění proudu skloviny pro vytváření dávek nebo kapek skloviny pro výrobu skleněného zboží a zejména se týká způsobu a zařízení pro vytváření tak zvaného povlečeného proudu skloviny, ve kterém je vnitřní proud jádrové skloviny obklopen po obvodu vnější nebo povlakovou sklovinou.

Dosavadní stav techniky

V současné době již bylo navrženo vytváření povlečeného proudu skloviny pro výrobu skleněného zboží, majícího vrstvené části stěn. US-PS 4 740 401 a US-PS 5 855 640 například popisují techniku dodávání takového povlečeného proudu skloviny, ve kterém je proud jádrové skloviny, přicházející z prvního zdroje, veden nejméně jednou první hubicí. Ve svislém směru a v odstupu souose pod první hubicí je umístěna nejméně jedna druhá hubice, která je obklopena komorou propojenou s druhou hubicí dávkovači mezerou vytvořenou mezi první a druhou hubicí. Povlaková sklovina Se dodává vyhřívanou trubkou z druhého zdroje do komory, obklopující druhou hubici. Oba typy skloviny stékají působením vlastní tíže z prvního a druhého zdroje a protékají první a druhou hubicí tak, že z ústí druhé hubice vytéká povlečený proud skloviny. Povlečený proud skloviny se potom může odstřihovat konvenčními technikami pro vytváření jednotlivých povlečených kapek skloviny, které se potom dodávají k běžných sklářským tvarovacím strojům.

I když postupy popsané v uvedených spisech řeší některé problémy, vyskytující se u známých technik, zůstává potřeba dalších zlepšení. Stále se ještě vyskytují problémy například se zajištěním rovnoměrného rozložení tlouštky povlakové vrstvy skloviny kolem obvodu jádrového proudu skloviny. Zmíněné dokumenty uvádějí, že dimenze dávkovači mezery po obvodu hu·· ·· 9 • 0

0000 • ·

0··

0 0 0

0 0 0

0 0« • · · • Φ 000

0

0 000 000« biče jsou voleny tak, že zajišťují rovnoměrný odpor průtoku povlakové skloviny ve všech bodech po obvodu mezery. Ve výhodných provedeních, popsaných v uvedených dokumentech, rozměry každé mezery jak ve směru rovnoběžném se směrem vytékání povlečeného proudu skloviny, tak také kolmo na tento směr, jsou rovnoměrné po celém obvodu. Při aplikaci této techniky však bylo zjištěno, že povlaková sklovina potom v takovém případě může mít různou tloušťku, měnící se poměru až 2:1 kolem obvodu proudu povlakové skloviny. Počítačovým modelováním a měřením teploty se zjistilo, že rovnoměrná tloušťka je alespoň částečně závislá na tepelných Ztrátách a v důsledku toho na zvýšení viskozity povlakové skloviny, protékající komorou do dávkovači mezery.

US-PS 5 935 286 popisuje techniku nepřímého řešení problému dimenzování dávkovači mezery s nerovnoměrnou šířkou kolem obvodu hubice. Konkrétně je šířka dávkovači mezery ve směru kolmém ke směru protékání povlakové skloviny dávkovači mezerou (to znamená v axiálním směru pohybu povlečeného proudu skloviny) větší na straně dávkovači mezery, která je protilehlá ke vstupu povlakové skloviny do komory obklopující dávkovači mezeru. Takovým nerovnoměrným dimenzováním dávkovači mezery je dosaženo toho, že odpor proudu skloviny dávkovači mezerou je upraven tak, aby kompenzoval alespoň část větší délky dráhy skloviny komorou, aby se tak zlepšila rovnoměrnost odporu průtoku skloviny v celé dráze proudění skloviny komorou a dávkovači mezerou. Použitím této techniky se výrazně zvyšuje rovnoměrnost tloušťky povlakové skloviny, která tak kolísá jen v poměru řádově od 1,1:1 do 1,2;1.

I když se technikou popsanou v uvedených patentových spisech dosahuje zlepšení rovnoměrného rozložení vrstvy povlakové skloviny po obvodu proudu jádrové skloviny, zůstává potřeba dalších zdokonalení tohoto procesu. Například dávkovači mezera může být upravena pro povlakovou sklovinu se spe- 3

4 ·· 4 4 « 4 4 4

4 4 4 4

4 4 4 4 4

4 4 4 4

4444 44 44

4444 4 • · · · 4 4 • 4 4 4 4 4 • 4 4 4 · • · · · • 4 4 4 4 4 '· · cifickou teplotou a charakteristickými hodnotami tečení, ale není dostatečně vhodná pro povlakovou sklovinu, která má jinou nebo obecně vždy rozdílnou teplotu nebo vlastnosti určující její tečení. Proto je základním úkolem, vynálezu vyřešit způsob a zařízení pro dodávání povlečeného proudu skloviny, majícího vlastnosti popsané v uvedených patentových spisech, kterými by se dosáhlo rovnoměrné tlousřky vrstvy povlakové skloviny po obvodu proudu jádrové skloviny. Dalším úkolem vynálezu je vyřešit způsob a zařízení pro vytváření povlečeného proudu skloviny, kterými by se dosáhlo vyrovnávání tepelných ztrát v průběhu protékání povlakového skloviny prstencovou komorou do dávkovači mezery přímým dodáváním tepla do povlakové skloviny při jejím průtoku komorou, aby se tak dosáhlo udržování konstantní teploty skloviny a tím také její stálé viskozity v průběhu celého průtoku komorou a dávkovači mezerou.

Podstata vynálezu

Tyto úkoly jsou vyřešeny zařízením pro vytváření povlečeného proudu skloviny, majícího vnitřní jádrovou sklovinu, obklopenou vnější povlakovou sklovinou, obsahujícím první hubici pro příjem jádrově skloviny z prvního zdroje a hubicový prstenec š vytvořenou druhou hubicí umístěnou svisle pod první hubicí a souose s ní. Druhá hubice je obklopena komorou, propojenou s druhou hubicí dávkovači mezerou vytvořenou mezi první a druhou hubicí. Povlaková sklovina je ' dodávána z druhého zdroje do komory, přičemž óbě skloviny stékají působením vlastní tíže z prvního a druhého zdroje a protékají hubicemi pro vytvoření povlečeného proudu skloviny. Podstata vynálezu spočívá v tom, že pod hubicovým prstencem je umístěn topný prstenec ze žárovzdorného materiálu, obsahující nejméně jeden topný článek, uložený v žárovzdorném materiálu topného prstence. Elektrické články jsou umístěny na vnější straně komory pro povlakovou sklovinu a dodávají teplo do povlakové skloviny protékající komorou do dávkovači mezery. Topný prs·· ···· • · · • · ··· • · · · ·· ·· tenec je ve výhodném provedení vynálezu uložen vespod a je v přímém kontaktu s hubicovým prstencem pro zajištění dobrého přestupu tepelné energie přes hubicový prstenec do skloviny v komoře.

V dalším výhodném provedení vynálezu je v topném prstenci uložen nejméně jedno teplotní čidlo pro měření teploty topného prstence a řídicí ústrojí připojené k nejméně jednomu teplotnímu čidlu pro volitelný přívod elektrické energie k nejméně jednomu topnému prvku. V konkrétním výhodném provedení vynálezu zařízení obsahuje skupinu topných článků a odpovídající počet teplotních čidel uložených topném prstenci. Topné články ve formě topných cívek mohou být zapojeny paralelně na společný řídicí obvod nebo mohou být připojeny k odpovídajícím dílčím řídicím obvodům pro regulování teploty podle signálů přiřazených teplotních čidel pro oddělené dodávání tepelné energie do několika samostatných topných článků. Dávkovači mezera může mít rovnoměrné dimenze po celém svém obvodu nebo má ve výhodnějším provedeni nerovnoměrné dimenze podobně jako u některých ze známých zařízení, popsaných v citovaných patentových dokumentech. Působením regulovaného množství tepelné energie na povlakovou sklovinu při jejím průtoku komorou, kombinovaným s vytvořením nerovnoměrně široké dávkovači mezery, je možno zlepšit rovnoměrnost tloušťky povlakové skloviny po obvodu povlečeného proudu skloviny.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. 1 svislý schematický řez systémem pro dodávání skloviny, obr. 2 svislý řez částí systému z obr. 1, obsahující hubicové prstence, topný prstenec a dávkovači mezeru, zobrazený ve zvětšeném měřítku, obr. 3 půdorysný pohled na topný prstenec z příkladů zobrazených na obr. 1 a 2, ·· ·· ···· • « * • · ·«·

9 9 9

9 9

999 obr. 4 a 5 svislé řezy topným prstencem, vedené rovinami 4-4 a 5-5 z obr. 3, obr. 6 axonometrický pohled na formu pro odlévání topného prstence z obr. 3 až 5 a obr. 7 schematické zobrazení řídicího obvodu pro přívod elektrické energie do topného prstence v zařízení zobrazeném na obr. 1 až 5.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn systém 10 pro dodávání dvouvrstvého povlečeného proudu skloviny, obsahující první předpecí 12 přivádějící jádrovou sklovinu pro vytvoření jádra dvouvrstvého proudu skloviny do hlavy 14 dávkovače, opatřené na svém spodním konci otvorem 16. Hlava 14 dávkovače je obklopena ochranným pouzdrem 18, vytvořeným zejména z nemagnetického kovu, například z nerezové oceli. Výtok skloviny z hlavy 14 dávkovače výtokovým otvorem 16 je regulován trubkou 20, přičemž sklovina vytéká z výtokového otvoru 16 do nejméně jedné jedné první hubice 22 vytvořené v horním hubicovém prstenci 24 pod hlavou 14 dávkovače. Pod horním hubicovým prstencem 24 je umístěn spodní hubicový prstenec 26 obsahující nejméně jednu druhou hubici 28, umístěnou pod první hubicí 22 nebo prvními hubicemi 22 souose s nimi. Druhá hubice 28 je obklopena prstencovou komorou 30 vytvořenou mezi oběma hubicovými prstenci 24., 26. Prstencová komora 30 je propojena s druhou hubicí 28 obvodovou odměřovací mezerou nebo odměřovacím prostorem mezi hubicemi 22, 28. Prstencová komora 30 je spojena bočním průchodem 32 a přívodní trubkou 34 s otvorem 36 na spodním konci druhé hlavy 38 dávkovače povlakové skloviny. Druhá hlava 38 dávkovače obsahuje regulační trubka 40 pro regulování průtoku povlakové skloviny a je napojena na druhé předpecí 42 obsahující poblakovou-sklovinu. Přívodní trubka 34 je odporově zahřívána řídicím elektronickým ústrojím 44 pro udržování průtoku tekuté skloviny do prstencové komory 30. Tyto části systému 10, popsané v předchozí části, jsou ·· .···· • φ · • * ··· · · • · · • · · * · · ··

4 9 «

• · ’ · 9 4

444 4 49 4

4 4 4

4 4 4

4 4 4

4 4 4

44 stejné jako u systému popsaného v US-PS 5 885 640.

Podle vynálezu je pod spodním hubicovým prstencem 26 umístěn topný prstenec 46. Horní povrch topného prstence 46 má tvar přizpůsobený pro těsné dosednutí na spodní plochu spodního hubicového prstence 26 pro zajištění zvýšeného přestupu tepelné energie ze spodního hubicového prstence 26 do prstencové komory 30 a bočního průchodu 32.. Topný prstenec 46 obsahuje nejméně jeden topný článek 48 uložený v žárovzdorném materiálu, například keramickém materiálu, ze kterého je vytvořen také horní hubicový prstenec 24 a spodní hubicový prstenec 26. V tomto výhodném příkladném provedení vynálezu, zobrazeném na výkresech, obsahuje topný článek 48 tři topné prvky nebo topné cívky 48a, 48b, 48c, které jsou uloženy v žárovzdorném materiálu topného prstence 46 při jeho odlévání. Každá topná cívka 48a, 48b, 48c je opatřena dvojicí přívodních kabelů 50a, 50b, 50c pro připojení k vnějšímu elektrickému řídicímu obvodu 54 (obr. 7) pro topný článek 48. Jak je patrno z obr. 4 až 6, jedna topná cívka 48a je umístěna pod bočním přívodem 32 povlakové skloviny a pod sousední částí prstencové komory 30., zatímco další topné cívky 48b, 48c jsou umístěny pod oběma bočními polovinami prstencové komory 30.. Obr. 6 zobrazuje v axonometrickém pohledu formu pro odlévání topného prstence 46, přičemž topné cívky 48a, 48b, 48c jsou uloženy v dutině formy a vedeny kolem příslušných kolíků ještě před nalitím keramického materiálu do formy. V topném prstenci 46 je uložena skupina jednotlivých teplotních čidel 52a, 52b, 52c, umístěných v těsných blízkostech přiřazených topných cívek 48a, 48b, 48c. Při tomto uspořádání zjišťuje každé teplotní čidlo 52a, 52b, 52c teplotu topného článku 48 těsně vedle každé topné cívky 48a, 48b, 48c. Topné cívky 48a, 48b, 48c jsou výhodně umístěny těsně u horní plochy topného prstence 46, takže se nacházejí ve smontovaném stavu v dotyku se spodní stranou spodního hubicového prstence 26.

·· • · ·· ···· • · ·

• *··· • · · · ·· ··

Obr. 7 znázorňuje elektronický řídicí obvod 54, obsahující jednotlivé dílčí řídicí obvody 54a. 54b, 54c pro regulování teploty, spojené s příslušnými topnými cívkami 48a, 48b, 48c a teplotními čidly 52a, 52b, 52c. Každý dílčí řídicí obvod 54a, 54b, 54c přijímá příslušná vstupní data z ručního nebo automatizovaného řídicího ústrojí pro nastavení požadované teploty v příslušných topných cívkách 48a, 48b, 48c jako funkce rozdílu mezi požadovanou teplotou a skutečnou teplotou naměřenou příslušným teplotními čidly 52a, 52b, 52c. Řídicí schéma podle obr. 7 tak zajišťuje možnost samostatné regulace přestupu tepelné energie do povlakové skloviny při jejím průtoku různými úseky bočního průchodu 32 a prstencové komory 30. V alternativním provedení vynálezu mohou být všechny topné cívky 48a, 48b. 48c zapojeny paralelně k výstupu jednoho řídicího obvodu. V tomto alternativním provedení mohou mít všechny topné cívky stejnou délku, takže každá z topných cívek produkuje stejné množství elektrické energie.

Horní hubicový prstenec 24, spodní hubicový prstenec 26 a topný prstenec 46 tak tvoří vrstvenou hubicovou prstencovou jednotku. Jak je patrno z obr. 2, je považováno za výhodné, aby dávkovači mezera 56 mezi hubicovými prstenci 24, 26 měla nerovnoměrnou šířku, jak je to popsáno v US-PS 5 935 386. Předpokládá se, že kombinace účinného působení tepelné energie na povlakovou skloviny při jejím průtoku hubicovou prstencovou jednotkou snižuje tepelné ztráty v povlakové sklovině, takže se v důsledku toho zmenšují problémy spojené se změnami viskozity povlakové skloviny zejména v kombinaci s nestejně širokou dávkovači mezerou 56 a tím se zajišťuje možnost zlepšené regulace tlouštky vrstvy povlakové skloviny. v konečném povlečeném proudu skloviny. Je však možno použít také dávkovači mezery s rovnoměrnou šířkou, popsané v US-PS 4 740 401 a US-PS 5 855 640, aniž by se toto řešení dostalo mimo nejširší rámec vynálezu.

• · • ··· » · « • · · · ·'

V průběhu počátečního stádia činnosti systému 10 zobrazeného na obr. 1 se přivádí elektrický proud se zvýšenou intenzitou na topné cívky 48a, 48b, 48c, aby se zahřála prstencová jednotka s hubicovými otvory a roztavila se veškerá sklovina, která v této jednotce mohla ztuhnout po ukončení předchozí operace. Jakmile jednotka s hubicovými otvory dosáhne požadované zvýšené provozní teploty, zjištěné teplotními čidly 52a, 52b, 52c, může se přívod elektrické energie k topným prvkům omezit na nižší hodnoty, aby se teplota povlakové skloviny udržovala stálá v průběhu průchodu bočním průchodem 32 a prstencovou komorou 30. Bylo zjištěno, že množství elektrické energie se může v průběhu trvalého provozu snížit až o 90 % oproti intenzitě v počáteční fázi zahřívání. V průběhu stabilizované operace je výhodně dodávat jen tolik tepelné energie, aby se udržovala požadovaná teplota povlakové skloviny při jejím průtoku bočním průchodem 32 a prstencovou komorou 30 a není třeba se pokoušet zvyšovat teplotu. Při použití topných článků podle současného stavu techniky, vytápěných plynem, se v praxi ukázalo udržování stálé teploty jako velmi obtížné v průběhu normální ustálené operace. V důsledku toho se plynem vyhřívané články používají v počáteční fázi a v průběhu nastartování procesu a vypínají se po dosažení ustáleného provozního stavu. Elektrické topné články podle vynálezu by mohly být také zality do spodního hubicového prstence 26 , i když se takové řešení nepokládá v současné době za výhodné.

V předchozím popisu je tedy objasněn způšob regulace průtoku povlakové skloviny a zařízení k provádění tohoto způsobu, které splňují všechny úkoly stanovené v úvodní části. V popisu jsou naznačeny také některé možné modifikace a obměny základního řešení, přičemž další modifikace jsou odborníkům v tomto oboru dostatečně zřejmé. Vynález má zahrnovat všechny tyto modifikace a konstrukční obměny, které spadají do nejširšího rozsahu vynálezu.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro vytváření povlečeného proudu skloviny, majícího vnitřní jádrovou sklovinu, obklopenou vnější povlakovou sklovinou, obsahující první ústrojí (14) pro dodávání jádrové skloviny z prvního zdroje (12) první hubicí (22), hubicový prstenec (26) s vytvořenou druhou hubicí (28) umístěnou svisle pod první hubicí (22) a souose s ní , komoru (30) obklopující druhou hubici (28) a propojenou s druhou hubicí (28) dávkovači mezerou (56) mezi první hubicí (22) a druhou hubicí (28), ústrojí (34, 36, 38) pro přivádění povlakové skloviny z druhého zdroje (42) do komory (30) tak, že sklovina stéká vlastní tíží z prvního zdrojě (12) a z druhého zdroje (42) a protéká hubicemi (22, 28) pro vytvoření povlečeného proudu skloviny, a elektrické topné prvky pro dodávání tepla do skloviny protékající komorou (30) z druhého zdroje (42) skloviny do dávkovači mezery (56), vy z n a č u j í c í s e tím, že elektrické topné prvky obsahují nejméně jeden topný článek (48a, 48b, 48c) uložený v žárovzdorném materiálu vně komory (30) a prostředky (50a, 50b, 50c) pro připojení topných článků (48a, 48b, 48c) ke zdroji elektrické energie pro dodávání tepla do hubicového prstence (26) a tímto hubicovým prstencem (26) do skloviny v komoře (30).
2. 2. Zařízení podle nároku l, vyznačující se t í m , že elektrické topně prvky obsahují topný prstenec (46) ze žárovzdorného materiálu, ve kterém je nejméně jeden topný článek (48a, 48b, 48c) uložen, přičemž topný prstenec (46) je uložen vespod a je v přímém kontaktu s hubicovým prstencem (26) pro přestup tepelné energie přes hubicový prstenec (26) do skloviny v komoře (30).
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že elektrické topné prvky dále obsahují teplotní čidίο

   • · • · · · • · * • · • « • • « • · * · • • • • • • • ·· • · • .· • • • • ·· • • • · · • · • · · · · ·· • * • · • • · •

   Ιο (52a, 52b, 52c) uložené v topném prstenci (46) pro měření teploty topného prstence (46).
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že obsahuje řídicí ústrojí (54a, 54b, 54c) připojené k nejméně jednomu teplotnímu čidlu (52a, 52b, 52c) pro volitelný přívod elektrické energie k nejméně jednomu topnému prvku.
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že nejméně jeden topný prvek obsahuje skupinu topných článků (48a, 48b, 48c) a odpovídající počet teplotních čidel (52a, 52b, 52c) uložených topném prstenci (46).
6. 6. Zařízení podle nároku 4, v y z n. a čující se tím, že řídicí ústrojí (54a, 54b, 54c) obsahuje prostředky pro samostatný přívod elektrické energie k topnému článku v závislosti na teplotě snímané teplotním snímačem.
7. 7. Zařízení podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že topné prvky obsahují skupinu topných článků (48a, 48b,48c) pro přívod tepelné energie k přiřazeným různým částem komory (30).
8. 8. Zařízení podle nároků 1 až 7, vyznačující se t í m , že komora (30) je opatřena bočním průchodem (32) pro přívod povlakové skloviny dodávané do jedné strany komory (30), přičemž nejméně jeden topný článek (48a, 48b, 48c) je umístěn pod komorou (30) obsahující boční průchod (32).
9. 9. Hubicová jednotka zařízení pro vytváření povlakového proudu skloviny, majícího vnitřní jádrovou sklovinu, obklopenou vnější povlakovou sklovinou, obsahující první hubicový prstenec (24), opatřený nejméně jednou hubicí (22) a prostředky pro přívod jádrové skloviny z prvního zdroje sklovi• · ···« · ·· · · · · · · · · · · · · · · · • · ··· · · · ···· ny, druhý hubicový prstenec (26), umístěný pod prvním hubicovým prstencem (24) a opatřený nejméně jednou druhou hubicí (28) umístěnou svisle pod první hubicí (22) a souose s ní, a komoru (30) mezi oběma hubicovými prstenci (24, 26), obklopující druhou hubici (28) s bočním průchodem (32) pro přijímání povlakové skloviny z druhého zdroje skloviny, vyznačující se tím, že dále obsahuje topný prstenec (46) umístěný pod druhým hubicovým prstencem (26) v těsném kontaktu se spodní stranou druhého hubicového prstence (26), přičemž topný prstenec (46) obsahuje nejméně jeden topný článek (48a, 48b, 48c) a prostředky (50a, 50b, 50c) pro spojení tohoto topného článku (48a, 48b, 48c) se zdrojem elektrické energie.
10. 10. Hubicová jednotka podle nároku 9, vyznačující se tím, že topný prstenec (46) obsahuje těleso ze žárovzdorného materiálu, ve kterém je uložen nejméně jeden topný článek (48).
11. 11. Hubicová jednotka podle nároku 10, vyznačující se tím, že dále obsahuje teplotní čidlo (52a, 52b, 52c) uložené v topném prstenci (46) pro měření teploty topného prstence (46).
12. 12. Hubicová jednotka podle nároků 9 až 11, v y z na čující se tím, že nejméně jeden topný prvek obsahuje skupinu topných článků (48a, 48b, 48c) a odpovídající skupinu teplotních čidel (52a, 52b, 52c), uložených v topném prstenci (46).
13. 13. Hubicová jednotka podle nároku 12, vyznačujícísetím,že jeden z topných článků (48a) je uložen pod částí komory (30) vymezující průchod (32).
14. 14. Způsob vytváření povlečeného proudu skloviny, při kterém se sklovina přivádí z prvního zdroje (12) dvojicí sousedních hubic (22, 28), oddělených dávkovači mezerou (56), a sklovina z druhého zdroje se přivádí do komory (30) obklopující dávkovači mezeru (56) tak, že sklovina z druhého zdroje splyne se sklovinou z prvního zdroje působením gravitační síly za dávkovači mezerou (56) pro vytvoření obvodového povlaku kolem jádrového proudu skloviny z prvního zdroje, vyznačující se tím, že pod komoru (30) se z její vnější strany umístí nejméně jeden topný článek (48) a do tohoto topného článku (48) se přivádí elektrická energie pro zahřívání skloviny protékající komorou (30).
15. 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že se dále měří teplota na vnější straně komory (30) a při přívodu elektrické energie se reguluje přiváděné množství energie pro dosažení požadované teploty při jejím měření.