ES2243045T3 - Metodo para la igualacion de las diferencias de temperatura en el vidrio fundido y equipo para ello. - Google Patents
Metodo para la igualacion de las diferencias de temperatura en el vidrio fundido y equipo para ello.Info
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Abstract
Método para la igualación de diferencias de temperatura en una masa de vidrio fundido en por lo menos una zona de igualación de temperaturas en forma de un canal (1) previsto para el transporte de una masa de vidrio fundido, estando dicha zona situada corriente arriba a partir de un punto de extracción (2) en el cual el vidrio se introduce en un molde en una máquina de moldeo o similar, e incluyendo unos elementos calefactores a base de resistencias (16-19; 18, 19; 24-29) previstos en las paredes de la zona de igualación de temperaturas (12, 13), en el fondo (14) y en el techo (15), caracterizado porque las temperaturas de aquellas superficies de las respectivas paredes, fondo y techo, se miden, las cuales contactan con los elementos calefactores a base de resistencias, y en que dichos elementos calefactores a base de resistencias están controlados por un controlador eléctrico (31-34) de forma que las temperaturas de dichas superficies son substancialmente iguales a una temperatura predeterminada de extracción de la masa de vidrio fundido.
Description
Método para la igualación de las diferencias de
temperatura en el vidrio fundido y equipo para ello.
La presente invención se refiere a un método para
la igualación de las diferencias de temperatura en el vidrio
fundido, corriente arriba a partir de un punto de extracción, en el
cual el vidrio se introduce dentro de un molde en una máquina de
moldeo. Además, la invención se refiere a un igualador, a saber, un
canal en el cual las diferencias de temperatura del vidrio fundido
se igualan, teniendo dicho canal su salida en el punto de
extracción.
En la producción de productos de vidrio tales
como botellas de vidrio y recipientes de diferentes tipos, es de
primordial importancia para el vidrio fundido que tenga un peso y
viscosidad predeterminado y uniforme. Si el peso y la viscosidad no
son uniformes, el rendimiento cae en picado. Esto se debe a que los
moldes no sellan suficientemente y como resultado las botellas de
vidrio no tienen el suficiente grueso de pared y no tienen la
necesaria resistencia.
El vidrio se funde en un horno de vidrio, desde
el cual es transportado en estado líquido por medio de un número de
canales de transporte. En estos canales de transporte se intenta
mantener una temperatura predeterminada a la vez que se mantiene la
temperatura de la masa fundida de vidrio tan uniforme como sea
posible. Cada canal de transporte conduce a un denominado
"igualador" el cual consiste en un canal relativamente corto
con una longitud típica de unos pocos metros o similar. La
finalidad del igualador es mantener la masa fundida de vidrio a una
temperatura muy uniforme.
La viscosidad del vidrio depende en alto grado de
la temperatura. En consecuencia, las diferencias de temperatura
local en el canal de transporte y particularmente en el igualador,
influenciarán gravemente el rendimiento de la producción calculada
como el peso de los productos producidos en relación con el peso de
la masa fundida de vidrio que abandona el punto de extracción.
En los canales convencionales de transporte y en
los igualadores, se emplea una mezcla de zonas de calentamiento y
zonas de enfriamiento a lo largo del canal de transporte y del
igualador. La intención es de enfriar primeramente el vidrio a una
temperatura apropiada de colada y a continuación igualar la
temperatura de la masa fundida a la temperatura predeterminada de
colada de forma que sea uniforme en toda la sección transversal de
la masa fundida tomada en ángulos rectos a la dirección
longitudinal del igualador. Las zonas de enfriamiento comprenden
habitualmente zonas en donde no tiene lugar ningún calentamiento.
Por el contrario, se deja enfriar la masa fundida de vidrio por su
natural. Las zonas de calentamiento incorporan habitualmente el
calentamiento con un quemador de gas, con lo que los gases de la
combustión barren la superficie expuesta de la masa de vidrio, pero
también hay instalados elementos calefactores a base de
resistencias colocados a lo largo de las paredes de los canales.
Además, se encuentran también, insertados en los canales, electrodos
de molibdeno de tal manera que los electrodos están rodeados por la
masa fundida de vidrio y una corriente eléctrica fluye a través de
la masa fundida de vidrio entre los dos electrodos.
En instalaciones convencionales, la temperatura
de la masa fundida de vidrio se mide en un número de puntos
discretos en la masa fundida de vidrio empleando pares
termoeléctricos. Estos valores medidos se emplean para controlar el
equipo de calentamiento. La experiencia ha demostrado que no es
suficiente la medida de la temperatura en un número de puntos
discretos y, en base a los datos obtenidos, efectuar el control del
equipo de calentamiento, debido al hecho de que hay todavía
gradientes de temperatura local en las superficies externas de
unión de la masa fundida de vidrio.
La patente DE 3528332 muestra un método y un
aparato para el calentamiento de un canal de alimentación para
vidrio fundido, en donde los elementos calefactores están
instalados rodeando el canal formando un material refractario en
contacto térmicamente conductor.
La presente invención soluciona el problema y
comprende un método y un equipo que proporciona una temperatura
significativamente más uniforme en la masa de vidrio fundido que
proporciona la tecnología convencional, lo cual a su vez
proporciona un aumento substancial en el rendimiento.
Así pues, la presente invención se refiere a un
método para la igualación de diferencias de temperatura en el vidrio
fundido en por lo menos una zona de igualación de temperatura en
forma de un canal previsto para transportar una masa fundida de
vidrio, estando dicha zona situada corriente arriba a partir de un
punto de extracción en el cual el vidrio se introduce en un molde de
una máquina de moldeo o similar, incluyendo los elementos
calefactores a base de resistencias provistos en las paredes, en
el fondo y en el techo, de la zona de igualación de temperaturas,
caracterizado porque se miden las temperaturas de las superficies
de las respectivas paredes, fondo y techo son medidas las cuales
están en contacto con los elementos calefactores a base de
resistencias, y porque dichos elementos calefactores a base de
resistencias están controlados por un controlador eléctrico de
forma que las temperaturas de dichas superficies están
substancialmente igualadas a una temperatura de extracción
predeterminada de la masa de cristal fundido.
Además, la invención se refiere a un igualador
del tipo y con las características generales mencionadas en la
reivindicación 7.
A continuación, se describe la invención con gran
detalle, parcialmente en conexión con los dibujos anexos que
muestran ejemplos de versiones de la invención, en los cuales:
- La figura 1 muestra una sección transversal
tomada en la dirección longitudinal de una parte de una zona de
igualación de temperaturas de acuerdo con la invención.
- La figura 2 muestra una vista esquemática en
alzada de una zona de igualación de temperaturas y muestra las
posiciones de los elementos calefactores a base de resistencias.
- La figura 3 muestra una sección transversal
esquemática tomada a través de la zona de igualación de
temperaturas.
- La figura 4 muestra las posiciones de los pares
termoeléctricos en el canal de la zona de igualación de
temperaturas.
- La figura 5 muestra un diagrama de bloques del
equipo de control eléctrico.
La figura 1 muestra una sección transversal
longitudinal de una zona de igualación de temperaturas que pretende
igualar las diferencias de temperatura en el vidrio fundido en
forma de un canal 1 empleado para transportar una masa fundida de
vidrio, estando situada esta zona corriente arriba a partir de un
punto de extracción 2 en el cual el vidrio es extraído e introducido
en un molde (no mostrado en el dibujo) en una máquina de moldeo o
similar. Una sección transversal del canal 1 se muestra en la
figura 3. El canal está construido de un material cerámico apropiado
3 como p. ej., el óxido de aluminio Al_{2}O_{3}. El canal puede
tener por ejemplo aproximadamente 1000 milímetros de ancho y tener
una profundidad de aproximadamente 150 milímetros. Para estas
dimensiones de la sección transversal, la zona de igualación de
temperaturas puede tener aproximadamente 2000 milímetros de largo.
Encima del canal existe un techo 4 construido de material
refractario, por ejemplo, ladrillos refractarios.
Junto al canal 3 se encuentra un aislamiento
adicional 5 en forma de por ejemplo, ladrillos refractarios. La
zona de igualación de temperaturas completa, descansa sobre
soportes de acero en forma de haz 6. Encima del techo 4 se
encuentra también un aislamiento adicional 7,8 en forma por ejemplo
de ladrillos refractarios.
Un taco de interrupción 9 está previsto para
impedir que el vidrio fundido 11 entre en la zona de extracción 10
que incluye el punto de extracción 2. La zona de extracción está
construida de un material cerámico apropiado como p. ej., el óxido
de aluminio.
De acuerdo con la invención, hay instalados
elementos calefactores a base de resistencias, en las paredes 12,
13, fondo 14 y techo 15 de la zona de igualación de temperaturas,
ver figura 3. En la figura 3 los números 16-19
representan dichos elementos calefactores a base de resistencias.
Estas son de un tipo apropiado ya conocido, suministrado entre
otros por KANTHAL AB situada en Hallstahammar, Suecia.
De acuerdo con la invención, se miden las
temperaturas de las superficies de las paredes, fondo y techo
respectivamente, que están en contacto con los elementos
calefactores a base de resistencias, y dichos elementos calefactores
a base de resistencias 16-19 están controlados
mediante un controlador eléctrico de forma que dichas temperaturas
de dichas superficies se mantienen iguales o muy iguales a la
temperatura predeterminada de extracción de la masa fundida de
vidrio.
Las mediciones se efectúan empleando pares
termoeléctricos 20-23 en la forma convencional. Los
pares termoeléctricos 20-23 pueden estar separados
de los elementos calefactores a base de resistencias o,
alternativamente, pueden estar integrados con los elementos
calefactores a base de resistencias.
Es preferible tener los elementos calefactores a
base de resistencias espaciados a intervalos regulares a lo largo
de la zona de igualación de temperaturas. Esto está ilustrado en la
figura 1, en donde los elementos del fondo 24-26 y
los elementos del techo 27-29 están espaciados a
intervalos regulares. El número 30 representa varios pares
termoeléctricos.
La figura 2 ilustra la extensión de los elementos
del techo y del fondo 18, 19 (ver figura 3) mostrados en una vista
horizontal. La figura 2 muestra también los elementos laterales 20,
21 (ver figura 3) en forma de círculos. Estos están entremezclados
con los elementos del fondo y del techo en la dirección
longitudinal de la zona de igualación.
De acuerdo con una versión preferida, las
temperaturas de las superficies de las paredes, fondo y techo que
contactan con los elementos calefactores a base de resistencias, se
miden como las temperaturas de los respectivos elementos
calefactores a base de resistencias.
De acuerdo con una versión, los elementos
calefactores a base de resistencias son elementos en espiral
montados en tubos cerámicos sobre la superficie externa del
material cerámico 3 que envuelve dicho canal 1. Es esta versión la
que se ilustra en la figura 2 mediante círculos 20,21.
De acuerdo con otra versión los elementos
calefactores a base de resistencias son elementos a base de
resistencias en forma de cintas planas que están montadas en la
superficie externa del material cerámico 3 que contiene dicho canal
1. Esta versión está ilustrada en la figura 1 por los elementos
24-29.
\newpage
El camino por el cual están formulados los
elementos no es de importancia con respecto a la invención. Lo que
es importante es que debe ser un número suficiente de elementos que
tengan una salida de potencia suficientemente alta para ser capaz
de mantener una temperatura suficientemente alta y predeterminada
en la masa fundida de vidrio.
De acuerdo con una versión preferida, la zona de
igualación de temperaturas tiene una longitud que corresponde por
lo menos a 1-2 veces el ancho de dicho canal.
Más arriba se ha mencionado un controlador
eléctrico. Un diagrama de bloque en la figura 5 muestra dicho
controlador. Apropiadamente, el controlador incorpora un
microprocesador 31 con memoria asociada y software. Todos los pares
termoeléctricos están conectados al microprocesador mediante
apropiados circuitos de entrada de forma que el microprocesador
obtiene con ellos una señal que corresponde a la temperatura medida
por el correspondiente par termoeléctrico. El microprocesador está
diseñado para controlar por medio de los circuitos de control
32-34, los cuales incluyen tiristores, cada uno de
los cuales y cada elemento de las resistencias de calefacción, están
señalizados como los elementos 16, 17 y 19 en la figura 5, bien
individualmente o bien en grupos.
Para resumir, existe pues, una zona de igualación
que incluye un gran número de elementos calefactores a base de
resistencias que se pueden regular de forma que el canal 1 puede
ser mantenido a una temperatura predeterminada.
Como se ha mencionado más arriba, se miden las
temperaturas de las superficies de las respectivas paredes, del
fondo y del techo contactadas por los elementos calefactores a base
de resistencias, y los elementos calefactores a base de
resistencias controlan el controlador eléctrico de forma que las
temperaturas de dichas superficies se mantienen iguales o muy
iguales a la temperatura predeterminada de extracción de la masa
fundida de vidrio.
La experiencia ha demostrado que si las paredes
contactadas por los elementos calefactores a base de resistencias
están a la temperatura que fue predeterminada para la masa de
vidrio fundido, el gradiente de temperatura después de un período
inicial de calentamiento en la zona de igualación de temperaturas,
a través del material 3 que forma el canal será cero o próximo a
cero. Esto significa que las paredes internas del canal asumirán la
temperatura predeterminada de la masa de vidrio fundido.
Cuando la masa de vidrio fundido es transportada
a la zona de igualación de temperaturas, tiene una temperatura
promedio que está próxima o muy próxima a la temperatura deseada de
extracción, pero la temperatura está irregularmente distribuida a
través de una sección transversal de la masa de vidrio fundido
tomada en ángulos rectos a la dirección del transporte de la masa de
vidrio fundido. Es esta distribución irregular de temperaturas la
que da origen al problema mencionado en la introducción.
Inmediatamente corriente arriba a partir del
punto de extracción, están dispuestos de manera conocida
habitualmente, nueve pares termoeléctricos 35-43
que forman una matriz 44 colocada en el canal 1 y empleados para
medir la distribución de temperaturas en la masa de vidrio fundido.
De preferencia, estos pares termoeléctricos 44 están conectados al
microprocesador. En consecuencia, el microprocesador puede estar
configurado para emitir una señal de calor cuando la distribución
de temperatura no sea lo suficientemente uniforme.
Por medio de la invención, se soluciona el
problema mencionado en la introducción, a la vez que se consigue un
aumento del 10-15% del rendimiento, cuando se
compara con una zona convencional de igualación de temperaturas. La
principal diferencia entre emplear la presente invención y un método
convencional es que para una zona convencional de igualación de
temperaturas, la temperatura de la superficie interna del canal es
menor que la temperatura deseada de la masa de vidrio fundido.
A continuación se describen algunos ejemplos de
un ensayo efectuado prácticamente.
La zona de igualación de temperaturas tenía 2440
milímetros de longitud. El canal tenía 1060 milímetros de ancho y
152 milímetros de profundidad. Seis elementos en el fondo y seis
elementos en el techo se espaciaron a intervalos regulares a lo
largo de la zona. Cada elemento tenía una potencia de salida máxima
de 2855 W. Seis elementos laterales se colocaron a lo largo de los
dos lados de la zona y se espaciaron a intervalos regulares. Cada
uno de estos elementos tenía una potencia de salida máxima de 595
W. La masa fundida de vidrio se transportó en el canal a una
velocidad de 10 milímetros por segundo.
Antes de que la zona de igualación fuera equipada
con elementos de acuerdo con la invención, las temperaturas en dicha
matriz 44 fueron tabuladas a continuación en grados centígrados
(ºC). Los valores que se mencionan a continuación son para las
posiciones mostradas en la figura 4.
| 1166 | 1169 | 1166 |
| 1161 | 1175 | 1161 |
| 1153 | 1176 | 1153 |
La mayor diferencia de temperaturas fue de
22ºC.
Después de dar comienzo el empleo de la
invención, las correspondientes temperaturas fueron las
siguientes:
| 1164 | 1166 | 1166 |
| 1163 | 1166 | 1162 |
| 1163 | 1166 | 1163 |
Como muestran estos datos en cifras, la mayor
diferencia de temperaturas fue solamente de 3ºC.
Más arriba han sido descritos varios ejemplos de
versiones. Es obvio, sin embargo, que el número de elementos, el
tipo de elementos, la potencia de salida de los elementos y la
colocación de los elementos, deben adaptarse a la zona de
igualación de temperaturas en cuestión. Un experto, sin embargo, no
tendrá dificultad en calcular la potencia de salida y el número de
elementos calefactores a base de resistencias, necesarios para
aplicar la invención a una zona de igualación de temperaturas ya
existente o recientemente construida.
Claims (11)
1. Método para la igualación de diferencias de
temperatura en una masa de vidrio fundido en por lo menos una zona
de igualación de temperaturas en forma de un canal (1) previsto
para el transporte de una masa de vidrio fundido, estando dicha
zona situada corriente arriba a partir de un punto de extracción
(2) en el cual el vidrio se introduce en un molde en una máquina de
moldeo o similar, e incluyendo unos elementos calefactores a base
de resistencias (16-19; 18,19;
24-29) previstos en las paredes de la zona de
igualación de temperaturas (12,13), en el fondo (14) y en el techo
(15), caracterizado porque las temperaturas de aquellas
superficies de las respectivas paredes, fondo y techo, se miden, las
cuales contactan con los elementos calefactores a base de
resistencias, y en que dichos elementos calefactores a base de
resistencias están controlados por un controlador eléctrico
(31-34) de forma que las temperaturas de dichas
superficies son substancialmente iguales a una temperatura
predeterminada de extracción de la masa de vidrio fundido.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque los elementos calefactores a base de
resistencias (16-19; 18,19; 24-29)
están espaciados a intervalos regulares a lo largo de la zona de
igualación de temperaturas.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque las temperaturas de las superficies de
las respectivas paredes (12,13) del fondo (14) y del techo (15) que
están en contacto con los elementos calefactores a base de
resistencias (16-19; 18,19; 24-29)
se miden como las temperaturas de los respectivos elementos
calefactores a base de resistencias.
4. Método como en la reivindicación 1, 2 ó 3,
caracterizado porque los elementos calefactores a base de
resistencias (16-19) comprenden unos elementos en
espiral montados en tubos de cerámica en la superficie externa del
material cerámico que comprende dicho canal.
5. Método de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó
3, caracterizado porque los elementos calefactores a base de
resistencias (18,19; 24-29) comprenden unos
elementos calefactores a base de resistencias en forma de cinta
plana, los cuales están montados en la superficie externa de un
material de cerámica (3) que comprende dicho canal (1).
6. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la zona de
igualación de temperaturas tiene una longitud correspondiente a por
lo menos 1-2 veces el ancho de dicho canal (1).
7. Equipo para la igualación de diferencias de
temperatura en el vidrio fundido en por lo menos una zona de
igualación de temperaturas en forma de un canal (1) previsto para
transportar una masa de vidrio fundido, estando dicha zona situada
corriente arriba a partir de un punto de extracción (2), en el cual
el vidrio es introducido en un molde en una máquina de moldeo o
similar, e incluye unos elementos calefactores a base de
resistencias (16-19; 18,19; 24-29)
previstos en las paredes de la zona de igualación de temperatura
(12,13), en el fondo (14) y en el techo (15), caracterizado
porque están previstos unos pares termoeléctricos
(20-23) para medir las temperaturas en aquellas
superficies de las respectivas paredes (12,13), del fondo (14) y
del techo (15), los cuales están en contacto con dichos elementos
calefactores a base de resistencias, y en que un controlador
eléctrico (31-34) está previsto para controlar
dichos elementos calefactores a base de resistencias de manera que
las temperaturas de dichas superficies son substancialmente iguales
a la temperatura de extracción predeterminada de la masa de vidrio
fundido.
8. Equipo de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque los elementos calefactores a base de
resistencias (16-19; 18,19; 24-29)
están espaciados a intervalos regulares a lo largo de la zona de
igualación de temperaturas.
9. Equipo de acuerdo con la reivindicación 7 u 8,
caracterizado porque los elementos calefactores a base de
resistencias (16-19) comprenden unos elementos en
espiral que están montados en tubos de cerámica en la superficie
externa del material de cerámica (3) que comprende dicho canal
(1).
10. Equipo de acuerdo con la reivindicación 7 u
8, caracterizado porque los elementos calefactores a base de
resistencias (18,19; 24-29) comprenden unos
elementos calefactores a base de resistencias en forma de cinta
plana, montados en la superficie externa del material cerámico (3)
que comprende dicho canal (1).
11. Equipo de acuerdo con las reivindicaciones 7
- 10, caracterizado porque la zona de igualación de
temperaturas tiene una longitud correspondiente por lo menos
1-2 veces el ancho de dicho canal.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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