SK76495A3 - An apparatus and method for defibrating optically dense glass melts - Google Patents

Description

SPÔSOB DEFIBRÁCIE OPTICKY HUSTÝCH SKLOVÍN A ZARIADENIE NA VYKONÁVANIE TOHTO SPÔSOBU

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu defibrácie opticky hustých sklovín, napríklad skloviny z čadiča, tryskacím procesom, pri ktorom sa sklo roztaví a sklovina sa zavedie do defibračných agregátov prívodným kanálom a následným rozdel’ovacím kanálom vypúšťacími otvormi a sklovina sa zahreje od povrchu.

Vynález sa ďalej týka zariadenia na vykonávanie spôsobu definovaného vyššie pre defibráciu opticky hustých sklovín z čadiča tryskacím procesom, obsahujúceho prívodný mechanizmus pre taveninu a defibračné agregáty a následný rozdeľovači kanál s výstupnými otvormi do defibračných agregátov, kde sa sklovina zahrieva od povrchu.

Doterajší stav techniky

Spôsob a zariadenia typu uvedeného vyššie boli z praxe známe už dávnejšie a boli používané na výrobu minerálnej vlny. Kvôli zamedzeniu ochladenia prúdu skloviny k defibračným agregátom alebo tryskám, ktoré sú zvyčajne v lineárnom uložení, sa sklovina zahrieva od povrchu, čo sa všeobecne vykonáva horúcim plynom.

S ohladom na výsledné rozdelenie teploty v prúde skloviny je významné, že prenos tepla žiarením je oveľa nižší u opticky hustého skla alebo približne hustého skla ako u číreho skla. S opticky hustým sklom, ktoré zahrňuje taveninu čadiča, prenos tepla ku dnu prívodného mechanizmu sa najčastejšie deje vedením tepla. Výsledkom je, že nastane značne veľký rozdiel teplôt v tavenine medzi povrchom taveniny a dnom prívodného mechanizmu, pričom tento rozdiel je závislý od akosti izolácie dna prívodného mechanizmu a tento rozdiel opäť závisí od akosti izolácie dna v prívodnom mechanizme, alebo skôr prívodného kanálu. Z praxe teda vyplývalo, že tavenina prúdiaca prívodným kanálom má zvislý teplotný gradient až do 20' na 1 cm výšky taveniny. Tento vysoký teplotný gradient ovplyvňuje správanie prúdu taveniny, spôsobené tepelne závislou zmenou viskozity. Priebeh zvislej rýchlosti prúdu taveniny teda stúpa, takže tavenina v hornej oblasti prívodného kanálu, ktorá je ohrievaná zhora, prúdi rýchlejšie ako tavenina pri dne prívodného kanálu.

Okrem toho hmota prúdiaca prívodným kanálom sama o sebe ovplyvňuje rozdelenie teploty. Pri vysokom prietoku skloviny prívodným kanálom je vyššie uvedený teplotný gradient nižší, čo je spôsobené kratším zdržaním vo vnútri prívodného kanálu. Jednako však zvislý teplotný gradient rastie smerom k dnu prívodného kanála.

Výsledkom vyššie uvedených vplyvov je, že defibračné agregáty zvyčajne umiestnené v lineárnom usporiadaní, sú napájané taveninou rôznej teploty. Rozdiely teplôt v tavenine vyskytujúcej sa v defibračných agregátoch sú často tak vysoké, že činnosť prvého defibračného agregátu je prerušená nespojitosťou prúdu taveniny následkom poklesu teploty smerom ku dnu, zatial čo posledný defibračný maximálneho prúdu priechodu môžu byť akosti vyrábanej napríklad tryskacím agregát následkom až 100 %.

vlny postupnými procesom, čo zvyčajne pracuje na prehriatia. Zistené To má potom za následok defibračnými je neprípustné.

hranici rozdiely rozdiely agregátmi,

V minulosti boli vykonávané pokusy rozriešiť vyššie uvedený problém nespojitej činností prvého defibračného agregátu prerušovaním prúdu taveniny rôznymi spôsobmi. Tak napríklad patentový spis DE-C 29 35 416 navrhuje zariadenie na rovnomerné ohrievanie prúdu taveniny v prívodnom mechanizme, kde sú uložené elektrické ohrievacie mechanizmy vedené prúdom taveniny na zaistenie vodorovnej rovnováhy teplôt v prívodnom mechanizme. Elektrická energia sa niekedy vedie priamo taveninou. Jednako však vplyvom rozdielnych teplôt má tavenina rôzne vodivosti, jej vodivosť rastie s vyššou teplotou. Tavenina majúca primárne vyššiu teplotu je potom stále ďalej zahrievaná, čo je práve to, čomu sa má zabrániť. To pôsobí proti homogenizácii teploty, takže zvislý teplotný gradient je v širokej miere zachovaný.

Predložený vynález je teda založený na probléme vytvorenia spôsobu a zariadenia pre defibráciu opticky hustých sklovín, napríklad taveniny z čadiča, tryskacim procesom alebo inak, kde homogenizácia teploty taveniny nastáva v oblasti pred defibračnými agregátmi, takže zvislý teplotný gradient je v širokej miere potlačený.

Podstata vynálezu

Vynález rieši vyššie uvedený problém tým, že vytvára spôsob defibrácie opticky hustých sklovín, napríklad taveniny z čadiča, tryskacim procesom, pri ktorom sa sklo roztaví a sklovina sa zavedie do defibračných agregátov prívodným kanálom a následným rozdelovacím kanálom vypúšťacími otvormi a tavenina sa zahreje od povrchu, ktorého podstata spočíva v tom, že prívodný kanál alebo tavenina je na strane dna udržiavaná teplou aspoň v oblasti prilahlej k rozdelovaciemu kanálu kvôli vyrovnaniu strát tepla. V rámci spôsobu podlá predloženého vynálezu bolo tiež zistené, že straty tepla spôsobujúce vyššie uvedené problémy, môžu byt vyvážené istým druhom aktívnej izolácie, hlavne prídavným ohrevom oblasti dna prívodného kanálu spôsobujúcej straty tepla. Kapacita ohrevu dna je s výhodou navrhnutá tak, aby sa v podstatnej miere zamedzila dole smerujúca emisia tepla z prívodného kanála.

Vynález ďalej vytvára zariadenie na vykonávanie spôsobu definovaného vyššie na defibráciu opticky hustých sklovín, napríklad taveniny z čadiča tryskacim procesom, obsahujúceho prívodný mechanizmus pre taveninu a defibračné agregáty a následný rozdeľovači kanál s výstupnými otvormi do defibračných agregátov, kde sa tavenina zahrieva od povrchu, ktorého podstata spočíva v tom, že na strane dna prívodného kanála aspoň v oblasti priľahlej k rozdeľovaciemu kanálu je uložený aspoň jeden ohrievací mechanizmus slúžiaci ako tepelná prekážka alebo aktívna izolácia.

V rámci predloženého vynálezu bolo zistené, že vyššie uvedený problém spočíva v spáde teploty smerom k dnu. V nasledujúcom kroku bolo zistené, že tento problém môže byť od základu vyriešený ohrevom aspoň časti dna prívodného kanálu v oblasti priľahlej k rozdeľovaciemu kanálu tak, že pôsobí ako istý druh aktívnej izolácie. To znamená ohrev v takom rozsahu, aby sa aspoň v širokej miere zamedzilo ochladzovaniu smerom k dnu v tavenine prúdiacej prívodným kanálom, prestupom tepla. Konečne bolo zistené, že takáto aktívna izolácia pôsobí podobne ako tepelná prekážka proti prúdu chladnejšej taveniny, pretože keď sa zabráni ochladzovaniu v dostatočnej veľkej oblasti dna prívodného kanálu, tavenina prúdiaca rýchlejšie vplyvom rozdielu viskozít prúdi zo strednej alebo hornej vrstvy k dnu, zatiaľ čo chladnejšia, pomalšie prúdiaca tavenina sa viac či menej zastaví na začiatku pásma ohrevu. Následkom toho sa získa zvislá homogenizácia teploty v tavenine bezprostredne pred prvým defibračným agregátom, takže je vylúčená nespojitosť prúdu taveniny z prvého defibračného agregátu zamedzením nižšej teploty taveniny vznikajúcej v oblasti dna.

Zariadenie podľa predloženého vynálezu teda dosahuje zvisle orientovaný kaskádovitý valcovací účinok v tavenine, čím sa zaistí, že teplejšie horné vrstvy taveniny rýchle prenikajú do smeru dopravy. Pretože inak viskózna spodná vrstva sa nemôže ďalej pomaly pohybovať naprieč prvého alebo dokonca niekoľkých defibračných agregátov alebo trysiek, ale sa priamo ohrieva pred prvým defibračným agregátom vplyvom ohrevu a kvapalnenia, je vyššie uvedený výraz tepelná prekážka oprávnený.

Ohrievací mechanizmus nárokovaný ako vynález by mohol byť s výhodou umiestnený v prívodnom kanáli na jeho dne, takže je priamo zaplavované taveninou. Tiež by mohol byť vstavaný v stene prívodného kanálu, takže je stenou chránený a nemá teda priamy dotyk s taveninou. Rovnako je možné umiestniť ohrievací mechanizmus pod prívodným kanálom, prednostne priamo v jeho vonkajšej stene, ktorá je zvyčajne z keramického materiálu.

V porovnaní s bežným zariadením uvedeného typu môže byť oblasť prívodného kanálu obsahujúca ohrievací mechanizmus vytvorená ako predĺženie obvyklého prívodného kanálu prilahlé k rozdelovaciemu kanálu. Medzi prívodný kanál a rozdeľovači kanál môže byť vložený nejaký druh ohrievacej dosky, cez ktorú prúdi prúd taveniny z prívodného kanálu do rozdelovacieho kanálu.

Podlá zvláštneho návrhu ohrievacieho mechanizmu je predovšetkým s ohladom na jednoduchú konštrukciu možno vytvoriť ohrievací mechanizmus ako elektrický ohrievací mechanizmus. Môže to byť ohrievací prvok prednostne vytvorený ako odporový ohrievací prvok, takže tento môže byť vytvorený ako odporový drôt, ohrievací rezístor alebo rúrkový ohrievací prvok. Hlavne keď je ohrievací mechanizmus umiestnený v prívodnom kanále na jeho dne, odporúča sa použiť rúrkový ohrievací prvok, pretože tento prvok následkom jeho súosového usporiadania tepelného vodiča je do značnej miery chránený proti vonkajším vplyvom vonkajšou rúrkou a v nej umiestnenou keramickou izoláciou.

Na zaistenie dostatočne širokej ohrievacej cesty je výhodné umiestniť jeden alebo viac ohrievacích prvkov v smere prúdu taveniny, takže ich minimálna ohrievacia kapacita aspoň do značnej miery zodpovedá emisii tepla z prívodného kanálu smerom dole. Inak povedané, ohrievací mechanizmus vo forme prídavného ohrievacieho mechanizmu neslúži na počiatočný ohrev taveniny, ale skôr na zamedzenie emisie tepla do stien prívodného kanálu alebo do okolia. Následkom toho by kapacita ohrievacieho mechanizmu mala byť navrhnutá tak, aby práve vyvážila emisiu tepla do okolia.

Sú rôzne možnosti pre výhodný návrh a vývoj podstaty predloženého vynálezu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Príklad vyhotovenia vynálezu je znázornený na výkrese, kde jediný obrázok znázorňuje schematicky a v čiastočnom pozdĺžnom reze jeden príklad vyhotovenia zariadenia podlá vynálezu na defibráciu taveniny čadiča alebo skloviny tryskacim procesom, pri znázornení len prívodného mechanizmu a prvého defibračného agregátu, ako i priebehu teploty v prúde taveniny.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Zariadenie podlá vynálezu znázornené na obrázku má prívodný mechanizmus 1 a defibračné agregáty 2 alebo trysky. Prívodný mechanizmus 1 obsahuje prívodný kanál 3 a nasledujúci rozdelovací kanál 4. s výstupnými otvormi 5 k defibračným agregátom 2. Šipky 6 naznačujú, že tavenina 7 je zahrievaná plynom od povrchu.

S prívodným kanálom 3 na strane dna je združený ohrievací mechanizmus 8 ako prídavný ohrievací mechanizmus slúžiaci ako tepelná prepážka alebo aktívna izolácia v oblasti prilahlej k rozdelovaciemu kanálu. V znázornenom príklade vyhotovenia je ohrievací mechanizmus 8. vstavaný v stene 9. prívodného kanálu 3.· Obrázok ďalej znázorňuje, že oblasť prívodného kanálu 2 opatrená ohrievacím mechanizmom 8 je vytvorená ako predĺženie 10 bežného prívodného kanálu 3 prilahlého k rozdeľovaciemu kanálu 4.

Ohrievací mechanizmus 8 je navrhnutý ako elektrický ohrievací mechanizmus, presnejšie ako odporový ohrievací prvok. Dva odporové ohrievacie prvky sú umiestnené postupne v smere prúdu taveniny. To vytvára dostatočnú ohrievaciu dráhu, pričom kapacita ohrievacieho mechanizmu 8 je navrhnutá tak, že v širokej miere zamedzuje emisii tepla smerom dole z prívodného kanálu 2.

Obrázok ďalej znázorňuje prúd 11 taveniny vyplývajúci z rozdielov viskozity rýchlejšie prúdiacej taveniny 7. V súlade εο znázorneným prúdom 11 taveniny rýchlejšie prúdiaca tavenina zo stredných alebo horných vrstiev prúdi okolo chladnejších oblastí taveniny 7 k dnu, zatial čo chladnejšia pomalšie prúdiaca tavenina 2 sa takmer zastaví na začiatku ohrievacieho povrchu alebo v oblasti ohrievacieho mechanizmu 8. Vzápätí nastane vyrovnanie teplôt v tavenine v oblasti pred prvým defibračným agregátom 2, čim sa v podstatnej miere potláča skorší zvislý teplotný gradient. To účinne zamedzuje nespojitosti prúdu taveniny 7 v oblasti prvého defibračného agregátu 2, takže sú vylúčené rozdiely objemu taveniny u jednotlivých defibračných agregátov 2. Tým je nakoniec zaistená dostatočná homogénna akosť vyrábanej vlny spôsobom a zariadením podľa predloženého vynálezu.

Nakoniec je potrebné podotknúť, že predložený vynález nie je obmedzený na sklenené taveniny defibrované tryskacím procesom. Vynález je možné tiež s výhodou použiť so sklovinami defibrovanými tzv. metódou TEL s použitím princípu odstredivého bubna.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob defibrácie opticky hustých sklovín, napríklad taveniny z čadiča, tryskacim procesom, pri ktorom sa sklo roztaví a tavenina sa zavedie do defibračných agregátov prívodným kanálom a následným rozdeľovacím kanálom vypúšťacími otvormi a tavenina sa zahreje od povrchu, vyznačujúci sa tým, že prívodný kanál alebo tavenina je na strane dna udržiavaná teplá aspoň v oblasti priľahlej k rozdeľovaciemu kanálu kvôli vyrovnaniu strát tepla.
2. 2. Spôsob podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že kapacita ohrevu dna je navrhnutá tak, aby bolo v širokej miere zamedzené emisii tepla smerom dole od prívodného kanálu.
3. 3. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podlá nárokov 1 a 2, na defibráciu opticky hustých sklovín, napríklad taveniny z čadiča tryskacim procesom, obsahujúce prívodný mechanizmus pre taveninu a defibračné agregáty a následný rozdelovací kanál s výstupnými otvormi do defibračných agregátov, kde sa tavenina zahrieva od povrchu, vyznačujúce sa tým, že na strane dna prívodného kanála (3) aspoň v oblasti priľahlej k rozdeľovaciemu kanálu (4) je usporiadaný aspoň jeden ohrievací mechanizmus (8) slúžiaci ako tepelná prekážka alebo aktívna izolácia.
4. 4. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že ohrievací mechanizmus (8) je umiestnený vo vnútri prívodného kanála (3) na jeho dne.
5. 5. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že ohrievací mechanizmus (8) je vstavaný v stene (9) prívodného kanála (3).
6. 6. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 3 až 5, vyznačujúce sa tým, že ohrievací mechanizmus (8) je vytvorený ako elektrický ohrievací mechanizmus s pomerne nízkou kapacitou ohrevu.
7. 7. Zariadenie podlá ktoréhokol'vek z nárokov 3 až 6, vyznačujúce sa tým, že oblasť prívodného kanálu (3) obsahujúca ohrievací mechanizmus (8) je vytvorená ako predĺženie (10) prívodného kanálu (3) prilahlé k rozdelovaciemu kanálu (4).
8. 8. Zariadenie podlá nároku 6 alebo 7, vyznačujúce sa tým, že ohrievací mechanizmus (8) je vytvorený ako elektrický ohrievací • mechanizmus s aspoň jedným ohrievacím prvkom, takže má minimálnu ohrievaciu kapacitu zodpovedajúcu v širokej miere emisii tepla • z prívodného kanálu (3) smerom dole.
9. 9. Zariadenie podlá nároku 8, vyznačujúce sa tým, že ohrievací mechanizmus (8) obsahuje aspoň dva ohrievacie prvky vytvorené ako odporové ohrievacie prvky umiestnené za sebou v smere prúdu taveniny.