CS216250B2 - Appliance for mixing and homogenization of the frit - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro míchání a homogenizaci skloviny v předpecí sklářské pece, s míchadly a homogenizátory ve tvaru šroubových ploch otáčivých kolem svisle uspořádaných os.

Již dlouho je známo, že míchání může podstatně zlepšit jakost skla, zejména když se provádí v případě, že sklovina je bezprostředně před vypouštěním v poměrně viskózním stavu. Se současným důrazem na snižování hmotnosti i tloušťky skla u mnohých hromadně vyráběných skleněných výrobků, jako jsou například baňky pro televizní obrazovky nebo nevratné láhve na nápoje, je stále důležitější zlepšení jakosti skla. Šlíry a provazce i jiné vady tvoří místní zeslabení skleněných výrobků, takže tyto jsou potom neprodejné. Snížení šlír i jiných vad umožňuje dosáhnout lehčích skleněných výrobků, protože to umožňuje snížit tloušťku stěny bez ztráty pevnosti ve srovnání se stejnými výrobky, u kterých se musí brát v úvahu značné místní zeslabení vlivem přítomnosti šlír a provazců.

Tak dokonce i u výrobků, které dosud byly vyráběny ze skla o poměrně špatné jakosti, vzrůstá požadavek, aby sklo mělo poměrně vysokou jakost, a to dokonce jakost dosahující jakosti běžně požadované při výrobě optického zboží.

Ačkoliv použití předloženého vynálezu se uvažuje v poměrně široké oblasti, jeho bezprostřední využití v provozním měřítku má nicméně největší možnosti ve spojení se standardním typem průmyslového zařízení, na kterém se vyrábí v podstatě všechno hromadně vyráběné skleněné zboží.

Toto standardní zařízení zahrnuje taviči pec, ve které se taví složky sklářského kmene a zahřívají se na poměrně vysokou teplotu, aby se vytvořila sklovina o relativně nízké viskozitě, žlab dávkovače, ve kterém se sklovina vypouštěná z tavící pece ochlazuje, aby byla viskóznější, a hlavu dávkovače nebo výtok, kde se přejímá sklovina ze žlabu dávkovače a vypouští se otvorem ve tvaru dávek skloviny.

Zařízení podle předloženého vynálezu je zejména vhodné pro náhradu konečné sekce standardního žlabu dávkovače pro míchání skloviny bezprostředně před vypouštěním do výtoku.

Aby proud skloviny proudil z taviči pece к výtoku, má žlab dávkovače nejprve chladicí část a potom úpravnou neboli homogenizační část. V chladicí části se provádí jak zahřívání, tak i chlazení, a zahřívání se provádí i v úpravné sekci, ale v zásadě je zařízení sestrojeno tak, aby se chlazení v podstatě zcela dokončilo v chladicí části, a aby se nastavila teplota celého tělesa proudící skloviny rovnoměrně v celé jeho tloušťce i šířce v úpravné sekci. Dosud se provádělo míchání u vstupu do úpravné části umístěním rotujících lopatek nebo turbin v proudu skloviny v tomto místě. Míchání, jak se dosud provádělo, sice účin ně zlepšovalo rovnoměrnost teploty proudu skloviny a snižovalo tepelné gradienty v tomto proudu, ale selhávalo v případě významného snížení množství šlír a provazců ve skle a při jeho fyzikální homogenizaci.

Úkolem vynálezu je odstranit nebo podstatně snížit výše uvedené nedostatky.

Vynález tudíž vytváří zařízení pro míchání a homogenizaci skloviny v předpecí sklářské pece, s míchadly a homogenizátory ve tvaru šroubových ploch otáčivých kolem svisle uspořádaných os, jehož podstata spočívá v tom, že mezi dvojicí míchadel umístěných ve směru proti proudu skloviny od vypouštěcíh.0· konce napříč ke směru proudu skloviny a řadou honnogenizátorů umístěných mezi míchadly a vypoušitěcím koncem ve svislé rovině kolmé ke sttněru proudu skloviny je umístěna řada obdélníkových desek s jejich velkými plochami ve svislých rovinách rovnoběžných se směrem proudu skloviny.

Je výhodné, když alespoň tři obdélníkové desky jsou rozmístěny ve stejných vzdálenostech vzhledem к šířce předpecí sklářské pece.

Dále je výhodné, když alespoň tři obdélníkové desky jsou r ozmístěny ve ste jných vzdálenostem vzhledem к šířce předpecí sklářské pece.

Dále je výhodné, když průměr míchadel je rovný od 1/4 do 1/3 šířky předpecí sklářské pece.

Dále je výhodné, když obdélníkové desky mají délku od 1/5 do 1/3 vzdálenosti mlezi míchadly a homogenizátory.

Konečně je výhodné, když míchadla a hiomogenizátory zasahují do skloviny až do hloubky od 50,8 mm do 88,9 m'm od dna předpecí sklářské pece.

Těmito opatřeními podle vynálezu se při zachování rovnoměrného rozdělení teplot v proudu skloviny dosáhne podstatného zeslabení šlír a provazců ve sklovině, což má za následek podstatné zvýšení jakosti hromadně vyráběných skleněných výrobků opro<ti^! dosavadnímu stavu.

Vynález bude dále vysvětlen s pomocí výkresů, v nichž obr. 1 je půdorys zařízení podle vynálezu a obr. 2 je řez zařízením· podle vynálezu v rovině 2—2 z obr. 1.

Na obr. 1 a 2. je znázorněna úpravná sekce 10 a hlava 11 dávkovače typického průtokového žlabu dávkovače. V úpravné sekci 10 jsou uložena dvě míchadla 12 a 13. Ve zvláštním znázorněném provedení má úpralvná sekce 10 šířku asi 66 cm, přičemž sklovina má hloubku 301,5 cm. Každé z míchadel 12, 13 má průměr asi 17,8 cm. Svislé osy míchadel 12, 13 jsou uloženy asi 16,5 cm uvnitř od příslušných postranních stěn úpravné sekce 10.

Ve znázorněném zařízení proudí sklovina zleva doprava, přičemž se skloviniai vypouští ve formě dávek z otvoru 14 umístě216250 ného pod otvorem¹ vytvořeným ve dnu žlabu dávkovače. Bezprostředně pod otvorem 14 je plunžr 15, který slouží k řízení tvarování dávek skloviny obvyklým způsobem. Trubka 16 obklopuje plunžr 15 a otáčí se, aby se sklovina udržela v blízkosti otvoru 14 na poměrně rovnoměrné teplotě.

Proti proudu od trubky 16 jsou uloženy čtyři homogeniizátory 17, 18, 19, 20. Jako příklad mohou mít homogenizátory průměr 10,2 cm;. Homogenizátory 17, 18, 19, 20 -se otáčejí ve smyslu naznačeném šipkami v obr.

1. Míchadl.a 12, 13 se také otáčejí ve- smyslu naznačeném, šipkami v obr. 1. Mezi míchadly 12, 13 a homogenizátory 17, 18, 19, 20 jsou uloženy tři 20,4 cm dlouhé desky 21, 22, 23, které ' jsou neseny tyčí 24 uloženou napříč šířky žlabu dávkovače (obr. 1). Obdélníkové desky 21, 22, 23 jsou od sebe stejně vzdáleny -a také stejně vzdáleny od míchadel 12, 13 a od homogenizátorů 17, 18, 19, 20. Spodní okraj obdélníkových desek 21, 22, 23 je v dotyku se dnem 25 žlabu dávkovače a spolu s přilehlými postranními shtěnami žlabu dávkovače vytvářejí střižné roviny pro proudící sklovinu. Tyto obdélníkové desky 21, 22, 23 jsou stabilní a jsou vytvořeny z materiálu, který je schopen odolat teplotě skloviny a erozi způsobené proudící sklovinou.

Míchadla 12, 13 i homogenizátory 17, 18, 19, 20 jsou, jak je -patrno· z výkresů, šroubo vého typu a. jsou vzdálena od dna 25 žlabu dávkovače 5,1 až 8,9 cm, což je dostatečné k zabránění přílišného. smykového namáhání dna 25 žlabu dávkovače.

Bylo. zjištěno, že uložení stabilních, svisle uspořádaných obdélníkových desek 21, 22, 23 ve žlabu dávkovače zvýší napětí ve střihu a zeslabuje šlíry ve sklovině.

Nízká hodnota, střihového' napětí u popsaného uspořádání nevytváří bubliny. U zvláštního uspořádání znázorněného na výkrese je zřejmé, že se použije -stejná šířka proudových kanálů .mezi obdélníkovými deskami

21, 22, 23, a to- proto, aby se minimalizovaly nesymetrické stranové změny směšovací účinnosti.

Byla zkoušena některá další uspořádání v modelu žlabu dávkovače s obdélníkovými deskami 21, 22, 23 o- délce 10,2 cm, 20,4 cm a 30,5 cm. Všechna uspořádání obdélníkových desek 21, 22, 23 když byly uloženy mezi míchadla 12, 13 a homogenizátory 17, 18, 19, 20, měla, určitý účinek na míšení šlír.

však zjištěno, že obdélníkové desky . 21,

22, 23 dlouhé 10,2 cm byly méně účinné na šlíry, které - by se objevily ve vrchní a -střední části proudového· kanálu žlabu dávkovače, než obdélníkové desky 21, 22, 23 o délce

20,4 cm- nebo 30,5 cm.

U všech obdélníkových - desek 21, 22, 23 se směšovací účinnost zvýší, když se uloží - mezi míchadla 12, 13 a homogenizátory 17, 18,

19, 20, pro všechny vrchní a -střední šlíry.

Nedochází k velké změně u středově postranních -a spodních šlír. Tyto jsou ovšem ovlivněny v -každém případě směšovacími systémy. Obdélníkové desky 21, 22, 23 o· délce 20,4 cm· jsou, jak bylo zjištěno, při míšení šlír účinnější než obdélníkové desky 21, 22, 23 o· délce 30,5 cm především proto, že - obdélníkové desky 21, 22, 23 o- délce 20,4 cm způsobují menší -omezení tvaru proudu kolem míchadel 12, 13 než obdélníkové desky 21, - 22, 23 o délce 30,5 cm.

Uspořádání -stabilních obdélníkových desek 21, 2.2, 23 ve žlabu dávkovače zvyšuje odpor proudění proudu -skloviny a z tohoto důvodu, - -aby se udržela výška hladiny skloviny 30,5 cm. -ve hlavě 11 dávkovače- dávkovacího žlabu, bylo by nutné zvýšit výšku hladiny v čeřící části -až asi o 1,3 cm v .závislosti na skutečné intenzitě proudění žlabem dávkovače.

Při zvláštním uspořádání, při -kterém- míchadla- 12, 13 usměrňují sklovinu nahoru a homogenizátory 17, . 18, 19, 20 usměrňují sklovinu dolů, se větší část skloviny bude pohybovat od míchadel 12, 13 k homogenizáto- rům 17, 18, - 19, .20 ve vrchní zóně, uvnitř které jsou uloženy - obdélníkové desky 21, 22, 23. Tímto způsobem budou Obdélníkové desky 21, 22, 23 účinně ztenčovat šlíry, které - by mohly být přítomny ve skle.

Také některé další - faktory by měly být vzaty v úvahu. Míchadla 12, 13 o průměru 17,8 cm otáčející se frekvencí 20 -m.in-1 musí být vzhledem -k jejich -velkým, rozměrům pečlivě řízena, aby byla účinná. Směšovací účinnost míchadel 12, 13 -o průměru 17,8- cm s homogenizátory 17, 18, 19, 20 o -průměru

10,2 cm vede ke zvýšení akčního -radiusu a oběh kapaliny kolem míchadel 12, 13 je takový, že -možnost vysazení působení míchadel se značně sníží. Ukazuje se, že míchadla 12, 13 -o průměru 17,8 cm zachycují vzduchpři nižší úhlové rychlosti otáčení než míchadla 12, 13 o- průměru 10,2 cm. - Tato míchadla 12, - 13 však kompenzují tento nepřízznivý účinek -schopností pracovat při nižších úhlových rychlostech při dosažení zlepšené směšovací účinnosti.

Akční rádius míchadla 12, 13 je obecně největší radiální vzdálenost, ve -které -otáčení míchadla 12, 13 ještě významně ovlivňuje kapalinu. Aby všechna. kapalina byla- smíchána, provoz míchadel 12, 13 muisí zabezpečit dostatečnou interakci -mezi akčním rad lůsem a -stabilním povrchem žlabu dávkovače. Jestliže neexistuje dostatečný přesah akčních -radiusů, potom značný mrtvý -prostor kolem míchadel 12, 13 umožní šlíře -proudit kolem -míchadel 12, 13 bez zamíchání.

Bylo· -zjištěno, že ke snížení nežádoucích změn míšení by míchání mělo být symetrické vzhledem- k podélné ose žlabu dávkovače. Nesymetrické míchání vytváří mrtvé oblasti. Symetrické míchání -minimalizuje postranní nerovnoměrnosti a. -omezuje mrtvé oblasti. Pro -omezení možnosti, -že nešmíchaná kapalina proteče z jednoho míchacího uspořádání do -oblasti slabého působení jiného- míchacího uspořádání by následné míchací ústrojí -mělo být odlišně uspořádáno.

216 2 5 0

Pravděpodobně nejsnadnější způsob získání rozdílné míchací sestavy a stálého udržování symetrie je zajištění rozdílného sudého počtu míchadel 12, 13 v následujících oblastech míchání. Provoz těchto míchacích sestav musí být symetrický vzhledem к podélné ose žlabu dávkovače.

Dále je třeba vzít zřetel na možnost vytváření střihetn indukovaných bublin vlivem provozu míchadel 12, 13. Je známo, že tvorba bublin závisí na střihovém napětí, míře smykového přetvoření a jiných střihových

Claims (5)

1. Zařízení pro míchání a homogenizaci skloviny v předpecí sklářské pece, s míchadly a homogenizátory ve tvaru šroubových ploch otáčivých kolem svisle uspořádaných os, vyznačené tím, že mezi dvojicí míchadel (12, 13) umístěných ve směru proti proudu skloviny od vypouštěcího konce napříč ke směru proudu skloviny a řadou homiogenizátorů (17, 13, 19, 2.0) umístěných mezi míchadly (12, 13) a vypouštěcím koncem ve svislé rovině kolmé ke směru proudu skloviny je umístěna řada, obdélníkových desek (21, 22, 23) s jejich velkými .plochami ve svislých rovinách rovnoběžných se směrem proudu skloviny.

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, účinků. Z tohoto hlediska by měl být brán ohled na velikost střihových sil vzniklých při míchání skloviny. U míchadel 12, 13 zde uvedeného šroubového typu existují hranice rychlosti otáčení míchadel 12, 13, aby se zamezilo jak vzniku bublin vyvolaných střihem, tak i strhávání vzduchu. Dále je к provádění úspěšné a přijatelné homogenizace skloviny nutné zabránit kolísání hladiny skloviny v dávkovači a přitom je třeba udržovat odpovídající výšku hladiny skloviny nad míchadlem.

VYNALEZU že alespoň tři obdélníkové desky (21, 22, 23) jsou rozmístěny ve stejných vzdálenostech vzhledem к šířce předpecí sklářské pece.

3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že průměr míchadel (12, 13) je rovný od 1/4 do 1/3 šířky předpecí sklářské pece.

4. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že obdélníkové desky (21, 22, 23) mají délku od 1/5 do 1/3 vzdálenosti mezi míchadly (12, 13) a homogenizátory (17, 18, 19, 2Ю).

5. Zařízení podle bodů 1 až 4 vyznačené tím, že míchadlia (12, 13) a homogenizátory (17, 18, 19, 20) zasahují do skloviny až do hloiuibky od 5.0,8 mm do 88,9 mm od dna předpecí sklářské pece.