CZ279860B6

CZ279860B6 - Zařízení k vytváření dávek skloviny

Info

Publication number: CZ279860B6
Application number: CS912346A
Authority: CZ
Inventors: František Ing. Csc. Novotný; Jiří Ing. Holec
Original assignee: Walter Co. Maschinen Gmbh
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1995-07-12
Also published as: EP0597910B1; CZ234691A3; WO1993002975A1; DE59203245D1; EP0597910A1

Abstract

Rozšířené těleso (7) svisle suvného a rotujícího plunžru (5) má funkční pracovní povrch přivrácený k výtokovému otvoru (4), kuželovitého či miskovitého tvaru, který je souběžný s povrchem kuželovité či miskovité části (2) výtokové nádoby (1) zařízení k vytváření dávek skloviny. Na nejméně jedné kuželovité či miskovité ploše tělesa (7) plunžru (5) a kuželovité části (2) výtokové nádoby (1) jsou umístěny drážky, s výhodou vedené spirálovitě po pracovním povrchu v profilu sinusoidy. Pokud jsou drážky čerpacích elementů (3) na tělese (7) plunžru (5) i kuželovité části (2) výtokové nádoby (1) je výhodné, když jsou vedeny vzájemně pravoúhle.ŕ

Description

Zařízení k vytváření dávek skloviny

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k vytváření dávek skloviny, které sestává z výtokové nádoby, tvořené válcovitou částí přecházející do pracovní kuželovité nebo miskovité části. Ve výtokové nádobě je situován výškově suvný a rotující plunžr, tvořený hřídelem a rozšířeným tělesem s funkční pracovní částí a dále sklovinu čerpající elementy.

Dosavadní stav techniky

Pro zpracování utavené skloviny je zpravidla třeba z ní oddělit stanovenou *dávku, potřebnou pro daný výrobek. Dávka se vytvoří buď nabíráním příslušného množství skloviny z hladiny, nebo vhodným působením na proud skloviny, vytékající z pece.

Například při tzv. nátokové technologii vytéká z pece kontinuální proud skloviny do formy, ve které současně poklesává dno. Po natečení potřebné dávky je pramen přestřižen, popřípadě se rychlým pohybem formy směrem dolů přetrhne a pod výtok se přesune nová forma, jak je uvedeno například v DOS č. 3 924 238.

Je znám způsob regulace výtoku skloviny tyčí, zpravidla molybdenovou tyčí, procházející sklovinou a zasahující do výtokového otvoru. Posunutím tyče se natolik sníží vytékající množství, že sklovina ve výtoku zatuhne a přestane vytékat. Vytékání se obnoví ohřevem výtoku elektrickým proudem. Toto zařízení, stejně tak i zachlazení výtoku podle německého patentu č. 3 130 683, může sloužit k přerušení a obnovení práce sklářské tavící pece, ne však vytváření přesně definované dávky skloviny.

Regulační tyč, na konci rozšířená, může podle německého patentu č. 2 933 169 procházet až pod nejužší místo výtokového otvoru a uzavírat tok skloviny vtažením její rozšířené části do zúženého prostoru výtoku. Tento způsob je však použitelný pouze pro velmi nízkoviskozitní taveniny.

V mechanických dávkovačích působí na vytékající sklovinu plunžr, který při pohybu směrem dolů vytékající sklovinu urychluje a při zpětném pohybu naopak brzdí. Ve vhodném okamžiku je sklovina odstřižena, a tím je vytvořena dávka, jak je uvedeno například v patentu USA č. 4 087 268.

Tato uvedená zařízení však umožňují získání pouze nepřetržitého sledu dávek skloviny. Přestávka mezi jednotlivými dávkami skloviny může být jen tak dlouhá, než plunžr, bránící výtoku skloviny dojde do horní úvrati. Potom musí být započato vytváření další dávky. Určitého zlepšení je možno dosáhnout použitím výsuvné části plunžru s kuličkou, podle evropské patentové přihlášky č. 0 102 108.

Existují také vakuové dávkovače, ve kterých je výtok skloviny regulován tlakem vzduchu nad hladinou skloviny v hlavě dávkovače nebo vakuové komory. Délka trvání pausy mezi dvěma dávkami skloviny není v tomto případě omezena dosažením horní úvrati

-1CZ 279860 B6 plunžru, protože podtlak nad hladinou skloviny lze udržet libovolně dlouho. Problémem však je, že u vakuových dávkovačů velmi kolísá hmotnost kapek skloviny a konstrukce dávkovače neumožňuje žádoucí homogenizaci skloviny. Největším problémem však je, že povrch skloviny ve výtokovém otvoru není stabilní. Může docházet k tomu, že v některém místě vniká do výtokového otvoru vzduch, zatímco jinde sklovina vytéká.

Problém stability skloviny ve výtokovém otvoru je řešen autorským osvědčením SSSR č. 643 440, který však problém kolísání hmotnosti dávky skloviny neřeší.

Také je znám způsob vytváření dávky skloviny popsaný v DOS č. 2 433 444. Vytékající proud skloviny je ustřižen deskou, posouvající se na výtokový otvor, která potom tento otvor uzavírá. Kvalita dávky skloviny z tohoto zařízení je však nízká, protože při otevření jsou do dávky strženy zbytky zatuhlé skloviny.

V DOS č. 3 216 Ό67 je popsán způsob dávkování kapky v kontinuální tavící peci. Zařízení sestává z válcovité části dole přecházející do komolé výtokové části. Ve válcovité části je umístěn plunžr výškově nastavitelný, opatřený šnekovým závitem. Obdobný způsob a zařízení je popsán v DOS č. 3 620 082. U posledních dvou typů zařízení je šířka štěrbiny mezi výtokovou nádobou a plunžrem neměnná. To je nevýhodné, protože je možno volbou úzké štěrbiny dosáhnout dobrého uzavírání výtokového otvoru pouze za cenu zhoršení výtoku v režimu vytékání a naopak při volbě široké štěrbiny jsou problémy s uzavíráním výtoku.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky se odstraní nebo podstatně omezí u zařízení k vytváření dávek skloviny podle tohoto vynálezu s výtokovou nádobou, tvořenou válcovitou částí, přecházející do kuželovité nebo miskovité části, opatřenou výškově suvným a rotujícím plunžrem, tvořeným hřídelem a rozšířeným tělesem s funkční pracovní částí a vybavenou dále sklovinou čerpající elementy. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že rozšířené těleso plunžru má funkční pracovní povrch, přivrácený k výtokovému otvoru, kuželo-vitého nebo miskovitého tvaru souběžnou s povrchem kuželovité nebo miskovité části výtokové nádoby a přitom čerpací elementy jsou umístěny na nejméně jedné z kuželovitých mískovitých ploch tělesa plunžru výtokové nádoby.

Je výhodné, když čerpací elementy jsou drážky, které jsou vedeny spirálovitě v pracovní ploše čímž vytváří pracovní povrch.

Dále je výhodné, když drážky čerpacích elementů mají profil, vytvářející sinusoidu.

Kromě toho je výhodné, když drážky čerpacích elementů tělesa plunžru jsou vedeny pravoúhle k drážkám čerpacích elementů kuželovité nebo miskovité části výtokové nádoby.

Hlavní výhodou tohoto řešení je, že je možno dávkovat velké dávky skloviny a prodloužit dobu mezi jednotlivými dávkami až na až 5 minut. Toto prodloužení má význam u dávkování velkých dávek skloviny ze dvou důvodů. Prvním důvodem je časová náročnost

-2CZ 279860 B6 zpracování velkých dávek skloviny při větší hmotnosti skloviny, tvarově náročného výrobku, druhým důvodem je daná kapacita sklářské tavící pece. U dávkování malých dávek skloviny však důvod delšího zpracování při tvarově náročných výrobcích také připadá v úvahu. Čerpací elementy jsou na neválcové, zpravidla kuželovité nebo miskovité ploše, takže šířka štěrbiny mezi plunžrem a výtokovou nádobou v níž tyto čerpací elementy působí, je měnitelná.

Souběžnost pracovních ploch kuželovité nebo miskovité části rozšířeného tělesa plunžru a výtokové nádoby umožňuje, že v režimu zastaveného výtoku skloviny je šířka této štěrbiny minimální, plunžr zasahuje až do výtokového otvoru, takže zavěšená hladiny skloviny je zachycena nejen na okrajích výtokového otvoru, ale i na plunžru. Protože je štěrbina velmi úzká, je i povrch zavěšené hladiny malý a proto je zavěšená hladina mnohem stabilnější proti roztěkání. Čerpací elementy mohou být umístěny nejen na plunžru, ale i na kuželovité nebo miskovité části výtokové nádoby, což umožňuje dosažení vyšší účinnosti čerpání skloviny.

Předností čerpacích elementů ve formě drážek, spirálovitě vedených po pracovní ploše, je větší účinnost čerpání skloviny při podmínce vytvoření úzké štěrbiny mezi oběma plochami.

Drážky čerpacích elementů, vytvářející v profilu sinusoidu, zvyšují také intenzitu Čerpání skloviny, což se příznivě projevuje ve funkci zastaveného výtoku skloviny.

V případě, že jsou drážky čerpacích elementů na tělese plunžru i na výtokové nádobě, je pro optimální a účinné čerpání skloviny nejvýhodnější jejich vzájemná pravoúhlá poloha.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení vynálezu je popsáno dále a je objasněno na připojených schematických výkresech, kde na obr. 1 a obr. 3 je výtokové nádoba s plunžrem ve svislém osovém řezu a na obr. 2 je drážka vytvořená mezi tělesem plunžru a výtokovou nádobou.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Výtokové nádoba 1 o vnitřním průměru 200 mm je zakončena zesílenou kuželovitou částí 2 délky 50 mm na jejíž vnitřní ploše jsou vytvořeny sinusovité čerpací elementy 3. ve tvaru drážek. Kuželovitá část 2 výtokové nádoby 1 je zakončena výtokovým otvorem £ o průměru 100 mm, umístěným 500 mm pod úrovní hladiny skloviny. Ve výtokové nádobě se pohybuje plunžr 5, tvořený hřídelem 6, který přechází do pracovního rozšířeného tělesa 7, které má na vrchní části průměr 160 mm a těleso 7 má tvar komolého kužele s menší základnou přivrácenou výtokovému otvoru £ na jehož plášti je funkční pracovní kuželovitá plocha s čerpacími elementy. Plunžr 5 je výškově nastavitelný, je umístěný v ose výtokové nádoby 1 a výtokového otvoru £ a otáčí se kolem své podélné osy.

Příkladné provedení čerpacích elementů £ na obou pracovních plochách na tělese 7 plunžru 5 i na kuželovité části 2 výtokové

-3CZ 279860 B6 nádoby 1, vytvořené drážkami s profilem sinusoidy, včetně štěrbiny 8 mezi nimi, dlouhé 70 mm, je na obr. 2. Tento profil, mající rozteč sousedních vrcholů 20 mm a hloubku drážky 6,4 mm je optimalizován pro šířku štěrbiny 8, 2 mm, která je v příkladném provedení volena jako pracovní. Snižování šířky pracovní štěrbiny 8. pod 2 mm je problematické, protože je třeba brát ohled na výrobní nepřesnosti zařízení, tepelné dilatace, zatížení hydrostatickým tlakem skloviny a kroutícím momentem. Proto volíme uvedený profil ve střední části pracovní plochy. Směrem dolů od této roviny se čerpací elementy ztenčují a směrem nahoru od této roviny se rozšiřují, jak vyžaduje kuželovitost plochy.

Zařízení je naplněno olovnatou křišťálovou sklovinou a temperováno včetně pracovních ploch a štěrbiny topným zařízením na 1 100 C, při které má uvedená sklovina dynamickou viskožitu 400 Pa.s. Od hladiny skloviny k výtokovému otvoru 4. je výškový rozdíl 500 mm, vytvářející hydrostatický tlak skloviny. Tento tlak je eliminován vztlakem vyvozeným plunžrem 5, rotujícím frekvencí tři otáčky za minutu.

Příklad 2

Další příkladné provedení je na obr. 3, představující provedení, v němž jsou čerpací elementy 3 pouze na ploše plunžru 5. Vzhledem k horší účinnosti čerpání oproti předchozímu případu je pracovní plocha protažena tak, že délka štěrbiny 8 je 120 mm. Proto má výtokový otvor 4 průměr pouze 60 mm. Vzhledem k tomu, že čerpací elementy 3, protažené po celé kuželovité ploše by se již podstatně odchylovaly od optimální velikosti, je jejich umístění řešeno ve dvou pásech, oddělených mezerou. Ve středu spodního pásu je volen optimální profil čerpacích elementů 3, které se směrem vzhůru od této roviny rozšiřují a směrem dolů od této roviny zužují. V hořejším pásu je situace obdobná.

V podstatě všechny typy zařízení podle tohoto vynálezu pracují tak, že umožňují dlouhodobé udržení režimu zastaveného výtoku.

Tvorba dávky začne tak, že se plunžr 5 zdvihá, přičemž rychlost zdvíhání postačí zabránit předčasnému výtoku skloviny avšak nenasaje vzduch příliš daleko do výtokového otvoru 4.· Potom se plunžr 5 pohybuje dolů, čímž napomáhá vytékání skloviny. Když se plunžr 5 přiblíží k pracovnímu povrchu výtokové nádoby 1, je působením vztlakové síly ve vzniklé štěrbině 8 vytékání zastaveno. Vzniklá dávka skloviny je odstřižena.

Sklovina, která již opustila výtokový otvor 4, ale nebyla v odstřižené dávce, zůstane zavěšena na ústí a tvoří součást další dávky nebo vytvoří malou zbytkovou kapku, která je odstřižena do odpadu.

Šířka štěrbiny 8 mezi plunžrem 5 a výtokovou nádobou 1 je důležitý parametr, který se uplatňuje jak v režimu vytékání dávky, tak i v režimu zastaveného odběru. Při stálosti ostatních parametrů je rychlost vytékání přímo úměrná kvadrátu šířky štěrbiny

8. a při režimu zastaveného odběru je vztlak, vytvořený nabíračími lopatkami ve štěrbině 8 nepřímo úměrný šířce štěrbiny 8,-4CZ 279860 B6

Uvedené závislosti se mohou vyjádřit následujícími vztahy:

. v . η . 1

P = ---------------d² kde 1 je délka štěrbiny v m, d je šířka štěrbiny v m, v je rychlost kapaliny v m.s^-1, n je viskozita v Pa.s p je tlaková ztráta v Pa.

Tento vzorec vyjadřuje tlakovou ztrátu kapaliny, protékající štěrbinou 8. mezi dvěma povrchy.

Pro hodnotu vztlaku, vznikajícího ve štěrbině 8. mezi plunžrem 5 a kuželovitou částí 2 výtokové nádoby 1 byl na základě dlouhodobých modelových zkoušek nalezen obdobný vztah:

. v . η : 1

P = k .-----------—--d²

V tomto vztahu je v relativní rychlost pohybu pracovních povrchů v m.s^-1, k je konstanta, závislá na dokonalosti návrhu a provedení čerpacích elementů, p je vztlak, působící proti hydrostatickém tlaku sloupce skloviny a ostatní symboly mají stejný význam jako v předchozím vzorci. Hodnota k je menší než 1, ale pro navrhované použití úhlu sklonu a sinusovitého profilu drážek na obou pracovních plochách může dosahovat hodnot vyšších než 0,1. Tyto skutečnosti umožňují získat potřebný vztlak na poměrně malých pracovních plochách.

Průmyslová využitelnost

Zařízení je určeno pro vytváření dávek skloviny, zejména velkých hmotností nebo pro složité tvarové výrobky. Zvláště je vhodné pro velké dávky skloviny, tavené i na malých sklářských pecích.

Claims

1. Zařízení k vytváření dávek skloviny, zahrnující výtokovou nádobu, tvořenou válcovitou částí, přecházející do pracovní kuželovité nebo miskovíté části, v níž je umístěn výškově suvný a rotující plunžr, tvořený hřídelem a rozšířeným tělesem s funkční pracovní částí, a sklovinu čerpajícími elementy, vyznačující se tím, že rozšířené těleso (7) plunžru (5) má funkční pracovní plochu přivrácenou k výtokovému otvoru (4) kuželovitého nebo miskovítého tvaru, souběžnou s plochou kuželovité nebo miskovité části (2) výtokové nádoby (1), přičemž čerpací elementy (3) jsou umístěny na nejméně jedné z kuželovitých nebo miskovítých ploch tělesa plunžru (5) nebo výtokové nádoby (1).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že čerpací elementy (3) jsou drážky, vedené spirálovitě po pracovní ploše.

3. Zařízení podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že drážky čerpacích elementů (3) mají profil ve tvaru sinusoidy.

4. Zařízení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že drážky čerpacích elementů (3) tělesa (7) plunžru (5) jsou vedeny pravoúhle ke drážkám čerpacích elementů (3) kuželovité části (2) výtokové nádoby (1).