NO137721B - Fremgangsm}te og anordning for kondisjonering av smeltet glass - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse sikter mot en forbedring

av kvaliteten for glass fremstilt fra smelteovner, særlig plateglass. Slike ovner er i det besentlige oppbygget i to deler: - en varm smelte- og raffinerings-sone foran hvilken utgangsstoffene som inngår i glassmassen innføres og smeltes ved hjelp av oppvarmingsorganer som brennere,

- en kaldere kondisjoneringssone for glasset i nedre

del av ovnen hvor glasset bringes ned til en egnet tempera-

tur for utmating med hensyn på de senere formingsprosesser, Denne sone er en homogeniserings- eller utjevningssone.

De konveksjonsstrømmer som oppstår på grunn av tempera-turforskjeller og glassavtapping fremkaller en mer ellér min-

dre utpreget røre-effekt i glassmassen. Spesielt vil det i ut-jevnings sonen som nevnt ovenfor oppstå en strøm som går i pro-sessens strømningsretning og omfatter omtrent øvre tredjepart av badhøyden, og en underliggende returstrøm som omfatter de nedre 2/3 av ovnshøi/den.

Det er kjent å innføre på tvers av utjevningssonen,

på egnede steder, mekaniske eller termiske, flytende eller faste vegger eller . sperrer som mer eller mindre omfatter hele ovnsbredden, for å skille fra hverandre to soner av glassmassen, nemlig for å stanse glasstrømningen på overflaten og tvinge opp kaldere glass fra de dypere lag. Det er også kjent å la glasstrømmen passere gjennom åpninger anordnet i lave lag i glassbadet og ved hjelp av en rører å omrøre en øvre glass-strøm som mekanisk er separert fra returstrømmen med en skille-vegg, for å hindre blanding av de to glasstrømmer. Denne frem-

gangsmåte er vanskelig å gjennomføre på grunn av den bety-delige korrosjon som skilleveggen er utsatt for, som separerer den øvre strømmen fra returstrømmen, og vanskeligheter med å reparere anlegget inne i den smeltede glassmassen.

Søkeren har nå funnet, og det er det karakteristiske

ved oppfinnelsen, at man kan forbedre glassets kvalitet ved å la en sentral del av overflatestrømmen tvinges fra overflaten og ned i den i bunnen av ovnen tilbakeløpende retur-strøm ved hjelp av en nedstrøms "hot-spot", i badets over-

flate og på tvers av strømningsretningen, fortrinnsvis sentralt anordnet, mekanisk hindring, som strekker seg over en fjerdedel til to tredjedeler av badets bredde og til en femte-del til halvparten av badets dybde, mens de langs badets sidevegger løpende deler av overflatestrømmen tillates fri passasje i kondisjonseringssonen.

, Fortrinnsvis er den mekaniske hindring symmetrisk anordnet om ovnens lengdeakse og over en. tredjedel til halvparten av badets bredde og til en tredjedel av badets dybde.

Aller helst anvendes det en mekanisk hindring i form av et røreverk.

Oppfinnelsen angår også en apparatur for gjennomføring

av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte.

Den mekaniske hindrings stilling i glasstrømmens retning er ikke likegyldig. Det kan nemlig oppstå en viss 'devitri-fisering av smeltede glasspartikler bak hindringen i kontakt med dennes kaldere deler, og derfor må badtemperaturen bak hindringen fremdeles være tilstrekkelig høy: til at de krystal-linske partikler har.tid til. å smelte fullstendig i glassmassen som omgir dem før de forlater bassenget.

Videre spiller glassets viskositet omkring hindringen også en viktig rolle. For at hindringens hydrodynamiske virkning skal ha maksimal effekt, bør.denne viskositet ikke over-2,5. stige.10 poise.

Virkningen av hindringen i henhold til oppfinnelsen er således særlig god når glasstemperaturen ikké er vesentlig lavere enn 1300°C for vanlig industriglass. Hindringen kan således anbringes ikke langt fra den varme sonen, imidlertid er dette ofte vanskelig å gjennomføre på grunn av de høye temperaturer som hersker i denne del av bassenget.

Hindringen befinner seg i midtre del av bassengbredden, i prinsippet omkring midtaksen, men man finner eks-perimentelt den beste plassering. For å unngå enhver indirekte virkning på overstrømmens eller returstrømmens sideløp (side-strømninger), består den av elementer som er opphengt i stenger som går gjennom bassenghvelvet, lengden avhenger av plas-seringen i ovnen og svarer til bredden av det strømningsløp som man vil tvinge tilbake. Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter hindringen en bredde på mellom l/ h og 2/3 av bassengbredden, fortrinnsvis mellom halvparten og tredje-delen av bassengbredden.

Dybden og eventuelt temperaturen på hindringen reguleres slik at man får en tilbakeføring eller tilbakeledning av glasstrømmen som faller inn mot den, slik at denne del av overstrømmen opptas av returstrømmen og føres tilbake som nevnt, nedsenkningsdybden for hindringen ligger mellom femte-parten og halvparten av glassbadets høyde i bassenget. Hindringen kan ligge dypere i det midtre parti enn i endene og kan f.eks., sett forfra, ha en konveks profil.

Reguleringen forenkles hvis hindringen er oppbygget av separate deler som samtidig virker som en diskontinuerlig hindring og ved dens temperatur-virkning, på det omgivende glass, idet man da kan velge antallet og stilling samt/eller temperaturen på disse separate elementer uavhengig av hverandre for å finne den beste virkning.

Fortrinnsvis består disse elementer av kjølerør som

har form av orienterbare stenger eller nåler plassert over hverandre. Ved å rotere nålene kan man i tillegg til avled-ningsvirkningen oppnå en rørevirkning.

Denne ekstra homogeniseringsvirkning kan være en for-del når ovnen arbeider med maksimal ytelse. Man kan videre oppnå en betraktelig tidsinnsparing ved fremstilling av far-get glass ved overgang fra en farge til en annen, og man kan oppnå en reduksjon av eventuelle forstyrrelser i bassenget og .glassmassen når utgangsstoffene har ujevn kvalitet.

Fig. 1 viser skjematisk en smelteovn sett ovenfra, forsynt med en hindring i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 viser ovnen, eller bassenget i lengdesnitt,

fig. 3 viser en oppmurt hindring opphengt i ovnshvelvet,

fig;. 4 viser en hindring bestående av en kjølespiral, fig. 5 viser en hindring av separate elementer,

fig. 6 viser en hindring av separate, skråttstilte

elementer,

fig. 7 viser perspektivisk en serie rørere anordnet

på rekke og med innbyrdes vinkelforskyvning,

fig. 8 viser et snitt gjennom et system med rørere

. opphengt fra ovnstaket,

fig. 9 viser et feste- og rotasjonssystem for rørerne.

Fig. 1 viser skjematisk en smelteovn med hoveddelene: smeltesonen 1 og utjevningssonen 2.

Påfylling av. utgangsstoffer foregår ved 3 og avtappin-gen gjennom kanalen k. En hindring 5 i henhold til oppfinnelsen er innsatt i bassenget i midtre del' av overstrømmen. Den opptar ca. 2/5 av ovnsbredden idet sideløpene av overstrøm-men, 6, uhindret kan følge deres vei mot kanalen h hvor av-tappingen foregår.

Fig. 2 viser i lengdesnitt et basseng med hindringen

5 nedsenket i glassmassen i en' dybde omtrent i skillelinjen mellom overstrømmen og returstrømmen 7: Fig. 3 viser i snitt en hindring bestående av flere elementer 8 opphengt i-stenger 9 med avkjøling véd et vann-■ kappesystem 10 for å hindre korrosjon ved de høye temperaturer som hersker i ovnsatmosfæren.

Anordningen på fig. k er en spiral 11 opphengt i ovnshvelvet, bestående av rustfritt stål oppviklet i skrueform og som fører vann eller annet kjølemédium i sirkulasjon.

Denne kjølespiral er nedsenket i øvre del av glassbadet, svarende til overstrømmen. Dens virkning er å øke vis-kositeten i glasset omkring kjølespiralen, slik at glass-strømmen, overstrømmen, støter an mot en kaldere sone dg tvinges ned mot. de lavere deler i bassenget hvor strømmen opptas av.returstrømmen.

Fig. 5 og 6 viser en diskontinuerlig hindring i henhold til oppfinnelsen, oppbygget av en rekke metallrør 12 som er avkjølt ved vannsirkula-s jon, hvilke rør er bøyet til nåløye-form 13. Disse nåler virker først og fremst ved deres termiske effekt. De avkjøler i nåløyeplanet en viss del av glassmassen' og danner tilsammeh en omtrent kontinuerlig hindring med hen-

syn til virkningen.

Hver "nål" kan reguleres individuelt i stilling, og kan således settes skrått i forhold til strømningsretningen, og den ene nålretning kan varieres i forhold til den andre. På denne måte får hindringen i sin helhet en større tykkelse enn hvis nålene står i samme plan, og virker som en rekke vinger hvis virkning overlapper hverandre.

Pilene som er inntegnet på fig. 6 viser sideløpene lh som er en del av overstrømmen, og at sidestrømmene uhindret følger deres løp mot bakre del av ovnen hvor glassavtappingen finner sted, mens strømningen 15 går inn mot elementene hvor de tvinges tilbake og ned og opptas av den underliggende re-tur strøm.

Nålene kan også reguleres i høyde. Derved kan man gi hindringen den ønskede form. Spesielt kan de nåler som er anordnet mot hver ende av elementet være mindre dypt nedsenket enn de sentrale nåler. På denne måten virker hindringen dypere i den midtre del av bassenget.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig fordelaktig ved fremstilling av glass i smelteovner som arbeider ved full ytelse. I slike tilfeller vil det hydrodynamiske system som opprettes i bassenget på grunn av bassengets form, avtappings-hastigheten og de dermed følgende konveksjonsstrømmer hurtig kunne fjerne seg fra optimale forhold og gi dårligere glass-kvalitet. Man kan da korrigere prosessen i midtre del av over-strømmen ved innsetting av en hindring ifølge oppfinnelsen for å opprette et mer likevektig system som gir bedre homogenitet i glasset.

Med diskontinuerlige elementer som kan reguleres individuelt med hensyn på dybde, temperatur og retning, kan man raskt ved empiriske forsøk finne det gunstigste system.

Rørerne 17 vist på fig. 7 består av rør av rustfritt stål tilført vann gjennom et rotasjonshode som ikke er vist. Rørerne er formet som et vridd åttetall. Denne form har vist seg særlig effektiv. Formen kan også være rektangulære nål-øyeformer"eller andre former.

Rørerne river med seg under bevegelsen en viss mengde glass som får øket viskositet på grunn av kjølevirkningen. Overstrømmen vil således røres omkring disse rørene som derved spiller en dobbelt rolle, avledning og røring. Dette forhold blir stadig mer utpreget etter hvert som rørehastigheten økes.

Antall rørere er funksjon av den ønskede sperrebredde. Hastigheten kan variere fra 0 til en maksimal hastighet hvor det opptrer blæredannelse eller hulrom. Nålenes rotasjonshas-tighet kan f.eks., ikke begrensende, være 10 omdreininger pr. minutt, svarende til en lineær vingehastighet på 300 m/time.

Den midlere varmeovergang fra røreren til glassmassen kan ligge på mellom 50 og 100 th/h, fortrinnsvis 75 th/h, som krever en minste levering av vann på 25 l/minutt, fortrinnsvis 60 l/minutt, for en rørediameter på 0,25 - 0,30 meter.

Rørernes rotasjonsretning kan velges for å oppnå følgende virkninger: ■

1. Føre glasset mot ovnsaksen. I dette tilfelle vil rørerne ha samme røreretning innen hver halvpart av ovnen, idet vinge-retningen oppstrøms hindringen er rettet mot ovnsaksen. Denne utforming er generelt den beste for å gi effektiv sperre- og rørevirkning. 2. Fjerne glassmassen fra ovnsaksen. I dette- tilfelle er rotasjonsretningen omvendt i forhold til ovenstående. 3. Rørevirknihgen ved hjelp av røre-par. Hver rører roterer da i omvendt retning i forhold til naborørerne.

Man kan også alternere faste rektangulære nåler 'med roterende rørere. Særlig kan hindringen bestå av roterende rø-rere i midtre del og rektankulære faste nåler i ytre del. Fig. 7 viser en serie rørere anordnet på rekke, og nied samme dreieretning, vinkelforskjøvet 90°. Mellomrommet mellom to rørere er så stort at virkeområdet fra hver rører dekker i det minste en del av virkeområdet fra naborereren. Formen med vridd åttetall er særlig gunstig for å oppnå dette. Fig. 8 viser halvdelen av et bassenghvelv i smelteovnen og anordningen av rørerne 17 fra taket. Rørerne er dreiet i 90° vinkel til hverandre og virkeområdene dekker hverandre'. Øvre røréblad-høyde ligger i høyde med overflaten på glassmassen k. Det nedre nivå for rørebladene bør ikke være lavere enn den nøytrale sone som skiller overstrømmen fra retur-strømmen, for ikke å ha rørevirkning på returstrømmen. Fig. 9 viser feste- og rotasjonsanbrdhingen for rørerne.

Rørereh 17 er stukket inn i en hylse 18 som kan dreie seg i

to lågere 19. Disse lågere er festet til en bæreramme 20 som henger i kroker 21 og knaster 22 i en bjelke 23 parallell med spalteåpningen 24 i ovnshvelvet. Hylsen 18 er forsynt med et konisk tannhjul 25 som drives av en tilsvarende tannhjul 26

med drift fra en motor 27 via aksen 28. For å gjøre det mulig å regulere rørerens vinkelfase kan tannhjulet 26 bringes ut av inngrep med tannhjulet 25 ved å dreie aksen 28 omkring aksen 29, ved hjelp av en ikke vist anordning. Hele systemet, rører, drivhylse og bæreramme 20 kan oppheises. Lukkeorganer av ild-

fast materiale, 30 og 31, sikrer lukking av spalten 24. Røre-vingene 17 går i flukt med glassoverflaten over badet 32. Reguleringen av hindringen i henhold til oppfinnelsen, dvs.

antall, hastighet og stilling for rørerne, samt nedsenkings-dybden, avhenger av ovnens karakteristiske data, glassets sam-mensetning, hindringens stilling i ovnen og den ønskede sperre/ røre-virkning.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte ved kondisjonering av smeltet gj.ass i en ovn inneholdende et glassbad hvori glassbestanddelene smeltes i en smelte- og raffineringssone (l) og derfra i form av over-flates trømmer (6) beveger seg mot en tilstøtende kondisjoneringssone (2) og hvor videre en understrøm (7) beveger seg tilbake mot smelte- og raffineringssonen, karakterisert ved at en sentral del (6a) av overflatestrømmen (6) tvinges fra overflaten og ned i den i bunnen av ovnen tilbakeløpende returstrøm (7) ved hjelp av en nedstrøms "hotspot", i badets overflate og på tvers av strømningsretningen, fortrinnsvis sentralt anordnet mekanisk hindring (5)> som strekker seg over 1/4-2/3 av badets bredde og til 1/5-1/2 av badets dybde, mens de langs badets sidevegger løpende deler av overflatestrømmen .

(6) tillates fri passasje til kondisjoneringssonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at strømmen (6a) avbøyes ved hjelp av en mekanisk hindring som er anordnet symmetrisk om ovnens lengdeakse og som strekker seg over 1/3-1/2 av badets bredde og til 1/3 av badets dybde.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at det som mekanisk hindring anvendes et røreverk for om-røring av glasset samtidig'med avbøyningen. k.

Anordning ved ovn for fremstilling av smeltet glass ifølge krav 1 omfattende en langstrakt beholder inneholdende et bad av smeltet glass og oppvarmingsinnretninger i forbin-delse med beholderen for å oppnå en smelte og raffineringssone (l) med høy temperatur og en kondisjoneringssone (2) med lavere temperatur samt et tak over beholderen, karakterisert ved at det nedstrøms badets "hotspot" mellom raffinerings- og kondisjoneringssbnen er anordnet en mekanisk hindring for de sentralt forløpende deler av overflatestrømmen (6), hvilken mekaniske hindring strekker seg over 1/4-2/3 av badets bredde og til l/5-l/2 av badets dybde, uten å hindre de langs badets sidevegger forløpende deler av overflatestrømmen.

5. Anordning ifølge krav 9»karakterisert ved at den mekaniske hindring er anordnet symmetrisk om badets lengdeakse og strekker seg over 1/3-1/2 av bredden av badet og til l/3 av badets dybde.

6. Anordning ifølge krav h og 5»karakterisert ved at den mekaniske hindring utgjøres av ved siden av hverandre anordnede kjølerør i form av løkker som dreies for å omrøre glasset.