PL181933B1

PL181933B1 - Sposób i urzadzenie do wytwarzania strumienia szkla PL

Info

Publication number: PL181933B1
Application number: PL96312375A
Authority: PL
Inventors: Garrett L Scott; Jeffery P Henning
Original assignee: Owens Brockway Glass Container
Priority date: 1995-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 2001-10-31
Also published as: HUP9600089A3; JPH0920520A; HUP9600089A2; HU9600089D0; PL312375A1; AU4203596A; CA2167473A1; US5855640A; JP3952217B2; EP0722908A3; ZA96405B; HU214929B; CA2167473C; DE69613249D1; EP0722908B1; DE69613249T2; ES2158152T3; AU700339B2; EP0722908A2; US5914438A

Abstract

1 S p osob w ytw arzan ia strum ienia szk la, w s zcze g ó ln o - sci doprow ad zan ia szk la p oprzez k analy p olegajacy na tym , ze w ykon u je sie cera m iczn a o b u d o w e ogran iczajaca c o najm niej jed en o tw ó r p io n o w y i p ier sc ien io w a kom ore otaczajaca ten otw or, p rzesyla sie sto p io n e szk lo do tej p ierscien iow ej kom ory, i kieruje sie w y p ly w a ia ce p ro m ien io w o szk lo do teg o otw oru, zn am ien n y tym , ze w ykonuje sie pierscieniow a kom ore spalania (C ) ponizej ob u d ow y p op rzez u m ieszc zen ie m etalow ej p odstaw y (4 2 ) p osiad aiacej otw ór p on izej tej o b u d ow y 9 U rzad zen ie do w ytw arzan ia strum ienia szkla, w s z c z e g ó ln os ci zaw ierajacego w ew n etrzn e szk lo rd zen iow e otoczon e zew n etrzn a w arstw a szk la p okryw ajacego, które to urzadzenie zaw iera górn y p ierscien kanalu zaw ierajacy co naj- m niej jed en p ierw szy otw ór, d o ln y p ierscien kanalu zaw ierajacy co najm niej |eden drugi otw ór, z e sp ó l ob ejm u jacy m etalow a podstaw e p odtrzym u jaca ten górn y i d oln y pierscien kanalu w raz z otw oram i p ierw szym 1 drugim z za ch ow an iem p io n o w e g o odstepu oraz kom ora u tw o rzo n a p om ied zy tym i p ierscien iam i kanalu doln ym 1 górn ym o ta cza ja c a drugi otw ór, zesp ól d opro- w adzajacy szk lo rd zen iow e z p ie r w sz e g o zró dla p oprzez pierw - szy otw ór, z e sp ó l d op row ad zajacy szk lo p okryw ajace z d ru giego zródla do k om ory, przy czy m szk lo p rzeplyw a graw itacyjn ie z p ierw szego 1 z d ru giego zródla p op rzez otw ory p ierw szy i drugi form ujac strum ien szk la p ok rytego, z n a m ie n n e tym , ze elem en ty p odtrzym ujace p ierscien ie kanalu d oln y i g órny (6 4 , 6 6 ) za w ie - raja d oprow ad zajacy p a liw o 1 p ow ietrze stopien (4 6 ) podparty przez b rzeg o w a c z e s c m etalow ej p o d sta w y (4 2 ) 1 w sp ólp racujacy z dolnym p ierscien iem kanalu (6 4 ) tw orzace p a liw o w o - p ow ietrzna kom ore sp alan ia (C ) p o m ied zy tym doln ym p ierscie- niem kanalu (6 4 ), FIG 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania strumienia szkła, zwłaszcza jako wsadu do urządzenia formującego szkło, w szczególności do wytwarzania strumienia szkła pokrytego lub kropli szkła pokrytego jako wsadu do urządzenia formującego szkło.

181 933

Znany jest sposób wytwarzania szklanego pokrycia na strumieniu szkła, obejmujący zastosowanie wielu strumieni szkła w etapie formowania szkła, związanym z grzaniem w zasilaczu lub piecu. Wymaga to instalowania nowych urządzeń dla obsługi głównego strumienia szkła oraz pokryć szklanych.

Urządzenia tego rodzaju oraz sposoby wytwarzania strumienia szkła powlekanego ujawniono na przykład, w amerykańskich opisach patentowych nr 1, 828, 217, 3, 291, 584,

3, 554, 726, 3, 960, 530, 4, 023, 953, 4, 217, 123, 4, 299, 609, 4, 381, 932 i 5, 204, 120.

Głównym problemem związanym z wykonywaniem strumieni szkła pokrytego jest konstrukcja pierścienia kanału wylotowego, przez który przepływa pokryte szkło.

W konwencjonalnych pierścieniach kanałów wylotowych, ceramiczny pierścień jest podtrzymywany na metalowej podstawie i jest izolowany od podstawy przez warstwę proszku izolującego. Pierścień kanału wylotowego może być ogrzewany elektrycznie lub płomieniem gazowym. Wersje ogrzewane płomieniem gazowym mają ograniczoną użyteczność ze względu na trudności w przekazywaniu ciepła spalania do zasłoniętych rejonów pierścienia.

Znane jest także urządzenie do doprowadzania strumienia szkła powlekanego a także sposób doprowadzania takiego strumienia szkła ujawnione w amerykańskim opisie patentowym nr 4,740,401, w którym urządzenie zawiera pierścienie kanałowe wykonane z molibdenu i zaopatrzone w platynowe okładziny. Rozmiary szczelin pomiędzy pierścieniami mogą być regulowane poprzez nagwintowane tuleje w stosunku do płyty podstawy. Tuleje te są miejscem utraty ciepła, które ma wpływ na warunki przepływu szkła przez szczeliny.

Najważniejszym problemem występującym przy wytwarzaniu strumienia szkła powlekanego jest zastosowanie kanałowych pierścieni, przez które przechodzi powlekane szkło. W zwykle stosowanych kanałowych pierścieniach, ceramiczny pierścień kanału jest podtrzymywany przez metalową podstawę, od której jest izolowany przez warstwę proszku izolacyjnego. Stosowane pierścienie kanałowe są opalane gazowo albo elektrycznie.

W niemieckim opisie patentowym nr DE 3843425C2 ujawniono urządzenie do maszynowego wytwarzania pojemników szklanych wielowarstwowych zawierające czółenka z co najmniej trzema koncentrycznymi strefami pierścieniowymi usytuowanymi wokół rury do rozdmuchiwania szkła, które to strefy połączone są z co najmniej dwoma różnymi obszarami pojemnika. Obszary pojemnika poprzez oddzielne zespoły doprowadzające połączone są z jednym źródłem zasilania szkła, przy czym co najmniej jeden z zespołów doprowadzających jest wyposażony w zespół domieszkujący doprowadzający dodatkowe składniki szkła w postaci stałej lub stopionej. Zespół domieszkujący jest zaopatrzony w urządzenie do homogenizacji z mieszadłem, zaś zespół doprowadzający jest wyposażony w elektryczne elementy ogrzewające.

Sposób wytwarzania strumienia szkła, w szczególności doprowadzania szkła poprzez kanały polegający na tym, że wykonuje się ceramiczną obudowę ograniczającą co najmniej jeden otwór pionowy i pierścieniową komorę otaczającą ten otwór, przesyła się stopione szkło do tej pierścieniowej komory, i kieruje się wypływające promieniowo szkło do tego otworu, według wynalazku charakteryzuje się tym, ze wykonuje się pierścieniową komorę spalania poniżej obudowy poprzez umieszczenie metalowej podstawy posiadającej otwór poniżej tej obudowy w taki sposób, ze otwór w metalowej podstawie jest współosiowy z pionowym otworem, wykonuje się segmenty palnika na tej metalowej podstawie wyznaczające komorę spalania i umieszcza się doprowadzający paliwo i powietrze stopień promieniowo na zewnątrz komory spalania łącząc go z tą komorą spalania, następnie kieruje się mieszaninę paliwowo-powietrzną do stopnia, przy czym formuje się komorę spalania posiadającą część poziomą ułożoną promieniowo na zewnątrz doprowadzającego mieszaninę paliwowopowietrzną stopnia, pochyloną do wewnątrz i na dół część sięgającą do poziomej części wyposażonej w otwór wylotowy, przy czym każdą z części komory spalania ogranicza się przez segmenty palnika, zwiększając powierzchnię przesyłania ciepła oraz uzyskując nizszą temperaturę zewnętrznych krawędzi kontaktujących się z doprowadzającym mieszaninę paliwowopowietrzną stopniem, przez co zmniejsza się przedwczesny zapłon, przy czym formuje się kanał o skokowo zmieniającym się przekroju i wywołuje w ten sposób przepływ turbulentny paliwa w ceramicznej obudowie, powodując szybkie spalanie.

181 933

Korzystnie, wykonuje się pierścieniowy doprowadzający mieszaninę paliwowopowietrzną stopień w formie obwodowych segmentów, przy czym rozmieszcza się te segmenty obwodowo na metalowej podstawie podtrzymującej te segmenty.

Korzystnie, wykonuje się pierścieniowy chłodzący kanał powietrzny w sąsiedztwie doprowadzającego mieszaninę paliwowo-powietrzną stopnia.

Korzystnie, podczas wykonywania pierścieniowego chłodzącego kanału powietrznego formuje się ten kanał w postaci segmentów umieszcza się te segmenty na metalowej podstawie i opiera na jej brzegu.

Korzystnie, metalową podstawę wykonuje się w postaci segmentów.

Korzystnie, podczas wykonywania segmentów palnika wykonuje się szczeliny i wyznacza się części komory spalania.

Korzystnie, wykonuje się metalową podstawę w postaci oddzielnych segmentów, wykonuje się doprowadzający mieszaninę paliwowo-powietrzną stopień jako stopień pośredni spośród trzech stopni złożonych z segmentów, umieszcza się każdy z rzędów tych segmentów z wzajemnym przesunięciem względem siebie i mocuje się te segmenty formując zespół obudowy przy pomocy pionowych elementów mocujących w taki sposób, ze pod wpływem rozszerzalności termicznej segmenty dopasowują się obwodowo zapobiegając kumulowaniu naprężeń prowadzących do wyboczeń.

Korzystnie, umieszcza się elementy izolacyjne na metalowej podstawie pomiędzy tą podstawą a segmentami palnika.

Urządzenie do wytwarzania strumienia szkła, w szczególności zawierającego wewnętrzne szkło rdzeniowe otoczone zewnętrzną warstwą szkła pokrywającego, które to urządzenie zawiera górny pierścień kanału zawierający co najmniej jeden pierwszy otwór, dolny pierścień kanału zawierający co najmniej jeden drugi otwór, zespół obejmujący metalową podstawę podtrzymującą ten górny i dolny pierścień kanału wraz z otworami pierwszym i drugim z zachowaniem pionowego odstępu oraz komorą utworzoną pomiędzy tymi pierścieniami kanału dolnym i górnym otaczającą drugi otwór, zespól doprowadzający szkło rdzeniowe z pierwszego źródła poprzez pierwszy otwór, zespół doprowadzający szkło pokrywające z drugiego źródła do komory, przy czym szkło przepływa grawitacyjnie z pierwszego i z drugiego źródła poprzez otwory pierwszy i drugi formując strumień szkła pokrytego, według wynalazku charakteryzuje się tym, ze elementy podtrzymujące pierścienie kanału dolny i górny zawierają doprowadzający paliwo i powietrze stopień podparty przez brzegową część metalowej podstawy i współpracujący z dolnym pierścieniem kanału tworzące paliwowopowietrzną komorę spalania pomiędzy tym dolnym pierścieniem kanału, metalową podstawą oraz doprowadzającym paliwo i powietrze stopniem, przy czym stopień ten ma liczne elementy kanałowe skierowane do wnętrza komory spalania doprowadzające mieszaninę paliwowo-powietrzną do tej komory.

Korzystnie, komora spalania zawiera niewspółosiowe kanały wywołujące turbulencje w doprowadzanej mieszaninie paliwowo-powietrznej podczas jej przechodzenia przez te kanały.

Korzystnie, komora spalania jest utworzona pomiędzy spodnią stroną dolnego pierścienia kanału oraz licznymi segmentami palnika podpartymi przez metalową podstawę.

Korzystnie, segmenty palnika są z materiału ceramicznego.

Korzystnie, segmenty palnika utrzymują zewnętrzną część górnego pierścienia kanału w stosunku do metalowej podstawy.

Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto elementy izolacyjne umieszczone pomiędzy segmentami palnika a metalową podstawą.

Korzystnie, urządzenie zawiera elementy chłodzenia komory ułożone wokół zewnętrznej części metalowej podstawy w sąsiedztwie elementów izolacyjnych utrzymujące doprowadzający paliwo i powietrze stopień w stosunku do metalowej podstawy.

Korzystnie, metalowa podstawa, dostarczający paliwo i powietrze stopień i elementy chłodzące komory mają budowę segmentową kompensującą ich rozszerzalność cieplną pozwalając na utrzymywanie pierścieni kanału dolnego i górnego.

Korzystnie, segmenty metalowej podstawy, doprowadzającego paliwo i powietrze stopnia oraz elementów chłodzących komory są przesunięte w stosunku do siebie.

181 933

Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto szczeliny kompensacyjne w metalowej podstawie o budowie segmentowej.

Korzystnie, metalowa podstawa zawiera otwór wylotowy z komory spalania.

Zaleta wynalazku polega na opracowaniu sposobu i urządzenia do wytwarzania strumienia pokrytego szkła jako wsadu dla urządzenia formującego, przy czym doprowadzanie strumieni szkła jest realizowane poza urządzeniami topiącymi, oczyszczającymi i przesyłającymi w procesie wytwarzania szkła. Sposób i urządzenie według wynalazku mogą być wprowadzone do istniejących instalacji, przy czym urządzenie obejmuje zespół pierścienia kanału wylotowego, który umożliwia jednorodne pokrywanie strumienia szkła drugim strumieniem szkła.

Inna zaleta niniejszego wynalazku polega na dostarczeniu górnego pierścienia kanału ogrzewanego płomieniem gazowym, przy czym stosuje się kontrolowane grzanie wysokotemperaturowe zewnętrznej powierzchni pierścienia, dla skompensowania odprowadzania ciepła na zewnątrz. Pierścień według wynalazku wytrzymuje wyższe temperatury w rejonie otaczającym pierścień niz tradycyjne pierścienie, a do jego ogrzewania wykorzystuje się zwykłe mieszaniny gazowo powietrzne.

Urządzenie według wynalazku zawiera ponadto zespół pierścienia kanału dolnego, który pozwala, aby jeden lub więcej strumieni szkła było pokrywanych jednorodnie drugim szkłem. Urządzenie jest skonstruowane w taki sposób, aby wytwarzało pożądany główny strumień szkła do operacji formowania szkła, wytwarzało odpowiedni opór dla przepływu dla drugiego strumienia szkła tak, żeby uzyskiwać jednorodne pokrycie o właściwej grubości i nie pozwalało, aby cząsteczki szkła połączone z cząsteczkami materiałów ognioodpornych pojawiły się w urządzeniu.

Zgodnie z nowym aspektem wynalazku, wykonywany jest ogrzewany płomieniem gazowym dolny pierścień kanału, tworzący komorę spalania w sąsiedztwie dolnej części dolnego pierścienia kanału tak, aby wysoka temperatura uzyskiwana w komorze spalania, ogrzewała zarówno zewnętrzne jak i wewnętrzne rejony otaczające kanał wylotowy, przez który przepływa strumień szkła pokrytego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie szklarskie wykorzystujące wynalazek częściowo w przekroju poprzecznym, częściowo schematycznie, fig. 2 - część urządzenia z fig. 1 w przekroju poprzecznym w powiększeniu, fig. 3 - część urządzenia w przekroju poprzecznym wzdłuz linii 3-3 z fig. 2, fig. 4 - część z fig. 2 i fig. 3 w widoku od przodu, zaś fig. 5 - część urządzenia przedstawioną na fig. 4 w widoku z góry, fig. 6-8 - części urządzenia przedstawionego na fig. 4 i 5 w widoku z góry, przy czym części są odsunięte od siebie, fig. 9 - rozsunięte części urządzenia przedstawionego na fig. 3, fig. 10 - przepływ pokrywającego szkła do kanałów wylotowych schematycznie, w widoku z góry, fig. 11 - przepływ strumienia szkła pokrywającego na strumień szkła pokrywanego, w przekroju poprzecznym, schematycznie, fig. 12 fragment urządzenia przedstawionego na fig. 3 w przekroju poprzecznym.

Według wynalazku przedstawione na fig. 1, urządzenie do wytwarzania strumienia szkła pokrytego zawierającego pierwszą, wewnętrzną i drugą, zewnętrzną warstwę, zawiera pionowy kanał wylotowy 20, przy czym stopione szkło z pierwszego źródła 22 przepływa przez kanał wylotowy 20, a szkło z drugiego źródła 24 przepływa tak, że szkło z drugiego źródła 24 staje się zewnętrzną warstwą wokół szkła z pierwszego źródła 22, kiedy przepływa ono przez kanał wylotowy 20. Źródła 22, 24 szkła zawierają tradycyjne zasilacze. Zespół 30 rury zasilającej, ogrzewanej elektrycznie, jest dostosowany do dostarczania szkła z drugiego źródła 24 przez ognioodporny zespół 32 pierścienia kanału wylotowego, który łączy szkło ze źródła 22 i ze źródła 24 dla utworzenia stopionego szkła, mającego rdzeń ze szkła ze źródła 22 oraz zewnętrzną warstwę źródła 24. Zespół rurowy 30 zawiera rurę 34, ustawioną ogólnie pionowo, korzystnie pod kątem 19° do 90° do pionu. Górna kryza 36 i dolna kryza 38 są przymocowane odpowiednio do końców górnego i dolnego rury 34. Rura 34 i kryzy 36, 38 są wykonane z materiału, który jest odporny na korozję i może być grzany przy wykorzystaniu ich rezystancji elektrycznej. Korzystnymi materiałami są platyna i jej stopy. Mogą być użyte inne materiały, jak inkonel lub molibden, ale nie mają one odporności na korodowanie przez

181 933 szkło i utlenianie przez tlen, jaką ma platyna w temperaturach zwykle spotykanych w przypadku stopionego szkła.

W działaniu, pożądane jest, aby rura 34 była równo ogrzewana, z wyjątkiem kryz 36, 38. Oznacza to, ze kryzy 36, 38 muszą być lepszym przewodnikiem ciepła niz rura 34. Jednym ze sposobów aby to uzyskać, jest wykonanie kryz 36, 38 o polu przekroju poprzecznego dużo większym niż pole przekroju poprzecznego rury 34. Innym sposobem jest wykonanie kryz 36, 38 z materiału, który ma dużo wyższą przewodność cieplną niz rura 34. Ponieważ rura 34 musi przewodzić duże natężenie prądu przy wysokiej temperaturze i posiadać odporność na korozję wywoływaną przez stopione szkło, trudno byłoby wykonać konstrukcję rura/kryza przy pomocy różnych metali. W praktyce, dowolny rodzaj szkła może być użyty, który w stanie stopionym nie ma wyzszej temperatury niż graniczna temperatura stopu, z którego wykonana jest rura 34.

Zgodnie z fig. 1 -6, zespół 32 kanału wylotowego zawiera zespół metalowej obudowy 40, obejmujący metalową podstawę 42 i trzy segmentowe, metalowe stopnie 44, 46, 48 na brzegu podstawy 42 (fig. 9). Podstawa 42 zawiera segmenty 42a-e. Zgodnie z fig. 5-8, dolny stopień 44 opiera się na brzegu podstawy 42 i zawiera segmenty 44a-44g. Pośredni stopień 46 opiera się na dolnym stopniu 44 i zawiera segmenty 46a-g. Górny stopień 48 opiera się na pośrednim stopniu 46 i zawiera segmenty 48a-g.

Segmenty w każdym stopniu stykają się ze sobą. Segmenty 44a-g w dolnym stopniu mają taką długość w stosunku do pośrednich segmentów 46a-g pośredniego stopnia, ze segmenty w pośrednim stopniu 46 tworzą układ schodkowy wraz z segmentami 44a-g dolnego stopnia 44. Podobnie segmenty 48a-g w górnym stopniu mają taką długość w stosunku do długości pośrednich segmentów 46a-g w pośrednim stopniu 46, ze segmenty 48a-g tworzą układ schodkowy wraz z segmentami 46a-g pośredniego stopnia 46. Wkręty stanowiące elementy mocujące 50 są wprowadzone ku górze przez oddalone od siebie obwodowo otwory w segmentach stopnia 44 i są wkręcone w segmenty dolnego stopnia na metalowej podstawie 42 dla przymocowania segmentów 44a-g. Wkręty 52 stanowiące elementy mocujące są wprowadzane ku dołowi przez segmenty górnego stopnia 48 i pośredniego stopnia 46 i są wkręcone w segmenty dolnego stopnia 44. Zespół obudowy 40 podtrzymuje elementy kanału wylotowego i wykładziny palnika. Dwie warstwy izolacji 54, 56 w postaci płyty izolacyjnej są umieszczone na metalowej podstawie 42. Bloki izolacyjne 59 są umieszczone na brzegu warstwy 56, zaś ceramiczne elementy stanowiące segmenty palnika 58, 60, 62 wykładziny palnika są ułożone tak, aby tworzyły komorę spalania C poniżej dolnej powierzchni dolnego pierścienia kanału 64. Górny pierścień kanału 66 posiada kryzę 68, która opiera się na pierścieniowym ramieniu 70 dolnego pierścienia kanału 64. Dolne powierzchnie dolnego pierścienia kanału 64 służąjako górna ściana komory spalania C.

Obudowa 40 musi podtrzymywać ceramiczne odlewy kanału wylotowego i wykładzinę palnika, które ważą ponad 45 kilogramów w porównaniu z 4,5 kilograma lub mniej w przypadku tradycyjnego pierścienia kanału wylotowego. W konsekwencji, zespół obudowy 40 jest znacznie cięższy niz tradycyjna podstawa kanału wylotowego. Zespół obudowy 40 musi być sztywny dla efektywnego podtrzymywania kruchych materiałów ognioodpornych. Musi także wytrzymywać temperatury do 980°C ze względu na sąsiedztwo komory wewnętrznego spalania.

Różnice temperatury między ścianami wewnętrzną i zewnętrzną obudowy 40 są typowo równe 260°C lub więcej. Ponieważ obudowa ma około jednego metra długości lub szerokości, różnice w rozszerzalności cieplnej są istotne. Koncepcja konstrukcji z oddzielnymi segmentami umożliwia rozłożenie naprężeń związanych z rozszerzalnością cieplną bez niebezpieczeństwa powstania stałego skrzywienia lub wypaczenia. Stwierdzono, że podobna obudowa kanału wylotowego bez konstrukcji segmentowej ulegała zniszczeniu po pierwszym użyciu. Metalowe segmenty metalowej podstawy 42, oraz stopni dolnego, pośredniego i górnego 44, 46, 48 obudowy są ustawione poziomo tak, ze zachodzą na siebie i wzajemnie się blokują przy czym są mocowane wkrętami, które są ustawione pionowo. Kiedy następuje rozszerzanie cieplne, segmenty mogą się nieco przesunąć, jeden w stosunku do drugiego, zapobiegając narastaniu naprężenia, które mogłoby wywołać skrzywienie. Siły rozszerzalności są bardzo duże i powodują że segmenty przesuwają się mimo przytrzymywania ich przez wkręty, łą

181 933 czące ze sobą elementy obudowy. Na końcach każdego segmentu i wokół wkrętów jest wolne miejsce, aby uniknąć zgięcia podczas przesuwania.

Zatem, licząc od dołu w górę, występują cztery stopnie segmentów metalowej obudowy.

Segmenty dolne metalowej podstawy płyty 42, które podtrzymują ognioodporne elementy ceramiczne, znajdujące się wewnątrz obudowy Płytki 42a-e są segmentami i zawierają dodatkowo szczeliny dylatacyjne 42f skierowane ku środkowi dla uniknięcia wygięcia w wyniku różnic temperatury, gdy zewnętrzne krawędzie mają temperaturę poniżej 200°C, zaś temperatura wewnętrznych krawędzi jest w zakresie 650 - 870°C.

Dolny stopień 44 złozony z prostopadłościennych segmentów 44a-g, które podtrzymują ramę i zawierają kanały dystrybutora powietrza chłodzącego oraz kanały dozujące.

Pośredni stopień 46 złożony z prostopadłościennych segmentów 46a-g, który służy również jako dystrybutor paliwa z kanałami dozującymi 47. Kanały dozujące na wewnętrznej ścianie są umieszczone naprzeciw segmentów palnika 60, 62 w wykładzinie ceramicznej

Górny stopień 48 segmentów w postaci dwóch ścianek ustawionych prostopadle do siebie, który pokrywa obudowę i działa jako ściana oporowa dla wewnętrznej izolacji ognioodpornej.

Komora spalania C zawiera część poziomą 90, która łączy się ze stopniem 46 pośrednim i część 92, skierowaną w dół i do wewnątrz, która łączy się z poziomą częścią 94. Osiowe wyloty 96 gazów spalinowych są otworami w metalowej podstawie 42, izolacjach 54, 56 w postaci płyt izolacyjnych i ceramicznej wykładzinie segmentu palnika 58.

Dolny pierścień kanału 64 i górny pierścień kanału 66 otaczają trzy kanały wylotowe powstałe z ustawienia naprzeciw siebie górnych otworów 100 i dolnych pionowych otworów 102 (fig. 3). Każdy pionowy otwór 102 jest wyposażony w tuleję 104, posiadającą kryzę 106 na górnej krawędzi.

Zgodnie z wynalazkiem, między pionowymi otworami 100 i 102 jest szczelina G (fig. 12). Ten odstęp między otworami 100 i 102 służy zminimalizowaniu zatykania. Z analizy matematycznej wynika, ze opór dla przepływu wynika nie tylko z szerokości szczeliny G, ale również z długości L kanału utworzonego przez kryzę 106. Według niniejszego wynalazku, długość L kanału jest określona przez szerokość kryzy. Na przykład, wąska szczelina G i małą szerokość kryzy L może stanowić taki sam opór dla przepływu, jak szersza szczelina i szersza kryza, o ile zachowane są właściwe proporcje.

Zatem szerokość szczeliny G jest dobierana również w stosunku do szerokości kryzy L tak, ze kombinacja szerokości szczeliny G i szerokości kryzy L zapewnia dostateczny opór dla przepływu, aby szkło pokrywające wpływało do wnętrza kanału wylotowego jednorodnie we wszystkich miejscach wokół każdej szczeliny. Daje to koncentryczny rozkład warstwy pokrywającej w stosunku do centralnego strumienia szkła.

Zgodnie z fig. 10, w sposobie według wynalazku szkło pokrywające musi przebyć dłuższą drogę od wlotu do końcowych punktów komory po drugiej stronie szczeliny. Ta dodatkowa odległość może zwiększyć opór dla przepływu i zredukować ilość szkła pokrywającego po stronie oddalonej. Dla uzyskania możliwie jednorodnego i koncentrycznego rozkładu strumienia szkła pokrywającego wokół centralnego strumienia szkła, konstrukcja szczeliny dozującej G, szerokości kryzy i kanałów zasilających L jest tak dobrana, aby opór dla przepływu występującego w szczelinie dozującej G był duży, zaś opór dla przepływu wewnątrz kanału zasilającego był stosunkowo mały.

Zgodnie z wynalazkiem, szczelina G znajduje się między otworem 100 a tuleją 104 w pionowym otworze 102. Szkło z drugiego źródła 24 przepływa do pierścieniowej komory 108 szkła pokrywającego, znajdującej się między dolnym i górnym pierścieniem kanału 64, 66 (fig 11).

Następnie szkło przepływa przez szczelinę G dla otoczenia szkła, płynącego z pierwszego źródła 22 i utworzenia pokrytego strumienia szkła, który przemieszcza się w dół z każdego pionowego otworu 102.

Obecne techniki pokrywania szkła stosują wprowadzenia wielu strumieni szkła w etapie procesu formowania szkła, związanym z grzaniem w zasilaczu lub piecu. Wymaga to zainstalowania nowych urządzeń dla obsługi głównego strumienia szkła oraz szkieł pokrywających.

181 933

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, pojedynczy zespół pierścienia kanału wylotowego i system przesyłania szkła pokrywającego może być zainstalowany i może być wdrożony w istniejącym procesie formowania jednorodnego szkła. Konstrukcja umożliwia połączenie wielu strumieni szkła w ostatniej chwili przed wejściem do urządzeń formujących. Doprowadzenie strumieni szkła jest poza urządzeniami do topienia, oczyszczania i przesyłania szkła w procesie wytwarzania szkła i może być wprowadzone w istniejących instalacjach.

Dotychczasowe konstrukcje pierścieni kanałów wylotowych mogą być ogrzewane elektrycznie lub płomieniem gazowym. W przypadku wersji podgrzewanych płomieniem gazowym, wielkość wprowadzanego ciepła jest stosunkowo niska, ze względu na trudności w przekazywaniu ciepła spalania do osłoniętych rejonów pierścienia. Konstrukcja zespołu pierścienia kanału wylotowego według wynalazku wytrzymuje wyzsze temperatury w rejonie otaczającym pierścień kanału wylotowego niz uzyskiwano poprzednio przy ogrzewaniu mieszaniną gazowo-powietrzną. Pierścień kanału wylotowego zawiera ceramiczną komorę spalania w sąsiedztwie dolnej części kanału wylotowego. Zespół jest tak skonstruowany, aby można było uzyskiwać wysokie temperatury wewnątrz komory spalania przy użyciu zwykłej mieszaniny gazowo powietrznej.

Zgodnie z wynalazkiem, mało zmieniony w stosunku do tradycyjnego ceramiczny pierścień kanału wylotowego opiera się na drugim pierścieniu z ceramicznych elementów wykładziny segmentów palnika. Dolny pierścień tworzy komorę palnika, koncentrycznie otaczającą kanał wylotowy. Odsłonięta dolna część górnego pierścienia działa jako górna powierzchnia komory palnika tak, że ciepło jest bezpośrednio dostarczane do pierścienia kanału wylotowego. Pierścień wykładziny palnika jest w postaci segmentów palnikowych dla ułatwienia montażu i zminimalizowania pęknięć w wyniku cieplnego rozszerzania. Zestaw segmentów palnika tworzący elementy wykładziny palnika i lezący wyżej pierścień kanału wylotowego znajdują się wewnątrz metalowej obudowy. Stosunkowo ciężkie metalowe odlewy działają jako podpora dla części ceramicznych i utrzymują naprzeciw siebie kanały rozprowadzające gaz i kanały komory palnika.

Podobnie jak w większych piecach, rozpalanie palnika wymaga stopniowego zwiększania dostarczanych ilości paliwa, aż komora spalania rozzarzy się i zacznie podtrzymywać spalanie. Wysoka temperatura i turbulentny przepływ gazów spalinowych wewnątrz komory promują gwałtowne spalanie. Znaczna część ciepła spalania jest uwalniana wewnątrz komory. Ceramiczna wykładzina komory, zawierająca duży dodatek aluminium przewodzi ciepło o wiele wolniej niż wykładzina metalowa i w konsekwencji na jej powierzchni powstaje wysoka temperatura. Dodatkowo komora spalania jest osłonięta przez izolację dla dalszego zmniejszenia strat ciepła i podniesienia wewnętrznej temperatury. Wewnętrzne powierzchnie komory spalania palnika rozżarzają się podczas działania i osiągają zwykle temperaturę ok. 1450°C.

Części ceramiczne komory palnika są skonstruowane tak, aby podtrzymywały pierścienie kanału wylotowego, które nie są chłodzone od zewnętrznej strony, a raczej otoczone przez gorącą atmosferę. Wykładzina komory palnika zawiera kanały paliwowe, które są stosunkowo długie i zawierają skokowe zmiany przekroju poprzecznego dla wywołania przepływu turbulentnego i uderzania paliwa o gorące ściany ceramiczne dla wywołania gwałtownego spalania.

Kanały dystrybutora paliwa są celowo umieszczone możliwie jak najdalej promieniowo dla lepszego chłodzenia. Długość elementów wykładziny palnika jest promieniowo większa niz wysokość dla wydłużenia drogi przekazu ciepła, aby zewnętrzne części, kontaktujące się z kanałami, miały możliwie najniższą temperaturę. Minimalizuje to prawdopodobieństwo zapłonu gazu wewnątrz kanałów. Długie kanały doprowadzające paliwo w wykładzinie palnika służą zarówno chłodzeniu zewnętrznych części, otaczających kanały, jak i dla wstępnego ogrzania paliwa przed gwałtownym spalaniem.

Niniejsza konstrukcja zawiera również izolację w postaci płyt izolacyjnych pod komorą palnika zarówno dla mechanicznego podtrzymania konstrukcji pierścieni kanału wylotowego, jak i dla zablokowania przekazu ciepła na zewnątrz do metalowej obudowy. Rejon powyżej komory palnika i w pobliżu pierścienia kanału wylotowego jest wykonany w postaci trzech stopniowych warstw wylanych z cementu ceramicznego dla uzyskania mechanicznej podpory

181 933 dla pierścieni kanału wylotowego i wiążących krawędzie segmentów palnika dla uszczelnienia przed wydobywaniem się gazów spalinowych i dla zapewnienia dalszej izolacji, oraz dla zmniejszenia odprowadzania ciepła do otoczenia.

Dla prawidłowego ogrzania pierścieni kanału wylotowego, muszą być spełnione następujące warunki: pojemność palnika gazowego musi być dostatecznie duża, zęby można było uzyskać pożądane ciepło, główna część ciepła musi być wytwarzana i utrzymywana wewnątrz zespołu pierścieni kanału wylotowego oraz najwyższe uzyskiwane temperatury muszą być równe lub wyzsze niż temperatura szkła dla zmniejszenia strat.

Z powyższego wynika, że opracowano sposób i urządzenie do wytwarzania strumienia pokrytego szkła jako wsadu do urządzenia formującego, przy czym doprowadzanie strumieni szkła jest utrzymywane poza urządzeniami do topienia, czyszczenia i przesyłania w procesie wytwarzania szkła. Sposób i urządzenie według wynalazku mogą być wprowadzane do istniejącej instalacji i obejmują zespół pierścieni kanału wylotowego, który umożliwia jednorodne pokrywanie strumienia szkła przez drugi strumień szkła.

181

181 933

FIG.5

181 933

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania strumienia szkła, w szczególności doprowadzania szkła poprzez kanały polegający na tym, ze wykonuje się ceramiczną obudowę ograniczającą co najmniej jeden otwór pionowy i pierścieniową komorę otaczającą ten otwór, przesyła się stopione szkło do tej pierścieniowej komory, i kieruje się wypływające promieniowo szkło do tego otworu, znamienny tym, ze wykonuje się pierścieniową komorę spalania (C) poniżej obudowy poprzez umieszczenie metalowej podstawy (42) posiadającej otwór poniżej tej obudowy w taki sposób, ze otwór w metalowej podstawie jest współosiowy z pionowym otworem (102), wykonuje się segmenty palnika (58, 60, 62) na tej metalowej podstawie wyznaczające komorę spalania i umieszcza się doprowadzający paliwo i powietrze stopień (46) promieniowo na zewnątrz komory spalania łącząc go z tą komorą spalania, następnie kieruje się mieszaninę paliwowo-powietrzną do stopnia (46), przy czym formuje się komorę spalania posiadającą część poziomą (90) ułożoną promieniowo na zewnątrz doprowadzającego mieszaninę paliwowo-powietrzną stopnia (46), pochyloną do wewnątrz i na dół część (92) sięgającą do poziomej części (94) wyposażonej w otwór wylotowy (96), przy czym każdą z części komory spalania (C) ogranicza się przez segmenty palnika (58, 60, 62) zwiększając powierzchnię przesyłania ciepła oraz uzyskując nizszą temperaturę zewnętrznych krawędzi kontaktujących się z doprowadzającym mieszaninę paliwowo-powietrzną stopniem, przez co zmniejsza się przedwczesny zapłon, przy czym formuje się kanał o skokowo zmieniającym się przekroju i wywołuje w ten sposób przepływ turbulentny paliwa w ceramicznej obudowie, powodując szybkie spalanie.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykonuje się pierścieniowy doprowadzający mieszaninę paliwowo-powietrzną stopień (46) w formie obwodowych segmentów (46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 46f, 46g), przy czym rozmieszcza się te segmenty obwodowo na metalowej podstawie (42) podtrzymującej te segmenty.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wykonuje się pierścieniowy chłodzący kanał powietrzny (44) w sąsiedztwie doprowadzającego mieszaninę paliwowo-powietrzną stopnia (46).
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że podczas wykonywania pierścieniowego chłodzącego kanału powietrznego (44) formuje się ten kanał w postaci segmentów (44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f, 44g) umieszcza się te segmenty na metalowej podstawie (42) i opiera na jej brzegu.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, ze metalową podstawę (42) wykonuje się w postaci segmentów (42a, 42b, 42c, 42d, 42e).
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, ze podczas wykonywania segmentów palnika (58, 60, 62) wykonuje się szczeliny i wyznacza się części (90, 92, 94) komory spalania (C).
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze wykonuje się metalową podstawę (42) w postaci oddzielnych segmentów (42a, 42b, 42c, 42d, 42e), wykonuje się doprowadzający mieszaninę paliwowo-powietrzną stopień (46) jako stopień pośredni spośród trzech stopni złożonych z segmentów (44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f, 44g, 46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 46f, 46g, 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g), umieszcza się każdy z rzędów tych segmentów z wzajemnym przesunięciem względem siebie i mocuje się te segmenty formując zespół obudowy przy pomocy pionowych elementów mocujących (50, 52) w taki sposób, ze pod wpływem rozszerzalności termicznej segmenty dopasowują się obwodowo zapobiegając kumulowaniu naprężeń prowadzących do wyboczeń.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, ze umieszcza się elementy izolacyjne (54,56) na metalowej podstawie (42) pomiędzy tą podstawą a segmentami palnika (58, 60,62)

181 933
9. Urządzenie do wytwarzania strumienia szkła, w szczególności zawierającego wewnętrzne szkło rdzeniowe otoczone zewnętrzną warstwą szkła pokrywającego, które to urządzenie zawiera górny pierścień kanału zawierający co najmniej jeden pierwszy otwór, dolny pierścień kanału zawierający co najmniej jeden drugi otwór, zespół obejmujący metalową podstawę podtrzymującą ten górny i dolny pierścień kanału wraz z otworami pierwszym i drugim z zachowaniem pionowego odstępu oraz komorą utworzoną pomiędzy tymi pierścieniami kanału dolnym i górnym otaczającą drugi otwór, zespół doprowadzający szkło rdzeniowe z pierwszego źródła poprzez pierwszy otwór, zespół doprowadzający szkło pokrywające z drugiego źródła do komory, przy czym szkło przepływa grawitacyjnie z pierwszego i z drugiego źródła poprzez otwory pierwszy i drugi formując strumień szkła pokrytego, znamienne tym, ze elementy podtrzymujące pierścienie kanału dolny i górny (64, 66) zawierają doprowadzający paliwo i powietrze stopień (46) podparty przez brzegową część metalowej podstawy (42) i współpracujący z dolnym pierścieniem kanału (64) tworzące paliwowopowietrzną komorę spalania (C) pomiędzy tym dolnym pierścieniem kanału (64), metalową podstawą (42) oraz doprowadzającym paliwo i powietrze stopniem (46), przy czym stopień ten ma liczne elementy kanałowe (47) skierowane do wnętrza komory spalania (C) doprowadzające mieszaninę paliwowo-powietrzną do tej komory.
10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że komora spalania (C) zawiera niewspółosiowe kanały wywołujące turbulencje w doprowadzanej mieszaninie paliwowopowietrznej podczas jej przechodzenia przez te kanały.
11. Urządzenie według zastrz. 9 albo 10, znamienne tym, ze komora spalania (C) jest utworzona pomiędzy spodnią stroną dolnego pierścienia kanału (64) oraz licznymi segmentami palnika (58, 60, 62) podpartymi przez metalową podstawę (42).
12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że segmenty palnika (58, 60, 62) są z materiału ceramicznego.
13. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, ze segmenty palnika (58, 60, 62) utrzymują zewnętrzną część górnego pierścienia kanału (66) w stosunku do metalowej podstawy (42).
14. Urządzenie według zastrz. 9 albo 12, albo 13, znamienne tym, ze zawiera ponadto elementy izolacyjne (54, 56) umieszczone pomiędzy segmentami palnika (58, 60, 62) a metalową podstawą (42).
15. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, ze zawiera elementy chłodzenia komory (44) ułożone wokół zewnętrznej części metalowej podstawy (42) w sąsiedztwie elementów izolacyjnych (54, 56) utrzymujące doprowadzający paliwo i powietrze stopień (46) w stosunku do metalowej podstawy (42).
16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że metalowa podstawa (42), dostarczający paliwo i powietrze stopień (46) i elementy chłodzące (44) komory mają budowę segmentową kompensującą ich rozszerzalność cieplną pozwalając na utrzymywanie pierścieni kanału (64, 66) dolnego i górnego.
17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, ze segmenty metalowej podstawy (42), doprowadzającego paliwo i powietrze stopnia (46) oraz elementów chłodzących (44) komory są przesunięte w stosunku do siebie.
18. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, ze zawiera ponadto szczeliny kompensacyjne (42f) w metalowej podstawie (42) o budowie segmentowej.
19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że metalowa podstawa (42) zawiera otwór wylotowy (96) z komory spalania (C).

* * *