Patent 3. Sposób formowania stopionego szkła w wannie szklarskiej

Patent 3. Sposób formowania stopionego szkła w wannie szklarskiej

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11)166463
(13) B1
(21) Numer zgłoszenia: 285637
(51) IntCl6:
C03B 5/027
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(22) Data zgłoszenia: 13.06.1990
4
Sposób
()5
formowania stopionego szkła w wannie szklarskiej i wanna szklarska do topienia
szkła
(30)
Pierwszeństwo:
(73)
PILWNGTON pic, St Helens, GB
13.06.1989,GB,8913539.6
(43)
Zgłoszenie ogłoszono:
(72)
O udzieleniu patentu ogłoszono:
PL 166463
B1
31.05.1995 WUP 05/95
(57)1. Sposób stap ian ia szkła w w annie szklarskiej,
w którym rozgrzewa się zestaw m ateriału stałego w
komorze topienia, wytwarzając stopione szkło, klaruje
się stopione szkło w strefie klarow ania, stabilizuje się
termicznie, po czym odprowadza się z w anny w sposób
ciągły, przy czym po stopieniu a przed wprowadzeniem
do strefy klarow ania stopione szkło podgrzewa się w
pionowej kom orze m ającej chłodzoną ściankę przednią
1 tylną w prow adzając szkło przepustem od dołu a odprowadzając wylotem w górnym końcu, znam ienny tym ,
że doprowadza się ciepło do środkowej strefy pionowej
komory oddalonej od ścianek i utrzym uje się wyższą
tem peraturę szkła w pobliżu podstaw y komory, naprzeciwko przepustu, od tem peratury szkła wpływającego
przez przepust.
12 W anna szklarska do topienia szkła odprowadzanego w sposób ciągły zaw ierająca komorę topienia z
przepustem , za którym um ieszczona je st kom ora pionowa, a dalej kom ora klarow ania, przy czym w komorze
topienia um ieszczone s ą elektrody grzewcze do topienia
zestaw u grzewczego, natom iast w komorze pionowej
mającej chłodzoną ściankę przednią 1 tylną umieszczone są również elektrody grzewcze do nagrzew ania stopionego szkła, zn am ien na tym , że elektrody grzewcze
(25) um ieszczone są w podstaw ie (26) w pewnej odległości od ścianek bocznych (28, 29) komory pionowej
(14) w jej strefie środkowej i skierow ane są do góry, a
ponadto posiada czujniki tem peratury (24, 32)
Twórcy wynalazku:
Robert E. Trevelyan, Parbold, GB
Peter J. Whitfield, St Helens, GB
25.02.1991 BUP 04/91
(45)
Uprawniony z patentu:
(74)
Pełnomocnik:
Szafruga Anna, PHZ POLSERVICE
Fig.1
Sposób formowania stopionego szkła w wannie szklarskiej i
wanna szklarska do topienia szkła
Zastrzeżenia patentowe
1.Sposób stapiania szkła w wannie szklarskiej, w którym rozgrzewa się zestaw materiału
stałego w komorze topienia, wytwarzając stopione szkło, klaruje się stopione szkło w strefie
klarowania, stabilizuje się termicznie, po czym odprowadza się z wanny w sposób ciągły, przy
czym po stopieniu a przed wprowadzeniem do strefy klarowania stopione szkło podgrzewa się
w pionowej komorze mającej chłodzoną ściankę przednią i tylną wprowadzając szkło przepustem od dołu a odprowadzając wylotem w górnym końcu, znamienny tym, że doprowadza się
ciepło do środkowej strefy pionowej komory oddalonej od ścianek i utrzymuje się wyższą
temperaturę szkła w pobliżu podstawy komory, naprzeciwko przepustu, od temperatury szkła
wpływającego przez przepust.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wywołuje się toroidalny przepływ przez
komorę pionową, przy czym przepływ ku górze występuje pośrodku pierścienia, zaś przepływ
w dół wokół zewnętrznej strony pierścienia.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że bada się temperaturę szkła w przepuście
i w pobliżu podstawy komory pionowej, naprzeciwko przepustu.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciepło doprowadza się do komory
pionowej przy użyciu elektrod umieszczonych w pobliżu jej podstawy.
5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że ponadto bada się temperaturę stopionego
szkła w komorze pionowej w pobliżu podstawy ściany tylnej komory i reguluje się dopływ prądu
do elektrod w komorze pionowej zależnie od temperatury.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że również bada się temperaturę stopionego
szkła wypływającego przez przepust do komory pionowej.
7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że natężenie prądu zasilającego elektrody
umieszczone w komorze pionowej reguluje się w zależności od sygnałów o wykrytej temperaturze.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ustala się głębokość stopionego szkła w
komorze pionowej co najmniej równą dwukrotnej wysokości elektrod w komorze pionowej.
9. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że temperatura szkła wpływającego do
komory klarowania jest wyższa od temperatury szkła wpływającego do komory pionowej.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto między strefą klarowania a strefą
stabilizacji termicznej chłodzi się stopione szkło.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto pomiędzy strefą klarowania a
strefą stabilizacji termicznej miesza się przepływające szkło.
12. Wanna szklarska do topienia szkła odprowadzanego w sposób ciągły zawierająca
komorę topienia z przepustem, za którym umieszczona jest komora pionowa, a dalej komora
klarowania, przy czym w komorze topienia umieszczone są elektrody grzewcze do topienia
zestawu grzewczego, natomiast w komorze pionowej mającej chłodzoną ściankę przednią i tylną
umieszczone są również elektrody grzewcze do nagrzewania stopionego szkła, znamienna tym,
że elektrody grzewcze (25) umieszczone są w podstawie (26) w pewnej odległości od ścianek
bocznych (28, 29) komory pionowej (14) w jej strefie środkowej i skierowane są do góry, a
ponadto posiada czujniki temperatury (24,32).
13. Wanna według zastrz. 12, znamienna tym, że pierwszy czujnik temperatury (32)
umieszczony jest w pobliżu tylnego końca komory pionowej (14), przy podstawie (26) komory
pionowej (14).
14. Wanna według zastrz. 13, znamienna tym, że drugi czujnik temperatury (24) umieszczony jest w przepuście (23).
166 463
3
15. Wanna według zastrz. 12, znamienna tym, że z pierwszym czujnikiem temperatury
(32) i drugim czujnikiem temperatury (23) połączony jest regulator (20) do regulowania dopływu
prądu do elektrod (25) w komorze pionowej (14).
16. Wanna według zastrz. 12, znamienna tym, że wysokość elektrod (25) wystających z
podstawy (26) pionowej komory (14) wynosi co najwyżej połowę głębokości stopionego szkła.
17. Wanna według zastrz. 16, znamienna tym, że elektrody (25) odsunięte są od ścian
(28,29,30,31) komory pionowej (14) na odległość co najmniej równą wysokości elektrod (25).
18. Wanna według zastrz. 17, znamienna tym, że elektrody (25) w komorze pionowej
(14) tworzą układ z co najmniej dwiema elektrodami odsuniętymi od siebie w poprzek komory
pionowej (14) oraz co najmniej dwiema elektrodami odsuniętymi od siebie wzdłuż komory (14).
19. Wanna według zastrz. 12, znamienna tym, że zawiera ponadto komorę stabilizacji
termicznej (13) połączoną z komorą klarowania (12).
20. Wanna według zastrz. 19, znamienna tym, że na wlocie do komory stabilizacji
termicznej (13), poprzecznie do płynącego stopionego szkła umieszczone są elementy chłodzące.
21. Wanna według zastrz. 20, znamienna tym, że elementem chłodzącym jest rura (44)
chłodzona wodą.
22. Wanna według zastrz. 20, znamienna tym, że na wlocie do nory stabilizacji termicznej
(13) umieszczone są również mieszadła (45).
* * *
Przedmiotem wynalazku jest sposób formowania stopionego szkła w wannie szklarskiej i
wanna szklarska do topienia szkła, a zwłaszcza wanna szklarska do topienia szkła z wykorzystaniem ogrzewania elektrycznego.
Wiadomo ogólnie, że wanny szklarskie do topienia szkła zawierają komory topienia, w
których materiał stały zestawu rozgrzewany jest w celu wytworzenia szkła stopionego przed
przejściem do komory klarowania, w której stopione szkło ma temperaturę wystarczająco
wysoką aby wystąpiło klarowanie, a co za tym idzie, redukcja ilości wad wynikających z
zanieczyszczeń lub pęcherzyków w szkle. Zazwyczaj szkło przechodzi z komory klarowania
poprzez strefę studzenia, w której zachodzi regulowane studzenie, przed przejściem szkła z
wanny poprzez wylot do procesu formowania. Wanny takie mogą być wykorzystane do ciągłej
produkcji szkła topionego i są przydatne zwłaszcza do produkcji szkła o wysokiej jakości do
wykorzystania przy produkcji szkła płaskiego.
W przypadku gdy stosowane jest jedynie ogrzewanie elektryczne komory topienia w takiej
wannie szklarskiej, stopione szkło w komorze topienia jest zwykle pokryte wierzchnią warstwą
zimnego materiału stałego zestawu, który jest sukcesywnie topiony przez ciepło z elektrod
zanurzonych w szkle w komorze topienia. Droga przepływu stopionego szkła z komory topienia
do komory klarowania w przypadku rozgrzewania elektrycznego może prowadzić przez podmost
usytuowany w pobliżu podstawy komory topienia, w celu zredukowania prawdopodobieństwa
przedostania się niestopionego surowca do strefy klarowania wraz ze szkłem stopionym. W
piecach ogrzewanych płomieniem, warstwa stopionego szkła w komorze topienia jest zwykle
na tyle głęboka, aby umożliwić cyrkulację stopionego szkła w przepływie konwekcyjnym tak,
aby górne warstwy szkła w strefie klarowania przepływały w kierunku tylnego końca strefy z
przepływem powrotnym w dolnym obszarze komory klarowania. Znane jest stosowanie komory
pionowej między komorą topienia i komorą klarowania tak, aby stopione szkło mogło płynąć
ku górze przez komorę pionową podczas przepływania z komory topienia do komory klarowania.
Znane jest także stosowanie podgrzewania w takiej komorze pionowej. Jednakże poważne
kłopoty mogą wyniknąć z niepożądanej korozji ścian ogniotrwałych komory pionowej wywoływanej przez płynące do góry szkło, zwłaszcza gdy w komorze temperatura szkła podnoszona
jest do odpowiedniej temperatury klarowania, wyższej od temperatury szkła wpływającego w
komory topienia, niezbędnej przy produkcji szkła płaskiego o wysokiej jakości.
Znane jest także, choćby z fig. 1 i 2 opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki
nr US 4 900 337 stosowanie elektrod w komorze pionowej tworzącej komorę studzenia za
4
166 463
przepustem z komory topienia. Jednakże studzenie wymaga regularnego chłodzenia, gdzie
elektrody są wykorzystywane raczej do regulowania prędkości utraty ciepła przez stopione szkło
niż do podnoszenia temperatury ponad temperaturą szkła opuszczającego komorę topienia. Tam,
gdzie temperatura nie jest podnoszona po przejściu szkła przez przepust do komory pionowej,
problemy korozji w komorze pionowej nie są tak poważne z uwagi na stanowisko niższe
temperatury. Takie układy, gdzie temperatura szkła nie zostaje podniesiona po opuszczeniu
komory topienia są bardziej przydatne przy wytwarzaniu szkła na pojemniki lub włókna
szklanego, lecz nie zapewniają odpowiedniego stopnia sklarowania wymaganego w produkcji
wysokiej jakości szkła płaskiego, jak na przykład w linii produkcyjnej szkła "float".
Celem obecnego wynalazku jest opracowanie ulepszonej wanny szklarskiej do topienia
szkła oraz ulepszonego sposobu topienia szkła, redukującego problemy związane z korozją w
komorze pionowej, gdzie temperatura jest podwyższona po opuszczeniu komory topienia. Taki
układ może być wykorzystywany przy produkcji wysokiej jakości szkła płaskiego.
Sposób stapiania szkła w wannie szklarskiej, w którym rozgrzewa się zestaw materiału
stałego w komorze topienia wytwarzając stopione szkło, klaruje się stopione szkło w strefie
klarowania, stabilizuje się termicznie, po czym odprowadza się z wanny w sposób ciągły, przy
czym po stopieniu a przed wprowadzeniem do strefy klarowania stopione szkło podgrzewa się
w pionowej komorze mającej chłodzoną ściankę przednią i tylną wprowadzając szkło przepustem od dołu a odprowadzając wylotem w górnym końcu według wynalazku polega na tym, że
doprowadza się ciepło do środkowej strefy pionowej komory oddalonej od ścianki i utrzymuje
się wyższą temperaturę szkła w pobliżu podstawy komory, naprzeciwko przepustu, od temperatury szkła wpływającego przez przepust.
Korzystnie wywołuje się toroidalny przepływ przez komorę pionową, przy czym przepływ
ku górze występuje pośrodku pierścienia, zaś przepływ w dół wokół zewnętrznej strony
pierścienia. Korzystnie bada się temperaturę szkła w przepuście i w pobliżu podstawy komory
pionowej, naprzeciwko przepustu. Korzystnie ciepło doprowadza się do komory pionowej przy
użyciu elektrod umieszczonych w pobliżu jej podstawy. Korzystnie ponadto bada się temperaturę
stopionego szkła w komorze pionowej w pobliżu podstawy ściany tylnej komory i reguluje się
dopływ prądu do elektrod w komorze pionowej zależnie od temperatury. Korzystnie również
bada się temperaturę stopionego szkła wypływającego przez przepust do komory pionowej.
Korzystnie natężenie prądu zasilającego elektrody umieszczone w komorze pionowej
reguluje się w zależności od sygnałów o wykrytej temperaturze. Korzystnie ustala się głębokość
stopionego szkła w komorze pionowej co najmniej równą dwukrotnej wysokości elektrod w
komorze pionowej. Korzystnie temperatura szkła wpływającego do komory klarowania jest
wyższa od temperatury szkła wpływającego do komory pionowej. Korzystnie ponadto między
strefą klarowania a strefą stabilizacji termicznej chłodzi się stopione szkło. Korzystnie ponadto
pomiędzy strefą klarowania a strefą stabilizacji termicznej miesza się przepływające szkło.
Wanna szklarska do topienia szkła odprowadzanego w sposób ciągły zawierająca komorę
topienia z przepustem, za którym umieszczona jest komora pionowa, a dalej komora klarowania,
przy czym w komorze topienia umieszczone są elektrody grzewcze do topienia zestawu grzewczego, natomiast w komorze pionowej mającej chłodzoną ściankę przednią i tylną umieszczone
są również elektrody grzewcze do nagrzewania stopionego szkła według wynalazku charakteryzuje się tym, że elektrody grzewcze umieszczone są w podstawie w pewnej odległości od
ścianek bocznych komory pionowej w jej strefie środkowej i skierowane są do góry, a ponadto
posiada czujniki temperatury.
Korzystnie pierwszy czujnik temperatury umieszczony jest w pobliżu tylnego końca
komory pionowej, przy podstawie komory pionowej. Korzystnie drugi czujnik temperatury
umieszczony jest w przepuście. Korzystnie z pierwszym czujnikiem temperatury i drugim
czujnikiem temperatury połączony jest regulator do regulowania prądu do elektrod w komorze
pionowej. Korzystnie wysokość elektrod wystających z podstawy pionowej komory wynosi co
najwyżej połowę głębokości stopionego szkła.
Korzystnie elektrody odsunięte są od ścian komory pionowej na odległość co najmniej
równą wysokości elektrod. Korzystnie elektrody w komorze pionowej tworzą układ z co
najmniej dwiema elektrodami odsuniętymi od siebie w poprzek komory pionowej oraz co
166 463
5
najmniej dwiema elektrodami odsuniętymi od siebie wzdłuż komory. Korzystnie wanna zawiera
ponadto komorę stabilizacji termicznej połączoną z komorą klarowania. Korzystnie na wlocie
do komory stabilizacji termicznej poprzecznie do płynącego stopionego szkła umieszczone są
elementy chłodzące. Korzystnie elementem chłodzącym jest rura chłodzona wodą. Korzystnie
na wlocie do nory stabilizacji termicznej umieszczone są również mieszadła.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rzut
poziomy wanny szklarskiej do topienia szkła według obecnego wynalazku; fig. 2 - przekrój
pionowy wanny szklarskiej do topienia szkła z fig. 1; fig. 3 - rzut podobny do fig. 2 drugiego
przykładu wykonania wynalazku; fig. 4 - rzut podobny do fig. 2 trzeciego przykładu wykonania
wynalazku oraz fig. 5 - wykres ukazujący zmienność temperatury szkła płynącego wzdłuż wanny
szklarskiej przedstawionej na fig. 1 i fig. 2.
W tym przykładzie wanna szklarska do topienia szkła zawiera komorę topienia 11, komorę
klarowania 12 oraz komorę studzenia 13. Komora pionowa 14 umieszczona jest między komorą
topienia 11 i komorą klarowania 12. Wanna szklarska jest wykorzystywana w produkcji szkła
płaskiego o wysokiej jakości, takiego jak szkło "float".
Zestaw materiału stałego do produkcji szkła doprowadzany jest do komory topienia 11 od
góry za pośrednictwem, na przykład układu lejów zsypowych tak, aby na wierzchu stopionego
szkła 16 w komorze topienia 11 powstała warstwa 15 zestawu materiału stałego. Ciepło
doprowadzane jest do komory topienia 11 poprzez układ elektrod 17, umieszczonych w podstawie 18 komory topienia 11 i wystających pionowo w górę w ten sposób, że zatopione są one w
stopionym szkle 16. Źródło prądu 19 połączone jest z elektrodami 16 i regulowane regulatorem
20. Stopione szkło 16 wypływa z komory topienia 11 poprzez centralnie umieszczony w
podstawie 18 komory topienia 11 wylot 21, znajdujący się w tylnej (zgodnie z kierunkiem
przepływu) ścianie 22 komory topienia 11. Wylot 22 prowadzi do zatopionego przepustu 23,
prowadzącego centralnie do dolnej części komory pionowej 14. Termoelement 24 osadzony jest
w podstawie przepustu 23 w celu pomiaru temperatury stopionego szkła 16 przepływającego
przez przepust 23. Termoelement 24 również połączony jest z regulatorem 20.
W komorze pionowej 14 znajduje się układ elektrod 25, osadzonych w podstawie 26
komory pionowej 14 wystających pionowo w górę w taki sposób, że zatopione są one w
stopionym szkle w komorze pionowej 14. Elektrody 25 mają na celu podwyższenie temperatury
przepływającego do przodu szkła tak, by przy wyjściu z komory pionowej 14 płynące do przodu
szkło miało odpowiednią temperaturę klarowania, wyższą niż ta, jaką ma szkło wpływające przez
przepust 23. Elektrody 25 umieszczone są w strefie środkowej komory wznoszącej 14 i są
odsunięte od wszystkich czterech ścian/przedniej ściany 28, tylnej ściany 29 i ścian przeciwległych 30 i 31 komory pionowej 14. W ten sposób ciepło nie jest doprowadzane do stopionego
szkła 16 znajdującego się w komorze wznoszącej 14 w obszarze którejkolwiek ze ścian komory.
Elektrody 25 połączone są ze źródłem prądu 19 i tak jak elektrody 17, mają na celu rozgrzanie
stopionego szkła w wyniku efektu Joule’a. Termoelement 32 umieszczony jest w podstawie 26
komory pionowej 14 w pobliżu jej tylnej ściany 29 naprzeciwko przepustu 23 w celu mierzenia
temperatury stopionego szkła przy dnie komory pionowej 14 w okolicy tylnej ściany 29.
Termoelement 32 sprzężony jest z regulatorem 20 tak, by regulować dopływ prądu do elektrod
25 w zależności od temperatury zmierzonej przez termoelementy 24 i 32. Regulator 20 zapewnia
kontrolę dopływu prądu do elektrod 25 w komorze pionowej 14 niezależnie od regulowania
dopływem prądu do elektrod 17 w strefie topienia 16.
Ściany każdej z komór w wannie szklarskiej do topienia wykonane są z materiałów
ogniotrwałych tak, by utrzymać stopione szkło w wannie. Jednakże komora pionowa 14 ma taki
układ, aby minimalizować erozję wynikającą z przepływu przez komorę pionową 14 szkła z
komory topienia 11 do komory klarowania 12. Przednia ściana 28 komory pionowej 14 odsunięta
jest od ściany 22 komory topienia 11, tak by utworzyć przestrzeń 35 służącą jako środek
chłodzący ścianę przednią 28 komory pionowej 14. Podobnie tylna ściana 29 komory pionowej
14 oddzielona jest przestrzenią powietrzną 36 od przedniej ściany 37 komory klarowania 12.
Przestrzeń powietrzna 36 służy jako środek chłodzący tylną ścianę 29 komory pionowej 14. Dwie
boczne ściany 30 i 31 komory pionowej 14 nie znajdują się w pobliżu ogrzewanych komór,
takich jak komora topienia 11 i klarowania 12, co umożliwia dostateczne ich chłodzenie.
6
166463
W rezultacie umieszczenia przestrzeni powietrznych 35 i 36 dla chłodzenia ściany przedniej 28
i tylnej ściany 29 komory wznoszącej 14 oraz umieszczenia elektrod 25 w taki sposób, aby ich
ciepło rozchodziło się w ograniczonym obszarze centralnym znacznie oddalonym od ścian
komory pionowej 14 w szkle przepływającym przez komorę pionową powstają strumienie
konwekcyjne, jak pokazano na fig. 2 . Wynikiem tego jest toroidalny układ przepływu, w którym
szkło znajdujące się w środkowym obszarze komory pionowej 14 i płynące ku górze otoczone
jest pierścieniowo strumieniami szkła spływającego w dół w rejonie ścian komory pionowej 14.
W ten sposób, szkło wpływające do komory pionowej 14 przez przepust 23 może zostać
uniesione ku górze razem z recyrkulowanym szkłem spływającym w dół przy ścianach komory
pionowej 14, a następnie popłynąć w górę środkowym torem. Następnie szkło, które unosi się
w obszarze środkowym komory pionowej 14 dzielone w ten sposób, że część odpływa przez
przelew 39 prowadzący do komory klarowania 12, podczas gdy pozostała część jest recyrkulowana wewnątrz komory pionowej 14 w układzie toroidalnym.
Dzięki zastosowaniu takiego układu, szkło płynące do przodu przez przelew 39 do komory
klarowania 12 zostało podniesione poprzez komorę pionową 14 bez stykania się z ogniotrwałymi
jej ścianami, w wyniku czego znacznie zredukowane zostało prawdopodobieństwo skażenia
szkła w wyniku korozji ścian bocznych. Szkło spływające w dół przy ścianach bocznych zostaje
schłodzone, dzięki chłodzącemu działaniu przestrzeni powietrznych 35 i 36, co redukuje
możliwość jego korozji ze ścianami bocznymi, a jakiekolwiek zanieczyszczenie, które nastąpi,
może być zredukowane przy ponownym podnoszeniu szkła w gorętszym strumieniu środkowym
w trakcie jego recyrkulacji do góry poprzez komorę pionową 14. Termoelementy 24 i 32 służą
do regulowania ciepła wydzielanego przez elektrody 25 tak, by uniemożliwić powstawanie
narostu zimnego szkła na dnie komory pionowej 14, mogącego wystąpić zwłaszcza przy tylnej
ścianie 29. Taki narost chłodniejszego szkła mógłby stopniowo ograniczyć przepust 23 powodując zwiększenie prędkości przepływu płynącego do przodu szkła w momencie, gdy wpływa
ono do komory pionowej 14 i zwiększyć prawdopodobieństwo wystąpienia korozji przy podstawie ściany 28 po wpłynięciu do komory pionowej 14. W celu zminimalizowania korozji w
komorze pionowej 14 ważne jest, aby zapobiec wznoszeniu się szkła, wpływającego przez
przepust 23, bezpośrednio przy ścianie 28.
Ogólnie biorąc, kierunek przepływu przez wannę szklarską do topienia szkła jest taki, że
prawdopodobieństwo korozji w komorze pionowej 14 jest największe przy ścianach przedniej
28 i tylnej 29, lecz ryzyko to jest zmniejszone przez toroidalny układ przepływu, w którym z
tymi ścianami styka się chłodniejsze szkło spływające w dół. Regulacja dokonywana za pośrednictwem termoelementu 12 powoduje, że temperatura stopionego szkła w rejonie podstawy 26
komory 14, w pobliżu ściany tylnej 29, naprzeciwko przepustu 23 jest zawsze wyższa od
temperatury szkła przepływającego obok termoelementu 24 w przepuście 23. W celu zapewnienia odpowiedniego rozkładu temperatur w komorze pionowej 14 elektrody 25 są tak umieszczone, aby doprowadzić ciepło do dolnej części komory pionowej 14. Wysokość elektrod 25 wynosi
od 20 do 50%, korzystnie 30% i 40% głębokości stopionego szkła w komorze pionowej 14.
Zapewnia to dostateczną ilość ciepła w dolnej części komory pionowej 14, aby zapobiec
powstawaniu narostu zimnego szkła na dnie komory 14. W wybranym układzie, elektrody 25
odległe są od ścian komory pionowej 14 o odległości co najmniej równą wysokości elektrod 25.
Rozstaw poprzeczny między elektrodami 25 może równać się sumie szerokości przepustu 23 i
wysokości elektrod 25. Rozstaw podłużny między rzędami elektrod 25 może wynosić między
0,8 i 1,4 wysokości elektrod 25. Stosunek objętości V szkła w komorze pionowej 14 do wsadu
szkła L przechodzącego przez wannę znajduje się w zakresie 1,25 do 2,5 m3/t-godz. Zużycie
prądu w komorze pionowej 14 jest zwykle równe 40-60 kW/dm3. Gęstość mocy elektrod
molibdenowych 25 jest zwykle w zakresie 20 do 40 kW/dm3 zanurzonych elektrod molibdenowych.
Po przepłynięciu przez przelew 39 do komory klarowania 12 stopione szkło jest nadal
podgrzewane w celu zredukowania zanieczyszczeń i uwolnienia pęcherzyków. Szkło może być
recyrkulowane tak jak pokazano strzałkami w komorze 12 tak, by szkło płynące do przodu
znajdowało się w górnej części komory klarowania 12, z chłodnym strumieniem powrotnym
przy dnie komory. Dodatkowe ciepło doprowadzane jest powyżej stopionego szkła w komorze
166 463
7
pionowej 14 i komorze klarowania 12 przy pomocy palników gazowych pracujących w otworach
takich, jakie oznaczono jako 40 i 41.
Wanna szklarska do topienia szkła posiada przewężenie 43 w pobliżu połączenia komory
klarowania 12 z komorą studzenia 13.
Przez przewężenie 43 przechodzi przegroda w postaci poprzecznej rury 44 chłodzonej
wodą, która jest zanurzona w górnym strumieniu przepływającego stopionego szkła. Rura 44
chłodzona jest wodą w celu zredukowania temperatury szkła wpływającego do strefy studzenia
13, a ponadto redukuje prędkość wypływu gorącego szkła z komory klarowania 12, zapewniając
w ten sposób wystarczająco długi okres przebywania szkła w komorze klarowania 12. Chodzi o
to, aby szkło zostało wystarczająco sklarowane. Dzięki obecności rury 44 następuje spłynięcie
niewielkiej ilości szkła w dół w tym punkcie, i dołączenie go do strumienia powrotnego przy
podstawie komory 12. Po przeciwnej niż komora 12 stronie rury 44 znajduje się zestaw mieszadeł
45, które mogą również być chłodzone wodą. Rura 44 i mieszadła 45 mogą polepszyć warunki
temperatury i jednorodności szkła wpływającego do strefy studzenia 13. Strefa 13 zwykle nie
jest ogrzewana i temperatura jest stopniowo obniżana w trakcie przepływu przez strefę studzenia
13 w kierunku wylotu 48, który prowadzi do dalszych stanowisk technologicznych formowania
szkła. Wylot 48 umieszczony jest w górnej części tylnej ściany 49 strefy studzenia tak, by przez
wylot 48 wypływało tylko szkło przepływające w górnej części strefy studzenia 13. Dolne
warstwy strefy studzenia mogą być recyrkulowane jako strumień powrotny w dolnej części strefy
studzenia i zawrócone poprzez strefę klarowania do dalszego klarowania przed ujściem poprzez
wylot 48.
Jak już wyjaśniono powyżej, komora pionowa 14 w tym przykładzie wykonania wykorzystywana jest do podwyższania temperatury płynącego do przodu szkła i nie jest używana do
kontrolowanego chłodzenia. Wykres ukazujący typowy rozkład temperatur przepływającego
szkła przechodzącego przez wannę szklarską przedstawiony jest na fig. 5. Temperatura T 1 szkła
opuszczającego wannę do topienia może lekko spaść przy przepływaniu przez przepust 23, zaś
temperatura T2 przy wejściu do komory pionowej 14 może być niewystarczająca dla prawidłowego sklarowania. Ciepło doprowadzane do komory pionowej 14 przewyższa efekt chłodzenia
tak więc temperatura T3 szkła opuszczającego komorę pionową 14 przez przelew 39 posiada
odpowiednią temperaturę klarowania, wyższą od temperatury T2. W trakcie przepływania przez
komorę klarowania 12 przepływające szkło chłodzone jest do temperatury T4 lecz nadal ma
temperaturę wyższą od T2 i wystarczającą do sklarowania. Przy przepływaniu przez przewężenie
43 temperatura spada do temperatury T5 i następuje kontrolowane chłodzenie do temperatury
T6 w trakcie przepływu przez komorę studzenia 13.
Wynalazek nie jest ograniczony do szczegółów powyższego przykładu wykonania. Zwłaszcza strefy klarowania i studzenia urządzenia mogą być projektowane odpowiednio do różnych
warunków przepływu stopionego szkła.
Alternatywne przykłady wykonania pokazano na fig. 3 i 4. Na fig. 3 pokazano, że strefa
50 znajdująca się za strefą klarowania w komorze klarowania jest znacznie płytsza od tej strefy
klarowania. Stwarza to sytuację, w której poza przewężeniem 43 występuje przepływ szkła tylko
do przodu. W ten sposób można bardziej efektywnie wykorzystać dostępną powierzchnię
studzenia, na przykład dla umożliwienia zwiększenia wsadu. W głębszej komorze klarowania
12 nadal występują strumienie powrotne w szkle, wytworzone na skutek chłodzenia zapory 44,
która sama chłodzona jest wodą, pracy mieszadeł 45 znajdujących się w przewężeniu 43 oraz
ścian końcowych komory klarowania 12. Wielkość przepływu powrotnego jest mniejsza w
porównaniu z pełną - głębokościowym klarowaniem i studzeniem, co zapewnia większość
efektywności termicznej.
Figura 4 ukazuje, że strefa klarowania 51, przewężenie 43 oraz strefa studzenia 50 są
wszystkie podobnie płytkie jak te pokazane na fig. 3. W tych warunkach w szkle występuje, poza
strefą wznoszenia w komorze pionowej 14jedynie przepływ do przodu. Redukuje to pobór prądu
wymagany do ponownego ogrzewania strumieni powrotnych. Odcinek przewężenia 43 zawiera
rurę 44 z wodą w celu zahamowania przepływu powierzchniowego opuszczającego strefę
klarowania. Strefa klarowania 51 może być ogrzewana palnikami 41 umieszczonymi nad szkłem,
8
166463
ogrzewaniem elektrycznym poniżej poziomu szkła lub przy pomocy połączenia tych dwóch
sposobów.
Należy również rozumieć, że w razie potrzeby stopione szkło może być doprowadzane do
komory pionowej poprzez szereg przepustów na przykład z szeregu komór topienia. Takie
przepusty mogą prowadzić przez różne ściany komory pionowej, która nie musi mieć kształtu
prostokątnego i może mieć inną liczbę ścian niż cztery. Może występować parę komór pionowych 14, przy czym każda jest zasilana z odpowiedniego przepustu. Szereg komór pionowych
może być stosowany i połączony ze wspólną komorą studzenia.
166 463
Fig.3.
166463
Fig.4
166 463
Fig.5.
166 463
Fig.1.
Fig.2.
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 1,00 zł.