CZ291487B6 - Způsob ochlazování dutých skleněných těles - Google Patents

Abstract

P°i prov d n zp sobu ochlazov n dut²ch sklen n²ch t les se vnit°n m prostorem dut ho sklen n ho t lesa proh n plynn m dium s vysokou absorpc z °en v oblasti vlnov²ch d lek 2000 a 5000 nm, nap° klad propan, metan, oxid uhelnat² nebo oxid uhli it², pop° pad vodn p ra s teplotou p°ibli n 200 .degree.C o tlaku p°ibli n 0,2 MPa. Plynn m dium se m e v st jak v otev°en m, tak i v uzav°en m okruhu.\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu ochlazování dutých skleněných těles. Obecně se vynález tedy týká výroby dutých skleněných těles a nalezne použití ve sklářském průmyslu. Dutými skleněnými tělesy se zde rozumějí například skleněné nádoby všeho druhu, skleněné trubky různých tvarů a také televizní obrazovky a jiné podobné výrobky.

Dosavadní stav techniky

Rychlost výroby dutého skla ve sklářském průmyslu závisí v rozhodující míře na tom, jakou rychlostí se může z taveniny odvádět teplo. Tento odvod teplaje zapotřebí pro zvýšení viskozity, Čímž se omezuje tečení taveniny, takže se dosáhne tvarové stability skleněného výrobku.

Při výrobě nádob ze skla se tento odvod energie provádí pomocí chlazených kovových forem a chladicího účinku vyfukovacího vzduchu. Při výrobě skleněných trubic probíhá chlazení na vzduchu v průběhu procesu tažení.

Měření a úvahy o energetické bilanci při výrobě skleněných nádob ukazují, že přibližně 90% energie se odvádí formami, zatímco vyfukovacím vzduchem se jeho chladicím účinkem v přímém styku staveninou odvádí pouze 10%. Nedostatkem známých technologií je tedy nedostatečný chladicí účinek vzduchu.

V dokumentech WO-A-88/10 240 a WO-A-91/03 430 je popsán způsob chlazení skleněné taveniny, při kterém se používá kryogenní, popřípadě kondenzovaný, oxid uhličitý. K účinnému chlazení se přitom využívá skupenské teplo a pokud možno vysoký rozdíl mezi teplotou chladicího média a taveniny.

Použití kapalných chladicích médií má nevýhodu, spočívající v tom, že vznikají teplotní gradienty a tím mechanické napětí. Toto vede ke vzniku mikrotrhlinek a ke znatelnému snížení hodnot pevnosti.

V dokumentu BE-A-539 969 je popsán způsob termického tvrzení ohřátých skleněných těles opakovaně na 690 °C, který není srovnatelný s chlazením skleněné taveniny.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je tedy dosažení účinnějšího chlazení dutých skleněných těles zvýšením viskozity a tím zkrácení výrobního cyklu.

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých řešení tohoto druhu do značné míry odstraňuje způsob ochlazování dutých skleněných těles podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vnitřním prostorem dutého skleněného tělesa se prohání plynné médium s vysokou absorpcí záření v oblasti vlnových délek 2000 až 5000 nm.

Je výhodné, jestliže vnitřním prostorem dutého skleněného tělesa se jako plynné médium prohání propan, metan, oxid uhelnatý nebo oxid uhličitý.

Je také možné, aby vnitřním prostorem dutého skleněného tělesa se jako plynné médium proháněla vodní pára s teplotou přibližně 200 °C o tlaku přibližně 0,2 MPa.

-1 t

Plynné médium může být vedeno v otevřeném nebo uzavřeném okruhu. Zvláště účinný je však uzavřený okruh.

Ostatní podmínky procesu zůstanou při použití vynálezu do značné míry nezměněny.

Výrobní cyklus se zkrátí o přibližně 25 %, takže se dosáhne značného zvýšení produktivity.

Příklady provedení vynálezu

Tvarování obvyklé skleněné taveniny se provádí v teplotní oblasti přibližně mezi 1200 °C a 600 °C. V rozsahu teplot od 600 °C do 700 °C je však u tavenin stále více a více dominantní odvod tepla vyzařováním. Záření je při ochlazování taveniny dutého skleněného tělesa jednou stěnou emitováno a druhou stěnou absorbováno, a to s intenzitou, ubývající exponenciálně v závislosti na tloušťce, podle Lambert-Beerova zákona. Tyto vnitřní stěny se energií dopadajícího záření zahřívají a opět samy emitují, takže transfer záření probíhá oběma směry bez znatelného chladicího účinku, pokud mezi oběma stěnami není žádné absorbující médium. Vzduch prakticky neabsorbuje záření v této vlnové oblasti, přičemž je třeba zdůraznit, že vnitřní stěny mají v důsledku této výměny záření ve srovnání s vnějšími stěnami poměrně vysokou teplotu, protože vnější stěny jsou ochlazovány stykem s kovovou formou.

Pokud se má pro účely chlazení lépe využít přenos tepla zářením, lze tohoto dosáhnout použitím způsobu podle vynálezu. Jestliže se vnitřní prostor dutého skleněného tělesa vyplní médiem, absorbujícím záření, v tomto na teplotě závislém rozsahu vlnových délek, je pak záření v tomto vnitřním prostoru absorbováno, čímž se dosáhne přídavného chladicího účinku a umožní se zvýšení produktivity. Jako uvedené médium jsou vhodné plyny jako je propan, metan, oxid uhelnatý, oxid uhličitý a vodní pára. Tyto plyny mají maximum svých absorpčních vlastností v rozsahu vlnových délek mezi 2000 a 5000 nm.

Aby se předešlo tomu, že tato média se za zvýšených teplot stanou sama zářiči, což by chladicí účinek opět eliminovalo, vyměňují se průběžně v otevřeném nebo uzavřeném okruhu.

Z technologických důvodů se s výhodou uvažuje o plynných médiích, přičemž z hlediska nákladů je zde ideální vodní pára, která má silnou absorpci v oblasti vlnových délek kolem 2800 nm.

Při použití způsobu podle vynálezu je záření absorbováno již v objemu plynu a probíhá podstatně snížená absorpce záření ve vnitřních stěnách a tím také zahřívání protilehlé stěny, čímž se dále sníží zpětná emise. V konečném důsledku se kromě chladné oblasti vnější stěny docílí i podstatně chladnější oblasti vnitřní stěny. Zesílený chladicí účinek má za důsledek určitý druh sendvičového jevu, který umožňuje, aby skleněné těleso bylo za tvarově stabilní považováno dříve, protože dosud horká vnitřní oblast mezi vnitřní a vnější stranou je tvarově stabilizována dvěma ochlazenými povrchovými oblastmi. Takto se při integrálně vyšší teplotě dutého skleněného tělesa dosáhne stejné tvarové stability.

Při použití vodní páry se dosáhne zkrácení cyklu snižování teploty až o 25 %. Při vodní páře o teplotě 200 °C se za tlaku 0,2 MPa na dráze přibližně 5 cm absorbuje přibližně 75 % záření.

Odvádění teplené energie vyžaduje v závislosti na tepelné kapacitě tepelného média značné množství těchto plynných médií. Spotřebuje se například 100 kg vodní páry za hodinu. Proto je pro vynález zvláště výhodné, jestliže se plynné médium vede v uzavřeném okruhu. Vedlejším efektem je zpětné získávání, popřípadě úspora, energie. Jsou k tomu zapotřebí kompresory, parní motory a zpětné chladiče a příslušná regulační a ovládací zařízení.

-2CZ 291487 B6

Průmyslová využitelnost

Způsob podle tohoto vynálezu lez průmyslově použít při výrobě dutých skleněných těles, jako jsou skleněné nádoby, skleněné trubice, televizní obrazovky a podobně.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (4)

1. Způsob ochlazování dutých skleněných těles, vyznačující se tím, že vnitřním prostorem dutého skleněného tělesa se prohání plynné médium s vysokou absorpcí záření v oblasti vlnových délek 2000 až 5000 nm.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřním prostorem dutého skleněného tělesa se jako plynné médium prohání propan, metan, oxid uhelnatý nebo oxid uhličitý.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřním prostorem dutého skleněného tělesa se jako plynné médium prohání vodní pára s teplotou přibližně 200 °C o tlaku přibližně 0,2 MPa.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynné médium se vede v otevřeném nebo v uzavřeném okruhu.