ES2261114T3 - Metodo de desgasificacion al vacio para flujo de vidrio fundido. - Google Patents
Metodo de desgasificacion al vacio para flujo de vidrio fundido.Info
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Abstract
Un procedimiento de desgasificación para vidrio fundido que comprende: introducir, en un entorno de presión P [mmHg] vidrio fundido en una cámara de vacío capaz de proporcionar una presión al vidrio fundido que esté en un intervalo de 38 [mmHg] - (P -50) [mmHg] para realizar la desgasificación del vidrio fundido, en el que dicha cámara de vacío comprende un recipiente de desgasificación al vacío (12; 22; 32), una parte de una tubería ascendente (14; 24; 34a) y una parte de una tubería descendente (16; 26; 36a) y descargar el vidrio fundido después de que se haya desgasificado de la cámara de vacío a un caudal de Q [ton/h] en el entorno de presión P [mmHg] caracterizado porque el diámetro de burbujas en el vidrio fundido se controla para que sea de 10 a 30 mm; un tiempo de permanencia del vidrio fundido en la parte de la tubería ascendente (14; 24; 34a), el recipiente de desgasificación al vacío (12; 22; 32) y la parte de la tubería descendente (16; 26; 36a) está en el intervalo de 0, 12 - 4, 8 horas, que se obtiene dividiendo un peso W [ton] del vidrio fundido que fluye en la parte de la tubería ascendente (14; 24; 34a), el recipiente de desgasificación al vacío (12; 22; 32) y la parte de la tubería descendente (16; 26; 36a) por un caudal Q [ton/h] del vidrio fundido, y en el que la cámara de vacío incluye un recipiente de desgasificación al vacío en el que el vidrio fundido se hace pasar en un estado sustancialmente uniforme y se desgasifica, y una profundidad H [m] del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al vacío (12; 22; 32) y un peso W [ton] del vidrio fundido en la cámara de vacío satisfacen la fórmula (1) mencionada a continuación: 0, 010 m/ton>H/W<1, 5 m/ton (1)
Description
Método de desgasificación al vacío para flujo de
vidrio fundido.
La presente invención se refiere a un método de
desgasificación al vacío para un flujo de vidrio fundido capaz de
retirar burbujas apropiada y eficazmente de un flujo continuo de
vidrio fundido obtenido fundiendo materiales
vítreos.
vítreos.
Hasta ahora, ha sido habitual utilizar un
procedimiento de refinado para retirar las burbujas generadas en el
vidrio fundido obtenido fundiendo materias primas de vidrio en un
horno de fundido, antes de la formación del vidrio fundido mediante
un aparato de formación, para mejorar la calidad de los productos de
vidrio formados.
Se ha conocido un método tal que en el
procedimiento de refinado, un agente de refinado tal como sulfato
sódico (Na_{2}SO_{4}) se añade previamente a las materias primas
de vidrio y el vidrio fundido obtenido fundiendo las materias primas
que contienen un agente de refinado se almacena y se mantiene a una
temperatura predeterminada durante un período predeterminado,
durante el que las burbujas en el vidrio fundido se desarrollan con
la ayuda del agente de refinado, ascienden a la superficie del
vidrio fundido, y las burbujas se retiran.
Además, se ha conocido un método de
desgasificación al vacío en el que el vidrio fundido se introduce en
un entorno de vacío a una presión reducida; en dicho estado de
presión reducida, las burbujas en un flujo continuo de vidrio
fundido se desarrollan y ascienden a la superficie del vidrio
fundido en las que las burbujas se rompen y se retiran, y el vidrio
fundido se extrae del entorno de vacío.
En el método de desgasificación al vacío
mencionado anteriormente, el flujo de vidrio fundido se forma a una
presión reducida a la que las burbujas contenidas en el vidrio
fundido se desarrollan en un tiempo relativamente corto y ascienden
a la superficie usando la fuerza ascensional de las burbujas
desarrolladas en el vidrio fundido, seguido de la rotura de las
burbujas en la superficie del vidrio fundido. De esta manera, el
método puede retirar las burbujas eficazmente de la superficie de
vidrio fundido. Para retirar las burbujas eficazmente de la
superficie de vidrio fundido, es necesario proporcionar una alta
velocidad ascensional de las burbujas de manera que las burbujas
lleguen a la superficie del vidrio fundido en un estado de presión
reducida. De otra forma, las burbujas se descargan junto con el
flujo de vidrio fundido, con el resultado de que el producto final
de vidrio contiene burbujas y es defectuoso.
Por esta razón, se considera que la presión en
el entorno de presión reducida para la desgasificación al vacío debe
ser tan pequeña como sea posible para desarrollar burbujas y
aumentar la velocidad ascensional mediante lo cual se mejora el
efecto de desgasificación al vacío.
Sin embargo, cuando la presión se baja en el
entorno a presión reducida para desgasificación al vacío, a veces se
generan numerosas nuevas burbujas en el vidrio fundido y las
burbujas ascienden a la superficie del vidrio fundido para formar
una capa de espuma flotante sin romperse. Una parte de la capa de
espuma puede descargarse junto con el flujo de vidrio fundido para
dar como resultado un defecto en el producto de vidrio. Cuando se
desarrolla una capa de espuma, disminuye la temperatura de la
superficie superior del vidrio fundido. La capa de espuma apenas
tiende a romperse cono lo que la capa de espuma se desarrollará
adicionalmente. Como resultado, el interior del aparato de
desgasificación al vacío se llena con burbujas sin romper. La capa
de espuma que llena completamente el aparato puede estar en contacto
con impurezas en el techo del aparato; por lo tanto, lleva las
impurezas hasta el producto final de vidrio. En consecuencia, no se
prefiere una disminución excesiva de la presión en el entorno para
desgasificación al vacío para un tratamiento eficaz de
desgasificación al vacío.
Además, la velocidad ascensional de las burbujas
en el vidrio fundido está determinada por la viscosidad del vidrio
fundido, así como por el tamaño de la burbuja. En consecuencia, se
considera que la disminución de la viscosidad del vidrio fundido, o
el aumento de la temperatura del vidrio fundido pueden hacer
ascender eficazmente a las burbujas a la superficie. Sin embargo,
cuando la temperatura del vidrio fundido se eleva excesivamente,
provoca una reacción activa con el material de la trayectoria de
flujo, tal como ladrillos refractarios, con los que entra en
contacto el vidrio fundido. Esto puede conducir a la aparición de
nuevas burbujas y a la disolución de una parte del material de la
trayectoria de flujo en el vidrio fundido, dando como resultado un
deterioro de la calidad de los productos de vidrio. Además, cuando
se eleva la temperatura del vidrio fundido, disminuye la resistencia
del material de trayectoria de flujo, con lo cual se acorta la vida
útil de la trayectoria de flujo y se hace necesario un equipo extra
tal como una caldera para mantener la alta temperatura del vidrio
fundido. Como resultado, para realizar un tratamiento de
desgasificación al vacío apropiado y eficaz, es difícil disminuir
excesivamente la presión para la desgasificación al vacío y también
aumentar excesivamente la temperatura del vidrio fundido.
En el método de desgasificación al vacío en el
que se imponen varias restricciones, se ha informado de las
siguientes condiciones para la desgasificación eficaz (SCIENCE AND
TECHNOLOGY OF NEW GLASSES, octubre 16-17, 1991,
páginas 75-76).
En un aparato de desgasificación al vacío 40
para realizar un método de desgasificación al vacío para un flujo de
vidrio fundido como se muestra en la Figura 4, el número de burbujas
(densidad de burbujas) en el vidrio fundido disminuye a
aproximadamente 1/1.000, cuando se hace pasar vidrio fundido a
1.320ºC por el aparato a un caudal de 6 [ton/día] siendo la presión
en un recipiente de desgasificación al vacío 42 es 0,18 atm (136,8
mmHg) y el tiempo de permanencia del vidrio fundido en el recipiente
de desgasificación al vacío 42 en dicho entorno de presión reducida
es de 50 minutos.
Concretamente, el tratamiento de desgasificación
al vacío mencionado anteriormente se realiza en un aparato de
desgasificación al vacío 40 de tipo escala experimental de la
siguiente manera. El vidrio fundido obtenido fundiendo materias
primas de vidrio se introduce desde un foso 47 aguas arriba al
recipiente de desgasificación al vacío 42 a una presión reducida
mediante una tubería ascendente 44 mediante una bomba de vacío (no
mostrada), formándose un flujo de vidrio fundido en una dirección
sustancialmente uniforme. Después, el vidrio fundido se hace pasar
al recipiente de desgasificación al vacío 42 a una presión reducida
para retirar las burbujas del vidrio fundido, y después, el vidrio
fundido se introduce mediante una tubería descendente 46 hasta un
foso aguas abajo 48 donde la temperatura del vidrio fundido se
mantiene para tener la viscosidad de 1000 poises.
Se toman muestras de vidrio fundido en la
entrada de la tubería ascendente 44 y en la salida de la tubería
descendente 46 para comprobar la densidad de burbujas contenida en
cada muestra del vidrio fundido. Como resultado, la densidad de
burbujas obtenida en el vidrio fundido en el foso aguas arriba 47
antes de la desgasificación al vacío es de 150 [cantidad/kg] y la
densidad de burbujas contenida en el vidrio fundido en el foso aguas
abajo 48 es 0,1 [cantidad/kg]. Por lo tanto, se admite que el número
de burbujas disminuye hasta aproximadamente 1/1.000. Se informa
también de que no se forma una capa de espuma en la superficie del
vidrio fundido, aunque la presión en el recipiente de
desgasificación al vacío 42 se establece a un nivel bajo como 0,18
atm.
El informe mencionado anteriormente describe el
método de desgasificación al vacío en el que se consigue una
desgasificación al vacío eficaz cuando la presión en el recipiente
de desgasificación al vacío 42 es de 0,18 atm (136,8 mmHg) y el
tiempo de permanencia en el recipiente de desgasificación al vacío
42 es de 50 minutos. Sin embargo, no describe las diversas
condiciones necesarias para la desgasificación al vacío para obtener
mejores resultados de eficacia de desgasificación al vacío.
En particular, un tratamiento de desgasificación
al vacío debe realizarse en un tiempo relativamente corto en un
entorno de presión reducida. En consecuencia, en dichas condiciones
en que la presión en el entorno reducido no puede disminuirse
excesivamente y la temperatura de vidrio fundido no puede ser
excesivamente alta, como se ha mencionado anteriormente, es
importante determinar un tiempo de permanencia del flujo de vidrio
fundido en el entorno de presión reducida.
Cuanto mayor sea el tiempo de permanencia del
vidrio fundido fluyendo en el recipiente de desgasificación al vacío
42, la tubería ascendente 44 y la tubería descendente 46, menor será
la densidad de burbujas del vidrio fundido después del tratamiento
de desgasificación al vacío.
Para prolongar el tiempo de permanencia del
vidrio fundido en un entorno de presión reducida, se considera
extender la longitud de la trayectoria de flujo del vidrio fundido
en una dirección de flujo. Sin embargo, esto provoca problemas
prácticos tales como un aumento notable en el coste del equipo
debido a las siguientes razones. Puesto que un aislante para aislar
una alta temperatura del vidrio fundido y una carcasa como
recubrimiento para mantener una presión reducida, que rodea al
aislante y a los materiales de la trayectoria de flujo, se
proporcionan en la periferia externa de la trayectoria de flujo para
que pase el vidrio fundido de alta temperatura, el aislante y la
carcasa deben prolongarse de acuerdo con la extensión de la
trayectoria de flujo. Además, una unidad estructural pesada que
comprende los materiales para trayectoria de flujo, el aislante y la
carcasa debe ser móvil de manera que la altura de la unidad pueda
ajustarse dependiendo de la presión en el recipiente de
desgasificación al vacío 42. Esto crea un equipo móvil de gran
tamaño, por tanto, el coste del equipo aumentará.
Se considera que el tiempo de permanencia puede
prolongarse disminuyendo la velocidad de flujo del vidrio fundido.
Sin embargo, para disminuir la velocidad de flujo, es necesario
aumentar la viscosidad disminuyendo la temperatura del vidrio
fundido. En este caso, es difícil hacer ascender las burbujas en el
vidrio fundido que tiene una alta viscosidad hasta la superficie del
vidrio fundido.
Por otro lado, cuando el tiempo de permanencia
del vidrio fundido en un entorno de presión reducida se acorta
excesivamente, no puede conseguirse una desgasificación suficiente
de las burbujas en el vidrio fundido. Concretamente, no puede
obtenerse un tiempo suficiente para desarrollar las burbujas en el
vidrio fundido en un entorno de presión reducida para elevarlas
hasta la superficie del vidrio fundido para de este modo retirar las
burbujas por rotura, con el resultado de que el vidrio fundido con
las burbujas puede descargarse antes de que las burbujas alcancen la
superficie del vidrio fundido. Aunque es posible disminuir la
viscosidad del vidrio fundido, es decir, elevar la temperatura del
vidrio fundido para aumentar la velocidad ascensional de las
burbujas en el vidrio fundido, la temperatura del vidrio fundido no
puede aumentar debido a los problemas de una reducción en la
resistencia de los materiales usados para la trayectoria de flujo
del vidrio fundido y la aparición de nuevas burbujas provocada por
la reacción de estos materiales con el vidrio fundido. El documento
JP 05 058646 describe un método para la producción de un vidrio
fundido, que se funde en un recipiente de fundido, se hace pasar a
través de un elevador y se introduce en un recipiente de tratamiento
al vacío de un dispositivo de tratamiento al vacío a una presión de
0,05-0,33 atmósfera. El vidrio fundido se
descomprime y se desespuma durante 15-120 minutos y
después se hace pasar a través de un tubo descendente, se conduce a
un canal de suministro a la presión normal y posteriormente se agita
y homogeneiza.
\newpage
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un método de desgasificación al vacío para un flujo de
vidrio fundido, que es capaz de obtener eficaz y definitivamente
vidrio fundido que no contiene burbujas especificando un intervalo
de tiempo de permanencia del vidrio fundido en el caso de realizar
un tratamiento de desgasificación a un flujo continuo de vidrio
fundido en un entorno de presión reducida.
Además, la presente invención se dirige a
determinar un intervalo apropiado de condiciones de desgasificación
al vacío para el vidrio fundido en un entorno de presión reducida en
el método de desgasificación al vacío mencionado anteriormente de
manera que pueda obtenerse eficazmente y sin ninguna duda el vidrio
fundido sin contener
burbujas.
burbujas.
Estos objetos se consiguen mediante un método de
desgasificación al vacío para vidrio fundido que tiene las
características descritas en la reivindicación 1. Las realizaciones
preferidas se definen en las subreivindicaciones dependientes.
Los inventores de esta solicitud han realizado
estudios exhaustivos sobre métodos de desgasificación al vacío para
flujo de vidrio fundido para conseguir los objetivos mencionados
anteriormente, y han descubierto que es necesario hacer desarrollar
las burbujas en vidrio fundido para hacerlas ascender hasta la
superficie del vidrio fundido donde tiene lugar la rotura de las
burbujas, con lo cual las burbujas del vidrio fundido puedan
retirarse eficaz y definitivamente. Por lo tanto, la presente
invención se ha realizado satisfaciendo las condiciones mencionadas
a continuación:
1. El vidrio fundido se hace pasar
continuamente.
2. Se proporciona la condición de que no se
generen nuevas burbujas.
3. El diámetro de las burbujas se aumenta en un
tiempo prescrito para que tengan una fuerza ascendente
suficiente.
4. La velocidad ascensional de las burbujas se
proporciona a las burbujas para que sea contra el flujo de vidrio
fundido.
5. Se asegura una cantidad suficiente de gases a
difundir en las burbujas de manera que puedan romperse las burbujas
que alcanzan la superficie del vidrio fundido.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un método de desgasificación al vacío para el vidrio
fundido que comprende introducir, en un entorno de presión P [mmHg],
vidrio fundido en una cámara de vacío capaz de proporcionar una
presión al vidrio fundido que esté en un intervalo de 38 [mmHg] -
(P-50) [mmHg] para llevar a cabo la desgasificación
del vidrio fundido, y descargar el vidrio fundido después de haberlo
desgasificado de la cámara de vacío a un caudal de Q [ton/h] en el
entorno de presión P [mmHg] en el que un tiempo de permanencia del
vidrio fundido en la cámara de vacío está en el intervalo de
0,12-4,8 h, que se obtiene dividiendo un peso W
[ton] del vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío por un
caudal Q [ton/h] del vidrio fundido. En este caso, el tiempo de
permanencia en la cámara de vacío es preferiblemente no menor de
0,12 h pero no mayor de 0,8 h.
Además, la cámara de vacío preferiblemente
incluye un recipiente de desgasificación al vacío en el que el
vidrio fundido se hace pasar en un estado sustancialmente uniforme y
se desgasifica, y una profundidad H [m] del vidrio fundido en el
recipiente de desgasificación al vacío y un peso W [ton] del vidrio
fundido satisfacen la Fórmula (1) mencionada a continuación:
(1)0,010
m/ton>H/W<1,5
m/ton
Además un área superficial S_{1} [m^{2}] de
la superficie de vidrio fundido en el recipiente de desgasificación
al vacío y un caudal Q [ton/h] del flujo de vidrio fundido
satisfacen preferiblemente la Fórmula (2) mencionada a
continuación:
(2)0,24
m^{2}\cdoth/ton<S_{1}/Q<12
m^{2}\cdoth/ton
Además, la cámara de vacío incluye una tubería
descendente conectada al recipiente de desgasificación al vacío para
descargar a su través el vidrio fundido, y preferiblemente un área
superficial S_{2} [m^{2}] de trayectoria de flujo de la tubería
descendente en la porción donde la tubería descendente se conecta al
recipiente de desgasificación al vacío y un caudal Q [ton/h] del
vidrio fundido satisfacen la Fórmula (3) mencionada a
continuación:
(3)0,008
m^{2}\cdoth/ton<S_{2}/Q<0,96
m^{2}\cdoth/ton
En los dibujos:
La Figura 1(a) es una vista esquemática
de sección transversal para explicar una parte importante de un
aparato de desgasificación al vacío para realizar el método de
desgasificación al vacío para el flujo de vidrio fundido de acuerdo
con la presente invención;
La Figura 1 (b) es una vista esquemática de
sección transversal tomada a lo largo de una línea
B-B’ en la Figura 1(a);
La Figura 1(c) es una vista esquemática
de sección transversal tomada a lo largo de una línea
C-C’ en la Figura 1(a);
La Figura 2 es una vista esquemática de sección
transversal de un aparato de desgasificación al vacío para realizar
el método de desgasificación al vacío para un flujo de vidrio
fundido de acuerdo con un Ejemplo de la presente invención;
La Figura 3 es una vista esquemática de sección
transversal de un aparato de desgasificación al vacío para realizar
el método de desgasificación al vacío para un flujo de vidrio
fundido de acuerdo con otro Ejemplo de la presente invención; y
La Figura 4 es una vista esquemática de sección
transversal de un aparato de desgasificación al vacío para realizar
un método de desgasificación al vacío convencional para un flujo de
vidrio fundido.
Las realizaciones preferidas del método de
desgasificación al vacío para un flujo de vidrio fundido de la
presente invención se describirán haciendo referencia a los
dibujos.
Como se ha descrito anteriormente, la presente
invención se refiere a un método de desgasificación al vacío para un
flujo de vidrio fundido para realizar la desgasificación en una
cámara de vacío en el que se especifica un intervalo de tiempo de
permanencia del vidrio fundido que fluye continuamente en la cámara
de vacío y en el que se puede obtener vidrio fundido libre de
burbujas eficaz y definitivamente.
La descripción para dicho método de
desgasificación al vacío se realizará haciendo referencia a las
Figuras 1(a),
1(b) y 1(c).
1(b) y 1(c).
Las Figuras
1(a)-1(c) son esquemas para explicar
partes importantes de un aparato de desgasificación al vacío para
realizar el método de desgasificación al vacío para un flujo de
vidrio fundido de acuerdo con la presente invención. El método de
desgasificación al vacío de la presente invención comprende
principalmente una etapa de desgasificación al vacío de retirada de
las burbujas del vidrio fundido que fluye en un estado
sustancialmente uniforme en un entorno de presión reducida, una
etapa de introducción para introducir el vidrio fundido a
desgasificar en la etapa de desgasificación al vacío y una etapa de
descarga para descargar el vidrio fundido desgasificado en la etapa
de desgasificación al vacío.
En la Figura 1(a), la etapa de
introducción para introducir el vidrio fundido desde un recipiente
de fundido 10 en el que el vidrio fundido obtenido fundiendo
materias primas de vidrio se almacena en un entorno de presión
P[mmHg] en un recipiente de desgasificación al vacío 12 en el
que se realiza la etapa de desgasificación al vacío, se realiza en
una tubería ascendente 14, durante la cual se forma un flujo de
vidrio fundido. La etapa de desgasificación al vacío para hacer
ascender las burbujas restantes en el vidrio fundido que fluye en
una dirección sustancialmente horizontal hasta la superficie del
vidrio fundido en un entorno de presión reducida y para eliminarlas
rompiéndolas en la superficie del vidrio fundido, se realiza
principalmente en el recipiente de desgasificación vacío 12. La
etapa de descarga para descargar el vidrio fundido desgasificado en
el recipiente de desgasificación al vacío 12 desde un foso aguas
abajo 18 a través del recipiente de desgasificación al vacío 12 se
realiza en una tubería descendente 16. Las porciones principales de
la tubería ascendente 14 y la tubería descendente 16, así como el
recipiente de desgasificación al vacío 12 para la desgasificación se
cubren con una carcasa de vacío (no mostrada) conectada con una
bomba de vacío, y la evacuación del recipiente de desgasificación al
vacío se realiza a través de las aberturas 12a, 12b formadas en el
techo del recipiente de desgasificación al vacío 12 de manera que
mantenga constante la presión reducida.
Un valor típico de presión P en este caso es 760
[mmHg].
Como se ha descrito anteriormente, en dicho
método de desgasificación al vacío en el que las burbujas en el
vidrio fundido que fluyen en el recipiente de desgasificación al
vacío 12 se desarrollan y se hacen ascender en el vidrio fundido
para romperlas en la superficie del vidrio fundido, un tiempo de
permanencia del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación
al vacío 12, es decir, un tiempo durante el que el vidrio fundido se
hace pasar a través del recipiente de desgasificación al vacío 12 no
puede acortarse excesivamente. También es difícil acortar
excesivamente un tiempo en el que el vidrio fundido asciende para
pasar a través de la tubería ascendente 14 incluso en la etapa de
introducción en la que el vidrio fundido almacenado en el recipiente
de fundido 10 en un entorno de presión P [mmHg] se aspira y se eleva
hasta el dispositivo de desgasificación al vacío 12 en un estado de
presión reducida. Debido a que la presión en una porción inferior de
la tubería ascendente 14 es alta debido al propio peso del vidrio
fundido, y la presión en una porción superior de la tubería
ascendente 14 se vuelve gradualmente pequeña hacia la superficie del
vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al vacío 12. En
consecuencia, cuando el vidrio fundido asciende en la tubería
ascendente 14, la presión dada al vidrio fundido es menor que la
presión P [mmHg] que se aplica cuando el vidrio fundido se obtiene
fundiendo materias primas. Como resultado, las burbujas en el vidrio
fundido se desarrollan mientras éste pasa a través de la tubería
ascendente 14. Además, se desarrollan nuevas burbujas formadas por
gases disueltos en el vidrio fundido mientras éste asciende en la
tubería ascendente 14.
Además, es difícil acortar excesivamente un
tiempo en que el vidrio fundido pasa a través de la tubería
descendente 16. La razón es la siguiente. A medida que el vidrio
fundido desciendo en la tubería descendente 16, la presión del
vidrio fundido aumenta gradualmente debido al propio peso del vidrio
fundido desde un nivel de presión reducida en el recipiente de
desgasificación al vacío 12. La presión se restaura finalmente hasta
tener la presión mencionada anteriormente P [mmHg]. Sin embargo, las
burbujas que no se retiran incluso mediante una presión reducida en
el recipiente de desgasificación al vacío 12 se disuelven hasta ser
componentes gaseosos en el vidrio fundido debido a una presión que
aumenta a medida que el vidrio fundido desciende en la tubería
descendente 16.
Por esto, la presente invención proporciona una
cámara de vacío que hace que una presión aplicada al vidrio fundido
esté en un intervalo de 38 [mmHg]-(P-50) [mmHg] con
respecto a una presión P [mmHg], e incluye un tiempo en el que el
vidrio fundido pasa no solamente a través del recipiente de
desgasificación al vacío 12 sino también de partes de la tubería
ascendente 14 y de la tubería descendente 16. La razón por la que la
presión en la cámara de vacío debe ser 38 [mmHg] o más es que se
puede suprimir una descarga inesperada (reflujo) de los gases
disueltos en la cámara de vacío, como se ha descrito anteriormente.
La cámara de vacío definida como se ha descrito anteriormente
corresponde con una parte rayada a grandes trazos en la Figura
1.
Para introducir el vidrio fundido continuamente
en la cámara de vacío, es necesario diseñar un trayectoria de flujo
para la cámara de vacío par reducir de este modo la resistencia por
fricción entre una superficie interna de la trayectoria de flujo de
la cámara de vacío y el flujo de vidrio fundido y para reducir
suficientemente la pérdida de presión del fluido. Para reducir
suficientemente la pérdida de presión del fluido, el diseño de la
forma y del área superficial de la sección transversal de la
trayectoria de flujo de la cámara de vacío se ha realizado
apropiadamente. Sin embargo, puesto que es deseable que las burbujas
generadas en el vidrio fundido se hinchen en un tiempo menor
mientras el vidrio fundido se hace pasar continuamente, con lo cual
las burbujas ascienden a la superficie del vidrio fundido en la que
se provoca la rotura de las burbujas, se considera disminuir la
viscosidad del vidrio fundido, es decir, fijar una alta temperatura
del vidrio fundido. Sin embargo, como se ha descrito anteriormente,
cuando la temperatura del vidrio fundido se eleva, se generan nuevas
burbujas por la reacción de los materiales usados para la
trayectoria de flujo de la cámara de vacío con el vidrio fundido, o
los materiales se disuelven en el vidrio fundido formando un cordón,
con el resultado de que no se puede mantener la calidad de los
productos formados. Además, la reacción de estos materiales con el
vidrio fundido acelera la erosión de los materiales y se acorta la
vida útil de la trayectoria de flujo para la cámara de vacío.
La velocidad de erosión de la trayectoria de
flujo de la cámara de vacío provocada por el flujo de vidrio fundido
es proporcional a t/\eta, es decir, la proporción de un tiempo t
con la viscosidad \eta del vidrio fundido, en la que t representa
un tiempo en el que el vidrio fundido se hace pasar a través de la
trayectoria de flujo y \eta representa la viscosidad del vidrio
fundido. La distancia de ascenso de las burbujas cuando las burbujas
ascienden hasta la superficie del vidrio fundido es proporcional al
cuadrado de t/\eta, es decir, la proporción obtenida dividiendo un
tiempo t en el que el vidrio fundido se hace pasar a través de la
trayectoria de flujo por la viscosidad \eta del vidrio fundido. En
consecuencia, es deseable fijar la viscosidad del vidrio fundido
como menor en un intervalo permitido en la velocidad de erosión,
para que pueda mantenerse una distancia suficiente de ascenso de las
burbujas.
Un intervalo preferido de la viscosidad del
vidrio fundido es 500-5.000 poises. Además, para
elevar las burbujas en el vidrio fundido que tiene una viscosidad de
dicho intervalo a la superficie del vidrio fundido, las burbujas
deben tener un diámetro de 10-30 mm. En este caso,
cuando el diámetro de las burbujas supera los 30 mm, las burbujas
que alcanzan la superficie no se rompen y una capa de espuma
permanece en la superficie. Esto reduce la eficacia de la
transferencia de calor en el recipiente de desgasificación al vacío
12 y la temperatura del propio vidrio fundido se reduce con lo cual
disminuye el efecto de desgasificación al vacío.
Un análisis de gas ha puesto de manifiesto que
las burbujas ascienden a la superficie del vidrio fundido en el
recipiente de desgasificación al vacío 12 emitiendo CO_{2} y
H_{2}O. En este caso, se ha descubierto por observación directa
del interior del recipiente de desgasificación al vacío 12, que
tiene una lugar una descarga inesperada (reflujo) de gases disueltos
tales como CO_{2}, H_{2}O y similares en el vidrio fundido tiene
lugar fácilmente a una cierta presión (presión límite) o menor.
Dicho reflujo se produce a una presión límite de 0,05 atm en el
vidrio fundido que tiene una viscosidad de, por ejemplo,
500-5.000 poises, y por consiguiente, es preferible
realizar la desgasificación en un entorno de dicha presión o
mayor.
Además, para que el diámetro de las burbujas
aumente de manera que las burbujas tengan una fuerza ascendente
suficiente en un tiempo en el que el vidrio fundido se hace pasar a
través de la cámara de vacío, es necesario difundir o introducir los
componentes gaseosos que existen en estado de disolución en el
vidrio fundido en pequeñas burbujas, por ejemplo, burbujas que
tienen un diámetro de 0,05-3 mm, contenidas en el
vidrio fundido en el recipiente de fundido 10 en un entorno de
presión reducida en el recipiente de desgasificación al vacío 12 de
manera que no provoquen la generación del reflujo. Las razones son
las siguientes. Es difícil desarrollar las burbujas introduciendo
componentes gaseosos en pequeñas burbujas existentes en el vidrio
fundido porque los componentes gaseosos tienen una alta presión
parcial en un entorno en el que el vidrio fundido se obtiene en el
recipiente de fundido 10, es decir, en el entorno de presión P.
Además, un intento de burbujear el vidrio fundido para así acelerar
la introducción de los componentes gaseosos en las burbujas
aumentando los componentes gaseosos en el vidrio fundido no puede
proporcionar de forma práctica un efecto suficiente.
Considerando lo mencionado anteriormente, se
emplea una técnica tal que un flujo de vidrio fundido se produce
haciendo pasar el vidrio fundido; se desarrollan pequeñas burbujas
en un tiempo en el que el vidrio fundido permanece en la cámara de
vacío; las burbujas que se desarrollan en un entorno de presión
reducida se elevan a la superficie del vidrio fundido del recipiente
de desgasificación al vacío 12 para romper las burbujas con lo cual
se retiran las burbujas, y las burbujas que no pueden aspirarse y
retirarse por desgasificación al vacío se disuelven en el vidrio
fundido en la tubería descendente 16 para eliminar de esta manera
todas las burbujas en el vidrio fundido. En este caso, de acuerdo
con la presente invención, un tiempo de permanencia del vidrio
fundido en la cámara de vacío, que se obtiene dividiendo un peso W
[ton] del vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío por un
caudal Q [ton/h] del vidrio fundido, está en un intervalo de
0,12-4,8 h, más preferiblemente, en un intervalo de
0,12-0,8 h.
En este documento, el peso W [ton] del vidrio
fundido que fluye en la cámara de vacío incluye el peso total del
vidrio fundido en la cámara de vacío (en una porción indicativa de
una porción rayada a grandes trazos en la Figura
1(a)).
1(a)).
Cuando el tiempo de permanencia es menor de 0,12
h, la densidad de burbujas del vidrio fundido no puede estar en un
intervalo aceptable para productos finales de buena calidad incluso
aunque la viscosidad del vidrio fundido sea de
500-5.000 poises y la presión del vidrio fundido sea
0,05 veces la presión atmosférica, es decir, 76 [mmHg] o mayor. Por
otro lado, cuando el tiempo de permanencia es mayor de 4,8 horas, se
requiere la prolongación de la cámara de vacío en una dirección de
flujo del vidrio fundido, lo que provoca problemas prácticos de
aumento del coste del equipo.
Un tiempo de permanencia de menos de 0,8 horas
proporciona efectos preferidos de retirada eficaz de las burbujas, y
de reducción de la volatilización de componentes volátiles de la
superficie del vidrio fundido.
Además, es preferible que una profundidad H [m]
del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al vacío 12 y
un peso W [ton] del vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío
satisfagan la fórmula mencionada a continua-
ción:
ción:
0,010
m/ton<H/P<1,5
m/ton
H/W es preferiblemente 0,012 m/ton o mayor, más
preferiblemente 0,015 m/ton o mayor. Además, H/W es preferiblemente
1,2 m/ton o menor, más preferiblemente, 0,9 m/ton o menor.
La razón de que la proporción de la profundidad
H [m] del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al
vacío 12 con el peso W [ton] del vidrio fundido esté en el intervalo
mencionado anteriormente, es la siguiente.
Si la profundidad H del vidrio fundido en el
recipiente de desgasificación al vacío 12 es 0,010 x W o menor, hay
un aumento de pérdida de presión debido a una resistencia por
fricción del flujo de vidrio fundido y es imposible hacer pasar el
vidrio fundido a un caudal prefijado. Por otro lado, si la
profundidad es de 1,5 x W o mayor, las burbujas de vidrio fundido
existentes en o alrededor del fondo del recipiente de
desgasificación al vacío 12 no pueden flotar hasta la superficie del
vidrio fundido mientras el vidrio fundido permanece en el recipiente
de desgasificación al vacío 12. Además cuando la profundidad del
vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al vacío supera
1,5 x W como límite superior del intervalo mencionado anteriormente,
permaneciendo la presión del vidrio fundido en o alrededor del fondo
del recipiente de desgasificación al vacío 12 es alta y el
desarrollo de las burbujas de vidrio fundido en este región no se
acelera con lo cual las burbujas no pueden ascender hasta la
superficie del virio fundido y se da un caso en el que las burbujas
fluyen hacia fuera del recipiente de desgasificación al vacío.
Puede obtenerse un efecto de desgasificación
prefijado incluso introduciendo el vidrio fundido en el recipiente
de desgasificación al vacío 12 hasta el grado máximo del límite
superior del intervalo permitido de desgasificación mencionado
anteriormente. Sin embargo, se prefiere que la profundidad del
vidrio fundido sea aproximadamente la mitad de la altura del
recipiente de desgasificación al vacío. Por ejemplo, cuando la
altura del recipiente de desgasificación al vacío 12 es de 0,2 m -
0,6 m, la profundidad del vidrio fundido debe estar en un intervalo
de 0,1 m - 0,3 m.
En la Figura 1(a), el interior del
recipiente de desgasificación al vacío 12 tiene una forma de prisma
rectangular en el que la forma de la sección transversal de la
trayectoria de flujo es rectangular y la profundidad H [m] del
vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al vacío 12 es
constante. Sin embargo, la presente invención no se limita al caso
en el que el interior del recipiente de desgasificación de vacío es
un prisma rectangular sino que la presente invención es aplicable a
un caso en el que la superficie del fondo del recipiente de
desgasificación al vacío se eleva gradualmente o por etapas desde la
parte agua arriba hasta la parte aguas abajo del recipiente de
desgasificación al vacío mientras que la superficie del techo del
recipiente se mantiene a un cierto nivel. En este caso, una
profundidad media del vidrio fundido significa la profundidad H [m]
del vidrio fundido.
Además, el interior del recipiente de
desgasificación al vacío 12 puede ser de forma de columna cilíndrica
en la que la forma de la sección transversal de la trayectoria de
flujo es circular. En este caso, la profundidad H [m] del vidrio
fundido significa la profundidad en la parte más profunda entre las
profundidades que varían a lo largo de su anchura. En este caso, la
superficie del fondo del recipiente de desgasificación al vacío 12
puede elevarse o hacerse descender gradualmente o por etapas desde
la porción aguas arriba hasta la porción aguas abajo del recipiente
para hacer fluir el vidrio fundido. Para determinar la profundidad H
[m] del vidrio fundido, ésta se obtiene simplemente promediando las
profundidades del flujo de vidrio fundido.
Como se ha descrito anteriormente, es necesario
asegurar la introducción de los componentes de gas disuelto en las
burbujas tanto como sea posible de manera que las burbujas en el
vidrio fundido asciendan en el vidrio fundido para provocar su
rotura. En este caso, las burbujas que alcanzan la superficie del
vidrio fundido forman una capa de espuma a menos que se rompan. La
capa de espuma tiene un efecto aislante de calor, y evita la rotura
de las burbujas junto con una temperatura reducida en la superficie
del vidrio fundido. Cuando la capa de espuma crece, la capa de
espuma puede desbordarse del recipiente de desgasificación al vacío
12, o puede descargarse desde el recipiente de desgasificación al
vacío 12 junto con el flujo de vidrio fundido.
Desde este punto de vista, la rotura de las
burbujas es esencial. Sin embargo, la rotura de las burbujas depende
de una temperatura de la superficie del vidrio fundido y de una
velocidad de introducción de gases en las burbujas así como de la
tensión superficial de cada burbuja que forma la capa de espuma y de
la viscosidad del virio fundido que forma cada burbuja. Por
consiguiente, cuando se fija una formulación para el vidrio fundido
y una temperatura para un tratamiento de desgasificación al vacío
para el vidrio fundido, tiene que fijarse a un intervalo
predeterminado, una relación de área superficial en contacto con el
aire del vidrio fundido, que es necesaria para la rotura de las
burbujas, a un caudal del vidrio fundido.
Concretamente, en el proceso de ascensión de las
burbujas en el vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al
vacío 12 hasta la superficie del vidrio fundido donde se provoca la
rotura de las burbujas mientras el vidrio fundido se hace pasar a
través del interior del recipiente 12, y los componentes gaseosos
contenidos en las burbujas se descargan a un espacio superior 12s en
un estado de presión reducida, es preferible, en la presente
invención, para provocar la rotura de las burbujas que el área
superficial del vidrio fundido S_{1} [m^{2}] (el área
superficial es la porción rayada a grandes trazos mostrada en la
Figura 1(b)) que entra en contacto con el espacio superior
12s en un estado de presión reducida y el caudal Q [ton/h] del
vidrio fundido satisfagan la siguiente fórmula:
0,24
m^{2}\cdoth/ton<S_{1}/Q<12
m^{2}\cdoth/ton
Más preferiblemente, debe satisfacer la
siguiente fórmula:
0,5
m^{2}\cdoth/ton<S_{1}/Q<10
m^{2}\cdoth/ton
La razón por la que se establecen las fórmulas
mencionadas anteriormente es la siguiente. Si el área superficial
S_{1} [m^{2}] de la superficie de vidrio fundido en el
recipiente de desgasificación al vacío 12 es 0,24 x Q o menor, un
gran número de burbujas que ascienden hasta la superficie del vidrio
fundido permanecen en la superficie para producir una capa de espuma
que se mantiene sin romper en el recipiente de desgasificación al
vacío 12, por lo que el tratamiento de desgasificación no se puede
realizar apropiadamente. Por otro lado, si al área superficial
S_{1}[m^{2}] es 12 x Q o mayor, el vidrio fundido en el
recipiente de desgasificación al vacío 12 tiene poca profundidad por
lo que el vidrio fundido no puede hacerse pasar a un caudal
prefijado debido a la resistencia por fricción provocada por el
flujo de vidrio fundido.
En la Figura 1(b), la superficie de
vidrio fundido del vidrio fundido que entra en contacto con el
espacio superior 12s en un estado de presión reducida tiene forma
rectangular. Sin embargo, en la presente invención, la forma de la
superficie de vidrio fundido no se limita a esta sino que puede
tener una forma tal que una anchura interna del recipiente de
desgasificación al vacío 12 se estreche o se ensanche gradualmente o
por etapas desde la porción aguas arriba a la porción aguas abajo
del recipiente 12.
Además, una velocidad de ascenso de las burbujas
en el flujo de vidrio fundido que ascienden a medida que se
desarrollan, está relacionada con el diámetro de las burbujas y con
la fórmula de Stoke. Cuando se fija la viscosidad del vidrio
fundido, se fija un tiempo requerido para el ascenso de las burbujas
hasta la superficie del vidrio fundido, dependiendo del tamaño de
las burbujas. Por ejemplo, cuando la viscosidad del vidrio fundido
usado es 500-5.000 poises y se asume esto para las
burbujas, se necesitan 60 minutos para flotar en una distancia de
100 cm, el diámetro más pequeño de las burbujas debe ser de 10 mm o
mayor en el caso de 500 poises, y el diámetro más pequeño debe ser
de 30 mm o mayor en un caso de 5.000 poises. Concretamente, las
burbujas que tienen un diámetro de 30 mm o mayor pueden
desgasificarse y retirarse definitivamente en un tiempo de 60
minutos. En este caso, se puede obtener una velocidad de ascensión
de 0,25 cm/s o mayor.
Por consiguiente, para asegurar el ascenso de
las burbujas contra el flujo de vidrio fundido, es necesario fijar
el caudal del vidrio fundido a una velocidad menor de 0,25 cm/s (por
ejemplo, cuando el vidrio fundido se hace pasar a un caudal de 500
ton/día, el área superficial de la trayectoria de flujo en la
sección transversal en el recipiente de desgasificación al vacío 12
es de 9.200 cm^{2} o más y la longitud de la trayectoria de flujo
en el recipiente de desgasificación de vacío 12 es de
aproximadamente 1 m).
En este caso, como se muestra en la Figura
1(a), la tubería descendente 16 se proporciona para hacer
descender el vidrio fundido en el que se forma un flujo descendente
en o cerca de un puerto de salida del recipiente de desgasificación
al vacío 12 conectado con la tubería descendente 16. Cuando una
velocidad de ascenso de las burbujas en el vidrio fundido es menor
que la velocidad de descenso en el flujo descendente, las burbujas
que se desarrollan en el vidrio fundido quedan atrapadas en el flujo
descendente sin ascender a la superficie del vidrio fundido en o
cerca del puerto de salida conectado con la tubería descendente 16,
con el resultado de que existe el peligro de descargar el vidrio
fundido que contiene las burbujas en su interior.
Por consiguiente, en la presente invención, el
área superficial S_{2} [m^{2}] de la superficie en sección
transversal de la trayectoria de flujo de la tubería descendente 16
(el área superficial es la porción rayada a grandes trazos en la
Figura 1(c)) que está conectada con el recipiente de
desgasificación al vacío 12 y el caudal Q [ton/h] del vidrio fundido
satisfacen preferiblemente la siguiente fórmula. Concretamente, solo
la tubería descendente 16 o tanto la tubería descendente 16 como la
tubería ascendente 14 satisfacen preferiblemente la siguiente
fórmula:
0,008
m^{2}\cdoth/ton<S_{2}/Q<0,96
m^{2}\cdoth/ton
Más preferiblemente, deben satisfacer:
0,01
m^{2}\cdoth/ton<S_{2}/Q<0,96 m^{2}\cdoth/ton, en
particular,
0,01
m^{2}\cdoth/ton<S_{2}/Q<0,1
m^{2}\cdoth/ton.
La razón por la que deben satisfacer las
fórmulas mencionadas anteriormente es la siguiente.
Cuando el área superficial S_{2} [m^{2}] en
la sección transversal de la trayectoria de flujo de la tubería
descendente 16 es 0,008 X Q o menor, aumenta un vector descendente
en el caudal del flujo de vidrio fundido en o cerca del puerto de
salida conectado con la tubería descendente 16 con lo cual las
burbujas quedan atrapadas en el flujo de vidrio fundido en la
tubería descendente 16 contra una acción de flotación. Por otro
lado, cuando el área superficial S_{2} [m^{2}] en la sección
transversal de la trayectoria de flujo es 0,96 X Q o mayor, el
diámetro de la tubería descendente 16 aumenta, lo que aumentará el
peso y el coste del equipo.
En la realización mostrada en la Figura
1(c), la forma de la trayectoria de flujo en la sección
transversal es rectangular. Sin embargo, la presente invención no se
limita a tener dicha forma sino que se puede usar una forma
circular, por ejemplo.
La presente invención se refiere a un método de
desgasificación al vacío para desgasificar vidrio fundido en un
entorno de presión P [mmHg]. Sin embargo, el entorno de presión P
[mmHg] no es siempre necesario como entorno de presión atmosférica.
Por ejemplo, puede ser un entorno a una presión opcional que puede
emplearse en un caso en que el vidrio fundido se produzca en un
recipiente de fundido cerrado que se aisla de la presión
atmosférica. Además, el vidrio fundido en un entorno de presión P
[mmHg] puede que no tenga una superficie libre de los mismos.
Ahora, el método de desgasificación al vacío
para vidrio fundido de acuerdo con la presente invención se
describirá en detalle haciendo referencia a los Ejemplos. Sin
embargo, debe entenderse que la presente invención no está
restringida de ninguna manera por dichos Ejemplos específicos.
En los Ejemplos, la desgasificación del flujo de
vidrio fundido se realizó en diversas condiciones como se describe a
continuación para examinar la cantidad de burbujas contenidas en el
vidrio fundido, es decir, las densidades de burbuja, antes y después
del tratamiento de desgasificación. Además, se usó un aparato de
desgasificación 20 como se muestra en la Figura 2 para realizar el
tratamiento de desgasificación del flujo de vidrio fundido.
El aparato de desgasificación al vacío 20
mostrado en la Figura 2 era básicamente un aparato para producir un
flujo de vidrio fundido a lo largo de las marcas de flecha de la
Figura 2 utilizando un principio de sifón provocado por una
diferencia de los niveles superficiales del vidrio fundido en un
foso aguas arriba 21 y un foso aguas abajo 28 para crear un efecto
de desgasificación del vidrio fundido en un recipiente de
desgasificación al vacío 22. El aparato 20 estaba provisto con una
carcasa de vacío 23, el recipiente de desgasificación al vacío 22,
una tubería ascendente 24 y una tubería descendente 26 que están
constituidas por una sola pieza. El vidrio fundido G se cargó en el
foso aguas arriba 21 y en el foso aguas abajo 28, y las posiciones
en altura de la carcasa de vacío 23, el recipiente de
desgasificación al vacío 22, la tubería ascendente 24 y la tubería
descendente 26 eran apropiadamente adyacentes dependiendo de una
presión en el recipiente de desgasificación al vacío 22.
Se usó la carcasa de vacío 23, que está hecha de
un recubrimiento metálico que tiene sustancialmente una forma de
puerta para mantener las propiedades herméticas en el recipiente de
desgasificación al vacío 22, la tubería ascendente 24 y la tubería
descendente 26 y que se construye de esta manera para alojar el
recipiente de desgasificación al vacío 22 y las porciones
principales de la tubería ascendente 24 y la tubería descendente 26;
proporciona un estado de presión reducida en su interior aspirando
el aire mediante una bomba de vacío (no mostrada) que se
proporciona en un lado exterior y para mantener un estado reducido
de una presión predeterminada a través de las aberturas 22a y 22b
formadas en el recipiente de desgasificación al vacío 22 alojado en
su interior.
Además, se dispuso un material aislante de calor
27 para bloquear el calor en un espacio rodeado por el recipiente de
desgasificación al vacío 22, la tubería ascendente 24, la tubería
descendente 26 y la carcasa de vacío 23.
Una cámara de vacío que soporta una presión
mayor de 38 [mmHg] (0,05 de presión atmosférica) y menor de
(P_{0}-50) [mmHg] con respecto a la presión
atmosférica P_{0} [mmHg] como resultado de la evacuación de la
carcasa de vacío 23, se formó en el recipiente de desgasificación al
vacío 22, la tubería ascendente 24, y la tubería descendente 26.
Específicamente, la cámara de vacío se formó en el recipiente 22, la
tubería ascendente 24 y la tubería ascendente 26 para prolongarse en
una parte que tenía un nivel de altura mayor que un nivel de altura
Z_{1} con respecto a la superficie del vidrio fundido G en el
recipiente de fundido 25. Por consiguiente, el peso W [ton] del
vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío correspondiente al
peso completo del vidrio fundido contenido en la tubería ascendente
24, el recipiente de desgasificación al vacío 22 y la tubería
descendente 26 en un área que se prolonga desde el nivel de altura
Z_{1} con respecto al vidrio fundido G en el recipiente de fundido
25 hasta el nivel superficial del vidrio fundido G en el recipiente
de desgasificación al vacío 22 (es decir, el vidrio fundido que
existe en una porción rayada a grandes trazos en la Figura 2).
En este Ejemplo, la forma de la sección
transversal de las trayectorias de flujo en el recipiente de
desgasificación al vacío 22, la tubería ascendente 24 y la tubería
descendente 26 pueden ser circulares o rectangulares. La profundidad
H del flujo de vidrio fundido era constante en la dirección de flujo
del vidrio fundido. Además, la anchura del flujo de vidrio fundido
se hizo constante de manera que la forma de la superficie del flujo
de vidrio fundido que está en contacto con un espacio superior 22s
en un estado de presión reducida era rectangular.
En los Ejemplos 1-6 mostrados en
la Tabla 1, se usaron vidrios fundidos de los tipos mostrados por
las letras A-E, cuyas composiciones se muestran como
% en peso en la Tabla 2, y se usó el aparato de desgasificación al
vacío 20 mencionado anteriormente para realizar el tratamiento de
desgasificación en condiciones de temperatura de vidrio fundido [ºC]
en la Tabla 1.
En todos los Ejemplos 1-6, la
toma de muestra de vidrio fundido G en el foso aguas arriba 21 y el
foso aguas abajo 28 se realizó después de que comenzaron las
operaciones normales para el tratamiento de desgasificación, y la
exploración se realizó mediante un método de borde luminoso si las
densidades de burbuja estaban o no en un intervalo admisible. En
este caso, el intervalo admisible de densidad de burbujas era de 1
[cantidad/kg] o menor.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
En todos los casos de los Ejemplos
1-6, la cantidad de burbujas por peso unitario antes
del tratamiento de desgasificación al vacío era pequeña y estaba
dentro del intervalo admisible como se muestra en la Tabla 1, y no
había posibilidad de provocar una reducción en la calidad de los
productos de vidrio.
A partir de los Ejemplos mencionado
anteriormente, se puso de manifiesto que las densidades de burbuja
estaban todas dentro del intervalo admisible y el efecto de
desgasificación podía obtenerse eficaz y definitivamente
proporcionando las siguientes condiciones. Concretamente, el vidrio
fundido se introdujo en una cámara de vacío que dio una presión al
vidrio fundido mayor de 38 [mm de Hg] y menor de
(P_{0}-50) [mm de Hg], llevándose a cabo la
desgasificación del vidrio fundido, y el vidrio fundido después de
la desgasificación se descargó a un caudal de Q [ton/h] en un
entorno de presión P_{0} [mmHg], donde un tiempo de permanencia
del vidrio fundido en la cámara de vacío obtenido dividiendo el peso
W [ton] del vidrio fundido que fluye en la cámara de vacío por el
caudal Q [ton/h] del vidrio fundido, estaba en un intervalo de
0,12-4,8 horas.
En este caso, se puso de manifiesto también que
la profundidad del vidrio fundido y el área superficial de la
superficie del vidrio fundido en el recipiente de desgasificación al
vacío y el área superficial en la sección transversal de la
trayectoria de flujo en la tubería ascendente o la tubería
descendente estaban preferiblemente dentro de intervalos
predeterminados.
Como en el Ejemplo Referencia, cuando un caudal
Q del vidrio fundido es tan grande como 16,667 [ton/h] (es decir,
aproximadamente 400 [ton/día]), es deseable que el peso W del vidrio
fundido en la cámara de vacío sea 13,8 [ton]; W/Q sea 0,828 [h], y
los valores para otras condiciones sean como se muestra en el
Ejemplo de Referencia en la Tabla 1.
Como se ha descrito anteriormente, la
explicación detallada se ha realizado en relación al método de
desgasificación para vidrio fundido de la presente invención. Sin
embargo, la presente invención no se limita a los Ejemplos
mencionados anteriormente. Por ejemplo, como se muestra en la Figura
3, un aparato de desgasificación al vacío 30 puede construirse de
modo que un recipiente de fundido 35, una tubería de entrada 34, un
recipiente de desgasificación al vacío 32, una tubería de descarga
36 y un foso aguas abajo se forma de una sola pieza; se proporciona
una bomba de tornillo 39 en la tubería de descarga 36 para acelerar
la descarga del vidrio fundido G, y el nivel superficial del vidrio
fundido se hace siempre coincidir con el nivel superficial del
vidrio fundido G en el recipiente de fundido 35.
Una cámara de vacío capaz de proporcionar una
presión que sea mayor de 38 [mmHg] y menor de
(P_{0}-50) [mmHg] con respecto a la presión
atmosférica P_{0} [mmHg] como resultado de reducir la presión en
la carcasa de vacío 33 se forma en una porción en la tubería
ascendente 34a, el recipiente de desgasificación al vacío 32 y la
tubería descendente 36a (es decir, una porción indicada por una
porción rayada a grandes trazos en la Figura 3), formándose la
porción en un área desde la superficie frontal del vidrio fundido G
en el recipiente de fundido 35 a un nivel inferior en Z_{2} que la
superficie del vidrio fundido G. Por tanto, la formación de la
cámara de vacío que proporciona una presión de
(P_{0}-50) [mmHg] o menor en una porción que tiene
un nivel de altura menor que la superficie del vidrio fundido G en
el recipiente de fundido 35 se debe al hecho de que el caudal del
vidrio fundido se controla mediante las bombas de tornillo 31, 39 de
manera que se cambia una presión al vidrio fundido.
Por consiguiente, el peso W [ton] del vidrio
fundido que fluye en la cámara de vacío corresponde al peso del
vidrio fundido existente desde la superficie del vidrio fundido G en
el recipiente de fundido 35 hasta un nivel que es inferior en
Z_{2} con respecto a la superficie del vidrio fundido G (el peso
del vidrio fundido en una porción rayada a grandes trazos en la
Figura 3).
En la presente invención, pueden hacerse
diversas mejoras y modificaciones en el alcance de la presente
invención.
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo
con la presente invención, en la realización de la desgasificación
del flujo de vidrio fundido en la que el vidrio fundido se introduce
en una cámara de vacío que puede proporcionar un intervalo de
presión mayor de 38 [mmHg] pero menor de
(P_{0}-50) [mmHg] con respecto a una presión P
aplicada al vidrio fundido en un recipiente de fundido para realizar
la desgasificación del vidrio fundido, y el vidrio fundido después
de la desgasificación se descarga a un caudal de Q [ton/h] en un
entorno de presión P [mmHg], se determina que un tiempo de
permanencia del vidrio fundido en la cámara de vacío obtenido
dividiendo el peso W del vidrio fundido que fluye en la cámara de
vacío por el caudal Q [ton/h] del vidrio fundido está en un
intervalo de 0,12-4,8 horas, con lo cual se puede
obtener y definitivamente vidrio fundido sin burbujas atrapadas en
su interior.
Además, el vidrio fundido sin ninguna burbuja
puede obtenerse eficaz y definitivamente fijando que la profundidad
del vidrio fundido, el área superficial de la superficie del vidrio
fundido en el recipiente de desgasificación al vacío y el área de
sección transversal de la trayectoria de flujo en la tubería
descendente estén dentro de intervalos prederteminados.
Claims (3)
1. Un procedimiento de desgasificación para
vidrio fundido que comprende:
introducir, en un entorno de presión P [mmHg]
vidrio fundido en una cámara de vacío capaz de proporcionar una
presión al vidrio fundido que esté en un intervalo de 38 [mmHg] - (P
-50) [mmHg] para realizar la desgasificación del vidrio fundido, en
el que dicha cámara de vacío comprende un recipiente de
desgasificación al vacío (12; 22; 32), una parte de una tubería
ascendente (14; 24; 34a) y una parte de una tubería descendente (16;
26; 36a) y
descargar el vidrio fundido después de que se
haya desgasificado de la cámara de vacío a un caudal de Q [ton/h] en
el entorno de presión P [mmHg]
caracterizado porque
el diámetro de burbujas en el vidrio fundido se
controla para que sea de 10 a 30 mm;
un tiempo de permanencia del vidrio fundido en
la parte de la tubería ascendente (14; 24; 34a), el recipiente de
desgasificación al vacío (12; 22; 32) y la parte de la tubería
descendente (16; 26; 36a) está en el intervalo de 0,12 - 4,8 horas,
que se obtiene dividiendo un peso W [ton] del vidrio fundido que
fluye en la parte de la tubería ascendente (14; 24; 34a), el
recipiente de desgasificación al vacío (12; 22; 32) y la parte de la
tubería descendente (16; 26; 36a) por un caudal Q [ton/h] del vidrio
fundido, y
en el que la cámara de vacío incluye un
recipiente de desgasificación al vacío en el que el vidrio fundido
se hace pasar en un estado sustancialmente uniforme y se
desgasifica, y una profundidad H [m] del vidrio fundido en el
recipiente de desgasificación al vacío (12; 22; 32) y un peso W
[ton] del vidrio fundido en la cámara de vacío satisfacen la fórmula
(1) mencionada a continuación:
(1)0,010
m/ton>H/W<1,5
m/ton
2. El método de desgasificación al vacío de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que un área superficial
S_{1} [m^{2}] del vidrio fundido en el recipiente de
desgasificación al vacío (12; 22; 32) y un caudal Q [ton/h] de un
vidrio fundido satisfacen la Fórmula (2) mencionada a
continuación:
(2)0,24
m^{2}\cdoth/ton<S_{1}/Q<12
m^{2}\cdoth/ton
3. El método de desgasificación al vacío para
vidrio fundido de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la
cámara de vacío incluye una tubería descendente (12; 26; 36a)
conectada al recipiente de desgasificación al vacío para descargar
el vidrio fundido a su través, y un área superficial S_{2}
[m^{2}] en sección transversal de la trayectoria de flujo de la
tubería descendente (16: 26; 36a) en la porción donde la tubería
descendente (16; 26; 36a) se conecta al recipiente de
desgasificación al vacío y un caudal Q [ton/h] si el vidrio fundido
satisface la Fórmula (3) mencionada a continuación:
(3)0,008
m^{2}\cdoth/ton<S_{2}/Q<0,96
m^{2}\cdoth/ton
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-105085 | 1999-04-13 | ||
| JP10508599A JP4110663B2 (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 溶融ガラス流の減圧脱泡方法 |
Publications (1)
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