ES2235750T3 - Aparato para el suministro de una corriente de vidrio revestido. - Google Patents
Aparato para el suministro de una corriente de vidrio revestido.Info
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Abstract
Aparato para formar una corriente de vidrio revestido que tiene un vidrio de núcleo interior rodeado por un vidrio de revestimiento exterior, comprendiendo dicho aparato: medios (14) que incluyen un pasaje (16) para suministrar vidrio de núcleo desde una primera fuente (12) a través de un primer orificio (22) de un anillo de primeros orificios (24), un anillo de segundos orificios (26) que forma un segundo orificio (28) verticalmente separado por debajo de dicho primer orificio (22) y alineado con este último y que tiene un pasaje lateral (32) para recibir vidrio de revestimiento, estando formada una cámara (30) entre las regiones exteriores de los anillos de orificios (24, 26) y que rodea a un espacio de dosificación (56) entre dichos anillos de primeros y segundos orificios (24, 26), un tubo de suministro (34) para suministrar vidrio de revestimiento desde una segunda fuente (42) a dicha cámara (30), de manera que el vidrio fluye por efecto de la gravedad desde dichas primera y segunda fuentes (12, 42) a través de dichos orificios (22, 28) para formar dicha corriente de vidrio revestido, y medios de calentamiento para añadir calor al flujo que fluye a través de dicha cámara (30) desde dicha segunda fuente (42) a dicho espacio de dosificación (56), caracterizado porque dichos medios de calentamiento comprenden un anillo calentador separado (46) que incluye al menos un calentador eléctrico (48) y al menos un sensor de la temperatura (52), incorporados ambos en material refractario del anillo calentador, que reside por debajo de dicho anillo de segundos orificios (26) y que tiene un superficie superior que está acoplada de forma enfrentada con el lado inferior del anillo de segundos orificios (26) para suministrar calor a través de dicho anillo de segundos orificios a dicho pasaje lateral (32) y dicha cámara (30) y está previsto un controlador (54) que es sensible a dicho sensor de temperatura (52) para aplicar energía eléctrica a dicho calentador eléctrico (48) para calentardicho pasaje lateral (32) y dicha cámara (30).
Description
Aparato para el suministro de una corriente de
vidrio revestido.
La presente invención está dirigida al suministro
de una corriente de vidrio para formar cargas o masas gutiformes de
vidrio fundido para la fabricación de artículos de vidrio y, más
particularmente, a un aparato para suministrar la así llamada
corriente de vidrio revestido, en donde un vidrio interior o de
núcleo está rodeado por un vidrio exterior o de revestimiento.
Hasta ahora se ha propuesto proporcionar una
corriente de vidrio revestido para la formación de artículos de
vidrio que tienen segmentos de pared en capas. En
US-A-4.740.401 y 5.855.640, por
ejemplo, se describen técnicas para el suministro de dicha corriente
de vidrio revestido, en donde un vidrio de núcleo procedente de una
primera fuente se suministra a través de un primer orificio. Al
menos un segundo orificio se encuentra verticalmente separado por
debajo del primer orificio y alineado con este último, y está
rodeado por una cámara que comunica con el segundo orificio a través
de un espacio de dosificación entre los orificios primero y segundo.
Un tubo caliente suministra vidrio de revestimiento desde una
segunda fuente a la cámara que rodea al segundo orificio. El vidrio
fluye por la fuerza de la gravedad desde las fuentes primera y
segunda a través del primer orificio y del segundo orificio, de tal
manera que por el segundo orificio sale una corriente de vidrio
revestido. Esta corriente de vidrio revestido puede ser cizallada
por técnicas convencionales para formar masas gutiformes de vidrio
revestido individuales para su suministro a máquinas convencionales
para la formación de artículos de vidrio.
En US-A-5.855.640
ha sido dado a conocer un aparato para formar una corriente de
vidrio revestido de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Existe un alojamiento metálico que incluye una cazoleta metálica
para soportar los anillos de orificios. Además, en la cazoleta están
previstos un colector de enfriamiento metálico y un colector de
combustible/aire metálico y entre el anillo de orificios inferior,
la cazoleta y el colector de combustible/aire está formada una
cámara de combustión de combustible/aire. La ventaja de utilizar gas
como medio de calentamiento es contrarrestada por el diseño complejo
del aparato y por la dificultad para poder controlar adecuadamente
la temperatura en diferentes lugares del aparato.
La US-A-5.855.640
menciona también que en los anillos de orificios convencionales, el
anillo de orificios cerámico se mantiene en una cazoleta metálica y
aislado de esta última por una capa de polvo aislante. El anillo de
orificios puede ser calentado por electricidad o por gas. Un ejemplo
de un anillo de orificios calentado eléctricamente se muestra en
BE-479.663 A, Fig. 7. Una bobina calentadora
envuelve la periferia exterior de un anillo de orificios
correspondiente al anillo del primer orificio y está soportada por
un anillo refractario y una cazoleta metálica. No se describe nada
respecto al uso de este diseño en un aparato para formar una
corriente de vidrio revestido que tiene un anillo de un primer
orificio y un anillo de un segundo orificio y una cámara entre las
regiones exteriores de los mismos para suministrar vidrio de
revestimiento al espacio de dosificación.
Aunque las técnicas descritas en algunas de las
patentes antes indicadas enfocan y solucionan los problemas
existentes hasta ahora en el estado de la técnica, sigue siendo
deseable conseguir mejoras adicionales. Por ejemplo, sigue
existiendo un problema referente a la uniformidad de la distribución
del espesor de vidrio de revestimiento alrededor de la
circunferencia de la corriente de vidrio de núcleo. Las patentes
indicadas describen que las dimensiones del espacio de dosificación
alrededor de los orificios, se eligen para proporcionar una
resistencia uniforme al flujo de vidrio de revestimiento en todos
los puntos situados circunferencialmente alrededor del espacio. En
las modalidades preferidas descritas en las patentes indicadas, las
dimensiones de cada espacio, tanto paralela como perpendicularmente
al flujo de vidrio de revestimiento, son uniformes alrededor del
espacio. En la puesta en práctica de esta técnica, se ha comprobado
que el vidrio de revestimiento puede variar de espesor en una
relación de hasta 2/1 alrededor de la circunferencia de la corriente
de vidrio de núcleo. El diseño por ordenador y las mediciones de
temperatura indican que esta uniformidad del espesor se debe al
menos en parte a una pérdida de calor y al consecuente aumento de
viscosidad, en el vidrio de revestimiento que fluye a través de la
cámara hacia el espacio de dosificación.
La US-A-5.935.286
describe una técnica para tratar de forma indirecta dicho problema
de pérdida de calor por el hecho de dimensionar el espacio de
dosificación para que no sea uniforme alrededor de los orificios
alineados. Concretamente, el ancho del espacio de dosificación en
una dirección perpendicular al flujo de vidrio de revestimiento a
través del espacio de dosificación (es decir, axialmente con
respecto a la corriente de vidrio revestido), tiene una dimensión
más ancha en el lado del espacio de dosificación opuesto a la
entrada del vidrio de revestimiento a la cámara que rodea al espacio
de dosificación. Al dimensionar de esta forma el espacio de
dosificación para que no sea uniforme, se adapta a medida la
resistencia al flujo de vidrio a través del espacio de dosificación
con el fin de compensar al menos en parte la mayor distancia de
desplazamiento de vidrio a través de la cámara y la mayor pérdida de
calor durante el desplazamiento, para mejorar así la uniformidad de
la resistencia al flujo de vidrio por todo el recorrido de flujo de
vidrio a través de la cámara y del espacio de dosificación. La
puesta en práctica de esta técnica ha mejorado habitualmente la
uniformidad del espesor del vidrio de revestimiento en el intervalo
de 1,1/1 a 1,2/1.
Aunque la técnica descrita en la patente indicada
logra una mejora en la uniformidad del espesor del vidrio de
revestimiento como queda indicado, siguen siendo deseables otra
mejoras. Por ejemplo, se puede diseñar un espacio de dosificación
para un vidrio de revestimiento de temperatura y característica de
flujo específicas, pero que no resulta tan adecuado para un vidrio
de revestimiento que posee una temperatura o característica de flujo
diferente.
Por tanto, un objeto general de la presente
invención consiste en proporcionar un aparato para el suministro de
una corriente de vidrio revestido del tipo descrito en las patentes
antes indicadas y que obtiene una uniformidad mejorada en el espesor
de vidrio de revestimiento alrededor de la circunferencia de la
corriente de vidrio revestido. Un objeto más específico de la
presente invención consiste en proporcionar un aparato del tipo
descrito, en donde la pérdida de calor durante el flujo de vidrio de
revestimiento a través de la cámara de vidrio de revestimiento hacia
el espacio de dosificación, se trata directamente añadiendo calor al
vidrio de revestimiento durante su flujo a través de la cámara, con
el objetivo de mantener constante la temperatura del vidrio y, por
tanto, también constante la viscosidad del vidrio durante su flujo a
través de la cámara de vidrio de revestimiento hacia y a través del
espacio de dosificación.
La invención se define en la reivindicación
1.
El aparato para formar una corriente de vidrio
revestido que tiene un vidrio de núcleo interior rodeado por un
vidrio de núcleo interior rodeado por un vidrio de revestimiento
exterior, incluye un primer orificio para recibir vidrio de núcleo
desde una primera fuente, y un anillo de orificios que forma un
segundo orificio verticalmente separado por debajo del primer
orificio y alineado con este último. Una cámara rodea al segundo
orificio y comunica con el segundo orificio a través de un espacio
de dosificación entre los orificios primero y segundo. Se suministra
vidrio de revestimiento desde una segunda fuente a la cámara, de
manera que el vidrio fluye por efecto de la gravedad desde las
primera y segunda fuentes a través de los orificios, para formar la
corriente de vidrio revestido. De acuerdo con un aspecto de la
presente invención, un anillo calentador de material refractario
está dispuesto por debajo del anillo de orificios e incluye al menos
un calentador eléctrico incorporado en el material refractario del
anillo calentador. El calentador eléctrico está así dispuesto en
posición externa con respecto a la cámara de vidrio de revestimiento
para añadir calor al vidrio de revestimiento que fluye a través de
la cámara hacia el espacio de dosificación. El anillo calentador
reside por debajo de toda la superficie inferior del anillo de
orificios y es de un contorno tal que se acopla de forma enfrentada
con la totalidad de dicha superficie inferior del anillo de
orificios, para transferir energía térmica a través del anillo de
orificios al vidrio de la cámara de vidrio de revestimiento.
Por otro lado, en el anillo calentador está
incorporado al menos un sensor de temperatura para detectar la
temperatura del anillo calentador, y un circuito de control es
sensible al sensor de temperatura para aplicar de manera selectiva
energía eléctrica al calentador. En la modalidad descrita de la
invención, existe una pluralidad de calentadores eléctricos y la
correspondiente pluralidad de sensores de temperatura incorporados
en el anillo calentador. Dichas bobinas se pueden conectar en
paralelo a un circuito del control común o bien se pueden conectar a
correspondientes circuitos de control de la temperatura, separados,
sensibles a los sensores asociados para aplicar por separado energía
eléctrica a los diversos calentadores. El espacio de dosificación
puede ser de una dimensión uniforme alrededor del espacio, o
preferentemente es de una dimensión contorneada no uniforme como se
ha descrito en la patente anteriormente mencionada. La aplicación de
energía térmica controlada al vidrio de revestimiento a medida que
este fluye a través de la cámara, en combinación con la provisión de
un espacio de dosificación no uniforme de vidrio de revestimiento,
mejora la uniformidad del espesor de vidrio de revestimiento
alrededor de la corriente de vidrio revestido.
La invención, junto con otros objetos,
características y ventajas de la misma, podrá entenderse mejor a
partir de la siguiente descripción, reivindicaciones adjuntas y
dibujos anexos, en donde:
La Figura 1 es un diagrama esquemático en alzado
fragmentado de un sistema de suministro de vidrio de acuerdo con una
modalidad actualmente preferida de la invención.
La Figura 2 es una vista en sección fragmentada a
escala aumentada de los anillos de orificios, anillo calentador y
espacio de dosificación del sistema de la Figura 1.
La Figura 3 es una vista en planta superior del
anillo calentador de la modalidad de las Figuras 1 y 2.
Las Figuras 4 y 5 son vistas en sección tomadas
sustancialmente a lo largo de las respectivas líneas
4-4 y 5-5 de la Figura 3.
La Figura 6 es una vista en perspectiva de un
molde para moldear el anillo calentador de las Figuras
3-5.
La Figura 7 es un diagrama esquemático de la
circuitería de control para aplicar energía eléctrica al anillo
calentador en el aparato de las Figuras 1-5.
La Figura 1 ilustra un sistema 10 para
suministrar una corriente de vidrio revestido. Un primer antecrisol
12 suministra vidrio de núcleo a un caño 14 que tiene una abertura
16 en su extremo inferior. El caño 14 está rodeado por una camisa
protectora 18, construida preferentemente de metal no magnético tal
como acero inoxidable. Un tubo 20 controla el suministro de vidrio
desde el caño 14 a través de la abertura 16 hacia y a través de al
menos un primer orificio 22 de un anillo superior 24 por debajo del
caño 14. Un anillo inferior 26 porta al menos un segundo orificio 28
situado por debajo del orificio u orificios 22 y axialmente
alineados con los mismos. El orificio 28 está rodeado por una cámara
anular 30 formada entre los anillos de orificios 24, 26. La cámara
30 comunica con el orificio 28 por medio de un espacio de
dosificación lateral entre los orificios 22, 28. La cámara 30 está
acoplada, mediante un pasaje lateral 32 y un tubo de suministro 34,
a la abertura 36 en el extremo inferior del caño de vidrio de
revestimiento 38. El caño 38 incluye un tubo de control de
suministro 40 y está acoplado a un antecrisol de vidrio de
revestimiento 42. El tubo de suministro 34 es calentado por
resistencia mediante la electrónica de control 44 para mantener el
flujo del vidrio de revestimiento a la cámara 30. En lo descrito
hasta ahora, el sistema de la Figura 1 es esencialmente el mismo que
aquel descrito en la Patente US 5.855.640 anteriormente
mencionada.
De acuerdo con la presente invención, un anillo
calentador 46 se encuentra por debajo del anillo de orificios
inferior 26. La superficie superior del anillo calentador 46 está
contorneada para realizar un acoplamiento enfrentado íntimo con la
superficie lateral inferior del anillo de orificios inferior 26,
para mejorar la transferencia de energía térmica a través del anillo
26 hacia la cámara 30 y pasaje 32. El anillo calentador 46 comprende
al menos un calentador eléctrico 48 incorporado en material
refractario tal como material cerámico, de cuyo material están
también construidos el anillo de orificios superior 24 y el anillo
de orificios inferior 26. En la modalidad actualmente preferida de
la invención ilustrada en los dibujos, el calentador 48 comprende
tres elementos o bobinas de calentamiento 48a, 48b y 48c, todos
incorporados dentro del material refractario del anillo 46 a medida
que se moldea dicho anillo. Cada bobina calentadora 48a, 48b, 48c
tiene un par de conductores 50a, 50b, 50c para conectarse a un
circuitería de control externa 54 del calentador eléctrico (figura
7). Como se muestras en las figuras 4 - 6, una bobina calentadora
48a está situada para residir por debajo del pasaje de entrada 32 de
vidrio de revestimiento y de la porción adyacente de la cámara 30,
mientras que los otros elementos calentadores 48b, 48c están
situados para residir por debajo de las restantes secciones medias
de la cámara 30. La figura 6 ilustra el molde para moldear el anillo
46, con las bobinas calentadoras 48a, 48b y 48c situadas en la
cavidad del molde y enrolladas alrededor de pasadores asociados,
pero ello antes de verter el material cerámico al interior del
molde. Un conjunto de sensores de temperatura 52a, 52b y 52c están
incorporados en el anillo 46 individualmente y en posición
estrechamente adyacente a las bobinas calentadoras asociadas 48a,
48b y 48c. De este modo, cada sensor de temperatura 52a, 52b, 52c
detecta la temperatura del anillo calentador en posición
estrechamente adyacente a la bobina calentadora asociada. Las
bobinas calentadoras están preferentemente situadas en posición
estrechamente adyacente a la superficie superior del anillo 46 la
cual, durante el montaje, se acopla de forma enfrentada con el lado
inferior del anillo de orificios inferior.
La figura 7 ilustra la electrónica de control de
la temperatura 54, incluyendo circuitos separados de control de la
temperatura 54a, 54b, 54c conectados respectivamente a las bobinas
calentadoras asociadas y a los sensores de temperatura asociados.
Cada circuito de control 54a, 54b, 54c recibe un entrada asociada
desde un medio de control manual o automático para fijar la
temperatura deseada en la bobina calentadora asociada. De este modo,
cada circuito de control de la temperatura controla la aplicación de
energía eléctrica a la bobina asociada como una función de la
diferencia entre la entrada de temperatura deseada y la temperatura
real medida en el sensor asociado. El esquema de control de la
figura 7 proporciona así un medio para controlar por separado la
transferencia de energía térmica al vidrio de revestimiento a medida
que éste fluye a través de diversas secciones del pasaje 32 y cámara
30. Alternativamente, todas la bobinas calentadoras 48a, 48b, 48c
pueden estar conectadas en paralelo de un lado a otro de la salida
de un solo circuito de control. En esta realización, todas las
bobinas calentadoras pueden ser de longitud idéntica, de manera que
todas las bobinas generan la misma cantidad de energía térmica.
En anillo de orificios superior 24, el anillo de
orificios inferior 26 y el anillo calentador 46 forman así un
sub-conjunto emparedado de anillos de orificios.
Como se muestra en la figura 2, en la actualidad se prefiere que el
espacio de dosificación 56 entre los anillos de orificios 24, 26 sea
de una dimensión no uniforme como se ha descrito en la Patente US 5.
935.286 anteriormente mencionada. Se creé que la combinación de una
aplicación eficaz de energía térmica al vidrio de revestimiento, a
medida que este fluye a través del conjunto de anillos de orificios,
reduciendo así la pérdida de calor del vidrio de revestimiento y el
consecuente problema de variación de la viscosidad del vidrio de
revestimiento, en particular cuando se combina con un espacio de
dosificación no uniforme 56, proporciona un control mejorado del
espesor de vidrio de revestimiento en la corriente de vidrio
revestido final. Sin embargo, también se puede emplear un espacio de
dosificación uniforme del vidrio de revestimiento, como se describe
en las citadas Patentes US 4.740.401 y 5.855.640, sin desviarse por
ello de la presente invención en sus aspectos más amplios.
Durante el funcionamiento inicial del sistema de
vidrio revestido 10 ilustrado en la figura 1, se aplica energía
eléctrica a un nivel elevado a los elementos calentadores 48a, 48b y
48c, con el fin de calentar el sub-conjunto de
alojamiento de los anillos de orificios y descongelar cualquier
vidrio que pueda haberse congelado en el mismo como consecuencia de
una operación anterior. Cuando el sub-conjunto de
alojamiento de los anillos de orificios alcanza la temperatura
operativa elevada deseada, tal como indican los sensores de
temperatura 52a, 52b, 52c, la energía eléctrica aplicada a los
elementos calentadores se puede reducir a un nivel más bajo con el
fin de mantener la temperatura en el vidrio de revestimiento a
medida que éste fluye a través del pasaje 32 y cámara 30. Se ha
comprobado que el nivel de energía eléctrica se puede reducir tanto
como en un 90% entre la operación inicial y la operación a régimen
constante. Durante la operación a régimen constante, es preferible
añadir sólo suficiente energía térmica para mantener la temperatura
deseada del vidrio de revestimiento durante su flujo a través del
pasaje 32 y cámara 30, y no intentar aumentar la temperatura del
vidrio. Cuando se utiliza el calentador calentado por gas del estado
de la técnica, se ha comprobado que es difícil mantener constante la
temperatura durante la operación a régimen constante. Por tanto, el
calentador calentado por gas se utilizó principalmente durante la
puesta en marcha y se desconectó durante la operación a régimen
constante.
De este modo, se ha descrito un método y aparato
de control del flujo del vidrio de revestimiento que satisfacen
plenamente todos los objetos y finalidades anteriormente indicados.
Se han descrito diversas modificaciones y variaciones y otras serán
evidentes por si mismas para los expertos en el materia. La
invención contempla la inclusión de todas esas modificaciones y
variaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (2)
1. Aparato para formar una corriente de vidrio
revestido que tiene un vidrio de núcleo interior rodeado por un
vidrio de revestimiento exterior, comprendiendo dicho aparato:
medios (14) que incluyen un pasaje (16) para
suministrar vidrio de núcleo desde una primera fuente (12) a través
de un primer orificio (22) de un anillo de primeros orificios
(24),
un anillo de segundos orificios (26) que forma un
segundo orificio (28) verticalmente separado por debajo de dicho
primer orificio (22) y alineado con este último y que tiene un
pasaje lateral (32) para recibir vidrio de revestimiento,
estando formada una cámara (30) entre las
regiones exteriores de los anillos de orificios (24, 26) y que rodea
a un espacio de dosificación (56) entre dichos anillos de primeros y
segundos orificios (24, 26),
un tubo de suministro (34) para suministrar
vidrio de revestimiento desde una segunda fuente (42) a dicha cámara
(30), de manera que el vidrio fluye por efecto de la gravedad desde
dichas primera y segunda fuentes (12, 42) a través de dichos
orificios (22, 28) para formar dicha corriente de vidrio revestido,
y
medios de calentamiento para añadir calor al
flujo que fluye a través de dicha cámara (30) desde dicha segunda
fuente (42) a dicho espacio de dosificación (56),
caracterizado porque
dichos medios de calentamiento comprenden un
anillo calentador separado (46) que incluye al menos un calentador
eléctrico (48) y al menos un sensor de la temperatura (52),
incorporados ambos en material refractario del anillo calentador,
que reside por debajo de dicho anillo de segundos orificios (26) y
que tiene un superficie superior que está acoplada de forma
enfrentada con el lado inferior del anillo de segundos orificios
(26) para suministrar calor a través de dicho anillo de segundos
orificios a dicho pasaje lateral (32) y dicha cámara (30) y
está previsto un controlador (54) que es sensible
a dicho sensor de temperatura (52) para aplicar energía eléctrica a
dicho calentador eléctrico (48) para calentar dicho pasaje lateral
(32) y dicha cámara (30).
2. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho anillo calentador (46) incluye
tres elementos calentadores (48a, 48b, 48c), uno de ellos (48a)
dispuesto por debajo de dicho pasaje lateral (32) y de la porción
adyacente de dicha cámara (30), y los otros dos (48b, 48c)
dispuestos por debajo de la porción restante de dicha cámara (30), y
tres sensores de temperatura (52a, 52b, 52c) dispuestos en posición
adyacente a los respectivos elementos calentadores y porque dicho
controlador (54) controla el calor aplicado por dichos elementos
calentadores a dicho pasaje lateral (32) y a dicha cámara (30), como
funciones de dicho sensores de temperatura, independientemente entre
sí.
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