RS65233B1

RS65233B1 - Posuda za umirivanje za potopljeni topionik sa sagorevanjem

Info

Publication number: RS65233B1
Application number: RS20240159A
Authority: RS
Inventors: Shane T Rashley; David Soley
Original assignee: Owens Brockway Glass Container
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2024-03-29
Also published as: PL4038026T3; AU2024219406A1; CL2021003094A1; PT4038026T; US20220411307A1; AU2024219409A1; ZA202110889B; EP4286344A2; CN114728826A; HRP20240068T1; PE20220878A1; CO2022002968A2; CA3144521A1; EP4038026B1; US20210094857A1; EP4038026A1; HUE065485T2; BR112021024796A2; SMT202400043T1; MX2021015413A

Description

Opis

Predmetno obelodanjivanje je usmereno na proizvodnju stakla korišćenjem topljenja pod vodom i, preciznije, na posudu za umirivanje za upravljanje protokom penastog rastopljenog stakla proizvedenog u potopljenom topioniku sa sagorevanjem.

Pozadina

Staklo je kruta amorfna čvrsta materija koja ima brojne primene. Na primer, natrijum-kreč-silicijum staklo se u velikoj meri koristi za proizvodnju proizvoda od ravnog stakla, uključujući prozore, predmeta od šupljeg stakla uključujući kontejnere kao što su boce i tegle, kao i posuđe i druge specijalne artikle. Natrijum-kreč-silicijum staklo sadrži neuređenu i prostorno umreženu ternarnu oksidnu mrežu SiO2-Na2O-CaO. Komponenta silicijum dioksida (SiO2) je najveći oksid po težini i čini primarni materijal za formiranje mreže natrijum-krečsilicijum stakla. Komponenta NazO funkcioniše kao sredstvo za fluksiranje koje smanjuje temperaturu topljenja, omekšavanja i staklastog prelaska stakla, u poređenju sa čistim silicijumskim staklom, a komponenta CaO funkcioniše kao stabilizator koji poboljšava određena fizička i hemijska svojstva stakla, uključujući njegovu tvrdoću i hemijsku otpornost. Uključivanje Na2O i CaO u hemiju natrijumkreč-silicijum stakla čini komercijalnu proizvodnju staklenih proizvoda praktičnijom i manje energetski intenzivnom od čistog silicijum stakla, dok i dalje daje prihvatljiva svojstva stakla. Natrijum-kreč-silicijum staklo, generalno i na osnovu ukupne težine stakla, ima hemijski sastav stakla koji uključuje 60 težinskih procenata do 80 težinskih procenata SiOz, 8 težinskih procenata do 18 težinskih procenata Na2O i 5 težinskih procenata do 15 težinskih procenata CaO.

Pored SiO2, Na2O i CaO, hemijski sastav stakla natrijum-kreč-silicijum stakla može uključivati druge oksidne i neoksidne materijale koji deluju kao stvaraoci mreže, modifikatori mreže, boje, sredstva za dekoloraciju, redoks agensi ili druga sredstva koja utiču na svojstva finalnog stakla. Neki primeri ovih dodatnih materijala uključuju aluminijum oksid (Al2O3), magnezijum oksid (MgO), kalijum oksid (K2O), ugljenik, sulfate, nitrate, flor, hlor i/ili elementarne ili oksidne oblike jednog ili više gvožđa, arsena, antimona, selena, hroma, barijuma, mangana, kobalta, nikla, sumpora, vanadijuma, titanijuma, olova, bakra, niobijuma, molibdena, litijuma, srebra, stroncijuma, kadmijuma, indijuma, kalaja, zlata, cerijuma, prazeodimijuma, neodimijuma, evropijuma, gadolinijuma, erbijuma i uranijuma. Aluminijum oksid je jedan od najčešće uključenih materijala, obično prisutan u količini do 2 težinska procenta na osnovu ukupne težine stakla, zbog njegove sposobnosti da poboljša hemijsku trajnost stakla i da smanji verovatnoću devitrifikacije. Bez obzira na to koji drugi oksidni i/ili neoksidni materijali su prisutni u natrijum-krečnom staklu osim SiO2, NazO i CaO, zbir ovih dodatnih materijala je poželjno 10 težinskih procenata ili manje, ili preciznije 5 težinskih procenata ili manje, na osnovu ukupne težine natrijum-kreč-silicijum stakla.

Topljenje sa potopljenim sagorevanjem (SC) je tehnologija topljenja koja može da proizvede staklo, uključujući natrijum-kreč-silicijum staklo, i nedavno je zainteresovala kao potencijalno održiva opcija za komercijalnu proizvodnju stakla. Suprotno konvencionalnim praksama topljenja, u kojima se kupka rastopljenog stakla zagreva prvenstveno zračećom toplotom iz nepotopljenih gorionika, SC topljenje podrazumeva ubrizgavanje mešavine zapaljivih gasova koja sadrži gorivo i kiseonik direktno u staklenu talinu koja se nalazi u SC topioniku, obično kroz potopljene gorionike postavljene u pod ili u uronjeni deo bočnih zidova topionika. Smeša zapaljivih gasova se samozapaljuje i nastali proizvodi sagorevanja izazivaju snažno mešanje i turbulenciju dok se ispuštaju kroz staklenu talinu. Intenzivne sile smicanja koje se javljaju između proizvoda sagorevanja i staklene taline uzrokuju brzi prenos toplote i rastvaranje čestica kroz rastopljeno staklo u poređenju sa sporijom kinetikom konvencionalne peći za topljenje.

Dok SC tehnologija može relativno brzo da se rastopi i integriše materijal za dovod stakla u staklenu talinu, što dovodi do relativno niskog vremena zadržavanja stakla u poređenju sa konvencionalnim praksama topljenja stakla, staklena talina ima tendenciju da bude penasta i ima relativno nisku gustinu uprkos tome što je hemijski homogenizovana kada se ispušta iz SC topionika. Štaviše, zbog turbulentne prirode staklene taline sadržane u SC topioniku, protok rastopljenog stakla koji se ispušta iz SC topionika ima tendenciju da fluktuira. Fluktuirajući protok ispuštenog rastopljenog stakla može otežati rad opreme nizvodno, kao što je finije staklo, pošto nepredvidiv ulazni tok rastopljenog stakla može uzrokovati da se određeni radni uslovi nizvodne komponente moraju često prilagođavati. Fluktuirajući protok ispuštenog rastopljenog stakla je takođe teško regulisati tokom vremena kako bi odgovarao zahtevima proizvodnje stakla. Da bi se pomoglo u primeni upotrebe SC topljenja u komercijalnoj proizvodnji stakla, fluktuacije u protoku rastopljenog stakla koje se ispušta iz SC topljenja treba da se upravlja na ovaj ili onaj način.

US2019284076 A1 poučava postupak proizvodnje natrijum-kreč stakla, uključujući korake pripreme sirove taline u potopljenoj peći za sagorevanje, i ispuštanje ove taline u rezervoar za umirivanje koji ima nepotopljene udarne gorionike montirane na krovu.

Sažetak obelodanjivanja

Predmetno obelodanjivanje se odnosi na posudu za umirivanje koja je povezana sa potopljenim topionikom sa sagorevanjem. Fluidna komunikacija se uspostavlja između potopljenog topionika sa sagorevanjem i posude za umirivanje grlom. Posuda za umirivanje uključuje rezervoar za umirivanjee i izliv za dovod. Rezervoar za umirivanje definiše komoru za umirivanje koja prima nerafinisano penušavo rastopljeno staklo iz potopljenog topionika sa sagorevanjem kroz međupovezano grlo. Nerafinisano penušavo rastopljeno staklo dobijeno iz potopljenog topionika sa sagorevanjem drži se u komori za umirivanje kao srednji bazen rastopljenog stakla. Rezervoar za umirivanje može da sadrži nepotopljene gorionike srednjeg bazena rastopljenog stakla tako da se temperatura stakla ne smanji i ne izazove neželjeno povećanje viskoziteta stakla. Neki od nepotopljenih gorionika mogu čak i svojim proizvodima sagorevanja da udare u srednji bazen rastopljenog stakla kako bi smanjili količinu pene koja se penje na gornju površinu bazena rastopljenog stakla. Izliv za dovod je dodat rezervoaru za umirivanje i definiše komoru za umirivanje koja komunicira sa komorom za umirivanje. Izliv za dovod drži bazen za prenos rastopljenog stakla i konfigurisan je da isporučuje istopljeno staklo iz bazena za prenos kontrolisanom brzinom u komponentu nizvodno kao što je finije staklo.

Predmetno obelodanjivanje obuhvata brojne aspekte koji se mogu primeniti odvojeno ili u kombinaciji jedan sa drugim da bi se obezbedio postupak za proizvodnju stakla. Prema jednom otelotvorenju predmetnog obelodanjivanja, postupak za proizvodnju stakla uključuje nekoliko koraka. Jedan korak uključuje ispuštanje proizvoda sagorevanja iz jednog ili više potopljenih gorionika direktno u staklenu talinu koja se nalazi u unutrašnjoj reakcionoj komori potopljenog topionika sa sagorevanjem. Proizvodi sagorevanja koji se ispuštaju iz jednog ili više potopljenih gorionika pokreću topljenje stakla. Drugi korak postupka uključuje izvlačenje nerafinisanog penušavog rastopljenog stakla iz staklene taline i ispuštanje nerafinisanog penušavog rastopljenog stakla iz potopljenog topionika sa sagorevanjem kroz otvor za istopljeno staklo. Još jedan korak postupka uključuje uvođenje nerafinisanog penušavog rastopljenog stakla u komoru za smirenje rezervoara za umirivanje koji je u tečnoj komunikaciji sa potopljenih topionikom sa sagorevanjem. Nerafinisano penušavo rastopljeno staklo spaja se sa srednjim bazenom rastopljenog stakla koji se drži unutar komore za umirivanje rezervoara za umirivanje. Još jedan korak postupka uključuje zagrevanje srednjeg bazena rastopljenog stakla sa proizvodima sagorevanja koji se ispuštaju iz jednog ili više nepotopljenih gorionika montiranih u kućište rezervoara za umirivanje koje definiše komoru za umirivanje. Drugi korak postupka uključuje protok rastopljenog stakla iz srednjeg bazena rastopljenog stakla u bazen za prenos rastopljenog stakla koji se drži u komori za izlivanje izliva za dovod. I još jedan korak postupka uključuje isporuku istopljenog stakla iz izliva za dovode iz bazena za prenos rastopljenog stakla kontrolisanom brzinom.

Prema drugom aspektu predmetnog obelodanjivanja, postupak za proizvodnju stakla uključuje nekoliko koraka. Jedan korak postupka uključuje uvođenje nerafinisanog penušavog rastopljenog stakla koje se ispušta iz potopljenog topionika sa sagorevanjem u komoru za umirivanje rezervoara za umirivanje kroz grlo koje obezbeđuje put protoka od izlaza rastopljenog stakla iz potopljenog topionika sa sagorevanjem do ulaza u rezervoar za umirivanje.

Nerafinisano penušavo rastopljeno staklo ima hemijski sastav natrijum-krečsilicijum stakla i spaja se sa srednjim bazenom rastopljenog stakla koji se nalazi u komori za umirivanje rezervoara za umirivanje. Drugi korak postupka uključuje zagrevanje srednjeg bazena rastopljenog stakla sa proizvodima sagorevanja koji se ispuštaju iz jednog ili više nepotopljenih gorionika montiranih u kućište rezervoara za umirivanje koje definiše komoru za umirivanje. Još jedan korak postupka uključuje protok rastopljenog stakla iz srednjeg bazena rastopljenog stakla u bazen za prenos rastopljenog stakla koji se drži u komori za izlivanje izliva za dovod koji je priključen na rezervoar za umirivanje. Izliv za dovod ima izlivnu posudu koja delimično definiše komoru za izlivanje i ploču otvora pričvršćenu na izlivnu posudu kroz koju se isporučuje istopljeno staklo iz izliva za dovod. I još jedan korak postupka uključuje uvođenje istopljenog stakla u kupku rastopljenog stakla koja se drži u finijem staklu. Kupka rastopljenog stakla teče prema izlaznom otvoru finijeg stakla i proizvodi rafinirano rastopljeno staklo koje izlazi iz izlaznog otvora finijeg stakla. Rafinirano rastopljeno staklo ima gustinu koja je veća od gustine nerafinisanog penastog rastopljenog stakla koje se ispušta iz potopljenog topionika sa sagorevanjem.

Prema još jednom aspektu predmetnog obelodanjivanja, sistem za proizvodnju stakla uključuje potopljeni topionik sa sagorevanjem, posudu za umirivanje i grlo. Potopljeni topionik sa sagorevanjem ima kućište koje definiše unutrašnju reakcionu komoru, ulaz za dovod materijala koji može da se ubaci u unutrašnju reakcionu komoru, i izlaz za rastopljeno staklo za ispuštanje nerafinisanog rastopljenog stakla iz unutrašnje reakcione komore. Potopljeni topionik sa sagorevanjem dalje sadrži jedan ili više potopljenih gorionika. Posuda za umirivanje uključuje rezervoar za umirivanjee i izliv za dovod. Rezervoar za umirivanje ima kućište koje definiše komoru za umirivanje, ulaz i izlaz, a izliv za dovod je pričvršćen za rezervoar za umirivanje tako da pokrije izlaz iz rezervoara za umirivanje. Izliv za dovod ima izlivnu posudu i ploču otvora koja definiše najmanje jedan otvor za isporuku istopljenog stakla iz izliva za dovod. Grlo međusobno povezuje potopljeni topionik sa sagorevanjem i posudu za umirivanje i uspostavlja fluidnu komunikaciju između unutrašnje reakcione komore i komore za umirivanje obezbeđujući put protoka od izlaza rastopljenog stakla iz potopljenog topionika sa sagorevanjem do ulaza u rezervoar za umirivanje.

Kratak opis crteža

Obelodanjivanje, zajedno sa dodatnim ciljevima, karakteristikama, prednostima i njihovim aspektima, najbolje će se razumeti iz sledećeg opisa, priloženih patentnih zahteva i pratećih crteža, u kojima:

SL. 1 je povišeni poprečni presek sistema koji uključuje potopljeni topionik sa sagorevanjem i posudu za umirivanje pričvršćenu na potopljeni topionik sa sagorevanjem u skladu sa jednim otelotvorenjem predmetnog obelodanjivanja;

SL. 2 je poprečni presek dna potopljenog topionika sa sagorevanjem ilustrovanog na SL.1 i snimljen duž linije preseka 2-2;

SL. 3 je ilustracija poprečnog preseka panela sa tečnim hlađenjem koji se može koristiti za konstrukciju nekog ili celog kućišta potopljenog topionika sa sagorevanjem u skladu sa jednim otelotvorenjem predmetnog obelodanjivanja;

SL. 4 je ilustracija poprečnog preseka finijeg stakla koje prima istopljeno staklo iz posude za umirivanje pričvršćene na potopljeni topionik sa sagorevanjem, kao što je prikazano na SL.1, prema jednom otelotvorenju predmetnog obelodanjivanja;

SL. 5 je ilustracija povišenog poprečnog preseka posude za umirivanje prikazane na SL.1 prema jednom otelotvorenju predmetnog obelodanjivanja;

SL. 6 je poprečni presek posude za umirivanje prikazane na SL.5 snimljen duž linije preseka 6-6 na SL.5;

SL. 7 je poprečni presek posude za umirivanje prikazane na SL.5 snimljen duž linije preseka 7-7 na SL.5;

SL. 8 je poprečni presek posude za umirivanje prikazane na SL.5 snimljen duž linije preseka 8-8 na SL.5; i

SL. 9 je šematski dijagram toka procesa za formiranje staklenih kontejnera od rastopljenog stakla proizvedenog u potopljenom topioniku sa sagorevanjem i isporučenog kroz posudu za umirivanje pričvršćenu na potopljenom topionik sa sagorevanjem prema jednom otelotvorenju predmetnoh obelodanjivanja.

Detaljni opis

Sistem za proizvodnju stakla koji uključuje potopljeni topionik sa sagorevanjem (SC) 10 i posudu za umirivanje 12 povezanu sa SC topionikom 10 kao što je prikazano na SL.1-2 prema različitim praksama predmetnog obelodanjivanja. SC topionik 10 se napaja sa materijalom za dovod stakla 14 koji pokazuje formulaciju koja formira staklo. Materijal za dovod stakla 14 reaguje topljenjem unutar SC topionice 10 unutar uzburkane staklene taline 16 da bi se dobilo rastopljeno staklo. Nerafinisano penušavo rastopljeno staklo 18 se izvlači iz staklene taline 16 i ispušta iz SC topionika kroz grlo 20 koje povezuje SC topionik 10 i posudu za umirivanje 12 i uspostavlja fluidnu komunikaciju između dve strukture 10, 12. Posuda za umirivanje 12 prima nerafinisano penušavo rastopljeno staklo 18 koje se ispušta iz SC topionika 10 i kontrolisano isporučuje istopljeno staklo 22 do nizvodne komponente 24. Nizvodna komponenta 24 može, kao što je prikazano, biti finije staklo koje fino i opciono termički kondicionira dovod rastopljenog stakla 22 za naredne operacije formiranja stakla.

SC topionik 10 uključuje kućište 26 koje ima krov 28, pod 30 i okolni uspravni zid 32 koji povezuje krov 28 i pod 30. Okolni uspravni zid 32 dalje uključuje prednji krajnji zid 32a, zadnji krajnji zid 32b koji je suprotan i udaljen je od prednjeg krajnjeg zida 32a, i dva suprotstavljena bočna zida 32c, 32d koji povezuju prednji krajnji zid 32a i zadnji kraj zid 32b. Zajedno, krov 28, pod 30 i okolni uspravni zid 32 definišu unutrašnju reakcionu komoru 34 SC topionika 10 koja drži staklenu talinu 16 kada topionik 10 radi. Najmanje pod 30 i uspravni bočni zid 32 kućišta 26, kao i krov 28 po želji, mogu biti izrađeni od jednog ili više panela hlađenih fluidom 36 kao što je prikazano, na primer, na SL.3. Svaki od panela hlađenih fluidom 36 može da sadrži unutrašnji zid 36a i spoljašnji zid 36b koji zajedno definišu unutrašnji prostor za hlađenje 40 kroz koji rashladno sredstvo, kao što je voda, može da cirkuliše. Jedna ili više pregrada (nije prikazano) mogu se prostirati u potpunosti ili delimično između suprotstavljenih unutrašnjih površina unutrašnjeg i spoljašnjeg zida 36a, 36b da usmere tok rashladne tečnosti duž željene putanje protoka. Kao rezultat hlađenja tečnošću, sloj vatrostalnog materijala na staklenoj strani 42 koji pokriva unutrašnji zid 36a svakog tečno hlađene panela 36 podržava i prekriven je slojem smrznutog stakla 44 koji se formira na licu mesta između spoljašnje opne staklene taline 16 i površine sloja vatrostalnog materijala na staklenoj strani 42. Ovaj sloj smrznutog stakla 44, kada se jednom formira, zaštićuje i efikasno štiti unutrašnji zid 36a od staklene taline 16. Sloj vatrostalnog materijala na staklenoj strani 42 može biti sastavljen od AZS (tj. aluminijum-cirkonijum-silicijum).

Kućište 26 SC topionika 10 definiše ulaz za dovod materijala 46, izlaz rastopljenog stakla 48 i izduvni otvor 50. Kao što je ovde prikazano na SL.1, ulaz za dovod materijala 46 može biti definisan u krovu 28 kućišta 26 pored ili na udaljenosti od prednjeg krajnjeg zida 32a, a izlaz rastopljenog stakla 48 može biti definisan u zadnjem krajnjem zidu 32b kućišta 26 pored ili na rastojanju iznad poda 30, iako su druge lokacije za ulaz za dovod materijala 46 i izlaz za rastopljeno staklo 48 svakako moguće. Ulaz za dovod materijala 46 obezbeđuje ulaz u unutrašnju reakcionu komoru 34 za dovod materijala za dovod stakla 14. Serijski dozator 52 koji je konfigurisan da uvodi odmerenu količinu materijala za dovod stakla 14 u unutrašnju reakcionu komoru 34 može biti spojen na kućište 26. Serijski dozator 52 može, na primer, da sadrži rotirajući zavrtanj (nije prikazan) koji se rotira unutar dovodne cevi 54 malo većeg prečnika koja komunicira sa ulazom za dovod materijala 46 kako bi isporučio materijal za dovod stakla 14 iz rezervoara za dovod u unutrašnju reakcionu komoru 34 kontrolisanom brzinom. Izlaz rastopljenog stakla 48 obezbeđuje izlaz iz unutrašnje reakcione komore 34 za ispuštanje nerafinisanog penastog rastopljenog stakla 18 iz SC topionika 10.

Izduvni otvor 50 je poželjno definisan u krovu 28 kućišta 26 između prednjeg krajnjeg zida 32a i zadnjeg krajnjeg zida 32b na mestu nizvodno od ulaza za dovod materijala 46. Izduvni kanal 56 komunicira sa izduvnim otvorom 50 i konfigurisan je za uklanjanje gasovitih jedinjenja iz unutrašnje reakcione komore 34. Gasovita jedinjenja koja se uklanjaju kroz izduvni kanal 56 mogu se tretirati, reciklirati ili na drugi način upravljati dalje od SC topionika 10 po potrebi. Da bi se sprečio ili barem minimizirao potencijalni gubitak nekog materijala za dovod stakla 14 kroz izduvni otvor 50 kao nenamernog izlivanja materijala, pregradni zid 58 koji zavisi od krova 28 kućišta 26 može biti postavljen između ulaza za dovod materijala 46 i izduvnog otvora 50. Pregradni zid 58 može da sadrži donji slobodni kraj 60 koji je pozicioniran blizu, ali iznad, staklene taline 16, kao što je ilustrovano, ili može biti potopljen unutar staklene taline 16. Poželjno, pregradni zid 58 je konstruisan od panela hlađenog fluidom sličnog onom prikazanom na SL.3.

SC topionik 10 uključuje jedan ili više potopljenih gorionika 62. Svaki od jednog ili više potopljenih gorionika 62 je montiran u otvor 64 definisan u podu 30 (kao što je prikazano) i/ili okolnom uspravnom zidu 32 na delu zida 32 koji je uronjen staklenom talinom 16. Svaki od potopljenih gorionika 62 nasilno ubrizgava mešavinu zapaljivih gasova G u staklenu talinu 16 kroz izlaznu mlaznicu 66.

Smeša zapaljivih gasova G sadrži gorivo i oksidant. Gorivo koje se isporučuje u potopljeni(e) gorionik(e) 62 je poželjno metan ili propan, a oksidant može biti čisti kiseonik ili uključivati visok procenat (> 80 procenta volumena) kiseonika, u kom slučaju su gorionici 62 oksi-gorionici za gorivo, ili to može biti vazduh ili bilo koji gas obogaćen kiseonikom. Nakon ubrizgavanja u staklenu talinu 16, mešavina zapaljivih gasova G se odmah samozapaljuje i proizvodi proizvode sagorevanja 68, odnosno CO2, CO, H2O, i bilo koje neizgorelo gorivo, kiseonik i/ili druga jedinjenja gasa kao što je azot koji se ispuštaju u i kroz staklenu talinu 16. Bilo gde od pet do trideset potopljenih gorionika 62 je tipično instalirano u SC topioniku 10, iako se može koristiti više ili manje gorionika 62 u zavisnosti od veličine i kapaciteta topljenja topionika 10.

Posuda za umirivanje 12 je povezana sa SC topionikom 10, pri čemu je poželjno da su obe strukture 10, 12 mehanički pričvršćene i oslonjene na zajednički okvir tako da se dve strukture 10, 12 klate i vibriraju unisono kao odgovor na pljuskanje i generalno turbulentnu prirodu staklene taline 16. Posuda za umirivanje 12 prima nerafinisano penušavo rastopljeno staklo 18 koje se ispušta iz SC topionika 10, koje ima tendenciju da ima promenljivu brzinu protoka, i isporučuje dovod rastopljenog stakla 22 kontrolisanom brzinom protoka do nizvodne komponente 24. Na ovaj način, SC topionik 10 može da se koristi za proizvodnju rastopljenog stakla, a nizvodna obrada rastopljenog stakla – pre svega fino čišćenje stakla i termičko kondicioniranje – može se praktikovati efikasnije i sa boljom ukupnom kontrolom od ulaznog protoka rastopljenog stakla do komponenta(e) koje obavljaju te operacije mogu se regulisati sa dobrom

1

preciznošću. Posuda za umirivanje 12 može dodatno da se koristi za delimično fino i/ili smanjenje sadržaja pene u srednjem bazenu rastopljenog stakla koji se skuplja u posudi za umirivanje 12, a istovremeno sprečava gubitak toplote iz stakla pre nego što dovede istopljeno staklo 22 do nizvodne komponente 24. Posuda za umirivanje 12 koja je ovde prikazana uključuje rezervoar za umirivanje 70 i izliv za dovod 72 koji je priključen na rezervoar za umirivanje 70.

Kao što je prikazano na SL.5-8, rezervoar za umirivanje 70 uključuje kućište 74 koje uključuje pod 76, krov 78 i uspravni zid 80 koji povezuje pod 76 i krov 78. Ovde, uspravni zid 80 uključuje prednji krajnji zid 80a, zadnji krajnji zid 80b koji se suprotstavlja i udaljen je od prednjeg krajnjeg zida 80a, i dva suprotstavljena bočna zida 80c, 80d koji povezuju prednji krajnji zid 80a i zadnji kraj zid 80b. U nekim implementacijama, i u zavisnosti od veličine izliva za dovod 72, uspravni zid 80 možda neće uključivati zadnji krajnji zid. Zajedno, pod 76, krov 78 i uspravni zid 80 kućišta 74 rezervoara za umirivanje 70 definišu komoru za umirivanje 82 koja je manja po zapremini od unutrašnje reakcione komore 34 SC topionika 10. Komora za umirivanje 82 sadrži srednji bazen rastopljenog stakla 84 koji teče u pravcu F kada su SC topionik 10 i posuda za umirivanje 12 u funkciji. Kućište 74 rezervoara za umirivanje 70 definiše ulaz 86 i izlaz 88 da omogući protok stakla u i iz srednjeg bazena rastopljenog stakla 84, duž pravca protoka F. Ulaz 86 može biti definisan na prednjem kraju zida 80a kućišta 74 i izlaz 88 može biti definisan u zadnjem krajnjem zidu 80b, mada su svakako moguća i druga mesta.

Srednji bazen rastopljenog stakla 84 se napaja nerafinisanim penastim rastopljenim staklom 18 koje se ispušta iz SC topionika 10 preko grla 20. S tim u vezi, srednji bazen rastopljenog stakla 84 je objedinjena kolekcija ispuštenog nerafinisanog penastog rastopljenog stakla 18 koja umanjuje nepredvidivu i često promenljivu brzinu protoka ispuštenog nerafinisanog penastog rastopljenog stakla 18. Srednji bazen rastopljenog stakla 84 je manje turbulentan od uzburkane taline 16 koja se nalazi u SC topioniku 10. To je zato što kućište 74 rezervoara za umirivanje 70 ne uključuje nikakve potopljene gorionike i, prema tome, srednji bazen rastopljenog stakla 84 nije uznemiren direktnim ispaljivanjem proizvoda sagorevanja u i kroz bazen rastopljenog stakla 84 iz potopljene lokacije gorionika. Unošenjem smirenosti u srednji bazen rastopljenog stakla 84, u poređenju sa turbulencijom staklene taline 16 koja se drži u SC topioniku 10, homogena distribucija uvučenih mehurića gasa koja se nalazi u nerafinisanom penastom rastopljenom staklu 18 može da počne da se taloži i popne se kroz bazen istopljenog stakla 84, započinjući tako početne faze finoće rastopljenog stakla.

Dok se akumulira i drži mirniji srednji bazen rastopljenog stakla 84 u rezervoaru za umirivanje 70, neto gubitak toplote iz bazena rastopljenog stakla 84 je poželjno smanjen koliko god je to moguće da bi se sprečilo povećanje viskoziteta rastopljenog stakla. U tom cilju, a za razliku od kućišta 26 SC topionika 10, kućište 74 rezervoara za umirivanje 70 nije hlađeno tečnošću. Kućište 74 rezervoara za umirivanje 70 je napravljeno od vatrostalnog materijala. Na primer, pod 76 i delovi koji su u kontaktu sa staklom na uspravnom zidu 80 mogu biti formirani od fuzionisanog livenog AZS, vezanog AZS, livenog AZS, visokog aluminijuma, aluminijuma-hroma ili vatrostalnih materijala tipa aluminijum-silicijum. Izolaciona vatrogasna cigla i keramičke vatrogasne ploče mogu se postaviti iza ovih delova kućišta 74. Gornja konstrukcija (tj. deo uspravnog zida 80 koji nije u kontaktu sa staklom) i krov 78 kućišta 74 mogu biti formirani od vatrostalnog materijala od aluminijum-silicijum dioksida kao što je mulit. Gornja konstrukcija se takođe može izolovati pločom od keramičkih vlakana. Dodatno, kućište 74 rezervoara za umirivanje 70 može da podrži jedan ili više nepotopljenih gorionika 90. Svaki od gorionika 90 sagoreva mešavinu goriva i oksidansa i usmerava se u komoru za umirivanje 82 tako da proizvodi sagorevanja 92 koji se emituju iz gorionika 90 prenose toplotu do srednjeg bazena rastopljenog stakla 84.

Nepotopljeni gorionici 90 mogu uključivati više bočnih gorionika 90a sa bočnim zidovima koji su montirani u uspravnom zidu 80 i, posebno, nadgradnju uspravnog zida 80. Na primer, gorionici sa bočnim zidom 90a mogu uključivati prvu seriju gorionika 90a1 montiranih na jednoj od bočnih strana 80c i drugu seriju gorionika 90a2 montiranih u drugu bočnu stranu 80d. Dve serije gorionika 90a1, 90a2 usmeravaju svoje proizvode sagorevanja 92a1, 92a2 (samo na Sl.8) jedan prema drugom, ali nisu nužno postavljeni u dijametralnoj liniji, tako da se toplota može ravnomerno rasporediti na srednji bazen rastopljenog stakla 84. Svaki od gorionika 90a1, 90a2 može biti postavljen na okretanje ili fiksno montiran unutar bloka gorionika tako da proizvodi sagorevanja 92a1, 92a2 koji se emituju iz svakog gorionika 90a1, 90a2 budu usmereni u atmosferu komore za umirivanje 82 iznad bazena rastopljenog stakla 84, i na taj način ne utiču direktno na bazen istopljenog stakla 84, ili imaju za cilj da direktno udare u srednji bazen rastopljenog stakla 84. Usmeravanje proizvoda sagorevanja 92a1, 92a2 u atmosferu iznad srednjeg bazena rastopljenog stakla 84 prenosi toplotu zračenjem u bazen rastopljenog stakla 84, dok direktni udar između proizvoda sagorevanja 92a1, 92a2 i srednjeg bazena rastopljenog stakla 84 prenosi toplotu različitim mehanizmima uključujući provodljivost i konvekciju. Direktan udar između proizvoda sagorevanja 92a1, 92a2 i srednjeg bazena rastopljenog stakla 84 takođe može smanjiti zapreminu pene koja se može akumulirati, bilo u sloju pene ili ne, na gornjoj površini 84' srednjeg bazena rastopljenog stakla 84 , što može pomoći u poboljšanju efikasnosti prenosa toplote u bazenu rastopljenog stakla 84 pošto pena ima tendenciju da deluje kao izolaciona toplotna barijera. Bočni gorionici 90a mogu biti gorionici ili neka druga odgovarajuća konstrukcija gorionika.

Pored bočnih gorionika 90a, najmanje jedan krovni gorionik 90b može biti montiran u krov 78 kućišta 74. Krovni gorionik(i) 90b može biti postavljen na okretanje ili fiksno unutar bloka gorionika i biti gorionik velike brzine čiji proizvodi sagorevanja 92b imaju za cilj da direktno udare u srednji bazen rastopljenog stakla 84. Takav gorionik velike brzine ima minimalnu brzinu gasa od 3000 stopa u sekundi (fps) na izlazu iz gorionika. Udaranjem srednjeg bazena rastopljenog stakla 84 sa produktima sagorevanja 92b krovnog gorionika 90b, posebno pri velikoj brzini, može se smanjiti bilo koja količina pene koja može biti prisutna na gornjoj površini 84' srednjeg bazena rastopljenog stakla 84. Krovni gorionik 90b može čak da bude nagnut od središnje linije C mesta zakretanja gorionika 90b prema prednjem krajnjem zidu 80a kako bi pogurao površinsku penu ka prednjem krajnjem zidu 80a suprotno smeru protoka F stakla kroz srednji bazen rastopljenog stakla 84. Da bi se maksimizirao efekat grejanja i potiskivanja pene krovnog(ih) gorionika(a) 90b, i kao što je najbolje prikazano na SL. 7, više krovnih gorionika 90b može biti raspoređeno preko krova 78 (i poželjno pod uglom kao što je gore opisano) između suprotnih bočnih zidova 80c, 80d da bi se stvorila zavesa 94 plamena koja udara u srednji bazen rastopljenog stakla 84 i proteže se između bočne strane 80c, 80d poprečno na smer protoka F stakla unutar rezervoara za umirivanje 70.

1

Rezervoar za umirivanje 70 može da sadrži merač nivoa 96 za merenje dubine D srednjeg bazena rastopljenog stakla 84 unutar komore za umirivanje 82, kao što je prikazano na SL.5. Merač nivoa 96 može biti bilo koji instrument za merenje nivoa pogodan za upotrebu sa rastopljenim staklom uključujući, na primer, radarski merač, sondu za uranjanje ili kameru. Merač nivoa 96 može biti oslonjen na krov 78, kao što je prikazano, ili može biti oslonjen na drugom mestu u kućištu 74. Sposobnost preciznog merenja dubine D ili nivoa srednjeg bazena rastopljenog stakla 84 može pomoći u ukupnoj kontroli SC topionika 10 i posude za umirivanje 12. Štaviše, dubina D srednjeg bazena rastopljenog stakla 84 može se koristiti za merenje, indirektno, nominalne dubine DNstaklene taline 16 koja se nalazi u unutrašnjoj reakcionoj komori 34 SC topionika 10 pošto se unutrašnja reakciona komora 34 i komora za umirivanje 82 održava na istom pritisku. Shodno tome, kao rezultat izjednačenog statičkog pritiska koji deluje na staklenu talinu 16 i srednji bazenu rastopljenog stakla 84, nivoi dva nestišljiva tela od rastopljenog stakla teže da budu horizontalno poravnati u odnosu na gravitaciju. A pošto je srednji bazen rastopljenog stakla 84 relativno miran, njegova dubina D daje dobru indikaciju nominalne dubine DN – što je dubina koju bi talina imala da se ne uzburka i ostavi da se staklena talina 16 slegne u SC topioniku 10.

Izliv za dovod 72 je dodat rezervoaru za umirivanje 70 i pokriva izlaz 88 kućišta 74 rezervoara za umirivanje 70. Izliv za dovod 72 uključuje izlivnu posudu 98, ploču otvora 100, jedan ili više blokova poklopaca 102 i recipročni klip 104. Izlivna posuda 98 definiše ulaz 106 koji fluidno komunicira sa izlazom 88 kućišta 74 rezervoara za umirivanje 70 i ima donji kraj 108, na koji je pričvršćena ploča otvora 100, i gornji kraj 110, koji podržava jedan ili više blokova poklopca 102. Izlivna posuda 98 može biti formirana od vatrostalnog materijala uključujući bilo koji od gore navedenih u vezi sa podom 76 i delovima koji su u kontaktu sa staklom na uspravnom zidu 80 kućišta 74 rezervoara za umirivanje 70. Zajedno, izlivna posuda 98, ploča otvora 100 i blok(ovi) poklopca 102 definišu komoru za dovod 112 koja drži bazen za prenos rastopljenog stakla 114. Jedan ili više nepotopljenih gorionika 116, kao što je jedan ili više gorionika za olovke, mogu se montirati u posudu za dovod 98. Svaki od gorionika 116, kao i ranije, sagoreva mešavinu goriva i oksidansa, pri čemu je svaki od gorionika 116 usmeren u komoru za dovod 112 kako bi preneo toplotu u bazen za prenos rastopljenog stakla 114 bilo zračenjem ili direktnim udarom sa gornjom površinom 114' bazena za prenos rastopljenog stakla 114.

Ploča otvora 100 izliva za dovod 72 definiše najmanje jedan otvor 118 i obično bilo gde od jedan do četiri, iako je sigurno moguće više od četiri kroz koji se dovod rastopljenog stakla 22 može isporučiti iz bazena za prenos rastopljenog stakla 114 kontrolisanom brzinom koja zadovoljava specifične potrebe za ulazom nizvodne komponente 24. Ploča otvora 100 takođe može biti napravljena od vatrostalnog materijala. Da bi se kontrolisao protok dovoda rastopljenog stakla 22 iz izliva za dovod 72, recipročno kretanje recipročnog klipa 104, koji u nekim izvođenjima može biti čvrsta šipka sa ili bez konusne glave ili šuplje cilindrične cevi, kontroliše se duž aksijalne središnje linije 120 koja je orijentisana poprečno na izlaznu ravan 122 otvora 118 da reguliše brzinu protoka (bilo po masi ili zapremini) kroz otvor 118. Na primer, maksimalni protok je dozvoljen kroz otvor 118 kada je recipročni klip 104 potpuno uvučen od otvora 118, nikakav protok nije dozvoljen kada je recipročni klip 104 potpuno izvučen prema otvoru 118 da blokira otvor promenljivog stepena 118, i protoka između maksimalnog protoka i bez protoka su dozvoljeni na različitim lokacijama klipa 104 između njegovog potpuno uvučenog položaja i njegovog potpuno produženog položaja. Ako ploča otvora 100 uključuje više od jednog otvora 118, poseban klip 104 koji se može uvući je povezan sa svakim od otvora 118.

Grlo 20 koje međusobno povezuje SC topionik 10 i posudu za umirivanje 12 i uspostavlja fluidnu komunikaciju između unutrašnje reakcione komore 34 i komore za umirivanje 82 je cev koji definiše put ptoroka 124 od izlaza rastopljenog stakla 48 SC topionika 10 do ulaza 86 rezervoara za umirivanje 70 posude za umirivanje 12, kao što je prikazano na SL.5. Grlo 20 uključuje donji zid 20a, gornji zid 20b i par bočno razmaknutih bočnih zidova 20c, 20d (SL.8) koji povezuju donji zid 20a i gornji zid 20b da definišu put protoka 124. U jednoj realizaciji, kao što je ovde prikazano, prvi deo 126 grla 20 koji se proteže od kućišta 26 i, preciznije, zadnji krajnji zid 32b kućišta 26, SC topionika 10 može biti formiran kao deo kućišta 26 panela hlađenog fluidom, dok drugi deo 128 grla 20 koji se pruža od kućišta 74 i, preciznije, prednji krajnji zid 80a kućišta 74, rezervoara za umirivanje 70 može biti formiran od vatrostalnog materijala koji nije

1

hlađen fluidom. Dodatno, da bi se produžio životni vek grla 20, gornji zid 20b može imati nagnutu površinu 130 da bi odbio gasove koji izlaze koji mogu da pobegnu iz nerafinisanog penastog rastopljenog stakla 18 koje teče kroz grlo 20. Svaki od ostalih zidova 20a, 20c, 20d može biti konfigurisan na bilo koji od različitih načina da oblikuje put protoka 124 grla 20 po želji (npr. konvergirajući prema komori za umirivanje 82, divergirajući prema komori za umirivanje 82, konstantna površina poprečnog preseka i sl.).

Tokom rada SC topionika 10 i njegove povezane posude za umirivanje 12, a sada se posebno pozivajući na SL.1, svaki od jednog ili više potopljenih gorionika 62 pojedinačno ispušta proizvode sagorevanja 68 direktno u i kroz staklenu talinu 16 koja se nalazi u SC topioniku 10. Staklena talina 16 je zapremina istopljenog stakla koja često teži između 1 US tone (1 US tona = 2.000 lbs) i 20 američkih tona, iako težina može biti veća i generalno se održava na konstantnoj zapremini tokom rada u stabilnom stanju SC topionika 10. Kako se proizvodi sagorevanja 68 ubacuju u i kroz staklenu talinu 16, koja stvara složene obrasce strujanja i jaku turbulenciju, staklena talina 16 se snažno uzburkava i doživljava brz prenos toplote i intenzivne sile smicanja. Proizvodi sagorevanja 68 na kraju izlaze iz staklene taline 16 i uklanjaju se iz unutrašnje reakcione komore 34 kroz izduvni otvor 50 zajedno sa bilo kojim drugim gasovitim jedinjenjima koja mogu da ispare iz staklene taline 16. Pored toga, u nekim okolnostima, jedan ili više nepotopljenih gorionika (nije prikazano) mogu biti montirani na krov 28 i/ili okolni uspravni zid 32 na mestu iznad staklene taline 16 kako bi se obezbedila toplota staklenoj talini 16, bilo direktno udarom plamena ili indirektno kroz prenos toplote zračenja, a takođe i da se olakša potiskivanje i/ili uništavanje pene.

Dok se jedan ili više potopljenih gorionika 62 ispaljuju u staklenu talinu 16, materijal za dovod stakla 14 se kontrolisano uvodi u unutrašnju reakcionu komoru 34 kroz ulaz za dovod materijala 46. Materijal za dovod stakla 14 ne formira šaržni pokrivač koji se nalazi na vrhu staklene taline 16 kao što je uobičajeno u konvencionalnoj peći za kontinuirano topljenje, već se brzo raspada i troši uzburkanom staklenom talinom 16. Raspršeni materijal za dovod stakla 14 je podvrgnut intenzivnom prenosu toplote i brzom rastvaranju čestica u staklenoj talini 16 usled snažnog mešanja taline i sila smicanja izazvanih potopljenim

1

gorionicima 62. Ovo dovodi do toga da se materijal za dovod stakla 14 može brzo mešati, reagovati i hemijski integrisati u staklenu talinu 16. Međutim, snažno mešanje i mešanje staklene taline 16 ispuštanjem proizvoda sagorevanja 68 iz potopljenih gorionika 62 takođe promoviše stvaranje mehurića unutar staklene taline 16. Shodno tome, staklena talina 16 je penasta po prirodi i obuhvata homogenu distribuciju uvučenih mehurića gasa. Uvučeni mehurići gasa mogu činiti 30 procenata volumena do 60 procenata volumena taline stakla 16, što čini gustinu taline stakla 16 relativno niskom, tipično u rasponu od 0,75 gm/cm<3>do 1,5 gm/cm<3>, ili preciznije od 0,99 gm/cm<3>do 1,3 gm/cm<3>, za natrijum-kreč-silicijum staklo. Gasovite inkluzije uvučene unutar staklene taline 16 variraju po veličini i mogu sadržati bilo koji od nekoliko gasova uključujućiCO2,H2O(para),N2,SO2,CH4, CO i isparljiva organska jedinjenja (VOC).

Materijal za dovod stakla 14 koji se uvodi u unutrašnju reakcionu komoru 34 ima kompoziciju koja je formulisana da obezbedi staklenu talinu 16, posebno na izlazu rastopljenog stakla 48, sa unapred određenim hemijskim sastavom stakla nakon topljenja. Na primer, hemijski sastav staklene taline 16 može biti hemijski sastav natrijum-kreč-silicijum stakla, u kom slučaju materijal za dovod stakla 14 može biti fizička mešavina devičanskih sirovina i opciono stakla (tj. recikliranog stakla) i/ili prekursori stakla koji obezbeđuju izvor SiO2, NazO i CaO u tačnim proporcijama zajedno sa bilo kojim drugim materijalima navedenim u tabeli 1, uključujući, najčešće, Al2O3. Tačni sastavni materijali koji čine materijal za dovod stakla 14 podložni su velikim varijacijama dok su i dalje u mogućnosti da se postigne hemijski sastav natrijum-kreč-silicijum stakla, kao što je generalno dobro poznato u industriji proizvodnje stakla.

Tabela 1: Hemijski sastav natrijum-kreč-silicijum stakla Sastavni deo Težina (%) Izvori sirovina

SiO2 60-80 Kvarcni pesak

Na2O 8-18 Soda pepeo

CaO 5-15 Krečnjak

Al2O3 0-2 Nefelinski sienit, Feldspar MgO 0-5 Magnezit

1

K2O 0-3 Potash

Fe2O3 FeO 0-0,08 Gvožđe je zagađivač

MnO2 0-0,3 Manganov dioksid

SO3 0-0,5 Slana torta, šljaka Se 0-0,0005 Selenium

F 0-0,5 Flourini su zagađivač

Na primer, da bi se postigao hemijski sastav natrijum-kreč-silicijum stakla u staklenoj talini 16, materijal za dovod 14 može uključivati primarne sirove sirovine kao što su kvarcni pesak (kristalni SiO2), soda pepeo (Na2CO3) i krečnjak (CaCO3) u količinama potrebnim za obezbeđivanje potrebnih proporcija SiO2, Na2O i CaO. Druge sirove sirovine takođe mogu biti uključene u materijal za dovod stakla 14 da bi doprineli jedan ili više od SiO2, Na2O, CaO i eventualno drugih oksidnih i/ili neoksidnih materijala u staklenoj talini 16 u zavisnosti od željene hemije hemijskog sastava natrijum-kreč-silicijum stakla i boja staklenih predmeta koji se od njega formiraju. Ove druge sirove sirovine mogu uključivati feldspar, dolomit i kalumitnu šljaku. Materijal za dovod stakla 14 može čak uključivati i do 80 težinskih procenata stetka u zavisnosti od raznih faktora. Dodatno, materijal za dovod stakla 14 može uključivati sekundarne ili manje sirove sirovine koje obezbeđuju hemijski sastav natrijum-kreč-silicijum stakla sa bojama, dekolorantima i/ili redoks agensima koji mogu biti potrebni, i mogu dalje da obezbede izvor hemijske finoćenje sredstva za pomoć pri uklanjanju mehurića nizvodno.

Pozivajući se i dalje na SL.1, nerafinisano penušavo rastopljeno staklo 18 koje se ispušta iz SC topionika 10 kroz izlaz rastopljenog stakla 48 se izvlači iz taline stakla 16 i hemijski se homogenizuje do željenog hemijskog sastava stakla, npr. hemijskog sastava natrijum-kreč-silicijum stakla, ali sa istom relativno malom gustinom i uvučenom zapreminom mehurića gasa kao i staklenom talinom 16. Nerafinisano penušavo rastopljeno staklo 18 teče direktno kroz strujni put 124 grla 20 i u komoru za umirivanje 82 rezervoara za umirivanje 70 gde se spaja sa srednjim bazenom rastopljenog stakla 84. Istopljeno staklo srednjeg bazena

1

rastopljenog stakla 84, zauzvrat, teče duž pravca protoka F i u komoru za dovode 112 izliva za dovod 72 da bi snabdevao bazen za prenos rastopljenog stakla 114. Zbog taloženja srednjeg bazena rastopljenog stakla 84 i, opciono, naleta bazena sa proizvodima sagorevanja, uključujući one krovnog gorionika velike brzine 90b, bazen za prenos rastopljenog stakla 114 može imati veću gustinu od rastopljenog stakla 16 sadržanog u SC topioniku 10, što može pomoći u smanjenju napora za fino čišćenje stakla. Dovod rastopljenog stakla 22 koji se isporučuje iz izliva za dovod 72 izvlači se iz bazena za prenos rastopljenog stakla 114 i isporučuje se kroz ploču otvora 100 kontrolisanom brzinom koja je regulisana kontrolisanim povratnim kretanjem recipročnog klipa 104.

Dovod rastopljenog stakla 22 može se dalje preraditi u stakleni predmet uključujući, na primer, ravno staklo ili stakleni predmet od kontejnera, između ostalih opcija. U tom cilju, dovod rastopljenog stakla 22 koje se isporučuje iz otvora za dovod 72 može imati hemijski sastav natrijum-kreč-silicijum stakla, kao što to diktira formulacija materijala za dovod stakla 14. Nizvodna komponenta 24 na koju se dovodi rastopljeno staklo 22 može biti finije staklo 132 koje uključuje kućište 134 koje definiše komoru za fino čišćenje 136. Kupka rastopljenog stakla 138 se drži unutar komore za fino čišćenje 136 i teče od ulaznog otvora 140 definisanog na jednom kraju kućišta 134 do izlaznog otvora 142 definisanog na suprotnom kraju kućišta 134. Mnoštvo nepotopljenih gorionika 144 je montirano u kućište 134 finijeg stakla 132 iznad kupke od rastopljenog stakla 138 i sagoreva smešu goriva i oksidansa. Proizvodi sagorevanja koji se emituju iz gorionika 144 prenose toplotu u kupku rastopljenog stakla 138 kako bi pomogli u podizanju i pucanju uvučenih mehurića gasa i rastvorenih gasova. Tokom rada, dovod rastopljenog stakla 22 se prima u komoru za fino čišćenje 136 kroz ulazni otvor 140 i kombinuje se sa kupkom rastopljenog stakla 138 koja se nalazi u komori za fino čišćenje 136. Kupka rastopljenog stakla 138 zauzvrat dovodi rafinisano rastopljeno staklo 146 iz izlaznog otvora 142 kućišta 134.

Poželjni proces za formiranje staklenih kontejnera od istopljenog stakla 22 koji se izvlači iz posude za umirivanje 12 prikazan je na SL.9. U tom procesu, dovod rastopljenog stakla 22 se isporučuje iz posude za umirivanje 12 u koraku 150 kao što je objašnjeno gore. To jest, materijal za dovod stakla 14 unosi se u

1

unutrašnju reakcionu komoru 34 SC topionika 10 i troši se uzburkanom staklenom talinom 16. Materijal za dovod stakla 14 se topi i asimiluje u staklenu talinu 16 dok svaki od potopljenih gorionika 62 ispušta proizvode sagorevanja 68 u i kroz staklenu talinu 16. Nerafinisano penušavo rastopljeno staklo 18 se ispušta iz SC topionika 10 i teče kroz grlo 20 u komoru za umirivanje 82 rezervoara za umirivanje 70. Tamo se nerafinisano penasto rastopljeno staklo 18 kombinuje sa srednjim bazenom rastopljenog stakla 84 koje, zauzvrat, hrani bazen za prenos rastopljenog stakla 114. Dovod rastopljenog stakla 22 se izvlači iz bazena za prenos rastopljenog stakla 114 kroz izliv za dovod 72. Sledeće, u koraku 152, dovod rastopljenog stakla 22 se formira u najmanje jedan, a poželjno u više, staklenih kontejnera. Korak formiranja 152 uključuje korak rafiniranja 152a, korak termičkog kondicioniranja 152b i korak formiranja 152c. Ovi različiti pod-koraci 152a, 152b, 152c koraka formiranja 152 mogu se izvesti bilo kojom odgovarajućom praksom uključujući korišćenje konvencionalne opreme i tehnika.

Korak rafiniranja 152a uključuje uklanjanje uvučenih mehurića gasa iz dovoda rastopljenog stakla 22 tako da stakleni kontejneri formirani od njih ne sadrže više od komercijalno prihvatljive količine vizuelnih nedostataka stakla. Da bi se izvršilo takvo prečišćavanje, dovod rastopljenog stakla 22 se sipa kroz ulazni otvor 140 rezervoara za fino čišćenje 132 i u kupku rastopljenog stakla 138 koja se nalazi u komori za fino čišćenje 136 rezervoara za fino čišćenje 132. Kupka rastopljenog stakla 138 teče od ulaznog otvora 140 finijeg stakla 132 ka izlaznom otvoru 142 i zagreva se duž te putanje pomoću nepotopljenih gorionika 144 -gorionici su nadzemni gorionici ravnog plamena, gorionici sa olovkom na bočnoj strani, iznad glave udarni gorionici, neka njihova kombinacija itd. - za smanjenje ili održavanje viskoznosti kupke rastopljenog stakla 138 povećanjem ili barem održavanjem temperature kupke rastopljenog stakla 138 koja, zauzvrat, podstiče uzdizanje i pucanje uvučenih mehurića gasa. U mnogim slučajevima, kupka rastopljenog stakla 138 u komori za fino čišćenje 136 se zagreva na temperaturu između 1200°C do 1500°C. Pored toga, bilo koji hemijski agensi za finu pobradu uključeni u materijal za dovod stakla 14 mogu dodatno olakšati uklanjanje mehurića iz kupke rastopljenog stakla 138 razlaganjem u gasove, kao što su SO2 i O2, koji se lako podižu kroz kupku rastopljenog stakla 138 dok prikupljaju usput manje uvučene mehuriće gasa. Kao rezultat procesa rafinacije, kupka rastopljenog

2

stakla 138 je gušća i ima manje uvučenih mehurića gasa na kraju kućišta 134 gde je izlazni otvor 142 definisan u poređenju sa krajem kućišta 134 gde je definisan ulazni otvor 140. Konkretno, rafinirano rastopljeno staklo 146 koje izlazi iz izlaznog otvora 142 finijeg stakla 132 tipično ima gustinu koja se kreće od

2,3 gm/cm<3>do 2,5 gm/cm<3>za natrijum-kreč-silicijum staklo.

Rafinirano rastopljeno staklo 146 dobijeno u finijem staklu 132 se termički kondicionira u koraku termičkog kondicioniranja 156b. Ovo uključuje hlađenje rafiniranog rastopljenog stakla 146 kontrolisanom brzinom da bi se postigao viskozitet stakla pogodan za operacije formiranja stakla, dok se takođe postiže ujednačeniji profil temperature unutar rafiniranog rastopljenog stakla 146. Rafinirano rastopljeno staklo 146 je poželjno ohlađeno na temperaturu između približno 1000°C i 1200°C da bi se dobilo kondicionirano rastopljeno staklo.

Termičko kondicioniranje rafiniranog rastopljenog stakla 146 može se izvesti u posebnom prednjem ložištu koje prima rafinirano rastopljeno staklo 146 iz izlaznog otvora 142 finijeg stakla 132. Prednji deo je izdužena struktura koja definiše prošireni kanal duž kojeg gorionici montirani iznad i/ili na bočnoj strani mogu dosledno i glatko da smanje temperaturu tekućeg rafinisanog rastopljenog stakla. U drugom aspektu, međutim, koraci fine obrade i termičkog kondicioniranja 156a, 156b mogu se izvesti u jednoj strukturi, kao što je kombinovana struktura finijeg stakla i strukture prednjeg ognjišta, koja može da prihvati i fino čišćenje rastopljenog stakla 22 i termičko kondicioniranje rafiniranog rastopljenog stakla 146.

Stakleni kontejneri se zatim formiraju od kondicioniranog rastopljenog stakla u koraku formiranja 156c. U nekim standardnim procesima formiranja kontejnera, kondicionirano rastopljeno staklo se ispušta iz dodavača stakla na kraju finijeg/prednjeg ložišta u obliku tokova ili klizača rastopljenog stakla. Vodice rastopljenog stakla se zatim seku u pojedinačne komade unapred određene težine. Svaki komad se isporučuje preko sistema za isporuku goba u prazan kalup mašine za formiranje staklenih kontejnera. U drugim procesima formiranja staklenih kontejnera, međutim, rastopljeno staklo se struji direktno u prazni kalup da bi se kalup napunio staklom. Jednom u praznom kalupu, i sa njegovom temperaturom još između približno 1000°C i 1200°C, rastopljeno staklo se pritiska ili duva u parison ili preformu koja uključuje cevasti zid. Parison se zatim iz praznog kalupa prenosi u kalup za duvanje mašine za formiranje staklenog kontejnera za konačno oblikovanje u kontejner. Kada se parison primi u kalup za duvanje, kalup za duvanje se zatvara i parison se brzo izduvava u konačan oblik kontejnera koji odgovara konturi šupljine kalupa korišćenjem komprimovanog gasa kao što je komprimovani vazduh. Naravno, mogu se primeniti i drugi pristupi za formiranje staklenih kontejnera, osim tehnika oblikovanja pritiskom i duvanjem i duvanjem, uključujući, na primer, kompresiju ili druge tehnike oblikovanja.

Stakleni kontejner formiran unutar kalupa za duvanje ima aksijalno zatvorenu osnovu i obodni zid. Obodni zid se proteže od aksijalno zatvorene osnove do otvora koji definiše otvor za zadržavanje koje je razmaknuto definisano aksijalno zatvorenom osnovom i obodnim zidom. Stakleni kontejner se ostavlja da se ohladi dok je u kontaktu sa zidovima kalupa za duvanje, a zatim se uklanja iz kalupa za duvanje i postavlja na transporter ili drugi transportni uređaj. Stakleni kontejner se zatim ponovo zagreva i hladi kontrolisanom brzinom u leru za žarenje da bi se opustilo termički izazvano naprezanje i uklonile unutrašnje tačke naprezanja.

Žarenje staklenog kontejnera podrazumeva zagrevanje staklenog kontejnera na temperaturu iznad tačke žarenja hemijskog sastava natrijum-kreč-silicijum staklo, koja se obično nalazi u opsegu od 510°C do 550°C, nakon čega sledi lagano hlađenje posude brzinom od 1°C/min do 10°C/min do temperature ispod tačke deformacije hemijskog sastava natrijum-kreč-silicijum staklo, koja se obično nalazi u opsegu od 470°C do 500°C. Stakleni kontejner se može brzo ohladiti nakon što se ohladi na temperaturu ispod tačke naprezanja. Bilo koji od različitih premaza može se naneti na površinu staklenog kontejnera ili pre (premazi na vrućem kraju) ili posle (premazi na hladnom kraju) žarenja iz različitih razloga.

Tako je otkriven postupak proizvodnje stakla korišćenjem tehnologije topljenja sa potopljenim sagorevanjem koja zadovoljava jedan ili više prethodno postavljenih ciljeva. Rastopljeno staklo može se dalje prerađivati u staklene proizvode uključujući, na primer, staklene kontejnere. Obelodanjivanje je predstavljeno u vezi sa nekoliko ilustrativnih otelotvorenja, a diskutovane su i dodatne modifikacije i varijacije. Druge modifikacije i varijacije će biti jasne osobama sa uobičajenim znanjem u predmetnoj oblasti s obzirom na prethodnu diskusiju.

Claims

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak za proizvodnju stakla, koji sadrži:

ispuštanje proizvoda sagorevanja (68) iz jednog ili više potopljenih gorionika (62) direktno u staklenu talinu (16) koja se nalazi u unutrašnjoj reakcionoj komori (34) potopljenog topioniku sa sagorevanjem (10), proizvodi sagorevanja (68) se ispuštaju iz jednog ili više potopljenih gorionika (62) koji mešaju staklenu talinu (16);

izvlačenje nerafinisanog penušavog rastopljenog stakla (18) iz staklene taline (16) i ispuštanje nerafinisanog penušavog rastopljenog stakla (18) iz potopljenog topionika sa sagorevanjem (10) kroz izlaz rastopljenog stakla (48);

uvođenje nerafinisanog penušavog rastopljenog stakla (18) u komoru za umirivanje (82) rezervoara za umirivanje (70) koji je u fluidnoj komunikaciji sa potopljenim topionikom sa sagorevanjem (10), nerafinisano penušavo rastopljeno staklo (18) se spaja sa srednjim bazenom rastopljenog stakla (84) koje se drži unutar komore za umirivanje (82) rezervoara za umirivanje (70);

zagrevanje srednjeg bazena rastopljenog stakla (84) sa proizvodima sagorevanja (92) koji se ispuštaju iz jednog ili više nepotopljenih gorionika (90) montiranih u kućištu (74) rezervoara za umirivanje (70) koji definiše komoru za umirivanje (82);

tečenje rastopljenog stakla iz srednjeg bazena rastopljenog stakla (84) u bazen za prenos rastopljenog stakla (114) koji se drži u komori za izlivanje (112) izliva za dovod (72); i

isporučivanje dovoda rastopljenog stakla (22) iz izliva za dovod (72) iz bazena za prenos rastopljenog stakla (114) kontrolisanom brzinom.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, naznačen time što zagrevanje srednjeg bazena rastopljenog stakla obuhvata direktno udaranje u srednji bazen rastopljenog stakla sa proizvodima sagorevanja koji se ispuštaju iz jednog ili više nepotopljenih gorionika.

2

3. Postupak prema patentnom zahtevu 1, naznačen time što isporuka dovoda rastopljenog stakla izliva za dovod sadrži kontrolu brzine protoka rastopljenog stakla iz bazena za prenos rastopljenog stakla kroz otvor (118) ploče otvora (100) pričvršćen za izlivnu posudu (98) izliva za dovod kontrolisanjem povratnog kretanja recipročnog klipa (104) poravnatog sa otvorom (118) ploče otvora (100).

4. Postupak prema patentnom zahtevu 1, koji dalje sadrži:

uvođenje dovoda rastopljenog stakla u kupku rastopljenog stakla (138) koja se drži u finijem staklu (132) na temperaturi između 1200°C i 1500°C, kupka rastopljenog stakla (138) teče prema izlaznom otvoru (142) finijeg stakla (132) i proizvodnju rafinisanog rastopljenog stakla (146), pri čemu rafinisano rastopljeno staklo (146) ima gustinu koja je veća od gustine nerafinisanog penastog rastopljenog stakla ispuštenog iz potopčljenog topionika sa sagorevanjem;

termičko kondicioniranje rafiniranog rastopljenog stakla (146) da bi se dobilo kondicionirano rastopljeno staklo koje ima temperaturu između 1000°C i 1200°C; i

isporuka gomile kondicioniranog rastopljenog stakla u I.S. mašinu za formiranje i formiranje staklenog kontejnera od kondicioniranog rastopljenog stakla.

5. Postupak prema patentnom zahtevu 4, naznačen time što nerafinisano penušavo rastopljeno staklo sadrži između 30 procenata volumena i 60 procenata volumena uvučenih mehurića gasa i ima gustinu koja se kreće od 0,75 gm/cm<3>do 1,5 gm/cm<3>, i naznačen time što rafinisano rastopljeno staklo proizvedeno u finijem staklu ima gustinu koja se kreće od 2,3 gm/cm<3>do 2,5 gm/cm<3>.

6. Postupak prema patentnom zahtevu 1, naznačen time što rastopljeno staklo ima hemijski sastav natrijum-kreč-silicijum stakla koji sadrži 60 težinskih procenata do 80 težinskih procenata SiO2, 8 težinskih procenata do 18 težinskih procenata Na2O i 5 težinskih procenata do 15 težinskih procenata CaO na izlazu rastopljenog stakla iz potopljenog topionika sa sagorevanjem.

7. Postupak za proizvodnju stakla, koji sadrži:

uvođenje nerafinisanog penušavog rastopljenog stakla (18) koje se ispušta iz potopljenog topionika sa sagorevanjem (10) u komoru za umirivanje (82) rezervoara za umirivanje (70) kroz grlo (20) koje obezbeđuje put protoka (124) iz izlaza rastopljenog stakla (48) potopljenog topionika sa sagorevanjem (10) do ulaza (86) rezervoara za umirivanje (70), pri čemu nerafinisano penasto rastopljeno staklo (18) ima hemijski sastav natrijum-kreč-silicijum stakla i spaja se sa srednjim bazenom rastopljenog stakla (84) koji se drži unutar komore za umirivanje (82) rezervoara za umirivanje (70);

zagrevanje srednjeg bazena rastopljenog stakla (84) sa proizvodima sagorevanja (92) koji se ispuštaju iz jednog ili više nepotopljenih gorionika (90) montiranih u kućištu (74) rezervoara za umirivanje (70) koji definiše komoru za umirivanje (82) ;

tečenje rastopljenog stakla iz srednjeg bazena rastopljenog stakla (84) u bazen za prenos rastopljenog stakla (114) koji se nalazi u komori za izlivanje (112) izliva za dovod (72) koji je priključen na rezervoar za umirivanje (70), pri čemu izliv za dovod (72) ima izlivnu posudu (98) koja delimično definiše komoru za izlivanje (112) i ploču otvora (100) pričvršćenu za izlivnu posudu (98) kroz koju se isporučuje istopljeno staklo (22) iz izliva za dovod ( 72); i

uvođenje dovoda rastopljenog stakla (22) u kupku rastopljenog stakla (138) koja se drži u finijem staklu (132), pri čemu kupka rastopljenog stakla (138) teče prema izlaznom otvoru (142) finijeg stakla (132) i proizvodi rafinirano rastopljeno staklo (146) koje izlazi iz izlaznog otvora (142) finijeg stakla (132), pri čemu rafinirano rastopljeno staklo (146) ima gustinu koja je veća od gustine nerafinisanog penastog rastopljenog stakla (18) ispuštenog iz potopljenog topionik sa sagorevanjem (10).

8. Postupak prema patentnom zahtevu 7, naznačen time što nerafinisano penušavo rastopljeno staklo ispušteno iz potopljenog topionika sa sagorevanjem sadrži između 30 procenata volumena i 60 procenata volumena uvučenih mehurića gasa i ima gustinu koja se kreće od 0,75 gm/cm<3>do 1,5 gm/cm<3>, i pri

2

čemu rafinirano rastopljeno staklo koje izlazi iz izlaznog otvora finijeg stakla ima gustinu koja se kreće od 2,3 gm/cm<3>do 2,5 gm/cm<3>.

9. Postupak prema patentnom zahtevu 7, koji dalje sadrži:

kontrolisanje povratnog kretanja recipročnog klipa (104) poravnatog sa otvorom (118) ploče otvora za kontrolu brzine protoka rastopljenog stakla iz bazena za prenos rastopljenog stakla kroz otvor (118) definisan u ploči otvora da bi se time isporučilo rastopljeno staklo iz izliva za dovod kontrolisanom brzinom.

10. Sistem za proizvodnju stakla, koji sadrži:

potopljeni topionik sa sagorevanjem (10) koji ima kućište (26) koje definiše unutrašnju reakcionu komoru (34), ulaz za dovod materijala (46) za uvođenje materijala za dovod stakla (14) u unutrašnju reakcionu komoru (34) i izlaz za rastopljeno staklo (48) za ispuštanje nerafinisanog rastopljenog stakla iz unutrašnje reakcione komore (34), pri čemu potopljeni topionik sa sagorevanjem (10) dalje sadrži jedan ili više potopljenih gorionika (62);

posudu za umirivanje (12) koja uključuje rezervoar za umirivanje (70) i izliv za dovod (72), pri čemu rezervoar za umirivanje (70) ima kućište (74) koje definiše komoru za umirivanje (82), ulaz (86) i izlaz (88), a izliv za dovod (72) je pričvršćen za rezervoar za umirivanje (70) tako da pokrije izlaz (88) rezervoara za umirivanje (70), pri čemu izliv za dovod (72) ima izlivnu posudu ( 98) i ploču otvora (100) koja definiše najmanje jedan otvor (118) za isporuku istopljenog stakla iz izliva za dovod (72); i

grlo (20) koje međusobno povezuje potopljeni topionik sa sagorevanjem (10) i posudu za umirivanje (12) i uspostavlja fluidnu komunikaciju između unutrašnje reakcione komore (34) i komore za umirivanje (82) obezbeđivanjem putanje protoka (124) iz izlaza rastopljenog stakla (48) potopljenog topionika sa sagorevanjem (10) do ulaza (86) rezervoara za umirivanje (70).

11. Sistem prema patentnom zahtevu 10, naznačen time što rezervoar za umirivanje uključuje jedan ili više nepotopljenih gorionika (90) koji imaju za cilj da ispuštaju proizvode sagorevanja (92) u komoru za umirivanje.

2

12. Sistem prema patentnom zahtevu 11, naznačen time što jedan ili više nepotopljenih gorionika uključuje više krovnih gorionika (90b) montiranih na krovu (78) kućišta rezervoara za umirivanje.

13. Sistem prema patentnom zahtevu 12, naznačen time što je više krovnih gorionika montirano na krovu kućišta i razmaknuto preko krova od jednog bočnog zida (80c) kućišta do suprotnog bočnog zida (80d) kućišta.

14. Sistem prema patentnom zahtevu 10, naznačen time što su jedan ili više potopljenih gorionika montirani u pod (30) kućišta potopljenog topionika sa sagorevanjem.

15. Sistem prema patentnom zahtevu 10, naznačen time što je kućište rezervoara za umirivanje formirano od vatrostalnog materijala koji nije fluidno hlađen.

2