СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СИММЕТРИЧНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ПРОФИЛЯ В ПИТАТЕЛЕ НА ВЫХОДЕ ИЗ ИЗГИБА И ПИТАТЕЛЬ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА
METHOD OF RECOVERY OF SYMMETRIC TEMPERATURE PROFILE IN FEEDER AT OUTLET FROM BENDING AND FEEDER FOR IMPLEMENTING THIS METHOD

Настоящее изобретение относится к способу восстановления симметрии распределения температур между правой и левой сторонами поперечного сечения потока расплава стекла, прошедшего через питатель и течение которого стало асимметричным при прохождении через зону изгиба, что вызвало термическую асимметрию.
Устройства для перемещения расплава стекла, называемые также питателями, предназначены для подачи расплава стекла из зоны получения стекла (плавильная печь) в зону формовки (машина для формовки или литья). Питатель имеет нижнюю часть из огнеупорных материалов, образующую канал для потока стекла, термически изолированную различными изоляционными материалами, и верхнюю часть, также термически изолированную и образующую свод, закрывающий канал сверху.
Питатель может состоять из простой линии, непосредственно соединяющей плавильную печь с формовочной машиной.
Тем не менее, питатель может также содержать по меньшей мере одну зону в форме изгиба, которая позволяет адаптировать форму последнего к пространственным требованиям линии.
Настоящее устройство относится к питателям, содержащим по меньшей мере одну зону изгиба.
Средняя температура и термическая однородность стекла на выходе из питателя являются ключевыми для формовки, в частности для формирования преформ с тепловыми характеристиками, требуемыми для способа производства. Двумя критериями, требуемыми для термического состояния стекла на выходе из питателя, являются:
- распределение температур, насколько возможно более симметричное, между правой и левой сторонами питателя в поперечном сечении выходного канала,
- уменьшение, насколько это возможно в зависимости от цвета стекла, градиентов температуры между наиболее холодными и наиболее теплыми участками стекла в том же самом сечении.
Соблюдение этих правил способствует формированию двух преформ, левой и правой, устройства с двойной преформой, с подобным термическим состоянием и слабыми градиентами температуры и с осевой симметрией между серединой и наружным слоем преформы.
Зона изгиба питателя является источником термических асимметрий, т.к. течение стекла в этой зоне отличается асимметричной областью скоростей с потерей загрузки и дифференциальными тепловыми потерями между внутренней и внешней частями питателя.
Следовательно, в случаях, когда на входе в изгиб стекло имеет симметричный температурный профиль с центральной горячей струей, эта горячая струя стекла более не центрируется посередине поперечного сечения канала на выходе из изгиба, и холодные участки, близкие к дну и к вертикальным стенкам питателя имеют, главным образом, более низкие температуры во внешней части, чем во внутренней части изгиба. Если для более светлого стекла при возникшей таким образом термической неоднородности есть время для ее абсорбции и исчезновения между зоной изгиба и зоной выхода из питателя, для более темного стекла, отличающегося длиной теплового регулирования порядка нескольких метров, это уже невозможно.
Неоднородность температуры по окружности преформы (капля стекла) может привести к неодинаковой толщине по окружности формованных изделий (бутылок, банок и т.д.).
Цель настоящего изобретения заключается в устранении этих недостатков, которые происходят от того, что горячая струя потока стекла в питателе отклоняется на выходе из изгиба, причем такое отклонение усиливает неоднородность температур.
Объектом изобретения, таким образом, прежде всего, является способ восстановления симметрии распределения температур между правой и левой сторонами поперечного сечения потока расплава стекла, который двигался в питателе, имеющем по меньшей мере одну зону изгиба, причем термическая асимметрия была вызвана прохождением через изгиб, при этом питатель содержит:
- канал потока, образованный элементами из огнеупорных и изолирующих материалов и состоящий из горизонтального дна и двух боковых стенок; и
- свод, образованный крышкой из огнеупорных материалов и боковых частей, снабженных горелками,
отличающийся тем, что в зоне одного или каждого изгиба модифицируют канал потока, выбирая соответствующую часть наклонного дна, при этом наклон выбирают для того, чтобы канал потока был более глубоким на внешнем участке изгиба, чем на его внутреннем участке, причем высоту обеих боковых стенок канала соответственно модифицируют.
Можно выбрать наклон дна зоны изгиба или каждого изгиба от 2° до 12° относительно горизонтали.
Можно, в частности, выбрать наклон дна зоны изгиба или каждого изгиба от 9° до 10° относительно горизонтали.
К тому же преимущественно выбирают наклон дна, который постепенно уменьшается, начиная с зоны изгиба до горизонтали, с одной стороны, в зоне входа в изгиб, которая является зоной соединения с каналом во входном ответвлении питателя и, с другой стороны, в зоне выхода из изгиба, которая является зоной соединения с каналом в выходном ответвлении питателя.
Согласно настоящему изобретению, можно модифицировать канал потока в зоне изгиба, в которой входное ответвление и выходное ответвление образуют угол ≥80° и <180°, в частности, угол 90°.
Объектом настоящего изобретения также является устройство для перемещения расплава стекла из зоны получения стекла в зону формовки или литья, состоящее из питателя, содержащего по меньшей мере одну зону изгиба, при этом питатель содержит:
- канал потока, образованный элементами из огнеупорных и изолирующих материалов и состоящий из горизонтального дна и двух боковых стенок; и
- свод, закрывающий канал сверху, образованный крышкой из огнеупорных материалов и боковыми частями, снабженными горелками,
отличающийся тем, что в зоне изгиба дно модифицировано для получения наклона по отношению к горизонтали так, чтобы канал потока был более глубоким на внешнем участке изгиба, чем на внутреннем участке изгиба.
Наклон дна в зоне изгиба или каждого изгиба можно выбирать, как указано выше.
Согласно частному случаю осуществления наклон дна постепенно уменьшается, начиная с зоны изгиба до горизонтали, с одной стороны, в зоне входа в изгиб, которая является зоной соединения с каналом во входном ответвлении питателя и, с другой стороны, в зоне выхода из изгиба, которая является зоной соединения с каналом в выходном ответвлении питателя.
Согласно настоящему изобретению, можно модифицировать канал потока в зоне изгиба, в которой входное ответвление и выходное ответвление образуют угол ≥80° и <180°, в частности, угол 90°.
Для того чтобы лучше проиллюстрировать объект настоящего изобретения, ниже описан для сведения, но без ограничения, вариант его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На чертежах:
- на фигуре 1 изображен схематически вид в перспективе зоны изгиба питателя по изобретению;
- на фигуре 2 изображен в более крупном масштабе вид в перспективе дна канала потока расплава стекла в части изгиба;
- на фигуре 3 показаны кривые уровня скорости (слева) и температуры (справа) в горизонтальном плане на половине высоты стекла при геометрии плоского дна и входящая горячая струя в случае темного стекла;
- на фигуре 4 показаны кривые уровня скорости (слева) и температуры (справа) в горизонтальном плане на половине высоты стекла при геометрии наклонного дна и входящая горячая струя в случае темного стекла;
- на фигуре 5 показаны кривые уровня температуры в горизонтальном плане на половине высоты стекла при геометрии по изобретению при наклонном дне и входящая горячая струя в случае более светлого стекла.
На фигуре 1 схематически изображена часть питателя 1, содержащая зону изгиба 2, которая обеспечивает переход между первым ответвлением 3 и вторым ответвлением 4 питателя, при этом ответвления 3 и 4 образуют угол 90°.
В ответвление 3 поток стекла, выходящий из плавильной печи, служащей для производства стекла, подается в поперечном направлении с его наружной стороны 3а. Ответвление 4 имеет на своей свободной стороне подающее устройство 5 формовочной машины.
Направление перемещения стекла в питателе показано стрелками F.
Структура питателя известна и подробно здесь не описывается. На фигуре 1 можно видеть свод 7 питателя 1, образованный плоской крышкой 7а и боковыми частями 7b, снабженными горелками, обозначенными позицией 9. Свод 7 закрывает сверху канал 8 (фигура 2) питателя 1.
Горелки 9 находятся на верхней горизонтальной поверхности стенок 8b, 8с канала 8.
Часть канала 8 в зоне изгиба 2 изображена в более крупном масштабе на фигуре 2. Канал 8 имеет дно 8а и боковые стенки 8b, 8с, по существу перпендикулярные к дну 8а.
В традиционном канале 8 питателя дно 8а является горизонтальным и боковые стенки 8b, 8с имеют одинаковую высоту.
Согласно настоящему изобретению дно 8а было модифицировано так, чтобы в зоне канала 2 имелась часть, наклонная по направлению вниз к наружной части.
В иллюстрируемом примере исходили из канала 8, имеющего дно 8а шириной 1300 мм и боковые стенки 8b, 8с высотой 200 мм, и геометрию канала 8 изменяли следующим образом: зону изгиба 8 канала разделили в направлении F течения стекла на:
- зону 2а входа в изгиб, которая является зоной соединения с каналом 8 во входном ответвлении 3 питателя 1;
- зону 2b изгиба;
- зону 2с выхода из изгиба, которая является зоной соединения с каналом 8 в выходном ответвлении 4 питателя 1.
На фигуре 2 изображена зона 2d канала 8, являющаяся продолжением зоны 2с выхода из изгиба и образующая стандартную часть канала 8 в связи с тем, что был проведен анализ движения потока стекла в этой зоне 2d.
Зоны 2а-2d имеют следующие размеры:
- длина зон 2а и 2с: 610 мм;
- высота внутренней стенки 8b в зоне 2b: 102 мм с углом 90°;
- высота внешней стенки 8с в зоне 2b: 302 мм с углом 90°; и
- длина зоны 2d для изучения потока: 1600 мм.
Высота внешних стенок 8с зон 2а и 2с постепенно уменьшается в направлении стандартных зон, расположенных соответственно на входе и выходе из изгиба.
Наклон вниз и наружу дна 8а по изобретению по отношению к горизонтали составляет примерно 10° в зоне 2b изгиба. Этот наклон постепенно уменьшается в зонах 2а и 2с в направлении стандартных зон входа и выхода из изгиба.
На фигурах 3 и 4 сравнивают кривые уровня скорости (слева на этих двух фигурах) и кривые уровня температуры (справа на этих двух фигурах), полученные в случае геометрии плоского дна (фигура 3) и геометрии наклонного дна (фигура 4), причем эти геометрии такие, как описаны выше. Кривые уровня скоростей и температур, изображенные на фигурах 3 и 4 (а также на нижеследующей фигуре 5), соответствуют потоку на половине высоты в изгибе с плоским и наклонным дном соответственно (как изображено на фигуре 2).
Профиль температуры на входе называется горячей струей и соответствует расходу 100 т/д.
В левой части фигуры 3 можно видеть, что кривая уровня скорости стекла на половине высоты показывает отклонение потока к внутренней части изгиба с более высокими скоростями на этом участке. Асимметрия сохраняется до выхода из изгиба. На внешнем крае изгиба можно наблюдать более медленные скорости.
Кривая уровня температуры в правой части фигуры 3 показывает сильное охлаждение стекла во внешней части изгиба, где поверхность контакта со стенками больше. Более холодное стекло имеет большую вязкость, что усиливает первичное уменьшение скоростей. Кривая уровня температуры сохраняет эту асимметрию при более высоких температурах со стороны внутренней стенки до выхода из изгиба.
В случае наклонного дна кривые уровня скорости (левая часть фигуры 4) и температуры (правая часть фигуры 4) показывают отклонение потока к внешней части изгиба с горячей зоной, которая на выходе из изгиба снова центрируется.
Наклон дна позволяет восстановить симметрию горячей струи по ширине питателя. Явное изменение внутреннего профиля изгиба на фигуре 4 связано с тем, что разрез находится в наклонной плоскости дна в этом месте.
На фигуре 5 изображена кривая уровня температуры так же, как на фигуре 4, но не для темного, а для светлого стекла. Профиль температуры на входе такой же, как у темного стекла. Кривая уровня температуры в горизонтальной плоскости на половине высоты стекла показывает отклонение потока к внешней стороне изгиба. Наклон дна также позволяет восстановить симметрию горячей струи во внешней части изгиба.