Способ закалки стеклоизделий иустройство для его осуществления

 

ОПИСАНИE

ИЗОБР ТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 0906,77 (21) 2494003/29-33 (51)M. Кл.з

- С 03 В 27/00 в (32) 10.06.76 (23) Приоритет (31) 24125/76 (33) Великобританн

Государственный комитет

С.CCP ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 300681,Бюллетень Йо 24 (53) УДК 666.1. .038.3(088 ° 8) Дата опубликования описания 3006 81 (72) Автор изобретения

Иностранец

ДжоФфри. Мартин Баллард (Великобритания) Иностраиная фирма

"Пилкингтон. Бразерс Лимитед" (Великобритания) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ СТЕКЛОИЭДЕЛИЙ

И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к промыш-ленности строительных материалов, в частности к технологии и оборудованию для производства закаленных стеклоизделий, -обладающих высокой прочностью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ закалки стеклоиэделий путем последовательного нагрева

10 и охлаждения в псевдоожиженном слое дисперсного материала и устройство для закалки стеклоиэделий, содер- . жащее механизм нагрева, ванну с дисперсиым материалом и средства подачи газа в дно ванны j1).

Однако при поточном охлаждении стеклоизделий (-погружение в ванну каждые 60 с).дисперсный материал нагревается, качество изделий сни- 20 жаеТся.

Цель изобретения — повышение качества стеклоизделий.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе закалки стеклоизделий путем последовательного нагрева и охлаждения в псевдоожиженном слое,дисперсного материала перед- погружением дисперсный материал по крайней мере в одной зоне охлаждают и перемешивают газом, причем отводят тепло из верхней зоны слоя и в нее подают газ, а в известном устройстве для закалки стеклоиэделий, содержащем нагревательную печь, ванну с дисперсным материалом, средства подачи газа в дно ванны, установлены холодильники и патрубки подачи газа, причем холодильники располагают в верхней части ванны, патрубки подачи газа — в нижней части холодильников, а ванну выполняют с крышкой, на которой закрепляют холодильники.

Интенсивное охлаждение и перемешивание псевдоожиженного.слоя дисперсного материала способствует полу чению однородной хорощо охлажденной среды для подачи s нее разогретого стеклоизделия, что повышает степень закалки, увеличивая качество стеклоизделий.

На фиг. 1 представлено устройств вид спереди, на фиг. 2 — то же, вид сбоку, на фиг. 3 — то же, вид сверху, на фиг. 4 — холодильники, предназначенные для опускания в вер:: нюю часть псевдоожиженного слоя (в направлении стрелки 1Ч на фиг. 5) : на фиг.. 5 — разрез «.о u-i на фиг. 4;

843729 на фиг. 6 — продольный разрез (альтернативный вариант патрубка подачи газа); на фиг. 7 — сечение no Vll,VI! на фиг. 6.

Предназначенное для закалки стеклоизделие в виде листа 1 подвешивается на захватах 2, расположенных на балке (не показана), которая переносит листы стекла последовательно чеез нагревательную печь (не показаа) к блоку охлаждения в котором располагается устройство (фиг. 1).

Каждый лист поочереди быстро охлаждается при опускании в псевдоожиженный в газе слой измельченного материала, который находится в невозмущенном, равномерно расширенном 15 состоянии псевдоожижения, и содержится в ванне 3, имеющей прямоугольное горизонтальное сечение. Измельченный материал, который формирует псевдоожиженный слой, представляет 20 собой инертный огнеупорный материал, например -глинозем с размером частиц в интервале 20-160 мкм при среднем размере части около 60 мкм.

Под нижней частью ванны 3 Резервуара расположены средства подачи газа в дно ванны — нагнетательная камера 4, в которую подается ожижающий газ, обычно воздух, что осуществляется под давлением при подаче через патрубок 5. По всему основанию ванны 3 между самим резервуаром и нагнетательной камерой 4 проходит микропористая мембрана 6. Кромки мембраны 6 зажаты между фланцами 7, проходящими по верхней части нагнетательной камеры. Иембрана состоит из множества слоев прочной микропористой бумаги, которые уложены на перфорированную стальную пластину, имеющую регулярное распределение 40 отверстий, просверленных в пластине.

На верхнюю часть бумаги уложена тканая проволочная сетка, например сетка из нержавеющей стали. На однородной микропористой мембране воз- 45 никает значительный перепад давлений, который может превышать 60% нагнетательного давления. Это обеспечивает однородное распределение ожижающего газа, протекающего вверх ® через верхнюю поверхность мембраны в ванну 3. Высокий перепад давления на мембране делает возможным с по-. мощью управления нагнетательным давлением в камере 4 чувствительное регулирование скорости направленного вверх потока газа через измельченный материал, Измельченный материал, в этом примере -глинозем, находится в невозмущеином, равномерно расширенном состоянии псевдоожижения, Щ при таком контроле нагнетательного давления, чтобы скорость газа через слой располагалась между скоростью, соответствующей минимальному псевдо-ф ожижению, и скоростью, соответствую- 65 щей максимальному расширению слоя, в котором поддерживается псевдоожижение плотной фазы. Таким образом, измельченный материал в ванне 3 легко поддерживается в невозмущенном, равномерно расширенном состоянии псевдоожижения, которое дает значительный положительный эффект при создании требуемых напряжений в стекле и одновременном существенном устранении брака листового стекла в результате его разрушения s слое.

Температура псевдоожиженного слоя в ванне 3 регулируется теплообменом с измельченным материалом в области псевдоожиженного слоя вокруг стенок ванны с тем, чтобы центральная часть псевдоожиженного слоя оставалась свободной, то есть в той его части, в которую погружаются нагретые листы 1. стекла. Глубина слоя в ванне 3 достаточна для достижения полного погружения всех обычных габаритов листовбго стекла, используемых для закалки при разрезании и изгибании листов до размеров и форм ветровых стекол автомобилей. Кроме того, прямоугольное горизонтальное сечение ванны, достаточно для размещения всех габаритов и профилей листового стекла, предназначенного для закалки.

Холодильники представляют собой множество пакетов вертикальных охлаждающих труб, которые установлены в ванне 3 вблизи внутренних поверхностей стенок. Каждый пакет охлаждающих труб состоит иэ ряда вертикальных труб 8, которые соединены последовательно с помощью U-образных концевых соединителей 9. Трубы крепятся к боковым стенкам ванны с помощью крепежных скоб (не показаны).

Ванна 3 имеет более продольные боковые стенки 10 и 11 и торцовые стенки 12 и 13. Пакет вертикальных охлаждающих труб 8, установленный вдоль внутренней части стенки 11, снабжается охлаждающей водой с одного конца через вводную трубу 14.

Этот пакет труб соединен последовательно с аналогичным пакетом вертикальных охлаждающих труб вблизи торцовой стенки 12, а выпускная трубка

15 для охлаждающей воды отводит ее от дальнего конца стенки 12 в положение, расположенное вблизи впускной трубы 14. Аналогично, охлаждающая вода подается через впускную трубу

16 к одному концу пакета вертикальных охлаждающих труб вблизи торцовой стенки 13 и этот пакет последовательно соединен с пакетом охлаждающих труб, смонтированных вблизи торцовой стенки 10. Выпускная труба 17 проходит вдоль верхней части ванны вблизи стенки 10 от дальнего конца этой стенки к положению вблизи впускной трубы 16. Течение охлаждающей воды через пакеты вертикальных ох-, 843729

5 (О

15 лаждающих труб, которые соответственно расположены вблизи стенок ван ны, может эффективно регулироваться из положения, прилегакицего к одному из торцов ванны.

Для обеспечения локального перемешивания предусмотрен патрубок 18 подачи газа, расположенный нижней частью. каждого пакета.. Патрубок 18 приварен к концевым удлинителям 9

s нижней части пакета вертикальных охлаждающих труб 8. Газоподающая вводная труба 19 соединена с патрубком 18 и проходит вверх через верхнюю часть. резервуара. Кроме того, предусмотрены вертикально отходящие воздуховыводящие ответвления

20, размещенные вдоль патрубка 18.

Каждое ответвление 20 снабжено куполообразным колпачком 21 из проницаемого материала. Ответвления 20 располагаются в свободных пространствах между. охлаждающими трубами в нижней части ванны 3. В альтернативе каждое из выпускных ответвлений, может быть двойным выпуском, ймеющим два куполообразных колпачка 21, которые отнесены .на расстояние в каждой стороне охлаждающих труб для обеспечения большей однородности направленного вверх пробулькивания по обеим сторонам охлаждающих труб.

Патрубок 18 проходит непосредственно вокруг нижней части резервуара под всеми пакетами вертикальных охлаждающих труб и дальний конец патрубка 18, который возвращается назад вблизй воэдухоподающей трубы

19, выполнен закрытым. Через впускную трубу 19 под давлением подается псевдоожижающий газ (обычно воздух) и воздух интенсивно пробулькивает через проницаемые колпачки 21, поскольку он подается с расходом, требуемым для перемешивания измельченного материала непосредственно вокруг области, прилегающей к боковым стенкам ванны.

Ванна 3 снабжена крышкой 22 (в открытом положении на фиг. 1-3), Закрытое положение крышки показано на фиг. 2 позицией 23. Эта крышка обычно закрыта в течение интервала времени между удалением одного обработанного .листа стекла из псевдоожижеиного слоя и опусканием следующего листа стекла, предназначенного для обработкй в слое. Крышка 22 крепится с помощью петлевых пластин

24, которые-прикреплены к оси 25, поддерживаемой в подвесках 26, которые установлены на несущей балочной системе 27, крепящейся на массивном основании 28.

Крышка 22 поднимается и опускается с помощью цилиндра 29, установлен ного на одном конце несущей балочной системы 27. Своим нижним концом цилиндр 29 поворачивается на пово20

65 ротном штифте 30, предусмотренном в скобе 31, которая крепится к основанию 28. Поршневой шток 32, выходящий иэ цилиндра 29, имеет на конце. вилку 33, которая соединена с помощью поворотного штифта с рычагом 34, крепящимся и петлевой пластине 24 на одной стороне крышки.

РегуЛирование подачи гидравлической жидкости известным путем в цилиндр

29 обеспечивает подъем и опускание крышки. Пружинный двигатель 35, подсоединенный к одному торцу оси 25, нормально удерживает крьцаку 22 в ее закрытом положении 23 и цилиндр работает в противодействии этому пружинному двигателю при подъеме крышки.

Тепло отводится из верхней части псевдоожиженного слоя за счет циркуляции охлаждающей текучей среды по замкнутой .траектории с обеспечением теплообмена с верхней частью в целом, тогда как перемешивание газом псевдоожиженного материала в верхней части слоя ведет к одновременному поддерживанию невозмущенного состояния псевдоожижения в нижней части слоя. Это достигается за счет применения холодильников в виде решетки охлаждающих труб, укрепленных под крышкой 22 и предназначенных для опускания в верхнюю часть реэервуара во время опускания крышки на резервуар. Решетка охлаждающих труб разделена на три группы 36-38 и каждая группа состоит из пакета по пятнадцать труб, каждая из которых имеет свернутую форму. Группа 36 (фиг. 3 н 4) состоит из трубок 39, которые имеют шахматное расположение в этой группе. На одной стороне крышки 22 (фиг. 3) предусмотрены две вводные трубы 40 и 41 для охлаждающей воды, которые собтветственно снабжают soдой вводные коллекторы 42 и 43, установленные в блоке 44 под крышкой.

Один конец каждой из свернутых труб

39 соединен с одним из вводных коллекторов 42 и 43 (фиг. 4). В блоке

45 размещены соответствующие выпускные коллекторы для воды, соединенные с другими концами труб 39 группы 36 и эти коллекторы в блоке 45 соединены с коллекторами ввода воды (a блоке 46, с которыми соединены вводные концы свернутых охлаждающих труб 47 следующей группы 37 охлаждающих труб. Трубы 47 выполнены точ но так же, как и трубы 39 группы 36.

Трубы 47 соединены прследовательно с трубами 48, которые также выполнены аналогично трубам 39., Дальние концы труб 48 соединены через коллекторы в блоке 49 с выпускными трубами 50 и 51 охлаждающей воды. Таким путем течение охлаждающей воды обеспечивается по всей решетке ох843729

8 лаждающих труб, смонтированных под крышкой.

Газоподающие трубы 52 крепятся ,под группами 36-38 охлаждающих труб

39, 47 и 48. Каждый узел газоподающих труб включает вводной коллектор

53, который питает все гаэоподающие трубы 52, имеющие ответвления

54 с проницаемыми куполообразными колпачками 55, установленными в пространствах между нижними частями свернутых охлаждающих труб. Выпускные ответвления 54 с их проницаемыми колпачками 55 распределены по всей области нижней части каждой группы охлаждающих труб решетки.

Когда лист стекла погружают в псевдоожиженный слой, верхняя часть псевдоожиженного слоя. получает больше тепла из стекла, чем нижняя часть слоя. После завершения охлаждения листа стекла в слое и его подъеме из слоя крышку 22 опускают в ее положение 23 при задействовании цилиндра 29 и прн опускании крышки в верхнюю часть ванны вставляется решетка охлаждающих труб, образованная группами 36-38. Эта решетка охлаждающих труб располагается между пакетами охлаждающих труб 8, которые проходлт по внутренней части боковых стенок ванны 3. Одновременно с проведением перемешивания слоя вокруг боковых стенок к вводным коллекторам 53 подается газ, так что вся верхняя часть слоя оказывается в состоянии перемешивания для облегчения охлаждения за счет теплообмена с охлаждающими трубами 39, 47 и 48. Невозмущенное состояние псевдоожижения в нижней части слоя оказывается неизменным и.после отключения подачи газа в коллекторы

53 и во вводную трубу 19 невозмущенное состояние слоя в целом вновь восстанавливается непосредственно перед подъемом крышки 22, который выводит решетку охлаждающих труб иэ верхней части слоя.

Верхняя часть слоя в результате поддерживается при определенной температуре в состоянии, готовом к приему следующего нагретого листа стекла, предназначенного для упрочнения, и опускаемого в псевдоожиженный,слой.

Использование решетки охлаждающих труб под крышкой 22 не являет-: ся существенным признаком, но это

1 способствует ускорению работы процесса при, массовом производстве, сокращая время между операциями упрочнения последовательно идущих листов °

Желательно устанавливать каждую иэ гаэоподающих труб практически горизонтально с тем, чтобы избежать переноса псевдоожиженного газа между различными местоположениями в псевдоожиженном слое по газоподающим трубам при отключении подачи гаэа.

В альтернативном варианте исполнения газоподающих патрубков 18 или

52, в которых устраняется склонность переноса газа по трубам иэ одной части псевдоожиженного слоя в другую (фиг. 6 и 7), который показан как модификатор одного из газоподающих патрубков 18, последний имеет последовательность воздуховыводных отверстий 56 вдоль верхней части тру.— бы,.имеющих диаметр 1,5 мм и размещенных с интервалами 50 мм. Патру15 .бок 18 обернут шестью витками микропористой бумаги 57, которая приблизительно в пять раз толще бумаги, используемой при построении мембраны б в нижней части псевдоожиженного слоя и имеющей более высокую про20 ницаемость, чем бумага мембраны 6.

Внешняя труба 58 расположена поверх бумаги 57 и в ней предусмотрен ряд двойных выпускных прорезей 59, выполненных вдоль верхней части тру25 бы 58. Концы слоев бумаги герметизированы эпоксидной смолой и силико" новой резиной (позиция 60). Эти уплотнения отходят от концов внешней трубы 58 к воздухоподающему патруб30 ку 18

Подаваемый через патрубок 18 газ, равномерно распределяется при прохождении через витки бумаги 57 и

4выходит через двойные выпускные прорези 59 во внешней трубе 58 с обеспечением однородного пробулькивания псевдоожиженного измельченного материала в области охлаждающих труб, Прилегающих к боковым стенкам резервуара. Благодаря низкой проницае40 мости витков бумаги 57 предотвращается поступление газа в подающем патрубке 18 из псевдоожиженного слоя.

Это устраняет ложную подпитку газа через гаэоподающие патрубки 18 в

45 псевдоожиженном слое. Газоподающие трубы 52 на крышке выполнены и работают тем же путем.

Усиление интенсивности охлаждения может .быть обеспечено за счет увели50 чения числа вертикальных охлаждающих труб 8, которые смонтированы вблизи боковых стенок ванны. Это может быть лучше всего сделано усилением одиночных пакетов охлаждающих патрубков 8, одним или большим числом пакетов охлаждающих труб, установленных параллельно вблизи боковых стенок ванны 3 Это ведет к получению двух или даже трех рядов вертикальных охлаждающих труб вблизи

60 .каждой боковой стенки ванны, содержащей псевдоожиженный слой. При этом сохраняется достаточное пространство для погружения предназначенного для обработки листа стекла в цент65 ральную часть слоя.

843729

10

Формула изобретеНия

5. Устройство по и. 4, о т л и ч а ю щ е е с я -тем, что ванна снаб40 жена крышкой, а холодильники закреплены на ней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство .СССР

45 9 413355, кл. F 27 В 15/00, 1971

{прототип).

В одном из таких исполнений предусматривается двойной пакет охлаждающих труб 8, смонтированных вбли.зи боковых стенок ванны. Каждый иэ пакетов охлаждающих труб .8 имеет форму (фиг. 3) и вблизи каждой боковой стенки ванны, внутренний пакет труб установлен с шахматным смещением на половину шага относительно внешнего пакета труб. Каждый пакет может быть снабжен своим собственным . газоподающим патрубком.

Полная площадь поверхности охлаж-. дения двойного пакета охлаждающих труб составляет приблизительно

12 кв . м. Каждая из труб имеет наружный диаметр 22 мм и полная длина охлаждающих труб составляет 100 мм.

Расход охлаждающей воды через трубы составляет 60 л/мин. В газоподающие трубы воздух подается под давлением

69 х 10 Н/м . При цикле. Упрочнения последовательно идущих листов стекла, составляющем 6.0 с, газоподающие патрубки работают в течение 40 с и отключаются на 20 с. Время погруже; ния каждого листа стекла в псевдоожиженный слой составляет 8 с, на которые приводится середина 20-секундного периода, в течение которого подача газа в трубы 18 прекращена.

При упрочнении листов стекла толщиной 2,3 мм и полном габаритном размере 1,5 х 0,66 мм, средней тем 2 пературе стекла в момент поступления в псевдоожиженный слой около

650ОС, из слоя требуется отвести

55 квт энергии для поддержания температуры слоя на 85ОС в случае. закалки последовательности листов стекла (по одному — каждые 60 с), Подобная интенсивность охлаждения достигается при подъеме температуры охлаждающей воды с 9 С на вводе до 22ОС вЂ” на выводе.

Интенсивность теплообмена с измельченным материалом псевдоожиженного слоя контролируется регулированием интенсивности подачи охлаждающей воды через охлаждающие трубы, расположенные. вокруг боковых стенок ванны и прикрепленные к крышке, а также регулированием интенсивности подачи перемешивающего воздуха в газоподающую трубу 19 и во вводные коллекторы 53 газоподающего приспособления, крепящегося к решетке охлаждающих труб под крышкой.

1. Способ закалки стеклоизделий путем последовательного нагрева и

t5 охлаждения в псевдоожиженном слое дисперсного материала, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества стеклоиэделий, перед погружением последних дисперсный

20 материал по крайней мере в одной зоне охлаждают и перемешивают газом.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что между погружением изделий тепло отводят из верхней зоны слоя и в нее подают газ.

3. Уетройство для осуществления . способа по п. 1, содержащее нагревательную печь, ванну с дисперсным материалом и средства подачи газа

О.в дно ванны, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено холодильниками с патрубками подачи газа.

4. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что холодильники установлены в верхней части ванны, а патрубки подачи газа расположены в нижней части холодильников.

843729

v-v (Риг. 6

Vll - чП

ВНИИПИ Закя е 5 198/89 Тираж 520 Подписное

Филиал ППП Патент ;г.Ужгород,ул.Проектная,4