Конвекционный способ нагревания листов стекла посредством сжатого воздуха в сочетании с нагретым воздухом печи

Изобретение относится к полуконвективной принудительной пневматической системе для нагревания листов стекла. Технический результат заключается в создании сопел, которые втягивают раскаленный воздух из печи, смешивают его со сжатым воздухом и выдувают горячую смесь на стекло. Печь включает в себя нагревательную камеру; продольный конвейер, проходящий через нагревательную камеру; источник сжатого воздуха; множество пневматических трубок, ориентированных параллельно конвейеру. Каждая из вышеупомянутых трубок соединена с источником сжатого воздуха, трубки имеют серию расположенных на равном расстоянии сопел, вмонтированных в них. Каждое из сопел имеет верхний вход для впуска нагретого печного воздуха, отверстие в боковой стенке для впуска сжатого воздуха, смесительную камеру для смешивания сжатого воздуха с печным воздухом с образованием горячей смеси, и нижний выход для выпускания смеси на листы в печной камере. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Данное изобретение относится к полуконвективной принудительной пневматической системе и способу нагревания листов стекла для последующей обработки. Более подробно, система и способ по данному изобретению используются для нагревания листов стекла с покрытием низкой излучающей способности (low «e» glass) до закалки и после закалки этих листов. Изобретение включает в себя новые и улучшенные сопла для подачи горячей смеси сжатого воздуха и нагретого печного воздуха к листу стекла внутри печи.

В патенте US 5591734 от 14 сентября 1999 года, приведенном в качестве ссылки, описана полуконвективная принудительная пневматическая система для закалки листов стекла с низкоизлучающим покрытием, в которой воздушные коллекторы расположены внутри печи по направлению обдувания листов стекла. Эти коллекторы имеют небольшие отверстия, позволяющие сжатому воздуху обдувать листы стекла, способствуя процессу нагревания. Воздух, воздействующий на стекло, имеет температуру около 426°C. Лист стекла должен быть нагрет до 634°C, чтобы его можно было закалить. Таким образом, конвекционная система должна выключаться, когда лист стекла достигает температуры 426°C. Если воздух продолжает воздействовать слишком долго, лист стекла, выходящий из печи, становится слишком холодным и разрушается. Стеклянный лист вынужден достигнуть заключительной температуры процесса около 634°C посредством инфракрасного излучения. Это самый медленный способ переноса тепла для листов low «e» glass, и это увеличивает длительность цикла нагревания.

Задача настоящего изобретения заключается в создании усовершенствованных и улучшенных сопел, которые вытягивают раскаленный воздух из печи, смешивают его со сжатым воздухом, формируя горячую смесь, и выдувают ее на стеклянные листы. На каждый кубический фут сжатого воздуха, поступающего в сопло, приходятся два (2) кубических фута печного воздуха, втягиваемого в сопло. Это позволяет конвекционной системе использоваться на протяжении всего цикла, что приводит к меньшему времени цикла, особенно для стекол с низкоизлучающим покрытием. Кроме того, больший объем воздуха, проходящий через топку, создает более мощные конвекционные потоки, которые увеличивают показатель конвективного переноса тепла и способствуют лучшему времени цикла и более высокому качеству стеклянного листа.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:

на Фиг.1 изображен боковой профиль сборной трубы сжатого воздуха со вставленными в нее соплами и с кронштейнами для подвешивания трубы под потолком печи;

на Фиг.2 изображен вид снизу схемы на Фиг.1;

на Фиг.3 изображен профиль трубки подачи сжатого воздуха с Фиг.1;

на Фиг.4 - увеличенный детальный вид области, отмеченной цифрой 4 на Фиг.3;

на Фиг.5 - увеличенный вид бокового профиля части трубы и сопел, показанных на Фиг.1;

на Фиг.5а изображен вид торца Фиг.5 при взгляде на Фиг.5 слева;

на Фиг.5b - вид сверху одного из сопел на Фиг.5;

на Фиг.6 - вид снизу чертежа на Фиг.5;

на Фиг.7 - вид сзади профиля сопла из Фиг.5;

на Фиг.8 - вид спереди профиля сопла из Фиг.7;

на Фиг.9 - вид бокового профиля валиков, трубок, сопел, зажимов, кронштейнов и трубок подачи сжатого воздуха внутри печи;

на Фиг.10 - вид сверху трубок и сопел в печи;

на Фиг.11 показана схема расположения системы всасывания, включая воздушный резервуар, трубки подачи воздуха, распределительные трубки и сопла;

на Фиг.12a показан боковой профиль фланца трубы;

на Фиг.12b показан лицевой профиль фланца, показанного на Фиг.12a при взгляде слева на Фиг.12a;

на Фиг.12c показан лицевой профиль противоположной стороны фланца при взгляде справа на Фиг.12a.

На Фиг.7 показан вид сзади профиля сопла 21, а на Фиг.8 показан вид спереди сопла 21. Сжатый воздух поступает в сопло 21 через отверстие 23, и печной воздух втягивается в сопло через верхний вход 25, затем сжатый воздух и печной воздух смешиваются в смесителе 26 в нижней части сопла 21, образуя горячую воздушную смесь. Смесь сжатого и печного воздуха выдувается через нижний выход 27 на лист стекла S, нагревая его для дальнейших процессов, таких как закалка.

Отверстие 23 выполнено под углом, оптимизированным к 30° для простоты изготовления, но оно может быть сделано и под другим углом. Диаметр отверстия 0,08 мм, так что частицы, формирующиеся внутри системы подачи сжатого воздуха, могут проходить сквозь эти отверстия. Диаметр отверстия может быть изменен при необходимости или по желанию.

Верхний вход 25 сужен внутрь раструбом 29 для более легкого всасывания печного воздуха в сопло 21.

Нижний выход 27 сужен внутрь в виде внешнего конического сужения 30 сопла 21.

На виде сбоку на Фиг.5 и на виде снизу на Фиг.6 показаны воздушные усилительные сопла 21, вставленные в коллектор или трубу 31, подающие сжатый воздух к соплам 21. На Фиг.5b показано расположение отверстия 23 в сопле 21 по отношению к трубопроводу с ответвлениями 31. Отверстие 23 направлено на противоположную стенку, так что поток частиц не может напрямую вдуваться в отверстие 23 и блокировать его.

На Фиг.5 показан боковой профиль трубопровода с ответвлениями 31 с соплами 21, вставленными в него.

На Фиг.6 показан вид снизу Фиг.5 трубопровода с ответвлениями 31 с соплами 21.

Число сопел 21 на трубопроводе с ответвлениями 31 может меняться в соответствии с длиной трубопровода с ответвлениями 31. Обычно сопла 21 расположены с межцентровым расстоянием 30 см.

На Фиг.1 и 2 показана компоновка пневматической системы со сжатым воздухом, поступающим в центр трубки 35 между переходными трубками 35a и 35b через подающую сжатый воздух трубку 33.

Трубки 35a и 35b поддерживаются кронштейнами 37, которые подвешиваются под потолком печи.

Устройство сжатого воздуха содержит две (2) трубки в три четверти дюйма 35a и 35b с соплами 21, вставленными в них, центральный тройник 33 для подачи сжатого воздуха и фланцы 39 для соединения поперечной детали 33a тройника 33 с трубками 35a и 35b. Фланцы 39 используются, чтобы после того, как трубки 35a и 35b нагреются, их можно было разъединить и почистить, что может быть сделано раз в году.

Трубки 35a, 35b выполнены из специальной нержавеющей стали 310, которая выделяет мало окалины в диапазоне закалки стекловой печи.

На Фиг.12a, 12b, 12c детально показаны фланцы 39, которые используются для соединения трубок 35a, 35b с поперечной деталью 33а тройника для сжатого воздуха 33.

Тройник 33 подает сжатый воздух в трубки 35a, 35b и в сопла 21.

Кронштейны 37 поддерживают трубки 35a, 35b под потолком печи.

На Фиг.9, 10, 11 показаны схемы расположения системы всасывания для представляемой супер «е» системы всасывания. Следует отметить, что, как и в патенте №5951734, трубки 35a, 35b расположены в направлении движения стеклянного листа и перпендикулярны валикам 41 в печи 43.

Сжатый воздух поступает в печь 43 через распределительную трубу подачи сжатого воздуха 33 и трубки 35a, 35b; затем через некоторое время он проходит сквозь печь 43 и достигает сопла 21, имея температуру около 426°C; после чего он смешивается с более горячим воздухом печи, имеющим температуру примерно 676°C-704°C, в смесь, которая доставляется соплами 21 к стеклянному листу S при температуре около 690°C.

Стеклянный лист S перемещается назад и вперед внутри печи 43, пока не достигнет желаемой температуры для закалки.

Полуконвективная принудительная пневматическая система для нагревания листов стекла содержит нагревательную камеру 43a в печи 43; продольный конвейер 43b, проходящий через нагревательную камеру 43a; источник сжатого воздуха 43; множество продольно расположенных пневматических трубок 35 внутри камеры 43a; каждая из трубок 35 подсоединена к источнику сжатого воздуха; каждая из трубок 35 расположена параллельно длине продольного конвейера 43b; трубки 35 имеют серию расположенных на одинаковом расстоянии сопел 21, вмонтированных в них, сопла 21 расположены на расстоянии примерно 30 см друг от друга; распределительную трубу 33, соединяющую источник сжатого воздуха 45 с трубками 35; каждое из сопел 21 имеет верхний вход 25, служащий для впуска нагретого печного воздуха; боковое отверстие 23 для впуска сжатого воздуха; смесительную камеру 21a между отверстием 23 и нижним выходом 27 для смешивания сжатого и печного воздуха в горячую смесь, и нижний выход 27 для выпускания смеси на листы S в печной камере 43a.

1. Сопло для подачи смеси сжатого воздуха и нагретого печного воздуха на стеклянный лист внутри печи, содержащее:

трубку, имеющую осевую линию и боковую стенку,

причем трубка имеет внутреннюю верхнюю часть, образующую воздухоприемник для поглощения нагретого печного воздуха из печи,

отверстие в боковой стенке трубки, формирующее впускное отверстие боковой стенки для поступления сжатого воздуха,

смесительную камеру в трубке, расположенную ниже впускного отверстия для сжатого воздуха, предназначенную для смешивания сжатого воздуха с печным воздухом в трубке, в результате чего образуется смесь печного воздуха и сжатого воздуха с температурой выше температуры сжатого воздуха, и

выходное отверстие в нижней части трубки, из которого смесь выдувается на лист стекла.

2. Сопло по п.1, в котором указанное отверстие в боковой стенке трубки расположено под углом 30° к осевой линии для получения всасывающей силы, создаваемой при смешивании, для втягивания печного воздуха в верхнее входное отверстие, при этом выходное отверстие выполнено в виде конуса на внешней поверхности трубки, сужающегося к выходному отверстию.

3. Сопло по п.1, которое содержит средства в виде сопла и трубки подачи сжатого воздуха к соплу для нагревания стеклянного листа примерно до 634°С для подготовки листа стекла к закалке.

4. Полуконвективный принудительный пневматический способ нагревания листов стекла, использующий смесь сжатого воздуха в сочетании с нагретым печным воздухом, включающий в себя этапы, на которых осуществляют:

прохождение серии стеклянных листов через печь, содержащую нагретый печной воздух,

нагревание воздуха в печи с помощью излучения,

поступление сжатого воздуха в сопло в печи,

втягивание нагретого печного воздуха в сопло,

смешивание сжатого воздуха с нагретым печным воздухом в сопле с формированием нагретой воздушной смеси,

выдувание нагретой воздушной смеси из сопла на стеклянный лист, движущийся сквозь печь, для придания ему температуры, подходящей для закалки,

и закалку стеклянного листа.

5. Способ по п.4, в котором на каждый кубический фут сжатого воздуха, поступающего в сопло, используют два (2) кубических фута втягиваемого печного воздуха.

6. Способ по п.4, включающий этапы, на которых нагревают печной воздух примерно до 676°С, подают сжатый воздух внутрь печи в трубку подачи с температурой около 38°С и нагревают сжатый воздух печным воздухом примерно до 426°С к моменту достижения сжатым воздухом сопел, и осуществляют подачу смеси с температурой около 634°С на лист стекла.

7. Пневматический узел для подачи сжатого воздуха к соплам в печи, содержащий:

две трубки, каждая с серией расположенных на одинаковом расстоянии сопел, проходящих сквозь них,

две трубки, расположенные на одной линии друг относительно друга, с внутренними концами трубок, выполненными раздельно,

центральный тройник для подачи сжатого воздуха к трубкам, причем центральный тройник имеет стержень и поперечную деталь,

фланцы на концах поперечной детали, при этом фланцы внутренних концов трубок соединены с фланцами поперечной детали, в результате чего, после того как трубки накалятся, их можно разобрать, отсоединив фланцы, для их чистки.

8. Полуконвективная принудительная пневматическая система для нагревания листов стекла, содержащая:

нагревательную камеру в печи,

продольный конвейер, проходящий через нагревательную камеру,

источник сжатого воздуха, множество продольно расположенных внутри камеры пневматических трубок, причем каждая из вышеупомянутых трубок соединена с источником сжатого воздуха и ориентирована параллельно длине продольного конвейера, трубки имеют серию расположенных на равном расстоянии сопел, вмонтированных в них,

распределительную трубу, соединяющую источник сжатого воздуха с трубками, при этом каждое из сопел имеет верхний вход для впуска нагретого печного воздуха, отверстие в боковой стенке для впуска сжатого воздуха, смесительную камеру для смешивания сжатого воздуха с печным воздухом с образованием горячей смеси и нижний выход для выпускания смеси на листы в печной камере.