Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki cieplnej szkla, a w szczególnosci hartowonlia wyrobów szklanych, np. plaskich lub wygietych plyt szklanych. Hartowane plyty szklane znajdujq zastosowanie jako szyby przednie w pojazdach samochodowych lub jako jedna z warstw tych szyb. Stosowane sq one równiez w swiatlach bocznych lub tylnych w pojazdach samochodowych, w zespolach szyb przednich, w samolotach lub lokomotywach, do konstrukcji okien na statkach lub do konstrukcji ar¬ chitektonicznych. Sposób hartowania, bedacy przedmio¬ tem wynalazku, mozna takze stosowac do innych ga¬ tunków wyrobów ze szkla, np. dmuchanych lub wytla¬ czanych.Maksymalna wytrzymalosc na rozciaganie wyrobów ze szkla mozna powiekszyc za pomoca hartowania, podczas którego szklo jest ogrzewane do temperatury zblizone} do temperatury imielknlitenlia, o nastepnie jego powierz¬ chnie sa szybko chlodzone w celu wywolania róznicy temperatur wzdluz grubosci plyty szklanej. Wspomniana róznica temperatur podtrzymywana jest do chwili ochlo¬ dzenia szkla ponizej temperatury zanikania naprezen.Skutkiem tego w powierzchniowych warstwach plyfty szkla¬ nej powstaja naprezenia sciskajace, przy jednoczesnym zaniku naprezen rozciagajacych w warstwach srodko¬ wych tej plyty. 10 15 20 25 Zazwyczaj hartowanie wykonywane jest za pomoca powietrza chlodzacego, kierowanego na obie powierz¬ chnie plyty szklanej. Jednakze podczas stosowania po¬ wietrza chlodzacego powstaja trudnosci z uzyskaniem wy- 30 sokiegb stopnia zahartowania, zwlaszcza podczas harto¬ wania plyt szklanych o grubosci 3 mm lub mniejszej.Próby powiekszenia stopnia zahartowania plyty szklanej poprzez zwiekszenie predkosci przeplywu powietrza chlo¬ dzacego moga spowodowac utrate optycznej jakosci plyt szklanych oraz ich znieksztalcenie spowodowane poleru¬ jacym dzialaniem powietrza.Hartowanie plyt szklanych mozna takze przeprowa¬ dzac chlodzac je w cieczy chlodzacej od temperatury zblizonej do temperatury mieknienia. Za pomoca tego sposobu uzyskuje sie wysokie naprezenia, lecz po ochlo¬ dzeniu plyta musi byc oczyszczona.Byly próby hartowania plyt szklanych przez zanurze¬ nie rozgrzanej plyty w swobodnie wydzielajacym peche¬ rzyki ladunku fluidalnym czastek stalych, np. piasku.Dotychczas sposób ten nie znalazl ekonomicznego za¬ stosowania.Zasad/niczym problemem powstajacym podczas prób zastosowania takiego ladunku do hartowania szWa jest duza lamliwosc plyt szklanych podczas ich obróbki w ladunku fluidalnym. Pekanie plyt szklanych podczas chlo¬ dzenia ich w swobodnie wydzielajacym pecherzyki la¬ dunku fluidialnym spowodowane jest przez wplyw nisz¬ czacych naprezen rozciagajacych w krawedzi natarcia plyty sziklanej, wynikajacych z nierównomiernego chlo¬ dzenia zachodzacego podczas zanurzania krawedzi na¬ tarcia w ladunek czastek znajdujacych sie w stanie wy¬ dzielania pecherzyków lub fluidyzacji skupionej.Straty plyt szklanych spowodowane pekaniem sa szcze¬ gólnie diuze przy hartowaniu cienkich plyt, np. o gru- 1116431 3 bosci od 2,3 mm do 4 mm do wysokich wartosci napre¬ zen. Sq one tak duze, ze wytwarzanie plyt szklanych hartowanych tym sposobem, np. na szyby przednie sa¬ mochodów jest nieoplacalne. Pekanie plyt wystepuje takze podczas hartowania plyt grubszych, mp. do 8 mm.W tym przypadku rozmiar tego zjawiska nie jest tak du¬ zy, lecz tez dosyc znaczny z ekonomicznego punktu wi¬ dzenia.Ponadto stwierdzono, ze wydzielajacy pecherzyki la¬ dunek, znajdujacy sie w stanie fluidyzacji sikupiohej, dziala szkodliwie ma goraca plyte w nim zanurzona.Spowodowane to jest nieregularnymi silami dzialajacymi YTa plyte w swobodnie wydzielajacym pecherzyki ladun¬ ku. Skutkiem tego ulega zmianie zarówno ksztalt plyty jak i powiekszaja sie uszkodzenia powierzcbnli miejsco¬ we, przy czym to pierwsze zjawisko wystepuje zwlaszcza w cienkich plytach szklanych o grubosci od 2 mm do 3 mm. Takie uszkodzenia, jak zmiany ksztaltu moga utrudnic laczenie warstw, natomiast miejscowe uszko¬ dzenia powierzchni moga spowodowac niedopuszczalne zmiany wlasnosci optycznych plyty przeznaczonej na szybe lub na warstwe szyby wielowarstwowej.Hartowanie plyt szklanych mozna przeprowadzic przez chlodzenie ich w sfluidyzowanym za pomoca gazu la¬ dunku rozdrobnionego materialu, znajdujacego sie w stanie ustalonej, równomiernie rozprzestrzenionej fluidy¬ zacji jednorodnej. W chlodzonej plycie powstaja nie- oczelkiwanie naprezenia, przy jednoczesnym zmniejsze¬ niu strat, spowodowanych pekaniem zmianami ksztaltu lub uszkodzeniami powierzchni. Mozliwe jest wiec osiag¬ niecie dostatecznej, z ekonomicznego punktu widzenia, wydajnosci.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu obróbki cieplnej szkla, podczas której styka siie ono ze sfluidy¬ zowanym za pomoca gazu rozdrobnionym materialem, znajdujacym sie w stanie ustalonej, równomiernie roz¬ przestrzenionej fldidyzacji jednorodnej, wskutek czego dochodzi do wymliany cieRla pomiedzy powierzchniami szkla i sfluidyzowanym materialem.Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki cieplnej szkla, w sklad którego wchodzi podgrzewanie szkla do temperatury wyzszej od temperatury zanikania w nim naprezen oraz zanurzenie szkla w sfluidyzowanym za pomoca gazu ladunku materialu rozdrobnionego, który przed zanurzeniem w nim szkla znajduje sie w stanie ustalonej, równomiernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jednorodnej.W sposobie wedlug wynalazku nagrzewane szklo za¬ nurza siie do sfliridyzowanego materialu bedacego w stanie ustalonej równomiernie rozprzestrzenionej fluidy¬ zacji jednorodnej wynikajacej ze sterowania przeplywem gazu zasilajacego zloze fluidalne plynace z predkoscia 0,045—5,61 cm/s, przy czym material zloza zawiera czas¬ teczki o gestosci rzedu 0,3—3,97 g/cm3 o srednim wymia¬ rze w granicach 5—120 u,m i pojemnosci cieplnej na jednostke objetosci zloza w granicach 0,02—0,37 cal/cm3°C.Szklo sodowo-wapniowe kwarcowe o grubosci w za¬ kresie 2,3-12 mm nagrzane do temperatury 610-680°C zanurza siie w rozprzestrzenionym materiale stanowia¬ cym zloze fluidalne znajdujace sie w stanie ustalonym, którego pojemnosc cieplna na jednostke objetosci przy minimalnej fluidyzacji zawiera sie w granicach 0,02— -0,37 cal/cm3 °C oraz utrzymuje sie temperature zjo- za na poziomie 150°C.Czasteczki materialu zloza posiadaja porowata struk- 1643 4 ture, zas ich gestosc pozorna jest mniejsza ód rzeczy¬ wistej gestosci materialu, z którego zbudowane sa cza¬ steczki. Czasteczki stanowia porowate czasteczki y — tlenku glinu o srednim rozmiarze czastki 64 u,m, pozor- 5 nej gestosci 2,2 g/cm3 i pojemnosci cieplnej na jednost¬ ke objetosci zloza przy minimalnej fluidyzacji, równej 0,21 cal/cm3 °C Czastki stanowia czasteczki porowatej odmiany gli- nokrzemianu o srednim rozmiarze rzedu 60—75 |xm, po- 10 zarnej gestosci w granicach 1,21—1,22 g/cm3 i pojem¬ nosci cieplnej na jednostke objetosci zloza przy mi¬ nimalnej fluidyzacji, równej 0,11-0,19 cal/cm3 °C.Czastki stanowia czasteczki porowatego, sproszkowa¬ nego niklu o srednim rozmiarze czastki 5 u,m, pozornej 15 gestosci 2,35 g/cm3 i pojemnosoi cieplnej na jednostke objetosci zloza przy minimalnej fluidyzacji, równej 0,37 cal/cm3 °C Czastki stanowia kulki szklane o sredrtim rozmiarze rzedu 77—120 u,m, pozornej gestosci 0,38 g/cm3 i po- 20 jemnosci cieplnej na jednostke objetosci zloza przy¦ mi¬ nii ma I nej fluidyzacji, równej 0,05-0,06 cal/cm3 °C.Czastki stanowia wydrazone kulki wegla o srednim rozmiarze 48 u,m, pozornej gestosci 0,3 g/cm3 i pojem¬ nosci cieplnej na jednostke objetosci zloza przy mini- 25 malnej fluidyzacji, równej 0,02 kal/cm3 °C.Czastki stanowia czasteczki nieporowatego, sprosz¬ kowanego la-tlenku glinu o srednim rozmiarze czastki rzedu 23-54 u.m, pozornej gestosci 3,97 g/cm3 i pojem¬ nosci cieplnej na jednostke objetosci zloza przy minimal- 30 nej fluidyzacji, równej 0,32 cal/cm3 ^C.Zalecane jest utrzymywanie temperatury ladunku zlo¬ za w zakresie od 30°C do 150°C. Dobór temperatury zalezy od charakterystyki fluidyzacyjnej czastki oraz od wymaganej wielkosci naprezen w hartowanej .plycie. 35 Stosowany w wynalazku ladunek frtridalny rozdrob¬ nionego materialu, znajdujacy sie w stanie ustalonej równomiernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jednorodnej charakteryzuje predkosc przeplywu gazu przez niego oraz jego wysokosc w stanie rozprzestrzenionym. Stan 40 ustalony, równomiernie rozprzestrzenionej fluidyzacji je¬ dnorodnej istnieje pomiedzy dolna granica predkosci gazu zapoczatkowujacej fluidyzacje, to jest predkosci, przy której czastki zawisaja w równomiernie rozdziela¬ nym, plynacym ku górze gazie, a górna granica predkos- 45 ci gazu, przy której wystepuje maksymalne rozprzestrze¬ nienie ladunku przy zachowaniu powierzchni swobodnej górnej czesci tego ladunku.Górna granica predkosci gazu fluidyzujacego moze przewyzszac o pewna, niewielka wartosc predkosc, przy 50 której pierwszy, wyraznie okreslony pecherz, np. o sred¬ nicy 5 mm, pojawi sie na spokojnej powierzchni ladun¬ ku. Ta predikosc gazu okreslaja jeden lub dwa widocz¬ ne pecherze.Wyzsza predkosc- gazu wywoluje rozwijanie sie in- 55 tensywnego wydzielania pecherzy w ladunku. Na poczat¬ ku takiego wydzielania pecherzy wystepuja czesciowo zapadniecia sie ladunku i spadek jego wysokosci.Chlodzenie plyty w sfluidyzowanym za pomoca gazu ladunku, znajdujacym sie w stanie ustalonej, równo- *° miernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jednorodnej nie wywoluje w krawedzi natarcia plyty podczas wprowa¬ dzenia jej do ladunku fluidalnego zadnych, przejscio¬ wych naprezen rozciagajacych o takiej wartosci, ze mo¬ ga narazic plyte na pekniecie. Równiez charakter ladun- $5 ku pozwala na unikniecie w goracym szkle sil, które1 5 mogq wywolac pekniecie, zmiany ksztaltu plyty szklanej lub uszkodzenie jej powierzchni podczas chlodzenia.Poprzednio uwazano, ze w celu uzyskania wysokiego wspólczynnika przejmowania ciepla pomiedzy ladunkiem fluidalnym, a przedmiotem w nim zanurzonym pozadane jest utrzymywanie warunków swobodnego wydzielania pecherzy. Wskutek tego szybki i oiqgly ruch czastek przenosi cieplo pomiedzy przedmiotem a masq ladunku.Zjawisko to, tak uwazano, nie moze wystepowac w la¬ dunku znajdujacym sie w stanie ustalonym, w którym ruch czastelk jest mniejszy.Jednakze obecnie odkryto, ze pomiedzy goracym, szklanym przedmiotem a chlodniejszym ladunkiem sflui- dyzowanego rozdrobnionego materialu, znajdujacym sie w stanie ustalonym, równomiernie rozprzestrzenionym oraz majacym wybrane wlasnosci uzyskuje sie nieocze¬ kiwanie wysokie wspólczynniki przejmowania ciepla.Odkryto, ze przy goracej szklanej powierzchni, pod¬ czas studzenia jej w ladunku wystepuje pobudzenie cieplne równomiernie sfluidyzowanego materialu roz¬ drobnionego oraz wieksza predkosc nuchu i turbulencja czastek w obszarze w poblizu powierzchni plyty szklanej, niz w calej masie ladunku. Wslkutek tego szybkosc przej¬ mowania ciepla od powierzchni szklanej powieksza sie.Uwaza sie, ze czastki ogrzane wskutek przejscia w po¬ blizu powierzchni szkla, poruszaja sie dalej szybciej, od¬ dalajac sie od tej powierzchni i traca cieplo wymie¬ niajac je z powietrzem fluidyzujacym, znajdujacym sie w calej masie ladunku. ^ W sklad sposobu zalecanego przez wynalazek wcho¬ dzi iregulacja przeplywu gazu, w celu podtrzymania wspomnianego stanu ustalonego ladunku fluidalnego, polegajaca na wywolaniu wysokiego spadku cisnienia w przeplywie gazu fluidyzujacego, po drugiej stronie przepony, przez która gaz fluidyzujacy doprowadzany jest do ladunku.Zgodnie z wynalazkiem, rozdrobniony material moze skladac sie z czastek o gestosci w granicach 0,3 g/cm3 do 3,97 g/cm3 i srednich rozmiarach w granicach od 5 u,m do 120 u,m. Rodzaj materialu jest talk dobrany, zeby po sfluidyzowaniu go za pomoca gazu fluidyzacyj¬ nego, plynacego jednostajnie przez ladunek z predkos¬ cia w zakresie od 0,045 cm/s do 3,61 cm/s, znajdowal sie we wspomnianym stanie ustalonym, równomiernie rozprzestrzenionym.Przydatnosc rozdrobnionego materialu do tworzenia ladunku fluidalnego, znajdujacego sie w stanie ustalo¬ nym, równomiernie rozprzestrzenionym, stosowanego w sposobie bedacym przedmiotem wynalazku, okreslaja zarówno gestosc czastek jak i ich srednie rozmiary, przy czym obie te wartosci sa jednakowo wazne.Ogólnie biorac, odpowiednim materialem nadajacym sie do fluidyzacji za pomoca gazu fluidyzujacego, któ¬ rym jest w tym przypadku powietrze, do stanu ustalo¬ nego, równomiernie rozprzestrzenionego, w warunkach dzialania ladunku przy temperaturze pokojowej i nor¬ malnym cisnieniu, jest ten material, dla którego iloczyn liczbowy gestosci czastki w g/cm3 i sredniego rozmiaru czastki w u,m nie przewyzsza waintosci okolo 220.Stopien zahartowania plyty szlklanej, osiagany za po¬ moca sposobu bedacego przedmiotem wynalazku, za-" lezy od wspólczynnika przejmowania ciepla pomiedzy sfkiidyzowanym, rozdrobnionym materialem, a goraca plyta szklana w nim zanurzona. Jak juz opisano, na 1643 6 goracych powierzchniach szkla wystepuje pobudzenie cieplne, wskutek którego nastepuje szybkie przejmowa¬ nie ciepla z tych powierzchni. Ponadto na wielkosc wspólczynnika przejmowania ciepla wplywaja równiez 5 same wlasnosci czastek.Hartowanie plyty ze szkla sodowo-wa pniowego- kwar¬ cowego o grubosci w granicach od 2,3 mm do 12 mm w sposobie wedlug wynalazku prowadzi sie poprzez ogrzewanie szkla do temperatury w granicach od 610°C 10 do 680°C, które zanurza sie w ladunku fluidalnym, znaj¬ dujacym sie w stanie ustalonym którego pojemnosc; cieplna na jednostke objetosci ladunku przy minimalnej fluidyzacji wynosi od 0,02 cal/cm3 °C do 0,37 cal/cm3 °C oraz utrzymanie tego ladunku fluidalnego w tempera- 15 turze do 150°C, w celu wywolania w szkle srednich na¬ prezen wewnetrznych w granicach od 22 MN/m2 do 115MN/m2.Maksymalna wartosc przecietnego, wewnetrznego na¬ prezenia rozciagajacego, które mozna osiagnac, jest za- 20 lezna od grubosci szkla i od wspólczynnika przejmowa¬ nia ciepla. Wybór odpowiedniego materialu zapewnia odpowiednia wartosc wspólczynnika przejmowania cie¬ pla pozwalajaca wytworzyc hartowane plyty szklane, ma¬ jace wewnetrzne naprezenia rozciagajace o tak wyso- 25 kich wartosciach, jak: 40 MN/m2 w szkle o grubosci 2 mm, 50 MN/m2 w szkle o grubosci 3 nim oraz 104 MN/m2 w szkle o grubosci 12 mm. Mozliwe jest osiagniecie nawet jeszcze wyzszych wewnetrznych na¬ prezen rozciagajacych, co^pokazano w kilku ponizszych przykladach.Wynalazek obejmuje takze sposób hartowania szkla w sklad którego wchodzi ogrzewanie szkla oraz zanu¬ rzanie go do ladunku fluidalnego czastek o budowie „ porowatej, wskutek czego pozorna ich gestosc jest mniej¬ sza niz rzeczywista gestosc materialu tworzacego te czastki, przy czym czastki te stanowia sfluidyzowany za pomoca gazu lodunek, znajdujacy sie w stanie ustalo¬ nej, równomiernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jedno- 40 rodnej.Material czastek oraz temperatura ladunku sa tak do¬ brane, ze wspólczynnik przejmowania ciepla ladunku fluidalnego jest wystarczajacy do wywolania wymaga¬ nych naprezen hartowniczych w szkle, podczas chlodze- 45 nia go w ladunku.Zastosowanie czastek o budowie porowatej pozwala dobierac material na czastki pod katem otrzymania la¬ dunku fluidalnego majacego dostatecznie duza pojem¬ nosc cieplna na jednostke objetosci przy minimalnej 50 fluidyzacji, co pozwala na wytworzenie duzych naprezen hartowniczych w szkle, przy jednoczesnym uniknieciu trudnosci zwiazanych z utrzymaniem takiego materialu w stanie ustalonej, równomiernie rozprzestrzenionej flui¬ dyzacji jednorodnej. 55 Wielkosc naprezen hartowniczych wytworzonych w szlkle przy zastosowaniu ladunku fluidalnego zawieraja¬ cego czastki o budowie porowatej moze byc regulowa¬ na poprzez dobór gestosci czastki. Stosujac czastki o malej gestosci i specjalnych rozmiarach uzyskuje sie 60 niska wartosc naprezen hartowniczych w szkle. Wartosc wytworzonych naprezen hartowniczych powieksza sie wraz z gestoscia czastki do wartosci maksymalnej przy maksymalnej gestosci o takim rozmiarze, przy którym sa one nadal sfluidyzowane we wspomnianym stanie G5 ustalonym.1 7 . Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykla¬ dach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia schematycznie pionowy przekrój przez urzadzenie, przeznaczone do stosowania sposobu, bedacego przed¬ miotem wynalazku, fig. 2 szczególowo czesc przekroju z fig. 1 i fig. 3 wylkres obrazujacy charakterystyke sflui- dyzowanego za pomoca gazu ladunku, znajdujacego sie w stanie ustalonej, równomiernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jednorodnej.Na figurze 1 pokazano pionowy piec hartowniczy 1 ze scianami bocznymi 2 i sklepieniem 3. Sciany bocz¬ ne 2 i sklepienie 3 wykonane sa ze zwyklego materialu ogniotrwalego. Piec stoi na plycie dennej 5, w której znajduje sie szczelina 4. Szczelina 4 zamykana jest w znany sposób zaluzja, nie pokazana na rysunku.Poddawana zginaniu, a nastepnie hartowana plyta szklana 6 zawieszona jest w pieou 1 w kleszczach 7, zacisniejtych na jej górnym obrzezu. Kleszcze 7 zaciska¬ ja sie na plycie pod wplywem jej ciezaru. Sa one przy¬ mocowane do preta 8, zawieszonego na konwencjonal¬ nym podnosniku, nie pokazanym. Podnosnik porusza sie na pionowych prowadnicach szynowych 9 biegnacych w dól pieca, pozwalajac tym samym na opuszczanie i podnoszenie preta 8.Po obu stronach drogi, po której porusza sie plyta szklana 6 w komorze 12 umieszczone sa matryce 10 i 11 do giecia. Komora 12 ogrzewana jest goracym gazem wplywajacym przez ikanaly 12a. Wnetrze komory 12 i matryc 10 i 11 utrzymywane jest w tej samej tempe¬ raturze, jaka ma goraca plyta szklana 6 podczas wpro¬ wadzania jej do. komory 12.Maftryca 10 jest stala matryca górna, zamocowana na suwadle 13. Czolowa powierzchnia matrycy 10 jest wy¬ gieta, w celu nadawanlia plycie szklanej odpowiedniej krzywizny. Matryca 11 jest pierscieniowa matryca dolna, podtrzymywana na rozporkach 14, umocowanych do ply¬ ty tylnej 15, osadzonej na suwaku 16. Krzywizna korpusu matrycy 11 jest dopasowana dp krzywizny czola ma¬ trycy 10.W dól komory 12, po obu stronach [patryc gnacych biegna szyny prowadzace 9, dochodzace do pojemni¬ ka z gazowym ladunkiem fluidalnym 17, zlozonym z og¬ niotrwalego rozdrobnionego materialu. W pojemniku tym zanurzona jest goraca, wygieta plyta szklana w celu jej ochlodzenia. Pojemnik z ladunkiem fluidalnym zawiera otwarty od góry, prostokatny zbiornik 18, umocowany na platformie 19 podnosnika nozycowego. W górnym polozeniu platformy 19 górna krawedz zbiornika 18 znajduje sie bezposrednio pod matrycami gnacymi 10 i 11.Denna czesc zbiornika 18 stanowi mikroparowata przepona 20, pokazana na fig. 2. Krawedzie przepony 20 zamocowane sa pomiedzy kolnierzem 21 zbiornika, a kolnierzem 22 komory sprezonego powietrza 23, stanowiacej podstawe zbiarnilka 18. Kolnierze i krawe¬ dzie przepony 20 polaczone sa ze soba srubami 24.Do komory sprezonego powietrza doprowadzony jest przewód wlotowy 25, którym dostarczane jest powietrze fluidyzujace o regulowanym cisnieniu. Przepona jest zbu¬ dowana w taki sposób, ze ipoWietrze fluidyzujace plynie jednostajnie do ladunku fluidalnego na calej powierz¬ chni podstawy tego ladunku, utrzymujac ladunek w sta¬ nie ustalonej, równomiernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jednorodnej. 1643 8 Rozdrobniony material ogniotrwaly znajdujacy sie w zbiorniku 18 utrzymywany jest w stanie ustalonym, rów¬ nomiernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jednorodnej na skutek przeplywu Iku górze powietrza równomiernie roz- 5 dzielonego" przez porowata przepone 20. Ladunek o zwiekszonej objetosci znajduje sie w stanie ustalone¬ go swobodnego wydzielania pecherzy, wskutek czego w ladunku tym nie ma obszarów nie objetych fluidy- zacja. 10 Budowa mikroporowatej przepony 20 pokazana jest na fig. 2 i opisana w brytyjskim zgloszeniu patentowym nr 24124/76. Sklada sie ona ze stalowej plytki z równo¬ miernie rozmieszczonymi otworami 27. Krawedzie plytki maja nawiercone otwory przeznaczone na sruby 24. 15 Pomiedzy dolnymi powierzchniami krawedzi plytki a kol¬ nierzem 22 komory sprezonego powietrza znajduje sie uszczelka 28. Na plytce 26 polozone sa liczne warstwy 29 mocnego papieru mikrpporowatego. Przykladowo moz¬ na zastosowac 15 arkuszy papieru. Na warstwach pa- 20 pieru znajduje sie sitko o numerze 30, przykladowo sit¬ ko ze stali nierdzewnej. Pomiedzy obrzezami sitka a kol¬ nierzem 21 zbiornika znajduje sie gómna uszczelka 31.W poblizu przepony 20 moze znajdowac sie korzyk do chwytania stluczek, umieszczony w taki sposób, zeby 25 nie zaklócal równomiernego przeplywu powietrza przez przepone.Zgodnie z fig. 1 szyny prowadzace 9 biegna w dól do polozenia ponizej matryc gnacych i koncza sie w okolicy górnej krawedzi zbiornika 18. W zbiorniku 18 30 zamocowana jest stala rama 32 ze stopka 33, przezna¬ czona do podtrzymywania dolnej krawedzi plyty szkla¬ nej opuszczonej do ladunku fluidalnego, podczas opusz¬ czania preta 8 na wyciagu, ponizej matryc gnacych.W dolnym polozeniu platformy podnosnika nozycowe- 35 go 19 oraz w najnizszym polozeniu kleszczy 7 i preta 8 na poczatku prowadnic 9, zimna plyta szklana, przezna¬ czona do wyginania i hartowania, chwytana jest klesz¬ czami 7. Nastepnie podnosnik unosi szklana plyte do góry do pieca 1, w którym utrzymywana jest tempera- 40 tura np. 850°C w przypadku hartowania szkla sodowo- -wapniowo-kwarcowego. Plyta szklana jest szybko ogrze¬ wana do temperatury bliskiej temperaturze mieknienia, np. do temperatury w zakresie od 610°C do 680°C.Po osiagnieciu przez cala plyte szklana wymaganej 45 równomiernej temperatury, zaluzja otwiera szczeline 4, przez która plyta opuszczana jest na wyciagu pomiedzy otwarte matryce 10 i 11. Suwadla 13 i 16 zamykaja ma¬ tryce gnace. Po nadaniu szklanej plycie odpowiedniej krzywizny matryce otwieraja sie i goraca, wygieta plyta 50 jest szybko opuszczana do ladunku fluidalnego w zbior¬ niku 18, iktóry zostal podniesiony do polozenia chlodza¬ cego za pomoca platforrny 19 podnosnika nozycowego, podczas ogrzewania plyty szklanej w piecu 1.Wytwarzanie wyrobcfW z wysokogatunkowego szkla 55 warstwowego, zawierajacego hartowane plyty szklane, wyrabiane za pomoccj chlodzenia w ladunku fluidalnym wymaga, w celu zadhowania dobrej jakosci optycznej powierzchni szklanych4/ wstepnego chlodzenia powietrzem bezposrednio przed zanurzeniem szkla w ladunku flui- 60 dalnym. Zrealizowano to przez umieszczenie bezposred¬ nio ponad górna frawedzia zbiornika 18 slabych dmu¬ chaw, które Kierca zimne powietrze na powierzchnie wygietej plyty szlwanej w chwili, gdy wychodzi ona z matryc i wprowadzana jest do ladunku fluidalnego. *5 Wstepne* chlodzenie powierzchni skutecznie zapobie-111643 to ga d$pbnym zmianom, które czasami daly sie na niej zauwazyc, zachodzacym wskutek pobudzenia cieplnego sfluidyzowcnego materialu rozdrobnionego na powierz¬ chniach plyty szklanej. Jednakze takie wstepne chlodze¬ nie stosowane jest tylko wtedy, gdy szklo jest uzywane do wytwarzania laminatów o wysokiej jakosci optycznej.Temperatura ladunku fluidalnego utrzymana jest na odpowiednim poziomie np. 30*0 do 150°C, w celu wy¬ wolania w szkle wymaganych wewnetrznych naprezen rozciqgajqcych. Wysokosc temperatury utrzymywana na stalym poziomie za pomocq plaszczy wodnych 34, chlo¬ dzacych plaskie, dluzsze scianki zbiornika 18 oraz za pomoca regulowania temperatury powietrza fluidyzuja- cego, dostarczonego do komory sprezonego powietrza 23/ Plaszcze 34 dzialaja jako pochlaniacze energii ciepl¬ nej, przejmujace cieplo przenoszone od goracej plyty szklanej przez ladunek.Podczas przenikania poprzezl pozioma, spokojna po¬ wierzchnie rozprzestrzenionego ladunku fluidalnego, dol¬ na krawedz goracej plyty sklanej jest równomiernie chlo¬ dzona na calej dlugosci, wskutek czego nie powstaja warunki sprzyjajace powstawaniu róznych naprezen roz¬ ciagajacych w róznych obszarach powierzchni krawedzi plyty, co mogloby doprowadzic do powstawania pek¬ niec.W trakcie opuszczania plyty do ladunku fluidalnego dolna jej krawedz caly czas styka sie z sfluidyzawonym materialem, znajdujacym sie w stanie ustalonej, równo¬ miernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jednorodnej. Ta równomierna obróbka dolnej krawedzi, pomimo przeply¬ wu 'rozdrobnionego materialu ku górze, wywolanego przez goraca szklana powierzchnie natychmiast po jej wejsciu w ladunek fluidalny, w duzym stopniu zapobie¬ ga peknieciom i rozwiazuje problemy zwiazane z odpad¬ kami szkla w ladunku fluidalnym. Korzysci te wraz z ko- rzyscaimi wynikajacymi z unikniecia strat plyt szklanych; spowodowanych zmiana ksztaltu tych plyt i/lub uszko¬ dzeniami jakosci powierzchni zapewniaja ekonomiczna wydajnosc hartowania szkla.Na goracych powierzchniach plyt szklanych zachodzi miejscowe pobudzenie cieplne ladunku fluidalnego spo¬ wodowane prawdopodobnie przez szybkie rozszerzanie sie gazu w podobny sposób, jak podczas wrzenia cie¬ czy. Pobudzenie to wplywa na odpowiednie odprowa¬ dzanie ciepla z powierzchni szkla do calej masy ladun¬ ku fluidalnego, np. wspólczynnik przejmowania ciepla pomiedzy ladunkiem a plyta szklana wynosza od 0,003 cal/cm2 °Cs do 0,02 cal/cm2 °Cs. Wymiana -ciepla zachodzi z duza wydajnoscia do chwili ochlodzenia szkla do temperatury nizszej od temperatury zanikania napre¬ zen, co zapewnia powstawanie gradientu temperatur pomiedzy powierzchniami szkla i utrzymanie go do chwili ochlodzenia szkla ponizej temperatury zanikania na¬ prezen. Od chwili w zanurzonym w ladunku fluidalnym szkle wystepuja naprezenia hartownicze utrzymujace sie podczas dalszego chlodzenia.Pobudzanie sfluidyzowanego materialu przy powierz¬ chniach szkla wywoluje w masie ladunku prady powo¬ dujace ciagle rozpraszanie, do dalszych obszarów la¬ dunku, ciepla odprowadzanego ze szkla. Zachodzi to wskutek pobudzania cieplnego ladunku w obszarze przy¬ legajacych do plyty szklanej. Dzialajace jako pochla¬ niacze energii cieplnej plaszcze wodne 34 chlodza odle¬ glejsze obszary ladunku.Po osiagnieciu dolnego polozenia, plyta opiera sie na stopce 33 ramy 32, uwalniajac tym samym kleszcze 8.Podczas chlodzenia plyta spoczywa na ramie 32. Pozo* staje ona w ladunku fluidalnym do chwili, gdy zostanie 5 dostatecznie ochlodzona i moze byc przeniesiona dalej.Wówczas zbiornik 18 jest opuszczany przez obnizenie platformy podnosnika nozycowego, co powoduje, ie ra¬ ma 32 wraz z zahartowana plyta szklana wyprowadzana jest z ladunku fluidalnego. Nastepnie plyta jest usuwa* 10 na z urzadzenia z przeznaczeniem do dalszego chlo¬ dzenia do temperatury pokojowej.Na figurze 3 przedstawiono charakterystyke stanu ustalonego równomiernie rozprzestrzenionej fluidyzacjl jednorodnej. Ilustruje ja wykres cisnienia w komorze 15 sprezonego powietrza w funkcji wysokosci ladunku w zbiorniku 16 dla czastek y-tlenku glinu, opisanych poni¬ zej w przykladzie 2, przy rozmiarach zbiornika I warun¬ kach fluidyzacji jak w przykladzie 2. Temperatura la¬ dunku wynosi 80°C. 20 Rozprzestrzenianie sie ladunku rozpoczyna sie po osiag* nieciu cisnienia 15 kN/m2. Predkosc fluidyzujacego po¬ wietrza jest wtedy wystarczajaca do zapoczatkowania fluidyzacji, to jest przy tej dolnej predkosci granicznej czastki Y-tlenku glinu zawisaja w plynacym ku górze 25 powietrzu.Zastosowanie wysokiego spadku cisnienia oraz rów¬ nomiernej, mikroporowatej przepony, typu pokazanego na fig. 2, w której spadek cisnienia jest wiekszy od 60% cisnienia w komorze sprezonego powietrza, powo- 30 duje równomierne rozprowadzanie fluidyzujacego powie¬ trza plynacego od górnej powierzchni przepony ku gó¬ rze, ten wysoki spodek cisnienia na przelanie pozwatg na dokladne sterowanie predkoscia przeplywu gazu przez rozdrobniony material. Skutkiem tego istnieje mozliwosc 35 sterowania stanem ustalonej fluidyzacji -y-tlenku glinu pomiedzy stanem opisanej powyzej fluidyzacji minimal¬ nej, a stanem maksymalnego rozprzestrzeniania sie ladunku, w którym utrzymywana jest faza gesta fluidy¬ zacji. 40 Precyzyjne sterowanie predkoscia gazu osiagane jest przez sterowanie wielkoscia cisnienia w komorze 23.Wzrost cisnienia nie wywoluje naglej lub nieciaglej zmiany stanu ladunku. Pr*y wzroscie cisnienia do okolo 25 kN/m2, jak pokazano na fig, 3, utrzymuje sie foczej 45 stan ustalony równomiernie fozprzestrzenlo*eoo ladunku, przy czym ladunek rozprzestrzenienia sie w zbldmtku do wysokosci okolo 102 cm.Przy tym cisnieniu mozna zaobserwowac pierwszy wy¬ raznie widoczny pecherz, np. 6 srednicy 5 mm, prze- 3° bljajacy spokojna powierzchnie ladunku. Predkosc po¬ wietrza fluidyzujacego, przy której zachodzi to zjawis¬ ko, moze byc brane pod uwage jako minimalna pred¬ kosc wydzielania pecherzy.Zastosowanie przepony 20, wywolujacej duzy spadek 5* cisnienia pozwala zauwazyc, ze ta minimalna predkosc, przy której wydzielaja sie pecherze niekoniecznie jest 4 predkoscia gza u powodujaca maksymalne rozprzestrze¬ nia rwe sie ladunku. Dalsze podnoszenie cisnienia do 27 kN/m2 wywoluje maksymalne rozprzestrzenienie sie *° ladunku do wysokosci okolo 105 cm. Podczas powieksza¬ nia cisnienia do 27 kN/m2 zaobserwowano wiecej ma¬ lych pecherzy przebijajacych powierzchnie ladunku, lecz te male, przypadkowe pecherze nie wywieraly istotnego wplywu na wydajnosc ladunku, chlodzacego gorace pfy- 65 ty szklane, zwlaszcza grubsze.111643 11 Powiekszenie cisnienia powyzej 27 kN/m2 wywoluje stale wydzielanie pecherzy z ladunku, przy czym wyste¬ puje sklonnosc ladunku do opadania do wysokosci po¬ nizej jego wysokosci maksymalnej 103 cm. W tym sta¬ nie ladunek nie nadaje sie do hartowania goracych plyt szklanych.W przykladzie tym stan ustalony (równomiernie rozprzes¬ trzenionego ladunku fluidalnego y tlentku glinu, nada¬ jacy sie do hartowania goracych plyt szklanych przed¬ stawiony jest na fig. 3 linia krzywa, lezaca pomiedzy cis¬ nieniami 15 kN/m2 a 27 kN/m2. W obszarze tym mozli¬ we jest precyzyjne sterowanie stanem fluidyzacji, a co za tym idzie, sterowanie równomiernymi naprezeniami hartowniczymi wywolywanymi w szkle.Efektywny wspólczynnik pirzejmowania ciepla ladun¬ ku fluidalnego wzgledem goracego szkla, zalezy od wlasnosci gazu fluidyzujacego, zazwyczaj powietrza, od predkosci gazu w ladunku, od wlasnosci rozdrobnionego materialu ogniotrwalego, a zwlaszcza do rozmiarów je¬ go czastek, od sredniego rozmiaru czastki, od gestosci czastki oraz w przypadku, gdy czastki maja zagle¬ bienie, to jest maja pewna porowatosc lub sa wydira- zone, od gestosci materialu czastek. Wspólczynnik przej¬ mowania ciepla zalezy równiez od temperatury szkla i ladunku, poniewaz jezeli pomiedzy tymi temperaturami jest mala róznica, to na powierzchni szkla wystapi male pobudzanie lad uniku i wspólczynnik przejmowania bedzie stosunkowo niski.Innymi czynnikami wplywajacymi na wspólczynnik przejmowania ciepla sa: cieplo wlasciwe czastek i ich przecietna pojemnosc cieplna. W kazdym z ponizszych przykladów wartosc liczbowa iloczynu gestosci czastki w g/cm3 i sredniego rozmiaru czastki w u,m jest mniej¬ sza od 220. Jest to kryterium sluzace do okreslania przy¬ datnosci rozdrobnionego materialu, to jest jego mozli¬ wosci sfluidyzowania powietrzem do stanu ustalonej, równomiernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jednorodnej, zachodzacej w warunkach otoczenia przy normalnym cisnieniu i temperaturze.Ponizej przedstawiono kilka przykladów hartowania plyt szklanych, o grubosciach w granicach od 2,3 mm do 12 mm, za pomoca urzadzenia pokazanego na fig. 1 i na fig. 2 ustalonego, równomiernie rozprzestrzenione¬ go ladunku. W kazdym z ponizszych przykladów 1 do 11 krawedzie plyty szklanej zostaly wykonczone poprzez za¬ okraglenie ich za* pomoca tarczy pokrytej proszkiem dia¬ mentowym.Przyklad I. Rozdrobnionym materialem ognio¬ trwalym jest odmiana y porowatego tlenku glinu o na¬ stepujacych wlasnosciach: sredni rozmiar czasteczki (d) = 64 u,m Zakres rozmiaru czqst)ki=20 do 160 u,m Gestosc czastki (Q) = 2,2 g/cm3 Gestosc materialu = 3,97 g/cm3 QXd = 141 Cieplo wlasciwe materialu = 0,2 cal/g °C Pojemnosc cieplna na jednostke' objetosci ladunku/ /przy minimalnej fluidyzacji = 0,21 cal/cm3 °C Predkosc powietrza fJuidyzujqcego/w ladunku = 0,34 cm/s Stopien zahartowania plyt szklanych o grubosci w gra¬ nicach od 2,3 mm do 12 mm, przy poczatkowej tem¬ peraturze szkla w granicach od 610°C do 670°C i tem¬ peraturze ladunku 40°C wynosi (patrz tabela 1) 12 Tabela 1 10 T5 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Poczatkowa temperatura szkla (°C) 61 a 610 610 630 630 630 650 • 650 650 £50 650 j650 670 670 | 670 Grubosc szkla (mm) 2,3 10 12 2,3 6 12 2,3 4 6 8 10 12 2,3 6 10 Przecietne wew¬ netrzne naprezenia rozciagajace (MN/m2) 37 92 93,5 42,5 72,5 96 46 64 75,7 92,7 96 99 44 • 75 100 | Efektywny wspólczynnik przejmowania ciepla miedzy ladunkiem a plytami szklanymi lezy w granicach od 0,01 cal/cm2 °C do 0,012 cal/cm2 °Cs.Przyklad II. Wygiete plyty szklane o grubosci 2,3 mm hartowano przy zastosowaniu tej samej odmia¬ ny y porowatego tlenku glinu, co w przykladzie 1. Ply¬ ty te byly nastepnie uzywane jako skladnik wielowar¬ stwowej, przedniej szyby samochodowej._ Wlasnosci y tlenku glinu: Sredni rozmiar czastki (d) =64 jxm Zakres rozmiaru czastki = 30 do 150 u,m Gestosc czastki (Q)=2,2 g/cm3 Gestosc materialu = 3,9 g/cm3 QXd = 141 Rozmiary zbiornika/ //zawierajacego ladunek flu'idalny=105 cm glebokosci Cisnienie tloczenia = 24 kN/m2 Spadek cisnienia na przeponie = 15 kN/m2 Spadek cisnienia na przeponiie=60% cisnienia tloczenia Wydatek powietrza fluidyzujacego = 0,175 m3/min Predkosc powietrza fluidyzujacego/ //w ladunku=0,36 cm/s Temperatura ladunku fluidalnego = 60°C Temperatura szkla: krawedz górna = 650°C do 655°C krawedz dolna = 670°C do 675°C Wynikowe równomierne wewnetrzne/ //naprezenia rozciagajace w szkle=38 MN/m2 do 40 MN/ /m2 Efektywny wspólczynnik przejmowania ciepla miedzy ladunkiem a plytami szklanymi lezy w granicach od 0,01 cal/cm2 °Cs do 0,012 cal/cm2 °Cs.Przyklad III. W innej serii produkcyjnej harto¬ wano, w ustalonym równomiernie rozprzestrzenionym la¬ dunku fluidalnym y tlenku glinu plyty szklane o gru¬ bosci 3 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm i 10 mm przeznaczone na warstwy lotniczych szyb wielowarstwowych. Stosowa¬ na byla ta sama odmiana y tlenku glinu porowatego, co w przykladzie I i II.Rozmiary zbiornika/zawierajacego ladunek fluidalny =45 cmX245 cmX150 cm glebokosci Cisnienie tloczenia = 30 kN/m211H 13 Spadek cisnienia na przeponie = 19,5 kN/m2 Spadek cisnienia na przeponie = 65% cisnienia tloczenia Wydatek powietrza fluidyzujqcego = 0,34 m3/min Predkosc powietrza fluidyzujqcego/ /w ladurnku=0,51cm/s 5 Temperatura ladunku fluidalnego = 60°C Temperaufora szkla = 645°C do 650°C Ostateczne równomierne wewnetrzne cisnienia rozciq- gajqce wynoszq: 10 Grubosc Wewnetrzne naprezenie rozciqgajqce 3,0mm 48 MN/m2 4,0 mm 53MN/m2 * ItyOmm 80MN/m2 Efektywny wspólczynnik przejmowania ciepla miedzy t5 ladumkiem, a plytami sziklanymi lezy w granicach 0,01 cal/cm2 °Cs do 0,012 cal/cm2 °Cs.Przyklad IV. Rozdrobnionym materialem jest po¬ rowaty, sproszkowany glinokrzemian, którego czqstki mg- jq sklad masowy: 13% tlenek glinu, 86% krzemionka. 20 Sproszkowany material ma nastepujqce wlasnosci: Zakres rozmiaru czqstki = do 150 u,m sredni rozmiar czqstki (d) == 60 u,m Gestosc czqstki (Q) = 1,22 g/cm3 Gestosc materialu = 2,3g/cm3 25 QXd = 73 Cieplo wlasciwe materialu = 0,38 cal/g °C Pojemnosc cieplna ma jednostke objetosci ladunku przy minimalnej fluidyzacji = 0,19 cal/g °C Predkosc powietrza fluidyzujqcego 30 w ladunku = 0,21 cm/s Stopien zahartowania plyt szklanych o grubosci w za¬ kresie od 2,3 mm do 10 mm przy temperaturze ladunku 40°C wynosi jak w tabeli 2. 35 Poczqtkowa tem¬ peratura szkla (°C) '650 '650 ,650 650 £50 Grubosc szkla (mm) 2,3 4 6 8 10 Przecietne wew¬ netrzne naprezenia rozaiqgajqce (MN/m2) 30l,8 44 62,3 79 Efektywny wspólczynik przejmowania ciepla miedzy ladunkiem a plytami szklanymi lezy w granicach 0,007 cal/ /cm2oCs do 0,009 cal/cm2 °Cs.Przyklad V. Zastosowano innq odmiane porowa- 50 tego, sproszkowanego glinokrzemianu o slkladzie maso¬ wym: 29% tlenku glinu, 69% krzemionki. Proszek ten ma nastepujqce wlasnosci: Zakres rozmiaru czqstki = do 150 ^m Sredni rozmiar czqstki (d) = 75\xm 55 Gestosc czqstki (Q) = 1,21 g/cm3 QXd = 91 Gestosc materialu = 2,3 g/cm3 Cieplo wlasciwe materialu = 0,2 cal/g °C Pojemnosc cieplna na jednostke objetosd ladumku/ * /przy minimalnej flufidyzacjli=0fT1 cal/cm3 °C Predkosc powietrza fluidyzujqcego/ /w ladunku=0,33 cm/s Stopien zahartowania plyt szklanych o grubosciach w granicach od 2,3 mm do 10 mm przy temperaturze la- *5 14 dunku 40°C i paczqtkowej temperaturze szkla w grani¬ cach od 610°C do 670°C iwynosi (patrz tabela 3).Tabela 3 Poczqftkowa tem¬ peratura szkla (°C) 610 610 .610 630 650 650 650 650 650 670 670 670 Grubosc szlkla (mm) 6 10 2,3 6 2,3 4 6 8 10 2,3 6 10 Przecietne wew¬ netrzne naprezenia rozdiqgajqce (MN/m*) 51 74 31,5 53 i 33,7 48,3 56 71,3 84 32 58 81,5 Efektywny wspólczynnik przejmowania ciepla miedzy ladunkiem a plytq szklanq lezy w granicach od 0,007 cal/ /cm2oCs do 0,01 cal/cm2 °Cs.Przyklad VI. Zastosowano proszek marki „Fillite' zawierajqcy wydrqzone kulki szklane pochodzqce z po¬ piolu paliwa pylowego z kotlowni, charakteryzujace sie nastepujqcymi wlasnosciami: Zakres rozmiaru czqst»ki = 20 do 160 u,m Sredni rozmiar czqstki (d) = 77 u-m Gestosc czqstki (Q) = 0,38 g/cm3 QXd = 29 Gestosc materialu = 2,6 g/cm3 Cieplo wlasciwe materialu. — 0,18 cal/g °C Pojemnosc cieplna na jednostke objetosci ladunku/ /przy minimalnej fluiidyzacji=0,05 cal/cm3 °C Predkosc powietrza flulidyzujqcego/ w proszku „Fillite" = 0,11 cm/s Stopien zahartowania plyt szlklanych o grubosci od 4 mm do 12 mm hartowanych w tym ladunku fluidalnym, okreslony przecietnymi wewnetrzynmi naprezeniami roz- ciqgajqcymi, mierzonymi w konwencjonalny sposób, przy temperaturze poczqtkowej w granicach 610 do 670°C i przy temperaturze ladunku fluidalnego 40°C wynosi jak w itabeM 4.Tabela 4 Poczqtkowa tem¬ peratura szkla (°C) 610 610 630 630 650 \ 650 650 650 650 670 670 Grubpsc szkla (mm) 10 12 6 12 4 6 8 10 12 6 10 Przecietne wew¬ netrzne naprezenia rozdiqgajqce (MN/m2) 40 ' 41 30 45 22,4 32 37 39 j 48,5 35 50111643 15 Efektywny wspólczynnik przejmowania ciepla miedzy ladunkiem a plyta szklana lezy w granicach od 0,003 cal/ /cm2 °Cs do 0,004 cal/cm2 °Cs.Przyklad VII. Zastosowano inny gatunek materialu „Fillite" o nastepujacych wlasnosciach: sredni rozmiar czqstki (d) =¦= 120 u.m Gestosc czqstki (Q) = 0,38 g/cm3 Gestosc materialu = 2,6 g/cm3 QXd = 45 Cieplo wlasciwe materialu = 0,18 cal/g °C Pojemnosc cieplna na jednostke objetosci ladunku/ /przy mimimalnej fliuidyzacji=0,06 cal/cm3 °C Predkosc powietrza fluidyzujacego/ /w ladunku=0,27 cm/s Naprezenia wywolane w plytach szklanych o grubosci od 6 mm do 10 mm przy temperaturze ladunku 40°C i przy temperaturze poczatkowej szkla w granicach od 630°C do 670°C wynosza (patrz tabela 5).Tabela 5 16 Tabela 6 Poczatkowa tem¬ peratura szkla (°C) 630 630 650 650 650 670 670 Grubosc szlkla (mm) 6 8 6 8 10 6 8 Przecietne wew¬ netrzne naprezenia rozdiagajace (MN/m2) 42 49 45,5 51 63 48 53 Zakres rozmiaru czqstki = 3 do 130 (im Sredni rozmiar czqstki (d) = 48 u.m Gestosc czqstki (Q) = 0,3 g/cm3 QXd = 14,4 Gestosc materialii = 2,3 g/cm3 Cieplo wlasciwe materialu = 0,123 cal/g °C Pojemnosc cieplna na jednostke objetosci ladunku/ /przy minimalnej flu(idyzacji=0l02 cal/cm3°C Predkosc powiietrza fluidyzujqcego/ /w ladunku=0,33 cm/s Stopien zahartowania plyt szklanych chlodzonych w ladunku fluidalnym o temperaturze okolo 40°C wynosi (patrz tabela 6). 10 15 25 30 Efektywny wspólczynnik przejmowania ciepla pomiedzy ladunkiem a plyta szklana lezy w granicach od 0,005 do 0,006 ca l/cm3°Cs. 45 Przyklad VIII. Zastosowano rozdrobniony material ogniotrwaly, którym byly wydrazone kulki weglowe, zna¬ ny pod nazwa „Carbosprjeres", majacy nastepujqce wlas¬ ciwosci : 50 55 60 65 Poczqtkowa tem¬ peratura szkla (°C) 610 630 650 650 650 £50 670 670 Grubosc szlkla (mm) 10 fi 4 6 8 10 6 10 Przecietne wew¬ netrzne naprezenia rozdiagajace (MN/m2) 44 34 26,3 32,7 40 43 36 46 Efektywny wspólczynnik przejmowania ciepla pomiedzy ladunkiem a plyta szklana lezy w granicach od 0,0035 20 do 0,004 ca l/cm2 °C.Pjt z y k l a d IX. Jako material ogniotrwaly zastoso¬ wano porowaty sproszkowany nikiel, o nastepujacych wlasnosciach: Sredni rozmiar czastki (d) = 5 u,m Gestosc czastki (Q) = 2,33 g/cm3 Gestosc materialu = 8,9 g/cm3 QXd = 12 Cieplo wlasciwe materialu = 0,106 cal/g °C Pojemnosc cieplna na jednostke objetosci laduntku/ /przy mUnimalnej fluidyzacji=0,37 cal/cm3°C Predkosc powietrza fluidyzujacego w ladunku = 0,045 cm/s Plyty szklane o grubosci w zakresie od 2,3 mm do 39 6 mm, o poczatkowej temperaturze 650°C chlodzone w ladunku fluidalnym, zlozonym z porowatego proszku niklu, znajdujacego sie w stanie ustalonym i majacego temperature dkolo 40°C. Stopien zahartowania, okres¬ lony przez przecietne wewnetrzne naprezenia rozcia- 40 gajace wynosi (patrz tabela 7). 1 I i Grubosc szkla (mm) 2,3 3 I 6 I" a be I a 7 Przecietne wewnetrzne naprezemia rozciagajace (MN/m2) 77 95 115 | Efektywny wspólczynnik przejmowania ciepla pomiedzy ladunkiem a szklanq plyta wynosi 0,02 cal/cm2 °Cs.Przyklad X. Jako rozdrobniony material zastosowa¬ no nie porowaty, sproszkowany a tlenek glinu. Uzywano rózne proszki a tlenku glinu, rózniace siie pomiedzy soba srednim rozmiarem czastek. Wszystkie te materialy maja nastepujace wspólne wlasnosci: Gestosc czastki (Q) = 3,97 g/cm3 Gestosc materialu = 3,97 g/cm3 Cieplo wlasciwe materialu = 0,2 cal/g °C Poniewaz a tlenek glinu dostepny jest w wielu róznych odmianach, rózniacych sie pomiedzy soba rozmiarami czastek, zestawiono cztery rózne ladunki fluidalne o wlas¬ nosciach jak przedstawia tabela 8.17 111643 Tabela 8 18 Ladunek a tlenku glinu A B C D sredni rozmiar czastiki (d) (M-m) 23 29 45 34 QXd 92 116 180 216 Pojemnosc cieplna czastki (caf/°C) 5X10-9 10x10-9 38X10-9 66X10-9 Pojemnosc cieplna minimalnie sfluidyzowone- ga ladunku (cal/cm3°C) 0,32 0,32 0,32 0,32 Predkosc gazu fluidyzujaoego (cm/s) 1,02 1,62 B,90 5,61 W powyzszych ladunkach fluidalnych utrzymywanych w temperaturze 40°C chlodzono plyty szklane o gru¬ bosci w granicach od 2,3 mm do 12 mm. Poczatkowa temperaltura plyt szklanych wynosila od 610°C do 670°C.Stopien zahartowania plyt, okreslony przez przecietne wewnetrzne naprezenia rozciagajace wynosi od 42 MN/ /m2 do 104 MN/m2.. Efektywny wspólczynnik przejmowania ciepla pomie¬ dzy ladunkiem a plyta szklana lezy w granicach od 0,0062 cal/cm2 °Cs do 0,0086 cal/cm2 °Cs.Przyklad XI. Jako ladunek zastosowano male, pelne kulki szklane znane pod nazwa „Ballotini". Ladu¬ nek ma nastepujace wlasnosci: Zalkres rozmiaru czastki = 0 do 75 u.m sredni rozmiar czastki (d) = 58u,m Gestosc czastki (Q) = 2,5 g/cm3 QXd = 145 Pojemnosc cieplna na jednostke objetosci ladunku przy minimalnej fluidyzacjl = 0,34 cal/cm3 °C Predkosc powietrza fkiidyzujacego ^ w ladunku = 0,41 cm/s Plyty szklane o grubosci w zakresie od 2,3 mm do 10 mm ogrzewano do temperatury poczatkowej w gra¬ nicach od 630°C do 670°C a nastepnie zanurzono w ladunku fluidalnym utrzymywanym w temperaturze okolo 40°C.Stopien zahartowania plyt szklanych wynosi jak w ta- bel'i 9.Poczatkowa tem¬ peratura szkla (°C) 630 630 630 650 650 650 650 670) 670 | 670 Tabela 9 Grubosc szkla' (mm) 2,3 6 8 2,3 6 8 10 2,3 6 8 Przecietne wew¬ netrzne naprezenia lrozciqgajqce !(MN/m2) 38 72 87 40 74,5 87 90 43 80 90 | 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 W celu zilustrowania wysdkiej wydajnosci nie poka¬ zanych i nie znieksztalconych plyt szklanych, uzyska¬ nych podczas ich hartowania w sfluidyzowanym za po¬ moca gazu ladunku, znajdujacego sie w stanie ustalo¬ nej, równomiernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jedno¬ rodnej w porównaniu z wydajnoscia uzyskiwana pod¬ czas hartowania tych plyt w ladunku fluidalnym, znaj¬ dujacym sie w stanie wydzielania pecherzyków, przepro¬ wadzono obróbke licznych, podobnych plyt szklanych o rozmiarach 30X30 cm i grubosciach: 2 mm, 6 mm i 12 mm. Krawedzie tych plyt byly wykanczane przez ukosowanie za pomoca tarczy sciernej z ziarnami we¬ glika krzemu. W ten sposób otrzymano bardziej chro¬ powate wykonczenie krawedzi niz w przypadkach opi¬ sanych w przykladach od 1 do 11, gdzie krawedzie wykanczano tarczami diamentowy mli.Doswiadczenie wykazalo, ze zastosowanie sposobu, bedacego przedmiotem wynalazku pozwala na uzyska¬ nie (wysokiej wydajnosci, nawet w przypadku bardziej szorstkiego i tanszego wykonczenia krawedzi.Kazda plyte ogrzewano do temperatury podanej po¬ nizej, a nastepnie zanurzono ja w ladunku fluidalnym, którym byla odmiana y tlenku glinu (porowatego), opi¬ sano w przykladzie I.W celu dokonania porównania wydajnosci, kilka goracych plyt szklanych zanurzono w ladunku fluidal¬ nym, znajdujacym sie w stanie ustalonym, jak to opisa¬ no w przykladzie I. Taka sama ilosc plyt szklanych za¬ nurzono w ladunku fliuidalnym, znajdujacym sie w sta¬ nie wydzielania pecherzyków. Stan ten wytwarzano przez powiekszenie predkosci gazu fluidyzujacego ponad pred¬ kosc przy której zachodzi maksymalne rozprzestrzenia¬ nie ladunku.Wydajnosc nie polamanych plyt szklonych, o mozli¬ wych do przyjecia wymiarach, mierzona jako procent ogólnej liczby plyt obrabianych ksztaltuje sie nastepu¬ jaco: jak przedstawiono w tablicy 10, 11, 12 - w za¬ leznosci od grubosci szkla.Tabela 10 Grubosc szkla = 2 mm Przecietny efektywny wspólczynnik przejmowania cie¬ pla miedzy ladunkiem a plytami szklanymi wynosi 0,011 cal/cm2°Cs. « Temperatura szkla (°Q 645 660 Wydajnosc Ladunek ustalony 95% 100% Ladunek wydzie¬ lajacy pecherzyki 52% ' 80%1 19 Tabela 11 Grubosc szkla = 6 mm Temperaturaszkla (°Q 640 | 645 Wydajnosc Ladunek ustalony 80% 100% Ladunek wydzie¬ lajacy pecherzyki 40% 60% | Tabela 12 Grubosc szkla = 12 mm Temperatura szkla (°Q 635 645 Wydajnosc I Ladunek ustalony 80% 100% ' Ladunek wydzie¬ lajacy pecherzyki 40% I 75% | Powyzsze wartosci uzyskano stosujac kwadratowe ply¬ ty szklane o wymiarach 30 cmX30 cm. Przy obróbce cieplnej, w wydzielajacym pecherzyki ladunku, duzych plyt szklanych o takich rozmiarach! jakie maja szyby przednie pojazdów samochodowych, uzyskiwano jeszcze nizsze wydajnosci, spowodowane pekaniem i znieksztal¬ ceniem tych plyt.Natomiast podczas obróbki duzych plyt szklanych w ustalonym ladunku fluidalnym uzyskiwano co najmniej takie same wydajnosci, jak te, opisane powyzej.Wartosc naprezen wywolanych w szkle zmniejsza sie ze wzrostem temperatury ladunku i w granicy, gdy tem¬ peratura ladunku wynosi okolo 300°C lub wiecej, na¬ prezenia sa takie, ze szklo jest raczej ,odpuszczane niz hartowane. No ubocznych soianoclh zbiornika! 18 moga byc umieszczone elementy grzejne i/lub chlodzace, po¬ zwalajace ha regulacje temperatury ladunku. We wszyst¬ kich przytoczonych przykladach plyty szklane wykonane byly z przemyslowego szkla sodowo-wapniowo-kworco- wego, które jest stosowane do wytwarzania plyt przed¬ nich szyb samolotów, przednich szyb samochodowych, okien na statkach i plyt architektonicznych. W ten sam sposób mozna równiez przeprowadzic hartowanie lub odpuszczanie szkla o innym skladzie.Sposobem bedacym przedmiotem wynalazku mozna równiez hartowac lub odpuszczac inne wyroby niz plyty szklane, np. wyroby ze szkla wytlaczanego, jak izolatory lub pólwyroby soczewek, lub wyroby ze szkla dmucha¬ nego.Ladunek fluidalny bedacy przedmiotem wynalazku mo¬ ze byc stosowany takze do innych obróbek cieplnych szkla, np. do ogrzewania stosunkowo zimnych artykulów szklanych przed dalszymi etapami obróbki. Przejmowanie ciepla przez szklo do sfluidyzowanego materialu, w któ¬ rym jest ono zanurzone, zachodzi latwo bez narazania go na zniszczenie, nawet wtedy, gdy osiaga ono tem¬ perature, w której jest szczególnie wrazliwe na uszko¬ dzenie przez nieregularne sily.Wynalazek moze byc równiez stosowany do harto¬ wania plyt szklanych, ogrzewanych i wyginanych w po¬ lozeniu zblizonym do pionowego i przesuwanych w po¬ ziomie, jak to opisano w brytyjskim opisie patentowym nr 1.442.316. W urzadzeniu opisanym w tym zgloszeniu matryce gnace znajduja sie w ogrzewanej komorze, ob¬ racanej od polozenia nachylonego do polozenia, w któ- 1643 20 rym wygieta plyta szklana, znajdujaca sie pomiedzy matrycami gnacymi, przyjmuje pozycje pionowa. W tym polozeniu moze ona byc opuszana pionowo do ustalo¬ nego ladunku fluidalnego, opisanego powyzej. 5 Wynalazek znajduje takze zastosowanie w innych pro¬ cesie, polegajacym na ogrzewaniu szkla poprzez zanu¬ rzenie plyty w ladunku fluidalnym, majacym tempera¬ ture dostatecznie wysoka, aby ogrzac szklo wstepnie do temperatury w której mozna je zginac. Po wyjeciu 10 plyty z goracego ladunku jest ona zginana, a nastep¬ nie jest hartowana poprzez zanurzanie jej w ladunku fluidalnym, znajdujacym sie w stanie ustalonej, równo¬ miernie rozprzestrzenionej fluidyzacji jednorodnej, opi¬ sanym powyzej. 15 Plyta szklana moze byc przemieszczana za pomoca tych samych kleszczy, zarówno podczas ogrzewania, jak zginania i hartowania. W tym celu kleszcze sa od¬ powiednio mocowane w taki sposób, zeby mogly do¬ pasowac sie do ksztaltu szkla wygietego. W innym urza- 20 dzeniu kazda plyta szklana odczepiana jest od nie¬ odpowiednich, do ogrzewania, kleszczy i przenoszona jest podczas zginania przez urzadzenie trzymajace ja za dolna krawedz, w sposób opisany w brytyjskim opisie patentowym nr 1442316. 25 Nastepnie plyta szklana jest chwytana przez drugie kleszcze, przystosowane do chwytania szkla wygietego i opuszczana do ustalonego ladunku fluidalnego, w celu jej ochlodzenia. 30 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób obróbki cieplnej szkla polegajacy na na¬ grzewaniu szkla, a nastepnie zetknieciu goracego szkla 35 z gazowym zlozem fluidalnym rozdrobnionego materialu celem uzyskania wymiany cieplnej pomiedzy powierz¬ chnia szkla, a sfluidyzowanym materialem, znamienny tym, ze nagrzewane szklo zanurza sie do sfluidyzowa¬ nego materialu bedacego w stanie ustalonej równomier¬ no nie rozprzestrzenionej fluidyzacji jednorodnej wynikaja¬ cej ze sterowania przeplywem gazu zasilajacego zloze fluidalne plynace z predkoscia 0,045-5,61 cm/s, przy czym material zloza zawiera czasteczki o gestosci rzedu 0,3—3,97 g/cm3 o srednim wymiarze w granicach 5— 45 —120 urn i_pojemnosci cieplnej na jednostke objetosci zloza w granicach 0,02-037 cal/cm3 °C. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze szklo sodowo-wapniowo-kwarcowe o grubosci w zakresie 2,3— —12 mm nagrzane do temperatury 610-680°C za- 50 nurza sie w rozprzestrzenionym materiale stanowiacym zloze fluidalne znajdujace sie w stanie ustalonym, któ¬ rego pojemnosc cieplna na jednostke objetosci, przy minimalnej fluidyzacji zawiera sie w granicach 0,02— -0,37 cal/cm3 °C utrzymujac temperature zloza na po- 55 ziomie 150°C 37 Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze stosuje sie czasteczki posiadajace porowata strukture, zas ich gestosc pozorna jest mniejsza od rzeczywistej gestosci materialu, z którego zbudowane sa czasteczki. 60 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze sto¬ suje sie czastki stanowiace porowate czasteczki 7-tlen- ku glinu o srednim rozmiarze czastki 64 u.m, pozornej gestosci 2,2 g/cm3 i pojemnosci cieplnej na jednostke objetosci zloza przy minimalnej fluidyzacji, równej 65 0,21 cal/cm3 °C.11K 21 5. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze sto¬ suje sie czastki stanowiace czasteczki porowatej od¬ miany glinokrzemianu o srednim rozmiarze rzedu 60— -75 [im, pozornej gestosci w granicach 1,21-1,22 g/cm3 i pojemnosci cieplmej na jednostke objetosci zloza przy 5 minimalnej fluidyzacji, równej 0,1.1-0,19 cal/cm3 °C. 6. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze sto¬ suje sie czastki stanowiace czasteczki porowatego, sproszkowanego niklu o srednim rozmiairze czastki 5 jam, pozornej gestosci 2,35 g/cm3 i pojemnosci cieplnej na 10 jednostke objetosci zloza przy minimalnej fluidyzacji, równej 0,37 cal/cm3 °C. 7. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze sto¬ suje sie czastki stanowiace kulki szklane o sredmim roz- 22 miarze irzedu 77—120 (im, pozornej gestosci 0,38 g/cm3 i pojemnosci cieplnej na jednostke objetosci zloza przy minimalnej fluidyzacji, równej 0,05-0,06 cal/cm3°C. 8. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze sto¬ suje sie czastki stanowiace wydrazone kulki wegla o sredinim rozmiarze 48 u,m, .pozornej gestosci 0,3 g/cm3 i pojemnosci cieplnej na jednostke objetosci zloza przy minimalnej fluidyzacji, równej 0,02 lkal/cm3°C. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze sto¬ suje sie czastki stanowiace czasteczki nieporowatego, sproszkowanego ia-tlenku glinu o sredmim rozmiarze czastki irzedu 23-54 um, pozornej gestosci 3,97 g/cm3 i pojemnosci cieplnej na jednostke objetosci zloza przy minimalnej fluidyzacji równej 0,32 cal/cm3 °C. /111643 vvfel FlG.J.LDA - Zaklad 2 - zam. 1652/31 - 100 szt.Cena zl 100 PL