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DE2648802A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von kugeln aus geschmolzenen material - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen von kugeln aus geschmolzenen material

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Publication number
DE2648802A1
DE2648802A1 DE19762648802 DE2648802A DE2648802A1 DE 2648802 A1 DE2648802 A1 DE 2648802A1 DE 19762648802 DE19762648802 DE 19762648802 DE 2648802 A DE2648802 A DE 2648802A DE 2648802 A1 DE2648802 A1 DE 2648802A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liquid
column
molten material
tube
molten
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19762648802
Other languages
English (en)
Inventor
Ziri Prof Dr Rigbi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technion Research and Development Foundation Ltd
Original Assignee
Technion Research and Development Foundation Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technion Research and Development Foundation Ltd filed Critical Technion Research and Development Foundation Ltd
Publication of DE2648802A1 publication Critical patent/DE2648802A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/06Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a liquid medium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/10Forming beads
    • C03B19/1005Forming solid beads
    • C03B19/1045Forming solid beads by bringing hot glass in contact with a liquid, e.g. shattering
    • C03B19/105Forming solid beads by bringing hot glass in contact with a liquid, e.g. shattering the liquid being a molten metal or salt

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

TEGHWION RESEARCH AFD DEVELOPMENT FOUNDATION LTD.
Senate House
Technion City
Haifa 32 000, Israel
P at ent anmeldung
Verfahren und Vorrichtung; zum Herstellen von Kugeln aus geschmolzenen Material
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Kugeln aus einem geschmolzenen Material, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich von Kugeln aus Glas.
Es ist bekannt, solche Kugeln mit Hilfe verschiedener Gießoder Formgebungsverfahren herzustellen, wobei Formen verwendet werden, die dem zu vergießenden Material auf besondere Weise angepaßt sind. Bei diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen ergeben sich verschiedene Nachteile; der wichtigste Nachteil besteht darin, daß es außerordentlich schwierig ist, zu verhindern, daß bei jeder fertigen Kugel eine Trennlinie vorhanden ist, die der Ebene entspricht, an der die beiden Formhälften geschlossen werden, und daß im Bereich des Einlauftrichters für das geschmolzene Material ein Ansatz zurückbleibt. Die Genauigkeit der hergestellten Kugel wird durch den Zustand und die Gestalt der Form bestimmt, d.ho durch Größen, die sich bei häufiger Benutzung der Form auf nachteilige Weise verändern, abgesehen davon, daß es schon zu Anfang schwierig ist, genau die gewünschte Form zu erzielen. Ein weiteres Verfahren, das insbesondere bei Glaskugeln angewendet wird und zur Ergänzung des vorstehend beschriebenen Verfahrens dienen kann, besteht darin, daß roh geformte Kugeln in großer Anzahl in einer umlaufenden Trommel
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in Gegenwart eines pulverförmigen Schleifmittels geschliffen werden. Bei diesem Verfahren erhält man Kugeln mit einer matten Oberfläche, die ebenfalls relativ ungenau sind, und bei denen erhebliche Unterschiede zwischen dem größten und dem kleinsten Durchmesser auftreten.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Kugeln aus geschmolzenem Material geschaffen worden, bei dem jeweils zugelassen wird, daß ein Tropfen des geschmolzenen Materials in einer Säule herabsinkt oder hochsteigt, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, mit der das geschmolzene Material nicht oder nur in einem unbedeutenden Ausmaß reagiert, wobei die Temperatur der Säule so abgestuft ist, daß der Tropfen in einem hinreichenden Ausmaß erstarrt ist, um gehandhabt werden zu können, nachdem er die Säule durchlaufen hat.
Ferner ist durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens geschaffen worden, zu der eine Einrichtung gehört, die es ermöglicht, das Material zu schmelzen, und die dazu dient, Tropfen des geschmolzenen Materials einem Ende eines im wesentlichen aufrecht stehenden Rohrs zuzuführen, in dem sich ein flüssiges Material befindet, innerhalb dessen sich die Tropfen entweder unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten bewegen oder aufschwimmen können, sowie eine Einrichtung, die es ermöglicht, in dem flüssigen Material einen Temperaturgradienten so aufrechtzuerhalten, daß die Flüssigkeit an dem Ende des Rohrs, an dem die Tropfen zugeführt werden, heißer ist als am anderen Ende des Rohrs, wobei die Temperatur der Flüssigkeit an diesem anderen Ende niedriger ist als die Erstarrungstemperatur des geschmolzenen Materials ·
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:
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Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von Kugeln aus Glas; und
Figo 2 die Vorderseite der Vorrichtung nach Fig. 1.
Die dargestellte Vorrichtung dient zur Durchführung eines Verfahrens zum Herstellen von Kugeln aus einem schmelzbaren Material, z.B. Glas. In einem typischen Fall würde z.B. die unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Sovirel MO" erhältliche Sorte verwendet werden. In Fig. 1 und 2 ist der Boden 1 eines Ofens bekannter Art angedeutet, der es ermöglicht, Glas zu schmelzen und die Glasschmelze auf eine Temperatur von etwa 11000C zu bringen. Das geschmolzene Glas kann durch eine Düse 2 aus einem hitze- und korrosionsbeständigen Material herabtropfen, um in eine insgesamt mit 3 bezeichnete Säule zum Erzeugen von Kugeln zu gelangen, zu der ein Rohr gehört, das ein flüssiges Material 5 enthält. In dem Ofen oberhalb des Herdes 1 vcird eine konstante Standhöhe der Glasschmelze aufrechterhalten, und die Temperatur der Schmelze sowie der Durchmesser der Düse 2 werden so gewählt, daß die von der Düse abgegebenen Tropfen aus geschmolzenem Glas die gewünschte Größe erhalten.
Bei dem flüssigen Material 5 handelt es sich um ein Salzgemisch, das so gewählt ist, daß es bei allen Temperaturen eine gleichmäßige Schmelze bildet, und zwar herab bis mindestens einige Grade unterhalb des oberen Spannungspunktes (annealing point) des Glases, wobei das Gemisch bei dieser Temperatur ein spezifisches Gewicht hat, das etwas geringer ist als dasjenige des Glases bei der gleichen Temperatur. Der genaue Betrag dieses Unterschiedes bezüglich der spezifischen Gewichte ist nicht von kritischer Bedeutung, und er richtet sich in einem geringen Ausmaß nach der Größe der herzustellenden Kugeln. Jedoch soll der Unterschied in der Größenordnung von 0,05 bis 0,2 liegen. Je schneller die Tropfen der Glasschmelze in dem flüssigen Salzgemisch herabfallen, desto stärker werden
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sie verformt. Diese Fallgeschwindigkeit richtet sich zwar nach dem Verhältnis zwischen den genannten spezifischen Gewichten, doch führt die hohe Viskosität des Glases dazu, daß sich hierbei in der Praxis keine Schwierigkeiten ergeben.
Das flüssige Material 5 besteht vorzugsweise aus einem Gemisch mehrerer Salze, z.B. von NaCl, KCl und CaCl. Bei der genannten Glassorte Sovirel MO kann es zweckmäßig sein, ein Gemisch aus ZnCIp und NaCl zu verwenden. Die Temperatur des Salzgemisches 5 wird so eingestellt, daß sich die Tropfen aus geschmolzenem Glas langsam abkühlen, während sie in dem Gemisch herabfallen, damit die Tropfen nahezu eine vollkommene Kugelform annehmen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des Salzgemisches im oberen Teil der Säule 3 auf etwa 75O0C gehalten, und sie nimmt bis zum unteren Ende der Säule allmählich auf etwa 3800C ab. Um der ständigen Zufuhr von Wärme durch das geschmolzene Glas entgegenzuwirken, ist der obere Teil der Säule 3 mit Kühlrippen 12 versehen. Der obere Spannungspunkt der Glasschmelze liegt bei etwa 56O0C. Die Standhöhe der Schmelze in der Säule 3 wird dadurch im wesentlichen konstant gehalten, daß der Vorrat an geschmolzenem Material von einem kontinuierlich beheizten Behälter 6 aus ergänzt wird. Die Säule 3 ist nahe ihrem unteren Ende gegabelt, so daß es auf eine noch zu erläuternde Weise möglich ist, Glaskugeln im wesentlichen kontinuierlich zu erzeugen und zu entnehmen.
Soll die Vorrichtung in Betrieb gesetzt werden, wird das Salzgemisch 5 in der Säule 3 mit Hilfe einer äußeren Heizeinrichtung, z.B. eines isolierten elektrischen Widerstandsheizdrahtes 13, auf die gewünschte Temperatur gebracht, während Kühlwasser durch Kühlmäntel 7, 8, 9 und 10 geleitet wird. Diese Kühlmäntel bewirken, daß das Salzgemisch in ihrer Nähe abgekühlt wird, so daß Pfropfen aus erstarrtem Salz entstehen«, Sobald sich die Temperaturen stabilisiert haben, wird die Zufuhr von Kühlwasser zu dem Kühlmantel 9 unterbrochen, so
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daß der Salzpfropfen in seiner Nähe zum Schmelze gebracht wird. Die Düse 2 wird geöffnet, damit geschmolzenes Glas abtropft und in das Salzgemisch 5 eintritt. Die Glastropfen bewegen sich mit zunehmender Geschwindigkeit längs der Säule 3 nach unten, um dann durch den weiterhin gekühlten erstarrten Pfropfen aus dem Salzgemisch im linken Schenkel der Vorrichtung so umgelenkt zu werden, daß sie in den rechten Schenkel eintreten. Während sich der rechte Schenkel mit Glaskugeln füllt, steigt das Salzgemisch in der Säule 3 hoch; die anfängliche Standhöhe des Salzgemisches wird so gewählt, daß die Oberfläche des Salzgemisches auch dann noch einige Zentimeter unterhalb der Düse 2 verbleibt.
Nunmehr wird die Zufuhr von Kühlwasser zu dem Kühlmantel 7 unterbrochen, und Kühlwasser wird jetzt dem Kühlmantel 9 zugeführt, damit der Pfropfen aus dem erstarrten Salzgemisch im oberen Ende des linken Schenkels der Säule 3 zum Schmelzen gebracht wird, während im oberen Ende des rechten Schenkels ein erstarrter Pfropfen entsteht, wodurch die erstarrten Glaskugeln isoliert werden, die in dem rechten Schenkel herabgefallen sind. Die neu in die Säule 3 eintretenden Tropfen aus geschmolzenem Glas werden nunmehr so abgelenkt, daß sie in den linken Schenkel eintreten. Danach wird die Zufuhr von Kühlwasser zu dem Kühlmantel 10 unterbrochen, und eine abnehmbare Verschlußplatte 11 am unteren Ende des rechten Schenkels wird elektrisch erhitzt, so daß der untere Salzpfropfen zum Schmelzen gebracht wird, damit die Glaskugeln zusammen mit dem unterhalb des Kühlmantels 9 vorhandenen Salzgemisch über einen Metallrost an einen nicht dargestellten beheizten Behälter abgegeben werden. Die Glaskugeln werden dann durch einen Kühlofen geleitet, und das Salz wird mittels eines Waschvorgangs entfernt; das von den Glaskugeln getrennte Salz wird wieder dem Vorratsbehälter 6 zugeführt. Dieses Verfahren läßt sich beliebig oft wiederholen, so daß eine im wesentlichen kontinuierliche Erzeugung von Glaskugeln möglich ist.
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Zwar ist die Säule 3 gemäß der Zeichnung im wesentlichen stehend angeordnet, doch könnte sie alternativ auch ganz oder teilweise geneigt sein, damit sich mehrere Säulen mehreren nahe beieinander angeordneten Düsen im Boden eines einzigen Ofens zuordnen lassen.
Sämtliche Metallteile der beschriebenen Vorrichtung müssen aus einem Material bestehen, das in hohem Maße korrosionsfest ist. Beispielsweise können diese Teile aus der Legierung hergestellt sein, die unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Inconel 600" erhältlich ist.
Patentansprüche:

Claims (9)

26A88Q2 PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen von Kugeln aus einem geschmolzenen Material, dadurch gekennzeichnet , daß es jeweils einem Tropfen des geschmolzenen Materials ermöglicht wird, in einer Säule herabzusinken oder hochzusteigen, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, mit der das geschmolzene Material nicht oder nur in einem unbedeutenden Ausmaß reagiert, und daß die Temperatur der Säule so abgestuft wird, daß jeder Tropfen in einem hinreichenden Ausmaß erstarrt ist, um ohne Gefahr einer Verformung gehandhabt werden zu können, nachdem er die Säule durchlaufen hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in der Säule ein Gemisch aus Salzen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen den spezifischen Gewichten der Flüssigkeit in der Säule und des geschmolzenen Materials etwa 0,05 bis 0,2 beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß als das geschmolzene Material geschmolzenes Glas verwendet wird.
5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (1) zum Schmelzen des Materials vorhanden ist, die es ermöglicht, Tropfen des geschmolzenen Materials einem Ende eines Rohrs (3) zuzuführen, das ein flüssiges Material (5) enthält, innerhalb dessen es den Tropfen möglich ist, unter der Wirkung der Schwerkraft herabzufallen oder aufzuschwimmen, daß eine Einrichtung (13) vorhanden ist, die es ermöglicht, in dem flüssigen Material einen solchen Temperaturgradienten aufrechtzuerhalten, daß das flüssige Material an dem Ende des Rohrs, an dem die Tropfen zugeführt werden, heißer ist als das flüssige Mate-
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rial am anderen Ende des Rohrs, und daß die Temperatur des flüssigen Materials am anderen Ende des Rohrs unter dem Punkt liegt, an dem das geschmolzene Material erstarrt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3) unter der Schmelzeinrichtung (1) angeordnet ist und ein Salzgemisch (5) enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Rohrs (3) gegabelt ist und zwei Schenkel bildet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel mit zwei Kühlmänteln (7, 8 bzw. 9» 10) versehen ist, durch die sich eine Kühlflüssigkeit nach Bedarf hindurchleiten läßt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der AustrittsÖffnung am unteren Ende jedes der beiden Schenkel eine Verschlußplatte (11) zugeordnet ist, und daß zu jeder Verschlußplatte Kühl- und Heizeinrichtungen gehören.
Der Patentanwalt:
V (i
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DE19762648802 1975-10-28 1976-10-27 Verfahren und vorrichtung zum herstellen von kugeln aus geschmolzenen material Pending DE2648802A1 (de)

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GB44456/75A GB1506243A (en) 1975-10-28 1975-10-28 Method and apparatus for manufacturing glass spheres

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DE2648802A1 true DE2648802A1 (de) 1977-05-05

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GB1506243A (en) 1978-04-05
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