200233. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegolvasztó kádkemencék jellemző olvadékáramlási vonalainak meghatározására
HU 200233 A nem az áramlás irányait méri A DE 3,145.046 ljsz. szabadalmi leírás üreges testek belsejében áramló közegek áramlási képének egyes elemeinek meghatározására vonatkozó eljárást és berendezést mutat be. Lényege az, hogy az áramló közegbe gyenge rádioaktív nyomjelzó izotópot injektálnak és az ebből kiinduló sugárzást fogják fel az üreges test falához hozzárendelt detektorok segítségével, a sugárzás intenzitásának és irányának érzékelésével meghatározott jeleket képeznek-. így az üreges test szerkezete és anyaga is megismerhető. Az áramlási sebesség mérésére sztroboszkópos kép nyerhető külön műszertartozáklcaL Hibája bonyolultsága, drága volta és az a körülmény, hogy a mérésbe a test szerkezete is belejátszódik, ugyanakkor az áramlási sebesség meghatározása külön berendezést igényel. A 4,517.845 ljsz. US szabadalmi leírás szerint az olvadt anyag fénysugárzását detektálják szakaszok áramlási sebességének meghatározására. Ez a megoldás azon alapszik, hogy sugárzást emittáló anyag (főként üveg) sugárzást bocsát Id. Ha az anyagáramlás egy bizonyos szakaszán emittált sugárzást detektálják arra alkalmas sugárdetektorral, a detektorból kimenő output jelet láthatóbbá, legtöbbnyire pulzálásszerű, terjedelmes amplitúdó variációkká alakítják, melyek véletlenszerűen válnak a jelben láthatóvá. Adetektorokon megjelenő output jelben lévő variációk megfelelnek a helynek, diszkrétek és az anyag által kibocsátott sugárzásra többé-kevésbé jellemzőek. A variációkat az anyagban lévő inhomogenitások véletlenszerű jelenléte okozza. Ezek az inhomogenitások nyilvánvalóan az olvadt üvegben lévő légbuborékokból állnak. Ez utóbbi jelenség miatt ez a módszer nem terjedt el és nem is alkalmas az olvadék áramlási irányainak meghatározására. Nagyon figyelemreméltó a „Glastechnik (VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig)c. mű 136-138. oldalain ismertetett fejtegetés, mely az üvegolvasztó kemencékben lejátszódó folyamatokra mutat rá. Az itt közöltek szerint mind a homogenitás, mind az üveg hőkiegyenlítése szempontjából fontos szerepet játszanak a kádban fellépő áramlások. Az üvegáramlások okát az üvegolvasztó kemence belsejében uralkodó hossz- és keresztirányú hőmérsékletkülönbségek képezik. A hőmérsékletkülönbségeket az olvadt üveg lehűlése és az oldalfalak keresztirányú hűtőhatása hívja életre. így azonos magasságban különböző hőmérsékletű és sűrűségű üveg található. Ideális esetben meghatározott áramlási mező alakul ki, amelyben az áramlás hajtóerői az ttvegmasszában lévő sűrűségkülönbségek és húzóerők egyensúlyának megfelelően alakulnak ki. Egy ilyen áramlási mező áramlásmentes részből, valamint hossz- és keresztirányú áramlásokból áll. Az áramlások iránya a melegebb helyről a hidegebb helyek felé mutat A kád hossz-irányában az olvasztókemence közepén található a hőmérséklet-maximum. Ez a pont az n. forráspont. Ezen hőmérséklet-maximum helyétől folyik az üveg minden irányban kifelé, azaz a hidegebb hőmérsékletű hely felé. A forráspont hatása olyan nagy, hogy a forráspont közelében az áramlás lefékeződik, termikus zárkén t is hat: visszatartja a keveréket az ovlaszüSiárijen és ezáltal az olvasztó és hsztitótér elválasztását is eredményezi. A folyamatban tehát nagy jelentőséggel bír, hogy a hőmérsékletmaximum egy 3 kicsiny, de erősen elhatárolt tartományban legyen. Ha a kemence olvasztó terének középtengelye körül mindkét irányban köralakú áramlások jönnek létre, a nem kívánt áramlási hőmérsékletkülönbségek jóval gyengébbek a keresztirányban, minta hosszirányban. Az ismert megoldások egyike sem alkalmas arra, hogy a változó viszkozitású, különböző sűrűségű üvegáramlások útját nyomon kövesse. A nyomjelzéses izotóptechnikák szerint az izotópokat a nyersanyaghoz keverik, aholis a nyersanyaggal együtt beolvadnak az olvadékba. A mérés külső detektorok segítségével törtténik, mintavételezéssel vizsgálják az ovladékot. Mintát azonban nem lehet tetszés szerinti helyekről venni a kemencék szerkezeti kialakítása miatt Legmegbízhatóbban a kész termékben lévő radioaktív anyag jelenlétét tudják detektálni, valamint azt az időt tudják meghatározni, amíg a radioaktív anyag az adagdótól a kész termékig eljut Meghatározható továbbá a kész termékben lévő aktív anyag koncentráció-változása az idő függvényében. Az ismert megoldásokkal a jelzett olvadék térbeli meghatározása lehetetlen, mivel a nyomjelzésre használt anyag az olvadékban rövid idő alatt elkeveredik. Az elkeveredés hatására a térfogategységre eső radioaktív koncentráció lecsökken és ezáltal csak a kemence mintegy első harmadában lehet a nyomjelző anyag térbeli, tengelyirányú helyzetét meghatározni az oldalirányú áramlások meghatározása, - amely pedig elengedhetetlenül szükséges az áramlási kép megismeréséhez, - teljességgel lehetetlen. A találmány célkitűzése az ismert megoldások hiányainak kiküszöbölése és olyan megoldás nyújtása, mely az Uvegolvadék áramlási képének meghatározására alkalmas a kemence olvasztóterének hosszában keresztirányban is és egyben alkalmas az áramlási sebesség regisztrálására is. A találmány a feladatot úgy oldja meg, hogy az üvegolvadékba sugárzó radioaktív pontokat helyezünk az olvadék különböző keresztmetszetébe és a pontszerű sugárforrások mozgásából az áramlási vonalakat meghatározzuk, ezáltal a kemence teljes egészében végbemenő áramlásokról, az áramlási viszonyokról megbízható képet kapunk, ezekből pedig a kemence folyamatos és egyenletes üzemeltetőét tudjuk irányítani. A fenti célkitűzésnek megfelelően a találmány eljárás üvegolvasztó kádkemencék jellemző olvadékáramlási vonalainak meghatáropzására izotóp nyomjelzők segítségével, mely szerint neutron sugárzással szemben inaktív, vagy a mérés szempontjából elhanyagolhatóan rövid felezési idejű izotóppá aktiválódó anyagú kapszulákba - még a neutronsugárzással való aktiválás előtt - célanyagként nátriumfluoridot helyezünk és ballasztanyaggal az olvadék fajsúlyához beállítjuk Ezt követőn aktiválással a kapszulákból pontszerű, nagyenergiájú gammasugárzó izotóp sugárforrásokat képezünk, melyeket a kádkemence olvadékáramába helyezünk. Mozgásukat a kádkemence falán kívül elhelyezett detertopárokkal érzékeljük. A megfigyelt mozgásokból az üveg áramlását deriváljuk é ismeretükben az olvasztás menetét szabályozzuk. A találmány szerint a kapszulák anyagaként titánt alkalmazunk, a fajsúly szabályozására pedig ballasztanyagként alumíniumoxidszilikátot használunk. 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
