Het juiste level van spanning in glas bereiken (en waarom 0,1°C het belangrijke getal is)
Wanneer je werkt met laboratoriumglaswerk, is de interne spanning in feite een soort tijdbom. Als je de koelingsnelheid niet goed regelt, blijft er een permanente spanning in het glas achter. Op het eerste gezicht lijkt het glas in orde, maar zodra je een vacuüm creëert of een reactie begint… krakt het glas. Alles gaat dan mis.
Daarom zijn we zo bezig met het bepalen van het optimale temperatuurniveau voor het aanpassen van het glas. Dit is het ideale punt: het glas is dan net voldoende zacht om de spanning te verminderen, maar niet zo zacht dat het glas zich naar beneden zal buigen.
Waarom we ons richten op 0,1°C
De meeste industriële verwarmer zijn “voldoende nauwkeurig”. Ze kunnen een afwijking van 5°C tot 10°C hebben, en voor veel toepassingen is dat voldoende. Maar voor het nauwkeurig aanpassen van het glas is dit een ramp.
Wij gebruiken infraroodverwarmers die een precisie van 0,1°C kunnen bieden. Dat klinkt misschien overdreven, maar het is de enige manier om thermische schokken te voorkomen. Je wilt namelijk dat de hele wand van het glas op precies hetzelfde moment de juiste temperatuur bereikt.
Als de verwarmer te veel warmte levert, zal het glas vervormen. Als de warmte niet voldoende is, blijft de spanning in de moleculen van het glas zitten. Je hebt dus een PID-regelaar en infraroodverwarmers nodig die de stroomsterkte onmiddellijk kunnen aanpassen wanneer de temperatuur verschuift.
Omgaan met de thermische gradients
Het voordeel van infraroodverwarming is dat de warmte rechtstreeks op het glas wordt toegepast. Er wordt geen tijd verspild aan het opwarmen van de lucht rondom het glas. We gebruiken kortegolf-infraroodverwarmers, omdat deze snel door het oppervlak heen dringen, zodat zowel de kern als het oppervlak van het glas op dezelfde manier worden verwarmd.
Je moet echter goed opletten waar de warmte naartoe gaat. Als je te veel energie op één plek richt, creëer je gewoon weer een nieuwe plek met spanning. Het gaat erom de stroomsterkte gelijkmatig te verdelen, zodat alles stabiel blijft.
Het probleem: vermogen versus stabiliteit
Het probleem is dat al deze precisie nutteloos is als de stroomsterkte onstabiel is. Als er pieken in de spanning zijn, is die 0,1°C-precisie verdwenen.
Je hebt dan een speciale spanningstabulator of een hoogwaardige SCR-controller nodig om de stroomsterkte stabiel te houden. Anders flikkeren de lampen, zal de temperatuur verschuiven, en maak je alleen maar dure afvalproducten.