SU1190984A3 - Способ варки стекла - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ВАРКИ СТЕКЛА путем подачи шихты в печь, плавлени , осветлени  полученной стекломассы и пропускани  потока ее в зоне кондиционировани  под горизонтальной охлаждаемой перегородкой, расположенной в верхней зоне расплава, о тличающийс  тем, что, с целью улучшени  оптических характеристик стекла, верхние слои стекломассы подвергают горизонтальному выт гиванию мешалками в продольном и поперечном направлени х в зоне, лежащей непосредственно за перегородкой , по потоку с сохранением нижнего конвекционного потока. (У) 12 12 Vi 1 у и /г /2 // х о ;о сх 1 4 /5 Фиг,1

Description

1 Изобретение относитс  к стеколь ной промышленности, а именно к тех нологии получени  высококачественного стекла. Цель изобретени  - повышение оп тических характеристик стекла. . Образующие стекло материалы подают в загрузочный карман в печи. Повышение температуры контролирует с  при помощи регулировани  нагрев в плавильной части печи. По вьгходе за пределы правильной зоны градиен температуры падает, когда стекло подвергают осветлению. Периоды вре мени плавлени  и осветлени  ретули ют.так, чтобы они удовлетвор ли конкретной нагрузке печи при помощи изменени  этих температурных гр диентов . Температурные градиенты, установленные в печи, обуславливают конвекционные потоки в массе стекла . В зонах осветлени  кондиционировател  поток обычно направлен к и от боковых стенок в верхних сло  стекла и обычно вперед и назад относительно центра ванны в нижних сло х. Глубина как вперед, так и обратно направленных потоков за- .висит от условий нагрузки и температуры . При помощи использовани  перегородки , охлаждаемой водой, возмож на- регулировка количества тепла, передаваемого расплавом стекла в зону кондиционировани . Така  регу лировка выполн етс  обычно так, чтобы увеличить количество тепла в массе стекла дл  плавлени  и осветлени  и, таким образом, ограничить приток тепла в зону кондиционировани . Така  перемена означает последующее снижение необходимого охлаждени  дп  приведени  стекла в зоне кондиционировани  к температуре , при которой оно должйо вырабатыватьс . Регулировка переда чи тепла между зоной осветлени  и зоной кондиционировани  может быть осуществлена при помощи варьировани  глубины погружени  в стекло перегородки на или около границы между двум  зонами. Перегородку устанавливают так, чтобы предотвра тить перетекание стекла поверх нее а положение ее нижней кромки в пот ке стекла выбирают так, чтобы управл ть нижней частью потока и 84 2 тем самым регулировать количество тепла, передаваемого между двум  зонами . Дл  достижени  удовлетворительной работы при различных режимах нагрузки печи желательно, чтобы .перегородка была регулируемой в вертикальной плоскости так, чтобы можно было измен ть глубину ее погружени  в стекло. ... Установлено, -что при помощи установки какого-либо вида.зкрана или перегородки, например, системы вод ных трубок, в направленном потоке в верхних сло х стекла эти слои замедл ютс  и вторичные системы обратного потока образуютс  вверх и вниз по потоку от перегородки , так что в течение более продолжительного времени пребывани  стекла в поверхностных сло х вверх по потоку от перегородки в его массу поступает больше тепла и больша  часть этого тепла остаетс  в зоне осветлени  благодар  его п.ередаче в увеличенном обратном потоке из зоны перегородки. В то же врем  меньшее количество тепла, пе.редаетс  из зоны осветлени  в зону кондиционировани . С помощью регулировки глубины погружени  и конструкции перегородки возможна регулировка потока дл  удовлетворени  различных ограничений, налагаемых нагрузкой и температурой . На фиг.1 представлена печь, вид в плане (предпочтительное расположение перегородки- и системы мешалок ) на фиг.2 - сечение А-А на фиг.} на фиг.З - .схематическое изображение одного из вариантов устройства дл  направлени  вращени  мешалок , на фиг.4 - сечение одной мешалки/ на фиг.З - вариант мешалки, на фиг.6 - вариант устройства водоохлаждаемой перегородки на фиг.7 вариант устройства дл  направлени  вращени  мешалок; на фиг.8 - различные пары мешалок, вид сверху, на фиг.9 - результаты модельных испытаВИЙ перемешивающего устройства по фиг.7$ на фиг. 10 - эквивалентные результаты модельных испытаний с другим перемешивающим устройством; на фиг. 11 - график сравнительных результатов испытаний по фиг. 9 и 10; на фиг.12 - изображение негомогенности в листе стекла, полученном без перемешивани ; на фиг.13 - аналогичное изображение внутри листа стекла после перемешивани .

Печь (фиг.1 и 2) содержит удлиненную ванну 1 дл  стекломассы 2, а также свод 3, боковые стенки 4, торцовые стенки 5 и дно 6, которые изготовлены из тугоплавкого материала . Шихту, из которой должно образоватьс  стекло, подают при помощи специального устройства (не паказано ) в плавильный конец через загрузочный карман 7 и плав т в зоне 8. Затем расплав осветл ют в зоне 9 и он проходит через сужение 10 в зону 11 кондиционировани  в рабочем конце ванны в непрерывном процессе. Затем стекло вьфабатывают. Шихта, подаваема  в ванну 1,- плавает на стекломассе 2 и таким образом перемещаетс  через зону 8 плавлени . Тепло дл  превращени  шихты в стекломассу в пределах зоны 8 плавлени  обеспечиваетс  горелками, установленными в или вблизи отверстий 12, открывающихс  в зоны плавлени  и осветлени  и вьше уровн  стекломассы на противоположных сторонах печи

Охлаждаема  водой перегородка 13 предусмотрена на входе в сужение 10. Обычно эта перегородка имеет форму пары охлаждаемых водой труб, которые могут быть выполнены например , по фиг.6. Трубы расположены на некоторой высоте над дном ванны так, чтобы они располагались в верхней области потока расплава, направленного в область сужени . Таким образом, перегородка управл ет направленнь1м в сужение поверхностным потоком расплавленного мате- риала. В некоторых случа х верхн   поверхность труб может выступать над поверхностью стекломассы или, наоборот, верхн   их поверхность может, лежать в той же плоскости, что и поверхность стекломассы. Перегородка  вл етс  регулируемой по вертикали. Трубы могут быть укреплены на регулируемых опорах 14 с каждой стороны ванны. В устройстве (фиг.6) перегородка состоит из двух отдельных перегородок 13. Они выступают внутрь от противоположных стенок ванны. Верхнее и нижнее колена труб могут быть смонтированы так, .чтобы нижнее колено было наклонным вверх или вниз в направлении центра сужени .

Вниз по потоку от перегородки в линии движени  направленного потока расположены шесть мешалок 15 поперек области сужени . Мешалки установлены р дом друг с другом так, чт они располагаютс  поперек сужени  и могут вращатьс  (фиг.2) вокруг вертикальных осей от приводного мотора 16. В показанном конкретном примере три пары мешалок 15 расположены в средней части области сужени  и размещены симметрично относительно центральной оси потока через сужение. Кажда  мешалка смонтирована на вращающемс  валу 17, проход щем через свод 3 плавильной печи. Верхние концы валов 17 соединены через горизонтальный приводной вал мотором 16, который приспособлен дл  вращени  мешалок с одной скоростью. Кажда  мешалка на нижнем конце имеет лопасть или лопатку, котора  расположена в направленном потоке стекла и едва доходит до обратного потока в придонной половине ванны. В устройстве (фиг.З) лопати на каждой мешалке установлены параллельно друг другу, а приводное устройство выполнено так, что все мешалки вращаютс  в одном направлении с одной и той же скоростью, так что они поддерживаютс  в фаз.е друг с другом. Возможно использование мешалок, которые не имеют лопастей или лопаток. В этом случае мешалки могут быть цилиндрической формы. Варианты других форм лопастей или лопаток, которые могут быть использованы на мешалках, показаны на фиг.8.

Мешалки, включй  лопастные, охлаждаютс  -ВОДОЙ. В устройстве, (фиг.4) мешалка состоит из полой петли, образованной трубой 18, соедин ющей входное и выходное отверсти  19 и 20 соответственно. Труба может быть изготовлена из нержавеющей стали. На фиг.5 показана аналогична  конструкци  с пространством , ограниченным полой петлей , заполненным центральной пластиной 21 изготовленной из материала , устойчивого к воздействию расплавленного стекла, такого, как молибден. В обоих случа х охлаждающа  вода посто нно циркулирует по полой трубе при вращении мешалки . Мешалки могут приводитьс  во вр щение в фазе (фиг.З). В этом слу мае все мешалки могут вращатьс  в одном и том же направлении или,нао борот, они могут вращатьс  в против положньгх- направлени х при условии, что не будет угловой разницы между регулировками вращени  мешалок по крайней мере в одном положении на каждом обороте мешалок, С другой стороны, может быть устроено так, что мешалки вращают не в фазе (фиг. 7 и 8). На фиг.7 мешалки расположены р дом друг .с другом поперек ширины ванны практически перпендикул рно направлению потока и рассто ние межд соседними парами мешалок в два раза больше рассто ни  между двум  мешалками каждой пары. В этом случае рассто ние между ос ми двух мешалок в к.аждрй паре составл ет 33 см, тогда как рассто ние между ос ми соседних мешалок различных пар составл ет 66 см. Кавда  мешал установлена дл  вращени  в -противоположном направлении относитель но соседней мешалки независимо от того, находитс  ли соседн   мешалка в той же паре мешалок. Кажда  мешалка (фит.8) имеет лопасти или лопатки, расположен ные неравномерно вокруг оси вращени  и следующие друг за др гом мешалки могут быть установлены в фазе или, наоборот. в фазе. В конкретном примере ;(фиг.8) двухлопастные мешалки уст новлены на 90° не в фазе, трехлопастные мешалки установлены на 60 не в фазе и четьфехлопастные мешалки установлены на 45° не -в фазе. Мешалки главным образом имеют только одну лопасть,кажда  и которых напрессована на вал эксцен трично и установлена на 90° не в фазе относительно другой. В однолопастном устройстве лопасть может полностью отсто ть от оси вращени  при помощи горизонталь-: ного плеча, соедин ющего лопасть с валом мешалки. Стекломасса циркулирует (фиг.2 в пределах ванны до прохождени  через сужение.10. Верхний поток стекломассы течет в направлении зоны 11 кондиционировани  тогда как нижний поток стекломассы течет в обратном направлении к плавильному концу. Имеетс  нейтральна  лини  22. Поскольку важно, чтобы меШалки 15 обеспечивали раст жение стекла в горизонтальной плоскости , необходимо ограничить величину , до которой мешалки погруже- ны в стекло. В данном варианте они показаны пересекающими нейтральную линию 22. Таким образом они затрагивают , что и желательно, стекло, которое течет вдоль обратной лиНИИ в направлении плавильного конца . Мешалки имеют такую форму, при которой их вращение вызывает движение стекла вперед и в боковом направлении, но не вызывает какого-либо значительного перемещени  стекла по вертикали. Перегородка простираетс  горизонтально (фиг.1) через всю ширину области сужени  ванны и две половинки перегородки наклонены к поперечному, направлению через ванну . В данном случае две половины перегородки наклонены так, что центральна  часть перегородки располагаетс  ближе к загрузочному карману. Однако перегородка может быть установлена под другими наклонами и в некоторых случа х.может располагатьс  перпендикул рно направлению потока. Установлено, что рисунок гетерогенных слоев стекла и различи  в . напр женности или составе между сло ми измен етс  в лучшую сторону с точки, зрени  .оптического качества готового продукта при помощи пропускани  стекла в зону 9 осветлени  в сужении 10 ванны под охлаждаемой водой перегородкой 13 в сочетании с одновременным .перемешиванием текущего вперед стекла охлаждаемыми водой мешалками 13. . С целью оценки вли ни  работы мешалок в фазе или не в фазе в различных вариантах построена модель стеклоплавильной ванны, котора  представл ет собой копию ванны, показанной на фиг.1, в 1/15 натуральной .величины, а в качестве жидкости в ванне использовано касторовое масло. Эффективность перемешивани  измер ют как соотношение общей длины

раст нутого следа красител  после прохождени  через мешалки к длине .первоначального следа красител , которьй впрыскивают вверху по потоку от мешалок в линию потока жидкости . Например, если N - число пиков на одной стороне раст нутого следа после перемешивани , Y - ширина , а X - первоначальна  длина следа перед перемешиванием, то эффективность перемешивани  беретс  как

Обща  длина следа пос-

ле перемешивани 

Начальна  длина следа до перемешивани 

Как видно (фиг. 9 и 10), следы расител  образуют пр мые линии, ведущие к мешалкам, но по прохождении через мешалки часть следов образует значительно изломанный рисунок , представл   значительное раст жение первоначального следа, причем, чем выше степень перемешивани , тем вьш1е степень раст жени  тем меньше остающийс  линейным след проходит пр мо через мешалки неизменным по ориентации. Меньшее р аст жение происходит, когда мешалки работают в фазе (фиг. 10), чем когда мешалки расположены на 90° не в фазе (фиг.9).

Крива  А (фиг.11) показывает результаты раст жени , достигнутые, когда мещалки каждой пары бьши установлены на 90 не в фазе, .а крива  В.показьшает раст жение, когда мешалки каждой пары работали в фазе. Лучшие результаты раст жени  достигнуты при использовании мешалок не в фазе.

Типы регулировки, которые могут быть достигнуты при помощи изменени  глубины и конструкции перегородки , иллюстрируютс  сравнением результатов, достигнутых с р дом перегородок в стекл нной ванне, работающей с производительностью ванны в 2000 т в неделю. При этом спользованы следующие перегородки:

а) пара труб, имеющих .внешний иаметр и диаметр внутреннего каала 76 мм с зазором между ветв ми труб 25 мм, глубину перегородки

232 мм (этот размер перегородки практически не оказывает вли ни  на работу ванны в части сохране , ни  тепла в зоне осветлени );

б)пара труб, выполненных из

. коробчатых секций размером мм с зазором в 1 дюйм 25 мм, что обеспечивает глубину перегородки

0 279 мм. При использовании этой конфигурации можно продемонстрировать вли ние на тепловой баланс в ра- . бочем конце ванны. Общее количество тепла, отведенное парой вод ных

5 труб, составл ет 2426,5 Мдж/ч.Снижение потребности в охлаждающем воздухе вниз по потоку от перегородки в результате использовани  вод ных труб составл ет около

0 3000 (благодар  охлаждающему эффекту перегородки отмечено задержание тепла вверх по потоку от перегородки);

в)устройство с использованием 5 коробчатых секций размером 178

58 мм, что обеспечивает глубину перегородки 381 мм. Это устройство не повьш1ает общего количества тепла, отводимого перегородкой, но его 0 вли ние выражаетс  в дальнейшем значительном уменьшении потребности в охлаждающем воздухе вниз по потоку от перегородки. Также возможно снижение потреблени  топлива.

г

Таким образом, лишь при помощи изменени  размеров труб, ирпользуемых дл  пропускани  воды, можно достичь изменений глубины, необхо- ДИМОЙ дл  удовлетворени  различных ограничений, налагаемых нагрузкой и температурой. При изменении глубины перегородки важно обеспечить уверенность, что стекломасса,

, проход ща  под перегородкой, не проходит также под мешалками. Расположение и глубина мешалок должны быть отрегулированы так, чтобы вс  стекломасса, постепенно выпускаема  из ванны в процесс

формовани  перемешивалась..

Задержание тепла в области осветлени  зависит в каждой конкретной- ванне от конфигурации пе .регородки.

После перемеш1№ани  (фиг. 13) обнаруживаетс  значительно более ламинарный вид слоев. С целью поддержани  оптимального располо- жени  слоев при различных нагрузках ванны необходимо варьировать глубину охлаждаемой водой перегородки 13 в зависимости от изменени  нагрузки .

Фиг.З

18

Фиг.

-21

Фиг.5

.

}((

Фиг. б

Фиг. 7

.Л

Фиг.В

k

Фи. tZ

Фиг. 13

Claims (1)

1. СПОСОБ ВАРКИ СТЕКЛА путем подачи шихты в печь, плавления, осветления полученной стекломассы и пропускания потока ее в зоне кондиционирования под горизонтальной охлаждаемой перегородкой, расположенной в верхней зоне расплава, о тличающийся тем, что, с целью улучшения оптических характеристик стекла, верхние слои стекломассы подвергают горизонтальному вытягиванию мешалками в продольном и поперечном направлениях в зоне, лежащей непосредственно за перегородкой, по потоку с сохранением нижнего конвекционного потока.

   SU <„, 1190984