БАРБОТЕР

Полезная модель относится к области стекловарения и применяется при варке оптических, технических и лазерных фосфатных стекол для обезвоживания, осветления и гомогенизации стекломассы.
Известно устройство для барботирования с целью обезвоживания стекломассы по патенту RU 2596836 С1, опубл. 10.09.2016 г., МПК С03В 5/193, содержащее трубку, переходящую в полый корпус, выполненный в виде усеченного конуса. К недостаткам этого изобретения можно отнести следующее: хрупкость используемого керамического материала, сложность изготовления из-за громоздкости изделия, (общая длина которого составляет 1240 мм при длине штока 1120 мм и диаметре 50 мм), барботер может применяться только один раз, т.к. на керамическом материале появляется множество мельчайших трещин, поэтому при повторном применении он сильно разъедается и может давать включения керамики в стекломассе. Кроме того, расположение отверстий на кольцевой площадке, во время бурления создает реактивные струи в стекломассе, что приводит к возникновению сил, смещающих барботер к одной стороне тигля.
В авторском свидетельстве СССР №715509 опубл. 15.02.1980 г. приводится конструкция изделия для гомогенизации стекломассы, позволяющая совмещать бурление стекломассы с одновременным ее размешиванием. Устройство представляет собой полый вал с лопастями, нижняя часть которого выполнена в виде сопла для подачи газа. Устройство заявленной конструкции позволяет сократить время размешивания и избежать застойных зон, т.е. улучшить качество стекла по однородности и светопропусканию за счет снижения времени контакта стекломассы с материалом сосуда. Бурление стекломассы будет достаточно интенсивным, но пузыри изначально имеют большой диаметр, к тому же бурление идет со дна тигля, что создаст эффект кипения и может привести к заливу тигля. Необходимость вращения мешалки с одновременной подачей в нее сжатого газа делает конструкцию изделия практически нереализуемой.
Ближайшим техническим решением к предлагаемой полезной модели является патент RU 173711 U1, опубл. 07.09.2017 г., МПК С03В 5/193, в котором реализуется конструкция барботера для бурления стекломассы в сосудах периодического действия. Барботер для подачи сжатого газа содержит трубку, переходящую в полый корпус с отверстиями для выхода сжатого газа. Полый корпус выполнен в виде цилиндрического диска с отверстиями на верхней и нижней поверхностях, от трубки отходят наклонно вниз несколько ответвлений с полыми дисками на их концах и с отверстиями на верхней и нижней поверхностях дисков, при этом диски расположены соосно трубке. Данный барботер имеет довольно громоздкую конструкцию и сложен в эксплуатации. Кроме того, при его эксплуатации могут возникнуть аварийные ситуации на производстве за счет того, что процесс бурления происходит снизу тигля, к поверхности стекломассы будут выходить крупные пузыри, которые приводят к неконтролируемому возмущению поверхности стекломассы и сильным колебаниям барботера, и как следствие, к авариям. По этим причинам барботер не выполняет поставленную задачу.
Задачей заявленной полезной модели является упрощение конструкции барботера и повышение эффективности обезвоживания, осветления и гомогенизации стекломассы.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в барботере для бурления стекломассы, содержащем трубку для подачи сжатого газа, переходящую на конце в полый корпус с отверстиями для выхода сжатого газа, в отличие от известного, полый корпус выполнен в виде тора, расположенного в плоскости перпендикулярной оси трубки для подачи сжатого газа, имеющего с противоположной от трубки стороне симметрично вырезанный сегмент в пределах 70-110° с глухими торцами, при этом отверстия для выхода сжатого газа направлены вниз, внутрь и наружу тора.
Предложенный барботер выполнен в виде тора с внутренним диаметром, превышающим диаметр вала мешалки, с вырезанным сегментом, превышающим диаметр вала мешалки, и отверстиями для подачи сжатого газа, направленными вниз, внутрь и наружу тора. Расположение барботера в варочном сосуде в расплаве стекла над лопастями мешалки при ее вращении обеспечит эффективное замешивание мелких пузырьков сжатого кислорода во весь объем стекломассы и не позволит им объединяться в крупные пузыри. При этом происходит процесс интенсивного осветления, гомогенизации и обезвоживания стекломассы.
Полезная модель поясняется чертежом, где:
Фиг. 1 - общий вид;
Фиг. 2 - вид сверху, с частичным вырезом тора.
Барботер (Фиг. 1, 2) содержит трубку 1 для подачи сжатого газа, выполненную из материала платиновой группы, переходящую на конце в полый корпус в виде тора, расположенного перпендикулярно оси подающей газ трубки 1. При этом тор имеет симметрично вырезанный сегмент 3 с противоположной от подающей трубки стороны в пределах 70-110° и глухими торцами. В торе 2 выполнены отверстия 4 для выхода сжатого газа, направленные внутрь, наружу и вниз по отношению к тору 2. В торе 2 могут быть выполнены дополнительно отверстия, расположенные под углом 45° между боковыми и нижними отверстиями. Вырез 3 больше диаметра вала мешалки, что позволяет заводить барботер в стекломассу и размещать его над мешалкой. Конструкция барботера позволяет проводить процесс бурления совместно с процессом перемешивания стекломассы мешалкой.
Функционирует устройство аналогично прототипному, а именно: барботер подвешивают над сосудом со стекломассой с предварительно заведенной в сосуд мешалкой. К барботеру подсоединяют шланг для подачи сжатого газа, который через регулирующий прибор (ротаметр) с необходимым расходом подается в барботер и через отверстия трубки 2 поступает сжатый газ. Барботер постепенно опускают в верхние слои стекломассы не касаясь лопастей мешалки. Сжатый газ образует мелкие пузырьки газа в расплаве, которые замешиваются в стекломассу, ускоряя тем самым процесс обезвоживания, осветления и гомогенизации стекломассы и делая процесс безопасным. Процесс барботирования совместно с механическим размешиванием стекломассы продолжается несколько часов до получения заданных параметров.
Предложенный барботер конструктивно проще прототипа, легче его в несколько раз и эффективнее по сравнению с барботажем через обычную трубку или через прототипный барботер, применим в промышленном производстве и практически безопасен. При этом время получения заданных параметров уменьшится до 1,5 раз, что было подтверждено при варке лазерного стела типа ЛФС5.