УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЛЕНИЯ СТЕКЛОМАССЫ

Полезная модель относится к производству стекла и может использоваться при варке, гомогенизации и изготовлении специальных оптических стекол.
Для гомогенизации навариваемой стекломассы - как в ванных печах непрерывного действия, так и в сосудах периодического действия - часто используются устройства для бурления, иначе - барботеры. Так, известно (см. монографию «Технология стекла» под ред. И.И. Китайгородского, изд. «Стройиздат», 1967 г., стр. 212-213, рис. 102) устройство для бурления стекломассы в виде трубки с соплом на выводном конце из жароупорного материала, охлаждаемого водяным холодильником вокруг трубки. Несколько трубок установлены в дне ванной печи, в них подается под давлением очищенный воздух, который гомогенизирует стекломассу, а также организует направленное ее движение.
Оптическое стекло варят преимущественно в сосудах с открытым верхом и с донным выработочным патрубком. Поэтому введение барботера в стекломассу возможно, естественным образом, только сверху. Известна конструкция барботера с одновременным перемешиванием расплава стекломассы по патенту JP S6121922, опубл. 30.01.1986 г., представляющего собой трубку с винтовой лопастью и полым цилиндрическим диском на ее конце. По периметру и на задней поверхности полого диска расположены отверстия для пропускания сжатого газа. Изготовлен барботер из платины или сплавов на ее основе. В барботере, согласно патенту RU 179969 U1, опубл. 29.05.2018 г., газоподающая платиновая трубка переходит на конце в полый корпус с отверстиями, в виде тора в плоскости перпендикулярной оси трубки. Согласно техпроцессу требуется опустить барботер в стекломассу как можно глубже, ближе ко дну сосуда, чтобы пробурлить всю толщу стекломассы. Поскольку бурление длится несколько часов при высокой температуре, неизбежны определенные потери материала барботера (платины) вследствие его (ее) растворения и, что хуже всего, загрязнение стекла платиной, что для специальных оптических стекол, например, лазерных, недопустимо.
В связи с этим, возникла идея вводить барботер по аналогии с ванными печами снизу, но через донный выработочный патрубок стекловаренного сосуда. Ближайшим техническим решением по конструктивному и технологическому признакам будет устройство для бурления, охарактеризованное в начале настоящего описания («Технология стекла», стр. 212-213, рис. 102).
Задачей полезной модели является уменьшение потерь материала устройства (платины) при бурлении и снижение концентрации этих микровключений в стекле.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в устройстве для бурления стекломассы, содержащем водоохлаждаемую газоподводящую трубку с соплом на выводном конце, в отличие от известного, трубка на вводном конце выполнена в форме сужающегося к входу конуса, на котором установлен поперек трубки цилиндрический водяной холодильник с конусным выступом сверху, а сопло выполнено в виде конусного раструба, закрытого пластиной с капиллярными сквозными отверстиями.
Расположение холодильника не вдоль и вокруг трубки, а в нижней ее части и с конусным выступом сверху, позволяет вводить трубку снизу в донный патрубок стекловаренного сосуда, запирая патрубок конусом от вытекания стекломассы и отверждая ее на период бурления. В отличие от аналогичных платиновых барботеров с полостями с отверстиями, вводимых в стекломассу сверху, в жидкой стекломассе будет находиться только малая часть трубки с сопловым наконечником, и коррозия платины а, следовательно, загрязнение ею стекла будут минимальными. Выполнение сопла в виде раструба, закрытого пластиной с малыми отверстиями, даст веерный и более эффективный вброс газа в толщу стекломассы.
Полезная модель поясняется чертежом.
Устройство содержит газоподводящую трубку 1 из платины или платинового сплава, при этом часть трубки на вводном конце выполнена в форме сужающегося к входу конуса 2. На конусе 2 установлен поперек трубки цилиндрический холодильник 3 с подводящей воду трубкой 4, при этом холодильник 3 выполнен сверху с конусным выступом 5. Выводной сопловый конец трубки 1 выполнен в виде конусного раструба, закрытого пластиной 6 со сквозными капиллярными отверстиями, при этом пластина 6 может быть как плоской, так и выпуклой в форме полусферы. Диаметр капилляров равен примерно 0,3-0,5 мм.
Как было сказано ранее, устройство используется преимущественно для бурления (гомогенизации) стекломассы специальных оптических стекол, которые варят обычно в платиновых сосудах 7 (см. чертеж) с донным выработочным патрубком 8. Патрубок 8 окружен водоохлаждаемым индуктором 9, предназначенным как для его подогрева и расплавления стекломассы, так и для их охлаждения (при отключении высокочастотного напряжения). Устройство для бурления работает следующим образом. Перед началом варки с помощью холодильника 3 с насаженной в нем трубкой 1 вводят трубку 1 в донный патрубок 8 таким образом, чтобы его конус 5 вошел в патрубок 8 и плотно его закрыл. Плотность закрытия обеспечивает установленное снизу холодильника поджимающее, например, пружинное устройство 10, или холодильник может крепиться к корпусу печи специальной планкой. Патрубок 8 заполняют мелким боем стекла, включают индуктор 9 и подачу газа (преимущественно кислорода) в трубку 1 с небольшим его расходом. После расплавления боя индуктор отключают, в варочный сосуд загружают фритту и ведут варку согласно тех. процессу. Во время варки подачу кислорода через трубку 1 увеличивают и ведут интенсивное бурление стекломассы. После полной ее готовности подачу кислорода отключают, холодильник 3 опускают и отводят в сторону, пробку в патрубке 8 расплавляют с помощью индуктора 9 и порцию негодной стекломассы из патрубка выливают и отбраковывают, производят отлив стекломассы из сосуда в формы.
Трубка 1 должна быть рассчитана такой длины, чтобы она входила в варочное пространство сосуда только верхним выводным концом с сопловой пластиной 6. Таким образом, во время бурления большая часть трубки находится в застывшей стеклянной пробке в патрубке 8, только меньшая ее часть погружена в стекломассу, и загрязнение стекломассы платиной будет минимальным. Выполнение сопла в виде раструба и пластины с капиллярными отверстиями, особенно выпуклой формы, обеспечивает веерный вброс газа (кислорода) в объем всей стекломассы и ускоренную ее гомогенизацию.
Предложенное устройство опробовано в работе и подтвердило достижение технического результата - уменьшение времени бурления стекломассы до 20% и резкое (примерно на 80%) снижение потерь платины за цикл варки. Устройство промышленно применимо.