УСТРОЙСТВО ВАКУУМНОЙ ДЕГАЗАЦИИ РАСПЛАВЛЕННОЙ СТЕКЛОМАССЫ
DEVICE FOR VACUUM DEGASSING OF MOLTEN GLASS MASS

Изобретение относится к стекольной промышленности и касается вакуумной дегазации расплавленной стекломассы для улучшения качества стеклянных изделий.
При реализации некоторых художественных и технических решений необходимо получить чистую стекломассу, лишенную пузырьков и иных включений.
Для решения подобных задач использовались различные приемы, в частности разогрев стекломассы до высоких температур или применение перемешивающих устройств, что требует значительных затрат времени и энергии.
В патенте на изобретение №2515443, опубл. 10.05.2014, предложено вакуумное осветление стекломассы. Для этого в сосуде с расплавленной стекломассой производят многоступенчатый набор вакуума (до 9 ступеней) с выдержками на каждой ступени до 12 ч. Такое устройство также требует больших затрат энергии и времени.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству можно считать устройство по патенту РФ №2552567, приоритет Японии от 30.06.2010, заявка опубликована 10.08.2014, патент РФ опубликован 10.06.2015. В патенте предложено устройство, которое содержит два отсека: варочный бассейн и над ним вакуумный сосуд. Бассейн и сосуд соединены подводящей трубой. Расплавленная стекломасса из варочного бассейна поступает по подводящей трубе в вакуумный сосуд, а после дегазации по отводящей трубе поступает на формующее устройство.
Однако предложенная в патенте система вакуумирования имеет существенные недостатки. Устройство работает не с полным вакуумом, а с разрежением. При полном вакууме данное устройство работать не сможет, так как при полном вакууме стекломасса заполнит верхний (вакуумный) резервуар и вытекать по отводящей трубе из него не будет. Отсутствие полного вакуума не позволяет достичь высокого качества осветления стекломассы. Кроме того, в устройстве по патенту №2552567 стекломасса находится в динамическом (подвижном) состоянии. В этом случае контроль дегазации осуществляется только на выходе из системы, что возможно только для отработанных процессов. При этом смена температурных режимов значительно изменяет скорость прохождения стекломассы в вакуумирующей камере, а, следовательно, и меняет степень очистки стекломассы, так как более густая стекломасса движется медленнее, а более жидкая быстрее. В связи с этим, как указано в патенте, устройство работает только с некоторыми типами стекол.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение качества расплавленной стекломассы, а, следовательно, изделий из нее.
Для достижения заявленного технического результата в устройстве вакуумной дегазации расплавленной стекломассы, содержащем варочную камеру (тигель) и камеру вакуумирования, тигель закреплен на штоке-выталкивателе с подвижным подом, на пол которого насыпана подушка из сыпучего материала, устройство выполнено с раздвижной крышкой, над которой смонтирован вакуумный колпак с возможностью контактирования с подушкой подвижного пода при открытой раздвижной крышке.
В качестве сыпучего материала подушки подвижного пода может быть использован песок или мелкоразмолотый шамот.
Корпус варочной камеры может быть изготовлен из кварца или шамота.
Предлагаемая конструкция позволяет создать глубокий вакуум в зоне дегазации, а, следовательно, повысить качество расплавленной стекломассы.
Работа устройства поясняется фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 показан поперечный разрез устройства, момент расплава стекломассы;
на фиг. 2 - поперечный разрез устройства, момент вакуумной дегазации.
Корпус устройства 1 выполнен с раздвижной крышкой 2. Внутри корпуса устройства 1 смонтированы боковые электрические нагреватели 3, а также шток выталкивателя с подвижным подом 4. На пол подвижного пода насыпана подушка 5 из сыпучего материала, в частности песка или мелкоразмолотого шамота, а поверх нее установлен тигель 6, в котором происходит плавление (варка) стекла 7. Тигель может быть кварцевым или из шамота. Над раздвижной крышкой 2 корпуса устройства 1 смонтирован кварцевый колпак 8, соединенный с линией откачки воздуха для создания под колпаком вакуума.
Устройство работает следующим образом. В тигель 6 загружают сырье, включают электронагреватели 3 и производят плавление или варку стекломассы по технологическим режимам, соответствующим типу заказанного стекла. В полученном расплаве внутри стекломассы появляются пузырьки воздуха, которые в дальнейшем могут привести к ухудшению качества формуемых из такой стекломассы изделий.
Для исключения пузырьков осуществляют вакуумную дегазацию расплавленной стекломассы. Для этого раздвигают крышку 2 корпуса 1 печи, выдвигают шток-выталкиватель 4, который поднимает тигель 6 с расплавленной стекломассой 7 вверх. Тигель 6 попадает под кварцевый колпак 8, края которого при этом погружаются в песчаную (шамотную) подушку 5, тем самым герметизируя пространство вокруг тигля 6. Одновременно из-под колпака 8 выкачивают воздух. Степень разрежения регулируют согласно типу расплавленного стекла и температуры, при которой происходит принудительная дегазация (осветление) стекломассы. Качество дегазации стекла определяют визуально через прозрачные стенки колпака 8.
После удаления пузырьков из стекломассы вакуум отключают, колпак 8 снимают, а шток-толкатель 4 вместе с тиглем 6 возвращают обратно в печь, где далее температуру стекломассы доводят до заданной.
В отличие от прототипа расплавленная стекломасса находится в статическом (неподвижном) состоянии. Дегазация при этом не зависит ни от вязкости стекломассы, ни от температурного режима варки. В таком устройстве можно вакуумировать не только стекла, но и вязкие системы расплава ситаллов.
Контроль выхода пузырьков газа из стекломассы осуществляется визуально, что позволяет, при необходимости, оперативно менять условия вакуумизации.
Кроме того, в предлагаемом устройстве вакуумная дегазация осуществляется при глубоком вакуумировании, что способствует повышению эффективности вакуумирования и, следовательно, качества расплавленной стекломассы и готовых изделий.
Конструкция устройства проще прототипа, что позволяет реализовать ее в лабораториях без значительных финансовых затрат.
Предлагаемая процедура вакуумирования пригодна при использовании варочных тиглей различных конструкций и из различных материалов.