ВАННАЯ СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ

Область техники
Полезная модель относится к промышленности строительных материалов, в частности к ванным стекловаренным печам, используемым для получения высококачественного стекла.
Уровень техники
Из SU 363667 А1, публ. 01.01.1973, известна стекловаренная печь, содержащая соединенную протоками варочную, осветительную, выработочную зоны, нагревательные элементы, и по оси печи установленную одну мешалку.
Недостатком указанной печи является малая эффективность устройства обеспечивающего термическое кондиционирование стекломассы.
Из US 3891422 А, публ. 24.06.1975, известна стекловаренная печь, содержащая варочный и выработочный бассейны, в последнем из которых установлены чередующимися рядами теплообменники с мешалками. Один конец теплообменников введен через дно печи внутрь бассейна, а другой конец теплообменников выведен наружу печи и охлаждается воздухом от вентилятора. Теплообменники изготовлены из теплопроводного материала, например из молибдена.
Недостатком этого технического решения является то, что каждый теплообменник охлаждает лишь прилегающий к нему объем стекломассы. Из-за низкой теплопроводности стекломассы возникает градиент температур между стекломассой возле теплообменников и в промежутках между теплообменниками, что ухудшает термическую однородность и качество стекла. Увеличение числа теплообменников для более равномерного отвода стекла от всех частей объема конвекционного потока стекломассы значительно нарушает течение конвекционных потоков стекломассы и ведение технологического процесса, что также отрицательно сказывается на качестве стекла, вызывает возникновение грубой слоистой структуры ленты стекла.
Наиболее близким аналогом, заявляемого технического решения (прототипом), является ванная стекловаренная печь, известная из SU 1557110 А1, публ. 15.04.1990, содержащая варочный и выработочный бассейны, соединенные пережимом, в котором установлена водоохлаждаемая перегородка и мешалки за ней.
Недостатком этого технического решения является то, что при температуре стекломассы в пережиме от 1200°С до 1300°С в печах непрерывного действия в мешалках не предусмотрено их охлаждение, что может привести к выходу их из строя и тем самым существенным образом оказывает влияние на степень однородности стекломассы, кроме того использование мешалок пропеллерного типа, вызывает необходимость их использования в большом количестве (в ближайшем аналоге их 12 шт.), что также увеличивает вероятность отказа во время эксплуатации печи.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является обеспечение однородности стекломассы в основном за счет химического, а также термического усреднения состава стекломассы.
Решение поставленной задачи позволяет повысить качество строительного стекла.
Поставленная задача решается тем, что в ванной стекловаренной печи, содержащей варочный и выработочный бассейны, соединенные пережимом, в котором установлена водоохлаждаемая перегородка и мешалки за ней, согласно полезной модели, водоохлаждаемая перегородка выполнена в виде двух трубчатых холодильников, установленных навстречу друг другу и перпендикулярно боковым стенкам пережима, причем отношение погруженной в стекломассу поверхности трубчатого холодильника к площади пережима ванной стекловаренной печи лежит в диапазоне от 0,05 до 0,10, а две мешалки также установлены навстречу друг другу и перпендикулярно боковым стенкам зоны пережима и выполнены в виде трубы с водоохлаждаемыми U-образными лопастями, кроме того длина
погружаемой части лопастей мешалок составляет не менее 0,35 м, причем мешалки выполнены с возможностью возвратно поступательного движения трубы.
Возможен такой вариант исполнения, когда и водоохлаждаемые перегородки установлены на подвижной платформе;
В результате повышается качество строительного стекла и увеличивается срок службы стекловаренной печи, причем в результате экспериментального исследования тепловых полей стекломассы было установлено, что выбранные вышеуказанные диапазоны обеспечивают улучшение однородности стекломассы и защиту футеровки печи.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен план пережима, на фиг.2 изображено поперечное сечение мешалки, на фиг.3 изображено поперечное сечение водоохлаждаемой перегородки, на фиг.4 продольное сечение ванной стекловаренной печи с циркуляционными потоками стекломассы. На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - ванная стекловаренная печь, варочный 2 и выработочный 3 бассейн, пережим 4, водоохлаждаемая перегородка 5, мешалки 6, лопасти мешалок 7, подвижная платформа 8, стекломасса 9.
2
Ванная стекловаренная печь 1 производительностью 465-515 т/сутки (фиг.1), содержит варочный 2 (фиг.1) и выработочный 3 (фиг.1) бассейны, соединенные пережимом 4 (фиг.1) с площадью - 27,0 м, длиной - 6 м, шириной - 4,5 м и глубиной 1,05 м. В пережиме 4 установлена водоохлаждаемая перегородка 5 (фиг.1), выполненная в виде двух трубчатых холодильников (фиг.3) и две мешалки 6 (фиг.2). Водоохлаждаемая перегородка выполнена в виде двух трубчатых холодильников установленных навстречу друг другу и перпендикулярно боковым стенкам пережима 4. Две мешалки 6 установлены навстречу друг другу и перпендикулярно боковым стенкам пережима 4 и выполнены в виде водоохлаждаемой трубы с тремя водоохлаждаемыми U-образными
лопастями 7 (фиг.2). Все лопасти 7 мешалок 6 лежат в одной плоскости перпендикулярной стенкам и дну пережима 4. Мешалки 6 выполнены с возможностью возвратно поступательного движения своей водоохлаждаемой трубы. Длина водоохлаждаемой перегородки 5, выполненной в виде двух трубчатых холодильников - 6,345 м, высота - 0,69 м, а ширина - 0,1 м. Длина мешалки 6 - 6,05 м, ширина - 1,42 м, а высота - 1,8 м;
Осуществление полезной модели
Ванная стекловаренная печь работает следующим образом.
Шихта, загружаемая в печь 1 через загрузочный карман (на чертежах не показан), плавится в варочном бассейне 2. Процесс стекловарения делится на 5 стадий. Первая стадия селикатообразование, в этой стадии протекают химические реакции в твердом состоянии с образованием силикатов, шихта превращается в спекшуюся массу. Вторая стадия варки стекла стеклообразование, в этой стадии происходит растворение непрореагировавших остатков кварца и других компонентов в расплаве. К концу этапа вся масса превращается в прозрачный состав, в котором нет включений непроварившейся шихты, но есть газовые включения в виде большого количества пузырей, а также состав не усреднен по составу, т.е. стекломасса 9 еще не однородна. Третья стадия варки осветвление, на этой стадии из стекломассы 9 удаляется избыточное количество газов, а также устанавливается равновесие между оставшимися растворенными газами и стекломассой 9. Четвертая стадия варки гомогенизация, на этой стадии стекломасса усредняется, освобождается от свилей, т.е. становится однородной по химическому составу, что весьма важно для получения необходимых выработочных свойств стекла. Процесс гомогенизации протекает одновременно с процессом дегазации при тех же температурах, но часто продолжается несколько дольше. Пятая стадия студка в студочной части печи (на чертежах не показана), на этой стадии идет подготовка стекла к выработке, осуществляется путем равномерного снижения температуры на 200-300°С, что создает необходимую для выработки вязкость стекломассы.
С целью интенсификации процесса студки стекломассы по всей ширине пережима 4 установлена водоохлаждаемая перегородка 5, выполненная в виде двух трубчатых холодильников и две мешалки 6 стекломассы 9. Трубчатые холодильники и водоохлаждаемые мешалки снижают температуру стекломассы не только потому, что они водоохлаждаемые, а также вследствие их тормозящего влияния на циркуляцию стекломассы. Необходимо отметить, что мешалки 6 не только выполняют функцию водоохлаждаемой преграды, но и существенным образом влияют на обеспечение однородности стекломассы в основном за счет химического, а также термического усреднения стекломассы.
Применение изобретения позволяет увеличить срок службы стекловаренной печи, улучшить качество вырабатываемой продукции, увеличить выработку стекла.