СОСУД ДЛЯ ВЫРАБОТКИ СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА

Полезная модель относится к промышленности строительных материалов, в частности к оборудованию заводов стеклянного волокна.
Известны сосуды для выработки стеклянного волокна, изготовленные из сплавов благородных металлов и керамической крышкой [1].
Недостатком сосуда является невозможность изготовления керамической крышки большой длины (более 300 мм). Длинные керамические крышки необходимо изготавливать для расширения использования стеклоплавильных аппаратов, имеющих количество фильер 400, 800, 1600 и т.д. Длинную керамическую крышку очень сложно сформовать, кроме того, длинные керамические детали не технологичны и в процессе их изготовления в них возникают большие внутренние напряжения, которые приводят к разрушению во время их эксплуатации. При эксплуатации сосуда в условиях высоких температур и неоднократном отключении электронагрева аппарата длинные керамические крышки разрушаются, что приводит к аварийному выводу из работы стеклоплавильного аппарата.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является сосуд для выработки стеклянного волокна [2], включающий корпус из сплава благородных металлов и монолитную керамическую крышку, расположенную в верхней части сосуда и соединенную с корпусом. Корпус содержит стенки и соединенное с ними днище.
Однако при эксплуатации сосуда в условиях высоких температур невозможно достижение режима длительной безаварийной работы керамической крышки большой длины, т.к. в длинных керамических изделиях в процессе работы возникают дополнительные внутренние напряжения, которые в конечном итоге будут приводить к разрушению крышки.
Процесс изготовления длинноразмерных керамических деталей является технологически сложным, энергоемким, требующим специального технологического оборудования. Чем длиннее керамическая монокрышка, тем срок ее службы меньше. Кроме того, в используемых в настоящее время монолитных керамических крышках коэффициент выхода годных изделий остается очень незначительным, и даже годные изделия имеют незначительный ресурс работы.
В связи с этим невозможно изготовить надежно работающую крышку длиной более 300 мм.
Целью полезной модели является разработка возможности изготовления длинных керамических крышек, необходимых для расширения использования стеклоплавильных аппаратов, имеющих количество фильер 400, 800, 1600 и т.д. При этом повышается срок службы сосуда, увеличивается выход годных изделий, повышается технологичность изготовления крышек, а также снижается стоимость керамических крышек.
Технический результат достигается тем, что керамическая крышка выполнена разъемной в местах наибольшего термического напряжения, причем за счет симметричности разъединения можно набирать конструкции любых размеров, парк литейной оснастки расширять не требуется, выход годных изделий в процессе их изготовления увеличивается, изделия имеют меньшую стоимость, при работе в них не возникают существенные термические напряжения, приводящие к их разрушению, ресурс работы стеклоплавильного аппарата увеличивается.
При этом крышка может быть изготовлена из 2-х, 3-х, 4-х и т.д. элементов. В случае необходимости элементы керамической крышки можно склеивать керамическим клеем.
Вследствие высоких эксплуатационных характеристик керамики (высокая стойкость к расплаву стекла, высокая прочность при температурах до 1600°С), а также изготовления развязанной по напряжениям конструкции крышка может использоваться многократно. Кроме того, крышка из керамики имеет более низкую стоимость, чем платиновый сплав.
Данное конструктивное решение не требует изменения или переналадки печного оборудования заводов по производству стекловолокна, оснащения какими-либо другими источниками тепловыделения, например, окисными высокотемпературными нагревателями, т.к. схема нагрева сохраняется - стекло разогревается из-за тепловыделения в стенках платинового сосуда. Изменена только конструкция крышки и способ ее крепления. Предлагаемая керамическая крышка выполнена со скосом в нижней части, что позволяет осуществить крепление сосуда без его жесткой заделки (с учетом термического расширения). С помощью этого скоса она держится на сосуде, и при нагреве сосуда может перемещаться по скосам без жесткого защемления, что не допускает возникновение в ней и платиновом сосуде больших термических напряжений, что в свою очередь приводит к увеличению срока службы стеклоплавильного аппарата. Сборка стеклоплавильного аппарата и подготовка его к работе не требует специального технологического оборудования, в отличие от известного сосуда, где требуется высокая точность изготовления пазов крышки с применением механической обработки, а также высокая точность изготовления ответной части стенок аппарата. В предлагаемом варианте механическая обработка посадочного места не требуется, что позволяет повысить технологичность изготовления сосуда.
Поэтому сборка стеклоплавильного аппарата в предлагаемом варианте является легко- и быстровыполнимой.
На чертеже представлен сосуд, общий вид.
Сосуд состоит из стенок 1 и днища 2, выполненных из платины, и крышки 3 выполненной из керамического материала, например, ингибированного оксида алюминия. Керамическая крышка имеет скос 4.
Сосуд для выработки стеклянного волокна собирают следующим образом:
Стенки корпуса сосуда устанавливаются на скос керамической крышки, затем сосуд закрепляется в крепежном узле стеклоплавильного аппарата.
В таблице показаны сравнительные характеристики предлагаемого и известного сосуда (прототипа).
Показатели
Характеристики сосуда
Керамическая крышка
Разъемная керамическая крышка
1. Срок службы
1
1,5
2. Стоимость
1
0,7
3. Максимальный габарит, мм
300
3000
Примечание: данные в таблице приведены в относительных единицах.
Предлагаемый сосуд работает следующим образом:
Через отверстие в керамической крышке 3, стеклянные шары попадают в стеклоплавильный аппарат, состоящий из: электродов 5, стенок 1 и дна 2. Подающийся на электроды электрический ток, проходя через стенки и дно стеклоплавильного аппарата, нагревает их. Расплавленные в стекломассу шары выливаются через фильеры, расположенные в дне, застывая в атмосфере в виде стекловолокна.
Из приведенной таблицы видно, что срок службы предлагаемого сосуда на 50% выше срока службы известного сосуда. Стоимость разъемной керамической крышки на 30% меньше. Максимальные габариты конструкции можно увеличить в 10 раз.
Источники информации:
1. Патент РФ №2212379, С03В 37/09, опубликованный в 2003 г.
2. Патент на полезную модель РФ №98998, С03В 37/09, опубликованный в 2010 г.