СТЕКЛОПЛАВИЛЬНЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к устройствам для получения волокон из термопластичного материала и может быть использована в промышленности стеклянного волокна, преимущественно для производства волокон из тугоплавких склонных к кристаллизации расплава стекол с низкой теплопрозрачностью.
Известен стеклоплавильный сосуд для выработки непрерывного стеклянного волокна, содержащий корпус с фильерной пластиной, токоподводы и установленные один над другим V-образные экраны, вершины которых обращены друг к другу и соединены пластиной, связанной с токоподводами (А.С. СССР №544620, МПК С03В 37/02, оп.1975 г.).
Основным недостатком данного аппарата является низкая производительность и небольшой срок службы вследствие деформации отдельных элементов аппарата.
Известен стеклоплавильный сосуд, включающий корпус с фильерной пластиной, токоподводами и V-образными экранами, вершины которых обращены друг к другу и соединены пластиной, а также концы экранов соединены между собой пластинами (А.С. СССР №610808, МПК С03В 37/02, on. 15.06.0978 г.).
Недостатком данного стеклоплавильного сосуда является небольшой срок службы из-за недостаточной жесткости фильерного дна, а также дополнительный расход дорогостоящего материала.
Наиболее близким к заявляемому устройству по техническим признакам является стеклоплавильный аппарат, включающий корпус, образованный боковыми и торцевыми стенками с токоподводами, перекрытием, перфорированным нагревательным экраном, жестко закрепленным
на корпусе, и фильерной пластиной с фильерами, а также загрузочные трубы и трубу для иглы уровнемера, снабженные опорными фланцами, закрепленными на расстоянии от перекрытия, равном 0,6-0,8 высоты загрузочной трубы с исключением контакта между собой (п.на полезную модель №21591, МПК С03В 37/09, оп.27.01.2002 г.).
Недостатком данного технического решения является низкая производительность, обусловленная отсутствием возможности поддержания температуры расплава по объему аппарата и, как следствие, однородности по вязкости в зоне выработки тугоплавких стекол с низкой теплопрозрачностью, а также небольшой срок службы, вызванный прогибом фильерного дна от высоких температур.
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в повышении производительности, а также увеличении срока службы аппарата.
Поставленная задача решается следующим образом.
Стеклоплавильный аппарат, включающий корпус, образованный боковыми стенками, торцевыми стенками с токоподводами, перекрытием и фильерной пластиной с фильерами, загрузочные трубы, трубу для иглы уровнемера и размещенный в верхней части корпуса электрообогреваемый перфорированный нагревательный экран, жестко закрепленный на корпусе, согласно заявляемому техническому решению, дополнительно содержит расположенный в придонной части корпуса вдоль оси фильерной пластины электрообогреваемый перфорированный экран с ребрами жесткости, жестко прикрепленный торцами к торцевым стенкам корпуса, а основанием и ребрами жеткости - к фильерной пластине.
При этом дополнительный перфорированный экран выполнен в виде вертикальной пластины, у которой сторона, жестко
прикрепленная к фильерной пластине, имеет форму гребенки, образованную, по меньшей мере, одним рядом выполненных в ней отверстий.
Причем, ребра жесткости выполнены в виде, по меньшей мере, одной пары косынок, жестко прикрепленных к дополнительному перфорированному электрообогреваемому экрану и фильерной пластине.
Кроме этого, труба для иглы уровнемера опущена внутрь корпуса на глубину, равную 0,7-0,8 диаметра трубы, при этом опущенный участок трубы выполнен перфорированным и снабжен ребрами жесткости.
Кроме этого, верхнее перекрытие выполнено с уклоном в сторону торцевых стенок.
Помимо этого, каждый токоподвод выполнен раздвоенным.
1
2
3
l
2
3
=
Благодаря наличию дополнительного электрообогреваемого перфорированного экрана в придонной части корпуса стеклоплавильный аппарат разделен на следующие зоны: зона между верхним перекрытием и верхним электрообогреваемым перфорированным экраном - зона плавления, имеющая объем V; зона между электрообогреваемыми экранами - зона гомогенизации, имеющая объем V; зона между дополнительным электрообогреваемым экраном и фильерной пластиной - зона выработки, имеющая объем V. Объемы этих зон, определяются зависимостью: V:V:V 4,0÷4,1:1,0÷1,1:0,85÷0,90, которая оптимальна для длительной работы аппарата с высокой производительностью при рациональном расходе дорогостоящих материалов платиновой группы.
Оснащение стеклоплавильного аппарата дополнительным перфорированным электрообогреваемым экраном в придонной части корпуса создает условия поддержания расплава в аппарате необходимой температуры и вязкости, обеспечивающие стабильный и производительный процесс вытяжки нити, а выполнение его в виде пластины, установленной вдоль продольной оси симметрии фильерной пластины и
перпендикулярно плоскости дна и снабженной, по меньшей мере, парой ребер жесткости в виде косынок, образует в совокупности единую ферму жесткости, которая обеспечивает жесткость фильерной пластины, устраняя ее деформацию при длительной эксплуатации на высоких температурах (1550°С-1560°С), а также поддерживает постоянную температуру расплавов в зоне выработки.
Дополнительный электрообогреваемый экран своей стороной гребенчатой формы жестко прикреплен выступами к фильерной пластине. Размеры выступов и промежутков зависят от межцентровых расстояний как в парном ряду, так и между парными рядами фильер, причем, размер высоты промежутков должен быть вдвое больше размера его ширины, а форма может быть как прямоугольной, так и овальной. Такое соотношение обеспечивает свободный переток расплава стекла из одной части в другую, поддерживая тем самым стабильный процесс формирования нити.
Как известно, высокопроизводительный процесс обеспечивается стабильным образованием «луковиц» на выходе расплава из фильеры, что в свою очередь может быть достигнуто только обеспечением постоянного уровня расплава в аппарате, который обеспечивается его контролем иглой уровнемера, размещенного в трубе. Для создания надежных условий работы аппарата и иглы уровнемера труба уровнемера опущена внутрь корпуса, т.е. в плавильную зону на глубину, равную 0,7-0,8 диаметра трубы в целях исключения попадания нерасплавившихся стекло-шариков на иглу, при этом опущенный конец трубы выполнен перфорированным. Для избежания деформации перфорированного участка трубы с наружной стороны в плоскости оси симметрии аппарата жестко закреплены ребра.
Как известно, при длительной эксплуатации аналогичных аппаратов в результате проседания перекрытия в углах его соединения с
торцевыми стенками образуется купол, который не позволяет газам выходить из этой зоны и вследствие воздействия этих агрессивных газов происходит преждевременное разрушение этих узлов в зоне стыковки.
Для повышения жесткости сборочной конструкции верхнего перекрытия прежде всего в зонах с торцевыми стенками перекрытие может быть выполнено с уклоном в сторону торцевых стенок. Это увеличивает жесткость конструкции, позволяет более интенсивно отводить агрессивные газы от торцевых стенок при плавке шариков и исключить проседание перекрытия в углах.
Выполнение токоподводов раздвоенными обеспечивает равномерную подачу тока и исключают локальный перегрев торцевых стенок, повышая срок службы аппарата, а их соединение через торцевые стенки с придонным экраном и его косынками обеспечивает достаточную запитку электрическим током всех элементов придонного экрана, образующих ферму, тем самым обеспечивая поддержание расплава между ее элементами необходимой температуры и вязкости, что повышает производительность аппарата.
Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемое устройство новым.
На фиг.1 представлено заявляемое устройство, фронтальный вид с разрезом; на фиг.2 - вид сверху на фиг.1 с разрезом А-А; на фиг.3 - узел крепления трубы для иглы уровнемера; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1.
Стеклоплавильный аппарат включает электрообогреваемый корпус, образованный перекрытием 1, боковыми стенками 2, торцевыми стенками 3 с токоподводами 4, и фильерной пластиной 5, а также загрузочные трубы 6 и трубу 7 для иглы уровнемера. Внутри корпуса в его верхней части установлен V-образный обогреваемый перфорированный экран 8, а в нижней части - придонный перфорированный обогреваемый фильтровальный экран, жестко закрепленный на торцевых
1
2
3
стенках 3 корпуса и фильерной пластине 5, состоящий из вертикальной пластины 9, у которой сторона, жестко прикрепленная к фильерной пластине, образована, по меньшей мере, одним рядом отверстий с чередованием выступов и впадин, снабженной тремя парами ребер жесткости в виде косынок 10. Каждый токоподвод 4 выполнен раздвоенным. Труба 7 для иглы уровнемера снабжена фланцем 11, установленным на расстоянии от перекрытия, равном 0,88 высоты самой трубы, и ребрами жесткости 12. Сама труба 7 опущена своим перфорированным концом и ребрами жесткости 12 в плавильную зону на 30-32 мм. Перекрытие 1 выполнено с уклоном в сторону торцевых стенок 3. Соотношение объема аппарата V, объема зоны плавления V и объема зоны выработки У составляет 4,05:1,1:0,87.
Устройство работает следующим образом.
Стеклянные шарики (не показаны) поступают через загрузочные трубы 6 внутрь корпуса в зону плавления, образованную перекрытием 1 и экраном 8, нагреваются до температуры плавления и расплавляются, образуя жидкую стекломассу, которая поступает в зону гомогенизации, заключенную между двумя экранами, и далее - в зону выработки, образованную придонным перфорированным нагревательным экраном и фильерной пластиной 5, проходит через фильеры, образуя «луковицы», из которых на выходе из фильер формируется стеклянная нить путем вытяжки.
Заявляемое устройство испытывали при выработке стеклянных волокон при температуре 1550°С.-1560°С.
В таблице приводим показатели работы заявляемого устройства и промышленно освоенного стеклоплавильного аппарата АС 217-00, находящегося в эксплуатации на предприятии «Стеклонит» (г.Уфа), предназначенного для производства стекловолокна специального
назначения и находящегося в тех же условиях эксплуатации, что и заявляемое устройство.
Таблица
Показатели
Стеклоплавильный аппарат АС217-00
Заявляемое устройство
Срок службы, сут.
35
60
Производительность, кг/сут.
80
105
Рабочая температура,<sup>0</sup> С
1560
1560
Устройство успешно эксплуатировалось с более высокой производительностью в течение 58-60 суток, в то время как устройство по схеме прототипа выходит из строя через 34-35 суток по причине деформации корпуса.