ПЕЧЬ ОТЖИГА СТЕКЛОИЗДЕЛИЙ
GLASS PRODUCTS ANNEALING FURNACE

Изобретение относится к оборудованию для производства стеклоизделий, а именно к туннельным печам отжига стеклоизделий непрерывного действия.
В печах отжига происходит термическая обработка стеклоизделий за счет их регулируемого нагрева и охлаждения, в зависимости от температуры загружаемых стеклоизделий до температуры цеха.
Известен режим отжига стеклоизделий, включающий в себя четыре стадии, которые используются в конструкциях печей отжига стеклоизделий, ставших традиционными (см., например, книгу «Технология стекла и стеклоизделий», издание второе 2015 г., автор Ю.А. Гулоян, издательство «Транзит-ИКС», Россия, г. Владимир).
Первая стадия: предварительный нагрев или охлаждение стеклоизделий до верхней температуры отжига, которая на практике, в зависимости от состава стекла, составляет 520…580°С.
Вторая стадия: выдержка стеклоизделий при верхней температуре отжига для выравнивания температуры стеклоизделий по толщине с целью ослабления остаточных напряжений.
Третья стадия: медленное охлаждение стеклоизделий в интервале верхней и нижней температуры отжига. Нижней температурой отжига является температура, ниже которой стеклоизделия можно охлаждать с любой скоростью, которая ограничивается только термостойкостью изделия.
Четвертая стадия: быстрое охлаждения стеклоизделий от нижней температуры отжига до температуры цеха.
По данным температурам для отжига конкретных стеклоизделий, в зависимости от состава стекла, толщины стенок и температуры загрузки стеклоизделий в печь отжига, задают графики (кривые) отжига по длине печи для автоматического поддержания заданных температур отжига в соответствии с этой кривой.
На первой стадии отжига происходит предварительный нагрев стеклоизделий до верхней температуры отжига с максимальной скоростью, ограниченной возможностью разрушения стеклоизделий с учетом определенного запаса прочности.
На второй стадии отжига происходит выдержка стеклоизделий при верхней температуре отжига до выравнивания температур по сечению стеклянной тары и уменьшения остаточных напряжений (релаксация). Температуру при этом выбирают такой, чтобы предотвратить деформацию стеклоизделий, но обеспечить достаточно высокую скорость релаксации, т.к. снижение температуры на каждые 10°С увеличивает время релаксации в 2 раза.
На третьей стадии отжига стеклоизделия необходимо охлаждать с малой скоростью, не допуская образования вновь разрушающих остаточных напряжений.
На четвертой стадии стеклоизделия охлаждают с большой скоростью, ограниченной только термостойкостью стеклоизделий.
По сложившейся практике при производстве стеклоизделий, например стеклянной тары, в зависимости от потребности рынка (заказчика), как правило, необходимо изготовление стеклянной тары широкого ассортимента по составу стекла, массе, геометрическим размерам, производительности, назначению, толщине стенок, что требует различных технологических режимов отжига.
В связи с этим конструкция печи отжига должна обеспечить качественный отжиг стеклянной тары при различных температурных режимах и автоматическое поддержание заданных режимов отжига для широкого ассортимента стеклянной тары или других стеклоизделий.
В зависимости от массы и толщины стенок и дна, например, стекольной тары при ее загрузке в печь отжига поступает различное количество тепла.
Температура поступления стеклянной тары зависит от производительности стеклоформующей машины, времени прохождения стеклянной тары от стеклоформующей машины до момента загрузки стеклянной тары в печь отжига. Стеклянная тара с большой массой и толщиной стенок и дна, как и другие подобные стеклоизделия, приносит в печь отжига значительно больше тепла, чем тонкостенные стеклоизделия.
В первом случае определяющим становится, как правило, эффективное охлаждение стенок и дна, а во втором случае их нагрев и охлаждение в соответствии с технологической кривой отжига.
При одинаковой длине печи отжига автоматический нагрев и охлаждение стеклянной тары требуют гибкой регулировки в значительной степени температуры нагрева, охлаждения и их скоростей для обеспечения качественного отжига.
Известна конструкция печи отжига модели ПКГ 423 (конструкция Орловского Государственного специального конструкторского бюро стекольного машиностроения), которая состоит из последовательно расположенных теплоизолированных секций: секций нагрева и выдержки, секций охлаждения, секций ускоренного охлаждения, соединенных между собой и образующих единый туннель. Вдоль туннеля от входного окна до стола разгрузки размещен конвейер. На крыше всех теплоизолированных секций установлены конвективные вентиляторы, а на крышах секций нагрева и выдержки установлено по два горелочных устройства, соединенных с нагревателями. Нагреватели выполнены в виде ромбовидной камеры, сваренной из жаростойкой стали. Продукты сгорания газов горелочных устройств, проходя внутри нагревателя, отдают свое тепло омывающему этот нагреватель воздуху, циркулирующему под воздействием напора, создаваемого конвективным вентилятором.
Недостатком данной печи является низкая производительность и низкий коэффициент полезного действия системы нагрева секций печи из-за отсутствия прямого нагрева воздуха во внутреннем пространстве печи и проходящей через него стеклянного тары.
Наиболее близким решением к заявляемому техническому решению является конструкция печи, состоящей из последовательно расположенных теплоизолированных секций: секции нагрева, секции выдержки, секций медленного охлаждения, секций быстрого охлаждения, соединенных между собой и образующих единый туннель. В туннеле размещен конвейер с транспортирующей сеткой. Конец конвейера выходит за пределы туннеля в открытые секции быстрого охлаждения. Секции быстрого охлаждения соединены с теплоизолированными секциями, на которых установлены рециркуляционные вентиляторы, а на боковых наружных стенках размещены газовые горелки. Теплоизолированные секции состоят из 2-х каркасов (внутреннего и наружного), между которыми находится теплоизолирующий материал. Внутренний каркас состоит из свода, боковых стенок, в которых организованы каналы для перемещения горячего воздуха, нагнетаемого рабочим колесом рециркуляционного вентилятора, и дна. Кроме того, на секциях медленного и секциях быстрого охлаждения установлены клапаны забора холодного воздуха и клапан выброса горячего воздуха, на открытых секциях быстрого охлаждения установлен блок осевых вентиляторов, а внутри туннеля размещены датчики температуры, при этом печь содержит шкаф управления (см. руководство по эксплуатации на печь отжига модели ПКГ 1524М).
Однако, известная конструкция печи отжига стеклоизделий при производстве широкого ассортимента стеклянной тары в режиме автоматического нагрева и охлаждения, требований гибкой регулировки в диапазонах температур нагрева, охлаждения и их скоростей не полностью отвечает требованиям для обеспечения качественного отжига изделий.
Была поставлена задача - обеспечить качественный отжиг при производстве широкого ассортимента стеклянной тары при различных температурных режимах и автоматическом поддержании заданных режимов отжига.
Поставленная задача решена тем, что в печи отжига стеклоизделий, состоящей из последовательно соединенных между собой теплоизолированных секций нагрева, выдержки, медленного охлаждения и быстрого охлаждения, образующих единый туннель, в котором размещен конвейер с транспортирующей сеткой, конец которого выходит за пределы туннеля в открытые секции быстрого охлаждения, соединенные с теплоизолированными секциями, на которых установлены рециркуляционные вентиляторы, причем на наружных сторонах боковых стенок секций размещены автоматические газогорелочные устройства, а в своде и боковых стенках внутреннего каркаса теплоизолированных секций выполнены каналы, при этом на секциях медленного и секциях быстрого охлаждения установлены клапаны выброса горячего воздуха и автоматические клапаны забора холодного воздуха, на открытых секциях быстрого охлаждения установлен блок осевых вентиляторов, внутри туннеля размещены датчики температуры, а печь подключена к шкафу управления, согласно изобретению секция выдержки дополнительно содержит автоматический клапан забора холодного воздуха, снабженный съемной теплоизолирующей заглушкой, автоматические газогорелочные устройства оснащены блоками управления, датчики температуры связаны через шкаф управления с блоками управления автоматических газогорелочных устройств, автоматическими клапанами забора холодного воздуха и автоматическим клапаном забора холодного воздуха со съемной теплоизолирующей заглушкой.
Технический результат заключается в получении высококачественной стеклянной тары и расширении ее ассортимента.
На фиг. 1 изображен общий вид печи для отжига стеклоизделий; на фиг. 2 - поперечный разрез А-А по дополнительному клапану забора холодного воздуха; на фиг. 3 - продольный разрез Б-Б по дополнительному клапану забора холодного воздуха.
Печь для отжига стеклоизделий (фиг. 1) содержит теплоизолированные секции нагрева 1, выдержки 2, медленного охлаждения 3 и быстрого охлаждения 4, образующие единый туннель, в котором размещен конвейер 5 с транспортирующей сеткой, конец которого выходит за пределы туннеля в открытые секции 6 быстрого охлаждения, соединенные с теплоизолированными секциями, на которых установлены рециркуляционные вентиляторы 7, на наружных сторонах боковых стенок секций размещены автоматические газогорелочные устройства 8, оснащенные блоками 9 управления, при этом на секциях 3 медленного и секциях 4 быстрого охлаждения установлены клапаны 10 выброса горячего воздуха и автоматические клапаны 11 забора холодного воздуха, на открытых секциях 6 быстрого охлаждения установлен блок 12 осевых вентиляторов, а печь подключена к шкафу 13 управления. Автоматический клапан 14 забора холодного воздуха размещен на секции 2 выдержки. Конвейер 5 приводит в действие привод 15.
В своде и боковых стенках внутреннего каркаса теплоизолированных секций (фиг. 2 и 3) выполнены каналы 16 для перемещения горячего воздуха, нагнетаемого рабочим колесом рециркуляционного вентилятора 7, внутри туннеля размещены датчики 17 температуры, а автоматический клапан 14 забора холодного воздуха снабжен съемной теплоизолирующей заглушкой 18, каркас которой выполнен из листовой жаростойкой стали и внутри заполнен теплоизолирующим материалом, например «ТЕХ БАТТС 100», в виде призмы с прямоугольным сечением.
Датчики 17 температуры через шкаф 13 управления связаны с блоками 9 управления газогорелочными устройствами 8, клапанами 11 забора холодного воздуха и дополнительным клапаном 14 забора холодного воздуха с заглушкой 18.
Автоматические газогорелочные устройства 8 могут быть совмещены с блоками 9 управления или разнесены от них.
Печь отжига стеклоизделий работает следующим образом.
Стеклоизделия поступают в секцию 1 нагрева, где они подогреваются при помощи газогорелочного устройства 8 до верхней температуры отжига. Равномерный нагрев стеклоизделий обеспечивается движением воздуха, нагреваемого с помощью газогорелочного устройства 8 и нагнетаемого с помощью рециркуляционного вентилятора 7. Вентиляторы 7, установленные в секциях нагрева 1, выдержки 2, медленного охлаждения 3, обеспечивают забор воздуха из внутреннего пространства печи, его перемещение под напором в каналах 16 свода и боковых стенках внутреннего каркаса и его подачу через сетку конвейера 5 непосредственно к стеклоизделиям. Нагретые до заданной температуры стеклоизделия перемещаются с помощью конвейера 5 в секцию 2 выдержки, в которой стеклоизделия выдерживают для выравнивания температуры по толщине стекла. Изделия движутся на сетке конвейера 5, движение которой осуществляется приводом 17, что обеспечивает непрерывный процесс отжига. Дополнительный автоматический клапан 14 забора холодного воздуха позволяет при одинаковой длине печи при обжиге стеклоизделий с большой толщиной стенок и дна увеличить время медленного охлаждения при помощи подачи холодного воздуха в автоматическом режиме без установки теплоизолирующей заглушки 18, а для стеклоизделий с небольшой толщиной стенок и дна для увеличения времени нагрева устанавливается теплоизолирующая заглушка 18, закрывающая клапан 14, и секция 2 работает в режиме нагрева и выдержки. Стеклоизделия из секции 2 выдержки поступают в секции 3 медленного охлаждения, где начинается снижение температуры стеклоизделий в интервале верхней и нижней температуры отжига. Охлажденные до заданной температуры стеклоизделия поступают в секции 4 быстрого охлаждения, последовательно соединенные между собой, а затем на открытые секции 6. Равномерное ускоренное охлаждение стеклоизделий в секциях 4 обеспечивается при помощи подачи холодного воздуха снаружи автоматическими клапанами 11, установленными на верхней их части, и частичного вывода горячего потока наружу с помощью клапанов 10. Стеклоизделия из секций 4 быстрого охлаждения поступают в зону открытых секций 6 быстрого охлаждения, на которых расположен блок 12 осевых вентиляторов для интенсивного охлаждения стеклоизделий цеховым воздухом. В открытых секциях 6 стеклоизделия охлаждаются естественным путем и дополнительно обдувом воздуха блоком 12 осевых вентиляторов. Стеклоизделия охлаждаются до температуры цеха. Работой печи управляет шкаф 13 с электрическим управлением, который получает сигналы с датчиков 17 о температуре в секциях и контролирует работу газогорелочных устройств 8.