СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ Российский патент 1999 года по МПК C03B5/04 

Изобретение относится к стекольной промышленности и предназначено для варки любых видов стекол, кроме кварцевого.

Известна стекловаренная печь по а.с. N 1691328, 1659364. Указанные печи являются аналогом и прототипом предлагаемого изобретения.

Стекловаренная печь, а.с. N 1691328, имеет порог в осветлительном бассейне, высотой 0,5-0,65 от его глубины и длиной 0,4-0,6 от длины бассейна, причем порог располагается на расстоянии 2,0-2,5 г глубины осветлительного бассейна от проточной стены.

Стекловаренная печь, а. с. N 1659364, имеет поперечный донный порог в варочном бассейне, причем дно варочного бассейна между порогом и проточной стеной выполнено ступенчато, с высотой ступеней 0,3-0,7 высоты входного сечения протока, а длина зоны порога до ступени составляет 0,2-0,9 длины зоны порога до проточной стены.

Принятые конструкции порогов как в аналоге, так и в прототипе позволяют ускорить дегазацию газовых включений в зоне осветления, однако в обоих случаях рассматривается только линейная связь между конструктивными элементами стекловаренной печи.

Как в первом, так и во втором случаях, отсутствует взаимосвязь объема варочного бассейна с объемом газопламенного пространства стекловаренной печи. Не показана взаимосвязь высоты порога с глубиной варочного бассейна до порога и после него.

Однако известно /Китайгородский И.И. "Технология стекла"/, что все процессы стекловарения, такие как растворение зерен кварца, дегазация газовых включений протекают в объемном пространстве в стекловаренной печи. Бассейн стекловаренной печи - это прежде всего объемная величина. Причем скорость дегазации газовых включений имеет непосредственную связь не только с температурой стекломассы, но и с объемом газопламенного пространства стекловаренной печи. Объем газопламенного пространства должен иметь определенные оптимальные размеры, позволяющие способствовать наиболее интенсивному протеканию процессов обеспузыривания стекломассы. Эти размеры должны иметь тесную связь с объемами варочного бассейна и определенные размеры объема варочного бассейна должны соответствовать определенному объему газопламенного пространства стекловаренной печи. Такая взаимосвязь, как правило, устанавливается в каждом отдельном случае опытно-экспериментальным путем и выражается в виде пропорции.

Очень важным фактором, влияющим на успешную работу стекловаренной печи является глубина варочного бассейна, особенно после порога. Только в случае определения ее оптимальной величины, для определения конструкции протока, можно исключить занос придонных, загрязненных слоев стекломассы в проток, а затем и на выработку и этим самым исключить проявление различных видов брака в готовых изделиях (такие как свиль, пузырь и т.д.).

Такая связь в а.с. N 1691328, 1659864 не установлена.

Предлагаемое изобретение лишено этих недостатков. В нем установлена четкая взаимосвязь объема газопламенного пространства печи и объемом варочного бассейна до порога и после него. Эта связь, установленная опытно-экспериментальным путем, позволяет обозначить оптимальные их размеры определенные отношением объема газопламенного пространства печи (V₁) и объема варочного бассейна печи до порога (V₂).

Причем V₁ / V₂ = (3-2,3), а объем газопламенного пространства стекловаренной печи (V₁) и объем варочного бассейна после порога (V₃) связаны соотношением V₁ / V₃ = (7,6-6,0).

Если принять отношение объема газопламенного пространства (V₁) к объему варочного бассейна до порога (V₂) и к объему варочного бассейна после порога (V₃) меньше указанного соотношения, то снизится скорость обеспузыривания стекломассы, а следовательно, и скорость протекания процесса стекловарения в целом. В результате упадет удельный съем стекломассы с 1 м² и снизится производительность печи.

Если принять отношение объема газопламенного пространства к объему варочного бассейна до порога и к объему варочного бассейна после порога больше указанного соотношения, то будут необоснованно увеличены размеры стекловаренной печи, что приведет к необоснованному увеличению ее сметной стоимости и удорожанию строительства. В результате увеличится себестоимость выпускаемых изделий и их рыночная стоимость.

В предлагаемом изобретении обусловлена четкая связь между глубинами варочного бассейна до порога (h₂) и после него (h₁) для принятой конструкции протока. Эта связь определена опытно-экспериментальным путем. Ее суть заключается в следующем: отношение глубины варочного бассейна после порога (h₁) и до порога (h₂) связаны соотношением h₁ / h₂ = (1,6-1,2), а глубина варочного бассейна после порога (h₁) с высотой порога (h₃) связаны соотношением h₁ / h₃ = (8-1,9).

Если принять отношение глубины варочного бассейна после порога к глубине варочного бассейна до порога и к высоте порога меньше указанного, то в проток возможен занос нижних, загрязненных слоев стекла, что повлечет за собой различные виды брака в готовых изделиях (пузырь, мошка, свиль и т.д.).

Если принять отношение глубины варочного бассейна после порога к глубине варочного бассейна до порога и к высоте порога больше указанного в соотношении, то будет снижена скорость процесса стеклообразования в целом, и, соответственно, снизится удельный съем с 1 м² и снизится производительность печи.

Конкретный пример выполнения опытно-промышленных варок с конкретным соотношением размеров заявленных элементов и получаемом при этом положительным эффектом, представленным в табл. 1.

На чертеже представлена описываемая стекловаренная печь.

Работа стекловаренной печи.

Шихта через загрузочный карман /1/ поступает в варочный бассейн /2/ расположенный до порога /3/. На этом участке бассейна стекловаренной печи практически завершаются все процессы, связанные с варкой стекломассы /силикато- и стеклообразование/. Далее, практически сваренное, но не осветленное стекло поступает на порог /5/, где в результате подъема стекломассы к поверхности осуществляется быстрое и качественное удаление газовых включений.

Дальнейшее, заключительное доведение стекломассы до нужного на выработке качества, осуществляется во второй половине варочного бассейна /4/. Быстрому и качественному протеканию всех процессов стекловарения в варочном бассейне способствует оптимальный подбор опытно-экспериментальным путем глубины варочного бассейна после порога, до порога и высоты порога, определяемого соотношением, представленным в формуле. Кроме этого, существенную роль в быстром, своевременном завершении всех стадий стекловарения в варочном бассейне способствуют рационально подобранные объемы газопламенного пространства печи /8/ и объемы варочного бассейна до порога /2/ и после порога /4/. В целом можно сказать, что в предлагаемом решении удалось найти оптимальный вариант по объему камеры сгорания топлива, а также место расположения порога, выполняющего роль осветлительной ячейки.

По принципу отопления, печь является регенеративной, имеются регенераторы /9/, а необходимая температура в печи поддерживается посредством горелок /5/. Сваренная и осветленная стекломасса через наклонный проток /6/ поступает в выработочную часть /7/.

Предлагаемая стекловаренная печь предназначена для варки всех видов стекла, кроме кварцевого. Техническая задача изобретения -высокая производительность печи и качественный провар стекломассы. Стекловаренная печь имеет определенное соотношение газопламенного пространства стекловаренной печи V₁ и объемов варочного бассейна до порога V₂ и после него V₃ : V₁/V₂ = 3 - 2,3; V₁/V₃ = 7,6 - 6. Кроме этого, важнейшими параметрами, интенсифицирующими скорость обеспузыривания стекломассы, являются соотношение глубины варочного бассейна после порога h₁, до него h₂ и высоты порога h₃. Эти величины связаны между собой следующими соотношениями: h₁/h₂ =1,6 - 1,2; h₁/h₃ = 8 - 1,9. 1 табл., 1 ил.

Стекловаренная печь, включающая варочный бассейн, газопламенное пространство стекловаренной печи, порог, отличающаяся тем, что объем газопламенного пространства стекловаренной печи V₁ и объем варочного бассейна до порога V₂ связаны соотношением V₁/V₂ = 3 - 2,3, объем газопламенного пространства стекловаренной печи V₁ и объем варочного бассейна после порога V₃ связаны соотношением V₁/V₃ = 7,6 - 6, а отношение глубины варочного бассейна после порога h₁ и до порога h₂ связаны соотношением h₁/h₂ = 1,6 - 1,2, глубина варочного бассейна после порога h₁ с высотой порога h₃ связаны соотношением h₁/h₃ = 8 - 1,9.