ВАННАЯ СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ Российский патент 2002 года по МПК C03B5/23 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к устройствам для производства стекла непрерывным методом.

Известна ванная стекловаренная печь, содержащая загрузочный карман, варочный и выработочный бассейны (см. прототип к патенту СССР 293326, MПK C 03 B 5/04, опубл. 15.01.71 г., бюл. 5).

Недостатком известной печи является то, что нерасплавленная шихта в варочном бассейне распространяется в сторону по направлению к его боковым стенкам, накапливается у последних, забивает проход как для поступления шихты в варочный бассейн, так и выходное отверстие из него.

Известна ванная стекловаренная печь, включающая свод, под, стенки варочного бассейна, проток и охлаждаемый элемент в виде двух трубчатых змеевиков, расположенных в окружающем проток огнеупоре (см.: патент РФ 2053961, МПК С 03 В 5/04, опубл. 10.02.96 г., бюл. 4).

Недостатком этой конструкции является изначальное разрушение окружающего проток огнеупорного материала по мере протекания по нему жидкого стекла. Лишь после этого начинает образовываться защитный замороженный слой из жидкого стекла в виде прочного гарнисажа.

Наиболее близкой к предлагаемому решению является ванная стекловаренная печь, содержащая загрузчики шихты, загрузочный карман, варочный и выработочный бассейны. Для удержания шихты в центре варочного бассейна установлен экранирующий элемент, расположенный по продольной оси через загрузочный карман. При этом экранирующий элемент может быть выполнен в V-образной форме из трубы, установленной под углом к поверхности плавающей шихты и стекломассы с приспособлением для циркуляции охлаждаемого агента, либо в виде перегородки из огнеупорного материала (см.: патент СССР 293326, МПК С 03 В 5/04, опубл. 15.01.71 г., бюл. 5).

Недостатком данного решения является то, что экранирующий элемент заглублен под углом к поверхности плавающей шихты и уровню стекломассы, вследствие чего в месте заглубления он создает физическое препятствие продвижению шихты в глубину варочного бассейна, образуя застойную зону шихты, поступающей от боковых стен в центр печи, что приводит к локальному переохлаждению стекломассы, увеличению ее вязкости в этом месте и естественному ухудшению варки шихты. Кроме того, в результате местного охлаждения (местного заглубления экранирующего элемента) шихта отходит от стен варочного бассейна, но не по всей длине экранирующего устройства, находящегося в ванной печи, а только в зоне непосредственного его погружения в стекломассу. Там, где он находится над шихтой, охлаждения стекломассы не происходит. Поэтому конвекционные потоки не изменяются и шихта находится у боковых стен варочного бассейна и к центру печи не направляется. Что касается стекловаренной печи, у которой экранирующий элемент выполнен в виде перегородки из огнеупорного материала, то этот вариант не приемлем на действующих стекловаренных печах из-за сложности исполнения и экономической (технологической) нецелесообразности.

Задачей настоящего технического решения является обеспечение возможности управления температурными полями и поперечными конвекционными потоками стекломассы в варочной части стекловаренной печи, а также регулирования расположения шихты по площади печи, стабилизация положения границ шихты на необходимом расстоянии от боковых стен. Решение поставленной задачи позволит улучшить качество и увеличить количество вырабатываемой продукции, а также продлить срок службы стекловаренной печи за счет уменьшение коррозии боковых стен.

Для этого в ванной стекловаренной печи, включающей загрузчики шихты, загрузочный карман, варочный и выработочный бассейны, основной водоохлаждаемый трубчатый элемент, выполненный с возможностью регулирования степени выдвижения в варочный бассейн, согласно изобретению основной водоохлаждаемый элемент имеет Z-образную форму, размещен горизонтально вдоль загрузочного кармана и варочного пространства печи перпендикулярно к торцевой стене загрузочного кармана между загрузчиками шихты и выполнен с возможностью регулирования степени заглубления в стекломассу.

Кроме того, площадь охлаждаемой части основного водоохлаждаемого элемента относится к площади стекловаренной печи, занимаемой шихтой, как 1:(0,1-0,07), глубина заглубления основного водоохлаждаемого элемента в стекломассу относится к глубине варочного бассейна как 1:(0,25-0,15), отношение длины основного водоохлаждаемого элемента к длине части печи, занятой шихтой, как 1:(1,1-0,9).

Для разделения куч шихты печь содержит дополнительный водоохлаждаемый элемент, выполненный плавающим с возможностью регулирования степени выдвижения в варочный бассейн, расположенный над основным водоохлаждаемым элементом и имеющий одинаковую с ним конфигурацию.

Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена печь в плане, на фиг.2 - продольный разрез печи по А-А на фиг.1, на фиг.3 - поперечный разрез печи по В-В на фиг.1 на фиг.4 - график распределения однородности стекла, на фиг.5 - график ежесуточно проходящих инородных включений ("камней"), разрушающих ленту стекла. На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - ванная стекловаренная печь; 2 и 3 - загрузчики шихты; 4 - загрузочный карман; 5 - варочный бассейн; 6 - выработочный бассейн; 7 - основной водоохлаждаемый элемент; 8 - шихта; 9 - стекломасса; 10 - дополнительный водоохлаждаемый элемент; 11 - поперечные потоки стекломассы. На графиках фиг. 4,5 кривые, выполненные сплошной линией, соответствуют распределению однородности в вырабатываемом стекле и количеству проходящих инородных включений до установки водоохлаждаемых элементов, а пунктирные кривые - после установки водоохлаждаемых элементов.

Ванная стекловаренная печь 1 включает загрузчики шихты 2 и 3. загрузочный карман 4, варочный 5 и выработочный 6 бассейны, основной водоохлаждаемый трубчатый элемент 7, выполненный с возможностью регулирования степени заглубления и выдвижения в варочный бассейн 5 (фиг.1-3). В загрузочном кармане 4 и варочном бассейне 5, пространство которого заполнено шихтой 8 и стекломассой 9, расположен основной водоохлаждаемый элемент 7 Z-образной формы, изготовленный из металлической трубы, который для эффективности охлаждения заглублен в стекломассу 9. Основной водоохлаждаемый элемент 7 расположен вдоль загрузочного кармана 4 и варочного бассейна 5 печи перпендикулярно к торцевой стене загрузочного кармана 4 между загрузчиками 2 и 3 шихты 8.

На основании экспериментальных данных, полученных при теплотехническом обследовании температурных полей стекломассы, наилучшие результаты могут быть получены при соотношении площади охлаждаемой части основного водоохлаждаемого элемента 7 к площади стекловаренной печи, занимаемой шихтой 8, как 1: (0,1-0,07), глубины заглубления основного водоохлаждаемого элемента 7 в стекломассу 9 к глубине варочного бассейна 5 как 1:(0,25-0,15), а длины основного водоохлаждаемого элемента 7 к длине части печи, занятой шихтой 8, как 1: (1,1-0,9).

Для разделения куч шихты 8, идущих от загрузчиков шихты 2 и 3, введен дополнительный водоохлаждаемый элемент 10, выполненный плавающим и расположенный над основным водоохлаждаемым элементом 7. Дополнительный водоохлаждаемый элемент 10 имеет одинаковую конфигурацию с основным водоохлаждаемым элементом 7.

Ванная стекловаренная печь работает следующим образом.

Шихта 8, загружаемая в печь 1 через загрузочный карман 4, плавится и варочном бассейне 5, образуя стекломассу 9. Снижая температуру стекломассы 9 вдоль центра печи 1 ниже температур, установившихся у боковых стен, основной водоохлаждаемый элемент 7 перераспределяет поперечные потоки 11 стекломассы 9, направляя их от боковых стен ванной печи 1 к продольной оси - центру печи 1. Шихта 8, плавающая на поверхности стекломассы 9, перемещается этими потоками на некоторое расстояние от боковых стен печи 1 к ее центру. Для корректировки равномерности распределения шихты 8 по ширине варочной части печи 1 служит дополнительный плавающий водоохлаждаемый элемент 10, конструкция которого такова, что верхняя часть, выступающая из стекломассы 9, служит барьером и не позволяет сомкнуться кучам шихты 8, чем достигается их удержание в центре печи 1.

Применение заявленного технического решения позволило улучшить однородность стекломассы 9 (фиг.4), идущей на выработку изготовляемой продукции и уменьшить содержание в стекломассе инородных включений ("камней") в виде зерен разрушающегося огнеупора, образующихся от разъедания компонентами стекольной шихты 8 боковых стенок ванной печи 1 (фиг.5).

Предлагаемое решение позволяет увеличить срок службы стекловаренной печи за счет уменьшения степени разъедания огнеупора боковых стен, улучшить качество выpaбатываемой продукции путем управления температурными полями и поперечными конвекционными потоками стекломассы, увеличить выработку стекла в натуральном выражении вследствие уменьшения попадания в ленту стекла инородных разрушающих включений, а также улучшить варку шихты за счет увеличения обогреваемой поверхности шихты, располагая ее на достаточно большей площади печи.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к устройствам для производства стекла непрерывным методом. Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности управления температурными полями и поперечными конвекционными потоками стекломассы в варочной части стекловаренной печи, а также регулирования расположения шихты по площади печи, стабилизация положения границ шихты на необходимом расстоянии от боковых стен. Решение поставленной задачи позволит улучшить качество и увеличить количество вырабатываемой продукции, а также продлить срок службы стекловаренной печи за счет уменьшения коррозии боковых стен. Ванная стекловаренная печь содержит загрузчики шихты, загрузочный карман, варочный и выработочный бассейны, основной водоохлаждаемый трубчатый элемент, выполненный с возможностью регулирования степени выдвижения в варочный бассейн. Основной водоохлаждаемый элемент имеет Z-образную форму, размещен горизонтально вдоль загрузочного кармана и варочного пространства печи перпендикулярно к торцевой стене загрузочного кармана между загрузчиками шихты и выполнен с возможностью регулирования степени заглубления в стекломассу. Площадь охлаждаемой части основного водоохлаждаемого элемента относится к площади стекловаренной печи, занимаемой шихтой, как 1:(0,1-0,07), глубина заглубления основного водоохлаждаемого элемента в стекломассу относится к глубине варочного бассейна как 1:(0,25-0,15), отношение длины основного водоохлаждаемого элемента к длине части печи, занятой шихтой, как 1: (1,1-0,9). Для разделения куч шихты печь может содержать дополнительный водоохлаждаемый элемент, выполненный плавающим с возможностью регулирования степени выдвижения в варочный бассейн, расположенный над основным водоохлаждаемым элементом и имеющий одинаковую с ним конфигурацию. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Ванная стекловаренная печь, включающая загрузчики шихты, загрузочный карман, варочный и выработочный бассейны, основной водоохлаждаемый трубчатый элемент, выполненный с возможностью регулирования степени выдвижения в варочный бассейн, отличающаяся тем, что основной водоохлаждаемый элемент имеет Z-образную форму, размещен горизонтально вдоль загрузочного кармана и варочного пространства печи перпендикулярно к торцевой стене загрузочного кармана между загрузчиками шихты и выполнен с возможностью регулирования степени заглубления в стекломассу. 2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что площадь охлаждаемой части основного водоохлаждаемого элемента относится к площади стекловаренной печи, занимаемой шихтой, как 1: (0,1-0,07), глубина заглубления основного водоохлаждаемого элемента в стекломассу относится к глубине варочного бассейна как 1: (0,25-0,15), отношение длины основного водоохлаждаемого элемента к длине части печи, занятой шихтой, как 1:(1,1-0,9). 3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что введен дополнительный водоохлаждаемый элемент, выполненный плавающим с возможностью регулирования степени выдвижения в варочный бассейн, расположенный над основным водоохлаждаемым элементом и имеющий одинаковую с ним конфигурацию.