Ванная стекловаренная печь Советский патент 1983 года по МПК C03B5/27 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к технологии стекла и может быть использовано на стекольных заводах, производящих сортовую (бытовую) посуду. Известны шахтные или горшковые печи, оснащенные одним или нескольки ми индукторами, используемыми для высокочастотного индукционного нагре ва расплава стекломассы. В дискообразной узкой зоне печи создают, переменное магнитное поле. По высоте печи создают дискообразную узкую зон магнитного поля установкой одной или нескольких катушек по высоте печи со скоростью от 2 до-5 .ММ/С1. В диско образной зоне, которая по высоте достигает нескольких сантиметров, создают более высокую температуру по сравнению с,температурой в верхней и прилегающей к дну в зонах печ Зона с более высокой температурой затем перемещается по высоте печи, и таким образом пузыри, при передни жении зоны с более высокой температурой, соединяются в более крупные рузыри, а затем поднимаются к поверхности расплава стекломассы. В качестве варианта в указанных печах предложено создавать магнитное поле проходящее через расплав стекломассы таким образом, что одну или. несколь.ко катушек устанавливают неподвижно, а печь с расплавом стекломассы перемещают по направлению к верхней зоне печи Cll. Однако известное решение имеет недостатки. В шахтной или горшковых печах отдельные стадии стекловарения, силикатог и стеклообразование, осветление и гомогенизация, расплава стекломассы, как и последующее ее охлаждение до температуры выработки в основном осуществляется по времени последовательно. Пространственно же эти фазы в шахтной и гйряиковой печах протекают в одном и том же месте. Устранение из расплава стекломассы Газов, образующихся .в виде пузырей в результате физико-химических процессов и гомогенизации расплава,осуществляется путем наложения переменного горизонтального магнитного поля. Путем перемещения одной или нескольких катушек вверх и вниз по высоте печи создают дискообразную узкую зону с повышенной температурой, на SOr-ioO C вьлле той температуры, какой обладает стекломасса в других зонах печи. Ширина дискообразной зоны не превьанает несколько сантиметров. Усиление термической конвек ции при помощи перемещаемой дискообразной зоны по высоте печи недостаточно эффективно влияет на процессы гомогенизации стекломассы, повышени подъемной силы мелких пузырьков и мошки происходит в результате их коалесценции, обусловленной усилением термической конвекции. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ванная стекловаренная печь, содержащая бассейн с протоком, электромагнит и электроды 12. Однако известная стекловаренная печь имеет недостаточно эффективнук интенсификацию процессов осветления и гомогенизации. Обусловлено это тем, что пространсввенное распределение вращающегося магнитного поля в рабочей емкости печи сильно искажено из-за того, Цуо сдвиг фаз межд , полюсами электромагнита равен 120 . Кроме того, недостатком является то, что в бассейне печи минимальная индуктивность магнитного поля, обеспечивающая образование управляемых потоков со скоростью порядка 4-6 см/мин, достигается лишь при характеристиках электрического тока, приводящего стекломассу к перегреву. Цель изобретения - повышение качества стекломассы. Поставленная цель достигается тем, что в ванной стекловаренной печи, содержащей бассейн с протоком, электромагнит и электроды, электромагнит выполнен шестиполюсным с фазным сдвигом вектора индукции между соседними полюсами 60°, электроды расположены радиальн,о с образованием угла между соседними электродами одной плоскости, сдвиг ягока по фазе между соседними электродами одной плоскости равен 60°, а ближайшие пары электродов, расположенные в соседних плоскостях,имеют фазовый сдвиг 180° . Целесообразно электромагнит выполнять кольцеобразньлл и располагать в протоке, полюса электромагнита частично заделывать в наружных стенках протока, а электроды устанавливать через стенки электромагнита. На фиг . 1 схематическиизображена стекловаренная печь с одним электромагнитом, вид в плане; на фиг. 2 сечение А-А на-фиг.; на фиг.З в.екторы напряжения ,подаваемого на обмотки электромагнита; на фиг.4 схема расположения электродов вращающегося электрического поля; на фиг.З - схема подключения электродов к трехполюсным трансформаторам; на фиг.6 - ванная стекловаренная печь с двумя электромагнитами, вид в плане; на фиг.7 - то же, с тремя электромагнитами, вид в плане; на фиг.8 разрез В-Б на фиг. 7; на фиг .9 режимы варки и - f C-t}, (i)Ванная стекловаренная печь {фиг.1) имеет варочный 1 и выработочный 2 бассейны. Варочный бассейн печи выполней в виде прямоугольного бассей на, а выработочный - в виде регуляр ноге многоугольника. Варочный бассейн печи с выработочньлм бассейном соединен протоком 3, который имеет круговое поперечное сеч.ение/электромагнит 4 выполнен кольцеобразным с местью полюсами. Полюсные наконеч ники 5 электромагнита частично заделаны в наружные стенки протока 3. .На полюсах электромагнита навито. по одной катушке б, .электроды 7 рас положены радиально таким образом, что пространственный угол между каж дым электродом равен 60.. Сдвиг по фазе между двумя соседними электродами одной плоскости также равен 60 (фиг.З). Пары противоположных элект родов, расположенных в двух противоположных плоскостях, подключены к двум трансформаторам и образуют сдвиг тока по фазе ISO(фиг. 4 и 5) В ванной стекловаренной печи с двумя электромагнитами 4 выработочный .бассейн 2 печи выполнен в виде двух бассейнов с круговым поперечным сечением.- Электромагниты 4 установлены в протоках. Полюсные наконечники 5 электромагнитов 4 частично заделаны в наружные стенки протоков (фиг.б). В ванной стекловаренной печи с тремя электромагнитами выработочный бассейн 2 выполнен в виде трех бассейнов с поперечным сечением в виде регулярного шестиугольника (фиг.7 и 8). Каждый выработочный бассейн 2 печи осйащен одним электромагнитом 4. Электромагниты 4 выполнены в вид регулярного шестиугольника и соответствуют конфигурации поперечного сечения бассейнов печи. Ванные стекловаренные печи с дву мя и тремя электромагнитами отличаются большей суточной производитель ностью. Ванная стекловаренная печь работает следующим образом. . Силикато- и стеклообразование Осуществляется в варочном бассейне Затем стекломасса, содержащая негомогенные вклю чения, в частности свиль/ движется из варочной зоны 1 по протоку 3, причем перемещение стекломассы рег;улируется заслонкой 8. При включении электродов 7, кото рые на фиг.4 обозначены буквами х,х У г у f Т. f tt образуется вращающеес электрическое поле. Обеспечивается это тем, что электроды 7 в протоке 3 расположёны радиально таким образет, что пространственный и фазный угол между соседними электродами одной плоскости равен 60 (фиг.З и 4), а фазный угол между парой противоположных электродов, расположен ных 8 двух параллельных плоскостях (плоскости 1 к Hi на фиг. 4) равен 180, Для этой цели электрсщы 7 подключены к двум трехфазным трансформаторам по приведенной схеме (фиг.5). Векторы напряжения х, y,z вторичной обмотки первого трансформатора и векторы напряжения -х , у , l вторичной -обмотки второго трансформатора приведены на.фиг.З. После включения электромагнита 4 на стекломассу накладывается вращающееся магнитное поле. Обеспечивается это тем, что фазныП угол вектора индукции электромагниту между соседними полюсами равен 60 . В результате взаимодействия электрического и магнитного вращающегося полей в стекломассе образуются объемные электромагнитные силы, под воздействием которых в плоскости, перпендикулярной оси протока,возникают управляемые потоки стекломассы с кругообразными контурами. При перемешивании стекломассы негомогенные области вытягиваются. Диффузионные процессы ускоряются. Из протока 3 в выработочную часть печи стекломасса поступает с равномерным по объему распределением ингредиентов. На стекломассу при температуре, соответствующей вязкости от И| 1,5 до ,5, пропускают электрический ток при помощи электродов, установленных радиально в двух параллельных, плоскостях. При включении кольцеобразного магнита с .обмотками на |Стекломассу накладывается вращаюШееся магнитное поле. В результате вэаимопействия вращающегося электрическоххэ и магнитных полей в емкости образуются объемные силы, которые вызывают управляемые потоки стекломассы.Стекломасса вращается в плоскости перпендикулярно продольной оси емкости,образуя круговые замкнутые контуры. Негомогенные включения стекломассы, / в частности свиль, вытягиваются. В / вытянутых тонких слоях диффузионные процессы протекают е ыстрее. Концентрация ингредиентов в стекломассе выравнивается. Стекломасса приобретает высокую степень гомогенности. Пример 1. Варку свинцового хрусталя состава, вес.%: SiO-t 57,5, В2.О5 1,0, А. 0,5, РЬО 24,0, ZnO 1,0 и 16,0 осуществляют в модельной-ванной печи периодического действия. Для составления шихты используют следующие материалы., кг: кварцевый песок 53,6; борную кислоту 1,7; техническую окись алюминия 0,4; свинцовый сурик 22,5; углекислый цинк марки ч 1,4 и углекис.лый калий марки ч 21,4. Влажность кварцевого песка при составлении шихты 4,3%, а удельная поверхность 1960 см /г. Контрольную плавку стекла без применения электромагнитного поля осуществляют по температурно- I

временному режиму, приведенному на фиг-. 3, кривая 1. Варку стекла во вра цающемся электромагнитном поле осуществляют по одному и тому температурно-временному режиму, орЛеденйому на.фиг.3, кривая 2, по 5-ти различным рабочим режимам электромагнита. Полученные данные приведены в табл.1.

Температурные зависимости вязкост {(Ь) и удельного электрического .сопротивления (-fc) стекла приведены на фиг.9, кривые 3 и 4.

Оценку пузырьности образцов стекла проводят согларно НО 24:98.10. 33. 342 путем просмотра полированных образцов проб блочного стекла объемом 200 см ( см) на установке dH-80 и ПАК-1. Оценку безсвильности

определяют согласно ОСТ 3-1200-72. Результаты осветления и гомогенизации стекла приведены в табл.2.

11ри этом обеспечивается перемешивание стекломассы с достаточной интенсивностью для получения- стекла с высокой степенью осветляемости и гомогенности, устраняется искажение пространственного распределения вращающегося магнитного поля в емкости

печи и представляется возможным проводить осветление и гомогенизацию стекломассы в вращающемся электрическом и электромагнитном полях, неопасаясь перегрева стекломассы.

Годовой экономический эффект

на одной стекловаренной печи производительностью 3,5 т/сут составляет 65556 руб.

Таблица

1. ВАННАЯ СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ, содержащая бассейны с протоком, электромагнит и электроды, о личающаяся тем, что, с цельюповышения качества стекломассы, электромагнит выполнен шестиполюсным с фаэньом сдвигом вектора индукции между соседними полюсами 60 , электроды расположены радиально с образованием угла 60 между соседними электродами одной плоскости,сдвиг тока по фазе между соседними электродами одной плоскости равен 60°, а ближайшие пары электродов, расположенные в соседних плоскостях, имеют фазовый сдвиг 180. 2. Печь поп. l,oтличaющ а я с я тем, что электромагнит выполнен кольцеобразным и установлен в протоке, полюса электромагнитов частично заделаны в наружных стенках протока, а электроды проходят сквозь стенки электромагнита.

27 19 24

3 4

5

Свили не обнаружены То же

X

чО il

I

y

/ Л / yy y

Д

ФигЛ

Pui.5