Электрическая стекловаренная печь МАХИД Советский патент 1986 года по МПК C03B5/27 

Изобретение относится к Г1ро№1ш- ленности строительных материалов, в частности к оборудованию по производству оптического стекла.

Цель изобретения - улучшение качества стекла и повышение производительности печи.

На фиг. 1 изображена печЬд продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Печь состоит из каркаса 1 из стали, например, марки 12 18Н10Т, тигля 2, изготовленного из электропроводящего материала, например сплава платины и родия, с токопрово- дом 3 и теплоизоляцией 4, кольцевого индуктора 5 переменного тока повышенной частоты, установленного соосно тиглю, с токопровоком 6 и ниппелями 7 для хладагента. Индуктор выполнен из трубок с внешним диаметром 8 - 12 мм и толщиной стенок 1 - 2 мм, причем в качестве материала может быть использована медь марки М2. Высота индуктора определяется высотой тигля. Количество витков индуктора в основном зависит от температуры плавления шихты, количества заданных зон нагрева и требуемого температурного градиента в зонах нагрева. Цилиндрический мундштук 8 для слива стекломассы установлен на дне тигля и подогревается или охлаждается локально устройством 9 независимо от тигля. Съемная крышка 10 выполнена со сквозным отверстием, через которое проведен электрод 11, подключаемый в паре с электроп зоводящими стенками тигля (используемыми в качестве одного из полюсов) к источнику переменного тока промышленной частоты. Электрод выполнен со сквозным аксиальным отверстием с электропроводящей поверхностью по дпине, равной высоте зоны осветления и гомогенизации тигля. Остальная часть внешней поверхности электрода электрически изолиро- вана. Механизм 12 перемещения электродов по вертикали, топопровод 13 и ниппели 14 для введения в емкость тигля инертных или других газов через полость электрода установлены над крышкой печи„

Индуктор переменного тока промышленной частоты с магнитопроводом 15 в виде прямоугольной шахты собран из прямоугольных секций, скрепленных разъемными соединениями 16. Внутри

to

1260335 .

ма1-питопровода установлен ребристый диэлектрический каркас 17 с пазами, внутри которых установлена охлаждаемая обмотка 18, выводы которой прове- 5 дены сквозь стенки магнитопровода. Выводы обмотки оснащены ниппелями 19 для хладагента и токопроводами 20.

Предлагаемая стекловаренная печь может работать в нескольких режимах в зависимости от типа стекла, их варочных характеристик и требований, предъявляемых относительно их степени осветляемостн, однородности и постоянства их химического состава.

Например, по первому рабочему режиму предлагаемой печи загрузку шихт- ной смеси в тигель 2 загружают сверху при помощи загрузчика (не показан), заполняют хладагентом систему охлаждения индуктора 5 и подают ток к токопроводам 6. Электрод 11 при помощи механизма 12 опускают в емкость тигля, не касаясь шихтной смеси,

и через ниппель 7 вводят соответст- 25 вующий газ для создания требуемой среды в стекловаренной емкости (окислительной, восстановительной или нейтральной). При таком рабочем режиме печи имеется

15

20

возможность на39греть стекломассу до 1400 С при наружной температуре платинового тигля около 1450 С.

По второму рабочему режиму печи при помощи механизма 12 на стадии 35 осветления и гомогенизации стекломассы опускают электрод 11 до конца зоны осветления и гомогенизации тигля, а к токоподводам 3 и 13 подают переменный ток промышленной частоты.

40Наружная поверхность той части электрода, которая контактирует со стекломассой в зоне осветления и гомогенизации, электропроводна, т.е. электрически не изолирована. В ре45 зультате в этой зоне создается энао с чительный температурный градиент,

температура стекломассы по меньшей мере на 50 С выше, чем температура расплава в варочной зоне. Потоки

50 стекломассы, обусловленные термической конвекцией, усиливаются. Осветление и гомогенизация стекломассы ускоряются. Кроме того, повьш1ается CBOK службы электрода вследствие

55 того, что наружные поверхности той части электрода, которая контактирует в варочной зоне с расплавом на различных стадиях силикато- и стеклои через ниппель 7 вводят соответст- 25 вующий газ для создания требуемой среды в стекловаренной емкости (окислительной, восстановительной или нейтральной). При таком рабочем режиме печи имеется

возможность на39греть стекломассу до 1400 С при наружной температуре платинового тигл около 1450 С.

По второму рабочему режиму печи при помощи механизма 12 на стадии 35 осветления и гомогенизации стекломассы опускают электрод 11 до конца зоны осветления и гомогенизации тигля, а к токоподводам 3 и 13 подают переменный ток промышленной частоты

40Наружная поверхность той части электрода, которая контактирует со стекломассой в зоне осветления и гомогенизации, электропроводна, т.е. электрически не изолирована. В ре45 зультате в этой зоне создается энао с чительный температурный градиент,

температура стекломассы по меньшей мере на 50 С выше, чем температура расплава в варочной зоне. Потоки

50 стекломассы, обусловленные термической конвекцией, усиливаются. Осветление и гомогенизация стекломассы ускоряются. Кроме того, повьш1ается CBOK службы электрода вследствие

55 того, что наружные поверхности той части электрода, которая контактирует в варочной зоне с расплавом на различных стадиях силикато- и стекл3

образования, тех участков, которые расположены на границе двух сред (жидкой и воздушной), и той части, которая контактирует с атмосферой печи, электрически изолированы. Однако при таком режиме печи можно производить варку лишь легко11лавких стекол и стекол со средней тугоплавкостью при условии, если не предъявляются жесткие tpeбoвaния к постоянству химического состава, степени осветления и химической однородности

По третьему рабочему режиму печи, применяемому преимущественно при осветлении и гомогенизации оптических и специальных стекол, заполняют хладагентом систему охлаждения индуктора переменного тока промышленной частоты и ток подводят к токопод водам 20. Таким образом, наложенное вертикальное переменное магнитное поле создает объемные магнитные силы которые образуют принудительные потоки стекломассы со скоростью 5 - 20 мм/с. Одновременно в результате взаимодействия переменного тока повьшенной и промышленной частот, создаются упругие колебания с частотой, равной частоте переменного тока повьштенной частоты. Упругие колебани

2603354

направлены пepпeндикyляprio электропроводящим стенкам тигля. Под воздействием электромагнитного поля и упругих колебаний одновременно уско- 5 ряются процессы осветления и гомогенизации примерно в 2-2,5 раза.

Конструкция предлагаемой печи дает возможность также повысить степень осветляемости стекломассы в случае использования составов стекол с хорошими характеристиками (.например, химически однородных), однако вызывающих большие трудности при их осветлении. При этом с помощью механизма 12 электрод 11 удаляют из массы, а подачу тока к токо- проводам 3 и 13 прекращают. Принудительные потоки стекломассы в виде замкнутых контуров прекращаются. Стекломасса подвергается лишь воздействию упругими колебаниями. Мелкие пузырьки и мошка коалесценируют, их подъемная сила увеличивается. Пузырьки всплывают на поверхность стекломассы и лопаются. Процессы осветления стекломассы ускоряются. Степень осветляемости стекломассы повышается практически до требуемых значений.

Ч-«

-«-( I

JS

(J}us.2

1. Электрическая стекловаренная печь, включающая электропроводяпщй тигель, цилиндрический индуктор переменного тока повьшенной частоты, электрод с токоподводами и механизм их перемещения, отличающая- с я тем что, с целью улучшения качества стекла и повьшения производи тельности, она снабжена установленным по внешней образующей индуктора переменного тока повьшенной частоты индуктором переменного тока промьпп- ленной частоты с магнйтопроводом в виде прямоугольной шихты из разъемных секций с установленным внутри него диэлектрическим ребристым каркасом с пазами, в которых расположена охлаждаемая обмотка, выводы которой проведены сквозь стенку маг- нитопровода, а электрод выполнен со сквозным аксиальным отверстием с электропроводящей внешней поверхностью на участке, равном высоте зоны осветления и гомогенизации тигля, а остальные участки электрически изолированы. 2.Печь по п. 1, отличающая с я тем, что отношение высоты индуктора переменного тока промьшшен- ной частоты к высоте тигля равно 1,2-1,5. 3.Печь по пп. 1 и 2, о т л и - чающаяся тем, что токоподво- ды электрода и механизм- их перемещения расположены над тиглем. § (Л