Мешалка для гомогенизации стекломассы Советский патент 1993 года по МПК C03B5/18 

(Л

С

Сущность изобретения: мешалка для гомогенизации стекломассы содержит установленный, по оси симметрии сосуда вертикальный шток с насаженной на него крыльчаткой пропеллерного типа с углом атаки лопастей а 10 ±2°. Лопасти выполнены в виде плоских сегментов, скрёпле- ны основанием со штоком и имеют сходящиеся к концам криволинейные кромки. Соотношение радиусов кривизны кромок составляет Ri:R2 1:2. Кромка большего радиуса кривизны расположена снизу, а центр кривизны верхней кромки - на нижнем конце штока. Концы сегментов закруглены с радиусом кривизны Нз (0,075-0,085)Ri. 3 ил. 1 табл.

Изобретение относится к устройствам для гомогенизации жидких сред и расплавов, может быть использовано на заводах оптического и технического стекла.

Известно устройство для гомогениза: ции стекломассы посредством вращения че- тырехлопастной мешалки с лопастями овальной формы..

Недостатком этого устройства является локальность действия, из-за которой значительная часть стекломассы остается неперемешанной.

Наиболее близким по техническому решению (прототипом) к предлагаемому является устройство для гомогенизации стекломассы в виде мешалки, содержащей установленный по оси симметрии сосуда вертикальный шток с насаженной на него крыльчаткой пропеллерного типа с углом атаки а 45°.

Недостаток этого устройства состоит в низком качестве стекла по бессвильности из-за наличия застойных зон и малой интенсивности процесса гомогенизации, что приводит к затянутосУи этого процесса во времени.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение качества стекла по бессвильности и интенсификация процесса гомогенизации.

Для достижения этой цели в известной мешалке для гомогенизации стекломассы,. содержащей установленный по оси симметрии сосуда вертикальный шток с насаженной на него крыльчаткой пропеллерного типа с углом атаки а, лопасти выполнены в виде плоских сегментов, скреплены основанием со штоком и имеют сходящиеся к концам криволинейные кромки, соотношение радиусов кривизны которых составляет Ri:R2 1:2, причем кромка большего радиуVI

ю

J

00

2

са кривизны расположена снизу, а центр кривизны верхней кромки - на нижнем конце штока, при этом концы сегментов закруглены с радиусом кривизны Рз . ш (0,Q75-0,085)Ri, а угол атаки лопастей со- ставляет а 10±2°. ,

Такое конструктивное выполнение мешалки позволяет при ее вращении сформировать в объеме стекломассы в плоскости, перпендикулярной оси симметрии сосуда, тороидальную зону, в пределах которой периодически образуются и схлопываются ка- витальные микрополости, что приводит к резкому увеличению насосного действия мешалки и ускорению потоков, а это в свою очередь способствует сокращению времени гомогенизации, повышению гомогенности перемешиваемой среды, уменьшению застойных зон и улучшению качества стекла по бессвильности.

Экспериментально показано, что наилучшие результаты достигаются в том случае, когда радиусы кривизны кромок лопастей имеют соотношение RiiRg e 1:2 .(больший радиус принадлежит нижней кромке, а центр кривизны верхней расположен на нижнем конце штока), а концы лопастей закруглены с радиусом кривизны Rp (0,075-0,085)Ri, при этом угол атаки

а 10 ±2°. При изменении угла атаки и соотношения радиусов кривизны лопастей время гомогенизации стекломассы возрастает. В случае увеличения радиуса кривив ны кром.ок лопастей происходит неравномерный отрыв пристенных слоев стекломассы, имеющих повышенную вязкость, и ухудшение качества стекла по бессвильности.

Решений со сходными признаками не обнаружено, в связи с чем можно сделать вывод о том, что устройство обладает существенным отличием.

На фиг. 1-3 представлена конструкция предлагаемого устройства.

В варочный сосуд 1 (фиг.1) помещена мешалка в виде штока 2 с насаженной крыльчаткой с лопастями в виде плоских сегментов 3, наклоненных к оси штока под углом а (фиг.2).

При вращении мешалки с условием образования циркуляционных потоков вверх придонные слои стекломассы, совершая спиралевидное движение,: поднимаются вверх по штоку и подхватываются лопастя-

ми. Для известной мешалки ламинарные протоки медленно движутся по лопастям по направлению к стенкам и вдоль стенок ко дну сосуда. Для предлагаемой часть ламинарных микропотоков при сходе с лопастей образует тороидальную зону капитальных микрополостей, куда устремляются потоки и стекломасса из застойных зон., При этом происходит ускорение и энергичное смешение потоков почти во всем объеме стекломассы, что позволяет сократить время гомогенизации и улучшить качество стекла по бессвильности,.

При моделировании было замечено, что предлагаемая мешалка позволяет перемешать весь объем жидкой среды, а мешалка- прототип только 50%. Добавочным преимуществом предлагаемой мешалки является и то, что она совершенно не возмущает поверхностный слой даже при нахождении лопастей в 5 мм от поверхности.

Пример. Получение бессвильного оптического стекла марки ТФ1.

Для получения бессвильного оптического стекла марки ТФ1 фритту (бой) сырьевого стекла помещали в платиновый сосуд диаметром 120 мм, высотой 250 мм, размещенный в печи сопротивления. Далее .со скоростью 3000С/час стекломассу нагревали до температуры осветления 1460°С. после чего выдерживали ее при :этой температуре 2 ч. Затем вводили платиновую мешалку (стандартную или предлагаемую) и производили гомогенизацию стекломассы в течении Зх часов со стандартной мешалкой и 1 ч с предлагаемой. После перевешивания мешалку извлекали, расплав отливали в графитовую форму и отжигали. После отжига стекло просматривали в иммерсионной жидкости. Для каждого случая проводили по 10-ть опытов, данные усреднялись. Размах лопастей обеих мешалок равнялся 60 мм, в.ысота стандартной 7 30 мм.

Данные приведены в таблице.

Сравнение данные показывает, что благодаря предлагаемой мешалки удается значительно улучшить качество стекла по бессвильности и сократить время перемешивания, при этом предлагаемую мешалку можно расположить дальше от дна, что дает дополнительный эффект - уменьшение времени гомогенизации и увеличение зоны перемешивания.

Формула изобретения Мешалка для гомогенизации стекломассы, содержащая установленный по оси симметрии сосуда вертикальный шток с насаженной на него крыльчаткой пропеллерного типа с углом атаки а, о т л и ч щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества стекла по бессвильности и интенсификации процесса гомогенизации, лопасти выполнены в виде плоских сегментов, скреплены основанием со штоком, имеюФи 8.1

щим сходящиеся к концам криволинейные кромки, соотношение радиусов кривизны которых составляет Ri:R2 - 1:2, причем кромка большего радиуса кривизны расположена снизу, а центр кривизны верхней кромки - на нижнем конце штока, при этом концы сегментов закруглены с радиусом кривизны Ra (0,075-0,085)Ri, а угол атаки

лопастей составляет а 10 ± 2°.

Ф&г2