Ванная стекловаренная печь

 

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.

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) 3(51) С -03 В 5/027

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3386094/29-33

1 (25) 3386708/29-33 (22) 25..01.82 (46) 15.10.83. Бюл. Р 38 (72) A.Ä. Османис, A.Э. Микельсон, И,А. Фигуровский. В.И. Гущин, B.Н. Феколин и В.A. Сибиряков (71) Институт физики AH Латвийской ССР, Гусевский ордена Октябрьской Революции хрустальный завод и

Гусевский филиал Государственного научно-исследовательского института стекла (53) 666.1.031.5 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ )) 1471907 „ кл. С 03 В 5/225, 1976.

2. Патент Франции Р 2067361, кл. С 03 В 5/00, 1971. (54)(57) 1. ВАННАЯ СТЕКЛОВАРЕННАЯ

ПЕЧЬ, содержащая бассейны с протоком, электромагнит и электроды, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества стекломассы, электромагнит выполнен шестиполюсным с фазным сдвигом вектора ино дукции 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 по и. 1, отличающ 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. С:

1047848

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к технологии стекла и может быть использовано на стекольных заводах, производящих сортовую (бытовую) посуду. 5

Известны шахтные или горшковые печи, оснащенные одним или несколькими ийдукторами, используемыми для высокочастотного индукционного нагрева расплава стекломассы. В дискооб- )О разной узкой зоне печи создают. переменное магнитное поле. По высоте печи создают дискообраэную узкую зону магнитного поля установкой одной или нескольких катушек по высоте печи со скоростью от 2 до 5 мм/а. B дискообразной зоне, которая по высоте достигает нескольких сантиметров, создают более высокую .температуру по сравнению с, температурой в верхней и прилегающей к дну в зонах печи.

Зона с более высокой температурой затем перемещается.по высоте печи, и таким образом пузыри, при передви-, жении зоны с более высокой темпераl турой, соединяются в более крупные пузыри, а затем поднимаются к поверхности расплава стекломассы. В качестве варианта в указанных печах и предложено создавать магнитное поле, проходящее через расплав .стекломас сы таким образом, что одну или несколько катушек устанавливают неподвижно, а печь с расплавом стекломассы перемещают по направлению к верхней зоне печи (.1) . 35

Однако известное решение имеет недостатки. В шахтной или горшковых печах отдельные стадии стекловарения, силикато; и стеклообразование, осветление и гомогенизация расплава 40 стекломассы, как и последующее ее охлаждение до температуры выработки, в основном осуществляется по времени последовательно. Пространственно же зти фазы в шахтной и горшковой печах) 45 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 50-100 С выше той температуры, какой обладает стекломасса в других зонах печи-. Ширина дискообразной зоны не превышает несколько санти.метров. Усиление термической конвек- 60 ции при помощи перемещаемой дискообразной зоны по высоте печи недостаточно эффективно влияет на процессы гомогениэации стекломассы. Повышение 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 стек— ловаренная печь, содержащая бассейн с протоком, электромагнит и электроды 2).

Однако известная стекловаренная печь имеет недостаточно эффективнук интенсификацию процессов осветления и гомогенизации. Обусловлено это тем, что пространственное распределение вращающегося магнитного поля в рабочей емкости печи сильно искажено из-за того, 4уо сдвиг фаэ между 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 стекломаcñó 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 радиально с образованием угла 60 между соседними электродами оцной плоскости, сдвиг тока по фазе между соседними электродами одной плоскости равен 60, а ближайшие пары электродов, расположенные в соседних плоскостях, имеют фазовый сдвиг 180О .

Целесообразно электромагнит выполнять кольцеобразным и располагать в протоке, полюса электромагнита частично заделывать в наружных стенках протока, а электроды устанавливать через стенки электромагнита.

На фиг.l схематически изображена стекловаренная печь с одним электромагнитом, вид в плане; на фиг.2 сечение A-A на фиг.l; на фиг.З векторы напряження подаваемого на обмотки электромагнита; на фиг.4 схема расположения электродов вращающегося электрического поля; на фиг.5 — схема подключения электродов к трехполюсным трансформаторам," на фиг.б — ванная стекловаренная печь с двумя электромагнитами, вид в плане; на фиг.7 — то же, с тремя электромагнитами, вид в плане; на фиг.8 разрез Б-Б на фиг.7," на фиг. 9 режимы варки и ) = 3 И), P-= -f (4).

Ванная стекловаренная печь (фиг.l) имеет варочный 1 и выработочный 2 бассейны. Барочный бассейн печи вы3 1047848 полнен в виде прямоугольного бассейна, а выработочный — в виде регуляр-, ного многоугольника. Варочный бассейн печи с выработочным бассейном соединен протоком 3, который имеет круговое поперечное сечение,электромагнит 4 выполнен кольцеобразным с шестью полюсами. Полюсные наконечники 5 электромагнита частично заделаны в наружные стенки протока 3.

На полюсах электромагнита навито . 10 по одной катушке б, электроды 7 расположены радиально таким образом, что пространственный угол между каждым электродом равен 60 ..Сдвиг по фазе между двумя соседними электро-„ дами одной плоскости также равен 60 (фиг.3) . Пары противоположных электродов, расположенных в двух противоположных плоскостях, подключены к двум трансформаторам и образуют сдвиг тока по фазе 180 (фиг. 4 и 5).

В ванной стекловаренной печи с двумя электромагнитами 4 выработоч ный .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 35 печи оснащен одним электромагнитом

4. Электромагниты 4 .выполнены в виде регулярного шестиугольника и соответствуют конфигурации поперечного сечения бассейнов печи. 40

Ванные стекловаренные печи с двумя и тремя электромагнитами отличаются большей суточной производительностью.

Ванная стекловаренная печь рабо- 45 тает следующим образом.

Силикато- и стеклообразование

Осуществляется в варочном бассейне 1.

Затем стекломасса, содержащая негомогенные включения, в частности 50 свиль, движется из варочной зоны 1 по протоку 3, причем перемещение стекломассы регулируется заслонкой

8. При включении электродов 7, кото-, рые на фиг.4 обозначены буквами х,х у, у, Z, образуется вращающееся 55 электрическое поле. Обеспечивается это тем, что электроды 7 в протоке

3 расположены радиально таким образом, что пространственный и фазный угол между соседними электродами 60 одной плоскости равен 60 (фиг.3 и

4), .а фазный угол между парой противоположных электродов, расположен-: ных э двух параллельных плоскостях (плоскости 1 и 11 на фиг.4) равен

180, Для этой цели электроды 7 подключены к двум трехфазным трансформаторам по приведенной схеме (фиг.5). Векторы напряжения х, у, у вторичной обмотки первого трансформатора и векторы напряжения .х, у, вторичной .обмотки второго трансформатора приведены на фиг.3.

После включения электромагнита 4 на стекломассу накладывается вращающееся магнитное поле. Обеспечивается это тем, что фазный угол вектора индукции электромагнита 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 зыработочную часть печи стекломасса поступает с равномерным по объему распределением ингредиентов.

На стекломассу при температуре, соответствующей вязкости от = 1,5 до 1= 2,5, пропускают электрический ток при помощи электродов, установленных радиально в двух параллельных,плоскостях. При включении кольцеобразного магнита с .обмотками на стекломассу накладывается вращающееся магнитное поле. В результате взаимопействия вращающегося электрического 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 @острее. Концентрация ингредиентов в стекломассе выравнивается. Стекломасса приобретает высокую степень гомогенности.

П р и.м е р 1. Варку свинцового хрусталя состава, вес.Ъ: 810 57,5, В О 1,0, АК Оз 0,5, РЬО 24,0, ЕпО 1,0 и К О 16,0 осуществляют в модельной. ванной печи периодического действия. Для составления шихты используют следующие материалы, кг: кварцевый песок 53,6у борную кислоту

1,7; техническую окись алюминия 0,4; свинцовый сурик 22,5; углекислый цинк марки Ч 1,4 и углекислый калий марки Ч 21,4. Влажность кварцевого песка при составлении шихты 4 3%, а удельная поверхность

1960 см /r. Контрольную плавку стекла без применения электромагнитного поля осуществляют по температурно1047848

Таблица 1

Продолжительность воздействия вращающимся магнитным полем на стекломассу, мин

Плотность вращающегося электрического тока,А/см

Магнитная индукция вращающегося магнитного поля, Т

Режим

9 в процессе в.процессе осветления гомогенизации

0,1

0,01

120

0,05

OilO

0,1

120

100

0,2

0,15

0,4

60

0,20

0,6

60

Та блица 2

Свильность

Количество пузырей диаметром

0,03 мм и выше, соответствующее классам

Режим, Р

) !

A Б В Г

Узловые свили. длиной более 12 мм — 9 шт

Контрольный

Тоже, 5 шт

То же, 3 шт

71 3

Свили не обнаружены

То же

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

Температурные зависимости вязкости . 1 = 1() и удельного электрического 10 сопротивления J=f(4) стекла приведены на фиг.9, кривые Э и 4.

Оценку пузырьности образцов стекла проводят согласно НО 24:98.10. 33.342 путем просмотра полированных образцов проб блочного стекла объемом

200 см З (10 10 2 см) на установке

СН-80 и tIAK-1. Оценку безсвильности определяют согласно OCT 3-1200-72.

Результаты осветления и гомогенизации стекла приведены в табл.2.

При этом обеспечивается перемешивание гтекломассы 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 гомогениэацию 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.

1047848

10 47848

1047848

Qnu

Составитель Т. Буклей

Редактор А. Химчук Техред М. Гергель Корректор М. Демчик

Заказ 7852/23 Тира к 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. У кгород, ул. Проектная, 4