Способ варки стекла
Изобретение относится к технике производства стекла, а именно к процессу стекловарения. Цель изобретения - повьшение качества стекломассы. Через стекломассу пропускают постоянный электрический ток. Полученное электрическое поле перемещают в сторону катода по замкнутому контуру прерывисто, импульсамиомежду электродами . По контзфу перемещения электрического поля могут осуществлять рециркуляцию стекломассы. Присходит ионная обработка стекломассы, при которой модифицирующие катионы в строении стеклаперемещаются преимущественно в одном направлении относительно анионного каркаса. Устраняются микроструктурные неоднородности размером 10-20 нм 1 з.п. ф-лы 9 ил., 3 табл. (С (Л со О5 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
И91 Щ) Ш 4 С 03 В 5 027
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3980085/29-33 (22) 26. 11.85 (46) 23. 12.87. Бюл. Ф 47 (71) Государственный союзный институт по проектированию предприятий стекольной промышленности (72) В.А. Ильинский (53) 666.1.031(088.8) (56) Станек Я. Электрическая варка стекла. — М.: Легкая индустрия, 1979, с.88.
Павлушкин Н.M. Химическая технология стекла и ситаллов. — M.: Стройиздат, 1983, с.111; 113. (54) СПОСОБ ВАРКИ СТЕКЛА (57) Изобретение относится к технике производства стекла, а именно к-процессу стекловарения. Цель изобретения — повышение качества стекломассы.
Через стекломассу пропускают постоянный электрический ток. Полученное электрическое поле перемещают в сто" рону катода по замкнутому контуру прерывисто, импульсамио между электродами. По контуру перемещения электрического поля могут осуществлять рециркуляцию стекломассы. Присходит ионная обработка стекломассы, при которой модифицирующие катионы в строении стекла перемещаются преимущественно в одном направлении относительно анионного каркаса. Устраняются микроструктурные неоднородности размером 10-20 нм. 1 з.п. ф-лы, 9 ил., 3 табл.
13б1118Изобретение относится к технике производства стекла, а именно к процессу стекловарения., Цель изобретения — повышение ка5 чества стекломассы.
На расплавленную стекломассу воздействуют постоянно направленным электрическим полем, передвигаемым в одном направлении по замкнутому контуру внутри стекломассы. При этом, кроме обычного прямого электронагрева, происходит ионная обработка стекломассы, при которой модифицирующие катионы в строении стекла перемещаются преимущественно в одном направлении относительно анионного каркаса, устраняют микроструктурные неоднородности размером до tO-20 нм, или располагаются с заданным градиен- 2р том концентрации.
Электрическое поле передвигают прерывисто с кратковременным (0, 1 с) воздействием его на включенном между1 электродном участке. Полярность каж- 25 дого электрода при включении меняется. Последние два условия предотвращают выделение продуктов электролиза стекломассы.
Электрическим полем управляют так, 30 что оно перемещается только в сторону катода, т.е. анод всегда следует за катодом, и между включенными участками выключены участки по длине не менее удвоенной длины включенного участка, чтобы не нарушалась направленность поля.
Вводя в зону действия перемещаемого электрического поля дополнительные модифицирующие катионы добавкой 40 расплава или фритты соответствующего химического состава можно равномерно распределить их в основной стекломассе. Наложением стационарного электрического поля на участке стекломассы перед входом ее в зону действия перемещаемого поля и организацией вблизи стационарного катода регулируемого выпуска стекла можно вывести из состава стекла лишние катионы и выровнять структуру стекла измененного состава. Таким путем можно корректировать химический состав, структуру и заданные свойства стекла.
Электроды в стекловаренной печи 55 располагают по замкнутому контуру в стекломассе. К каждому электроду выполняют по два подвода постоянного по направлению электрического тока через быстродействующий бесконтактный переключатель, например, тиристорный.
По программе блока управления переключатель может подключать электрод к положительному или отрицательному полюсу источника питания-и отключать электрод от сети.
Электротехническая часть системы может быть несложной с применением выпускаемого промьпппенностью оборудования ° Тиристоры могут совмещать функции выпрямителя и вентиля коммутирующего устройства.
В зависимости от типа стекла и требуемой производительности стекловаренная печь может выполняться периодической с установкой электродов в варочном сосуде или непрерывного действия, где поток стекломассы может последовательно проходить через несколько замкнутых контуров электродов, расположенных друг за другом в вертикальной шахте или в горизонтальном бассейне..
Пример исполнения печи, рассчиI таиной на увеличенную длительность обработки стекломассы в перемещаемом электрическом поле, отличается расположением электродов в замкнутой кольцеобразно системе каналов, в ко,торых установлены устройства, создающие многократную принудительную рециркуляцию стекломассы вдоль траектории перемещения электрического поля.
Для возможности корректирования химического состава стекла вводом дополнительных катионов в печи в зоне действия перемещаемого электрического поля устанавливают питатель для ввода добавок в. виде расплава или гранулированной фритты и мешалку для предварительного грубого перемешивания расплава. С цепью корректирования химического состава стекла отбором лишних катионов печь выполняют с установкой пары электродов стационарного электрического поля в дополнение к перемещаемому.
Электрод с постоянным анодным полюсом устанавливают в зоне действия перемещаемого поля, а катод располагают рядом с устройством для регулируемого выпуска части стекломассы, содержащей избыток катионов.
На фиг.1 представлена печь с тремя электродами, план,на фиг.2 и 3 — схемы
1361118
50
55 печи на четыре и двенадцать электродов, на фиг. 4 — стекловаренная печь с расположением электродов в вертикальных шахтах, продольный разрез, на фиг ° 5то же, вид сверху, на фиг.6 — печь с осуществлением способа в горизонтальном бассейне, вид сверху, на фиг.7 — печь, в которой способ осуществляется в рециркуляционном кана- 10 ле, на фиг.8 и 9 — схемы двух печей для работы с корректированием химического состава .стекломассы, вид сверху.
Схема фиг.1 поясняет процесс ка- 15 тионной обработки и электронагрева в электрическом поле между электродами
1, перемещаемом по замкнутому контуру
2 в виде равностороннего треугольника. Три электрода 1 введены в стекло- 20 массу на участке бассейна, ограниченном стенками 3. Стекломассу пропускают через указанный участок бассейна от места впуска 4 до канала выпуска
5 и подвергают обработке электричес" ким полем постоянного направления, перемещаемым в сторону катода, т.е. от плюса к минусу с краткой (0,1 с) выдержкой на каждом междуэлектродном промеж утке. Пример положения силовых линий поля в момент, когда оно находится на участке между двумя электродами, показан пунктиром, На каждый электрод 1 подается напряжение постоянного по направлению, электрического тока через быстродействующий бесконтактный (например, тиристорный).переключатель, который по команде от блока управления подключает к электроду требуемый поло- 40 жительный или отрицательный полюс источника тока через один из двух подводящих проводов, меняет полярность на обратную, или выключает подачу напряжения на электрод в соответствии 45 с заданной программой управления.
В табл.1 приведена циклограмма переключения трех электродов через заданный промежуток времени а С, На фиг.2 показана схема процесса обработки стекломассы на четырех электродах 1, введенных в бассейн, ограниченный стенками 3.. Замкнутый контур 2 для перемещения по нему электрического поля может быть выбран в этом случае более сложный с чередованием обхода по периметру квадрата и движения по двум диагоналям. Циклограмма такого переключения четырех электродов дана в табл.2.
Фиг.3 поясняет способ ионной обработки стекломассы в установке с большим числом электродов (в данном примере с 12 электродами). В этом случае можно перемещать вдоль замкнутого контура 2 не один, а одновременно несколько включенных участков (при 12 электродах до 4 участков).
При этом соответственно увеличена мощность, используемая для катионной обработки и нагрева стекломассы. В табл.3 приведены два примера циклограммы обработки стекломассы на установке с 12 электродами. В примере
1 перемещают одновременно 4 электрических поля. .В примере 2 дан другой режим обработки, при котором включают учасТоК длиной в два междуэлектродных промежутка, а перемещают его на один промежуток, при этом анод переводят на ранее выключенный средний электрод. Это позволяет при каждом шаге проталкивать вперед переместившиеся катионы с середины обработанного участка. При этом на замкнутом контуре с 12 электродами работают одновременно два электрических поля. Для некоторых стекол такой режим может быть более целесообразен, чем указанный в примере 1.
На фиг.4 и 5 показан пример выполнения конструкции печи, в которой электроды 1 расположены по замкнутым контурам 2 в виде квадратов, в два яруса по высоте, в вертикальных шахтах, образуемых стенами 3 и соединенных с другими частями бассейна входным переливом 4 и выходным 5. Печь имеет варочный бассейн 6 с загрузочным карманом 7, с обычными системами топливного и электрического обогрева., с соплами бурления, студочный бассейн
8 и выработочную часть 9.
Печь работает следующим образом.
Шихта загружается через карман 7, нагревается и проходит начальные стадии варки в бассейне 6., Над порогом через перелив 4 расплав пдступает в первую вертикальную шахта, Под действием электрического поля, переме.— щаемого по замкнутым контурам 2 между электродами 1, расположенными в два яруса по высоте, расплав, опускающийся по шахте, подвергается в со18
5 13611 ответствующих двух зонах осветлению, гомогенизации и структурной перестройке.
Далее стекломасса через нижний приток поступает по вторую шахту.
Поднимаясь еще через две зоны дейст1 вия перемещаемого эчектрического поля, стекломасса получает требуемую микрооднородность структуры, которая 1р фиксируется быстрым охлаждением в студочной части 8 и поступает на выработку через питатель 9.
Другой пример выполнения печи показан на фиг.6. Электроды 1 расположены несколькими группами, каждая из которых имеет свой замкнутый рабочий контур 2 в виде треугольника. Электроды помещены в конструктивно выделенном бассейне 8, образованном стенами, 2р
Этот бассейн соединен пережимом и протоком с варочным бассейном 6 и со студочно-выработочным отделением.
Процесс варки и подготовки: стекломассы к выработке идет в этой печи 25 по горизонтали., Шихта загружается в карман 7, проваривается в бассейне 6, через пережим поступает в бассейн с несколькими группами электродов 1. Здесь под 30 действием перемещаемых электрических полей проходит гомогенизация и кондиционирование стекломассы и придается ей требуемая однородная микрострук. тура. Последняя фиксируется быстрым охлаждением при движении стекломассына выработку через проток, студочный бассейн 8 и питатели 9.
В примере конструктивного выполнения (фиг.7) электроды 1 расположены 4О по замкнутой кольцеобразно линии в канале, имеющем соответствующую кольцевую компоновку, ограниченном стенками 3. Протоком 4 канал соединен с варочным бассейном 6, сливом 5 — с 45 выработочным устройством 9.
Работа печи по данному примеру исполнения аналогична описанным, с той разницей, что кондиционирование и микрогомогенизация стекломассы перемещаемым электрическим полем производится здесь при многократной рециркуляции стекломассы в канале. Это увеличивает длительность обработки стекломассы, улучшает микрооднородность стекла и повышает производительность установки.
На фиг,.8 и 9 показаны примеры конструктивного решения печи аналогично описанным, но отличающиеся от них наличием устройств для корректирования химического состава стекла.
В примере фиг.8 электроды 1 расположены отдельными группами с замкнутыми рабочими контурами 2 в виде квадратов и треугольников в бассейне, ограниченном стенами 3.
Снаружи вблизи бассейна расположена емкость 11 для гранулята или расплава, в бассейн между первой и второй группами электродов введен питатель 12 для подачи гранулята ипи расплава. У выходного конца питателя в бассейн установлена мешалка 13..
Эта часть печи работает следующим образом.
В начале процесса ионной микрогомогенизации, между первой и второй группами электродов 1, в стекломассу о через питатель 12 вводят добавку стекла требуемого состава, отличающегося от основного. Если стекло добавляют в виде расплава, емкость 11 выполнена в виде малогабаритной электропечи, из нее по лотковому питателю 12 расплав стекает в печь и мешалкой 13 перемешивается с основной стекломассой. Расположенными далее по ходу стекла электроднымй группами завершается тонкое перемешивание и придание структурной однородности стеклу с дополнительно введенными компонентами, Пример конструктивного исполнения по фиг.9 отличается от описанных тем, что в начальной части бассейна, ограниченного стенами 3, вблизи пережима или протока в выступах бассейна 14 установлены дополнительные электроды: с одной стороны печи аноды 15, с другой — катоды 16. Около катодов установлено устройство 17 для регулируемого выпуска стекла.
При работе печи с этими конструктивными отличиями возможно корректировать химический состав стекла в сторону уменьшения количества катионов. Исходная стекломасса из варочной части печи через проток или пережим поступает в бассейн кондиционирования. ограниченный стенами 3. В начале этого бассейна под действием постоянного тока между анодом 15 и катодом
16 излишние катионы отводятся к като" ду 16 и стекломасса, содержащая этот избыток катионов, сливается в регулируемом количестве через устройство 17.
Продолжение табл.1
7 1361118
Стекломасса заданного химического состава движется дальше по бассейну кондиционирования и приобретает одно-
Родность стРУктУРы поД деиствием не 5 Цик скольких последовательно расположенных групп электродов 1, аналогично тому, как это описано в других примеI рах.
Электрод г 3
1. Способ варки стекла путем пропускания через стекломассу электрического тока, о т л и ч а ю щ и й- 15 с я тем, что, с целью повышения качества стекла, через стекломассу пропускают постоянный ток и полученное электрическое поле перемещают в сторону катода по замкнутому контуру. прерывисто, импульсами между электродами.
2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что осуществляют рециркуляцию стекломассы по контуру 25 перемещения электрического поля.
Таблица 1
Таблица 2
Электрод
1 1
1 3 (4
1 +
2 0
0 0
0
0 +
0 0
0 +
5 +
6 0
8 +
t У
Цикл
1 2 3
0 °
9 0
О
0 +
0 0
11 +
Таблица 3
1 2 3 4 5 12
Цикл
Пример 1
+ 0
0 +
0 +
0 +
0 +
1 1
0 +
0 +
2 4
+ O
0 +
0- +
0 +
Пример 2
0 0 + 0
0 0 0
0- 0
0 — 0
+ 0
+ 0
0 +
1 1
0 - 0
0 0
0 0
0 0 + 0
0 0 0 +
0 0
Формула из обретения
Электро
6 7 8 9 10 11
1361118
Продолжеиие табл. 3
Электро
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 д УМ
2 7
О О 0
Π— О О
О О О
0 — О О
+ 0 — О
0 + 0
О 0 + О
0 0 О +!
+- О
О +
О О.
О О
О
+ О
О +
О О О + О
0 — ΠΠΠ+
+ Π— О О О
0 + Π— Π0
О О + Π— О
О О О + О
0 О О + О
Π— ΠΠΠ+
1361118
Фиг.З
1361118
ФИГ. Х
Фиг.б
Фаг. 7
1361118
Составитель Т. Буклей
Редактор Н. Бобкова Техред М.Дидык Корректор А. Тяско
°
Заказ 6193/27 Тираж 428
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.. 4/5
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. проектная, 4
