Устройство для гомогенизации стекломассы

удзрстееииый кемит СССР делам изобретений и открытий(63) УДК 666 1031; 15: 66. 963,8088.8 та опубликования описания 17.09.82 72) Авторы нзобретенн А. Пер в и В, С. й 1 аш 71) Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОИОГЕНИЗАЦИИ СТЕКЛОИАС 2редующихся друг с другом. Кроме того, значительно увеличивается удель ная поверхность контакта стекломассы с материалами перемешивающих устройств (например, платиной, доста" точно широко используемой в оптическом стекловарении), следствием чего является снижение светопропускания оптического стекла и появление вклюочений, ограничивающих области его применения. Одновременно увеличива- ются и потери драгоценного металла в процессе эксплуатации устройства.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для гомогенизации стекломассы, содержащее цилиндрический сосуд, по крайней мере, один коаксио ально расположенный в нем неподвижный цилиндр и выработочный патрубок 2.Однако в известном устройствесоздаются участки застойных зон,Изобретение относится к промьииленности стройматериалов, а более конкретно к устройствам для гомогенизации стекломассы, и может быть ис" пользованов частности в оптическом стекловарении для получения высоко" качественного по однородности оптического стекла.Известно устройство для гомогени" зации стекломассы, включающее диски, которые могут вращаться в различных направлениях,при этом на входе в систему перемешивания стекломассу дополнительно гомогениэируют путем разделения йа отдельные струи, по-. давая ее через отверстия, расположенные на одном из подвижных дисков 1 .Однако эФФективность таких сис" тем не достаточно велика, а их модернизация приводит к неоправданномувозрастанию конструктивных сложностей, например, при увеличении числаподвижных и неподвижных дисков, че958332 3 с с 3-д 3которые являются источником засви" ливания стекломассы, а также возможности попадания части поступающей в цилиндр стекломассы в патрубок выработки без достаточного ее переме- з шивания ротором мешалки.Целью изобретения является повышение производительности и качества стекломассы.Поставленная цель достигается 10 тем, что известное устройство, содержащее цилиндрический сосуд, по крайней мере один коаксиально расположенный в нем неподвижный цилиндр и выработоцный патрубок снабжено по 15 крайней мере одним дополнительным цилиндром, с установленным с. возможностью вращения в кольцевом зазоре меж. ду неподвижными цилиндрами, причем диаметр дополнительного цилиндра определен соотношением,а расстояние от дна сосуда до нижнейкромки дополнительного цилиндра определено соотношениемрг .д г1 г. ь43-" п - 43где д - диаметр дополнительного цилиндра;дг - диаметр неподвижного цилиндра наименьшего диаметра;1с 1 - диаметр цилиндрического3 35сосуда;- расстояние от дна сосудадо нижней кромки дополни"тельного цилиндра,Целесообразно на боковой поверхности, по крайней мере, одного издополнительных цилиндров устанавливать лопасти мешалки.Целесообразно поднять выработочный патрубок выше нижней кромки дополнительного цилиндра, при этомрасстояние от верхнего среза патрубка до рабочего уровня не превышаетразности диаметров окружающего патрубок цилиндра и патрубка.Возможно снабжение винтовой или0лопастной мешалкой по центральной осиустройства, а также для сниженияпотерь стекломассы от улетуцивания,воздушное пространство, ограниченноенаибольшим вращающимся цилиндром,герметизировать.В ряде техпроцессов, в частностипри сравнительно небольшой производительности например, при размешивании стекол для волоконной оптикипри производительности устройства до500 кг ( сутки ) может быть использована система только с одним или двумя дополнительными цилиндрами, приэтом диаметр наименьшего неподвижного цилиндра может быть равен диаметру выработочного патрубка, т.е.отверстие патрубка поднято над дномсосуда и размещено внутри дополнительного цилиндра выше его нижнейкромки, предпочтительно на высотене менее половины высоты цилиндра,что еще более упрощает конструкциюустройства,Скорость вращения дополнительногоцилиндра ( или цилиндров ) и расстояниемежду подвижными и неподвижными цилиндрическими поверхностями определяются необходимой производительностьюпроцесса, требованиями к качествуоптического стекла и его составом,а также общими размерами устройства,одним из преимуществ которого является возможность существенного уменьшения вращения перемешивания стекломассы от 2 до 10 раз по сравнению сизвестными устройствами гомогенизации стекла ). Последнее в свою очередь приводит к значительному сокращению объема устройства и весаиспользуемых материалов ( например,платины ), В тоже время простота конструкции;позволяет использовать инеметаллические материалы, например окисные огнеупоры и т.п., чтоимеет важное значение в технологиивысококачественных оптических стеколспециального назначения.Исходя из равенства площади за"зора через который стекломасса попадает из внешнего кольцевого пространства во внутреннее и площади сечениявнутреннего кольцевого пространства,расстояние от дна сосуда до нижнейкромки вращающегося цилиндра определяется соотношениемг4 дгде д 1 - диаметр дополнительного цилиндра;дг - диаметр подвижного цилиндранаименьшего диаметра.Предпочтительные размеры устройства определяются соотношением тангенциальной составляющей скоростипотоков в стекломассу (Чу) и вер5 9583 тикальной (Чх), определяемой площадью сечения минимального кольцевого пространства и вязкостью стекло- массы (Ч(Ч), которое должно быть максимально возможным. 5На практике, вследствие необходимости увеличения зазоров между ци" линдрами (несоосность, термическая и механическая деформация и т.п, у приходится прибегать к эмпирическому Е подбору диаметров подвижных и неподвижных цилиндров, однако при этом отношение радиальных градиентов скоростей в кольцевых пространствахдолжно находиться в пределах от 1 до ф 5 З-х.ИсхЬдя из условия равенства площадей сечений патрубка 1,внутренний неподвижный цилиндр ) и кольцевых зазоров, минимальный диаметр вра ф щающегося цилиндра определяется по формуле в:Я,25где д 2 - диаметр неподвижного цилиндра наименьшего диаметра,.максимальный2. я3 2.з39где дз - диаметр цилиндрического,сосуда.Выход за укаэанные пределы приводит, с одной стороны, к снижению эффективности перемешивания с другойИк резкому изменению сдвиговых усилий, что может привести к образова"нию таких пороков стекломассы, какмошка и пузырь. 46Ниже приводим размеры опытно-промышленного устройства предполагаемого к использованию на электрической ванной печи для варки и выработки оптического стекла марки Ф 4.Высота цилиндрического сосуда и диаметр; соответственно, 150 и 100 мм.Сосуд снабжен донным патрубком диаметром 15 мм и высотой ( в цилиндрической части сосуда ) 140 мм, а так" 5 же одним неподвижным цилиндром, жестко установленным без зазоров на дне сосуда, диаметром 44 мм.Два подвижных цилиндра диаметром, соответственно, 20 и 66 мм укреплены на вращающейся крышке.Расстояние от дна до нижней кромки подвижных цилиндров 5 и 10 мм.Скорость вращения 20-80 об/мин. Устройство рассчитано .на полную гомогенизацию стекломассы при производительности варочного агрегата 150 см /мин.На фиг. 1 изображено-устройство с одним дополнительным цилиндром, общий вид; на фиг. 2 - вариант предлагаемого устройства с двумя дополнительными цилиндрами. Выработочный патрубок поднят выше нижней кромки подвижного цилиндра и выполняет роль наименьшего неподвижного. цилиндра; на фиг. 3 - то же, с дополнительной винтовой мешалкой, установленной на оси устройства; на Фиг. 4 - с дополнительной лопастной мешалкой, шток которой является вторым ( меньшим ) дополнительным цилиндром.Стекломасса 1 находится в стекло- плавильном сосуде 2. На дне сосуда коаксйально установлены один или несколько неподвижных цилиндров 3, верхняя кромка которых находится ниже уровня стекломассы.В зазорах между неподвижными цилиндрами находятся один или несколь" ко дополнительных цилиндров 4, выполненных с возможностью вращения и располагающихся в рабочем состоянии так, чтобы каждая иэ дополнительных цилиндрических поверхностей была окружена неподвижной.Устройство может быть снабжено осевой мешалкой 5. Выработный патрубок 6 может быть поднят вйше нижней кромки подвижного цилиндра, пред. почтительно на высоту нв менее поло" вины высоты неподвижных цилиндров, но при этом расстояние от его верх-; него среза до зеркала стекломассы не должно превышать разность диаметров, окружающего патрубок цилиндра и патрубка (Фиг. 2 и 4).Ротор мешалки может располагаться во внутреннем кольцевом пространстве на самостоятельном валу (фиг,3)или на наружной поверхности одного иэ дополнительных цилиндров (фиг.4),Устройство выполнено с входным патрубком 7. С целью снижения потерь стекло- массы от улетучивания, устройство герметизировано - снабжено крышкой 8 герметиэирующей воздушное пространство, ограниченное наибольшим вращающимся цилиндром. В крышке имеется отверстие диаметром не более 3 мм, для удаления воздушной пробки