Устройство для варки жидкого стекла

19) 11) 1) СОЗВ. 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИ ИЗОБРЕТЕНЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО вБюл. Ю 2 Д.М,Кук ускас й ордена и полите М.В,Жельгер ком, ко- щей Трудовог нйческий 1 088.8 Матвеев Момстройоми нн(56) ,1. Григор Растворимое ст издат, 1956, с в П,Н о. М., 2 (прот отип).(71) Белорусск Красного Знаме институт(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВДРК ЖИДКОГО СТЕКЛА, содержащее уста ленный на раме смонтированный с можностью перемещения от привод метичный корпус с загрузочным л крышкой, патрубком для слива жи го стекла и контрольно-регулиру аппаратурой, о т л и ч а ю щ е тем, что, с целью интенсификаци цесса варки, оно снабжено распо женными внутри корпуса электрод соединенными с источником перем го тока.10303202, Устройство по и. 1, о т л и -тин, соединенных между собой пласч а ю щ е е .с я тем, цто электроды тинами из диэлектрического материала выполнены цилиндрическими, располо- с образованием коробчатой емкости, жены коаксиалььо и соединены по тор- имеющей в сечении, перпендикулярном цам,диэлектрическими пробками, при плоскости электродов, трапецию. .чем наружный электрод перфориро Устройство по и, 1, о т л и "ч а ю щ е е с я тем, что, оно снаб 3. Устройство по и.1, о т л и ч а- жено. ребрами, установленными на див щ е е с я тем, что электроды вы- электрических пластинах перпендиполнены в виде перфорированных плас- кулярно их поверхности.1Изобретение относится к промышленности строительных материалов иможет быть использовано при варкеиз силикат-глыбы жидкого стекла.Известно устройство для варки жид 5 кого стекла, состоящее из герметичного корпуса, имеющего загрузочный люк с крышкой и патрубок для слива, жидкого стекла, Манометр и предохранительный клапан позволяют контролировать и управлять процессом растворения силикат-глыбы в водЬ.К торцовым стенкам устройстда прикреплены два вала, которые опию 15 раются на опоры. Благодаря такои конструкции устройство может вращаться вокруг своей продольной оси. Привод осуществляется от электромотора через редуктор. О Работает устройство следующим образом. Через загрузочный люк внутрь корпуса помещают измельченную силикат-глыбу и заливают воду. Затем крышку люка герметично закрывают и 25м внутрь корпуса подают перегретыи пар одновременно с этим включают электромотор и корпус начинает вращаться. Благодаря высокому давлению и повышенной температуре происходит раст- Зо ворение силикат-глыбы.6 иликат-глыба, находящаяся внутри корпуса, пересыпается вдоль.его поверхности, цто повышает эффектив", ность варки жидкого стекла. После полного растворения силикат-глыбы рыключают электромотор и открывают патрубок для слива жидкого стекла в емкость. В связи с тем, что внутри устройства давление повышено, готовое жидкое стекло вытекает из пат 2рубка в емкость для его транспортировки 1).Недостатком известного устройства является большая длительностьпроцесса варки, который длится 3-5 ч.Цель изобретения - интенсификация процесса верки,Поставленная цель достигается темчто устройство для варки жидкого стек"ла,содержащее установленный на рамесмонтированный с возможностью перемещения от привода герметичный корпус сзагрузочным люком, крышкой,патрубкомдля слива жидкого стекла и. контрольнорегулирующей аппаратурой, снабжено расположенными внутри корпуса электродами,соединенными с источником переменного токаПри этом целесообразно электродывыполнять цилиндрическими, располагать коаксиально и соединять по торцам диэлектрическими пробками, причем наружный электрод перфорирован,Кроме того, электроды выполненыв виде перфорированных пластин, соединенных между собой пластинами издиэлектрического материала с обра-.зованием коробчатой емкости, имеющей в сечении, перпендикулярном плоскости электродов, трапецию. При этом целесообразно снабдить устройство ребрами, установленными на диэлектрических пластинах перпендикулярно их поверхности, На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - вариант устройства, корпус которого совершает возвратно-поступательное движение; на фиг.3 - то же, с,вращающимися электродамиф на фиг.4030320 4тановлена емкость 26 для слива жидкого стекла,Конструкция опори 5 обеспечивает возможность. вращения полуосей2 и 3 вокруг их продольной оси. Благодаря этому корпус 1 устройствавместе со всеми установленными нанем элементами имеет возможность вращаться вокруг продольной оси,10 Вращение корпуса 1 осуществляется при помощи привода 1,не показан),состоящего из электродвигателя и редуктора. Устройство оборудовано конЮтрольно-регулирующей аппаратурой,15 состоящей из манометра, предохранительного клапана, термометра иуравнемера 1 не показаны),Вариант устройства, изображенный на фиг,2, состоит из герметич 2 о ного корпуса 1, закрытого сверхупластиной 27, сквозь отверстия в которой проходит цилиндрический .электрод 11, Электроды 11 выполнены пер.форированными, с прорезями 16.Нижний торец электрода 11 закрытпробкой 14, изготовленной из термостойкого диэлектрического материала, в которой закреплен внутренний цилиндрический электрод 13, заЗО фиксированный относительно диэлектрической пробки 15 при помощи кольцевого выступа 17 и гаек 18, которыеодновременно обеспечивают присоединение к электроду 13,провода 19,расположенного внутри бронешланга 20,Сверху гайки 18 и торец электрода13 закрыты крышкой 21, которая вместе с пробкой 15 и Фланцем 12 электро.да 11 при помощи болтового соединения (не показано) герметично скреп 40 лена с пластиной 27.К корпусу 1 прикреплена подвеска28, присоединенная шарниром 29 иподвеской 30 к поперечине 31, опирающейся на две стойки 32, прикреплен 41 ные к раме 8, К раме 8 прикрепленатакже направляющая 33, представляющая собой дугу окружности, центромкоторой является ось шарнира 29.На направляющую 33 опираются ци 50 линдрические катки 31, прикрепленные к днищу корпуса 1. В днище вварен патрубок 2 ч для слива жидкогостекла с электромагнитным клапа;ном 35,- 55 К стойке 32 прикреплена опора 36,на которой при помощи шарнира 37 закреплен телескопический гидроцилиндр 38,разрез А-А на фиг.3, на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг.3.Устройство для варки жидкого стекла.фиг,1 состоит из герметичного корпуса 1, закрепленного при помощи полуосей 2 и 3 .в опорах Ь и 5; которые смонтированы на стойках 6 и 7 рамы 8. Стойка 7 выше стойки 6 и вследствие этого продольная ось корпуса наклонена к горизонтали под углом 15-20 . В торцовой стенке корпуса 1 имеется загрузочный люк в виде цилиндрической горловины 9 с фланцем 10, В горловине 9 расположен цилиндрический электрод 11 с фланцем 12, Внутри цилиндрического электрода 11 расположен второй цилиндрический электрод 13.Электрод 13 зафиксирован относительно электрода 11 при помощи пробок 1 и 15, изготовленных из термостойкого диэлектрического материала, например Фторопласта или стеклотекстолита. Электрод 13 жестко соединен с пробкой 11, которая имеет возможность перемещения вместе с электродом 13 вдоль оси электрода 11, выполненного перфорированным 1 с прорезями 16). Электрод 13 крепится к пробке 15 .при помощи кольцевого выступа 17 и гаек 18, которые одновременно с этим служат и для подсоединения к электроду 13 провода 19, заключенного в. бронешланг 20, один из концов которого прикреплен к крышке 21, прикрывающей торец электрода 13, Второй конец бронешланга 20 закреплен на полуоси 3, в которой выполнена внутренняя полость ( не показана). Сквозь полость в полуоси 3 провода 19 подсоединяются к коллектору 22, предназначенному для подачи электрического напряжения на электрод 3,Между Фланцем 10 горловины 9 и Фланцем 12 электрода 11 расположена прокладка 23, изготовленная из упругого термостойкого материала.Фланцы 1 О и 12, прокладка 23, пробка 15 и крышка 21 соединены между собой при помощи болтового соединения не показано), благодаря чему герметизируется внутренняя полость корпуса 1.В противоположной горловине 9 сто рон корпуса 1 расположен патрубок 21 "для слива жидкого стекла с электромагнитным клапаном 25. На раме 8 усшток 39 которого связан с корпусом 1.5 10303Устройство оборудовано контрольнорегулирующей аппаратурой, состоящейиз манометра, предохранительного клапана, термометра и уровнемера (непоказаны ). Все болтовые соединенияобеспечивают герметизацию внутреннейполости корпуса 1,Провод 19 подключен к клемме источника регулируемого перенесенногонапряжения ( не показан ), вторая 10клемма которого заземлена.Вариант устройства, изображенный на фиг.3-5 .состоит из герметичного корпуса 1, к которому прикреплен загрузочный люк в виде горловины 9 с крышкой 21. К горловине 9 приварен патрубок 40 с электромагнитным клапаном 41. Патрубок 40 соединен с системой подачи воды (не по-,казана).20К торцовым стенкам корпуса 1 подсоединены полуоси 2 и 3. К полуоси2 прикреплена крышка 42, а к полу.оси 3 прикреплена крестовина 43,изготовленные из термостойкого,диэлектрического материала, напримерФторопласта, К крышке 42 и крестовине 43 прикреплены два перфорированных металлических электрода 44 спродольными прорезями 45. К продоль-ным торцам электродов 44, а также ккрестовине 43 и крышке 42 прикреплены две пластины 46, изготовленные изтермостойкого диэлектрического материала,35Электроды 44 и пластины 46 обра зуют коробчатую емкость, представляющую в сечении, перпендикулярномплоскости электродов, трапецию (см.фиг,5), прицем пластины 46 расположены параллельно друг другу, а электроды 44 расположены под углом 1015 фк геометрической оси полуосей 2и 3. В пластинах 46 так же, как вэлектродах 44, выполнены продольные прорези 47.Электроды 44 при помощи соединительных проводов (не показаны),пропущенных сквозь полуось 3, соединены с источником тока ( не показаны),Перпендикулярно плоскости плас 50тин 46 при помощи стоек 48 прикреплены два продольных ребра 49. Вкорпусе 1 имеется патрубок 24 дляслива жидкого стекла с электромаг"нитным клапаном 25.Корпус 1 смонтирован на стойке 6расположенной на раме 8, Продольнаяось корпуса 1 наклонена под углом 20 615-20 О к горизонтали. Конструкцияотдельных узлов обеспечивает полнуюгерметичность корпуса 1 прй повышенных давлениях,Устройство оборудовано контрольно"регулирующей аппаратурой ( не показана) так же,как и два предыдущих варианта устройства.Устройство работает следующим образом.Отвинчивают гайки болтового соединения, скрепляющего Фланец: 10,прокладку 23, пробку 15 и крышку 21,после чего электрод 13 вместе спробкой 15 и крышку 21 перемещаютвдоль оси электрода 11. При этомпробка 14 также перемещается вместес электродом 13 вдоль электрода 11.Электрод 13 выдвигаютна такое рас-стояние, цто нижний торец пробки 15расположен не менее цем на диаметрэлектрода 11 от Фланца 12.В образующийся при этом зазор засыпают предварительно измельченнуюдо размера 20-25 мм силикат-глыбу таким образом, цто она полностью заполняет всю внутреннюю полость электрода 11 до Фланца 12. После этогопри помощи резинового шланга черезэлектрод 11 внутрь корпуса 1 заливают воду до нижнего края торца электрода 11.Вода поступает внутрь корпуса 1сквозь слой силикат-глыбы, заполняющей полость электрода 11 и черезпрорези 1 отверстия)16. Уровень водыв корпусе контролируется уровнемером (не показан). После окончаниязаливки воды крышку 21 и пробку 15вместе с электродом 13 возвращаетв исходное положение. При этом пробка 14 также перемещается до упораее в корпус 1, Затем завинчивают гайки болтового соединения, благодарячему происходит герметизация внутренней полости корпуса 1.Силикат-глыба, находящаяся в пространстве между электродами 11 и 13,контактирует с водой, поступающейсквозь прорези 16. Однако при комнатных температурах растворения силикат"глыбы в воде не происходит,так как эта операция протекает лишьпри высоких температурах. После герметизации корпуса 1 включают переменное напряжение, подаваемое наколлектор 22, При этом электрод 13подключается к Фазе, а электрод 11,электрически соединенный с заземлен710303 ным корпусом 1, находится под нулевым потенциалом.После включения напряжения между электродами 13 и 11 через находящуюся внтури электрода 11 воду течет переменный ток, При прохождении тока происходит нагрев воды и ее кипениев результате чего повышается теипература и давление внутри корпуса 1. Кипение воды происходит внутри элек трода 11, т,е, там, где находится силикат-глыба. В результате этого происходит интенсивное растворение силикат-глыбы как за счет выделяющегося тепла, так и за счет воздействия алек трического поля, которое значительно интенсифицирует процесс растворения.После включения напряжения осуществляют включение привода и кор пус 1 начинает вращаться с частотойвращения 20-30 об/мин, Вращение корпуса 1 приводит к интенсивному перемешиванию образующего при растворении силикат-глыбы жидкого стекла и воды, которая в свою очередь через прорези 16 поступает во внутреннею полость электрода 11, Одновременно с этим находящиеся внутри электрода 11 куски силикат-глыбы при вращении корпуса 1 совершают возвратно- поступательное движение вдоль электрода 11. Заодин оборот корпуса 1 вокруг своей оси куски силикат-глыбы дважды перемещаются вдоль электрода 11, который расположен по диагонали корпуса 1.В результате вращения корпуса иперемещения кусков силикат-глыбы внутри электрода 11 происходит не только. значительная интенсификация процес О са растворения, но и выравнивается концентрация жидкого стекла по всему обьему корпуса 1, Периодически осуществляя отбор небольших порций жидкого стекла, определяют его плот:- 45 ность. По иере увеличения плотности жидкого стекла возрастает его электри" ческая проводимость и вследствие это О го растет сила тока между электродами 11 и 13. Увеличение электропро" водности и силы тока приводит к возрастанию выделяющегося тепла и дальнейшей интенсификации процесса раст ворения. Протекание процесса регулируется изменением напряжения меж" ду электродами 11 и 13,20 8При достижении заданной плотности жидкого стекла процесс растворе-,ния прекращают, для чего останавливают привод и корпус 1 прекращаетсвое вращение и патрубок 24 дляслива жидкого стекла устанавливаютнад емкостью 26 для слива жидкогостекла, Затем отключают подаваемоена электрод 13 напряжение и открывавают электромагнитный клапан 25.Вследствие того, что процессрастворения протекает при повышенных температурах и давлении 3-5 атм,находящийся внутри устройства парвытесняет жидкое стекло из корпуса 1 в емкость 26. После падения давления внутри корпуса 1 до атмосферного и закрытия клапана 25 осуществляют вновь заполнение полости электрода 11 измельченной силикат-глыбойи корпуса 1 водой. Затем цикл повторяют.Использование энергии электрического поля для растворения силикат-:глыбы позволяет в предлагаемом устройстве сократить длительность процесса варки жидкого стекла по сравнению с известными устройствами в3-5 раз, Кроне того, КПД устройстватакже выше, так как вся энергия выделяется непосредственно в зонерастворения и сам процесс растворения силикат-глыбы интенсифицируется благодаря воздействию электрического поля, которое интенсифицирует протекание всех химических реакций в том числе и растворения,В варианте,изображенном на фиг.2,,под воздействием электрического тока происходит разогрев воды и раст,- ворение силикат-глыбы. Для интенсификации процесса необходимо осуществлять перемешивание образующегося жидкого стекла и перемещение растворяющейся силикат-глыбы.Это осуществляется благодаря колебательным движениям, которыесовершает корпус 1. Сразу же послеподачи напряжения на электрод 13включают телескопический гидроцилиндр 38, шток 39 которого совершает возвратно-поступательное движение,Вследствие этого корпус 1 совершает колебательные движения, какмаятник. Центром качания являетсяшарнир 29, Цилиндрические катки 34,прикрепленные к днищу корпуса 1, приэтом перекатываются по направляю9щей 33. При выдвижении штока 39гидроцилиндра 38 днище корпуса перемещается в крайнее правое положение, а при выдвижении штока 39 вгидроцилиндр 38 днище перемещается,в крайнее левое положение, Корпус 1совершает 20-30 колебаний в минуту,благодаря чему происходит интенсивное перемешивание образующегося жидкого стекла и выравнивание его концентрации по всему объему, После достижения заданной плотности жидкогостекла гидроцилиндр 38 выключают,отключают напряжение на электроде13 и удаляют-жидкое стекло под действием давления пара.Протекание процесса варки жидкогостекла регулируется изменением напряжения на электроде 13.Конструкция варианта устройства,изображенного на фиг.2, имеет неко"торые преимущества по сравнению сустройством,изображенным на фиг.1.Корпус не вращается на полуосях,а перекатывается на катках, чтопозволяет использовать этот вариантдля устройств большей производительности1-2 м ), а устройство, изоб"раженное на фиг.1, целесообразноприменять для варки сравнительно небольших объемов жидкого стеклаф,30)6 мЧУстройство, изображенное на фиг.35 работает следующим образом,Включают напряжение, подаваемоена коллектор 22, вследствие чеговозникает разность потенциалов междуэлектродами 44, благодаря чему между ними течет ток, который вызываетнагрев воды, находящейся между электродами 44, Одновременно с подачей,напряжения на электроды 44 вращаютполуось 2, в результате чего всякоробчатая емкость, состоящая йз103032010 20 стия в крестовине 43,Электроды 44 вращаются с частотой 20-30 об/мин, Поверхность электродов 44. и пластин 46, а также ребра 49 выполняют роль мешалки, ин тенсивно перемешивающей образующе-"еся жидкое стекло, в результате чегоконцентрация его по всему объемувыравнивается.Конструкция устройства позволяет ЗО осуществлять процесс варки непрерывно. Для этого необходимо обеспечитьвращение электродов 44 с более высокой цастотой 60-80 об/мин) и частично открыть клапаны 25. В этомслучае слив готового жидкого стеклакомпенсируется подпиткой уст 40 5 0 15 двух электродов 44 и двух пластин 46 с ребрами 49 приводится во вращение. Вращение электродов приводит к интенсйвному перемешиванию жидкостивнутри корпуса 1 и обновлению воды,поступающей сквозь прорези 45 вэлектродах 44 и прорези 47 в пластинах 46. Вследствие того, что электроды 44 расположены под углом другк другу наибольший ток течет там,где расстояние между ними минимальное,.т.е. у крышки 42, Здесь же происходит наиболее интенсивное растворение кусков силикат"глыбы, помере чего происходит переаыпаниеих вдоль электродов 44 от горловины9 к крышке 42. Растворение силикатглыбы компенсируется поступлением ее кусков из горловины 9 через отверройства свежей водой, причем1 вследствие высокой скорости растворения силикат-глыбы можно обеспечить непрерывное получение жидкогостекла постоянной плотности. Интенсивность процесса регулируется разностью потенциалов на электродах44 и частотой их вращения.. Ужгород, ул. Проектная,5099/25 ВНИИХИ Го по дела 113035, МТирадарственногизобретенийква, Ж,е комитета открытий ушская на