Способ варки стекла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В 4 С 03 В 5 02 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ тий устр нолойник оОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный союзный итут по проектированию предприястекольной промышленности(56) Станек Я. Электрическая встекла. - М.: Легкая инд ия1979, с.88.Павлушкин Н.М. Химическая тгия стекла и ситаллов. - М.: Сиздат, 1983, с.111; 113.(54) СПОСОБ ВАРКИ СТЕКЛА(57) Изобретение относится к тепроизводства стекла, а именно к цессу стекловарения. Цель изобретения - повышение качества стекломассы. Через стекломассу пропускают постоянный электрический ток, Полученное электрическое поле перемещают в сто" рону катода по замкнутому контуру прерывисто, импульсамифмежду электродами. По контуру перемещения электрического поля могут осуществлять рециркуляцию стекломассы. Присходит ионная обработка стекломассы, при которой модифицирующие катионы в троении 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.Изобретение относится к техникепроизводства стекла, а именно к процессу стекловаренияЦель изобретения - повышение ка 5чества стекломассы.На расплавленную стекломассу воздействуют постоянно направленнымэлектрическим полем, передвигаемымв одном направлении по замкнутому 10контуру внутри стекломассы. При этом,кроме обычного прямого электронагрева, происходит ионная обработка стекломассы, при которой модифицирующиекатионы в строении стекла перемещаются преимущественно в одном направлении относительно анионного каркаса, устраняют микроструктурные неоднородности размером до 10-20 нм,или располагаются с заданным градиентом концентрации.Электрическое поле передвигаютпрерывисто с кратковременным (0, 1 с)воздействием его на включенном между 1электродном участке. Полярность каждого электрода при включении меняется, Последние два условия предотвращают выделение продуктов электролизастекломассы.Электрическим полем управляют так, 30что оно перемещается только в сторонукатода, т.е. анод всегда следует закатодом, и между включенными участками выключены участки по длине не менее удвоенной длины включенногоучастка, чтобы не нарушалась направленность поля,Вводя в зону действия перемещаемого электрического поля дополнительные модифицирующие катионы добавкой 40расплава или фритты соответствующегохимического состава можно равномернораспределить их в основной стекломассе. Наложением стационарного электрического поля на участке стекломассы перед входом ее в зону действияперемещаемого поля и организациейвблизи стационарного катода регулируемого выпуска стекла можно вывестииз состава стекла лишние катионы ивыровнять структуру стекла измененного состава,Таким путем можно корректировать химический состав, структуру и заданные свойства стекла.Электроды в стекловаренной печи 55располагают по замкнутому контурув стекломассе, К каждому электродувыполняют по два подвода постоянногопо 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 системыможет быть несложной с применениемвыпускаемого промьпппенностью оборудованияТиристоры могут совмещатьфункции выпрямителя и вентиля коммутирующего устройства.В зависимости от типа стекла итребуемой производительности стекловаренная печь может выполняться периодической с установкой электродовв варочном сосуде или непрерывногодействия, где поток стекломассы может последовательно проходить черезнесколько замкнутых контуров электродов, расположенных друг за другомв вертикальной шахте или в горизонтальном бассейне,.Пример исполнения печи, рассчитаиной на увеличенную длительностьобработки стекломассы в перемещаемом электрическом поле, отличаетсярасположением электродов в замкнутойкольцеобразно системе каналов, в ко,торых установлены устройства, создающие многократную принудительнуюрециркуляцию стекломассы вдоль траектории перемещения электрического поля.Для возможности корректированияхимического состава стекла вводомдополнительных катионов в печи взоне действия перемещаемого электрического поля устанавливают питательдля ввода добавок в, виде расплаваили гранулированной фритты и мешалкудля предварительного грубого перемешивания расплава. С цепью корректирования химического состава стеклаотбором лишних катионов печь выполняют с установкой пары электродов стационарного электрического поля в дополнение к перемещаемому,Электрод с постоянным анодным полюсом устанавливают в зоне действияперемещаемого поля, а катод располагают рядом с устройством для регулируемого выпуска части стекломассы,содержащей избыток катионов.На фиг.1 представлена печь с тремяэлектродами, план, на фиг. 2 и 3 - схемы1361118 печи на четыре и двенадцать электродов,на фиг. 4 - стекловаренная печь с расположением электродов в вертикальныхшахтах, продольный разрез, на фиг5 то же, вид сверху, на фиг,6 - печьс осуществлением способа в горизонтальном бассейне, вид сверху, нафиг,7 - печь, в которой способ осуществляется в рециркуляционном канале, на фиг,8 и 9 - схемы двух печейдля работы с корректированием химического состава .стекломассы, видсверху.Схема фиг,1 поясняет процесс катионной обработки и электронагрева вэлектрическом поле между электродами1, перемещаемом по замкнутому контуру2 в виде равностороннего треугольника. Три электрода 1 введены в стекломассу на участке бассейна, ограниченном стенками 3. Стекломассу пропускают через указанный участок бассейнаот места впуска 4 до канала выпуска5 и подвергают обработке электричес" 25ким полем постоянного направления,перемещаемым в сторону катода, т.е.от плюса к минусу с краткой 0,1 с)выдержкой на каждом междуэлектродномпромежутке. Пример положения силовыхлиний 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, которыйпо команде от блока управления подключает к электроду требуемый положительный или отрицательный полюс источника тока через один из двух подводящих проводов, меняет полярностьна обратную, или выключает подачунапряжения на электрод в соответствии 45с заданной программой управления.В табл.1 приведена циклограмма переключения трех электродов через заданный промежуток времени дь,Фиг.З 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,З 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 со 30 50 55 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 периметруквадрата и движения по двум диагоналям. Циклограмма такого переключениячетырех электродов дана в табл,2,18 55 5 13611ответствующих двух зонах осветлению,гомогенизации и структурной перестройке,Далее стекломасса через нижнийприток поступает по вторую шахту,Поднимаясь еще через две зоны дейст 1вия перемещаемого электрического поля, стекломасса получает требуемуюмикрооднородность структуры, которая 10Аиксируется быстрым охлаждением встудочной части 8 и поступает на выработку через питатель 9.Другой пример выполнения печи показан на Аиг,6. Электроды 1 расположены несколькими группами, каждая изкоторых имеет свой замкнутый рабочийконтур 2 в виде треугольника. Электроды помещены в конструктивно выделенном бассейне 8, образованном стенами, 20Этот бассейн соединен пережимом ипротоком с варочным бассейном 6 и состудочно-выработочным отделением,Процесс варки и подготовки: стекломассы к выработке идет в этой печи 25по горизонталиШихта загружается в карман 7, проваривается в бассейне 6, через пережим поступает в бассейн с несколькими группами электродов 1. Здесь под 30действием перемещаемых электрическихполей проходит гомогенизация и кондиционирование стекломассы и придается ей требуемая однородная микрострук.тура. Последняя Фиксируется быстрымохлаждением при движении стекломассына выработку через проток, студочныйбассейн 8 и питатели 9,В примере конструктивного выполнения фиг.7) электроды 1 расположены 40по замкнутой кольцеобразно линии вканале, имеющем соответствующую кольцевую компоновку, ограниченном стенками 3. Протоком 4 канал соединен сварочным бассейном 6, сливом 5 - с 45выработочным устройством 9.Работа печи по данному примеру исполнения аналогична описанным, с тойразницей, что кондиционирование имикрогомогенизация стекломассы перемещаемым электрическим полем производится здесь при многократной рециркуляции стекломассы в канале, Этоувеличивает длительность обработкистекломассы, улучшает микрооднородность стекла и повышает производительность установки.На Аиг,8 и 9 показаны примеры конструктивного решения печи аналогично описанным, но отличающиеся от нихналичием устройств для корректирования химического состава стекла.В примере Аиг.8 электроды 1 расположены отдельными группами с замкнутыми рабочими контурами 2 в видеквадратов 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 ипирасплава. У выходного конца питателяв бассейн установлена мешалка 13,.Эта часть печи работает следующим образом,В начале процесса ионной микрогомогенизации, между первой и второйгруппами электродов 1, в стекломассуочерез питатель 12 вводят добавкустекла требуемого состава, отличающегося от основного. Если стекло добавляют в виде расплава, емкость 11выполнена в виде малогабаритнойэлектропечи, из нее по лотковому питателю 12 расплав стекает в печь имешалкой 13 перемешивается с основнойстекломассой, Расположенными далеепо ходу стекла электроднымИ группамизавершается тонкое перемешивание ипридание структурной однородностистеклу с дополнительно введеннымикомпонентами,Пример конструктивного исполненияпо Фиг.9 отличается от описанных тем,что в начальной части бассейна, огра"ниченного стенами 3, вблизи пережимаили протока в выступах бассейна 14установлены 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 всторону уменьшения количества катио"нов. Исходная стекломасса из варочнойчасти печи через проток или пережимпоступает в бассейн кондиционирования,ограниченный стенами 3. В начале этого бассейна под действием постоянного тока между анодом 15 и катодом16 излишние катионы отводятся к като"ду 16 и стекломасса, содержащая этотизбыток катионов, сливается в регулируемом количестве через устройство 17,8Продолжение табл.1 7 1361118Стекломасса заданного химического состава движется дальше по бассейну кондиционирования и приобретает одно- Родность стРУктУРы поД деиствием не 5 Цикл скольких последовательно расположенных групп электродов 1, аналогично тому, как это описано в других приме рах.2 Электрод 1 23 О 1 О О 1. Способ варки стекла путем пропускания через стекломассу электрического тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения ка- . Цикл чества 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 ющ и й с я тем, что осуществляют рециркуляцию стекломассы по контуру 25 перемещения электрического поля.2Таблица 1 Таблица 2 Электрод 1 34 1 + 2 О О О О 3 О О1361118 а,8 Составитель Т. Буклейдактор Н. Бобкова Техред М.Дидык рректор А, Тяско одписное Зака ктная, 4 полиграфическое предприятие, г. Ужгоро оизводстве Рр 3/27ИИПИ Государспо делам и035 Москва Тираж 428твенного коми зобретений и Ж, Раушс ета СССРткрытийя наб., д. 4/