Устройство для варки жидкого стекла

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!1) А

З(51) С 03 В . 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)3416972/29-33 (22) 22.03.82 (46) 23 07.83. Бюл.-)1 27 (72) Ю.П.Ледян, Д.M,Êóêóé, M.Â.Æåëüнис и 3.И,П.Маяускас (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнйческий институт (53) 666.11-498.1(088.8) (56), 1. Григорьев П,Н.. и Матвеев М.А, Растворимое стекло. М., Промстройиздат, 1956, с. 192 (прототип) .. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАРКИ

ЖИДКОГО СТЕКЛА, содержащее установленный на раме смонтированный с возможностью перемещения от привода.гер метичный корпус с загрузочным люком, крышкой, патрубком для слива жидкого стекла и контрольно-регулирующей аппаратурой, о т л и ч. а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса варки, оно снабжено расположенными внутри корпуса электродами, соединенными с источником переменного тока.

2. Устройство по и. 1, о т л и - тин, соединенных между собой пласч а ю щ е е .с я тем, что 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- 4.. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, оно снаб3. Устройство по п.l, 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.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при варке из силикат-глыбы жидкого стекла.

Известно устройство для варки жид кого стекла, состоящее из герметичного корпуса, имеющего загрузочный люк с крышкой и патрубок для слива, жидкого стекла. Манометр и предохра нительный клапан позволяют контролировать и управлять процессом растворения силикат-глыбы в водЬ.

К торцовым стенкам устройства прикреплены два вала, которые опи15 раются на опоры. Благодаря такои конструкции устройство может вращаться вокруг своей продольной оси.

Привод осуществляется от электромотора через редуктор.

Работает устройство следующим образом. Через загрузочный люк внутрь корпуса помещают измельченную силикат-глыбу и заливают воду. Затем крышку люка герметично закрывают и 25 м внутрь корпуса подают перегретыи пар одновременно с этим включают электромотор и корпус начинает вращаться.

Благодаря высокому давлению и повышенной температуре происходит раст- З0 ворение силикат-глыбы.

Силикат-глыба, находящаяся внутри корпуса, пересыпается вдоль.его поверхности, что повышает эффектив". ность варки жидкого стекла. После полного растворения силикат-глыбы выключают электромотор и открывают патрубок для слива жидкого стекла в емкость. В связи .с тем, что внутри устройства давление повышено, готовое жидкое стекло вытекает из пат2 рубка в емкость для его транспортировки Pl ).

Недостатком известного устройства является большая длительность процесса варки, который длится 3-5ч.

Цель изобретения - интенсификация процесса верки, Поставленная цель достигается .тем что устройство для варки жидкого стек" ла,содержащее установленный на раме смонтированный с возможностью перемещения от привода герметичный корпус с загрузочным люком, крышкой,патрубком„ для слива жидкого стекла и. контрольнорегулирующей аппаратурой, снабжено расположенными внутри корпуса электродами, соединенными с источником переменного тока

При этом целесообразно электроды выполнять цилиндрическими, располагать коаксиально и соединять по торцам диэлектрическими пробками, причем наружный электрод перфорирован.

Кроме того, электроды выполнены в .виде перфорированных пластин, соединенных между собой пластинами из диэлектрического материала с обра-. зованием коробчатой емкости, имеющей в сечении, перпендикулярном плос« кости 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 электродами„ на фиг.4

030320 4 тановлена емкость 26 для слива жидкого стекла.

Конструкция опор 4 и 5 обеспечивает возможность вращения полуосей

2 и 3 вокруг их продольной оси. Благодаря этому корпус 1 устройства вместе со всеми установленными на нем элементами имеет возможность вращаться вокруг продольной оси.

10 Вращение корпуса 1 осуществляется при помощи привода (не показан), состоящего из электродвигателя и редуктора. Устройство оборудовано конЮ трольно-регулирующей аппаратурой, 15 состоящей из манометра, предохранительного клапана, термометра и уравнемера (не показаны).

Вариант устройства, изображенный на фиг.2, состоит из герметич20 ного корпуса 1, закрытого сверху пластиной 27, сквозь отверстия в которой проходит цилиндрический .электрод 11. Электроды 11 выполнены пер- форированными, с прорезями 16.

Нижний торец электрода 11 закрыт пробкой 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, которые одновременно обеспечивают присоединение к электроду 13,провода 19, расположенного внутри бронешланга 20, Сверху гайки 18 и торец электрода

13 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 подвеска

28, присоединенная шарниром 29 и подвеской 30 к поперечине 31, опирающейся на две стойки 32, прикрепленные к раме 8, K раме 8 прикреплена также направляющая 33, представляющая собой дугу окружности, центром которой является ось шарнира 29.

На направляющую 33 опираются циS0 линдрические катки 34, прикрепленные к днищу корпуса 1. В днище вварен патрубок 24 для слива жидкого стекла с электромагнитным клапа.ном 35. — M К стойке 32 прикреплена опора 36, на которой при помощи шарнира 37 закреплен телескопический гидроцилиндр 38, разрез A-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 4 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 l3 зафиксирован относительно электрода 11 при помощи пробок 14 и 15, изготовленных из термостойкого диэлектрического материала, например фторопласта или стеклотекстолита. Электрод 13 жестко соединен с пробкой 14, которая имеет возможность перемещения вместе с электродом 13 вдоль оси электрода 11, выполненного перфорированным (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 13.

Между фланцем 10 горловины 9 и фланцем 12 электрода ll расположена прокладка.23, изготовленная из упругого термостойкого материала. . Фланцы 10 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 24 "для слива жидкого стекла с электромагнитным клапаном 25. На раме 8 усшток 39 которого связан с корпусом l .

5 10303

Устройство оборудовано контрольнорегулирующей аппаратурой, состоящей из манометра, предохранительного кла— пана, термометра и уровнемера (не показаны ). 8ce болтовые соединения обеспечивают герметизацию внутренней. полости корпуса 1.

Провод 19 подключен к клемме источника регулируемого перенесенного напряжения (не показан ), вторая 10 клемма которого заземлена.

Вариант устройства, изображенный на фиг ° 3-5 .состоит из герметичного корпуса 1, к которому прикреплен загрузочный люк в виде горлови- 1s ны 9 с крышкой 21. К горловине 9 при» варен патрубок 40 с электромагнитным клапаном 41, Патрубок 40 соединен с системой подачи воды (не по-, казана ). за

К торцовым стенкам корпуса 1 подсоединены полуоси 2 и 3. К полуоси

2 прикреплена крышка 42, а к полу.оси 3 прикреплена крестовина 43, изготовленные из термостойкого,ди- 2g электрического материала, например фторопласта. К крышке 42 и крестовине 43 прикреплены два перфорированных металлических электрода 44 с продольными прорезями 45. К продоль- ным торцам электродов 44, а также к крестовине 43 и крышке 42 прикреплены две пластины 46, изготовленные из термостойкого диэлектрического материала.

Электроды 44 и пластины 46 обра зуют коробчатую еикость, представля-: ющую в сечении, перпендикулярном плоскости электродов, трапецию (см. фиг.5), причем пластины 46 расположены параллельно друг другу, а электроды 44 расположены под углом 10-.

15 к геометрической оси полуосей 2 и 3. В пластинах 46 так же, как в электродах 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 50 тин 46 при помощи стоек 48 прикреплены два продольных ребра 49. В корпусе 1 имеется патрубок 24 для слива жидкого стекла с электромаг" нитным клапаном 25.

Корпус 1 смонтирован на стойке 6 расположенной на раме 8. Продольная ось корпуса 1 наклонена под углом

20 6

15-20О к горизонтали. Конструкция отдельных узлов обеспечивает полную герметичность корпуса 1 прй повышенных давлениях, Устройство оборудовано контрольно"регулирующей аппаратурой (не показана) так же,как и два предыдущих варианта устройства.

Устройство работает следующим образои.

Отвинчивают гайки болтового соединения, скрепляющего фланец: 10, прокладку 23, пробку 15 и крышку 21, после чего электрод 13 вместе с пробкой 15 и крышку 21 перемещают вдоль оси электрода ll. При этом пробка 14 также перемещается вместе с электродом 13 вдоль электрода 11.

Электрод 13 выдвигают на такое рас- стояние, что нижний торец пробки 15 расположен не менее чем на диаметр электрода 11 от фланца 12.

В образующийся при этом зазор засыпают предварительно измельченную,, до размера 20-25 мм силикат-глыбу такии образом, что она полностью заполняет всю внутреннюю полость электрода 11 до фланца 12. После этого при помощи резинового шланга через электрод 11 внутрь корпуса 1 заливают воду до нижнего края торца электрода 11.

Вода поступает внутрь корпуса 1 сквозь слой силикат-глыбы, заполняющей полость электрода ll и через прорези 1отверстия)16. Уровень воды в корпусе контролируется уровнемером (не показан). После окончания заливки воды крышку 21 и пробку 15 виесте с электродом 13 возвращает в исходное положение. При этом пробка 14 также перемещается до упора ее в корпус 1. Затеи завинчивают гайки болтового соединения, благодаря .чему происходит герметизация внутренней полости корпуса 1.

Силикат-глыба, находящаяся в пространстве между электродами 11 и 13, контактирует с водой, поступающей сквозь прорези 16. Однако при комнатных температурах растворения силикат"глыбы в воде не происходит, так как эта операция протекает лишь при высоких температурах. После герметизации корпуса 1 включают переменное напряжение, подаваемое на коллектор 22. При этои электрод 13 подключается к фазе, а электрод ll, электрически соединенный с заземлен1

10303 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 кипение

I в результате чего повышается теипература и давление внутри корпуса 1.

Кипение воды происходит внутри элек- 10 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- 15 трического поля, которое значительно интенсифицирует процесс растворения.

После включения напряжения осуществляют включение привода и кор- 20 пус 1 начинает вращаться с частотой вращения 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 возвратнопоступательное движение вдоль электрода 1t. За один оборот корпуса 1 вокруг своей оси куски:силикат-глыбы дважды перемещаются вдоль электрода

11, который расположен по диагонали корпуса 1.

В результате вращения корпуса и . г перемещения кусков силикат-глыбы внутри электрода 11 происходит не только значительная интенсификация процесса растворения, но и выравнивается концентрация жидкого стекла по всему обьему корпуса 1. Периодически осуществляя отбор небольших порций жидкого стекла, определяют его плот-- 45 ность.

Ilo иере увеличения плотности жидкого стекла возрастает его электри" ческая проводимость и вследствие это- 5О 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- 55 ворения. Протекание процесса регулируется изменением напряжения между электродами 11 и 13.

20 8

При достижении заданной плотности жидкого стекла процесс растворе-, ния прекращают, для чего останавливают привод и корпус 1 прекращает свое вращение и патрубок 24 для слива жидкого стекла устанавливают над емкостью 26 для слива жидкого стекла, Затем отключают подаваемое на электрод 13 напряжение и открывавают электромагнитный клапан 25.

Вследствие того, что процесс растворения протекает при повышенных температурах и давлении 3-5 атм, находящийся внутри устройства пар вытесняет 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-глыбой и 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 в

3-5 раз. Кроме того, КПД устройства также выше, так как вся энергия выделяется непосредственно в зоне растворения 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, которые совершает корпус 1. Сразу же после подачи напряжения на электрод 13 включают телескопический гидроцилиндр 38, шток 39 которого совершает возвратно-поступательное движение.

Вследствие этого корпус 1 совершает колебательные движения, как маятник. Центром качания является шарнир 29. Цилиндрические катки 34, прикрепленные к днищу корпуса 1, при. этом перекатываются по направляю9 щей 33, При выдвижении штока 39 гидроцилиндра 38 днище корпуса перемещается в крайнее правое. положение, а при выдвижении штока 39 в гидроцилиндр 38 днище перемещается .в крайнее левое положение. Корпус 1 совершает 20-30 колебаний в минуту, благодаря чему происходит интенсивное перемешивание образующегося жидкого стекла и выравнивание его концентрации по всему объему. После достижения заданной плотности жидкого стекла гидроцилиндр;-.38 выключают, отключают напряжение на электроде

13 и удаляют-жидкое стекло под действием давления пара.

Протекание процесса варки жидкого стекла регулируется изменением напря жения на электроде 13.

Конструкция варианта устройства, изображенного на фиг.2, имеет некоторые преимущества по сравнению с устройством, изображенным на фиг.1.

Корпус не вращается на полуосях, а перекатывается на катках, что позволяет использовать этот вариант для устройств большей производительности (1-2 м ), а устройство, изоб" раженное на фиг.1, целесообразно применять для варки сравнительно небольших объемов жидкого стеклаф,30,6 м 3

Устройство, изображенное на фиг.3

5 работает следующим образом.

Включают напряжение, подаваемое на коллектор 22, вследствие чего возникает разность потенциалов между электродами 44, благодаря чему между ними течет ток, который вызывает нагрев воды, находящейся между электродами 44. Одновременно с подачей, напряжения на электроды 44 вращают полуось 2, в результате чего воя коробчатая емкость, состоящая йз

10 ро 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, ин25 тенсивно перемешивающей образующе--. еся жидкое стекло, в результате чего концентрация его по всему объему выравнивается.

Конструкция устройства позволяет

ЗО осуществлять процесс варки непрерывно. Для этого необходимо обеспечить вращение электродов 44 с более высокой частотой (60-80 об/мин) и частично открыть клапаны 25. В этом случае слив готового жидкого стекла компенсируется подпиткой уст40

1О

15 двух электродов 44 и двух пластин

46 с ребрами 49 приводится во вращение. Вращение электродов приводит к интенсйвному перемешиванию жидкости внутри корпуса 1 и обновлению воды, поступающей сквозь прорези 45 в электродах 44 и прорези 47 в пластинах 46. Вследствие того, что электроды 44 расположены под углом друг к другу наибольший ток течет там, где расстояние между ними минимальное,.т.е. у крышки 42. Здесь же происходит наиболее интенсивное растворение кусков силикат"глыбы, по мере чего происходит переаыпание их вдоль электродов 44 от горловины

9 к крышке 42. Растворение силикатглыбы компенсируется поступлением ее кусков из горловины 9 через отвер ройства свежей водой, причем вследствие высокой скорости растворения силикат-глыбы можно обеспечить непрерывное получение жидкого стекла постоянной плотности. Интенсивность процесса регулируется разностью потенциалов на электродах

44 и частотой их вращения.

1030320

6 35 18 !9

z9 30 zg гв 31

Фиг.2

1030320

Ц3 46 4Ч 5 — ) 4 1 47 Ю 3 фиг.5

Составитель Т,Буклей

Редактор Г.Безверщенко Техред И,Костик Корректор В.Гирняк г

Заказ 5099/25 Тираж 486 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4