Мешалка для гомогенизации стекломассы

 

Сущность изобретения: мешалка для гомогенизации стекломассы содержит установленный , по оси симметрии сосуда вертикальный шток с насаженной на него крыльчаткой пропеллерного типа с углом атаки лопастей а 10 ±2°. Лопасти выполнены в виде плоских сегментов, скрёплены основанием со штоком и имеют сходящиеся к концам криволинейные кромки . Соотношение радиусов кривизны кромок составляет Ri:R2 1:2. Кромка большего радиуса кривизны расположена снизу, а центр кривизны верхней кромки - на нижнем конце штока. Концы сегментов закруглены с радиусом кривизны Нз (0,075-0,085)Ri. 3 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>5 С 03 В 5/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4897713/33 (22) 29.12.90 (46) 15.02.93. Бюл, N 6 (71) Государственный оптический институт им,С,И. Вавилова (72) Е.В. Даниэль, Л.B. Баринова, Э.А. Антонов и Э.П, Власова (56) Патент США N- 3352659, кл. 65-178, 1967.

Бужинский №И. Разработка промышленных методов скоростного размешивания оптического стекла при варке в керамических сосудах. Журнал ОМП, ¹ 8, с.43-47. (54) МЕШАЛКА ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ

СТЕ КЛОМАССЫ

Изобретение относится к устройствам для гомогенизации жидких сред и расплавов, может быть использовано на заводах оптического и технического стекла.

Известно устройство для гомогениза-. ции стекломассы посредством вращения четырехлопастной мешалки с лопастями овальной формы.

Недостатком этого устройства является локальность действия, из-за которой значительная часть стекл омассы остается неперемешанной.

Наиболее близким по техническому решению (прототипом) к предлагаемому является устройство для гомогенизации стекломассы в виде мешалки, содержащей установленный по оси симметрии сосуда вертикальный шток с насаженной на него крыльчаткой пропеллерного типа с углом атаки а = 450, „5U 1794894 А1

{57) Сущность изобретения: мешалка для гомогенизации стекломассы содержит установленный по оси симметрии сосуда вертикальный шток с насаженной на него крыльчаткой пропеллерного типа с углом атаки лопастей а = 10 + 20. Лопасти выполнены в виде плоских сегментов, скреплены основанием со штоком и имеют сходящиеся к концам криволинейные кромки. Соотношение радиусов кривизны кромок составляет В1 Rz = 1:2. Кромка большего радиуса кривизны расположена снизу, а центр кривизны верхней кромки — на нижнем конце штока. Концы сегментов закруглены с радиусом кривизны Вз

=(0,075-0,085)Я1. 3 ил. 1 табл, Недостаток этого устройства состоит а низком качестве стекла по бессвильности из-за наличия застойных зон и малой интенсивности процесса гомогенизации, что приводит к затянутости этого процесса во времени, Целью предлагаемого изобретения является улучшение качества стекла по бессвильности и интенсификация процесса гомогенизации-.

Для достижения этой цели в известной мешалке для гомогенизации стекломассы, содержащей установленный по оси симметрии сосуда вертикальный шток с насаженной на него крыльчаткой пропеллерного типа с углом атаки а, лопасти выполнены в виде плоских сегментов, скреплены основанием со штоком и имеют сходящиеся к концам криволинейные кромки, соотношение радиусов кривизны которых составляет

В1 Rz = 1:2, причем кромка большего радиу1794894 са кривизны расположена снизу. а центр кривизны верхней кромки — на нижнем конце штока, при этом концы сегментов закруглены с радиусом кривизны Вз (0,075-0,085)R1, а угол атаки лопастей составляет а = 10+ 2".

Такое конструктивное выполнение мешалки позволяет при ее вращении сформировать в обьеме стекломассы в плоскости, перпендикулярной оси симметрии сосуда, тороидальную зону, в пределах которой периодически образуются и схлопываются кавитальные микрополости, что приводит к резкому увеличению насосного действия мешалки и ускорению потоков, э это в свою очередь способствует сокращению времени гомогенизации, повышению гомогенности перемешиваемой среды, уменьшению застойных зон и улучшению качества стекла по бессвильности.

Экспериментально показано, что наилучшие результаты достигаются в том случае, когда радиусы кривизны кромок лопастей имеют соотношение В Яз 1:2

;(больший радиус принадлежит нижней кромке, а центр кривизны верхней расположен на нижнем конце штока), а концы лопастей закруглены с радиусом кривизны йз =

=(0,075 — 0,085)R>, при этом угол атаки .. а = 10+ 2 . При изменении угла атаки и соотношения радиусов кривизны лопастей время гомогенизации стекломассы возрастает. В случае увеличения радиуса кривизны кромок лопастей происходит 3неравномерный отрыв пристенных слоев" стекломассы, имеющих повышенную вязкость, и ухудшение качества стекла по бессвильности.

Решений со сходными признаками не 40 обнаружено, в связи с чем можно сделать вывод о том, что устройство обладает существенным отличием.

На фиг.1-3 представлена конструкция предлагаемого устройства. 45

В варочный сосуд 1 (фиг.1) помещена мешалка в виде штока 2 с насаженной .крыльчаткой с лопастями в виде плоских сегментов 3, наклоненных к оси штока под

Углом а (фиг.2), 50

При вращении мешалки с условием образования циркуляционных потоков вверх придонные слои стекломассы, совершая спиралевидное движение,. поднимаются вверх по штоку и подхватываются лопастя- 55 ми, Для известной мешалки ламинарные протоки медленно движутся по лопастям по направление к стенкам и вдоль стенок ко дну сосуда. Для предлагаемой часть ламинарных микропотоков при сходе с лопастей образует тороидальную зону кэвитальных микрополостей, куда устремляются потоки и стекломасса из застойных зон., Г1ри этом происходит ускорение и энергичное смешение потоков почти во всем обьеме стекломассы, что позволяет сократить время гомогенизации и улучшить качество стекла по бессвильности.

При моделировании было замечено, что предлагаемая мешалка позволяет перемешать весь обьем жидкой среды, а мешэлкапрототип только 50 $. Добавочным преимуществом предлагаемой мешалки является и то, что она совершенно не возмущает поверхностный слой даже при нахождении лопастей в 5 мм от поверхности, fl р и м е р. Получение бессвильного оптического стекла марки ТФ1..

Для получения бессвильного оптического стекла марки ТФ1 фритту (бой) сырьевого стекла помещали в платиновый сосуд диаметром 120 мм, высотой 250 мм, размещенный в печи, сопротивления. Далее .со скоростью 300 С/час стекломассу нагревали до температуры осветления 146ООС, после чего выдерживали ее при этой температуре 2 ч, Затем вводили платиновую мешалку (стандартную или предлагаемую) и производили гомогенизацию стекломассы в течении Зх часов со стандартной мешалкой и 1 ч с предлагаемой. После перемешивания мешалку извлекали, расплав отливали в графитовую форму и отжигали. После отжига стекло просматривали в иммерсионной жидкости, Для каждого случая проводили по

10-ть опытов, данные усреднялись. Размах лопастей обеих мешалок равнялся 60 мм, высота стандартной — 30 мм.

Данные приведены в таблице, Сравнение данные показывает, что благодаря предлагаемой мешалки удается значительно улучшить качество стекла по бессвильности и сократить время перемешивания, при этом предлагаемую мешалку можно расположить дальше от дна, что дает дополнительный эффект — уменьшение времени гомогенизации и увеличение зоны перемеш ива ния, 1794894

Формула изобретения

Мешалка для гомогенизации стекломассы, содержащая установленный по оси симметрии сосуда вертикальный шток с насаженной на него крыльчаткой пропеллерного типа с углом атаки а, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения качества стекла по бессвильности и интенсификации процесса гомогенизации, лопасти выполнены в виде плоских сегментов, скреплены основанием со штоком, имеющим сходящиеся к концам криволинейные кромки. соотношение радиусов кривизны которых составляет В R2 - 1;2, причем кромка большего радиуса кривизны расположена снизу. а центр кривизны верхней кромки — на нижнем конце штока, при этом концы сегментов закруглены с радиусом кривизны Вз - (0,075-0,085)В1, а угол атаки лопастей составляет а = 10+ 2 .

1794894

Составитель E. Даниэль

Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова

Редактор Т. Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 404 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5