Устройство для гомогенизации стекломассы

 

Союз Советских

Социалистических

Респубянк

ОПИСАНИЕ (и> 9

К АВТО РСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

{5! )М. Кл. (22) Заявлено 22. 10. 80 (21) 2995496/29-33 с присоелинеимем заявки М (23)ПриорнтетС 03 В 5/18. 3Ьеударотееииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опублнковано15. 09. 82. Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 17.09.82

{63) УД3(666.1. ..031; 15: 66.

° Р63.8(088.8) (72) Авторы изобретения

6. А. Переверзев w В. С. шашк (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОИОГЕНИЗАЦИИ СТЕКЛОИАССМ

Ъ

Изобретение относится к промьииленности стройматериалов, а более конкретно к устройствам для гомогенизации стекломассы, и может быть использовано,,в 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

C1g .

Однако эффективность таких систем не достаточно велика, а их модернизация приводит к неоправданному возрастанию конструктивных сложностей, например, при увеличении числа подвижных и неподвижных дисков, че2 редующихся 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 вклю î чений, ограничивающих области его применения. Одновременно увеличива- ются и потери драгоценного металла в процессе эксплуатации устройства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для гомогенизации стекломассы, содержащее цилиндрический сосуд, по крайней мере, один коакси о ально расположенный в нем неподвижный цилиндр и выработочный патрубок (2).

Однако в известном устройстве создаются участки застойных зон, 958332

< c Ц.-Й

3 которые являются источником засви" ливания стекломассы, а также возмож ности попадания части поступающей в цилиндр стекломассы в патрубок выработки беэ достаточного ее перемешивания 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 выработочный патрубок снабжено по 15 крайней мере одним дополнительным цилиндром, с установленным с. возможностью вращения в кольцевом зазоре между неподвижными цилиндрами, причем диаметр дополнительного цилиндра определен соотношением, а расстояние от дна сосуда до нижней 25 кромки дополнительного цилиндра определено соотношением

Й -с Й -с3

1 1..4 3 Х

4 и 4.д3 где d< - диаметр дополнительного цилиндра;

dy - диаметр неподвижного цилиндра наименьшего диаметра;1

d — диаметр цилиндрического

3 35 сосуда;

*„ - расстояние от дна сосуда до нижней кромки дополни" тельного цилиндра.

Целесообразно на боковой поверхности, по крайней мере, одного из дополнительных цилиндров устанавливать лопасти мешалки.

Целесообразно поднять выработочный патрубок выше нижней кромки дополнительного цилиндра, при этом расстояние от верхнего среза патрубка до рабочего уровня не превышает разности диаметров окружающего патрубок цилиндра и патрубка.

Возможно снабжение винтовой или

50 лопастной мешалкой по центральной оси устройства, а также для снижения потерь стекломассы от улетучивания, воздушное пространство, ограниченное наибольшим вращающимся цилиндром, герметизировать.

В ряде техпроцессов, в частности при сравнительно небольшой проиэводительности (например, при размешивании стекол для волоконной оптики при производительности устройства до

500 кг (сутки ) может быть использована система только с одним или двумя дополнительными цилиндрами, при этом диаметр наименьшего неподвижного цилиндра может быть равен диаметру выработочного патрубка, т.е. отверстие патрубка поднято над дном сосуда и размещено внутри дополнительного цилиндра выше его нижней кромки, предпочтительно на высоте не менее половины высоты цилиндра, что еще более упрощает конструкцию устройства.

Скорость вращения дополнительного цилиндра (или цилиндров ) и расстояние между подвижными и неподвижными цилиндрическими поверхностями определяются необходимой производительностью процесса, требованиями к качеству оптического стекла и его составом, а также общими размерами устройства, одним из преимуществ которого является возможность существенного уменьшения вращения перемешивания стекломассы(от 2 до 10 раэ по сравнению с известными устройствами гомогенизации стекла ). Последнее в свою очередь приводит к значительному сокращению объема устройства и веса используемых материалов (например, платины ). В тоже время простота конструкции;позволяет использовать и неметаллические материалы, например окисные огнеупоры и т.п., что имеет важное значение в технологии высококачественных оптических стекол специального назначения.

Исходя из равенства площади зазора через который стекломасса попадает из внешнего кольцевого пространства во внутреннее и площади сечения внутреннего кольцевого пространства, расстояние от дна сосуда до нижней кромки вращающегося цилиндра определяется соотношением l г.

48„ где d - диаметр дополнительного цилиндра;

d - диаметр подвижного цилиндра наименьшего диаметра.

Предпочтительные размеры устройства определяются соотношением тангенциальной составляющей скорости потоков в стекломассу (Чу) и вер9583

Устройство рассчитано .на полную гомогенизацию стекломассы при про изводительности 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 стеклоплавильном сосуде 2. На дне сосуда коаксиально 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, предпочтительно на высоту нв менее половины 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.

46

Ниже 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" же одним неподвижным цилиндром, жестко установленным без зазоров на дне сосуда, диаметром 44 мм.

Два подвижных цилиндра диаметром, соответственно, 20 и.бб мм укреплены на вращающейся крышке.

Расстояние от дна до нижней кромки подвижных цилиндров 5 и 10 мм.

Скорость вращения 20-80 об/мин.

5 тикальной (V„), определяемой площадью сечения минимального кольцевого пространства и вязкостью стекломассы (V (V„), которое должно быть максимально возможным. 5

На практике, вследствие необходимости увеличения зазоров между ци" линдрами (несоосность, термическая и механическая деформация и т.п. J приходится прибегать к эмпирическому подбору диаметров подвижных и неподвижных цилиндров, однако при этом отношение радиальных градиентов скоростей в кольцевых пространствах должно находиться в пределах от 1 до

З-х.

ИсхЬдя из условия равенства площадей сечений патрубка (внутренний неподвижный цилиндр ) и кольцевых зазоров, минимальный диаметр ера- Е щающегося цилиндра определяется по формуле я„=Я, 25 где д2 — диаметр неподвижного цилиндра наименьшего диаметра, максимальный

l я

< .,= 0 -(3 э

ЭЕ где d3 - диаметр цилиндрического, сосуда.

Выход за укаэанные пределы приводит, с одной стороны, к снижению эффективности перемешивания с другойИ к резкому изменению сдвиговых усилий, что может привести к образова" нию таких пороков стекломассы, как мошка и пузырь.

С целью снижения потерь стекломассы от улетучивания, устройство герметизировано - снабжено крышкой

8 герметиэирующей воздушное проI странство, ограниченное наибольшим вращающимся цилиндром. В крышке имеется отверстие диаметром не более

3 мм, для удаления воздушной пробки

9.58332

Формула изобретения при заполнении устройства стекломассой, которое может быть закупорено в процессе работы гомогенизатора.

Предлагаемое устройство, вследст- .3.. вие высокой эффективности процесса гомогенизации, может быть использо-, вано как при непрерывной, так и периодической варке оптического стек,ла высокого качества и в зависимости tO от используемого варианта в качестве исходной и конечной стекломассы обеспечивает уменьшение времени гомогенизации по сравнению с известными устройствами от 2-х до 10 раз. и .Выбор варианта устройства определяется в основном качеством исходнои стекломассы навариваемой, например, в ванной печи непрерывного действия и поступающей на гомогенизаю. цию и выработку.

Во многих случаях достаточным оказывается гомогенизация стекломассы только дополнительным цилиндром (или цилиндрами). $

При наличии в исходной стекломассе грубых свилей и обширных областей химических неоднородностей стекло-. масса эффективно усредняется ротором мешалки (фиг. 3 и 4)и дополнительно подвергается гомогенизации

30 сдвиговыми деформациями возникающими при вращении цилиндра (цилиндров что обеспечивает получение высококачественного по однородности стекла.

1. Устройство для гомогенизации стекломассы, содержащее цилиндричес о кии сосуд по крайней мере один коаксиально расположенный в нем неподвижный цилиндр и выработочный патру- > бок, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью повышения производительности и качества стекломассы, оно

45 снабжено по крайней мере одним дополнительным цилиндром, установленным с возможностью вращения в кольцевом зазоре между неподвижными цилиндрами, причем диаметр дополнительного цилиндра определен соотношением а расстояние от дна сосуда до нижней кромки дополнительного цилиндра определено соотношением и -Ф и -d

l — 411 с< з

4Л и 4Д где d„диаметр дополнительного цилиндра;

d„ - диаметр неподвижного цилиндC. ра наименьшего диаметра

d> - диаметр цилиндрического сосуда, Ь „ — расстояние от дна сосуда до нижней кромки дополнительного цилиндра.

2. Устройство по п.1, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что на боковой поверхности по крайней мере одного из дополнительных цилиндров установлены лопасти мешалки.

»

3. Устройство по пп. 1-2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что выработочный патрубок поднят выше нижней кромки дополнительного цилиндра, при этом расстояние от верхнего среза патрубка до рабочего. уровня не превышает разности диаметров окружающего патрубок цилиндра и патрубка.

4. Устройство по пп.1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено винтовой или лопастной мешалкой, установленной по его центральной оси, 5. Устройство по пп. 1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потерь стекломассы от улетучивания,, воздушное пространство, ограниченное наибольшим вращающимся цилиндром, герметизировано.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патеят Великобритании

N 1284495, кл, С 1 М, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

М 547394, кл. С 03 В 5/18, 1975, (прототип).