питающее устройство для подачи расплава стекла

Формула изобретения

ПИТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ РАСПЛАВА СТЕКЛА, включающее электрообогреваемый полый элемент, заключенный в цилиндрический кожух, и токоподводы, отличающееся тем, что оно снабжено дозирующим элементом, выполненным в виде воронки, и конусообразным кожухом-шунтом, большие основания которых соединены с полым элементом, а меньшие - с нижним токоподводом, причем отношение длины канала цилиндрической части дозирующего элемента к его диаметру составляет 3 - 5, а отношение высоты дозирующего элемента к высоте его конусной части - 1,9 - 5,1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для подачи расплава стекла из фидера стекловаренной печи к фильерным питателям при формовании стекловолокна одностадийным методом или к другим стеклоформующим агрегатам, например для получения стеклошариков, и может быть использовано на предприятиях по производству стекла и стекловолокна.

Известен струйный питатель для подачи расплава стекла при выработке стекловолокна одностадийным методом, выполненный в виде двух электрообогреваемых трубок с токоподводами, вставленных одна в другую и соединенных в верхней части, причем внутренняя трубка выполнена из двух секций с раздельной регулировкой токовой нагрузки в них [1].

Однако данное устройство имеет существенный недостаток: характеризуется малым сроком эксплуатации из-за отгорания нижней секции внутренней трубки по месту стыковки с верхней секцией, являющимся одновременно местом приварки токоподвода, через который электрически запитываются верхняя и нижняя секции внутренней трубки, а следовательно, через токоподвод проходит суммарный нагрузочный ток, приводящий к перегреву места приварки токоподвода.

Известен струйный питатель для подачи расплава стекла, включающий полый элемент в виде усеченного корпуса с токоподводом в нижней части, причем питатель содержит дополнительный полый элемент в виде усеченного конуса, установленный внутри основного полого элемента соосно с ним меньшим основанием кверху. Питатель содержит также кольцо с токоподводом; кольцо и дополнительный полый элемент жестко соединены между собой; кольцо смонтировано с зазором к основному элементу. Подобная конструкция позволяет увеличить срок эксплуатации питателя за счет снижения температуры стенок полых элементов питателя, так как нагрев расплава производится за счет его сопротивления, которое в несколько раз выше сопротивления электрическому току материала питателя [2].

Однако данная конструкция не обеспечивает прогрев расплава в нижней части струйного питателя (на выходе из него) в пусковой период, когда основной нагрузочный ток протекает через расплав в фидере, что приводит к отгоранию верхнего, находящегося в этом расплаве токоподвода.

Наиболее близким к изобретению является струйный платино-родиевый питатель для подачи расплава стекла и регулирования дебита за счет вертикального перемещения платино-родиевого плунжера, установленного над полым элементом струйного питателя [3].

Однако указанное устройство имеет ряд существенных недостатков:

1. Не обеспечивает равномерную подачу расплава при использовании тугоплавких стекол с низкой теплопрозрачностью, с верхним пределом кристаллизации более 1350^оС, пониженной вязкостью менее 1,5 10² Па с, соответствующей температуре, на 20-40^оС превышающей температуру верхнего предела кристаллизации, так как в нижней части струйного питателя наблюдается периодическое охлаждение стекломассы.

2. Обладает низким сроком эксплуатации из-за отгорания нижней части струйного питателя при необходимости повышения его температуры в случае снижения температуры расплава в фидере.

3. При использовании тугоплавких, склонных к кристаллизации расплавов стекол с низкой теплопрозрачностью, различными реологическими и теплофизическими свойствами невозможно провести расчет технологических параметров работы питающего устройства, так как его конструкция не позволяет применить известные физические законы, в частности, формулу Пуазейля для вычисления дебита (расхода) расплава, его вязкости и т.д., что является необходимым условием в прецизионном процессе подачи расплава в фильерный питатель для формования тонких тугоплавких волокон и стеклошариков.

Целью изобретения является обеспечение равномерной подачи к формующим устройствам тугоплавких, склонных к кристаллизации расплавов стекол с низкой теплопрозрачностью, с необходимым и стабильным дебитом, а также увеличение срока эксплуатации питающего устройства.

Это достигается тем, что питающее устройство для подачи расплава, включающее электрообогреваемый полый элемент, заключенный в цилиндрический кожух, и токоподводы, снабжено дозирующим элементом, выполненным в виде воронки, и конусообразным кожухом-шунтом, большие основания которых соединены с полым элементом, а меньшие - с нижним токоподводом. При этом отношение длины канала цилиндрической части дозирующего элемента к его диаметру составляет 3-5, а отношение высоты дозирующего элемента к высоте его конусной части - 1,9-5,1.

На чертеже схематически показано питающее устройство.

Питающее устройство для подачи расплава стекла включает электрообогреваемый полый элемент 1, выполненный в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием книзу и заключенного в цилиндрический кожух 2.

Полый элемент 1 снабжен в нижнем основании дозирующим элементом 3, выполненным в виде воронки, состоящей из конусной и цилиндрической частей, заключенных в конусообразный кожух-шунт 4, одновременно выполняющий роль теплозащитного экрана. Цилиндрический кожух 2 полого элемента 1 снабжен верхним кольцеобразным токоподводом 5, а дозирующий элемент 3 и конусообразный кожух-шунт - нижним токоподводом 6.

Питающее устройство электрически запитано через токоподводы 5 и 6 от трансформатора 7. Все элементы питающего устройства выполнены из сплавов на основе платины, например платино-родиево-рутениевых.

Устройство работает следующим образом.

Через полый элемент 1 в предварительно разогретый питатель поступает расплав стекла из фидера (не показан), и проходя через дозирующий элемент 4 предлагаемой конструкции, доводится до выработочной вязкости, что обеспечивает равномерную подачу расплава к формующим устройствам с необходимым дебитом.

Для обеспечения необходимого стабильного дебита расплава отношение длины канала цилиндрической части дозирующего элемента l к его диаметру d находится в пределах = 3-5, а отношение высоты дозирующего элемента Н к высоте его конусной части h - в пределах = 1,9-5,1.

Выполнение вышеуказанных требований позволяет на 60-80^оС снизить температуру на элементах питающего устройства по отношению к дозирующему элементу, что увеличивает срок эксплуатации питающего устройства на 30-35%.

При несоблюдении этих требований, а именно, при постоянно потребляемой мощности, Н = const, d = const и отношениях < 3 и < 1,9 происходит перегрев дозирующего элемента из-за уменьшения электрического сопротивления и увеличения силы тока, проходящего через дозирующий элемент, что приводит к сокращению срока эксплуатации питающего устройства.

В случае выполнения элементов с соотношениями > 5 и > 5,1 происходит понижение температуры дозирующего элемента из-за возрастания его электрического сопротивления при одновременном повышении температуры конусообразного кожуха-шунта в связи с перераспределением токовых нагрузок между дозирующим элементом и конусообразным кожухом-шунтом, что приводит к увеличению теплопотерь во внешнюю среду, нарушению обеспечения необходимого стабильного дебита расплава, а также уменьшает срок эксплуатации питающего и стеклоформующих устройств.

Технико-экономический эффект от использования изобретения выражается в следующем:

а) увеличение срока эксплуатации питающего устройства на 30-35% за счет снижения температуры его элементов на 60-80^оС;

б) увеличение срока эксплуатации фильерного питателя в 1,5-2 раза за счет подачи в него расплава с необходимыми для выработки параметрами, такими как температура расплава, его дебит и вязкость, что устраняет необходимость подготовки расплава в фильерном питателе;

в) экономии дорогостоящих сплавов на основе платины за счет отказа от применяемых для дозирования плунжеров.