Електрична скловарна піч опору

1. Електрична скловарна піч опору, що містить корпус, який містить футеровані стінки, які утворюють варний басейн, склепіння, охолоджувальні електроди, розміщені в стінках корпусу і з'єднані з джерелом живлення, завантажувальний пристрій, з'єднаний з живильником шихти, вузол для випуску скломаси, а також вузол для повного зливу розплаву, яка відрізняється тим, що корпус печі додатково оснащений жорстко закріпленою несучою рамою, на якій з можливістю обертання відносно його вертикальної осі розміщене склепіння печі та кінематично з'єднане з додатково введеним механізмом обертання склепіння, встановленим на несучій рамі, при цьому в склепінні виконаний завантажувальний проріз, над яким розміщений завантажувальний пристрій, в нижній частині якого виконаний розвантажувальний отвір, одна з бокових стінок корпусу оснащена ємністю для накопичення скломаси, яка за допомогою придонного протоку сполучається з варним басейном, а електроди виконані з окремих електрично ізольованих секцій, кожна з яких автономно з'єднана з джерелом живлення. 2. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що механізм обертання склепіння печі виконаний у вигляді холостого і приводного опорно-упорних вузлів, розміщених на несучій рамі корпусу. 3. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що варний басейн має багатокутний переріз, переважно шестикутний. 4. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що завантажувальний отвір в склепінні печі виконаний у вигляді прямокутника, основа якого утворена радіу U 2 UA 1 3 Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, є електрична скловарна піч опору, що включає корпус, який містить футеровані стінки, які утворюють варний басейн, склепіння, охолоджувальні електроди, розміщені в стінках корпусу і з'єднані з джерелом живлення, завантажувальний пристрій, з'єднаний з живильником шихти, вузол для випуску скломаси, а також вузол для повного зливу розплаву (див. патент на корисну модель РФ №84842, МПК С03В5/00, заявл. 23.03.2009р., опубл. 20.07.2009p.). У відомій електричній печі опору завантажувальний пристрій виконаний у вигляді стаціонарної накопичувальної ємності, наприклад бункера, в нижній частині якого є отвір, з'єднаний з центральним отвором, виконаним в склепінні печі. Варний басейн призначений як для процесу розплавлення шихтових матеріалів, так і для процесу освітлення отримуваної скломаси. При завантаженні шихти в скловарну піч за допомогою вказаного завантажувального пристрою, шихта потрапляє цілеспрямовано на середню частину дзеркала розплаву, відносно великими порціями. При цьому шар шихти, що формується на дзеркалі розплаву, має неоднакову товщину від центру печі до її стінок. Це приводить до того, що процес склоутворення в центральній частині варного басейну відбувається повільніше, ніж в його периферійних зонах. Це значно знижує швидкість склоутворення. Крім того, в центрі варного басейну частина шихти, що не проплавилася, занурюється в рідку скломасу, не встигаючи розплавитися, потрапляє до готового продукту, у вигляді включень, тим самим погіршує якість готового продукту. Те, що джерело живлення електродів, виконаних у вигляді складного електронного устаткування, що включає такі елементи як тиристори, автотрансформатори та інші, що здійснюють зміну вихідної напруги для регулювання потужності, що подається, у варний басейн, значно ускладнює процес регулювання електричних параметрів печі. Така схема регулювання відрізняється громіздкістю і складністю виконання, а також дорожнечею комплектуючих елементів, що значно підвищує вартість електроустаткування печі. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції електричної скловарної печі шляхом нового виконання окремих вузлів печі, введення нових елементів, а також нового їх взаємного розташування, що приводить до підвищення питомої поверхні шихти, при внесенні її до зони високих температур, забезпечує формування на дзеркалі розплаву рівномірного шару шихти оптимальної товщини, а також можливість диференційованої зміни площі контакту робочої поверхні електродів з рідким електролізним розплавом в процесі склоутворення, що дозволить підвищити продуктивність процесу, якість продукту, а також спростити спосіб регулювання потужності, що подається до електричної печі та знизити вартість електроустаткування печі. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій електричній скловарній печі опору, що включає корпус, який містить футеровані стінки, які утворюють варний басейн, склепіння, охолоджу 51808 4 вальні електроди, розміщені в стінках корпусу і з'єднані з джерелом живлення, завантажувальний пристрій, з'єднаний з живильником шихти, вузол для випуску скломаси, а також вузол для повного зливу розплаву, відповідно до корисної моделі новим є те, що корпус печі додатково споряджений жорстко закріпленою несучою рамою, на якій розміщене з можливістю обертання відносно вертикальної осі склепіння печі та кінематично з'єднане з додатково введеним механізмом обертання склепіння, встановленим на несучій рамі, при цьому в склепінні виконаний завантажувальний проріз, над яким розміщений завантажувальний пристрій, в нижній частині якого виконаний розвантажувальний отвір, одна з бокових стінок корпусу споряджена ємністю для накопичення скломаси, яка за допомогою придонного протоку сполучається з варним басейном, а електроди виконані з окремих електрично ізольованих секцій, кожна з яких автономно з'єднана з джерелом живлення. Новим є також те, що механізм обертання склепіння печі виконаний у вигляді холостого і приводного опорно-упорних вузлів, розміщених на несучій рамі корпусу. Новим є також те, що варний басейн має багатокутний перетин, переважно шестикутний. Новим є також те, що завантажувальний отвір в склепінні печі виконаний у вигляді прямокутника, основа якого утворена радіусом кола, описаного навколо багатокутного перетину варного басейну. Новим є також те, що завантажувальний пристрій виконаний у вигляді шнекового транспортеру. Новим є також те, що розвантажувальний отвір шнекового транспортеру, споряджений перекриваючим елементом, встановленим з можливістю переміщення відносно його подовжньої осі. Новим є також те, що поверхня електродів, яка контактує з рідким скломатеріалом, розміщена урівень з плоскістю внутрішньої поверхні стінок. Новим є також те, що електроди розміщені у бокових стінках та/або в нижній стінці корпусу печі. Новим є також те, що площа робочої поверхні кожної з секцій (sі), яка контактує з рідким розплавом обирається з наступної залежності: Sm pi si Pm , см2; де, Pm - робоча потужність печі, кВт; Sm - максимальна робоча площа електроду, рi - одинична потужність окремої секції, кВт; Новим є також те, що кожна з секцій електродів споряджена автономним роз'єднувачем. Новим є також те, що вузол для випуску розплаву, виконаний в боковій стінці ємності для накопичення скломаси, а вузол для повного зливу розплаву виконаний в донній частині ємності для накопичення скломаси і розміщений на рівні внутрішньої поверхні подини. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак пристрою, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в то 5 му, що нове конструктивне виконання електричної скловарної печі, а саме: - додаткове спорядження корпусу печі жорстко закріпленою несучою рамою, на якій розміщене склепіння печі з можливістю обертання відносно його вертикальної осі; - розміщення завантажувального пристрою на склепінні печі з можливістю одночасного обертання його із склепінням; - забезпечення варного басейну додатковою ємністю для накопичення маси; - виконання електродів у вигляді окремих електрично ізольованих секцій, автономно сполучених з джерелом живлення у сукупності з відомими суттєвими ознаками забезпечує безперервну регульовану подачу шихти при завантаженні печі, при якій дзеркало скломаси здатне утримувати шихту, що подається, не даючи їй занурюватися у глибину розплаву. На дзеркалі розплаву формується така структура шару шихти оптимальної товщини, що має найбільш розвинену питому поверхню контакту на одиницю шихти при внесенні її до зони високих температур. Це сприяє інтенсифікації фізико-хімічних процесів склоутворення, що забезпечує швидке проварювання шихти і прискорення процесів скловаріння. Пристрій, що заявляється, забезпечує можливість диференційованого коригування товщини шару шихти, що дозволяє створити деякий постійний запас сировини по всій площині контакту між рідким розплавом та шаром шихти, при якому мають місце мінімальні конвективні тепловтрати та забезпечується безперервність технологічного процесу роботи печі. Крім того, за рахунок забезпечення можливості регульованої подачі шихти до варного басейну, здійснюють управління термодинамікою окислювально-відновних реакцій процесу скловаріння, при якому виключається імовірність утворення непроварів, що забруднюють готовий продукт. Можливість плавної зміни площини контакту робочої поверхні електродів з рідким електролізним розплавом шляхом автономного відключення окремих секцій електродів дозволяє регулювати величину потужності, що подається до печі, без використання складного електричного устаткування. Крім того, таке гнучке регулювання потужності дозволяє у процесі склоутворення направити низхідний потік скломаси, що утворюється, уздовж стін і запобігти крізькій вертикальній течії скломаси, що приводить до збільшення попадання непроварених часток шихти до протоку, а саме у зону накопичення скломаси і, таким чином виключити забруднення готового продукту. Те, що механізм обертання, виконаний у вигляді холостого та приводного опорно-упорних вузлів, розміщених на несучій рамі корпусу, дозволяє забезпечити компактність несучої конструкції печі, що дає можливість динамічно і мобільно здійснювати переміщення склепіння навколо вертикальної осі. Виконання корпусу печі варного басейну багатокутного перетину забезпечує зменшення його бокової поверхні, що приводить до рівномірного 51808 6 розподілу тепла в зоні варіння і зниження теплових витрат. Виконання завантажувального отвору склепіння печі у вигляді прямокутника, основа якого утворена радіусом кола, описаного навколо багатокутника перетину варного басейну, дозволяє забезпечити рівномірну подачу шихти по усьому перетині варного басейну, виключаючи попадання шихти на стінки басейну. Виконання завантажувального пристрою в вигляді шнекового транспортера дозволяє забезпечити компактність завантажувального обладнання в електричних печах з верхнім завантаженням шихти. Забезпечення завантажувального отвору шнекового транспортера перекриваючим елементом, встановленим з можливістю радіального переміщення відносно подовжньої осі транспортера, дозволяє здійснити регульовану подачу шихти для забезпечення неперервного процесу скловаріння. Розміщення робочої поверхні електродів урівень з плоскістю внутрішньої поверхні стінок варного басейну забезпечує те, що електричний струм в розплаві має напрям перпендикулярний основним конвективним потокам. Це дозволяє виділити у варному басейні необхідну кількість тепла і досягти необхідної температури, оптимальної для продукту, який виплавляється. Експериментально встановлена залежність величини робочої площі кожної з секцій електродів від потужності печі, максимальної робочої площі електродів та вигляду шихти, що виплавляється, а автономне з'єднання електричних секцій з джерелом живлення печі дозволяє обрати необхідну їх кількість для регулювання потужності печі, що подається, протягом всього процесу скловаріння. Сутність корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 наведена схематично електрична скловарна піч опору (розріз); на Фіг.2 - те саме, розріз по А-А на Фіг.1. Електрична скловарна піч опору включає корпус 1, виконаний з вуглецевої сталі. На корпусі 1 зварюванням закріплена несуча рама 2, яка виконана з сортового прокату. Корпус 1 містить бокові стінки 3 і нижню стінку 4, які з внутрішньої сторони футеровані вогнетривкими і теплоізоляційними матеріалами і утворюють варний басейн 5, в якому відбувається розплавлення шихтових матеріалів. Варний басейн 5 може мати багатокутний перетин, переважно шестикутний. Електроди 6, що містять ряд секцій 7, виконані з жароміцної або низьковуглецевої сталі, розміщені в кожній парній боковій стінці 3 і встановлені урівень з внутрішньою поверхнею бокових стінок 3. Електроди 6 розташовані під кутом 120° відносно один одного. Кількість секцій 7 в кожному електроді 6 визначається робочою потужністю печі, яка залежить від температурнотехнологічних режимів печі (об'єму і вигляду продукту, що виплавляється, наприклад, стекло, кераміка та ін.). Кожна з секцій 7 через роз'єднувач 8 з'єднана з джерелом живлення 9. Електроди 6 можуть бути встановлені одночасно в бокових стінках 3 і в нижній стінці 4 корпусу 1 печі, а також окремо в нижній стінці 4, або в бокових стінках 3 7 корпусу 1 печі. В одній з непарних бокових стінок 3 встановлена ємність 10 для накопичення скломаси, яка виконана у вигляді футерованого фідера, закріпленого за допомогою кронштейна (не показаний) на боковій стінці 3. Ємність 10 сполучається з варним басейном 5 за допомогою придонної протоки 11. У боковій стінці 3 ємності 10 виконаний вузол 12 випуску рідкого розплаву, а в донній частині ємності 10 виконаний вузол 13 для повного зливу розплаву з печі. Футероване склепіння 14, верхня частина якого споряджена рамою 15, встановлене на несучій рамі 2 корпусу 1 печі. Склепіння 14 встановлене з можливістю обертання навколо його вертикальної осі. Механізм обертаннясклепіння 14 печі виконаний у вигляді холостого і приводного опорноупорних вузлів 16, 17 відповідно, встановлених на несучій рамі 2 корпуса 1 печі. У верхній частині склепіння 14 виконаний завантажувальний отвір 18 прямокутного перетину для подачі шихти в піч. Ширина основи прямокутного перетину дорівнює радіусу кола, описаного навколо багатокутного перетину варного басейну 5. На рамі 15 склепіння 14 за допомогою болтів жорстко закріплений завантажувальний пристрій, виконаний у вигляді шнекового транспортера 19, який з'єднаний з живильником 20 шихти, виконаним у вигляді бункера. В нижній частині корпусу шнекового транспортера 19 виконаний розвантажувальний отвір 21, форма і розміри якого ідентичні формам і розмірам завантажувального прорізу 18 склепіння 14. Розвантажувальний отвір 21 споряджений перекриваючим елементом 22, виконаним у вигляді прямокутного шибера, який кінематично сполучений з пристроєм (не показаний) для його переміщення відносно подовжньої осі шнекового транспортера 19. Перекриваючий елемент 22 може мати різне конструктивне виконання, наприклад, можуть бути використані пристосування типа «труба в трубі», сегментний шибер та таке інше. Електрична скловарна піч працює таким чином. Внутрішній об'єм варного басейну 5, розміщеного в корпусі 1 печі, нагрівають до робочої температури за допомогою будь-яких пристроїв для нагріву, наприклад, радіаційних труб, ніхромових електричних нагрівачів, газових пальників та інших непрямих пристроїв нагріву (не показаний). При цьому, вузол 13 повного зливу розплаву знаходиться в закритому положенні, а вузол 12 випуску розплаву - у відкритому положенні. Склепіння 14, яке розміщене на елементах холостого і приводного опорно-упорних вузлів 16, 17, відповідно, знаходиться в нерухомому стані. При досягненні в об'ємі варного басейну 5 відповідної температури, визначеної видом і об'ємом шихти, а також термостійкістю футеровки, за допомогою мотораредуктора (не показаний) приводять в дію шнековий транспортер 19, який безперервно переміщує шихту з живильника 20 по шиберу 22 в напрямі від центру варного басейну 5 до бокових стінок 3 печі. Одночасно за допомогою другого мотораредуктора і відповідних передавальних пристроїв (не показані), здійснюють зворотно-поступальне переміщення шибера 22 відносно подовжньої осі 51808 8 шнекового транспортеру 19 у напрямі вертикальної осі варного басейну 5, що забезпечує відкриття розвантажувального отвору 21. Шихта, що поступає до варного басейну, розплавляється, утворюючи рідку скломасу. Після досягнення рівня скломаси у варному басейні 5 положення, при якому відбувається контакт електропровідного розплаву з електродами 6, побічне джерело нагріву відключають і здійснюють подачу електричного живлення до електродів 6 печі. Для цього здійснюють послідовне підключення до джерела живлення 9 окремих секцій 7 в міру того, як збільшується рівень розплаву у варному басейні 5 до розрахункової величини, тобто до досягнення повного контакту поверхні електродів 6 з рідким розплавом. Через патрубки (не показані) підведення і відведення повітря відбувається охолоджування електродів 6. Одночасно з подачею електричного живлення на електроди 6 приводять до дії систему пристроїв приводного опорно-упорного вузла 17, жорстко закріпленого на несучій рамі 2 корпусу 1 печі. Завдяки цьому склепіння 14, з розташованим на ньому шнековим транспортером 19 обертається навколо його вертикальної осі. Безперервність і рівномірність завантаження шихти у варному басейні 5 забезпечується в результаті обертання склепіння 14 і шнекового транспортера 19 при одночасному переміщенні шибера 22, що відкриває (або закриває в разі реверсу шибера) завантажувальний проріз 18 склепіння 14 печі. Внаслідок цього, траєкторія руху струменя шихти при завантажуванні її до варного басейну 5, забезпечує рівномірний розподіл її по всьому дзеркалу розплаву. Змінюючи швидкість обертання склепіння 14 печі та шнека транспортера 19 при відповідній зміні швидкості радіального переміщення шибера 22, регулюють витрати шихтових матеріалів і товщину шару шихти на дзеркалі розплаву. В міру того, як піч виходить на максимальну робочу потужність, рівень розплаву у варному басейні 5 збільшується, нижні шари освітленого розплаву через донну протоку 11 поступають до ємності 10 для накопичення скломаси. Коли рівень розплаву у варному басейні 5 досягає висоті, на якій розташований вузол 12 для випуску скломаси, здійснюють безперервний злив готового продукту самопливом. Швидкість випуску розплаву при постійному діаметрі отвору пропорційна рівню накопиченої скломаси і швидкості завантаження шихти. У разі зміни технології скловаріння (наприклад, при переході на інший вигляд продукту, який виплавляється, або при зупинці печі на ремонт), припиняють подачу шихти у варний басейн 5. Відкривають отвір вузла 13 повного випуску розплаву. Під час зниження рівня розплаву у варному басейні 5 знижують потужність, що подається, в піч шляхом послідовного відключення окремих секцій 7 електродів 6 за допомогою відповідних з роз'єднувачів 8 від джерела живлення 9. Промислова придатність пристрою, що заявляється, підтверджується можливістю виготовлення його на відомому устаткуванні в умовах промислового виробництва з використанням відомих матеріалів і пристроїв. 9 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 51808 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601