PL66394B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 25.111.1966 Francja Opublikowano: 25.X.1972 66394 KI. 32a, 5/02 MKP C03b 5/02 UKD Twórca wynalazku* Jacaues Marie Yves le Clerc de Bussy Wlasciciel patentu: Yerreries Pochet et du Courval, Paryz (Francja) Piec elektryczny do wytapiania szkla Wynalazek dotyczy pieca elektrycznego do wy¬ tapiania szkla, zawierajacego kadz, wewnatrz któ¬ rej wystepuje wysoki gradient temperatury mie¬ dzy strefa centralna i obwodowa tej kadzi, przy czym temperatura w srodku jest o wiele wyzsza niz temperatura na obwodzie.Znany jest piec elektryczny tego typu mogacy wytwarzac szklo roztopione do temperatury okolo 1650°C, przy czym temperatura ta jest ograniczo¬ na zwlaszcza przez urzadzenie odprowadzajace roz¬ topiony material. W tym piecu urzadzenie to jest wykonane z molibdenu oslonietego przez koszul¬ ke z platynorodu, która ochrania molibden przed utlenieniem sie, ochrania czesci ogniotrwale pieca przed korozja przez stopiony material to jest na ogól szklo i wreszcie w swojej czesci dolnej two¬ rzy otwór spustowy.Stop platynorod jest materialem ogniotrwalym, stosowanym przy wytopach o temperaturze okolo 1600 do 1650°C. Piec opisany powyzej nie jest wiec zdolny do wytwarzania materialów o temperatu¬ rze topnienia wyzszej od temperatur podanych.Wynalazek ma na celu usuniecie powyzszej nie¬ dogodnosci to jest zwiekszenie temperatury, w której prowadzony jest proces wytopu co umozli¬ wia w szczególnosci wytopy materialów w tempe¬ raturach okolo 2000°C. Materialy te sa np. typu szkla lub o strukturze krystalicznej.Piec do wytapiania szkla wedlug wynalazku za¬ wiera kadz, wewnatrz której znajduje sie szereg 10 15 30 elektrod rozmieszczonych promieniowo wokól umieszczonej w osi kadzi centralnej elektrody wy¬ posazonej w urzadzenie odprowadzajace produkt stopiony, przy czym piec posiada duzy gradient temperatury miedzy strefa srodkowa i strefa zew¬ netrzna kadzi, ponadto urzadzenie odprowadzaja¬ ce zawiera kanal odplywowy wykonany z materia¬ lu ogniotrwalego a wnetrze urzadzenia odprowa¬ dzajacego laczy sie z jednej strony z wnetrzem kadzi kanalem odplywowym produktu stopionego, a z drugiej strony z wylotem pieca poprzez tu¬ leje stanowiaca przewezenie, przy czym przestrzen wewnetrzna urzadzenia odprowadzajacego jest wy¬ pelniana stale do niej doprowadzanym gazem re¬ dukcyjnym, który uchodzi podczas plyniecia stru¬ gi wytopionego produktu.Kanal odplywowy jest przykryty oslona cy¬ lindryczna podtrzymujaca elektrode centralna, przy czym dolny brzeg oslony opiera sie na chlo¬ dzonym pierscieniu przymocowanym do obudowy pieca. Oslona jest tak jak i kanal odplywowy wy¬ konana z materialu ogniotrwalego na przyklad molibdenu. Cylindryczna oslona jest opasana piers¬ cieniowym segmentem z platyny, zamocowanym w rowku na pierscieniu przymocowanym do obudo¬ wy pieca. Pierscieniowy segment jest zanurzony w warstwie plynnego szkla: ma za zadanie nie¬ dopuszczenie' nawet sladowych ilosci powietrza do zetkniecia sie z oslona wykonana z materialu ogniotrwalego. 66 3943 66 394 4 Przedmiot wynalazku jest przedstawiony — w przykladzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny pieca elektrycz¬ nego do wytopienia szkla, a szczególnie urzadzenia odprowadzajacego, fig. 2 przekrój wedlug linii 2—2 z fig. 1, a fig. 3 i 4 przekroje szczególów czesci urzadzenia odprowadzajacego.Jak przedstawiono na fig. 1—4 rysunku, piec elektryczny do wytapiania zawiera miedziana kadz C. Kadz ta jest zawieszona w obudowie (nie przed¬ stawionej na rysunku) i posiada na swojej po¬ wierzchni zewnetrznej rury do chlodzenia T rów¬ niez z miedzi, w których przeplywa ciecz chlo¬ dzaca.Piec jest zaopatrzony w elektrody do nagrzewa¬ nia, z których na fig. 1 pokazano tylko elektrode E a ulozone promieniscie wokolo elektrody cen¬ tralnej E i rozstawione miedzy soba o 120°.Elektrody te sa przeznaczone do doprowadze¬ nia energii elektrycznej do srodka pieca. Elektro¬ da centralna jest zaopatrzona w uklad klarowa¬ nia A. Powierzchnia wewnetrzna kadzi C jest po¬ kryta oslona ogniotrwala R.Wedlug wynalazku, piec jest zaopatrzony w urzadzenie odprowadzajace 1, które w swojej gór¬ nej czesci zawiera oslone 2 z materialu wysoce ogniotrwalego np. z molibdenu lub wolframu. Oslo¬ na ta przechodzi w czesc wydluzona, tworzaca trzon 3, którego os zbiega sie z osia oslony 2 i z osia pionowa pieca. Trzon 3 ma wydrazony kanal wy¬ plywowy 4, laczacy uklad klarowania A z przes¬ trzenia 5 opisana nizej. Kanal odplywowy 4 kon¬ czy sie w swojej dolnej czesci otworem stozkowym 6. Trzon 3 podtrzymuje elektrode E i uklad kla¬ rowania A.Oslona 2 posiada wzmocniona dolna krawedz 7 (fig. 3) opierajaca sie na wystepie pierscieniowym 8, znajdujacym sie na pierscieniu 9 np. z miedzi.Pierscien 9 jest koncentrycznie usytuowany w sto¬ sunku do osi pieca i posiada zlobek 10, w którym sa ulozone i spojone rury chlodnicze 11, w których plynie ciecz chlodzaca. Pierscien 9 spoczywa na plycie 12 o ksztalcie miski, majacej otwór 13, któ¬ rego srednica równa jest srednicy wewnetrznej pierscienia 9, przymocowanego do plyty 12 za po¬ moca spoin 14. Plyta 12 posiada obrzeze 15 (fig. 1), wspólpracujace z obrzezem 16 kadzi C i jest od niej odizolowane elektrycznie przez zlacze 17. Sru¬ by 18 odizolowane od plyty 12 i od kadzi C za¬ bezpieczaja sztywnosc tego ukladu. Plyta 12 jest chlodzona przy pomocy przyspawanych rur 19, la¬ czacych sie z obiegiem chlodniczym pieca za po¬ moca rur (nie przedstawionych na rysunku) elek¬ trycznie izolowanych np. z kauczuku.Calosc elektrody centralnej E, uklad klarowa¬ nia A i oslona 2 sa wzajemnie powiazane z kadzia C, która sama jest podtrzymywana przez obudowe pieca.Czesc dolna elementu wyladunkowego posiada (fig. 3, 4) masywna plyte 20 w ksztalcie pierscie¬ nia, plaski izolujacy pierscien 21, plyte 22 tworza¬ ca podstawe i plyte 23 izolujaca. Wszystkie te czes¬ ci sa zlozone i scisle powiazane przy pomocy srub 24, przechodzacych przez plyty 23, 22 i izolujacych pierscien 21. Gwinty w otworach 25 znajdujacych sie w masywnej plycie 20 pozwalaja wkrecac te sruby, przy czym calosc tworzy ksztalt pierscienio¬ wy, umieszczony koncentrycznie w stosunku do osi kadzi C. 5 Sruby 24 sa izolowane elektrycznie od plyty 22 przy pomocy podkladek 26 i plyty 23, które sa wy¬ konane z materialu izolacyjnego. Czesc dolna ele¬ mentu wyladunkowego posiada ponadto tuleje 27 np. z miedzi przyspawana do plyty podstawowej 22 w miejscu 28 wspólosiowo z oslona 2. Plyta koncowa 29 (fig. 1), do której przyspawana jest spoina 31 inna tuleja z miedzi, jest przymocowana do dolnej krawedzi tulei 27. Tuleja 30 stanowi przewezenie, poprzez które przechodzi strumien roztopionego produktu, podczas gdy wylot gazu re¬ dukujacego ma ujscie miedzy tuleja 30 i strumie¬ niem roztopionego produktu. Plyta koncowa 29 ma otwór przelotowy 32, stanowiacy przejscie dla stru¬ mienia szkla.Druga masywna plyta 33 z miedzi laczy sie z plyta koncowa 29 przy pomocy srub 34. Ponadto wewnatrz tulei 28 umieszczona jest czesc stozko¬ wa z tlenku aluminium stanowiaca izolacje ciepl¬ na, przy czym jej zbieznosc jest skierowana ku dolowi. Przez tuleje 28 i czesc stozkowa 35 prze¬ chodzi na wylot kanal promieniowy 36, bedacy przedluzeniem rury 37 doprowadzajacej gaz redu¬ kujacy. Calosc czesci dolnej urzadzenia odprowa¬ dzajacego jest chlodzona przy pomocy obiegu chlodniczego skladajacego sie z rur 38 przyspawa¬ nych do tulei 27, przy czym obwód ten laczy sie z glównym obwodem chlodniczym pieca.Czesc dolna urzadzenia odprowadzajacego laczy sie z czescia górna za posrednictwem srub 39. Sru¬ by te przechodza przez plyty 22, 23, izolujace pod¬ kladki 40 i 41 oraz plyte 12. Sa one wkrecone do slepych otworów 39a nagwintowanych w pierscie¬ niu 9. Sruby 39 celem odizolowania ich elektrycz¬ nie od plyty 22 sa otoczone tulejami izolujacymi 42.Jak widac wyrazniej na fig. 2, masywne plyty 20 i 33 posiadaja otwory promieniowe 43, do któ¬ rych wchodza i sa przylaczone konce wielu oporni¬ ków 44 o ksztalcie „szpilki do wlosów", a które sa ulozone promieniowo w plaszczyznach przechodza¬ cych przez os pieca. Oporniki te, najlepiej z molib¬ denu, sa zasilane pradem elektrycznym przez dwa przewody (nie przedstawione na rysunku), przy¬ mocowane odpowiednio do szyn doprowadzajacych prad, z których jedna 45 jest przyspawana do ply¬ ty 22, a druga 46 do plyty 12. Obwód tych oporni¬ ków zamyka sie nastepujaco: szyna 45, plytka 22, tuleja 27, plyta koncowa 29, masywna plyta 33, oporniki 44, masywna plyta 20, plyta 12, szyna 46.Szczelnosc miedzy plyta 12 i masywna plyta 20 i izolujacym pierscieniem 21 oraz miedzy tym ostatnim i plyta 22 zapewniona jest przez zlacza 47 umieszczone w odpowiednich rowkach.Oslona 2 jest otoczona w glebi kadzi C plynnym szklem 48, którego obszar jest odgraniczony przez material ogniotrwaly R i pierscien 9 z miedzi, przy czym szklo w tym obszarze ma gestosc wyraznie wieksza od materialu znajdujacego sie w stanie roztopionym wewnatrz pieca. W tym obszarze ma¬ sy szklanej 48 znajduje sie osadzony wspólosiowo 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6066 394 z oslona 2 w rowku 59 na górnej powierzchni piers¬ cienia 9 segment pierscieniowy 49 z platyny.Przestrzen 5 wewnetrzna urzadzenia odprowa¬ dzajacego jest wypelniona gazem redukujacym np. wodorem, który jest doprowadzany rura 37 i otwo¬ rem 36. Gaz ten uchodzi z tulei 30 jednoczesnie z wytopionym w piecu produktem, który wyplywa kanalem 4 przez tuleje 30. Uchodzacy gaz spala sie natychmiast po wejsciu w atmosfere tlenowa na krawedzi tulei 30. —' Wypelnienie gazem redukujacym przestrzeni 5 jest konieczne celem unikniecia utlenienia meta¬ lu ogniotrwalego (na przyklad molibdenu, który utlenia sie bardzo latwo na powietrzu), oslony 2, trzona 3 i oporników 44.Wedlug wynalazku uniemozliwiony jest wszelki kontakt czesci wykonanych z metalu ogniotrwale¬ go z otaczajacym powietrzem.Z jednej strony górna czesc oslony 2 z molib¬ denu jest chroniona przez stopiona mase, z dru¬ giej strony gaz redukujacy, znajdujacy sie w przestrzeni 5 i majacy cisnienie nieco wyzsze od cisnienia zewnetrznego otoczenia pieca, co zapobie¬ ga przedostawaniu sie powietrza do przestrzeni 5.Ponadto zlacza 47 zapewniaja szczelnosc czesci dolnych urzadzenia odprowadzajacego.W rozwiazaniu wedlug wynalazku chroni sie równiez czesci metalowe przed przenikaniem do nich stopionego w piecu materialu. W tym celu przewidziany jest obieg chlodniczy, skladajacy sie z rur 11 przyspawanych do pierscienia 9. Na sku¬ tek chlodzenia material o duzej gestosci, znajdu¬ jacy sie w strefie 42, krzepnie na pierscieniowym dnie znajdujacym sie wokolo oslony 2. Mozliwe jest wiec wykonanie pierscienia 9 z miedzi, poniewaz podczas dzialania pieca nie styka sie ona z roz¬ topionym materialem. Pomimo hermetycznosci te¬ go ukladu przewidziano jeszcze jako zabezpiecze¬ nie segment pierscieniowy 49, który chroni przed ewentualnym przedostaniem sie powietrza w ra¬ zie powstania nieszczelnosci w ukladzie. Ten seg¬ ment pierscieniowy pozwala na uzyskanie bariery uniemozliwiajacej kontakt oslony 2 z powietrzem.Piec uruchamia sie w sposób nizej podany. Naj¬ pierw przestrzen 5 wypelnia sie gazem redukuja¬ cym np. wodorem i zapala strumien gazu, gdy ten zaczyna wyplywac poprzez tuleje 30. Nastepnie — w znany sposób wypelnia sie piec materialem wsa¬ dowym, wstepnie ogrzewa za pomoca palnika, po czym wlacza sie elektrody E, Ea oraz nie pokazane na rysunku Eb i Ec. Gdy piec pracuje na pelnej mocy przyklada sie napiecie miedzy szynami 45, 46 i opornikami 44, uzyskujac temperatury do 2000°C. Kanal odplywowy ogrzewa sie do bialego zaru i material, który byl tam zakrzepniety, miek¬ nie, po czym wyplywa powodujac droznosc odply¬ wu dla stopionego materialu, znajdujacego sie w kadzi C. Po osiagnieciu regularnego wyplywu wy¬ lacza sie napiecie zasilajace oporniki 44. Zaznacza sie, ze material ogniotrwaly z którego jest wyko¬ nana czesc stozkowa 35, najkorzystniej tlenek gli¬ nu, jest izolatorem ciepla. Czesc ta sprzyja ogrze¬ waniu sie materialu znajdujacego sie w kanale 4.Jak wynika z powyzszego opisu, piec elektrycz¬ ny do wytapiania szkla z urzadzeniem odprowa¬ dzajacym wedlug wynalazku jest stosowany do 5 pracy w wysokich temperaturach rzedu 2000°C, przy jednoczesnym zapewnieniu odpornosci na utle¬ nianie ogniotrwalych metali. 10 20 30 40 50 55 PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Piec elektryczny do wytapiania szkla, zawie¬ rajacy kadz, wewnatrz (której znajduje sie szereg elektrod rozmieszczonych promieniowo dookola centralnej elektrody umieszczonej w osi kadzi, przy czym elektroda centralna zawiera urzadzenie od¬ prowadzajace stopiony produkt z kanalem odply¬ wowym z metalu wysoce ogniotrwalego, przy czym piec wewnatrz kadzi, mied2y strefa srodkowa a strefa zewnetrzna posiada bardzo wysoki gradient temperatury, znamienny tym, ze urzadzenie odpro¬ wadzajace (1) zawiera przestrzen (5) polaczona z jednej strony z wnetrzem kadzi kanalem odply¬ wowym (4) stopionego produktu, a z drugiej stro¬ ny z wylotem na zewnatrz pieca poprzez tuleje (30), przez która przeplywa stopiony produkt, przy czym przestrzen (5) jest wypelniona gazem redukujacym doprowadzanym w sposób ciagly i uchodzacym jednoczesnie ze strumieniem stopionego produktu przez tuleje.

2. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze urza¬ dzenie odprowadzajace (1) w górnej swej czesci za¬ wiera oslone cylindryczna (2) podtrzymujaca elek¬ trode centralna (E) pieca, przy czym dolny brzeg oslony opiera sie na chlodzonym pierscieniu (9) przy¬ mocowanym do obudowy pieca a wzdluz osi pieca, wewnatrz oslony przechodzi osiowy trzon zawiera¬ jacy kanal odplywowy (4), przy czym oslona i trzon sa sporzadzone z metalu wysoce ogniotrwalego a ka¬ nal jest wspólosiowy do wylotu tulei (30).

3. Piec wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze oslo¬ na (2) jest opasana segmentem pierscieniowym (49) z platyny, zamocowanym w pierscieniu (9) i zanurza¬ nym w warstwie uszczelniajacej (48) ze szkla o duzej gestosci pokrywajacej koniec chlodzonego piers¬ cienia (9) zamocowanego do obudowy pieca.

4. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w przestrzeni (5) sa umieszczone elektryczne oporni¬ ki (44) pionowo w plaszczyznach promieniowych wokól trzonu (3), w celu ogrzewania trzonu pod¬ czas uruchomienia pieca.

5. Piec wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze oporniki (44) sa zamocowane w dwóch pierscie¬ niach przewodzacych (43) wzajemnie odizolowa¬ nych, umieszczonych wspólosiowo do osi pieca i polaczonych ze zródlem napiecia.

6. Piec wedlug zastrz. 1 i 4, znamienny tym, ze czesc sciany przestrzeni wewnetrznej urzadzenia odprowadzajacego (1) jest pokryta powloka z ognio¬ trwalego tlenku glinu ulatwiajaca ogrzewanie trzo¬ nu odprowadzajacego gdy oporniki (44) sa pod na¬ pieciem.KI. 32a, 5/02 66 394 MKP CC3b 5/02KI. 32a, 5/02 66 394 MKP C03b 5/02 Fig.4 50 49 48 LM^l_l PL PL