СОСУД ДЛЯ ВЫРАБОТКИ СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА

СОСУД ДЛЯ ВЫРАБОТКИ СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА


RU (11) 2212379 (13) C1

(51) 7 C03B37/09 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 28.02.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002103800/03 
(22) Дата подачи заявки: 2002.02.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.02.11 
(45) Опубликовано: 2003.09.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 910538 A, 07.03.1982. RU 24195 U1, 09.01.2002. US 4427428 A, 24.01.1984. SU 854900 A, 15.08.1981. RU 2096356 C1, 20.11.1997. 
(71) Заявитель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" 
(72) Автор(ы): Шкарупа И.Л.; Капитов Г.М.; Ромашин А.Г.; Викулин В.В. 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" 
Адрес для переписки: 249035, Калужская обл., г. Обнинск, Киевское ш., 15, ФГУП "ОНПП "Технология" 

(54) c 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к оборудованию заводов стеклянного волокна. Технический результат от использования заявленного изобретения - повышение срока службы сосуда, снижение потерь благородных металлов и повышение технологичности изготовления сосуда. Сущность изобретения заключается в том, что в сосуде для выработки стеклянного волокна, включающем стенки и днище из благородных металлов и крышку, крышка выполнена из керамического материала на основе нитрида кремния, причем отношение толщины крышки к толщине стенок составляет от 5:1 до 20: 1. В нижней части крышки по ее периметру может быть выполнен паз для обеспечения соединения крышки со стенками корпуса. В качестве благородного металла для изготовления стенок и днища может быть использована платина или другие металлы, относящиеся к благородным. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к оборудованию заводов стеклянного волокна.

Известны сосуды для выработки стеклянного волокна, изготовленные из сплавов благородных металлов, снабженных внешним огнеупорным слоем из НfО2 [1] или ZrO2 [2].

Недостатком сосуда [1] являются относительно высокие общие потери благородных металлов, обусловленные значительной пористостью огнеупорного слоя из НfО2. Кроме того, материал НfО2 является дорогостоящим и дефицитным. При эксплуатации сосуда [2] в условиях высоких температур и неоднократном отключении огнеупорный слой разрушается из-за распада твердых растворов, полиморфных превращений, химического взаимодействия и пр. и нарушения сцепления между слоем и корпусом, в результате потери благородных металлов остаются высокими.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сосуд для выработки стеклянного волокна, включающий корпус из сплава благородных металлов с внешним защитным покрытием [3] и крышку, расположенную в верхней части сосуда и соединенную с корпусом. Корпус содержит стенки и соединенное с ними днище.

Однако при эксплуатации сосуда в условиях высоких температур слой защитного покрытия, выполненный из смеси ZrO2 с Y2О3, отстает от металлического корпуса из-за большой разницы в коэффициентах термического расширения покрытия и стенки корпуса. В связи с этим потери благородных металлов при эксплуатации сосуда остаются значительными, а срок его службы невысоким. Процесс нанесения защитного покрытия является достаточно технологически сложным, энергоемким, требующим специального технологического оборудования.

Кроме того, в используемых в настоящее время стеклоплавильных аппаратах крышка изготовлена из сплава платины и приварена к платиновому корпусу. Это приводит к возникновению значительных напряжений в сварных швах, что неблагоприятным образом сказывается на ресурсе работы.

Целью изобретения являются повышение срока службы сосуда, снижение потерь благородных металлов и повышение технологичности изготовления сосуда.

Технический результат достигается тем, что в сосуде для выработки стеклянного волокна, включающем стенки и днище из благородных металлов и крышку согласно предлагаемому изобретению крышка выполнена из керамического материала на основе нитрида кремния, причем отношение толщины крышки к толщине стенок составляет от 5:1 до 20:1.

При этом в нижней части крышки по ее периметру может быть выполнен паз для обеспечения соединения крышки со стенками корпуса. В качестве благородного металла для изготовления стенок и днища может быть использована платина или другие металлы, относящиеся к благородным.

Использование в качестве материала крышки керамики на основе нитрида кремния, имеющей низкую теплопроводность, например из реакционносвязанного нитрида кремния, позволяет уменьшить отток тепла в окружающую среду через верхнюю часть сосуда для выработки стеклянного волокна и уменьшить затраты электроэнергии. Вследствие высоких эксплуатационных характеристик керамики (высокая стойкость к расплаву стекла, высокая прочность при температурах до 1600oС) крышка может использоваться многократно. Кроме того, керамика на основе нитрида кремния имеет более низкую стоимость, чем платиновый сплав.

Данное конструктивное решение не требует изменения или переналадки оборудования, оснащения какими-либо другими источниками тепловыделения, например, окисными высокотемпературными нагревателями, т.к. схема нагрева сохраняется - стекло разогревается из-за тепловыделения в стенках платинового сосуда. Изменена только конструкция крышки и способ ее крепления. Предлагаемая керамическая крышка выполнена с пазом в своей нижней части, что позволяет осуществить крепление сосуда без его жесткой заделки (с учетом термического расширения). Таким образом, в процессе эксплуатации в конструкции не возникает значительных напряжений, что в свою очередь приводит к увеличению срока службы. Отношение толщины керамической крышки к толщине стенки корпуса сосуда составляет от 5:1 до 20:1. При соотношении толщин менее 5:1 прочность крышки невысока, к тому же теряется значительная часть тепла. При соотношении толщин более 20:1 крышка имеет большой вес, что приводит к дополнительной нагрузке на стенки сосуда и большему расходу керамики. Сборка стеклоплавильного аппарата и подготовка его к работе не требует специального технологического оборудования, является достаточно легко- и быстровыполнимой, что позволяет повысить технологичность изготовления сосуда.

Использование данной конструкции позволяет уменьшить площадь поверхности платиноидов и, следовательно, сократить потери благородных металлов.

На чертеже представлен сосуд, общий вид.

Сосуд состоит из стенок 1 и днища 2, выполненных из платины, и крышки 3 с пазом 4, выполненной из материала ОТМ-904 на основе реакционносвязанного нитрида кремния, модифицированного никелем. Сосуд для выработки стеклянного волокна собирают следующим образом.

Стенки корпуса сосуда устанавливаются в паз керамической крышки, затем сосуд закрепляется в крепежном узле стеклоплавильного аппарата.

В таблице показаны сравнительные характеристики предлагаемого и известного сосуда (прототипа).

Предлагаемый сосуд работает следующим образом.

Через отверстие в керамической крышке 3 с пазом 4, стеклянные шары попадают в стеклоплавильный аппарат, состоящий из: электродов 5, стенок 1 и дна 2. Подающийся на электроды электрический ток, проходя через стенки и дно стеклоплавильного аппарата, нагревает их. Расплавленные в стекломассу шары выливаются через фильеры, расположенные в дне, застывая в атмосфере в виде стекловолокна.

Из приведенной таблицы видно, что срок службы предлагаемого сосуда на 60% выше срока службы известного сосуда. Общий расход благородных металлов на 12% ниже. Уменьшение энергопотребления сосуда с керамической крышкой достигает 2%.

Источники информации

1. Авт. св. СССР 609432, кл. С 03 В 37/00, 1976.

2. Патент США 3685978, кл. 65-1, опубл. 1972.

3. Авт. св. СССР 910538, кл. С 03 В 37/09, 1982. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Сосуд для выработки стеклянного волокна, включающий днище и стенки из благородных металлов и крышку, отличающийся тем, что крышка выполнена из керамического материала на основе нитрида кремния, причем отношение толщины крышки к толщине стенок составляет от 5: 1 до 20: 1.

2. Сосуд по п. 1, отличающийся тем, что в нижней части крышки выполнен паз по периметру для соединения крышки со стенками.