RU2836950C1

RU2836950C1 - Molten glass granulator

Info

Publication number: RU2836950C1
Application number: RU2024120093A
Authority: RU
Inventors: Валерий Вячеславович Ефременков
Original assignee: Валерий Вячеславович Ефременков
Filing date: 2024-07-15
Publication date: 2025-03-24

Abstract

FIELD: glass.

SUBSTANCE: invention relates to molten glass granulation in production of glass insulators and other glass articles. Molten glass granulator consists of a scraper conveyor immersed in a bath with cold water, which is configured for thermal grinding of glass to granules with size of 3-8 mm, and is equipped with an electric drive and a tension station. Scrapers of the scraper conveyor, made with possibility of moving glass granules along the bottom of the bath to the unloading zone, are attached to two parallel traction plate chains made with possibility of movement along guides located inside the bath body. At the same time the upper edges of scrapers of reverse branches of the traction plate chains are located at depth of 60-70 mm from the upper water level in the bath. Two counter-rotating rolls with diameter of 480-490 mm, installed with gap of 20-25 mm and equipped with frequency-controlled electric drives, are located above the bath with the help of a support frame. First roller facing the tensioning station has a rotation speed of 16-20 rpm, and the second roller facing the electric drive of the scraper conveyor has a rotation speed of 20-24 rpm. First roll has on its cylindrical surface located from each other at distance of 40-50 mm annular ribs with height of 5-6 mm and width of 5-8 mm, and the second roll has on its cylindrical surface rectilinear longitudinal ribs with height of 8-10 mm and width of 5-8 mm located at distance of 40-50 mm and located perpendicular to the end surfaces of the roll. Lower parts of the rotating rolls are submerged in water by 30-50 mm, which provides their cooling.

EFFECT: increasing the efficiency of granulating droplets of molten glass mass weighing from one to seven kilograms.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технологии гранулирования расплавленного стекла и может использоваться в производстве стеклянных изоляторов и других изделий из стекла. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности термического измельчения капель расплавленного стекла, имеющих массу более одного килограмма.The invention relates to the technology of granulating molten glass and can be used in the production of glass insulators and other glass products. The technical result of the invention is to increase the efficiency of thermal grinding of molten glass droplets weighing more than one kilogram.

Современные стеклотарные предприятия и заводы, на которых изготавливаются стеклянные изоляторы и сортовая посуда, в большинстве случаев являются безотходными производствами. Внутризаводские отходы стекла на этих предприятиях собираются на так называемых «горячих» и «холодных» концах технологических линий и после минимальной обработки, включающей гранулирование, дробление и магнитную сепарацию, возвращаются обратно в производственный процесс. На «горячих» концах данные отходы образуются тогда, когда некоторые капли расплавленной стекломассы во время ремонтных и профилактических работ или смены ассортимента направляются из канала питателя стекловаренной печи не в стеклоформующий автомат, а по трубам и поворотным лоткам сбрасываются в гранулятор, имеющий обычно форму цепного скребкового конвейера, погруженного в ванну с водой. От контакта с холодной водой в цепном скребковом грануляторе (реже используются барабанные и вибрационные аппараты) капли расплавленного стекла, масса которых может варьироваться от десятков и сотен граммов до нескольких килограммов, испытывают термический удар и рассыпаются на мелкие фрагменты, загружаемые впоследствии вместе с шихтой в стекловаренную печь. Однако во многих конструкциях аналогичных аппаратов диспергирование расплавленного стекла происходит неэффективно, что обусловлено либо малой длиной грануляторов, либо относительно большой массой сбрасываемых капель. Особенно это характерно для большинства грануляторов, применяемых в производстве стеклянных изоляторов или бутылок и банок емкостью от 1-го до 3-х литров. Выгружаемые из таких аппаратов не разрушенные от термического удара капли расплавленного стекла имеют лишь пузырчатую поверхность. При этом внутри их структуры наблюдается желто-красное свечение, характерное для температуры стекла 600-700°С. Очевидно, что дальнейшее транспортирование подобных горячих капель стекла может привести к прогоранию и выходу из строя резинотканевых лент ленточных конвейеров и элеваторов, а также к нарушению работы других механизмов линии рециклинга обратного стеклобоя.Modern glass container factories and plants that manufacture glass insulators and glassware are, in most cases, waste-free production facilities. Intra-factory glass waste at these facilities is collected at the so-called "hot" and "cold" ends of the process lines and, after minimal processing, including granulation, crushing and magnetic separation, is returned back to the production process. At the "hot" ends, this waste is formed when some drops of molten glass mass are directed from the glass furnace feeder channel during repair and maintenance work or product changeover not into the glass-forming machine, but are discharged through pipes and turning chutes into a granulator, which usually has the form of a chain scraper conveyor immersed in a bath of water. When in contact with cold water in a chain scraper granulator (less commonly used are drum and vibration devices), the drops of molten glass, the mass of which can vary from tens and hundreds of grams to several kilograms, experience a thermal shock and disintegrate into small fragments, which are subsequently loaded together with the batch into the glass-melting furnace. However, in many designs of similar devices, the dispersion of molten glass is ineffective, which is due to either the short length of the granulators or the relatively large mass of the discharged drops. This is especially characteristic of most granulators used in the production of glass insulators or bottles and jars with a capacity of 1 to 3 liters. The drops of molten glass discharged from such devices, which are not destroyed by the thermal shock, have only a bubbly surface. At the same time, a yellow-red glow is observed inside their structure, which is characteristic of a glass temperature of 600-700 ° C. It is obvious that further transportation of such hot glass drops can lead to burnout and failure of the rubber-fabric belts of belt conveyors and elevators, as well as to disruption of the operation of other mechanisms of the reverse cullet recycling line.

Известен вибрационный гранулятор стеклобоя [1, 2], который содержит наполненный водой вибрационный лоток, снабженный двумя дебалансными электрическими вибраторами и состоящий из горизонтального корытообразного желоба и примыкающего к нему наклонного желоба. При этом транспортирующая поверхность наклонного участка гранулятора находится под углом 12-15° по отношению к его горизонтальной транспортирующей поверхности, а разгрузочный выход приподнят на 150-180 мм относительно уровня воды. Электрические вибраторы в подобном аппарате установлены таким образом, что угол их колебаний составляет примерно 20-30° по отношению к продольной оси гранулятора, а линия действия результирующей возмущающей силы направлена в сторону разгрузочного выхода и проходит через центр инерции всей колебательной системы. Преимуществом таких вибрационных грануляторов являются малые габариты (длина не превышает 5-6 м), возможность последовательной установки нескольких грануляторов в линию или под углом друг к другу, а также отсутствие в их конструкции движущихся механизмов в виде пластинчатых цепей со скребками. Однако малый объем горизонтального корытообразного желоба приводит к быстрому нагреву воды в процессе грануляции, эффективность которой снижается, и требует более частой подачи подпитывающей холодной жидкости. Кроме того, при определенных частотах вибрации отдельные укрупненные фрагменты стекла, находящиеся на наклонном разгрузочном желобе, двигаются в противоположную сторону и концентрируются в хвостовой части транспортирующего лотка вибрационного гранулятора. Все это ограничивает применение таких грануляторов в производстве стеклянных изоляторов.A vibratory granulator for glass cullet is known [1, 2], which contains a water-filled vibratory chute equipped with two unbalanced electric vibrators and consisting of a horizontal trough-shaped chute and an adjacent inclined chute. In this case, the transport surface of the inclined section of the granulator is at an angle of 12-15° relative to its horizontal transport surface, and the discharge outlet is raised by 150-180 mm relative to the water level. Electric vibrators in such a device are installed in such a way that the angle of their oscillations is approximately 20-30° relative to the longitudinal axis of the granulator, and the line of action of the resulting disturbing force is directed toward the discharge outlet and passes through the center of inertia of the entire oscillatory system. The advantage of such vibratory granulators is their small dimensions (the length does not exceed 5-6 m), the possibility of sequential installation of several granulators in a line or at an angle to each other, as well as the absence of moving mechanisms in their design in the form of plate chains with scrapers. However, the small volume of the horizontal trough-shaped chute leads to rapid heating of the water during granulation, the efficiency of which decreases, and requires more frequent supply of feed cold liquid. In addition, at certain vibration frequencies, individual large fragments of glass located on the inclined discharge chute move in the opposite direction and are concentrated in the tail section of the transport chute of the vibratory granulator. All this limits the use of such granulators in the production of glass insulators.

Известен также гранулятор стекла [3], выполненный в виде электроприводного скребкового конвейера, погруженного в ванну с холодной водой. Скребковый конвейер в этом техническом решении содержит две ветви пластинчатой цепи с прикрепленными скребками. Пластинчатые цепи, двигающиеся по верхнему (верхние поддоны) и нижнему (нижние поддоны) уровню гранулятора, связаны со стороны выгрузки измельченного стекла с двумя тяговыми звездочками, установленными на валу электрического привода, а со стороны хвостовой секции они соединены с подпружиненными обводными звездочками. Наличие в грануляторе двух уровней перемещения гранулируемого горячего стекла позволяет увеличить время нахождения материала в водной среде и достичь более эффективного охлаждения и диспергирования стекломассы. Этому способствует и увеличенная длина гранулятора, которая в зависимости от требуемой производительности может варьироваться от 10-12 м до 24-30 м. Но и в этой конструкции есть определенные недостатки, связанные с перемещением капель стекломассы, имеющих массу от одного до семи килограммов. При этом тяжелые капли расплавленной стекломассы могут попадать в углы многосекционной ванны, что в производстве стеклянных изоляторов часто приводит к заклиниванию и перекосу цепей. А в случаях использования скребковых грануляторов, имеющих ограниченную длину (около 10 м), капли стекла повышенной массы не успевают развалиться на мелкие фрагменты и сохраняют внутри себя недопустимо высокую температуру при выгрузке на последующие транспортеры.Also known is a glass granulator [3], made in the form of an electric-driven scraper conveyor immersed in a bath of cold water. The scraper conveyor in this technical solution contains two branches of a plate chain with attached scrapers. The plate chains moving along the upper (upper pallets) and lower (lower pallets) levels of the granulator are connected on the side of unloading crushed glass with two traction stars mounted on the shaft of the electric drive, and on the side of the tail section they are connected to spring-loaded bypass stars. The presence of two levels of movement of granulated hot glass in the granulator allows for an increase in the time the material spends in the aqueous medium and for achieving more efficient cooling and dispersion of the glass mass. This is also facilitated by the increased length of the granulator, which, depending on the required productivity, can vary from 10-12 m to 24-30 m. But this design also has certain disadvantages associated with the movement of glass mass drops weighing from one to seven kilograms. In this case, heavy drops of molten glass mass can fall into the corners of a multi-section bath, which in the production of glass insulators often leads to jamming and distortion of chains. And in cases of using scraper granulators, which have a limited length (about 10 m), glass drops of increased mass do not have time to fall apart into small fragments and retain an unacceptably high temperature inside themselves when unloading onto subsequent conveyors.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является гранулятор [4], дополнительно содержащий два встречно вращающихся валка, установленных между поворотным лотком сброса капли расплавленной стекломассы и верхним уровнем воды в ванне с погруженным в нее скребковым конвейером. Цилиндрические поверхности обоих валков выполнены гладкими, а сами валки, имеющие диаметр 480-490 мм, установлены с регулируемым зазором 20-25 мм и вращаются с одинаковой скоростью. После попадания капли расплавленной стекломассы в зазор между валками она сплющивается до толщины, равной этому зазору (при этом значительно увеличивается площадь поверхности капли), и во время дальнейшего контакта ее с холодной водой происходит более эффективное термическое измельчение стекла до частиц размером 8-10 мм. Недостатком подобной конструкции гранулятора, содержащего механизм сплющивания капель стекломассы повышенной массы, является то, что гладкая цилиндрическая поверхность валков не очень эффективно захватывает расплавленное стекло, которое после сплющивания также имеет гладкую поверхность и в худшей мере гранулируется. Кроме того, валки находятся над поверхностью воды, в которой с заглублением 30-50 мм движутся обратные ветви пластинчатых цепей со скребками, а это требует дополнительного и принудительного охлаждения валков, так как воды, сбрасываемой по лоткам вместе с горячими каплями стекла, недостаточно для охлаждения. Причем одинаковая скорость встречно вращающихся валков и отсутствие на их цилиндрических поверхностях ребер не способствует уверенному захвату стекломассы (особенно при смене ассортимента и изменении массы капли, а также температуры и вязкости гранулируемого стекла).The closest to the claimed technical solution is a granulator [4], additionally containing two counter-rotating rollers installed between a rotary chute for dumping a drop of molten glass mass and the upper water level in a bath with a scraper conveyor immersed in it. The cylindrical surfaces of both rollers are made smooth, and the rollers themselves, having a diameter of 480-490 mm, are installed with an adjustable gap of 20-25 mm and rotate at the same speed. After a drop of molten glass mass enters the gap between the rollers, it is flattened to a thickness equal to this gap (while the surface area of the drop significantly increases), and during its further contact with cold water, more effective thermal grinding of the glass to particles of 8-10 mm in size occurs. The disadvantage of such a granulator design, containing a mechanism for flattening drops of increased mass glass, is that the smooth cylindrical surface of the rollers does not very effectively capture the molten glass, which after flattening also has a smooth surface and is granulated to a worse extent. In addition, the rollers are located above the surface of the water, in which the reverse branches of the plate chains with scrapers move with a depth of 30-50 mm, and this requires additional and forced cooling of the rollers, since the water discharged along the trays together with hot drops of glass is not enough for cooling. Moreover, the same speed of counter-rotating rollers and the absence of ribs on their cylindrical surfaces do not contribute to the confident capture of the glass mass (especially when changing the assortment and changing the mass of the drop, as well as the temperature and viscosity of the granulated glass).

Решаемая задача - повышение эффективности гранулирования капель расплавленной стекломассы, имеющих массу от одного до семи килограммов.The problem being solved is to increase the efficiency of granulating droplets of molten glass mass weighing from one to seven kilograms.

Этот технический результат достигается тем, что гранулятор расплавленного стекла, состоит из скребкового конвейера, снабженного электроприводом и натяжной станцией, и погруженного в ванну с холодной водой, выполненной с возможностью термического измельчения стекла до гранул размером 3-8 мм, при этом скребки скребкового конвейера, выполненные с возможностью перемещения гранул стекла по дну ванны в зону выгрузки, прикреплены к двум параллельно расположенным тяговым пластинчатым цепям, выполненным с возможностью перемещения по направляющим, располагающимся внутри корпуса ванны, над которой с помощью опорной рамы установлены под выходом поворотного загрузочного лотка сброса капли расплавленного стекла два валка диаметром 480-490 мм, выполненные с возможностью встречного вращения. Причем на уровне осей вращения валков между их цилиндрическими поверхностями существует зазор 20-25 мм, а верхние кромки скребков в зоне прохождения обратных ветвей тяговых пластинчатых цепей под валками находятся в воде на глубине 60-70 мм от ее верхнего уровня в ванне, в которую нижние части валков, снабженных частотными регулируемыми электроприводами погружены в воду на 30-50 мм. При этом первый валок, обращенный в сторону натяжной станции скребкового конвейера, выполнен с возможностью вращения с угловой скоростью 16-20 оборотов в минуту и имеет на своей цилиндрической поверхности расположенные друг от друга на расстоянии 40-50 мм кольцевые ребра высотой 5-6 мм и шириной 5-8 мм, а второй валок, обращенный в сторону электрического привода скребкового конвейера, выполнен с возможностью вращения с угловой скоростью 20-24 оборотов в минуту и имеет на своей цилиндрической поверхности находящиеся на расстоянии 40-50 мм друг от друга прямолинейные продольные ребра высотой 8-10 мм и шириной 5-8 мм, расположенные перпендикулярно торцевым поверхностям валка.This technical result is achieved in that the molten glass granulator consists of a scraper conveyor equipped with an electric drive and a tension station, and immersed in a bath with cold water, made with the possibility of thermal grinding of glass to granules of 3-8 mm in size, wherein the scraper conveyor scrapers, made with the possibility of moving the glass granules along the bottom of the bath to the unloading zone, are attached to two parallel traction plate chains made with the possibility of moving along guides located inside the body of the bath, above which, using a support frame, two rollers with a diameter of 480-490 mm, made with the possibility of counter rotation, are installed under the outlet of the rotary loading chute for dumping a drop of molten glass. Moreover, at the level of the axes of rotation of the rolls, there is a gap of 20-25 mm between their cylindrical surfaces, and the upper edges of the scrapers in the zone of passage of the return branches of the traction plate chains under the rolls are in water at a depth of 60-70 mm from its upper level in a bath in which the lower parts of the rolls, equipped with frequency-controlled electric drives, are immersed in water by 30-50 mm. In this case, the first roller, facing the tension station of the scraper conveyor, is designed to rotate at an angular velocity of 16-20 revolutions per minute and has on its cylindrical surface annular ribs of 5-6 mm in height and 5-8 mm in width, located at a distance of 40-50 mm from each other, and the second roller, facing the electric drive of the scraper conveyor, is designed to rotate at an angular velocity of 20-24 revolutions per minute and has on its cylindrical surface rectilinear longitudinal ribs of 8-10 mm in height and 5-8 mm in width, located at a distance of 40-50 mm from each other, located perpendicular to the end surfaces of the roller.

Отличием данного технического решения от известного уровня техники является то, что на цилиндрической поверхности первого вращающегося валка, обращенного в сторону натяжной станции тяговых цепей, имеются кольцевые ребра высотой 5-6 мм и шириной 5-8 мм, расположенные на расстоянии 40-50 мм друг от друга. А на цилиндрической поверхности второго вращающегося валка, обращенного в сторону электрического привода скребкового конвейера, имеются находящиеся на расстоянии 40-50 мм друг от друга прямолинейные продольные ребра высотой 8-10 мм и шириной 5-8 мм, расположенные перпендикулярно торцевым поверхностям валка. Наличие этих ребер позволяет при сплющивании капли расплавленной стекломассы получать рифленую с обеих сторон горячую полосу стекла, причем формируемые кольцевыми ребрами первого валка с шагом 40-50 мм продольные углубления в толще сплющенной полосы стекла с одной ее стороны получаются перпендикулярными поперечным углублениям, формируемым продольными ребрами второго валка с другой ее стороны также с шагом 40-50 мм. Подобная «вафельная» структура обеих поверхностей полосы стекла, получаемой после сплющивания капли стекломассы, способствует при контакте с холодной водой к более быстрому разрушению стекла на мелкие фрагменты, чем при термическом разрушении стеклянной полосы с гладкими поверхностями.The difference between this technical solution and the known level of technology is that on the cylindrical surface of the first rotating roller facing the tension station of the traction chains, there are annular ribs 5-6 mm high and 5-8 mm wide, located at a distance of 40-50 mm from each other. And on the cylindrical surface of the second rotating roller facing the electric drive of the scraper conveyor, there are rectilinear longitudinal ribs 8-10 mm high and 5-8 mm wide, located at a distance of 40-50 mm from each other, located perpendicular to the end surfaces of the roller. The presence of these ribs allows, when flattening a drop of molten glass mass, to obtain a hot strip of glass corrugated on both sides, and the longitudinal depressions in the thickness of the flattened glass strip formed by the annular ribs of the first roller with a pitch of 40-50 mm on one side are obtained perpendicular to the transverse depressions formed by the longitudinal ribs of the second roller on the other side also with a pitch of 40-50 mm. Such a "waffle" structure of both surfaces of the glass strip obtained after flattening a drop of glass mass contributes to a faster destruction of the glass into small fragments upon contact with cold water than during thermal destruction of a glass strip with smooth surfaces.

Другой отличительной особенностью данного технического решения является разная скорость вращения валков, которая в зависимости от массы капли стекла может изменяться с помощью частотного регулируемого электропривода. Повышенная скорость вращения (20-24 оборота в минуту) второго валка, обращенного в сторону электропривода скребкового конвейера, по отношению к скорости вращения (16-20 оборотов в минуту) первого валка, обращенного в сторону натяжной станции тяговых пластинчатых цепей скребкового конвейера, способствует формированию изгиба нижней части полосы стекла по направлению движения обратной ветви тяговой пластинчатой цепи, проходящей под валками. Это в сочетании с растягивающими усилиями, создаваемыми продольными ребрами к частям полосы стекла, разделенных поперечными углублениями, позволяет уже на начальном этапе грануляции отделять от сплющенной полосы стекла, длина которой при массе исходной капли около 5-7 кг может составлять 80-100 см, отдельные полоски шириной 40-50 мм. Далее эти полоски за счет формирования на общей полосе стекла продольных углублений с другой ее стороны сначала разделяются на квадратные или прямоугольные фрагменты, а потом в процессе дальнейшего транспортирования в холодной воде разрушаются на гранулы фракции 3-8 мм.Another distinctive feature of this technical solution is the different speed of rotation of the rollers, which, depending on the mass of the glass droplet, can be changed using a frequency-controlled electric drive. The increased speed of rotation (20-24 rpm) of the second roller facing the electric drive of the scraper conveyor, in relation to the speed of rotation (16-20 rpm) of the first roller facing the tension station of the traction plate chains of the scraper conveyor, contributes to the formation of a bend in the lower part of the glass strip in the direction of movement of the return branch of the traction plate chain passing under the rollers. This, in combination with the stretching forces created by the longitudinal ribs to the parts of the glass strip separated by transverse depressions, makes it possible to separate individual strips 40-50 mm wide from the flattened glass strip already at the initial stage of granulation, the length of which, with an initial droplet mass of about 5-7 kg, can be 80-100 cm. Further, these strips, due to the formation of longitudinal depressions on the common strip of glass on its other side, are first divided into square or rectangular fragments, and then, during further transportation in cold water, they are destroyed into granules of fraction 3-8 mm.

Еще одним отличием является то, что нижние части вращающихся валков погружены в воду на 30-50 мм, при этом верхние кромки скребков обратной ветви тяговой пластинчатой цепи заглублены от верхнего уровня воды в ванне на 60-70 мм. Такое решение позволяет избежать зацепления скребками вращающихся валков и дополнительно охлаждать их цилиндрические поверхности. Более эффективному охлаждению этих поверхностей способствует и наличие на них кольцевых и продольных ребер, выполняющих в определенной степени функцию радиаторов. Кроме того, зазор в 20-40 мм между нижними частями валков и верхними кромками скребков позволяет при соответствующем изгибе полосы стекла по направлению движения обратной ветви тяговой цепи предотвращать ее сворачивания, ухудшающего процесс грануляции.Another difference is that the lower parts of the rotating rollers are immersed in water by 30-50 mm, while the upper edges of the scrapers of the return branch of the traction plate chain are recessed from the upper water level in the bath by 60-70 mm. This solution allows to avoid the scrapers catching on the rotating rollers and to additionally cool their cylindrical surfaces. More efficient cooling of these surfaces is also facilitated by the presence of annular and longitudinal ribs on them, which to a certain extent perform the function of radiators. In addition, a gap of 20-40 mm between the lower parts of the rollers and the upper edges of the scrapers allows, with the appropriate bending of the glass strip in the direction of movement of the return branch of the traction chain, to prevent its curling, which worsens the granulation process.

Принцип работы гранулятора расплавленной стекломассы поясняется чертежами, на Фиг. 1 которых изображен общий вид гранулятора, на Фиг. 2 показаны валки (вид сбоку), на Фиг. 3 показаны валки (вид сверху), на Фиг. 4 сплющенная полоса стекла после валков (а - со стороны валка с кольцевыми ребрами, б - со стороны валка с продольными ребрами).The operating principle of the molten glass granulator is explained by the drawings, Fig. 1 of which shows the general view of the granulator, Fig. 2 shows the rollers (side view), Fig. 3 shows the rollers (top view), Fig. 4 shows the flattened strip of glass after the rollers (a - from the side of the roller with annular ribs, b - from the side of the roller with longitudinal ribs).

Гранулятор расплавленной стекломассы (Фиг. 1, 2) содержит: погруженный в ванну 1 с холодной водой скребковый конвейер 2, снабженный электроприводом 3, и натяжной станцией 4 двух тяговых пластинчатых цепей 5, 6 с прикрепленными к ним скребками 7 (Фиг. 3); опорную раму 8 с первым валком 9, снабженным кольцевыми ребрами 10 и частотно регулируемым электроприводом 11, и со вторым валком 12, снабженным продольными ребрами 13 и частотно регулируемым приводом 14; поворотный загрузочный лоток 15 сброса капли 16 расплавленного стекла; нижние поддоны 17 перемещения термически измельченного стекла 18 к разгрузочному выходу гранулятора 19; верхние поддоны 20, по которым движутся обратные ветви тяговых пластинчатых цепей, перемещающих с помощью скребков гранулированное стекло в сторону натяжной станции до места 21 его сброса на нижние поддоны.The granulator of molten glass mass (Fig. 1, 2) comprises: a scraper conveyor 2 immersed in a bath 1 with cold water, equipped with an electric drive 3, and a tension station 4 of two traction plate chains 5, 6 with scrapers 7 attached to them (Fig. 3); a support frame 8 with a first roller 9 equipped with annular ribs 10 and a frequency-controlled electric drive 11, and with a second roller 12 equipped with longitudinal ribs 13 and a frequency-controlled drive 14; a rotary loading chute 15 for dumping a drop 16 of molten glass; lower pallets 17 for moving thermally crushed glass 18 to the granulator discharge outlet 19; upper pallets 20, along which the return branches of the traction plate chains move, moving granulated glass with the help of scrapers towards the tension station to the place 21 where it is dropped onto the lower pallets.

Верхние кромки скребков тяговой пластинчатой цепи, перемещающейся по верхним поддонам, заглублены относительно верхнего уровня 22 воды в ванне на глубину 60-70 мм. При попадании капли стекломассы 23 в пространство между встречно вращающимися валками она сплющивается до полосы стекла 24 (Фиг. 3, 4) толщиной 20-25 мм с продольными углублениями 25, формируемыми кольцевыми ребрами 10, с одной стороны (Фиг. 4а) и поперечными углублениями 26, формируемыми продольными ребрами 13, с другой стороны (Фиг. 46).The upper edges of the scrapers of the traction plate chain moving along the upper trays are recessed relative to the upper water level 22 in the bath to a depth of 60-70 mm. When a drop of glass mass 23 enters the space between the counter-rotating rollers, it is flattened to a strip of glass 24 (Fig. 3, 4) 20-25 mm thick with longitudinal depressions 25 formed by annular ribs 10, on one side (Fig. 4a) and transverse depressions 26 formed by longitudinal ribs 13, on the other side (Fig. 46).

Гранулятор расплавленного стекла работает следующим образом. Во время ремонтных или профилактических работ, а также при смене ассортимента капли расплавленного стекла 16 временно направляются не в пресс или стеклоформующий автомат, а с помощью поворотного загрузочного лотка 15 сбрасываются в ванну 1 с холодной водой, в которую погружен скребковый конвейер 2. Данный конвейер, снабженный электроприводом 3 и натяжной станцией 4, содержит две перемещающиеся вдоль ванны тяговые пластинчатые цепи 5, 6 с прикрепленными к ним скребками 7. Верхние ветви тяговых пластинчатых цепей, двигаясь по направляющим (не показаны), перемещают гранулируемое стекло с помощью скребков 7 по верхним поддонам 20 в сторону натяжной станции 4 до места 21 его сбросана нижние поддоны 17. По этим поддонам нижние ветви тяговых пластинчатых цепей также с помощью скребков перемещают термически измельченное стекло 18 в противоположном направлении к разгрузочному выходу 19 гранулятора, с которого оно перегружается на ленточный конвейер (не показан) линии рециклинга, возвращающей стеклянный гранулят в стекловаренную печь. При этом наличие двух уровней перемещения гранулируемого стекла по верхним и нижним поддонам позволяет увеличить не только расстояние прохождения горячего стекла внутри ванны, но и время его нахождения в холодной воде, что, естественно, способствует и более эффективной термической грануляции. Подобная конструкция с верхними и нижними поддонами используется, если в производстве изделий из стекла имеется несколько стеклоформующих автоматов, один из которых может быть приближен к разгрузочному выходу гранулятора. В этом случае без верхних поддонов нельзя обойтись, так как путь перемещения стекла по нижним поддонам от точки сброса до его выгрузки короток и стекло не успевает измельчиться. Нельзя обойтись без верхних поддонов и при коротком грануляторе, имеющем длину ванны 10-12 м. Но существуют случаи, когда в зависимости от компоновочных технологических решений используется короткий гранулятор, а точка сброса расплавленной стекломассы приближена к его натяжной станции. В данной ситуации гранулируемое стекло движется только по нижним поддонам (общая длина их может составлять всего 8-10 м) или сначала по короткому участку верхних поддонов и при большой массе сбрасываемой капли не полностью разрушается до мелких гранул. Поэтому необходимо дополнительное механическое сплющивание капли расплавленной стекломассы до попадания ее в ванну с холодной водой.The molten glass granulator operates as follows. During repair or maintenance work, as well as when changing the product range, the drops of molten glass 16 are temporarily not directed into the press or glass-forming machine, but are dropped into a bath 1 with cold water using a rotary loading chute 15, into which a scraper conveyor 2 is immersed. This conveyor, equipped with an electric drive 3 and a tension station 4, contains two traction plate chains 5, 6 moving along the bath with scrapers 7 attached to them. The upper branches of the traction plate chains, moving along guides (not shown), move the granulated glass using scrapers 7 along the upper pallets 20 towards the tension station 4 to the place 21 where it is dropped onto the lower pallets 17. Along these pallets, the lower branches of the traction plate chains also use scrapers to move thermally crushed glass 18 in the opposite direction to the unloading outlet 19. granulator, from which it is transferred to a belt conveyor (not shown) of the recycling line, returning the glass granulate to the glass melting furnace. In this case, the presence of two levels of movement of granulated glass on the upper and lower pallets allows to increase not only the distance of passage of hot glass inside the bath, but also the time it stays in cold water, which, naturally, contributes to more efficient thermal granulation. A similar design with upper and lower pallets is used if there are several glass-forming machines in the production of glass products, one of which can be close to the discharge outlet of the granulator. In this case, it is impossible to do without upper pallets, since the path of movement of glass along the lower pallets from the point of discharge to its unloading is short and the glass does not have time to be crushed. It is impossible to do without upper pallets and with a short granulator with a bath length of 10-12 m. But there are cases when, depending on the layout technological solutions, a short granulator is used, and the point of discharge of molten glass mass is close to its tension station. In this situation, the granulated glass moves only along the lower pallets (their total length can be only 8-10 m) or first along a short section of the upper pallets and, with a large mass of the discharged drop, is not completely destroyed into small granules. Therefore, additional mechanical flattening of the drop of molten glass mass is necessary before it enters the bath with cold water.

Сплющивание капли стекломассы, чаще всего имеющей шарообразную форму, приводит к существенному увеличению площади ее поверхности и, естественно, к повышению коэффициента теплопередачи от горячего стекла к холодной воде и интенсификации процесса термической грануляции.The flattening of a drop of glass mass, most often having a spherical shape, leads to a significant increase in its surface area and, naturally, to an increase in the heat transfer coefficient from hot glass to cold water and an intensification of the thermal granulation process.

Для иллюстрации этого рассмотрим геометрические параметры капли горячего расплавленного стекла массой 7 кг. При удельной плотности стекла, равной 2,3 г/см³, объем этой капли равен 3040 см³. Радиус такой шарообразной формы равен 9 см, а диаметр равен 18 см. Площадь поверхности стеклянной капли с диаметром 18 см = 1017 см². Если данную каплю сплющить с помощью встречно вращающихся валков, то она превратится в полосу шириной около 18 см, толщиной 20-25 мм (величина зазора между валками) и длиной 67-85 см. При таких геометрических параметрах полосы стекла, имеющей ту же массу 7 кг, ее площадь поверхности равна примерно 2800-3400 см² _; что в 2,75-3,3 раза больше площади поверхности шарообразной капли. А наличие на сплющенной полосе стекла продольных и поперечных углублений, сформированных кольцевыми и продольными ребрами на первом и втором валках еще более увеличивает эту площадь.To illustrate this, let us consider the geometric parameters of a drop of hot molten glass weighing 7 kg. With a specific density of glass equal to 2.3 g/cm ³ , the volume of this drop is 3040 cm ³ . The radius of such a spherical shape is 9 cm, and the diameter is 18 cm. The surface area of a glass drop with a diameter of 18 cm = 1017 cm ² . If this drop is flattened using counter-rotating rollers, it will turn into a strip about 18 cm wide, 20-25 mm thick (the size of the gap between the rollers) and 67-85 cm long. With such geometric parameters of a glass strip having the same mass of 7 kg, its surface area is approximately 2800-3400 cm ² _; which is 2.75-3.3 times greater than the surface area of a spherical drop. And the presence of longitudinal and transverse depressions on the flattened glass strip, formed by annular and longitudinal ribs on the first and second rollers, further increases this area.

Сплющивание капли 23 расплавленного стекла (Фиг. 2) осуществляется с помощью установленных на опорную раму 8 встречно вращающихся валков 9, 12, затягивающих стекло в пространство между валками, в зазоре между которыми формируется полоса шириной 13-18 см (ширина зависит от диаметра и массы капли). Нижние части валков погружены в воду на глубину 30-50 мм ниже верхнего уровня 22 холодной воды в ванне, что обеспечивает их охлаждение при вращении. Валок 9 снабжен кольцевыми ребрами 10 (Фиг. 3), которые во время сплющивания капли расплавленного стекла формируют в полосе 24 продольные бороздки (углубления) 25 шириной 5-8 мм и глубиной 5-6 мм (Фиг. 4а). А валок 12 снабжен продольными ребрами 13 (Фиг. 3), которые во время сплющивания капли расплавленного стекла формируют с другой стороны полосы поперечные бороздки 26 шириной 5-8 см и глубиной 8-10 мм (Фиг. 4б).The drop 23 of molten glass is flattened (Fig. 2) by counter-rotating rollers 9, 12 mounted on the support frame 8, drawing the glass into the space between the rollers, in the gap between which a strip 13-18 cm wide is formed (the width depends on the diameter and weight of the drop). The lower parts of the rollers are immersed in water to a depth of 30-50 mm below the upper level 22 of cold water in the bath, which ensures their cooling during rotation. Roller 9 is equipped with annular ribs 10 (Fig. 3), which, during flattening of the drop of molten glass, form longitudinal grooves (depressions) 25 in the strip 24 with a width of 5-8 mm and a depth of 5-6 mm (Fig. 4a). And the roller 12 is provided with longitudinal ribs 13 (Fig. 3), which, during the flattening of the drop of molten glass, form transverse grooves 26 on the other side of the strip, 5-8 cm wide and 8-10 mm deep (Fig. 4b).

Наличие у валков 9, 12 частотно регулируемых приводов 11, 14 позволяет регулировать их скорость вращения (16-20 оборотов в минуту у первого валка и 20-24 оборота в минуту у второго валка), которая подбирается опытным путем и зависит от массы капли, а также от температуры и вязкости расплавленного стекла. Например, при скорости вращения 20 оборотов в минуту (один оборот 3 секунды) любая точка на цилиндрической поверхности первого валка проходит за 3 секунды путь равный длине ее окружности равной 3,14×48 см=150,7 см (48 см - диаметр валков). При длине расплющенной полосы равной 85 см вся капля при учете захвата продольными ребрами второго валка ее поверхности должна пройти между валками за меньшее время, равное 3 с:(150,7:85) = 1,77 секунд, и соответствующее 0,56 оборота. Практически же с учетом вязкости расплавленного стекла формирование из шарообразной формы капли расплющенной полосы стекла происходит за 1-1,5 оборота валков или за 3-4,5 с. Учитывая при этом то, что при средней производительности стекловаренной печи для выпуска стеклянных изоляторов мощностью 45 т в сутки и массе капли равной 7 кг время между падениями смежных капель составляет около 11 секунд, за этот промежуток успевает расплющиться капля и за оставшиеся 7,5-8 с до падения очередной капли валок осуществляет около двух с половиной оборотов без стекла, а это позволяет ему охладиться.The presence of frequency-controlled drives 11, 14 at the rollers 9, 12 allows to regulate their rotation speed (16-20 revolutions per minute at the first roller and 20-24 revolutions per minute at the second roller), which is selected empirically and depends on the droplet mass, as well as on the temperature and viscosity of the molten glass. For example, at a rotation speed of 20 revolutions per minute (one revolution is 3 seconds), any point on the cylindrical surface of the first roller passes in 3 seconds a path equal to the length of its circumference equal to 3.14 × 48 cm = 150.7 cm (48 cm is the diameter of the rollers). With a length of the flattened strip equal to 85 cm, the entire drop, taking into account the capture of its surface by the longitudinal ribs of the second roller, should pass between the rollers in less time, equal to 3 s: (150.7: 85) = 1.77 seconds, and the corresponding 0.56 revolutions. In practice, taking into account the viscosity of molten glass, the formation of a flattened strip of glass from a spherical drop occurs in 1-1.5 turns of the rollers or in 3-4.5 seconds. Taking into account that with the average productivity of a glass-melting furnace for the production of glass insulators with a capacity of 45 tons per day and a drop weight of 7 kg, the time between the falls of adjacent drops is about 11 seconds, during this interval the drop has time to flatten and in the remaining 7.5-8 seconds before the fall of the next drop the roller makes about two and a half turns without glass, and this allows it to cool.

При скорости вращения первого валка 16 оборотов в минуту (один оборот за 3,75 секунды) любая точка на цилиндрической поверхности первого валка проходит за 3,75 секунды путь равный длине ее окружности равной 3,14×48 см=150,7 см (48 см-диаметр валков). При длине расплющенной полосы равной 85 см вся капля со стороны кольцевых ребер должна пройти между валками за меньшее время, равное 3,75 с:(150,7:85)=2,1 секунды, и также соответствующее 0,56 оборота. Практически же с учетом вязкости расплавленного стекла формирование из шарообразной формы капли расплющенной полосы стекла происходит за 1,2-1,7 оборота валков или за 4,5-6,4 с.At the rotation speed of the first roller of 16 revolutions per minute (one revolution in 3.75 seconds), any point on the cylindrical surface of the first roller passes in 3.75 seconds a path equal to the length of its circumference equal to 3.14 × 48 cm = 150.7 cm (48 cm is the diameter of the rollers). At the length of the flattened strip equal to 85 cm, the entire drop from the side of the annular ribs must pass between the rollers in less time, equal to 3.75 s: (150.7: 85) = 2.1 seconds, and also corresponding to 0.56 revolutions. In practice, taking into account the viscosity of the molten glass, the formation of a flattened strip of glass from a spherical drop occurs in 1.2-1.7 revolutions of the rollers or in 4.5-6.4 s.

То есть, сторона расплющенной полосы с продольными бороздками движется медленнее стороны с поперечными бороздками. Поэтому после формирования толщины полосы в зазоре между валками происходит загиб полосы стекла в сторону натяжной станции 4 скребкового конвейера. Этому загибу способствует и направление движения скребков 7, закрепленных на верхних ветвях пластинчатых цепей 5, 6. А так как нижняя поверхность загнутой полосы имеет поперечные бороздки, параллельные скребкам, при движении скребков по верхним поддонам в сторону натяжной станции происходит захват полосы стекла и частичный отрыв от нее отдельных фрагментов, которые более эффективно гранулируются.That is, the side of the flattened strip with longitudinal grooves moves slower than the side with transverse grooves. Therefore, after the formation of the strip thickness in the gap between the rollers, the glass strip bends towards the tension station 4 of the scraper conveyor. This bending is also facilitated by the direction of movement of the scrapers 7, fixed on the upper branches of the plate chains 5, 6. And since the lower surface of the bent strip has transverse grooves parallel to the scrapers, when the scrapers move along the upper pallets towards the tension station, the glass strip is captured and individual fragments are partially torn off from it, which are granulated more effectively.

В некоторых случаях, когда капля расплавленного стекла имеет меньшую (чем 7 кг) массу и более высокую температуру, скорость вращения первого и второго валков может быть одинаковой.In some cases, when the drop of molten glass has a smaller (less than 7 kg) mass and a higher temperature, the rotation speed of the first and second rollers can be the same.

Таким образом, при формировании продольных и поперечных бороздок (углублений) на обеих полосах стекла во время сплющивания расплавленной капли стекломассы процесс ее диспергирования происходит более эффективно. А регулирование скорости валков, осуществляющих сплющивание, позволяет подбирать оптимальные режимы процесса гранулирования при разной массе капель и разной вязкости расплавленной стекломассы.Thus, when forming longitudinal and transverse grooves (depressions) on both strips of glass during flattening of the molten drop of glass mass, the process of its dispersion occurs more effectively. And regulation of the speed of the rollers performing flattening allows selecting the optimal modes of the granulation process with different masses of drops and different viscosity of the molten glass mass.

Источники информации, на которые следует обратить внимание при экспертизе:Sources of information that should be taken into account during the examination:

1. В.В. Ефременков. Патент РФ на изобретение №2682815. Вибрационный гранулятор стекломассы. Опубл. 21.03.2019. Бюл. №9.1. V.V. Efremenkov. Russian Federation Patent for Invention No. 2682815. Vibrating Glass Granulator. Published 21.03.2019. Bulletin No. 9.

2. В.В. Ефременков, В.А. Медведев. Технологические аспекты использования вибрационных грануляторов стекломассы в производстве стеклянной тары. Glass Russia. 2018. №3. С. 56-60.2. V.V. Efremenkov, V.A. Medvedev. Technological aspects of using vibratory granulators of glass mass in the production of glass containers. Glass Russia. 2018. No. 3. P. 56-60.

3. В.М. Высоцкий. Патент РФ на полезную модель №122589. Гранулятор. Опубл. 10.12.2012.. Бюл. №34.3. V. M. Vysotsky. Russian Federation Patent for Utility Model No. 122589. Granulator. Published 10.12.2012. Bulletin No. 34.

4. В.В. Ефременков. Технологические аспекты использования грануляторов стекломассы в производстве различных изделий из стекла. Стекло и керамика. 2021. №2. С. 50-56.4. V.V. Efremenkov. Technological aspects of using glass granulators in the production of various glass products. Glass and ceramics. 2021. No. 2. P. 50-56.

Claims

A molten glass granulator consisting of a scraper conveyor equipped with an electric drive and a tension station and immersed in a bath with cold water, made with the possibility of thermal grinding of glass to granules of 3-8 mm in size, wherein the scraper conveyor scrapers, made with the possibility of moving the glass granules along the bottom of the bath to the unloading zone, are attached to two parallel traction plate chains made with the possibility of moving along guides located inside the body of the bath, above which, using a support frame, two rollers with a diameter of 480-490 mm are installed under the outlet of a rotary loading chute for dumping a drop of molten glass, made with the possibility of counter rotation, wherein at the level of the axes of rotation of the rollers between their cylindrical surfaces there is a gap of 20-25 mm, characterized in that the upper edges of the scrapers in the zone of passage of the return branches of the traction plate chains under the rollers are in water at a depth of 60-70 mm from its the upper level in a bath in which the lower parts of the rollers, equipped with frequency-controlled electric drives, are immersed in water by 30-50 mm, wherein the first roller, facing the tension station of the scraper conveyor, is designed to rotate at an angular velocity of 16-20 revolutions per minute and has on its cylindrical surface annular ribs of 5-6 mm in height and 5-8 mm in width, located at a distance of 40-50 mm from each other, and the second roller, facing the electric drive of the scraper conveyor, is designed to rotate at an angular velocity of 20-24 mm revolutions per minute and has on its cylindrical surface rectilinear longitudinal ribs of 8-10 mm in height and 5-8 mm in width, located at a distance of 40-50 mm from each other, located perpendicular to the end surfaces of the roller.