Термопары для канала питателя
Как известно, питатель стекловаренной печи это – теплоизолированный огнеупорный желоб со встроенной системой охлаждения и обогрева.
В зависимости от вида стеклянных изделий, питатели могут подавать стекломассу в виде порций или капель равной массы через равные промежутки времени. Рассмотрим типичный питатель современного стеклотарного производства. Здесь наибольшее распространение получили капельные питатели. Питатели бывают с газовым, жидкостным, электрическим и комбинированным подогревом. По числу подаваемых за один цикл капель, различают одно-, двух-, трех- и четырехкапельные питатели. Длина питателей зависит от съема стекломассы (2,5—8 м). Канал питателя состоит из зон охлаждения и кондиционирования (выравнивания) с чашей.
В чаше питателя рекомендуется лишь небольшой (25—30°С) подогрев стекломассы до рабочей температуры, дабы избежать пороков, связанных с вторичным подогревом. При незначительном расходе стекломассы, её температура почти не изменяется.
Для получения высокого качества конечного продукта, при движении по каналу и в чаше питателя, температура стекломассы должна быть максимально однородной. Это может достигаться путем комбинации подогрева и теплоизоляции канала и чаши. Особенно сложно достичь температурной однородности стекломассы, окрашенной оксидами железа, которая обладает низкой теплопрозрачностью. С другой стороны, неплохую теплопрозрачность демонстрирует стекло, окрашенное оксидами хрома. Внедрение такой технологии вместо окрашивания оксидами железа, заметно улучшает процесс формования. Для повышения качества продукта, должны повышаются требования и к однородности стекломассы в питателе, для этого ее усредняют с помощью перемешивающих устройств и дополнительного электроподогрева (ДЭП).
Когда капля имеет неоднородную температуру, из нее невозможно получить изделие с хорошим распределением стекла. «Стандартный» брак в этом случае - продутость и залив. Значительное количество брака получается и при отклонении от оптимальной температуры капли. Перегретая капля слишком вытянута и при падении в черновую форму, образует складки, что неблагоприятно отражается на формовании. К тому же, формы, принимая слишком горячие капли, перегреваются и в результате, скорость работы автоматов приходится уменьшать. Кроме того, стеклоформующие машины выдают дополнительное количество брака из-за прилипания стекла к форме, деформаций изделий и т. д. Пагубно влияет на работу стеклоформующих машин и холодная капля. На поверхности изделий появляется кованость, увеличивается количество посечек и прочие неприятности.
Особое значение для формования изделий, особенно выдувных, имеет форма капли, которая регулируется в достаточно широких пределах, но опять же, при условии максимальной температурной однородности стекломассы.
Создание стеклоформующих автоматов высокой производительности и тенденция к уменьшению массы изделий предъявляют к питателям повышенные технические требования.
Для получения двух и трех капель стекломассы за один цикл работы питателя и для их одновременной подачи в заданный момент времени в формы автомата, необходим строгий технологический режим. Для его поддержания используются термопары, которые измеряют температуру непосредственно в расплаве стекломассы. Для решения такой задачи, погружаемая часть термопары изготавливается из благородных металлов, которые смогут длительное время находится без повреждений в агрессивной среде при температурах, достигающих 1400°С.
Это может быть металлическая гильза или платиновое напыление на керамическую трубку выполненной из особо чистого оксида алюминия.
Для традиционных составов силикатного и боросиликатного стекла, правильно сконструированные и правильно установленные термопары, работающие непосредственно в стекломассе, показывают неплохую стабильность и долговечность. Всё силикатное (кроме, пожалуй, коричневого) стекло для бутылок, а также для стекловолокна представляет лишь условную опасность для защищённого датчика. Но это не относится к свинцовому или матовому стеклу, а также к стеклу с высоким содержанием мышьяка или к другому, специальному стеклу с экзотическими добавками. Ожидаемый срок службы термопар в стекле со свинцом зависит от его процентного содержания. Например, для 24% Pb2O это обычно 3-6 месяцев, но бывает и дольше. Если стекло было осветлено и SO2, CO и CO2 были десорбированы, стекломасса вновь начинает вести себя вполне нейтрально по отношению к благородным металлам.
Галогены тоже достаточно легко взаимодействуют с платиной и родием. Матовое стекло с фтористыми компонентами в качестве красителя, быстро разрушает погружаемые в расплав термопары. Даже стекло с относительно низким содержанием фтора имеет привычку слегка подъедать металл. Поэтому, срок службы термопар следует всякий раз пересматривать для каждого конкретного случая и с учётом актуального состава стекломассы, а самое главное, имеющегося опыта.
Плоская посуда и тому подобные изделия, для которых требуются добавки мышьяка или лития в качестве осветляющих веществ, тоже не дружат с металлами, несмотря на низкие концентрации.
В последние годы была неплохо исследована совместимость коричневого стекла с благородными металлами. При высоких температурах, родий неспешно реагирует с серой, входящей в состав красителей, превращаясь в сульфиды RhS, RhS2, Rh2S5, которые, в свою очередь, уже не так плохо растворяются в расплаве стекломассы. Порой, и на аффинаж уже ничего не остаётся…
Использование дисперсно-упрочнённой платины (Pt-DPH) полностью исключает такой сценарий, и для всего коричневого стекла в термопарах, в качестве защитных наконечников, всегда должна применяться DPH платина. Модифицированная кристаллическая структура Pt-DPH неплохо противостоит коррозийным процессам даже при экстремальных температурах.
Окрашивание стекломассы в канале питателя.
В удлиненных питателях специальной конструкции можно окрашивать уже сваренную стекломассу с периодической сменой цвета. Кроме, собственно, красящего компонента, здесь требуется ещё и система перемешивания, причем качество окрашивания решающим образом зависит от интенсивности и равномерности её работы.
Система перемешивания стекломассы должна удовлетворять, как минимум, двум условиям: во-первых, распределять частицы красителя для увеличения площади контакта, во-вторых, усреднять скорость потока стекломассы по сечению канала и в целом, замедлять его для увеличения продолжительности реакции.
В усовершенствованной системе управления, температура секции усреднения измеряется и, при необходимости, корректируется, при помощи трёхуровневых термопар. Такие термопары имеют три точки замера, расположенные, как правило, на расстоянии 25мм от дна канала – нижний спай, на середине высоты слоя стекломассы – средний спай, и на 25мм под поверхностью стекла – верхний спай. В канале формируется так называемая температурная матрица. Термопары снимают показания в девяти точках: одна тройка расположена в центре, две – по бокам, на расстоянии одной трети ширины канала от средней линии. Термопары должны быть установлены как можно ближе к фидеру, но не напротив горелок, чтобы исключить прямое воздействие пламени. Специальный софт регистрирует все показания термопар, и выводит на экран монитора красивую картинку. Он также рассчитывает и непрерывно записывает эффективное значение термической неоднородности. Каскадное управление особенно полезно для управления каналами питателей, которые должны работать в широком диапазоне температур и съемов стекломассы, при частой смене изделий или если имеется иная производственная необходимость поддерживать исключительно высокую термическую однородность стекла.
Таким образом, температурная однородность стекломассы в канале питателя напрямую влияет на результат деятельности всего завода, причем на качестве продукции сказывается не только конструкция канала, но и работа системы управления в целом. И далеко не последняя роль в этом деле отводится термопарам, от точности и надёжности которых зависит многое, если не всё.
