В отличие от гранулирования отходов стекла, образующихся на так называемых «горячих» концах в производствах стеклянной тары и различных видов сортовой посуды, аналогичное термическое диспергирование расплавленной стекломассы при изготовлении стеклянных изоляторов имеет свои особенности, связанные с повышенной массой капель стекла.
Масса таких капель, подаваемых из канала питателя ванной печи в автоматический пресс для формования стеклянных деталей изоляторов, зависит от марки изготавливаемых изделий и может варьироваться от 4,5 до 8,0 кг. Причем, если в процессе изготовления изоляторов необходимо проведение ремонтно-профилактических работ или осуществляется смена ассортимента выпускаемой продукции, капли горячей стекломассы с помощью поворотного лотка перенаправляются от пресса в гранулятор, обычно имеющий форму скребкового или сетчатого конвейера, погруженного в ванну с холодной водой. Однако термическое диспергирование подобных порций расплавленного стекла в известных конструкциях гранулирующих аппаратов, применяемых в большинстве линий рециклинга на изоляторных заводах России и других республик бывшего Советского Союза, не всегда производится эффективно. В скребковых двухцепных грануляторах, например, снижение эффективности работы обусловлено попаданием крупных порций стекломассы в углы, находящиеся между днищем и боковыми стенками ванны, что в свою очередь приводит к возможным заклиниваниям и неравномерному растяжению тяговых пластинчатых цепей. А в механизмах с одной тяговой цепью вильчатого типа указанные нештатные ситуации способствуют нежелательному изгибу скребковых элементов, которые в процессе эксплуатации постепенно приобретают форму в виде «елочки». При этом замена цепных скребковых конвейеров на металлическую транспортирующую сетку, скользящую по наклонной поверхности металлического поддона, частично находящегося в воде (такие грануляторы используются на ряде предприятий по изготовлению стеклянных изоляторов), исключает ситуации с заклиниванием. Но из-за небольшой длины и малого объема ванны в данных аппаратах капли расплавленной стекломассы за короткое время своего нахождения в воде не успевают разрушиться до частиц размером 5 – 8мм. Они лишь приобретают пузырчатую поверхность (Рис. 1) с внутренним желто-красным свечением, характерным для температуры стекла 600 - 700°С. Очевидно, что дальнейшее транспортирование таких капель горячего стекла может привести к прогоранию и выходу из строя резинотканевых лент последующих ленточных конвейеров и элеваторов и вызвать нарушения в работе других механизмов линий рециклинга обратного стеклобоя.
Устранению отмеченных недостатков в работе скребковых грануляторов, применяемых в производстве стеклянных изоляторов, способствует использование двухвалковых механизмов, которые для повышения эффективности гранулирования утилизируемых отходов предварительно сплющивают крупные капли стекломассы, имеющие шарообразную или яйцевидную форму, до лент толщиной 20 – 40мм. Простой арифметический расчет с использованием формул объема и площади поверхности шара, а также удельной плотности стекла показывает, что при массе капли 7кг ее диаметр равен 18см. Если данную каплю сплющить с помощью встречно вращающихся валков, установленных с зазором 20 – 25мм, то она превратится в полосу шириной 18 см и длиной 67 – 85см. Площадь поверхности такой полосы с учетом ее соответствующей толщины будет составлять 2800 – 3400 см², что в 2,75 – 3,3 раза больше площади поверхности шарообразной капли, равной 1017 см².
Увеличение в несколько раз площади поверхности сплющенной капли способствует при этом улучшению теплообмена между горячим стеклом и холодной водой и значительно интенсифицирует процесс его термического измельчения. В связи с этим установка перед грануляторами таких механизмов, которые в аналогичных условиях эксплуатируются практически на всех линиях западноевропейского и китайского (Рис. 2) производства, становится актуальной и для российских изоляторных заводов. Поэтому, учитывая потребность отрасли в подобных двухвалковых устройствах, в ООО «Стромизмеритель», разработана конструкторская документация и освоен выпуск данного оборудования (Рис. 3, 4, 5), поставляемого заказчикам как в составе цепных скребковых грануляторов, так и в качестве отдельных технологических единиц. Первый образец такого двухвалкового устройства был изготовлен при выполнении в 2024 г. работ по реконструкции двух предприятий ЮМЭК (Рис. 6) и «Завод стеклянных изоляторов» (обе компании входят в состав производственного объединения «ФОРЭНЕРГО»), находящихся в Южноуральске Челябинской области.
|
|
Разработанное нижегородскими специалистами устройство механического сплющивания капель стекломассы содержит два встречно вращающихся подпружиненных валка 1, 2 (Рис. 7 а, б), установленных на П-образную раму 3, и располагается между выходом поворотного лотка 4 сброса капли 5 и ванной 6 гранулятора (на рисунке показан его фрагмент со стороны натяжной станции 7). В ванне ниже уровня 8 воды по направляющим двигаются пластинчатые цепи 9, 10, оборудованные скребками 11, которые в двух направлениях перемещают измельченные стеклянные гранулы 12 по верхним и нижним поддонам 13, 14 гранулятора. Между валками 1, 2, снабженными электроприводами 15, 16 с частотными преобразователями, предусмотрен регулируемый зазор 17 шириной 20 – 40мм, предназначенный для формования из шарообразной капли 5 стеклянной полосы 18. Стабильность процесса такого формования, зависящего как от массы гранулируемой порции стекла, так и от производительности линии, обеспечивается подбором оптимальных скоростей вращения валков и наличием на цилиндрической поверхности одного из них продольных ребер 19 высотой 8 – 10мм, способствующих лучшему захвату и затягиванию расплавленной стекломассы в зазор. Кроме того, во время прохождения стекломассы через зазор со стороны ее контакта с продольными ребрами в стеклянной полосе образуются поперечные бороздки, по которым в процессе термического удара, вызванного воздействием холодной воды на горячее стекло, возникают первичные линии разлома, благоприятствующие дальнейшему гранулированию. Требуемое же при этом охлаждение не только стекла, но и валков, нагревающихся во время сброса и сплющивания капель, обеспечивается тем, что их вращающиеся цилиндрические поверхности частично погружены в ванну и своей нижней частью находятся в воде на 30 – 50мм выше верхних кромок скребков, перемещающих измельченное стекло по второму уровню гранулятора.
|
|
Дополнительному повышению эффективности процесса гранулирования тяжелых стеклянных капель может способствовать и замена валка 1 с гладкой цилиндрической поверхностью на соответствующий механизм с поверхностью, снабженной кольцевыми ребрами 20, расположенными так же, как и продольные ребра на валке 2 с шагом 40 – 50мм. Кольцевые ребра при этом выдавливают на полосе сплющиваемой стекломассы продольные бороздки, формирующие совместно с поперечными углублениями на другой стороне полосы некое подобие «вафельной» структуры, разрушающейся в воде еще быстрее. Также легче обеспечивается гранулирование, если полосу горячего стекла, образующуюся в процессе сплющивания капли, изгибать по ходу движения скребков 11 в сторону к натяжной станции 7. Скребки в этом случае способствуют растяжению полосы в местах нахождения на ней поперечных углублений и, следовательно, приводят к дополнительному уменьшению ее толщины, а необходимый для этого изгиб полосы стекла в заданном направлении обеспечивается за счет разной скорости валков 1, 2. Уменьшение скорости вращения валка 1 по отношению к аналогичному параметру валка 2 (соотношение скоростей подбирается опытным путем) приводит к тому, что линейная скорость перемещения поверхности полосы стекла, контактирующей с продольными ребрами, становится выше линейной скорости перемещения поверхности полосы, находящейся с противоположной стороны. Разное значение данных параметров, которые варьируются в пределах от 16 до 24 оборотов в минуту, и обеспечивает искривление сформованной полосы стекла, выходящей из зазора между встречно вращающимися валками.
В заключение следует отметить следующее: разработанное в ООО «Стромизмеритель» двухвалковое устройство сплющивания капель стекломассы, имеющих сравнительно большую массу, может использоваться не только в производстве изоляторов, но и при изготовлении некоторых видов стеклянной тары, включая бутылки для игристых вин емкостью 0,75 – 1,5л, банки для консервирования овощей и фруктов и пр.
Ефременков В.В., заместитель генерального директора ООО «Стромизмеритель»