Этапы развития стекловаренных печей

1.ВВЕДЕНИЕ.

 Этапы развития стекловаренных печей.

Невозможно представить жизнь современного человека без стеклянной посуды, стеклянных окон и зеркал, фотоаппаратов, телекамер, микроскопов, телескопов, световолоконных линий связи и многих других оптических систем и приборов. 
Как человечество создавало великое чудо, которое мы называем стеклом?

Вулканическое стекло (его называют обсидиан) –стекло, выплеснутое когда-то вулканом вместе с лавой и затем застывшее на поверхности земли. Обсидиан находят редко, и из него можно было бы сделать очень немного полезных вещей. У этого стекла некрасивый, черный или серый, цвет, к тому же оно плохо поддается обработке. Поэтому нам и приходится приготовлять искусственное стекло. 
Чтобы сделать стекло, человек соорудил как бы маленький вулкан — стекловаренную печь. 
        Первую стекловаренную печь построили, как мы уже знаем, римляне. Те поколения римлян, которые в ней варили стекло, давно исчезли. Само римское государство в VI веке перестало существовать. На его месте возникли новые государства. Проходили века и века. А римская печь пережила всё это. В печах того же самого устройства продолжали варить стекло вплоть до XVIII века. Она была небольшой, очень низкой, отапливалась дровами, а дымовой трубы не имела. Дым выходил через рабочие окна, то есть через те отверстия, из которых рабочие вынимали стекло. Кроме того, дым пробивался и через щели между кирпичами, шел в помещение, где рабочие выдували посуду. 
        Был и другой недостаток у тогдашней печи: пламя слишком быстро ее покидало. Пламя успевало отдать ей лишь очень малую долю своего тепла — около одной тридцатой. Это значит: из тридцати поленьев, брошенных в печь, двадцать девять сгорали как бы без всякой пользы; они нагревали воздух над заводом, а не стекло. Из-за этого приходилось стекло варить в два приема, как это делали еще египтяне. 
        Варили стекло по-прежнему в горшках. Горшки после нескольких варок портились, прогорали. Приходилось вытаскивать из горящей печи старые горшки и ставить на их место новые.
     Горшки сменяли, не погасив печи. Вот как это происходило. Рабочий натягивал на себя костюм из толстой свиной кожи, а голову закрывал глухим шлемом с маленькими отверстиями для глаз. На руки он надевал трехслойные кожаные рукавицы. Он толкал крюком новый, уже раскаленный горшок прямо в бушующее море огня. Языки пламени выбрасывались навстречу из печи, жадно облизывали фигуру человека. От его одежды валил клубами пар. Дышать было нечем. Как можно скорее надо было установить горячий горшок, поставить его совершенно точно перед тем отверстием печи, из которого будут брать стекло... 
Они мучились, обжигались, работая у раскаленных печей, и создавали прекрасные вещи: в горячее стекло вдували они не только воздух из своих легких, — в хрупкое стекло вкладывали они свою душу, свое стремление к красоте.

Стекольным заводам нужно было много дров, дров, хороших, жарких пород — березы, сосны, бука. Поэтому такой завод обычно строили в самой гуще леса, чтобы дрова были под рукой. Но проходил год, два, и лес как будто отодвигался от завода: опушка леса уходила всё дальше и дальше, по мере того как вырубались деревья. И тогда завод пускался в погоню за лесом. Делалось это очень просто: сарай и печь разбирались; всё, что могло еще служить, перевозилось на новое место. Его выбирали опять в глубине леса; здесь за неделю заводик вырастал заново. 
       Но так можно было поступать только в лесистых странах. Да и там стеклоделие грозило со временем истребить все леса. 
      Первыми забеспокоились английские кораблестроители: им нужен был хороший лес на мачты, на корпуса судов, на всю их отделку. Мебельным мастерам также требовалась хорошая древесина. А ее с каждым годом оставалось всё меньше и меньше. Стеклоделие не только мешало другим ремеслам, но грозило вскоре уничтожить и само себя: когда весь лес будет истреблен, стекловаренные печи неизбежно погаснут, не будет больше стекла... 
      Английское правительство решило запретить стеклоделам топить их печи дровами, — было приказано перейти на уголь; углем Англия богата. Такой строгий закон был издан в 1615 году. 
Однако издать закон было гораздо легче, чем заставить печи работать на угле. Чего только не делали стекловары, чтобы заставить уголь гореть! Они дробили его на мелкие кусочки, разогревали их в пламени костра, прежде чем бросить в печь, поливали уголь керосином, маслом, даже спиртом. Ничто не помогало. Углю не хватало воздуха для горения. 
    Надо было, очевидно, целиком переделать печь для того, чтобы получить сильную тягу, заставить уголь гореть жарким пламенем. Это и сделал английский стеклозаводчик Телуэлл. 
     Он устроил широкий подземный туннель; по нему мощной струей устремлялся воздух в топку, проходил через слой горящего угля и уносился вверх. Кроме того, Телуэлл окружил всю печь кожухом в шесть раз выше самой печи. Кожух суживался кверху.

Печь Телуэлла была пущена в 1618 году. Уголь горел в ней хорошо. Наконец-то была достигнута такая температура, что стекло можно было варить сразу, а не в два приема, как в старых печах, и варилось оно при этом гораздо быстрее.Английская стекловаренная печь пожирала очень много угля. И, понятно, многие изобретатели задумывались над тем, как бы ее усовершенствовать, сделать более экономичной. В продолжение двухсот лет это никому не удавалось. В самом деле, почему эта печь была невыгодной? 
Потому, что очень много угля вылетало в воздух в виде горячего дыма, нагретого до 900 градусов. Кроме того, пламя охлаждалось притекающим в печь наружным воздухом.

Холодный воздух притекал в печь всё время мощной струей, он отнимал у пламени его жар. Холодным, был не только воздух, но и уголь. Ему тоже нужно было сначала согреться для того, чтобы вспыхнуть. На это тоже уходило тепло. Уголь и воздух как бы обкрадывали печь, отнимали у нее часть тепла. А дым уносил с собою другую часть тепла и растрачивал его бесплодно. 
Как же избавить печь от всех этих недостатков? Эту трудную задачу разрешил Фридрих Сименс. 
Его мысль была гениально проста: в печь поступает холодный уголь и холодный воздух, а из печи выходит без всякой пользы горячий дым. Так поймаем же дым и заставим его отдать свое тепло углю и воздуху! 
      Для этого Сименс прежде всего решил превратить уголь в газ. Получать горючий газ из угля в то время уже умели. Во многих городах Германии уже работали газовые заводы и направляли газ по трубам в квартиры. 
     Сименс стал нагревать воздух и горючий газ теплом, отнятым от дыма. Для этого он построил специальные системы ходов для нагревания воздуха и газа, которые назвал регенераторами, то есть приспособлениями для возврата тепла. 
      Прошло пять тысяч лет с того дня, когда первый стеклодел изготовил первую стеклянную бусину, сплавив песок, известь и соду в глиняном горшке в огне печи. Отошла в прошлое пережившая многие века древняя римская печь. Ее сменили большие, мощные сооружения с газовым отоплением, с регенераторами, в которых работал полезный дым. В таких печах, дающих гораздо более высокие температуры, стекло варилось быстрее и лучше. Одно только осталось неизменным — горшки. Да, через пять тысяч лет после начала стеклоделия стекло варилось по-прежнему в глиняных горшках. 
         Горшки быстро разрушались, а изготовить их было дорого и сложно. Большие печи работали не на полную мощность, так как горшки можно было ставить только по краям, а вся средина печи пустовала: стеклодув не мог бы дотянуться сюда своей трубкой. Мастера больше стояли, чем работали, — так много времени занимала установка, разогрев и смена горшков. А стекла требовалось всё больше и больше. «Что же делать? — думали люди. — Неужели нельзя варить стекло как-нибудь иначе?» 
         Но прошли сотни лет, прежде чем упорная человеческая мысль и тут добилась успеха, — появились ванные печи, которые быстро вытеснили горшки почти из всех областей стеклоделия. 
    Сейчас горшковые печи применяются только для варки самого сложного и высококачественного из всех существующих стекол — оптического стекла да стекла, идущего для изготовления художественных изделий.
    За последние десятилетия придумано множество различных конструкций ванных печей. Есть печи большие и малые, круглые и прямоугольные; одни из них обогреваются газом, другие — электричеством. Но все они. объединены общей идеей: стекло в них варится на всем пространстве печи. Современные ванные печи могут работать без остановки по 3—4 года. 
     Современную стекловаренную печь изобрел не один какой-либо человек, а сотни, даже тысячи людей. Эту печь постепенно создавали и совершенствовали на протяжении многих веков. 
Стекловаренная печь — это памятник двухтысячелетнего человеческого труда, удивительной изобретательности, огромного упорства.

       Основные виды изделий из строительного стекла и их применение.

o        Листовое строительное и декоративное стекло:

а) Оконное и витринное неполированное (Остекление окон, дверей, витрин, фонарей верхнего света);

б) Витринное полированное (Остекление витрин, окон, дверей, изготовление зеркал, элементов мебели);

в) Узорчатое цветное и бесцветное, "Мороз" и "Метелица"( Остекление световых проемов в стенах и покрытиях, устройство внутренних перегородок, полупрозрачных экранов и светопропускающих ограждений);

г) Армированное цветное и бесцветное(Остекление проемов стен и фонарей верхнего света, устройство внутренних перегородок и ограждений балконов);

o        Листовое стекло со специальными свойствами:

а) Пропускающее ультрафиолетовые лучи (увиолевое)( Остекление оконных проемов школ, детских учреждений, строительных и оздоровительных сооружений);

б) Поглощающее ультрофиолетовые лучи(Остекление книгохранилищ, архивов, музеев, выставочных залов, библиотек и т.д.);

в) С полупрозрачными зеркальными покрытиями(Остекление исключающее просмотр помещений снаружи, остекление внутренних перегородок);

г) Теплопоглащающее, теплоотражающее(Остекление проемов зданий, требующих солнцезащиты);

д) Теплозащитное(Остекление зимой для снижения теплопотерь);

е) Теплопроводящее(Остекление помещений, не допускающих запотевания или образования конденсата на поверхности стекла, устройство электронагревательных стеклянных сооружений в северных районах или зданиях с повышенными гигиеническими требованиями);

ж) Укрепленное закаливанием или электрохимической обработкой(Остекление учебно-воспитательных, спортивных, зрелищных, торговых сооружений, устройство внутренних перегородок, стеклянных навесных ограждений);

o        Цветное и художественное стекло:

а) Витражное, окрашенное в массе, или накладное, окрашенное электрохимическим способом. Цветное  стекло "Мороз, "Метелица"( Изготовление художественных витражей, полупрозрачных экранов, декорирования стен, потолков, перегородок. Декоративное остекление прорезей, перегородок, экранов.);

б) Стеклянная мозаика, смальта(Внешняя и внутренняя отделка сооружений, изготовление художественных панно и картин);

o        Строительные изделия:

а) Стеклянные полые блоки (Заполнение световых проемов в стенах, перегородках, покрытиях. Крупноразмерные стекложелезнобетонные панели для стен и покрытий);

б) Стеклопакеты из обычного стекла и стекла со специальными свойствами(Заполнение световых проемов стен и покрытий. Интерьер гражданских и промышленных зданий);

г) Профильное стекло цветное и бесцветное, армированное и неармированное: коробчатое, швеллерное и ребристое(Сооружение стен неотапливаемых зданий, заполнение оконных проемов, устройство внутренних перегородок, фонарей верхнего света, козырьков, ограждений балконов, лоджий и т.п.);

Теплопроводность стекла при 20 °C – 0,89 Вт/(м•°С), термостойкость при толщине 2 мм – 95... 100 °C, 3 мм – 85... 91, 4 мм – 65... 83, 5 мм – 62... 80, 6 мм – 60... 78 °C.

Механические свойства строительного стекла: