Высокотемпературная печь для вытяжки стекловолокна Советский патент 1988 года по МПК C03B37/09 C03B5/27 

1

Изс Орстеиие относится к химичрс- кон технплогии и м(5жет найти применние при и:и отовлении оптичсског о волокна из тугоплапких материалов, например из кпарцопого стекла.

Целью изобретения является повышение стабильности параметров волокн за счет поддержания рабочей температуры с точностью ± , а также повышение надежности печи за счет повышения срока службы нагревателя.

На фиг. 1 представлена печь для вытяжки стекловолокна, общий вид; на фиг. 2 - нагреватель, продольный разрез.

Высокотемпературная печь для вытяжки стекловолокна состоит из корпуса 1, нагревателя 2, тепловых экранов 3-5, слоя теплоизоляции 6, систем подачи инертного газа 7, системы охлаждения 8, крышки 9, токоподводяшего электрода 10, фланца 11, ирисовой диафрагъты 12.

Нагреватель 2 состоит из трубки 13 (основа нагревателя),, токоподво дов 1 i, токоподводящего слоя 15, центральная часть трубки 13, расположенная между токоподводами 14, служит телом накала.

Сборку такого ишт Снателя производят следуюац1М образом. На трубку 13 из стеклоуглерода с требуемой длиной, диаметром и толщиной стенки надевают графитовые токоподводы 14 рассчитанного диаметра из материала с коэффициентом термического расширения, равным (бликим) стеклоуглеродпому„ После этого нагреватель готов к работе, однако во избежание искрения и связанных с этим бросков тока, вызывающих нестабильность температурного режима и усиление коррозии материала, препочтительно улучшить электрический контакт между токоподводами и ТЕЛОМ накала за счет токоподводящего слоя 15. В этом случае стабильность режима работы сохраняется после пропеде ния большого числа термических циклов .

Корпус печи 1 (фиг. 1) диаметром 200 мм выполнен из листовой нержавеющей стали толп(иной 2 мм с водяной рубашкой - системой охлаждения Высота корпуса 160 мм. Крьш1ки 9, включая систему охлаждения 8, имеют высоту 20 мм. Нагреватель 2 общей длиной 200 мм выполнен из стекло

.

349184

угл( родно11 пфуГжи с ли;1ме 1ром 24 мм и толщиной стенки 2 мм, на которую при пом( токоподводящего слоя 15 (- плотно посажены заподпицо с торцами трубки 13 два токоподпода 14 из графита марки ЭГ-0. Длина верхнего токоподвода равна 115 мм, нижнего - 70 мм. Диаметр обоих токоподводов

10 50 мм. Питание печи производится

через медн1.1е токопроводяшие электроды 10. Токоподводы 14 закреплены в крышках 9 скользящей посадкой для отслеживания изменения размеров на15 гревателя 2 с температурой. Верхнее и нижнее отверстия нагревателя соединены с фланцами 11, в которые подается аргон. Фланцы 11 перекрыты ирисов1)1ми диафрагмами 12 для умень20 шения расхода аргона и подсоса воздуха внутрь печи. Система теплоизоляции состоит из трех тепловых экранов 3-5, выполненн1)ГХ в виде цилиндров из стеклоуглерода СУ-2500 с

25 диаметром 70, 85 и 100 Mf-, толщиной стенки 2 мм и высотой 160 мм, а также слоя графитового войлока марки ВИИ-66750 - слой теплоизоляц}ти 6. Boi uTOK уложен в корпус кольцами,

30 Контроль температуры в горячей зоне осуществляется при помощи пирометра.

Расход воды на охлаждение печи, в рабочем режиме составляет 10 л/мин, аргона - 0,8 л/мин. Мощность,, по35 требляемая печью для достижения температуры 2400 С, равна 6 кВт (напряжение 8 В, ток 750 А). .

Печь работает следующим образом. Внутрь печи вводят Н1сжний конец

/Ю заготовки. Включают продувку аргоном, раскрывая максимально 1грисовые диафрагмы и подают охлаждающую воду в кожух печи. После 15-минуткой продувки уменьшают поток аргона, при45 кры}5ают дифрагмы до минимального зазора и включают электропитание. По достижении регламентированной тем- ттературы включают механизм подачи заготовки и после падения грузика

jjQ и закрепления волокна в механизме вытяжки включают автоматику управления процессом.

Использование в качестве материала нагревателя стеклоуглерода увели55 чивает надежность, т.е. вероятность безотказной работы печи в течение процесса вытяжки. Стеклоуглерод - цлотный аморфньд1, практически без- пористый (пористость 1-2%) в срав

нении с I pnibiiTOM м;ггерпп,ч с гп,1соким модулем упругости, Электропронод- ность его меньше, чем у грлфитл. В условиях работы печи указанный нагреватель намного более коррозионно .

стоек, чем графитов()1Й, ибо не 1тмеет преимущественных направлений для разрушения. При одинаковых режт1мах работы предложенная печь г-;1ботает без замены нагревателя примерно в 2,5-3,0 раза дольше, чем известная ,

Введение встеклоуглерод 5 - 510 мас,% алюминия приводит к cyщecтвeннo fy улучшению электротермических параметров материала. Кроме того, на 25-30% увеличивается Теплопроводность, что повышает жизнеспособность нагревателя за счет снижения местных перегревов и связанных с этим прогаров стеклоугле- рода, а также увеличивается стойкость материала к окислению, что повышает жизнеспособность нагревателя, снижая одновременно загрязнение поверхности волокна продуктами обгорания нагревателя.

Пределы содержания добавки Al выбраны, исходя из следуюгдих экспериментально установленных фактов. При содержании Al , меньших ,% фазовый переход в рабочей области температур не подавляется, теплопроводность и стойкость материала к окислению практически не отличаются от соответствующих характеристик известного стеклоуглерода. При содержании А1 мас,% область фазового перехода и температурной нестабильности сдвигается за пределы интервала рабочих температур (2500°С) и дальнейшее легирование не дает существенного изменения свойства матеч 1 8 /,

риплл, затрудняя ОЩИМЧ РМРННО его изГ СТОВЛОНИО .

Таким образом, испольтонание изобретения обеспечирпрт, по срарнению с изнестньгм техническим решением, более высокую стабильность параметров полокна и надежность печи, т.е, ее способность долговременно выполнять свои

0 функции. Последнее снижает количество отказов печи, уменьшает отходы и брак волокна, связанш.п с остановками печи ia смену вьтедшего из строя нагревателя. Возрастает производи15 тельность труда операторов, возможно вытягивание из крупных заготовок волокна с моитажггой длиной до нескольких десятков километров. Печь, согласно изобретению, более эконо0 мична, она потребляет меньше электроэнергии за счет большего сопротивления стеклоуглерода, ее нагреватель более коррозионностоек и механически прочен,

2Е

Формула изобретения

Высокотемпературная печь для вытяжки стекловолокна, включающая на0 греватель в виде полого тела вращения, выполненного из двух усеченных конусов, обращенных друг к другу вершинами с расположенной между ними ци- линдр1тческой частью, и два токоподво-

Tg дящтс электрода, присоединенных к торцам нагревателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности параметров волокна за счет поддержания рабочей темпера0 туры с точностью +1 - 2 С, а также повышения надежности печи за счет повышения срока службы нагревателя, по крайней мере цилиндрическая часть нагревателя выполнена из стеклоуглец рода, содержащего -5 10 мас.Х алюминия.

Изобретение относится к химической технологии и может найти применение при изготовлении оптического волокна из тугоплавких материалов, например кварцевого стекла. Изобретение направлено на повышение стабильности параметров волокна за счет поддержания рабочей температуры с точностью +11 - 2 С, а также повышение надежности печи за счет повышения срока, службы нагревателя. Высокотемпературная печь для вытяжки стекловолокна содержит нагреватель 2, предетавлякяций собой полое тело вращения, выполненное в виде двух усеченных конусов, обращенных друг к другу вершинами с расположенной между ними цилиндрической частью, и два токоподводящих электрода, присоединенных к торцам нагревателя, по крайней мере цилиндрическая часть нагревателя выполнена из стеклоугле- рода, содержащего - .% алюминия. 2 ил. О) со 4; о сх

7

X j. X X X X or

« yyy к ЛЛЛ л i( к «7i Д « л л Y Л

УХХХУУХ X ЛД«« Jt

р/7г. 2

Составитель Н. Ильиных Редактор Е. Зубиетова Техред Л.Сердюкова Корректор О. Кравцова

Заказ 3388Тираж 425

ВИШ1ПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. kib

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное