Установка газопламенная для наплавления монолитных заготовок из кварцевого стекла Советский патент 1991 года по МПК C03B5/00 

Изобретение относится к производству кварцевого оптического стекла и может быть использовано при производстве монолитных заготовок кварцевого стекла в виде стержней, наплавляемых из кристаллической крупки кварца.

Целью изобретения является повышение производительности процесса и улучшение качества стекломассы.

Иа фиг. 1 представлена установка газопламенная для наплавления кварцевого стекла; на фиг. 2 - схема расположения горелки.

При указанном расположении горелки пятно расплавления перемещается по наплавляемой поверхности заготовки, вращаемой соосно с продольной осью рабочей камеры. Слой сырья, подаваемый в пятно расплавления с факелом горелки, расплавляется, сплавляется со стекломассой, выводится .

из пятна расплавления и моллируется вне его. Наплавление стекломассы происходит при монослойном распределении частиц сырья на поверхности наплавления, что обеспечивает повышение категории стекла по пузырности на / 2 класса.

Многослойное распределение крупки улучшает прилипание ее к поверхности стекла, что уменьшает унос последней из камеры с продуктами сгорания на /v/2-5%.

Торцовая стенка, выполненная в виде полусферы, концентрирует лучистую энергию на поверхности наплавления, что позволяет поддерживать на ней температуру моллирования со снижением энергоресурсов на лх2-4%.

Эти условия ойеспечиваются тем, что ось кварцеплавильной горелки располагается под таким углом к продоль-

о$ со

О ОЭ СП

Ной оси плавильной камеры,, при котором положение факела горелки близко к нормали к поверхности пятна расплав пения. Величина угла наклона оси горелки определяется из следующих условий (фиг. 2): наплавляемая поверхност стекломассы должна перемещаться относительно пятна расплавления так, чтобы край пятна все время касался про- дольной оси наплавляемой заготовки, этим обеспечивается увеличение площади расплавления сырья и проплавление центральной зоны наплавляемой заготов ки; вершина наплавленной стекломассы в зоне наплавления за счет сил поверхностного натяжения близка к сферической форме с радиусом сферы, примерно равным диаметру пятна расплавления.

Исходя из указанных условий угол наклона горелки определится из следующих равенств:

R Ј d

Sino6 d/2: R 0,5. рС 30°.

С-учетом колебаний размера пятна расплавления и радиуса сферы для реальной конструкции угол Об берется в пределах 25-35°.

При расположении горелки под углом менее 25 ° уменьшается площадь наплавления стекломассы и перегревается участок стекломассы, расположенный в центре поверхности нанлавления.

При расположении горелки под углом более 35° происходит недогрев цент- ральной зоны стекломассы с образованием в ней пузырей и несплавленных участков сырья и стекла.

Стенка рабочей камеры, в которой установлена горелка, выполняется так- же в виде полусферы с радиусом, равны радиусу внутренней поверхности плавильной зоны камеры, и центром сферы, расположенным на продольной оси рабочей камеры, что обеспечивает концент- рацию лучистой энергии на наплавляемой поверхности заготовки.

Установка состоит из горелки 1 кварцеплавильной с системами дозирования и подачи сырья 2 и газов 3, рабо- чей камеры 4 со сферической стенкой механизма 5 вращения иперемещения наплавляемой заготовки и узла 6 отвода Продуктов сгорания. Оптимальным выполнением установки является, когда го- релка 1 установлена под углом 30° к продольной оси рабочей камеры 4. Стенка камеры, в которой установлена горелка, выполнена в виде полусферы с центром сферы на продольной оси камеры 4. Радиус сферы равен радиусу внутренней поверхности плавильной зоны камеры.

Установка работает следующим образом.

В рабочую камеру 4 по ее оси вводится механизмом 5 затравка 7 в виде стержня или трубки из кварцевого стекла. Затравке придается вращение вокруг продольной оси, в горелку 1 от системы 3 подаются газы, зажигается пламя, затем через горелку 1 по оси факела от системы 2 подается сырье. Частицы сырья осаждаются на затравке в месте соприкосновения факела с затравкой и сплавляются в стекломассу. После того, как наплавленный объем стекломассы достигнет требуемого размера поперечного сечения, затравке придается движение на вывод наплавляемой заготовки 8 из плавильной камеры 4. Вращением заготовки обеспечивают расширение площади расплавления. Величина скорости вывода заготовки из камеры обеспечивает постоянство расстояния поверхности расплавления от торца горелки 1 и необходимый размер поперечного сечения заготовки.

Установка для газопламенного наплавления стержней кварцевого стекла из кристаллического кварцевого сырья позволяет улучшить качество стекломассы, снизить расход сырья на 2-3%, расход энергоресурсов - на 2-4% и пузырность стекломассы - на 45%.

Формула изобретения

Установка газопламенная для наплавления монолитных заготовок из кварцевого стекла, включающая рабочую камеру с торцовой стенкой, имеющей изогнутую форму, горелку и механизм вращения и перемещения наплавляемой заготовки, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности процесса и улучшения качества стекломассы, торцовая стенка рабочей камеры выполнена в виде полусферы с центром на продольной оси камеры и радиусом, равным радиусу ее внутренней поверхности, а горелка установлена в плоскости, проходящей через продольную ось рабочей камеры под углом 25-35° к этой оси.

Изобретение относится к производству кварцевого оптического стекла и может быть использовано при производстве монолитных заготовок кварцевого стекла в виде стержней, наплавляемых из кристаллической крупки кварца. Изобретение направлено на повышение производительности процесса и улучшение качества стекломассы. В установке газопламенной для наплавления кварцевого стекла торцовая стенка рабочей камеры выполнена в виде полусферы с центром на продольной оси камеры и с радиусом, равным радиусу ее внутренней поверхности, а горелка установлена в плоскости, проходящей через продольную ось раоочей камеры под углом 25-35° к этой оси. 2 ил. I

Горелка

Площадь наплавл ния стекломассы

Наплавляемая заготовка

Фиг.1

Фиг. 2