Устройство горизонтального вытягивания стеклянных труб Советский патент 1992 года по МПК C03B15/14 C03B17/04 

Изобретение относится к стекольному производству и может быть использовано е стекольной, электровакуумной, медицинской, химической и других отраслях промышленности,

Известна линия горизонтального вытягивания стеклянных труб, содержащая нагреватель стекломассы, привод мундштука, рольганг и вытяжную машину.

Недостатком данной линии является отсутствие схемы поддержания заданного диаметра вытягиваемой стеклянной трубы.

Известна линия горизонтального вытягивания стеклянных труб, содержащая нагреватель стекломассы, привод мундштука, в полости которого установлена труба, подсоединенная- к аккумулятору давления с управляемым вентилем, рольганг, вытяжную машину и схему поддержания заданного диаметра стеклянной трубы, соединенную од( ним из выходов с управляемым вентилем аккумулятора давления.

Недостатком известной линии является влияние на диаметр вытягиваемой трубы не- стабильностей теплового состояния стекломассы на мундштуке и нестабильности скорости вытяжки трубы.

Цель изобретения - повышение качества труб за счет обеспечения стабильности их диаметра.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство горизонтального вытягивания стеклянных труб, содержащее на- греватель стекломассы, приводной мундштук, в полости которого размещена труба, соединенная через воздуховод с пневмоаккумулятором, рольганг, вытяжную машину и выключатель, снабжено блоком управления и двумя оптически связанными с контролируемым участком трубы измерисл

с

VJ о

00 О

елями, одним для измерения скорости выягивания и температуры трубы, другим для змерения поперечных вибраций и диаметра трубы, выполненными в виде последоваельно установленных объектива, решетки и фотоприемника, причем фотоприемники подключены соответственно к первым и вторым входам блока управления, одни вы- оды которого подключены к исполнитель- ным органам вытяжной машины, нагревателя стекломассы и пневмоаккуму- лятора, другой - к выключателю.

Блок упрэвяения выполнен в виде четырех каналов, первый и второй из которых содержат последовательно соединенные фильтр верхних частот, усилитель-ограничитель, элемент сравнения с задатчиком, преобразователь и усилитель, третий канал содержит последовательно соединенные интегратор, элемент сравнения с задатчиком и усилитель, четвертый канал содержит элемент сравнения с задатчиком, подключенный к усилителю, причем первыми входами блока управления являются входы фильтра верхних частот первого канала и интегратора третьего канала, вторыми входами блока управления являются входы фильтра верхних частот второго канала и элемент сравнения четвертого канала, одними выходами блока управления являются выходы усилителей первого, третьего и четвертого каналов, другим - выход усилится я третьего канала.

Решетка выполнена в виде последовательно установленных круглых стержней с Возможностью поворота относительно ее оси.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства горизонтального вытягивания стеклянных труб; на фиг.2 - оптическая схема измерителей; на фиг.З - схема блрка управ- ления; на фиг.4 и 5 - пространственно-временные диаграммы работы устройства; на фиг.б и 7 - схема решетки и ход лучей в ней.

Устройство горизонтального вытягивания стеклянных труб (фиг.1) содержит привод 1 мундштука 2, в полость которого помещена невращаемая труба 3 с манометром 4. Имеется также воздухопровод 5, под- ключенный к пневмоаккумулятору 6, и вытяжная машина 7 с электродвигателем (не приведен), рольганг 8 и блок 9 управления. Воздухопровод 5 пневматически согласован с трубой 3. Стекломасса образуется в плавильной печи с управляемым нагревателем (не показаны). Пневмоаккумулятор 6 имеет вентиль. Стягиваемая с мундштука 2 стекломасса 10 сначала переходит в луковицу 11, а затем в вытягиваемую трубу 12

Схема измерителей (фиг.2) содержит объективы (приемные) 13 и 14, оптические оси которых установлены соответственно горизонтально и вертикально, решетки 15 и

16. фотоприемники 17 и 18.

Блок 9 управления (фиг.З) выполнен в виде четырех каналов. Первый и второй каналы выполнены в виде последовательно соединенных фильтров 19 и 20 верхних час0 тот, усилителей-ограничителей 21 и 22, элементов 23 и 24 сравнения с задатчиками 25 и 26, преобразователей частота - напряже- ние 27 и 28, усилителей 29 и 30 мощности, индикаторов 31 и 32.

5 Третий канал блока 9 включает последовательно соединенные интегратор 33, элемент 34 сравнения с задатчиком 35, усилитель 36 мощности и индикатор 37. Четвертый канал включает последова0 тельно соединенные элемент 38 сравнения с задатчиком 39, усилитель 40 мощности и индикатор 41.

Входы фильтра 19 верхних частот и интегратора 33 соединены с выходом фото5 приемника 17, а входы фильтра 20 верхних частот и схемы 38 сравнения - с выходом фотоприемника 18 (фиг.2).

Выход усилителя 29 мощности соединен с двигателем вытяжной машины 7

0 (фиг.1). Выход усилителя 30 мощности соединен с выключателем линии (не показан). Выход усилителя 36 мощности соединен с исполнительным органом нагревателя (фиг.1). Выход усилителя 40 мощности сое5 динен с вентилем пневмоаккумулятора 6 (фиг.1).

Устройство горизонтального вытягивания стеклянных труб работает следующим образом,

0 Перед запуском трубу 3 втягивают виутрь полости мундштука 2. После образования луковицы 11 и вытягиваемой трубы 12 по манометру 4 устанавливают давление в трубе 3 с помощью пневмоаккумулятора б,

5 оптимальное для заданного диаметра вытягиваемой трубы 12, температуры печи и скорости вытяжки U.

Поскольку труба 12 раскалена до красного свечения, приемные объективы 13 и 14

0 проектируют изображение оптических нео- днородностей стеклянной трубы 12 через решетки 15 и 16 на фотоприемники 17 и 18. При этом выходной сигнал с фотоприемника 17 будет нести информацию о скорости U

5 движения трубы 12 и темепратуре ее нео- днородностей Ат, а сигнал с фотоприемника 18-о виброскорости V стеклянной трубы 12 в поперечном направлении и диаметре fy вытягиваемой трубы. Именно сигнал о ско оости движения и виброскорости пропорцистеклянной трубы, несмотря на случайные и систематические изменения внешних условий - температуры печи, скорости вытягивания и т.д. Кроме того, линия автоматически отключается при достижении трубой 12 виброскоростей в опасных для ее изготовления пределах.

Формула изобретения 1. Устройство горизонтального вытягивания стеклянных труб, содержащее нагреватель стекломассы, приводной мундштук, в полости которого размещена труба, соединенная через воздуховод с пневмоаккуму- лятором, рольганг, вытяжную машину и выключатель, отличающееся тем, что, с целью повышения качества труб за счет обеспечения стабильности их диаметра, оно снабжено блоком управления и двумя оптически связанными с контролируемым участком трубы измерителями, одним - для измерения скорости вытягивания и температуры трубы, другим - для измерения поперечных вибраций и диаметра трубы, и выполненными в виде последовательно установленных объектива, решетки и фотоприемника, причем фотоприемники измерителей подключены соот- ветветственно к первым и вторым входам блока управления, одни выходы которого подключены к исполнительным органам вытяжной машины, нагревателя стекломассы и пневмоаккумулятора, а другой - к выключателю.

2,Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- 5 с я тем, что блок управления выполнен в

виде четырех каналов, первый и второй из которых содержат последовательно соединенные фильтр верхних частот, усилитель- ограничитель, элемент сравнения с

10 задатчиком, преобразователь и усилитель, третий канал содержит последовательно соединенные интегратор, элемент сравнения с задатчиком и усилитель, четвертый канал содержит элемент сравнения с задатчиком,

15 подключенный к усилителю, причем первыми входами блока управления являются входы фильтра верхних частот первого канала и интегратора третьего канала, вторыми входами блока управления являются входы

20 фильтра верхних частот второго канала и элемента сравнения четвертого какала, одними выходами блока управления являются выходы усилителей первого, третьего и четвертого каналов, другим - выход усилителя

25 третьего канала.

3.Устройство по п.1, отличзющее- с я тем, что решетки выполнены в виде последовательно установленных круглых стержней с возможностью поворота относи30 тельноееоси.

Использование:стекольная, электровакуумная, медицинская, химическая и др от- расли промышленности. Сущность- устройство содержит два оптически связанные с контролируемым участком трубы измерителя, один для измерения скорости вытягивания и температуры трубы, другой для измерения поперечных вибраций и диаметра трубы, выполненные в виде последовательно установленных объектива, решетки и фотоприемника, и подключенные к входам блока управления исполнительными органами вытяжной машины, нагревателем стекломассы и пневмоаккумулятора и выключателем. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

4 5

Фиг.1

X

м

С

i i

S. §

fS

k

NJ i

i

i

i

I

Гх

js

Q

-vi

. o

чнЬ

CO CT

онален соответственно частотам fv и fv сигналов, а информацию о пульсациях температуры и диаметре трубы несут соответственно амплитуды сигналов Ат и AD. При этом сигнал Ат пропорционален средней температуре стеклянной трубы 12, а значит, и температуре стекломассы в печи. Частота сигнала f, снимаемая с фото- приемников 18 и 17, связана со скоростью следующим соотношением:

MI. f 7tU

где М -масштаб изображения, задаваемый объективами 13 и 14;

Л-шаг решетки (фиг.4).

Амплитуда сигнала, снимаемого с фотоприемника 17, пропорциональна яркости оптических небднородностей, а последняя пропорциональна их температуре, связанной со средней температурой трубы.

С другой стороны, чем больше диаметр трубы, тем больше амплитуда сигнала; снимаемого с фотоприемника 18. Данный тезис иллюстрируется фиг.4 и 5, на которых представлен вид выходных сигналов с фотопри- емника 18 для различных диаметррв трубы

3, б И В.. .;:.; - -. .-- ;;/ :/ v: 4:В отличие от измерений скорости амплитудные измерения температуры и диаметра нуждаются в предварительной градуировке измерительной аппаратуры;

Оптическая схема может работать как в красном, так и в инфракрасном свете. Для защиты от световых помех применяют соответствующие светонепроницаемые корпуса и светофильтры.- :

Поскольку размер оптических неодно- родностёй на стеклянной трубе 12 может быть различным в зависимости от сорта стекла, технологии приготовления стекло- массы и т.п., то для получения максимального соотношения сигнал - шум в выходном сигнале фотоприемника 17 необходима оптимальная плавная настройка шага решетки 15 на определенный размер оптических неоднородностей.

Данная задача решается с помощью оптической решетки (фиг.б) из последовательно установленных круглых ctepxHeU, поворачиваемых вокруг оси решетки. При повороте решетки ее шаг Л плавно умень- шается (фиг.7а, б) от прямого и косого попадания лучей на решетку. Также решается аналогичная задача при измерении различных диаметров трубы с помощью решетки 16;.

Обработка сигналов с фотоприемников 17 и 18 осуществляется блоком 9 управления (фиг.З). Выходы фотоприемников разветвляются на две параллельные ветви и

соединяются с четырьмя входами блока 9. Поскольку переменная составляющая, несущая информацию о скоростях U и V, присут: ствует в выходном сйгйале фотоприемников на фоне большой постоянной составляющей, последнюю отфильтровывают с помощью фильтров 19 и 20 верхних частот. Затем сигналы fu и fv подают на усилители- ограничители 21 и 22 для получения частотного сигнала одной амплитуды и направляют на первые входы схемы сравнения, на вторые входы которой подают сйгна- лы опорной частоты с задатчиков 25 и 26. Частоту опорного сигнала с задатчика 25 задают из условия требуемой величины скорости вытяжки трубы 12, частоту опорного сигнала с задатчика 26 задают из условия предельно допустимой скорости вибраций трубы 12 для заданного технологического процесса. .. v:; : -. . ..

Выходные сигналы элементов 23 и 24 сравнения направляются на преобразователи частота - напряжение 27 и 28 и через усилители 29 и 30 мощности направляются на индикатор 31 скорости трубы и индикатор 32 скорости вибраций трубы.

С выхода усилителя 29 мощности, являющегося первым выходом блока 9, сигнал поступает на вход двигателя вытяжной ма- шиныТ, стабилизируя ее работу относительно опорного сигнала.

С выхода усилителя 30 мощности, являющегося вторым выходом блока 9, сигнал поступает на общчй выключатель (не показан). : . V

При повышении величины этого заданного сигнала работа линии приостанавливается для переналадки её узлов с целью уменьшения механических вибраций трубы

.12-.. .-.. ;;;- ;;:.;;;;:: ;-;,;,;;;.;;..; ..;,

С выхода усилителя Зб мощности сигнал направляется на исполнительный орган нагревателя стекломассы и корректирует температуру в печи относительно опЪрной температуры.; : . (

С выхода усилителя 40 мощности сигнал поступает на управляемый вентиль пневмо- аккумулятора б, регулируя величину подава емого давления в трубу 3 до величины, при которой диаметр трубки получается равным определенной величине, задаваемой элементом 39.

При изменении диаметра трубы 12, температуры печи, сорта стекла и т.п. оптические решетки 15 и 16 поворачиваются вокруг оптической оси И настраиваются на заданный размер оптических неоднородностей горячей стеклянной трубы 12.

Таким образом, в устройстве поддерживается заданный диаметр вытягиваемой

I

13

I

I

фигМ

Л

a

LO ГУ /Л

д

,

УЛ УЛ У/л

Фиг. 7

Фиг. 5

фиг 6

Г

7

AШ

л

и