Нагревательный элемент устройства для вытягивания волокна из тугоплавкого материала Советский патент 1979 года по МПК C03B37/00 

(54) НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫТЯГИВАНИЯ ВОЛОКНА ИЗ ТУГОПЛАВКОГО МАТЕРИАЛА 3 ни.я требуемой температуры в рабочей камере нагревателя высота последней выбирается не менее чем в два раза превосходящей диаметр камеры. В результате, габариты пластинчатого нагревательного элемента увеличиваются, нагреватель становится толстостенным. В период разогрева устройства, когда на нагревателе вы деляется наибольшее количество тепла, из-за плохой теплопроводности материала нагревателя и достаточно больших его размеров в теле нагревателя возникают области, имеквдие температуру выше температуры плавления. Последнее может привести к дополнительному перегреву центральной части нагревателя и выходу его из строя., ,. . Цель изобретейия - получение туroriMiB к й}с в о л 6к он s а С че т п бв ыше н и:я. максимально достижимой температуры и увеличение надежности нагревательного элемента. Указаннаг цель достигается тем, что нагревательный элемент снабжен дополнительными пластинами с отверс tиями, расположенными эквидистантно одна над другой, причем материал наружных пластин имеет электрюпровод «ость ниже материала внутренней плас тины, каждая пластина снабжена отдельной системой регулирования мощности и смонтирована с возможностью перемещения ее по высоте; устройство снабжено дополнительной пластино из материала с электропроводностью при низких-температурах, диаметры отверютий наружных пластин больше диаметра отверстий внутренней пласт ны. На фиг. 1 схематически показан продольный разрез устройства для вы тягйвания волокна из тугоплавких ма териалов, где 1,2- пластины из стабилизированной двуокиси циркония с отверстиями для размещения загото вок; 3 - пластина из стабилизирован ной двуокиси гафния с отверстиями для размещения заготовок; 4 - платицовый электрод; 5 - механизм вертикального перемещения нагревательных пластин; 6 - футеровка устройст ва; 7 - отверстие в футеровке, устройства для ввода заготовки; 8 ртверстие в футеровке для вывода волокна; 9 - вытяжное намоточное устройство; 10 - заготовка для вытя гивания волокна; 11 - вытягиваемое волокно,. Устройство сострит из нескольких (на фиг. 1 показано три) высокотемпературных нагревательных элементов выполненных в виде пластин 1, 2 и 3, расположенных эквидистантно друг над другом с промежутками. Крайние пластины 1 и 2 изгот вле ны, например, из двуокиси циркония, стабилизированной двуок1;|сью иттрия. .4 центральная пластина 3, например, з более огнеупорной двуокиси гафия, стабилизированной двуокисью ттрия. В качестве материала центальной пластинь может быть исп -льована также стабилизированная двуоись тория. Напряжение к высокоогн упорным пластинам 1-3 подается с помощью платиновых электродов 4. Каждая пластина снабжена самостоятельной системой автоматического регулирования мощйости,вьщеляемой на пластине, а соответственно и температурил данного нагревательного элемента (на фиг. Г не показаны). С помощью механизма вертикального перемещения 5 пластин осуществляется изменение взаимного расположения пластин 1-3 друг относительно друга по высоте. В футеровке 6 устройства сделаны отве1х:тия 7 и 8 для ввода заготовки 10 в рабочую нагревательную камеру устройства и вьшода ВОЛОКН& 11, вытягиваемого из заготовки 10 с помощью вытяж,oгo устройства 9. В каждой пластине имеется отверстие для прохождения заготовки, причем центЕ4и отверстий пластин расположены на одной вертикальной оси. В случае мяогоручьевого вытягивания волокон каждая пластина снабжена несколькими отверстиями по числу одновременно разогреваемых заготовок (на фиг. 1 не показаны). Описываемое устройство работает следующим образом. Включают нагревательный элемент предварительного нагрева (на фиг. 1 не показан) и осуществляют разогрев пластин 1-3 из высокоогнеупорных материалов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления до температуры 900-1100°, при которой двуокись циркония становится электропроводной После этого на платиновые электроды 4 нагревателей 1 и 2 подают напряжение и производят дальнейший нагрев рабочей зоны до температуры 1500°С. Затем подают напряжение на,центральную пластину 3 из двуокиси гафния и нагревают рабочие поверхности нагревательных пластин 1-3 до требуемых температур. Максимально достижимая температура на пластине 3 может быть 2300с. Нагревательный элемент предварительного разогрева .выключают при температуре в рабочей зоне . Изготовление отдельных пластин из огнеупорных материалов с различной электропроводностью и плотностью, также облегчает задачу получения более высокой температуры в зоне формования волокна (зоне луковицы) и изменения температурного градиента по высоте рабочей камеры в процессе эксплуатации устройства 5 без замены нагревателей. Так,например, изготовление центральной пласти ны устройства из более огнеупорной двуокиси гафния, а крайних - из менее огнеупорной двуокиси циркония позволяет получить с большей надежностью в узкой зоне более высокую температуру, чем в случае изготовления пластин из одного огнеупорного материала, например, из двуокиси циркония, гафния и тория. При изменении расстояния между пластинами 1-3 меняется высота рабочей зоны и температурный градиент тепловог;о поля.Задавая и поддерживая постоянной с помощью отдельных регуляторов температуры различное значение мощности на каждой пластине, можно непосредственно в процессе эксплуатации устройства без его выключения и без замены нагревателей менять градиент температуры тто высоте рабочей камеры нагревательно го устройства. Замена одной толстостенной пластины на несколько тонкостенных значительно снижает вероятность образования расплава в теле нагревателя при его разогреве до рабочей температуры из-за уменьшения толщины наг ревателя и увеличения поверхности излучения, что повышает надежность работы устройства для вытяжки волок на из тугоплавкого материала. Для зажигания нагревателей-пластин из высокоогнеупорных материалов в конструкции устройства предусматривается стартовый нагреватель, осу ществляющий разогрев пластин до тем пературы их электропроводности. Однако при выполнении одной или нес кольких внешних нагревательных плас тин из огнеупорного материала с электропроводностью во всем интервале температур, начиная- от комнат ной температуры, например, карбида кремния, дисилицид молибдена, платины и т.д.необходимость в специальном стартовом нагревателе отпадает. Данные пластины выполняют роль стартового нагревателя и участвуют 2 далее после зажигания пластин из высок о -огнеу-порных материалов ZrO, Hf О 2, TtiO2 в создании температурного поля при вытягивани.и волокон. Послетнее позволяет существенно упростить конструкцию устройства. Формула изобретения 1. Нагревательный элемент устройства для вытягивания волокна из тугоплавкого материала, выполненный в виде пластины из огнеупорного материала с центральным отверстием, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения тугоплавких волокон зa счет повышения максимально достижимой температуры и увеличения надежности нагревательного элемента, он снабжен дополнительными пластинами с отверстиями, расположенными эквидистантно одна над другой, причем материал наружных пластин имеет электропроводность ниже материала внутренней пластины. 2.Устройство по П.1, о т л ичающеес я тем, что каждая пластина снабжена отдельной системой регулирования мощности и смонтирована с возможностью перемещения ее по высоте. 3.Устройство по ПП.1 и 2, о тличающеес я тем, что оно снабжено дополнительной пластиной из материала с электропроводностью при низких температурах. 4.Устройство по пп. 1-3, о тличаюмееся тем, что диаметры отверстий наружных пластин больше диаметра отверстия внутренней пластины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Англии № 1320392, кл с 1 М, 1973. 2. Заявка № 2350118/33, кл. С 03 В 37/00, 21.04.1976, по которой выдано положительное решение;