Устройство для изготовления кварцевых труб Советский патент 1981 года по МПК C03B23/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕН1-1Я КВАРЦЕВЫХ Изобретение относится к промьшшенности строительных материалов, в част ности к оборудованию по производству кварцевых труб. Известна индукционная вакууматмосферная тигельная печь для плавки стек ла и вытяжки кварцевых труб, содержащая индуктор, корпус из непрозрачного кварцевого стекла, теплоизоляцию, графитовый тигель с дюзой и пуансоном, установленный через графитовую подставку на водоохлаждаемое основание, графитовый цилиндр, являющийся продолжением тигля. При этом графитовые тигель, подставка и цилиндр выполняют функцию нагревателя flj Недостатком известного устройства является неравномерная температура по стекломассе расплавленного блока в средней и верхней его части в период формования трубы, что не позволяет получать вырабатываемые трубы с одина ковыми пар; метрами по геометрии и физическим свойствам стекла. Эти параТРУБметры трубы постепенно и непрерьшно изменяются при формовании в зависимости от температуры поступающей стекломассы. Неравномерность температурного поля обусловлена тепловыми потерями через верх печи. Наиболее близким к изобретению по тех1шческой сущности и достигаемому результату является устройство для изготовления кварцевых труб, включающее индуктор, теплоизолированный ллавильный тигель и подставку . Недостатки этого устройства по качеству вырабатываемых труб заключаются в неравномерном температурном поле расплавленной стекломассы в средней и верхней зоне плавильного тигля, в результате чего вырабатываемые трубы в процессе цикла выработ-ки меняют геометрические параметры и физические свойства стекла в зависимости от температуры стекломассы, поступающей в зону формования. Таким образом, вырабатываемые кварцевые трубы на отечественном оборудовании из того же исходного материала и той же технологии, по качеству значительно уступают трубан, полученным на оборудовании иност ранных фирм. Цель изобретения - повьшение качества вырабатываемых труб. Поставленная цель достигается тем что устройство для изготовления.квар цевых труб, включающее индуктор, теп лоизолированный плавильный тигель и подставку, снабжено нагревателем, вы полненным в виде диска и установленным над плавильным тиглем в зоне индуктора, при этом отношение диаметра тигля к диаметру диска составляет 0,5-0,9, а расстояние между тиглем и диском к диаметру тигля 0,1-0,6. Такое устройство позволяет осуществить над плавильным тиглем тепловую завесу и создать в плавильной зоне ра номерное температурное поле. При нижнем пределе отношение 0,5 диаметр нагревательного диска в два раза больше диаметра тигля. При этом соотноше1-ши и нижнем пределе отношения расстояния от нагревательного диска к диаметру тигля 0,1, нагревательный диск своей плотностью экрани рует верхнюю часть тигля от нагревания и дальнейшее уменьшение соотноше ния диаметра тигля к диаметру диска приводит к тому, что нагрев верхней части тигля резко уменьшается и температурное поле в тигле искажается. Верхний предел отношений 0,9 выбран из конструктивных соображений. При большем соотношении диаметров, например 1, усложняется конструкция устройства. Нижний предел отношения расстояния.между нагревательным диском и тиглем равен 0,1. С уменьшением этого расстояния эффект нагревания верхней торцовой плоскости тигля и нижней плоскости нагревательного диска уменьшается и в предельном случае сводится к.нулю; Отношение, равное 0,1 - это тот предел, при котором значение эффекта нагревательно го диска практически исчезает, а тигель и нагревательный диск при этом как бы превращаются в единьш тигель с недостатками известной конструкции Верхний предел отношений 0,6, при этом нагрев диска максимальный. Однако в данном случае увеличиваются тепловые потери в тигле и тепло, выделяемое в нагревательном диске, пра тически расходуется на компенсацию этих потерь. При увеличении отношения более чем 0,6, эффект нагревательного диска, как и тепловой завесы верха печи теряется совсем. На чертеже изображено устройство в разрезе. Индуктор ) с теплоизоляцией 2 установлен на водоохл 1ждаемом основании 3. Механизм загрузки 4 установлен на рабочей площадке, а на каретке механизма смонтировано охлаждаемое кольцо 5, на котором установлено теплоизоляционное кольцо 6, графитовая подставка 7 и плавильный тигель 8 с дюзой 9 и пуансоном 10. Над тиглем 8 в зоне индуктора 1 смонтирован нагревательный диск II. В плавильном тигле 8 размещается загрузка - блок 12 кварцевого стекла, из которого и вырабатывается труба 13. Р.абота устройства заключается в следующем. Графитовьш тигель 8 с кварцевым блоком 12, дюзой 9 и пуансоном 10 через теплоизоляцию 6 и графитовую подставку 7 устанавливают на водо- охлаждаемое кольцо 5, смонтированное на подвижной каретке механизма загрузки 4. При этом выработочный люк водоохлаждаемого кольца 5 закрывают теплоизоляционной пробкой. В таком виде кварцевый блок с тиглем вместе загружают в печь. Включают нагрев, разогревают и расплавляют блок кварцевого стекла. При этом токами высокой частоты разогреваются тигель 8 (цилиндрическая iracTb в торец) , дкза 9, графитовая подставка 7 и графитовый диск 1 1 . При соотношении геометрических размеров.d-f:d 0,7 и h:d 0,3, где df 200 мм, получено следующее распределение тепловой энергии: в плавильном тигле и дюзе 68%, подставке 12,5% и графитовом диске 19,5%, при этом диск разогревается как по цилиндрической поверхности, так и по его плоскости, образуя тепловую завесу для верхней зоны плавильного тигля. Такое устройство позволяет создать в плавильной зоне расплав с равномерным температурным полем. Далее расплавленную стекломассу через кольцевое отверстие, образованное в нижней части тигля дюзой 9 и пуансоном Ю, вырабатывают в виде трубы заданных размеров. В связи с тем, что в зону формования (кольцевое отверстие и

несколько ниже} стекломасса из емкости тигля поступает с одинаковой температурой, то и геометрические размеры трубы (диаметр, толщина стенки) при всех прочих равных условиях, а также свойства стекла образуемой трубы остаются неизменными по длине всей трубы, выработанной из данного блока.

Эффект изобретения состоит в том, что оно позволяет переработать кварцевый блок в трубу в одинаковых температурных условиях и получить трубы заданного качества,повысить качество вьфабатываемых труб и выход годной продукции на 1 кг исходного стекла в блоках.

Формула изобретения

Устройство для изготовления кварцевых труб, включающее индуктор, теплоизолированный плавильный тигель и подставку, отличающееся тем, что, с целью повышения качества вырабатываемых труб, оно снабжено

нагревателем, выполненным в виде диска и установленным над плавильным тиглем в зоне индуктора, при этом отношение диаметра тигля к диаметру диска составляет 0,5-0,9, а расстояние

между тиглем и диском к диаметру тиг ля - 0,1-0,6.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Справочник по производству стекла. Т. 1, М., Госстройиздат, 1963, с. 580.

2.Авторское свидетельство СССР ,№-668894, кл. С 03 В 17/04, 1977.