Печь для вытягивания волокна из тугоплавких материалов Советский патент 1982 года по МПК C03B37/09 

(54) ПЕЧЬ ДЛЯ ВЫТЯГИВАНИЯ ВОЛОКНА ИЗ ТУГОПЛАВКИХ .1 . Изобретение относится к области производства стекла и может &лть использовано для вы тягивания .оптического волокна, например, из стекла. Известен ряд конструкций нагревателиraJix аппаратов (печей) предназначенных для волоконной оптической нити, различающихся поисточнику нагрева заготовки, а также ряду прутах, конструктивных признаков. Различия в конструктивных решениях рбесп 4нваи т необходимь температурный режим в зонах нагрева заготовки и .вытяжки волокна, так как соблюдение температурного режима и скорости вытягивания нити в основном опр деляют постоянство геометрических размеров волокна. Наиболее близким к изобретению по тех1Шческой сущности и достигаемому результату яв ляется печь для вытягивания волокна из тугоплавких материалов, преимущественно кварцевого стекла, включающая корпус в виде стакана КЗ теплоизолирующего материала 11. МАТЕРИАЛОВНедостатком известной печи является неустойчивость ее температурного режима. Возникающее в процессе работы печи температурное поле флуктуирует случайным образом во времени и не является симметричным относительно оси заготовки. Нарушение симметрии поля обусловлено рядом причин, к числу которых можно отнести разностенность тепловой изоляции, неоднородность состава материала теплоизолятора,несовершенство технологии изготовления нагревателя. Флуктуации поля вызываются возникающими вследствие нагрева конвективными потоками в рабочей зоне., Эти причины приводят к иосажению температурного поля в рабочей зоне, нарушению его симметрщ и узогдшению качества вытягиваемого волокна. Целью изобретения является улучщение качества волокна за счет создания симметричного поля распределения температуры в рабочей зоне. Поставленная цель достигается тем, что печь для вытягивания волокна из тугоплавких мате3983риалов, преимущесгвешю кварцевого стекла включающая корпус в виде стакана из теплоизолирующего материала с входным и выходным патрубками и нагреватель, размещенный внутри теплоизолирующего материала, снабжена установленной соосно выходному патрубку кам рой отсоса, которая вьшолнена в виде полого газопроницаемого цилиндра, причем площадь газопроницаемой поверхности цилиндра больще площади сечения выходного патрубка. На чертеже схематично представлена печь для вытягивания волокна из тугоплавких материалов. Печь состоит из корпуса 1 цилиндрической формы, вьшолненного из теплоизолирующего материала, внутри которого размещен нагреватель 2. Со стороны подачи заготовки 3 корпус закрыт патрубком 4, а с противоположной стороны к корпусу прикреплен выходной патрубок 5. Соосио выходному патрубку установлена камера 6 отсоса газа из пета. Она выполнена в виде газопроницаемого цилиндра, например, из пористого материала, причем площадь, газопроницаемой поверхности цилиндра по крайней мере больше площади сечения выходкого патрубка.Снаружи цилиндр охвачен рубащкой о патрубком отсоса газа. Устройство работает следующим образом. После подачи напряжения, прогрева печи и выхода 1е на стационарный режим, через отверстие во входном патрубке вводят заготовку, нагревают ее, захватьшают каплю расплава, и вытягивают волокно с расплавленного конца заготовки, наматывая его На барабан. Одновременно с выходом печи на стационарный режим включается отсос газа из камеры. Так как в верхней части печи существует. зазор между заготовкой и входным патрубком, то в рабочей зоне печи устанавливается принудительное движение газа. Возникающая при нагреве .конвекция подавляется и искажения температурного поля сводятся к минимуму. Это положительно сказывается на качество волокна. Оценка эффективности предлагаемой пеш была выполнена путем сравнения ее температур ного поля с полем известной печи. Для сравнения температурных полей был применен метод голо графической интерферомет рии с внеосевым опорным пучком с диффузны рассеивателем в рабочем пучке. Средняя скорость движения газа в печи с работающей камерой отсоса составляет - 1 м/с Интерференционные полосы отражают распре деление температуры в выработочной зоне печи. Их ориентация показывает отсутствие осе вой симметрии температурного поля в известной печи, а наличие двух и более центров гово рит о существовании замкнутых областей циркуляции газа, перемещающихся в пространстве печи случайным образом. Такие флуктуации связаны с возникновением свободной конвекци в рабочем пространстве. Как известно, получение высококачественного волокна требует стабилизации температурного Поля на поверхности заготовки с точностью до 1°С. Распшфровка интёрферограмм показала, что колебания температуры превьппают допустимые в 20-30 раз. Интерферограмма, пшлученная при включенной камере отсоса характеризуется осесимметричным распределением температуры, которое возникает вследствие подавлеши свободной конвекции за счет организаций направленного движения газа в выработочной зоне. Отклонения оси температзфиого распределения от геометрической оси пеш в этом случае не превьпиает 1/20 диаметра печи. Таким образом, эта интерферограмма, доказывает, какое влияние оказывает работа камеры отсоса на стабилизацию температурного режима печи и связанное с ней качество волокна. При проведении процесса вытяжки волокна в атмосфере благородных газов камера отсоса может быть включена в замкнутый контур циркуляции газа. Это позволит сократить расход газа на проведение процесса. Устройство допускает движение газа в рабочей зоне не только за счет отсоса, но и пзтем нагнетания через эту же камеру. При зтом реализуется одно из двух направлений движения: совпадающее с преимущественным направление|у( конвективных токов или направленное навстречу. В обоих случаях происходит симметризация поля температур. Камера отсоса при этом может быть установлена на входной патрубок печи. Отклонение коаксиального температурного поля от геометрической оси печи кажущееся, поскольку оно обусловлено неточностью настройки топографического интерферометра, возникающей из-за высокой температуры печи и быстрого нагревания и смещения держателей оптических элементов во время съемки. Формула изобретения Печь для вытягивания волокна из тугоплавких материалов, преимущественно кварцевого стекла, включающая корпус в виде стакана из теплоизолирующего материала с входным и выходным патрубками и нагреватель, размещенный внутри теплоизолирующего материала, отличающаяся тем, что, с целью улучщения качества волокна за счет создания симметричного поля распределения температуры в рабочей зоне, она снабжена установленной

59830886

соосяо выходному патрубку камерой отсоса, ;Источники информашт,

которая вьшолнена в виде цолого газопроиица-принятие во внимание при экстртизе

емого цилиндра, причем площадь поверхности цилиндра больше площади сечения выходного патрубка.

1. Авторское свидетельство СССТ Н S60841,

5 кя. С 03 В 37/025, 1975.