Устройство для вытягивания труб большого диаметра из расплавов кварцевого или высококремнеземистого стекла

Устройство для вытягивания труб большого диаметра из расплавов кварцевого или высококремнеземистого стекла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТЯГИВАНИЯ ТРУБ БОЛЬШЕГО ДИАМЕТРА ИЗ РАСПЛАВОВ КВАРЦЕВОГО ИЛИ ВЫСОКОКРЕМНЕЗЕМИСТОГО СТЕКЛА, включающее электрическую печь с основанием, подставку, заглушку , тянульную машину, плавильный тигель, содержащий корпус, дюзу. jформующий пуансон, калибр и съемный чехол с выступом на внешней боковой поверхности у верхней кромки и механизм загрузки тигля, отличаюмц е е с я тем, что, с целью повышения производительности и улучшения условий труда, основание печи выполнено с направляющими Втулками и установленньми в них водоохлаждаемыми штангами, а выступ съемного чехла - в форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого находится в пределах от среднего арифметического между диаметрами формующего пуансона и выработочного отверстия дюзы и диаметрсм выработочного отверстия дюзы,причем (Л угол меящу образукицей конусной поверхности выступа с тигля сосс тавляет 40-60.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1105479 А зд}) С 03 В 20/00 5/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1

В " -..-,;,@

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3599990/29-33 (22) 03.06.83 (46) 30.07.84. Бюл. к- -28 (72) Н.Н. Максимов, Г.В. Тигонен, А.В. Алексеев и Е.А. Фрейман (71) Государственный научноисследовательский институт кварцево

ro стекла и Всесоюзный научноисследовательский институт электротермического оборудования (53) 666. 1. 031. 3 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР к"- 374234, кл. С 03 В 5/08, 1971. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТЯГИВАНИЯ

ТРУБ БОЛЬШЕГО ДИАМЕТРА ИЗ РАСПЛАВОВ

КВАРЦЕВОГО ИЛИ ВЫСОКОКРЕМНЕЗЕМИСТОГО

СТЕКЛА, включающее электрическую печь с основанием, подставку, заглушку, тянульную машину, плавильный тигель, содержащий корпус, дюзу, формующий пуансон, калибр и съемный чехол с выступом на внешней боковой поверхности у верхней кромки и механизм загрузки тигля, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и улучшения условий труда, основание печи выполнено с направляющими втулками и установленными в них водоохлаждаемы ми штангами, а выступ съемного чехла — в форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого на" ходится. в пределах от среднего арифметического между диаметрами формующего пуансона и выработочного отверстия дюзы и диаметр.".м выработочного отверстия дюзы,причем угол между образующей конусной поверхности выступа с осью тигля соста вля ет 40-60

105479 2

g$

50 е

25

1 1

Изобретение относится к получению изделий из кварцевого стекла, в частности к технологии получения труб из кварцевых или высококремнеэемистых стекол.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для вьггягивания труб бол шого диаметра из расплавов кварцевого или высококремнеземистого стекла, включающее электрическую печь с основанием, подставку, заглушку, тянульную машину, плавильный тигель, содержащий корпус, дюзу, формующий пуансон, калибр и съемный чехол с выступом на внешней боковой поверхности у верхней кромки и механизм загрузки тигля (1 ).

Недостаток указанного устройства при применении его для вытягивания из расплавов кварцевых или высококремнеземистых стекол труб с большой толщиной стенки (до 40 мм и более) с одновременным их раздуванием до значительньгх размеров связан с интенсивным тепловым излучением, которому подвергается плавильщик, вынужденный в этом случае с особой тщательностью осуществлять операцию обжимания вручную, клещами, вытекающей из формующего отверстия ппавильного тигля стекломассы под выступом съемного чехла, не в двух диаметрально противоположных местах боковой поверхности чехла, а по всему его периметру. Последнее необходимо, чтобы образовать замкнутую полость внутри вытягиваемой из кольцевого формующего отверстия исход ной толстостенной расплавленной массы стекла для обеспечения возможности ее раздувания инертным газом до заданных размеров. Продолжительность указанной операции достаточно значительна — до 10 мин.

В известном устройстве выступ (прямоугольного поперечного сечения) имеет максимальный диаметр у самой верхней кромки чехла, что в значительной степени затрудняет операцию обжимания стекломассы по всему периметру чехла под его выступом, так как стекломасса плотно не натекает на поверхность этого выступа, если его диаметр не превышает диаметра формующего пуансона. Если диаметр выступа больше диаметра формующий а пуансона, то выступ перекрывает часть выработочного кольцевого отверстия между формующим пуансоном и дюзой, что при малой величине зазора между укаэанными формующими элементами (в случае вьггягивания труб с тонкой стенкой) может существенно затруднить своевременное вытекание расплавленного в тигеле стекла равномерно по всему горизонтальному сечению этого зазора. Очевидно, что только при вытекании расплава ниже выступа чехла по всему его периметру можно посредством указанной операции образовать замкнутую полость внутри вытягиваемой трубы и обеспечить тем самым возможность ее раздувания.

Цель изобретения — повышение производительности и улучшение условий труда.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для вытягивания труб большого диаметра из расплавов кварцевого или высококремнеземистого стекла, включающем электрическую печь с основанием, подставку, заглушку, тянульную машину, плавильный тигель, содержащий корпус, дюзу, формующий пуансон, калибр и съемный чехол с высту пом на внешней боковой поверхности у верхней кромки и механизм загрузки тигля, основание печи выполнено с направляющими втулками и установленными в них водоохлаждаемыми штангами, а выступ съемного чехлав форме усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого находится в пределах от среднего арифметического между диаметрами формующего пуансона и выработочного отверстия дюзы и диаметром выработочного отверстия дюэы, причем угол между образующей конусной поверхности выступа с осью тигля составляет 40-60 о

На чертеже представлено предлагаемое устройство, разрез.

Устройство включает в себя электрическую печь, имеющую индуктор i с теплоиэоляционной огнеупорной футеровкой 2, водоохлаждаемое основание 3, на котором установлены

I подставка 4 и помещаемый на эту подставку плавильный тигель в собранном виде, а также заглушку 5, плотно закрывающую снизу во время разогрева блока стекла жаровое пространство печи. Заглушка имеет смотровое окно 6.

1105479

5О

Основание 3 имеет несколько направляющих втулок 7 с фланцами

8 для введения в зону формования в радиальных направлениях водо— охлаждаемых штанг 9 с фланцами 10.

С помощью этих штанг плавильщик может производить обжимание вытекающей из формующего отверстия стекломассы под выступом съемного чехла, находясь вне зоны наиболее интенсивного теплового излучения.

На штангу 9 одета пружина сжатия

11. Исходное положение штанги 9 фиксируется ограничителями 12. Для введения штанг 9 в зону формования печи устройство имеет тросы,13, зацепленные за фланцы штанг, и ролики 14. Тросы от всех штанг, перекинутые через систему роликов (не показана) скрепляются в один общий трос, подтягивание которого обеспечивает одновременное движение штанг 9 в направлении зоны формования трубы.

Сборка плавильного тигля осуществляется в следующем порядке.

В корпус 15 тигля, имеющий трубчатый элемент 16 с полостью 17, соосной с тиглем, помещается предназначенный для перетягивания в трубу блок 18 стекла, после чего в в трубчатом элементе 16 закрепляется формующий пуансон 19, имеющий осевое отверстие 20, с калибром

21. На калибр одевается съемный чехол 22 с выступом 23. Чехол удерживается на калибре с помощью стопорного стержня 24. Последний вставляется в корпус тигля дюза 25.

В верхнюю торцовую часть корпуса тигля введен газопровод 26 для нагнетания в полость вьггягиваемой стеклянной трубы инертного газа при раздувании ее до внутреннего диаметра подставки 4. В подставке выполнены соответствующие отверстия для ввода водоохлаждаемых штанг 9 в зону формования трубы.

На чертеже представлено положение элементов устройства перед началом разогрева помещенного в тигель блока 18 стекла.

Для загрузки тигля в печь через верхнюю ее часть в захватах 27 тя- нульной машины 28 винтового типа, которая используется также и в качестве подъемно-опускного механизма, жестко закрепляется удлинитель 29.

Последний с помощью подъемно-опуск5 I0

40 ного механизма машины вводится в жаровое пространство печи так, что

его верхний торец оказывается вьппе торца печи. На торец удлинителя 29 помещают собранный в указанном порядке плавильный тигель и опускают его в печь на подставку 4.

Устройство работает следующим образом.

Тигель разогревается в высокочастотном электромагнитном поле индуктора, находящийся в тигле блок стекла расплавляется, и расплав начинает вытекать из формующего кольцевого отверстия между формующим пуансоном и дюзой. Дальнейшее его движение направляется наклонной конической поверхностью выступа съемного чехла. Обогнув выступ, диаметр которого больше диаметра формующего пуансона, расплав продолжает медленно стекать ниже этого выступа. Наблюдая за движением расплава через смотровое окно 6 в заглушке, определяют оптимальное время начала обжимания стекломассы под выступом съемного чехла посредством штанг 9. Удалив с выработочного люка лечи заглушку,закреп" ляют на нижнем торце съемного чехла удлинитель, нижний конец которого прочно зажимают в захватах тянульной машины, и извлекают из отверстий в калибре и съемном чехле стопорный стержень 24. Подтягивая общий трос, осуществляют одновременное движение штанг 9 в направлении съемного чехла и обжимание стекломассы под выступом последнего. Прикосновение водоохлаждаемых штанг к расплаву обеспечивает эффективное ,местное охлаждение его и вследствие этого прочное сцепление с выступом чехла. Затем отпускают трос, и пружины сжатия 11 выводят штанги из жарового пространства печи. Включается тянульная машина, и начинается процесс вытягивания трубы.

Под действием усилия тянульной машины стекломасса вьггягивается из формующего отверстия, и в ее внутреннюю полость, надежно замкнутую благодаря плотному обтеканию стекломассой конической поверхности выступа съемного чехла, через общее сквозное отверстие в элементах тигля нагнетают инертный газ, раздувая расплавленную заготовку до внутреннего диаметра подставки 4. Вытягивание трубы с одновременным ее раздуванием про1105479

25 изводят до полной выработки всего исходного блока стекла.

Приведенные выше ограничения значений угла между осью тигля и образующей конусной поверхности выступа и диаметра нижнего его основания обеспечивают соответственно возможность беспрепятственного вьггекания из формующего отверстия тигля расплава стекла и плотное обтекание последним поверхности этого выступа. Увеличение укаэанного угла более 60 приводит к затруднению вытекания стекломассы из формующего отверстия тигля, особенно при увели- 15 чении диаметра нижнего основания конусообразного выступа (уменьшается зазор между дюзой и выступом чехла).

При изменении угла до значений менее 40 удлиняется путь течения рас- 20 плава по поверхности выступа и, соответственно, повышается расход стекломассы на сцепление с ним.

Выбор диаметра основания выступа меньше среднего арифметического диаметров формующего пуансона и выработочного отверстия дюзы не обеспечивает плотного обтекания стекломассой поверхности выступа и образования замкнутой полости внутри форму- ЗО емой трубы, а также надежного зацепления этим выступом обжимаемой под ним значительной массы расплавленного стекла. Использование съемного чехла с выступом, диаметр основания которого превышает диаметр выработочного отверстия дюзы, удлиняет путь течения расплва по поверх.ности выступа и увеличивает количество стекломассы, расходу- 40 емой на сцепление с указанным выступом.

Таким образом, использование водоохлаждаемых штанг для обжимания стекломассы под выступом съемного чехла возможно только при укаэанных геометрических параметрах последнего. Действительно, во время обтекания конусной поверхности выступа расплав стекла несколько остывает и надежнее сцепляется с этим выступом после обжимания под ним водоохлаждаемыми штангами. Надежность сцепления повышается и благодаря увеличению разности диаметров нижнего основания конусной поверхности выступа чехла и наружного диаметра последнего ниже выступа.

Таким образом, при применении данного устройства из технологического процесса получения стеклянных труб исключается необходимая при ис" пользовании известных устройств ручная операция обжимания стекломассы клещами на выступе съемного чехла, что при вьггягивании труб большого диаметра существенно облегчает труд плавильщика, а следовательно, повышает коэффициент использования оборудования.

Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает экономию времени.

Так,при изготовлении трубы диаметром 400 мм с толщиной стенки 5 мм операция обжимания под выступом съемного чехла вытекающей из формующего кольцевого отверстия расплавленной массы стекла диаметром

180 мм с толщиной стенки 40 мм с применением предлагаемого устройства осуществляется менее чем за 1 мин тогда как с использованием иэвестных устройств, вручную — более

10 мин, причем весьма некачественно.

1105479

Редактор Л. Веселовская

Заказ 5538/18

Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

87

Составитель Н. Ильиных

Техред Т.Фанта Корректор И. Иуска