Способ изготовления поликапиллярных стержневых структур

Способ изготовления поликапиллярных стержневых структур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к стекольной, приборной и оптической областям промышленности, а точнее к производству поликапиллярных стеклянных стержневых структур, которые могут использоваться в качестве фильтров для тонкой очистки и разделения веществ, а также для изготовления микроканальных пластин, применяемых в электронно-оптических системах. Изобретение направлено на улучшение качества. Пакет единичных трубок 1, закрепленный верхней концевой частью в захвате узла 2 подачи, и помещенный нижней концевой частью в шаровое пространство печи 3, выдерживают в таком положении до того момента, когда трубки размягчаются и будут готовы к образованию луковицы. При этом соблюдается соотношение наружного D<SB POS="POST">H</SB> и внутреннего D<SB POS="POST">BH</SB> диаметров 1.05Δ<SB POS="POST">H</SB>/D<SB POS="POST">BH</SB>&ast;982. Отбирают трубки с одинаковыми диаметрами, формируют из них на вибростенде пакет. Фиксируют положение трубок в пакете с обоих торцов клеем и связывают их по длине нежаростойкой нитью. При перетяжке нижнюю часть пакета поворачивают относительно верхней на количество оборотов, определяемое выражением N=2L/D, где N - число оборотов

L - расстояние от луковицы до тянульных валков

D - диаметр круглого пакета единичных трубок или диаметр вписанной в многогранник окружности,если пакет в виде последнего. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 С 03 В 37 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

H A BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) ««««««й

; «», «,;-« - « (21) 4316627/23-33

i (22) 16.10.87 (46) 07.08.89. Бюл. Н - 29 (71) Самостоятельное конструкторско технологическое бюро по проектированию приборов и аппаратов иэ стекла (72) А.Ц.,Вартаньянц, Л.И. Желнина, В.Л. Захаров и M.Ю. Патин (53) 666.1.037 ° 3(088.8) (56) Патент Великобритании У 1299358, кл. С 1 M опублик. 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 753797, кл. С 03 В 23/20, 1978. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИКАПИЛЛЯРНЫХ СТЕРЖНЕВЫХ СТРУКТУР (57) Изобретение относится к стекольной, приборной и оптической областям промышленности, а точнее к производству поликапиллярных стекляннвйс стержневых структур, которые могут использоваться в качестве фильтров для тонкой очистки и разделения веществ, а также для изготовления микроканальных пластин, применяемых в электронно-оптических системах. Изобретение направлено на улучшение ка1498727

10 чества. Пакет единичных трубок 1, закрепленный верхней концевой частью в захвате узла 2 подачи и помещенный нижней концевой частью в шаровое

5 пространство печи 3, выдерживают в таком положении до того момента, когда трубки размягчаются и будут готовы к образованию луковицы. При этом соблюдается соотношение наруж,ного и „ и внутреннего йц„ диаметров

1,05 с d /d>Ä с 2. Отбирают трубки с одинаковыми диаметрами, формируют из них на вибростенде пакет. Фиксируют положение трубок в пакете с обоих торцов клеем и связывают их по длине нежаростойкой нитью. При перетяжке нижнюю часть пакета поворачивают относительно верхней на количество оборотов, определяемое вь|ражением и = 2L/D, где n — число оборотов, L — - расстояние от луковицы до тянульных валков; D — диаметр круглого пакета единичных трубок или диаметр вписанной в многогранник окружности, если пакет в виде последнего .

3 ил.

Изобретение относится к стеколь-. ной, приборной и оптической промьппленности, а точнее к производству

Ъ поликапиллярных стеклянных стержневых структур, которые могут использоваться в качестве фильтров для тонкой очистки и разделения веществ, а также для изготовления микрокаиальных пластин, применяемых в электронно-оптических системах.

Цель изобретения - улучшение качества.

На фиг. 1 изображена схема формирования луковицы свиванием единичных трубок в пакете с одновременным оттягиванием поликапиллярной стержневой структуры; на фиг. 2 — сечение А-А 35 на фиг. 1, на фиг. 3 - схема вытягивания стержневой структуры после оттяжки первой свитой плети.

Процесс изготовления поликапиллярной .стержневой структуры осущест- 46 вляют. следующим образом.

Трубчатую стеклаэаготовку- устанавливают одним концам в узле подачи установки вытягивания, а другой конец помещают в жаровое пространство 45 печи. После размягчения стекла про-. изводят вытягивание единичной трубки путем закрепления первой оттянутой плети в движущихся хватках узла вытягивания. Для полной перетяжки всей 50 заготовки движение узла подачи согласовано с перемещением хватков.

В качестве исходных трубчатых стеклозаготовок для вытяжки единичнык Tp áoê используют трубки с HR 55 ружными диаметрами от 3 до 100 мм при условии 1,05 (йн/й вис 2. Важно заметить, что точность изготовления исходных трубок должна быть достаточ" но высокой. Допускаемое отклонение диаметра не должно превышать «+2— -40 мкм, причем большим значениям диаметра соответствуют большие значения допуска. Такие трубки изготавливают путем механической доводки или моллированием в зависимости от их геометрических параметров.

Величина наружного диаметра более

100 мм нецелесообразна, так как в один переход из таких заготовок невозможно получить единичную трубку, пригодную для производства поликапилляров, а меньше 3 мм она быть не должна, так как в этом случае диаметр и толщина стенок единичного капилляра слишком малы, что приводит к ломке капилляров во .время укладки и следовательно, ведет к снижению качества поликапиллярных структур.

Кроме того, единичную трубку следует вытягивать в таком режиме в зависимости от наружного исходного диаметра заготовки, чтобы сохранилось условие 1,05 й„/й „ (2, где dй>

/d8 ) 2 конечная поликапиллярная стержневая структура заметно ухудшается, так как соотношение площади сечения капилляров к общей площади I заготовки становится слишком малым.

Такие поликапиллярные структуры уже невозможно использовать в качестве оптической системы, поскольку разрушающая способность их слишком мала.

При d„/d sz < 1,05 стенки единичных капилляров становятся слишком тонкими, что приводит к искажению формы сечения отдельных капилляров по длине.

98727

Вибростенд необходим для того, чтобы трубки при укладке в пакет не переплетались, особенно это касается тонких трубок (d н от 20 мкм до 1 мм), 5 14

Важнейшими условиями отбора единичных трубок для формирования пакета остается равенство между собой наружных и внутренних диаметров отдельных трубок, поскольку только одинаковые по геометрическим параметрам трубки обеспечивают уравновешивание действия сил поверхностного натяжения в луковице и гарантируют поликапиллярные стержневые структуры от схлопывания. Величина отклонения диаметров единичных трубок в пакете не должна превышать +3-20 мкм, причем, чем меньше диаметр трубки и толщина стенки, тем требования жестче.

Абсолютное значение наружных диаметров для единичных трубок может изменяться в широких пределах: от

20 мкм до 50 мм и более. Пределы этих величин определяются технологическими возможностями установки вытяжки и назначением производимых поликапиллярных стержневых структур.

Наиболее целесообразно использовать предлагаемый способ для вытягивания пакетов из единичных трубок диаметром от 50 мкм до 3 мм, так как в этом случае получаемые стержневые структуры наиболее пригодны для использования в качестве фильтров и оптических систем. Внутренний диаметр отдельных капилляров в стержневой структуре в этом случае может составлять от 10 мкм и выше при общем. наружном диаметре стержневой структуры от 0,5 до 10 мм,и более.

Диаметры менее 0,5 мм нежелательны, так как такие стержневые поликапиллярные структуры неудобны для дальнейшей сборки в шайбы.

Укладку единичных трубок в пакет осуществляют в соосно установленных на вибростенде пазах. Пазы задают форму пакета, а следовательно, и форму сечения .стержня поликапиллярной структуры. Форма сечения может быть произвольной, например трехгранной, шестигранной и т.п., главное, чтобы размеры пазов бьли одинаковыми и они были бы установлены соосно, что обеспечивает параллель.ность укладки отдельных трубок в па,кете.

50 при этом частота вибраций должна лежать в интервале 50-1500 Гц в зависимости от диаметров трубок.

Относительное положение единичных трубок в пакете фиксируют при помощи полосы клея, нанесенного с обоих торцов на расстоянии от конца трубок, исключающем попадание клея в трубки и нитей, В продольном направлении пакет перевязывают нитью с интервалом, не превышающем половину высоты жарового пространства печи.

B качестве материала нити выбирают волокно, воспламеняющееся при вытяжке пакета в жаровом пространстве печи.

Указанный способ фиксирования единичных трубок в пакете обеспечивает высокое качество конечной продукции, поскольку гарантирует сохранность взаимного расположения трубок при снятии пакета с вибростенда и установки его. Кроме того, нить как фиксатор не мешает процессу вытягивания поликапиллярной структуры. Ее не нужно удалять (в момент удаления фиксатора больше всего шансов нарушить порядок укладки), она сама сгорает в жаровом пространстве печи.

Желательна, чтобы нить не оставляла после сгорания следы на пакете, для этого следует-использовать белые хлопкобумажные нити, не имеющие синтетических добавок.

Интервал между вязками нитью не должен превышать половину высоты жарового пространства, иначе в процессе вытягивания поликапиллярных стержневых структур возможно нарушение предварительно сформировайного на вибростенде пакета из стеклотрубок.

В качестве клея можно использовать клей БФ-6 или трехкомпонентный компаунд на основе ДПИ-ЗАК (ПДИ-ЗАК, триэтанолэмин, тетрагидрофталевый ангидрид), отверждающиеся при комнатной температуре при длительной сушке или кратковременно при 100-110 С.

Для преодоления трудностей с оттягиванием первой плети, приводящим к частым обрывам и расхождению трубок веером, эту операцию осуществляют следующим образом.

Пакет единичных трубок 1 (фиг. 1), закрепленный верхней концевой частью в захвате узла 2 подачи и помещенный нижней концевой частью в жаровое

1498727 пространство печи 3, выдерживают. в таком положении до того момента, когда трубки размягчатся и будут roI товы к образованию луковицы. Затем формирование луковицы производят свиванием трубок поворотом нижней части пакета относительно верхней с одновременным оттягиванием первой петли до узла 4 вытягивания.

Поскольку высота жарового про —,— ранства печи меньше длины пакета, то вращение, а следовательно, и свив вание трубок происходит в локализованной по длине зоне разогретого ,стекла 5. Совмещение процесса вращения с оттяжкой обеспечивает плотный контакт (сплавление) трубок в зоне свивания, поэтому даже в случае обрыва первой петли трубки в пакете 20

/ не расходятся веером, а сохраняют, форму луковицы.

Количество оборотов нижней части пакета относительно верхней определяется выражением 25

2L и

n = — -

30 луковицы до узла вытягивания равняется 1200 мм, a D = 17. Таким образом, количество оборотов, на которое необходимо повернуть нижнюю часть

35 пакета относительно верхней, составляет 141. Одновременно производят оттягивание пакета вниз до узла вытяжки.В дальнейшем вытягивание поликапиллярной шестигранной стержневой

40 структуры происходит без закручивания с помощью механизма вытягиванчя йз ранее сформированной луковицы, при этом оси единичных капилляров, образующих стержневую структуру остаются параллельными. Вытягивание стержневых структур осуществляется при следующих условиях: скорость подачи пакета, составленного из единичных трубок, равна

0,044 мм/с, а скорость вытягивания

3,608 мм/с.

55 где и — число оборотов;

L — расстояние от луковицы до узла 4 вытягивания;.

D — диаметр пакета 1 единичных трубок (в случае формирования единичных трубок в виде многогранников за D берется диаметр вписанной в этот многогранник окружности).

Число оборотов нижней части пакета при вытяжке определяется приведенной зависимостью, обеспечивающей хотя бы один поворот при перемещении вниз нижней частей пакета на величину:его диаметра, Если это условие не соблюдается, то при перемещении нижней части вниз на величину диаметра.и и с 1 будет наблюдаться образование веера трубок; при и > 1 возможно перекручивание и обрыв нижней части пакета.

После оттягивания первой свитой плети дальнейшее вытягивание поликапиллярной стержневой структуры идет без закручивания, т.е..оси единичных капилляров остаются параллельными между собой (фиг. 3).

Пример. Из предварительно нагретой трубчатой заготовки наружным диаметром 11,0 мм и толщиной стенки 0,80 мм (d /d ря = 1,17) вытягивают единичные трубки, предназначенные для формирования пакета.

Размеры полученных единичных трубок составляют: наружный диаметр

1,108 мм и внутренний 0,971 мм (ЙнИ 8 = 1, 14) . Указанные трубки в соосно установленных на вибростенде пазах шестигранного сечения формируют в пакеты, при

1 этом расстояние между противоположными сторонами шестигранника составляет 17,0 мм. С обоих торцов пакета трубки пропитывают клеем БФ-6 на расстоянии от концов трубок, равном

17,0 мм, с последующей сушкой при100 С в течение 15 мин и через 70 мм скрепляют белой хлопчатобумажной нитью. Интервал в 70 мм выбирают потому,что высотажарового пространства в имеющейся печи для нагрева составляет 140 мм. После разогрева пакета формирование луковицы производят поворотом нижней части относительно верхней на количество оборотов, рассчитанное по выражению

В данных условиях расстояни от

Полученные поликапиллярные стержне.вые структуры имеют следующие размеры: расстояние между противоположными гранями шестигранника

0,928 мм, наружный диаметр единичных поликапилляров,составляющих стержневую структуру О, 109 мм и внутрен-

1498727

2L и 1

30

А-Д ний 0,091 r. Соотношение диаметров при этом составляет

-В = 1,20, d ахеи .что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к стержневым структурам, используемым в электронно-оптических системах и т.п.

При использовании предлагаемого способа изготовления поликапиллярныхстержневых структур повышается прозрачность поликапиллярной стержневой структуры путем снижения изменения поперечных сечений отдельных капилляров и ликвидации свивания трубок в укладке, повышается выход годных стержневых поликапиллярных структур путем совершенствования операций формирования пакета и оттягивания пер- . вой плети, улучшаются оптические характеристики в случае использования поликапиллярных структур в электронно-оптических преобразователях, а также улучшаются стержневые поликапилляры путем формирования их поперечного сечения, что облегчает их последующую сборку в шайбы.

Формула изобретения

Способ изготовления поликапилляр ных стержневых структур преимущественно для стеклянных микроканальных сборок путем изготовления единичной трубки, формирования пакета из еди5 ничных трубок, нагрева его конца до образования луковицы и перетяжки, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества, единичную трубку вытягивают из нагретой трубчатой заготовки с соотношением наружного Й„и внутреннего d ®„диаметров

1,05 (d /d e (2, отбирают трубки. с одинаковыми диаметрами, формируют из них на вибростенде пакет, фиксируют положение трубок в нем пропиткой с обоих торцов клеем и связывают их по длине нежаростойкой нитью, а при перетяжке нижнюю часть пакета поворачивают относительно верхней

20 на количество оборотов и, определяемое выражением где L — расстояние от луковицы до тянульных валков, D — диаметр круглого пакета единичных трубок или диаметр вписанной в многогранник окружности, если пакет сформирован в виде последнего.

1498 727

Составитель Н.Ильиных

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор Т.Колб

Редактор Н.Яцола

Заказ 4510/17 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета IIQ изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, 1„ аушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101