Устройство для вытягивания стеклянного волокна

 

. СОЮЗ СО6ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5I) С 03 В 7/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3246079/29-33 (22) 10.02.81 (46) 07.08.83. Бюл. И 29 (72) 6.А. Кашин и Г.П. Кашина (71) Гомельский государственный университет (53) 666.189.212(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР У 689972, кл. С 03 В 37/02, 1976.

2, Авторское свидетельство СССР

И 660949, . С 03 В 37/025, 1977 (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО.ДЛЯ ВЫТЯГИВАНИЯ СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА, включающее ..

„.SU„„1033457 камеру с нагревателем и токоподводя щими электродами, о т л и и а ющ е е с я тем, что, с целью повышения КПД., продольные стенки камеры в зоне вытягивания выполнены с выступами, а нагреватель - в виде заполняющей камеру токопооводящей жидкости, в которую введены электроды по обе стороны от выступов.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что на торцах камеры установлены магнитогидродинамические дроссели.

1 10

Изобретение относится к производству стеклянного волокна штабиковым методом, в частности к производству волокна из тугоплавкого материала, например кварцевого стекла, применяемого в аэрокосмической технике, в оптоэлектронике, в вычислительной технике и других областях.

Известно устройство для вытягивания волокна из тугоплавкого материала, в котором для размягчения материала заготовки используются электрические нагреватели; на выходе из жарового пространства волокно подвергается ускоренному охлаждению. Использование электрических нагревателей позволяет организовать жаровое пространство с однородным распределением температуры для одыовременной выработки многих волокон. Процесс нагрева является легкоуправляемым и может быть автоматизирован (1 ).

Однако методы нагрева и охлаждения, используемые в этом устройстве, имеют существенные недостатки, устранение которых во многом связано с решением трудных проблем современной техники.

Для формирования кварцевого волок. на заготовку нужно нагреть до высо,о кой температуры (свыше 172 С), что требует иметь на нагревателе еще более высокую температуру. При этих температурах основное выделение тепла нагревателя происходит в виде светового излучения. Но кварц является прозрачным для большей части спектра этого излучения. Поэтому, чтобы обеспечить теплопередачу путем теплопроводности через низкопроводящую газовую среду, нагревателю необходимо сообщать значительно более высокую температуру. Максимально допустимые температуры современных электронагревателей не превосходят о

2200 С. Такой вид нагрева обладает низким КПД, характеризуется малой производительностью, при этом возникают проблемы жаростойких нагревателей, высокотемпературной теплоизоляции, защиты нагревателей и устройств от высокотемпературной газовой коррозии.

Для сохранения оптических и механических свойств сформированного волокна его нужно быстро охладить на выходе из жарового пространства, подавляя кристаллизацию кварца, протекающую при 1400 С. При низкой ско33457

20 для вытягивания стеклянного волокна, 50 ды 6, погруженные в электропроводящую жидкость 7, соединяют ванну с источником 8 тока. Подача заготовки осуществляется устройством 9, вытяжка волокна производится намоточным

40 рости движения волокна ускоренное охлаждение может быть достигнуто лишь созданием высокого температурного градиента вдоль оси волокна на ere выходе из жарового пространства. Для этого применяется принудительное охлаждение газом или газожидкостной взвесью. Такая обработка ухудшает свойства волокна и отрицательно сказывается на нагревательных устройствах. Малая производительность, применение дефицитных дорогостоящих материалов, низкая долговечность нагревательных устройств, низкий выход годной продукции приводят к удорожаwe себестоимости волокна.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство включающее камеру с нагревателем и токоподводящими электродами (2 ).

Недостатком известного устройства является низкий КПД процесса, Целью изобретения является повь>шение КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для вытягивания стеклянного волокна, включающем камеру с.нагревателем и токоподводящими электродами, продольные стенки камеры в зоне вытягивания выполнены с выступами, а нагреватель - в виде заполняющей камеру токопроводящей жидкости, в которую введены электро- ды по обе стороны от выступов.

Причем на торцах камеры установлены магнитогидродинамические дроссели.

На фиг. 1 изображено устройство для вытягивания стеклянного волокна, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант многониточной установки.

Устройство содержит ванну 1, выполненную из жароупорного нетокопроводящего материала с выступами 2, образующими рабочие каналы 3, предназначенные для подачи нагреваемого . стержня 4, формирования и вйвода сформированного волокна 5. Токопрово. устройством 10, Устройства 9 и 10 кинематически связаны между собой;

Торцы камеры оснащаются магнитогидродинамическими дросселями (не изоб1033457 ражены), которые предотвращают утечку и вынос жидкости из ванны.

Устройство может быть изготовлено как в вертикальном, так и в горизонтальном исполнении.

Устройство работает следующим образом.

Электрический ток, протекающий через жидкость, вызывает ее нагрев.

Тепловыделения увеличиваются с ростом плотности тока, которая. будет наибольшей в зазоре между стенками рабочего канала и поверхностью стеклянного стержня, находящегося в канале. Здесь происходит локальный нагрев среды до температуры, необходимой для размягчения стекломассы и формирования волокна ° Поскольку теплопередача осуществляется средой с высокой теплопроводностью, то температура среды будет близка к температуре размягчения стержня, т,е. не превысит 1800 С.

За луковицей сечение струи стекла уменьшается, в сечении потока проводящей среды возрастает. Здесь снижаются. плотность тока, тепловыделения, а следовательно, и температура среды (ниже 1400 С). Таким образом, обеспечиваются благоприятные условия для формирования волокна .и его ускоренного охлаждения, подавляющего кристаллизацию стекла. При этом.повышается выход годного продукта и улучшается его качество. Рабочие каналы имеют сужающиеся участки, эа счет чего увеличивается плотность тока.

В качестве токопроводящей жидкости могут быть использованы распла. вы; металлов, солей, шлаков. Применение теплоносителей с высокими коэффициентами теплопередачи позволяет

4 повысить тепловую мощность, подводимую к заготовке, а сЛедовательно, увеличить возможную скорость вытяжки волокна и повысить производительность

При многониточном изготовлении волокна регулирование процесса целесообразно осуществлять по току, соединив рабочие каналы в последователь.

1О ную электрическую цепь. Важным достоинством такого процесса нагрева является то, что он, в определенной степени, оказывается авторегулируемым по температуре независимо от колебаний диаметра подаваемых стержней.

Действительно, при прохождении электрического тока постоянной силы через кольцевые зазоры, образованные каналами одинаковых диаметров и заготовками различных диаметров, тепловыде" ления будут возрастать в каналах с малыми зазорами и уменьшаться в противном случае. Это означает., что тепло будет подводиться больше к заготовкам большего размера и его ко" личество будет снижаться с уменьшением их размеров. Как известно, другие известные способы нагрева обладают противоположным свойством: стержни повышенного диаметра подогреваются, а пониженного диаметра перегреваются. Таким образом, изобретение характеризуется возможностью однородного нагрева стержней при многониточном изготовлении волокна.

Следует отметить также, что устройство обладает более высокими значениями КПД процесса нагрева. Предварительные расчеты показывают, что

КПД процесса нагрева может составить более 203, тогда как в известных способах он не превосходит 54.

1033457

Составитель Н, Ильиных

Техреду Т.Фанта Корректор A . Ференц

Редактоо О. Половка,Заказ 5548/23 Тираж 486 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11/03(, Москва, Ж-Я Раушская наб. д. 4/5

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