Индукционная печь для получения оптического волокна

 

Изобретение относится к устройствам нагрева, применяемым, в частности, при производстве оптического волокна. Изобретение направлено на повышение надежности и долговечности печи путем снижения перепада температур в нагревательном элементе в радиальном направлении. В индукционной печи для получения оптического волокна нагреватель выполнен с распределением удельного электрического сопротивления по толщине, определяемым по формуле /5 (г) . +1,6 г+МО 2, где г - радиальная координата, м. 5 ил.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

is»s С 03 В 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4704872/33 (22) 14.06,89 (46) 07.11,91. Бюл. N. 41 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) В. Н. Бабкин, В, Н. Васильев, В. Д.

Наумчик, Б. 3. Питиримов и П. Р, Смекалов (53) 666.189.2(088.8) (56) Патент США ¹ 4547644, кл. Н 05 В 5/00, опублик, 1984.

Peak U„Schroeder С., А new design of

zorconia induction furnace for production of

high-strenght fiber, J. Ыцпт wave Technology, — 1986, ч. 4, N 8, р. 1061-1066.

Изобретение относится к устройствам нагрева, применяемым, в частности, при производстве оптического волокна, Целью изобретения является повышение надежности и долговечности печи за счет снижения перепада температур в нагревательном элементе в радиальном направлении.

На фиг. 1 представлена индукционная циркониевая печь для вытяжки оптического волокна; на фиг. 2 — график распределения удельного электрического сопротивления стабилизированного диоксида циркония внутри стенки нагревательного элемента (НЭ): прямая 1 отражает постоянное значение удельного электрического сопротивления в НЭ в радиальном направлении, а кривая 2 — распределение, предложенное в данном изобретении; на фиг. 3 — графики расчетных радиальных распределений источников тепла в НЭ при индукционном на„„Я.3„„1б89313 А1 (54) ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА (57) Изобретение относится к устройствам нагрева, применяемым, в частности, при производстве оптического волокна. Изобретение направлено на повышение надежности и долговечности печи путем снижения перепада температур в нагревательном элементе в радиальном направлении. В индукционной печи для получения оптического волокна нагреватель выполнен с распределением удельного электрического сопротивления по толщине, определяемым по формуле р(г) =4 ° 10 r +1,6 10 . г+1 10 где г — радиальная координата,м. 5 ил. греве: кривая 1 соответствует постоянному по толщине НЭ удельному электрическому сопротивлению, а прямая 2 — переменному (см. кривая 2 на фиг. 2); оба распределения рассчитаны для поперечного сечения, рас- О положенного на середине высоты НЭ íà QQ фиг, 4 — графики радиальных распределений .К") температуры в НЭ для поперечного сече- () ния, расположенного на середине его высоты: кр:вая 1 соответствует НЭ с постоянным по толщине стенки значением удельного электрического сопротивления, а кривая 2— для НЭ с предложенным в изобретении рас-,И пределением(кривая 2 на фиг. 2);расчет произведен для НЭ из стабилизированного диоксида циркония в виде полого цилиндра высотой 0,1 м, с толщиной стенки 0,004 м при внутреннем. радиусе 0,018 м для диапазона температур, соответствующего минимуму термомеханической прочности; в случае радиального распределения удель1689313 ного электрического сипрогивления, соответствующего кривой 2 на фиг, 2, перепад температур уменьшается не менее чем на 10

К; на фиг. 5 - расчетная вероятность разрушения НЭ из стабилизированного диоксида циркония в зависимости от перепада температур ЛТ. В случае перехода от расп ределения температуры, заданного кривой 1, к распределению температуры, заданного кривой 2 (см, фиг. 4) вероятность разрушения снижается с 0,75 до 0,27.

Нагревательный элемент 1 в виде полого цилиндра установлен между фиксирующими втулками 2 и окружен теплоизоляцией

3, Теплоизоляцию удерживает кварцевый стакан 4, который охвачен индуктором 5.

Вся конструкция размещена внутри медного водоохлаждаемого корпуса 6, служащего одновременно экраном высокочастотного поля индуктора. НЭ имеет внутренний г и наружный r2 радиусы соответственно.

Нагревательный элемент из стабилизированного диоксида циркония в виде полого цилиндра с предложенным в изобретении распределением удельного электрического сопротивления изготавливают наплавлени° ем в струе низкотемпературной плазмы, НЭ с толщиной сТеНКМ 0,004 M наплавляют Н3 удаляемыйзатравочный стержень послойно (6 — 10 слоев), вводя в аргоновую плазменную струю диоксид циркония и стабилизирующую добавку осKèäà иттрия. Известно, что твердый раствор диоксида циркония имеет кубическую структуру, обеспечивающую наиболее стабильные электри-еские и механические свойства материала, при содержании стабилизирующего оксида иттрия от 8 до 40 мол.7,,.

При этом максимальная электропроводность стабилизированного диоксида циркония наблюдается при добавке 8 — 10 мол,, оксида иттрия. При увеличении содержания стабилизирующего оксида электропровсдность твердого раствора снижается.,ля получения в изобретенли распределения удельного электрического сопротивления в

НЭ при нанесении каждо о слоя в плазменную струю вводят разное количество оксида иттрия. Для первого слоя содержание окси5 да иттрия должно быть 8 мол.,ь, которое в последующих слоях увеличивают и доводят в последнем слое до 20 мол.7,. При этом удельное электрическое сопротивление при рабочих температурах НЭ в первом слое

10 составляе 1 10 Ом.м и затем увеличивает-2 ся до 1,7 10 Ом,м в последнем слое.

-2

Полученный таким образом НЭ при индукционном способе нагрева обеспечивает меньший перепад температур в стенке по15 лаго цилиндра, снижает вероятность растрескивания керамики и увеличивает тем самым его долговечность и надежность.

Индукционная циркониевая печь для вытяжки оптического волокна с предложен20 ным в изобретении нагревательным элементом помимо повышенной надежности обеспечивает снижение вероятности образования при растрескивании пылевидных частиц, увеличивая тем самым чистоту ат25 мосферы печи, а следовательно, прочность вытягиваемых оптических волокон.

Формула изобретения

Индукционная печь для получения опти30 ческого волокна, содержащая нагревательный элемент из стабилизированного диоксида циркония в виде полсго цилиндра, фиксирующие втулки и теплоизоляцию, удер.:<иваемую кварцевым стаканом, охва35 тывающий последний индуктор и водоохлаждаемый корпус, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности печи путем снижения перепада температур в нагревательном элементе в

40 радиальном направлении, нагреватель выполнен с распределением удельного электрического сопротивления по толщине, определяемым по формуле

p(r)=4 10 г +1,6 10 г+1 1Г, 45 где г — радиальная координата, м.

1 0 л !Л 1Л хЯ, On e

Я„х о

1689313

РЬт

5О ИМ

3 f Pug 4

О а з Риг 5

4 hÄ,х/ 0,)й

0

:3

1 Ъ

1689313

Составитель С. Виноградов

Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Редактор Л. Волкова

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

Заказ 3783 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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