Устройство для получения изделий из кварцсодержащего сырья

Устройство для получения изделий из кварцсодержащего
Изобретение относится к термообработке кварцсодержащих материалов, получению изделий из них и может быть использовано в стекольной промышленности, кварцевом производстве и производстве по выпуску товаров народного потребления из кварцевого стекла.
Известно устройство для получения изделий из кварцсодержащего сырья, которое содержит плавильную камеру, которая вращается вокруг собственной оси с помощью двигателя. Соосно с плавильной камерой расположена перфорированная газопроницаемая плавильная форма, куда подают сырьевой материал. Плавильная камера соединена вакуумпроводом с вакуумной системой. Нагревательный элемент в виде двух электродов расположен на подвижной щтанге, позволяющей перемещать электроды в плоскости вертикального сечения наплавляемого изделия (1).
Недостатком известного устройства для получения изделий из кварцсодержащего стекла является неэффективность использования дугового разряда, так как используется только его лучистая составляющая, что обуславливает невысокие экономические показатели процесса изготовления изделий.
Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство для получения изделий из кварцсодержащего сырья, которое представляет собой роторную установку с вращающейся газопроницаемой цилиндрической емкостью, в которую подают сырьевой материал в виде кварцевой крупки. Во внутреннее пространство цилиндрической формы вводят два электрода, установленные с возможностью перемещения относительно друг друга и каждого из электродов относительно обрабатываемой поверхности изделия, обеспечивая расстояние от обрабатываемой поверхности не более 1/6
аООЗ106223
Illllllilltillllllilllllillllillllllllllli
2 О  03106223
сырья
расстояния между крайними обрабатываемыми точками поверхности для обеспечения фиксации заданной формы формуемого изделия (2).
Недостатком известного устройства является неэффективность использования теплового потока дугового разряда, необходимого для наплава изделий.
При наплаве кварцевых тиглей диаметром более 450 мм электрическая мощность дуги постоянного тока, необходимая для расплавления поверхностного слоя тигля, составляет 400 кВт и более.
В известном устройстве наплав изделия обеспечивается как лучистым тепловым потоком дугового разряда, так и джоулевым теплом тока, который протекает по окружности небольшого диаметра, определяемого положением двух электродов, смещенных относительно оси изделия.
В результате необрабатываемый приповерхностный слой продуктов испарения и диссоциации кремнезема изделий большого диаметра и высоты остывает и теряет электропроводимость.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности использования теплового потока дугового разряда при наплаве изделия.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для получения изделий из кварцсодержащего сырья, выполнено в виде роторной установки, содержащей вращающуюся газопроницаемую цилиндрическую емкость, во внутреннюю полость которой подают кварцсодержашее сырье, источник питания, по крайней мере, три электрода, установленные с возможностью перемещения относительно друг друга и каждого электрода относительно обрабатываемой поверхности на расстоянии между каждым электродом и обрабатываемой поверхностью не более 1/6 расстояния между крайними обрабатываемыми точками поверхности для фиксации заданной формы формуемого изделия, первый электрод, подключенный к одному зажиму источника питания, расположен на одной оси с осью изделия и выполнен с возможностью перемещения вдоль указанной оси, а остальные электроды расположены симметрично относительно первого электрода и
подключены к другому зажиму источника питания.
На фиг.1 представлена схема устройства для получения изделия из кварцсодержащего сырья в исходном состоянии с 3-мя электродами.
На фиг.2,3 - схема устройства в начале и в конце процесса получения изделия из кварцесодержащего сырья.
На фиг.4 - схема устройства для получения изделия из кварцсодержащего сырья в исходном состоянии с количеством электродов больше 3.
Устройство для получения изделия из кварцсодержащего сырья содержит роторную установку с вращающейся газопроницаемой цилиндрической емкостью 1, во внутреннюю полость 2 которой подают кварцсодержащее сырье 3, и три электрода 4,5,6. Первый электрод 4 (центральный) установлен на одной оси с осью изделия и выполнен с возможностью перемещения вдоль этой оси. Два других электрода 5,6 выполнены с возможностью перемещения относительно первого электрода 4 и относительно обрабатываемой поверхности на расстоянии между каждым электродом и обрабатываемой поверхностью не более 1/6 расстояния между крайними обрабатываемыми точками поверхности.
Нервый электрод 4 (центральный) подключен к одному из зажимов источника питания постоянного тока 7 (например, положительному), а два электрода 5,6 подключены к его другому зажиму (отрицательному).
Устройство для получения изделия из кварцесодержащего сырья работает следующим образом.
Роторная установка с цилиндрической емкостью приводится во вращение. Внутренняя полость цилиндрической емкости заполняется кварцсодержащим сырьем и нроисходит формирование изделия заданной формы. От источника питания 7 на электроды 4,5,6 подается постоянный ток, и между ними создается дуговой разряд для фиксации формы изделия. Электроды 4,5,6 перемещаются к дну тигля, затем электроды 5,6 относительно электрода 4 с увеличением расстояния между ними и уменьщением расстояния
3/
3 до обрабатываемой поверхности. При этом расстояние между электродами и
обрабатываемой поверхностью устанавливается не более 1/6 расстояния между крайними точками обрабатываемой поверхности для привязки дуги на поверхность изделия, после чего электроды 5,6 перемещаются вверх на указанном расстоянии от обрабатываемой поверхности. Обработка поверхности электродами производится в течение времени, необходимого для получения изделия.
При работе устройства на первом этапе происходит расплавление поверхностного слоя и фиксация изделия под действием лучистого теплового потока дугового разряда. При столь высокой температуре образуется токопроводящий приповерхностный слой продуктов испарения и диссоциации кремнезема. При разводе боковых электродов 5,6 (катодов) над нагретой поверхностью изделия увеличивается расстояние между ними и центральным электродом 4(анодом) и, следовательно, растет напряжение на дуге при фиксированном значении тока. Расстояние же между боковыми электродами 5,6 и токопроводящим приповерхностным слоем изделия уменьшается, и наступает такой момент, когда дуговому разряду энергетически выгоднее замыкаться через токопроводящий приповерхностный слой продуктов испарения и диссоциации кремнезема. В этот момент дуговой разряд 1между электродами 4,5 и 4,6 разрывается, и образуются два других: катоды токопроводящий приповерхностный слой, токопроводящий приповерхностный слой - анод. После перехода привязки дуги на токопроводящий приповерхностный слой боковые электроды 5,6 перемещаются относительно поверхности изделия вверх.
Дальнейший наплав изделия происходит как за счет лучистого теплового потока, выделяемого в местах контакта дугового разряда с токопроводящим приповерхностным слоем, так и за счет тепла, выделяемого при протекании тока по всему токопроводящему приповерхностному слою.
4 При этом, поскольку ток протекает по всему токопроводящему
приповерхностному слою, изделие не остывает и сохраняется его электропроводимость.
5
(56) SU 119126 А, С 03 В 20/00, 23.11.1985 RU 2049742 С1, С 03 В 20/00, 10.12.1995