УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА

УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА.
Полезная модель относится к способам формования стекла, в частности к способам производства изделий из кварцевого стекла, а именно формованию трубок или стержней из кварцевого стекла вытягиванием с помощью вращающихся инструментов.
Известно устройство для получения изделий из кварцевого стекла, включающее в себя теплоизолированный корпус, с верхней и нижней крышками, нагреватель и плавильный тигель с формующими элементами, расположенный внутри нагревателя. Тигель соединен с крышкой корпуса посредством гибкой мембраны и подвешен к весоизмерительному устройству. Устройство также включает в себя систему подачи кварцевой крупки в тигель, систему подачи защитного газа и вытяжную машину (см. авторское свидетельство STJ 937356 А (Государственный научно-исследовательский институт кварцевого стекла), 15.10.83, С 03 В 20/00).
Описанное устройство не обеспечивает достаточно высокого качества изделий, не позволяет вырабатывать изделия в широком ассортименте за одну компанию работы устройства, так как при необходимости получения изделий с жесткими геометрическими параметрами резко снижается процент выхода годных изделий. Устройство отличает также сложность управления процессом из-за несовпадения, в каждый момент процесса веса вырабатываемого изделия и веса загружаемой кварцевой крупки, значительный расход электроэнергии, недостаточная продолжительность компании.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков (прототипом) является устройство для получения изделий из кварцевого сте::ла, раскрытое в заявке DE 3227786 А1 (Heraeus Quarzschmelze GmbH), 26.01.84, С 03 В 20/00, fig.2. Устройство включает в себя корпус, внутри которого размещены нагреватель и ила2000111168
«МИНИ
г 3  о 011 11 « в
МПК с 03 в 17/04, С 03 В 20/00 вильный тигель, накопительный бункер, систему подачи кварцевой крупки в
плавильный тигель, при этом загрузочная область тигля расположена вне зоны нагрева кварцевой крупки, а в корпусе выполнено каналы для подачи защитного газа и эвакуации из жарового пространства печи паров кремнезема.
Основными недостатками прототипа является недостаточный процент выхода годных изделий при жестко заданных геометрических размерах изделия вследствие недостаточного качества проплава стекломассы, наличия значительного температурного градиента при переходе стекломассы из большого сечения в меньшее, а также недостаточный диапазон регулирования геометрических параметров вырабатываемых изделий и высокий расход электроэнергии.
Таким образом задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в обеспечении качественного проплава стекломассы, выравнивании температурного градиента при переходе стекломассы из большого сечения в меньшее, расширении диапазона регулирования геометрических параметров вырабатываемых изделий. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в улучшения качества и расширении ассортимента изготавливаемых изделий, а также снижении их себестоимости за счет повышения процента выхода годных изделий и снижения расхода электроэнергии.
Устройство для получения изделий из кварцевого стекла, обеспечиваюш;ее достижение указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, может быть охарактеризовано следующей совокупностью признаков.
Устройство включает в себя корпус, внутри которого размещены нагреватель и плавильный тигель, систему подачи кварцевой крупки в плавильный тигель. Загрузочная область тигля расположена вне зоны нагрева кварцевой крупки. При этом согласно полезной модели загрузочная область тигля расположена внутри охлаждаемого цилиндра, причем расстояние от
1
нижней кромки загрузочной трубы системы подачи кварцевой крупки до нагревателя может составлять 50 мм и более. Суммарный объем загруженной в плавильный тигель кварцевой крупки и расплавленной стекломассы поддерживают постоянным в каждый момент времени в течении всего процесса получения изделий из кварцевого стекла. Нижняя часть плавильного тигля, составляющая от 40 до 65 % общей длины тигля может иметь форму усеченного конуса, сужающегося по ходу движения стекломассы, причем минимальный диаметр конуса может составляет от 40 до 80% его максимального диаметра. Устройство может быть снабжено, по меньшей мере, одним сменным экраном, установленным в выработочном канале коаксиально его оси с возможностью перемещения в вертикальном направлении для изменения температуры в соответствующей зоне выработочного канала. Плавильный тигель до под1ачи в него кварцевой крупки может быть на 60 -ь 100% заполнен боем кварцевого стекла, при этом в нижней части теплоизолированного корпуса на уровне основания тигля могут быть выполнены окна для эвакуации из жарового пространства печи паров кремнезема и защитного
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели корпус устройства может быть теплоизолирован и снабжен верхней и нижней крыщками.
Кроме того, в частном  реализации полезной модели охлаждаемый цилиндр может быть установлен на верхней крышке корпуса устройства, при этом верхняя часть плавильного тигля может быть прикреплена к крыщке охлаждаемого цилиндра и отцентрирована с помощью, по меньщей мере, трех болтов, а основание плавильного тигля может быть установлено на опорное устройство с ограничителем для предотвращения смещения тигля в процессе плавки, при этом охлаждение упомянутого охлаждаемого цилиндра может осуществляться посредством рубашки водяного охлаждения.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели расходный бункер системы подачи кварцевой крупки через кронштейн может быть связан с весоизмерительным устройство
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели размер наружного и внутреннего диаметра каждого сменного экрана и их количество определяют требуемым характером распределения тепловых потоков в процессе работы устройства.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели в нижней части теплоизолированного корпуса на уровне основания тигля могут быть выполнены окна для эвакуации из жарового пространства печи паров кремнезема и защитного газа.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели устройство может быть снабжено кольцевой горелкой, установленной на выходе выработочного канала устройства.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели устройство может быть снабжено опорным узлом, смонтированным на кольце, которое крепится к основанию водоохлаждаемого теплоизолированного корпуса или его нижней крышке.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели нижняя крышка водоохлаждаемого теплоизолированного корпуса может быть выполнена за одно целое с ним
За счет того, что кварцевая крупка, продвигаясь в зону расплава, постепенно прогревается происходит улучшение качество проплава стекломассы и снижает расход электроэнергии. Выравнивание температурного градиента стекломассы обеспечивается при переходе её из большого сечения в меньшее и за счет того, что стенки плавильного тигля в нижней части отстоят от нагревателя на большем расстоянии чем в верхней. Указанные выше соотношения диаметра и высоты конусной части правильного тигля подобраны опытным путем. Сменные экраны, установленные в выработочном канале позволяют значительно расширить диапазон регулирования геометрических параметре вырабатываемых изделий, сохраняя при этом оптимальную и стабильную температуру в зоне наплава. Наличие ограничителя, предназначенного для предотвраш;ения смеш;ения тигля в процессе плавки позволяет получать кварцевые изделия более высокого качества и жесткими геометрическими параметрами. Вследствие наличия каналов для эвакуации паров кремнезема из жарового пространства печи выработочный канал остается свободным от паров кремнезема в течении всей компании за счет этого уменьшается влияние изменений температуры в зоне формования изделий, что обеспечивает более высокий процент выхода изделий по геометрическим параметрам.
Возможность осуществления полезная модель, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием возможной конструкции устройства, выполненного в соответствии с настояш,им изобретением, которая поясняется графическими материалами, на которых изображена схема устройства.
Устройство 1 включает в себя расходный бункер 2, связанный через кронштейн 3 с весоизмерительным устройством 4, систему подачи кварцевой крупки в плавильный тигель с устройством 5 для удаления воздуха, находящегося между частицами кварцевой крупки, теплоизолированный корпус 6 с верхней 6а и нижней 6Ь крышками, причем нижняя крышка может также быть выполнена заодно с корпусом. Внутри корпуса 6 размещен тигель 7, установленный в камере 8, снабженной нагревателем 9, опорное устройство 10, водоохлаждаемый цилиндр 11 с крышкой 12, сменные экраны 13 для управления температурным режимом в выработочном канале 14, вытяжную машину. В крышке 12 водоохлаждаемого цилиндра 11 выполнены каналы для подачи защитного газа в жаровое пространство печи. Загрузочная область А тигля расположена внутри водоохлаждаемого цилиндра 11 вне упомянутого корпуса 6, причем расстояние а от нижней кромки загрузочной трубы 15 системы подачи кварцевой крупки до нагревателя 9 составляет 50 мм. На загрузочной трубке 15 установлен дозатор 23 для обеспечения естественного запора подачи крупки и обеспечения постоянства суммарного объема загруженной в плавильный тигель кварцевой крупки и
расплавленной стекломассы постоянным в каждый момент времени в течении всего процесса получения изделий из кварцевого стекла. Нижняя часть плавильного тигля, составляющая 60 % общей длины тигля имеет форму усеченного конуса, сужающегося по ходу движения стекломассы, причем минимальный диаметр конуса составляет 50 % его максимального диаметра. Охлаждаемый цилиндр 11 с рубашкой водяного охлаждения установлен на верхней крышке 6а корпуса 6 устройства 1. Плавильный тигель 7 прикреплен к крышке охлаждаемого цилиндра 11 и отцентрирован с помощью болтов 16, а основание плавильного тигля установлено на опорное устройство 10 с ограничителем 17 для предотвращения смещения тигля 7 в процессе плавки. Расстояние между основанием плавильного тигля и опорный устройством на момент монтажа (сборки) устройства должно составлять 15-25 мм, что соответствует удлинению тигля при разогреве его до температуры 1800 - 2050°С и весу загруженного тигля в 60 -80 кг. В нижней части корпуса 6 на уровне основания тигля выполнены окна 18 для эвакуации из жарового пространства печи паров кремнезема и защитного газа. Устройство снабжено комплектом из нескольких сменных экранов 13, устанавливаемых в выработочном канале 14 коаксиально его оси с возможностью перемещения в вертикальном направлении для изменения температуры в соответствующей зоне выборочного канала. При этом размер наружного и внутреннего диаметра каждого сменного экрана 13 и их количество определяют требуемым характером распределения тепловых потоков в процессе работы устройства. На выходе выработочного канала установлена кольцевая горелка 20. Кроме того устройство снабжено опорным узлом, смонтированным на кольце 21, которое крепится с помощью болтов или щпилек 22 к нижней крышке водоохлаждаемого теплоизолированного корпуса 6. в частном случае реализации изобретения нижняя крышка водоохлаждаемого теплоизолированного корпуса может быть выполнена за одно целое с ним
ДЛЯ удаления воздуха, находящегося между частичками кварцевой крупки, и через загрузочную трубку 15 в загрузочную часть А плавильного тигля 7. Поступления кварцевой крупки в плавильный тигель и, соответственно, производительность установки контролируется весоизмерительным устройством 4, связанным с расходным бункером 2. По мере выработки изделий, кварцевая крупка постепенно прогреваясь продвигается в зону нагрева В. Образующийся расплав через формующий элемент 19 подается через выработочный канал 14 со сменными экранами 13 в вытяжную машину.
Описанный пример исполнения устройства для получения изделий из кварцевого стекла обеспечивает возможность реализации назначения полезной модели и достижения указанного выше технического результата, но при этом не исчерпывает всех возможностей осуществления полезной модели, охарактеризованной совокупностью признаков, приведенных в формуле изобретения.
Составителиавторы