RU227177U1

RU227177U1 - Устройство для непрерывного получения труб и стержней из кварцевого стекла

Info

Publication number: RU227177U1
Application number: RU2024104169U
Authority: RU
Inventors: Петр Александрович Лесников
Original assignee: Петр Александрович Лесников
Filing date: 2024-02-19
Publication date: 2024-07-10

Abstract

Полезная модель относится к области производства различных изделий из кварцевого стекла в непрерывном цикле, используемых в электронике, фотонике, оптике, солнечной энергетике и радиотехнике. Технический результат заключается в повышении производительности устройства за счет предотвращения его вынужденных остановок на техническое обслуживание, при достижении требуемого качества непрерывно подаваемого продукта. Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для непрерывного получения труб и стержней из кварцевого стекла содержит плавильный корпус с футерованной полостью, в которой установлены нагревательные элементы и плавильный тигль с выходным формирующим устройством, имеющим выработочное сечение. Плавильный тигль снабжен расходным бункером и питателем, а также имеет внутреннюю цилиндрическую полость с холодной зоной и зоной расплава тигля. Нагревательные элементы выполнены в виде стержней, расположенных вдоль плавильного тигля. Согласно полезной модели заявленное устройство снабжено устройством генерирования ультразвуковых колебаний, связанным с тиглем. Отношение диаметра полости плавильного тигля в его холодной зоне к диаметру выработочного сечения формирующего устройства составляет 10 – 15 : 1, а длина зоны расплава тигля составляет не менее половины длины нагревательного элемента. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области производства различных изделий из кварцевого стекла в непрерывном цикле, используемых в электронике, фотонике, оптике, солнечной энергетике и радиотехнике.

Известно устройство для непрерывного получения труб и стержней из кварцевого стекла, содержащее плавильный корпус, в котором установлены нагревательные элементы и плавильный тигель с расходным бункером, питателем и выходным формирующим устройством, при этом тигель имеет внутреннюю цилиндрическую полость с холодной зоной и зоной расплава, а нагревательный элемент выполнен в виде стержня, расположенного вдоль тигля (см. патент № RU 2177914С1, опуб. 10.01.2002 г.).

Описанное устройство не обеспечивает длительную, непрерывную подачу исходного сырья в плавильный тигель вследствие того, что кварцевая крупка подается в плавильный тигель в процессе прогрева и образуется котломерат, из-за выделения в объеме крупки остаточной влаги и газовожидких включений, присутствующих в объеме зерна. Накапливание газовых продуктов в плавильной зоне приводит к образованию спёка, препятствующему продвижению сырья из зоны плавления в зону формирования. Кроме того, короткая зона плавления не обеспечивает надежное проплавление исходного сырья, что также может способствовать получению неоднородной по объему стекломассы и остановки процесса выработки изделия через выходное формирующее устройство.

Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков.

Технический результат заключается в повышении производительности устройства за счет предотвращения его вынужденных остановок на техническое обслуживание, при достижении требуемого качества непрерывно подаваемого продукта.

Техническая проблема решается, а технический результат достигается тем, что устройство для непрерывного получения труб и стержней из кварцевого стекла содержит плавильный корпус с футерованной полостью, в которой установлены нагревательные элементы и плавильный тигель с выходным формирующим устройством, имеющим выработочное сечение, при этом плавильный тигель снабжен расходным бункером и питателем, а также имеет внутреннюю цилиндрическую полость с холодной зоной и зоной расплава, причем нагревательные элементы выполнены в виде стержней, расположенных вдоль плавильного тигля, при этом, согласно полезной модели, оно снабжено устройством генерирования ультразвуковых колебаний, связанным с плавильным тиглем, отношение диаметра полости плавильного тигля в его холодной зоне к диаметру выработочного сечения выходного формирующего устройства составляет 10 – 15 : 1, а длина зоны расплава тигля составляет не менее половины длины нагревательных элементов.

Полезная модель поясняется при помощи чертежа, на котором схематично представлен разрез описываемого устройства, где:

1 – расходный бункер;

2 – питатель;

3 – плавильный тигель;

4 – устройство генерирования ультразвуковых колебаний;

5 – общее сечение холодной плавильной зоны;

6 – плавильная зона;

7 – выходное формирующее устройство (дюза);

8 – стержень (труба) готового изделия;

9 – вытяжное устройство;

10 – зона расплава тигля;

11 – нагревательный элемент;

12 – плавильный корпус;

13 – футерованная полость;

14 – огнеупорная футеровка;

15 – выработочная зона.

Устройство для непрерывного получения труб и стержней из кварцевого стекла включает в себя плавильный корпус 12, внутри которого размещены нагревательные элементы 11 с системой регулирования подаваемой электрической мощности, плавильный тигель 3 с выходным формирующим устройством 7, огнеупорную футеровку 14, систему непрерывной подачи сырья в плавильную зону тигля 3, подачи защитного газа в футерованную полость 13 плавильного корпуса 12, механизм вытяжки и отрезки (на чертеже не показаны) готовой продукции в виде труб и стержней.

Плавильный тигель 3 с выходным формирующим устройством 7 (дюзой) имеет плавильную зону 6 и выработочную 15 зону. Исходное сырье, содержащее минеральный кварц или синтетическую двуокись кремния, через питатель 2 непрерывно подается в плавильный тигель 3 и, по мере выработки готовой стекломассы через выходное формирующее устройство 7, вертикально продвигается из загрузочной зоны в плавильную зону 6 и далее в зону 15 выработки.

При этом, отношение диаметра полости тигля S₁в его холодной плавильной зоне к диаметру выработочного сечения S₂выходного формирующего устройства составляет 10 – 15 : 1, а длина зоны расплава тигля 10 по высоте тигля, не менее ½ длины нагревательных элементов 11. Кроме того, плавильный тигель 3 с системой непрерывной подачи сырья соединен с устройством генерирования 4 ультразвуковых колебаний, создающим вибрацию плавильного тигля 3 препятствующую слипанию зерен крупки, подаваемой в холодную зону.

В случае меньшего соотношения сечений S₂ и S₁ (менее 10) падает производительность, так как не будет реализовано требование полного обезгаживания (удаления газов) стекломассы. При увеличении указанного соотношения сечений более 15 увеличиваются затраты энергии на производство из-за увеличения циклов прогрева и проплава подаваемого сырья в плавильной зоне. Кроме того, плавильный тигель 3, соединённый с системой непрерывной подачи сырья, подвержен непрерывному ультразвуковому воздействию от устройства генерирования 4 ультразвуковых колебаний, жестко прикрепленного к системе питателя 2 – плавильного тигля 3.

Устройство работает следующим образом: кварцевая крупка минерального сырья или синтетики из расходного бункера 1 поступает питатель 2, соединенный жестко с плавильным тиглем 3 и устройством генерирования 4 ультразвукового колебаний, продвигается вертикально из холодной плавильной зоны 5 в плавильную зону 6, далее в выходное формирующее устройство 7. Затем готовое изделие в виде трубки или стержня 8 вытяжным устройством 9 непрерывно удаляется из формирующей зоны в виде готовой продукции.

Таким образом, из исходного сырья, содержащего минеральный кварц и синтетическую двуокись кремния, получают однородную, без пузырей стекломассу, вытекающую из выходного формирующего устройства 7 (дюзы) при реальном диаметре сечения плавильного тигля 3 в холодной зоне 30,0 см и площади при этом 706 см² и реальном сечении выработанного канала выходного формирующего устройства 7 (дюзы), при выработке трубы 8, имеющей диаметр 25 мм, с толщиной стенки 2,0 мм, площадь которой составляет 65,4 см². При этом длина зоны 10 расплава, при стандартной длине стержней нагревательных элементов 11 из вольфрама 1500 мм, составила 800 мм, при мгновенном отключении энергии и заморозке расплава. Устройство генерирования 4 ультразвуковых колебаний непрерывно разрушает образование спека и способствует непрерывному продвижению крупки и готовой стекломассы по высоте плавильного тигля 3.

Оптимальное соотношение диаметров плавильного тигля 3 в его холодной плавильной зоне к диаметру выработки готовой продукции (труба или стержень) через выходное формирующие устройство 7 (дюзу) выхода годного продукта, а также увеличение длины «H» зоны 10 расплава тигля, ведет к полному осветлению объема стекломассы, поступающей к выходному формирующему устройству 7 (дюзе). Кроме того, вибрация плавильного тигля 3 с помощью устройства генерирования 4 ультразвуковых колебаний, позволяет непрерывно разрушать образование спёка на границе холодной и плавильной зон, избегая прекращения непрерывного движения крупки по высоте тигля.

Таким образом, при использовании описанной полезной модели повышается производительность устройства за счет предотвращения его вынужденных остановок на техническое обслуживание, при достижении требуемого качества непрерывно подаваемого продукта.

Claims

Устройство для непрерывного получения труб и стержней из кварцевого стекла, содержащее корпус с футерованной полостью, в которой установлены нагревательные элементы и плавильный тигель с выходным формирующим устройством, имеющим выработочное сечение, при этом плавильный тигель снабжен расходным бункером и питателем, а также имеет внутреннюю цилиндрическую полость с холодной зоной и зоной расплава, причем нагревательные элементы выполнены в виде стержней, расположенных вдоль плавильного тигля, отличающееся тем, что оно снабжено устройством генерирования ультразвуковых колебаний, связанным с плавильным тиглем, отношение диаметра полости тигля в его холодной плавильной зоне к диаметру выработочного сечения выходного формирующего устройства составляет 10 – 15 : 1, а длина зоны расплава тигля составляет не менее половины длины нагревательных элементов.