CS214782B2 - Appliance for maintaining the calibration of the thermocell in the nozzle for drawing the glass fibres - Google Patents

Description

Vynález -se týká zařízení pro udržení kalibrace termočlánku pro použití v platinorhodiové trysce používané pro tažení skleněných vláken a zejména je zaměřen na řešení takového- spoje, jenž udržuje -svoje okalibrování během životnosti -trysky.

Podle známého - stavu techniky termočlánky jsou obecně používány pro sledování teploty trysky pro - tažení skleněných - vláken. Tyto- trysky jsou spojeny -s -ovládači, jenž jsou dále spojeny s transformátory dodávajícími proud pro odporový -ohřev trysky. Výstupní signál z termočlánku je využíván -ovládačem --k - držení konstantní teploty trysky.

V praxi- -bylo zjištěno, že termočlánkové ovládací obvody ve -skutečnosti neudrží teplotu trysky konstantní. Postupně s časem poněkud termočlánkové obvody zvyšují teplotu trysky. Toto- zpětně vyvolává nežádoucí efekt způsobující změny fyzikálních charakteristik (například tloušťky vlákna) skleněných vláken, která jsou tažena. Důsledkem je rovněž protavení trysky.

Ačkoliv je možné překalibrovat termočlánky zhotovené podle dosavadního stavu techniky, -aby se zkorigoval výše uvedený problém, je -praktické provádění velmi -obtížné, z......důvodu.. - - - -postupné a kontinuální. . - povahy změny výstupního signálu termočlánku.

Předložený vynález je založen na -objevu, že - - - problém ‘kalibrace u termočlánků podlé dosavadního -stavu techniky vzniká v -důsledku migrace na -stykové ploše mezi rozdílnými kovy termočlánku.

Migrace - je vysvětlována - skutečností, že jeden vodič termočlánku je z -čisté platiny nebo ze -slitiny s vysokým obsahem platiny, další vodič termočlánku je ze slitiny platiny -s rhodiem (například 87 % hmot, platiny -a 13 % hmot, rhodia) - a tryska představuje- relativně -objemné množství platino-rhodlové slitiny (například 80 - % hmot, platiny a 20 % hmot, rhodia). Za provozu rhodium migruje z trysky do platinového- vodiče termočlánku, -čímž posunuje termočlánkový spoj -směrem od trysky - do -oblasti s nižší teplotou. Přesunutí spoje -do¹ oblasti -s nižší teplotou zmenšuje výstupní -signál z termočlánku -a tím způsobuje odečtení teploty trysky, které neodpovídá - správné kalibraci.

Důvodem· přesouvání místa -s funkcí termočlánkového -spoje do - oblasti s nižší teplotou je- to, že u běžných -termočlánkových spojů jsou termočlánkové vodiče- vedeny obecně kolmo k trysce, takže pohyb -spoje se děje nutně směrem -od - trysky db· oblasti s nižší teplotou.

Vynález -se vztahuje na zařízení -pro udržení kalibrace termočlánku v trysce k tažení skleněných vláken, u něhož alespoň jeden vodič termočlánku má schopnost tvořit slitinu s materiálem trysky. Podstata vynálezu -spočívá v tom, že -alespoň tento vodič je v -části přilehlé k měřicímu spoji uložen rovnoběžně s -obložením trysky v jeho bezprostřední blízkosti.

Hlavní výhodou vynálezu je skutečnost, že teplota vodiče či vodičů je po celé -délce, v níž jsou uloženy rovnoběžně s obložením trysky -a v jeho těsné blízkosti, v podstatě rovna teplotě trysky, takže i když dochází ke stejné migraci, zůstává měřicí -spoj stále v - oblasti, kde detekuje skutečnou teplotu trysky. Tím se - podle vynálezu odstraňují problémy s kalibrací, které se vyskytují u dosavadních termočlánků. -Kalibrace termočlánku zůstává v -podstatě konstantní po· celou dobu životnosti trysky. Termočlánkový spoj je připojen přímo ke -slitinovému - - prvku, jehož teplota -má být sledována,. ' přičemž - nevyžaduje - překalibrování z důvodů -stárnutí. Podle vynálezu se vytvoří termočlánkový regulátor, - jenž snižuje požadovanou frekvenci kontrol kvality operací- při výrobě -skleněných vláken.

Tyto a- další znaky, jakož i výhody vynálezu budou zřejmější -z připojených výkresů a následujícího podrobného· popisu.

Obr. 1 představuje .perspektivní pohled - na trysku, -využívající termočlánkový měřící -spoj podle vynálezu, -s částí trysky zobrazené v řezu, - a schematické - -naznačení -ovládacího obvodu -odporového -ohřevu trysky. Obr. 2A představuje příčný řez typickým uspořádáním termočlánkového -měřicího· spoje podle stávajícího^ stavu techniky, jak -se jeví, je-li tento- spoj nový.

Obrázek 2B představuje příčný řez spojem z obrázku 2A, avšak po zestárnutí tohoto· -spoje.

Na -obrázku 3A je příčný řez termočlánkovým spojem podle předloženého vynálezu, přičemž -spoj je nový.

Na obrázku 3B je pak příčný řez termočlánkovým spojem podle -předloženého vynálezu, -avšak po zestárnutí tohoto -spoje.

Obrázek 1 znázorňuje vylepšený termočlánkový spoj, - podle předloženého vynálezu, zabudovaný do trysky a uspořádaný přímo pod -tavícím předpecím. - Zobrazené předpecí -a tryska jsou typu uvedeného v mém· patentovém -spisu Sp. - st. - amerických číslo 3 -988 135 uděleného 26. října 1976. Spodní strana zobrazeného předpecí obsahuje průtočný kanál 12, který - jím prochází a je povrstev žáruvzdorného -materiálu, mající průtočný kanál 12, který jím prochází a je pokryt -obložením 14 z platinové fólie. Trysková jednotka označená vztahovou značkou 16 je vyjímatelně uložena pod průtočným blokem 10 a je v -dotyku se spodní -stranou bloku 10. Nosič jednotky je tvořen rámovou konstrukcí zahrnující rámový prvek 18, jenž prostřednictvím bočních -okrajů spodní plochy jednotky centruje jednotku vzhledem k průtočnému kanálu 12.

V zobrazeném příkladu trysková jednotka obsahuje blok 20 mající komoru 22 vytvořenu uvnitř a ústící - -na horním a spodním povrchu bloku 20. Komora 22 je v případě, že tryska je ve -své poloze, propojena -s průtočným kanálem 12. Blok 20 je vyroben ze žáruvzdorného - -materiálu a vnitřek komory je potažen obložením ' 24 ze slitiny obsahující 80 o/o hmot. · platiny a 20 °/o hmot, rhodia. O.tvorová deska 26 je umístěna na dně průtóčnéloo kanálu 22 a je současně spojena s obložením 24. Deska 26 stejně jako obložení 24 je vyrobena ze slitiny obsahující 80 procent hmot, platiny a 20 °/o hmot. rhodia. Podrobná konstrukce a způsob činnosti tryskové jednotky 16 je popsán ve výše uvedeném patentu č. 3 988 135.

Konce elektrod 28 a 30 jsou připojeny k opačným stranám otvorové desky 26, aby ' umožnily odporový ohřev desky 26. Tyto konce elektrod jsou připojeny vodiči 34 a 36 k výkonovému transformátoru 32. Transformátor 32 je napájen z výkonového· zdroje 33. · · Transformátor 32 je ovládán regulátorem 37. · Regulátor 37, transformátor 32 · a elektrodový obvod jsou běžného' typu a umožňují odporový ohřev otvorové desky 26 a její ' držení na — v podstatě — konstantní teplotě. Vodiče 38 propojují regulátor 37 s transformátorem 32.

Termoičlánkový spoj. · jehož · se předložený vynález týká, je spojen s tryskou (to je s elementy · z platiny a rhodia jednotky 16), aby reagoval na teplotu trysky přilehlé k otvorové desce 26 a tak poskytoval řídicí signál pro regulátor 37. V ilustrovaném případě termočlánkový spoj zahrnuje: těsně u sebe umístěné otvory 4θ a 42 vytvořené skrz obložení 24 těsně přiléhající k · . otvorové desce 26 umístěné · ve středu délky desky; vodič 44 z platinorhcdiové slitiny obsahující 87 · % hmot, platiny a 13 % hmot, rhodia, procházející otvorem · 40; vodič 46 z čisté platiny, procházející otvorem 42; svařovaný měřicí spoj 46 = mezi vodiči 44 a 46; sváry 44a a 46a spojující jednotlivé vodiče 44 a 46 s obložením 24; a prodloužené části 44b a 46b navazují přímo na vodiče 44 ' a 46 a procházející po celé délce tak těsně u otvorové desky 26 a vnějšího · povrchu obložení 24, že teplota těchto· částí je v podstatě rovna teplotě měřicího· spoje 46.

Předmětné spojení je zobrazeno v detailech na obrázcích 3A a 3B. Na těchto obrázcích vnitřní teplota trysky u spoje 46 je označena Ti a teplota prodloužených částí 44b a 46b je označena T2. · Obrázek 3A znázorňuje spoj když je nový, to je za stavu, kdy styková plocha mezi rozdílnými kovy termočlánku je v místě přechodu měřicího spoje 46. Obrázek 3B ukazuje starý spoj, to je spoj po určité době, kdy styková plocha mezi rozdílnými kovy termočlánku se přemístila do části 46b, takže je vystavena teplotě T2.

Přemístění znázorněné na obrázku 3B je výsledkem migrace -rhodia do· platinového vodiče 46 z platinorhodiové slitiny, ze které je vytvořena tryska. Výsledkem migrace je to, že bod, ve kterém je termočlánkem zaznamenávána teplota, mění svou polohu podél vodiče 46. Je to způsobováno · tím, že teplota je registrována na stykové ploše rozdílných kovů termočlánku. Protože teploty Ti a

T2 jsou v podstatě stejné, při uspořádání dle předloženého vynálezu jakákoliv změna výše uvedené polohy nezpůsobuje chybný odečet teploty.

V příkladném provedení předmětu · vynálezu je otvorová deska 26 přibližně 254 mm dlouhá a přívodní části 44b a 46b probíhají podél přibližně poloviny · této délky (to je okolo 125 mm). Prostor mezi částmi 44b a 46b a vnějškem obložení 24 je přibližně · 2,5 milimetru. V sestavě · . trysky tento prostor může být vymezen prostřednictvím skleněných rozpěrek navlečených na přívodních částech. Přívodní části jsou zality v žáruvzdorném materiálu na bloku 20 a umístěny asi 6 mm nad otvorovou deskou 26. Přívodní části 44b a 46b jsou spojeny s regulátorem 37 propojovacími vodiči · 50 a 52.

Obrázky 2A a 2B ukazují běžný termočlánkový spoj dle stávajícího· stavu techniky. Ačkoliv to zde není zobrazeno, je zřejmé, že · tento spoj · může být napojen na ovládací a transformační obvod podobný obvodu z obrázku 1, za účelem ovládání teploty trysky. Obložení stěny trysky na těchto obrázcích je označen vztahovou značkou 54 a je zobrazen s párem termočlánkových vodičů 56 · a 56 jím procházejících. Ve výše popsaném provedení vynálezu může stěna být vytvořena ze slitiny 80’ % hmot, platiny a 20 % hmot, rhodia; vodič 56 ze slitiny 87 % hmot, · platiny a 13 % hmot, rhodia a vodič 56 ' _ může být z čisté platiny. Vodiče 5δ a 56 jsou spojeny svárem vytvářejícím spoj . ·60, který je v dotyku s tryskovou jednotkou 16 a rovněž jsou přivařeny k vnitřnímu povrchu obložení 54 sváry 56a a 56a. Na rozdíl od · spojení podle předloženého · vynálezu jsou prodloužené části termočlánkových přívodů podle dosavadního stavu techniky zobrazeny •na · obrázcích 2A a 2B a jak je z těchto zřejmé, vycházejí obecně kolmo z obložení trysky. Tyto- přívody jsou označeny 56b a 56b. Obrázek 2B znázorňuje podmínky, jež nastanou, když rhodium z trysky migruje do· přívodu 56b. Jak je na tomto· obrázku znázorněno, migrace způsobuje přemístění spoje ·· 60 z oblasti o · teplotě Ti dů oblasti vzdálenější od obložení 54, kde teplota je T2. Protože přívod 56b je veden obecně kolmo z trysky, teplota T2 je značně nižší než teplota Ti, v důsledku čehož výstupní signál z termočlánku neodpovídá přesně teplotě trysky.

Na základě zkušeností s uspořádáním -dle známého stavu techniky popsaného na obrázcích 2A a 2B bylo zjištěno, že u termočlánku typu „R“ teplota registrovaná termočlánkem uniká (to je· klesá) přibližně o 42 °C za den. Toto se děje . v důsledku snížení výstupního signálu z termočlánku.

Výstupní signál z termočlánku se· mění podle typu termočlánku. V následujícím jsou uvedeny typické odečty hodnoty termočlánkového výstupního signálu při teplotě

1250 °C.

214 7 В 2

Теппо- hmotnostní Odečet článek složení vodiče (milivolt)

Typ

„R“	1 2	čistá platina 87 % platina, 13 % rhodium	14
„s“	1	čistá platina	12,6
	2	90 % platina, 10 % rhodium
„b“	1	94 %platlna,	7,4
		6 %rhodlum
	2	70 % platina, 30 % rhodium

Životnost trysky, zde popsaného typu, je přibližně devět měsíců. Je odhadnuto, že posunutí stykové plochy mezi rozdílnými kovy termočlánku je 6 až 12 mm během výše uvedené časové periody. Jsou-li prodloužené části 44b a 48b přibližně 130 mm dlouhé, spojení podle předloženého vynálezu zajišťuje konstantní kalibraci během běžné životnosti trysky.

Ačkoliv bylo popsáno a zobrazeno výhodné provedení podle vynálezu, je zřejmé, že toto provedení nelze pokládat za omezení tohoto vynálezu. Například se předpokládá, že vynález může být použit ve spojitosti s termočlánky typu „R“, „S“, nebo „B“ a že platinorhodiová slitina trysky se může lišit od uvedeného příkladu (např. tryska může být ze slitiny obsahující 90 % hmot, platiny a 10% hmotnosti rhodia). Rovněž se předpokládá že vynález může najít uplatnění u jakékoliv kovové trysky a termočlánkové kombinaci, kde termočlánek je spojen s tryskou a alespoň jeden z vodičů termočlánků má schopnost tvořit slitinu s materiálem trysky, přičemž styková plocha mezi vodiči termočlánku se přemisťuje.

Claims (7)

1. Zařízení pro udržení kalibrace termočlánku v trysce к tažení skleněných vláken, u něhož alespoň jeden vodič termočlánku má schopnost tvořit slitinu s materiálem trysky, vyznačené tím, že alespoň tento vodič (46) je v části přilehlé к měřicímu spoji (48) uložen rovnoběžně s obložením (24) trysky v jeho bezprostřední blízkosti.

2. Zařízení podle bodu 1, u něhož je tryska ohraničena ze strany blokem ze žáruvzdorného materiálu, vyznačující se tím, že vodiče (44, 46) jsou umístěny uvnitř tohoto materiálu.

3. Zařízení podle bodu 1, s tryskou ze slitiny obsahující 80 % hmot, platiny a 20 % hmot, rhodia, vyznačující se tím, že druhý vodič (44) je ze slitiny obsahující 87% hmot, platiny a 13% hmot, rhodia.

4. Zařízení podle bodu 1, s tryskou, která •navazuje na otvorovou desku přiléhající ke spodní straně této trysky, vyznačující se tím, že měřicí spoj (48) je bezprostředně přilehlý к ©tvorové desce (26), přičemž prodloužené části vodičů (44, 48) procházejí po délce trysky.

5. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že v obložení (24) trysky jsou upraveny dva otvory (40, 42), jimiž procházejí vodiče (44, 46) na vnitřní stranu trysky, kde jsou spolu svařeny měřicím spojem (48).

6. Zařízení podle bodu 5, vyznačené tím, že vodiče (44, 46) jsou přivařeny к vnitřní straně obložení (24) trysky svary (44a, 46a).

7. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že jeden vodič (44) má relativně vyšší obsah rhodia než druhý vodič (46) a měřicí spoj (48) obou vodičů (44, 46) je ve styku s obložením (24) trysky, přičemž prodloužené části (44b, 46b) vodičů (44, 46) vycházejí přímo z trysky a v žádané délce к ní těsně přiléhají.