CS263882B1 - Elektrická odporová pecek «výrobě skleněných ..vlakem; - Google Patents

Abstract

Elektrická -pečusestává ae·,tří podstatě ných částí, zhotovených ze slitin drahýGh ko- · vůá vzájemně elektricky odizolovaných,ra to tělesa.,pece,· zvlákňovací sekce a roztavova-v cítsekůs.* Roztavovaeí sekte je· představová*;, nahopným členem, vytvarovaným do tvam vlnovce,■■ Jehož-Z vrcholyv-zasahují:’ v ,horníčásti do oblasti zakládání...:a·;-v dolní části’ d-sn blízkosti ■ zvlákňovací. · sekce/ Řešením/ se dosáhne příznivé distribuce tepla po, dek! ceň výšce tělesa pece,■· usnadní’se montáž/ 1 demontáž a stoupne unifikace; pece, kte-- rowlze využít pro jedno t dvotietupňový-žpůň sob tažení vláken.

Description

Vynález se týká elektrické odporové pece k výrobě skleněných vláken tažením. Elektrická pec sestává ze tří podstatných částí, přednostně zhotovených ze slitin vzácných kovů a vzájemně elektricky odizolovaných, a to z roztavovací sekce představované topným členem s izolovanými přívody elektrického prvku, dále z tělesa pece zahrnujícího vaničku, případně s víkem a dále ze zvlákňovací sekce, zahrnující perforovanou homogenizační vložku a zvlákňovací trysky.

V československém A. O. č. 241 874 je popsána pec, vytvořená demontovatelnou soustavou tří částí, které jsou vzájemně galvanicky odděleny. Základní část tvoří těleso pece, v jehož horní části je vložena soustava topných členů tvořících roztahovací sekci a v dolní části je namontována zvlákňovací sekce, opatřená tryskami pro výtok skla. Vzhledem k tomu, že roztavovací sekce i zvlákňovací sekce jsou napájeny z vlastních, samostatných ovládaných zdrojů elektrického proudu, nemusí být u této konstrukce dodrženy vzájemné průřezové vazby jednotlivých sekcí a spotřeba drahých kovů je nižší.

Nevýhodou tohoto konstrukčního uspořádání je, že v roztavovací sekci dochází směrem k jejím spodním partiím, tj. partiím, které jsou nejvíce vzdáleny od přívodů elektrického proudu, k úbytku napájecího napětí, což sice příznivě působí na intenzitu tavení v horní části, tj. v oblasti přikládání skla, ale současně vytváří nežádoucí pásmo nízkých teplot v oblasti nátoku skla do zvlákňovací sekce.

Protože pokles napájecího napětí a tím i topného účinku spodních partií roztavovací sekce je tím větší, čím vyšší je roztavovací sekce, je omezena konstrukční výška tělesa pece a tím i hladina skloviny a tedy hydrostatický tlak ovlivňující průtok tryskami zvlákňovací sekce. Odstranění těchto jevů je možné buď průřezovou diferenciací jednotlivých dílů roztavovací sekce, nebo zavedením části zvlákňovací sekce do prostoru tělesa pece tak, aby oblast nátoku skla do zvlákňovací sekce byla doplňkově přitápěna, případně kombinací obou těchto úprav. Diferenciace jednotlivých průřezů dílů roztavovací sekce však komplikuje její výrobu, přičemž výsledný efekt 'je vždy nejistý vzhledem k tomu, že koncepce roztavovací sekce, složené z několika paralelních přepážek s odlišnými průřezy, představuje z fyzikálního hlediska soustavu paralelně zapojených topných otvorů, 'jejichž vzájemné tepelné ovlivnění v daných pracovních podmínkách lze jen obtížně předem stanovit.

Nedostatky stávající konstrukce pecí se Odstraní nebo podstatně omezí v pro.vedení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v 'tom, že roztavovací sekce je vyvořena topIným členem, který je perforovaný a je vytvarován do tvaru vlnovce, jehož vrcholy zasahují v horní části do oblasti zakládání skla a v dolní části do blízkosti zvlákňovací sekce.

Topný člen je v tomto případě lineární topný člen z elektrického hlediska představující soustavu sériově řazených odporů. Tímto řešením topného členu se dosáhne potřebné výhodné distribuce tepla, jak v prakticky neomezené výšce tělesa pece, tak i po jeho délce, protože topné průřezy i výšky vln lze diferencovat, aniž by to neúměrně zkomplikovalo výrobu. Protože délka vlnovce v napřímeném stavu přesahuje podstatně délku tělesa pece, lze v důsledku zvýšeného elektrického odporu použít k napájení elektrický proud o vyšším napětí a nižší intenzitě, což se příznivě projeví na využití elektrické energie tím, že poklesnou ztráty na spojích přívodního vedení i ztráty magnetickým polem. Dosažení potřebné distribuce tepla v celé výšce tělesa pece umožňuje použít pro- zvlákňovací sekci zvlákňovací pece, jejíž konstrukce je obdobná jako konstrukce běžných zvlákňovacích pecí používaných v jednostupňové výrobě 'skleněného· vlákna. Tím še sníží spotřeba drahých kovů, usnadní montáž a demontáž a stoupne unifikace výroby, protože pro jedinostupňový i dvoustupňový způsob výroby vlákna lze používat zvlákňovací pece shodného provedení.

Příkladné provedení vynálezu je popsáno dále a schematicky znázorněno na připojených výkresech, na nichž představuje Obr. 1 celkový nárysný pohled na pec zabudovanou v agregátu na výrobu vlákna, obr. 2 bókorysný řez pecí v rovině A—A z obr. 1 a 'obr. 3 nárysný řez pecí v rovině B—B z obr. 2.

Pec v provedení podle vynálezu je složena ze tří hlavních dílů: z tělesa 1 pece, topného členu 2 a zvlákňovací sekce 3 (obr. 1). Těleso 1 pece (obr. 2] je tvořeno tvarovým dílem 4 ze žáruvzdorného tepelně-izolačního materiálu, jehož vnitřní povrch je chráněn před účinky taveniny 5 vnitřním pláštěm 8, přecházejícím v horní části do horního lemu 7 a ve spodní části do spodního lemu 8. Vnitřní plášť 8 s lemy 7 a 8 je zhotoven ze slitiny platina-rhodium nebo může být zhotoven z jiného materiálu, odolávacího korozi v roztavené sklovině i atmosférické korozi při teplotách nad 1000 stupňů Celsia. Celé těleso 1 je po vnějším obvodně pokryto tepelněizolačním obkladem 9 pro snížení tepelných ztrát.

Do tělesa 1 je shora vsazen topný člen 2, který se skládá ze dvou protilehlých přívodů 10 elektrického proudu a vlnovce 11. 'Ačkoliv vlnovec 11 může být vytvořen z jediného kusu materiálu konstantní tloušťky, je pro zlepšení funkčních vlastností výhodné jednotlivé jeho díly průřezově diferencovat, aby protilehlé vnější díly 12 měly průřez menší než vnitřní díly 13 a závěsné žlaby 14 měly průřez větší než vnitřní díly

263382

13. Zmenšený průřez vnějších dílů 12 kompenzuje tepelné ztráty vznikající v důsledku spoje přívodů 10 s chlazeným přívodním vedením, zvětšený průřez závěsných žlabů 14 snižuje teplotu a zabraňuje tak nalepování skleněných kuliček v této oblasti. Vnější díly 12 a vnitřní díly 13 jsou perforovány, aby tavenina odtékala do prostoru tělesa 1 pece, a tvarově zpevněny lemy 15. Topný člen 2 je do tělesa 1 pece vsazen tak, že pravoúhlé ohnuté přívody 10 dosedají na plochu vytvořenou horním lemem 7 a závěsné žlaby 14 jsou podepřeny tyčemi 16. Elektricky vodivému spojení topného členu 2 a horního lemu 7 brání elektricky izolační vrstva 17 a tyče 16, zhotovené z elektricky nevodivého žáruvzdorného materiálu. Tyče 16 jsou opatřeny nákružky 45, které chrání topný člen 2 proti doteku s vnitřním pláštěm 6 tělesa 1. Všechny díly topného členu 2 jsou zhotoveny ze slitin platina — rhodium, přičemž tepelně málo namáhané přívody 10 mohou být zhotoveny z méně ušlechlitého materiálu, např. z paládia nebo jeho slitin.

¹ Spodní část tělesa 1 pece je uzavřena žvlákňovací sekcí 3, vytvořenou dnem 18, bočními stěnami 19 a perforovanou homogenízační vložkou 20. Prostor vytvořený těmito díly je uzavřen čelními stěnami 21, k nimž jsou připojeny dolní přívody 22 pro připojení zdroje elektrického proudu. Dno 18 je opatřeno zviákňovacími tryskami 23 v provedení odpovídajícím použitému způsobu rozvlákňování. K bočním stěnám 19 a čelním stěnám 21 je upevněn límec 24. Žvlákňovací sekce 3 je obložena tepelnou Izolací 25 a k tělesu 1 pece je připevněna 'pomocí rámu 26 a šroubů 27. Mezi límec 24 a spodní lem 8 je při montáži vloženo těsnění 28, které brání průniku skloviny a současně elektricky izoluje žvlákňovací sekci 3 od vnitřního pláště 6 tělesa 1 pece. Proti průniku roztavené skloviny v místech spojení límce 24, těsnění 28 a spodního lemu 8 může být vnější obvod límce 24 v kontaktu S chladicí smyčkou 29, kterou protéká chladicí voda a tak zajišťuje zatuhnutí skloviny, která by případně mohla proniknout v imístech spoje. Všechny díly žvlákňovací sekce 3 jsou zhotoveny ze slitiny platinarhodium, přičemž je výhodné diferencovat složení použitého materiálu podle úrovně namáhání tak, že např. dno 18 je zhotoveno ze slitiny 70 % hmot. p’atiny a 30 % hmot. rhodia, boční stěny 19 a čelní stěny 21 ze slitiny 90 % hmot. platiny a 10 % hmot. rhodia a přívody 22 z paládia a podobně.

Těleso· 1 pece s namontovanou zvlákňovací sekcí 3 a vloženým topným členem 2 je shora uzavřeno víkem 30 s otvory 31 pro přikládání skla, zhotoveným z kompaktního žáruvzdorného tepelněizolačního materiálu. V čelních stěnách víka 30 jsou výřezy 32, kterými procházejí přívody 10 topného čle-4 nu 2 a které zajišťují správnou polohu topného členu 2 v tělese 1. Výřezy 33 v bočních stěnách víka fixují polohu tyčí 16 a tím i neměnný tvar vlnovce 11.

Topný člen 2 je připojen na první zdroj 34 elektrického proudu (obr. lj, jehož napětí je nastavitelné např. potenciometrem 35. Žvlákňovací sekce 3 je připojen na druhý zdroj 36 elektrického proudu automaticky regulovaný, např. pomocí termočlánku 37 a regulátoru 38 teploty tak, aby byla udržována určitá nastavená teplota dna 18 zvlákňovací sekce 3.

Rozměry jednotlivých hlavních celků, tj. tělesa 1 pece, topného členu 2 a zvlákňovací sekce 3 se mohou u jednotlivých provedení podstatně lišit s ohledem na požadovaný výkon a počet zvlákňovacích trysek 23. Pro správnou funkci a využití z vynálezu vyplývajících předností je však výhodné dodržet rozměrové vazby, vztažené k základní výšce tělesa 1, tj. k vzdálenosti mezi spodním lemem 8 a horním lemem- 7, která je obvykle volena tak, aby bylo dosaženo náležitého hydrostatického tlaku roztavené skloviny na dno 18 pro dosažení potřebného průtoku skloviny zviákňovacími tryskami 23:

Pec pracuje následovně:

Sklo, např. ve formě kuliček, se otvory 31 kontinuálně přikládá do prostorů vymezených prohlubněmi vlnovce 11 topného členu 2, kde se roztaví. Tavenina 5 protéká otvory vlnovce 11 a kolem něho do vnitřního prostoru tělesa 1 a dále otvory v homogenizační vložce 20 do prostoru zvlákňovací sekce 3, odkud vytéká zviákňovacími tryskami 23 v praméncích 39. Praménky 39 se vytahují ve vlákna, pomocí aplikátoru 40 se na ně nanáší lubrikace, na družícím prvku 41 se sdruží do pramence 42, který je navíjen na cívku 43 navíjecího stroje 44. Regulátorem 38 teploty se nastaví teplota dna 18 na takovou hodnotu, která odpovídá požadovanému průměru zvlákněného praménku 39. Potenciometrem 35 se nastaví napětí v topném členu 2 na takovou hodnotu, aby výška hladiny taveniny 5 v prostoru tělesa 1 dosáhla požadované výše, případně aby bylo dosaženo stanoveného vertikálního teplotního gradientu uvnitř taveniny.

Je zřejmé, že použití pece v uspořádání Rodle vynálezu se neomezuje pouze na popsaný příklad. Tak např. žvlákňovací trysky 23 mohou být nahrazeny pouhými otvory nebo výstupky se skupinami otvorů, zvlákněné praménky mohou být sekány na střiž nebo dále zvlákňovány rozfukováním pomocí horkých plynů a podobně.

V jiném případě, kdy je taveno a zvlákňováno sklo s nižší teplotou tavení, mohou být základní díly pece, tj. vnitřní plášť 6 tělesa 1, topný člen 2 a žvlákňovací sekce 3, vyrobeny z méně ušlechtilých materiálů, 'než je slitina platina-rhodium, např. z korozivzdorných a žárupevných ocelí.

Claims (1)

1. PŘEDMÉT

   Elektrická odporová pec k výrobě skleněných vláken tažením, která sestává přednostně ze slitin vzácných kovů, a je zhotovena ze tří podstatných částí vzájemně elektricky odizolovaných, a to z roztavovací sekce, představované topným členem s izolovanými přívody elektrického proudu, dále z tělesa pece, zahrnujícího vaničku, příVYNÁLEZU pádně s víkem, a dále ze zvlákňovací sekce, zahrnující perforovanou homogenizační vložku a zvlákňovací trysky, vyznačená tím, že topný člen (2) je perforovaný a je vytvarovaný do tvaru vlnovce (11), jehož vrcholy zasahují v horní části do oblasti zakládání skla a v dolní části do blízkosti zvlákňovací sekce (3 j.