FR2619374A1

FR2619374A1 - Process and device for extracting an article obtained by melting a pulverulent layer

Info

Publication number: FR2619374A1
Application number: FR8711464A
Authority: FR
Inventors: Paul Guibert; Francis Launay
Original assignee: Quartz and Silice SA
Current assignee: Saint Gobain Quartz SAS
Priority date: 1987-08-12
Filing date: 1987-08-12
Publication date: 1989-02-17
Also published as: FR2619374B1; JPS6456336A; JP2564149B2

Abstract

Process for the manufacture of an article made of silica glass, such as a crucible, according to which a pot capable of rotating about its axis is filled with a refractory pulverulent material; while the pot is in rotation, a cylindrical cavity is formed in this material, the axis of which coincides with that of the pot and the bottom and the wall of which consist, over a specified thickness, of a silica-rich material; this latter material is melted, the article obtained is cooled and is then extracted vertically. The invention consists in making the pot rotate during the extraction and extracting the article while it rotates, at least initially, at the same speed as the pot.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D'EXTRACTION D'UN OBJET
OBTENU PAR FUSION D'UNE COUCHE PULVERULENTE
L'invention a trait a un procédé et un dispositif d'extrac- tion d'un objet obtenu par fusion dans un pot d'une couche de matière réfractaire à l'état pulvérulent.METHOD AND DEVICE FOR EXTRACTING AN OBJECT
OBTAINED BY MERGING A POWDERY LAYER
The invention relates to a method and a device for extracting an object obtained by melting in a pot a layer of refractory material in the pulverulent state.

L'invention concerne plus particulièrement l'extraction d'un objet de silice obtenu par fusion d'une couche de matière pulvérulente riche en silice. The invention relates more particularly to the extraction of a silica object obtained by melting a layer of pulverulent material rich in silica.

Il est connu de fabriquer un tel objet grace à un dispositif semblable à celui décrit cisaprès
Une plateoforme circulaire mobile autour de son axe central, ci-après appelée carrousel, supporte plusieurs pots cylindriques égale.It is known to manufacture such an object using a device similar to that described below.
A circular platform movable around its central axis, hereinafter called the carousel, supports several equal cylindrical pots.

ment susceptibles d'être animés d'un mouvement de rotation autour de leur axe vertical. La rotation du carrousel amène successivement chaque pot en différentes positions, qui correspondent chacune à une phase du procédé de fabrication : par exemple alimentation du pot en matière pulvérulente riche en silice ; fusion de ladite matière ; refroidisse.ment likely to be rotated around their vertical axis. The rotation of the carousel successively brings each pot to different positions, which each correspond to a phase of the manufacturing process: for example feeding the pot with powdery material rich in silica; melting said material; cool.

ment de l'objet obtenu par fusion ; extraction de l'objet.ment of the object obtained by fusion; extraction of the object.

Les pots, généralement métalliques, sont remplis d'une matière re pulvérulente réfractaire, qui fait office d'isolant thermique. The pots, generally metallic, are filled with a refractory powdery material, which acts as thermal insulation.

Le pot étant en rotation, on creuse la matiere de manière a définir une cavité cylindrique dont l'axe se confond avec celui du pot. The pot being in rotation, the material is hollowed out so as to define a cylindrical cavity whose axis merges with that of the pot.

Le fond et la paroi de ladite cavité présentent une surface régulière a l'issue d'une opération d'alésage réalisée en déplaçant une lame verticalement et horizontalement. Sous l'action de la force centrifuge, la matière restante demeure plaquée contre la paroi du pot.The bottom and the wall of said cavity have a regular surface at the end of a reaming operation carried out by moving a blade vertically and horizontally. Under the action of centrifugal force, the remaining material remains pressed against the wall of the pot.

Le pot, toujours en rotation, arrive å l'aplomb d'un disposais tif assurant la fusion de la paroi et du fond de la cavité ainsi formée sur une certaine épaisseur. Le dispositif utilisé est généralement un arc électrique. La matière ainsi fondue est une matière riche en silice qui peut être simplement constituée par la matière servant d'isolant, par exemple du sable. Mais, elle peut être constituée par une matière plus pure, par exemple de la poudre de quartz. Cette dernière est déposée d'une manière connue en soi sur le fond et la paroi de la cavité formée dans la matière isolante. The pot, always in rotation, arrives at the base of a tif arrangement ensuring the fusion of the wall and the bottom of the cavity thus formed over a certain thickness. The device used is generally an electric arc. The material thus melted is a material rich in silica which may simply consist of the material serving as an insulator, for example sand. However, it can consist of a purer material, for example quartz powder. The latter is deposited in a manner known per se on the bottom and the wall of the cavity formed in the insulating material.

La fusion achevée, le carrousel amene le pot dans une autre position où l'objet obtenu se refroidit. Dès le début de la phase de refroidissement, le moteur commandant la rotation dudit pot est stoppé. When the fusion is complete, the carousel brings the pot to another position where the object obtained cools. From the start of the cooling phase, the motor controlling the rotation of said pot is stopped.

Enfin, la rotation du carrousel amène le pot arrêté dans une autre position pour l'opération d'extraction. Dès que l'objet est ex. Finally, the rotation of the carousel brings the stopped pot to another position for the extraction operation. As soon as the object is ex.

trait du pot à l'arrêt, la matière, qui n'est plus maintenue en place par la force centrifuge, s'éboule. Pour que le pot soit de nouveau utilisable, il faut donc reconstituer la cavité centrale. Ce retour aux conditions initiales se solde par une perte de temps et de matière.line of the pot stopped, the material, which is no longer held in place by centrifugal force, collapses. So that the pot is again usable, it is therefore necessary to reconstitute the central cavity. This return to the initial conditions results in a loss of time and material.

Par ailleurs, les moyens utilisés pour l'extraction de l'objet peuvent provoquer des défauts à sa surface et être à l'origine de sa mise au rebut. Furthermore, the means used for the extraction of the object can cause defects on its surface and be at the origin of its disposal.

L'invention a pour but un moyen permettant d'extraire les ob. The object of the invention is to provide a means for extracting the ob.

jets fabriqués selon le procédé ci-dessus, de manière à éviter l'éboulement de la matière et à rétablir la surface régulière de ia cavité centrale en un temps réduit et en économisant le maximum de matière.jets manufactured according to the above process, so as to avoid the collapse of the material and to restore the regular surface of the central cavity in a reduced time and by saving the maximum of material.

L'invention a également pour but un moyen permettant d'extraire l'objet en éliminant toute cause de formation de défaut sur sa surface interne ou externe. The object of the invention is also a means of extracting the object while eliminating any cause of defect formation on its internal or external surface.

Ces buts sont atteints par un procédé selon lequel on remplit un pot, susceptible de tourner autour de son axe, d'une matière pulvérulente réfractaire ; le pot étant en rotation, on ménage dans ladite matière une cavité de surface régulière dont l'axe se confond avec celui du pot, et dont le fond et la paroi sont constitués sur une épaisseur déterminée d'une matière riche en silice, puis on fond ladite matière sur au moins une fraction de son épaisseur, on refroidit l'ob. These aims are achieved by a process according to which a jar, capable of rotating about its axis, is filled with a refractory pulverulent material; the pot being in rotation, a uniform surface cavity is created in said material, the axis of which merges with that of the pot, and the bottom and the wall of which are made up of a determined thickness of a material rich in silica, then melts said material over at least a fraction of its thickness, the ob is cooled.

jet formé, puis on l'extrait verticalement et qui consiste essentiellement à faire tourner le pot pendant l'opération d'extraction et a extrafre l'objet, ce dernier tournant, au moins initialement, à la même vitesse que le pot.jet formed, then it is extracted vertically and which essentially consists in rotating the pot during the extraction operation and in extracting the object, the latter rotating, at least initially, at the same speed as the pot.

Dans le procédé selon l'invention, on amène l'organe préhen. In the method according to the invention, the prehensic organ is brought.

seur au-dessus du pot en rotation, on vient confondre son axe de rotation avec celui du pot, on confère audit organe une vitesse de rotation égale a celle du pot, puis on applique l'organe contre le bord de l'objet, on diminue la pression à l'intérieur de l'objet, puis on relève l'organe préhenseur auquel adhère l'objet.above the rotating pot, we just confuse its axis of rotation with that of the pot, we give said organ a speed of rotation equal to that of the pot, then we apply the organ against the edge of the object, we decreases the pressure inside the object, then raises the gripping member to which the object adheres.

Le dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est un organe préhenseur fixé sur un axe vertical, solidaire d'un dis, positif moteur susceptible de le déplacer verticalement. The device for implementing the method according to the invention is a gripping member fixed on a vertical axis, integral with a positive motor disc capable of moving it vertically.

Cet organe peut être relié à un moteur susceptible de le faire tourner autour de l'axe vertical à la même vitesse que le pot, avant d'arriver en contact avec l'objet. Cet organe peut comprendre un dispos sitif qui assure la synchronisation des vitesses de rotation par l'in- termédiaire d'au moins une pièce venant en contact avec le bord du pot, et une tête de préhension fixée à l'axe vertical et destinée à s'appliquer sur le sommet de l'objet. Le dispositif de synchronisation peut être solidaire de la tete de préhension ou relié directement à l'axe vertical. This member can be connected to a motor capable of rotating it around the vertical axis at the same speed as the pot, before coming into contact with the object. This member may comprise a device which ensures synchronization of the rotational speeds by means of at least one part coming into contact with the edge of the pot, and a gripping head fixed to the vertical axis and intended for apply to the top of the object. The synchronization device can be integral with the gripping head or connected directly to the vertical axis.

La tête de préhension est en une matière résistant à la chaleur, par exemple en graphite. Ses dimensions sont telles qu'elle vient s'appliquer exactement sur le pourtour de l'objet. Cette tête de pré. The gripping head is made of a heat-resistant material, for example graphite. Its dimensions are such that it is applied exactly on the periphery of the object. This meadow head.

hension est percée d'au moins un conduit qui s'ouvre sur sa face inné. hension is pierced with at least one conduit which opens on its innate face.

rieure, ledit conduit communiquant par l'intermédiaire de l'axe vertical avec une pompe à vide.said conduit communicating via the vertical axis with a vacuum pump.

La zone de la tête de préhension qui vient en contact avec le bord de l'objet est en une matière qui assure une fermeture hermétique. The area of the gripping head which comes into contact with the edge of the object is made of a material which ensures a hermetic closure.

Les caractéristiques de l'invention et ses avantages seront exposés de manière plus détaillée dans la description suivante de l'un de ses modes de réalisation, illustrée par la figure en annexe qui représente une coupe schématique de l'installation. The characteristics of the invention and its advantages will be explained in more detail in the following description of one of its embodiments, illustrated by the appended figure which represents a schematic section of the installation.

L'installation ainsi représentée, montre un pot 10 de forme cylindrique, relié à un dispositif d'entraînement en rotation, non représenté, par l'intermédiaire d'un axe 11. Ce pot, de préférence métal. The installation thus shown shows a pot 10 of cylindrical shape, connected to a rotary drive device, not shown, via an axis 11. This pot, preferably metal.

lique, contient une couche de sable 13 tapissant le fond et la paroi, et maintenu en place sous l'action de la force centrifuge. Le pot 10 contient en son centre un creuset 14 en verre de silice qui vient d'être obtenu par fusion d'une couche de poudre de quartz de grande pu. lique, contains a layer of sand 13 lining the bottom and the wall, and held in place under the action of centrifugal force. The pot 10 contains in its center a crucible 14 made of silica glass which has just been obtained by melting a layer of quartz powder of large size.

reté déposée sur la couche 13.reté deposited on layer 13.

L'organe préhenseur 15 est constitué d'une tête de préhension en graphite 16, munie d'un joint en amiante 17. La tête 16 est travers sée sur toute sa hauteur, selon son axe, par un conduit 26 qui s'ouvre à sa partie inférieure vers l'intérieur du creuset 14. La tête 16 est fixée à l'axe creux 18 qui vient s'insérer dans le conduit 26 et qui tourne librement dans le support 19. Ce support, relié à un vérin élec, trique non représenté, est guidé dans son déplacement vertical par les barres 20. The gripping member 15 consists of a graphite gripping head 16, provided with an asbestos seal 17. The head 16 is traversed over its entire height, along its axis, by a conduit 26 which opens to its lower part towards the interior of the crucible 14. The head 16 is fixed to the hollow axis 18 which is inserted into the duct 26 and which rotates freely in the support 19. This support, connected to an electric jack, sticks not shown, is guided in its vertical displacement by the bars 20.

Une platine 21 repose sur la face supérieure de la tête 16. A plate 21 rests on the upper face of the head 16.

Cette platine a un diamètre au moins égal à celui du pot 10. Plusieurs tiges 22, 23 sont fixées verticalement sur la face inférieure de la platine 21. Les tiges 22 viennent s'insérer dans des logements 24 pratiqués au sommet de la tête 16 ; les tiges 23 sont fixées à la périphérie de la platine 21 et leur extrémité est munie d'un patin 25.This plate has a diameter at least equal to that of the pot 10. Several rods 22, 23 are fixed vertically on the underside of the plate 21. The rods 22 are inserted into housings 24 formed at the top of the head 16; the rods 23 are fixed to the periphery of the plate 21 and their end is provided with a shoe 25.

En fin de course, les patins 25 prennent appui sur le bord du pot 10 en rotation. La platine 21 et la tête 16 sont ainsi entrainées dans un mouvement de rotation dont la vitesse est très rapidement égale à celle du pot. At the end of the race, the pads 25 bear on the edge of the pot 10 in rotation. The plate 21 and the head 16 are thus driven in a rotational movement whose speed is very quickly equal to that of the pot.

La tete 16, en rotation, poursuit sa descente pour venir en contact avec le bord du creuset 14 ; plus precisément, c'est le joint 17 qui vient s'appliquer contre le bord du creuset. The head 16, in rotation, continues its descent to come into contact with the edge of the crucible 14; more precisely, it is the seal 17 which is applied against the edge of the crucible.

La vitesse de descente de l'organe 15 est assez faible, tout au moins en fin de course ; elle est de préférence inférieure ou égale à 2 mètres par minute. The speed of descent of the member 15 is quite low, at least at the end of the race; it is preferably less than or equal to 2 meters per minute.

Dès cet instant une pompe a vide, non représentée, raccordée au sommet de l'axe 18, entre en action et crée un vide partiel dans le creuset 14. Le dispositif moteur commandant la remontée de l'organe 15 est alors actionné. La vitesse de remontée est également lente, tout au moins au départ, de manière à décoller le creuset sans entrainer la zone adjacente de la couche de sable 13 ; cette vitesse est, de préférez. From this moment a vacuum pump, not shown, connected to the top of the axis 18, comes into action and creates a partial vacuum in the crucible 14. The motor device controlling the ascent of the member 15 is then actuated. The ascent rate is also slow, at least at the start, so as to take off the crucible without entraining the adjacent zone of the layer of sand 13; this speed is, prefer.

ce, inférieure ou égale à 2 mètres par minute.this, less than or equal to 2 meters per minute.

Le mode de réalisation décrit précédemment correspond a la catégorie d'organes préhenseurs selon lesquels le dispositif de synchronisation est solidaire de la tête de préhension. The embodiment described above corresponds to the category of gripping members according to which the synchronization device is integral with the gripping head.

Le procédé selon l'invention peut être également mis en oeuvre par un organe préhenseur d'après lequel le dispositif de synchronisation est directement solidaire de l'axe vertical 18. The method according to the invention can also be implemented by a gripping member according to which the synchronization device is directly integral with the vertical axis 18.

Ainsi, dans un autre mode de réalisation, le dispositif de synchronisation est formé de plusieurs bras (par exemple trois) fixés sur l'axe vertical. L'extrémité de chaque bras est munie d'un moyen élastique, par exemple un ressort, au bout duquel est fixé un patin. La tête de préhension est identique à celle de l'organe précédemment décrit, à la réserve près qu'elle ne comporte plus de logements 24. Thus, in another embodiment, the synchronization device is formed by several arms (for example three) fixed on the vertical axis. The end of each arm is provided with an elastic means, for example a spring, at the end of which is fixed a shoe. The gripping head is identical to that of the member previously described, except that it no longer has housings 24.

Comme précédemment, les patins viennent en contact en premier et l'organe 15 peut poursuivre sa descente en comprimant les ressorts. As before, the pads come into contact first and the member 15 can continue its descent by compressing the springs.

La description précédente se rapporte à des exemples de réa. The preceding description relates to examples of sheaves.

lisation de l'invention. Il est bien évident que des modifications ou des variantes-peuvent être réalisées sans sortir du domaine de l'inven. reading of the invention. It is obvious that modifications or variants can be made without departing from the scope of the invention.

tion. tion.

Claims

1. A method of manufacturing a silica glass object consisting in filling a pot (10) capable of rotating around its axis (11) with a refractory pulverulent material (13); the pot (10) being in rotation to provide in said material a regular surface cavity whose axis merges with that of the pot (10), and the bottom and the wall of which are made up of a determined thickness of a rich material in silica, to melt said material over at least a fraction of its thickness, to cool the object (14) thus obtained, then to extract it vertically, characterized in that the pot (10) is rotated during the extraction operation and that the object (14) is extracted by rotating, at least initially, at the same speed as the pot (10).

2. Method according to claim 1, characterized in that one brings a gripping member (15) above the pot (10) in rotation, it gives the member (15) a speed of rotation equal to that of the pot (10), the member (15) is applied in rotation against the edge of the object (14), the pressure is reduced inside said object and the member (15) to which the said object (14) adheres ).

3. Method according to claim 2, characterized in that the member (15) is rotated by an independent motor.

4. Method according to claim 2, characterized in that the member (15) is lowered vertically below the jar (10) in rotation, that during the descent part of this member comes into contact with the edge of the pot (10) driving the member (15) in rotation, which continues the descent of the member (15) until the latter is applied to the edge of the object (14 ).

5. Device for implementing the method according to one of claims 1 and 2, characterized in that it consists of a gripping member (15), integral with a motor device capable of moving it vertically, which comprises a gripping head (16) intended to be applied to the edge of the object (14), a rotation synchronization device (21) ensuring contact between the member (15) and the edge of the pot (10) , the head (16) and the device (21) being connected to a hollow axis (18) free to rotate in a support (19).

6. Device according to claim 5, characterized in that the head (16) is pierced with at least one conduit (26) opening on its lower face and communicating with the axis (18), the latter being connected to a vacuum pump.

7. Device according to one of claims 5 and 6, character ized in that the head (16) is made of a heat-resistant material, such as graphite, its area of contact with the object (14) being for made of a flexible refractory material, such as asbestos.

8. Device according to claim 5, characterized in that the synchronization device (21) is integral with the gripping head (16).

9. Device according to claim 8, characterized in that the synchronization device (21) consists of a plate placed on the head (16), of a diameter at least equal to that of the pot (10), provided with rods fixed vertically on its underside, some of these rods (22) being inserted into housings (24) formed at the top of the head (16), the other rods (23) fixed to the periphery of the plate being provided at their end of a pad (25) intended to bear on the edge of the pot (10).

10. Device according to claim 5, characterized in that the synchronization device (21) is fixed on the axis (18).

11. Device according to claim 10, characterized in that the synchronization device (21) is formed of at least one arm the end of which is provided with an elastic means, such as a spring, at the end of which is fixed a pad intended to bear on the edge of the pot (10).