PL2439B1 - Metoda topienia mineralów trudnotopliwych, w rodzaju glinki lub krzemionki, dla otrzymywania odlewów, wlókien, blon i innych tego rodzaju materjalów. - Google Patents

Description

Przedmiot niniejszego wynalazku stano¬ wi sposób topienia w piecu elektrycznym mineralów tak trudnotopliwych, jak krze¬ mionka, glinka, dla uzyskania odlewów, wlókien, blonek, etc. Istota wynalazku po¬ lega na budowie tygla, stanowiacego opór w elektrycznym piecu, który sklada sie z mieszaniny tlenków cyrkonu, ytru i erbu, z ewentualna domieszka tlenku toru.Tlenek erbu mozna zastapic tlenkiem ceru lub glucynu, berylu, GIO; ostatnie te dwa tlenki i wógóle rzadkie ziemie ognio¬ trwale mozna dorzucac oddzielnie lub jed¬ noczesnie do potrójnej mieszaniny powyzej wskazanych tlenków (cyrkon, ytr, erb). Ty¬ giel taki pozwala osiagnac i utrzymac tem¬ perature powyzej 2000°, nie ulegajac zni¬ szczeniu, jak to ma miejsce w przypadku tygli z tlenków ogniotrwalych, stosowanych dotychczas w piecach elektrycznych, przy- czem uszkodzenia pochodzily z powodu wysokiej temperatury, oraz dzialania zra¬ cego mineralu w stanie plynnym, analogicz¬ nego do dzialania kwasu o duzem stezeniu.Po stopieniu mineral moze byc wlewany do form z piasku lub innych materjalów, po- krytych odpowiednia wyprawa z tlenków ogniotrwalych o tym samym skladzie co ty¬ giel, przyczem otrzymane w ten sposób od¬ lewy nie zawieraja wewnatrz zadnych pe¬ cherzyków z powietrzem. Z roztopionego mineralu mozna wyciagac badz wlókna nadzwyczaj ciezkie i o dlugosci nieograni¬ czonej, badz blonki lub filmy.Zamieszczony ponizej opis, z uwzgled¬ nieniem zalaczonych dla przykladu rysun¬ ków, ulatwi znacznie zrozumienie sposobu wykonania wynalazku.Fig. 1 przedstawia piec elektryczny, pod którym jest umieszczona forma; fig. 2 i 3 przekroje wzdluz X—X i Y—Z; fig. 4 i 5 krzywe stygniecia; fig. 6—przyrzad, daja¬ cy moznosc realizowania sposobu wyciaga¬ nia wlókien mineralnych; fig. 7—plan te- Dobry sklad tygla otrzymuje sie, biorac nastepujace proporcje: Tlenek cyrkonu 80% ytru 15% „ erbu 5% lub tez: Tlenek cyrkonu 60% ytru 15% t, toru 5% erbu 20%, Do tych czynników skladowych mozna dorzucac rozmaite rzadkie ziemie w pro¬ porcjach dochodzacych az do 20%, utrzy¬ mujac stosunki wzgledne rozmaitych sklad¬ ników, których ilosc wypadnie oczywiscie obnizyc. goz; fig. 8 i 9 — przekroje wzdluz X1—X1 i Z1 — Z1 na fig 6; fig. 10—widok analo¬ giczny do fig. 8, wskazujacy zapoczatkowa¬ nie wlókien na szpuli; fig. 11—widok fig. 10 w skali wiekszej, uwidoczniajacy two¬ rzenie sie menisku przylegajacego do konca drutu na poczatku czynnosci; fig. 12, 13 i 14 przedstawiaja widoki zprzodu, zgóry i zboku urzadzenia do otrzymywania filmów lub blomek i fig. 15 — przekrój fig, 12, wzdluz Z—Z.Surowiec, mianowicie bialy piasek mor¬ ski, piasek zólty, piasek czerwony, krysztal górski przezroczysty lub zabarwiony (ame¬ tyst), kwarc, etc. lub tez glinka, koryndon, etc.—sa umieszczone w tyglu a, zbudowa¬ nym z tlenków ogniotrwalych, posiadaja¬ cych nastepujacy sklad: Przyklad 2. Mieszanine dobrze nadaja¬ ca sie mozna otrzymac wedlug ponizszego: Tlenek cyrkonu 75% ytru 15% „ erbu 55% „ toru 3% ,, ceru 2%.Przyklad 3. # Tlenek cyrkonu 80% „ ytru 15% „ ceru 5%.Widzimy z powyzszych przykladów, ze tlenek erbu mozna zastapic tlenkiem ceru lub polaczyc z nim. Prócz tego mozna za¬ miast tlenku ceru uzyc tlenku glucynu (GIO).Role kazdego z tlenków w powyzszych Przyklad I: Tlenek cyrkonu Zr02 60 do 80% ytru YtaOg 13 do 17$ toru ThOs 0 do 10% erbu ErO 5 do 20%. — 2 —polaczeniach mozna okreslic w sposób na¬ stepujacy.Za podstawe do budowy tygla sluzy tle¬ nek cyrkonu; tlenek ytru klei, na wzór ce¬ mentu, ziarnka tlenku cyrkonu; tlenek erbu lub ceru lub tez glucynu nadaje mieszaninie trwalosc niezbedna z punktu widzenia wy¬ trzymalosci mechanicznej, wobec dzialania zracego plynnej masy oraz przez wytwo¬ rzenie w tyglu pewnego rodzaju szkliwa o- raz przez nadanie wiekszej równomiernosci masie tygla z punktu widzenia oporu elek¬ trycznego. Tlenek toru, który nie jest ko¬ nieczny, stanowi balast czyli substancje o- bojetna, obnizajaca koszt wlasny tygla, i posiada te zalete, iz obniza temperature minimalna, przy której masa staje sie elek¬ trycznie przewodzaca.Tygiel a otacza scianka izolujaca b, np. z tlenku magnezu lub z tlenku cyrkonu pro¬ szkowatego.Wreszcie piec posiada wyprawe ze¬ wnetrzna C z cegiel ogniotrwalych. Piec e- lektryczny nagrzewa sie przez opór, w dwóch fazach; najpierw prad wchodzi przez d do pólpierscienia górnego /, przeplywa przez prety weglowe g, dochodzace z jed¬ nej strony do pólpierscienia /, z drugiej zas do pierscienia dolnego i, plynie przez ten ostatni i przez prety weglowe /, dochodzace z jednej strony do pierscienia dolnego .?, zas z drugiej strony do pólpierscienia gór¬ nego k odizolowanego od pólpierscienia /, wchodzi do pierscienia k i wychodzi przez zacisk /. Na skutek oporu elektrycznego przewodniki weglowe rozzarzaja sie, pod¬ noszac w ten sposób temperature pieca w przyblizeniu do 500°—1000°. Atoli w takiej temperaturze tygiel przestaje byc zlym przewodnikiem elektrycznosci i prad o nie¬ wielkiej sile i o wysokiem napieciu, wcho¬ dzac przez w, przeplywa przez tygiel, two¬ rzacy opór i wychodzi przez n (dla orjen- tacji mozna przyjac dla tygla o powierzch¬ ni 1 m prad 5000 woltów i 50 amperów, przy puszczaniu w ruch). Wówczas tygiel osiaga temperatury dostateczne do topienia wszelkich mineralów, mianowicie 1800° do 2700°.Poza narzadami opisanemi powyzej piec zawiera wlew p, zamykany zasuwa q o tym samym skladzie co i tygiel i zaopatrzony w otwór a1.Tworzywo naplywa do formy z tygla za pociagnieciem raczka r zasuwy q. Czynnosc ta, która mozna uskutecznic w jakikolwiek inny sposób, ma na celu napelnienie formy s ze zwyklego piasku, jednakze jest rzecza konieczna pokryc uprzednio scianki formy, które maja wejsc w stycznosc z plynna ma¬ sa, specjalna wyprawa t posiadajaca sklad tygla. Wszelako zamiast tego, izby miesza¬ nina tlenków dla tyglów byla wypalona w piecu, jest ona sproszkowana i zmiesza¬ na na zimno z woda oslodzona. Piec moze wisiec, np. na lancuchach u.Po odlaniu, odlewy mozna studzic szyb¬ ko, w przeciagu kilku godzin, lub stopnio¬ wo wciagu co najmniej jednego dnia. Szyb¬ kie stygniecie odbywa sie np. przy pozosta¬ wieniu formy na otwartem powietrzu (krzy¬ wa I z fig. 4 dotyczy glinki, zas krzywa II— krzemionki). Stygniecie stopniowe osiaga sie przez otoczenie formy zlym przewodni¬ kiem ciepla, lub tez przez umieszczenie jej w zwyklym piecu elektrycznym, w którym temperatura stopniowo sie obniza (krzywa III na fig. 5 dotyczy glinki, zas krzywa IV— krzemionki). Odlew studzony szybko zacho¬ wuje strukture amorficzna, jaka posiada w chwili kompletnego roztopienia, zas przy studzeniu stopniowem nastepuje krystaliza¬ cja. Odlewy otrzymane w ten sposób nie zawieraja pecherzyków z powietrzem, gdyz te zostaly juz wydzielone na powierzchni roztopionego mineralu.Piec do topienia moze byc zamkniety, jak wskazuje fig. 1 t. j. byc zaopatrzony w pokrywe lub tez funkcjonowac w stanie otwartym. Zastosowania odlewów w ten - 3 —sposób uzyskanych sa nader liczne i rózno¬ rodne, zwlaszcza mozna przewidziec rozle¬ gle ich zastosowanie w optyce, w hutach szklanych, w technice ceramicznej, budowie maszyn, budynków, jubilerstwie, elektro¬ technice, zwlaszcza ze wzgledu na wysokie wlasnosci izolacyjne tych odlewów.Zamiast odlewania w formy, roztopiona substancja mineralna moze sluzyc do fa¬ brykacji wlókien, nadzwyczaj cienkich, o dlugosci nieograniczonej, dochodzacej do 100 km i wiecej i o srednicy nader malej, nawet ponizej 0,0001 mm. Wlókna w ten sposób otrzymane szczególniej nadaja sie do uzytku w przemysle wlókienniczym oraz jako zle przewodniki elektryczne.Sposób wyrobu tych wlókien polega na wyciaganiu ich z roztopionej masy zapomo- ca przeciagania, naj wlasciwiej z calej po¬ wierzchni masy tak, izby mozna bylo prze¬ ciagac jednoczesnie wielka ilosc wlókien, które nawijamy na kolo lub beben, umie¬ szczony ponad lub tez obok roztopionej ma¬ sy i obracajacy sie bardzo szybko.Podobny sposób pracy przedstawiaja fig. 6—13, na których piec rózni sie od wy¬ obrazonego na fig. 1 tylko tern, ze tygiel jest plaski i prety weglowe / sa umieszczo¬ ne naplask pod dnem tygla; jedne i te same przyrzady w obu piecach zostaly oznaczone jednakowemi literami. Mase nalezy nagrze¬ wac do temperatury utrzymujacej ja w sta¬ nie plynnym r ciagu czasu wystarczajacego do wydzielenia sie pecherzyków z powie¬ trzem nazewnatrz masy plynnej.Nastepnie mozna temperature obnizac do chwili, kiedy powierzchnia roztopionej substancji mineralnej nabierze gestosci przypominajacej rozpuszczony na ogniu cu¬ kier lub nagrzany lak. Natenczas przyste¬ pujemy do wyciagania wlókien prowadzo¬ nego w sposób nastepujacy (fig. 11), Po zanurzeniu w kapieli drutu i1 z me¬ talu ogniotrwalego grupy platynowej, jak iip. irydu, osmu lub cyrkonu powstaje przy wyciaganiu pionowo drutu dokola jej kon¬ ca menisk j1 okreslonych rozmiarów. Jesli w tych warunkach drut i1 bedzie sie odda¬ lal od powierzchni kapieli, to czesc górna menisku bedzie przylegala do drutu i1, czesc dolna do plynu, czesc zas srodkowa o srednicy nadzwyczaj malej utworzy przy zastyganiu wlókno /2. Wymiary menisku zaleza od szybkosci wyciagania wlókna, ciezaru gatunkowego, roztopionej substancji mineralnej, temperatury topienia, lepkosci roztopionej masy i od innych warunków fi¬ zycznych. Regulujac temperature topienia oddzialywamy na lepkosc substancji mine¬ ralnej i wskutek tego na rozmiar wyciaga¬ nych wlókien.Azeby wlókno l2 moglo znalezc zasto¬ sowanie, maksymalna srednica jego winna liczyc 0,005 mm. Wlókno w ten sposób u- tworzone nawija sie na cewke ml wprawia¬ na w ruch obrotowy. Zamocowanie wlókna na cewke mozna osiagnac w jakikolwiek odpowiedni sposób, naprzyklad zapomoca czesci ruchomej n1, która podnosi sie cokol¬ wiek dla zalozenia konca drutu przyciska¬ nego w ten sposób do cewki, poczem wy¬ starczy obciac wlókno powyzej czesci nr i puscic cewke w ruch, azeby wlókno /2 po¬ czelo sie samo nawijac na powierzchnie tejze.Przy wyciaganiu jednoczesnem duzej ilo¬ sci wlókien z powierzchni tygla jest rzecza konieczna azeby meniski wzajemnie sie nie zbiegaly i z tego wzgledu korzystnem jest oddzielac je zapomoca kratki o1 umieszczo¬ nej na powierzchni kapieli; kratka ta moze byc zrobiona z drutu metalowego z irydu, osmu lub z tlenków ogniotrwalych o takim samym skladzie jak tygiel, z azotanu boru (BoN) lub wogóle z tworzywa mniej topli- wego anizeli zawarta w tyglu kapiel plyn¬ na oraz niepodlegajacego bezposredniemu dzialaniu roztopionego mineralu.Co sie tyczy drutów i1, to mozna je u- mieszczac we wspólnej oprawie pla- na- — 4 —ksztalt szczotki, przenikajacej swem wlo¬ siem na poczatku czynnosci, poprzez kratke o1, do kapieli a1.Ruch kola cewkowego rt1 mozna osia¬ gnac we wszelki odpowiedni sposób, np. za- pomoca silnika elektrycznego lub turbinki; szybkosc wyciagania mozna zmieniac od 20 do 500 m i wiecej na schemat. Otrzymane w ten sposób nitki mozna skrecac po dzie¬ siec, po sto, po tysiac sztuk zapomoca srod¬ ków stosowanych w przemysle tkackim, dla uzyskania nitek lub zylek. Nitki podobne sa gietkie, pod warunkiem ze ich srednica nie przekracza 0,0005 mm, i bardzo mocne, co pozwala stosowac je do wszelkiego uzyt¬ ku, do jakiego sluza materjaly wlókniste, uzywane w przemysle tkackim, a mianowi¬ cie fabrykacji nici do szycia, sznurków, li¬ nek, postronków, rozmaitych tkanin, mate- rjalów, imitujacych jedwab, welne, plótno i inne wyroby tkackie. Prócz tego nitki u- tworzone z wlókien mineralnych stanowia doskonale substancje elektrycznie izoluja¬ ce, przewyzszajace wszystkie dotychczas istniejace. Posiadaja budowe fizyczna a- morficzna i jednostajna.Jak to widac z fig. 12—15, mozna rów¬ niez wyciagac z kapieli blonki zapomoca pary drutów równoleglych 61 62 z irydu, osmu, cyrkonu etc, pograzanych w kapieli; druty te odwijaja sie z bebna c1, przecho¬ dza po krazkach c1 c2 i po bebnie n2; zapo¬ czatkowanie blonki otrzymuje sie zapomoca irydowego precika Z1; nastepnie oddziela sie skrajne druty irydowe przez odciecie tak, iz mo'ga one byc na nowo uzyte. Zre¬ szta mozna byloby urzadzic sie w taki spo¬ sób, azeby druty te byly oddzielone od blonek przed nawinieciem sie na beben n1 i wracaly na beben c1, tworzac obwód bez konca, co zaoszczedzaloby drut irydowy. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Metody topienia mineralów, w ro¬ dzaju glinki, krzemionki i innych substan- cyj trudnotopliwych, zapomoca pieca elek trycznego, funkcjonujacego najwlasciwie? pod cisnieniem atmosferycznem, w któryir tygiel, stanowiacy opór elektryczny, jes; przeznaczony do pomieszczenia topionej substancji i sklada sie z mieszaniny tlen ków ogniotrwalych, znamienny tern, ze w sklad tygla wchodzi tlenek erbu lub tlenek ceru, lub tlenek glucynu, przyczem tlenki te maja za zadanie nadac tyglowi dosta teczna wytrzymalosc, azeby nie podlega! on zniszczeniu i rozsypaniu sie na proszek przez bezposrednie dzialanie roztopionego mineralu, przy wysokich temperaturach funkcjonowania pieca zawartych pomiedzy 1800° i 2800°. 2. Piec elektryczny do topienia mine¬ ralów wedlug zastrz, 1, znamienny tern, ze nagrzewanie przedwstepne tygla, majace na celu uczynienie tegoz przewodnikiem elek¬ trycznosci, osiaga sie zapomoca pretów weglowych rozmieszczonych dokola tygla lub u spodu tego ostatniego, wewnatrz wy¬ prawy izolujacej z punktu widzenia elek¬ trycznego, dla unikniecia odgalezienia pra¬ du przenikajacego tygiel w przewodnikach weglowych. 3. Metoda wedlug zastrz. 1, znamienna tern, ze roztopiona substancje mineralna mozna odlewac do form zwyklej budowy, naprzyklad z piasku, zaopatrzonych w wy¬ prawe tego samego skladu co tygiel, t. j. z tlenków ogniotrwalych, przyczem formy moga byc calkowicie zrobione z tej miesza¬ niny, | 4. Sposób otrzymywania wlókien mi¬ neralnych z krzemionki lub glinki, lub in¬ nych mineralów trudnotopliwych, w stanie plynnym, zgodnie z zastrz. 1, znamienny tern, ze polega na wyciaganiu z kapieli wlókien przez wyciaganie ich z jednego lub wiecej menisków, powstalych przez pogra¬ zenie w kapieli, nastepnie oddalenie od po¬ wierzchni kapieli precików, drutów lub in-nych podpór ogniotrwalych, przyczem wlókna po wyjsciu z plynnej masy sa na¬ wijane na szybko obracajacy sie beben. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tern, ze oddzielanie menisków od kapieli odbywa sie zapomoca kratki, przewidzianej na powierzchni kapieli i wykonanej z two¬ rzywa trudniej topliwego, niz substancje plynnej kapieli, np. z tej samej mieszaniny co tygiel, 6. Urzadzenie do wyrobu blonek lub filmów wedlug zastrz. 4 i 5, znamienne tern, ze polega na wprowadzeniu do plyn¬ nej masy pary równoleglych drutów nip. i- rydowych, osmowych, cyrkowych etc, któ¬ re nawijaja sie, pociagajac ze soba blonke nadzwyczaj cienka, na beben umieszczony nad powierzchnia kapieli. 7. Metoda i sposób wedlug zastrz. 1 do 6, znamienna tern, ze nowe wyroby przemy¬ slowe, odlewy mineralne z krzemionki, glin¬ ki i innych mineralów trudnotopliwych (powyzej 1800°), sa otrzymywane bezpo¬ srednio w stanie bezwzglednie czystym, do¬ skonale jednostajnym i nie zawieraja pe¬ cherzyków powietrznych, przyczem odlewy te moga byc zabarwione, posiadaja ustrój amorficzny lub krystaliczny, jak równiez i wlókna mineralne z tejze substancji w sta¬ nie plynnym, nadzwyczaj cienkie i bardzo dlugie, oraz blonki wyciagniete z tej samej plynnej substancji. Michel de Roiboul. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy.to opisu patentowego Nr 2439. Ark. i. Fisr.S Fijr.4 Ahturti 3heur<* Fi Z /iDDDDDDDDk EfflflDfltMBfi- ^DDOOjDDODP 'aDD!DDPr Fisr.S ZA heures fDo opisu patentowego Nr 2439. Ark.
2. 2. fty.s. /»' Tiy.fo, \d^°' tfrDo opisu patentowego Nr 2439. Ark.
3. 3. fisu ftsris V JL *~v Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL