SU1033457A1 - Устройство дл выт гивани стекл нного волокна - Google Patents

Description

(П

оо

оо

4

сл

4j

Фиг.Т Изобретение относитс  к производ ству стекл нного волокна штабиковым методом, в частности к производству волокна из тугоплавкого материала , например кварцевого стекла, при мен емого в аэрокосмической технике в оптоэлектронике, в вычислительной технике и других област х. Известно устройство дл  выт гива ни  волокна из тугоплавкого материа ла, в котором дл  разм гчени  материала заготовки используютс  электрические нагреватели; на выходе из жарового пространства волокно подве гаетс  ускоренному охлаждению. Ис пользование электрических нагревате лей позвол ет организовать жаровое пространство с однородным распределением температуры дл  одновременной выработки многих волокон. Проце нагрева  вл етс  легкоуправл емым и может быть автоматизирован 1 . Однако методы нагрева и охлаждени , используемые в этом устройстве имеют существенные недостатки, устранение которых во многом св зано с решением трудных проблем современной техники. Дл  формировани  кварцевого волок на заготовкунужно нагреть до высокой температуры (свыше 172°С), что требует иметь на нагревателе еще более высокую температуру; При этих температурах основное выделение тепла нагревател  происходит в виде светового излучени . Но кварц  вл етс  прозрачным дл  большей части спектра, этого излучени . Поэтому, чтобы обеспечить теплопередачу путем теплопроводности через низкопровод щую газоеую среду, нагревателю необходимо сообщать значительно более высокую температуру. Максимально допустимые температуры современных электронагревателей не превосход т 2200 С. Такой вид нагрева обладает низким кпд, характеризуетс  малой производительностью, при этом возникают проблемы жаростойких нагревателей , высокотемпературной теплоизол ции , защиты нагревателей и устройств от высокотемпературной газовой коррозии . Дл  сохранени  оптических и механических свойств сформированного волокна его нужно быстро охладить на выходе из жарового пространства, подавл   кристаллизацию кварца, протекающую при С. При низкой скорости движени  волокна ускоренное охлаждение может быть достигнуто лишь созданием высокого температурного градиента вдоль оси волокна на его выходе из жарового пространства. Дл  этого примен етс  принудительное охлаждение газом или газожидкостной взвесью. Така  обработка ухудшает свойства волокна и отрицательно сказываетс  на нагревательных устройствах . Мала  производительность, применение дефицитных дорогосто щих материалов , низка  долговечность нагревательных устройств, низкий выход годной продукции привод т к удорожанию себестоимости волокна. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  выт гивани  стекл нного волокна, включающее камеру с нагревателем и токоподвод щими электродами С2 . Недостатком известного устройства  вл етс  низкий КПД процесса. Целью изобретени   вл етс  повышение КПД. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  выт гивани  стекл нного волокна, включающем с нагревателем и токоподвод щими электродами, продольные стенки камеры в зоне выт гивани  выполнены с выступами, а нагреватель - в виде заполн ющей камеру токопровод щей жидкости, в которую введены электроды по обе стороны от выступов. Причем на торцах камеры установлены магнитогидродинамические дроссели . : На фиг, 1 изображено устройство дл  выт гивани  стекл нного волокна, продольнь|й разрез; на фиг. 2 - вариант многониточной установки. Устройство содержит ванну 1, выполненную из жароупорного нетокопровод щего материала с выступами 2, образующими рабочие каналы 3 предназначенные дл  подачи нагреваемого . стержн  /4, формировани  и вывода сформированного волокна 5 Токопроводы 6, пог|эуженные в электропровод щую жидкость 7 соедин ют ванну с источником 8 тока. Подача заготовки осуществл етс  устройством 9 выт жка волокна производитс  намоточным устройством 10. Устройства 9 и 10 кинематически св заны между собой. Торцы камеры оснащаютс  магнитогидродинамическими дроссел ми (не изображены ), ксвгорые предотвращают утечку и вынос жидкости из ванны. Устройство может быть изготовлено как в вертикальном, так и в горизонтальном исполнении. Устройство работает следующим образом. Электрический ток, протекающий через жидкость, вызывает ее нагрев. Тепловыделени  увеличиваютс  с ростом плотности тока, котора  будет наибольшей в зазоре между стенками рабочего канала и поверхностью стекл нного стержн , наход щегос  в канале. Здесь происходит локальный нагрев среды до температуры, необходимой дл  разм гчени  стекломассы и формировани  волокна. Поскольку теплопередача осуществл етс  средой с высокой теплопроводностью, то температура среды будет близка к температуре разм гчени  стержн , т.е. не превысит l8i)0°C. За луковицей сечение струи стекла умен ьшаетс , в сечении потока провод щей среды возрастает. Здесь снижаютс  плотность тока, тепловыделени , а следовательно, и температура среды (ниже 1АОО°С). Таким образом, обеспечиваютс  благопри тные услови  дл  формировани  волокна и его ускоренногб охлаждени , подавл ющего кристаллизацию стекла. При этом повьш1аетс  выход годного продукта и улучшаетс  его качество. Рабочие каналы имеют сужающиес  участки, за счет чего увеличиваетс  плотность тока. В качестве токопровод щей жидкости могут быть использованы распла вы металлов, солей, шлаков. Применение теплоносителей с высокими коэф фициентами теплопередачи позвол ет 1 7 повысить тепловую мощность, подводимую к заготовке, а следовательно, увеличить возможную скорость выт жки волокна и повысить производительность процесса. При многониточном изготовлении волокна регулирование процесса целесообразно осуществл ть по току, соединив рабочие каналы в последовательную электрическую цепь. Важным достоинством такого процесса нагрева  вл етс  то, что он, в определенной степени, оказываетс  авторегулируемым по температуре независимо от колебаний .диаметра подаваемых стержней. Действительно, при прохождении электрического тока посто нной силы через кольцевые зазоры, образованные каналами одинаковых диаметров и заготовками различных диаметров, тепловыделени  будут возрастать в каналйх с малыми зазорами и уменьшатьс  в противном случае. Это означает, что тепло будет подводитьс  больше к заготовкам большего размера и его количество будет снижатьс  с уменьшением их размеров. Как известно, другие известные способы нагрева обладают противоположным свойством: стержни повышенного диаметра подогреваютс , а пониженного диаметра перегреваютс . Таким образом, изобретение характеризуетс  возможностью однородного нагрева стержней при многонитрчном изготовлении волокна. Следует отметить также, что устройство обладает более высокими значени ми КПД процесса нагрева. Предварительные расчеты показывают, что КПД процесса нагрева может составить более 201, тогда как в известных способах он не превосходит ./

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТЯГИВА' НИЯ СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА, включающее · камеру с нагревателем и токоподводящими электродами, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД·, продольные стенки камеры в зоне вытягивания выполнены с выступами, а нагреватель - в виде заполняющей камеру токопооводящей жидкости, в которую введены электроды по обе стороны от выступов.

2.. Устройство по π. 1, о т л ичающееся тем, что на торцах камеры установлены магнитогидродинамические дроссели.

Фаг.Т

О

СО со bU сл м