SU833587A1

SU833587A1 - Method of glass tube vacuum calibration

Info

Publication number: SU833587A1
Application number: SU752121492A
Authority: SU
Inventors: Алексей Николаевич Киргинцев; Леонид Андреевич Прохоров; Святослав Иванович Распопин
Original assignee: Институт Неорганической Химии Со Ан Ссср
Priority date: 1975-03-28
Filing date: 1975-03-28
Publication date: 1981-05-30

Description

Изобретение относится к технологии получения стеклянных трубок с калиброванной внутренней поверхностью и может найти применение в полупроводни- с ковой, металлургической и химической промышленностях, в частности, при получении высокочистых веществ и выращивании монокристаллов.The invention relates to a technology for producing glass tubes with a calibrated inner surface and can find application in the semiconductor, metallurgical and chemical industries, in particular, in the production of high-purity substances and the growth of single crystals.

Известен способ вакуумной калибровки стеклянной трубки, при которой помещают в нее с зазором оправку, разогревают стеклянную трубку до пластического состояния, создают в полости между стеклянной трубкой и оправкой вакуум, охлаждают стеклян- ’’ ную трубку с оправкой и извлекают оправку [1] .A known method is the vacuum calibration of a glass tube, in which a mandrel is placed in it with a gap, the glass tube is heated to a plastic state, a vacuum is created in the cavity between the glass tube and the mandrel, the glass’s mandrel glass is cooled and the mandrel is removed [1].

Недостатком данного способа является невозможность калибровки на всю длину длинных труб, превышающих дли- *0 ну оправки.The disadvantage of this method is the inability to calibrate the entire length of long pipes exceeding the length * 0 of the mandrel.

Цель изобретения — обеспечение калибровки стеклянной трубки длиной, превышающей длину оправки.The purpose of the invention is the provision of calibration of the glass tube with a length exceeding the length of the mandrel.

Указанная цель достигается тем, что помещают в стеклянную трубку с зазором оправку, разогревают стеклянную трубку до пластического, состояния, создают в полости между стеклянной трубкой и оправкой вакуум, охлаж2 дают стеклянную трубку с оправкой и извлекают оправку, причем стеклянную трубку калибруют участками, последовательно выдвигая на часть длины остывшую оправку из калиброванного участка в некалиброванный,> нагревая стеклянную трубку на этом участке в направлении калибровэнного участка.This goal is achieved by placing a mandrel in the glass tube with a gap, warming the glass tube to a plastic state, creating a vacuum in the cavity between the glass tube and the mandrel, cooling2, giving the glass tube with the mandrel and removing the mandrel, the glass tube being calibrated by sections for a part of the length, the cooled mandrel from the calibrated section to the uncalibrated one> heating the glass tube in this section towards the calibrated section.

Калибровку стеклянной трубки производят следующим образом.The calibration of the glass tube is as follows.

Сначала калибруют трубку на длину, обеспечиваемую неподвижной оправкой. Для этого оправку с зазором помещают в стеклянную трубку, затем разогревают стеклянную трубку до пластического состояния и создают в полости между стеклянной трубкой и оправкой вакуум. При этом под действием атмосферного давления стекло плотно обжимается вокруг оправки. После этого охлаждают стеклянную трубку с оправкой. На калиброванном участке внутренняя поверхность трубки приобретает размеры, определяемые оправкой.First calibrate the tube to the length provided by the fixed mandrel. To do this, the mandrel with a gap is placed in a glass tube, then the glass tube is heated to a plastic state and a vacuum is created in the cavity between the glass tube and the mandrel. In this case, under the influence of atmospheric pressure, the glass is tightly crimped around the mandrel. After that, cool the glass tube with the mandrel. In a calibrated area, the inner surface of the tube acquires the dimensions determined by the mandrel.

Пбсле охлаждения стеклянной трубки с оправкой'последнюю выдвигают в некалиброванный участбк стеклянной трубки так, чтобы в калиброванном участке трубки осталась часть оправ833587 ки длиной не менее 3-5 см. Затем производят калибровку участка трубки, в который была выдвинута оправка. Для этого нагревают стеклянную трубку на этом участке в направлении калиброванного участка до слияния этих участков. После того, как стекло под действием атмосферного давления плотно обжимается вокруг оправки, трубку с оправкой охлаждают. Таким образом калибруют стеклянную трубку на данном участке после выдвижения оправки.After cooling the glass tube with the mandrel, the latter is pulled into the uncalibrated portion of the glass tube so that a portion of the mandrel of at least 3-5 cm remains in the calibrated portion of the tube. Then, calibrate the portion of the tube into which the mandrel was extended. To do this, heat the glass tube in this section in the direction of the calibrated section until the confluence of these sections. After the glass is pressed tightly around the mandrel under the influence of atmospheric pressure, the tube with the mandrel is cooled. Thus calibrate the glass tube in this area after extending the mandrel.

Следующие участки стеклянной трубки калибруют аналогично, последовательно выдвигая в них оправку..The following sections of the glass tube are calibrated in the same way, sequentially pushing the mandrel in them ..

При калибровке каждого участка стеклянной трубки, кроме первого, выдвигаемая на этот участок оправка, помимо' своего основного назначения, играет роль направляющей, обеспечивающей соосность отдельных калиброванных участков трубки в момент их слияния. Длина невыдвинутой части оправки, оставшейся в калиброванном участке трубки, определяется в каждом конкретном случае в зависимости от свойств стекла, теплопроводности оправки, характеристик нагревателя. Если длина этой части оправки недостаточна, то в момент слияния калиброванного и некалиброванного участков стеклянной трубки, когда нагреватель находится на их границе, расположенной вне оправки, откалиброванный участок трубки может разогреться до пластического состояния и прогнуться.When calibrating each section of the glass tube, except the first, the mandrel extended to this section, in addition to its main purpose, plays the role of a guide, ensuring the alignment of the individual calibrated sections of the tube at the time of their confluence. The length of the non-extended part of the mandrel remaining in the calibrated portion of the tube is determined in each case, depending on the properties of the glass, the thermal conductivity of the mandrel, and the characteristics of the heater. If the length of this part of the mandrel is insufficient, then at the time of the merger of the calibrated and non-calibrated sections of the glass tube, when the heater is at their boundary located outside the mandrel, the calibrated portion of the tube may warm up to a plastic state and bend.

Нагрев при калибровке любого участ- ка стеклянной трубки, кроме первого, необходимо проводить в направлении калиброванного участка. Нагрев в про- 40 тивоположном направлении,- как правило, приводит к разрушению трубки.When calibrating any section of the glass tube, except the first, heating must be carried out in the direction of the calibrated section. Heating in the opposite direction, as a rule, leads to destruction of the tube.

J9to объясняется тем, что на калиброванном участке оправка разогревается быстрее, чем на некалиброванном. А 45 так как температура размягчения стекла несколько выше температуры застывания, оправка успевает, расшириться до величины, большей диаметра трубки, раньше, чем стекло станет плас- 50 тичным. В то же время калиброванная трубка не разрушается при повторном нагреве, когда Нагреватель пересекает границу участков.J9to is explained by the fact that the mandrel warms up faster on a calibrated section than on an uncalibrated one. And 45, since the softening temperature of the glass is slightly higher than the pour point, the mandrel has time to expand to a value larger than the diameter of the tube, before the glass becomes plastic. At the same time, the calibrated tube does not collapse upon repeated heating when the heater crosses the boundary of the sections.

Пример . Калибруются кварце- ^5 вые трубки на графитовые оправки, изготовленные на токарном станке. На- гревателем служит газокислородная го- релка. Для гарантии сплошности калибровки калибровку второго участка 60 оканчивают после того, как нагрева- , тель переходит границу участков наAn example. Quartz ^ 5 tubes are calibrated on graphite mandrels made on a lathe. The heater is an oxy-fuel burner. To ensure continuity of calibration, the calibration of the second section 60 is completed after the heater passes the boundary of the sections to

2-3 см.2-3 cm

В таблице представлены результаты калибровки. 65The table shows the calibration results. 65

Диаметр оправки, мм The diameter of the mandrel, mm Длина оправки, мм Mandrel length, mm Длина калиброванной трубки, мм Length of calibrated tube, mm Число калиброванных участков The number of calibrated sections 25 25 60 60 ⁷⁰⁷⁰ 2 2 21 21 ⁵⁵⁵⁵ 80 80 2 2 15 fifteen 40 40 58 58 2 2 X X

Можно получать и более длинные калиброванные трубки. На внешней по15 верхности границы двух участков образовывается слабый бугорок избытка кварца. Это несовершенство не проявляется на внутренней поверхности. Последнее проверяется визуально,т.е.You can get longer calibrated tubes. On the outer surface of the boundary between the two sections, a weak tubercle of excess quartz is formed. This imperfection does not appear on the inner surface. The latter is checked visually, i.e.

шлифовкой на вращающемся металлическом стержне по извлечению слитка олова длиной 10 см и диаметром 21 мм, закристаллизованного направленно в ампуле, имеющей границу встречи участ— 25 ков.by grinding on a rotating metal rod to extract a tin bar with a length of 10 cm and a diameter of 21 mm, crystallized directionally in an ampoule having a boundary between 25 plots.

Изобретение позволяет довольно просто организовать вакуумную калибровку длинных стеклянных трубок с помощью сравнительно короткой оправки. Поскольку в холодном состоянии оправка перемещается с незначительным сопротивлением, способ обеспечивает минимальный износ оправки и исключает изгиб ее из-за несоосности отдельных участков трубки. Отпадает также необходимость в специальном механизме перемещения оправки. Для этого оказывается достаточным ввести через вакуумное уплотнение стеклянный штабик или запаянную трубку и проталкивать ими оправку вручную. При проведении калибровки в горизонтальном положении оправку можно передвинуть, просто наклонив.трубку. Поскольку оправка перемещается в холодном состоянии и вручную, обеспечивается контроль за соосностью калиброванного и некалиброванного участков трубки и тем самым исключается изгиб оправки при ее перемещении.The invention makes it quite simple to organize the vacuum calibration of long glass tubes using a relatively short mandrel. Since in the cold state the mandrel moves with insignificant resistance, the method ensures minimal wear of the mandrel and eliminates its bending due to misalignment of individual sections of the tube. There is also no need for a special mechanism for moving the mandrel. For this, it turns out to be sufficient to introduce a glass rod or a sealed tube through the vacuum seal and push the mandrel with them manually. When calibrating horizontally, the mandrel can be moved simply by tilting the tube. Since the mandrel moves in the cold state and manually, control is provided for the alignment of the calibrated and non-calibrated sections of the tube and thereby excludes the bending of the mandrel during its movement.

Claims

The invention relates to a process for the production of glass tubes with a calibrated inner surface and can be used in semiconductor, metallurgical and chemical industries, in particular, in the preparation of high-purity substances and the growth of single crystals. There is a known method for vacuuming a glass tube in which a mandrel is placed into it with a gap, the glass tube is heated to a plastic state, a vacuum is created in the cavity between the glass tube and the mandrel, and the mandrel I is extracted from the mandrel. The disadvantage of this method is the impossibility of calibration over the entire length of long pipes, the npeBboiiaioiwx length of the mandrel. The purpose of the invention is to provide a calibration of a glass tube with a length exceeding the length of the mandrel. This goal is achieved by placing a mandrel in a glass tube with a gap, heating the glass tube to a plastic state, creating a vacuum in the cavity between the glass tube and the mandrel, cooling the glass tube with a mandrel and removing the mandrel, moreover, the glass tube is calibrated in sections, successively moving a part of the length of the cooling mandrel from the calibrated area to the uncalibrated, heating the glass pipe in this area in the direction of the damaged section. Proceed as follows to calibrate the glass tube. First, the tube is banged to the length provided by the fixed mandrel. For this, a gap repair is placed in a glass tube, then the glass tube is heated to a plastic state and a vacuum is created in the cavity between the glass tube and the mandrel. At the same time, under the action of atmospheric pressure, the glass is tightly compressed around the mandrel. The glass tube with the mandrel is then cooled. In the calibrated area, the inner surface of the tube acquires dimensions determined by the mandrel. After cooling the glass tube with the mandrel, the latter is pushed into the non-calibrated section of the glass tube, so that a portion of the mandrel is at least 3-5 cm long in the calibrated portion of the tube. Then calibrate the portion of the tube into which the mandrel has been pushed. To do this, heat the glass tube in this area in the direction of the calibrated area to merge these areas. After the glass is pressed tightly around the mandrel under atmospheric pressure, the tube with the mandrel is cooled, thus calibrating the glass tube in this area after extending mandrels. The following sections of the glass tube are calibrated in an antispelling manner, by successively pushing the mandrel into them. When calibrating each section of the glass tube, except for the first one, the mandrel moving to this section, besides its main purpose, plays the role of a guide ensuring the alignment of individual calibrated sections of the tube at the time of their merging. The length of the non-extended part of the mandrel remaining in the calibrated section of the tube is determined in each particular case depending on the properties of the glass, the thermal conductivity of the mandrel, and the characteristics of the heater. If the length of this part of the mandrel is insufficient, then at the time of the merging of the calibrated and uncalibrated sections of the glass tube, when the heater is at their boundary located outside the mandrel, the calibrated portion of the tube may warm up to a plastic state and leak. Heating during calibration of any part of the glass tube, except the first one, must be carried out in the direction of the fault. Heating in the opposite direction, as a rule, leads to the destruction of the tube. This is due to the fact that in the calibrated area the mandrel heats up faster than in the uncalibrated one. And since the glass softening temperature is slightly higher than the freezing temperature, the mandrel has time to expand to a value greater than the diameter of the tube, before the glass becomes plastic. At the same time, the calibrated tube does not break when reheated when the heater crosses the boundary of the sections. An example. Quartz tubes are calibrated for graphite mandrels made from a lathe. The heater is a gas-oxygen burner. To guarantee calibration integrity, the calibration of the second section is terminated after the heating section passes the border of sections by 2–3 cm. The table shows the results of calibration. Longer calibrated tubes can also be produced. A weak tubercle of excess quartz is formed on the outer surface of the boundary of the two regions. This imperfection does not appear on the inner surface. The latter is checked visually, i.e. by grinding on a rotating metal rod to extract an ingot of tin with a length of 10 cm and a diameter of 21 mm, crystallized directionally in an ampoule having a border of meeting sections. The invention allows for quite simple vacuum calibration of long glass tubes with a relatively short mandrel. Since in the cold state the mandrel moves with little resistance, the method ensures minimum wear of the mandrel and eliminates its bending due to misalignment of individual sections of the tube. There is also no need for a special mechanism for moving the mandrel. For this, it is sufficient to insert a glass tube or a sealed tube through the vacuum seal and push the mandrel by hand. When calibrating in a horizontal position, the mandrel can be moved simply by tilting the tube. Since the mandrel is moved in a cold state and manually, control is provided for the coaxiality of the calibrated and uncalibrated sections of the tube, thereby preventing the mandrel from bending as it moves. Claim Method A vacuum tube of a glass tube, with which a mandrel is placed into it with a gap, heats the glass tube to a plastic state, creates a vacuum in the cavity between the glass tube and the mandrel, cools the glass tube with a mandrel and extracts a mandrel that differs By the fact that, in order to ensure the calibration of the glass tube with a length exceeding the length of the frame, it is calibrated in sections, successively being moved to a part for a length of 58335876

our cooled mandrel from a calibrated-sources of information

go V acTKa uncalibrated, heated to EE into account when experimenting

Your glass tube in this area is 1. Chern to M.I. Calibrated stack in the direction of the calibrated-part shells. M., Energie, 1973,

ka.s. 11, rice, 3.