SU983088A1

SU983088A1 - Furnace for drawing fibre of refractory materials

Info

Publication number: SU983088A1
Application number: SU813322867A
Authority: SU
Inventors: Ольга Григорьевна Лысенко; Олег Григорьевич Мартыненко; Анатолий Иосифович Жидович
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Институт Тепло- И Массообмена Им.А.В.Лыкова
Priority date: 1981-08-06
Filing date: 1981-08-06
Publication date: 1982-12-23

Description

Изобретение относится к области производства стекла и может быть использовано для вы» тягивания оптического волокна, например, из стекла.The invention relates to the field of glass production and can be used to stretch an optical fiber, for example, from glass.

Известен ряд конструкций нагревателбных аппаратов (печей) предназначенных для получения волоконной оптической нити, различающихся по'источнику нагрева заготовки, а также ряду других конструктивных признаков.There are a number of designs of heating devices (furnaces) designed to produce fiber optic filaments, differing in the source of heating of the billet, as well as a number of other structural features.

Различия в конструктивных решениях обеспе-’⁰чивают необходимый температурный режим в зонах нагрева заготовки и вытяжки волокна, так как соблюдение температурного режима и скорости вытягивания нити в основном определяют постоянство геометрических размеров волокна.Differences in constructive solutions Collateral ^'0 Chiva desired temperature conditions in the zones preform heating and fiber drawing, as to observe the temperature and the yarn withdrawal speed is mainly determined by the constancy of the geometrical dimensions of the fibers.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является печь для вытягивания волокна из тугоплавких материалов, преимущественно кварцевого стекла, включающая корпус в виде стакана из теплоизолирующего материала [11.Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a furnace for drawing fibers from refractory materials, mainly quartz glass, including a casing in the form of a glass made of heat-insulating material [11.

Недостатком известной печи является неустой' чивость ее температурного режима. Возникающее в процессе работы печи температурное поле флуктуирует случайным образом во времени и не является симметричным относительно оси заготовки. Нарушение симметрии поля обусловлено рядом причин, к числу которых можно отнести разностенность тепловой изоляции, неоднородность состава материала теплоизолятора, несовершенство технологии изготовления нагревателя. Флуктуации поля вызываются возникающими вследствие нагрева конвективными потоками в рабочей зоне. , .A disadvantage of the known furnace is the instability of its temperature regime. The temperature field arising during the operation of the furnace fluctuates randomly in time and is not symmetrical about the axis of the workpiece. The violation of the field symmetry is due to a number of reasons, which include the difference in thermal insulation, the heterogeneity of the composition of the material of the heat insulator, and the imperfection of the manufacturing technology of the heater. Field fluctuations are caused by convective flows arising due to heating in the working area. ,.

Эти причины приводят к искажению температурного поля в рабочей зоне, нарушению его симметрии и ухудшению качества вытягиваемого волокна.These reasons lead to a distortion of the temperature field in the working area, a violation of its symmetry and a deterioration in the quality of the drawn fiber.

Целью изобретения является улучшение качества волокна за счет создания симметричного поля .распределения температуры в рабочей зоне.The aim of the invention is to improve the quality of the fiber by creating a symmetrical field. Distribution of temperature in the working area.

Поставленная цель достигается тем, что печь для вытягивания волокна из тугоплавких мате3 риалов, преимущественно кварцевого стекла включающая корпус в виде стакана из теплоизолирующего материала с входным и выходным патрубками и нагреватель, размещенный внутри теплоизолирующего материала, снабжена 5 установленной соосно выходному патрубку камерой отсоса, которая выполнена в виде полого газопроницаемого цилиндра, причем площадь газопроницаемой поверхности цилиндра больше площади сечения выходного патрубка. 10This goal is achieved in that the furnace for drawing fibers from refractory materials, mainly quartz glass, comprising a housing in the form of a glass made of heat-insulating material with inlet and outlet pipes and a heater located inside the heat-insulating material, is equipped with a suction chamber installed coaxially with the outlet pipe, which is made in the form of a hollow gas-permeable cylinder, and the area of the gas-permeable surface of the cylinder is larger than the cross-sectional area of the outlet pipe. 10

На чертеже схематично представлена печь для вытягивания волокна из тугоплавких материалов.The drawing schematically shows a furnace for drawing fibers from refractory materials.

Печь состоит из корпуса 1 цилиндрической формы, выполненного из теплоизолирующего₍ и материала, внутри которого размещен нагреватель 2. Со стороны подачи заготовки 3 корпус закрыт патрубком 4, а с противоположной стороны к корпусу прикреплен выходной патрубок 5. Соосно выходному патрубку уставов- jo лена камера 6 отсоса газа из печи. Она выполнена в виде газопроницаемого цилиндра, например, из пористого материала, причем площадь, газопроницаемой поверхности цилиндра по крайней мере больше площади сечения выход- 2$ иого патрубка. Снаружи цилиндр охвачен рубашкой о патрубком отсоса газа.The furnace consists of a cylindrical-shaped housing 1 made of heat-insulating material ₍ and a material inside of which a heater 2 is placed. On the supply side of the workpiece 3, the housing is closed by a nozzle 4, and an outlet nozzle 5 is attached to the housing on the opposite side. Coaxial to the outlet nozzle of the charter-jo 6. gas suction from the furnace, it is made in the form of a gas-permeable cylinder, for example, of a porous material, and the area of the gas-permeable surface of the cylinder is at least larger than the cross-sectional area of the outlet — $ 2 of the other pipe. River covered by a jacket of the suction pipe gas.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После подачи напряжения, прогрева печи и выхода ее на стационарный режим, через отверстие во входном патрубке вводят заготовку, нагревают ее, захватывают каплю расплава, и вытягивают волокно с расплавленного конца заготовки, наматывая его на барабан. Одновременно с выходом печи на стационарный режим включается отсос газа из камеры. Так как в верхней части печи существует. зазор между заготовкой и входным патрубком, то в рабочей зоне печи устанавливается принудительное движение газа. Возникающая при нагреве конвекция подавляется и искажения температурного 'поля сводятся к минимуму. Это положительно сказывается на качество волокна.After applying voltage, heating the furnace and entering stationary mode, a preform is introduced through an opening in the inlet pipe, it is heated, a drop of melt is captured, and the fiber is pulled from the molten end of the preform, winding it onto the drum. Simultaneously with the exit of the furnace to the stationary mode, the gas suction from the chamber is switched on. Since the top of the stove exists. the gap between the workpiece and the inlet pipe, then in the working zone of the furnace is set the forced movement of gas. The convection arising during heating is suppressed and the distortions of the temperature field are minimized. This has a positive effect on fiber quality.

Оценка эффективности предлагаемой печи была выполнена путем сравнения ее температурного поля с полем известной печи.Evaluation of the effectiveness of the proposed furnace was performed by comparing its temperature field with the field of a known furnace.

Для сравнения температурных полей был применен метод голо графической интерферометрии с внеосевым опорным пучком с диффузным рассеивателем в рабочем пучке.To compare the temperature fields, the method of holographic interferometry with an off-axis reference beam with a diffuse scatterer in the working beam was applied.

Средняя скорость движения газа в печи с ⁵⁰работающей камерой отсоса составляет 1 м/с.The average gas velocity in a furnace with a ⁵⁰ working suction chamber is 1 m / s.

Интерференционные полосы отражают распределение температуры в выработочной зоне печи. Их ориентация показывает отсутствие осевой симметрии температурного поля в извест- 55 ной печи, а наличие двух и более центров говорит о существовании замкнутых областей циркуляции газа, перемещающихся в пространстве печи случайным образом. Такие флуктуации связаны с возникновением свободной конвекции в рабочем пространстве. Как известно, получение высококачественного волокна требует стабилизации температурного Доля на повёрхности заготовки с точностью до Г С. Расшифровка интерферограмм показала, что колебания температуры превышают допустимые в 20—30 раз.The interference fringes reflect the temperature distribution in the furnace work zone. Their orientation shows the absence of axial symmetry of the temperature field in the known furnace, and the presence of two or more centers indicates the existence of closed regions of gas circulation moving randomly in the furnace space. Such fluctuations are associated with the occurrence of free convection in the workspace. As you know, obtaining high-quality fiber requires stabilization of the temperature Share on the surface of the billet with an accuracy of up to C. The interpretation of the interferograms showed that the temperature fluctuations exceed the permissible 20-30 times.

Интерферограмма, шолученная при включенной камере отсоса характеризуется осесимметричным распределением температуры, которое, возникает вследствие подавления свободной конвекции за счет организаций направленного движения газа в выработочной зоне. Отклонения оси температурного распределения от геометрической оси печи в этом случае не превышает 1/20 диаметра печи.The interferogram detected with the suction chamber turned on is characterized by an axisymmetric temperature distribution, which arises as a result of suppression of free convection due to the organization of directed gas movement in the production zone. The deviations of the axis of the temperature distribution from the geometric axis of the furnace in this case do not exceed 1/20 of the diameter of the furnace.

Таким образом, зта интерферограмма, доказывает, какое влияние оказывает работа камеры отсоса на стабилизацию температурного режима печи и связанное с ней качество волокна.Thus, this interferogram proves the influence of the operation of the suction chamber on the stabilization of the temperature regime of the furnace and the quality of the fiber associated with it.

При проведении процесса вытяжки волокна в атмосфере благородных газов камера отсоса может быть включена в замкнутый контур циркуляции газа. Это позволит сократить расход газа на проведение процесса.During the fiber drawing process in an atmosphere of noble gases, the suction chamber can be included in a closed gas circulation loop. This will reduce gas consumption for the process.

Устройство допускает движение газа в рабочей зоне не только за счет отсоса, но и путем нагнетания через эту же камеру. При этом реализуется одно из двух направлений движения: совпадающее с преимущественным направлением конвективных токов или направленное навстречу. В обоих случаях происходит симметризация поля температур. Камера отсоса при этом может быть установлена на входной патрубок •печи.The device allows the movement of gas in the working area not only due to suction, but also by injection through the same chamber. In this case, one of two directions of movement is realized: coinciding with the predominant direction of convective currents or directed towards. In both cases, the temperature field is symmetrized. In this case, the suction chamber can be installed on the inlet pipe of the furnace.

Отклонение коаксиального температурного поля от геометрической оси печи кажущееся, поскольку оно обусловлено неточностью настройки голографического интерферометра, возникающей из-за высокой температуры печи и быстрого нагревания и смещения держателей оптических элементов во время съемки.The deviation of the coaxial temperature field from the geometric axis of the furnace is apparent, because it is due to the inaccuracy of the holographic interferometer setting due to the high temperature of the furnace and the rapid heating and displacement of the holders of the optical elements during shooting.

Claims

1. Copyright Certificate SSST H S60841,

5 k. From 03 to 37/025, 1975.