Способ изготовления стеклянных прецизионных трубок

(19) 11)51)5 С 03 В 23/ ъ ь ) 311 11 л;. ;ейск ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 2 воздействием нагре ния. Расстояние м ками в наборе опре контакта соседних а и вакуумироваежду соседними труб еляет качество оверхностей, поэГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Самостоятельное конструкторскотехнологическое бюро по проектированиюприборов и аппаратов из стекла(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛЯННЫХПРГЦИЗИОННЫХ ТРУБОК(57) Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов, к стекольному производству, аточнее к производству стеклянных прецизионных трубок путем их калибрования на стержневых оправках. Цельизобретения - обеспечение производства толстостенных калиброванныхстеклянных трубок. Это достигается тем, что способ заключается в,одновременном осуществлении двух процессов, а именно калибровании стеклозаготовки и сваривании между собой.коаксиально размещенных трубок под Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов, к стекольному производству, а точнее к производству стеклянных прецизионных трубок путем их калибрования на стержневых оправках.Цель изобретения - обеспечение производства толстостенных калиброванных стеклянных трубок. тому величина зазора рассчитываетсяНагрев сборки ведут до пластичного состояния в печи путем перемещения сборкичерез жаровое пространство печи. Скорость перемещения заготовки является ваяяым моментом в процессе калибрования и зависит от длины зоны нагрева заготовки, ее радиуса и температуропроводности. Нагрев заготовки ведут в среде инертного газа, что способствует получению более точных внутренних диаметров калиброванных стеклянных трубок за счет устранения прилипания стекла к калибру, поскольку газ снижает скорость процессов образования окалины на калибре. С целью повышения прочностных показателей трубок нагрев сборки ведут до температуры, превышающей температуру нао чала размягчения стекла на 100-150 С. Затем пространство между заготовкой и калибром вакуумируют. Одновременно осуществляют осаждение стекломассы трубок друг на друга и на калибр.1 ил. 1 табл. На фиг, 1 схематически изображен процесс калибрования стеклянной труб ки, поперечный разрезПроцесс осуществляют следующим об разом.Набор из нескольких коаксиально размещенных стеклянных трубок 1 устанавливают на калибр 2, Коаксиальную сборку стеклотрубок ведут такимобразом, что трубки с меньшей толщиной стенки размещают ближе к калибру. Это объясняется тем, что такая конфигурация коаксиальной сборки обеспечивает, во-первых, наиболее плотное без складок прилегание первой самой тонкостенной трубки к калибру, вовторых, самые толстостенные трубки в этом случае оказываются расположен ными в максимальной близости к нагревательному элементу печи 3 и такйм образом достигается равномерный прогрев, Общее количество трубок в сборкеможет изменяться от 2 до 10-15 в зависимости от толщины стенки трубки, которую необходимо получить.Сущность предлагаемого способа заключается в одновременном осуществлении двух процессов: калибровании 20 стеклозаготовки и сваривании между собой коаксиально размещенных трубок под воздействием нагрева и вакуумирования.При создании коаксиального набора 25 трубок необходимо соблюдать то условие, что от расстояния между соседними трубками в наборе зависит. качество контакта соседних поверхностей. Эксперименты показали что величина 30 зазора между трубками может быть рассчитана по формулеВСк. и35где й - величина зазора;и - количество трубок в сборке;аВ - толщина стенки.получаемойстеклотрубки;1 - коэфФициент, зависящий от 40геометрических параметров коаксиальной сборки, Е1-4.,причем при толщинах стеноксоседних трубок, не превышающих 2-3 мм к, = 1, а при увеличении толщины стенки и значение к, увеличивается.Например, при толщине стенки, 5 ммк.=4,Если это условие не выполняется,т.е. величина зазора между стеклотрубками больше, появляется опасностьобразования складки из-за потери устойчивостистенок стеклотрубок, таккак стекло находится в вязкотекучемсостоянии, теряя способность препятствовать деформации под действием веса и внешнего давления, под которымнаходится участок стеклотрубки, где происходит сварка и калибрование, а это в свою очередь препятствует получению толстостенных калиброванных стеклотрубок и следовательно достижению поставленной цели.В полученной таким образом сборкекоаксиально расположенных трубок, установленной на калибре 2, герметизируют торцовые отверстия. К одномуиз герметизированных торцов 4 черезмагистраль насоса 5 подают инертныйгаз, например азот, излишки которогоистекают через другой загерметизированный торец 6, Сборку затем помещают в печь 3 и нагревают до необходимого пластичного состояния путем перемещения ее через жаровое пространство печи,Установлено, что проведение процесса нагрева в среде химически инертного газа способствует получению бо-лее точных внутренних диаметров калиброванных стеклянных трубок из-заустранения прилипания стекла к калибру 2, поскольку наз снижает скоростьпроцессов образования окалины на калибре 2.Для обеспечения производства толстостенных калиброванных стеклянныхтрубок с повышенными прочностнымипоказателями нагрев сборки ведут дотемпературы, превышающей температуруначала размягчения стекла на 100 -150 С,Данный температурный интервал определяет состояние стекла "высоковязкое-вязкотекучее". Если температура нагрева стекла менее чем на 100 С превосходит температуру размягчения, то трубки не свариваются, образуются складки и морщины, так как стекло в этом случае находится в высоковязком состоянии (начало пластического состояния). При температуре более чем на 150 С превосходящей температуру размягчения стекло переходит в текучее состояние и происходит или разрушение стеклотрубки (стекание размягченного стекла по калибру), или, если она не разрушилась, образование разнотолщинности стенки по высоте калибра.Важным моментом в процессе калибрования стеклянных трубок является соблюдение скорости перемещения заготовки через жаровое пространство печи. Оптимальной скоростью перемеще 1574548н ия, как показ али экспе рим ен ты, явется4 а 1,Чк фгде 1, - длина зоны нагрева заготовки(см, фиг. 1);а - коэффициент температуропроводности заготовки;К - радиус заготовки.Если скорость перемещения заготовки через жаровое пространство боль 4 а 1.ше величины --- то стеклотрубкик фплохо свариваются, образуются воздушные полости в толще стекла и непрокалиброванные участки на внутренней поверхности, что приводит к разрушению полученной стеклотрубки по границам воздушных полостей, где возникают при охлаждении разрушающие напряжения.Если скорость перемещения заготовки через жаровое пространство печи4 аЬменьше величины --- , то наблюдается перегрев калибра, прилипание к нему стекла и после выхода готовой стеклотрубки из печи ее разрушение,Доведя нагрев сборки до необходимой температуры подачу азота прекращают, а через магистраль насоса 4 пространство между коаксиально размещенными трубками 1 сборки и между сборкой и калибром 2 вакуумируют, осуществляя осаждение стекломассы трубок друг на друга и на калибр 2.На этом процесс сваривания коаксиальных трубок и калибрование стек.лозаготовки заканчивается.П р и м е р. Для получения стекло- трубки с толщиной стенки 13,75 мм собирался коаксиальный набор из 10 стеклотрубок (см . таблицу) из стекла марки Л(температура размягчения 540 С).Величина зазора между собираемыми стеклотрубками от 0,1 до 0,35 мм, что удовлетворяет условиюЭ 13 75й= - - = 1,375 мм1 си 1 10- 1, так как толщина стенки стекло- трубки не превышала 3 мм.Коаксиальный набор устанавливался на калибр диаметром 8,5 мм, герметизировались отверстия и помещался в печь, где он нагревался путем перемещения через жаровое пространство со скоростью 0,06 мм/с, 4.00043,2 0,006 .и/с 2,25" 0,06 мм/с5 где 0,0043 коэффициент температуропроводности химико-лабораторного стекла,см /с;длина зоны нагревасборки, см;радиус сборки, см. 2,25 -Формула изобретения30 Способ изготовления стеклянных прецизионных трубок путем установки трубчатой стеклозаготовки на калибр, герметизации ее торцовых отверстий, соединения одного из торцовых отверстий с маГистралью насоса, нагрева . до пластичногосостояния при перемещениичерез жаровое пространство печии осаждении на калибр с одновремен 40 ным вакуумированием, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обеспечения производства толстостенных калиброванных стеклянных трубок, изготавливают заготовку из нескольких коак сиально размещенных трубок, толщинастенок которых в сборке увеличивается от центра к периферии, а величиназазора между ними удовлетворяет условию 50 0(1 с и где Э толщина стенки, получаемойтрубки;количество трубок в сборке;коэффициент, зависящий от геометрических параметров коаксиальной сборки, изменяющийся в пределах 1-4, нагрев 551 с К одному из герметизированных отверстий подавался азот под давлением 15 100 мм вод.ст. на проход черездругоегерметизированное отверстие (расходгаза 1,5 л/мин). После нагрева сборкидо 400 - 450 С прекращалась подачаогаза и продолжался нагрев до 680 С(10мм рт.ст,). и начинался процесссварки и калибрования. После сваркии калибрования сборки производилсямедленный сброс температуры. При темопературе 400 С прекращалось вакуумирование. По достижении температурыо100 С отключалась печь нагрева.1574548 заготовки ведут в среде инертного газа до температуры, превышающей температуру начала размягчения стекла на100-150 С, при скорости перемещениязаготовки через жаровое пространствопечи, равной 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13 16, 1 19, 4 22, 1 25,5 28,5 32, 1 35,5 38, 8 45 1,1 1,25 1,3 1,35 1,4 1,4 1,5 1,55 1,6 3 Парамоно оставител Редак Нед ехред М,Ходанич Корректор И.Мус к ГКНТ СССР Заказ 1753 ВНИИПИ Гос Тираж 391 ственного комитета и 113035, Москва, Ж Подписи изобретениям и открытиям Раушская наб., д. 4/5Гагарина,1 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г,ужго НомерстеклотрубкиНаружн,диаметрстеклотруб, ммТолщинастенки стеклотруб, мм 4 а 1. Ч = ----г где- длина зоны нагрева заготовки; а - коэффициент температуропроводности заготовки; К - радиус заготовки.