Установка для вытяжки опорных кварцевых трубок

(56) Авторское свидетельство СССР М 1209615, кл. С 03 В 23/04, 1982,Авторское свидетельство СССР М 1659366, кл. С 03 В 23/04, 1989.(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫТЯЖКИ ОПОРНЫХ КВАРЦЕВЫХ ТРУБОК(57) Использование: производство стройматериалов при изготовлении изделий из 3 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР кварцевого стекла методом вытяжки. Сущ ность изобретения: установка содержит ме ханизм 1 загрузки заготовки, механизм 4 подачи заготовки, устройство 5 регулирова.ния температуры, датчик б наружного диаметра вытягиваемой трубки, механизм 7 вытяжки трубки, механизм 8 отрезки трубки, конечные выключатели 9 и 10, блоки 11 - 13 управления двигателями 14 - 16 соответственно механизмов 4, 7 и 8, датчик 17 контроля толщины стенки трубы, регулятор 18 давления газа с датчиком 19 избыточного давления и блок 20 управления установкой, 2 ил,55 Изобретение относится к производству стройматериалов и может найти применение при изготовлении изделий из кварцевого стекла методом вытяжки.Известна установка для изготовления стеклянных трубок уменьшенного диаметра, содержащая устройство загрузки, вертикальную печь с устройством регулирования температуры, механизмы подачи в нее стеклянной трубчатой заготовки и вытягивания трубки с электронагревателем, датчик наружного диаметра вытягиваемой трубки и устройство регулирования скорости вытяжки, механизм резки трубки, датчик пути, приспособление для разбраковки трубок и приспособление для ломки.Основным недостатком этой установки является транспортное запаздывание, обусловленное низкой точностью регулирования, что приводит к снижению качества получаемых трубок.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является установка для вытягивания стеклянных трубок, содержащая механизм подачи заготовки, механизмы вытяжки и отрезки трубки, датчик наружного диаметра трубки, установленный под вертикальной печью, два конечных выключателя, установленные в зоне механизма отрезки, двигатели с блоками управления приводами механизмов подачи заготовки, вытяжки и отрезки трубки, причем датчики наружного диаметра и конечные выключатели подключены к соответствующим входам блока управления, выходы которого подключены соответственно к блокам управления приводами механизмов подачи заготовки, вытяжки и отрезки трубки.Недостатком этой установки является невысокое качество изделий, обусловленное присутствием возмущающего фактора, связанного с изменением температуры стеклянной массы в процессе вытяжки, отсутствием прямого и косвенного регулирования температуры стеклянной массы, отсутствием возможности регулирования толщины стенки трубки,Целью изобретения является повышение качества трубок.На фиг. 1 изображена предлагаемая установка; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления.Установка для вытяжки опорных кварцевых трубок содержит механизм 1 загрузки заготовки, каркас 2, на котором смонтированы вертикальная печь 3, механизм 4 подачи заготовки, устройство 5 регулирования температуры, датчик 6 наружного диаметра вытягиваемой трубки,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 установленный под печью 3, механизм 7 вытяжки трубки, механизм 8 отрезки трубки, снабженный конечными выключателями 9 и 10, блоки 11 - 13 управления двигателями 14 - 16 механизмов 4, 7 и 8, датчик 17 контроля стенки, регулятор 18 давления газа с датчиком 19 избыточного давления, блок 20 управления установкой,Механизм 4 подачи заготовки (фиг, 1) выполнен в виде каретки 21, пермещающейся по направляющим 22, жестко закрепленным на каркасе 2, и приводимой в движение через цепную передачу 23, вал 24, редуктор 25 от двигателя 14, управляемого блоком 11.Механизм 7 вытяжки трубки состоит из прижимного ролика 26, тянущего ролика 27, установленного на валу 28, движение которому передается через редуктор 29 от двигателя 15, управляемого блоком 12.Механизм 8 отрезки выполнен аналогично механизму 4 подачи заготовки и управляется через двигатель 16 от блока 13.Блок 20 управления содержит модуль 30 интерфейсной связи (МИС), процессор 31, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 32, первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 33, второе (ОЗУ) 34., гальванический выходной разделитель 35, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 36, гальванический входной разделитель 37, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 38, дискретно-цифровой преобразователь (ДЦП) 39, объединенные шиной 40 данных, шиной 41 адреса, шиной 42 управления, стабилизирующий блок 43 питания, блок 44 преобразования напряжения, пульт 45 оператора.Газ поступает в кварцевый блок 46 через магистраль 47.Выходы разделителя 35 и ЦАП 36 являются выходами блока 20 управления, а выходы разделителя 37 и ДЦП 39 являются входами блока 20,В качестве конечных выключателей 9 и 10 использованы выключатели конечные бесконтактные КВДМ 4 Д 2328 051 ТУ,В качестве регулятора 18 давления газа используют модифицированный регулятор расхода газа РРГс датчиком 19 избыточного давления, в качестве которого используют датчик избыточного давления "Сапфир" ДИ - 2110 - 01 - УХЛЗ,1+0,5, 1 кПа, 0-5 мА ТУ 25 - 02.720,136-81,В качестве двигателей 14 - 16 двигатели типа 2 ПФШ, в качестве блоков 11 - 13 стандартные блоки управления БРТ 3601 АЩУ,447.00.00.00.00 ТУ.Установка работает следующие образом.С помощью механизма 1 загрузки в механизм 4 подачи заготовки устанавливают кварцевый блок 46, к которому посредством муфтового соединения (не показано) подсоединяют магистраль 47 подачи азота. Вертикальную печь 3 разогревают до температуры плавления кварца на 1800 С, включают регулятор 18 и задают избыточное давление азота в кварцевом блоке 46. Включают блок 20 управления в сеть 220 В, Блок 43 питания формирует стабилизирующие напряжения+5 В, -5 В, +12 В на блоки 30 - 41. При этом стартует процессор 31 и по шине 41 адреса выставляет код адреса, по которому считывается команда из ПЗУ 32, Если считанная команда требует передачи данных в него или из него, то выставляется адрес по шине 41 адреса для записи или чтения и выполняется обмен информацией по шине 40 данных; с первым ОЗУ ЗЗ при оперировании с переменными данными, с вторым ОЗУ 34 при оперировании с переменными данными, резервирующими переменные данные ОЗУ 33, с разделителем 35 с ЦАП 36, с разделителем 37 с АЦП 38, с ДЦП 39, синхронизация работы которых осуществляется с помощью шины 42 управления.При помощи клавиатуры пульта 45 оператора блок 20 управления переводится в ручной режим работы и задаются технологические параметры процесса вытяжки;баад - заданная величина сьема стекло- массы;зад - длина отрезаемых трубок;Об.н. - наружный диаметр кварцевого блока 46;Об.в.д - внутренний диаметр кварцевого блока 46;От.н. - заданное значение наружного диаметра вытягиваемой трубы;Яст. - заданное значение толщины стенки вытягиваемой трубы,После задания технологических параметров производится расчет скорости подачи по формуле4 Саад;т(СЯ, - ОЪ в)Процесс вытяжки в ручном режиме проводится путем перезадания скорости вытяжки Ча, температуры (С) печи 3, избыточного давления Ризб, азота в кварцевом блоке 46. При этом регулятор 18 давления газа и регулятор температуры (не показан) устройства 5 регулирования температуры работают в режиме внешнего задания. Перезадание скорости вытяжки Чы, температуры с печи 3, избыточного давле 35 Вращающийся двигатель 14 через ре 40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 ния азота Риаб, в кварцевом блоке 46 производится для максимального приближения геометрических размеров вытягиваемой трубы; наружного диаметра и толщины стенки, ориентируясь по индицируемым значениям наружного диаметра и толщины стенки высвечиваемых на индикаторе пульта 45 оператора, сигналы о значениях которых поступают на входы разделителя 37 блока 20 управления, осуществляющего гальваническую развязку, и далее на ЦАП 36, преобразующий аналоговый сигнал в цифровой код. Перезадаваемые значения избыточного давления Ребаб, азота в кварцевом блоке 46 и температуры т печи 3 формируются выходными сигналами блока 20 управления при помощи ЦАП 36, преобразующего цифровой код в аналоговый сигнал, и разделителя 35, осуществляющего гальваническую развязку сигнала, и поступают на соответствующие входы регулятора 18 давления газа и устройства 5 регулирования температуры, Регулятор 18 давления газа совместно с датчиком 19 избыточного давления стабилизирует избыточное давление азота в кварцевом блоке 46.Заданное значение скорости вытяжки Чы и расчитанное по формуле (1) значение скорости подачи Чп формируются выходными сигналами блока 20 управления при помощи ЦАП 36 и поступают на соответствующие входы блоков 11 и 12, формирующих сигнал управления двигателей 14 и 15. дуктор 25, цепную передачу 23, вал 24 перемещает каретку 21 по направляющим 22, в результате чего кварцевый блок 46 подается в печь 3, При достижении кварцевого блока 46 температуры плавления кварца конец блока вытягивается, Вытянутый конец блока заправляется между тянущим 27 и прижимным 26 роликами, которые за счет силытрения вытягивают трубу. Вращение тянущего ролика, установленного на валу 28, осуществляется через редуктор 29 от двигателя 15.В ходе вытяжки в ручном режиме производится автоматический расчет длины вытянутой трубы в каждом цикле программы по формуле-вытл = Л 1 + 1.вытл, (2) где выт.ь 1 рассчитанная длина трубы с момента отрезки до текущего цикла;Ь - длина трубы, расчитанная за текущий цикл по формуле-зад 1-выт,О,б; =(М, ЛО, ). где Ч; - скорость вытяжки в текущем цикле;Ь 1 - время текущего цикла.Далее производится сравнение заданной длины отрезаемой трубкизад с рассчитанной длинойаыт.ь Если не выполняется условие по формуле то посредством ЦАП 36, формирующего выходной сигнал, поступающий в блок 20 управления, последний задает скорость движения каретки (не показана) механизма 8 отрезки, сигнал о значении которой поступает на вход блока 13 управления двигателем 16, При этом каретка механизма 8 отрезки начинает двигаться со скоростью вытяжки вниз, Направление задается полярностью сигнала задания,Во время движения каретки механизма 8 вниз производится отрезка трубки путем выполнения надреза при перемещении с помощью копира двигателя, на валу которого вращается алмазный круг по направлению к вытягиваемой трубе, и дальнейшего отлома упором трубки заданной длины (двигатель, копир, алмазный кург, упор, вал не показаны). При достижении кареткой конечного выключателя 10, сигнал с которого поступает на вход ДЦП 39, преобразующего входной сигнал в цифровой код, производится автоматическая смена скорости на маршевую (более быструю) и меняется направление движения каретки путем смены полярности выходного сигнала задания, При движении каретки вверх она наезжает на конечный выключатель 9 и ее движение прекращается, Запитка конечных выключателей 9 и 10 осуществляется блоком 44 преобразования напряжения.После отработки технологических параметров в ручном режиме клавиатурой пульта 45 установка переводится в автоматический режим работы. При этом поддержание текущих значений наружного диаметра и толщины стенки вытягиваемой трубы в соответствии с заданными производится автоматически путем выполнения алгоритмов ПИ-регулирования аналоговых в блоке 20 управления. Избыточное давление азота Ризб,; меняется в зависимости от отклонения ЛОт.н заданного От.н. и измеренного значений наружного диаметра От.н.к поступающих с датчика 6 наружного диаметра, с учетом отклонения Мот заданного Ясп и измеренного датчиком 17 Яст; значений толщиныстенки вытягиваемой трубы Скорость вытяжки Чь меняется в зависимости от отклонения Лают заданного Яст и измеренного Яст значений толщины стенки с учетом отклонения ЛОт.н. заданного 10 От, и измеренного От,н, значений наружного диаметра вытягиваемой трубы 15 Для исключения возмущающего фактора, связанного с изменением размеров и местоположения луковицы в процессе вытяжки по мере осаждения кварцевого блока 46 в печь 3, автоматически путем выполне ния аналогового алгоритма ПИ-регулирования производится перезадание стабилизирующего устройства 5 значения температуры т печи 3 в зависимости от отклонения Лб заданного бзад и рассчитанно го брасч по формуле ЧЫ К 1 БсОс.н. - БсгОрасч значения величины съема вытягиваемой трубы.Отрезка вытягиваемой трубы на трубкизаданной длины производится аналогично отрезке в ручном режиме.Процесс вытяжки в автоматическом режиме продолжается до тех пор, пока перетягиваемый блок 46 не будет перетянут полностью. После вытяжки блока 46 описанный выше процесс перетяжки повторяется,Технико-экономический эффект установки заключается в увеличении выхода годных трубок за счет повышения качества вытяжки, обусловленном исключением возмущающего фактора в виде изменения формы луковицы и температуры ее стеклянной массы, а также благодаря автоматическому регулированию одновременно толщины стенки и диаметра вытягиваемой трубы,Формула изобретения Установка для вытяжки опорных кварцевых трубок, содержащая механизм подачи заготовки, механизмы вытяжки и отрезки трубки, датчик наружного диаметра трубки, установленный под вертикальной печью, устройство регулирования температуры, два конечных выключателя, установленные в зоне механизма отрезки,1738764 10 дидоны отд/ додон додои птрк лриу г.2 Составитель Л.ШароваРедактор М,Стрельникова Техред М,Моргентал Кор Э.Ланча Заказ /13 ВНИИПИ Государ иям при ГКНТ СССР Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гага рои твенн двигатели с блоками управления приводами механизмов подачи заготовки, вытяжки и отрезки трубки и блок управления, к первому входу которого подключен датчик наружного диаметра трубки, к второму и третьему входам которого соответственно подключены конечные выключатели механизма отрезки, первый, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к входам блоков управления механизмов подачи заготовки, вытяжки и отрезки,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества трубок, в нее введены датчик избыточного давления, регулятор давления газа и датчик толщины стенки 5 трубки, установленный под печью и подключенный к четвертому входу блока управления, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно к регулятору давления газа и устройству регулирования 10 температуры,