Способ соединения стеклянных полых изделий и устройство для соединения стеклянных полых изделий

О П И С А Н И Е (п)945097ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветеиикСоциалистическиеРеепубпии(23)Прноритет(51)М, Кл. С 03 В 23/207 Ркударетюиый комитет СССР по депви иэабретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Т 6ектйрованию;ой Всесоюзный научно-исследовательский и прое конструкторский институт по комплексному и технологии монтажа предприятий легкой, пищ промышленности и стеклянных трубопроводов( 5 Ц СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ СТЕКЛЯННЫХ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ СТЕКЛЯННЫХ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ 1Изобретение относится к промышленности стройматериалов, в частности к способам и устройствам для неразьемно го соеди н ения, преи мущест вен нов монтажных условиях, полых деталейиз стекла типа труб в целые трубопро.воды, широко применяемые в настоящеевремя в различных отраслях промышленности:химической, пищевой, фармацевтической и др., при этом основным приемом является прием, обеспечивающий схватывание торцов соединяемых деталей, преимущественносварка,Известен способ неразьемного соединения деталей из стекла путем свар.ки, осуществляя вращение их с нагревом места спая и производя сжатие и растяжение места спая по продольной оси 1,20Однако такой способ не можетбыть использован для соединения труббольшой толщины, требующих высокихтемператур при сварке2Наиболее близким к изобретению . по технической сущности и достигаемому результату является способ соединения стеклянных полых изделий, преимущественно труб, путем сварки заготовок, включающий стыковку торцов, центровку, нагрев места стыка заготовок, сжимание и растяжение заготовок во время нагрева и проглаживание шва снаружи в кольцевом направлении с последующим отжигом воздухом. Способ осуществляют в печи, форма и размеры камеры которой соответствуют форме и размерам нагреваемых деталей, при этом в корпусе печи встроены нагреватели, к которым подаетсяя электропитание и через посредствоо которых нагреваются стенки камеры, находящиеся в непосредственном контакте с нагреваемыми дета" лями и сообщающие этим деталям тепло.Известный способ нагрева осуществляют в электрической муфельной печи, ведя нагрев в закрытом пространстве, 9115097что позволяет предотвратить выгорание компонентов стекла и использовать в качестве источника тепла 10 15 20 25 30 35 40 45 50 электроэнергии, а не смеси кислорода с ацетиленом2.Однако известный способ соединения полых деталей не дае 1 хороших результатов, а именно достаточно прочного шва (соответствующего предъявляемым к нему требованиям), что снижает срок службы сваренных из труб трубопроводов, так как воздействие на шов с внутренней стороны заключается в подаче воздуха в полость труб, что монет вызвать вспучивание трубы при передозировке требуемой порции воздуха.Известен станок для сварки стеклянных заготовок, имеющих форму тел вращения, где применяется радиационная электропечь, которую при установке на станок поднимаю вверх за рукоятку 3.Недостатком такого устройства является невозможность получения качественного щва.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату являешься устройство для соединения стеклянных полых изделий, содержащее электрическую муфельную печь с одной, по меньшей мере, рукояткой приспособление для центрирования и относительного осевого смещения соединяемых деталей, механизм для проглаживания сварного шва с наружной. стороны2.Недостатком известного устройства является то, что средством для воздействия на шов с внутренней стороны служит воздух, с помощью которого невозможно осуществить проглаживание шва, повышающего его прочность.Кроме того, в известном устройстве создание нужной температуры при нагреве до температуры соединения 1,сварки) и при отжиге осуществляется разными техническими средствами, цто значительно усложняет устройство соединения деталей в монтажных условиях.Цель изобретения - повышение срока службы изделий.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу соединения стеклянных полых изделий, преимущественноо труб, путем сварки заготовок, включающему стыковку торцов,цент ровкунагрев мест а стыка заготовок, сжимание и растяжение заготовок во время нагрева и проглаживание шва снаружи в кольцевом направлении с последующим отжигом, нагревместа ст ы на и от жи г ведут в муфел ьной печи до температуры 1,8-20 Тд, а,. проглаживание шва осущест еляют дополнительно изнутри.Устройство для соединения стеклянных полых изделий, содержащееэлектрическую муфельную печь с од"ной, по меньшей мере, рукояткой,приспособление для центрирования иотносительного осевого смещения соединяемых деталей, механизм дляпроглаживания сварного шва с наружной стороны, снабжено механизмомпрогланивания шва изнутри, смонтированным в муфельной печи, установленной с возможностью вращения вокруг своей оси,Причем механизм проглаживания шва изнутри выполнен в виде дорна, установленного на скользящей направляющей и соединенного тросом с рукояткой, причем дорн установлен эксцентрично оси печи.При этом устройство снабжено переключателем режимов, закрепленным на рукоятке печи,Кроме того, устройство снабжено ловушкой, выполненной в виде установленной соосно оси печи с возможностью горизонтального перемещения обоймы с направляющими роликами для тросаСкользящая направляющая контактирует со стенками изделия и соединена с дорном таким образом,цто ось последнего смещена относительнооси изделия. Сам дорн может бытькинематицески связан. с электрической муфельной печью с возможностью поворота вокруг своей оси при повороте последней, например, при помол щи поворотной вокруг своей оси рчки, закрепленной на одной .из рукояток, и троса, закрепленного одним концом на ручке, а другим - на дорне. Переключатель режимов может быть смонтирован на другой рукоятке. Для повышения срока службыдорна и направляющей путем их ох лаждения в предлагаемом устройствеможет быть предусмотрена ловушка, выполненная в виде обоймы, одеваемой на конец одной из. соединяемых деталей со стороны размещения троса и несущей направляющие ролики для35 5 94501 роса, смонтированные в стенке обойм, в которой ловушка и направляющая размещаются после окончанияпроцесса схватывания ( сварки) детали.На фиг.1 изображено устройство,общий вид; на фиг.2 - то же, продольный разрез; на фиг.3 - разрезА-А на фиг,2,Устройство для соединения стеклянных полых иэделий - труб 1 и 2 1 Осодержит электрическую муфельнуюпечь, корпус которой состоит издвух половин 3 и 4, в каждой изкоторых смонтированы карбидокремниевые или дисцилитмолибденовые нагреватели 5, расположенные равномерно по окружности, Кроме того, вкаждой половине корпуса имеютсяполукольца 6, находящиеся при работе устройства в контакте с трубами 1 и 2 и сообщающие этим трубамтепло. Полукольца 6 выполнены изматериала, не смачивающегося.,размягченной стекломассой, например графита, титана и т.п, 25Половины 3 и 4 корпуса соединеныпри помощи шарнира 7 и снабженырукоятками 8 и 9, имеющими соответственно неподвижную ручку 10 и поворотную вокруг своей оси ручку 11.На поворотной ручке 11 закрепленгибкий элемент - трос 12, соединяющий муфельную печь с дорном 13,диаметр которого меньше внутреннегодиаметра готового изделия, полученного свариванием (схватыванием)труб 1 и 2, и пропущенный черезскользящую опру 14, диаметр которойсоответствует внутреннему диаметрутруб. Между опорой 14 и дорном 134 Отрос 12 изогнут таким образом, цтов месте его крепления к дорну 13его ось вместе с осью дорна 13 смещена относительно оси изделия, ав месте крепления к опоре 14 - сов 45падает с осью изделия. Через неподвижную ручку 10 подводится электропитание, и на ней же установленпереклецатель 15 режимов нагрев ( дотемпературы схватывания - сваркидеталей - отжиг. Для центровки труб50перед сваркой используется эажимное приспособление, содержащее хомуты 16 и 17 и зубчато-реечный механизм 18. Для охлаждения дорнапосле окончания схватывания - сваркитруб используется ловушка 19, выполненная в виде обоймы, одеваемой наконец одной из труб, в от кидываю 97 6 щейся части 20 которой смонтированыролики 2 1, направляющИе трос 12,Части ловушки соединены между собойшарниром 22,Способ осуществляется следующимобразом.На стыкованные и сцентрированныетрубы 1 и 2 толщиной 4 мм и диаметром 67 мм одевают в месте стыка враскрытом виде и смыкает половины3 и 4 корпуса муфельной печи. Затем подключают к печи электрический ток ипроизводят через пластины 6 разогрев участков труб 1 и 2, прилежащих месту стыка, до температуры Т==1,9 Тд, где Тд - температура перехода стекла из твердой фазы в вязкую, составляющая для боросиликатного стекла 550 С, а для безборногощелоцного стекла 13-в 650 С. Выдержку при указанной температуре производят в течение 30 мин, и одновременноподжимают трубыодну к другой, сближая их с помощье зубчато-реечногомеханизма 18, В это же время производят проглаживание шва, образующегося в результате схватывания (сварки)торцов труб между собой как с наружной стороны, поворачивая муфельнуюпечь вокруг своей оси и вокруг осииэделия, поскольку названные осисовпадают, и разглаживая шов пластинами 6 в кольцевом направлении, таки с внутренней стороны, вращая дорн13 через посредство троса 12 вращением ручки 10. После поджатия трубодной к другой производят растяжениеместа стыка, раздвигая хомуты 16 и17 с помощью того же самого зубчато-реечного механизма, Процесс поджатия труб и растяжения места стыказанимает 2-3 мин. Наиболее оптимальным режимом сварки труб из стекла (и других полых изделий из стекла) толщиной 4-6 мм является нагрев до Т=1,8-2,0 Тд, при котором шов имеет наиболее высокое качество,При нагреве до температуры ниже 1,8 Тд требуется более длительный прогрев, вызывающий проседание прилежащих месту стыка зон стеклянных труб и снижение производительности. Нагрев выше 2,0 Тд, казалось бы, может повысить производительность процесса соединения стеклянных труб, однако при более высоких температурах происходит процесс рекристаллизации стекла, приводящий кЙ 097 8 5 1 о 5 20 25 зо 35 40 45 50 55 7 9снижению прочностр и к снижению качества готового трубопровода.После окончания процесса сваркисхватывания) производят переключение режима работы электрической муфельной печи на режим отжига, который ведут при Т=500-5 бОф. После достаточно резкого снижения до температуры отжига температуру снижают незначительно и постепенно в течение2 чпо 20 в 1 ч.Затем электропитание муфельнойпечи отключают и место стыка осты)вает вместе с печью.Для увеличения производительности монтажа сварных трубопроводовможно использовать несколько электрических муфельных печей для одновременного соединения труб в нескольких местах стыка, не задерживаяпроцесс монтажа использованием одной и той же печи для сварки и отжига - в одной печи трубы могутостывать вместе с печью, а в другой в это время может происходитьнагрев до температуры сварки.Устройство работает следующимобразом.Подлежащие соединению трубы 1и 2 устанавливают на предварительно закрепленные опоры (не показано).На место стыка и прилежащие.участки одеваются хомуты 1 б и 17 зажимного приспособления, а в зону соединения через одну из соединяемыхтруб вводится приспособление дляразглаживания шва, состоящее издорна 13, скользящей опоры 14. Наконец той же трубы одеваются ловушка19, части которой скреплены припомощи шарнира 22., а в полостисмонтированы ролики 21, направляющиетрос 12,К месту стыка труб 1 и 2 и кприлежащим зонам подводится раскрытая муфельная печь так,чтобы стыкнаходился в середине печи (по еедлине) .Переключатель 15 режимов на ручке11 уст а на вли вает ся в положе ни е, соответствующее режиму нагрева до температуры схватывания деталей. Придостижении температуры, необходимой для. разогрева торцов труб исоответствуоцей 1,8-2,0 Тд, с помощью зубчато-реечного механизма 18сближают хомуты 16 и 17, поджимаятрубы 1 и 2 одну к другой. до окончательного схватывания (сварки),Затем с помощью того же зубчатореечного механизма 18 раздвигают хомуты 16 и 7, растягивая и тем самымвыравнивая подучившийся шов, Вто же время, держась за ручку 11,поворачивают рукояткой 9 муфельнуюпечь вокруг своей оси и вокруг осиготового участка трубопровода, приэтом полукольца 6 приглаживают шов снаружной стороны. Во время поворотапечи ручку 11 вращают вокруг своейоси, а через трос 12, проходящийчерез скользящую опору 1.4, тем саььм вращают дорн 13. Поскольку осьдорна 13 смещена относительнооси трубы и относительно оси участка роса 12 в скользящей опоре, адорн имеет меньший диаметр, чем диа-:.метр трубы, он обкатывает шов свнутренней стороны, тем самым осуществляя его проглаживание,После окончания процесса проглаживания шва дорн 13 вместе с опорой 11 выдергивают с помощью троса12 из трубы и убирают в ловушку 19,где происходит охлаждение дорна 13,Далее переключатель режима переводится в положение "Отжиг" и муфельная печь переводится на режим отжига. После выдержки при температуре отжига необходимое время - около2 ч прекращают питание электропечи,а участок трубопровода остается впечи еще некоторое время для их совместного остывания,Внедрение предлагаемого способасоединения стеклянных полых деталей,используемого, в частности, при монтаже стеклянных трубопроводов изотдельных труб, с помощью сварки позволяет значительно расширить областьприменения стеклянных трубопроводовв народном хозяйстве страны, Наибольшее распространение предлагаемый способ может найти при монтаже трубопроводов, предназначенных для трансйЬртирования чистых и особо чистыхвеществ, поскольку в местах соединения труб между собой не содержитсярезиновых прокладок, применяемых вофланцевых соединениях, задерживающих транспюртируемый продукт и темсамым загрязняющих трубопровод.Экономический эффект от использования в народном хозяйстве стеклянныхтрубопроводов, полученных предлагаемым способом, вместо дорогостоящихметаллических трубопроводов, используемых в настоящее время, может сосО 945097 Формула изобретения 9тавить с учетом высокой коррозионной стойкости стеклянных трубопроводов) около 800 тыс. руб. в год. 1. Способ соединения стеклянных,полых изделий, преимущественно труб,путем сварки заготовок, включающийстыковку торцов,. центровку, нагревместа стыка заготовок, сжимание ирастяжение заготовок во время нагрева и проглаживание шва снаружи вкольцевом направлении с последующимотжигом, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышенил срокаслужбы изделий, нагрев места стыкаи отжиг ведут в муфельной печи дотемпературы 1,8-2,0 Тд, а проглаживание шва осуществляют дополнительно изнутри,2. Устройство длл соединениястеклянных полых изделий, содержащееэлектрическую муфельную печь с одной,по меньшей мере, рукояткой, приспособление для центрирования и относительного осевого смещенил соединлемых деталей, механизм длл проглаживания сварного шва с наружной стороны, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что оно снабжено механизмом проглаживания шва изнутри, смонтированным в муфельной печи, установленнойс возможностью вращения вокруг оси. 3. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, Что механизмпроглаживания шва изнутри выполненв виде дорна, установленного наскользящей направляющей и соединенного тросом с рукояткои, причемдорн установлен эксцентрично оси печи,4. Устройство по п.2, о т л и 1 о ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено переключателем режимов, закрепленным на рукоятке печи.5. Устройство по п.2, о т л и"ч а ю щ е е с я тем, что оно снабы жено ловушкой, выполненной в видеустановленной соосно печи с возможностью горизонтального перемещенияобоймы с направляющими роликами длятроса. 20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 25Ю 578271, кл. С 03 В 23/20 р 1976.2. Слонимер Б.И. Поваров К.И. Стеклянные трубопроводы в народном хозяйстве, их монтаж и эксплуатация.И., Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам,1961, с.140.3. Авторское свидетельство СССРй 192371; кл. С 03 В 23/20, 1964,