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Die Erfindung betrifft einen Kreisbrenner zur Erhitzung des Quarzrohrkolbens von Lichtquellen zwecks Quetschens.
Moderne elektrische Lichtquellen mit starker Wärmeentwicklung beim Betrieb, wie Hochdruck-Quecksilberdampflampen und Glühlampen mit Halogenfüllung, werden mit einem Kolben aus Quarzrohr ausgeführt, das zugleich auch die Stromzuführungsdrähte trägt. Bei diesen Quarzkolben verursacht das Quetschen, also der vakuumdichte und blasenfreie Abschluss, ein schweres Problem. Infolgedessen wird das Quetschen in handbetriebenen Maschinen vorgenommen. Zur Erhitzung der Quarzrohre bis zum bildsamen Zustand-und das ist der wesentliche Teil des Quetschverfahrens-werden zwei-, bzw. vierteilige Flachbrenner eingesetzt, welche das Rohr gleichmässig an einem Kreisumfang verteilt erwärmen.
Es wurden bereits Versuche zur Entwicklung von automatischen Maschinen für das Quetschen der Quarzkörper durchgeführt, um die Produktivität durch Mechanisierung der manuellen Operationen zu steigern.
Auch an diesen Maschinen werden die verschiedenen Variationen des mehrteiligen Brennersatzes angewendet.
Während bei den handbetriebenen Maschinen mit einer kleinen Leistung diese Brenneranordnung noch ausreichte, ist sie für das automatische Quetschen und die höhere Leistung ungeeignet, da die nötige gleichmässige Wärmeverteilung im Quarzkörper nicht erreicht werden kann.
Ein weiterer Nachteil der Anordnung mit mehreren Brennern ist die Beschädigung der angrenzenden Bestandteile durch die starke Flammenstreuung. Die Behebung dieses Fehlers würde die Konstruktion einer komplizierteren Anordnung mit grösseren Maschinen erfordern.
Auch mit kreisförmigen Brennern wurden Versuche unternommen, aber nur zum Zweck des Entfernens
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Quetschen gebraucht wird (etwa 2000 C).
Die Mechanisierung des Quetschens erfordert einen Brenner, der bei hoher Leistung einwandfreies Quetschen ermöglicht. Ein solcher Brenner muss den folgenden Bedingungen entsprechen : Das Quarzrohr wird vorerst bis zum bildsamen Zustand erhitzt, bei dieser Erhitzung a) wird zunächst gleichmässig und schnell das zum Quetschen bestimmte Quarzrohrende erwärmt, b) zugleich müssen die Stromzuführungsdrähte und Elektroden vor Oxydation geschützt werden, c) das erweichte Quarzrohr darf nicht aus seiner zentrischen Lage gelangen.
Ziel der Erfindung ist die Ausführung eines Brenners, der die obigen Aufgaben löst und die Fehler des früher angewendeten Brenner behebt, gleichzeitig aber auch die Automatisierung des Quetschvorganges ermöglicht.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass bei einem Kreisbrenner der eingangs erwähnten Art der Brennerinnendurchmesser das 1, 2 bis 1, 6-fache des Durchmessers des zu quetschenden Quarzrohres beträgt und das Volumenverhältnis der Ausströmkanäle und des Brennmischraumes 1 : 8 bis 1 : 16, günstigerweise 1 : 10 bis 1 : 12, ist. Dadurch wird eine gleichmässige rasche und starke Erhitzung eines begrenzten axialen Bereiches des Quarzrohres ermöglicht.
Eine technologisch einfache Ausführungsform des Kreisbrenners ergibt sich dadurch, dass zur Bildung der Ausströmkanäle zwischen Einsatzringen kammartige Bleche mit einwärts ragenden Zähnen angeordnet sind, wodurch am Innenumfang des Brenners zwischen den Einsatzringen und den Zähnen Ausströmöffnungen gebildet sind, und dass die beiden Enden des Brenners durch Deckplatten mit einem Leitungssystem für
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen ausführlicher beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel eines Brennereinsatzes bzw. eines Brenners darstellt. Es zeigt : Fig. 1 den Aufriss der einen Hälfte eines geteilt ausgeführten Brennereinsatzes, Fig. la einen Schnitt der Brennerhälfte nach Fig. 1, Fig. 2 eine Seitenansicht eines geteilt gebauten Brenners und Fig. 3 die Ansicht derselben Brennerhälfte von oben.
Fig. 1 zeigt einen halbkreisförmigen Einsatzring --1--, der auch in Fig. 2 zu finden ist, in Draufsicht ; ausführlicher wird dieser in Fig. la im Schnitt veranschaulicht. Der Einsatzring ist an beiden Seiten mit halbkreisförmigen gefrästen Nuten--13--versehen. Der Einsatzring weist mit gleicher Winkelteilung angeordnete, zur Brennerachse parallele Bohrungen --14-- auf. Die Anordnung hat den Vorteil gleichmässigen Gasdruckes beim Austritt und einer symmetrischen Erwärmung. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, wird die Gaseinführung asymmetrisch vorgenommen, um einen stellenweise höheren Gasdruck zu vermeiden. Das oben geschilderte Verhältnis zwischen Mischraum und Austrittskanälen ermöglicht während des Betriebes ohne Gefahr einer Rückzündung die Flamme zu löschen (Wirtschaftlichkeit) und wieder zu zünden.
Dadurch wird der Brenner unempfindlich gegenüber Druckschwankungen im Gasgemisch.
Der Brenner gemäss der Erfindung kann in gleicher Weise mit Stadtgas, Wasserstoff oder Propan-Butan von beliebigen Verhältnis mit Sauerstoff betrieben werden ; er ist auch deshalb vorteilhaft, da er keinen speziellen Betriebsstoff braucht und mit Sicherheit und betriebsmässig funktioniert.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind zwischen den halbkreisförmigen Einsatzringen--l--kammartige Bleche --2-- mit AusströmungsöShungen--3--angeordnet. Zur Befestigung der Einsatzringe und kammartigen Bleche dienen Schrauben--9--. Der Brennerkörper wird unten und oben durch Deckplatten--15-abgeschlossen. Das zu quetschende Quarzrohr wird von der Flamme durch die Ausströmöffnungen erreicht und es wird vom Brenner zylinderartig umhüllt.
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Zur besseren Übersicht wurde das zu quetschende Quarzrohr in den Figuren nicht dargestellt. Die Ausströmöffnungen-3-sind in gleichmässiger Winkelteilung in den kammartigen Blechen verteilt, damit die
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durch das Rohr--10--und die Ausflussöffnungen--6--. Alle Rohrleitungen sind an die Deckplatten --15-- angeschlossen. Eine gute Kühlung ist sehr wichtig, denn ohne sie würde der mit einer hohen Temperatur betriebene Brenner bald zugrunde gehen. Die zwei in den Figuren sichtbaren Brennerhälften
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soll.
Das den Brenner speisende Gasgemisch-wie bereits oben erwähnt wurde-kann Stadtgas, Wasserstoff oder mit Sauerstoff gemischtes Propan-Butangas sein.
Der nach der Erfindung gebaute Brenner hat folgende Vorteile : Der Brenner umgibt das zu quetschende Quarzrohr zylindermantelartig, gleichgültig ob er als geschlossener Ring oder in Form zweier Halbringe ausgeführt ist, die sich öffnen und sperren lassen. Die Erwärmung wird in jedem Punkt gleichmässig und auch Ungleichheiten in den Abmessungen und der Qualität, ferner Ungenauigkeiten in der Ausrichtung des Quarzrohres werden weitgehend ausgeglichen. Infolge der kreissymetrischen geometrischen Form kann das Quarzrohr wie in einem geschlossenen Kelch gleichmässig mit optimaler Geschwindigkeit (3500C/sec) im Mittelpunkt gehalten-ohne verdreht zu werden-bis zum bildsamen Zustand erhitzt werden. Der gleichmässige Gasdruck beim Austritt wird durch den teilweisen Durchbruch der Einsätze gewährleistet und dadurch kommt eine symmetrische konzentrische Erwärmung zustande.
Mit der entsprechenden Wahl der inneren Brennerabmessungen zum Quarzrohr von bestimmten Dimensionen erfolgt die Erhitzung genau konzentrisch, und die erwünschte Temperatur kann in wesentlich kürzerer Zeit erreicht werden, als bei den bisherigen Lösungen.
Dabei bildet sich kein Si02 auf dem Quarzrohr.
Durch die konzentrische Erhitzung wird der Brenner die nahen Maschinenteile nicht beschädigen und auch eine Oxydation der Stromzuführungselektroden durch die Flamme kann vermieden werden. Nachdem der Brenner das erweichende Quarzrohr wie ein geschlossener Raum von Kreisquerschnitt umgibt und der Flammendruck im Raum symmetrisch ist, bleibt das Quarzrohr während der Erwärmung stets in der Mitte des Flammenvolumens und wird nicht verdreht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kreisbrenner zur Erhitzung des Quarzrohrkolbens von Lichtquellen zwecks Quetschens,
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des zu quetschenden Quarzrohres beträgt und das Volumenverhältnis der Ausströmkanäle und des Brennmischraumes 1 : 8 bis 1 : 16, günstigerweise 1 : 10 bis 1 : 12, ist.
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