DE10145474B4

DE10145474B4 - Brenner zur Synthese von Glasteilchen sowie Verfahren zur Herstellung poröser Glaskörper

Info

Publication number: DE10145474B4
Application number: DE10145474A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Yokohama Enomoto; Yuichi Yokohama Ohga; Nobuya Yokohama Akaike; Haruhiko Yokohama Aikawa; Takashi Yokohama Matsuo; Motonori Yokohama Nakamura
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: GB2368387B; DE10145474A1; AU776420B2; GB0122277D0; AU7205401A; US7143608B2; US20040168472A1; US6725690B2; KR20020021364A; JP2002160926A; GB2368387A; JP3705169B2; CN1343638A; US20020062659A1; KR100567155B1; CN100473618C

Abstract

Konzentrischer Mehr-Rohr-Brenner zur Synthese von Glasteilchen, umfassend:
eine zentrale Gruppe von Öffnungen, die einschließt:
eine Rohmaterialgas-Einstrahlöffnung;
eine Brenngas-Einstrahlöffnung; und
eine Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung, die außerhalb der Rohmaterialgas- und Brenngas-Einstrahlöffnung angeordnet ist,
worin die Außenwand der genannten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der genannten zentralen Gruppe von Öffnungen mehr hin zum Kopf des genannten Brenners vorspringt als die Innenwand der genannten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung und die vorspringende Länge der genannten Außenwand nicht kürzer als 30mal so groß wie die Lücke zwischen der inneren Oberfläche der Außenwand und der äußeren Oberfläche der Innenwand der genannten Sauerstoff-Einstrahlöffnung ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner zur Synthese von Glasteilchen sowie ein Verfahren zur Herstellung poröser Glaskörper zur Fertigung von Gegenständen aus Glas mit einem Dampfphasen-Syntheseverfahren.

Als Verfahren zum Erhalt eines porösen Glaskörpers, der ein Vorprodukt zur Herstellung verschiedener Glasgegenstände, wie von optischen Fasern, Foto-Maskenmaterialien, Quarzglas usw., darstellt, werden im allgemeinen ein Dampfphasen-Syntheseverfahren wie ein VAD-(Dampfphasen-Axialabscheidungs)-Verfahren, ein OVD-(Außen-Dampfabscheidungs)-Verfahren) oder dgl. angewandt. In einem derartigen Verfahren werden Rohmaterialgas (SiCl₄ oder dgl.), brennbares Gas (Wasserstoff, Methan, Propan oder dgl.) und ein Verbrennungs-Stützgas (Sauerstoff oder dgl.) aus einer Vielzahl verschiedener Öffnungen gestrahlt und miteinander vermischt, um dadurch Flammen zu bilden. Das Glas-Rohmaterial wird einer Oxidationsreaktion oder einer hydrolytischen Reaktion in den so gebildeten Flammen unterzogen, um so einen Fluss von Glasteilchen zu bilden. Dann werden die Glasteilchen nacheinander an einem Frontende eines Ausgangsstückes oder um das Ausgangsstück herum abgeschieden.

Solch eine Dampfphasen-Synthesereaktion schreitet in einer Fläche voran, die ein wenig entfernt von den Auslässen der jeweiligen Einlassöffnungen liegt, und in welcher die jeweiligen Gase miteinander vermischt werden. In 3A und 3B ist ein Beispiel des Zustands einer Reaktion schematisch dargestellt, mit welcher Rohmaterial in einem Brenner hydrolysiert oder oxidiert wird. In diesem Beispiel schließt ein Brenner 16 Gasstrahlöffnungen ein, die in 4 Schichten konzentrisch ausgebildet sind, und Glas-Rohmaterial/Brenngas 9 werden einer Zentralöffnung des Brenners 16 zugeführt, während brennbares Gas 10, Siegelgas 11 und Sauerstoffgas 12 außerhalb der Zentralöffnung zugeführt und eingespeist werden. Somit werden Flammen gebildet, um eine Reaktion durchzuführen. In der Reaktionsfläche 13 in 3A schreitet die Hydrolyse- oder Oxidationsreaktion gemäß der unten angegebenen Gleichung voran. D.h., bei einem solchen Dampfphasen-Syntheseverfahren ist die wirkungsvolle Vermischung des Rohmaterials usw. eine notwendige Bedingung zur Verbesserung der Produktionseffizienz bzw. des Umsatzes für das teilchenförmige Glas und somit für die Verbesserung des Abscheidungsumsatzes für den porösen Glaskörper und die Verbesserung der Rohmaterialausbeute. Gleichzeitig stellen in 3A die Bezugsziffern 14 eine Rohmaterialgas/Brenngas-Entwicklungsfläche und 15 eine Sauerstoffgas-Entwicklungsfläche dar. SiCl₄ + 2H₂ + O2 → SiO₂ + 4HCl

Als Brenner zur Synthese von Glasteilchen in einem derartigen Dampfphasen-Verfahren sind ein konzentrischer Mehr-Rohr-Brenner (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. Sho. 61-183140, japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. Sho. 63-55135 usw.), worin eine Vielzahl von koaxialen Rundöffnungen konzentrisch angeordnet sind, ein Mehr-Düsen-Brenner (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. Sho 62-187135, japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. Hei 6-247722 usw.), worin entweder ein Verbrennungs-Stützgas oder ein brennbares Gas aus einer Vielzahl von Einzeldüsen eingespeist werden, usw. bekannt.

Im konzentrischen Mehr-Rohr-Brenner werden Rohmaterialgas, Verbrennungs-Stützgas und brennbares Gas aus konzentrisch angeordneten koaxialen Rundöffnungen eingestrahlt und miteinander vermischt, um das Rohmaterial eine hydrolytische Reaktion oder eine Oxidationsreaktion in Oxiwasserstoff-Flammen eingehen zu lassen. Obwohl der konzentrische Mehr-Rohr-Brenner den Vorteil einer leichten Herstellbarkeit aufweist, verlaufen die Strahlrichtungen des Rohmaterialgases, des brennbaren Gases (Verbrennungsgases) und des oxidierenden Gases (Verbrennungs-Stützgases) aus den Öffnungsenden des Brenners im wesentlichen parallel zueinander, so dass nicht gesagt werden kann, dass die Effizienz der Vermischung dieser Gase gut ist. Deshalb kann auch nicht gesagt werden, dass Wirksamkeit bzw. Umsatz der hydrolytischen Reaktion oder der Oxidationsreaktion vom Rohmaterial zu den Glaspartikeln genügend hoch sind. Somit gibt es das Problem, dass die Rohmaterialausbeute (das Verhältnis der produzierten Menge des porösen Glaskörpers zur Einspeismenge des Rohmaterials) vergleichsweise niedrig ist.

Andererseits werden in dem Mehr-Düsen-Brenner das Verbrennungs-Stützgas oder das brennbare Gas aus Einzeldüsen mit einem kleinen Durchmesser eingestrahlt, wobei Rohmaterialgas, Verbrennungs-Stützgas und brennbares Gas miteinander vermischt werden, um das Rohmaterial eine hydrolytische Reaktion oder eine Oxidationsreaktion in Oxiwasserstoff-Flammen eingehen zu lassen. Wirksamkeit und Umsatz der Gasvermischung sind hoch, so dass der Umsatz der Dampfphasen-Synthesereaktion gesteigert und die Rohmaterialausbeute verbessert werden. Außerdem ist die Fliessgeschwindigkeit des Gases, das aus jeder Düse mit dem kleinen Durchmesser eingestrahlt wird, höher als diejenige eines jeden anderen Gases, an dessen Peripherie, und die Flammen bleiben wegen ihrer ausgezeichneten Ausgerichtetheit, dem kleinen Fliessvolumen usw. stabil. Allerdings muss in dem Mehr-Düsen-Brenner eine große Vielzahl der Düsen mit kleinem Durchmesser in einer begrenzten Fläche des Brenners angeordnet werden. Daher gibt es eine Menge von Problemen, um den Mehr-Düsen-Brenner verglichen mit einem konzentrischen Mehr-Rohr-Brenner herzustellen. Außerdem beeinflussen die Positionen und Richtungen der Düsen die Reaktion in äußerst empfindlicher Weise, so dass die Rohmaterialausbeute stark in Abhängigkeit von einer geringfügigen Verschiebung in der Brennerstruktur (Düsengestaltung oder dgl.) schwankt. Somit besteht das Problem, dass es schwierig ist, eine stabile Brennerleistung und somit eine stabile Produktionskapazität für den porösen Glaskörper zu erhalten.

Wie oben beschrieben, können im Mehr-Düsen-Brenner Sauerstoff oder dgl. hin zum Zentralbereich (hin zum Rohmaterial) aus den Düsen mit ihrem kleinen Durchmesser, die eine Ausgerichtetheit aufweisen, gestrahlt werden. Somit sind Wirksamkeit und Umsatz der Vermischung zwischen Rohmaterialgas, Verbrennungs-Stützgas und brennbarem Gas hoch, so dass poröses Glas mit hoher Ausbeute abgeschieden werden kann. Allerdings gibt es dabei das Problem, dass die Form der Düsen den Umsatz der Abscheidung des porösen Glases stark beeinflusst (es gibt große individuelle Unterschiede bei den Brennern). Tatsächlich macht es große Mühe, eine große Zahl von Düsen zu fertigen und herzustellen.

Dagegen ist es viel einfacher, den konzentrischen Mehr-Rohr-Brenner zu fertigen (seine Fertigung zu steuern), als dies beim Mehr-Düsen-Brenner der Fall ist. Allerdings weist der konzentrische Mehr-Rohr-Brenner immer noch das Problem auf, dass Wirksamkeit und Umsatz der Vermischung zwischen Rohmaterialgas, Verbrennungs-Stützgas und brennbarem Gas nicht so hoch wie im Mehr-Düsen-Brenner sind. Als Ergebnis einer diesbezüglichen Ursachenerforschung ist belegt worden, dass die zum Zentralbereich des Rohmaterials diffundierende Sauerstoffmenge (in der die Sauerstoffdiffusionsgeschwindigkeit-bestimmenden Verfahrensstufe) nicht immer hinreichend war. Allerdings ist auch belegt worden, dass bei Erhöhung der Nachschubmenge von Sauerstoff die Temperatur der Flammen abfiel, so dass der Reaktionsumsatz des Rohmaterials ebenfalls absank. Es ist deshalb belegt worden, dass eine bloße und einfache Erhöhung der Sauerstoffmenge das Problem nicht zu lösen vermochte.

Als Verfahren zur Steuerung des Brechungsindex der Übertragungsfläche optischer Fasern gibt es Verfahren, wobei eine geeignete Menge von GeO₂ zu SiO₂ gegeben wird, das eine Hauptkomponente optischer Fasern ist. Zur Zugabe von GeO₂ zu SiO₂ werden im allgemeinen SiCl₄ und GeCl₄ gleichzeitig als Rohmaterialgas, insbesondere zur Einbringung einer angepassten Menge von GeCl₄, das ein Rohmaterial für GeO₂ ist, sowie von SiCl₄, das ein Rohmaterial für SiO₂ ist, in den Brenner geleitet, um Glaspartikel auf einer vorbestimmten Fläche eines porösen Glaskörpers abzuscheiden, der eine Vorproduktstufe für optische Fasern darstellt. Ein Glaspartikel-Synthesebrenner und ein Verfahren zur Herstellung poröser Glaspartikel mit dem Brenner gemäß der vorliegenden Erfindung sind somit erhältlich und verfügbar, wenn ein solches Mischgas als Rohmaterialgas eingesetzt wird.

Diffusion und Entwicklung von Sauerstoff in der Nachbarschaft des Rohmaterialflusses werden hauptsächlich durch die hydrolytische Reaktion von SiCl₄ verbraucht, weil die Gleichgewichtskonstante der hydrolytischen Reaktion von GeCl₄ viel kleiner als die von SiCl₄ ist. Werden SiCl₄ und GeCl₄ vermischt und als Rohmaterial eingespeist, schreitet demzufolge die hydrolytische Reaktion von SiCl₄ vorrangig vor derjenigen von GeCl₄ voran, wodurch sich der Reaktionsumsatz von GeCl₄ erniedrigt. Zum Erhalt einer angestrebten Dichte von GeO₂ ist daher der Einsatz von überschüssigem GeCl₄ erforderlich.

Gemäß dem Glaspartikel-Synthesebrenner und dem Herstellverfahren poröser Glaskörper mit dem Brenner der vorliegenden Erfindung wird Sauerstoff in nächster Nähe zum Rohmaterial so wirkungsvoll hin zum Zentrumsbereich diffundiert, dass eine größere Sauerstoffmenge zur Rohmaterialentwicklungsfläche geleitet wird. Somit werden nicht nur die Hydrolysereaktion von SiCl₄, sondern auch die von GeCl₄ deutlich beschleunigt. Als Ergebnis wird der Reaktionsumsatz von SiCl₄, insbesondere der von GeCl₄, deutlich gesteigert, und die Abscheidungsgeschwindigkeit der Glaspartikel erhöht sich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Lichte der vorgenannten Probleme, die im Stand der Technik enthalten sind, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Glaspartikel-Synthesebrenner bereitzustellen, der ein leicht herstellbarer Mehr-Rohr-Brenner ist, eine hohe Wirksamkeit bei der Vermischung zwischen Rohmaterialgas, Verbrennungs-Stützgas und brennbarem Gas aufweist und eine hohe Rohmaterialausbeute zu ergeben vermag.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auch, ein Herstellverfahren für einen porösen Glaskörper anzugeben und zur Verfügung zu stellen, wobei ein solcher Glaspartikel-Synthesebrenner zur Anwendung gelangt.

Die vorliegende Erfindung schließt die folgenden Ausführungsformen (1) bis (10) als Mittel und Maßnahmen zur Lösung der vorgenannten Probleme ein.

(1) Einen konzentrischen Mehr-Rohr-Brenner zur Synthese von Glaspartikeln, umfassend eine zentrale Gruppe von Öffnungen, aufgebaut aus einer Kombination einer Einstrahlöffnung für Rohmaterialgas, einer Einstrahlöffnung für brennbares Gas und einer Einstrahlöffnung für Sauerstoffgas oder aus einer Kombination einer Einstrahlöffnung für Rohmaterialgas und brennbares Gas, einer Einstrahlöffnung für brennbares Gas und einer Einstrahlöffnung für Sauerstoffgas oder aus einer Kombination einer Einstrahlöffnung für Rohmaterialgas und brennbares Gas und einer Einstrahlöffnung für Sauerstoffgas, wobei die Einstrahlöffnungen in der Reihenfolge eines sich vergrößernden Abstands vom Zentrum vorgesehen und angeordnet sind (Öffnungen für Verschluss- bzw. Siegelgas zur Einstrahlung von Inertgas können zwischen den jeweiligen Öffnungen vorgesehen und angeordnet sein). Im konzentrischen Mehr-Rohr-Brenner springt die Außenwand der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der zentralen Gruppe von Öffnungen mehr in Richtung zum Brennerkopf vor als die Innenwand der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung, und die vorspringende Länge der Außenwand ist nicht kürzer als 30mal so groß wie die Öffnungslücke der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung.
(2) Einen Brenner zur Synthese von Glaspartikeln gemäß der obigen Ausführungsform (1), worin eine außenseitige Gruppe von Öffnungen mit einer Einstrahlöffnung für brennbares Gas und einer Einstrahlöffnung für Sauerstoffgas außerhalb der zentralen Gruppe von Öffnungen vorgesehen und angeordnet sein kann.
(3) Einen Brenner zur Synthese von Glaspartikeln gemäß den obigen Ausführungsformen (1) oder (2), worin das brennbare Gas Wasserstoffgas sein kann.
(4) Einen Brenner zur Synthese von Glaspartikeln gemäß einer der obigen Ausführungsformen (1) bis (3), worin die vorspringende Länge der Außenwand der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der zentralen Gruppe von Öffnungen nicht länger als 9mal so groß wie der Innendurchmesser der Außenwand ist.
(5) Einen Brenner zur Synthese von Glaspartikeln gemäß obiger Ausführungsform (4), worin die vorspringende Länge der Außenwand der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der zentralen Gruppe von Öffnungen nicht länger als 8mal so groß wie der Innendurchmesser der Außenwand ist.
(6) Ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Glaskörpers mit einem Dampfphasen-Syntheseverfahren, wobei Glas-Rohmaterialgas eine hydrolytische Reaktion oder eine Oxidationsreaktion in Flammen eingeht, worin durch Anwendung eines in einer der obigen Ausführungsformen (1) bis (5) definierten Glasteilchen-Synthesebrenners die Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases, das aus der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der zentralen Gruppe von Öffnungen eingestrahlt wird, nicht weniger als das 1,2-Fache der Durchschnittsfließgeschwindigkeit der Gase beträgt, die aus den Öffnungen eingestrahlt werden, die weiter innen als die Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung liegen. Die Durchschnittsfließgeschwindigkeit ist der Wert, erhalten durch Division der Gesamt-Fließgeschwindigkeit der inneren Gase durch die Gesamt-Einstrahlöffnungsquerschnittsfläche.
(7) Ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Glaskörpers gemäß der obigen Ausführungsform (6), worin die Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases, das aus der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der zentralen Gruppe von Öffnungen eingestrahlt wird, nicht weniger als das 1,35-Fache der Durchschnittsfließgeschwindigkeit der Gase beträgt, die aus den Öffnungen eingestrahlt werden, die weiter innen als die Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung liegen (Gesamtfließgeschwindigkeit der inneren Gase/Einstrahlöffnungsquerschnittsfläche).
(8) Ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Glaskörpers gemäß den obigen Ausführungsformen (6) oder (7), worin die Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases, das aus der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der zentralen Gruppe von Öffnungen eingestrahlt wird, nicht weniger als 3,0 m/s beträgt.
(9) Verfahren zur Herstellung eines porösen Glaskörpers gemäß einer der obigen Ausführungsformen (6) bis (8), worin die Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases, das aus der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der zentralen Gruppe von Öffnungen eingestrahlt wird, nicht mehr als 50 m/s beträgt.
(10) Ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Glaskörpers gemäß einer der obigen Ausführungsformen (6) bis (9), worin die vorspringende Länge der Außenwand der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung in der zentralen Gruppe von Öffnungen nicht länger als 8mal so groß wie der Innendurchmesser der Außenwand ist und die Zeit für alle Gase, innerhalb der Außenwand, um innerhalb der Außenwand zu fließen, nicht länger als 50 ms (Millisekunden) dauert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein konzentrischer Mehr-Rohr-Brenner zur Synthese von Glaspartikeln bereitgestellt, umfassend: eine zentrale Gruppe von Öffnungen, aufgebaut aus einer Kombination einer Einstrahlöffnung für Rohmaterialgas, einer Einstrahlöffnung für brennbares Gas und einer Einstrahlöffnung für Sauerstoffgas oder aus einer Kombination einer Einstrahlöffnung für Rohmaterialgas und brennbares Gas, einer Einstrahlöffnung für brennbares Gas und einer Einstrahlöffnung für Sauerstoffgas oder aus einer Kombination einer Einstrahlöffnung für Rohmaterialgas und brennbares Gas und einer Einstrahlöffnung für Sauerstoffgas, wobei die Einstrahlöffnungen in der Reihenfolge des sich vergrößernden Abstandes vom Zentrum vorgesehen und angeordnet sind. Außerdem kann der konzentrische Mehr-Rohr-Brenner mit einer außenseitigen Gruppe von Öffnungen außerhalb der zentralen Gruppe von Öffnungen versehen sein. Die außenseitige Gruppe von Öffnungen schließt eine Einstrahlöffnung für brennbares Gas und eine Einstrahlöffnung für Sauerstoffgas ein. Die Struktur der außenseitigen Gruppe von Öffnungen ist nicht besonders eingeschränkt. Die etwas außerhalb liegende Gruppe von Öffnungen kann eine solche Struktur aufweisen, dass mindestens 1 Paar einer Einstrahlöffnung für brennbares Gas und einer Einstrahlöffnung für Sauerstoffgas konzentrisch außerhalb der zentralen Gruppe von Öffnungen vorgesehen und angeordnet sein kann. Alternativ dazu, kann eine der Einstrahlöffnungen für das brennbare Gas und das Sauerstoffgas konzentrisch um eine Vielzahl der weiteren Gas-Einstrahlöffnungen herum vorgesehen und angeordnet sein, um dadurch ein Mehr-Düsen-Brennersystem darzustellen und aufzubauen.

Ferner kann, als Alternative, die etwas außerhalb liegende Gruppe von Öffnungen aus einer Kombination dieser Strukturen gebildet sein. Außerdem kann diese etwas außerhalb liegende Gruppe von Öffnungen mit einer Öffnung zur Einspeisung von Rohmaterialgas gemäß Bedarf versehen sein.

Ein solcher konzentrischer Mehr-Rohr-Brenner gehört zu einer Ausführungsform, in welcher Sauerstoffgas nach innen in die jeweiligen Öffnungsgruppen eingeleitet wird. Gleichzeitig kann eine Öffnung für ein Verschlussgas zur Einleitung eines Inertgases wie Ar, He oder N₂ unter den jeweiligen Öffnungen vorgesehen und angeordnet sein.

Der Glasteilchen-Synthesebrenner gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Merkmal in der Struktur seiner zentralen Gruppe von Öffnungen auf, in welcher die Außenwand der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung (nachfolgend bezeichnet als "erste Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung") in der äußersten Öffnung der zentralen Gruppe von Öffnungen mehr hin zum Brennerkopf vorspringt als die Innenwand der ersten Sauerstoff-Einstrahlöffnung. Somit bildet das Sauerstoffgas einen turbulenten Wandstrahlenfluss, um einwärts zu diffundieren, während es entlang der Wandoberfläche fließt. Da die Wandoberfläche nur an einer Seite in der Sauerstoff-Strahlrichtung ausgebildet ist, entwickelt sich die Diffusion des Sauerstoffgases wirkungsvoll nach innen, so dass das Sauerstoffgas dorthin diffundiert und mit Rohmaterialgas und brennbarem Gas im Zentralbereich wirkungsvoll vermischt wird. Ist die Wandoberfläche kurz, wird der Effekt der Diffusion und Entwicklung hin zum Zentrumsbereich nicht genügend gut ausgeübt. Daher beträgt die vorspringende Länge der Außenwand das 30-Fache oder mehr der Öffnungslücke der ersten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung (der Lücke zwischen der inneren Oberfläche der Außenwand und der äußeren Oberfläche der Innenwand.

Im Hinblick auf die Beschleunigung einer turbulenten Diffusion des Sauerstoffgases hin zum Zentrumsbereich, bezogen auf den turbulenten Wandstrahlenfluss, kann vorzugsweise die vorspringende Länge der Außenwand erhöht werden. Ist die Außenwand allerdings zu lang, diffundieren Rohmaterialgas und Glaspartikel aus dem Zentrumsbereich in die Nähe der Wandoberfläche und beginnen, sich an der Wandoberfläche abzuscheiden. Zur Vermeidung einer derartigen Abscheidung ist es erwünscht, dass die vorspringende Länge der Außenwand auf ca. das 9-Fache oder weniger des Innendurchmessers der Außenwand festgelegt wird, obwohl dies auch von den Fliessgeschwindigkeiten der Gase aus den jeweiligen Öffnungen abhängt.

Gleichzeitig kann die etwas außerhalb liegende Gruppe von Öffnungen, die außerhalb der zentralen Gruppe von Öffnungen mit der oben genannten Struktur gebildet ist, so geplant und entworfen sei, dass die Einstrahlenden der jeweiligen Öffnungen auf einem Niveau mit demjenigen der vorspringenden Außenwand der ersten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung zu liegen kommt. Die etwas außerhalb liegende Gruppe von Öffnungen ist im allgemeinen aus einer Einstrahlöffnung für brennbares Gas und einer Einstrahlöffnung für Sauerstoffgas (und einer Einstrahlöffnung für Inertgas, falls notwendig) aufgebaut, um so die Funktion aufzuweisen, Flammen zu bilden, um die Glaspartikelabscheidungsoberfläche breit zu erhitzen.

Durch Anwendung des so konfigurierten Glasteilchen-Synthesebrenners wird die Fliessgeschwindigkeit des aus der ersten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung gestrahlten Sauerstoffgases so gesteuert, dass sie das 1,2-Fache oder mehr und vorzugsweise das 1,35-Fache oder mehr der Durchschnittsfliesgeschwindigkeit der Gase ausmacht, die aus den Öffnungen gestrahlt werden, die weiter innen als die erste Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung liegen (Gesamt-Fließgeschwindigkeit der inneren Gase/Einstrahlöffnungsquerschnittsfläche). Demzufolge kann die Sauerstoffmenge, die zum Zentrumsbereich diffundiert und eingespeist wird, ohne eine Erhöhung der Absolutmenge des Sauerstoffgases erhöht werden (d.h., ohne einen Temperaturabfall herbeizuführen, wodurch sich die Reaktionseffizienz bzw. die entsprechenden Umsätze erniedrigen würden). Somit wird ein poröser Glaskörper mit hoher Rohmaterialausbeute erzeugt. Beträgt die Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases aus der ersten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung weniger als das 1,2-Fache der Durchschnittsgeschwindigkeit der inneren Gase, ist der Effekt, das Sauerstoffgas wirkungsvoll in eine nach innen gerichtete turbulente Diffusion zu bringen, nicht erhältlich.

Ist das brennbare Gas, das aus ein und derselben Öffnung wie das Rohmaterialgas oder aus der zu dieser nächstgelegenen Öffnung eingestrahlt wird, Wasserstoffgas, erhöht sich der turbulente Diffusionsfaktor des Sauerstoffgases in Relation dazu. Somit beschleunigt sich die Diffusion des Sauerstoffgases hin zum Zentrumsbereich in wirkungsvoller Weise, um so die Wirksamkeit bzw. den Umsatz der Reaktion zu steigern, mit der das Rohmaterial verglast wird.

Außerdem ist es bevorzugt, dass die Fließgeschwindigkeit des aus der ersten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung eingestrahlten Sauerstoffgases so festgelegt ist, dass sie nicht weniger als 3,0 m/s (m/Sekunden) beträgt, um das Sauerstoffgas in wirkungsvolle turbulente Diffusion zu bringen. Werden allerdings die Öffnungsweite (Lücke) der ersten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung zu eng und die Fließgeschwindigkeit zu hoch, wird es für das Sauerstoffgas schwierig, zum Zentrumsbereich zu diffundieren. Außerdem schwächt sich die Kraft ab, die durch den Fluss des Sauerstoffgases entlang der Wandoberfläche erzeugt wird, um das Rohmaterialgas daran zu hindern, aus dem Zentrumsbereich wegzudiffundieren, oder die erzeugten Glaspartikel daran zu hindern, zur Wandoberfläche zu diffundieren und daran zu haften. Es ist deshalb bevorzugt, dass die Obergrenze der Fliessgeschwindigkeit des Sauerstoffgases auf ca. 20 m/s oder höchstens 50 m/s festgelegt wird.

Da im Glasteilchen-Synthesebrenner gemäß der vorliegenden Erfindung die Außenwand der ersten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung verlängert ist und vorspringt, besteht die Gefahr, dass Glaspartikel an der inneren Oberfläche des vorspringenden Teilbereichs der Außenwand haften bleiben, so dass sich der Brenner schließlich verstopft, falls das Gas länger im Innenbereich verweilt. Es ist deshalb bevorzugt, dass die vorspringende Länge der Außenwand auf das 8-Fache oder weniger des Innendurchmessers der Außenwand und die Zeit für alle Gase, die weiter innen als die Außenwand fließen, um den Innenraum der Außenwand zu durchqueren, auf nicht länger als 50 ms (Millisekunden) festgelegt werden. Die Zeit zum Durchqueren des Innenraums der Außenwand bedeutet hier die durchschnittliche Durchgangszeit (vorspringende Länge/Durchschnittsfließgeschwindigkeit) innerhalb der Außenwand (im zurückragenden Teilbereich), berechnet aus der Durchschnittsfließgeschwindigkeit (Gesamt-Gasfließgeschwindigkeit im Innenbereich/Öffnungsbereichsquerschnittsfläche) der Gase im zurückragenden Teilbereich.

Zur wirkungsvollen Erzeugung von Glaspartikeln ist es bevorzugt, dass die Anordnung der Gase so gestaltet wird, dass sich das Rohmaterialgas im Zentrum befindet und das brennbare Gas an ein und derselben Stelle wie das Rohmaterialgas oder an der dazu am nächsten gelegenen Stelle vorliegt (um die Temperatur der Reaktionsfläche anzuheben), während das Sauerstoffgas zur Reaktionsfläche aus den umgebenden Bereichen geleitet und nachgeliefert wird. Insbesondere wird, in dieser Anordnungsform, das Sauerstoffgas aus einer vergleichsweise engen Fläche eingestrahlt. Das Sauerstoffgas diffundiert zum Zentrumsbereich und wird dort in wirkungsvoller Weise eingespeist, falls die folgenden zwei Bedingungen bezüglich der Struktur der Einstrahlöffnung des Sauerstoffgases erfüllt sind. D.h., die Außenwandoberfläche der Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung sollte weiter vorspringen als ihre Innenwandoberfläche, und zwar um eine vorspringende Länge, die 30 oder mehr mal so groß wie die Lückenweite der Innenwandoberfläche ist. Außerdem sollte die Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases 1,2 oder mehr mal so hoch wie die Durchschnittsfließgeschwindigkeit der Gase sein, die weiter innen als das Sauerstoffgas fließen. Somit gibt es den Effekt, dass die Oxidationsreaktion und die hydrolytische Reaktion des Rohmaterials im Zentrumsbereich so beschleunigt werden, dass die Reaktionseffizienz bzw. der Umsatz von Rohmaterial zu Glas deutlich erhöht sind. Die Struktur des Brenners, die solche Bedingungen erfüllt, und die Reaktionsbedingungen sind wesentlich für die vorliegende Erfindung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand zeigt, wobei ein poröser Glaskörper gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wird;
2 ist ein schematischer Querschnitt, der die Struktur einer zentralen Gruppe von Öffnungen des Brenners gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3A bzw. 3B sind erläuternde Darstellungen, die schematisch einen Reaktionszustand zeigen, bei dem Rohmaterial im Brenner verglast wird; und
4 ist eine schematische Darstellung, die den Zustand der abgeschiedenen Glaspartikel des Beispiels 7 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Effekte der vorliegenden Erfindung werden nun auf der Grundlage von Beispielen und Vergleichsbeispielen dargelegt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele eingeschränkt.
(Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4)
Wie in 1 dargestellt, wurden Glasteilchen durch Anwendung eines Brenners 8 gemäß der Struktur der vorliegenden Erfindung zur Synthese der Glasteilchen synthetisiert und ein poröser Glaskörper mit einem VAD-Verfahren zur Abscheidung der Glaspartikel 7 um einen Ausgangsstab 6 herum erzeugt.
Der eingesetzte Brenner 8 war ein konzentrischer 16-Rohr-Brenner. Die zentrale Gruppe 5 von Öffnungen des Brenners 8 wurde durch eine erste Öffnung 1 zur Einstrahlung von Rohmaterialgas (SiCl₄) und von Wasserstoffgas, durch eine zweite Öffnung 2 zur Einstrahlung von Wasserstoffgas, eine dritte Öffnung 3 zur Einstrahlung von Ar-Gas, das ein Verschluss- bzw. Siegelgas war, sowie durch eine vierte Öffnung 4 (entsprechend der ersten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung in der vorliegenden Erfindung) zur Einstrahlung von Sauerstoffgas dargestellt, wie dies im Querschnitt von 2 gezeigt ist. Außerhalb dieser zentralen Gruppe 5 der Öffnungen wurde eine äußere Gruppe von Öffnungen mit 3 Gruppen zur Bildung von Flammen in einer Kombination aus (Ar/H₂/Ar/O₂) angeordnet.
Im Brenner 8 wurden, als die vierte Öffnung 4, die die erste Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung war, eine standardisierte Öffnung, die einen Innendurchmesser von 20 mm und einen Außendurchmesser von 25 mm aufwies, und modifizierte Öffnungen angewandt, die bezüglich der Lücke der vierten Öffnung (b₀ in 2), d.h. des Innendurchmessers der Außenwand der vierten Öffnung (des Außendurchmessers der vierten Öffnung), und bezüglich der vorspringenden Länge (a in 2) abgeändert waren, wie dies in Tab. 1 und 2 angegeben ist. Dann wurden durch Einsatz des Ausgangsstabes 6 mit einem Durchmesser von 30 mm Glaspartikel unter den in Tabellen 1 und 2 angegebenen Bedingungen abgeschieden, um auf diese Weise einen porösen Glaskörper mit einem Durchmesser von 200 mm zu bilden. Durch Abänderung von Bedingungen wie der Lücke der vierten Öffnung, der Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases usw. wurden die äußeren Flammen (hauptsächlich die Wasserstoff-Fließgeschwindigkeit) so angepasst und eingestellt, dass die Temperatur in der Oberfläche aus den abgeschiedenen Glaspartikeln, der Durchmesser des porösen Glaskörpers usw. bei den festgelegten Zielwerten gehalten wurden. Die Herstellungsbedingungen und Ergebnisse (Rohmaterialausbeuten) sind in Tab. 1 (Herstellungsbedingungen und Ergebnisse der Beispiele) und in Tab. 2 (Herstellbedingungen und Ergebnisse der Vergleichsbeispiele) angegeben.
Hier ist die Rohmaterialausbeute ein Wert, ausgedrückt durch (C/B) × 100 (%), worin C das Gewicht der abgeschiedenen Glasteilchen und B das Gewicht (theoretische Ausbeute) der Glasteilchen bezeichnen, wenn das gesamte eingespeiste Glas-Rohmaterial zu Glasteilchen gebildet und umgesetzt wird. Gleichzeitig ist, unter der Annahme, dass die als Glas-Rohmaterial zugeführte Menge von SiCl₄ A ist, die theoretische Ausbeute B der Glasteilchen durch B = (A/170) × 60 ausgedrückt.
(Tabelle 1)
(Tabelle 2)
Anmerkung:

1. Durchschnittsfließgeschwindigkeit in der ersten bis dritten Öffnung = Gesamtfließgeschwindigkeit in der ersten bis dritten Öffnung/Öffnungsfläche der ersten bis dritten Öffnung
2. Rohmaterialausbeute = (Gewicht der abgeschiedenen Glaspartikel/theoretisches Gewicht der erzeugten Glaspartikel) × 100 (%)
3. Außendurchmesser der vierten Öffnung = Innendurchmesser der Außenwand der vierten Öffnung.

Wie aus den Tabellen 1 und 2 ersichtlich, war bei den porösen Glaskörpern in den Ausführungsformen 1 bis 6, hergestellt durch Anwendung des Glasteilchen-Synthesebrenners gemäß der vorliegenden Erfindung und mit dem Herstellverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, die Rohmaterialausbeute ausgezeichnet und lag im Bereich von 53 bis 59%. Dagegen betrug im Vergleichsbeispiel 1, in welchem das Verhältnis Fließgeschwindigkeit in der vierten Öffnung/Durchschnittsfließgeschwindigkeit in der ersten bis dritten Öffnung 1,2 betrug, die Rohmaterialausbeute 50%. Es ist davon auszugehen, dass dies so war, weil die Fließgeschwindigkeit in der vierten Öffnung nicht genügend hoch in Relation zur Durchschnittsfließgeschwindigkeit in den ersten bis dritten Öffnungen war, so dass eine turbulente Diffusion von Sauerstoff hin zum Zentrumsbereich nicht wirkungsvoll stattfand. Im Vergleichsbeispiel 4, in welchem die Fließgeschwindigkeit im Zentrumsbereich höher als diejenige in der vierten Öffnung war, überwog die Diffusion des Rohmaterials hin zur Umgebung die Diffusion des Sauerstoffes hin zum Zentrumsbereich. Somit begannen die Glasteilchen, sich an der Innenwand des vorspringenden Teilbereichs der vierten Öffnung anzuhaften, während die Glasteilchen abgeschieden wurden, und die anhaftende Masse wuchs rasch an. Schließlich ergab sich insofern ein Problem, als sich der Brenner verstopfte. Die Rohmaterialausbeute, die in der Tabelle angegeben ist, ist ein Wert vor Verstopfung des Brenners.
Ferner wurde im Vergleichsbeispiel 2, in welchem die vorspringende Länge der Außenwand der vierten Öffnung nicht genügend groß in Relation zur Lücke der vierten Öffnung war, der Fluss freigesetzt, bevor eine turbulente Diffusion von Sauerstoff hin zum Zentrumsbereich erfolgte. Somit erniedrige sich die Rohmaterialausbeute auf 42%. Andererseits begannen im Vergleichsbeispiel 3, in welchem die vorsprinende Länge der Aussenwand der vierten Öffnung zu groß in Relation zur Lücke der vierten Öffnung war, Glaspartikel damit, sich an der Innenwand des vorspringenden Teilbereichs der vierten Öffnung anzuhaften, während die Glaspartikel abgeschieden wurden. Schließlich ergab sich das Problem, dass der Brenner verstopft wurde. Außerdem betrug die Rohmaterialausbeute lediglich 48%.
In der vorstehenden Ausführungsform wurde lediglich SiCl₄ als das in das Brennerzentrum einzuleitende Rohmaterial diskutiert, und es wurden diesbezüglich die Wirksamkeit bzw. der Umsatz der hydrolytischen Reaktion davon verbessert, wobei eine hohe Rohmaterialausbeute erhältlich war.
Ferner stellt sich, gemäß der Erfindung, wenn "GeCl₄" und "GeCl₄ + SiCl₄" als Rohmaterialien eingesetzt werden, die in das Brennerzentrum eingeleitet werden sollen, der Effekt ein, dass der hydrolytische Reaktionsumsatz und die Rohmaterialausbeute ebenfalls deutlich verbessert sind.
(Beispiel 7 und Vergleichsbeispiele 5 und 6)
Glaspartikel wurden durch Anwendung eines Glaspartikel-Synthesebrenners gemäß der vorliegenden Erfindung synthetisiert. Dann wurde ein poröser Glaskörper mit dem VAD-Verfahren hergestellt, wobei die Glaspartikel sequenziell von einem Ende eines Ausgangsstabes abgeschieden wurden. Der poröse Glaskörper wurde konsolidiert, und der Brechungsindex des konsolidierten Körpers sank im Verhältnis zum Quadrat des Radialabstands vom Zentrumsbereich zum äußeren Umgebungsbereich ab, d.h., der Brechungsindex war vom GI-Typ.
Der eingesetzte Brenner 8 war ein konzentrischer 8-Rohr-Brenner. Die zentrale Öffnungsgruppe des Brenners 8 wurde durch eine erste Öffnung 1 zur Einstrahlung von Rohmaterialgas (SiCl₄ und GeCl₄) und von Wasserstoffgas, durch eine zweite Öffnung zur Einstrahlung von Wasserstoffgas, eine dritte Öffnung zur Einstrahlung von Ar-Gas als Siegelgas und eine vierte Öffnung zur Einstrahlung von Sauerstoffgas (entsprechend dem ersten Sauerstoffgas) dargestellt, wie dies im Querschnitt von 2 gezeigt ist. Außerhalb der zentralen Gruppe 5 von Öffnungen wurde eine außen liegende Gruppe von Öffnungen zur Bildung von Flammen in einer Kombination aus (Ar/H₂/Ar/O₂) angeordnet.
Wie in 4 gezeigt, wurden der Ausgangsstab 6 mit einem Durchmesser von 20 mm verwendet und Glaspartikel 7, die mit dem Brenner 8 synthetisiert wurden, vom Ende des Ausgangsstabes 6 her unter den in Tab. 3 angegebenen Bedingungen abgeschieden, um einen porösen Glaskörper mit einem Durchmesser von 130 mm zu bilden. In Tab. 3 sind die Struktur der Hauptteile des Brenners und die Herstellbedingungen und Ergebnisse (Rohmaterialausbeute) angegeben. Die Flammen (hauptsächlich die Wasserstoff-Fließgeschwindigkeit), die durch die äußere Öffnungsgruppe gebildet wurden, wurden angepasst, um die Temperatur der Oberfläche aus den abgeschiedenen Glaspartikeln, den Durchmesser des porösen Glaskörpers usw. bei konstanten Werten zu halten, wobei die vorspringende Länge der vierten Öffnung (die in 2 mit a bezeichnet ist), die Lücke der vierten Öffnung (die in 2 mit b₀ bezeichnet ist), die Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases und dgl. abgeändert wurden.
(Tabelle 3)
Anmerkung:

1. Durchschnittsfließgeschwindigkeit in der ersten bis dritten Öffnung = Gesamtfließgeschwindigkeit in der ersten bis dritten Öffnung/Öffnungsfläche der ersten bis dritten Öffnung
2. Rohmaterialausbeute = Gewicht abgeschiedener Glaspartikel/theoretisches Gewicht erzeugter Glaspartikel × 100 (%)
3. Außendurchmesser der vierten Öffnung = Innendurchmesser der Außenwand der vierten Öffnung.

Wie aus Tab. 3 ersichtlich, ergab das Beispiel 7 ein gutes Ergebnis, wobei die Rohmaterialausbeute von SiCl₄ 73% und die Rohmaterialausbeute von GeCl₄ 49% betrugen. Dagegen betrugen, im Vergleichsbeispiel 5, die Rohmaterialausbeute von SiCl₄ 50% und die von GeCl₄ 34%, und im Vergleichsbeispiel 6 betrugen diese Werte 52 bzw. 40%. Die Rohmaterialausbeuten von SiCl₄ und GeCl₄ der Vergleichsbeispiele 5 und 6 waren somit gegenüber dem Beispiel 7 erniedrigt. Es ist davon auszugehen, dass dies so ist, weil, während die Bedingungen der Lückenweite der vierten Öffnung, der vorspringenden Länge und der Fließgeschwindigkeit des Rohmaterials in Beispiel 7 optimiert waren, die Lückenweite der vierten Öffnung bei den Bedingungen in Vergleichsbeispiel 5 so groß war, dass sich die Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffs in der Öffnung erniedrigte und daher der Sauerstoff nicht genügend zum Zentrumsbereich diffundierte. Bei Vergleichsbeispiel 6 ist davon auszugehen, dass die vorspringende Länge der vierten Öffnung klein war, so dass der Fluss freigesetzt wurde, bevor die turbulente Diffusion von Sauerstoff zum Zentrumsbereich erfolgte, wodurch sich ein Abfall der Rohmaterialausbeute ergab.
Wie oben ausgeführt, wird durch den Einsatz eines Glasteilchen-Synthesebrenners gemäß der vorliegenden Erfindung die Außenwandoberfläche der ersten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung länger als ihre Innenwandoberfläche gemacht, um so einen turbulenten Wandstrahlenfluss zu ergeben, worin der Strahl des Sauerstoffgases hin zum Zentrumsbereich fließt. Das Verhältnis der Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases, das aus der ersten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung strahlt, zur Durchschnittsfließgeschwindigkeit der Gase, die aus Öffnungen eingestrahlt werden, die weiter innen als die erste Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung liegen, wird gesteuert, um in einen eingestellten Bereich zu fallen. Demzufolge wird die Vermischungseffizienz zwischen Rohmaterial und Oxiwasserstoffgas gesteigert. Somit kann die Sauerstoffmenge, die zum Zentrumsbereich diffundiert und dort eingeleitet wird, ohne Erhöhung der Absolutmenge des Sauerstoffgases (d.h. ohne einen Temperaturabfall herbeizuführen, wodurch eine Herabsetzung der Reaktionseffizienz verursacht würde) durch einen konzentrischen Mehr-Rohr-Brenner erhöht werden, der leicht herzustellen und zu fertigen ist. Als Ergebnis ist es möglich, einen porösen Glaskörper mit hoher Rohmaterialausbeute zu erzeugen.
Ferner diffundiert der Sauerstoff in größter Nahe zum Rohmaterial so wirkungsvoll hin zum Zentrumsbereich, dass eine größere Menge Sauerstoff in die Rohmaterial-Entwicklungsfläche im Zentrumsbereich eingespeist wird. Somit werden nicht nur die hydrolytische Reaktion von SiCl₄, sondern auch die hydrolytische Reaktion von GeCl₄ deutlich beschleunigt. Als Ergebnis erhöhen sich die Reaktionsumsätze von SiCl₄ und GeCl₄, insbesondere derjenige von GeCl₄, deutlich, wobei sich auch die Abscheidungsgeschwindigkeit erhöht.
Auch ist durch die vorliegende Erfindung, bei Einsatz der gemischten Rohmaterialien, worin GeCl₄ zum SiCl₄ zugefügt ist, der poröse Glaskörper in hoher Rohmaterialausbeute in effizienter Weise erhältlich.

Claims

Konzentrischer Mehr-Rohr-Brenner zur Synthese von Glasteilchen, umfassend: eine zentrale Gruppe von Öffnungen, die einschließt: eine Rohmaterialgas-Einstrahlöffnung; eine Brenngas-Einstrahlöffnung; und eine Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung, die außerhalb der Rohmaterialgas- und Brenngas-Einstrahlöffnung angeordnet ist, worin die Außenwand der genannten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der genannten zentralen Gruppe von Öffnungen mehr hin zum Kopf des genannten Brenners vorspringt als die Innenwand der genannten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung und die vorspringende Länge der genannten Außenwand nicht kürzer als 30mal so groß wie die Lücke zwischen der inneren Oberfläche der Außenwand und der äußeren Oberfläche der Innenwand der genannten Sauerstoff-Einstrahlöffnung ist.
Brenner gemäß Anspruch 1 zur Synthese von Glasteilchen, worin die genannte zentrale Gruppe von Öffnungen einschließt: eine Siegelgas-Einstrahlöffnung zur Einstrahlung von Inertgas, die zwischen der genannten Brenngas- und Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung angeordnet ist.
Brenner gemäß Anspruch 1 zur Synthese von Glasteilchen, ferner umfassend: eine außenseitige Gruppe von Öffnungen, die einschließt: eine Einstrahlöffnung zur Einstrahlung von brennbarem Gas; und eine Einstrahlöffnung zur Einstrahlung von Sauerstoffgas, worin die außenseitige Öffnung außerhalb der genannten zentralen Gruppe von Öffnungen angeordnet ist.
Brenner gemäß Anspruch 1 zur Synthese von Gasteilchen, worin die genannte vorspringende Länge der genannten Außenwand der genannten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der genannten zentralen Gruppe von Öffnungen nicht länger als 9 mal so groß wie der Innendurchmesser der genannten Außenwand ist.
Brenner gemäß Anspruch 4 zur Synthese von Glasteilchen, worin die genannte vorspringende Länge der genannten Außenwand der genannten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der genannten zentralen Gruppe von Öffnungen nicht länger als 8-mal so groß wie die Innenwand der genannten Außenwand ist.
Verfahren zur Herstellung poröser Glaskörper durch ein Dampfphasen-Syntheseverfahren, wobei Glas-Rohmaterialgas eine hydrolytische Reaktion und eine Oxidationsreaktion in Flammen eingeht, wobei das Verfahren eine Stufe umfasst, in der man den in Anspruch 1 definierten Glaspartikel-Synthesebrenner anwendet und das Sauerstoffgas aus der genannten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der genannten zentralen Gruppe von Öffnungen mit einer Fliessgeschwindigkeit einstrahlt, die nicht weniger als das 1,2-Fache der Durchschnittsfließgeschwindigkeit der Gase beträgt, die aus Öffnungen eingestrahlt werden, die weiter innen als die genannte Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung liegen, wobei die Durchschnittsfließgeschwindigkeit die Gesamtfließgeschwindigkeit der inneren Gase, bezogen auf die Einstrahlöffnungsquerschnittsfläche, ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6 zur Herstellung poröser Glaskörper, worin die genannte Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases, das aus der genannten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der genannten zentralen Gruppe von Öffnungen eingestrahlt wird, nicht weniger als das 1,35-Fache der genannten Durchschnittsfließgeschwindigkeit der Gase beträgt, die aus Öffnungen eingestrahlt werden, die weiter innen als die genannte Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung liegen.
Verfahren gemäß Anspruch 6 zur Herstellung poröser Glaskörper, wobei die genannte Fliessgeschwindigkeit des Sauerstoffgases, das aus der genannten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der genannten zentralen Gruppe von Öffnungen eingestrahlt wird, nicht weniger als 3,0 m/s beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 6 zur Herstellung poröser Glaskörper, wobei die genannte Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffgases, das aus der genannten Sauerstoffgas-Einstrahlöffnung der genannten zentralen Gruppe von Öffnungen eingestrahlt wird, nicht mehr als 50 m/s beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 6 zur Herstellung poröser Glaskörper, wobei die Zeit für alle Gase, die weiter innen als die genannte Außenwand vorliegen, um innerhalb der genannten Außenwand zu fließen, nicht länger als 50 Millisekunden dauert.