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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Glasröhrchen durch
ein Wiederziehverfahren und betrifft insbesondere ein Verfahren und
eine Vorrichtung, womit sich Glasröhrchen mit sehr unterschiedlichen
Durchmessern ohne größeren Umrüstaufwand
herstellen lassen, insbesondere auch zur Herstellung kleinerer Chargen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Glasrohre
werden im Allgemeinen über
Ziehverfahren aus einer Glasschmelze hergestellt. Aus dem Stand
der Technik bekannt sind das so genannte Danner-Verfahren, das Vello-Verfahren oder das so
genannte A-Zug-Verfahren. Diese Verfahren erfordern einen hohen
Aufwand und vergleichsweise hohe Investitionskosten und sind somit
nur für
große Stückzahlen
geeignet. Insbesondere ist es mit diesen Verfahren nicht möglich, ohne
größeren Umrüstaufwand
Glasrohre mit sehr unterschiedlichen Durchmessern und Wanddicke-zu-Außendurchmesser-Verhältnissen
herzustellen.
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Zur
Herstellung von kleineren Chargen von Glasrohren lassen sich auch
Wiederziehverfahren einsetzen. Beim Wiederziehen wird ein Mutterrohr (auch
Preform genannt) abschnittsweise bis zur Erweichung erhitzt. Der
erweichte Rohrabschnitt wird nun mit einer definierten Geschwindigkeit
abgezogen und das Mutterrohr mit einer im Allgemeinen langsameren
Geschwindigkeit nachgeführt.
Dabei kommt es zu einer Verjüngung
des Glasrohrs, wobei Außendurchmesser
und Wandstärke
des Endrohrs durch Parameter des Wiederziehverfahrens, wie beispielsweise
Zugkraft, Geschwindigkeit des Nachführens und Abziehens etc, sehr variabel
eingestellt werden können.
Das so entstehende Endrohr hat im Allgemeinen eine kleinere Abmessung
als das Mutterohr, bei gleichem Wanddicke-zu-Durchmesser-Verhältnis.
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Durch
Anlegen eines Innendrucks an den Innenraum des Mutterohrs ist es
auch möglich,
das Verhältnis
von Wandstärke-zu-Durchmesser
zu verkleinern. Dadurch können
Glasrohre durch Wiederziehen noch variabler hergestellt werden.
Dazu ist jedoch eine Preform mit einer ausreichenden Wandstärke erforderlich.
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Für einige
Glassorten liegen solche Preformen jedoch nicht vor, beispielsweise
deshalb, weil diese für
Standardanwendungen nicht nachgefragt werden und somit im Handel
nicht verfügbar
sind. Deshalb muss bei einem solchen Wiederziehverfahren die Preform
durch eine Preform mit anderen Abmessungen, insbesondere anderer
Wandstärke,
ersetzt werden, wenn ein Glasrohr mit erheblich abweichenden Abmessungen
gezogen werden soll. Für gewisse
Spezialgläser
gibt es jedoch überhaupt
keine Preformen mit Abmessungen, die für ein Wiederziehverfahren geeignet
sind.
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Aus
dem Stand der Technik bekannt sind Verfahren zur Herstellung von
Lichtleitfasern, bei denen ein Kernstab in ein Hüllrohr gesteckt und diese Anordnung
zu einer Faser verzogen wird (s.g. Stab-in-Rohr-Verfahren). Ein
solches Verfahren wird beispielsweise in der
DE 102 11 247 A1 der Anmelderin
offenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung von Glasröhrchen
durch Wiederziehen variabler zu gestalten, so dass sich ohne Wechsel
der Preform Glasröhrchen
mit stark voneinander abweichenden Abmessungen herstellen lassen.
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Diese
und weitere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden
Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1
sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der rückbezogenen
Unteransprüche. Weitere
Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung betreffen ferner ein Glasrohr,
das nach vorgenanntem Verfahren hergestellt ist, sowie die Verwendung eines
solchen Glasrohrs.
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Bei
einem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung werden eine Mehrzahl von Ausgangsglasrohren koaxial ineinander
gesteckt und in einer Heißzone
gemeinsam zumindest abschnittsweise erwärmt, so dass die Ausgangsglasrohre
verformbar sind, wobei sämtliche
Ausgangsglasrohre gemeinsam in einem Wiederziehschritt miteinander
verbunden werden, um das Glasrohr auszubilden.
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Das
Glasrohr weist somit eine von Einschlüssen und Hohlräumen im
Wesentlichen freie umlaufende Wandung auf und unterscheidet sich
somit grundsätzlich
nicht von mit anderen Ziehverfahren hergestellten Glasrohren. Die
Wandung ist somit, abgesehen von den Verbindungsbereichen der einzelnen
Ausgangsglasrohre, vergleichsweise homogen, so dass sich das Glasrohr
durch eine für übliche technische
Anwendungen ausreichende Qualität
auszeichnet. Durch das Erwärmen
werden die Ausgangsglasrohre so aufbereitet, dass sämtliche
Ausgangsglasrohre stoffschlüssig
miteinander verbunden werden unter Ausbildung einer gemeinsamen Glasrohrwandung.
Hierzu erfolgt eine Erwärmung über TG, also auf Temperaturen, bei denen sich
im Glas innerlich keine Spannung aufbauen kann und die Atome verschiebbar
sind. Die Erwärmung
kann bis zur vollständigen
Erweichung der Ausgangsglasrohre betrieben werden, in welchem Fall
die Ausgangsglasrohre zu dem Endglasrohr miteinander verschmelzen.
Durch das Wiederziehen kommt es zu einer gewissen Verjüngung sämtlicher
Ausgangsglasrohre, die ausreichend ist, sodass sich sämtliche Ausgangsglasrohre
ohne Ausbildung von Einschlüssen
oder Hohlräumen
gemeinsam zu dem Endglasrohr verbinden.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
lassen sich mit Hilfe von im Handel erhältlichen Glasrohren vergleichsweise
geringer Wandstärke
Glasrohre mit größeren Wanddicken
herstellen. Durch Ineinanderstecken einer vergleichsweise großen Anzahl
von Ausgangsglasrohren, insbesondere von drei oder mehr Ausgangsglasrohren,
lassen sich insbesondere Glasrohre mit großen Wanddicken herstellen.
Dies erhöht
die Flexibilität
beim nachfolgenden Wiederziehen, da eine dickwandigere Preform erfindungsgemäß eine höhere Variabilität bei der
Ausbildung von Endglasrohren mit unterschiedlichen Geometrien ermöglicht.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform werden
sämtliche
Ausgangsglasrohre zumindest zu Beginn des Wiederziehens gemeinsam
so gehalten, dass die Ausgangsglasrohre relativ zueinander axial nicht
verschiebbar sind. Zu diesem Zweck können die Ausgangsglasrohre
insbesondere gemeinsam geklemmt werden. Die Klemmung kann dabei
an einem freien Ende der Anordnung von Ausgangsglasrohren oder an
zwei entgegen gesetzten Enden der Anordnung von Ausgangsglasrohren
erfolgen. Zum Wiederziehen wird die Anordnung von Ausgangsglasrohren
in einem Bereich, der beabstandet zu dem jeweiligen Klemmbereich
ist, erwärmt
und eine Zugkraft aufgebracht, um das Endglasrohr durch Wiederziehen
auszubilden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung werden die Ausgangsglasrohre
mit einem Haft- oder Klebemittel versehen, so dass diese alternativ
oder ergänzend
zur vorgenannten Klemmung vorübergehend
gegen ein Verrutschen der koaxial ineinander gesteckten Ausgangsglasrohre
relativ zueinander gesichert sind.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann auf einen
Innenraum der Anordnung von Ausgangsglasrohren ein Überdruck
einwirken, um die Ausgangsglasrohre noch wirksamer miteinander zu
verpressen. Insgesamt steht mit dem Überdruck ein weiterer Paramenter
zur Verfügung,
der einen Einfluss auf die erzielbare Wanddicke des Endglasrohrs
hat.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann ergänzend oder
alternativ auch an den Spalt oder an mehrere Spalte, der bzw. die
zwischen den Ausgangsglasrohren ausgebildet ist bzw. sind, angelegt
werden, um die Ausbildung von Einschlüssen oder Hohlräumen in
der Wandung des Endglasrohrs zu verhindern. Durch den Unterdruck
werden die in der Heißzone
erweichten Ausgangsglasrohre aneinander gesaugt, um deren Verbindung
zu dem Endglasrohr zu unterstützen.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Wiederziehverfahren
können
grundsätzlich
Endglasrohre mit beliebigen Profilen und Geometrien hergestellt
werden. Insbesondere lassen sich auch Endglasrohre mit einem anderen
Profil als einem kreisrunden Profil ausbilden. Zu diesem Zweck kann
das Endglasrohr, der Heißzone
nachgeordnet, zu einem vorbestimmten Endprofil weiter umgeformt
werden, beispielsweise mit Hilfe eines der Heißzone nachgeordneten Walzenpaars.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ferner eine
Vorrichtung zur Herstellung eines Glasrohres durch Wiederziehen
bereitgestellt, mit: zumindest einem Haltemittel, das ausgelegt
ist, um eine Mehrzahl von koaxial ineinander gesteckten Ausgangsglasrohren
gemeinsam zu halten und deren Lage relativ zueinander vorübergehend
zu sichern; einer Heißzone,
um die gemeinsam gehaltenen Ausgangsglasrohre zumindest abschnittsweise
zu erwärmen,
so dass diese verformbar sind; und einer Zieheinrichtung, die ausgebildet
ist, um sämtliche
Ausgangsglasrohre in einem gemeinsamen Wiederziehschritt miteinander
zu dem Glasrohr zu verbinden.
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Figurenübersicht
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Nachfolgend
wird die Erfindung in beispielhafter Weise und unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden, woraus sich weitere Merkmale, Vorteile
und zu lösende
Aufgaben ergeben werden. Es zeigen:
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1 in
einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung zum Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 in
einem vergrößerten Querschnitt eine
Halteeinrichtung der Vorrichtung gemäß der 1;
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3 in
einem weiter vergrößerten Teilschnitt
eine Klemmhalterung der Vorrichtung gemäß der 2; und
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4 einen
Querschnitt durch eine Mehrzahl von koaxial ineinander gesteckten
Ausgangsglasrohren.
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In
den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder
im Wesentlichen gleich wirkende Elemente oder Elementsgruppen.
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Ausführliche
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
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Gemäß der 1 umfasst
die insgesamt mit 1 bezeichnete Ziehvorrichtung eine Klemmhalterung 2,
um eine Mehrzahl von koaxial ineinander gesteckten Glasrohren geklemmt
zu halten. Die Klemmhalterung 2 ist in einer verfahrbaren
Halterung 4 aufgenommen, die eine axiale Verschiebung der
Glasrohranordnung 6 ermöglicht.
Axial beabstandet zur Klemmhalterung 2 umgibt eine Heißzone 8 die
Glasrohranordnung 6 symmetrisch. Die Heißzone 8 wird von
einer üblichen
Heizmuffel 9 mit darin vorgesehenen Heizeinrichtungen 10,
beispielsweise Flammenheizern oder Heizwiderständen, ausgebildet. Die Glasrohre
werden mit Hilfe eines Walzenpaars 11 abgezogen. Dadurch
verjüngt
sich die Glasrohranordnung 6 im Bereich der Heißzone 8.
Die Ausgangsglasrohre verschmelzen miteinander zu einem Endglasrohr 12,
das mittels des Walzenpaares 11 in der dargestellten Pfeilrichtung
abgezogen wird.
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Die 4 zeigt
die Anordnung 6 der koaxial ineinander gesteckten Ausgangsglasrohre
in einem vergrößerten Querschnitt.
Die Glasrohranordnung 6 umfasst ein innerstes Ausgangsglasrohr 5a und
ein koaxial dazu verlaufendes äußerstes
Ausgangsglasrohr 5b, zwischen denen drei weitere Ausgangsglasrohre 5c angeordnet
sind. Wie in der 4 gezeigt, ist zwischen den
Ausgangsglasrohren jeweils ein vergleichsweise schmaler Spalt ausgebildet,
der ein Ineinanderstecken der Ausgangsglasrohre ermöglicht,
da diese stets gewisse Toleranzen aufweisen. Grundsätzlich ist
die Breite der Ringspalte jedoch möglichst gering zu halten. Bei
typischen Längen
der Ausgangsglasrohre von etwa 1 m bis etwa 1,5 m liegen typische
Spaltbreiten im Bereich von etwa 0,1 bis 1 mm, besonders bevorzugt
im Bereich 0,3 bis 0,8 mm.
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Damit
die Mehrzahl von Ausgangsglasrohren in der Heißzone ohne Ausbildung von Einschlüssen oder
Hohlräumen
zu einem homogenen Endglasrohr verschmelzen, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
gemäß der 1 an
den Innenraum 15 der Glasrohranordnung 6 ein Überdruck
angelegt und/oder an die Zwischenräume zwischen den Ausgangsglasrohren
ein Unterdruck angelegt. Der Unterdruck verhindert insbesondere
Gasblasen in der Wandung des Endglasrohrs, der Überdruck presst das innerste
Glasrohr gegen die weiter außen befindlichen
Glasrohre.
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Die 2 zeigt
die Vorrichtung gemäß der 1 in
einem vergrößerten Teilschnitt.
Die Vorrichtung umfasst eine Klemmhalterung 2, die in einer
axial verfahrbaren Halterung 4 aufgenommen ist. Die Klemmhalterung 2 klemmt
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
zwei Ausgangsglasrohre, nämlich
das innerste Ausgangsglasrohr 5a und das äußerste Ausgangsglasrohr 5b.
Nachfolgend wird anhand der 3 zunächst die
Klemmhalterung 2 ausführlicher
beschrieben.
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Gemäß der 3 umfasst
die Klemmhalterung 2 einen äußeren Klemmring 20 und
einen koaxial dazu angeordneten inneren Klemmring 21, zwischen
denen das innerste Glasrohr 5a und das äußerste Glasrohr 5b bzw.
allgemeiner die Mehrzahl von koaxial ineinander gesteckten Ausgangsglasrohren
aufgenommen sind. Am oberen und unteren Ende der Klemmringe 20, 21 sind
keilförmige
Nuten ausgebildet, in denen elastische Dichtmittel, insbesondere
O-Ringe, 24, 25, 29, 30 aufgenommen
sind. Im entspannten Zustand der O-Ringe können die ineinander gesteckten
Ausgangsglasrohre relativ zu der Klemmhalterung 2 verschoben
werden. Eine Klemmung der Ausgangsglasrohre wird durch Quetschen
der O-Ringe 24, 25, 29, 30 bewirkt.
Zu diesem Zweck sind äußere Klemmringe 22, 27 zum
Quetschen der O-Ringe 24 und 29 sowie innere Pressringe 23, 28 zum
Quetschen der O-Ringe 25, 30 vorgesehen.
Durch axiale Druckbeaufschlagung der Pressringe 22, 23, 27, 28 werden
die O-Ringe 24, 29, 25, 30 gegen
das innerste Ausgangsglasrohr 5a bzw. das äußerste Ausgangsglasrohr 5b gedrückt, so dass
diese gemeinsam geklemmt gehalten werden und diese gegen eine axiale
Verschiebung relativ zueinander gesichert sind. Weitere Ausgangsglasrohre können durch
Aufbringen eines Haft- oder Klebemittels gegen ein axiales Verrutschen
relativ zueinander gesichert werden. Die so ausgebildete Klemmhalterung 2 ist
gemäß der 4 in
einer verfahrbaren Halterung 4 aufgenommen, wie nachfolgend
anhand der 2 ausführlicher beschreiben.
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Gemäß der 2 weist
die insgesamt zylindrische verfahrbare Halterung 4 an ihrem
unteren Ende eine Aufnahmehülse 40 auf,
in welcher die Klemmhalterung 2 aufgenommen ist. Genauer
gesagt ist die Aufnahmehülse 40 gestuft
ausgebildet, so dass der obere Pressring 22 der Klemmhalterung 2 an
ein in der Aufnahmehülse 40 ausgebildeten
Stufe anliegt und so axial mit Druck beaufschlagt wird, um den äußeren O-Ring 24 zu
quetschen. Oberhalb der Klemmhalterung 2 ist in der Aufnahmehülse 40 eine zylindrische
Aufnahme 41 ausgebildet. Oberhalb der Aufnahmehülse 40 schließt sich
ein verengter Verbindungshals 42 an, welcher einer Verbindung
mit einer Verstelleinrichtung dient, beispielsweise der Ankopplung
an einen Verstellmotor. Oberhalb des Verbindungshalses 42 weist
die Halterung einen scheibenförmigen
Flansch 43 mit einem darauf ausgebildeten axialen Vorsprung 44 auf,
welcher zur Abstützung
eines O-Rings 51 dient. Der O-Ring 51 wird von einer
Pressscheibe 48 gequetscht, die mittels nicht dargestellter
Schrauben, welche die Gewindebohrungen 49 durchgreifen
und in die Gewindebohrung 50 eingreifen, mit dem Flansch 43 verbunden
ist. Dadurch können
die zylindrische Innenbohrung 45 und die zylindrische Aufnahme 41 der Halterung 4 druckdicht
gegen die Umgebungsatmosphäre
abgedichtet werden, so dass über
den Unterdruckanschluss 13 an die Aufnahme 4l und
die Innenbohrung 45 ein Unterdruck angelegt werden kann.
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Gemäß der 2 ist
auf das untere freie Ende der Aufnahmehülse 40 eine Überwurfmutter 57 aufgeschraubt.
Dadurch können
die äußeren Pressringe 22, 27 axial
gegen den äußeren Klemmring 20 gedrückt werden,
um die äußeren O-Ringe 24, 29 zu quetschen.
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Gemäß der 2 ist
die zylindrische Pressscheibe 48 mit einem Rohr 46 versehen,
das zumindest abschnittsweise ein Außengewinde trägt und durch
die axiale Innenbohrung 45 in den Innenraum 15 der
koaxial ineinander gesteckten Ausgangsglasrohre hineinragt. Etwa
im mittleren Bereich des Rohrs 46 ist eine obere Pressmutter 54 aufgeschraubt,
die über
eine Aufsteckhülse 53 auf
den oberen inneren Pressring 23 der Klemmhalterung 2 drückt, um
den inneren O-Ring 25 zu quetschen. Gemäß der 2 ist auf
das untere Ende der Hülse 46 eine
Kontermutter 55 aufgeschraubt, die den unteren inneren
Pressring 28 gegen den inneren Klemmring 21 drückt, um den
inneren O-Ring 30 zu quetschen.
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Eine
Bohrung 14 in der zylindrischen Pressscheibe 48 verbindet
die axiale Bohrung 47 der Hülse 46 mit einer Überdruck-Erzeugungseinrichtung,
beispielsweise einer Druckluftquelle, um den Innenraum 15 der
koaxial ineinander gesteckten Ausgangsglasrohre mit einem geeigneten Überdruck
zu beaufschlagen.
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Damit
sich die Ausgangsglasrohre gut miteinander verbinden, ist auf eine
exakte Justierung der Vorrichtung und der Ausgangsglasrohre zu achten,
so dass diese koaxial zur Längsachse 7 angeordnet
sind. Diesem Zweck dient eine Dreipunktlagerung der Pressscheibe 48 auf
dem Ringflansch 43 der Halterung 4. In dem Flansch 43 sind
unter Winkelabständen
von 120° zueinander
drei Gewindebohrungen 50 vorgesehen, während in der Pressschreibe 48 unter
Winkelabständen
von 60° zueinander sechs
Gewindebohrungen 49 ausgebildet sind. Zum Quetschen des
O-Rings 51 werden drei Befestigungsschrauben (nicht gezeigt)
unter einem Winkelabstand von 120° in
die Gewindebohrungen 49, 50 geschraubt. In die
verbleibenden drei Gewindebohrungen 49 der Pressscheibe 48 werden
drei weitere Schrauben eingeschraubt, die sich auf dem Flansch 43 abstützen. Dadurch
wird die vorgenannte Dreipunktlagerung der Pressschreibe 48 in
Bezug zu dem Flansch 43 ausgebildet. Diese Dreipunklagerung
kann durch Verstellen der Schrauben eingestellt werden. Dies führt zu einer
Verkippung der Hülse 46 und
der koaxial ineinander gesteckten Ausgangsglasrohre in Bezug zu
der Längsachse 7.
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Zur
Herstellung eines Glasrohres wird wie folgt vorgegangen: Zunächst werden
mehrere dünnwandige
Glasrohre koaxial ineinander gesetzt, wie schematisch in der 4 gezeigt.
Diese werden so angeordnet, dass sie eine gemeinsame Mittelachse aufweisen
und sind von den Innen- und Außendurchmessern
so gewählt,
dass ein möglichst
kleiner Zwischenraum entsteht. Diese Anordnung kann über ein geeignetes
Klebe- oder Haftmittel zusätzlich
fixiert werden. Diese Preformanordnung wird zunächst in die Klemmhalterung 2 gemäß der 3 und
anschließend
in die Halterung gemäß der 2 eingespannt. Über eine
Vakuumpumpe und den Einlass 13 kann zwischen den Rohrwandungen
während
des Wiederziehens ein Unterdruck erzeugt werden. Der Unterdruck
stellt auch sicher, dass das innerste Ausgangsglasrohr mit einem
definierten Innendruck beaufschlagt werden kann.
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Durch
Festziehen der Überwurfmutter
werden die O-Ringe nicht nur in eine geeignete Dichtungsanpressung
gebracht, sondern so stark gepresst, dass die Ausgangsglasrohre
auch mit großen Kräften nicht
mehr aus der Halterung entfernt werden können. Durch die Verwendung
der Halterung können
die Preformen erhalten werden, ohne dass diese mechanisch bearbeitet
oder mit einem Haltestück verschmolzen
werden müssen.
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Die
Preformanordnung wird mit Hilfe der verfahrbaren Halterung gemäß der 1 in
die Heizmuffel 9 eingefahren und am unteren Ende erweicht. Das
erweichte Glas wird mittels des Walzenpaars 11 abgezogen.
Nach einer Startphase wird zwischen die Wandungen der Ausgangsglasrohre
ein Unterdruck von vorzugsweise –1 bar bis 0 bar, bevorzugter
zwischen etwa –0,3
bar und –0,1
bar angelegt, so dass die Wandungen beim Wiederziehen verschmelzen, wie
in der 1 schematisch im Verjüngungsbereich angedeutet. Über den
Anschluss 14 und die axiale Innenbohrung 47 der
Hülse 46 kann
der Innenraum 15 der Preformanordnung mit einem Überdruck
beaufschlagt werden. Der Innendruck im innersten Rohr wird dabei
so eingestellt, dass das gewünschte
Verhältnis
von Wanddicke zu Außendurchmesser
des Endglasrohrs eingestellt wird. Über Wahl der Geschwindigkeiten
von Preform und Endglasrohr lässt sich
der Durchmesser festlegen. Die koaxial angeordneten Preformrohre
verschmelzen beim Eintritt in die Heizmuffel 9 miteinander.
Dabei verschmelzen zunächst
die beiden äußeren Ausgangsglasrohre und
dann nacheinander die weiteren inneren Ausgangsglasrohre, bis diese
schließlich
vollständig
zu einem vergleichsweise homogenen Endglasrohr verbunden sind, dessen
Wandung weitestgehend frei von Einschlüssen oder Hohlräumen ist.
Weitere Parameter, welche die Geometrie des Endglasrohrs beeinflussen,
sind die Geschwindigkeit des Zuführens der
Preformanordnung zu der Heizmuffel sowie die Abziehgeschwindigkeit
des Endglasrohrs.
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Damit
sich die Ausgangsglasrohre besser miteinander verbinden, kann eine
Oberflächenbehandlung
vorgenommen werden. Diese kann in einer geeigneten Vorreinigung
der Ausgangsglasrohre vor dem Ineinanderstecken bestehen. Die Oberflächenbehandlung
kann insbesondere auch durch Aktivieren von chemischen Prozessen,
nasschemischer Prozesse, durch Auslaugen der Rohroberflächen oder
durch Anreichern der Rohroberflächen
mit Ionen vorgenommen werden. Eine solche Oberflächenbehandlung kann vor oder
während
des Einspannens der Ausgangsglasrohre in die Halterung vorgenommen
werden.
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Selbstverständlich können mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch Ausgangsglasrohre von unterschiedlichen Glastypen miteinander
verbunden werden. Dadurch können
beispielsweise gezielt Verspannungen in das Endglasrohr eingebracht werden,
um dessen Stabilität
weiter zu erhöhen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich insbesondere zum Herstellen von kleineren Chargen von
Glasrohren. Da die aus mehreren Glasrohren bestehende Preform eine
vergleichsweise große
Wanddicke aufweist, können
erfindungsgemäß auch ohne
Preformwechsel Endglasrohre mit stark unterschiedlichen Endgeometrien
durch Wiederziehen hergestellt werden. Dies eignet sich insbesondere
zur raschen Herstellung von kleinen Musterchargen. Da die Parameter
des erfindungsgemäßen Wiederziehverfahrens
präzise
gesteuert oder geregelt werden können,
können
auch kleine Chargen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit engen Toleranzen
hergestellt werden.
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Ausführungsbeispiel
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5
Röhren
aus Schott AR Glas mit Abmessungen (nachfolgend Außendurchmesser
abgekürzt
als AD und Wanddicke abgekürzt
als WD) von
AD = 40 mm;
WD = 1,5 mm;
AD = 36 mm;
WD
= 1,5 mm;
AD = 32 mm;
WD = 1,5 mm;
AD = 28 mm;
WD
= 1,5 mm;
AD = 24 mm;
WD = 1,5 mm
nach koaxial ineinander
gesteckt und mit einem Kleber fixiert. Diese Anordnung wird in eine
Wiederziehanlage eingespannt. Das dem Halter abgewandte Rohrende
wird auf ca. 7l5° C
erwärmt.
Nach dem Anziehen wird ein Unterdruck von etwa 0,5 bar zwischen
den Rohrwandungen angelegt, der Innendruck wird auf 2.600 Pa eingestellt.
Die Preformanordnung wird mit einer Geschwindigkeit von 11 mm/Min
auf die Heizmuffel zubewegt. Der Abzug des Endglasrohrs wird mittels
Durchmesserregelung auf einen Durchmesser von 1,77 mm eingestellt.
Die Wanddicke des Endglasrohrs betrug etwa 0,28 mm. Aus Preformen
mit einer Ausgangslänge
von 1 m oder 1,5 m konnten so insgesamt 690 m Glasröhrchen gezogen werden.
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Wenngleich
die Preformen ohne Ausbildung von Einschlüssen oder Hohlräumen gut
miteinander verschmelzen, können
die einzelnen Preformen in der Rohrwandung des Endglasrohrs durch
geeignete Nachweistechniken eindeutig identifiziert werden. Beispielsweise
kann von einem Endglasrohr eine Querschnittsprobe genommen werden
und diese ausgeleuchtet werden. Dabei beobachtet man eine Mehrzahl
von ringförmigen
Schlieren, die auf die Verbindungsbereiche der einzelnen Preformen
zurückgehen.
Genauer gesagt, können
mehrere ringförmige,
koaxiale Schlieren beobachtet werden, deren Anzahl sich aus der
Anzahl von Preformen ableitet. Die vorgenannten Verbindungsbereiche
führen
auch zu weiteren Inhomogenitäten,
die sich insbesondere durch optische Prüfverfahren nachweisen lassen. Insgesamt
stellen die Verbindungsbereiche ringförmige Inhomogenitätsbereiche
dar, mit Materialeigenschaften, die von den Eigenschaften der in
Radialrichtung benachbarten Abschnitte abweichen, beispielsweise
bezüglich
des Brechungsindexes, des Materialgefüges, der Transmissionseigenschaften etc.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes
Glasrohr kann somit durch Nachweis eines oder mehrerer solcher ringförmiger Inhomogenitätsbereiche
eindeutig identifiziert werden.
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Eine
bevorzugte Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Glasröhrchen
betrifft die Einkapselung von elektronischen Bauelementen, beispielsweise
von Reed-Schaltern oder Magnetschaltern.
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- 1
- Ziehvorrichtung
- 2
- Klemmhalterung
- 4
- verfahrbare
Halterung
- 5a
- innerstes
Ausgangsglasrohr
- 5b
- äußerstes
Ausgangsglasrohr
- 5c
- Ausgangsglasrohr
- 6
- Glasrohranordnung
- 7
- Längsachse
- 8
- Heißzone
- 9
- Heizmuffel
- 10
- Heizeinrichtung
- 11
- Walzenpaar
- 12
- Endglasrohr
- 13
- Unterdruckanschluss
- 14
- Überdruckanschluss
- 15
- Glasrohrinnenraum
- 16
- Spalt
- 20
- äußerer Klemmring
- 21
- innerer
Klemmring
- 22
- oberer
Pressring außen
- 23
- oberer
Pressring innen
- 24
- O-Ring
außen
- 25
- O-Ring
innen
- 27
- unterer
Pressring außen
- 28
- unterer
Pressring innen
- 29
- O-Ring
außen
- 30
- O-Ring
innen
- 40
- Aufnahmehülse
- 41
- Aufnahme
- 42
- Verbindungshals
- 43
- Flansch
- 44
- Vorsprung
- 45
- Innenbohrung
- 46
- Rohr
mit Außengewinde
- 47
- axiale
Innenbohrung
- 48
- Justiereinrichtung/Mutter
- 49
- Gewindebohrung
- 50
- Gewindebohrung
- 51
- O-Ring
- 53
- Hülse
- 54
- Pressmutter
- 55
- Kontermutter
- 57
- Überwurfmutter