DE1087772B - Furnace for the continuous production of quartz bodies - Google Patents
Furnace for the continuous production of quartz bodiesInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen zur kontinuierlichen Herstellung von Quarzgutkörpern.The invention relates to a furnace for the continuous production of quartz bodies.
Das Interesse an der Herstellung von Quarzgutblöcken hat neuerdings wegen der hervorragenden Eigenschaften von Quarzgut zugenommen. Dieses Material hat zur Entwicklung vieler neuer und verbesserter chemischer synthetischer Verfahren beigetragen. Eine ähnliche Entwicklung fand auf dem Gebiet der Elektrochemie und der Elektrotechnik statt. Die Verwendung großer Apparaturen aus trübem, industriell hergestelltem Quarzgut hat die Durchführung von Verfahren ermöglicht, die bisher bei Verwendung anderer Isolierstoffe nicht möglich waren. Da Quarzgut auch bei hohen Temperaturen ein ausgezeichneter elektrischer Isolator ist, wird seine Ver- *5 wendung sehr bevorzugt, da keramisches Isoliermaterial bei hohen Temperaturen versagt.The interest in the production of quartz blocks has lately because of the excellent Properties of fused silica increased. This material has developed many new and improved ones chemical synthetic processes contributed. A similar development took place in the field electrochemistry and electrical engineering. The use of large apparatuses from cloudy, Industrially produced fused quartz has made it possible to carry out processes that were previously in use other insulating materials were not possible. Since quartz is an excellent one even at high temperatures is an electrical insulator, its use is very preferred because it is a ceramic insulating material fails at high temperatures.
Die Erfindung ermöglicht das Schmelzen von Quarzsand in einem stetigen Arbeitsvorgang zur Herstellung großer Quarzgutblöcke mit im Vergleich zu den bekannten Verfahren niedrigen Kosten.The invention enables quartz sand to be melted in one continuous operation Production of large blocks of fused silica with low costs compared to the known processes.
Es ist ein Verfahren zur stetigen Herstellung von Quarzgutblöcken beschrieben, bei welchem Quarzsand so in den oberen Teil eines Ofens geschüttet wird, daß er in unmittelbare Berührung mit einer Vielzahl von Widerstandsheizstäben kommt. Der Boden des Ofens wird dabei ständig abgesenkt und ebenfalls ständig Sand dem oberen Teil des Ofens zugeführt. Nach der Bildung des ersten geschmolzenen Körpers findet ein gesteuertes Absenken des Bodens statt, bis die untere Grenze der Tragspindel erreicht ist. Im inneren Teil des ursprünglich schalenförmigen erschmolzenen Körpers werden die Heizstäbe relativ zum Sand durch Absenken der1 Tragspindel verlagert. Die sich im Sand durch die Heizstäbe bildenden Hohlräume werden nachfolgend unter den Heizstäben geschlossen, wenn die Schmelze unter Bildung eines gleichmäßigen massiven Körpers zusammenläuft.A method for the continuous production of quartz blocks is described, in which quartz sand is poured into the upper part of a furnace in such a way that it comes into direct contact with a plurality of resistance heating rods. The bottom of the furnace is continuously lowered and sand is also constantly fed to the upper part of the furnace. After the formation of the first molten body, a controlled lowering of the floor takes place until the lower limit of the support spindle is reached. In the inner part of the originally shell-shaped melted body, the heating rods are moved relative to the sand by lowering the 1 support spindle. The cavities formed in the sand by the heating rods are then closed under the heating rods when the melt converges to form a uniform solid body.
Weiter ist ein Verfahren bekannt zur stetigen Herstellung von Quarzgut, bei welchem das Quarzgut aus dem Formgebungskanal im plastischen Zustand ausgetragen wird, so daß es in verschiedene Längen geschnitten oder nach der anfänglichen Blockbildung von neuem geformt oder in andere gewünschte Formen gebracht wird. Bei diesem Verfahren soll eine 4-5 unmittelbare Berührung des Sandes mit den Widerstandsheizstäben durch die Verdampfung der Charge in einem Raum verhindert werden, der sich unmittelbar vor den Heizstäben befindet und diese umgibt, und auf diese Weise die Charge, unmittelbar bevor sie die Heizstäbe erreicht, flüssig werden und nach dem Vorbeigang an denselben zusammenfließen, so daß sie einen zusammenhängenden Körper im wesentlichen ohne Druck zwischen ihr und den Heizstäben bildet.A method is also known for the continuous production of fused quartz, in which the fused quartz is discharged from the shaping channel in the plastic state, so that it is in different lengths cut or reshaped after initial block formation, or other desired shapes is brought. In this process, 4-5 direct contact between the sand and the resistance heating rods is intended can be prevented by the evaporation of the batch in a room that is immediately located in front of the heating rods and surrounding them, and in this way the batch immediately before they reach the heating rods, become liquid and flow together after passing them, so that it forms a coherent body with essentially no pressure between it and the heating rods.
Ofen zur kontinuierlichen Herstellung
von QuärzgutkörpernContinuous manufacturing furnace
of quartz material bodies
Anmelder:Applicant:
Engelhard Industries, Inc.r
Newark, N. Y. (V. St. A.)Engelhard Industries, Inc. r
Newark, NY (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Gaußstr. 6Representative: Dr.-Ing. W. Abitz, patent attorney,
Munich 27, Gaußstr. 6th
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Januar 1957Claimed priority:
V. St. v. America January 10, 1957
Dr. Charles Potter, South Orange, N. J.,Dr. Charles Potter, South Orange, N.J.,
Julius Kuna, Old Bridge, N. J.,
und Lloyd Harald Barton, Jackson Heights, N. Y.Julius Kuna, Old Bridge, NJ,
and Lloyd Harald Barton, Jackson Heights, NY
(V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden(V. St. Α.),
have been named as inventors
Bei den Versuchen, die bekannten Verfahren anzuwenden, hat sich herausgestellt, daß diese unwirtschaftlich sind, da die Berührung des Quarzsandes mit den heißen Graphitstäben oder -elementen zu einer außerordentlich raschen Zerstörung der Heizstäbe führte. Bei der Berührung des flüssigen Quarzes mit den Stäben bildeten sich rasch Siliciumcarbid und metallisches Silicium, und es traten außerordentlich rasch Anfressungen auf. Da bei einem solchen stetigen Verfahren die Länge des Quarzgutblocks nur durch die Lebensdauer der Heizstäbe begrenzt ist, ergab sich, daß zur Herstellung großer Blöcke oder für den Betrieb über längere Zeiträume dieKonstruktion eines neuen Ofens erforderlich ist, mit welchem 'die Quarzgutmasse ohne unmittelbare Berührung des Quarzsandes mit den Heizelementen erhitzt werden kann.In the attempts to use the known method, it has been found that this is uneconomical are, because the contact of the quartz sand with the hot graphite rods or elements becomes a led to extremely rapid destruction of the heating elements. When touching the liquid quartz with Silicon carbide and metallic silicon formed rapidly on the rods, and they occurred extraordinarily pitting quickly. Since with such a continuous process the length of the quartz block is only through the life of the heating rods is limited, it was found that for the production of large blocks or for the Operation over longer periods of time requires the construction of a new furnace with which the fused silica mass can be heated without direct contact of the quartz sand with the heating elements.
Die Erfindung beseitigt die mit den bekannten öfen verbundenen Schwierigkeiten in der Weise, daß der Quarzsand stetig über lange Zeiträume mit nur sehr geringer oder keiner Zerstörung der Graphitheizstäbe geschmolzen werden kann, für welchen Zweck schützende Abdachungen oder Abschirmungen oberhalb oder an der einen Seite der Heizstäbe vorgesehen sind, so daß der Quarzsand zu keinem Zeitpunkt in Berührung mit den Heizstäben kommt und mechanisch daran gehindert wird.The invention eliminates the difficulties associated with the known ovens in such a way that the Quartz sand steadily over long periods of time with very little or no destruction of the graphite heating elements can be melted, for what purpose protective roofs or shields above or are provided on one side of the heating rods, so that the quartz sand at no time in Comes into contact with the heating rods and is mechanically prevented from doing so.
In Quarzgutöfen kann eine beliebige Anzahl von Heizstäben vorgesehen werden. Gemäß der Erfindung sind die Heizstäbe, unabhängig von ihrer Zahl, mitAny number of heating rods can be provided in fused silica furnaces. According to the invention are the heating elements, regardless of their number, with
009 588/113009 588/113
einer gesonderten Abdachung oder Abschirmung versehen, die eine beliebig geeignete Form haben kann und vorzugsweise halbzylindrisch ist. Diese Abdachungen befinden sich von den Heizstäben und voneinander in einem Abstand, der ausreicht, daß der Sand, der über die und zwischen den Abdachungen fließt, daran gehindert wird, die unter den Abdachungen befindlichen Heizstäbe zu berühren, was durch den Reibungswinkel des. Quarzsands, das zähflüssige Schmelzgut und die Tatsache bedingt ist, daß der Sand durch den Ofen mit einer Geschwindigkeit hindurchgeführt wird, die ausreicht, daß ein stetiges Schmelzen des Sandes erfolgt, unmittelbar, nachdem dieser über die Abdachungen oder Abschirmungen in die heiße Zone seitlich der Heizstäbe und unter diese gelangt. Auf diese. Weise wird eine zusammenhängende geschmolzene Masse unter den Heizstäben gebildet, die von beliebiger Größe sein kann und nur durch die Abmessungen der Einrichtung begrenzt wird.provided a separate roof or shield, which can have any suitable shape and is preferably semi-cylindrical. These canopies are from the heating rods and from each other at a distance sufficient for the sand to fall over and between the sloping ceilings flows, is prevented from touching the heating rods located under the roofs, which is caused by the angle of friction of the. Quartz sand, the viscous melt and the fact that the Sand is passed through the furnace at a speed sufficient to make a steady Melting of the sand occurs immediately after it has passed over the sloping ceilings or shields the hot zone to the side of the heating rods and under them. To this. Way becomes a cohesive molten mass formed under the heating rods, which can be of any size and only is limited by the dimensions of the device.
Die in Verbindung mit den Heizstäben verwendeten Abdachungen oder Abschirmungen können aus einem beliebigen hitzebeständigen Materaal sein, das nicht mit Quarz reagiert. Es wurde festgestellt, daß sich ausgezeichnete Ergebnisse mit Abdachungen aus Graphit erzielen lassen.The canopies or shields used in connection with the heating elements can consist of a any heat-resistant material that does not react with quartz. It was found that obtain excellent results with graphite roofs.
Bei Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann Quarzsand über lange Zeiträume ohne ernstliche Zerstörungen an den Heizstäben geschmolzen werden, während es bisher notwendig war, die Arbeitsgänge unter ähnlichen Bedingungen der Leistungszufuhr und des Vorschubs nach zwei oder drei Stunden oder schon früher zu unterbrechen.When using the device according to the invention, quartz sand can be used for long periods of time without serious damage to the heating rods will be melted, while it was previously necessary that Operations under similar conditions of power supply and advancement after two or three To interrupt hours or earlier.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform des Ofens gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigtIn the accompanying drawing an embodiment of the furnace according to the invention is shown, namely shows
Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt, welche eine Ausführungsform des Ofens gemäß der Erfindung darstellt, undFig. 1 is a side view in section showing a Represents embodiment of the furnace according to the invention, and
Fig. 2 eine Endansicht des in Fig. 1 dargestellten Ofens im Schnitt.FIG. 2 is an end sectional view of the furnace shown in FIG.
Wie die Zeichnung zeigt, besteht der Ofen gemäß der Erfindung aus Endwänden 2, 4 und Seitenwänden 6, 8. Jede dieser Wände ist durch die Verwendung von Verlängerungsplatten 10,12,14 bzw. 16 verlängerbar. Der Ofen ist mit einem Boden 18 versehen, der in den Fällen weggelassen werden kann, in welchen die Quarzmasse durch die Verwendung eines Förderers od. dgl. stetig weggeführt werden kann.As the drawing shows, the furnace according to the invention consists of end walls 2, 4 and side walls 6, 8. Each of these walls can be extended by the use of extension plates 10, 12, 14 and 16, respectively. The furnace is provided with a base 18 , which can be omitted in those cases in which the quartz mass can be continuously carried away by the use of a conveyor or the like.
An beiden Enden des Ofens sind feuerfeste Wände 20 und 22 vorgesehen, die aus einem beliebigen feuerfesten Material, beispielsweise aus feuerfesten Ziegeln u. dgl., bestehen können. In öffnungen in den feuerfesten Wänden 20 und 22 sind Graphitztueitungen 24 und 26 eingesetzt, die an ihren inneren Enden, wie bei 28 und 30 gezeigt, ausgebohrt und mit einem Innengewinde versehen sind. Der Strom wird den Graphitzuleitungen über Sammelschienen 32 und 34 zugeführt, welche an den Graphitzuleitungen durch wassergekühlte Klammern 36 und 38 befestigt sind. Die Graphitheizstäbe 40 weisen an jedem Ende ein Gewinde auf, das in die ausgebohrten und mit einem Innengewinde versehenen Teile der Graphitzuleitungen eingeschraubt ist. Ein Bund 42, vorzugsweise aus Graphit oder einem anderen hitzebeständigen Material, umgäbt jeden der Heizstäbe 40 an jedem Ende und liegt an den ausgebohrten und mit einem Innengewinde versehenen Teilen der Graphitzuleitungen an. Dieser Bund verhindert eine Beschädigung der Enden der GrapMtzuleitungen unter der Wirkung der großen Hitze und jeglichen Verschleiß. Refractory walls 20 and 22 are provided at both ends of the furnace and can be made of any refractory material such as refractory bricks and the like. In openings in the refractory walls 20 and 22 , graphite ducts 24 and 26 are inserted, which are drilled out at their inner ends, as shown at 28 and 30, and provided with an internal thread. The power is supplied to the graphite leads via bus bars 32 and 34 which are attached to the graphite leads by water-cooled brackets 36 and 38 . The graphite heating rods 40 have a thread at each end which is screwed into the drilled and internally threaded parts of the graphite supply lines. A collar 42, preferably made of graphite or some other heat-resistant material, encircles each of the heating rods 40 at each end and rests against the drilled and internally threaded portions of the graphite supply lines. This collar prevents damage to the ends of the graph leads under the effect of the great heat and any wear and tear.
Die Graphitzuleitungen und die Heizstäbe sind von den feuerfesten Blöcken 20 und 22 durch Isolierhülsen 44 getrennt, die aus Quarzgut oder einem ähnlichen Material bestehen können. Diese Hülsen können, wenn gewünscht, auch dazu verwendet werden, die Graphitabdachungen 48 von den Graphitzuleitungen 24 und 26 zu trennen.The graphite leads and the heating rods are separated from the refractory blocks 20 and 22 by insulating sleeves 44, which can consist of fused quartz or a similar material. These sleeves can also be used to separate the graphite canopies 48 from the graphite leads 24 and 26, if desired.
Die Graphitabdachungen 48 verhindern, wie sich aus Fig. 2 ergibt, daß Quarzsand oder geschmolzenerThe graphite roofs 48 prevent, as can be seen from Fig. 2, that quartz sand or molten
ίο Quarz 50 die Heizstäbe 40 berührt, da dieser infolge des Böschungs- oder Reibungswinkels des Sandes sich an den Graphitabdachungen vorbeibewegt, schmilzt und den Dampfraum 52 unter jedem Heizstab berührt.ίο Quartz 50 touches the heating rods 40, as this as a result the angle of slope or friction of the sand moves past the graphite roofs, melts and touches the vapor space 52 under each heating rod.
1S Im Ofen ist eine Anzahl Trennwände 54 vorgesehen, um den hochreinen Quarzsand und den Isoliersand voneinander zu trennen, wobei der letztere zwischen die Außenwände des Ofens und die Trennwände 54 geschüttet wird, um als Isolierung zu wirken, während der neue Sand in den durch die Trennwände 54 eingeschlossenen Raum eingeschüttet wird. Daher verschmilzt der neue Sand nicht völlig mit der Ofenwand, sondern nur bis zu einer Länge und Breite, die der Stellung der Trennwände 54 entspricht. 1 S A number of partitions 54 are provided in the furnace to separate the high-purity quartz sand and the insulating sand, the latter being poured between the outer walls of the furnace and the partitions 54 to act as insulation while the new sand enters the through the partition walls 54 enclosed space is poured. The new sand therefore does not completely fuse with the furnace wall, but only up to a length and width which corresponds to the position of the partition walls 54.
a5 Im Betrieb des Ofens werden die verlängerbaren Seiten 2, 4, 6 und 8 stetig mit Hilfe einer selbsttätigen, nicht gezeigten Einrichtung abgesenkt, wobei neuer Sand selbsttätig in den Ofen von oben mit einer Geschwindigkeit nachgeschüttet wird, daß ein stetiges und vollständiges Schmelzen des Quarzsandes zwischen den Heizstäben 40 stattfindet, ohne -daß Sand mit diesen in Berührung kommt. Der Quarzgutblock kann in jeder gewünschten Größe hergestellt wer-den, die nur durch die Abmessungen der Ofeneinrichtung beschränkt ist. Wenn gewünscht, kann der erschmolzene Block am unteren Ende des Ofens mit einem Winkel geneigt werden, so daß er auf einem Förderer od. dgl. weggeführt werden kann. Unter diesen Bedingungen kann der Betrieb so lange fortgesetzt werden, bis Reparaturen erforderlich werden. a 5 When the furnace is in operation, the extendable sides 2, 4, 6 and 8 are steadily lowered with the help of an automatic device, not shown, with new sand being automatically poured into the furnace from above at a speed that a steady and complete melting of the Quartz sand takes place between the heating rods 40 without sand coming into contact with them. The fused quartz block can be produced in any desired size, which is only limited by the dimensions of the furnace device. If desired, the molten block at the lower end of the furnace can be inclined at an angle so that it can be carried away on a conveyor or the like. Under these conditions, operation can continue until repairs are required.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das folgende Beispiel verwiesen:To further explain the invention, reference is made to the following example:
Hochreiner Quarzsaod wurde stetig in einem Ofen mit Verlängerungsseiten, einer Länge von 1,83 m, einer Breite von 1,37 m und einer unverlängerten Höhe von 0,76 m geschmolzen. Nach dem Absenken der Verlängerungsseifcen betrug die Ofenhöhe 2,29 m. Im oberen Teil des Ofens waren zwei Graphit-Widerstandsheizstäbe von einer Länge von 1,07 m und einem Durchmesser von 5,1 cm in einem Abstand von 15,2 cm vom oberen Ende angeordnet. Die Stäbe waren parallel zueinander angeordnet und hatten einen Mittenabstand von 21,6 cm voneinander. Über jedem Heizstab war eine halbzylindrische GrapMtabdachung mit einer Dicke von 15,9 mm in der Weise angeordnet, daß zwischen jedem Heizstab und jeder Abdachung ein ringförmiger Raum mit einer Breite von 25,4 mm vorhanden war.High purity quartz sod was continuously melted in a furnace with extension sides, 1.83 m long, 1.37 m wide, and 0.76 m unextended in height. After lowering the extension soaps, the height of the oven was 2.29 m. In the upper part of the oven were two graphite resistance heating rods 1.07 m long and 5.1 cm in diameter at a distance of 15.2 cm from the top arranged. The bars were arranged parallel to one another and were spaced 21.6 cm from one another. A semi-cylindrical GrapMt canopy, 15.9 mm thick, was placed over each heating rod in such a way that there was an annular space 25.4 mm wide between each heating rod and each canopy.
Der Ofen würde im unverlängerten Zustand mit hochreinem Quarzsand gefüllt, von Isoliersand umgeben und der Strom {37 Volt, 2750 Ampere) eingeschaltet. Sodann warde der bewegliche Boden des Ofens bei gleichzeitigem Nachfüllen von Sand am oberen Ende des Ofens stetig abgesenkt. Nach einer Schmelzdauer von 18 Stunden wurde ein Quarzgutblock von 1,52 m Länge, 1,07 m Breite und 1,52 m Höhe erhalten.In the unextended state, the furnace would be filled with high-purity quartz sand, surrounded by insulating sand and the power (37 volts, 2750 amps) turned on. Then the movable floor of the The furnace is steadily lowered at the same time as sand is refilled at the top of the furnace. After a A fused silica block 1.52 m long, 1.07 m wide and 1.52 m long melted for 18 hours Received height.
Nach dem- Abkühlen konnte festgestellt werden, daß die Graphitstäbe praktisch keine Zerstörung auf-After cooling it could be determined that the graphite rods practically no destruction
wiesen. .grasslands. .
Zum Vergleich wurde ein ähnlicher Arbeitsgang ohne Verwendung von Graphitabdachungen durchgeführt, wobei sich eine nahezu völlige Zerstörung der Heizstäbe nach einem Zeitraum von 2 bis 3 Stunden ergab.For comparison, a similar operation was carried out without the use of graphite roofs, with an almost complete destruction of the heating rods after a period of 2 to 3 hours revealed.
Claims (2)
Patentschrift Nr. 2076 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands;Considered publications:
Patent No. 2076 of the Office for Inventions and Patents in the Soviet Zone of Occupation in Germany;
britische Patentschrift Nr. 719 393.French Patent No. 894 133;
British Patent No. 719 393.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1190052XA | 1957-01-10 | 1957-01-10 |
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|---|---|
| DE1087772B true DE1087772B (en) | 1960-08-25 |
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ID=22382072
Family Applications (1)
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| DEA28389A Pending DE1087772B (en) | 1957-01-10 | 1957-11-25 | Furnace for the continuous production of quartz bodies |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| DE2076C (en) * | E. DETRICK & W. WEBSTER in San Francisco, V. St. A | Innovations in sewing machines for overcast seams | ||
| FR894133A (en) * | 1942-04-20 | 1944-12-14 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | Process for manufacturing large parts from pulverulent materials that are difficult to melt |
| GB719393A (en) * | 1950-11-17 | 1954-12-01 | Alexander Olivier Freiherr Von | Process for the production of bodies of relatively large size from pure silica and other highly refractory oxides |
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1957
- 1957-11-12 FR FR1190052D patent/FR1190052A/en not_active Expired
- 1957-11-25 DE DEA28389A patent/DE1087772B/en active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL223584A (en) | |
| FR1190052A (en) | 1959-10-09 |
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