DE1596536B2 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlgegenstandes aus Quarzglas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlgegenstandes aus Quarzglas, wobei Quarzpulver durch eine Flamme zu der Oberfläche eines rotief*eüden Dornes zerstäubt wird, auf dieser Oberfläche schmilzt und dort einen Quarzglasmantel bildet, der von dem Dorn entfernt wird. Ein solches Verfahren ist bekannt

Beim bekannten Verfahren wird in der Flamme eines geeigneten Brenners für hohe Schmelztemperaturen Quarzpulver durch die Gasströmung zu der Oberfläche eines rotierenden Graphitdornes zerstäubt auf der ein Quarzglasmantel gebildet wird.

Ein Quarzglasrohr kann z. B. dadurch gebildet werden, daß der Dorn wiederholt in der Längsrichtung in bezug auf den betreffenden Brenner hin und her bewegt wird, in der Weise, daß der Mantel allmählich dikker wird. Dann werden der Dorn und der Mantel gekühlt wonach der Dorn sich leicht entfernen läßt Die auf diese Weise erhaltene hohle Quarzmasse kann dann. erforderlichenfalls durch ein geeignetes Ziehverfahren zu einem langen Rohr ausgezogen werden.

Die Bildung eines Quarzglasrohres kann auch durch ein anderes Verfahren erhalten werden, bei dem der Brenner nur auf eine einzige Stelle des rotierenden Dornes gerichtet bleibt; dabei bildet sich somit über nur einen Teil der Länge des Dornes ein Mantel, der dann in axialer Richtung von dem Dorn entfernt wird. Trotz einer örtlichen weiteren Zuführung von Quarzglas wird der Mantel dabei nicht dicker.

Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß der Dorn aus Graphit besteht dessen mechanische Festigkeit verhältnismäßig gering ist, so daß unter Umständen Bruch des Dornes auftreten kann. Außerdem weist die Oberfläche des von dem Dorn entfernten Quarzglasmantels eine Anzahl von Graphitteilen auf, die somit endgültig in Form von Verunreinigungen in das herzustellende Produkt gelangen.

Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zu schaffen, das die erwähnten Nachteile nicht aufweist

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß von einem Dorn ausgegangen wird, der im wesentlichen aus Wolfram oder Molybdän besteht und wenigstens über seine wirksame Länge von einem Hilfsrohr aus Quarzglas umgeben ist. Die mechanischen Eigenschaften dieser Metalle werden bei hohen Temperaturen, z. B. über 1850⁰C, die zum Schmelzen von Quarzglas erforderlich sind, beibehalten. Da jedoch ein Dorn aus Wolfram oder Molybdän bei den auftretenden hohen Schmelztemperaturen für Quarzglas schnell oxydiert, wird außerdem ein Hilfsrohr aus Quarzglas angewandt das den Dorn über wenigstens den wirksamen Teil seiner Länge umgibt,
Bei einer Ausführungsform des-Verfahrens nach der Erfindung ist das Hilfsrohr an einem Ende verschlossen und an dem anderen offenen Ende an eine Zufuhr eines nicht oxydierenden Gases, z.B. Wasserstoff, angeschlossen.

Es sei noch bemerkt daß es bekannt ist, daß bei der Herstellung eines massiven Quarzglasstabes von einem massiven Quarzglasdorn ausgegangen wird, auf den durch Flammenwirkung Quarzpulver zerstäubt und geschmolzen wird. Durch dieses Verfahren kann kein Hohlglasgegenstand hergestellt werden.

In der schematischen Zeichnung bezieht sich F i g. 1 auf ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlquarzglasrohres mit dicken Wänden, während

F i g. 2 sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines langen Quarzglasrohres mit einer verhältnismäßig geringen Wanddicke bezieht

In Fi g. 1 ist ein Dorn aus Wolfram oder Molybdän mit 1 bezeichnet Über diesen lotrecht in einem rotierend angetriebenen Halter 3 angeordneten Dorn 1 ist ein Schutzhilfsrohr 5 aus Quarzglas gestülpt das eine Wanddicke von z. B. 4 mm hat Dieses Hilfsrohr ist am oberen Ende verschlossen; an seinem offenen unteren Ende ist das Rohr an eine Zufuhr eines nicht oxydierenden Gases, z. B. Wasserstoff, angeschlossen. Dieses Gas wird durch geeignete Bohrungen 7, 9 zugeführt Dadurch ist der Dorn 1 beim Betrieb der Vorrichtung vor Oxydation geschützt Am Hilfsrohr 5 ist eine Scheibe 11 aus Quarzglas festgeschmolzen. 13 bezeichnet einen Brenner für sehr hohe Temperaturen (z.B. 1850⁰C), während mit 15 schematisch ein Behälter bezeichnet ist aus dem Quarzpulver zu den aus dem Brenner 13 heraustretenden Flammen 17 dosiert werden kann. Der Brenner 13 und der Behälter 15 sind zusammen sowohl

. in"der Höhenrichtung längs doppelter Pfeile 19 als auch

45. in waagerechter Richtung längs doppelter Pfeile 21 einstellbar. Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist wird der drehbare Halter 3 in der Höhenrichtung in bezug auf den Brenner 13 und den Behälter 15 verschoben und wird mit Hilfe des Brenners Quarzpulver zu der Oberfläche des Hilfsrohres zerstäubt, in der Weise, daß sich auf dieser Oberfläche eine Schicht 23 aus geschmolzenem Quarzglas bildet Dadurch, daß der Halter 3 und der Brenner 13 mit dem Behälter 15 in bezug aufeinander verschoben werden, werden nacheinander eine Anzahl von Schichten 25, 27 usw. angebracht so daß auf die Dauer eine Quarzmasse verhältnismäßig großen Durchmessers gebildet wird, deren Umfang in F i g. 1 mit 29 bezeichnet ist Dabei ist naturgemäß auch das Hilfsrohr 5 geschmolzen und ist der Innendurchmesser dieses Rohres dem Außendurchmesser des Dornes 1 angepaßt Dann werden die Glasmasse und der Dorn abgekühlt wobei der Dorn sich durch Schrumpfung von der Glasmasse löst und sich aus dieser Masse schieben läßt Die auf diese Weise erhaltene Quarzmasse ist hohl, hat eine sehr große Wandstärke und kann dann mittels eines Ziehverfahrens zu einem hohlen Quarzglasrohr mit größerer Länge verformt werden; auf dieses Verfahren wird nicht näher eingegangen.

F i g. 2 bezieht sich auf eine etwas verschiedene Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung. Dabei wird von einem waagerecht angeordneten gleichfalls aus Molybdän oder Wolfram bestehenden Dorn 33 ausgegangen. Auch in diesem Falle wird über den Dorn ein schützendes Hilfsrohr 35 aus Quarzglas gestülpt, das an einem Ende 37 verschlossen ist; sein anderes offenes Ende 39 ist an eine Zufuhr 41 eines nicht oxydierenden Gases, wie z. B. Wasserstoff, angeschlossen. Auch in diesem Falle ist der Dorn also vor Oxydation geschützt. Mit Hilfe eines ähnlichen Brenners wie in F i g. 1 wird Quarzglaspulver zu der Oberfläche des Hilfsrohres 35 zerstäubt Im Gegensatz zu der in F i g. 1 dargestellten Situation werden in diesem Falle der Dorn 33 und die Zufuhr des zerstäubten Quarzglaspulvers längs der Pfeile 43 nicht in Bezug aufeinander verschoben. Der Wolfram- oder Molybdändorn ist auf einer rotierenden Stange 45 großer Länge befestigt Einfachheitshalber wird die Weise, in der diese Stange in Drehung versetzt und das Hilfsrohr 35 an eine Zufuhr des nicht oxydierenden Gases angeschlossen wird, hier nicht näher beschrieben. Bei diesem Verfahren wird zunächst Quarzglaspulver in der Flamme zu dem Hilfsrohr 35 zerstäubt Außerdem schmilzt das Hilfsrohr 35 an der Stelle des Domes 33 infolge der von diesem Brenner zugeführten Wärme und umgibt diesen Dorn mit enger Passung. Infolge der Rotation des Dornes 33 und der der Drehung dieses Domes folgenden Quarzglasmasse bildet sich an dieser Stelle gleichsam einen Pfuhl von geschmolzenem Quarzglas, der in der Figur mit 47 bezeichnet ist Nach der Bildung dieses Pfuhles wird letzterer stets ergänzt, während zugleich das Rohr 35 in bezug auf den Dom 33 in waagerechter Richtung längs der Pfeile 49 weggezogen werden kann. Nach einiger Zeit rührt die in waagerechter Richtung abgeführte Glasmasse nicht mehr von dem ursprünglichen Hilfsrohr 35, sondern von dem sich stets ergänzenden Pfuhl mit geschmolzenem Quarzglas her. Dieser Pfuhl kann sich gegebenenfalls über die ganze Länge des Dornes erstrecken.

Es stellt sich außerdem heraus, daß durch die Anwendung von Wolfram oder Molybdän als Material für den Dorn die Maßhaltigkeit des Innendurchmessers des durch das beschriebene Verfahren hergestellten hohlen Glasgegenstandes besonders groß ist

Bei den oben beschriebenen Verfahren ist der Dom in F i g. 1 vorzugsweise senkrecht und in F i g. 2 vorzugsweise waagerecht angeordnet Es dürfte einleuchten, daß diese Anordnungsweise nur beispielsweise gewählt ist; das Umgekehrte könnte auch der Fall sein, wobei der Dorn in F i g. 1 waagerecht und in F i g. 2 senkrecht angeordnet ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlgegenstandes aus Quarzglas, bei dem Quarzpulver durch eine Flamme zu der Oberfläche eines rotierenden Dornes zerstäubt wird, auf dieser Oberfläche schmilzt und dort einen Quarzglasmantel bildet, der von dem Dorn enfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dorn verwendet wird, der im wesentlichen aus Wolfram oder Molybdän besteht und wenigstens über, seine wirksame Länge von einem Hilfsrohr aus Quarzglas umgeben ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsrohr an einem Ende verschlossen ist, während sein anderes offenes Ende an eine Zufuhr eines nicht oxydierenden Gases angeschlossen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Hifsrohres mindestens 3 mm beträgt