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Verfahren zum Herstellen keramischer Werkstoffe in Form von Stangen
oder Rohren Die erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Herstellen keramischer
werkstoffe in Form von Stangen oder Rohren sowie zum Verarbeiten solcher Werkstoffe
zu keramischen Tragkörpern für Widerstände aus keramischem Material, d.h. für Widerstände
mit einem Tragkörper aus einem keramischen Material, z.b. aus Glas, der einen elektrisch
leitenden überzug mit dem gewünschten elektrischen Widerstand trägt.
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Genauer gesagt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines
keramischen Werkstoffs in J?orm von Stangen oder Rohren vor, das Maßnahmen umfaßt,
um die gewünschte Länge aufweisende Abschnitte eines keramischen Materials einer
bestimmten gewünschten zusammensetzung einer Schmelzkammer zuzuführen, die so ausgebildet
ist, daß es möglich ist, das darin zum Schmelzen gebrachte Material kontinuierlich
in Form einer Stange oder eines Rohrs aus der Schmelzkammer herauszuzielien, um
die abschnitte aus keramischem Material in der Kammer zum Schmelzen zu bringen,
und um das keramische Material in Form einer Stange oder eines Rohrs kontinuierlich
aus der Kammer herauszuziehen.
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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden
im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Fig 1 bis 3 zeigen Jeweils in einem senkrechten,Schnitt schematisch
verschiedene Ausführungsformen von Schmelzkammern, die bei der Durchführung erfindungsgemäßer
Verfahren zum Erzeugen eines keramischen materials in, Form von Stangen oder Rohren
benutzt werden können.
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Bei Jedem der Verfahren nach der Erfindung wird Glas in Form eines
Rohrs oder einer Stange kontinuierlich aus einem Glasschmelzofen herausgezogen,
der zur Herstellung eines Glases von sehr hoher Qualität dient, das eine bestimmte
gewünschte Zusammensetzung aufweist; hierbei ist es nicht erforderlich, die Rundheit,
den Durchmesser oder die Geradheit des gezogenen Rohrs bzw. der Stange genau zu
regeln. Das Rohr bzw. die stange wird in Abschnitte von geeigneter Länge zerlegt
und dem oberen Ende derjenigen der in den Zeichnungen dargestellten Schmelzkammern
zugeführt, die jeweils benutzt werden soll. Gegebenenfalls ist es möglich, die Rohre
oder Stangen zu lagern, bevor sie der Schmelzkammer zugeführt werden. Jede der dargestellten
Schmelzkammern besteht aus einem feuerfesten Material oder einer hitzebeständigen
Metallegierung, z.B. Platin oder Platinrhodium, und ist An ihrem oberen Ende 1 bzw.
8 mit einer Öffnung zum Zuffihren der Iiohre oder Stäbe aus tJlas versehen. Das
Innere der Schrnelzkammer ist so ausgebildet, daß die Kammer bei hohen Temperaturen
die erforderliche Festigkeit und otarrheit besitzt, und es sind nicht dargestellte
sperren vorgesehen, die dem strömen von kühlerem geschmolzenem Glas zur basis der
Schmelzkammer einen Widerstand entgegensetzen. Der Schmelzkanmer sind ebenfalls
nicht dargestellte Elektroden zum Zuführen eines starken Stroms von niedriger Spannung
so zugeordnet, daß die Schmelzkammer als eine mit Widerstandsheizung arbeitende
Schmelzkammer betrieben werden kann.
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Die Basis 2 der Schmelzkammer ist mit einer Öffnung versehen, die
den Auslaß der Kammer bildet und bei der Ausführungsform nach Fig. 1 so bemessen
ist, daß eine stange mit einem Durchmesser in der Größenordnung von etwa 6,5 mm
aus der Kammer herausgezogen werden kann. Die Düse ist auswechselbar, und wenn man
Düsen von unterschiedlichem Offnungsdurchmesser benutzt, ist es möglich, aus der
Kammer Stangen herauszusiehen, deren Durchmesser etwa 2,5 bis etwa 12,7 mm beträgt.
Die Düse ist mit einem
nicht dargestellten Mantel versehen, in dem
Kanäle oder Leitungen 3 angeordnet sind, durch die ein Kühlmittel geleitet werden
kann.
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Der Schmelzkammer wird das rohr- oder stangenförmige Material in
ausreichenden Mengen zugefüher, und die Temperatur in der Kammer wird so geregelt,
daß je Zeiteinheit die gewünschte Glasmenge durch die Düse strömt. Die Temperatur
des durch die Düse strömenden Gases, die sich nach der Temperatur in der Schmelzkammer
und der je Zeiteinheit durch die Düse abfließenden Glasmenge richtet, wird durch
das in den Leitungen 3 zirkulierende Kühlmittel auf dem gewünschten Wert gehalten,
und diese Temperatur wird so gewählt, und die Düse ist so ausgebildet, daß sich
das aus der Düse austretende Glas sehr schnell in einem solchen Ausmaß abkühlt,
daß die Viskosität des Glases genügend hoch ist, um den gewünschten gleichmäßigen
Durchmesser und die Rundheit genau aufrechtzuerhalten.
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Das aus der Düse der Schmelz#kammer ausströmende Glas wird mit Hilfe
einer Ziehvorrichtung nach unten gezogen, deren Ziehgeschwindigkeit so eingestellt
ist, daß man eine kreisrunde bzw.
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zylindrische Stange mit den gewünschten Durchmesser erhält. Auf diese
Werte werden die benötigten Stäbe oder Stangen aus Glas hergestellt. Wenn man die
in Fig. 1 dargestellte Schmelzkammer benutzt, die es ermöglicht, stangenförmiges
Glasmaterial so zu schmelzen, daß sich eine Durchsatzgeschwindigkeit von etwa 3,2
kg in der Stunde ergibt, wenn die einen Durchmesser von 12,7 mm hat, und wenn die
Temperatur in der Schmelzkammer so geregelt wird, daß die Viskosität des Glases
im Bereich von 6 x 10³ bis 5 x 105 Poise liegt, ist es ermöglicht, Glasstangen mit
einem Durchmesser im Bereioh von etwa 0,25 smn bia etwa 8,1 mm zu erzeugen.
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Wenn das so hergestellte stangenförmige Glasmaterial bei der Herstellung
von Tragkörpern für Widerstände verwendet werden soll, wird die Stange nach unten
durch eine ringförmige heizvorrichtung und dann durch eine Kammer gezogen, in der
die Stange einer Atmosphäre ausgesetzt wird, die aus einem verdampften Überzugsmaterial,
z.B. @inn oxid besteht. Die ringförmige Heizvorrichtung dient dazu, das Glas auf
eine solche Temperatur zu erhitzen, daß sich auf dem Glas ein Überzug aus dem in
der Atmosphäre
enthaltenen Material bildet.
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Die Ziehvorrichtung ist so ausgeblidet, daß sich die aus der Aufdampkammer
austretende, mit dem ueberzug versehene Stange durch die Ziehvorrichtung hindurch
bewegt, und die aus der Ziehvorrichtung austretende, mit dem Überzug versehene Stange
wird in Stücke von geeigneter Länge zerschnitten. Diese Abschnitte der mit dem Überzug
versehenen Stange werden durch eine Vorrichtung geführt, mittels deren der Überzug
längs einer vorbestimmten schraubenlinienförmigen Bahn weggeschnitten wird, so daß
ein elektrischer Leitungsweg mit dem gewünschten elektrischen Widerstand entsteht,
der sich über die ganze Länge Jeder Stange erstreckt. Dann werden die Enden jeder
Stange so bearbeitet daß die verbleibende Stange den gewünschten elektrischen wiiderstand
besitzt, wobei der eigentliche Widerstand auf einem Tragkörper aus Glas angeordnet
ist. Um einen solchen Glaswiderstand fertigzustellen, wird der Tragkörper an jedem
Ende mit einem elektrischen Kontakt versehen, und die ganze Stange mit Ä,usnahme
der Kontakte wird in ein isolierendes IvIaterial eingeschloseben.
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Dei einer abgeänderten Ausführungsform des soeben beschriebeinen
Verfahrens wird das aus der Schmelzkammer herausgezogene Glas durch mehrere ringförmige
14eizvorrichtungen und mehrere Aufdampfkammern hindurchgezogen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schmelzkammer eignet sich zur Durchführung
des soeben beschriebenen Verfahrens. wenn es erwünscht ist, anstelle einer Stange
ein Bohr aus Glas hersustellen, kann man die Schmelzkammer in der in Fig. 2 gezeigten
Weise abändern. Bei dieser Ausführungsform ist ein rohrförmiges Bauteil 4 aus einem
feuerfesten Material oder einer hitzebeständigen Metallegierung in der Schmelzkammer
so angeordnet, daß das untere Ende des Bauteils konzentrisch mit der Öffnung am
unteren Ende 2 der Kammer angeordnet ist, und daß das untere Ende annährend auf
glecher Höhe mit dem unteren Rand der Düse liegt.
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Dieses untere tnde des rohrfe migen Bauteils hat an dieser Stelle
einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmeseer der Düse, doch
kann sich das untere Ende des Bauteils 4 auch
weiter nach unten
durch die Düse erstrecken und jenseits der Düse einen größeren Durchmesser aufweisen.
Der leichmäßige Abstand zwischen dem rohrförmigen Bauteil und der Innenflächen der
Düse ermöglicht es, daß das geschmolzene Glas zwischen diesen beiden Teilen in Form
eines gleichmäßigen ringförmigen stroms nach unten strömt Das obere Ende des rohrförmigen
Bauteils ist so ausgebildet daß es nach oben aus dem Hauptteil der Schmelzkammer
und dem oberen Ende 1 herausragt und an eine quelle für ein Druckmittel angeschlossen
werden kann,dessen Druck und, oder Temperatur variiert werden kann. Gegebenenfalls
kann das rohrförmige Bauteil mit der Schmelzkammer elektrisch leitend verbunden
sein, so daß es einen Bestandteil der mit Hilfe des Widerstandsheizverfahrens beheizten
Rammer bildet.
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Die Benutzung der in Fig. 2 gezeigten Schmelzkammer ermöglicht die
kontinuierliche Herstellung von Glasrohren mit geau bestimmten abmessungen, wenn
man das Ausströmen des Glases aus der Düse entsprechend regelt, und wenn der über
das rohrförmige bauteil zugeführte Gasstrom so geregelt wird, daß ein Druckunterschied
zwischen dem Inneren des noch weichen Glasrohrs und seiner Außenseite hervorgerufen
wird, der sich vom Druck der Atmosphäre unterscheiden oder gleich dem Druck der
Atmosphäre sein kan, und wenn man die Geschwindigkeit, mit der das entstehende Glasrohr
nach unten gezogen wird, den Erfordernissen entsprec end regelt.
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Wenn das Glaserzeugnis aus mehreren Glassorten in Form von tnen hergestellt
werden soll, benutzt man die in Fig. 3 dar--estellte Schmelzkammer, die eine innere
Kammer 5 und eine äußere Kammer 6 umfaßt. Die innere Kammer 5 ragt aus dem oberen
Ende 7 der äußeren Kammer Heraus, und sowohl das obere munde 7 der äußeren Kammer
als auch das obere imide 8 der inneren Kammer ist mit Öffnungen versehen, damit
man den Kamniern in der an hand von Filz 1 und 2 beschriebenen weise Stücke von
Rohren oder stäben aus Glas zuführen kaim. Die unteren Enden 9 und 10 der inneren
Kammer 5 bzw. der iußeren Kammer 6 bilden jeweils eie Düse, und die beiden Dlisen
enden im wesentlichen in einer gemeinsalnen Ebene und bilden zusammen den Ituslaß
der zweiteiligen Kammer.
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Der Düse am unteren Ende der äußeren Kammer 6 sind Kanäle oder Leitungen
11 für ein Kühlmittel zugeordnet, die Konstruktion der inneren und der äußeren Kammer
ähnelt jeweils der Konstruktion der an Hand von Fig. 1 und 2 beschriebenen Kammern.
Die zusammengesetzte Kammer nach Fig. 3 wird auf ähnliche Weise benutzt, wie es
weiter oben bezüglich der Kammer nach Fig. 1 beschrieben ist.
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Patentansprüche: