DE19858831C2 - Quarzschmelzbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Quarzschmelzbrenner zum Schmelzen von Quarzglas für den Einsatz in Anlagen zum fremdstofffreien Zusammenfügen von Quarzglasrohren.

Bei den bekannten Quarzglasbrennern für den Einsatz in Anlagen zum fremdstofffreien Zusammenfügen von Quarzglasrohren wird das Propan-Sauerstoff-Gasgemisch durch miteinander verbundene, chemisch vernickelte Messing-Brennerteile (Einlaßventil mit Ventilschaft und Injektor) und Messing-Brennerteile (gasleitende Rohrsstücke mit Verteilerstück) dem aus sauerstofffreien Kupfer bestehenden Brennerkopf zugeführt und durch diesen durch mindestens eine, in der Regel aber drei, Brennerkopfbohrung/en geleitet. Da diese bekannten Quarzglasbrenner in einem Temperaturbereich von bis zu etwa 2200°C arbeiten, ist eine Wasserkühlung des Kupfer-Brennerkopfes unumgänglich, welche durch ein im Brenner integriertes Rohrleitungskühlungssystem gewährleistet ist.

Aufgrund der bei diesem bekannten Quarzschmelzbrenner eingesetzten Messing- und Kupfergeräteteile und insbesondere durch den Kupfer-Brennerkopf ohne in diesem separat vorhandene Brennerdüsen, kommt es zwangsläufig zu Partikelzu­ führungen aus allen gasleitenden Brennerteilen in den Gasstrom in einer den Genzwert für die Quarzglasfaser-Erzeugung oft überschreitenden Partikelmenge und damit zu unerwünschten Verunreinigungen der Brennerflamme, die eingebracht in den Quarzglasrohrverbund zu Ausschuß führt.

Ausgehend von der zuvor beschriebenen Problematik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, einen Quarzschmelzbrenner mit einer den Partikel- Grenzwert nicht überschreitenden partikelarmen Brennerflamme zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch einen Quarzschmelzbrenner mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von elektropoliertem und hitzebeständigen Edelstahl für die gasdurchstömten Vorderteile des Quarzschmelzbrenners, insbesondere auch bei den Brennerdüsen, wird nachweislich der für die Quarzglasfaser-Erzeugung schädliche Partikelbestandteil, wie beispielsweise Kupferzunder aus dem gebräuchlichen Kupfer-Brennerkopf, im Brennergas und damit in der Brennerflamme weit unter dem bei der Quarzglasfaser-Erzeugung kritischen Grenzwert von 3000 Partikeln mit einer Teilchengröße von bis zu 0,3 µm, gemessen in 1 l durchströmendem Stickstoff, gehalten.

Erfindungsgemäß sind die im Brennerkopf angeordneten, elektropoliertem und hitzebeständigen Edelstahl-Brennerdüsen mit dem einen Kühlwassermantel aufweisenden Brennerkopf des Quarzschmelzbrenners verbunden, in der Regel hartverlötet, so daß die Wasserkühlung im Brennerkopf direkt auf die Brennerdüsen einwirkt und durch die damit in den Brennerdüsen gewährleistete Temperaturabsenkung die Partikelzufuhr aus den Brennerdüsen in das Brennergas vermindert und zudem die Standzeit des Brenners erhöht wird.

Durch Messungen der Partikelbelastung bei erfindungsgemäßen Quarzschmelzbrennern mit einer Gas-Durchflußmenge von 25 m³/h Stickstoff und 2,5 bar Brenner-Eingangsdruck konnte nachgewiesen werden, daß die Partikelanzahl und damit die Gasstrombelastung im für die Quarzglasbearbeitung kritischen Partikelgrößenbereich von 0,3 bis 10 µm nach deren Einsatz nur unwesentlich höher als bei unbenutzten Brennern ist.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Quarzschmelzbrenner zum fremdstofffreien Zusammenfügen von Quarzglasrohren zur Herstellung von Glasfasern auszugestalten. Hierzu wird beispielsweise zum einen auf die dem Patentanspruch 1 untergeordneten Patentansprüche und zum anderen auf die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung verwiesen.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels des Vorderteils eines erfindungsgemäßen Quarzschmelz­ brenners ohne Einlaßventil mit Ventilschaft und Injektor.

Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Quarzschmelzbrenners 1 für den Einsatz in Anlagen zum fremdstofffreien Zusammenfügen von Quarzglasrohren weist einen aus einem sauerstofffreien Kupfer bestehenden Brennerkopf 2 mit einem integrierten Kühlwassermantel auf und ist mit in üblicher Weise angeordneten, aus einem elektropoliertem und hitzebeständigen Edelstahl bestehenden sowie mit der jeweiligen Bohrung des Brennerkopfes 2 verlöteten Brennerdüsen 3, 4, 5, ausgebildet. Jede dieser Brennerdüsen 3, 4, 5 ist mit einem das Gasgemisch leitenden Rohrstück 6 verbunden.

Die brennerkopfseitig mit jeweils einer Brennerdüse 3, 4, 5 versehenen, elektropoliertem und hitzebeständigen Rohrstücke 6 münden mit ihrem jeweiligen anderen Ende in ein elektropoliertes und hitzebeständiges Edelstahl- Verteilerstück 7, welches die einzelnen Rohrstücke 6 zu einem ebenfalls elektropoliertem und hitzebeständigen Gasmischrohrstück 8 vereinigt, das durch ein gleichfalls elektropoliertes und hitzebeständiges Anschlußstück 10 mit einem nicht dargestellten, aber zum Quarzschmelzbrenner 1 für die Gasmischung gebräuchlichen Injektor aus innen- und außenseitig chemisch vernickeltem Messing verbunden ist. Der nicht dargestellte chemisch vernickelte Messing- Injektor ist seinerseits mit zwei ebenfalls nicht dargestellten, als Gas-Sperrorgan gebräuchlichen, chemisch vernickelten Messing-Ventilen mit jeweils einem chemisch vernickelten Messing-Ventilschaft verbunden.

Zur Kühlung des Brennerkopfes 2 mit den Brennerdüsen 3, 4, 5 sind zwei Kühlwasserrohre 9 mit einem jeweiligen Anschlußstück 11 in üblicher Weise und Anordnung zu einem Brennerkopf-Kühlsystem miteinander verbunden.

Bezugszeichen-Aufstellung

1

Quarzschmelzbrenner (Vorderteil)

2

Brennerkopf

3

Brennerdüse

4

Brennerdüse

5

Brennerdüse

6

Rohrstück

7

Verteilerstück

8

Gasmischrohr

9

Kühlwasserrohr

10

Anschlußstück

11

Anschlußstück

Claims (3)

1. Quarzschmelzbrenner zum Schmelzen von Quarzglas, insbesondere zum fremdstofffreien Zusammenfügen von Quarzglasrohren, bestehend aus zwei chemisch vernickelten Messing-Ventilen mit jeweils einem chemisch vernickelten Messing-Ventilschaft, einem mit diesen verbundenen, chemisch vernickelten Messing-Injektor, welcher über ein Anschlußstück mit eine Edelstahl-Rohrstück mit einem Edelstahl-Gasverteilerstück und dieses durch Edelstahl-Gasrohrstücke mit einem aus einem sauerstofffreien Kupfer bestehenden Brennerkopf verbunden ist, welcher als Brennerdüsen ausgebildete Bohrungen und zu seiner Kühlung zwei zu einem Wasserkühlungssystem miteinander verbundene Rohre mit jeweils einem Anschlußstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchströmten Vorderteile (3, 4, 5, 6, 7, 8, 10) des Quarzschmelzbrenners (1) aus einem elektropoliertem, hitzebeständigen Edelstahl bestehen.

2. Quarzschmelzbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Brennerkopf (2) angeordneten Brennerdüsen (3, 4, 5) mit dem Brennerkopf (2) verbunden, vorzugsweise hartgelötet, sind.

3. Quarzschmelzbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkopf (2) einen Kühlwassermantel aufweist.