DE19952474C1

DE19952474C1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Quarzglaskörpers

Info

Publication number: DE19952474C1
Application number: DE19952474A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Kotulla
Original assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2019-10-30
Also published as: CN1342133A; KR20010051283A; JP2001172025A; WO2001032573A1; EP1140714A1

Abstract

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Herstellung eines Quarzglaskörpers ist ein langgestreckter Dorn vorgesehen, der um seine horizontal orientierte Dorn-Längsachse rotierbar gelagert ist, mindestens ein Abscheidebrenner, mittels dem auf der Mantelfläche des Dorns unter Bildung eines porösen Rohlings schichtweise SiO 2 -Partikel abgeschieden werden, ein den Dorn im Bereich eines der Enden des sich bildenden Rohlings hülsenförmig umgebender, erster Halter, und mit mindestens einem Fixierungselement, mittels dem der Dorn und der erste Halter starr miteinander verbunden sind. Um hiervon ausgehend eine im Vergleich zu der bekannten Vorrichtung mit geringerem Fertigungsaufwand herstellbare Vorrichtung bereitzustellen, bei der die Gefahr eines Bruchs des Dorns verringert ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein erstes stirnseitiges Ende des Dorns in einer Innenbohrung des ersten Halters endet, und daß ein erstes Lagerelement vorgesehen ist, mittels dem der erste Halter rotierbar gelagert ist. Weiterhin wird ein betriebssicheres Verfahren für die Herstellung von Rohren aus Quarzglas angegeben, bei dem erfindungsgemäß ein Dorn eingesetzt wird, von dem ein stirnseitiges Ende in einer Innenbohrung des ersten Halters endet, wobei der erste Halter mittels eines ersten Lagerelementes gelagert und rotiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Quarzglaskörpers, mit einem lang gestreckten Dorn, der um seine horizontal orientierte Dorn-Längsachse rotierbar gelagert ist, mit mindestens einem Abscheidebrenner, mittels dem auf der Mantelfläche des Dorns unter Bildung eines porösen Rohlings schichtweise SiO₂-Partikel abgeschieden werden, mit einem den Dorn im Bereich eines der Enden des sich bildenden Rohlings hülsenförmig umgebenden, ersten Halter, der teilweise in den sich bildenden Rohling eingebettet wird, und mit mindestens einem Fixierungselement, mittels dem Dorn und erster Halter starr miteinander verbunden sind.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren für die Herstellung eines Quarzglaskörpers durch schichtweises Abscheiden von SiO₂-Partikeln auf der Mantelfläche eines um seine horizontal orientierten Dorn-Längsachse rotierenden, langgestreckten Dorns unter Bildung eines porösen Rohlings, wobei der Dorn mit einem mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit rotierenden ersten Halter, der den Dorn im Bereich eines der Enden des sich bildenden Rohlings umgibt, und in die sen mindestens teilweise eingebettet wird, starr verbunden wird, Entfernen des Dorns und Sin tern des so hergestellten Rohlings.

Rohre aus Quarzglas werden als Bauteile und als Zwischenprodukte in der chemischen Industrie, der Halbleiterfertigung, im Bereich der Optik und insbesondere für die Herstellung von Vorformen für optische Fasern eingesetzt.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres aus synthetischem Quarz glas gemäß der eingangs genannten Gattung sind aus der US-PS 4,362,545 bekannt. Auf der Zylindermantelfläche eines mit beiden Enden in eine Drehbank eingespannten, um seine Längs achse rotierenden, leicht konischen Dorns werden mittels eines Flammhydrolyse-Brenners schichtweise SiO₂-Partikel abgeschieden. Dabei wird durch eine Hin- und Herbewegung entlang der Längsachse des Dorns ein hohlzylindrischer, poröser Rohling aus SiO₂-Partikeln gebildet. Der Dorn erstreckt sich dabei durch einen hülsenförmigen Halter, der an seinem Ende, das dem sich bildenden Rohling zugewandt ist, einen umlaufenden Wulst aufweist. Der Dorn ist in bezug auf den Halter mittels Abstandshaltern, die in den Spalt zwischen dem Halter und dem Dorn eingeklemmt sind, geometrisch fixiert. Während der Abscheidung wird der mit dem Wulst versehene Teil des Halters in den sich bildenden Rohling eingebettet. Nach der Abschei dung wird der Dorn entfernt. Für die weitere Bearbeitung kann der Rohling an dem eingebetteten Halter in vertikaler Ausrichtung hängend gehalten werden. Durch Sintern und Kollabieren wird anschließend der gewünschte Quarzglaskörper erhalten.

Halter und Dorn bestehen beispielsweise aus Graphit oder aus Quarzglas. Wegen seiner me chanischen und chemischen Stabilität wird als Werkstoff für den Dorn aber bevorzugt Aluminiu moxid (Al₂O₃) eingesetzt. Um die Entnahme des Dorns zu erleichtern, kann dieser leicht konisch ausgebildet sein, wie dies auch in der US-PS 4,362,545 erwähnt ist. Derartige konische Dorne werden durch Schleifen gefertigt. Dies erfordert - insbesondere bei langen Dornen - einen hohen Arbeitsaufwand. Die Fertigung zylindrischer Dornen ist zwar einfacher, so daß zylindrische Dorne von daher zu bevorzugen wären. Jedoch ist deren Entnahme, insbesondere bei langen Rohlin gen, problematisch und erfordert hohe Kräfte, die leicht zu einer Beschädigung des Rohlings füh ren können. Unabhängig davon steigt mit der Länge eines Dorns die Gefahr, daß er beim Ein spannen oder während des Einsatzes aufgrund von Winkel- oder Maßabweichungen bricht.

Aus der JP 4-240126, interpretiert durch das dazugehörige PAJ-Abstract, ist eine weitere Vor richtung zur Herstellung eines Rohres aus synthetischem Quarzglas durch ein sogenannten OVD-Verfahren zu entnehmen. Dabei werden innerhalb einer Reaktionskammer schichtweise SiO₂-Partikel auf einem rotierenden Dorn abgeschieden. Die Dorn-Enden werden in rotierbaren Halterelementen aufgenommen, die sich innerhalb der Reaktionskammer gegenüberliegen. Der Dorn erstreckt sich dabei über Länge des herzustellenden Rohres hinaus.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein betriebssicheres Verfahren für die Herstellung von Rohren aus Quarzglas anzugeben und eine dafür geeignete Vorrichtung bereit zustellen, die sich im Vergleich zu der bekannten Vorrichtung mit geringerem Fertigungs- auf wand herstellen läßt und bei der die Gefahr eines Bruchs des Dorns verringert ist.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird diese Aufgabe ausgehend von der eingangs genannten Vor richtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erstes stirnseitiges Ende des Dorns in einer Innenbohrung des ersten Halters endet, und daß ein erstes Lagerelement vorgesehen ist, mittels dem der erste Halter rotierbar gelagert ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erstreckt sich der Dorn nicht - wie bei der bekannten Vorrichtung - durch die gesamte Innenbohrung eines hülsenförmigen Halters hindurch, sondern ein erstes stirnseitiges Ende des Dorns endet in einer Innenbohrung des ersten Halters. Zur Er zeugung einer starren Verbindung zwischen Halter und Dorn ist mindestens ein Fixierungsele ment vorgesehen, wobei die Innenbohrung selbst als Fixierungselement dienen oder ein solches in oder an der Innenbohrung oder am Halter vorgesehen sein kann.

Wesentlich ist, daß das Ende des Dorns in der Innenbohrung endet und daß der Dorn mittels des Halters gehalten und gelagert wird. Der Halter dient somit als mechanische Verlängerung des Dorns. Es ist daher erforderlich, daß der Halter selbst rotierbar gelagert ist. Hierzu ist ein erstes Lagerelement vorgesehen, das entweder am Halter direkt oder an einem mit dem Halter starr verbundenen Bauteil angreifen kann.

Da der Dorn in der Innenbohrung endet und der Halter als mechanische Verlängerung des Dorns wirkt, und unter Berücksichtigung, dass der erste Halter mindestens teilweise in den sich bilden den Rohling eingebettet ist, kann der Dorn selbst entsprechend kürzer ausgebildet sein. Dement sprechend sind die Materialkosten für den Dorn niedriger und insbesondere der Fertigungsauf wand ist geringer. Außerdem ist die Handhabung des kürzeren Dorns - wie die Montage und die Demontage - einfacher und die Anforderungen an die Maßhaltigkeit und an die Ausrichtung des Dorns sind geringer. Darüberhinaus ist die Durchbiegung des kürzeren Dorns wesentlich gerin ger, was wiederum mit einer genaueren Zentrierung und einer Verbesserung des achsensymme trischen Rundlaufs des Dorns einhergeht.

Da der Halter beim Abscheiden in den sich bildenden Rohlings eingebettet wird, und gleichzeitig der Dorn in einer Aufnahme des Halters endet, ragt das Dorn-Ende aus dem sich bildenden Roh ling - im Gegensatz zum eingangs genannten Stand der Technik - nicht heraus. Die erfindungs gemäße Lehre umfaßt somit die Maßnahme, wonach der Dorn soweit verkürzt wird, daß er in nerhalb des sich bildenden Rohlings endet.

Da der erste Halter in den sich bildenden Rohling mindestens teilweise eingebettet wird, kann der Halter bei der nachfolgenden Weiterbearbeitung des Rohlings als Handhabe zur Halterung ein gesetzt werden.

Der Dorn kann als Stab oder als Rohr, mit zylindrischer Mantelfläche oder konisch ausgebildet sein. Es ist nicht erforderlich, daß die Innenbohrung des ersten Halters das erste stirnseitige En de des Dorns vollständig radial umschließt.

Besonders einfach gestaltet sich eine koaxial zur Dorn-Längsachse verlaufende Innenbohrung, deren Innendurchmesser an den Außendurchmesser des Dorns angepaßt ist, und die mit einer Verjüngung ausgebildet ist, an der das Ende des Dorns anliegt. Die Innenbohrung umschließt hierbei das Ende des Dorns, wobei der Durchmesser der Innenbohrung mit möglichst geringem mechanischen Spiel an den Außendurchmesser des Dorns angepaßt ist. Wesentlich ist, daß die Innenbohrung eine Verjüngung aufweist, an der das Ende des Dorns anliegt. Beispielsweise kann im Fall, daß das Ende des Dorns einen abgeflachten oder sich konisch verjüngenden Be reich aufweist, die Verjüngung der Innenbohrung entsprechend angepaßt sein.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante dieses Halters ist die Verjüngung in Form einer Einschnürung der Innenbohrung ausgebildet. Eine derartige Einschnürung läßt sich bei einem Halter aus Quarzglas besonders einfach herstellen. Durch Erwärmen wird der Halter erweicht und die Innenbohrung im Bereich der Einschnürung durch plastische Verformung verengt. Im Bereich der Einschnürung weist die Innenbohrung einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der größte Außendurchmesser des Dorns im Bereich seines stirnseitigen Endes, so daß die Ein schnürung als Widerlager für den daran anliegenden Dorn dient. Das Ende des Dorns kann sich dabei in Richtung der Einschnürung verjüngen.

In einer alternativen, jedoch gleichermaßen bevorzugten Ausführungsvariante des Halters ist die Verjüngung in Form eines in der Innenbohrung fixierten Einsatzteils ausgebildet. Hierbei wird die Innenbohrung durch das Einsatzteil verengt. Das Einsatzteil kann beispielsweise als Scheibe, Ring oder Rohr ausgebildet sein. Es dient als Widerlager für den daran anliegenden Dorn. Das Einsatzteil ist in der Innenbohrung fixiert, um ein Herausrutschen aus der Innenboh rung zu verhindern. Die Fixierung kann durch mechanische Spann- und Halteelemente, wie Schrauben, Stifte oder Klemmen erfolgen oder durch eine formschlüssige geometrische Ge staltung von Einsatzteil und Innenbohrung, etwa als Innenkegel und Konus.

Bei einer besonders einfach herstellbaren Modifikation hiervon, ist die Innenbohrung als Durchgangsbohrung ausgebildet, und das Einsatzteil ist mit einer Zentrumsbohrung versehen, wobei es in die Durchgangsbohrung von der dem Dorn gegenüberliegenden Seite her hinein ragt und darin endet. Das Einsatzteil kann beispielsweise als Ring oder Rohr ausgebildet sein. Bei der Zentrumsbohrung kann es sich um eine Bohrung mit einer Öffnung in Richtung des er sten stirnseitigen Dorn-Endes oder um eine in Dorn-Längsachsenrichtung verlaufende Durch gangsbohrung handeln. Hierbei wird die Innenbohrung durch die Zentrumsbohrung des Ein satzteils verengt. Die Zentrumsbohrung weist einen Innendurchmesser auf, der kleiner ist als der größte Außendurchmesser des Dorns im Bereich seines stirnseitigen Endes, so daß das Einsatzteil als Widerlager für den an der Zentrumsbohrung anliegenden Dorn dient.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn der Dorn sich in Richtung seines ersten stirnseiti gen Endes in einem Verjüngungsbereich verjüngt, wobei der stirnseitige Verjüngungsbereich am Einsatzteil anliegt. Der Dorn kann sich im Verjüngungsbereich beispielsweise konisch ver jüngen oder er kann eine oder mehrere schräg verlaufende Abflachungen aufweisen. Eine Selbstzentrierung und axiale Ausrichtung von Dorn und Halter kann realisiert werden, wenn ein axialsymmetrischer (im wesentlichen kegelförmiger) Verjüngungsbereich an der Stirnkante des Innenrohres anliegt.

Eine Selbstzentrierung und axiale Ausrichtung von Dorn und Halter vermindert gleichzeitig die Bruchgefahr bei der Montage des Dorns als auch beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Vorrichtung. Diese Wirkung wird bei einer Ausführungsform des ersten Halters noch verstärkt, bei der der Außendurchmesser des in die Innenbohrung ragenden Endes des Einsatzteils um eine doppelte Spaltweite kleiner ist als der Innendurchmesser der Innenbohrung, wobei das in die Innenbohrung ragende Ende durch mindestens einen Längsschlitz, vorzugsweise minde stens zwei Längsschlitze derart elastisch verformbar ist, daß der Außendurchmesser im Falle einer radial von innen nach außen wirkenden Kraft um mindestens die doppelte Spaltweite vergrößerbar ist. Der mindestens eine Längsschlitz verläuft nur über eine Teillänge des Ein satzteils. Beispielsweise wird bei einem rohrförmigen Einsatzteil das in die Innenbohrung ra gende Ende durch zwei Längsschlitze, die parallel an gegenüberliegenden Seiten verlaufen, in zwei getrennte, jedoch mit dem restlichen Einsatzteil noch verbundene Halbschalen geteilt. Durch eine radial von innen nach außen wirkende Kraft können die Halbschalen auseinander gespreizt werden. Die maximale Spreizung hängt unter anderem von der Kraft, der Länge der Längsschlitze, dem Elastizitätsmodul des Einsatzteil-Werkstoffes und von dessen Wandstärke ab. Erfindungsgemäß wird sie so eingestellt, daß sich die freien Enden der Halbschalen an der Innenwandung der Durchgangsbohrung anlegen können. Dabei umgreifen die Halbschalen den Verjüngungsbereich des Dorns, der durch seine Keilwirkung auf die Halbschalen die radial von innen nach außen gerichtete Kraft erzeugt. Dadurch wird eine zentrische und spielfreie Halterung des Dorn in der Zentrumsbohrung des Einsatzteils und in der Innenbohrung des Halters gewährleistet.

Vorteilhafterweise ist ein am Dorn angreifendes Spannelement vorgesehen, mittels dem auf den Dorn eine axial in Richtung des ersten stirnseitigen Endes wirkende Schubkraft ausgeübt wird. Die Schubkraft trägt zur Fixierung des Dorns im oder am ersten Halter bei. Der Dorn kann mittels der Schubkraft gegen ein Widerlager gedrückt werden. Insbesondere stellt die in axia ler Richtung wirkende Schubkraft über den Verjüngungsbereich des Dorns innerhalb der Zen trumsbohrung des Einsatzteils eine radial von innen nach außen gerichtete Kraftkomponente bereit, mittels der das längsgeschlitzte Einsatzteil gegen die Innenwandung der Innenbohrung aufgespreizt werden kann.

Eine weitere Kürzung des Dorns wird ermöglicht, wenn das zweite stirnseitige Ende des Dorns in einer Aufnahme eines zweiten Halters endet, und ein zweites Lagerelement vorgesehen ist, mittels dem der zweite Halter rotierbar gelagert ist. Der Dorn wird hierbei horizontal zwischen den beiden Haltern gehalten und darin gelagert. Einer der Halter oder beide Halter können während der Abscheidung in den sich bildenden Rohling eingebettet werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform der Vorrichtung ist das weiter oben erwähnte Spannelement auf das zweite stirnseitige Ende des Dorns einwirkend in der Aufnahme des zweiten Halters angeordnet. Hierbei dient die Aufnahme des zweiten Halters sowohl zur Lagerung des zweiten Dorn-Endes als auch zur Aufnahme des Spannelementes. Bei dem Spannelement kann es sich beispielsweise um eine am zweiten stirnseitigen Ende des Dorns anliegende Druckfeder handeln.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die oben angegebene Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Dorn eingesetzt wird, von dem ein stirnseitiges Ende in einer Innenbohrung des ersten Halters endet, und daß der erste Halter mittels eines ersten Lagerelementes gelagert und rotiert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Dorn eingesetzt, der in einer Innenbohrung des ersten Halters endet. Halter und Dorn sind starr miteinander verbunden. Der Halter dient somit als mechanische Verlängerung des Dorns. Der Halter ist wiederum so nahe am stirnseitigen En de des sich bildenden Rohlings angeordnet, dass er beim Abscheiden darin eingebettet wird. Die Innenbohrung des Halters selbst kann beispielsweise zur Fixierung dienen oder es kann ein ge eignetes Fixierungsmittel in oder an der Innenbohrung oder am Halter vorgesehen sein. Wesent lich ist, daß das Ende des Dorns in der Innenbohrung endet und daß der Dorn mittels des Halters gehalten, gelagert und rotiert wird. Es ist daher erforderlich, daß der Halter selbst gelagert wird und während der Abscheidung rotiert. Hierzu wird ein erstes Lagerelement eingesetzt, das ent weder am Halter direkt oder an einem mit dem Halter starr verbundenen Bauteil angreift.

Der in den Rohling mindestens teilweise eingebettete Halter kann bei der nachfolgenden Weiter bearbeitung des Rohlings als Handhabe zur Halterung eingesetzt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein - im Vergleich zum bekannten Verfahren - kürzerer Dorn eingesetzt. Dementsprechend sind die Materialkosten und der Fertigungsaufwand für die Herstellung des Dorn geringer. Darüberhinaus ist die Handhabung des kürzeren Dorns - wie die Montage und die Demontage - einfacher und die Anforderungen an die Maßhaltigkeit und an die Ausrichtung des Dorns sind geringer, was sich auf die Betriebssicherheit des Verfahrens günstig auswirkt. Außerdem ist die Durchbiegung des kürzeren Dorns geringer, was wiederum mit einer Verbesserung der Zentrierung und des achsensymmetrischen Rundlaufs des Dorns einhergeht.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteran sprüchen angegeben. Auf die obigen Erläuterungen zu den entsprechenden Vorrichtungsansprü chen wird verwiesen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung im einzelnen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Quarzglasrohres in einer Seitenansicht, und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seiten-Ansicht im Schnitt, und

Fig. 3 eine Detail-Vergrößerung der Vorrichtung gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist die Bezugsziffer 1 einem horizontal orientierten Aufbaurohr aus Aluminiumoxid zugeordnet. Das in der Darstellung rechte Ende 2 des Aufbaurohres 1 wird im Spannfutter 3 einer (in Fig. 1 ansonsten nicht dargestellten) Glasdrehbank um seine Längsachse 4 rotierbar gelagert. Die Rotationsrichtung ist mit dem Richtungspfeil 5 angedeutet. Das linke Ende 6 des Aufbaurohres 1 erstreckt sich in die Innenbohrung 7 eines hülsenförmigen Halters 8 aus Quarzglas. Der Halter 8 ist mit einer umlaufenden Einschnürung 9 versehen, die die Innenboh rung 7 lokal verengt. Die Innenbohrung 7 weist einen Durchmesser von 8 mm auf, was in etwa auch dem Außendurchmesser des Aufbaurohres 1 entspricht. Im Bereich der Einschnürung 9 ist der Durchmesser der Innenbohrung 7 um etwa 1 mm kleiner, so daß die Einschnürung 9 ein Widerlager bildet, an dem das Ende 6 des Aufbaurohres 1 stirnseitig anliegt. Der Halter 8 ist im anderen Spannfutter 10 der Glasdrehbank rotierbar gelagert. Das Aufbaurohr 1 wird in der Innenbohrung 7 des Halters 8 mit möglichst wenig Spiel fixiert und ausgerichtet. Der Halter 8 bildet somit eine Verlängerung des Aufbaurohres 1 und gleichzeitig ein Lager dafür. Es ist daher nicht erforderlich, daß sich das Aufbaurohr 1 bis zu den Spannbacken 10 der Glasdreh bank erstreckt, so daß es dementsprechend kürzer ausgebildet sein kann. Im Ausführungsbei spiel ergibt sich dadurch eine Verkürzung des Aufbaurohres 1 um etwa 20%.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels und der Darstellung in Fig. 1 näher erläutert:

Durch Hin- und Herbewegung eines Flammhydrolysebrenners 11 entlang der Manteloberflä che des Aufbaurohres 1, wie dies anhand der Richtungspfeile 12 angedeutet ist, werden auf dem um seine Längsachse 4 rotierenden Aufbaurohr 1 schichtweise SiO₂-Partikel abgeschie den. Dabei bildet sich ein poröser Zylinder 13, in den der vordere Teil des Halters 8 eingebet tet wird. Der Halter 8 wird während des Abscheidens mittels des anderen Spannfutters 10 der Glasdrehbank rotiert, wobei gleichzeitig das Aufbaurohr 1 in der Innenbohrung 7 des Halters 8 mit möglichst wenig Spiel fixiert und ausgerichtet wird. Mittels des Halters 8 wird das Aufbau rohres 1 mechanisch verlängert und gelagert. Diese Verfahrensweise ermöglicht den Einsatz eines Aufbaurohr 1, dessen Länge nicht wesentlich länger ist oder sogar kürzer sein kann als die des herzustellenden Zylinders 13. Dies vereinfacht die Herstellung des Aufbaurohres 1 und erleichtert seine Montage.

Der so hergestellte Zylinder 13 kann mehr als 10 kg wiegen. Für seine weitere Bearbeitung kann er mittels der eingebetteten hülsenförmigen Halter 8 gehandhabt werden. Aus dem porö sen Zylinder 13 wird durch Sintern ein Quarzglasrohr hergestellt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein horizontal orientiertes Aufbaurohr 21 mit einem Außendurchmesser von 8 mm vorgesehen. Auf dem Aufbaurohr 21 werden mittels einer Reihe 38 von Flammhydrolysebrennern 22 schichtweise SiO₂-Partikel abgeschieden, wobei sich ein poröser Hohlzylinder 23 bildet. Die Länge des Aufbaurohres 21 beträgt ca. 1,8 m, die des Hohlzylinders 23 ca. 2 m.

Diese deutliche Verkürzung des Aufbaurohres 21 wird erreicht, indem seine beiden Enden 24; 25 in Hülsen 26; 27 rotierbar gelagert sind. Das in der Darstellung gemäß Fig. 2 linke Ende 24 des Aufbaurohres 21 erstreckt sich ca. 30 cm in die Innenbohrung 28 einer Quarzglashülse 26. Deren Innenbohrung 28 weist einen Durchmesser von 8,2 mm auf, was in etwa auch dem maximalen Außendurchmesser des Aufbaurohres 21 entspricht. Das linke Ende 24 des Auf baurohres 21 verjüngt sich in einem Endkegel 29.

Von der dem Aufbaurohr 21 gegenüberliegenden Seite der Quarzglashülse 26 her erstreckt sich ein Aluminiumoxidrohr 30 in die Innenbohrung 28. Der Außendurchmesser des Aluminiu moxidrohres 30 beträgt 7,8 mm, so daß zwischen der Innenbohrung 28 und dem Aluminium oxidrohr 30 ein Ringspalt mit einer Spaltweite von 0,2 mm verbleibt. Das vordere Ende des Aluminiumoxidrohres 30 ist über eine Länge von ca. 150 mm mit zwei sich seitlich gegenüber liegenden Längsschlitzen 31 versehen, so daß das vordere Ende des Aluminiumoxidrohres 30 eine obere Halbschale 32 und eine untere Halbschale 33 aufweist, die mit dem restlichen Alu miniumoxidrohr 30 noch verbunden sind, und die den Endkegel 29 des Aufbaurohres 21 um fassen. Ein Herausrutschen des Aluminiumoxidrohres 30 aus der Innenbohrung 28 wird durch einen Querstift 34 verhindert. Die Quarzglashülse 26 ist im Spannfutter 35 einer (in Fig. 2 an sonsten nicht dargestellten) Glasdrehbank rotierbar gelagert.

Das rechte stirnseitige Ende 25 des Aufbaurohres 21 wird in einer Aufnahme einer Al₂O₃-Hülse 27 gelagert. In der Aufnahme ist eine Druckfeder vorgesehen, die das Aufbaurohr 21 axial be lastet. Die Al₂O₃-Hülse 27 wird im anderen Spannfutter 37 der Glasdrehbank rotierbar gelagert. Aus der Detail-Vergrößerung in Fig. 3 wird die Fixierung des Aufbaurohres 21 in der Hülse 26 deutlicher. Das in der Darstellung gemäß Fig. 3 linke Ende 24 des Aufbaurohres 21 er streckt sich in die Innenbohrung 28 der Quarzglashülse 26. Das linke Ende 24 des Aufbauroh res 21 verjüngt sich in einem Endkegel 29, der in die Halbschalen 32; 33 des längsgeschlitzten Aluminiumoxidrohres 30 hineinragt. Durch die Keilwirkung des Endkegels 29 werden die Halb schalen 32; 33 so weit auseinandergespreizt, daß sie im Bereich 41 der Innenbohrung 28 der Quarzglashülse 26 anliegen. Diese Keilwirkung wird durch eine Kraft erzeugt, die in Richtung 43 der Längsachse 40 auf das Aufbaurohr 21 wirkt.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines weiteren Ausführungsbei spiels und anhand der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Vorrichtung näher erläutert:

Durch Hin- und Herbewegung der Reihe 38 von Flammhydrolysebrennern 22 entlang der Man teloberfläche des Aufbaurohres 21, wie dies anhand der Richtungspfeile 39 angedeutet ist, werden auf dem um seine Längsachse 40 rotierenden Aufbaurohr 21 schichtweise SiO₂-Partikel abgeschieden. Dabei bildet sich der poröse Hohlzylinder 23, in den der vordere Teil des Halters 26 eingebettet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der Endkegel 29 in die In nenbohrung 28 eingeführt wird und unter leichtem Druck gegen das geschlitzte Ende (die Halbschalen 32, 33) des Aluminiumoxidrohres 30 gedrückt wird, so daß sich die Halbschalen 32, 33 unter der Keilwirkung des Endkegels 29 aufspreizen und sich dabei im Bereich 41 ge gen die Innenwandung der Innenbohrung 28 anlegen. Dadurch wird eine zentrische und spiel freie Halterung des Aufbaurohres 21 in der Innenbohrung 42 des Aluminiumoxidrohres 30 und in der Innenbohrung 28 der Quarzglashülse 26 gewährleistet. Die Kraft, die den Endkegel 29 gegen die Halbschalen 32, 33 drückt wird durch die Druckfeder 36 erzeugt. Das Aufbaurohr 21 wird somit beidseitig in Hülsen 26, 27 gelagert, in denen es auch endet. Diese Verfahrensvari ante erlaubt den Einsatz eines besonders kurzen Aufbaurohres 21, dessen Länge kürzer sein kann als die des herzustellenden Hohlzylinders 23. Dies vereinfacht die Herstellung des Auf baurohres 21, erleichtert seine Montage und verbessert seinen axialen Rundlauf.

Aus dem Hohlzylinder wird durch Sintern ein Quarzglasstab oder ein Quarzglasrohr erhalten.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung eines Quarzglaskörpers, mit einem langgestreckten Dorn (1; 21), der um seine horizontal orientierte Dorn-Längsachse (4; 40) rotierbar gelagert ist, mit mindestens einem Abscheidebrenner (11; 22), mittels dem auf der Mantelfläche des Dorns (1; 21) unter Bildung eines porösen Rohlings (13; 23) schichtweise SiO₂-Partikel abgeschieden werden, mit einem den Dorn (1; 21) im Bereich eines der Enden des sich bildenden Rohlings (13; 23) hülsenförmig umgebenden, ersten Halter (8; 26), der teilwei se in den sich bildenden Rohling eingebettet wird, und mit mindestens einem Fixierungs element, mittels dem Dorn (1; 21) und erster Halter (8; 26) starr miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes stirnseitiges Ende (6; 24) des Dorns (1; 21) in einer Innenbohrung (7; 28) des ersten Halters (8; 26) endet, und daß ein erstes Lager element (10; 35) vorgesehen ist, mittels dem der erste Halter (8; 26) rotierbar gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung (7; 28) koaxial zur Dorn-Längsachse (4; 40) verläuft, einen Innendurchmesser aufweist, der an den Außendurchmesser des Dorns (1; 21) angepaßt ist, und mit einer Verjüngung (9; 30) ausgebildet ist, an der das Ende (6; 24) des Dorns (1; 40) anliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung in Form einer Einschnürung (9) der Innenbohrung (7) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung in Form ei nes in der Innenbohrung (28) fixierten Einsatzteils (30) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung als Durch gangsbohrung (28) ausgebildet ist, und daß das Einsatzteil mit einer Zentrumsbohrung (42) versehen ist und in die Durchgangsbohrung (28) von der dem Dorn (21) gegenüber liegenden Seite her hineinragt und darin endet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste stirnseitige Ende (24) des Dorns (21) sich in einem Verjüngungsbereich (29) verjüngt, wobei der Verjüngungsbereich (29) in der Zentrumsbohrung (42) anliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des in die Innenbohrung (28) ragenden Endes des Einsatzteils (30) um eine doppelte Spalt weite kleiner ist als der Innendurchmesser der Innenbohrung (28), und daß das in die In nenbohrung (28) ragende Ende durch mindestens einen Längsschlitz, vorzugsweise min destens zwei Längsschlitze (31) derart elastisch verformbar ist, daß der Außendurchmes ser im Falle einer radial von innen nach außen wirkenden Kraft um mindestens die dop pelte Spaltweite vergrößerbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Dorn (21) angreifendes Spannelement (36) vorgesehen ist, mittels dem auf den Dorn (21) eine axial in Richtung des ersten stirnseitigen Endes (24) wirkende Schubkraft ausgeübt wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite stirnseitige Ende (25) des Dorns (21) in einer Aufnahme eines zweiten Halters (27) endet, und daß ein zweites Lagerelement (37) vorgesehen ist, mittels dem der zweite Halter (27) rotierbar gelagert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (36) auf das zweite stirnseitige Ende (25) des Dorns (21) einwirkend in der Aufnahme des zweiten Halters (27) angeordnet ist.

11. Verfahren für die Herstellung eines Quarzglaskörpers durch schichtweises Abscheiden von SiO₂-Partikeln auf der Mantelfläche eines um seine horizontal orientierten Dorn- Längsachse (4; 40) rotierenden, langgestreckten Dorns (1; 21) unter Bildung eines porö sen Rohlings (13; 23), wobei der Dorn (1; 21) mit einem mit der gleichen Rotationsge schwindigkeit rotierenden ersten Halter (8; 26), der den Dorn (1; 21) im Bereich eines der Enden des sich bildenden Rohlings (13; 23) umgibt, und in diesen mindestens teilweise eingebettet wird, starr verbunden wird, Entfernen des Dorns (1; 21) und Sintern des so hergestellten Rohlings (13; 23), dadurch gekennzeichnet, daß ein Dorn (1; 21) eingesetzt wird, von dem ein stirnseitiges Ende (6; 24) in einer Innenbohrung (7; 28) des ersten Hal ters (8; 26) endet, und daß der erste Halter (8; 26) mittels eines ersten Lagerelementes (10; 35) gelagert und rotiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung (7; 28) koaxial zur Dorn-Längsachse (4; 40) verläuft und einen Innendurchmesser aufweist, der an den Außendurchmesser des Dorns (1; 21) angepaßt ist, und mit einer Verjüngung (9; 29) ausgebildet ist, an der das Ende des Dorns (1; 21) anliegt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung in Form einer Einschnürung (9) der Innenbohrung (7) ausgebildet ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung in Form eines in der Innenbohrung (28) fixierten Einsatzteils (30) ausgebildet ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung als Durch gangsbohrung (28) und das Einsatzteil (30) mit einer Zentrumsbohrung (42) ausgebildet ist, und in der Durchgangsbohrung (28) von der dem Dorn (21) gegenüberliegenden Seite her hineinragend endet.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste stirnseitige Ende (24) des Dorns (21) sich in einem Verjüngungsbereich (29) verjüngt, wobei der Verjün gungsbereich (29) an der Zentrumsbohrung (42) anliegt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des in die Innenbohrung (28) ragenden Endes des Einsatzteils (30) um eine doppelte Spalt weite kleiner ist als der Innendurchmesser der Innenbohrung (28), und daß das in die In nenbohrung (28) ragende Ende durch mindestens einen Längsschlitz, vorzugsweise min destens zwei Längsschlitze (31) elastisch verformbar ist, so daß der Außendurchmesser durch eine radial von innen nach außen wirkende Kraft um mindestens die doppelte Spaltweite vergrößert wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Dorn (21) angreifendes Spannelement (36) eingesetzt wird, mittels dem auf den Dorn (21) eine axial in Richtung des ersten stirnseitigen Endes (24) wirkende Schubkraft ausgeübt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite stirnseitige Ende (25) des Dorns (21) in einer Aufnahme eines zweiten Halters (27) endet, und daß ein zweites Lagerelement (37) vorgesehen ist, mittels dem der zweite Halter (27) gelagert und rotiert wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (36) auf das zweite stirnseitige Ende (25) des Dorns (21) einwirkend in der Aufnahme des zweiten Halters (27) angeordnet ist.