DE2224663A1 - Ofen zur Herstellung von Quarzhohl korpern - Google Patents
Ofen zur Herstellung von Quarzhohl korpernInfo
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- C03B5/02—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
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Description
Patentanwälte
Dr. Ing. Walter Abitz
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-A. ßrauns
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-A. ßrauns
8.München 06, Pianzensu&str. 28 19 . Mai 1972
AM-1083
Amersil, Inc. 685 Ramsey Avenue, Hillside, New Jersey, V.St.A.
Ofen zur Herstellung von Quarzhohlkörpern
Zum Schmelzen von Quarzpulver zu Körpern für die folgende
"Verarbeitung zu Rohren ist elektrisch erzeugte Wärme in
Vakuumöfen angewandt worden. Von der Anwendung eines Rohrziehturms
mit Ziehdüse abgesehen ist in den Fällen, in denen pulverförmiges Material zu einem massiven Körper
geschmolzen wurde, eine zweite Hochtemperaturbehandlung erforderlich gewesen, um durch Lochen einen Hohlkörper
zu bilden.
Darüberhinaus besteht bei der Direktherstellung von Hohlkörpern durch Ofenschmelzen von Quarzpulver das Problem,
einen Hohlkörper mit im wesentlichen gleichförmiger Innenfläche des geschmolzenen Quarzes zu bilden, da bei gewissen
Bedingungen das Quarzpulver in dem Schmelzbereich nicht ausreichend kompakt gehalten wird, um ein Schmelzen unter
befriedigender Anfonaung an den Umriss eines Heizolektro·-
dendorns zu ermöglichen.
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AM-1083
222AH63
Der Ofen gemäss der Erfindung zur Herstellung von Hohlkörpern
bzw. Rohlingen aus geschmolzenem Quarz weist ein
rohrförmiges Gehäuse mit Abschlussmitteln, wie Stirnkappen, auf, die durch Festklemmen oder auf andere Weise vakuumdicht
an beiden Enden des Gehäuses festgelegt sind. Vorzugsweise ist in dem Gehäuse ein koaxiales Quarzrohr, z. B.
ein Eohr aus klarem, geschmoleznem Quarz (Quarzglas) und
in dem Quarzrohr ein langgestreckter Widerstandsheizkörper
angeordnet. Zwischen der Heizeinrichtung und der Gehäusewand liegt eine Kammei1 zur Aufnahme einer Quarzpulvercharge
vor. Der Innenwand des Gehäuses benachbart und im Abstand von dieser ist im Gehäuse eine festgelegte
elastische Schlauchauokleidung vorgesehen. Das Gehäuse ist
mit Flüssigkeitseinlass und -auslass und einer Valummöffnimg
versehen, die mit dem Raum zwischen der Auskleidung und der Gehäuseinnenwand in Verbindung stehen, wodurch beim
Anlegen von Vakuum die Auskleidung sich radial nach aussen in Anlage an die Gehäusewand ausdehnt, worauf die Chargenkaminer
beschickt wird. Nach Beschickung der Chargenkammer wird das Vakuum abgeschaltet und zwischen die Auskleidung
und die Wand eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, unter zweckentsprechendem
hydrostatischem Druck eintreten gelassen, was eine Pressung der Auskleidung und der Pulvercharge in
Richtung zur Heizeinrichtung auslöst.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert, in denen
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Ofen gemäss der Erfindung,
und
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Abwandlungsform der Erfindung
ζ ei gt.
Der in Fig. 1 dargestellte Ofen gemäss der Erfindung weist ein rohrfönniges Gehäuse 1, z. B. ein zylindrisches Rohrge-
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häuse, auf, an dessen "beiden gegenüberliegenden, offenen
Enden jeweils ein kreisförmiger (erster bzw. zweiter) flacher
Eing 2, 3 vorgesehen ist, die kreisförmige Flanschteile 4, 5? die radial von der Gehäusewand 6 nach aussen,
und Flanschteile 7> 8» <üe von der Gehäusewand radial nach
innen ragen, bilden. Über der einen offenen Stirnseite des Gehäuses ist auf dem Eing 2 ein dritter flacher Eing 9 mit
Mttelöffnung 10 über der anderen offenen Stirnseite des Gehäuses auf dem ,Eing 3 ein vierter flacher Eing 11 mit
Mttelöffnung 12 angebracht. Innerhalb des Gehäuses ist eine elastische Schlauchauskleidung 13 angeordnet, deren
gegenüberliegende Endabsc?anitte 14, 15 über die Innenkanten
der nach innen gerichteten Flanschteile 7» 8
greifen und radial nach aussen zwischen die Einge 2, 9 bzw. 3i 11 erstrecken, zwischen denen sie mit einer Eeihe
von nicht dargestellten Klemmen oder Schrauben hermetisch festgelegt sind. Als Beispiele für die Orte, an denen eine
Schraube in den Eingen an jeder Stirnseite des Gehäuses angebracht werden kann, sind die Stellen 16 und 17 eingezeichnet.
Da die Auskleidung über die nach innen gerichteten Plansche 7 und 8 verläuft, hat sie normalerweise eine
Lage in der Nähe," jedoch im Abstand von der Innenfläche
der Gehäusewand 6.
Auf dem äusseren Eing 9 ist, z. B. mittels nicht dargestellter
Schrauben an den Stellen 21, 22 und unter Zwischenlage
eines O-Einges 23> ein Verschluss 19 in Form
einor Kappe oder Platte mit einer Mittelöffnung 20 und auf dom Außsonring 11, z. B. mittels nicht dargestellter Schrauben
a:u den Stellen 26 und 27 und unter Zwischenlage eines
0-lÜ.jjß-eß 28, ein weiterer Verschluss 24 in Form einer
Kappe oder PIf;tte mit einer Mttelöffnung 25 angebracht»
KoaxJHl U)Kl iia Abstand von der Auskleidung 1-3 ist in dem
Gehäuse 1 ein Quarzrohr 29, z. B. aus klarem geschmolzenem
Quarz, OTjgoorclnGt, das sich an beiden Stirnseiten des Ge-
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<f
Muses durch die öffnungen 20 und 25 in den Verschlüssen
19 "bzw. 24 nach^ aussen erstreckt. An beiden Verschlüssen
19 und 24 ist um die Öffnungen 20 bzw. 25 und die sich aus
diesen nach aussen erstreckenden Teile des Rohres 29 herum. je eine ringförmige Dichtungsscheibe 50 bzw. 31 vorgesehen,
deren erstere mit 0~Ringen 32 und 35 und letztere mit 0-Ringen
35 und 34 zum vakuumdichten Abschluss zwischen den
Verschlüssen und dem Quarzrohr 29 versehen ist. Wie die Zeichnung zeigt, ergibt die Anordnung des Rohres 29 koaxial
und im Abstand von der Auskleidung 13 eine Chargenkammer
56 im Inneren des Gehäuses 1.
Über die Leitung 38 in der Öffnung 37 der Verschlussplatte
19 kann die Chargenkammer 36 und über den Vakuumanschluss 40 in einer Öffnung 39 der Wand 6 in der nachfolgend im
einzelnen beschriebenen Weise der Innenraum 41 zwischen der Innenfläche der Wand 6 und der elastischen Auskleidung 15
unter Vakuum gesetzt werden. Über Durchlässe 42 und 43 in
den flachen Ringen 2 und 3 zum Raum 41 kann dieser, wie
nachfolgend im einseinen beschrieben, mit hydraulischer Flüssigkeit, z. B. Wasser, gefüllt werden, wobei vorzugsweise
der Durchlass 43 ein Einlass und Durchlass 42 ein Auslass ist. Die Durchlässe 42 und 43 arbeiten über einen
nicht dargestellten, jedoch allgemein bekannten Plüssigkeitsdruckregler.
In dem Quarzrohr 29 ist koaxial zu und vorzugsweise im Abstand
von diesem ein langgestreckter Widerständeneizkörper
44, z. B. ein Graphit- oder Kohlenstab, angeordnet, an dessen gegenüberliegenden Enden innerhalb des QuarziOhres
29 Elektroden 45 und 46 angeschlossen sind. Während die
Verschlüsse 19 und 24 und zugehörigen Diclfcungsscliciiben 30
und 31 nebst den O-Ringen bekannter Art die Chargenkammcr
36 unter Vakuum halten, wenn dieses durch die Vokuurden ·-
tung 38 angelegt wird, ist das Rohr 29 zur Luft dor Unigobungsatmosphäro
offen, so dass in ihm deren Druck herrscht,
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oder wird in dem Rohr in zweckentsprechender Weise eine Atmosphäre von gelenktem Druck und gelenkter chemischer Zusammensetzung
vorgelegt.
Da der Ofen "bei hoher, zum Schmelzen eines Bettes von Quarzteilchen
genügender Temperatur arbeitet, stellt die durch den Einlass 4-3 und Auslass 42 strömende Flüssigkeit ein
Kühlmittel dar. Ebenso werden die Elektroden, da sie bei hoher Temperatur arbeiten, flüssigkeitsgefüllt. Die Elektrode
4-5 ist eine Hohlelektrode mit Innenraum 4-7, Einlass 48 und Auslass 49 sowie einem rohrförmigen, mit dem Einlass
48 in Verbindung stehenden Leitungsteil 50, durch das über
den Einlass 48 flüssiges Kühlmittel einströmt, um die Elektrode 4-5 durch den Auslass 49 wieder zu verlassen. Die
andere Elektrode 4-6 ist ebenfalls eine Hohlelektrode mit Innenraum 51* Einlass 52 und Auslass 53 sowie einem rohrförmigen
Leitungsteil 54-, das mit dem Einlass 52 in Verbindung
steht, wobei flüssiges Kühlmittel durch den Einlass 52 eintritt, das Leitungsteil 54- durchströmt und durch den
Auslass 53 austritt.
Der Ofen nach Fig. 2 ist ähnlich dem Ofen gemäss Fig. 1 mit
der Abänderung ausgebildet, dass das Quarzrohr 55 j welches
das Kohr 29 von Fig. 1 ersetzt, vollständig hermetisch in dem Gehäuse 1 abgedichtet und nicht zur Atmosphäre oder einer
Gasquelle geöffnet ist. Die Dichtungsscheiben 30 und 31 sind
hierbei auf ihren Verschlussplatten 19 und 24- um die öffnungen
20 und 25 und in direkter Berührung mit den Elektroden 4-5 und 46 angeordnet, wobei 0-IÜ.nge 32 bzw. 34 unter
Anlage an den Elektroden eine hermetische Abdichtung herstellen. Bei dieser Anordnung ist die Innenseite des Quarzrohre»
50 der in der Chargenkammer 36 während des Schmelzenc
dos Quarzpulvers vorherrschenden Atmosphäre ausgesetzt.
In Abhängigkeit von der für bestimmte Verwendungen benötigten Güte dann hergestellter Eohre kann das Quarz-Schutzrohr
55 auch weggelassen werden.
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Bei in senkrechter Lage, wie in Fig. 1 dargestellt, befindlichem Ofen.und vor Montieren der oberen Verschlussplatte
19 und Dichtung 30 wird an den Raum 41 über den Vakuumanschluss 40 Vakuum angelegt, welches, wie bei I31
gezeigt, die elastische Auskleidung 13 aus ihrer natürlichen Abstandslage in Bezug auf die Wand 6 zu deren Innenfläche
hin ausdehnt. Bei in ihrer Ausgedehnt-Lage befindlicher Auskleidung wird der Bodenteil der Chargenkammer 36
mit einer Bodenschicht aus Isoliermaterial in Pulver-oder Kornform, z. B. zerstossenem Graphit 56, wie bis auf eine
Höhe 57i versehen. Koaxial über das Quarzrohr 29 und auf
der Bodenschicht des Isoliermaterials 56 stehend wird ein (nicht dargestelltes) Füllrohr aus zweckentsprechendem Material
angeordnet, dessen Durchmesser grosser als derjenige
des Quarzrohrs ist, worauf man in die Chargotikammer
weiteres Isoliermaterial das Füllrohr umgebend bis zu dessen Kopf, wie bei 58, eingibt. Hit Quarzpulver 59 wird
das Füllrohr um das Quarzrohr 29 herum gefüllt. Dann wird
das Hüllrohr entfernt und die Chargenkammer unter Bildimg einer oberen Abdeckschicht weiter mit Isoliermaterial 56
gefüllt, worauf man die Verschlussplatte 19 und Dichtungsscheibe 30 aufsetzt und am Gehäuse festlegt, um die Chargenkammer
hermetisch abzudichten. Hierauf wird der Vakuumanschluss 40 in zweckentsprechender Weise abgeschlossen und
eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, dem Flüssigkeit?!einlass 43
bei entsprechendem hydrastotisehern Druck zugeführt, während
der Austritt durch den Auslass 42 in zweckentsprechender Weise durch ein (nicht dargestelltes) Ventil gesteuert wird.
Während des selektiven Zurwirkungsbringens des hydr ostatischen
Drucks im Raum 41 unterliegen hierdurch das Isoliermeiterial
56 und das Quarzpulver 59 einer Zusammenp.ver.-sung
und Verdichtung durch die hydrostatisch aktivierte Auskleidung
zu dem Quarzrohr 29 geraäss Fig. 1 oder Quur^rohr
55 gfcmäss Fig. 2 und die umschloseenc Heizeinr.iclruunr; 44,
wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Während der Verdichtung
des Isoliermaterial« und Quarzpulvera oder danach l:o.<iim I
"■" O ·"■*
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die Chargenkammer unter die' Einwirkung von Vakuum, welches
durch die Vakuumleitimg 38 angelegt wird, worauf die Elektroden
mit einer Stromquelle verbunden werden und der. Widerstand 44 "beheizt wird, wodurch das Quarzrohr 29 "bzw. 55
plastisch wird und sich dem Umriss des Heizkörpers 44- anpasst "bzw. -formt, während das Quarzpulver fortschreitend
einer Verschmelzung mit dem Quarz des Quarzrohres in Form "bzw. unter Bildung eines Quarzkörpers unterliegt. Nach
Bildung eines Quarzkörpers von vorgegebener Dicke wird die Stromzufuhr zu den Elektroden unterbrochen und die
Masse in der Chargenkammer abkühlen gelassen. Beim Abkühlen trennt sich das verschmolzene Quarz des Quarzrohres von
der Heizeinrichtung, da deren Material sich stärker zusammenzieht
als das Quarzmaterial, wodurch der Inhalt der Chargenkammer leicht entfernt \irerden kann, wobei die '
Innenfläche des auf diese V/eise gebildeten Q.uarzhohlkörpers
in einem im v/es ent liehen gleichförmigen zustand verbleibt.
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Claims (6)
- AM-1083 19. Mai ^,^Patentansprüche/ί.. Ofen zum Herstellen von Hohlkörpern aus geschmolzenem Quarz, dadurch gekennzeichnet, dass in einem rohrförmigen Gehäuse mit vakuumdichter Verschlusseinrichtung an beiden Enden (2, 3) eine langgestreckte Widerstandsheiζeinrichtung (44) koaxial angeordnet und zwischen dieser und der rohrförmigen Geliäusewand (6) eine Chargenkammer (36) vorgesehen ist, wobei im Gehäuse (6) dessen rohrförmiger Wand benachbart und im Abstand von dieser eine elastische schlauchartige Auskleidung (13) angeordnet ist und eine Einrichtung (40), die den Kaum zwischen der Auskleidung (I3) wiü. der rohrförmigen Wand unter Vakuum setzt, und eine Einrichtung (42, 43)5 die der Auskleidung (13) hydrostatisch einen Antrieb in Richtung zu der elektrischen Widerstandsneiζeinrichtung (44) hin erteilt, vorgesehen sind.
- 2. Ofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an beiden Enden der langgestreckten Widerstandsheizeinrichtung (44) vorgesehene Elektrodenanordnung (45, 46).
- 3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes., in· dem Gehäuse (6) koaxial um die Widerstands!} ei ζ einrichtung (44) herum, angeordnetes Quarzrohr (29)«. dessen gegenüberliegende Eudabschnitte sich vakuumdicht durch die Verschlusseinrichtung erstrecken, wobei der Innenraum des Quarssrohreß mit einer Atmosphäre zweckentsprechenden Drucks in Verbindung steht«.
- 4. Ofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis gekennzeichnet durch ein langgestrecktes, in den Gehäuse (6) angeordnetes Quar^rohr (i/?) , das die V.'itlc:·:'·- standsheizeinrichtunß (44) onthjU t; und volü^tüiicUi1;- 8 -• 2Q98bO/Üfn?BADAM-1085 . 222AR63im Gehäuse (6) enthalten ist.
- 5. Ofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 "bis 4-, gekennzeichnet durch eine Vakuumeinrichtung (38), die mit der Chargenkammer (3>6) in Verbindung steht und diese unter Vakuum setzt.
- 6. Ofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5i dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (4-5* 4-6) zu Hohl elektroden mit inneren Hohlräumen (47, 5Ό ausgebildet und Anordnungen (48, 49; 52, 55) zum Zuführen einer Kühlflüssigkeit in die Hohlräume vorgesehen sind.2 U a 8 b 0 / 0 8 1 2 ORIGINAL INSPECTED
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14561171A | 1971-05-21 | 1971-05-21 |
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---|---|
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
DE2263589C2 (de) * | 1972-12-27 | 1974-05-30 | Heraeus Schott Quarzschmelze Gmbh, 6450 Hanau | Verfahren zum Herstellen von Hohlzylindern, insbesondere von Rohren, aus Quarzglas und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
US4738938A (en) * | 1986-01-02 | 1988-04-19 | Ppg Industries, Inc. | Melting and vacuum refining of glass or the like and composition of sheet |
US5312471A (en) * | 1991-12-02 | 1994-05-17 | Lothar Jung | Method and apparatus for the manufacture of large optical grade SiO2 glass preforms |
FR2870842B1 (fr) * | 2004-05-27 | 2007-11-02 | Saint Gobain | Procede et dispositif de fabrication du verre et produits obtenus a l'aide de ce procede |
JP5051875B2 (ja) * | 2006-12-25 | 2012-10-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置および成膜方法 |
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- 1971-05-21 US US145611A patent/US3674904A/en not_active Expired - Lifetime
-
1972
- 1972-05-18 CH CH742972A patent/CH534339A/de not_active IP Right Cessation
- 1972-05-18 FR FR7217861A patent/FR2138751A1/fr active Pending
- 1972-05-19 DE DE19722224663 patent/DE2224663A1/de active Pending
- 1972-05-19 GB GB2376872A patent/GB1370572A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2138751A1 (de) | 1973-01-05 |
US3674904A (en) | 1972-07-04 |
CH534339A (de) | 1973-02-28 |
GB1370572A (en) | 1974-10-16 |
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