DE2430428B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Rohres aus Quarzglas oder Quarzgut mit engen Durchmessertoleranzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrs aus Quarzglas oder Quarzgut durch Ausziehen eines hohlzylindrischen Rohlings, bei dem der Rohling im Ziehbereich erhitzt, im Inneren ein Gasüberdruck aufrechterhalten und während des Ziehens gedreht wird, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der deutschen Patentschrift 7 42 008 ist ein Verfahren zur Herstellung von Glaskörpern mit abschnittsweise nach Vorschrift wechselndem, genau vorgeschriebenem Durchmesser aus Glasröhren bekannt. Ausgangspunkt bildet ein Glasrohr vorgegebener Länge. Dieses Glasrohr wird auf der umzuformenden Strecke bis zum Erweichen erhitzt und dann durch eine dem zu erzeugenden Durchmesser entsprechende Lehre gezogen. Die ganze durchzuziehende Strecke kann dabei nach Maßgabe des Durchziehens erhitzt werden, das bei Verwendung eines einseitig wirkenden Brenners unter Drehung des Glasrohres ausgeführt wird, wobei zweckmäßigerweise die Lehre mit gleicher Winkelgeschwindigkeit gedreht wird. Beim Hindurchziehen des erweichten Glasrohres durch die Lehre wird das Rohr gegen die Lehre geblasen, wodurch ein genaues Anliegen des Rohres an die Lehre bewirkt wird. Damit das Glasrohr unmittelbar nach dem Durchtritt durch die Lehre erstarrt, ist entweder eine Kühldüse vorgesehen oder die Lehre selbst ist mit Kühlkanälen zum Hindurchleiten eines Kühlmittels versehen.

Bekannt ist aus der deutschen Patentanmeldung B 145, bekanntgemacht am 9. Juli 1953, ein Verfahren zur Herstellung von Formstücken vergleichsweise großen Querschnitts aus geschmolzener Kieselsäure. Hierbei wird kristalline Kieselsäure laufend durch einen eine Schmelzzone aufweisenden Kanal hindurchgeführt und zu einem Strang vom Querschnitt des zu erzeugenden Profils geschmolzen. Der Strang wird nach Verlassen des Kanals in entsprechende Abschnitte zerlegt. Der Transport von Rohstoff und Schmelze kann durch einen horizontal angeordneten Kanal erfolgen. Nach diesem Verfahren lassen sich beliebige Voll- oder Hohlprofile herstellen. Im letzten Abschnitt des Kanals, solange der Schmelzung noch hinreichend plastisch ist, können Verformungen in ähnlicher Weise vorgenommen werden, wie dies durch das Mundstück einer Strangpresse erfolgt. Der den Kanal verlassende Strang kann, sofern er sich noch in plastischem Zustand befindet, auch einer weiteren Verformung, beispielsweise durch Walzen, Pressen od. dgl., unterzogen werden.

Schließlich ist es auch bekannt, Quarzglasrohre in der Weise nachzukalibrieren, daß abgelängte Rohre in eine separate Nachziehmaschine eingespannt, zonenweise bis zum Plastischwerden erwärmt und sich dabei um ihre Längsachse drehend gegen eine Graphitplatte aufgeblasen werden, deren Abstand von der Rohrlängsachse der Hälfte des vorbestimmten Außendurchmessers entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Rohren aus Quarzglas oder Quarzgut mit außerordentlich kleinen Toleranzen bezüglich ihres Außendurchmessers so zu verbessern, daß die Nachkalibrierung wegfällt.

Gelöst wird diese Aufgabe für ein Verfahren der eingangs charakterisierten Art erfindungsgemäß dadurch, daß das den Ziehbereich verlassende, noch plastische Rohr unmittelbar durch wenigstens zwei Graphitplatten kalibriert wird. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Rohr vor dem Passieren der Graphitplatten auf einen Außendurchmesser zu blasen, der größer ist als der vorbestimmte Rohraußendurchmesser. Um eine möglichst baldige Abkühlung des Quarzes bis zum Erstarren zu bewirken, werden die Graphitplatten während des Kalibrierens des Rohrs zweckmäßigerweise gekühlt. Dies hat noch den Vorteil, daß keine Graphitspuren sich auf der Außenfläche des Rohrs ablagern, die sich bei der späteren Verwendung des Rohrs nachteilig bemerkbar machen. Erst durch die Begrenzung mittels Graphitplatten und Aufblasen des noch plastischen Rohrs unmittelbar nach dem Abziehen gelingt es, Rohre mit genauem Außendurchmesser herzustellen. Die Durchmesserschwankungen beim Ziehprozeß ohne Graphitplatten sind sehr beträchtlich, und sie bedingen ein Nachkalibrieren auf separaten Ziehbänken, was sehr aufwendig und kostenintensiv ist.

Das Rohr wird zwischen den Graphitplatten tangierend hindurchgeführt, wodurch ein Ankleben des erkaltenden, sich drehenden Rohrs vermieden wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß das Kalibrieren sich unmittelbar an den Ziehprozeß anschließt und erst danach das schon kalibrierte Rohr auf die gewünschte Länge abgeschnitten wird. Zusätzliche Aufheizung bis zum Plastischwerden, wie das bei bekannten Verfahren zum Nachkalibrieren von bereits abgelängten Rohren der Fall ist, entfällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, das sich also durch seine Energieersparnis auszeichnet. Auch zusätzliche Arbeitsgänge, wie das Einspannen von abgelängten Rohren, entfallen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfah-

ren lassen sich leicht Außendurchmessertoleranzen von 0,2 bis 0,3 mm erzielen, selbst für Rohrlängen, die mehr als 20 mm betragen. Durch die Verwendung ebener Graphitplatten als Kalibrierwerkzeuge entstehen auch keine hohen Werkzeugkosten, die das Verfahren belasten würden. Die Graphitplatten können sogar während des Ziehens des Rohrs auf jeden gewünschten Abstand voneinander eingestellt werden, so daß für verschiedene Außendurchmesser von Rohren ohne großen Arbeitsaufwand das Kalibrieren jederzeit unmittelbar an das Rohrziehen angeschlossen werden kann.

In der Figur ist schematisch eine Aufsicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, an Hand der seine Durchführung erläutert wird.

Die Bezugsziffer 1 ist einem Heizrohr zugeordnet, das mit elektrischer Energie gespeist wird. In dieses Heizrohr wird ein horizontal angeordneter Hohlzylinder 2 aus Quarzglas mittels einer als Blockschema dargestellten Vorschubeinrichtung 3 kontinuierlich, wie durch den Pfeil 4 angedeutet, hineingeschoben. Die Vorschubeinrichtung enthält zusätzlich noch eine Einrichtung zum Drehen des Hohlzylinders 2 während seines Vorschubs in das Heizrohr, was durch den Pfeil 5 angedeutet wird. Im Heizrohr wird das laufend zugeführte Quarzglas auf eine so hohe Temperatur erhitzt, daß es zu einem Rohr 6 ausgezogen werden kann. Zum Ausziehen wird eine als Blockschema dargestellte Zieheinrichtung 7 verwendet, die das Rohr 6 in Richtung des Pfeils 8 zieht. Die Zieheinrichtung 7 enthält ebenfalls wie die Vorschubeinrichtung eine Einrichtung zum Drehen des Rohrs 6 während des Ziehvorganges, was durch den Pfeil 9 angedeutet wird. Mit der Bezugsziffer 10 ist gestrichelt der Ziehbereich eingezeichnet, also derjenige Bereich, in dem der Hohlzylinder 2 zum Rohr 6 ausgezogen wird. Während des Ziehvorganges wird über die Leitung 11 ein inertes gasförmiges Medium, wie Formiergas, zugeführt, um einen Überdruck im Innern von Hohlzylinder und Rohr aufrechtzuerhalten. Jedes den gestrichelt dargestellten Ziehbereich 10 verlassende, noch plastische Rohrteilstück wird unmittelbar anschließend zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Graphitplatten 12, 13 hindurchgeführt. Jede Graphitplatte ist an einer Metallplatte 14, 15 angeordnet, die während des Kalibrierens von einem Kühlmittel, wie Wasser, durchströmt wird. Der oben erwähnte Überdruck wird so hoch gewählt, daß einerseits der Außendurchmesser jedes vom Hohlzylinder 2 abgezogenen Rohrteilstücks vor dem Passieren der Graphitplatten, wie bei 16 angedeutet, größer ist als der vorbestimmte Außendurchmesser des Rohrs 6 nach Passieren der Graphitplatten, und andererseits das Rohr gegen die Graphitplatten von innen her geblasen wird. Die Graphitplatten 12, 13 sind auf der dem Quarzglasrohr 6 zugekehrten Seite eben ausgebildet, so daß jedes Rohrteilstück zwischen diesen Platten während des Kalibrierens tangierend berührend hindurchgeführt wird. Die Graphitplatten sind in einem solchen Abstand voneinander angeordnet, der dem vorbestimmten Außendurchmesser des Rohrs 6 entspricht.

Wie aus der Figur ersichtlich, ist die eine der Graphitplatten, beispielsweise die Platte 12, in Ziehrichtung (Pfeil 8) gesehen länger als die Graphitplatte 13. Diese längere Ausbildung der Graphitplatte 12 hat den Vorteil, daß damit die Achse des Rohrs 6 in der Vertikalebene festgelegt wird. Durch Rotation um die eigene Achse und die horizontale Zugkraft ist die Rohrachse auch in der Horizontalebene festgelegt. Auf diese Weise erhält man gerade Rohre. Selbst Materialinhomogenitäten im Rohmaterial können die Formgebung der Rohrachse und das Einhalten des Außendurchmessers nicht beeinflussen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Rohres aus Quarzglas oder Quarzgut durch Ausziehen eines hohlzylindrischen Rohlings bei dem der Rohling im Ziehbereich erhitzt, im Inneren ein Gasüberdruck aufrechterhalten und während des Ziehens gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das den Ziehbereich verlassende, noch plastische Rohr unmittelbar durch Graphitplatten kalibriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitplatten gekühlt werden.

3 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einer Heizquelle zum Erhitzen eines einem Ziehbereich zugeführten hohlzylindrischen Rohlings aus Quarzglas oder Quarzgut auf Ziehtemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß jede Graphitplatte (12, 13) auf einer von einem Kühlmittel durchströmbaren Metallplatte (14,15) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitplatten (12, 13) auf der dem Quarzglasrohr zugekehrten Seite eben sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Graphitplatten (12, 13) vorgesehen sind, wobei die Abmessung einer Graphitplatte (12), in Ziehrichtung gesehen, größer ist als die entsprechende Abmessung der ihr gegenüberliegend, angeordneten Graphitplatte (13).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitplatten (13, 14) in ihrem Abstand voneinander verstellbar sind.