DE2633573A1

DE2633573A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schichtglasrohren

Info

Publication number: DE2633573A1
Application number: DE19762633573
Authority: DE
Inventors: John Edward Megles; Timothy Walter Richardson
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1975-08-07
Filing date: 1976-07-27
Publication date: 1977-02-17
Also published as: FR2320272B3; FR2320272A1; JPS5224214A; US4023953A; GB1546203A

Description

Anmelderin: Corning Glass Works
Corning, Ή.Y. USA

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schichtglasrohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glasrohren, die aus einzelnen, einander überlagernden konzentrischen Schichten aufgebaut und gegebenenfalls durch Einbau einer Kompressionsschicht mechanisch verfestigt sind.

Es sind aus mehreren flachen Schichten aufgebaute Glaskörper bekannt, die durch Einbau einer zuggespannten und einer druckgespannten Schicht mechanisch verfestigt -werden können, US-PS 3,673,049, und durch Zusammenführen mehrerer Bahnen im noch schmelzflüssigen Zustand gebildet werden, um Oberflächen- oder Grenzflächendefekte weitgehend zu vermeiden, vgl. auch US-PS 3,582,306 und 3,597,305.

Die US-PS 3,437,974 besehreibt die Herstellung von Glasstäben mit einer Umhüllung zur Verwendung als elektrischer Widerstand. Bekannt sind auch Blitzlampen mit einem Glasmantel aus drei Schichten, US-PS 3,676,043, deren Mittelschicht

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eine höhere Wärmedehnung hat, als die Außenschichten, sodaß die letzteren unter Kompressionsspannung stehen, während die Mittelschicht zuggespannt ist. Beim Ausziehen der konzentrischen Glasschichten zu einem Hohlglaskörper entstehen aber Fehler durch Einschlüsse von Gasen, Luftblasen oder Verunreinigungen, besonders an den Grenzflächen benachbarter Schichten.

Aufgabe der Erfindung ist ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von weitgehend fehlerfreien Schichtglasrohren, sowie eine hierzu geeignete Vorrichtung.

Das Verfahren der Erfindung löst diese Aufgabe in der Weise, daß der Anzahl der zu bildenden Schichten entsprechende konzentrische Glasmassen in ihrer Viskosität im Hinblick auf gleichmäßigen Ausfluß aus konzentrischen Öffnungen eingestellt und unmittelbar und in noch schmelzflüssigem Zustand zu einem röhrenförmigen Schichtkörper vereinigt werden, bevor die Grenzflächen in Kontakt mit Luft, Gasen oder Fremdstoffen gelangen, wobei der gewünschte Durchmesser durch Einblasen eines Luftstroms in den konzentrisch zu innerst beiegenen Bereich des entstehenden Schichtkörpers aufrechterhalten wird.

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Die Vorrichtung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zahl der zu "bildenden Schichten entsprechende, zueinander konzentrische, zylindrische Schmelzglasbehälter Torgesehen sind, durch deren Mitte ein an seinem unteren Ende mit einem Stöpsel versehenes Druckluftrohr läuft, dessen Stöpselendkante mit der unteren senkrecht und waagerecht zueinander abgesetzten Kanten der nach innen und unten geneigten unteren Enden der die Glaskammern bildenden Wandteile verschließbare, nach oben und innen abgestufte ringförmige Auslaßöffnungen für dieeeinzelnen Schichtglasströme bildet.

Die zur Bildung der einzelnen Glasschichten bestimmten, konzentrischen Glasströme werden hierbei in noch schmelzflüssigem Zustand zusammengebracht, ohne daß sie mit gasförmigen oder verunreinigenden Stoffen in Berührung gelangen, sodaß der entstehende .röhrenförmige Schichtglaskörper, besonders -an den kritischen Grenzflachen, weitgehend defektfrei ist. Durch Einblasen von Druckluft kann hierbei gleichzeitig der gewünschte Innendurchmesser aufrechterhalten werden.

Es lassen sich z.B. Schichtglasröhren vergleichsweise dünner Innen- und Außenschienten mit bestimmten physikalischen Merkmalen, und einem dickeren Kern aus billigerem Glas und gegebenenfalls aus Glas höherer Wärmedehnung als die der Außen- oder Hautschichten aufbauen. Die Außenschichten können z.B. aus wertvollerem Glas höherer chemischer Beständigkeit, größerer

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elektrischer Ressistivität, oder in besonderen Farbtönen herstellen.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt die

Figur 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Schichtglasrohren in schematischer Einsicht bei weggeschnittener Vorderwand, und die

Figur 2 dieselbe im Längsschnitt ohne das Gehäuse.

Die Figur 3 zeigt den Auslaßteil der Vorrichtung schematisch, und die

Figur 4 den Detailschnitt entlang der Schnittlinie 4-4 der Figur 2.

Die allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung ist in einem feuerfesten Gehäuse 12, z.B. einem gemauerten Ofen mit primären Heizeinheiten 14 in Form fester Stäbe und in einem Träger 18 vorgesehenen Heizwicklungen 16 untergebracht.

Die Glaszufuhr enthält eine Reihe konzentrischer Kammern oder Reservoirs 26, 28, 30, die hier im leeren Zustand gezeigt sind, und vorzugsweise aus vergleichsweise trägem und feuerfestem Material, z.B. Platin, bestehen.

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Entlang der Mittelachse 62 der Vorrichtung ist ein Rohr 60 zum Einblasen von Druckluft angeordnet. Dieses trägt am unteren Ende einen mit der Ringkante 50 der unteren Fortsetzung 44 des Wandteils 20 gegenüberliegenden Stöpsel 64.

Wie aus der Figur 3 ersichtlich ist, sind die Endkanten 50, 52, 54, 56 der Wände 20, 22, 24 und des Stöpsels senkrecht und waagerecht gestaffelt bzw. versetzt, sodaß sich eine nach oben und innen gestaffelte bzw. versetzte Anordnung der ringförmigen Glasauslaßöffnungen 66, 68, 70 ergibt. Diese abgesetzte oder gestaffelte Anordnung, zusammen mit den Innenteilen der Wandabschnitte 44, 46, 48, sichert einen gleichmäßigen Glasausfluß, der sofort aus den Glasströmen einen röhrenförmigen Schichtkörper bildet, und verhindert ein Überlaufenoder "Überkriechen" des aus einer der Kammern strömenden Glases, und die teilweise oder völlige Blockierung des benachbarten Glasstroms aus der nächstgelegenen Ringkammer.

Die Wanddicke der einzelnen Glasschichten des Rohres hängt von der Dicke der zusammengeführten einzelnen Glasströme ab, die ihrerseits durch die Größe der Auslaßöffnungen und der Viskosität des einzelnen Glasmaterials eingestellt werden können. Als Regelfall wird jedes einzelne Glasmaterial auf eine zum Ausziehen geeignete Viskosität im Bereich von 5000 - 10 Poise eingestellt.

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Zum Betrieb der Vorrichtung kann jede der Ringkammern 26, 28, 30 mit einem verschiedenen Glas beschickt werden. Meist wird jedoch in die Kammern 26 und 30 das gleiche Glas gegeben, da diese die jeweiligen Oberschichten (innen- und Außenfläche) des Glasrohres bilden.

Soll beispielsweise ein verfestigtes Schichtglasrohr hergestellt werden, so wird in die mittlere Kammer 28 für die Bildung der Kernschicht ein Glas mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizient gegeben, als in die die Haut- oder Außenschichten bildenden Ringkammern 26 und 30. Beispielsweise besteht das Kernglas aus gewöhnlichem Kalkglas einer Wärmedehnung von etwa 90 χ 10" /⁰G bei 0 - 300°, während das Außenschichtglas der Kammern 26 und 30 eine Wärmedehnung von 65 x 10~⁷/°C besitzt.

Bei abschnittweiser Durchführung wird eine entsprechende Menge des zuvor erschmolzenen Glases (Glasbruch) in jede

12 Kammer gefüllt, der gesamte Behälter in den Ofen/gesetzt- und auf 1300⁰O erhitzt, wobei die Glasmassen geschmolzen und geläutert werden. Die Ofentemperatur wird dann auf etwa 900 100O⁰C gesenkt und erforderlichenfalls die Glastemperatur in den einzelnen Kammern auf die zum Ausziehen geeignete Viskosität eingestellt. Durch die Heizwicklungen 16 lassen sich die zur Steuerung der Rohrabmessung erforderliche Glasviskositäten über die genaue Temperaturregelung auf erforderlichenfalls von Kammer zu Kammer verschiedene Werte einstellen.

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Bei kontinuierlicher Durchführung werden die Gläser in einer zusätzlichen Vorrichtung geschmolzen und unter Einstellung von Temperatur-Viskosität auf die zum Ausziehen geeigneten Werte über die Vorrichtung zu Schichten zusammengeführt.

Vor Ziehbeginn "befindet sich der gegebenenfalls luft- oder wassergekühlte Stöpsel 72 in der die Auslaßöffnungen 66, 68, 70 verschließenden Stellung, wird nun zurückgezogen, und Glas fließt aus den Öffnungen in den über die Einstellung von Viskosität und die Öffnungsgrößen bestimmten jeweiligen Mengen zu einem rohrförmigen Schichtkörper, im Beispielsfall mit drei Schichten, sofort zusammen, ohne mit Luft, Gasen oder Verunreinigungen, Fremdkörpern usw. in Berührung zu gelangen. Das gezogene und erstarrte Schichtglasrohr ist daher frei von Einschlüssen und Defekten an den kritischen Grenzflächen der verschiedenen Schichten.

Das Ausziehen kann in bekannter Weise und mit bekannten Vorrichtungen erfolgen.

Es können, zahlreiche Ringkammern zur Bildung einer Vielzahl von Schichten mit jeweils verschiedenen oder gleichen Gläsern, gegebenenfalls auch zur Herstellung mehrerer, unter der Oberfläche kompressionsgespannter Schichten, vorgesehen werden.

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Die Kammern werden durch konzentrische, zylindrische Wandteile mit jeweils zunehmendem größeren Durchmesser, 20, 22, 24 gebildet. Der Teil 20 bildet also einen Zylinderraum, während die Teile 22, 24 diesen umgebende konzentrische Ringkammern 28, 30 bilden.

Die Wandteile 20, 22, 24 sind nahe ihren Auslaßenden mit nach Innen und Unten geneigten Ansätzen versehen, welche in der weiter unten beschriebenen Weise als G-lasleitbleche dienen. Die unteren Enden der Wandteile 22, 24 sind mit nach Innen reichenden, als Konsolen für die Abstützung der Vorrichtung dienenden Fortsätzen 40, 42 versehen. Die Wandteile 20, 22, 24 enden in leicht nach Innen und Unten verlaufenden Teilen 44, 46, 48 mit den unteren ringförmigen Abschlußkanten 50, 52, 54.

Schließlich sind die beiden inneren Wandteile 20, 22 mit einem nach unten bis an die Konsolteile 40, 42 reichenden und auf diesen abgestützten Fortsätzen 74, 76 versehen. Zum leichteren Zusammenbau und Auseinandernehmen können all diese Teile nach Art einer Steckverbindung mit Nuten versehen sein, obwohl meist eine stabilere Konstruktion erwünscht ist, und die Teile daher verschweißt werden. Zwischen den Wandteilen 20, 22, 24 können auch weitere Abstützungen vorgesehen sein. Wie in der Figur 4 gezeigt ist, sind in den Fortsätzen 74, 76 Öffnungen oder Tore 78 angebracht, durch welche das Glas aus

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den senkrechten Kammern 28, 50 zu den Auslaßöffnungen 68, fließt. Die als Bogentore gezeigten Öffnungen 78 können beliebige Form und Abmessung haben, solange ein hinreichender G-lasdurchfluß und genügende Abstützung gewährleistet sind.

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Claims

Patentansprüche

^ Verfahren zur Herstellung "von Schicht glas rohr en, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzahl der zu "bildenden Schichten entsprechende, konzentrische Glasmassen in ihrer Viskosität im Hinblick auf gleichmäßigen Ausfluß aus konzentrischen Öffnungen eingestellt und unmittelbar und in noch schmelzflüssigem Zustand zu einem röhrenförmigen Schichtkörper vereinigt werden, bevor die Grenzflächen in Kontakt mit Luft, Gasen oder Fremdstoffen gelangen, wobei der gewünschte Durchmesser durch Einblasen eines Luftstroms in den konzentrisch zu innerst belegenen Bereich des entstehenden Schichtkörpers aufrechterhalten wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Schichtglasrohren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Bildung einer Kernglasschicht vorgesehene Glas einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das für die Außenschichten vorgesehene Glas hat, wodurch ein durch Kompressionsdruck meächanisch verfestigtes Glasrohr entsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Schichten gebildet werden.

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4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahl der zu bildenden Schichten entsprechende, zueinander konzentrische, zylindrische Schmelzglasbehälter (26, 28, 30) vorgesehen sind, durch deren Mitte ein an seinem unteren Ende mit einem Stöpsel (64) versehenes Druckluftrohr (60) läuft, dessen Stöpselendkante (56) mit den unteren, senkrecht und waagerecht zueinander abgesetzten Kanten (50, 52, 54) der nach Innen und Unten geneigten unteren Enden der die Glaskammern bildenden Wandteile (20, 22, 24) verschließbare, nach Oben und Innen abgestufte, ringförmige Auslaßöffnungen (66, 68, 70) für die einzelnen Schichtglasströme bildet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der innen gelegenen Kammern mit Fortsätzen (74, 76) versehen sind, welche auf Konsolteilen (40, 42)' der jeweils nach Innen nächstgelegenen Kammerwand abgestützt sind, und die Fortsätze einen seitlichen Glasfluß von der benachbarten Kammer gestattende, im Abstand zueinander angeordnete DurchlaßÖffnungen (78) aufweisen.

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