DE3141919A1

DE3141919A1 - "rohrfoermiger verbundkoerper und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3141919A1
Application number: DE19813141919
Authority: DE
Inventors: Manfred 6458 Rodenbach Boog; Werner 6466 Gründau Jakob
Original assignee: Heraeus Quarzschmelze GmbH; Heraeus Schott Quarzschmelze GmbH
Current assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date: 1981-10-22
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1983-05-05
Also published as: GB2110201B; DE3141919C2; FR2515165A1; FR2515165B3; GB2110201A; JPS5869778A; US4530378A

Description

3H1919

Hanau, 20. Okt. 1981 ZPL-Kk/Ft

Heraeus-Quarzschmelze GmbH«, Hanau/Main

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

"Rohrförmiger Verbundkörper und Verfahren zu seiner Herstellung"

Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen Verbundkörper mit mindestens einem offenen Ende, der mindestens einen rohrförmigen Bereich aus Quarzgut und mindestens einen rohrförmigen Bereich aus Quarzglas aufweist, wobei das Quarzgut im wesentlichen aus Quarzsanden und das Quarzglas aus Bergkristall oder synthetischem Siliziumdioxid hergestellt ist.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung e-ines derartigen Verbundkörpers.

Es sind rohrförmige Verbundkörper bekannt (Heraeus Quarzschmelze Prospekt Q-B 3/113, 1979), die aus einzeln nach dem bekannten Verfahren gemäß DE-PS 543 957 erstellten Teilen aus Quarzgut'(einem vorwiegend aus Quarzsanden gewonnenem und deshalb weniger reinem Schmelzprodukt mit mehr oder weniger vielen Luftbläschen in feinster Verteilung, die das Schmelzprodukt undurchsichtig machen) und mindostens einem getrennt hürgestoJ. LLun Teil au« Quarzglas, dao aus Bu^ija kristall oder synthetischem Siliziumdioxid erstellt ist,

bestehen. Diese getrennt erschmolzenen Teile aus Quarzgut und Quarzglas werden miteinander verschweißt und anschließend zur Materialentspannung getempert. Die Schweißnaht bildet in bezug auf die mechanische Festigkeit eine Schwachstelle. Durch die Schweißung können Rohrwandstärken nicht beliebig groß gewählt werden, und der Rohraußendurchmesser ist bedingt durch die Schweißnahtlänge auf 300 mm beschränkt, Infolge der Fertigungstoleranzen entsteht..an der Nahtstelle im Körperinneren ein Absatz, der, ebenso wie die Schweißnaht, begradigt werden muß. Dadurch wird die bei der Fertigung entstehenden Innenglasur beschädigt, was sieh insbesondere bei dem Einsatz von aggressiven Materialien nachteilig bemerkbar macht, da diese in die dann poröse Wand eindringen können. Durch das Schweißen, Tempern und Abschleifen ist diese Fertigungsmethode sehr kostenintensiv.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rohrförmigen Verbundkörper zu schaffen, der mechanisch stabil ist, bei der Herstellung keine Nachbehandlungen, wie Schweißen, Tempern und Schleifen im Innendurchmesserbereich, benötigt und größere Abmessungen als bisher gestattet.

Gelöst wird die Aufgabe für einen Verbundkörper der eingangs charakterisierten Art erfindungsgemäß dadurch, daß beide Bereiche nahtlos miteinander verbunden sind. Vorteilhafterweise ist mindestens ein Endbereich des Verbundkörpers aus Quarzglas hergestellt und mindestens ein freies Ende flanschartig ausgebildet· Vorzugsweise beträgt der Außendurchmesser mehr als 300 mm und die Wandstärke 10 bis 25 mm.

Bei einem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundkörpers wird in eine um ihre Längsachse rotierende Hohlform zunächst ejine deren Innenfläche bedeckende Schicht

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aus Quarzsand eingefüllt und die freie Innenoberfläche der Quarzsandschicht geglättet, danach unter Aufrechterhaltung der Rotation der Hohlform ein rohrförtniger Bereich aus der Quarzsandsehicht ausgespart und diese Aussparung mit Bergkristallkörnung oder körnigem synthetischem Siliziurrtdioxid aufgefüllt und anschließend in an sich bekannter Weise das eingebrachte Material unter weiterer Rotation der Höhlform von innen her geschmolzen und nach Erkalten aus der Hohlform entnommen.

Die Vorteile des erfindungsgemäß ausgebildeten rohrförmigen Verbundkörpers liegen in dem nahtlosen, glasierten Übergang von Quarzgut zu Quarzglas, der keiner Schweißung und keiner zusätzlichen.thermischen Nachbehandlung'bedarf. Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß durch die nahtlose Glasur keinerlei Diffusionsvorgänge, insbesondere bei aggressiven chemischen Materialien eintreten. Vorteilhafterweise hat ein erfindungsgemäß ausgebildeter Körper mit einem freien Ende aus Quarzglas eine homogene Dichtfläche, die keine Diffusionsvorgänge gestattet. Der Verbundkörper kann an einem Stück und mit geringeren Kosten hergestellt werden, wobei gegenüber bisherigen Verbundkörpern wesentlich größere Rohrdurchmesser und dickere Wandstärken gefertigt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel eines Verbundrohres ist im Querschnitt in der Figur 1 dargestellt, figur 2 zeigt sphsämatisch im Querschnitt einen Fertigungsaugenblick des Verbundrohres gemäß Figur 1. In Figur 3 ist noch ein einseitig geschlossener Verbundkörper im Querschnitt und in Fig-q-p 4 ein Fertigungsaugenblick des einseitig geschlossenen Verbundkörpers dargestellt.

Das Verbundrohr 1 gemäß Figur 1 besteht aus einem Bereich 2, der aus Quarzgut hergestellt ist und direct in einen Bereich und einen Bereich 7 aus Quarzglas übergeht. Beispielsweise ist der Bereich 3 mit einem Flansch 6 und der Bereich 7 glatt hohlzylindrisch ausgebildet. Der Übergang 4 von Quarzgut auf Quarzglas erfolgt fließend, so daß keine Trennschicht und keine Naht ensteht. Die Innenseite 5 der gesamten Rohrwand beteht aus einem glasierten, durchgehenden Überzug ohne Absatz. Die Dichtflächen 8 bestehen aus homogenem, porenfreiem Quarzglas. .

Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, erfolgt die Herstellung eines Werbundrohres gemäß Figur 1 in einem rotierenden metallischen Hohlzylinder 10, der auf Antriebsrollen 11 gelagert ist. Das in den Hohlzylinder eingegebene Material wie Quarzsand 13 und Bergkristallkörnung oder, körniges synthetisches Siliziumdioxid 14 wird infolge der Zentrifugalkraft an der Wand des Hohlzylinders 10 gehalten. Der materialfreie Raum 12 bestimmt den Innendurchmesser des zu erstellenden Rohres. Des weiteren zeigt Figur 2 die in Pfeilrichtung bewegbaren Elektroden 16 und 17, die an eine elektrische Gleichstromquelle angeschlossen sind, und einen Bereich 15, der bereits zu Quarzglas erschmolzen ist. Um eine für das zu erschmelzende Material optimale Temperatur zu erreichen, kann die Stromstärke des zwischen den Elektroden 16 und 17 stehenden Lichtbogens und die Durchlaufgeschwindigkeit der Elektroden 16 und 17 variiert werden. Durch den kontinuierlichen Schmelzvorgang bildet sich eine unporöse Glasur auf .der Rohrwandinnenseite.

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In Figur 3 is.t*noch ein einseitig geschlossener Verbundkörper 30-mit eineftt Bereich aus Quarzgut 31, und dem einen Bereich aus Quarzglas 32 und dem nahtlosen Übergang 33 dargestellt. Hier befindet sich am offenen Ende eine flanschartige Ausbildung 34. Die Innenseite 35 des gesamten Hohlkörpers besteht aus einem glasiertem Überzug.

Wie aus Figur 4 ersichtlich, erfolgt die herstellung eines Verbundkörpers .gemäß Figur 3 analog zu Figur 2. Von Figur 2 abweichend wird das Herstellverfahren eines einseitig ge*· schlossenen Verbundkörper in senkrechter Weise mittels eines topfähnlichen Metallbehälters 10', der auf einem J?ö« txerendeti Drehteller 11' angeordnet ist, durchgeführt» Wobei drei Elektroden 16, 17, 18 eingesetzt werden, die sich in den angegebenen Pfeilrichtungen bewegen lassen.

Die Erfindung ist nicht nur auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, so daß geringfügige Änderungen in dem Aufbau, der Materialverwendung und der Anordnung der Teile, wie beispielsweise die Bildung einer zusätzlichen durchgehenden Innenschicht aus Quarzgut, nicht den Rahmen der Erfindung verlassen.

3 L e e r s e i t e

Claims

3U1919

Hanau, 20. Okt. 1981 ZPL-Kk/Ft

Heraeus-Quarzschmelze GmbH, Hanau/Main

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

"Rohrförmiger Verbundkörper und Verfahren zu seiner Herstellung"

Patentansprüche

Rohrförmiger Verbundkörper mit mindestens einem offenen Ende, der mindestens einen rohrförmigen Bereich aus Quarzgut und mindestens einen rohrförmigen Bereich aus Quarzglas aufweist, vi/obei das Quarzgut im wesentlichen aus Quarzsanden und das Quarzglas aus BergkpisfesU oder synthetischem Silizumdioxid hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bereiche nahtlos miteinander verbunden 'sind.
2. Rohrförmiger Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Endbereich des Verbundkörpers aus Qusrzglas hergestellt ist.
3. Rohrförmiger Verbundkörper nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein freies Ende flanschartig ausgebildet ist.
4. Rohrförmiger Verbundkörper nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß

der Außendurchmesser mehr als 300 mm und die Wandstärke μ ■ *
10 bis 25 mm beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Verbundkörpers, der einen rohrförmigen Bereich äüs Quarzgut· und einen rohrförmigen Bereich aus Quarzglas aufweist, nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in eine um ihre Längsachse rotierende Hohlform zunächst eine deren Innenfläche bedeckende Schicht aus Quarzsand eingefüllt und die freie Innenoberfläche der Quarzsandschicht geglättet wird, danach unter Aufrechterhaltung der Rotation der Hohlform ein rohrförmiger Bereich aus der Quarzsandschicht ausgespart und diese Aussparung mit Bergkristallkörnung oder körnigem synthetischem Siliziumdiöxid aufgefüllt wird, und daß anschließend in an sich bekannter Weise das eingebrachte Material unter «/eiterer Rotation der Hohlform von innen her geschmolzen und nach Erkalten aus der Hohlform entnommen wird.