DE3141919C2

DE3141919C2 - Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Verbundkörpers

Info

Publication number: DE3141919C2
Application number: DE3141919A
Authority: DE
Inventors: Manfred 6458 Rodenbach Boog; Werner 6466 Gründau Jakob
Original assignee: Heraeus Quarzschmelze GmbH
Current assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date: 1981-10-22
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1984-05-17
Also published as: FR2515165B3; US4530378A; GB2110201B; DE3141919A1; GB2110201A; JPS5869778A; FR2515165A1

Abstract

Rohrförmiger Körper aus Quarzgut und Quarzglas, wobei der Übergang vom Quarzgutbereich zum Quarzglasbereich nahtlos ist. Die Herstellung des Körpers erfolgt fortlaufend in einem rotierenden metallischen Hohlzylinder und nur durch Änderung der zugegebenen Materialien. Der Vorteil liegt in der schnelleren Herstellung und dem besseren mechanischen und widerstandsfähigen Verhalten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Herstellung eines rohrförmigen Verbundkörpers, der einen rohrförmigen Bereich aus Quarzgut und einen rohrförmigen Bereich aus Quarzglas aufweist, wobei das Quarzgui im wesentlichen aus Quar/sandcn und das Quarzglas aus Bergkristall oder synthetischem Sili/iumdioxiil hergestellt wird.

Es sind rohrförmigc Verbundkörper bekannt (Hcraeus Quarzschmelzc Prospekt Q-B 3/113, 1979). die aus einzeln nach dem bekannten Verfahren gemäß DE-PS 43 957 erstellten Teilen aus Quarzgut (einem vorwiegend aus Quarzsanden gewonnenen und deshalb weniger reinen Schmelzprodukl mit mehr oder weniger vielen Luftbläschen in feinster Verteilung, die das Schmelzprodukt undurchsichtig machen) und mindestens einem getrennt hergestellten Teil aus Quarzglas, das aus Bergkristall 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 Rohrwandsiiirken nicht beliebig groß gewählt werden. und der Rnhraußcndurchrncsscr ist bedingt durch die Schweißnahlliinge auf JOO mm beschränkt. Infolge der l-ertigungsloleran/en einsieht ;in der Nahtstelle im Körperinnein ein Absatz, der. ebenso wie die Schweißnaht, begradig! werden muß. Dadurch wird die bei der Fertigung entstehende Inncnglasur beschädigt, was sich 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.

Aus der DE-PS 2 37 817 ist ein Verfahren zum Zusammenschmelzen von durchsichtigen und undurchsichtigen Quarzglaskörpern bekannt. Man geht dabei so

to vor, daß man das undurchsichtige Quarzglasteil an seinem einen Ende so behandelt, daß man es durch Entfernen der kleinen in ihm enthaltenen Luftbläschen in ein durchsichtiges Teilstück umwandelt. Danach wird dieses so behandelte Teilstück mit dem durchsichtigen Quarzglasstück verbunden. Auf diese Weise wird ein Verbundkörper geschaffen, bei dem die Verbindungsnaht im durchsichtigen Quarzglasteil vorliegt

Schließlich ist aus der DE-AS 10 72 782 ein Verfahren zur Herstellung einer spannungsarmen Verschmelzung

2ö zweier oder mehrerer Gläser mit erheblich verschiedenen physikalischen oder chemischen Eigenschaften bekannt. Die Verschmelzung der Gläser erfolgt hierbei mit Hilfe eines Rotations- oder Schleuderverfahrens bei gleichzeitigem Erweichen der Gläser in einer Form. Zur

2^r> Durchführung des Verfahrens werden zwei vorgefertigte Glaszylinder übcfcinander in eine Form gestellt und erhitzt. Durch das Schlcuclcrvcrfahrcn erfahren die beiden Gläser in einer Grenzzone eine gewünschte Durchmischung. Zunächst erweicht bei niedriger Temperatur das eine Glas und überzieht das andere Glas in einer gewissen Breite und vermischt sich bei weiterer Erhitzung mit dem nunmehr erweichenden anderen Glas, so daß in einer Grenzzone die gewünschte Verschmelzung entsteht. Ein derartiges Verfahren ist daran gebunden, daß die beiden miteinander zu verbindenden Glaskörper unterschiedliche Erweichungs- bzw. Schmelztemperaturen aufweisen.

Der vorliegenden Erfindung lieg' die Aufgabe zugrunde, einen rohrförmigen Verbundkörper in der eingangs charakterisierten Art zu schaffen, wobei der rohrförmige Bereich aus Quarzgut und der rohrförmige Bereich aus Quarzglas nahtlos miteinander verbunden sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der

■r> eingangs charakterisierten Art crfindungsgemiiß dadurch, daß zur 1 lerslellung eines nahtlosen Vcrbundkorpers in eine um ihre Längsachse rotierende llohlform zunächst eine deren Innenfläche bedeckende Schicht aus Quarzsand eingefüllt und die freie Innenoberflächc der Quarzsandschicht geglättet, danach unter Aufrecht-"rhaltung der Rotation der Hohlform ein rohrförmiger Bereich aus der Quarzsandschicht ausgespart und diese Aussparung mit Bergkristallkörnung oder körnigem synthetischem Siliziumdioxid ausgefüllt wird und daß anschließend in an sich bekannter Weise das eingebrachte Material unter weiterer Rotation der Hohlform von innen her geschmolzen und nach Erkalten aus der Hohlform entnommen wird.
Weitere vorteilhafte Verfahrensmerkmaie ergeben

bo sich aus den Untcransprüchen 1 bis 4.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, einen rohrförmigen Verbundkörper zu schaffen, der mechanisch stabil ist. bei dessen Herstellung keine Nachbehandlungen, wie Schweißen. Tempern und Schleifen, im

h'i Innendurclimesscibereidi erforderlich sind und Verbundkörper mil größeren Abmessungen als bisher /u schaffen.

Die Volleile tier nach dem crfiiKliingsgaiiiißen Ver-

fahren hergestellten rohrförmigen Verbundkörper liegen in dem nahtlosen glasierten Übergang von Quarzgut zu Quarzglas, der keiner Schweißung und keiner zusätzlichen technischen Nachbehandlung bedarf. Durch die nahtlose Glasur treten keinerlei Diffusionsvorgänge, insbesondere bei aggressiven chemischen Materialien, ein.

Erfindungsgemäß hergestellte Körper mit einem freien Ende aus Quarzglas besitzen eine homogene Dichtfläche, die keine Diffusionsvorgänge gestattet Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht. Verbundkörper an einem Stück unü mit geringen Kosten herzustellen, wobei gegenüber bisherigen Verbundkörpern wesentlich größere Rohrdurchmesser und dickere Wandstärken gefertigt werden können.

Ein Ausführungsbcispicl eines Verbundrohres ist im Querschnitt in der Γ i g. 1 dargestellt.

Fig. 2 zeigt schcmalisch im Querschnitt einen l-'crtigungsaugenblick des Verbundrohres gemäß Fig. 1. In

Fig. j ist noch ein einseitig geschlossener Verbund- aj körper im Querschnitt und in

F i g. 4 ein Fertigungsaugenblick des einseitig geschlossenen Verbundkörpers dargestellt.

Das Verbundrohr 1 gemäß Fig. 1 besteht aus einem Bereich 2, der aus Quarzgut hergestellt ist und direkt in einen Bereich 3 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 entsteht. Die Innenseite 5 der gesamten Rohrwand besteht aus einem glasierten, durchgehenden Überzug ohne Absatz. Die Dichtflächen 8 bestehen aus homogenem, porenfreiem Quarzglas.

Wie der F i g. 2 zu entnehmen ist, erfolgt die Herstellung eines Verbundrohres gemäß F i g. 1 in einem rotierenden metallischen Hohlzylinder 10, der auf Antriebsrollen 11 gelagert ist. Das in den Hohl/.ylindcr eingegebene Material wie Quarzsand 13 und Bergkrislallkörnung oder körniges synthetisches Siliziumdioxid 14 wird 4u infolge der Zentrifugalkraft an der Wand der. Hohlzylinders 10 gehalten. Der materialfreie Raum 12 bestimmt den Innendurchmesser des zu erstellenden Rohres. Des weiteren zeigt F i g. 2 die in Pfeilrichtung bewegbaren Elektroden 16 und 17, die an eine elektrische Gleich-Mromquelle 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.

In F i g. 3 ist noch ein einseitig geschlossener Verbundkörper 30 mit einem Bereich aus Quarzgut 31, und dem einen Bereich aus Quarzglas 32 und dem nahtlosen Übergang 33 dargestellt. Hier befindet sich am offenen Hnde eine flanschartigc Ausbildung 34, Die Innenseite 55 des gesamten 1 lohlkörpers besteht aus einem glasier- ho ten Überzug.

Wie aus Fig.4 ersichtlich, erfolgt die Herstellung eines Verbundkörpers gemäß Fig 3 analog zu F ig. 2. Von F i g. 2 abweichend wird das Herstellverfiihren ei ncs einseitig geschlossenen Verbundkörper in senk- b"> rechter Weise mittels cues topfiihnlichen Mclallbi'halilts 10'. der ,iuf einem roliercikkn Drehteller IΓ angeorclnc ist. durchgeführt, wobei drei Elektroden Ib. 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Verbundkörpers, der einen rohrförmigen Bereich aus Quarzgut und einen rohrförmigen Bereich aus Quarzglas aufweist, wobei das Quarzgut im wesentlichen aus Quarzsanden und das Quarzglas aus Bergkristall oder synthetischem Siliziumdioxid hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines nahtlosen Verbundkörpers 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 Siliziumdioxid ausgefüllt wird, und daß anschließend in an sich bekannter Weise das eingebrachte Material unter weiterer Rotation der Hohlform von innen her geschmolzen und nach Erkalten aus der Hohlform entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Iindbercich des Verbundkörpers aus Quarzglas hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein freies ".nde des Verbundkörpers flanschartig ausgebildet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbundkörper mit einem Außendurchmesser von mehr als 300 mm und einer Wandstärke von 10 bis 25 mm hergestellt wird.