DE504432C

DE504432C - Verfahren und Ofen zum Herstellen von Formkoerpern aus geschmolzenem Quarz

Info

Publication number: DE504432C
Application number: DED48729D
Authority: DE
Original assignee: DEUTSCH ENGLISCHE QUARZSCHMELZ
Current assignee: DEUTSCH ENGLISCHE QUARZSCHMELZ
Priority date: 1925-01-14
Filing date: 1925-09-10
Publication date: 1930-08-04
Also published as: US1724793A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 4. AUGUST 1930

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVe 504432 KLASSE 32 a GRUPPE

D 4872g VI[32 a Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: iy. Juli

Deutsch-Englische Quarzschmelze G. m. b. H. in Berlin-Charlottenburg Verfahren und Ofen zum Herstellen von Formkörpern aus geschmolzenem Quarz Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. September 1925 ab

Die Priorität der Anmeldung in Großbritannien vom 14. Januar 1925 ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, um aus geschmolzenem Quarz und ähnlichen schwerschmelzbaren Stoffen Formkörper dadurch herzustellen, daß ein auf einen genauen vorgeschriebenen Querschnitt vorgeformter Körper durch einen Ofen hindurchbewegt, erweicht und dabei an der weichsten Stelle laufend ausgezogen wird.

Bei dem bekannten Verfahren wurde ein vorgeformtes Quarzglasrohr durch flas Kohlerohr eines elektrischen Ofens gezogen, dabei wurde das Quarzglasrohr erhitzt und langsam zu einem dünneren Rohr ausgezogen.

Bei diesem Verfahren ist nicht zu vermeiden, daß das Quarzrohr über eine erhebliche Länge hin weich wurde, so daß große Schwierigkeiten bestanden, durch ein solches Ausziehen des vorgeformten Rohres ein Enderzeugnis zu

«o gewinnen, das in verkleinertem Maßstabe genau die gleiche Querschnittsform wie das Vorerzeugnis aufweist. Ferner ist es bei dem bekannten Verfahren sehr schwierig, die ausgezogenen Stücke genügend spannungsfrei und mit einer so beschaffenen Oberfläche zu erhalten, daß eine Nachbehandlung nicht erforderlich ist.

Gemäß der Erfindung werden alle diese Schwierigkeiten dadurch behoben, daß der vorgeformte Körper durch einen Ofen mit einer nur kurzen Zone erhöhter, zum Ziehen ausreichender Temperatur hindurchbewegt wird, so daß er in dieser laufend ohne Änderung der vorgeschriebenen Querschnittsgestalt ausgezogen werden kann. Der Form ling wird also lediglich an ganz kurzen Stellen seiner Länge bis zum Weichwerden wiedererhitzt, während die übrigen Teile des Formlings im Ofen auf diese hierzu erforderliche Temperatur nicht kommen, und diese Wiedererhitzung findet fortschreitend über die einzelnen Teile des Formlings statt, worauf das unmittelbar hinter der heißesten Zone liegende wiedererweichte Ende des Blockes o. dgl. ausgezogen wird, mit der Wirkung, daß ζ. Β. trägerartige Längen hergestellt werden können, deren Querschnitt dem des Blockes o. dgl. ähnlich, aber kleiner ist.

Dadurch wird eine große Genauigkeit der Arbeit erzielt, so daß beliebig profilierte volle oder hohle Querschnitte, z. B. rechteckige, kreuzförmige, H~, T" oder L-förmige oder geriffelte oder sonstwie gestaltete, unter genauer Beibehaltung ihrer Umrisse ausgezogen werden können. Die Querschnittsformen und -großen können dabei ferner über die Länge des Arbeitsstückes hin, also hintereinander, beliebig wechseln und kehren auch in dieser Wechselfolge bei dem ausgezogenen Stück in verkleinertem Maßstab genau wieder.

Denn durch Versuche ist festgestellt worden, daß durch Regelung der Temperatur des Heizkörpers, derart, daß der Block o. dgl. als Ganzes unterhalb der Erweichungstemperatur gehalten wird, und durch fortschreitende Bewegung des Blockes, derart, daß- jeweils ein ganz kurzer Teil des Blockes in der hocherhitzten Zone liegt, es möglich wird, den Block in einem solchen Zustand zu halten, daß »o das Ausziehen fortlaufend ausgeführt werden kann, ohne die Querschnittsfläche zu verzerren oder die Außenwinkel der ausgezo genen Maße abzurunden.

Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß man bezüglich der Länge des Arbeitsstückes sehr freie Hand hat, so daß man beträchtliche Längen ohne Verwendung von Matrizen oder Zieheisen herstellen kann.

Der verhältnismäßig kurze Ausgangsblock o. dgl., der zu längeren und dünneren Stücken gleicher Querschnittsform ausgezogen werden soll, läßt sich auf beliebige, bekannte Art herstellen. So kann ein ursprünglicher Schmelzkörper durch Pressung vorgearbeitet werden, wobei ein Hohlkörper über einen Kern aus Graphit, Metall oder sonstigem feuerfesten Stoff gepreßt oder ohne Kern zu einem massiven Körper zusammengeschweißt werden kann. Massive Körper können auch gepreßt oder gewalzt werden.

Wenn besonders glatte Flächen an dem endgültigen Erzeugnis erforderlich sind, läßt man den gestalteten Block o. dgl. abkühlen, worauf er gemäß der Erfindung beispielsweise durch Schleifen zu der genauen Gestalt und Glattheit der Oberflächen fertig bearbeitet wird. Durch dieses Verfahren können beispielsweise Röhren mit einer Außenfläche hergestellt werden, die erheblich besser als die der Rohre ist, welche unmittelbar aus der geschmolzenen Masse ausgezogen werden oder die man von den üblichen Rohren von großem Durchmesser nach Wiedererhitzung auszieht.

Um die zur Ausführung des neuen Verfahrens dienenden bekannten rohrförmigen Öfen mit einer Zone höchster Temperatur der Eigenart des neuen Verfahrens anzupassen, wird gemäß der Erfindung die Zone höchster Temperatur näher nach demjenigen Ende des Ofens zu gelegt, durch das der Formkörper in den Ofen eingeführt wird. Wenn nämlich die Zone der Vorwärmung zu lang ist, so kann ein zu großer Teil des durch den Ofen hindurchgeführten Formkörpers erweichen, wodurch die Regelung der Abmessungen des fertig ausgezogenen Körpers sehr erschwert wird und auch eine Verzerrung der Querschnittsform eintreten kann. Ist dagegen die Vorwärmungszone zu kurz, so kann der Formkörper, besonders wenn er große Abmessungen hat, springen, weil er zu plötzlich in die heiße Zone gelangt.

Anderseits muß der Körper nach dem Ausziehen schnell in eine Zone niederer Temperatur gelangen; wenn eine solche Zone fehlt oder zu kurz ist, so kann das ausgezogene Material in den äußeren Schichten teilweise fest werden, Überbeanspruchungen erfahren und infolgedessen reißen. Wenn diese als Warmhaltungszone zu bezeichnende Zone aber übermäßig lang ist, so ist es schwierig, die Abmessungen des fertigen Erzeugnisses zu regeln und seine Form beizubehalten.

Die Lage der Zone höchster Temperatur ist daher von erheblicher Bedeutung. In den meisten Fällen entspricht die günstigste Lage der Zone höchster Temperatur einem Abstande vom Zuführungsende, der etwa ein Fünftel der Ofenlänge beträgt.

Das Erhitzen des Quarzkörpers kann entweder in einem elektrisch beheizten Rohre oder in einem Ring oder einer Reihe paralleler Ringe von einwärts gerichteten Knallgas- oder Sauerstoffleuchtgasflammenstrahlen erfolgen.

Die Heizvorrichtung wird so ausgebildet, daß die maximale Temperatur über eine verhältnismäßig schmale Zone des Heizkörpers entwickelt wird. Diese Zone kann beispielsweise in einer Entfernung von ein Fünftel der Länge von dem Ende des Heizkörpers aus angeordnet werden, durch das der Block eingeführt wird. Im Falle ein elektrisch beheizter Körper, wie dies vorzugsweise der Fall ist, verwendet wird, kann die Wärmeabstufung dadurch bewirkt werden, daß die wirksame Querschnittsfläche vermindert und dadurch der elektrische Widerstand dieses Heizkörpers in der Zone höchster Heizwirkung erhöht wird, wobei die maximale Temperatur durch Regelung *des Heizstromes in der üblichen Weise eingestellt werden kann.

Die Heizrohrachse des Ofens kann waagerecht, schräg unter einem Winkel oder senkrecht angeordnet sein.

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens in Abb. 1 beispielsweise dargestellt. Die Einzelheiten der Ausziehvorrichtung sowie des Ofens sind nicht Gegenstand der Erfindung.

Die Vorrichtung besitzt einen Wagen A, der den vorgestalteten Block B trägt, einen rohrförmigen elektrischen Ofen C, in den der Block allmählich und stetig eingeführt wird, und Zangen D zum Erfassen und Ausziehen des erhitzten Teils des Quarzblockes.

Der Wagen A ruht auf Rädern a, die auf Schienen a¹ rollen, und kann durch eine Kette α² bewegt werden, die an dem Wagen

befestigt ist und über Kettenräder a^s und α⁴ hinweggeht, deren Wellen drehbar in Lagern eines geeigneten Ständers oder ortsfesten Teils der Vorrichtung ruhen. Die Welle des Kettenrades α⁴ besitzt bei der Darstellung zur Drehung des Rades eine Handkurbel w'. Der Block B wird auf dem Wagen A durch Klemmen a^e gehalten. Der eine Teil einer jeden Klemme ist an einer mit Schrauben-

ίο gewinde versehenen Spindel a⁷ befestigt, die durch eine Bohrung in dem Rahmen des Wagens hindurchgeht, an dem sie durch Muttern α⁸ einstellbar befestigt ist, so daß der Block gehoben oder gesenkt werden kann.

t5 Der elektrische Ofen C besitzt einen hohlen Teil aus feuerfesten Ziegeln c, die zwischen den Seitenrahmen c¹ gehalten und von Ständern c² getragen werden. Von den Enden des hohlen Teils c ragen rohrförmige Elektro-

ao den c³ hervor, zwischen denen ein Kohlenrohr c⁴ angeordnet ist, das den Heizkörper des Ofens bildet. Die Wandstärke des Kohlenrohres c* ist bei cⁿ verringert. Der ringförmige Raum c⁶ zwischen dem Kohlenrohr c⁴

»5 und dem hohlen Teil c wird vorzugsweise mit Kohlenkörnern gefüllt. Mit c¹ und c^s sind die elektrischen Leitungen bezeichnet.

Um ein Verbrennen des Rohres c⁴ zu vermeiden, wird der Eintritt der Luft zu dem Ofen so weit als möglich verhindert und in ihn ein inertes Gas eingeführt. Beim Ausführungsbeispiel erfolgt dies dadurch, daß an dem Eintrittsende des Ofens eine Abschlußplatte c^e vorgesehen ist, deren öffnung der äußeren Gestalt und Abmessung des durch den Ofen hindurchzuführenden vorgestalteten Blockes angepaßt ist, und daß eine entfern bare Verschlußplatte c¹⁰ am Auslaß des Ofens sitzt, die einen Schlitz für den Durchgang des ausgezogenen Gegenstandes besitzt. Der untere Teil dieses Schlitzes wird durch eine Hilfsplatte c¹¹ abgeschlossen. An dem Einlaßende des Ofens wird inertes Gas, z. B. Kohlensäure oder Stickstoff, durch ein Rohre¹² zugeführt, das mit einer geeigneten Zuleitungsquelle verbunden ist.

In Abb. 2 ist ein Block veranschaulicht, bevor er durch den Ofen hindurchgeführt wird. Dieser Block besitzt in der Hauptsache einen kreisförmigen Querschnitt. Diese Blöcke können genutet sein, teils, wie bei b¹ und b² gezeigt, von kreisförmigem Querschnitt, teils, wie bei b^s angedeutet, von viereckigem Querschnitt.

Abb. 3 zeigt den Teil b¹ der Abb. 2, Abb. 4 den Teil b² der Abb. 2 und Abb. 5 den Teil b^s der Abb. 2 nach dem Ausziehen. Abb. 6 veranschaulicht in ähnlicher Weise einen Block B₁ bevor er durch den Ofen hindurchgeführt ist. In diesem Falle hat der Block in der Hauptsache einen viereckigen Querschnitt.

Abb. 7, 8 und 9 veranschaulichen die durch Zerschneiden erhaltenen Teile des im Ofen erhitzten und ausgezogenen Blockes. Die Teile b*, W, b^e sind in den Abb. 6, 7, 8 und 9 entsprechend bezeichnet.

In den Abb. 3, 4, 5 und 7, 8, 9 sind die einzelnen Teile der ausgezogenen Träger dargestellt. Selbstverständlich braucht der ausgezogene Träger nicht in der angegebenen Weise geteilt zu werden, da beispielsweise auch eine größere Anzahl gleichartiger zusammenhängender Stücke von demselben geschmolzenen Block, also ohne Zerschneiden hergestellt werden kann, um beispielsweise aus einem Stück bestehende Hochspannungsisolatoren herzustellen.

Die genaue Aufrechterhaltung der Querschnittsgestalt bei Verringerung des Durchmessers durch das beschriebene freie Ausziehen hängt davon ab, daß die Masse genügend erhitzt und formbar wird, um ausgezogen zu werden, während die Oberflächenspannung im Verhältnis zum Grade der hergestellten Plastizität so niedrig ist, daß kein merkbares Abrunden oder Verzerren der Querschnittsgestalt der erhitzten Masse auftritt. Wenn die zum Ziehen benutzte Temperatur übermäßig hoch ist und zu lange wirkt, z. B. weil die Vorschttbgeschwindigkeit ungenügend ist, so wird die Querschnittsfläche deformiert werden.

In denjenigen Fällen, bei denen ein hoher Grad der Fertigbearbeitung der Oberfläche nicht erforderlich ist, so daß ein Schleifen oder, ein Fertigbearbeiten des Blockes nicht notwendig ist, kann die ursprünglich geschmolzene Masse in die erforderliche Gestalt gepreßt und, während sie noch heiß ist, in den Ausziehofen übergeführt werden, so daß die Wiederanwärmung für den Ausziehvorgang erspart wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus geschmolzenem Quarz und ähnlichen schwer schmelzbaren glasigen Stoffen, bei welchem ein auf einen genau vorgeschriebenen Querschnitt vorgeformter Körper durch einen Ofen hindurchbewegt und dabei an der weichsten Stelle laufend ausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Körper durch einen Ofen mit einer kurzen Zone erhöhter, zum Ausziehen ausreichender Temperatur hindurchbewegt wird, so daß er in dieser laufend ohne Änderung der vorgeschriebenen Querschnittsgestalt ausgezogen wenden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der vorgeformte Körper vor dem Ausziehen durch Schleifen o. dgl. geglättet wird.

3. Ein zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dienender rohrförmiger Ofen mit einer Zone höchster Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone höchster Temperatur näher demjenigen Ende des Ofens liegt, durch das der Formkörper in den Ofen eingeführt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen