DE621187C

DE621187C - Process for the production of quartz plates and disks

Info

Publication number: DE621187C
Application number: DEA64048D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-11-06
Filing date: 1931-11-07
Publication date: 1935-11-02

Description

Verfahren zum Herstellen von Quarzplatten und -scheiben Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Quarzplatten oder -scheiben größerer Ausmaße, wie sie als Unterlagen für astronomische Spiegel o. dgl. verwendet werden.Method of making quartz plates and disks The invention relates to a method of making quartz plates or disks of larger sizes Dimensions as used as a base for astronomical mirrors or the like.

Die Herstellung eines solchen Quarzkörpers erfolgte bisher in der Weise, daß unreiner Quarz in zerteilter Form, so z. B. Quarzsand oder zerkleinerter Quarz, in einem Schmelzofen auf die Schmelztemperatur des Quarzes erhitzt und zu einer dicken Grundschicht verschmolzen wurde. Diese Grundschicht erhielt dann eine Auflage von hochgradig klarem Quarz, die gegebenenfalls mit einem Spiegelüberzug versehen wurde.The manufacture of such a quartz body has hitherto been carried out in Way that impure quartz in divided form, so z. B. quartz sand or crushed Quartz, heated in a furnace to the melting temperature of the quartz and closed fused into a thick base layer. This base layer was then given a Edition of highly clear quartz, optionally with a mirror coating was provided.

Dieses Verfahren ist äußerst mühevoll und kostspielig, insbesondere dann, wenn der herzustellende Gegenstand größere Ausmaße hat, z. B. über i m im Durchmesser hinausgeht. Es sind besondere Formen notwendig, die den Quarzsand oder das Quarzpulver während des Schmelzvorganges halten. Außerdem sind entsprechend große Schmelzöfen zu einer gleichmäßigen Erhitzung der ganzen Masse auf die Schmelztemperatur erforderlich. Auch muß die Heizleistung, die für solche Ofen notwendig ist, sehr groß sein. Hinzu kommt, daß außer den Formen, die entsprechend der Größe des herzustellenden Gegenstandes verschieden sein müssen, bei starken Größenunterschieden auch verschiedene Schmelzöfen notwendig sind. Infolgedessen sind praktische Grenzen gezogen, über die hinaus aus wirtschaftlichen Gründen die Größe der Gegenstände nicht erstreckt werden kann.This procedure is extremely troublesome and expensive, especially when the object to be manufactured has larger dimensions, e.g. B. about i m im Diameter goes beyond. There are special shapes necessary that the quartz sand or hold the quartz powder during the melting process. Also, are accordingly large melting furnaces for uniform heating of the whole mass to the melting temperature necessary. The heating power required for such a furnace must also be very high be great. In addition, in addition to the shapes, which correspond to the size of the to be produced Objects must be different, in the case of large differences in size, also different Melting furnaces are necessary. As a result, practical boundaries are drawn over which also does not extend the size of the objects for economic reasons can be.

Nach einem weiteren Herstellungsverfahren werden auf den gekühlten Rost eines Schmelzofens zunächst verschiedene Schichten von Quarzstücken mit von unten nach oben abnehmender Körnung aufgeschichtet, die als Unterlage für die obere aus Quarzkörnern von i bis a mm Durchmesser gebildeten Quarzschicht dienen. Auch bei diesem Verfahren ist die Herstellung .an besondere Formen und Öfen gebunden; es sind somit die gleichen Nachteile des vorerwähnten Verfahrens vorhanden.After another manufacturing process, the cooled The grate of a furnace starts with different layers of quartz pieces with from stacked at the bottom with decreasing grain size as a base for the top Quartz layer formed from quartz grains with a diameter of 1 to a mm are used. Even In this process, the production is bound to special forms and ovens; there are thus the same disadvantages of the aforementioned method.

Beide bekannten Verfahren benutzten den zu verwendenden Quarz so, wie er in der Natur vorkommt.Both known methods used the quartz to be used in such a way that as it occurs in nature.

Zum Unterschied zu diesen Verfahren werden gemäß der Erfindung Quarzstücke möglichst gleicher Körnung -in der Größenordnung von etwa io bis So mm Durchmesser unter Bildung von Zwischenräumen aufeinandergeschichtet und ohne Benutzung eines Ofens durch eine von oben gegen sie gerichtete Hitzequelle an ihren Berührungsstellen miteinander verschweißt, worauf auf die so gewonnene Grundschicht in bekannter Weise eine Schicht feinkörnigen klaren Quarzes aufgeschmolzen wird. Um eine Grundschicht möglichst gleichmäßiger Natur zu erhalten, werden nach der Erfindung nur Quaristücke verwendet, die bereits einmal geschmolzen sind. Es empfiehlt sich hierbei, den zum Herstellen der Grundschicht dienenden Quarzstücken eine regelmäßige Form, z. B. die eines Hohlzylinders, einer Pyramide o. dgl., zu geben, . um auf diese Weise eine möglichst gleichmäßige Unterlage mit verhältnismäßig großen Hohlräumen zu erhalten.In contrast to these methods, quartz pieces are used according to the invention If possible, the same grain size - on the order of about 10 to 50 mm in diameter stacked on top of each other to form spaces and without using one Oven by a heat source directed against them from above at their contact points welded together, whereupon the so base layer gained a layer of fine-grained clear quartz is melted in a known manner. In order to obtain a base layer that is as uniform as possible, the Invention only uses quartz pieces that have already melted once. It recommends Here, the quartz pieces used to produce the base layer become a regular one Shape, e.g. B. that of a hollow cylinder, a pyramid o. The like. To give,. in order to In this way, a base that is as uniform as possible with relatively large cavities to obtain.

Bei diesem Verfahren ergeben sich folgende Vorteile: Es sind besondere Formen oder Schmelzöfen nicht erforderlich. Die hiermit verbundenen Nachteile kommen also in Fortfall. Die Lücken und eingeschlossenen Hohlräume machen einen großen Bruchteil des ganzen Volumens des Körpers aus. Man erhält damit ein äußerst leichtes Gewicht für den fertigen Quarzkörper. Wenn Sand als Rohstoff für die Grundschicht gebraucht wird, dann ist hohe chemische Reinheit nicht zu erwarten. Wenn massiver kristallinischer Quarz von größerer Reinheit als Sand verwendet wird, dann muß er in metallenen Zerkleinerungsvorrichtungen zermahlen werden, wobei sich abgeriebene Metallteilchen mit dem entsprechenden Quarzpulver mischen. Es ist äußerst schwierig, solch fein verteiltes Metall in einem feinen Quarzpulver zu beseitigen. Unreinigkeiten im gepulverten Quarz verursachen aber Ungleichmäßigkeiten in der Wärmeausdehnung und unter Umständen ein Zerreißen des ganzen Aufbaues. Verwendet man hingegen, wie es durch die Erfindung vorgeschlagen wird, vorgeschmolzene Quarzstücke, so läßt sich leicht ein hoher Reinheitsgrad des Quarzes erreichen und damit ein Zerreißen vermeiden.This method has the following advantages: There are special ones No molds or furnaces required. The disadvantages associated with this come so in failure. The gaps and enclosed voids make a great one Fraction of the whole volume of the body. So you get an extremely easy one Weight for the finished quartz body. When sand as a raw material for the base layer is needed, then high chemical purity is not to be expected. If more massive crystalline quartz of greater purity than sand is used, then it must be ground in metal crushers, with abraded Mix metal particles with the appropriate quartz powder. It is extremely difficult to eliminate such finely divided metal in a fine quartz powder. Impurities in powdered quartz, however, they cause irregularities in thermal expansion and possibly the whole structure tearing apart. On the other hand, if you use how it is suggested by the invention to pre-melt quartz pieces so lets It is easy to achieve a high degree of purity of the quartz and thus tear it avoid.

Die Zeichnung zeigt das vorgeschlagene Verfahren an einem Ausführungsbeispiel. Abb. i zeigt die beginnende Bildung einer Platte aus Quarz in Seitenansicht, Abb. 2 das übliche und nicht Gegenstand der dorliegenden Erfindung bildende Auflegen' einer gleichförmigen klaren Quarzschicht aus Quarzpulver. Abb. 3 ist eine Seitenansicht des fertigen Körpers, Abb. q. und 5 sind Teilansichten, die Abänderungen im Aufbau der Unterlage darstellen.The drawing shows the proposed method using an exemplary embodiment. Fig. I shows the incipient formation of a quartz plate in side view, Fig. 2 the usual laying-up which is not the subject of the present invention ' a uniform clear quartz layer of quartz powder. Fig. 3 is a side view of the finished body, Fig.q. and Fig. 5 are partial views showing changes in construction of the document.

Zur Ausführung der Erfindung werden die eckigen Bruckstücke i aus vorläufig geschmolzenem Quarz von ziemlich regelmäßiger Größe, etwa iö bis 5o mm im Durchmesser, derart zusammengehäuft, daß verhältnismäßig große Zwischenräume zwischen den aufgehäuften gtücken bleiben, wie es Abb. i zeigt. Die Dicke beträgt zweckmäßig zwei oder drei Lagen. Eine Flamme mit hoher Temperatur, beispielsweise der bekannte Brenner 3 für ein brennbares Gas, wie Wasserstoff, und ein die Verbrennung unterstützendes Gas, vorzugsweise Sauerstoff, der außerdem eine Leitung zur Zuführung des gepulverten Quarzes zu der Flamme besitzt, wird auf die Stücke gerichtet. Dies .verursacht eine beginnende Schmelzung und Erweichung der Quarzstücke an den Kanten und Ecken, ohne daß die Stücke im ganzen schmelzen. Auf diese Weise bildet die ganze.Masse allmählich einen aus einem Stück bestehenden Körper ohne eine solche Verbindung aller Teile, daß die Zwischenräume zwischen den Quarzstücken beseitigt werden. Die Zwischenräume unterscheiden sich von den Blasen, die sich ab und zu in geschmolzenem Quarz finden, durch ihre größere Gestalt und dadurch, daß sie nicht kugelförmig sind und daß sie Wände haben, die zumindest teilweise aus winkligen Oberflächen bestehen. Auf diese Grundplatte können zusätzliche Lagen von Quarzstücken aufgeschmolzen werden, bis eine Platte von der erwünschten Dicke hergestellt ist.To carry out the invention, the angular bridge pieces i are made Preliminarily fused quartz of fairly regular size, about 10 to 50 mm in diameter, heaped together in such a way that relatively large gaps remain between the piled objects, as Fig. i shows. The thickness is useful two or three layers. A high temperature flame, for example the known burner 3 for a combustible gas such as hydrogen and a combustion supporting gas, preferably oxygen, which also has a line for supply of the powdered quartz to the flame is aimed at the pieces. this . causes the quartz pieces to begin to melt and soften at the edges and corners without melting the pieces as a whole. In this way the whole. Mass gradually a one-piece body with no such connection all parts that the gaps between the quartz pieces are eliminated. the Interstices are different from the bubbles that are now and then in molten Find quartz because of its larger shape and because it is not spherical and that they have walls that are at least partially made up of angled surfaces exist. Additional layers of quartz pieces can be melted onto this base plate until a plate of the desired thickness is made.

Nachdem eine Platte der gewünschten Gestalt fertiggestellt ist, kann sie durch Beschneiden oder Wegbrechen aller hervorstehenden Kanten hergerichtet werden, worauf in bekannter Weise fein verteiltes Quarzpulver auf die Oberfläche aufgebracht wird, indem man das Quarzpulver durch den Brenner spritzt, wie es schematisch in Abb. 2 angedeutet ist, so daß sich eine gleichförmige klare Oberschicht q. von reinem Quarz auf der Oberfläche der vereinigten Bruchmasse bildet.After a plate of the desired shape is completed, can they are prepared by trimming or breaking away all protruding edges whereupon finely divided quartz powder on the surface in a known manner is applied by spraying the quartz powder through the burner, as shown in the diagram is indicated in Fig. 2, so that a uniform clear top layer q. from pure quartz forms on the surface of the combined broken mass.

Während die benutzten Quarzstücke bei einem Aufbau gemäß Abb. i bis 3 von verhältnismäßig unregelmäßiger Gestalt waren, kann man sie auch, wie Abb. 4 zeigt, von regelmäßiger geometrischer Gestalt machen. Die Quarzstücke 5 besitzen etwa pyramidenförmige Gestalt und sind miteinander an ihren Ecken verbunden, so daß Zwischenräume z von der gleichen Größenordnung wie die Stücke selbst übrigbleiben. Stücke von verschiedener anderer geometrischer Gestalt, die Hohlräume einschließen, können gleichfalls miteinander verbunden werden. Abb. 5 zeigt z. B. Röhren 6 aus Quarz, die an den Berührungsstellen miteinander verbunden sind. Durch diese Vorformung der Quarzstücke erhält man einen Körper von einer gleichmäßigen Struktur, der verhältnismäßig große Hohlräume enthält und daher besonders leicht ist.While the quartz pieces used in a structure according to Fig. I to 3 were of a relatively irregular shape, they can also be seen, as shown in Fig. 4 shows make of regular geometric shape. The quartz pieces 5 own roughly pyramidal shape and are connected to each other at their corners, so that gaps z remain of the same order of magnitude as the pieces themselves. Pieces of various other geometrical shapes that include cavities, can also be connected to each other. Fig. 5 shows e.g. B. tubes 6 from Quartz, which are connected to each other at the points of contact. Through this preforming The quartz pieces give a body of a uniform structure that is proportionate contains large cavities and is therefore particularly light.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of making quartz plates and discs as a base for optical mirrors or the like, characterized in that that already melted quartz, suitably preformed pieces more uniform Grain roughly in the order of magnitude of to to 50 mm in diameter, with the formation of Stacked in between spaces and without using an oven through a Heat source directed against them from above at their points of contact with one another be welded. a. Method according to claim r, characterized in that the preformed pieces of quartz have a regular shape, e.g. B. that of hollow cylinders, Pyramids or the like. Obtained.