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Verfahren zum Herstellen von Rohrformstücken aus geschmolzenem Quarz
Die Möglichkeit, Ouarzrohre der verschiedensten Abmessungen oder Ouarzgefäße verschiedenen
Inhalts mit beliebig vielen Öffnungen und Flanschen herzustellen, bietet heute kaum
noch Schwierigkeiten. Zur Herstellung rohrförmiger Hohlkörper aus Quarz geht man
in der Weise vor, daß man Quarzsand um einen elektrischen Widerstand zum Schmelzen
bringt und danach den Schmelzling aufbläst. Auf die gleiche Weis;. stellt man einseitig
geschlossene, röhrförmige Quarzhohlkörper mittels eines U-förmig gebogenen elektrischen
Widerstandes her, wobei gegebenenfalls ein entsprechend g,-staltetes Gefäß verwendet
wird, in dessen Boden eine siebartige Platte angeordnet ist, um den überflüssigen
Sand vor dem Ausblasen zu entfernen. Es fehlte jedoch ein einwandfreies Verfahren,
um Rohrformstücke mit beliebig angesetzten Stutzen herzustellen. besonders wenn
diese Formstücke größere lichte Weite haben.
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Es sind zur Lösung dieser Aufgabe zur Zeit folgende Verfahren bekannt,
denen jedoch nicht unerhebliche Mängel anhaften. Man stellt z. B. entweder nach
dem Lichtbogen- oder Widerstandsheizv erfahren einen Ouarzformling von bestimmter
Stärke her und bringt diesen dann so in die eigentliche eiserne Form ein, daß er
vom einen Ende des Hauptrohres bis zur Abzweigstelle des anzusetzenden Rohres reicht,
dort umbiegt und dann durch das Ansatzrohr hindurch bis zum Ende desselben verläuft.
Jetzt schließt man zunächst durch Abklemmen eines der bis dahin noch offenen Enden
des glühenden Quarzformlings, bringt durch das andere offene Ende das druckerzeugende
Mittel ein oder schließt die Preßluftleitung an und klemmt nun auch das zweite Ende
des Formlings mit einer Schere ab. Der Druck bewirkt nunmehr, daß der im glühenden
Zustande dehnbare Formling sich der umgebenden Eisenform -anpaßt. Dabei muß der
Quarzformling sich zwangsläufig auch in den bisher frei gebliebenen Teil des Hauptrohres
hinein ausdehnen, bis er sich an dessen Wandungen anlegt. Dadurch erreicht man zwar
ein Abzweigstück der gewünschten Form, aber seine Wandstärke ist äußerst ungleichmäßig
in
dein Sinne, daß sie i111 Hauptrohr nach dein Ende hin, nach dem das Ausdehnen
erfolgte, immer geringer wird. Diese Unterschiede in der Wandstärke sind so groll,
daß z. B. am einen Ende des Hauptrohres eine `Wandstärke von etwa 3o mm gemessen
wird, während sie ain anderen Ende nur bis 7 nnn beträgt. Die Folge dieser UngleiclnnäPiglaiten
ist die, daß so hergestellte Rohre bei Temperaturbeanspruchung infolge der großen-
inneren Spannungsunterschiede des Rohres leicht und bald zti Bruch gehen.
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Ein weiteres Verfahren besteht darin. daß nian zunächst in einem besonderen
Arbeitsgang die Abzweigstutzen herstellt. In einem zweiten Arbeitsgang wird dann
(las eigentliche Hauptrohr erschmolzen und geformt. Dabei läßt man den fertigen
Stutzen unter dem entsprechenden Ansatnvinkel so weit in die Schmelzforen für das
Hauptrohr hineinragen, daß beide miteinander verschmelzen.
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ach Beendigung des Schmelzvorganges und Entfernen des nicht angeschniolzenen
Sandes wird dann das Hauptrohr mit den Baranhängenden Abzweigen in dem als ßlasforin
ausgebildeten Schmelzbehälter in bekannter Weise verformt, und man erhält so das
verlangte Rohrformstiick.
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Dieses '-erfahren hat den Nachteil, Bali es mehrere Arbeitsgänge und
mehrere Formen verlangt. Weiter ist ein äußerst vorsichti-es Arbeiten notwendig,
uni ein sicheres `'erschmelzen beider Rohre zu erreichen, was besonders dann sehr
schwierig und unsicher wird, wenn es sich nicht uin rechtwinklig. sondern uni schräg
angesetzte Rohre handelt.
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Es gibt darin noch ein drittes Verfahren. bei dem inan die fertig
vorliegenden Rohrteile nachträglich miteinander verschwei13t. Dieses Verfahren bedingt
aber stets die Gefahr von großen und unkantrol.lierbaren Spannungen ein der Schweißstelle
und kann leicht bei Temperaturbeanspruchungen zu Bruch führen. Vor allein aber ist
es bei größerem Durchmesser der Stutzen nicht anwendbar.
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I?s wurde nun ein Verfahren gefunden, welches.alle die genannten Nachteile
vermeidet. Zu diesem Zwecke benutzt man, wie bekannt, eine Eisenform, welche die
Abmessungen des herzustellenden Quarzrolirforinstückes hat. Als elektrischen Widerstandsheizkörper
verwendet man in dem durchgehenden geraden Hauptrohr, wenn ein solches vorhanden
ist, einen einfachen Kohlestab, sonst für jeden Stutzen eine besondere U-förmige
Kohle. Die hohlen sind von dünnen ()uarzrohren etwas gröberen Durchnicsser s .umgeben,
die zuvor der Foren des gewünschten Stückes entsprechend miteinander verschmolzen
sind und gewissermaßen das in heißem "Zustande dehnbare Kernrohr der 1#orin bilden.
Der Zwischenraum zwischz@n dein Kernrohr und der Eisenform wird finit Quarzsand
gefüllt. Sobald nach Finschalte?i des Stromes der Quarzformling dic: erf,)rdeilicheWandstärke
erreicht hat, wird nach hutfernen der zugleich als Verschluß und Stromzuführung
dienenden Kohleblöcke der nicht verschmolzene Quarzsand entfernt. Mle Offnurigen
der Form, bis auf eine, werden verschlossen. Letztere wird nach Einbringen des druckerzeugenden
'Mittels ebenfalls geschlossen. Danach erfolgt durch den ini Innern des Ouarzforinlings
sich bildenden Druck die endgültige Formgebung.' Zweckmäßig wird die Form um eine
waagerechte Achse drehbar angeordnet und an der Unterseite der Ansatzstücke an allen
Stellen. an denen Sand sich ablagern könnte, mit verschließbaren Schlitzen von etwa
2 bis 4111111 versehen, damit der nicht verschmolzene Sand überall restlos ablaufen
kann und das fertige Stück an allen Stellen genau die Umrisse der Eisenform erhält.
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Die so hergestellten Stücke werden dann durch Offnen der Eisenform
aus dieser herausgenommen und nach dein Erkalten auf die gewünschten Längenabmessungen
abgeschnitten. Eine an der Ansatzstelle des abzweigenden Rohres sich zuweilen bildende,
aber stets nur einen Teil des Rohrdurchganges bedeckende dünne Quarzhaut wird leicht
und ohne Nachteil für das fertige Stück mit dein Sandstrahlgebläse entfernt. Die
so in einem Gang in beliebigen Abmessungen lierstellbaren Rohrformstücke finit einem
oder mehreren rechtwinkligen oder schrägen Ansatzstutzen sind an den Ansatzstellen
spannungsfrei und an allen Stellen von großer Gleichmäßigkeit der Wandstärke.
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In anliegender Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der
Vorrichtung zur Herstellung eines Formstückes mit schräg stehendem Abzweigstutzen
nach obigem Verfahren dargestellt, und zwar ist in Fig. i ein Längsschnitt durch
die anze Vorrichtung. in Fig. 2 eine Draufsicht:' auf den Abschlulldeckel des Abzweigstutzens
wiedergegeben.
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Die Vorrichtung besteht aus der eisernen Foren i, die der gewünschten
äußeren Form des herzustellenden Stückes entspricht. Diese ist zweiteilig und mit
Scharnieren 2 aufklappbar. Der Verschluß ein geschlossenen Zustande ist durch Schellen
3 angedeutet. Die Form ist an den Enden durch Kohleplatten -l. 5 und 6 abgeschlossen,
an die die Stromzufiilirungen 7 * mittels geeigneter Schellen S angeschlossen sind.
Die Kohleplatten sind durch geeignete Zwischenlagen 9, z. B. Asbestplatten, gegen
die eiserne Form elektrisch isoliert. In die Form wird das Kernforinstück oder Kernrohr
io aus dünnwandigem
Quarzrohr eingesetzt und der Zwischenraum zwischen
Form und Kernrohr, mit dem zu schmelzenden Quarzsand ausgefüllt: Das durchgehende
Rohr des Formstückes wird durch eine ebenfalls durchgehende Kohleelektrode z z geheizt,
die mit den Kohleplatten 4. und 5 in leitender Verbindung steht. Der Stutzen 12
wird durch eine U-förmige Elektrode 13 geheizt, deren Länge so bemessen wird, daß
an der Verbindungsstelle der beiden Teile des Kernformstückes ein einwandfreies
Anschmelzen des Quarzsandes gewährleistet ist. Um dieser (-Elektrode durch die Kohleplatte
6 den Strom zuführen zu können, ist diese in zwei voneinander z. B. durch eine Asbestzwischenlage
1d. isolierte Hälften 6, und 6b geteilt, Damit die beiden Hälften der die
Stromzuführung tragenden Schelle 8 den Strom nicht kurzschließen, sind die @@erbindenden
Schrauben ebenfalls durch entsprechende Unterlagenmund Füllstücke von der Schelle
zu isolieren. Uin an der Stelle 15
das Liegenbleiben ungeschmolzenen Sandes
zu verhüten, ist an dieser Stelle ein Schlitz 16 vorgesehen, der durch ein Paßstück
17,
das beliebig an der Form befestigt wenden kann, geschlossen werden kann.
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Die Herstellung -von Ouarzformstiicketi in der beschriebenen Vorrichtung
vollzieht sich dann etwa folgendermaßen: Die eiserne Form i wird zunächst um die
in der Längsrichtung angeordneten Scharniere z in zwei Teile auseinandergeklappt.
Man setzt dann das aus zwei zusammengeschmolzenen dünnwandigen Quarzrohren bestehende
Kernformstück io in die Form ein, klappt diese wieder zusammen und verschließt sie.
Das untere Ende des Hauptrohres wird dann durch den zugleich als Stromzuführung
dienenden Kohleblock 4 verschlossen, und das Kernformstück wird so eingerichtet,
daß das durchgehende Rohr genau auf die Mitte von .4 zu stehen kommt. Der Raum ringsherum
wird mit Quarzsand gefüllt. Das obere Ende der Form verschließt man nun mit dem
Kohleblock 5, der gleichfalls als Stromzuführung dient und den Kohlestab r r trägt,
der als Widerstandsheizung verwendet wird. Die Länge des Kohlestabes z z ist dabei
so zu bemessen, daß er zur Herstellung eines guten Kontaktes mit seinem unteren
Ende in eine kleine Vertiefung von 4 eingreift, wenn 5 eben fest auf dem oberen
Ende der Form aufliegt. In gleicher Weise wird das noch freie Ende des Ansatzrohres
mit Quarzsand gefüllt und mit dein als Stromzuführung dienenden Kohleblock 6 verschlossen.
Anschließend an diese Vorbereitungen schaltet man den Heizstrom ein, dessen Stärke
und Dauer sich nach der Stärke des erforderlichen Formlings richten.
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Nach dein Abschalten des Stromes wird zunächst die Platte 5 mit dem
Kohlestab r r und Platte 6 mit der U-förmigen Kohle 13 entfernt. Der glühende Formling
wird danach mittels einer oder mehrerer Zangen in seiner Lage festgeklemmt, dann
entfernt man .4, so .daß jetzt der nicht angeschmolzene Sand aus beiden Rohren nach
unten heräusfallen kann. Durch Öffnen des mit einem Bügel 17 o. dgl. verschließbaren
Schlitzes 16 wird der an dieser Stelle befindliche Sand ebenfalls entfernt. Damit
ist eine einwandfreie Formgebung für das herzustellende Stück gesichert. Man klemmt
nun mit einer Schere den Formling ani unteren Ende des Hauptrohres und am freien
Ende des Ansatzrohres ab, bringt durch das obere Ende des Hauptrohres das druckerzeugende
Mittel ein oder legt die Preßluftleitung an und schließt nun dieses Ende ebenfalls,
bis der Quarzformling infolge des entstehenden Druckes sich so ausgedehnt hat, daß
er die eiserne Form ganz ausfüllt. Danach öffnet man rasch die Eisenform und nimmt
das jetzt fertiggeformte Quarzrohrformstück heraus, welches nach dem Erkalten auf
die gewünschten Längenabmessungen abgeschnitten wird.