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Verfahren zum Überziehen von Drähten, Stäben oder Rohren mit Glas
oder anderen in der Hitze plastischen Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Herstellung von Drähten, Stäben oder Rohren, überhaupt von zylindrischen
oder prismatischen langgestreckten Körpern mit Überzügen aus Glas oder anderen in
der Hitze plastischen Stoffen, welches vor bekannten Verfahren des gleichen Zwecks
wesentliche Vorteile voraushat. Bei den bekannten Verfahren wird das Glas in verschiedener
Weise auf den zu über ziehenden Draht o. dgl. aufgeschmolzen. Solche Überzüge platzen
aber, wenn Gegenstand und Überzug sich auf Lufttemperatur abgekühlt haben, an zahlreichen
Stellen unter gleichzeitigem Absplittern des Überzugs in allen Fällen, wo erhebliche
Unterschiede in der Wärmeausdehnung zwischen Gegenstand und Überzug bestehen, wie
das z. B. gerade für die am meisten verwendeten Metalle Eisen, Kupfer und Aluminium
zutrifft. Nach dem vorliegenden Verfahren werden dagegen Überzüge erhalten, welche
den Draht o. dgl. lediglich umhüllen, ohne daran zu haften oder anzuschmelzen, so
daß sie beim Erkalten nicht platzen und absplittern.
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Das Verfahren wird ausgeführt z. B. unter Verwendung eines Glasrohrs
und eines Metalldrahts in der Weise, daß man den Metalldraht im Innern des Glasrohrs
unterbringt, eine beliebige Stelle des Glasrohrs durch Erhitzen erweicht und nun
das Rohr, indem man den Draht gleichzeitig mit dem einen Ende desGlasrohrs mitzieht,
unter solcherBemessung der Geschwindigkeit oder der Temperatur an der erhitzten
Stelle oder sowohl der Geschwindigkeit wie der Temperatur auszieht, daß die durch
das Ausziehen sich bildende dünnere Glaswand oder Glashaut sich an den durch die
erhitzte Rohrstelle gezogenen Draht anlegt, ohne jedoch daran zu haften oder anzuschmelzen.
Bei geeigneter Wahl der Ziehgeschwindigkeit oder der Temperatur an der Ziehstelle
oder beider Umstände ist die durch das Ausziehen entstehende dünnere. Glaswand oder
Glashaut in dem Augenblick, in welchem sie
., (1,:m Drain- o. cigl.
anlegt, bereits -so weit :aygekülllt und andererseits der Draht während des
Durchganges durch die Erhitzungsstelle nicht so heiß geworden, daß Glas und Draht
aneilianderhaften oder miteinander verschmelzen können.
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Je rascher man zieht oder je höher man die Glastemp---ratur beim Ziehen
in den angegebenen Grenzen h,-*lt, desto dünner wird die ausgezogene Glaswand oder
Glashaut. Sie kann unter Veränderung dieser beiden Umstände praktisch fast jede
beliebige Stärke erhalten. Man kann beine Ausziehen des Glasrohres beide Enden desselben
von der Flamme oder erhitzten mittleren Glasrohrstelle hinwegziehen. Im allgemeinen
ist es aber zweckni:il3ig, wie beim Glasspinnen zu verfahren, d. h. die Ausziehstelle
des Glasrohres an ihrem Orte festzuhalten in solcher Lage, daß sie der Flamme daurndausgesetzt
bleibt, und voll diesem Ende oder dieser Stelle her das Glasrohr unter Mitnahme
des im Innern beflidlichen Drahtes auszuziehen.
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Wenn das Verhältnis des Querschnitts des Drahtes o. dg 1. zur Dicke
der entstehenden Glashaut eine gewisse Grenze überschreitet, so entsteht die Gefahr,
daß die Glashaut beim Anlegen an den einzuhüllenden Draht zu schroff abgekühlt und
spröde wird und daher bricht und abreißt. In diesem Falle ist es -zweckmäßig, für
eine Vorwärmung der zur Ziehstelle sich bewegenden Drahtlänge zu sorgen.
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Statt eines Glasrohrs kann man auch einen unmittelbar aus der geschmolzenen
Masse gebildeten, noch plastischen Glasschlauch zum Ziehen verwenden. Die Herstellung
solcher Glasschläuche ist von den mechanischen Verfahren und 1-Iaschinen zum Ziehen
voll Glasrohren her bekannt.
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. Es ist in Verbindung niit dein Danlier-V erfahren zur mechanischen
Herstellung von Glasrohren oder Glasstäben der Vorschlag Beinacht worden, gleichzeitig
mit dem Abziehen eines Glasschlauches vorn Ende des Ziehdornes durch dessen Mittelkanal
nicht Luft durchzublasen, sondern einen Draht durchzuführen, auf welchem der durch
Abziehen voll dein Kern gebildete dickwandige und dem Flüssigkeitspunkt nahe Glasschlauch
(licht hinter dein Kern zusammenfällt, so daß ein massiver Glasstab mit einem eingeschmolzenen
\rerstärkuiigsdraht entstellt. Wenn das Verfahren gemäß der Erfindung mit Hilfe
einer Dannel--@Tascbi=ie j,usg,e"ührt werden soll, so wird durch entsprechend rasches
Ziehen ri.ne außerordentl icheVe rschwä chung derDicke der auf dem Ziehkern abwärts
strömenden und abgezogenen Glasschicht herbeigeführt. und die so entstehende dünne
Glashaut kann (lein Dralit nicht @o viul Wärme mitteilen, daß er die Anschmelztemperatur
erreicht. zumal er mit großer Geschwindigkeit die Stelle hinter dem Ende des drehbaren
Schaftes durcheilt, an welcher der plastische Glasschlauch dünn ausgezogen wird.
Man kann natürlich auch besondere Vorkehrungen treffeil, tun den aus der Ziehpfeife
austretenden Draht bis zum Augenblick der Berührung mit dem dünn ausgezogenen Glasschlauch
gegen die Wärmeeinstrahlung zu schützen.
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Die zu umhüllenden Drähte o. dgl. können aus jedem Werkstoff bestehen,
der die Temperatur aushält, bei welcher das Glasrohr ausgezogen werden kann. Vorzugsweise
kommen Metalle entsprechenden Schmelzpunktes in Frage, man könnte aber auch Stäbe
oder Rohre aus Glas nach dem vorliegenden Verfahren mit Glas überfangen. Es ist
auch möglich, das Verfahren auf solche Werkstoffe allzuwenden, welche die Ziehtemperatur
des verwendeten Glases nicht aushalten. Wenn niinilich das Ziehen sehr rasch erfolgt,
so geht der Stab, Draht o. dgl. so rasch durch die erhitzte Stelle des Glasrohrs,
und die sich ihm alllegende Glashaut ist so dünn und enthält sa wenig Wärme, daß
eine merkliche Veränderung des Werkstoffes, des Drahtes o. dgl. nicht eintritt.
obgleich der gegebene Werkstoff die Ziehtemperatur des Glases nicht dauernd aushalten
würde. Von Vorteil ist es hierbei, den Durchmesser des Glasrohrs im Verhältnis zu
dem des Drahtes oder Stabes größer zti wählen, als sonst erforderlich wäre. Dadurch
bleibt die erhitzte Wandung des Glasrohrs dein durchgezogenen Draht o. dgl. ferner.
und disabgezogene Glashaut hat bis zum Anlegen all deal Draht oder Stab mehr Zeit.
sich abzukühlen. Es ist hierbei und auch im allgemeinen zweckmäßig, wenn auch nicht
unbedingt erforderlich, an dein Draht einen dem zum Ausziehen angewendeten Zug entgegengesetzten
mechanischen Widerstand wirken zu lassen, so daß der Draht während des Ziehens dauernd
gestreckt bleibt und sich möglichst genau und, ohne die Glaswandung in unregelmäßiger
Verteilung zu berühren, in der Achse des Glasrohres hält. Daß die Glashaut sich
dem umschlossenen Körper nur anlegt und nicht auch anschmilzt. hängt, wie gesagt,
von der beim Ausziehen eintretenden Erhitzung des durchgezogenen Körpers und der
Temperatur der ausgezogenen Glashaut im Augenblick des Anlegens ab.
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Glas und Metall verschmelzen bekanntlich erst bei einer Temperatur
voll im Mittel ungefähr 68o° C miteinander, wobei diese Temperatur nach der Art
des Glases etwas höher oder niedriger ist. Es muß also bei der Benessung der Ziehgeschwindigkeit
und Ziehtemperatur auf die Natur des zu umhüllenden Kßrpers und des einhüllenden
Glases Rücksicht
genommen werden. Da es nicht ausgeschlossen ist,
daß diese Größen schwanken, namentlich die Temperatur unter Umständen etwas zu hoch
wird, so wird man unter Umständen Vorkehrungen treffen, um das Anschmelzen des Überzugs
auf den Draht o. dgl. durch weitere Mittel zu verhindern. Hierzu stehen sehr verschiedenartige
Mittel zur Verfügung; die an sich aus der allgemeinen Glastechnik bekannt sind..
Man kann, um das Anhaften zu verhindern, während des Ausziehens Luft oder ein anderes
Gas in ganz schwachem Strom zwischen Glas und einzuhüllendem Gegenstand durchblasen,
man kann diesen Gegenstand vor dem Durchziehen mit einem bei der Ziehtemperatur
verdampfenden festen oder flüssigen Stöff überziehen.
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Das Verfahren läßt eine sehr große Zahl von Anwendungen auf verschiedenen
Gebieten voraussehen, indem alle dem Glas eigentümlichen Eigenschaften bei der Umhüllung
aus Glas einzeln oder in Kombination miteinander ausgenutzt werden können, also
z. B. Beständigkeit gegen chemischen Angriff, sei es durch Säuren, -Wasser oder
Luft, schlechtes Leitungsvermögen für Wärme und Elektrizität, Durchsichtigkeit für
Licht- und Wärmestrahlen, Härte. Die Widerstandsfähigkeit der Umhüllung gegen chemische
Angriffe ist von Bedeutung besonders beim Umhüllen oder Überziehen von Metalldrähten
u. dgl., ebenso das schlechte Leitungsvermögen für Wärme und Elektrizität. Die Durchsichtigkeit
für Licht- und Wärmestrahlen in Verbindung mit der chemischen Beständigkeit bzw.
dem schlechten Leitungsvermögen kann ausgenutzt werden beim Unihüllen oder Überziehen
von strahlenden Drähten, Stäben o. dgl., vorzugsweise unter Verwendung von hochschmelzenden
oder schreckfesten Gläsern.
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Eine besonders wichtige Verwendung des Verfahrens ist das Umhüllen
von elektrischen Leitern, wobei das Glas .als Austauschwerkstoff für .eingeführte
oderteurere Isolierstoffe eintritt, denen es namentlich durch seine weit größere
Hitzebeständigkeit Überlegen ist. Bei gewissen elektrischen Einrichtungen erhitzen
sich die Leiter so stark, daß die organischen Isoliermittel die Temperatur kauen
noch aushalten. Umspinnungen mit Glaswolle geben an zutretende Feuchtigkeit leicht
Alkali ab. Um ihr Isoliervermögen zu sichern, müssen sie wasserdicht mit Harz, Gummi
o. dgl. überzogen werden.
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Eine gewisse Einschränkung der Verwendungsmöglichkeit bei elektrischen
Leitern entsteht durch- den Umstand, dä,ß das Glas wenig biegsam ist, also bei Biegung
des umhüllten Leiters mit verhältnismäßig geringem Radius brechen würde. Trotzdem
können damit Leitungen mit scharfen Biegungen hergestellt «-erden, indem man zwischen-
die geraden Längen Krümmer aus biegsam isoliertem Draht einschaltet oder den mit
Glas isolierten Draht vor der Biegung bis zur Erweichung des Glases erhitzt und
dann nach Bedarf biegt. Spulen aus Drähten, welche nach vorliegendem Verfahren isoliert
sind, können hergestellt werden, indem man die Drähte unmittelbar nach der Einschließung
in Glas und, während letzteres noch biegsam ist, auf geeignete Kerne aufwickelt.
Maschinen, welche das Aufwickeln von Glasrohren zu gläsernen Schraubgewinden ermöglichen,
sind von der Glasveredlungsindustrie im Zusammenhang finit der Herstellung von gläsernen
Armringen entwickelt worden. Man könnte aber natürlich auch hier gerade oder wenig
gekrümmte Längen nachträglich wieder erhitzen und auf geeignete Kerne aufwickeln.
Bei der Wiedererhitzung darf die Anschmelztemperatur natürlich nicht erreicht werden.
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Das vorliegende Verfahren bietet gegenüber den bekannten Verfahren
zum Einhüllen oder Überziehen von Glas wesentliche Vorteile. Es ist viel einfacher
und leistungsfähiger, als es etwa das Emaillieren wäre. Es bietet gegenüber den
Überzügen, welche man durch Aufschmelzen des Glases oder glasbildenden Gemisches
erzielen kann, den Vorzug, daß die Verschiedenheit der Wärmeausdehnung zwischen
Glas und dem umhüllenden Körper, z. B. dein Metalldraht oder -stab, nicht stört,
während ein, aufgeschmolzener Überzug springen oder abplatzen würde. Man ist in
der Wahl der Glasart viel freier als beim Emaillieren, wo nur leicht schmelzbare
Gläser oder Gemische verwendbar sind.
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Der Gedanke liegt nahe, Drähte u. dgl., insbesondere elektrische Leiter,
dadurch mit Glas zu umhüllen, daß iiian sie in fertige Glasrohre einschiebt. Demgegenüber
hat das vorliegende Verfahren den Vorzug, daß man der Glasumhüllung viel geringere
Wandstärke geben kann, als- sie ein zunächst für sich hergestelltes und dann überzuschiebendes
Glasrohr haben dürfte, wenn es dabei -nicht zerbrechen soll. Ferner liegen die nach
der Erfindung hergestellten Umhüllungen den Drähten o. dgl. viel dichter .an, als
es beim Überschieben eines Glasrohres erreichbar wäre. Sie bieten daher dein eingeschlossenen
Draht o. dgl.. einen besseren Schutz. Bekannt ist auch ein Verfahren zur Herstellung
von hohlen Fäden aus Glas oder anderen im geschmolzenen Zustand zähflüssigen Stoffen
mit einer mit dem Glas verschmolzenen Metallseele in der Art, daß man ein Metall,
welches niedriger schmilzt als das zu Fäden zu verarbeitende Glasrohr, in dessen
Inneres einbringt und das Glasrohr so erhitzt, daß das schmelzende Metall den Querschnitt
des
Rohre: auf einer gegebenen Länge vollkom-:iien ausfüllt und
das Glas so erweicht wird, daß man es zusammen mit der Füllung aus geschmolzeneni
Metall ausziehen kann, wodurch inan die gewünschten hohlen Fäden mit Metallseele
erhält. Von diesem bekannten Verfahren unterscheidet sich das vorliegende dadurch,
daß die Erhitzung des Glasrohrs vor dein Ausziehen nicht bis zum Schmelzen des eingebrachten
Drahtes o. dgl. getrieben- wird, wobei Glas und Metall sich miteinander verschmelzen
würden, was bei der vorliegenden Erfindung im Interesse der Haltbarkeit der Überzüge
unbedingt vermieden wird.
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Der Unterschied, daß die Erhitzung nicht bis zum Schmelzen des Drahtes
getrieben wird, ist von größter Bedeutung, weil dadurch das Verschmelzen von Glas
mit Metall verhindert wird und weil man infolgedessen ganz außerordentlich große
Drahtlängen, Längen von Tausenden von Metern, ohne Unterbrechung mit Glas umhüllen
kann, indem man den Draht dauernd und in gleichem Schritt mit dem Ausziehen des
Glasrohres mitzieht. Auch wenn man dabei ein Glasrohr begrenzter Länge, etwa der
beim Versand von Glasrohren üblichen Länge, verwendet, reicht das darin enthaltene
Glas, besonders wenn die Wandstärke erheblich ist, für außerordentliche Drahtlängen
aus, weil das Glasrohr ja zu einer dünnen, hautartigen Wandung ausgezogen wird.
Es ist sogar möglich, das Verfahren praktisch endlos auszuführen, wenn inan nicht
fertige, an einer Stelle wieder erweichte Glasrohre auszieht, sondern, wie schon
oben angegeben, den Draht durch den und finit dein von einer Glasrohrziehinaschine,
z. B. von einer Danner-Maschine, endlos gebildeten Glasschlauch zieht. Bei dem bekannten
Verfahren ist eine laufende Arbeit nicht möglich; denn sowie das :Metall an der
Ziehstelle im Innern des Glasrohres schmilzt, würde es von dem übrigen noch festen
Teil abreißen und kann diesen nicht nachziehen. Das bekannte Verfahren kann daher
nur mit ziemlich kurzen Glasrohr--und Metallängen ausgeführt werden, indem der ganze
zu verarbeitende und einen Metalldraht enthaltende Abschnitt der Rohrlänge gleichzeitig
erhitzt und ausgezogen wird.
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Im allgemeinen wird man sich die Ausführung des vorliegenden Verfahrens
dadurch erleichtern, daß man im Gegensatz zu . dem bekannten Verfahren ein Metall
wählt, das einen höheren Schmelzpunkt hat als das verwendete Glas. Wenn man aber
das Glasrohr beim Ausziehen nur auf einer sehr kurzen Strecke, auf dieser aber sehr
intensiv erhitzt, kann, wie schon oben bemerkt, das Ausziehen des Glasrohrs so rasch
ausgeführt und der Draht iait solcher Geschwindigkeit durch (lie erhitzte Glasstelle
hindurchgeführt werden. daß auch ein Metall von gleichem oder niedrigerem Schmelzpunkt
als das Glas verwendet werden kann, ohne daß es schmilzt und ohne daß Metall und
Glas aneinanderhaften oder miteinander verschmelzen.
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Bei dem vorliegenden Verfahren geht der Draht mit unveränderter Gestalt
durch den Ziehvorhang hindurch, so daß man wirklich einen Draht finit Umhüllung
aus Glas o. dg1. erhält, deren Querschnitt durch den Querschnitt des Drahtes bestimmt
wird. Bei dem bekannten Verfahren geht dagegen vor deni Ziehen die Gestalt des verwendeten
Metalldrahtes verloren, indem dieser schmilzt. Die Gestalt des fertigen Werkstücks
und namentlich der Querschnitt wird bestimmt durch das Verhältnis der Oberflächenspannung
des geschmolzenen Metalls zu der Ziihigkeit des e rweichten Glases bei der Arbeitst.eniperatur.
im wesentlichen also durch die Zähigkeit des Glases bei der Arbeitstemperatur. Infolgedessen
kann man nichts anderes erhalten als dünne Fäden. Es ist sogar bei dem bekannten
Verfahren gerade auf Fäden äußerster Feinheit abgesehen.