JPH02283628A

JPH02283628A - 石英ガラス管のフランジの取り付け加工方法

Info

Publication number: JPH02283628A
Application number: JP10635989A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sato; 和男佐藤; Mitsuhiko Hayasaka; 早坂　光彦
Original assignee: NIPPON SEKIEI GLASS KK
Current assignee: NIPPON SEKIEI GLASS KK
Priority date: 1989-04-26
Filing date: 1989-04-26
Publication date: 1990-11-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は石英ガラス管にフランジを取付ける方法に関す
る。特に、高精度が要求されるフランジ付き石英ガラス
管を破損させることなく、歩留まりよく製作する方法に
関するものである。

［従来の技術］従来の石英ガラス管にフランジを取り付ける方法として
は以下のようなものが挙げられる。

（１）第３図に示すように、石英ガラス管と石英ガラス
管の内径と等しい中空部を有する中空板とを中空部分が
合致するように対向させて両者を接触させる。そして、
中空板と石英ガラス管の接触部を酸水素炎で高温加熱し
て溶着し、電炉でアニーリングを行ってフランジを取り
付ける。

（２）第４図に示すように石英ガラス管の外径より若干
大きな中空部を有する中空円板を石英ガラス管に嵌挿し
、中空内縁と石英ガラス管端面の接触部を酸水素炎で高
温加熱し両者を溶着する。そして、電炉でアニーリング
を行ってフランジの取リ付けを完了する。

［発明が解決しようとする課題］フランジは、かなりの厚味があり、石英ガラス管の肉厚
とフランジの厚味に差があると、フランジ取り付け時に
石英ガラス管とフランジを直接酸水素炎で高温に加熱し
ているため、石英ガラスが耐熱性が高く、高温より急冷
しても破損しづらいと言われているものであっても、溶
着、急冷時において肉厚の違いにより、単位長さあたり
の温度差が大きくなり、熱的不均衡を生じるため、ガラ
ス内部に発生する熱応力によって破損してしまうものが
多く１歩留まりは６０〜７０％程度であった。熱応力に
基づく破壊はフランジ部のみならず石英ガラス管をも破
壊してしまい多大な損害を与えていた。というのも、石
英ガラスの熱伝導率は３．３×１Ｏ−３ｃａｌ／ａｌ−
３ｅｃ・℃と非常に小さいため、いかに線膨張率が小さ
い（５，５Ｘ１０−’／’Ｃ）とはいえ、急冷時には、
かなり大きな温度勾配が石英ガラス内に形成されてしま
うからである。

本願発明は、熱応力の発生を極力小さくし、歩留まり良
くフランジを石英ガラス管に取付けることを目的とする
ものである。

また、石英ガラス管とフランジとの直角度の精度を高め
るための適切な方法が無かった。金属加工において常用
されている金型成型法が、石英ガラスにおいては、粘性
が低いこと、及び成型時に高温にする必要があったので
実用的ではなかった。

したがって、前記の溶着法において、石英ガラス管とフ
ランジとの直角度の精度は、溶着者の熟練度に頼らなけ
ればならず、生産性が低かった１石英ガラス管とフラン
ジとの直角度の精度を高めると共に生産性を向上させる
ことも本願発明の目的である。

［課題を解決するための手段］第１の解決手段は、フランジとなる中空板の中空部に、
石英ガラス管端面と同一の形状で同じ肉厚の突起部を僅
かに突出させておき、突起部と石英ガラス管との両者の
中心が合致するように対向させて固定し、直角度を正確
に定めた後１両者を高温火炎で加熱し、両端面を溶融し
て溶着することによって石英ガラス管にフランジを取付
けるようにしたものである。

第２の解決手段は、石英ガラス管の外周部に、石英ガラ
ス粉を高温火炎によって加熱しながら吹き付けて溶融石
英ガラスを所望の形状より大きく積層した後、所望の形
状に成型加工する石英ガラス管のフランジ取り付け加工
方法である。

［作用］第１の解決手段においては、石英ガラス管の肉厚と同じ
肉厚の突起部を有するフランジ用中空板を用いているの
で、加熱される部分が同じ厚味を有する部分であるので
、−様な加熱ができ、熱歪を最小限に押さえることがで
きる。

また、肉厚の大きいフランジ部を加熱しないのでフラン
ジ部に熱歪が発生することが無くなった。

したがって１石英ガラス管にフランジを取付ける際のフ
ランジ及び石英ガラス管の破損の発生をほぼ皆無にする
ことが可能となった。

さらに、フランジ用の中空板は、フランジに対し、正確
に直角に突出する突起を設けてあり、石英ガラス管と中
空板の中心が合致するように固定してから高温火炎で両
端面を溶融するようにしたので、熟練者によらずとも高
精度の直角度でフランジを石英ガラス管に取付けること
が可能となった。

第２の解決手段においては、石英ガラス管の内外周に石
英ガラス粉を溶融しながら積層させてゆくので、破損の
原因となる局部的な熱歪がほとんど生ずることが無くな
った。

したがって、石英ガラス管にフランジを取付ける際のフ
ランジ及び石英ガラス管の破損の発生をほぼ皆無にする
ことが可能となった。

さらに、積層した溶融石英ガラスを研削等によって、フ
ランジを正確に石英ガラス管に対して直角に加工できる
ので、熟練者によらずとも高精度の直角度でフランジを
石英ガラス管に設けることが可能となった。

［実施例］第１図は、第１の解決手段の一実施例を示したものであ
る。

１は１石英ガラス製の中空円板であり、この中空部には
フランジを取付ける石英ガラス管の外径と肉厚が等しい
突起部２が５〜１００ミリ程度突出させである。この突
起部２を有する中空円板１は、石英ガラスブロックから
機械加工することによって容易に高精度のものを得るこ
とが可能であるので、フランジとなる中空円板に対し、
突起は正確に直角に突出している。

この突起部２を有する中空円板１を旋盤の右爪３に回転
可能に固定する。また１石英ガラス管４も同様に旋盤左
爪５に回転可能に固定する。このとき両者の中心が合致
するように正確に対向配置する。

次に両者を３０〜４０ｐｐｍの回転数で回転させながら
バーナー６から激水素炎を出し、突起部２、および石英
ガラス管４の端面を加熱すると端面の外縁部の鋭角部分
が焼き丸められる。さらに加熱を続け、端面が軟化しは
じめたところで旋盤右爪３を左側に徐々に寄せ、中空円
板１を石英ガラス管４に近づけ、突起部２を石英ガラス
管４の端面に押しつける。すると軟化した端面は、押し
つけ力で外方に盛り上がるが、そのまま加熱を続行し、
カーボン製の平コテ（平面度を有するカーボン製治具）
で外周を均し他の部分と同じ外径とする。

この方法によってフランジ径４０〜５００ミリ、石英ガ
ラス管内径１５〜３７０ミリ、フランジ厚４〜３０ミリ
、石英ガラス管肉厚１．５〜７ミリ。

突起部長さ５〜１００ミリについて石英ガラス管にフラ
ンジ取り付けを実施したが、熱歪による破損は、皆無で
あった。

この方法は、石英ガラス管の外形が円形に限らず、楕円
形、角形等の異型の石英ガラス管にも適用可能である。

この場合、管を回転させずにバーナを管の周りに回転さ
せて高温火炎を管外周面に適用することもできる。

第２図は、第２の解決手段の一実施例を示したものであ
る。

石英ガラス管４を前記の実施例と同様に回転可能に固定
する。このとき、石英ガラス管が偏心しないように注意
する。バーナ６をフランジを設ける位置にセットする。

バーナ６と石英ガラス管４との間隔は、１５０■にする
０石英ガラス管４を回転させ、空気を助燃剤として水素
火炎で約２０分間予熱をおこなう６次に、酸素を助燃剤
に切り替え、さらに高温火炎としてから１粒度６０〜２
００メツシユの石英ガラス粉を酸水素炎とともに石英ガ
ラス管外周に吹き付ける。溶融した石英ガラス粉７は、
石英ガラス管外周部にリング状に徐々に積層してゆく。

石英ガラス粉を均一に積層させるためには、石英ガラス
管の回転速度、石英ガラス粉の吹き付け量、バーナの火
力を適宜調節しておこなう。

外径が２０２−の石英ガラス管の場合１回転数は３分４
５秒／回転、石英ガラス粉の供給量は、１０〜１１　ｇ
　／　ｍ　ｉ　ｎ、火炎の強さは、水素及び酸素のバー
ナへの供給量が各々１８　ｒｄ　／　Ｈｒ　、　５　。

５　ｒｒｒ　／　Ｈｒ　、とするのが最適であった。

また、外径が１４２鵬の石英ガラス管の場合、回転数は
３分１５秒／回転、石英ガラス粉の供給量は、１０〜ｌ
１ｇ／ｍｉｎ、火炎の強さは、水素及び酸素のバーナへ
の供給量が各々１８ｒｎ”／Ｈｒ　、　５　、５　％　
／　Ｈｒ　、とするのが最適であった。

積層さ九た溶融石英ガラス粉の形状が所望の形状よりも
大きくなるまで積層を続ける。積層形状が所望の形状よ
り大きくなったところで、石英ガラス粉の吹き付けを中
止し、酸水素炎でさらに約５分間加熱する。その後、ア
ニーリングを行い、熱歪を除去する。

溶融積層したフランジ８となる部分をダイヤモンド切削
具で研削して所望のフランジ８の形状に仕上げる。

この方法によって石英ガラス管にフランジ取り付けを実
施したが、熱歪による破損は、皆無であった。

石英ガラス粉に代えて径５〜１１０ｌｌ１の無空の石英
ガラス棒を用い、同様に准水素炎で溶融して、石英ガラ
ス管外周に溶融石英ガラスを積層することもできる。

これらの方法は、石英ガラス管の外形が円形に限らず、
楕円形、角形等の異型の石英ガラス管にも適用可能であ
る。

［効果］以上、述べてきたように、第１の解決手段によれば、加
熱をする部分が同じ肉厚の部分であるので、熱歪による
破損をほとんど回避でき、フランジ取り付けを簡単にお
こなうことができるようになり１歩留まりの向上に寄与
するところが非常に大きい、また、フランジ用中空円板
に直角に突出した突起を予め設け、これを石英ガラス管
に対向して配置した後、両者を溶融するので、非熟練者
であっても、フランジを石英ガラス管に対し高精度の直
角度で取付けることが可能となった。

また、第２の解決手段によれば、局部的に加熱すること
なく、石英ガラス粉を溶融して徐々に石英ガラス管外周
面に盛り上げてゆくため、フランジ部及び、石英ガラス
管の破損を招くことがなくなった。また、石英ガラス粉
を溶融して、所望の形状より大きく盛り上げてから所望
の形状に研削加工してゆくため、完成したフランジは石
英ガラス管に対して正確に直角に形成することができる
ので、フランジを石英ガラス管に対し高精度の直角度で
取付けることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の解決手段の実施例の正面図。第２図は、第２の解決手段の実施例の正面図。第３図および第４図は、従来のフランジ取り付け方法を
説明する図面である。１：中空円板　　　２：突起部、３．５：固定爪　　４：石英ガラス管６：バーナ　　　　７：溶融石英ガラス粉８：フランジ特許出願人　日本石英硝子株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）石英ガラス管と前記石英ガラス管と同形状、同厚
の突起部を有する石英ガラス製の中空板を、両者の中心
を合致させて対向配置し、両者を高温火炎で溶着するこ
とを特徴とする石英ガラス管のフランジの取り付け加工
方法。
（２）石英ガラス管の外周部に、石英ガラス粉を高温火
炎によって加熱しながら吹き付けて溶融石英ガラスを所
望の形状より大きく積層した後、所望の形状に成型加工
する石英ガラス管のフランジ取り付け加工方法。
（３）石英ガラス管の外周部に、石英ガラス棒を高温火
炎によって加熱して溶融し、溶融石英ガラスを所望の形
状より大きく積層した後、所望の形状に成型加工する石
英ガラス管のフランジ取り付け加工方法。