JPH02296740A - ガラス材料から管を製作する方法 - Google Patents

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、石英ガラス又は高い珪酸含量のガラスから鉛
直方向引張り機構によって管を製作する方法であって、
電気的に加熱される炉内の原料を軟化温度まで加熱し、
変形範囲で管を形成し、形成した管を下方へ向かって引
張り出す形式のものに関する。

［従来の技術１ 上記形式の方法は、ＤＥ−ＰＳ第６７１６２６号明細書
から公知である。この公知方法によれば、電気的に加熱
される炉内の石英粒子を軟化温度まで加熱し、さらに環
状ノズルを介して管形状で下方へ引張り出し、形成した
管を所期の長さだけ引張り出して、切断する。この場合
、上記炉は、電気的に加熱される外套によって周方向の
わずかな間隔を置いて取囲まれた溶融容器から形成され
ている。また、変形範囲における上記管の外側及び内側
に沿って、保護ガスが流されている。上記のように石英
ガラスから製作された管は、−様な肉厚を有しており、
かつ気泡がなく透明である。しかし、この管の直径の変
動は避けられない。

石英ガラス製の管の種々異なる使用のために自動的な加
工方法が考えられている。この場合、特に管直径の誤差
を極めて小さくし、小さくした誤差のまま維持しなけれ
ばならない。

［発明が解決しようとする課題１ 本発明の課題は、石英ガラス又は高い珪酸含量のガラス
、つまり５ｉ０２の含量が少なくとも９５重量％のガラ
スから次のような任意の長さの管を製作する方法を提供
することにある。即ち、所定の直径及び所定の肉厚を備
えた管、特に所定の管長さにわたって所定の一定直径及
び−定肉厚を備えた管、言いかえれば直径の変動が最小
限に抑えられている管を製作する方法である。

［課題を解決するＩ；めの手段１ 上記課題は、本発明によればはじめに述べた形式の方法
において、形成した管内部の圧力とこの管を取囲む室又
は加熱室内部の圧力との圧力差を、変形範囲内で一定に
維持し、管内部の圧力と室又は加熱室内部の圧力とを連
続して測定し、かつ一定の圧力差に調節し、室又は加熱
室内部の圧力よりも高い、管内部の圧力を発生させて維
持するために、引張り出す管を閉鎖することによって解
決されている。

［作用及び効果１ 有利には、室又は加熱室に及び／又は管内部にガスを供
給することによって、上記圧力差が一定に維持される。

加熱室又は溶融るつぼのためにモリブデン又はタングス
テンのような高融点の金属が使用される場合には、少な
くとも室又は加熱室に供給されるガスは、特に水素を含
有していると有利である。管内部の圧力が室又は加熱室
内部の圧力よりも高いようにするために、引張り出され
る管端部が固体状の栓又は液体状の栓又は気体状の栓に
よって閉鎖されている。

本発明の方法は、粒子状原料から管を製作する場合にだ
けでなく、原料として中空シリンダ体を使用して管を製
作する場合にも適している。前者の場合には、上記ＤＥ
−ＰＳ第６７１６２６号明細書から公知のように、変形
範囲における管内部にガスを供給する。後者の場合にも
、管内部の圧力を一定の維持するために管内部にガスを
供給するが、有利には、中空シリンダ体の、変形範囲と
は反対側の端部を気密に閉鎖する。上記２つの場合、管
内部に供給されるガスは必ずしも水素を含有していなく
ともよく、例えば窒素又は空気であってもよい。また、
加熱部材がグラファイトから製作されている場合には、
水素を含有したガスが必ずしも加熱室に沿って流されな
くともよい。

特に有利には、製作される管の直径誤差を小さくするた
めに、管内部の圧力と室又は加熱室内部の圧力との圧力
差変動が、最大で±１Ｐａに調節される。

本発明の方法によれば、例えば直径２５＋ｍｍで厚さ３
１１Ｉ１１の石英ガラス管を製作する場合に、長さ２ｍ
にわたる直径変動は一定して±０．０５ｍｍの範囲に維
持される。しかも、変形範囲における圧力差は一定して
１９０±１Ｐａに維持される。本発明による圧力調節が
行われないと、変形範囲における圧力差変動が極めて大
きくなり、それによって、例えば長さ２ｍにわたる直径
変動は０．２ｍｍまでとなってしまう。本発明の方法は
、大きな直径例えば１００ｍｍよりも大きな直径の石英
ガラス管を製作する場合に特に有利である。この直径の
ガラス管では、長さ２ｍにわたる直径変動が最大で０．
３＋ＩＩｍに制限されるしかし、本発明の方法が使用さ
れないと、長さ２１ｍにわたる直径変動は２ｒａｍより
も大きくなってしまう。

［実施例］ 次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図から第３図までに示された、本発明による方法を
実施するための３つの実施例はすべて、以下の理論に基
づいている。即ち、管内部の圧力とこの管を取囲んで保
護ガスを供給される室（第１図及び第２図）又は加熱室
（第３図）内部の圧力との圧力差を、変形範囲において
一定に維持するといった理論である。この場合、管内部
の圧力と室又は加熱室内部の圧力とは、それぞれ連続的
に測定されており、かつ一定圧力に維持されている。さ
らに、室又は加熱室内部の圧力よりも高い、管内部の圧
力を発生させて維持するために、引張り出される管端部
が閉鎖されている。

第１図かられかるように、石英粒子２ａが充填管３を介
して溶融るつぼ４内に供給され、原料として溶融炉ｌ内
で使用される。公知なように、溶融るつぼ４は高融点の
金属、例えばモリブデンから形成されている。この溶融
るつぼ４が、石英粒子２ａの溶融する温度まで電気的な
加熱部材５によって加熱される。電気的な加熱部材５の
外側は、断熱材６によって閉鎖されている。溶融るつぼ
４の下方端部にノズル形状の流出ロアが設けられており
、軟化温度に加熱された石英ガラスが、この流出ロアか
ら流出するこの場合、ノズル形状の流出ロアの形状によ
って、製作される石英ガラス管３３の形状が規定される
。流出ロアが突入する内室８は、下方へ向かって即ち石
英ガラス管３３の引張り方向へ向かって、図示の実施例
では絞り機構から成る走出ゲート９を有している。石英
ガラス管３３は、引張り装置１１によりこの走出ゲート
９を貫通して引張られ、内室８から走出する。引張り装
置１１と走出ゲート９との間に配置された測定装置ｌＯ
によって、引張られる石英ガラス管３３の直径及び肉厚
が検出される。このような測定装置としては、例えば市
販のレーザスキャナーが使用される。例えばプロー成形
されて耐熱性を備えたプラスチ７゛り体が閉鎖栓Ｉ２と
して、引張り出された石英ガラス管３３の内部に配置さ
れる。閉鎖栓１２は保持管１３及び１４ａによって保持
されており、保持管１３及び１４ａは自動的な迅速閉鎖
カップリング１５を介して結合されている。上記閉鎖栓
１２は、引張り出される石英ガラス管３３の内径に相応
するように、圧縮空気接続部２５及び保持管１３．１４
ａによってプロー成形することができる。圧縮空気接続
部２５及び保持管１３，１４ａは、回転テーブル１６上
に載置されており、回転テーブル１６は切断された石英
ガラス管３３を搬送するのに役立っている。このような
搬送までには、次の作業が行われる。即ち、上記引張り
出された石英ガラス管３３が切断カッタ２３によって管
片に切断される。この管片が回転テーブル１６上に降下
されると、迅速閉鎖カップリング１５が回転テーブル１
６上に取付けられたグリッパ２４によって掴まれて、保
持管１４ａと共にテレスコープ式に収縮される。矢印４
４によって示されたように回転テーブルｌ６が約１８０
°回転すると、切断された上記管片は回転テーブル１６
によって引張り装置１１の下方範囲から搬出される。こ
れと同時に、回転テーブル１６上に載置されていた別の
保持管１４ｂが、上記保持管１４ａの代わりに引張り装
置１１の下方範囲へ搬入される。さらに、保持管１４ｂ
は迅速閉鎖カップリング及び上記保持管１３を介して閉
鎖栓１２と結合され、これによって、閉鎖栓１２が再び
固定される。その後、グリッパ２４のアームが再び収縮
される。

最後に、切断された上記石英ガラス管片は回転テーブル
１６から取出される。

引張り出される石英ガラス管３３内部（以下「管内部」
とする）の圧力を測定するために、内圧測定装置１７が
設けられており、この内圧測定装置１７の測定管３７が
、石英ガラス管３３の変形範囲内に突入している。ガス
供給部１８及び供給導管３８を介して供給されるガスに
よって、変形範囲における管内部の圧力が変化させられ
る。さらに、内室８内部の圧力を測定するために、室圧
測定装置１９が設けられている。この室圧測定装置１９
の、内室８内に開口するガス供給導管２０によって、内
室８内部の圧力が変化させられる。上記ガス供給部１８
及びガス供給導管２０は、水素又は水素を含有するガス
の充填されたガス用瓶２０にそれぞれ接続されている。

管内部の圧力Ｐ２と内室８内部の圧力ＰＩとの圧力差が
、引張り出される石英ガラス管３３の所期の直径に応じ
て、調節装置２２により一定値に維持される。しかも有
利には、上記圧力差の変動は最大で±１Ｐａに調節され
る。この場合、石英ガラス管３３の直径は測定装置１０
によって検出される。

第２図に示された、本発明による方法を実施例するだめ
の装置は、主に以下の点において第１図による装置と異
なっている。即ち、第２図による装置が引張り出される
石英ガラス管３３のために、固体状の閉鎖栓１２の代わ
りに気体状の栓を有している点である。第２図かられか
るように、引張られる石英ガラス管３３は走入ゲート２
７を貫通して切断室２６内へ走入する。切断室２６内に
は切断カッタ２３が配置されている。切断室２６は送風
器２９と接続されており、切断室２６内部の圧力Ｐ３は
この送風器２９によって一定に維持される。さらに、圧
力Ｐ３は圧力測定装置３０によって測定される。

圧力測定装置３０が上記調節装置２２と接続されている
ので、送風器２９ひいては切断室２６内部の圧力Ｐ３が
調節装置２２によって調節される。この場合、変形範囲
における管内部の圧力Ｐ２が一定して所定値に維持され
るように、切断室２６内部の上記圧力Ｐ３は調節される
。

即ち、切断室２６内部の圧力Ｐ３は変形範囲における管
内部の圧力Ｐ２よりも約１３０Ｐａだけ低く、かつ、管
の長さが長くなるにつれて約ｌｌ　Ｐａ１ｍずつ低くな
っていく。例えば、切断室２６内の圧力Ｐ３は、管の長
さが２講長くなるにつれて約２２Ｐａずつ低くなる。こ
の切断室２６内で切断つれた石英ガラス管片は、その後
、切断室２６からゲート室３１及びドア２８を介して搬
出される。

第３図に示された、本発明による方法を実施例するだめ
の装置では、原料として中空シリンダ２ｂが使用される
。この中空シリンダ２ｂは、押出し装置３２によって走
入ゲート３５内を貫通させられて、加熱室４５内へ連続
して走入する。その後、加熱室４５内で電気的な加熱部
材５により軟化温度まで加熱されて、石英ガラス管３３
へ変形される。形成された石英ガラス管３３は、走出ゲ
ート９を貫通して引張り装置１１により引張られる。こ
の場合、引張り出される石英ガラス管３３の直径及び肉
厚は、レーザスキャナーのような測定装置１０によって
測定かつ検出される。上記中空シリンダ２ｂの、変形範
囲とは反対側の端部が、栓３６によって気密に閉鎖され
ている。内圧測定装置１７の測定管３７とガス供給部１
８の供給導管３８とは、上記栓３６を貫通して中空シリ
ンダ２ｂの内部へ突入し、変形範囲まで延びている。引
張り出された石英ガラス管３３の端部は、液体４０例え
ば水を充填された容器３９内へ走入する。

この場合、水の代わりにシリコーン油が使用されてもよ
い。液体４０は「液体状の栓」として、引張り出される
石英ガラス管３３の内室を気密に閉鎖しており、それに
よって、管内部の所定圧力がガス供給部１８により調節
かつ維持される。それに対して、加熱室４５の圧力は圧
力測定装置４２によって調節されており、必要によって
は、ガスがガス用瓶２１から加熱室内用ガス供給導管４
３を介して上記加熱室４５に供給される。引張り出され
た石英ガラス管３３はこの石英ガラス管の液体面４１よ
り下方に位置する切断カッタ２３によって石英ガラス管
片に切断される。というのは、切断カッタ２３が液体面
４１より上方に位置していると、ガスが石英ガラス管３
３の内室から漏れてしまい、それによって管内部の圧力
が調節できなくなるからである。第３図による装置の変
形範囲における管内部の圧力と加熱室内部の圧力との圧
力差は、第１図のよる装置と同じ形式で検出かつ調節さ
れる。

石英ガラス管３３のだめの引張り装置１１は、第１図か
ら第３図までによる装置において同じ形式で調節装置２
２と結合されいる。レーザスキャナーのような測定装置
ｌＯによって測定された、石英ガラス管３３の直径及び
肉厚に関する値は、上述した圧力差を一定に維持するた
めに使用されるだけでなく、この石英ガラス管３３の直
径及び肉厚を調節するためにも使用される。この場合、
所期の管直径及び肉厚に応じた、引張り装置１１の引張
り速度が、調節装置２２によって調節される。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明による方法を実施するための装置の３つ
の実施例を示すもので、 第１図は固体状の栓が設けられた第１実施例を示す装置
の概略図、第２図は気体状の栓が設けられた第２実施例
を示す装置の概略図、第３図は液体状の栓が設けられた
第３実施例を示す装置の概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石英ガラス又は高い珪酸含量のガラスから鉛直方向
   引張り機構によって管を製作する方法であって、電気的
   に加熱される炉内の原料を軟化温度まて加熱し、変形範
   囲で管を形成し、形成した管を下方て向かって引張り出
   す形式のものにおいて、形成した管（３３）内部の圧力
   とこの管（３３）を取囲む室（８）又は加熱室（４５）
   内部の圧力との圧力差を、変形範囲内で一定に維持し、
   管（３３）内部の圧力と室（８）又は加熱室（４５）内
   部の圧力とを連続して測定し、かつ一定の圧力差に調節
   し、室（８）又は加熱室（４５）内部の圧力よりも高い
   、管（３３）内部の圧力を発生させて維持するために、
   引張り出す管（３３）を閉鎖することを特徴とする、石
   英ガラス又は高い珪酸含量のガラスから管を製作する方
   法。 ２、室（８）又は加熱室（４５）に及び／又は（３３）
   内部にガスを供給することによって、上記圧力差を一定
   に維持する、請求項１記載の方法。 ３、固体状の栓（１２）又は気体状の栓（２６）又は液
   体状の栓（４０）によって、引張り出す管（３３）の端
   部を閉鎖する、請求項１又は２記載の方法。 ４、原料として中空シリンダ体（２ｂ）を使用する場合
   に、中空シリンダ体（２ｂ）の、変形範囲とは反対側の
   端部を気密に閉鎖する、請求項１から３までのいずれか
   １項記載の方法。 ５、粒子状原料（２ａ）を使用する場合に、変形範囲に
   おける管（３３）の内部にガスを供給する、請求項１か
   ら３までのいずれか１項記載の方法。 ６、少なくとも室（８）又は加熱室（４５）に、水素を
   含有するガスを供給する、請求項５記載の方法。 ７、管（３３）内部の圧力と室（８）又は加熱室（４５
   ）内部の圧力との圧力差の変動を、最大で±１Ｐａに調
   節する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法
   。