WO2005035453A1 - Vorrichtung und verfahren zum herstellen von rohren oder stäben - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum herstellen von rohren oder stäben Download PDF

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WO2005035453A1
WO2005035453A1 PCT/EP2004/010969 EP2004010969W WO2005035453A1 WO 2005035453 A1 WO2005035453 A1 WO 2005035453A1 EP 2004010969 W EP2004010969 W EP 2004010969W WO 2005035453 A1 WO2005035453 A1 WO 2005035453A1
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WO
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nozzle
displacement body
strand
glass
curable liquid
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/010969
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Lange
Frank-Thomas Lentes
Andreas Langsdorf
Christian Kunert
Frank BÜLLESFELD
Original Assignee
Schott Ag
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Filing date
Publication date
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Priority to US10/574,734 priority patent/US20070271963A1/en
Priority to JP2006530066A priority patent/JP4563391B2/ja
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B17/00—Forming molten glass by flowing-out, pushing-out, extruding or drawing downwardly or laterally from forming slits or by overflowing over lips
    • C03B17/04—Forming tubes or rods by drawing from stationary or rotating tools or from forming nozzles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for producing strands in general and pipes or rods in particular by withdrawing a curable liquid, in particular a melt, from a nozzle.
  • Strands of curable liquids are manufactured especially for the production of rods or tubes.
  • high product qualities are important, depending on the application.
  • Important quality requirements concern compliance with the wall thickness and compliance with the outside diameter of the pipe.
  • Another important quality parameter is the constancy of the material properties in the axial and radial direction of the pipe.
  • the surface quality is crucial. It is desirable to have a fire-polished surface with no discernible traces.
  • Glass is a supercooled liquid that is in an amorphous, thermodynamically metastable state. In certain circumstances, almost changes . each glass into the corresponding thermodynamically stable crystalline form. The conversion to the crystalline form is also referred to in the context of glass as devitrification. .
  • the tendency of a glass to crystallize differs greatly from glass to glass and varies with its chemical composition.
  • the tendency to crystallize can be influenced by varying the composition.
  • the other properties of a glass are influenced, which are often determined by the purpose of the glass. It is therefore often not possible to achieve a higher stability against crystallization for a glass with a given physical property profile.
  • the tendency to devitrification can be determined using different methods. Glass samples are usually brought into contact with the relevant shaping material and stored at different temperatures for different lengths of time. It is then checked under which time-temperature conditions crystals formed and their size measured.
  • volume crystallization inside the glass sample usually takes place significantly delayed compared to the crystallization on the sample surfaces.
  • the first crystallization usually takes place at the contact of the
  • the processes known for the production of glass rods can be subdivided into casting processes in which the liquid glass is poured into closed molds or molds which are open at the bottom, and drawing processes in which the glass cools during shaping without contact with a first mold. These processes can be operated batchwise or continuously.
  • the casting process has in common that the glasses are processed at high temperatures and low viscosities. As a result, glasses can also be formed which tend to crystallize and therefore do not allow longer residence times at comparatively low temperatures during the shaping. Such methods are described for example in DD 154 359. Discontinuous processes are usually used for small production quantities, in which closed molds are filled with glass. The molds are then cooled together with the glass until the glass has solidified and can be removed from the mold ... ⁇ The process can also be used continuously by using the mold as an open, generally cooled, Mold is running. The glass is poured into the mold in liquid form, solidifies inside the mold and is drawn off at the bottom as a continuous strand which is separated into rods.
  • the glasses can be cast at a very low viscosity, since the shape of the glass rods is formed by the casting mold during solidification. It is therefore not necessary for the glass to have its own stability during shaping. This low shaping viscosity enables the processing of glasses which tend to crystallize when slowly cooled at higher viscosities.
  • a disadvantage of these processes is the generally very limited production throughput. Since the glass is entered into the mold at a relatively high temperature and can only be removed after it has solidified at a low temperature, large amounts of heat have to be extracted from the glass, which is only possible with relatively slow processes even when the mold is cooled intensively. In addition, the cooling must not take place too quickly, otherwise the rod either breaks inside the mold or due to the high thermal stresses after leaving the mold. Another disadvantage arises from the direct contact of the glass with the mold during cooling. Due to the low molding viscosity, even the smallest structures within the mold become on the rod surface. - shown, the surface structure of the mold so .. • transfers to the bar. In addition, due to the strong cooling, a characteristic wave structure is formed on the surface.
  • a particularly critical area for crystallization is the three-phase boundary at the bottom of the nozzle, where the liquid glass, the nozzle material and the surrounding atmosphere adjoin each other. It happens in this area preferred for crystal formation, since the enthalpy of crystal formation is reduced there.
  • the while dragging in comparison to the viscosity during casting high glass viscosity is necessary so that the high resistance ⁇ against the extensional flow in the "drawing bulb" too -;. ⁇ .., _ ⁇ quicker discharge of the glass prevented under its own weight.
  • the onion is the area of the strand immediately following the last contact with the solid material in the direction of flow, in particular the nozzle or the displacement body, in which a tapering of the strand cross-section in the direction of drawing can form.
  • the drawing process is unstable. In this case, it is not possible to pull sufficiently straight rods, or the onion may even tear off.
  • the central displacement body which is usually inserted flush with the lower edge of the nozzle, increases the flow resistance in the nozzle and thus enables larger drawing ratios, which has a positive effect on the stability of the drawing process. This enables slightly higher temperatures at the lower edge of the nozzle and displacement body.
  • Temperature-viscosity range do not tend to devitrification and crystal formation even over a long period.
  • the selection of the glasses that are suitable for this shaping process is therefore very limited.
  • crystals appear after a while, so that production has to be interrupted in order to get the molding system crystal-free again at a higher temperature. This leads to regular production downtimes and breakdowns.
  • the glass In order to achieve high flatness of the flat glass, the glass is kept at a low viscosity for as long as possible during production, so that deviations from its ideal surface contour due to the -, .- ..
  • the glass melt is usually fed to the nozzle via a feeder channel.
  • a feeder channel In this feeder channel there is a cylindrical opening at the bottom with the ring nozzle, through which glass melt can flow out via a vertical cone.
  • the vertical cone can in particular be adjustable in height and can be designed in a funnel-shaped manner.
  • the cone is hollow and connected with an extension tube to a source for the so-called blowing air.
  • the desired outside diameter / wall thickness ratio is set by the blown air which is introduced into the interior of the liquid glass tube which forms at the ring nozzle.
  • the tube is then drawn down in a temperature-controlled shaft.
  • the tube can then be suspended freely or diverted into the horizontal with the aid of a guide and pulled off further by a drawing machine.
  • the shaping tool for producing the tube essentially consists of a circular nozzle, into which a cylindrical or conical needle is inserted largely concentrically. From the annular gap between the needle and the nozzle edge flows •. per glass melt vertically downwards, so that a hollow glass strand is formed under the needle. This is cooled in a controlled manner and finally continuously drawn off as a tube at some distance from the nozzle by a drawing machine.
  • the outside diameter and wall thickness of the pipes produced in this way can be adjusted by suitably adjusting the glass throughput, the drawing speed and the needle position in the nozzle.
  • the range of achievable outside diameters and wall thicknesses can be significantly increased.
  • the aim of the invention is therefore to provide a method with which curable liquids.
  • -L> especially glasses, which tend to crystal formation in the temperature / viscosity range of the usual free rod or tube drawing, can be produced inexpensively over a long period of time without production interruptions due to crystallization as rods or tubes with fire-bright surfaces.
  • the task results .
  • the invention to provide an apparatus and a method with which a stable production of a strand from a viscous curable liquid with precise geometry and high surface quality is possible.
  • strand denotes bodies which, with a basically any cross section, are produced in a dimension that is large compared to its dimensions in a direction perpendicular to this cross section and can consist of a curable liquid.
  • Material can already be solid, but can also be partially hardened or still liquid.
  • At least one rod can be produced from the strand.
  • the strand can be hollow, so that at least one tube can be produced from the strand.
  • Several pipes or rods can be made as sections of the strand.
  • the terms "tube” or “rod” refer to bodies which have a circular, oval, elliptical or polygonal cross section in a plane perpendicular to their longitudinal axis. ... - "- ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • crystal formation in the viscous liquid, in particular in glass melts should be largely excluded.
  • the solution according to the invention thus provides for the first time a device for producing pipes by withdrawing curable liquids, in particular melts, from a nozzle in a withdrawal direction, which has at least one displacement body which can be arranged in the nozzle in such a way that it withdraws protrudes from the nozzle.
  • the displacement body serves on the one hand of increasing the flow resistance within the nozzle and on the other hand the stabilization of Str ⁇ mungsplatz and the controlled cooling of the • material after leaving the die.
  • the inventors have recognized that, surprisingly, stable production of the most precise possible tube geometry can already be ensured by the free glass strand extending from the end of the displacer to
  • Drawing machine is under tension. This tension must be kept stable over the entire length of the strand.
  • the tensile stress within the strand essentially results from the difference in the tensile force due to the pulling off and the weight force acting on the strand.
  • the tensile force is transmitted through the viscous resistance to the expansion flow in the onion.
  • the low glass temperature in the onion required to achieve sufficient viscous resistance can be set in the solution according to the invention by controlled cooling during the flow onto or around the displacement body.
  • a drawing tool is advantageously provided, which is designed so that the temperature above essentially at all points where a three-phase boundary forms between the curable liquid, material of the nozzle and the ambient gas upper devitrification limit.
  • Dislacement body means the part of the device on the surface of which the curable liquid runs off, the formation of a three-phase interface in the crystallization-critical temperature range being completely avoided.
  • the glass can be cooled down considerably over a relatively short distance.
  • Crystallization-critical glasses have viscosities which are too low at these temperatures of their upper devitrification limit. to be drawn freely. The developing . Onion would no longer be held within the glass by the viscous forces, therefore becoming unstable and ultimately by it
  • the region of the three-phase boundary line and the region of the detachment of the strand can be decoupled from the device. This means that the temperature can be kept high and the viscosity low in the region of the three-phase boundary line of the first contact of the curable liquid with the ambient gas during the pulling in the pulling direction.
  • the temperature can be chosen lower and the viscosity higher.
  • the invention thus advantageously enables, - at the same time the processing of glasses with one -, * - ... sufficiently high viscosity in the area of the onion>.
  • the temperature at the three-phase interface can nevertheless be above the upper devitrification temperature.
  • Displacement body protrudes in the axial direction by at least half the shortest dimension of its cross-section from the nozzle in order to provide the largest possible area for decoupling the area of the three-phase boundary line and the area of detachment of the strand from the device, and at the same time an adequate area To ensure stability of the arrangement.
  • the displacer can have any geometry.
  • the displacement body protrudes, according to the invention, for example by at least a length, which corresponds to its half diameter, out of the nozzle.
  • the boundary of the displacement body (16, 25) arranged outside the nozzle can end in an almost punctiform tip or a pointed edge.
  • the invention provides that the nozzle comprises an outer shell, whose standing with the strand in contact boundary is formed such that the 'separation defined of the strand from the nozzle at a Tear edge is done.
  • the boundary of the outer jacket of the nozzle which is in contact with the strand can have a material which is poorly, preferably not wetted, by the curable liquid. The probability of crystal formation is thus low, since the residence time in the case of poor wetting of the material by the curable liquid is in the range of high nucleation rates, namely in particular in the range of. Three-phase interface is shortened.
  • the boundary of the outer jacket of the nozzle in contact with the strand can be microstructured.
  • This microstructure can influence the wetting in such a way, for example, according to the so-called lotus effect, that the curable liquid almost does not wet the nozzle material, particularly in the area in which the strand is detached from the nozzle.
  • connecting elements can be provided for connecting the displacement body to the nozzle.
  • the displacement body is connected to the nozzle from above.
  • the displacement body is preferably positioned variably within the nozzle, for example via a bracket led upwards so that the horizontal and vertical position of the displacer can be adjusted during operation. This enables adaptation to fluctuations in production and materials. . , - ⁇
  • the nozzle may be positioned within 'the Außehmantels. With this embodiment of the invention, the production of rods is made possible.
  • the displacement body can also comprise an inner hollow body which is open with respect to the surrounding curable liquid and which can be arranged between the outer jacket of the nozzle and a needle.
  • This embodiment of the invention enables the production of pipes.
  • An open hollow body positioned between the outer casing and the needle in the nozzle provides two contact surfaces, namely the inner surface and the outer surface of the hollow body, to which the curable liquid adheres after exiting the nozzle and experiences a frictional force ,
  • Inner surface of the pipe to be manufactured as well as its outer surface free, that is, without direct contact with solid walls. Unevenness on the surfaces can heal equally well on the inner and outer walls of the pipe.
  • the invention further provides that the nozzle can have a cylindrical outer jacket around pipes or to be able to produce rods with a circular cross section.
  • the displacement body (16, 25) and / or the needle may according to the invention also advantageously; .. ⁇ * be cylindrical>.
  • the displacement body is arranged coaxially with the nozzle and / or the needle.
  • the invention advantageously offers the possibility, depending on the requirements for the quality of the inner surface of the tube and / or the outer surface of the tube or the strand, of providing an optimally geometrically adapted displacement body.
  • the speed after exiting the nozzle is significantly lower than in the free strand in the conventional method, as long as the liquid is still in contact with the displacement body.
  • the liquid can cool between the nozzle outlet and the end of the displacer.
  • the temperature of the liquid at the nozzle can be kept so high that there is no crystallization, for example at the
  • the invention thus advantageously enables a crystallization-free and stable drawing process.
  • the invention offers the advantage that, during the slow flow on the displacement body, bumps in the free glass surfaces can heal in particular * by surface tension effects. '- ..' ' ⁇
  • the invention thus offers the great advantage of being able to produce tubes and rods with an improved surface quality.
  • a further parameter for controlling the throughput of the curable liquid is obtained independently of the temperature.
  • the temperature and thus the viscosity of the strand can be set to values that would not allow stable process control in a drawing process without a displacer, while at the same time the same throughput can be set as in the process without a displacer.
  • the dimensions of the displacement body and the nozzle are coordinated with one another in a plane perpendicular to their longitudinal axes in such a way that the flow resistance of the gap between the nozzle and the displacement body allows a predeterminable throughput given the viscosity of the curable liquid.
  • the invention further provides that the
  • Displacement body can be designed such that its dimensions are not constant in a plane perpendicular to its longitudinal axes.
  • the gap of the nozzle can be varied by adjusting the displacer in order to adapt the throughput to the production requirements.
  • the parameters mentioned can also be influenced by means of a device for setting and / or controlling and / or regulating the throughput of the hardenable liquid.
  • the throughput of the curable liquid corresponds to the throughput of the strand and thus the production speed.
  • the device according to the invention further provides a device for tempering the outer jacket and / or the displacement body.
  • a device for tempering the outer jacket and / or the displacement body As a result, the strand and, in particular, the part of the displacer projecting from the nozzle and the onion can advantageously be tempered.
  • a muffle can be provided as such a device, which can be arranged below the nozzle.
  • Components can advantageously influence the viscosity of the liquid in this area.
  • the displacer and in particular the part of the displacer protruding below the nozzle can be tempered in a different way, for example in addition to tempering via the muffle.
  • one direct electrical heating or contactless inductive heating may be provided.
  • the temperature, in particular of the lower part of the displacement body can be set in a targeted manner.
  • a temperature control of the displacement body is independent of the muffle temperature, which is in the -..-. • May have a significant effect on the temperature of the coating of curable liquid on the displacement body.
  • the device for tempering comprises at least one tempering element, the position of which is variably adjustable.
  • the invention thus advantageously offers the possibility of locally changing the temperature of the curable liquid and / or the strand.
  • the device for tempering can comprise at least two mutually independent tempering elements.
  • the invention makes it possible to implement a construction of the device which is segmental in the circumferential and drawing directions, so that a desired temperature profile, in particular for setting a predeterminable cooling and / or heating kinetics, is possible.
  • the invention advantageously provides a device for setting and / or controlling and / or regulating the temperature of the outer jacket and / or of the displacement body.
  • the temperature profile can be influenced in particular as a function of the temperature of the strand, in particular in the area of the onion.
  • the device comprises a device for applying a liquid, in particular by spraying. , the 'strand, especially on the onion. The enthalpy of vaporization of the applied liquid, which is removed from the curable liquid, removes heat from the curable liquid and thus enables the strand to be cooled more intensely.
  • the invention advantageously provides that the device and in particular the displacement body comprise a temperature-resistant material.
  • the temperature resistance can be achieved in a simple manner in that the displacement body comprises at least one high-melting metal and / or a noble metal, in particular platinum, and / or at least one refractory metal and / or at least one alloy thereof and / or ceramic.
  • the device according to the invention further comprises a device for generating a pressure difference between the interior and the exterior of the strand.
  • the invention thus advantageously offers the possibility of providing a further process parameter with the aid of a pressure difference between the inside and the outside of the strand, with which the inside diameter, the wall thickness and the outside diameter of the tube can be influenced.
  • the invention provides to provide a device for setting and / or controlling and / or regulating the pressure in the interior and / or the pressure in the exterior of the line. So can advantageously; the pressure difference can be variably adapted to different requirements and in particular also changed during operation.
  • the solution according to the invention provides a method for manufacturing pipes, which comprises the steps of providing a curable liquid, in particular a melt, and producing a strand by pulling it out of a nozzle in a pulling direction, in particular by arranging at least one displacer in the Nozzle in such a way that it increases the flow resistance in the nozzle and protrudes from the nozzle in the pulling direction, higher temperatures can be achieved in the nozzle than without displacement bodies, which are in particular above the critical crystallization temperatures and at the same time sufficient viscosity of the liquid at the end of the displacement body is high, so that the tensile force required for a stable process can be absorbed.
  • the temperature of the liquid can be lowered in a targeted manner. This dwell time can be known in process and
  • Material parameters can be varied by changing the geometry of the sinker. As described above, this provides the opportunity in the area of Three phase boundary line to keep the temperature high and the viscosity low and still have enough time for a subsequent cooling available to low in the area of detachment of the strand of the device, the 'temperature and viscosity therefore higher to: * select. " -.
  • the dimensions of the displacement body and the nozzle are coordinated with one another in a plane perpendicular to their longitudinal axes in such a way that the flow resistance of the gap between the nozzle and the displacement body allows a predetermined throughput at the given viscosity of the curable liquid ,
  • the diameter of the displacer and the nozzle can in particular be matched to one another in such a way that the flow resistance of the annular gap formed by the nozzle and displacer at that above
  • the annular gap can preferably be varied by adjusting the displacement body in order to adapt the throughput to the production requirements
  • the invention further provides that the position of the displacement body is set perpendicular to and in the direction of drawing. This enables the
  • Displacement body sets can be influenced.
  • the length of the part of the displacement body protruding from the nozzle is set such that the curable liquid at the end of the displacement body protruding from the nozzle has a viscosity which is sufficiently high to cover the entire length Keep strand under tension and thus stable.
  • the temperature of the outer jacket and / or the displacement body can also be set and / or controlled and / or regulated.
  • the invention thus offers the possibility of influencing the temperature and thus, for example, the viscosity of the curable liquid.
  • a muffle can be used to achieve the temperature control of the outer jacket and / or the displacement body. This muffle preferably contains at least two segments in the circumferential or drawing direction, the temperatures of which can be set separately.
  • the temperature of the curable liquid can be varied over time and locally in the course of the process. Then the temperature profile of the curable liquid and / or the Strands be specified with regard to a cooling or heating kinetics.
  • the invention advantageously also provides for the temperature environment of the strand to be set such that the curable liquid at the lower end of the displacement body has a viscosity, in particular averaged over the cross section, which is sufficiently high to cover the entire strand to keep under tension and thus stable.
  • the device according to the invention can be designed with the temperature-dependent viscosity according to the Vogel-Fuleher-Tamann equation.
  • the temperatures prevailing at the lower end of the displacement body can be below the devitrification limit. If a three-phase boundary is present, crystallization would be to be expected in this case s Da, however, the position of the three-phase boundary is not at the bottom due to the invention
  • the temperature profile can advantageously be designed in such a way that the conveying and curing process of the strand is optimized with regard to the resulting product properties.
  • the invention advantageously also provides that.
  • On the strand in particular in the area of the onion,. e ne liquid, especially by spraying, is applied. This creates an opportunity to realize additional cooling of the strand.
  • the method according to the invention offers the simple possibility that a pressure difference between the interior and the outer space of the strand is generated.
  • the invention also provides that the pressure in the interior and / or in the exterior of the tube is set and / or controlled and / or regulated.
  • the throughput of the curable liquid can also advantageously be set and / or controlled and / or regulated.
  • the additional independent process parameters of the throughput can thus influence the production speed.
  • a glass melt can be used as the curable liquid. Glass melts can also be processed, which are obtained with the method according to the invention as amorphous rods or tubes, but are subsequently, for example by means of a temperature treatment, converted into a glass ceramic by targeted volume crystallization.
  • the surface on the inside of the tube and / or the surface on the outside of the tube or rod has a fire-polished quality.
  • the invention further relates to a glass ceramic rod or a glass ceramic tube, the glass ceramic comprising in particular Zerodur, which is produced from a rod or a tube which was produced using the invention.
  • the invention includes a lens made from a rod made using the invention.
  • the invention relates to a fiber, in particular an optical fiber, which consists of a using the Invention manufactured rod and / or a tube is made
  • the invention is based on
  • FIG. 1 is a schematic representation of a longitudinal section through a device for free strand drawing according to the prior art
  • FIG. 2 is a schematic representation of a longitudinal section through a second device for strand drawing according to the prior art
  • Fig. 3a is a schematic representation of a
  • Fig. 3b is a schematic representation of a
  • FIG. 4a is a schematic representation of a longitudinal section of the device according to the invention according to a third embodiment
  • 4b is a schematic illustration of a longitudinal section of the device according to the invention in accordance with a fourth exemplary embodiment
  • FIG. 4c is a schematic illustration of a. , ;; - longitudinal section of the device according to the invention according to a fifth embodiment, - . •. ' . 5 shows a schematic illustration of a cross section in the plane XX of the device shown in FIG. 4a according to the third exemplary embodiment
  • FIG. 1 shows a device with a nozzle 10 with which a known method for producing rods can be carried out.
  • the nozzle 10 umf SST an outer jacket 12.
  • a curable liquid 35 In the nozzle, a curable liquid 35.
  • FIG. 2 shows a further device for strand drawing according to the prior art. It also comprises a nozzle 10 with an outer jacket 12. The arrangement shown corresponds to a down-draw process. A needle 15 is arranged in the nozzle 10. The needle 15 is inserted flush with the lower edge of the nozzle 10. It increases the flow resistance in the nozzle 10, so that slightly higher temperatures are possible at the lower edge of the nozzle.
  • FIG. 3a shows a first embodiment of the device according to the invention with a nozzle 10, at least one displacement body 16 and a strand 3 which forms a rod.
  • the nozzle 10 comprises an outer jacket 12 and a displacement body 16.
  • the displacement body 16 protrudes far out of the nozzle 10.
  • the displacer body 16 is connected to the outer jacket 12 by 25 connecting elements 22.
  • the curable liquid 35 is located in the nozzle 10 between the outer jacket 12 and the displacement body 16. The curable liquid leaves at the outlet of the nozzle 10
  • the three phase boundary may have a temperature set 40, in which the crystallization of the curable remplissigke 'iterated 35 in the region, in particular on the surface of the strand 3, ⁇ • can be reliably avoided.
  • the arrangement according to the invention offers the possibility of cooling the curable liquid 35 to such an extent that it has a sufficiently low temperature when the region 42 of the detachment is reached, so that a stable removal is possible.
  • FIG. 3b shows a second embodiment of the device according to the invention. This embodiment differs from FIG. 3a in that the displacement body 16 is not fixed to the outer jacket 12 of the nozzle, but can be adjusted horizontally and vertically within the nozzle 10 via a holder 23. This allows adjustments to be made while the process is running.
  • FIG. 4a is a third.
  • the nozzle 10 comprises an outer jacket 12 and. a needle 15.
  • the curable liquid 35 is located in the nozzle 10 between the outer jacket 12 and the needle 15. At the outlet of the nozzle 10, the curable liquid 35 leaves the nozzle as a hollow strand 3, so that a tube is formed which is drawn off in a pull-off direction 4.
  • the displacement body 25 according to the third ,,, • . , Embodiment a cylindrical hollow body, which is * connected to the nozzle 10 between the outer jacket 12 and the needle 15.
  • the displacement body 25 is connected in the illustration in FIG. 4 a with connecting elements 22 to the outer jacket 12.
  • the displacement body 25 can also be connected to the needle 15. It is also possible to hold the displacement body 25, as shown in FIG. 4c, via a holder 23 ', independently of the outer jacket and needle. This results in a horizontal and vertical displacement of the displacement body and thus one
  • the holder 23 ' is interrupted in the circumferential direction, so that the curable liquid can also penetrate into the space between the holder -23' and the needle 15.
  • a pressure difference can be set between the interior 31 and the exterior 32 of the hollow strand 3.
  • the wall thickness of the hollow strand 3 can be influenced, for example, via the pressure difference between the interior 31 and the exterior 32.
  • the region of the detachment 42 of the hollow strand 3 is decoupled from the three-phase interface 40.
  • a temperature can thereby be set in the region of the three-phase interface 40. ⁇ in which the crystallization of the curable Liquid 35, in particular on the inner and / or outer surface of the strand 3, can be reliably avoided.
  • the arrangement according to the invention offers the possibility, however, of cooling the curable liquid 35 to such an extent that it reaches the area 42 of the Replacement a sufficiently low
  • Embodiment can be arranged.
  • the displacement body 25 is mounted in the outer jacket 12 via a plurality of connecting elements 22.
  • the needle 15 is arranged coaxially to the outer jacket 12.
  • the curable liquid 35 is located between the outer jacket 12 and the displacement body 25 and the displacement body 25 and the needle 15.
  • an inventive device for a given glass can be designed as follows.
  • a sample glass with the following properties is considered:
  • the upper devitrification limit is 1010 ° C.
  • the density of the glass is 3400 kg / m 3 .
  • the surface tension • is 0.3 N / m.
  • the active thermal conductivity inside the glass is 3 W / (mK).
  • the specific heat capacity of the glass is 1000 J / (kg K).
  • the coldest point, where a three-phase limit occurs should be kept at at least 1020 ° C and thus above the devitrification limit.
  • outlet nozzle and the displacement body have a circular cross section in the example considered.
  • the length of the displacer is also determined.
  • the dimensions are determined so that the glass cools during the flow along the displacement body to a sufficiently low for • stable free pulling temperature. For example, this results in a nozzle diameter of 160 mm, a diameter of the displacer of 140 mm, and an outstanding length of the. ,, - displacer of 170 mm, of which 100 mm as -. ⁇ ..:, • cylindrical part and 70 mm are designed as a conical part. As a result, the delimitation of the displacer projecting from the nozzle is given a tip.

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Abstract

Um eine Möglichkeit für das Herstellen von Glasrohren oder -stäben mit konstanten Produkteigenschaften zu schaffen, und eine stabile Produktion zu ermöglichen, sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von Rohren oder Stäben (3) durch Abziehen von zumindest einer aushärtbaren Flüssigkeit (35), insbesondere einer Schmelze, aus einer Düse in einer Abziehrichtung (4) vor, welche zumindest einen Verdrängungskörper (16, 25) umfasst, welcher derart in der Düse angeordnet werden kann, dass er in Abziehrichtung (4) aus der Düse herausragt. Des Weiteren sieht die Erfindung ein Verfahren zur Fertigung von Rohren oder Stäben (3) vor, welches die Schritte des Bereitstellens einer aushärtbaren Flüssigkeit (35), insbesondere einer Schmelze, und des Herstellens eines Stranges (3) durch Abziehen aus einer Düse in einer Abziehrichtung (4) umfasst, bei welchem insbesondere durch Anordnen zumindest eines Verdrängungskörpers (16, 25) in der Düse derart, dass er in Abziehrichtung aus der Düse herausragt. Dadurch wird erreicht, dass Glas mit dem gewünschten Produktionsdurchsatz bei der oberhalb der Entglasungstemperatur liegenden Temperatur durch den aus Düse und Verdrängungskörper gebildeten Ringspalt austritt, beim Herabfliessen auf der Aussen- und/oder Innenfläche des unteren Teils des Verdrängungskörpers abkühlt und am Ende des Verdrängungskörpers eine ausreichend hohe Viskosität besitzt, um beim gewünschten Produktionsdurchsatz stabil abgezogen werden zu können, ohne bereits durch das Eigengewicht schneller abzufliessen als es der Ziehgeschwindigkeit entspricht.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Rohren oder Stäben
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen von Strängen im Allgemeinen und von Rohren oder Stäben im Speziellen durch Abziehen einer aushärtbaren Flüssigkeit, insbesondere einer Schmelze, aus einer Düse gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 25.
Stränge aus aushärtbaren Flüssigkeiten werden insbesondere zur Herstellung von Stäben oder Rohren gefertigt. Bei der Herstellung beispielsweise von Rohren aus aushärtbaren Flüssigkeiten, insbesondere bei der Herstellung von Glasrohren, kommt es je nach Anwendungsfall auf hohe Produktqualitäten an. Wichtige Qualitätsanforderungen betreffen die Einhaltung der Wanddicke sowie die Einhaltung des Außendurchmessers des Rohres. Ein weiterer wichtiger Qualitätsparameter ist darüber hinaus die Konstanz der Materialeigenschaften in axialer und radialer Richtung des Rohres . Darüber hinaus ist die Oberflächenqualität entscheidend. Gewünscht ist es, eine feuerpolierte Oberfläche ohne erkennbare Spuren zu erhalten.
Glas ist eine unterkühlte Flüssigkeit, die sich in einem amorphen, thermodynamisch metastabilen Zustand befindet. Unter bestimmten Umständen wandelt sich nahezu. jedes Glas in die entsprechende thermodynamisch stabile kristalline Form um. Die Umwandlung in die kristalline Form wird im Zusammenhang mit Glas auch als Entglasung bezeichnet.,; ,
Die Neigung eines Glases zur Kristallisation unterscheidet sich von Glas zu Glas jedoch stark und variiert mit dessen chemischer Zusammensetzung. Durch Variation der Zusammensetzung kann die Neigung zur Kristallisation beeinflußt werden. Gleichzeitig werden damit auch die übrigen Eigenschaften eines Glases beeinflußt, die oftmals vom Einsatzzweck des Glases bestimmt werden. Daher ist es oftmals nicht möglich, für ein Glas mit vorgegebenem physikalischen Eigenschaftsprofils eine höhere Stabilität gegen Kristallisation zu erreichen.
Die Entglasungsneigung kann mit unterschiedlichen Verfahren ermittelt werden. Üblicherweise werden Glasproben in Kontakt mit dem relevanten Formgebungsmaterial gebracht und bei verschiedenen Temperaturen unterschiedlich lange ausgelagert. Anschließend wird geprüft, bei welchen Zeit- Temperatur-Bedingungen Kristalle entstanden sowie deren Größe vermessen.
Üblicherweise wird im Hinblick auf die Kristallisation danach unterschieden, an welcher Stelle in der Probe sich die Kristalle bilden. Volumenkristallisation im Inneren der Glasprobe geschieht in der Regel deutlich verzögert gegenüber der Kristallisation an den Probenoberflächen. Die erste Kristallisation erfolgt in der Regel am Kontakt des
Probenrandes mit dem Auflagematerial . Durch die gleichzeitige Anwesenheit der drei Phasen Glas, Auflage und Atmosphäre ist dort die Kristallisation begünstigt. Oberhalb einer bestimmten Temperatur, die als obere Entglasungsgrenze (OEG) oder als Liquidustemperatur bezeichnet wird, entstehen auch bei längerer Auslagerung, keine Kristalle. Somit entspricht diese Temperatur ..■ 'V≤?r derjenigen Temperatur, die bei der Glasverarbeitung ' -,; . relevant ist, um die Frage zu entscheiden, ob bei bestimmten Prozessen mit Kristallisation zu rechnen ist oder nicht .
Bei Gläsern aus mehreren Komponenten existieren je nach auftretender Kristallphase und Entstehungsort in der Probe oftmals unterschiedliche Entglasungsgrenzen. Zur Beurteilung ist dann die jeweils für den Prozess relevante Entglasungsgrenze zu beachten. Dies ist bei Gläsern, die in Ziehverfahren hergestellt werden, in der Regel die Kristallisation an der Dreiphasengrenze.
Die für die Herstellung von Glasstäben bekannten Verfahren kann man unterteilen in Gießverfahren, bei denen das flüssige Glas in geschlossene oder unten offen Gießformen gegossen wird, und in Ziehverfahren, bei denen das Glas bei der Formgebung ohne Kontakt zu einer esten Form abkühlt . Diese Verfahren können diskontinuierlich oder kontinuierlich betrieben werden.
Den Gießverfahren ist gemeinsam, dass die Gläser bei hohen Temperaturen und niedrigen Viskositäten verarbeitet werden. Dadurch können auch Gläser geformt werden, die zur Kristallisation neigen und somit bei der Formgebung keine längeren Aufenthaltszeiten bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen erlauben. Derartige Verfahren sind beispielsweise in DD 154 359 beschrieben. Für kleine Produktionsmengen werden in der Regel diskontinuierliche Verfahren angewandt, bei denen geschlossene Formen mit Glas gefüllt werden. Die Formen , werden anschließend mitsamt dem Glas abgekühlt, bis das;^,- Glas erstarrt ist und aus der Form entnommen werden kann... ■ Das Verfahren läßt sich auch kontinuierlich nutzen, indem die Form als unten offene, in der Regel gekühlte, Kokille ausgeführt wird. Das Glas wird flüssig in die Kokille eingefüllt, erstarrt innerhalb der Kokille und wird unten als kontinuierlicher Strang abgezogen, der in Stäbe vereinzelt wird.
Vorteile dieser Verfahren ist, . dass die Gläser bei sehr niedriger Viskosität gegossen werden können, da die Form der Glasstäbe während der Erstarrung von der Gießform gebildet wird. Eine Eigenstabilität des Glases während der Formgebung ist somit nicht notwendig. Diese niedrige Formgebungsviskosität ermöglicht die Verarbeitung auch von Gläsern die bei langsamer Abkühlung bei höheren Viskositäten zur Kristallisation neigen.
Ein Nachteil dieser Verfahren ist der in der Regel sehr begrenzte Produktionsdurchsatz . Da das Glas bei relativ hoher Temperatür in die Form eingegeben wird und erst nach der Erstarrung bei niedriger Temperatur entnommen werden kann, müssen dem Glas große Wärmemengen entzogen werden, was selbst bei intensiver Kühlung der Form nur bei relativ langsamen Prozessen möglich ist. Zudem darf die Abkühlung nicht zu schnell erfolgen, da sonst der Stab entweder bereits innerhalb der Form oder aufgrund der hohen thermischen Spannungen nach dem Verlassen der Form zerbricht . Ein weiterer Nachteil entsteht durch den direkten Kontakt des Glases mit der Form während der Abkühlung. Aufgrund der niedrigen Formgebungsviskosität werden selbst kleinste- Strukturen innerhalb der Form auf der Staboberfläche . - abgebildet, sodass sich die Oberflächenstruktur der Form.. • auf den Stab überträgt. Zusätzlich bildet sich auf der Oberfläche durch die starke Abkühlung eine charakteristische Wellenstruktur .
Die Erlangung einer feuerblanken Oberfläche ist auf diese Weise nicht möglich. Somit ist ein direkter Einsatz des Stabes im Herstellungszustand beispielsweise als Halbzeug für optische Komponenten nicht möglich. Für die Nachbearbeitung der Stäbe durch Schleifen und Polieren entsteht ein hoher Aufwand sowie hohe Kosten für die Nachbearbeitung und Materialabfall .
Neben den formgebundenen Verfahren existieren weitere Verfahren, bei denen Stäbe ohne Form frei, also ohne
Kontakt zu einer Form, in Gestalt eines Stranges aus einer Düse gezogen werden.
Diese Verfahren setzen voraus, dass sich das Glas ohne zu kristallisieren auf eine Temperatur abkühlen läßt, die etwa einer Viskosität von 106 dPa s entspricht. Auch bei längerer Produktionsdauer darf das Glas nicht zur Kristallbildung in diesem Temperaturbereich neigen.
Ein besonders kritischer Bereich für die Kristallisation ist die Dreiphasengrenze an der Unterseite der Düse, an der das flüssige Glas, das Düsenmaterial und die umgebende Atmosphäre aneinander grenzen. In diesem Bereich kommt es bevorzugt zur Kristallbildung, da dort die Kristallbildungsenthalpie verringert ist .
Die beim Ziehen im Vergleich zur Viskosität beim Guß hohe Glasviskosität ist notwendig, damit der hohe Widerstand^ gegen die Dehnströmung in der "Ziehzwiebel" ein zu - .;■ ..,_ ■ schnelles Abfließen des Glases unter seinem Eigengewicht verhindert . Die Ziehzwiebel ist der Bereich des Stranges unmittelbar im Anschluß an den in Fließrichtung letzten Kontakt zum festen Material, also insbesondere der Düse oder dem Verdrängungskörper, in dem sich eine Verjüngung des StrangquerSchnitts in Ziehrichtung ausbilden kann.
Wenn das Glas unter seinem Eigengewicht dazu tendiert, schneller als die Abzugsgeschwindigkeit abzufließen, ist der Ziehprozess instabil . Dann können keine ausreichend geraden Stäbe gezogen werden, oder kann es sogar zu einem Abreißen der Ziehzwiebel kommen.
Vorteile dieser freien Ziehverfahren sind, dass damit Stäbe mit feuerblanken Oberflächen hergestellt werden können, welche ohne Nachbearbeitung als Halbzeuge beispielsweise für optische Bauteile oder Lichtleitfasern eingesetzt werden können.
Darüber hinaus ermöglichen diese Verfahren einen Produktionsdurchsatz, der oftmals über dem Doppelten der formgebundenen Verfahren liegt und somit die Herstellkosten deutlich vergünstigt. Derartige Düsenziehverfahren sind seit langem bekannt, und beispielsweise beschrieben in der
Publikation von Günther Nölle "Technik der Glasherstellung", ISBN 3-342-00539-4, Seite 135 ff. Neben den Verfahren mit einfachen Auslaufdüsen existieren . Verfahren, bei denen, innerhalb, der Auslaufdüse ein Verdrängungskörper angeordnet ist . Dies entspricht dem Vello-Verfahren, das zur Rohrherstellung und zur • -'.- ^ Stabherstellung genutzt werden kann. • ;- ..'•
Der zentrale Verdrangungskorper, der üblicherweise bündig mit der Unterkante der Düse eingesetzt wird, erhöht den Strömungswiderstand in der Düse und ermöglicht so größere Ziehverhältnisse, was sich positiv auf die Stabilität des Ziehprozesses auswirkt . Dadurch werden geringfügig höhere Temperaturen an der Unterkante von Düse und Verdrangungsk rper möglich.
Die Anwendbarkeit der freien Ziehverfahren ist dennoch auf Gläser beschränkt, die im benötigten
Temperatur-Viskositätsbereich auch über längere Zeit nicht zur Entglasung und Kristallbildung neigen. Damit ist die Auswahl der für diese Formgebungsverfahren in Frage kommenden Gläser sehr begrenzt . Bei einer Reihe von Gläsern, die gerade noch mit diesen Verfahren herstellbar sind, treten nach einiger Zeit Kristalle auf, so dass die Produktion unterbrochen werden muss, um das Formgebungssystem bei höherer Temperatur wieder kristallfrei zu bekommen. Diese führt zu regelmäßig auftretenden Produktionsstillstandszeiten und -ausfällen.
Für andere Bereiche der Glasformgebung werden Verfahren zur Herstellung von Flachglas mit hohen Oberflächenqualitäten beschrieben, so zum Beispiel in DE 100 64 977. Ziel des in DE 100 64 977 beschriebenen Verfahrens ist es, ein Ausheilen von Abweichungen von der idealen Oberflächenkontur zu ermöglichen.
Um hohe Ebenheiten des Flachglases zu erreichen, wird das Glas während der Herstellung möglichst lange bei eine ' , geringen Viskosität gehalten, damit Abweichungen von deiy idealen Oberflächenkontur aufgrund der -,.-..
Oberflächenspannungen ausheilen können. Dies geschieht beim Herabfließen auf der Oberfläche des dort eingesetzten Verdrängungskδrpers . Entsprechend soll das Glas auf dem Verdrängungskörper möglichst nicht abkühlen, um die geringe Viskosität beizubehalten.
Unterhalb des Endes des Verdrängungskörpers findet eine extrem rasche Abkühlung statt, wodurch das Glasband stabil abgezogen werden kann. Diese rasche Abkühlung ist jedoch nur bei den in DE 100 64 977 beschriebenen dünnen Glasbandstärken unter 3 mm möglich, bei denen sich nur eine sehr geringe Glasmasse im Bereich der Ziehzwiebel befindet .
Im Falle von Glasstäben oder -röhren, deren Durchmesser bei Stäben über 15 mm, üblicherweise sogar über 25 mm, bzw. bei Rohren, deren Wandstärke über 5mm liegt, ist diese rasche Auskühlung des Glases unmittelbar unterhalb der Ziehzwiebel nicht möglich.
Bei in letzter Zeit neu entwickelten Gläsern mit zunehmenden Anforderungen steigt die
Kristallisationsanfälligkeit. Gleichzeitig besteht der Wunsch, auch derartige Gläser "frei" ziehen zu können, um den hohen Produktionsdurchsatz μnd Stäbe oder Rohre mit guter Oberflächenbeschaffenheit zu erhalten. Zur Herstellung von Glasrohren sind sogenannte Down-Draw- Verfahren und das Vello-Verfahren bekannt . Das Vello- Verfahren ist ein spezielles Vertikalziehverfahren für Glasröhren, bei dem aus einer Ringdüse eine Schmelze nac unten abgezogen wird und dann in die Horizontale umgelenkt wird. Dadurch entsteht ein Rohr aus flüssigem Glas, das- im weiteren Verlauf des Verfahrens aushärtet .
Die Glasschmelze wird der Düse üblicherweise über einen Speiserkanal zugeführt. In diesem Speiserkanal befindet sich am Boden eine zylindrische Öffnung it der Ringdüse, durch die Glasschmelze über einen Vertikalkegel ausfließen kann. Der Vertikalkegel kann insbesondere in der Höhe verstellbar und nach unten trichterförmig erweitert ausgeführt sein.
Der Kegel ist hohl und mit einem Verlängerungsrohr an eine Quelle für die sogenannten Blasluft angeschlossen. Durch die Blasluft, die in das Innere des sich an der Ringdüse bildenden Rohres aus flüssigem Glas eingebracht wird, wird das gewünschte Aussendurchmesser-Wandstärken-Verhältnis eingestellt . Das Rohr wird dann nach unten in einem temperaturgeregelten Schacht abgezogen. Im Anschluss daran kann das Rohr frei hängend oder mit Hilfe einer Führung in die Horizontale umgelenkt und von einer Ziehmaschine weiter abgezogen werden.
Die Down-Draw-Verfahren unterscheiden sich vom Vello- Verfahren dadurch, dass das Rohr nicht in die Horizontale umgelenkt wird, sondern direkt vertikal nach unten abgezogen wird. Bei den genannten Verfahren besteht das Formgebungswerkzeug zum Herstellen des Rohres im Wesentlichen aus einer kreisförmigen Düse, in die eine zylindrische oder kegelförmige Nadel weitgehend konzentrisch eingesetzt, ist. Aus dem Ringspalt zwischen Nadel und Düsenrand fließt •. j-e Glasschmelzes senkrecht nach unten aus, so dass sich unter der Nadel ein hohler Glasstrang bildet . Dieser wird kontrolliert abgekühlt und schließlich in einigem Abstand von der Düse von einer Ziehmaschine als Rohr kontinuierlich abgezogen.
Außendurchmesser und Wandstärke der auf diese Weise hergestellten Rohre lassen sich durch geeignete Einstellung des Glasdurchsatzes, der Ziehgeschwindigkeit und der Nadelposition in der Düse einstellen. Durch Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen dem Rohrinneren und der Umgebung des Rohres lässt sich das Spektrum der erreichbaren Außendurchmesser und Wandstärken deutlich vergrößern.
Die genannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass der viskose Glasstrang bei niedrigen Viskositäten unter seinem Eigengewicht dazu tendiert, schneller abzufließen als er von der Ziehmaschine abgezogen wird, dadurch entstehen unakzeptable Schwankungen in der Geometrie des Glasstranges.
Dies bedeutet, dassdie bekannten Verfahren den Nachteil haben, dass sich die geforderte hohe Produktqualität unterhalb einer bestimmten Glasviskosität nicht zuverlässig einhalten läßt. Dadurch wird die stabile Produktion einer möglichst präzisen Rohrgeometrie verhindert . Eine mögliche Gegenmaßnahme ist das Erhöhen der Ziehgeschwindigkeit . Diese Maßnahme ist aufgrund der Massenerhaltung allerdings dadurch eingeschränkt, dass der Glasdurchsatz dann ebenfalls erhöht werden mus's, um ..die , Rohrgeometrie konstant zu halten. Der Glasdurchsatz ist;>^ jedoch aufgrund der vorangehenden beziehungsweise ;•;'/.,' nachfolgenden Prozessschritte, des Einschmelzens, des Läuterns, des Homogenisierens beziehungsweise des Kühlens und des Schneidens des Glases limitiert.
Neben dem Erhöhen der Ziehgeschwindigkeit kann durch Ziehen bei niedrigeren Temperaturen, das heißt höheren Glasviskositäten, die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Abfließen des Glasstranges unter seinem Eigengewicht und der Abziehgeschwindigkeit verkleinert werden. Wird die Temperatur jedoch deutlich abgesenkt, kann es zur Kristallbildung in der Glasschmelze kommen. Durch die Kristallbildung wird die Homogenität des Glasrohres insbesondere im Hinblick auf die Produkteigenschaften äußerst nachteilig beeinflusst. Gefährdet sind dabei insbesondere die Dreiphasengrenzen zwischen .Glas, Luft und Düsen- beziehungsweise Nadelmaterial.
Bei der Herstellung von Glasrohren durch. Abziehen in der oben beschriebenen Weise können zudem kleine Wellen auf der freien Oberfläche der Glasschmelze beim Abziehen aus der Düse entstehen. Wird die Glasviskosität durch Erniedrigen der Temperatur erhöht, heilen diese kleinen Wellen auf der freien Glasoberflache deutlich langsamer aus. Das bedeutet, dass durch das Ziehen bei niedrigeren Temperaturen, also höheren Glasviskositäten, neben der Kristallbildung auch eine deutlich schlechtere Oberflächenqualität und Wandstärkenkonstanz des Glasrohres in Kauf genommen werden muss.
Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem aushärtbare Flüssigkeiten, . -L>:φ insbesondere Gläser, die im Temperatur-/Viskositätsbereich des üblichen freien Stab- oder Rohrzuges zur Kristallbildung neigen, kostengünstig über längere Zeit ohne durch Kristallisation bedingte Produktionsunterbrechungen kontinuierlich als Stäbe oder Rohre mit feuerblanken Oberflächen hergestellt werden können.
Aus den oben beschriebenen Umständen ergibt sich daher die Aufgäbe. der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen eine stabile Produktion eines Stranges aus einer viskosen aushärtbaren Flüssigkeit mit präziser Geometrie und hoher Oberflächenqualiat möglich ist.
Mit dem Begriff "Strang" werden Körper bezeichnet, die bei grundsätzlich beliebigem Querschnitt in einer im Vergleich zu dessen Abmessungen großen Ausdehnung in einer Richtung senkrecht zu diesem Querschnitt hergestellt werden und aus einer aushärtbaren Flüssigkeit—bestehen können. Das
Material kann bereits fest sein, kann aber auch teilweise ausgehärtet sein oder noch flüssig sein.
Insbesondere kann aus dem Strang zumindest ein Stab gefertigt werden. Der Strang kann hohl sein, so dass aus dem Strang zumindest ein Rohr gefertigt werden kann. Mehrere Rohre oder Stäbe können als Abschnitte des Stranges nergestellt werden. Mit den Begriffen "Rohr" oder "Stab" werden Körper bezeichnet, welche einen kreisförmigen, ovalen, elliptischen oder polygonen Querschnitt in einer Ebene , senkrecht zu ihrer Längsachse aufweisen. ... -"-■§< ■
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Produkt- und Betriebsparameter frei wählen zu können und dabei im Wesentlichen keinen Einfluss auf den vorbestimmten Durchsatz zu nehmen, so dass der Durchsatz weiterhin als unabhängiger Parameter zur Verfügung steht .
Dazu soll insbesondere die Kristallbildung in der viskosen Flüssigkeit, insbesondere in Glasschmelzen weitgehend ausgeschlossen werden. Zudem ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Ausheilen von Unregelmäßigkeiten, insbesondere von kleinen Wellen auf der freien Oberfläche der Glasschmelze bei der Entstehung des Stranges zu begünstigen.
Gelöst werden diese Aufgaben auf höchst überraschend einfache Weise bereits durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner ist in Anspruch 31 ein Verfahren angegeben, welches die oben beschriebenen Aufgaben löst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den jeweils zugeordneten Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt damit erstmals eine Vorrichtung zum Herstellen von Rohren durch Abziehen von aushärtbaren Flüssigkeiten, insbesondere von Schmelzen aus einer Düse in einer Abziehrichtung zur Verfügung, welche zumindest einen Verdrängungskörper aufweist, der derart in der Düse angeordnet werden kann, dass er in Abziehriehtung aus der Düse herausragt . Der Verdrängungskörper dient dabei einerseits der Erhöhung des Strömungswiderstandes innerhalb der Düse und andererseits der Stabilisierung der Strδmungsrichtung und der kontrollierten Abkühlung des • Materials nach Verlassen der Düse. . L -
Die Erfinder haben erkannt, dass eine stabile Produktion einer möglichst präzisen Rohrgeometrie überraschenderweise bereits dadurch sichergestellt werden kann, dass der freie Glasstrang vom Ende des Verdrängungskörpers bis zur
Ziehmaschine unter Zugspannung steht . Diese Zugspannung muss über die gesamte Länge des Stranges stabil gehalten werden können.
Die Zugspannung innerhalb des Strangs ergibt sich im wesentlichen aus der Differenz der Zugkraft infolge des Abziehens und der auf den Strang wirkenden Gewichtskraft. Die Zugkraft wird durch den viskosen Widerstand gegenüber der Dehnströmung in der Ziehzwiebel übertragen. Die zur Erzielung eines ausreichenden viskosen Widerstands erforderliche, niedrige Glastemperatur in der Ziehzwiebel kann bei der erfindungsgemäßen Lösung durch die kontrollierte Abkühlung während der Strömung auf bzw. um den Verdrängungskörper eingestellt werden.
Mit der Vorrichtung, welche den Verdrängungskörper umfaßt, wird vorteilhafterweise ein Ziehwerkzeug zur Verfügung gestellt, das so ausgelegt ist, dass im wesentlichen an allen Stellen, an denen sich eine Dreiphasengrenze zwischen aushärtbarer Flüssigkeit, Werkstoff der Düse und dem Umgebungsgas bildet, die Temperatur oberhalb der oberen Entglasungsgrenze liegt. Mit dem Begriff "Verdrängungskörper" wird das Teil der Vorrichtung bezeichnet, auf dessen Oberfläche die aushärtbare Flüssigkeit abläuft, wobei das Ausbilden einer Dreiphasengrenzfläche im kristallisationskritischen Temperaturbereich vollständig vermieden wird.
Da die Filmströmung auf dem Verdrängungskörper aufgrund der Haftbedingung sehr langsam ist, kann das Glas bereits auf einer relativ kurzen Strecke stark abgekühlt werden.
Üblicherweise ist die kritische Stelle im Hinblick auf das Kristallisieren der aushärtbaren Flüssigkeit die Unterkante der Düse, da dort oft vergleichsweise niedrige Temperaturen vorliegen. Kristallisationskritische Gläser besitzen bei der diesen Temperaturen ihrer oberen Entglasungsgrenze jedoch zu geringe Viskositäten, um. frei gezogen zu werden. Die sich ausbildende . Ziehzwiebel würde nicht mehr durch die viskosen Kräfte innerhalb des Glases gehalten werden, deswegen instabil werden und schließlich durch ihr
Eigengewicht abreißen.
Indem ein Verdrängungskörper vorgesehen wird, welcher in Abziehrichtung aus der Düse herausragt, kann der Bereich der Dreiphasengrenzlinie und der Bereich des Ablösens des Stranges von der Vorrichtung entkoppelt werden. Das bedeutet, im Bereich der Dreiphasengrenzlinie des ersten Kontaktes der aushärtbaren Flüssigkeit mit dem Umgebungsgas während des Ziehens in der Abziehrichtung kann die Temperatur hoch und die Viskosität niedrig gehalten werden.
Im Bereich des Ablösens des Stranges von der Vorrichtung, also von der unteren Begrenzung des Verdrängungskörpers, kann die Temperatur niedriger und die Viskosität daher höher gewählt werden.
Die Erfindung ermöglicht damit vorteilhafterweise , ,- gleichzeitig die Verarbeitung von Gläsern bei einer - , *-.. . ausreichend hohen Viskosität im Bereich der Ziehzwiebel> . wobei dennoch die Temperatur an der Dreiphasengrenzfläche oberhalb der oberen Entglasungstemperatur liegen kann.
Die Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, dass der
Verdr ngungskorper in axialer Richtung um zumindest die Hälfte der kürzesten Abmessung seines Querschnitts aus der Düse herausragt, um einen möglichst großen Bereich für die Entkopplung des Bereiches der Dreiphasengrenzlinie und des Bereiches des Ablösens des Stranges von der Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, und gleichzeitig eine ausreichende Stabilität der Anordnung zu gewährleisten. Im Allgemeinen kann der Verdrangungskorper beliebige Geometrien aufweisen. Im Fall eines kreisförmigen Querschnitts ragt der Verdrangungskorper erfindungsgemäß beispielsweise um zumindest eine Länge, welche seinem halben Durchmesser entspricht , aus der Düse heraus .
Um eine möglichst homogene Ablösung des Stranges von dem Verdrangungskorper zu ermöglichen, kann die außerhalb der Düse angeordnete Begrenzung des Verdrängungskörpers (16, 25) in einer nahezu punktförmigen Spitze oder einer angespitzten Kante enden.
Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass die Düse einen Außenmantel umfaßt, dessen mit dem Strang in Kontakt stehende Begrenzung derart ausgebildet ist, dass die ' Ablösung des Stranges von der Düse an einer definierten Abrisskante erfolgt. Dadurch wird Kristallisation an der Dreiphasengrenzfläche nach den Erkenntnissen der Erfinder vorteilhafterweise noch weiter vermindert . In einer Ausführungsform der Erfindung kann die mit dem* Strang in Kontakt stehende Begrenzung des Außenmantels-.der Düse ein Material aufweisen, das von der aushärtbaren Flüssigkeit schlecht, bevorzugt nicht benetzt wird. Somit ist die Wahrscheinlichkeit zur Kristallbildung gering, da die Aufenthaltszeit bei schlechter Benetzung des Materials durch die aushärtbare Flüssigkeit im Bereich hoher Keimbildungsraten, nämlich insbesondere im Bereich der . Dreiphasengrenzfläche verkürzt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann gemäß der
Erfindung die mit dem Strang in Kontakt stehende Begrenzung des Außenmantels der Düse mikrostrukturiert sein. Diese Mikrostrukur kann beispielsweise nach dem sogenannten Lotos-Effekt die Benetzung derart beeinflussen, dass die aushärtbare Flüssigkeit insbesondere in dem Bereich, in dem das Ablösen des Stranges von der Düse erfolgt, das Düsenmaterial nahezu nicht benetzt.
Um den Verdrängungskörper in der Düse positionieren zu können, können Verbindungselemente zum Verbinden des Verdrängungskörpers mit der Düse vorgesehen sein. Insbesondere im Hinblick auf eine ■ möglichst geringe Beeinflussung des Strömungswiderstandes durch die Verbindungselemente ist gemäß der Erfindung der Verdrängungskörper von oben mit der Düse verbunden.
Bevorzugt erfolgt die Positionierung des Verdrangerkörpers jedoch variabel innerhalb der Düse, beispielsweise über eine nach oben herausgeführte Halterung, sodass die horizontale und vertikale Position des Verdrängerkörpers im Betrieb verstellt werden können. Damit ist eine Anpassung an Produktions- und Materialschwankungen möglich. ,. ,- ■
Der Verdrängungskörper kann gemäß der Erfindung innerhalb' des Außehmantels der Düse angeordnet werden kann. Mit dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Herstellung von Stäben ermöglicht.
Der Verdrängungskörper kann gemäß der Erfindung auch einen inneren, gegenüber der umgebenden aushärtbaren Flüssigkeit offenen Hohlkörper umfassen, welcher zwischen dem Außenmantel der Düse und einer Nadel angeordnet werden kann. Mit dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Herstellung von Rohren ermöglicht.
Durch einen zwischen dem Außenmantel und der Nadel in der Düse positionierten offenen Hohlkörper werden auf einfache Weise zwei Kontaktflächen, nämlich die Innenfläche sowie die Außenfläche des Hohlkörpers zur Verfügung gestellt, an denen die aushärtbare Flüssigkeit nach dem Austritt aus der Düse haftet und dabei eine Reibungskraft erfährt .
Nach dem Austreten aus der Düse liegen sowohl die
Innenfläche des zu fertigenden Rohres als auch dessen Außenfläche frei, das heißt ohne direkten Kontakt mit festen Wänden. Unebenheiten auf den Oberflächen können dadurch auf der Innen- und Außenwandung des Rohres gleichermaßen gut ausheilen.
Die Erfindung sieht des Weiteren vor, dass die Düse einen zylindrischen Außenmantel aufweisen kann, um Rohre beziehungsweise Stäbe mit einem Kreisquerschnitt herstellen zu können.
'Der Verdrängungskörper (16, 25) und/oder die Nadel können gemäß der Erfindung vorteilhafterweise ebenfalls ;..■>* zylindrisch ausgeführt sein. Gemäß einer Ausführungsform, ist der Verdrängungskörper koaxial zur Düse und/oder zur Nadel angeordnet .
Die Erfindung bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, je nach Anforderungen an die Qualität der inneren Oberfläche des Rohres und/oder der äußeren Oberfläche des Rohres oder des Stranges einen jeweils optimal geometrisch angepassten Verdrangungskorper zur Verfügung zu stellen.
Aufgrund der Reibung an dem Verdrängungskörper ist die Geschwindigkeit nach dem Austritt aus der Düse wesentlich geringer als im freien Strang bei den herkömmlichen Verfahren, solange die Flüssigkeit noch Kontakt zum Verdrängerkör er hat .
Während der Verweilzeit der aushärtbaren Flüssigkeit auf dem Verdrängungskörper kann die Flüssigkeit zwischen dem Düsenaustritt und dem Ende des Verdrängungskörpers abkühlen. Insbesondere kann die Temperatur der Flüssigkeit an der Düse so hoch gehalten werden, dass es nicht zu einer Kristallisation, beispielsweise an der
Dreiphasengrenzlinie, kommt. Gleichzeitig wird dennoch am unteren Ende der Einrichtung eine so hohe Viskosität eingestellt, dass der freie Strang überall unter
Zugspannung steht . Durch die Erfindung ist somit vorteilhafterweise ein kristallisationsfreier und stabiler Ziehprozess ermöglicht. Darüber hinaus bietet die Erfindung den Vorteil, dass während der langsamen Strömung auf dem Verdrangungskorper Unebenheiten in den freien Glasoberflächen insbesondere* durch Oberflächenspannungseffekte ausheilen können. ' -..' '■
Die Erfindung bietet damit den großen Vorteil, Rohre und Stäbe mit verbesserter Oberflächenqualität herstellen zu können.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verdrängungskörpers erhält man einen weiteren Parameter zur Steuerung des Durchsatzes der aushärtbaren Flüssigkeit unabhängig von der Temperatur. Die Temperatur und damit die Viskosität des Stranges kann bei geeigneter geometrischer Auslegung und Einstellung auf Werte eingestellt werden, die bei einem Ziehverfahren ohne Verdrängerkörper keine stabile Prozessführung erlauben würden, während gleichzeitig der gleiche Durchsatz wie beim Verfahren ohne Verdrängerkörper eingestellt werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist daher vorgesehen, dass die Abmessungen des Verdrängungskörpers und der Düse in einer Ebene senkrecht zu ihren Längsachsen derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Strömungswiderstand des Spalts zwischen Düse und Verdrängungskörper bei der gegebenen Viskosität der aushärtbaren Flüssigkeit einen vorbestimmbaren Durchsatz erlaubt.
Die Erfindung sieht des Weiteren vor, dass der
Verdrängungskörper derart ausgebildet sein kann, dass seine Abmessungen in einer Ebene senkrecht zu seiner Längsachsen nicht konstant sind. Vorzugsweise kann der Spalt der Düse durch Verstellen des Verdrängungskörpers variiert werden, um den Durchsatz an die Produktionsanforderungen anzupassen.
Auf die genannten Parameter kann erfindungsgemäß auch >.über eine Einrichtung zum Einstellen und/oder Steuern und/oder Regeln des Durchsatzes der aushartbaren Flüssigkeit Einfluss genommen werden. Der Durchsatz der aushärtbaren Flüssigkeit entspricht dabei dem Durchsatz des Stranges und damit der Produktionsgeschwindigkeit. Durch das Einstellen und/oder Steuern und/oder Regeln des Durchsatzes der aushärtbaren Flüssigkeit wird auf einfache Weise eine Anpassung an vor- oder nachgeschaltete Komponenten der Gesamtanlage möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht des Weiteren eine Einrichtung zum Temperieren des Außenmantels und/oder des Verdrängungskörpers vor. Dadurch kann vorteilhafterweise auch der Strang und insbesondere der aus der Düse ragende Teil des Verdrängerkörpers sowie die Ziehzwiebel temperiert werden .
Als eine solche Einrichtung kann insbesondere eine Muffel vorgesehen sein, welche unterhalb der Düse angeordnet werden kann. Durch das Temperieren der genannten
Komponenten kann vorteilhafterweise die Viskosität der Flüssigkeit in diesem Bereich beeinflusst werden.
Außer über eine umgebende Muffel kann der Verdrängungskörper und insbesondere der unterhalb der Düse herausragende Teil des Verdrängungskörpers, beispielsweise zusätzlich zur Temperierung über die Muffel, auf andere Weise temperiert werden. Beispielsweise kann dafür eine direkte elektrische Beheizung oder eine kontaktlose induktive Beheizung vorgesehen sein. Dadurch kann die Temperatur insbesondere des unteren Teils des Verdrängungskörpers gezielt eingestellt werden. Insbesondere ist eine Temperierung des Verdrängungskörpers unabhängig von der Muffeltemperatur, die sich im -..- .•' wesentlchen auf die Temperatur des Belags an aushärtbarer Flüssigkeit auf dem Verdrängungskörper auswirkt, möglich.
Die Einrichtung zum Temperieren umfasst erfindungsgemäß zumindest ein Temperierelemenet, dessen Position variabel einstellbar ist . Damit bietet die Erfindung vorteilhafterweise die Möglichkeit, die Temperatur der aushärtbaren Flüssigkeit und/oder des Stranges örtlich gezielt zu verändern.
Insbesondere kann die Einrichtung zum Temperieren zumindest zwei voneinander unabhängige Temperierelemente umfassen. Dadurch ermöglicht es die Erfindung, einen in Umfangs- und Ziehrichtung segmentartigen Aufbau der Vorrichtung zu realisieren, so dass ein gewünschtes Temperaturprofil, insbesondere zum Einstellen einer vorbestimmbaren Abkühl- und/oder Aufheizkinetik möglich wird.
Um das gewünschte Temperaturprofil an sich ändernde Stoff- und Betriebsparameter anpassen zu können, sieht die Erfindung vorteilhafterweise eine Einrichtung zum Einstellen und/oder Steuern und/oder Regeln der Temperatur des 'Außenmantels und/oder des Verdrängungskörpers vor. Dabei kann insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur des Stranges, insbesondere im Bereich der Ziehzwiebel, auf das Temperaturprofil Einfluß genommen werden. Um vorteilhafterweise eine zusätzliche Kühlung des Stranges bereitzustellen, umfaßt die Vorrichtung in einer vorteilhaften Weiterbildung eine Einrichtung zum Aufbringen einer Flüssigkeit, insbesondere durch Besprühen, auf ..den' Strang, insbesondere auf die Ziehzwiebel. Durch die der- ., aushärtbaren Flüssigkeit entzogene Verdampfungsenthalpie der aufgebrachten Flüssigkeit wird der aushärtbaren Flüssigkeit Wärme entzogen und damit eine stärkere Kühlung des Stranges möglich.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung und insbesondere den Verdrängungskörper vor Schäden durch hohe Temperaturen zu - schützen, sieht die Erfindung vorteilhafterweise vor, dass die Vorrichtung und insbesondere der Verdrängungskörper ein temperaturbeständiges Material umfasst. Die Temperaturbeständigkeit kann auf einfache Weise dadurch realisiert werden, dass der Verdrängungskörper zumindest ein hochschmelzendes Metall und/oder ein Edelmetall,insbesondere Platin, und/oder zumindest ein Refraktarmetall und/oder zumindest eine Legierung derselben und/oder Keramik umfasst.
Für die Herstellung von Rohren umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung des Weiteren eine Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des Stranges . Damit bietet die Erfindung vorteilhafterweise die Möglichkeit, mit Hilfe einer Druckdifferenz zwischen dem Innen- und dem Außenraum des Stranges einen weiteren Prozessparameter zur Verfügung zu stellen, mit welchem der Innendurchmesser, die Wandstärke und der Außendurchmesser des Rohres beeinflusst werden können. Des Weiteren sieht die Erfindung vor, eine Einrichtung zum Einstellen und/oder Steuern und/oder Regeln des Druckes im Innenraum und/oder des Druckes im Außenraum des Stranges zur Verfügung zu stellen. So kann vorteilhafterweise; die Druckdifferenz variabel an unterschiedliche Anforderungen angepasst und insbesondere auch während des Betriebes verändert werden.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt erstmals ein Verfahren zum Fertigen von Rohren zur Verfügung, welches die Schritte des Bereitstellens einer aushärtbaren Flüssigkeit, insbesondere einer Schmelze und des Hersteilens eines Stranges durch Abziehen aus einer Düse in einer Abziehrichtung umfasst, wobei insbesondere durch Anordnen zumindest eines Verdrängungskörpers in der Düse derart, dass er den Strömungswiderstand in der Düse erhöht und in Abziehrichtung aus der Düse herausragt, höhere Temperaturen in der Düse erzielt werden können als ohne Verdrängungskörper, die insbesondere oberhalb der kritischen Kristallisationstemperaturen liegen und gleichzeitig am Ende des Verdrängungskörpers die Viskosität- der Flüssigkeit ausreichend hoch ist, sodass die für einen stabilen Prozess benötigte Zugkraft aufgefangen werden kann.
Während der Verweilzeit des Stranges im Bereich des aus der Düse herausragenden Teils des Verdrängungskörpers kann die Temperatur der Flüssigkeit gezielt erniedrigt werden. Diese Verweilzeit kann bei bekannten Prozess- und
Materialparametern durch Veränderung der Geometrie des Verdrängungskörpers variiert werden. Damit ist, wie oben beschrieben, die Möglichkeit gegeben, im Bereich der Dreiphasengrenzlinie die Temperatur hoch und die Viskosität niedrig zu halten und dennoch genügend Zeit für eine nachfolgende Kühlung zur Verfügung zu haben, um im Bereich des Ablösens des Stranges von der Vorrichtung die , ' Temperatur niedriger und die Viskosität daher höher zu:* wählen. " -.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhafterweise des Weiteren vorgesehen, dass die Abmessungen des Verdrängungskörpers und der Düse in einer Ebene senkrecht zu ihren Längsachsen derart aufeinander abgestimmt werden, dass der Strömungswiderstand des Spalts zwischen Düse und Verdrangungskorper bei der gegebenen Viskosität der aushärtbaren Flüssigkeit einen vorbestimmbaren Durchsatz erlaubt.
Der Durchmesser des Verdrängungskörpers und der Düse können insbesondere derart aufeinander abgestimmt, dass der Strömungs iderstand des aus Düse und Verdrangungskorper gebildeten Ringspalts bei der oberhalb, der
Entglasungsgrenze liegenden Temperatur und der dadurch sich einstellenden Viskosität einen Fließdurchsatz erlaubt, der genau dem Produktionsdurchsatz des Verfahrens entspricht. Vorzügsweise kann der Ringspalt durch Verstellen des Verdrängungskörpers variiert werden, um den Durchsatz an die Produktionsanforderungen anzupassen
Für das Verfahren sieht die Erfindung des Weiteren vor, dass die Position des Verdrängungskörpers senkrecht zur und in Ziehrichtung eingestellt wird. Dadurch ermöglicht die
Erfindung auf einfache Weise, bei ansonsten unveränderter Geometrie der verwendeten Anlage, Korrekturen vorzunehmen und insbesondere Einfluss auf die Verwe lzeit der Flüssigkeit auf dem aus der Düse herausragenden Teil des Verdrängungskörpers zu nehmen, wodurch zusammen mit den in diesem Bereich herrschenden Umgebungstemperaturen die Temperaturdifferenz, die sich zwischen dem Bereich des , Ringspaltes am unteren Ende der Düse und dem Bereich des- Ablösens. des Strangs vom unteren Ende des -. ._
Verdrängungskörpers einstellt, beeinflusst werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird durch das Positionieren des Verdrängungskörpers die Länge des aus der Düse herausragenden Teils des Verdrängungskörpers so eingestellt, dass die aushärtbare Flüssigkeit am aus der Düse herausragenden Ende des Verdrängungskörpers, eine Viskosität aufweist, die ausreichend hoch ist, um den gesamten Strang unter Zugspannung und somit stabil zu halten.
Im Rahmen des Verfahrens können zudem die Temperatur des Außenmantels und/oder des Verdrängungskörpers eingestellt und/oder gesteuert und/oder geregelt werden. Damit bietet die Erfindung die Möglichkeit, die Temperatur und damit beispielsweise die Viskosität der aushärtbaren Flüssigkeit zu beeinflussen. Zum Realisieren des Temperierens des Außenmantels und/oder des Verdrängungskörpers kann insbesondere eine Muffel verwendet werden. Bevorzugt enthält diese Muffel mindestens zwei Segmente in Umfangs- oder Ziehrichtung, deren Temperaturen getrennt eingestellt werden können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Temperatur der aushärtbaren Flüssigkeit im Verlauf des Verfahrens zeitlich und auch örtlich variiert' werden kann. Dann kann das Temperaturprofil der aushärtbaren Flüssigkeit und/oder des Stranges im Hinblick auf eine Abkühl- beziehungsweise Aufheizkinetik vorgegeben werden.
Die. Erfindung sieht vorteilhafterweise des Weiteren .vor,, dass die Temperaturumgebung des Stranges so eingestellt* wird, dass die aushärtbare Flüssigkeit am unteren Ende- des Verdrängungskörpers, eine, insbesondere über den Querschnitt gemittelte, Viskosität aufweist, die ausreichend hoch ist, um den gesamten Strang unter Zugspannung und somit stabil zu halten.
Beispielsweise kann mit der temperaturabhängigen Viskosität gemäß der Vogel-Fuleher-Tamann-Gleichung die Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen.
Die am unteren Ende des Verdrängungskörpers herrschenden Temperaturen können unterhalb der Entglasungsgrenze liegen. Bei Vorliegen einer Dreiphasengrenze wäre in diesem Fall mit Kristallisation zu rechnen s Da durch die Erfindung jedoch die Position der Dreiphasengrenze nicht am unteren
Ende, sondern vielmehr in einem näher am Düsenaustritt gelegenen Bereich des Verdrängungskörpers mit entsprechend höheren Temperaturen liegt, treten vorteilhafterweise dennoch, insbesondere an der Oberfläche des Stranges, keine Kristalle auf.
Das Temperaturprofil kann dabei vorteilhafterweise derart gestaltet werden, dass der Förder- und Aushärtevorgang des Stranges im Hinblick auf die resultierenden Produkteigenschaften optimiert werden. In dieser Hinsicht ist es besonders vorteilhaft, wenn im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Position zumindest eines Temperierelementes eingestellt und/oder gesteuert und/oder geregelt wird.
Die Erfindung sieht vorteilhafterweise zudem vor, dass .auf den Strang, insbesondere im Bereich der Ziehzwiebel, . e ne Flüssigkeit, insbesondere durch Besprühen, aufgebracht-, wird. So wird eine Möglichkeit geschaffen, um eine zusätzliche Kühlung des Stranges zu realisieren. Um bei der Produktion von Rohren bei konstantem Durchsatz und unveränderter Anlage Einfluss auf den Innendurchmesser und/oder die Wandstärke und/oder den Außendurchmesser eines ' zu fertigenden Rohres nehmen zu können, bietet das erfindungsgemäße Verfahren, die einfache Möglichkeit, dass eine Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des Stranges erzeugt wird.
Um das Verfahren beispielsweise an sich ändernde Werkstoffeigenschaften anpassen zu können, sieht die Erfindung zudem vor, dass der Druck im Innenraum und/oder im Außenraum des Rohres eingestellt und/oder gesteuert und/oder geregelt wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zudem vorteilhafterweise der Durchsatz der aushärtbaren Flüssigkeit eingestellt und/oder gesteuert und/oder ' geregelt werden. Je nachdem, wie das erfindungsgemäße Verfahren im Rahmen des jeweiligen konkreten Prozesses durchgeführt wird, kann somit über den zusätzlichen unabhängigen Prozessparameter des Durchsatzes Einfluss auf die Produktionsgeschwindigkeit genommen werden. Insbesondere kann als aushärtbare Flüssigkeit eine Glasschmelze eingesetzt werden. Ebenso können Glasschmelzen verarbeitet werden, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als amorphe Stäbe oder Rohre erhalten werden, anschließend jedoch, beispielsweise mittels einer Temperaturbehandlüng, durch gezielte Volumenkristallisation in eine Glaskeramik umgewandelt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es erstmals möglich, ein Rohr oder einen Stab aus einem Material, beispielsweise Glas, herzustellen, welches üblicherweise bei der Herstellung kristallisieren würde, jedoch mit Hilfe der Erfindung im Wesentlichen insbesondere an der Oberfläche kristallisationsfrei ist und im Wesentlichen keine Unebenheiten an den freien Flächen aufweist.
Insbesondere weist die Oberfläche auf der Innenseite des Rohres und/oder die Oberfläche- auf der Außenseite des Rohres oder Stabes eine feuerpolierte Qualität auf.
Die 'Erfindung betri ft des Weiteren einen Glaskeramik-Stab oder ein Glaskeramik-Rohr, wobei die Glaskeramik insbesondere Zerodur umfaßt, welches aus einem Stab beziehungsweise einem Rohr hergestellt ist, der unter Verwendung der Erfindung gefertigt wurde .
Darüber hinaus umfasst die Erfindung eine Linse, welche aus einem Stab hergestellt ist, der unter Verwendung der Erfindung gefertigt wurde.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Faser, insbesondere eine optische Faser, welche aus einem unter Verwendung der Erfindung gefertigten Stab und/oder einem Rohr hergestellt ist,
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefugteen Zeichnungen beschrieben. Dieselben Bauteile werden auf-.- . allen Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet .
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch eine Vorrichtung zum freien Strangziehen gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch eine zweite Vorrichtung zum Strangziehen gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3a eine schematische Darstellung eines
Längsschnittes durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 3b eine schematische Darstellung eines
Längsschnittes durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4a eine schematische Darstellung eines Längsschnittes der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, Fig. 4b eine schematische Darstellung eines Längsschnittes der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, Fig. 4c eine schematische Darstellung eines ,. ,;;;- Längsschnittes der erfindungsgemäßen Vorricht ng gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, -.• .' . Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Querschnittes in der Ebene X-X der in Fig. 4a dargestellten Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
In Figur 1 ist eine Vorrichtung mit einer Düse 10 dargestellt, mit welcher ein bekanntes Verfahren zum Herstellen von Stäben durchgeführt werden kann. Die Düse 10 umf ßt einen Außenmantel 12. In der Düse befindet sich eine aushärtbare Flüssigkeit 35. Gemäß dem Stand der Technik wird ein Stab ohne Form "frei", also ohne Kontakt zu einer ' Form, in Gestalt eines Stranges 3 aus einer Düse 10 gezogen.
In Figur 2 ist eine weitere Vorrichtung zum Strangziehen gemäß dem Stand der Technik gezeigt . Auch sie umf ßt eine Düse 10 mit einem Außenmantel 12. Die abgebildete Anordnung entspricht einem Down-Draw-Verfahren. In der Düse 10 ist eine Nadel 15 angeordnet. Die Nadel 15 ist bündig mit der Unterkante der Düse 10 eingesetzt Sie erhöht den Strömungswiderstand in der Düse 10, so dass geringfügig höhere Temperaturen an der Unterkante der Düse möglich sind.
Da jedoch auch bei Verwendung dieser Anordnung der Bereich der Dreiphasengrenze 40 und der Bereich des Ablösens 42 des Stranges von der Düse miteinander gekoppelt sind, können Kristalle auftreten, so dass die Produktion unterbrochen werden muss . Bei den bekannten Verfahren ist insbesondere eine vergleichsweise hohe Viskosität notwendig, um ein zu 5 schnelles Abfließen des Stranges 3 unter seinem Eigengewicht verhindert. Das bedeutet, dass die Temperatur in dem Bereich 42, in dem das Ablösen des Stranges 3 von der Düse 10 erfolgt, entsprechend niedrig sein muß. Mit abnehmender Temperatur steigt, jedoch die Entglasungsneigung
•10 der aushärtbaren Flüssigkeit 35, sie beginnt zu kristallisieren. Die Kristallisation findet bevorzugt an der Dreiphasengrenzfläche 40 statt. Der Bereich des Ablösens 42 und die Dreiphasengrenzfläche 40 sind jedoch nach dem Stand der Technik miteinander -gekoppelt . 15 In Figur 3a ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Düse 10, zumindest einem Verdrängungskörper 16 und einem Strang 3, welcher einen Stab bildet, gezeigt. Die Düse 10 umfasst einen 20 Außenmantel 12 sowie einen Verdrängungskörper 16.
Im Unterschied zum Stand der Technik ragt der Verdrangungskorper 16, weit aus der Düse 10 heraus. Der Verdrängerkörper 16 ist in der Darstellung in Fig. 3a mit 25 Verbindungselementen 22 mit dem Außenmantel 12 verbunden.
Zwischen dem Außenmantel 12 und dem Verdrängungskörper 16 befindet sich in der Düse 10 die aushärtbare Flüssigkeit 35. Am Austritt der Düse 10 verlässt die aushärtbare
30 Flüssigkeit 35 die Düse, so dass ein Strang 3 entsteht, der in einer Abziehrichtung 4 abgezogen wird. Durch die Verwendung des Verdrängungskörpers 16 wird der Bereich des Ablösens 42 des Stranges 3 von der Dreiphasengrenze 40 entkoppelt Dadurch kann im Bereich der Dreiphasengrenze 40 eine Temperatur eingestellt werden, bei welcher die Kristallisation der aushärtbaren Flüssigke'ite- 35, insbesondere auf der Oberfläche des Stranges 3, ■ • zuverlässig vermieden werden.
Während der Verweilzeit der aushärtbaren Flüssigkeit 35 auf dem Bereich des Verdrängungskörpers 16,. welcher aus der
Düse 10 herausragt, bietet sich durch die erfindungsgemäße Anordnung jedoch die Möglichkeit, die aushärtbare Flüssigkeit 35 soweit abzukühlen, dass sie bei Erreichen des Bereiches 42 der Ablösung eine ausreichend niedrige Temperatur hat, so dass ein stabiles Abziehen möglich ist.
In Fig. 3b ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Diese - Ausführungsform unterscheidet sich von Fig. 3a darin, dass der Verdrangungskorper 16 nicht am Außenmantel 12 der Düse fixiert ist, sondern über eine Halterung 23 horizontal und vertikal innerhalb der Düse 10 verstellt werden kann. Dadurch können noch im laufenden Prozess Anpassungen durchgeführt werden.
In Fig. 4a ist eine dritte. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Düse 10, einem als offener Hohlkörper ausgebildeter Verdrängungskörper 25 und einem Strang 3, welcher ein Rohr bildet, gezeigt. Die Düse 10 umfasst einen Außenmantel 12 und. eine Nadel 15. Zwischen dem Außenmantel 12 und der Nadel 15 befindet sich in der Düse 10 die aushärtbare Flüssigkeit 35. Am Austritt der Düse 10 verlässt die aushärtbare Flüssigkeit 35 die Düse als hohler Strang 3, so dass ein Rohr entsteht, welches in einer Abziehrichtung 4 abgezogen wird.
Der Verdrängungskörper 25 umfasst gemäß der dritten,, , • .. Ausführungsform einen zylindrischen Hohlkörper, welcher* zwischen dem Außenmantel 12 und der Nadel 15 mit der Düse 10 verbunden ist. Der Verdrangungskorper 25 ist in der Darstellung in Fig. 4a mit Verbindungselementen 22 mit dem Außenmantel 12 verbunden. Wie in Fig. 4b dargestellt, kann der Verdrängungskörper 25 jedoch auch mit der Nadel 15 verbunden sein. Ebenso ist es möglich, den Verdrängungskörper 25, wie in Fig. 4c dargestellt, über eine Halterung 23', unabhängig von Außenmantel und Nadel zu haltern. Dadurch ist eine horizontale und vertikale Verschiebung des Verdrängungskörpers und somit eine
Anpassung während des laufenden Prozesses möglich. Die Halterung 23' ist in Umfangsrichtung unterbrochen, sodass die aushärtbare Flüssigkeit auch in den Raum zwischen der Halterung -23' und der Nadel 15 •■ eindringen kann.
Zwischen dem Innenraum 31 und dem Außenraum 32 des hohlen Stranges 3 kann eine Druckdifferenz eingestellt werden. Über die Druckdifferenz zwischen dem Innenraum 31 und dem Außenraum 32 kann beispielsweise die Wandstärke des hohlen Stranges 3 beeinflusst werden.
Durch die Verwendung des Verdrängungskörpers- (25) wird der Bereich des Ablösens 42 des hohlen Stranges 3 von der Dreiphasengrenzfläche 40 entkoppelt. Wie oben für die erste Ausführungsform der Erfindung zum Fertigen eines Stabes erläutert , kann dadurch im Bereich der Dreiphasengrenzfläche 40 eine Temperatur eingestellt . ■ werden, bei welcher die Kristallisation der aushärtbaren Flüssigkeit 35, insbesondere auf der inneren und/oder äußeren Oberfläche des Stranges 3, zuverlässig vermieden werden .
Während der Verweilzeit der aushärtbaren Flüssigkeit ,35*auf den Oberflächen des Verdrängungskörpers 25, welcher .aus- der Düse 10 herausragt, bietet sich durch die erfindungsgemäße Anordnung jedoch die Möglichkeit, die aushärtbare Flüssigkeit 35 soweit abzukühlen, dass sie bei Erreichen des Bereiches 42 der Ablösung eine ausreichend niedrige
Temperatur hat, so dass ein stabiles Abziehen möglich ist.
In Fig. 5 wird beispielhaft dargestellt, wie der als Hohlkörper ausgebildete Verdrängungskörper 25 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der dritten
Ausführungsform angeordnet sein kann. Im Außenmantel 12 ist über mehrere Verbindungselemente 22 der Verdrangungskorper 25 montiert. Koaxial zum Außenmantel 12 ist die Nadel 15 angeordnet. Zwischen dem Außenmantel 12 und dem Verdrangungskorper 25 sowie dem Verdrängungskörper 25 und der Nadel 15 befindet sich die aushärtbare Flüssigkeit 35.
Beispielsweise kann eine erfinderische Vorrichtung für ein gegebenes Glas folgendermaßen ausgelegt werden. Betrachtet wird ein Beispielglas mit- folgende Eigenschaften:
Die Temperaturabhängigkeit der Viskosität η (in dPa s) läßt sich nach der Gleichung von Vogel-Fuleher-Tammann mit den Parametern A, B und T0 beschreiben. Es gilt log η = A + B / (T - To) , wobei A= - 4,16; B = 5156 K und To = 263 K.
Die obere Entglasungsgrenze liegt bei 1010°C. Die Dichte des Glases beträgt 3400 kg/m3. Die Oberflächenspannung • beträgt 0,3 N/m. Die aktive Wärmeleitfähigkeit innerhalb- des Glases beträgt 3 W/ (mK) . Die spezifische Wärmekapazität des Glases beträgt 1000 J/ (kg K) .
Für die beispielhafte Auslegung wird angenommen, dass sich unterhalb der Düse eine Muffel anschließt, in der eine Temperatur von konstant 500°C herrscht. Der Produktionsdurchsatz des Verfahrens soll 72 kg pro Stunde betragen.
Für einen stabilen, ohne durch Kristallisation unterbrochenen Produktionsbetrieb wird gefordert, dass die kälteste Stelle, an der eine Dreiphasengrenze auftritt, bei mindestens 1020°C und damit oberhalb der Entglasungsgrenze gehalten werden soll.
Unter Verwendung einer gängigen mathematischen Simulationssoftware zur Berechnung von Strömungsvorgängen ist es möglich, geeignete geometrische Dimensionen für die Auslaufdüse, und den Verdrängungskörper zu bestimmen. Auslaufdüse und Verdrängungskörper haben im betrachteten Beispiel einen Kreisquerschnitt. Neben dessen Abmessungen wird auch die Länge des Verdrängungskörpers bestimmt ..
Die Dimensionen werden so festgelegt, dass das Glas bei der Strömung entlang des Verdrängungskörpers bis auf eine für • stabiles Freiziehen ausreichend niedrige Temperatur abkühlt . So ergibt sich zum Beispiel ein Düsendurchmesser von 160 mm, ein Durchmesser des Verdrängungskörpers von 140 mm, und eine unterhalb der Düse herausragende Länge des. ,,- Verdrängungskörpers von 170 mm, von denen 100 mm als -.■..:,• zylindrischer Teil und 70 mm als kegeliger Teil ausgebildet sind. Dadurch erhält die aus der Düse herausragende Begrenzung des Verdrängungskörpers eine Spitze.
Mit einer derartig dimensionierten Vorrichtung kann erreicht werden, dass Glas mit dem gewünschten Produktionsdurchsatz bei der oberhalb der Entglasungstemperatur liegenden Temperatur durch den aus Düse und Verdrängungskörper gebildeten Ringspalt austritt . Beim Herabfließen auf der Außenfläche des unteren Teils des Verdrängungskörpers kühlt das Glas ab. Am Ende des Verdrängungskörpers besitzt das Glas dann eine ausreichend hohe Viskosität, um beim gewünschten Produktionsdurchsatz stabil abgezogen werden zu können, ohne bereits durch das Eigengewicht schneller abzufließen als es der Ziehgeschwindigkeit entspricht .

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zum Herstellen von Strängen (3) durch--; - ••; Abziehen von zumindest einer aushärtbaren Flüssigkeit (35) , insbesondere einer Schmelze, aus einer Düse in,.;, einer Abziehrichtung (4) , gekennzeichnet durch zumindest einen Verdrängungskörper (16, 25) , welcher derart in der Düse angeordnet werden kann, dass er in Abziehrichtung (4) aus der Düse herausragt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der .Verdrängungskörper in axialer Richtung um zumindest die Hälfte der kürzesten Abmessung seines Querschnitts aus der Düse herausragt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die außerhalb der Düse angeordnete Begrenzung des Verdrängungskörpers (16, 25) in einer Spitze oder Kante endet.
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse einen Außenmantel (12) umfaßt, dessen mit dem Strang (3) in Kontakt stehende Begrenzung derart ausgebildet ist, dass die Ablösung des Stranges von der Düse in axialer Richtung im wesentlichen an einer definierten Abrißkante erfolgt.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,- dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Strang (3) in Kontakt stehende Begrenzung des Außenmantels (12) der Düse (10) ein Material aufweist, das von der aushärtbaren Flüssigkeit schlecht, bevorzugt nicht benetzt wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch Verbindungselemente (22) zum'•: ->; Verbinden des Verdrängungskörpers (16, 25) mit der "Düse .
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (16, 25) in horizontaler und/oder vertikaler Richtung bezüglich der Düse verschiebbar über eine Halterung (23, 23') gehalten werden kann.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, • dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (16) gegenüber der umgebenden aushärtbaren Flüssigkeit abgeschlossen ist und innerhalb des Außenmantels (12) der Düse angeordnet werden kann.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (25) einen gegenüber der umgebenden aushärtbaren Flüssigkeit offenen Hohlkörper umfasst, welcher zwischen dem Außenmantel (12) und der Nadel (15) in der Düse angeordnet ist werden kann.
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse einen zylindrischen Außenmantel (12) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (16, 25) und/oder die Nadel (15) zylindrisch ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrangungskorper (16, 25) koaxial zu der Düse angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des ": Verdrängungskörpers und der Düse in einer Ebene •"' - senkrecht zu ihren Längsachsen derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Strömungswiderstand des Spalts zwischen Düse (10) und/oder Nadel (15) und Verdrängungskörper bei der gegebenen Viskosität der. aushärtbaren Flüssigkeit einen vorbestimmbaren Durchsatz erlaubt.
14. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (16, 25) derart ausgebildet ist, dass seine Abmessungen in einer Ebene senkrecht zu seiner Längsachsen nicht konstant sind.
15. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Temperieren des Außenmantels (12) und/oder des Verdrängungskörpers (16, 25) .
16. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Einrichtung zum Temperieren eine Muffel unterhalb. der Düse angeordnet werden kann.
17. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Einrichtung zum Temperieren eine Einrichtung zum direkten elektrischen Beheizen und/oder zum insbesondere kontaktlosen induktiven Beheizen eingesetzt werden kann.
18. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Temperieren zumindest ein Temperierelement umfasst, dessen Position variabel einstellbar ist. ,-
19. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Temperieren zumindest zwei voneinander unabhängige Temperierelemente umfasst.
20. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einstellen und/oder Steuern und/oder Regeln der Temperatur des Außenmantels (12) und/oder des Verdrängungskörpers (16, 25) . .
21. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Aufbringen einer Flüssigkeit, insbesondere durch Besprühen, auf den Strang (3),, insbesondere auf die Ziehzwiebel (42).
22. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (16, 25) zumindest ein hochschmelzendes Metall und/oder zumindest ein Edelmetall, insbesondere Platin, und/oder zumindest ein Refraktärmetall und/oder zumindest eine Legierung derselben und/oder Keramik umfasst.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 22, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen einem Innenraum (31) und einem Außenraum (32) des Stranges (3) .
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 23, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einstellen und/oder Steuern und/oder Regeln des Druckes im Innenraum (31) und/oder des Außenraum (32) des Stranges (3).
25. Verfahren zur Fertigung von Strängen (3), welches die Schritte des Bereitstellens einer aushärtbaren Flüssigkeit (35) , insbesondere einer Schmelze, und des Herstellens eines Stranges (3) durch Abziehen aus einer Düse in einer Abziehrichtung (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass, in der Düse ein Verdrängungskörper (16, 25) derart angeordnet ist, dass er in Abziehrichtung (4) aus der Düse herausragt .
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des Verdrängungskörpers (16, 25) und der Düse (10) in einer Ebene senkrecht zu ihren Längsachsen derart aufeinander abgestimmt werden, dass der Strömungswiderstand des Spalts zwischen 'Düse (10) und/oder Nadel (15) und Verdrangungskorper (16, 25) bei der gegebenen Viskosität der aushärtbaren Flüssigkeit (35) einen vorbestimmbaren Durchsatz erlaubt.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Verdrängungskörpers (16, 25) in horizontaler und/oder vertikaler Richtung einstellbar ist.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Positionieren des Verdrängungskörpers (16, 25) die Länge des aus der Düse herausragenden Teils des Verdrängungskörpers (16, 25) so eingestellt wird, dass die aushärtbare Flüssigkeit (35) am aus der Düse herausragenden Ende des Verdrängungskörpers (16, 25), eine Viskosität aufweist, die ausreichend hoch ist, sodass der gesamte Strang (3) während des Abziehens unter Zugspannung steht .
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Außenmantels (12) und/oder des Verdrängungskörpers (16, 25) eingestellt und/oder gesteuert und/oder geregelt wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturumgebung des Stranges (3) so eingestellt wird, dass die aushärtbare Flüssigkeit am unteren Ende des Verdrängungskörpers (16, 25) , eine, insbesondere über den Querschnitt gemittelte, Viskosität aufweist, die ausreichend hoch ist, sodass der gesamte Strang (3) während des • Abziehens unter Zugspannung steht.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Position zumindest eines Temperier-Elements eingestellt und/oder gesteuert und/oder geregelt, wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Strang (3) , insbesondere im Bereich der Ziehzwiebel, eine Flüssigkeit, insbesondere durch Besprühen, aufgebracht wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die aushärtbare Flüssigkeit (35) zu einem Stab ausgehärtet wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die aushärtbare Flüssigkeit (35) zu einem Rohr ausgehärtet wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckdifferenz zwischen einem Innenraum (31) und. einem Außenraum (32) des Stranges (3) erzeugt wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Innenraum (31) und/oder des Außenraum (32) des Stranges (3) eingestellt und/oder gesteuert und/oder geregelt wird.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass als aushärtbare Flüssigkeit (35) eine Glasschmelze eingesetzt wird.
38. Rohr oder Stab aus einem im wesentlichen amorphen Festkörper, herstellbar in einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 24 und/oder nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 25 bis 37.
39. Rohr oder ■ Stab nach der Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörper ein Glas umfasst .
40. Rohr oder Stab nach einem der Ansprüche 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (33) auf der Innenseite des Rohres (3) und/oder die Oberfläche (37) auf der Außenseite des Rohres (3) im wesentlichen glatt ist.
41. Glaskeramik-Stab oder Glaskeramik-Rohr, wobei die Glaskeramik insbesondere Zerodur umfaßt, hergestellt aus einem Stab oder Rohr nach einem der Ansprüche 38 bis 40.
42. Linse, hergestellt aus einem Stab nach einem der Ansprüche 38 bis 40.
43. Faser, insbesondere optische Faser, hergestellt aus einem Stab und/oder einem Rohr nach einem der Ansprüche 38 bis 40.
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