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Verfahren und Vorrichtung zur Fertigstellung von Gegenständen aus geschmolzenen kieselsäure- haltigen Stoffen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fertigstellung von Gegenständen aus geschmolzenen kieselsäurehaltigen Stoffen.
Dieses Verfahren besteht nach der Erfindung darin, dass die Gegenstände sofort nach ihrer Entfernung aus dem Ofen, in dem sie hergestellt wurden, im warmen Zustande abgeschabt werden, u. zw. bei möglichst hoher Temperatur, die keinesfalls unter den Umwandlungspunkt des Cristobalits sinken darf, so dass nicht allein die Oberflächenschicht, die unregelmässig und runzelig ist, entfernt wird, sondern überdies verhindert wird, dass die darunter befindliche Schicht aus Cristobalit durch Abkühlung sich spaltet. Hierauf wird die so unter Wärme abgeschabt Oberfläche einer Wärmebehandlung unterworfen, bei welcher ein Glasieren durch oberflächliches Aufschmelzen, welches den Cristobalit in geschmolzene Kieselsäure umwandelt, und eine gleichförmige Wiedererhitzung auf eine Temperatur von mindestens 10000 vorgenommen wird.
Diese Wiedererhitzung dient dem Zwecke, einerseits die Oberfläche der Gegenstände zu reinigen, indem die während des Glasierens verdampfte und auf der Oberfläche der Gegenstände niedergeschlagene Kieselsäure entfernt wird, anderseits die inneren Spannungen im Material zu unterdrücken.
Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens weist im wesentlichen ein Gehäuse, in welchem der Gegenstand unter gleichzeitiger Lageveränderung dem Abschabprozess unter Wärme und der Wärmebehandlung unterworfen wird, und Organe zur Durchführung einer solchen Behandlung der Gegenstände und zur Verstellung derselben im Innern des Gehäuses auf, wobei diese Organe derart angeordnet sind, dass ihre Regelung und Verstellung von aussen durchgeführt werden kann.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Fig. 1 zeigt im lotrechten Schnitt die Arbeitskammer und den Gegenstand im Innern derselben in zwei verschiedenen Lagen, u. zw. in gestrichelten Linien zu Beginn des Abschabens und Glasierens und in vollen Linien am Ende dieser Operationen. Fig. 2 zeigt in Schematischer Darstellung die Schaborgane in der Draufsicht. Fig. 3 zeigt in der Draufsicht den Wagen, der die Wärmequelle trägt, mit welcher die Oberflächenschmelze nach dem Abschaben bewirkt wird.
In Fig. 1 bezeichnet 1 eine zylindrische Kammer, die von einem Metallring 2 gebildet ist, der eine wärmeisolierende Hülle 3 sowie ein feuerfestes Heizrohr 4 umschliesst und der an seinem unteren Teil durch einen Boden 5 abgeschlossen ist.
Über der Kammer 1 befindet sich ein feuerfester Ring 6 mit Öffnungen für den Durchtritt der Schaborgane ? und der Heizorgane 8.
Eine zweite, abnehmbare Kammer 9, die ebenso wie die Kammer 1 von einem eine wärmeisolierende Hülle 11 und ein feuerfestes Heizrohr 12 umgebenden und an seinem oberen Teil durch einen Boden 13 abgeschlossenen Metallring 10 gebildet ist, ist über dem Ring 6 angeordnet und von diesem durch Zwischenstücke 14 getrennt, die zwischen sich Kanäle für den Abzug der sich während des Glasierens entwickelnden Kieselsäuredämpfe freilassen.
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Ein von zwei durch eine mittlere Stange 1'1 miteinander vereinigten Scheiben 15 und 16 gebildeter Support, gestattet den Quarzgegenstand 18 zu ergreifen, ihn aus dem Schmelzofen herauszuführen und in die Kammer 1 einzubringen, indem die Scheibe 15 auf einen Teller 19, der am oberen Ende einer Schraubenspindel 20 befestigt ist, aufgesteckt wird. Die Schraubenspindel 20 dreht sich in einer, einen Teil des Bodens 5 bildenden Mutter 21.
Ein konisches Schutzblech 22, das unter dem Teller 19 befestigt ist, schützt die Schraubenspindel20 und die Mutter 21 gegen den beim Abschaben des Gegenstandes 18 abfallenden Sand.
Die Schabvorrichtung wird von drei Schaben 7 (Fig. 1 und 2) von polygonaler Form gebildet, die aus Quarz oder aus Karborundum bestehen und auf waagrechten Stangen 23 drehbar gelagert sind, die einen Teil von Gelenksparallelogrammen 24 bilden. Die Schaber sind mit geringem Höhenunterschied zueinander angeordnet und werden durch Gegengewichte 25 an den Quarzgegenstand 18 angedrückt.
Die Heizvorrichtung wird von drei Elektroden 8 gebildet, die tiefer als die Schaber angeordnet und in Hülsen 26 eingesteckt sind. Die die mittlere Elektrode tragende Hülse ist an einem Wagen 27 befestigt und die die seitlichen Elektroden tragenden Hülsen können auf diesem Wagen mittels Handgriffen 28 und an einer Achse 30 befestigten Lenkern 29 verschwenkt werden. Diese Achse 30 dient dazu, die Elektroden einander so nähern zu können, dass zwischen ihnen ein dreiphasiger Lichtbogen ausgelöst wird, wobei die Achse gleichzeitig noch als Handgriff zur Verstellung des Wagens 27 entsprechend dem Profil des zu glasierenden Gegenstandes dient.
Die Vorrichtung wirkt wie folgt : Die Schraubenspindel 20 wird durch Drehung in ihrer Mutter 21 soweit in die Höhe geschraubt, dass der Teller 19 eine etwas tiefere Lage einnimmt als die Schaborgane ?, hierauf wird der Gegenstand 18 auf dem Teller angebracht, nachdem er, wie vorstehend beschrieben wurde, zwischen den durch die Stange 17 miteinander vereinigten Scheiben 15, 16 erfasst worden ist. Der Gegenstand nimmt sonach in der Kammer 9 eine Lage ein, die durch den in gestrichelten Linien dargestellten Umfang (Fig. 1) veranschaulicht wird.
Dann wird die Schraubenspindel 20 so gedreht, dass 1 iebei dem Gegenstand eine nach unten gerichtet Schraubenbewegung erteilt wird, durch welche alle Punkte der Oberfläche des Körpers zunächst mit den Schaben 7 in Berührung und unmittelbar danach in die Flamme des zwischen den Elektroden 8 gebildeten Lichtbogens gebracht werden. Das Abschaben und darauffolgende Glasieren wird sonach vom Basisteil bis zum oberen Ende des Gegenstandes durchgeführt, der schliesslich in der Kammer 1 eine Lage gemäss dem in vollen Linien dargestellten Umriss (Fig. 1) einnimmt.
Sodann wird die Sohabervorriohtung 7 gegen die Aussenseite der Kammer 1 zurückgezogen und, indem man der Schraubenspindel eine beschleunigte Drehbewegung in entgegengesetzter Richtung zur ursprünglichen Bewegung erteilt, lässt man den Gegenstand 18 wieder rasch hochsteigen, damit die an der Oberfläche des Gegenstandes anhaftende Kieselsäure durch die Flamme des Lichtbogens zwischen
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erhitzt wird.
Dieser Reinigung und Wiedererhitzung, welche den zweiten Teil der Wärmebehandlung bilden, wird sonach der Gegenstand 18 von seinem obersten Teil bis zur Basis unterworfen, bis er sich schliesslich wieder in der Kammer 9 befindet. 0
Wenn die aufsteigende Schraubenbewegung des Gegenstandes beendet ist, tritt das obere Ende der Stange 17 durch ein zu diesem Zwecke im Boden 13 vorgesehenes Loch aus.
Es braucht dann nur mehr diese Stange erfasst werden, um den Gegenstand 18 mitsamt der Kammer 9 abzuheben und das ganze auf eine nichtdargestellte wärmeisolierende Platte bis zur vollständigen Abkühlung des Gegenstandes abzustellen.
Wenn die Gegenstände aus kieselsäurehaltigen Stoffen eine Wandstärke besitzen, die sie befähigt eine genügende Wärmemenge aufzunehmen, können sie erfindungsgemäss an der freien Luft im warmen Zustand abgeschabt werden, z. B. zwischen den Spitzen einer Drehbank, u. zw. unter Einhaltung der Bedingung, dass ihre Temperatur an keiner Stelle unter den Umwandlungspunkt des Cristobalits sinkt.
Dann wird der Gegenstand in die Kammer 9 eingebracht, um in dieser der doppelten Wärmebehandlung : Glasieren und Wiedererhitzung unterworfen zu werden.
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1. Verfahren zur Fertigstellung von Gegenständen aus geschmolzenen kieselsäurehaltigen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der'Gegenstand gleich nach seiner Entfernung aus dem Ofen, in dem er hergestellt wurde, im warmen Zustand abgeschabt wird, u. zw. bei möglichst hoher Temperatur, die keinesfalls unter den Umwandlungspunkt des Cristobalits sinken darf, worauf die so im warmen Zustande abgeschabt Oberfläche des Gegenstandes einer Wärmebehandlung unterworfen wird, bei der ein Glasieren durch oberflächliches Aufschmelzen und eine gleichmässige Wiedererhitzung auf eine Temperatur von mindestens 10000 vorgenommen wird.