DE10337388B4

DE10337388B4 - Vertikal-Tiegelziehverfahren zur Herstellung eines zylinderförmigen Quarzglaskörpers und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10337388B4
Application number: DE2003137388
Authority: DE
Inventors: Helmut Leber; Rainer Berg; Nigel Whippey
Original assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2023-08-14
Also published as: WO2005019123A1; DE10337388A1

Abstract

Tiegelziehverfahren zur Herstellung eines zylinderförmigen Quarzglaskörpers, bei dem eine in einem Schmelztiegel erweichte Quarzglasmasse über eine in einer Bodenöffnung des Schmelztiegels eingesetzte, eine Ziehdüsenöffnung aufweisende Ziehdüse senkrecht nach unten zu einem Glasstrang mit vorgegebenem Profil kontinuierlich abgezogen, und der Glasstrang anschließend zu dem zylinderförmigen Quarzglaskörper abgelängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziehdüse (10) mit ihrer dem Schmelztiegel (11) abgewandten Seite mittels Schnellkupplung (4; 15) mit einer auswechselbaren Ansetzdüse (1) verbunden ist, die eine Ansetzdüsenöffnung (9), aufweist, deren Öffnungsquerschnitt sich von demjenigen der Ziehdüsenöffnung (16) unterscheidet, und dass das Profil des noch weichen Glasstrangs entsprechend dem Öffnungsquerschnitt der Ansetzdüsenöffnung (9) eingestellt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vertikal-Tiegelziehverfahren zur Herstellung eines zylinderförmigen Quarzglaskörpers, bei dem eine in einem Schmelztiegel erweichte Quarzglasmasse über eine in einer Bodenöffnung des Schmelztiegels eingesetzte, eine Ziehdüsenöffnung aufweisende Ziehdüse senkrecht nach unten zu einem Glasstrang mit vorgegebenem Profil kontinuierlich abgezogen, und der Glasstrang anschließend zu dem zylinderförmigen Quarzglaskörper abgelängt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Vertikal-Tiegelziehverfahren werden zur Herstellung von zylinderförmigen Bauteilen, insbesondere auch von Rohren und Stäben aus Quarzglas mit beliebigem Querschnittsprofil eingesetzt.

Beim kontinuierlichen Ziehen von Glasrohren aus einer Schmelze ist es üblich, einen Gasstrom durch das Rohr zu leiten, um so den Durchmesser und die Wandstärke des Rohres durch geeignete Anpassung der Viskosität des Glases, des Blasdrucks innerhalb des Glasrohres und/oder durch die Abziehgeschwindigkeit zu regulieren. Die Einstellung der Rohrabmessungen mittels des Blasdrucks ist jedoch nur in gewissen Grenzen möglich, und das auch nur bei Rohren, jedoch nicht bei Stäben. Mit zunehmenden Durchmesser des zu ziehenden Rohres müssen zur Aufrechterhaltung des gewünschten Durchmessers große Gasvolumina eingeleitet werden, die die Rohrinnenwandung kühlen und die den Ziehvorgang erschweren. Die Variabilität des radialen Sollprofils des zu ziehenden Glasstrangs ist daher in erster Linie durch die vorgegebene Geometrie der Ziehdüse begrenzt. Für die Herstellung von Glaskörpern, die außerhalb dieses Geometriespektrums liegen, ist es in der Regel erforderlich, die Ziehdüse auszuwechseln. Ein Auswechseln der Ziehdüse während der laufenden Produktion ist jedoch nicht möglich. Die Ziehanlage muss abgeschaltet und anschließend mit der geänderten Ziehdüsengeometrie neu aufgebaut und eingefahren werden. Abgesehen vom Zeitaufwand ist dies vor allem auch deshalb problematisch, weil der Schmelztiegel in der Regel nur einmalig einsetzbar und nach dem Abkühlen unbrauchbar ist. Die anlagentechnisch bedingte Einschränkung durch die Ziehdüsengeometrie ist bei geringen Produktionsmengen und einer daraus resultierenden kurzen Tiegellaufzeit besonders nachteilig.

Aus der DE 506 384 ist ein Verfahren zum Vertikalziehen von Glassträngen aus dem Tiegel gemäß der eingangs genannten Gattung bekannt. Demnach werden Stangen und Rohre aus Quarzglas hergestellt, indem der aus der Bodenöffnung eines Schmelzbehälters austretende Glasstrang – ohne oder mit in diese Bodenöffnung eingesetztem Dorn – zwischen gegeneinander sich bewegenden, eine geschlossene Form bildenden Formteilen die gewünschte Abmessung gegeben wird. Besagte Formteile bilden hier die Ziehdüse, die zum Beispiel in Form von Scheiben, die mit Nuten versehen gegeneinander verschiebbar sind, ausgebildet sein kann.

Eine Einstellung des Öffnungsquerschnitts der Ziehdüse durch bewegliche Teile bringt jedoch Nachteile hinsichtlich der Stabilität des Ziehprozesses mit sich und führt durch eindringendes Glas leicht zu Funktionsstörungen der Vorrichtung und zu Beschädigungen der Oberfläche des abzuziehenden Glasstrangs.

Die US 1,766,638 A offenbart ein Verfahren zum Ziehen von Rohren aus Glas aus einem Tiegel, der eine Bodenöffnung aufweist. Die Bodenöffnung bestimmt den anfänglichen Außendurchmesser des austretenden Glasstrangs. Der Glasstrang kühlt anschließend ab und gelangt in einen „Former", in dem er das gewünschte Rohrprofil erhält. Nach einem weiteren Abkühlen durchläuft das Rohr eine Aufheizstrecke und wird durch einen „Sizer" gezogen, der dazu dient, das noch plastisch verformbare Rohr in seine endgültige, gewünschte Form und Größe zu bringen. Diese Verfahrensweise erfordert die Formbarkeit des Glases über einen großen Temperaturbereich, wie er für sogenannte „lange Gläser", wie Borosilikatglas (Pyrex), typisch ist.

Bei einer Verfahrensmodifikation ist unterhalb der Tiegelöffnung ein Düsenring angeordnet, der in vertikaler Richtung bewegbar ist, und der bis an die Unterseite des Schmelztiegels herangefahren werden kann, was seiner normalen Betriebsposition entspricht.

Aus der US 3,298,808 A ist ein Tiegelziehverfahren bekannt, bei dem ein Schmelztiegel mit Bodenauslauf mit einer Düse verbunden ist, die aus mehreren koaxialen Kammern mit zum Teil porösen Wandungen besteht. Über die porösen Wandungen kann ein Vakuum bzw. ein Überdruck auf den aus dem Bodenauslass austretenden Glasstrang aufgebracht werden. Als Werkstoff für die porösen Kammerwandungen werden Sintermetall und Al₂O₃ genannt. Diese Werkstoffe sind mangels Temperaturbeständigkeit als Düsen-Bauteile für das Ziehen von Quarzglasteilen nicht geeignet.

Die US 3,607,185 A beschreibt verschiedene Düsenformen für die Herstellung komplexer Glasrohre mit Vielfachbohrungen und unterschiedlicher Außengeometrie, wobei auch die Befestigung einer derartigen Düse am Boden eines Schmelzbehälters schematisch dargestellt ist.

Aus der JP 01301527 A ist ein Stabziehverfahren bekannt, bei dem der Auslass für das schmelzflüssige Glas mit einer auswechselbaren Vorsatzdüse versehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tiegelziehverfahren für die Herstellung von Quarzglas-Strängen dahingehend zu verbessern, dass das Geometriespektrum des abzuziehenden Stranges ohne wesentlichen verfahrenstechnischen oder konstruktiven Aufwand verbreitert werden kann, und eine für die Durchführung des Verfahren geeignete Vorrichtung bereitzustellen.

Hinsichtlich des Tiegelziehverfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ziehdüse mit ihrer dem Schmelztiegel abgewandten Seite mittels Schnellkupplung mit einer auswechselbaren Ansetzdüse verbunden ist, die eine Ansetzdüsenöffnung aufweist, deren Öffnungsquerschnitt sich von demjenigen der Ziehdüsenöffnung unterscheidet, und dass das Profil des weichen Glasstrangs entsprechend dem Öffnungsquerschnitt der Ansetzdüsenöffnung eingestellt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält der Quarzglasstrang sein Soll-Querschnittsprofil nicht durch den Öffnungsquerschnitt der Ziehdüse, wie beim bekannten Verfahren, sondern durch den Öffnungsquerschnitt einer an die Ziehdüse angeschlossenen Ansetzdüse. Außer Betracht bleiben dabei Geometrieänderungen nach dem Verlassen der Ansetzdüse, etwa durch anschließendes Abkühlungsschrumpfen, durch lokal wirkende Kühl- oder Heizmaßnahmen oder durch einen Blasdruck bei einem rohrförmigem Strang.

Der für die Einstellung des Sollprofils relevante Öffnungsquerschnitt ist der kleinste Querschnitt der Ansetzdüse senkrecht zur Ziehachse (im Folgenden auch als „Ansetzdüsenöffnung" oder „radialer Öffnungsquerschnitt", und das dementsprechend erzeugte Profil des Quarzglasstrangs als „radiales Profil" bezeichnet)In der Regel ist der „Ansetzdüsenquerschnitt" der Querschnitt am unteren Ende der Ansetzdüse. Geometrie und Größe des Ansetzdüsenquerschnitts werden entsprechend dem radialen Profil des herzustellenden Glaskörpers ausgewählt. Er ist im einfachsten Fall kreisförmig; es sind aber auch polygonale Querschnitte möglich, insbesondere Rechteckquerschnitte zum Ziehen plattenförmiger Glaskörper, sowie ellipsen- oder doppelellipsenförmige Querschnitte zum Ziehen sogenannter „Zwillingsrohre", wie sie für die Herstellung von Heizstrahlern eingesetzt werden. Zur Herstellung eines hohlen Quarzglasstrangs umgibt die Ansetzdüse einen sogenannten „Dorn", wobei der Ansetzdüsenquerschnitt durch den Querschnitt des Dorns verkleinert wird.

Die Ansetzdüse ist mit der eigentlichen Ziehdüse fest verbunden, kann aber von dieser gelöst und durch eine andere Ansetzdüse ersetzt werden. Die Verbindung zwischen Ansetzdüse und Ziehdüse ist so dicht, dass Glas zwischen den beiden Düsen nicht austreten kann. Die Oberseite der Ansetzdüse und die Unterseite der Ziehdüse werden hierfür fest gegeneinander gepresst.

Die Auswechselbarkeit ermöglicht es, bei Änderungen des Sollprofils des zu ziehenden Glasstrangs eine geeignete Ansetzdüse mit einer an das neue Sollprofil besser angepassten Ansetzdüsenöffnung einzusetzen. Wesentlich ist, dass das Ansetzen der neuen Ansetzdüse erfolgen kann, ohne dass der Schmelztiegel hierfür abgekühlt oder entleert werden muss. Im Idealfall kann die Ansetzdüse sogar im laufenden Ziehprozess ausgetauscht werden.

Die Herstellung der lösbaren Verbindung zwischen Ziehdüse und Ansetzdüse erfolgt daher mittels Schnellkupplung. Derartige Schnellkupplungen sind schnell zu öffnen und zu schließen und sie erleichtern eine Automatisierung des Ansetzdüsen-Wechsels.

Der Öffnungsquerschnitt der Ansetzdüsenöffnung unterscheidet sich in Größe oder Form von demjenigen der Ziehdüsenöffnung. Er ist entweder kleiner oder größer oder er weist eine andere geometrische Form der Düsenöffnung auf.

Vorzugsweise weist die Ansetzdüse eine obere, der Ziehdüsenöffnung zugewandte, obere Öffnung auf, mit einem Öffnungsquerschnitt, der an keiner Stelle kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der Ziehdüsenöffnung.

Dadurch, dass der Öffnungsquerschnitt der oberen Öffnung der Ansetzdüse an keiner Stelle kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der unmittelbar anliegenden Ziehdüsenöffnung werden nach innen ragende Stufen und Kanten, auf denen sich Glas ablagern könnte oder die den Turbulenzgrad der vorbeifließenden Quarzglasschmelze erhöhen würden, vermieden.

Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Abstand zwischen Ansetzdüsenöffnung und oberer Öffnung der Ansetzdüse im Bereich zwischen 40 mm und 80 mm beträgt.

Die Untergrenze von 40 mm wird durch die Verweilzeit des Quarzglases innerhalb der Ansetzdüse bestimmt. Bei einer zu geringen Verweilzeit bildet sich das radiale Profil des Quarzglasstrangs nicht vollständig aus. Die genannte Obergrenze von 80 mm ergibt sich aus Gründen der Bauhöhe der Heizzone. Um zu gewährleisten, dass sich der obere und der untere Bereich der Ansetzdüse innerhalb der Heizzone befinden, wäre bei Düsenlängen von mehr als 80 mm eine besonders lange Heizzone erforderlich.

Die üblichen Schnellkupplungen weisen Einrastmittel auf, die hier eine formschlüssige Verbindung von Ansetzdüse und Ziehdüse durch Einrasten gewährleisten. Diese Einrastmittel können beispielsweise eine sogenannte Kugelfalle aufweisen. Vorzugsweise ist die Schnellkupplung jedoch als Bajonettverbindung ausgeführt. Die Bajonettverbindung bietet eine hohe Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Öffnen.

Die Bajonettverbindung kann dadurch realisiert werden, dass am Außenumfang der einen Düse vorstehende Profile vorgesehen sind, und die andere Düse einen Außenring mit einer an der Innenseite des Außenrings umlaufenden Einfräsung aufweist, wobei beim Aufsetzen der Düsen aufeinander die Profile der eine Düse über eine Verbindungsnut zu der Einfräsung eingeführt, und anschließend durch eine Drehung um die Düsen-Mittelachse darin eingerastet werden, so dass die Düse mit ihrem Außenring die andere Düse an deren Mantelfläche übergreift.

Als besonders vorteilhaft hat sich aber eine andere Ausführungsform der Bajonettverbindung erwiesen, bei der die Ansetzdüse im Querschnitt senkrecht zur Ziehachse einen Außendurchmesser aufweist, der dem Außendurchmesser der Ziehdüse entspricht.

Die eine der Düsen kann an ihrem Umfang mit nach außen abstehenden Bolzen versehen sein, die in Nuten einrasten, die in Laschen vorgesehen sind, die am Außenumfang der anderen Düse angebracht sind. Dadurch wird die Realisierung der Bajonettverbindung vereinfacht.

Hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Tiegelziehverfahrens wird die oben angegebene Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, umfassend eine in einer Bodenöffnung eines Schmelztiegels eingesetzte, eine Ziehdüsenöffnung aufweisende Ziehdüse, die mit ihrer dem Schmelztiegel abgewandten Seite mittels Schnellkupplung mit einer auswechselbaren Ansetzdüse verbunden ist, die eine Ansetzdüsenöffnung aufweist, deren Öffnungsquerschnitt sich von demjenigen der Ziehdüsenöffnung unterscheidet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zusätzlich zur Ziehdüse eine Ansetzdüse vorgesehen, welche unmittelbar an die Ziehdüse angeschlossenen ist und durch die der Quarzglasstrang sein Sollprofil erhält. Hierzu weist die Ansetzdüse einen Öffnungsquerschnitt (im Folgenden auch als „Ansetzdüsenöffnung" oder „radialer Öffnungsquerschnitt" bezeichnet) auf, der zur Einstellung des Sollprofils besser geeignet ist als der entsprechende Öffnungsquerschnitt der Ziehdüse.

Die Auswechselbarkeit ermöglicht es, bei Änderungen des Sollprofils des zu ziehenden Quarzglasstrangs eine geeignete Ansetzdüse mit einer an das neue Sollprofil besser angepassten Ansetzdüsenöffnung einzusetzen. Wesentlich ist, dass das Ansetzen der neuen Ansetzdüse erfolgen kann, ohne dass der Schmelztiegel hierfür abgekühlt oder entleert werden muss. Im Idealfall kann die Ansetzdüse sogar im laufenden Ziehprozess ausgetauscht werden.

Der Öffnungsquerschnitt der Ansetzdüsenöffnung unterscheidet sich in Größe oder Form von demjenigen der Ziehdüsenöffnung. Er ist kleiner oder größer oder er weist eine andere Querschnittsgeometrie auf.

Hinsichtlich der weiteren vorteilhaften Auswirkungen beim Einsatz der Vorrichtung wird auf obige Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Soweit in den Unteransprüchen angegebene Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung den in Unteransprüchen zum erfindungsgemäßen Verfahren genannten Verfahrensweisen nachgebildet sind, wird zur ergänzenden Erläuterung auf die obigen Ausführungen zu den entsprechenden Verfahrensansprüchen verwiesen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Ansetzdüse mit einem in die Ansetzdüsenöffnung hineinragenden Dorn, der eine in Richtung auf den Quarzglasstrang offene und mit einer Gaszufuhrleitung verbundene Innenbohrung aufweist, versehen.

Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es, die Ziehanlage ohne großen Aufwand – auch während des laufenden Schmelzbetriebes – nachträglich mit einem Dorn auszustatten, oder einen bereits vorhandenen Dorn nach unten zu verlängern oder in seiner Geometrie zu verändern.

Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht jedoch nicht nur eine Veränderung der Geometrie der Innenbohrung des zu ziehenden rohrförmigen Quarzglasstrangs, sondern auch einen Wechsel von einem Voll-Profil zu einem Hohl-Profil, ohne dass hierzu ein Dorn von oben in den Schmelztiegel eingesetzt werden muss. Das Geometriespektrum des abzuziehenden Quarzglasstrangs wird somit zusätzlich erweitert.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die Gaszufuhrleitung durch die Ansetzdüse zu dem Dorn geführt ist.

In dem Fall ist der mit der Ansetzdüse verbundene Dorn mit einer eigenen Gasversorgung ausgestattet, so dass ein Blasdruck in dem zu ziehenden Quarzglasstrang erzeugt werden kann, auch wenn die Ziehanlage ansonsten nicht mit einem Dorn ausgestattet ist.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erweisen, wenn der Dorn mittels mindestens eines Steges mit einem um den Dorn umlaufenden Rand der Ansetzdüse verbunden ist, wobei die Gaszufuhrleitung durch den Rand und den Steg geführt ist.

Die Gaszufuhr zu dem Dorn erfolgt hierbei über einen Steg, der gleichzeitig zur Halterung des Dorns innerhalb der Ansetzdüsenöffnung dient. Der Steg ist hierzu hohl ausgebildet und einerseits mit der Innenbohrung des Dorns verbunden und andererseits mit einem Hohlraum im Rand der Ansetzdüse, in welchen ein Gaseinlass mündet. Im einfachsten Fall weist der Rand der Ansetzdüse eine in den Steg-Hohlraum mündende Bohrung auf, die mit einem Gasanschluss versehen ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen im einzelnen
1 eine Ausführungsform der Ansetzdüse in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt,
2 eine Draufsicht der Ansetzdüse nach 1,
3 eine dreidimensionale Darstellung der Ansetzdüse nach 1,
4 eine Anordnung der Ziehdüse nach 1 an der Ziehdüse eines Schmelztiegels in schematischer Darstellung,
5 eine weitere Ausführungsform der Ansetzdüse, mit einem zentralen Dorn in einer Seitenansicht, und
6 die Ansetzdüse nach 5 in einer Draufsicht.
In der Seitenansicht nach 1 ist die Ansetzdüse insgesamt mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet. Sie besteht im Wesentlichen aus einem ringförmigen Düsenkörper 2 aus Molybdän mit einem Außendurchmesser von 230 mm und einer Stärke von 40 mm.
Am Außenumfang des Düsenkörpers 2 sind drei Molybdän-Laschen 4 symmetrisch verteilt befestigt. Die Laschen 4 schließen mit der Unterseite 5 des Düsenkörpers 2 bündig ab und sie überragen die Oberseite 6 um ca. 40 mm. In den Laschen 4 sind einseitig offene, in Umfangsrichtung des Düsenkörpers 2 verlaufende Schlitze 7 mit einem vorgegebenen Steigungsprofil eingefräst.
Der Düsenkörper 2 ist mit einer Mittenbohrung 8 mit kreisförmigem Öffnungsquerschnitt versehen, die sich von der Oberseite 6 zur Unterseite 5 kegelförmig verjüngt. Der maximale Durchmesser der Mittenbohrung 8 beträgt 150 mm und der minimale Durchmesser an der Unterseite des Düsenkörpers 2 beträgt 100 mm. Der minimale Durchmesser der Ansetzdüse 1 entspricht der „Ansetzdüsenöffnung" 9 im Sinne der vorliegenden Erfindung.
In der Draufsicht gemäß 2 auf die Oberseite 6 des Düsenkörpers 2 und aus der dreidimensionalen Darstellung in 3 ist die Rotationssymmetrie der Ansetzdüse 1 und die Anordnung der Laschen 4 um den Außenumfang des Düsenkörpers 2 erkennbar.
4 zeigt den Bereich des Bodenauslaufs eines Schmelztiegels 20. In den Bodenauslauf ist eine Ziehdüse 10 eingesetzt. Die Ziehdüse 10 besteht im Wesentlichen aus einem Düsenring 11 aus Molybdän mit einem Außendurchmesser von 230 mm und einer Höhe von ca. 200 mm.
Der Düsenring 11 ist mit einer Mittenbohrung 12 mit kreisförmigem Öffnungsquerschnitt versehen, die sich von der Oberseite des Düsenrings 11 zur Unterseite 13 bis auf einen Durchmesser von 230 mm verjüngt. Der minimale Durchmesser des Düsenrings 11 entspricht der „Ziehdüsenöffnung" 16 im Sinne der vorliegenden Erfindung. Zentrisch in der Ziehdüse 10 ist ein rohrförmiger Dorn 14 angeordnet, so dass durch eine Gaseinleitung in der Innenbohrung des Glasstrangs ein Blasdruck erzeugt werden kann.
Am Außenumfang des Düsenrings 11 sind drei nach außen ragende Molybdän-Bolzen 15 symmetrisch verteilt angeordnet. Der Durchmesser der Bolzen 15 ist geringfügig größer als die Schlitzweite der Schlitze 7 in den Laschen 4 der Ansetzdüse 1.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand den 1 bis 4 näher beschrieben.
Im Schmelztiegel 20, von dem in 4 nur der Bodenbereich um die Ziehdüse 10 dargestellt ist, wird eine Quarzglasschmelze erzeugt, die über die Ziehdüse 10 und den Dorn 14 nach unten abgezogen wird. Das Profil des aus der Ziehdüse 10 austretenden Quarzglasrohres wird durch den Querschnitt der Ziehdüsenöffnung 16 bestimmt.
Zur Änderung dieses Profils im laufenden Schmelzbetrieb – ohne Abschaltung der Ziehanlage – wird die Ansetzdüse 1 gemäß den 1 bis 3 an die Ziehdüse 10 angesetzt. Hierzu wird die Ansetzdüse 1 auf eine geeignete Hebevorrichtung (in den Figuren nicht dargestellt) montiert und mittels der Hebevorrichtung nach oben bewegt und in Kontakt mit der Ziehdüse 10 gebracht. Anschließend werden Ansetzdüse 1 und Ziehdüse 10 mittels Bajonettverschluss so fest miteinander verbunden, dass keine Glasschmelze zwischen den beiden Düsen austreten kann. Hierzu werden die Molybdänbolzen 15 der Ziehdüse 10 in die Schlitze 7 der Laschen 4 der Ansetzdüse 1 eingeklinkt und durch Drehung der Ansetzdüse 1 fest auf die Ziehdüse 10 gepresst. Damit wird ein Austritt flüssiger Quarzglasschmelze in diesem Bereich verhindert. Der Durchmesser der Ziehdüsenöffnung 16 entspricht genau dem oberen Durchmesser der Innenbohrung 8 der Ansetzdüse 1.
Danach wird die Hebevorrichtung entfernt. Der Bajonettverschluss verhindert ein Abfallen der Ansetzdüse 1. Das aus dem Schmelztiegel 20 austretende Quarzglasrohr weist nunmehr ein radiales Profil auf, das durch den Querschnitt der Ansetzdüsenöffnung bestimmt wird.
Der durch den Ansetzdüseneinbau unterbrochene Schmelzbetrieb kann bereits nach wenigen Minuten wieder aufgenommen werden. Mittels der Hebevorrichtung kann der Bajonettverschluss auch wieder geöffnet werden, wobei dies aber vom Einsatz und den Betriebsbedingungen abhängen kann, da es aufgrund der beim Ziehprozess wirkenden Hitze und bei langen Betriebsdauern vorkommen kann, dass die Kontaktflächen von Ziehdüse 10 und Ansetzdüse 1 – jedenfalls bei dem Werkstoff Molybdän – teilweise miteinander verschmelzen.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Ansetzdüse, der insgesamt die Bezugsziffer 51 zugeordnet ist. Diese besteht aus einem ringförmigen Düsenkörper 52 aus Molybdän mit einem Außendurchmesser von 230 mm und einer Stärke von 85 mm.
Am Außenumfang des Düsenkörpers 52 sind drei Molybdän-Laschen symmetrisch verteilt befestigt, wie dies anhand der Ansetzdüse 1 von 1 ausführlich beschrieben ist (diese Laschen sind in 5 nicht dargestellt).
Der Düsenkörper 52 ist mit einer Mittenbohrung 58 versehen, die sich von der Oberseite 56 zur Unterseite 55 konisch verjüngt. Der maximale Durchmesser der Mittenbohrung 58 beträgt 120 mm und der minimale Durchmesser an der Unterseite 55 des Düsenkörpers 52, der die Ansetzdüsenöffnung 53 im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt, beträgt 90 mm.
Zentrisch innerhalb der Mittenbohrung 58 ist ein Dorn 54 angeordnet, der eine Länge von 100 mm aufweist, und der sich von der Oberseite 56 bis über die Unterseite 55 hinaus erstreckt. Der Außendurchmesser des Dorns 54 beträgt etwa 45 mm. Der untere Teil des Dorns 54 wird von einem Hohlzylinder 57 gebildet, dessen Innenbohrung 60 nach oben mittels einer Kappe 59 abgeschlossen ist. Der Dorn 54 wird mittels fünf Stegen 61, welche um den Innenumfang der Mittenbohrung 58 gleichmäßig verteilt sind, gehalten. Die Stege 61 sowie alle Teile (57, 60) des Dorns 54 bestehen aus Molybdän.
Einer der Stege 61a ist mit einer Bohrung 62 versehen, die mit der Innenbohrung 60 des Dorns 54 in fluidischer Verbindung steht und die mit einem Gaseinlassstutzen 65 versehen ist. Über die Bohrung 62 kann demnach ein Gas in die Innenbohrung 60 eingeleitet werden, welches zur Erzeugung eines Blasdruckes innerhalb der Innenbohrung eines abzuziehenden rohrförmigen Glasstrangs dient.
Die Draufsicht von 6 zeigt in einer gegenüber 5 verkleinerten Darstellung die rotationssymmetrische Anordnung der Stege 61, 61a zur Halterung des Dorns 54 und den ansonsten ringförmigen Öffnungsquerschnitt der Mittenbohrung 58 der Ansetzdüse 51.

Claims

Tiegelziehverfahren zur Herstellung eines zylinderförmigen Quarzglaskörpers, bei dem eine in einem Schmelztiegel erweichte Quarzglasmasse über eine in einer Bodenöffnung des Schmelztiegels eingesetzte, eine Ziehdüsenöffnung aufweisende Ziehdüse senkrecht nach unten zu einem Glasstrang mit vorgegebenem Profil kontinuierlich abgezogen, und der Glasstrang anschließend zu dem zylinderförmigen Quarzglaskörper abgelängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziehdüse (10) mit ihrer dem Schmelztiegel (11) abgewandten Seite mittels Schnellkupplung (4; 15) mit einer auswechselbaren Ansetzdüse (1) verbunden ist, die eine Ansetzdüsenöffnung (9), aufweist, deren Öffnungsquerschnitt sich von demjenigen der Ziehdüsenöffnung (16) unterscheidet, und dass das Profil des noch weichen Glasstrangs entsprechend dem Öffnungsquerschnitt der Ansetzdüsenöffnung (9) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansetzdüse (1) eine der Ziehdüsenöffnung (16) zugewandte, obere Öffnung aufweist, mit einem Öffnungsquerschnitt, der an keiner Stelle kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der Ziehdüsenöffnung (16).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Ansetzdüsenöffnung (9) und oberer Öffnung der Ansetzdüse (1) im Bereich zwischen 40 mm und 80 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplung (4; 15) als Bajonettverbindung ausgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansetzdüse (1) im Querschnitt senkrecht zur Ziehachse einen Außendurchmesser aufweist, der demjenigen der Ziehdüse (10) entspricht.
Vorrichtung zur Durchführung des Tiegelziehverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in einer Bodenöffnung eines Schmelztiegels (11) eingesetzte, eine Ziehdüsenöffnung (16) aufweisende Ziehdüse (10), die mit ihrer dem Schmelztiegel (11) abgewandten Seite mittels Schnellkupplung (4; 15) mit einer auswechselbaren Ansetzdüse (1) verbunden ist, die eine Ansetzdüsenöffnung (9), aufweist, deren Öffnungsquerschnitt sich von demjenigen der Ziehdüsenöffnung (16) unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansetzdüse (1) eine der Ziehdüsenöffnung (16) zugewandte, obere Öffnung aufweist, mit einem Öffnungsquerschnitt, der an keiner Stelle kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der Ziehdüsenöffnung (16).
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Ansetzdüsenöffnung (9) und oberer Öffnung der Ansetzdüse (10) im Bereich zwischen 40 mm und 80 mm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplung (4; 15) als Bajonettverbindung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansetzdüse (1) im Querschnitt senkrecht zur Ziehachse einen Außendurchmesser aufweist, der demjenigen der Ziehdüse (10) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansetzdüse mit einem in die Ansetzdüsenöffnung hineinragenden Dorn, der eine in Richtung auf den Glasstrang offene und mit einer Gaszufuhrleitung verbundene Innenbohrung aufweist, versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhrleitung durch die Ansetzdüse zu dem Dorn geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn mittels mindestens eines Steges mit einem um den Dorn umlaufenden Rand der Ansetzdüse verbunden ist, und dass die Gaszufuhrleitung durch den Rand und den Steg geführt ist.