DE2352045A1 - Verfahren zur beseitigung von diskontinuitaeten in einem quarzgegenstand - Google Patents
Verfahren zur beseitigung von diskontinuitaeten in einem quarzgegenstandInfo
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Description
GÜNTHER M. DAVID
Pafentasssssor /
Anmelder: N. Y. PHILIPS1 GLOEILAMPENFABRIEKEN
Anmelder: N. Y. PHILIPS1 GLOEILAMPENFABRIEKEN
Akte; PH N-6>(>0%
Anmeldung vom« 45· 40«
PHN.6603.
KTS/EVH. 2.10.1973.
"Verfahren zur Beseitigung von Diskontinuitäten in einem
Quarzgegenstand11
Die Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren zum
mittels einer Wärmebehandlung Beseitigen von Diskontinuitäten
in einem langgestreckten Quarzgegenstand, bei welchem Verfahren eine Relativbewegung des Gegenstandes in bezug auf
eine konzentrierte Wärmequelle verwirklicht wird, welche
Bewegung in einer Richtung erfolgt, die praktisch parallel ^zur Längsachse de.s Gegenstandes ist, und bei dem ein für
die Wärmequelle erforderliches Gas derart zum Gegenstand
geführt wird, dass es sich wenigstens in Höhe der Wärmequelle
in der NJihe des Gegenstandes befindet, wobei der Gegenstand
örtlich bis Über seine Erweichungstemperatur, erhitzt wird.
409820/0727
- 2 - PHN.6603.
2.10.73.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens sowie auf einen gemäss diesem Verfahren hergestellten Quarzgegenstand· ' '
Ein bekanntes Verfahren der erwähnten Art wurde z.B. im ersten Zusatz 32 970 zur französischen Patentschrift 588
beschrieben. In diesem französischen Zusatzpatent handelt es
eich um die Glättung der Oberfläche eines langgestreckten Quarzgegenstandes· Die Entfernung von Diskontinuitäten bedeutet
dort denn auch die Beseitigung örtlicher' Rauhigkeiten
dieser Oberfläche» Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, dass die Wärmequelle im wesentlichen nur eine Seite des
Quarzgegenstandes erhitzt« Zur Glättung der Quarzoberfläche ist dabei eine Drehung dieses Gegenstandes erforderlich·»
In diesem französischen Zusatzpatent wird auch erwähnt,, dass
die Wärmequelle ein elektrischer Lichtbogen sein kann. Es wird nicht näher erläutert, Vo sich dieser Lichtbogen befindet.
Auch wird nicht erwähnt, dass sich dieser Lichtbogen um einen Querschnitt des Gegenstandes herum befinden könnte. Ein allgemeiner
Nachteil des Verfahrens gemäss dem erwähnten französischen
Zusatzpatent ist denn auch, dass zur gleichzeitigen
gleichmässigen Erhitzung der Aussenwand einer Scheibe des
Quarzgegenstandes mindestens zwei gleichzeitig wirksame konzentrierte
Wärmequellen erforderlich sind und/oder eine Rotation des Gegenstandes stattfinden muss. Eine innere Wärmebehandlung
im Falle eines rohrförmigen Gegenstandes wird in diesem
Zusatzpatent überhaupt nicht erwähnt.
Die Erfindung bezweckt, den erörterten Nachteil zu
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- ■ - 3 - ' PlIN. 6603.
2.10.73.
vermeiden oder wenigstens zu v©rring@ra»
Ein V-ey fahren" gemSss ά@τ Erfindung zum mittels einer
Wärmebehandlung Beseitigen von Diskontinuitäten la einem
langgestreckten Quarzgegenstand, bei welchem Verfahren eine
Relativbex-jegung des Gegenstandes in bezug auf eine konzentrierte
Wärmequelle verwirklicht wird, welch® Seweguag In einer
Richtung erfolgts die praktisch, parallel ztar Längsaehs®
dieses Gegenstandes 1st», und "bsi "-dent eis für di© Wärmequelle
erforderliches Gas derart zum'Gegenstand geführt wirds dass
es sich wenigstens in Höhe der Wärmequelle la" d©r Näh© des
Gegenstandes befindet, wobei ά@τ G©gesistand Örtlieii bis über
seine Erweichungstemperatur erhitzt wirdg ist dadurch gekennzeichnete
dass di© R'ol&tiVfoewegung d©s Gegenstandes- eine
Bewegung ia bezug auf eine ihn umgebende zur Wärmequelle
gehörige elektrisch®"-Spule 1st^ wobei die Wärmequelle als
Plasmabrenner ausgebildet ist0
Unter einem Plasmabrenner ist in diesem Zusammenhang
eine Entladungsvorrichtung zu verstehen, bei der mittels eines
Hochfrequenzwechselfeldes in ©isienj Glas ©in Plasma mit hoher
Gastemperatur erzeugt wird, ■
Unter Diskontinuitäten sind hier Rillen und sonstige
Unebenheiten in der Oberfläche des Quarzgegenstandes sowie
Gaseinschlüsse zu verstehen, aber es ktSnnen darunter auch
Verunreinigungen im Quarz, z„Be das Vorhandensein von Wasser
und/oder nichtflüchtiger Verunreingungan (wie z.B9 Eisen und
Kupfer), verstanden werden.
Ein Vorteil des erfindungsgeraiissen Verfahrens ist,
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- h - PHN.6603,
2.10.73.
dass der Gegenstand während der Durchführung des Verfahrens
nicht gedreht zu werden braucht, Ferner ist bei diesem Verfahren infolge der Verwendung des Plasmabrenners die Erhitzung
auf allen Seiten des Gegenstandes praktisch gleich stark.
Das Gas kann z.B. an der Aussenseite des Quarzgegenstandes
entlang geführt werden. Dabei wird die Spule an eine
Hochfrequenzspannungsquelle gelegt und im Gas eine Plasmaentladung erzeugt, die nötigenfalls mit z.B. einer Hilfselektrode
gezündet wird.
Bei einem Vorteilhaften Verfahren gemäss der Erfindung,
bei dem der Gegenstand die Form eines Rohres hat, wird das Gas durch das Rohr geleitet und erfolgt die Plasmaentladung
im Rohr.
Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist,
dass im Plasma die Gebiete' mit der höchsten Temperatur längs der Quarzwand liegen·
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemSssen Verfahrens, bei der der Gegenstand die
Form eines Rohres mit einem Innendurchmesser von weniger als 5 mm hat, ist das Gas wenigstens zwischen dem Rohr und
der elektrischen Spule vorhanden.
Ein Vorteil dieses Verfahrens lässt sich beispielsweise an hand von Purapstengeln aus Quarz erläutern» Wenn
solche Stengel mit äusseren Rillen versehen sind, kann dies Undichtigkeiten herbeiführen, wenn diese Stengel mittels
Pumpenabschlussglieder (Gximmiglieder) nn ein Vakuumsystem
angeschlossen sind. Mit dem zuletzterwähnten bevorzugten
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- 5 - PHN.6603.
2.10.73.
Verfahren lassen sich die Susseren Stengelwände besonders
gut glätten, wodurch solche Undichtigkeiten nicht mehr auftreten.
Bei einer weiteren bevorzugten AusfOhrungsform eines
Verfahrens gemSss der Erfindung, bei dem der Geganstand die
Form eines Rohres hat, dessen Länge grosser als die eines aus dem Rohr herzustellenden Produktes 1st, wird der Teil des
Rohres, der im Betriebszustand des Plasmabrenners als letzter
durch die elektrische Spule hindurchgeht, nachher entfernt, so
;.dass er keinen Teil des endgültigen Produktes bildet.
Ein Vorteil des zuletzterwähnten bevorzugten Verfahrens
ist, dass Ais Qtiars befindliche Verunreinigungen " *
grossenteils ins durcli die Spule erhitzten Teil mitwandern
und schliesslich im nichtverwendeten letzten Teil des Rohres
zurückbleiben, so d&ss dia Verunreinigungen im zur Verwendung
gelangenden Teil des Quarzrohres verringert sind.
Bei einem weiteren besonderen Verfahren gem&ss dar
Erfindung zur Bearbeitung rohrförraigsr Gegenstände findet
das Verfahren als Teil eines Quarzrohrziehverfahrena Anwendung,
bei dem das Gas für dl© Plasmaentladung in einem Quarzofen
dem Quarzrohr zugeführt wird und dieses Rohr unmittelbar vom Ofen zum Plasmabrenner befördert wird·
Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, das3 unmittelbar
beim Quarzrohrziehverfahren ein Quarzrohr erhalten werden
kann, das frei von Streifen und weitgehend frei von Verunreinigungen
ist.
Bei einer verbesserten Ausführungsform des letzteren
4Q9&2&/0727
<-. 6 - - ..... PHN.66O3.
2.ίο.73.
Verfahrens wird nach, dem Ziehen eines Quarzrohrteiles der
Plasmabrenner auf eine geringere Wärmeentwicklung eingestellt,
wonach mit der geringeren Wärmeentwicklung ein·verhältnismässig
kurzzeitiger Ziehvorgang erfolgt, worauf der Plasmabrenner · wieder»auf die grosser© Wärmeentwicklung eingestellt wird, bei
der dann das Ziehverfahren fortgesetzt wird.
Ein Vorteil dieser verbesserten Ausführungsform ist,
dass bereits während des Ziehvorganges die Verunreinigungen beseitigt werden, denn sie werden in den verhältnismässig
kurzen Quarzrohren "zurückgelassen, die während der geringeren Wärmeentwicklungen des Plasmabrenners gezogen worden sind.
Ee ist denkbar, dass die verunreinigten Quarzrohrteile
nachher die Quetschfusstelle einer QuarzentladungsriShre 'bilden.
Geraäss einem weiteren bevorzugten Verfahren werden
die kurzen Quarzrohre, die während der geringeren Wärmeentwicklung gezogen worden sind, bei der weiteren Verarbeitung
dee Quarzes von den übrigen Quarzrohrteilen getrennt. Die
kurzen Quarzrohre können dann verschrottet werden.
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäss der Erfindung, die eine als Plasmabrenner ausgebildete
Wärmequelle enthält, die mit einer elektrischen Spule versehen ist, während eine Gaszuführung vorgesehen ist, ist die Stärke
(intensität) der elektrischen Speisung der Spule und/oder der Gaszufuhr regelbar.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass in geeigneten Augenblicken die Stärke der Wärmeentwicklung des
Piasraabrenners verändert werden kann, wodurch die von Ver-
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PHN.6603. 2.10.73.
235^045
uaireinigungen gesäuberten Quarzrohre von den nunmehr die
Varimreiaigungen enthaltenden Quarzrohrteilen getrennt
werden, können.
Dabei kann der Plasmabrenner entweder völlig gelöscht werden oder auf niedriger» Stärke brennen.
Nachstehend wird die Erfindung an hand der Zeichnungen
beispielsweise näher erläutert« Es zeigt»
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung
eines Verfahrens gemäss der Erfindung mit einem Quarzofen und einem Plasmabrenner zur Beseitigung von Diskontinuitäten
in einem gezogenen Quarzrohr,
Fig. 2 schematisch eine zweite Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens gemäss der Erfindung, die ebenfalls mit einem Plasmabrenner versehen ist, die hier im wesentlichen
zux* Beseitigung von Rillen in der Aussenoberflache von Quarzstenge
In, z.B. Pumpstengeln, dient.
Xn Fig. 1 bezeichnet 1 ein Gefäss eines Ofens, der In
nicht näher erläuterter Weise erhitzt wird. Die Bezugsziffer bezeichnet; eine flüssige Quarzmasse im Ofen. Quarz wird in
festem Zustand durch einen Zuführungskanal in den Ofen gegeben· Erstarrender Quarz flieset durch eine ringförmige
Oeffnung 4 heraus. Der rohrförmige Quarzstrom iet mit 5 bezeichnet.
Die Bezugsziffer 7 bezeichnet einen Argongas enthaltenden Behälter. Das Argon wird durch ein Ventil 8 und
einen Kanal 9 dem Ofen 1 zugeführt. Durch einen Verbindungsteil
10 fliesst das Ar^on in das Innere des Quarzrohres 5·
In kurzer Entfernung unter dem Öfen 1 ist eine elektrische
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.- . « 8 r - · -; ··-· PHN. 6603.
2.10.73.
Spule 11 angeordnet, die das Quarzrohr 5 umgibt« Diese Spule
wird aus einem Hochfrequenzgenerator 12 gespeist, der an zwei
Elngangsklemmen 13 und 14 angeschlossen ist. Der Hochfrequenzgenerator
12 ist regelbar·
Das mit dieser Vorrichtung durchzuführende Verfahren zur Erhaltung eines etreifenfreien klaren Quarzes ist wie folgt.
Der. Quarz fliesst durch die Oeffnung k aus dem Ofen, und das
sich dort ergebende Quarzrohr 5 bewegt sich mit regelmässiger
geschwindigkeit durch die Spule 11 hindurch. Da an der Spule 11" eine Hochfrequenzspannung liegt und im Argongas an der Stelle
der Spule eine Entladung durch eine nicht näher dargestellte Zündvorrichtung gezündet ist, ergibt eich in Höhe der Spule 11
eine innere Erhitzung des Quarzrohres 5· Etwaige Gaseinschlüsse in der Vand des Rohres 5 verschwinden, weil sie mit
dem Innern des Quarzrohres 5 in offene · Verbindung gesetzt
werden* Ausserdent wird durch diese Erhitzung dafür gesorgt,
dass etwaige Verunreinigungen im Quarz derart verschoben werden, dass sie im zuletzterhitzten Teil des Quarzrohres
konzentriert werden. Nachdem auf diese Weise ein so langes Quarzrohr gezogen worden ist, dass die Konzentration der
Verunreinigungen im zuletzt gezogenen Teil unerwünscht hoch wird, wird die Einstellung des Hochfrequenzgenerators 12
derart geändert, dass sich die Intensität der Plasmaentladung
in der Spule 11 stark verringert, wonach ein weiteres Rohrstück
mit einer Länge, die mindestens gleich der Höhe der elektrischen Spule ist, gezogen wird. Dann wird der Generator 1 .'2
wieder auf die AnfaiigsintensitHt eingestellt und der Zieh-
AO9820/0727
- 9 - * ΡΗΓΓ.66Ο3.
2.10.73.
Vorgang fortgesetzt» In einer weiteren Stufe des Verfahrens
wird dasjenige Stück des Quararohres 5» d&s bei der verringerten
Intensität des Plasmabrenners und somit bei der
verringerten Intensität der Speisung der Spule 11 gezogen
worden war, vom Rohr-getrennt und vernichtet, denn es ist der Teil, in dem sich die Verunreingimgen des übrigen Teiles
des Quarzrohres angehäuft haben. Sin Vorteil dieser Vorrichtung ist somit, dass mit ihr ein praktisch streifenfreier und sehr
klarer Quer» erzielbar ist. Di© Hilfsvorrichtung 12 und der
Plasmabrenner 11 könnest beispielsweise einem üblichen Quarzofen
1 zugesetzt werden.
Fig. 2 zeigt ©in Qua^srohr 30 mit verhältnismäßig
kleinem Innendurchmesser von z.B. drei mm. Dieses Rohr dient
z.B. nachher als Pumpstengel, mit dessen Hilfe ein· Glühlampe
während der Herstellung evakuiert oder ein« Entladungsröhre
evakuiert und dann mit Gas gefüllt wird. Eine elektrische
Spule 31 ist an einen Hochfrequenzgenerator 32 angeschlossen.
Die Bezugsziffer 33 bezeichnet einen flüssigkeitsgefüllten Kühlzylinder» Die Bezugsziffern 34 und 35 bezeichnen zwei
Düsen für die Gaszufuhr, während die Bezugsziffern 36 und 37 zwei in der Nähe des oberen Endes des Stengels 30 angeordnete
Rohre bezeichnen, die das Gas in der Richtung der Pfeile wieder absaugen. Im Gas, das durch die Düsen Jk und 35 zwischen
den Stengel 30 und den Kühlzylinder 33 gebracht ist, wird durch
eine Hochfrequenzspeisung der Spule 31 eine Plasmaentladung hervorgerufen, die Värme erzeugt. Der Stengel 30 wird entlang
der Spuleachse bewegt und zwar in eine Richtung, die praktisch
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- 10 - PHN.66O3.
2.1O.73.
parallel zur Längsachse dieses Stengels ist, wobei seine
Aussenoberflache erhitzt wird, so dass etwaige Rillen, in
dieser Oberfläche beseitigt werden.
Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass, wenn der Stengel als Pumpstengel benutzt wird, praktisch keine Undichtigkeiten zwischen dem Stengel und dem Pumpmechanismus mehr
auftreten«
409820/0727
Claims (1)
1t - .' -ν PHW. 6603.
2.10.73.
PATENTANSPRUECHE j
1 . Verfahren zum mit Hilfe einer Wärmebehandlung Beseitigen, von Diskontinuitäten in einem langgestreckten
Quarsgegenstand, bei welchem Verfahren eine Relativbewegung
des Gegenstandes in bezug auf eine konzentrierte Wärmequelle
in einer Richtung, die praktisch parallel zur Längsachse dee Gegenstandes ist, erfolgt und ein für die Wärmequelle
erforderliches Gas derart zum Gegenstand geleitet wird, dass es sich wenigstens in Höhe dieser Wärmequelle in der Nähe
des Gegenstandes befindet, wobei der Gegenstand örtlich bis über seine Erweichungstemperatur erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet! dass die Relativbewegung des Gegenstandes
eine Bewegung in bezug auf eine ihn umgebende zur Wärmequelle gehörige elektrische Spule ist, wobei die Wärmequelle als
Plasmabrenner ausgebildet ist.
2« Verfahren nach Anspruch 1„ bei dem der Gegenstand
.die Form eines Rohres hat, dadurch gekennzeichnet, dass das
Gas durch das Rohr hindurchgeleitet wird, wobei die Plasmaentladung
im Rohr erfolgt.
3· Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Gegenstand die
Form eines Rohres hat, dessen Innendurchmesser kleiner als 5 mm ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas wenigstens
zwischen dem Rohr und der elektrischen Spule vorhanden ist. h· Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Gegenstand
die Form eines Rohres hat, dessen Länge grüsser als die eines
aus ihm herzustellenden Produktes ist, dadurch gekennzeichnet,
409820/0727
PHN.66O3.
2.10.73.
-12-
dass derjenige Teil des Rohres, der im Betriebszustand des
Plaemabrenners als letzter· durch di© θlektirisch© Spule hindurchgeht
, nachher entfernt wird und somit keinen Teil dieses
Produktes bildet.
5# Verfahren nach Anspruch 1 zur Bearbeitung rohrförmiger
Gegenstände, angewandt als Teil eines Quarzroiiraiehverf ahrens,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gas für die Plasmaentladung
in einem Quarzofen dem Quarssrohs8 abgeführt wird, wobei dieses
Rohr unmittelbar vom Ofen zuih Plasmabrenner befördert wird.
6· Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Ziehen eines Quarzrohrteiles der Plasmabrenner
auf ein» geringere Wärmeentwicklung eingestellt wird, dass dann mit dieser geringeren WSrmeentwicklung des Plasmabrenners
ein verhaltnism&ssig kurzzeitiger Ziehvorgang erfolgt, wonach
der Plasmabrenner wieder auf dia grosser· Wärmeentwicklung
eingestellt und das Ziehverfahren fortgesetzt wird. 7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass ein verhältnismäseig kurzes Quarzrohr, das während der geringeren Wärmeentwicklung des Plasmabrenners gezogen worden
ist, von den übrigen Quarzrohrteilen getrennt wird.
8, Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, 2, 3t ht 5» 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet,
dass eine als Plasmabrenner ausgebildete Wärmequelle vorgesehen ist, die mit einer elektrischen Spul© versehen ist,
wobei eine Gaszufuhr vorhanden ist, während die Intensität
der elektrischen Speisung der Spule und/oder die Gaszufuhr regelbar ist bzw. sind.
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~ 13 - ' PHN.6603.
2,10.73.
9. Langgestreckter * Quarzgagenstami, insbesondere Quarz·
rohr, der bzw. das geraäss einesn Verfahren nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1? 2, 3S ^» 5» 6 oder 7 hergestellt
worden ist« '
40 9 8 20/0727
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1973
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