專利名稱：用于制造石英玻璃柱體的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于拉制(Ziehen)石英玻璃柱體(Quarzglaszylinder) 的方法，在該方法中含有SW2的起始材料(Ausgangsmaterial)被供應(yīng)給熔化坩堝 (Schmelztiegel)、在該熔化坩堝中軟化成粘性的石英玻璃料(Quarzglasmasse)，并且通過 帶有縫隙狀的出口(該出口由底部開口和拉模內(nèi)部件(Ziehdilsen-^menteil)來限定)且 設(shè)置在熔化坩堝的底部區(qū)域中的拉模(ZiehdUse)將該石英玻璃料作為圓柱狀的石英玻璃 線(Quarzglasstrang)垂直向下拉出(abziehen)，并且從中定尺切害ij(ablangen)出石英玻 璃柱體。此外，本發(fā)明涉及用于拉制石英玻璃柱體的裝置，該裝置帶有用于容納含有SiO2 的起始材料的熔化坩堝，該熔化坩堝包括坩堝內(nèi)腔，該坩堝內(nèi)腔由側(cè)壁和底部區(qū)域來限制； 帶有用于軟化起始材料的加熱器械；以及帶有具有縫隙狀的出口且設(shè)置在熔化坩堝的底部 區(qū)域中的拉模。
背景技術(shù)：
垂直式坩堝拉制法(Vertikal-Tiegelziehverfahren)應(yīng)用于制造圓柱狀的構(gòu) 件，尤其為帶有任意橫截面輪廓的由石英玻璃制成的管件或板件。在此，SiO2顆粒作為玻璃 起始原料在熔化坩堝中熔化(erschmelzen)成具有相對高粘性的石英玻璃料(在下文中還 稱作“石英玻璃熔體(Quarzglasschmelze)，，)，并且通過在坩堝底部處的噴嘴作為玻璃線 (Glasstrang)而拉出。在此，特別注意的是，避免在所拉出的玻璃線中的不均勻性以及實現(xiàn)在坩堝內(nèi)腔 中盡可能相同且恒定的熔煉條件。然而由于石英玻璃熔體的高的溫度和粘度，使得不可借 助于對于低粘性的玻璃熔體(例如硅硼玻璃熔體或堿石灰玻璃熔體)常見的工藝使石英 玻璃熔體均勻化。尤其地，用于提煉這類玻璃熔體的攪拌器械(RUhreinrichtimg)不適用 于玻璃熔體的均勻化，因為在攪拌時所產(chǎn)生的氣泡由于高的粘度在拉制過程期間不可再去 除。因此嘗試，借助于特別合適的軸向上的溫度變化過程在拉制熔爐(Ziehofen)中 實現(xiàn)盡可能地一致地熔化(Einschmelzen)玻璃起始原料(文件DE 22 17 725 B)，或通過 在熔體表面上待熔化的SiO2顆粒的可再現(xiàn)的分布和壓緊(文件US 3, 249,417 A;文件WO 2006/015763 A)來保證相等的且恒定的熔化條件。還提出，為使溫度均勻化指引粘稠的石英玻璃熔體的流動。文件DE 1 596 664 OS 描述了這種類型的方法，從該文件中同樣已知開頭所提及種類的裝置。在此，為了從熔化 坩堝中拉制管狀的石英玻璃線而應(yīng)用了鎢噴嘴(Wolfram-DUse)，該鎢噴嘴由固定在熔爐壁 (Ofenwandung)處的內(nèi)輥環(huán)(Innenkragen)和芯軸(Dorn)形成，該芯軸以懸掛由鎢制成的 空心軸處的方式保持在石英玻璃熔體中。芯軸的位置是可變化的。為此，軸的上端保持在 定位器械處。芯軸具有帶有以計時沙漏(Mimdenglas)的形式的凸出部(Ausbuchtimg)的 上部件，其通過中間環(huán)與截頭錐狀的(kegelstumpfformig)的下部件相連接，該下部件在保留在其寬度方面可變化的環(huán)狀縫隙的情況下延伸直到由內(nèi)輥環(huán)所撐開(aufsparmen)的 開口中。通過上部件的幾何形狀，使中央的、較冷的熔體流(Schmelzstrdme)轉(zhuǎn)向，并且因 此在石英玻璃熔體中引起溫度的均勻化。然而，已知的方法并不是無限制地適用于拉制帶有較大的側(cè)向尺寸的管狀或板狀 的石英玻璃柱體。這在下文中參照石英玻璃柱體通過以石英玻璃管的形式來進(jìn)一步解釋。 所拉出的管的直徑及其壁厚通過拉模的幾何形狀、在拉模的區(qū)域中的玻璃的粘性和/或通 過拉出速度來確定。通常將玻璃流引導(dǎo)到管中，使得由于管內(nèi)部的吹塑壓力(Blasdruck) 使另一參數(shù)可用于擴(kuò)大管直徑。然而，這樣的擴(kuò)大僅在一定限值內(nèi)是可行的。因為隨著增 大管直徑，為了維持理論直徑(Soll-Durchmesser)必須引入更大的氣體容積，該氣體容積 使管內(nèi)壁(Rohrirmenwandung)冷卻并且使拉制過程變得困難。因此，待拉出的管的最大可 能的直徑主要由拉模的尺寸來限定，以使得對于制造帶有大外徑的石英玻璃管還必須應(yīng)用 相應(yīng)大的拉模。然而，拉模寬度(Ziehdilsenweite)越接近于熔爐腔(Ofenraum)的內(nèi)徑， 拉模越有利于且促進(jìn)在熔爐的邊緣區(qū)域中的石英玻璃熔體的流動。在此，這樣的邊緣流 (Randstromung) ( S卩，該邊緣流在其熔化條件并且因此在其組分和粘度方面顯著地不同 于上文中的中央的熔煉流)可直接通過拉模離開(austreten)，以使得如此所獲得的石英 玻璃管在其組分和密度方面可具有顯著的不均勻性。利用已知方法可行的使中央的熔煉流 轉(zhuǎn)向可能幾乎無法改變這種狀況。在文件DE 1 208 046 PS中意圖，在從熔化坩堝中拉制石英玻璃管時獲得小的、盡 可能旋轉(zhuǎn)對稱的拉制球狀物(Ziehzwiebel)。為了該目的而提出，在拉模之上布置15mm厚 的環(huán)形板(Ringplatte)，該環(huán)形板具有與拉模相同的內(nèi)徑，并且該環(huán)形板設(shè)有六個指向內(nèi) 部的齒狀部。在石英玻璃熔體離開噴嘴時，齒狀部引起流動的較小的偏轉(zhuǎn)。僅引起石英玻璃熔體的較小的流動偏轉(zhuǎn)的相類似的裝置還可從文件US 2，486，737 A 和文件 US 2, 464, 028 A 中獲知。從文件US 2005/0227027 Al中已知用于制造帶有特別的內(nèi)輪廓和/或外 輪廓的玻璃管的方法。為此，熔融的玻璃通過熔化槽(Schmelzwanne)的底部排出口 (Bodenauslauf)持續(xù)地獲得，在成形體(Formk0rper)之上被引導(dǎo)，以使得產(chǎn)生空心的型坯 (KUlbel)，并且該型坯在另一布置在更下方的異型件(Profil)之上向下拉出。所拉出的線 (Strang)的直徑近似與底部排出口的最小開口寬度一樣大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，給出這樣的方法，即，該方法簡化了均勻的石英玻璃柱 體的制造，即使該石英玻璃柱體的側(cè)向尺寸處于通常的熔化坩堝的內(nèi)徑的數(shù)量級內(nèi)，尤其 是帶有外徑大于200mm的石英玻璃管或帶有寬度大于20mm的石英玻璃板。此外，本發(fā)明的目的在于，提出適用于執(zhí)行該方法的裝置。在裝置方面，根據(jù)本發(fā)明該目的基于開頭所提及的裝置通過以下方式實現(xiàn)，S卩，在 拉模的上部的、面向坩堝內(nèi)腔的區(qū)域中設(shè)置有流縮口 (Str0mungsverengung)，該流縮口 向下通過流通道(Str0mungskanal)而通到出口中，該出口具有大于流縮口的寬度的開口 寬度，并且其中，圍繞流縮口的第一包絡(luò)圓(HUllkreiS)具有這樣的直徑，即，該直徑最大 為圍繞待拉出的石英玻璃線的第二包絡(luò)圓的直徑的30%。
本發(fā)明的目的是，避免明顯的邊緣流以及低程度均勻的石英玻璃料直接進(jìn)入到拉 模中的，如其在大的拉模尺寸時可能出現(xiàn)的那樣。為此，多項措施的相互作用是至關(guān)重要 的1.在拉模的上部的區(qū)域中設(shè)置有用作流縮口的開口。使粘性的石英玻璃料強(qiáng) 制穿過該開口。該開口用作用于邊緣流的流阻礙(Str0mungshindernis)，并且該開口有 助于在熔化坩堝的一定程度上中央的區(qū)域中的流動，該開口通過相對一致的溫度分布和 均勻的化學(xué)組分而出眾。在任一種情況中，該開口還引起石英玻璃料的一定的徹底混合 (Durchmischung)。流縮口的最大寬度通過圍繞流縮口的第一包絡(luò)圓的直徑來限定。2.不同于已知的裝置，流縮口不意在，在調(diào)節(jié)截面輪廓且尤其待拉出的石英玻璃 線的外尺寸時起協(xié)助作用。為此，設(shè)置有縫隙狀的出口，該出口對于制造石英玻璃板構(gòu)造成 簡單的縱向縫隙，且對于制造石英玻璃管構(gòu)造成環(huán)狀縫隙。因此，該出口決定性地確定石英 玻璃線的側(cè)向尺寸(該尺寸是垂直于拉制軸線的尺寸)。因此，出口的最大寬度在制造石英 玻璃板時對縱向的板寬是決定性的，并且在制造石英玻璃管時對該石英玻璃管的外徑是決 定性的。出口的最大寬度大于流縮口的開口寬度。由此，通過流縮口離開的玻璃料的至少 一部分通過流通道向外偏轉(zhuǎn)，該流通道通到出口中。因此，通過使料流向外偏轉(zhuǎn)，均勻的、基 本上從熔化坩堝的中央的區(qū)域中所獲得的石英玻璃料-并且不是源自邊緣區(qū)域的石英玻 璃料-通過流通道進(jìn)入到位于徑向上較外部的區(qū)域中。3.流縮口相比于拉出的石英玻璃線的最大側(cè)向尺寸越小，根據(jù)本發(fā)明的裝置的徹 底混合效果和均勻化效果就越明顯。該最大側(cè)向尺寸通過圍繞石英玻璃線的第二包絡(luò)圓 的直徑來限定。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成，圍繞流縮口的第一包絡(luò)圓最大為第二包絡(luò)圓的直徑的 30%。在最簡單的情況中，流縮口為圓形，這還促進(jìn)石英玻璃料基本上旋轉(zhuǎn)對稱地流入到空 腔中。在該情況中，圍繞流縮口的第一包絡(luò)圓與流縮口的直徑相對應(yīng)。否則，第一包絡(luò)圓與 圍繞流縮口的最小可能的圓環(huán)相對應(yīng)。當(dāng)在待拉出的石英玻璃線的最大側(cè)向尺寸和在石英 玻璃料的離開區(qū)域中的流縮口的直徑之間的差別較大時，也就是說在帶有大的外徑的石英 玻璃管的情況下，或者說是在帶有大的板寬的石英玻璃板且流縮口的開口寬度相對較小的 情況下，則可特別有利地注意徹底混合效果。在帶有顯著地大于石英玻璃線的最大側(cè)向尺 寸的30%的開口直徑的流縮口的情況下，幾乎不再存在徹底混合效果。另一方面，流縮口的 開口寬度還對石英玻璃料的通過量(Durchsatz)是決定性的。因此，在低于5相對于 石英玻璃線的最大側(cè)向尺寸-的區(qū)域中的流縮口的較小的開口寬度以拉制過程的生產(chǎn)率 (Produktivitat)來看是不利的。如果在此處以及在下文中提及“流縮口的開口寬度”，則其所涉及的是在離開到流 通道中的情況下的開口寬度。因為在根據(jù)本發(fā)明的裝置中調(diào)節(jié)石英玻璃柱體的側(cè)向尺寸以 不取決于流縮口的方式而實現(xiàn)，因此該流縮口的幾何形狀就此而言僅具有較小的意義。例 如，該幾何形狀可構(gòu)造成環(huán)狀、圓形、橢圓形或多邊形。流縮口還可由多個開口(例如穿孔 板)所形成，其中，在這種情況中包圍所有開口的周緣圓⑴mfangskreis)作為第一包絡(luò)圓。 同樣，在流通道之上的流縮口的幾何形狀幾乎與石英玻璃線的最終尺寸不相關(guān)。因此，例 如，流縮口的口徑-以拉制方向來看-在流通道前可為恒定的、可減小或可增加。重要之處在于，在粘性的石英玻璃料離開到流通道中時的流縮口的開口寬度足夠 小，以實現(xiàn)石英玻璃料流向外的顯著的偏轉(zhuǎn)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置強(qiáng)制使粘性的石英玻璃料在流縮口之前和之后的流動偏 轉(zhuǎn)，該偏轉(zhuǎn)防止了明顯的邊緣流并且促進(jìn)了石英玻璃料的徹底混合，以使得即使在拉制帶 有大外徑的石英玻璃柱體時，去除或防止進(jìn)入到拉模中的石英玻璃料在密度和溫度分布方 面的不均勻性。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施形式中設(shè)置成，流縮口在圍繞坩堝內(nèi)腔的中軸 線的區(qū)域中伸延。因為流縮口在坩堝內(nèi)腔的區(qū)域之內(nèi)布置成越接近中軸線并且該流縮口的開口寬 度越小，根據(jù)本發(fā)明的裝置的徹底混合效果和均勻效果就越明顯，則優(yōu)選這樣的裝置的實 施形式，即，在該實施形式中流縮口具有這樣的開口截面，即，該開口截面的面積為小于坩 堝內(nèi)腔的徑向截面積的10%、優(yōu)選小于50%。在帶有顯著大于坩堝內(nèi)腔的徑向面積的10 %的開口截面的流縮口中，邊緣流可相 對不受阻礙地進(jìn)入到流縮口中，從而產(chǎn)生相對較小的徹底均勻效果和混合效果。就此而言，也已證明特別有利的是，圍繞流縮口的第一包絡(luò)圓具有最大為第二包 絡(luò)圓直徑的20%的直徑。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的特別優(yōu)選的設(shè)計方案中，為了拉制管狀的石英玻璃柱體而 設(shè)置有帶有環(huán)狀縫隙狀的出口的拉模，該出口由底部開口和拉模內(nèi)部件來限定，其中，流縮 口向下通到空腔中，并且拉模內(nèi)部件包括在保留流通道的情況下伸入到空腔中的芯軸，該 芯軸具有這樣的最大的外周緣，即，該最大的外周緣大于流縮口的寬度。不同于已知的裝置，流縮口不意在，在調(diào)節(jié)待拉制的、管狀的石英玻璃線的外直徑 時起協(xié)助作用。取而代之的是，該流縮口向下通到坩堝底部的空腔中，單件或多件式芯軸從 上或從下伸入到該空腔中。從流縮口向下離開的料流進(jìn)入到空腔中并且碰到芯軸的表面。芯軸通過以下方式而出眾，S卩，該芯軸具有帶有最大外徑的區(qū)域，該區(qū)域大于流縮 口的開口寬度。因此，帶有最大外徑的區(qū)域設(shè)置在流縮口下方，由此，通過流縮口離開的玻 璃料向外-也就是環(huán)繞芯軸-偏轉(zhuǎn)到流通道中，該流通道構(gòu)造在芯軸和坩堝側(cè)壁之間。布 置在坩堝內(nèi)壁處且與該坩堝內(nèi)壁相連接的構(gòu)件(該構(gòu)件伸到坩堝內(nèi)腔中)也理解成在該意 義內(nèi)的坩堝側(cè)壁。因此，通過使料流向外偏轉(zhuǎn)，均勻的、基本上從熔化坩堝的中央的區(qū)域中 所獲得的石英玻璃料通過流通道進(jìn)入到位于徑向上較外部的區(qū)域中，并且通到拉模的環(huán)狀 縫隙狀的出口中，該出口決定性地確定石英玻璃管的徑向尺寸。重要之處在于，在粘性的石英玻璃料離開到空腔中時的流縮口的開口寬度小于芯 軸的最大周緣，以使得可實現(xiàn)石英玻璃料流向外的偏轉(zhuǎn)。伸到空腔中的芯軸區(qū)段通常構(gòu)造 成相對于拉制軸線旋轉(zhuǎn)對稱，并且決定性地通過以下方式確定，即，該芯軸區(qū)段使得粘性的 石英玻璃料向外的流出成為可能并且該芯軸區(qū)段具有這樣的最大的周緣(以圍繞拉制軸 線的徑向方向來看)，即，該最大的周緣大于流縮口的開口寬度。在此，芯軸可借助于軸件(Schaft)來保持，該軸件延伸通過坩堝內(nèi)腔，其中，尤其 為考慮“無指自定心件”的可行性，如其在文件DE 10 2006 011 579 Al中所描述的那樣。 在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一優(yōu)選的實施形式中設(shè)置，芯軸保持在至少一個接片處或者借助 于該接片來定中心，該接片從坩堝側(cè)壁延伸至芯軸。為此，芯軸借助于一個或借助于多個接片來保持或定中心在坩堝側(cè)壁處，該接片 跨越流通道。芯軸的這種類型的保持具有的優(yōu)點為，從上延伸通過整個坩堝內(nèi)腔的軸件對保持芯軸而言為非必需的。在裝置的備選的且同樣優(yōu)選的實施形式中設(shè)置成，芯軸保持在至少一個接片處或 借助于該接片來定中心，該接片從流縮口的邊緣延伸至芯軸或延伸至芯軸的向上伸出的延 長部分。在此，芯軸同樣在一個接片處或在多個接片處保持或定中心。然而，接片在流縮口 的區(qū)域中伸延，使得該接片僅具有必須短的長度以用于橋接至芯軸。此外，在流縮口的區(qū)域 中，石英玻璃料的粘度相對較小，使得通過環(huán)繞保持或定心接片的流動所引起的流動的不 均勻性再次相對迅速地去除。然而，為了通過一個或多個接片不會太多地減小流縮口的開 口截面，接片在該區(qū)域中優(yōu)選構(gòu)造成相當(dāng)薄，并且設(shè)置成僅用于芯軸或芯軸的向上伸出的 延長部分-諸如例如軸件-的定中心。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的兩個最后所解釋的實施形式的特別優(yōu)選的設(shè)計方案中設(shè) 置，接片構(gòu)造成中空接片(Hohlsteg)，并且與用于將氣體供應(yīng)到拉出的石英玻璃線的內(nèi)孔 中的構(gòu)造在芯軸中的氣體供應(yīng)管線相連接。該實施形式使得氣體供應(yīng)通過中空接片到芯軸中，并且從該處起到待拉出的石英 玻璃管的內(nèi)孔中。氣體供應(yīng)可用作調(diào)節(jié)在管內(nèi)孔中的吹塑壓力。與其它接片連接相結(jié)合， 中空接片同時可用作保持芯軸。在用于拉制石英玻璃柱體的方法方面，根據(jù)本發(fā)明，上文所給出的目的基于開頭 所提及種類的方法通過以下方式實現(xiàn)，即，粘性的石英玻璃料通過設(shè)置在拉模的上部的、面 向坩堝內(nèi)腔的區(qū)域中的流縮口而拉出，該流縮口向下通過流通道而通到出口中，其中，出口 具有大于流縮口的寬度的開口寬度，并且，其中，圍繞流縮口的第一包絡(luò)圓具有這樣的直 徑，即，該直徑最大為圍繞待拉出的石英玻璃線的第二包絡(luò)圓的直徑的30%。該方法的目的是，避免明顯的邊緣流以及低程度均勻的石英玻璃料直接進(jìn)入到拉 模中，如其在大的拉模直徑時可能發(fā)生的那樣。為此，多項措施的相互作用是至關(guān)重要的1.在拉模的上部的區(qū)域中設(shè)置有用作流縮口的開口。使粘性的石英玻璃料強(qiáng)制穿 過該開口。該開口用作用于邊緣流的流阻礙，并且該開口有助于在熔化坩堝的一定程度上 中央的區(qū)域中的流動，該開口通過相對一致的溫度分布和均勻的化學(xué)組分而出眾。在任一 種情況中，該開口還引起石英玻璃料的一定的徹底混合。2.不同于已知的方法，流縮口不意在，在調(diào)節(jié)待拉出的石英玻璃線的外尺寸時顯 著地起協(xié)助作用。為此，相反地設(shè)置有縫隙狀的出口。該出口對于制造石英玻璃板構(gòu)造成 簡單的縱向縫隙，且對于制造石英玻璃管構(gòu)造成環(huán)狀縫隙。因此，該出口顯著地確定石英玻 璃線的截面輪廓(即，該石英玻璃線的尺寸垂直于拉制軸線)。因此，出口的最大寬度在制 造石英玻璃板時對縱向的板寬是決定性的，并且在制造石英玻璃管時對該石英玻璃管的外 徑是決定性的。出口的最大寬度大于流縮口的開口寬度。由此，通過流縮口離開的玻璃料 的至少一部分通過流通道向外偏轉(zhuǎn)，該流通道通到出口中。因此，通過使料流向外偏轉(zhuǎn)，均 勻的、基本上從熔化坩堝的中央的區(qū)域中所獲得的石英玻璃料-并且不是源自邊緣區(qū)域的 石英玻璃料-通過流通道進(jìn)入到位于徑向上較外部的區(qū)域中。3.在根據(jù)本發(fā)明的方法中，流縮口相比于拉出的石英玻璃線的最大側(cè)向尺寸越 小，根據(jù)本發(fā)明的裝置的徹底混合效果和均勻化效果就越明顯。該最大側(cè)向尺寸通過圍繞 石英玻璃線的第二包絡(luò)圓的直徑來限定。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成，圍繞流縮口的第一包絡(luò)圓最
8大為第二包絡(luò)圓的直徑的30 %。在最簡單的情況中，流縮口為圓形，這還促進(jìn)石英玻璃料基 本上旋轉(zhuǎn)對稱地流入到空腔中。在該情況中，圍繞流縮口的第一包絡(luò)圓與流縮口的直徑相 對應(yīng)。否則，第一包絡(luò)圓與圍繞流縮口的最小可能的圓環(huán)相對應(yīng)。當(dāng)在待拉出的圓柱體狀 的石英玻璃線的最大側(cè)向尺寸和在石英玻璃料的離開區(qū)域中的流縮口的直徑之間的差別 較大時，也就是說在帶有大的外徑的石英玻璃管的情況下，或者說是在帶有大的板寬的石 英玻璃板且流縮口的開口寬度相對較小的情況下，則可特別有利地注意徹底混合效果。在 帶有顯著地大于石英玻璃線的最大側(cè)向尺寸的30 %的開口直徑的流縮口的情況下，幾乎不 再存在徹底混合效果。另一方面，流縮口的開口寬度還對石英玻璃料的通過量是決定性的。 因此，在低于5 %-相對于石英玻璃線的最大側(cè)向尺寸-的區(qū)域中的流縮口的較小的開口寬 度以拉制過程的生產(chǎn)率來看是不利的。因為石英玻璃線的側(cè)向尺寸以不取決于流縮口的方式來調(diào)節(jié)，因此該流縮口的幾 何形狀就此而言僅具有較小的意義，如在上文中借助于根據(jù)本發(fā)明的裝置已經(jīng)進(jìn)一步解釋 的那樣。重要之處在于，在粘性的石英玻璃料離開到流通道中時的流縮口的開口寬度足夠 小，以實現(xiàn)石英玻璃料流向外的偏轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法導(dǎo)致使粘性的石英玻璃料在流縮口之后的流動偏轉(zhuǎn)，該 偏轉(zhuǎn)防止了明顯的邊緣流并且促進(jìn)了石英玻璃料的徹底混合，以使得即使在拉制帶有大外 徑的石英玻璃柱體時，去除或防止進(jìn)入到拉模中的石英玻璃料在密度和溫度分布方面的不 均勻性。根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的設(shè)計方案從從屬權(quán)利要求中獲得。至于在從屬權(quán)利要 求中給出的方法的設(shè)計方案仿照在從屬權(quán)利要求中針對根據(jù)本發(fā)明的裝置所提及的實施 形式，則參考上文對相應(yīng)的裝置權(quán)利要求的實施方案來作為補(bǔ)充性解釋。


在下文中借助于實施例和附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明。在附圖中詳細(xì)地圖1以示意性的示圖顯示帶有在第一實施形式中的根據(jù)本發(fā)明的拉模的熔煉爐，圖2以示意性的示圖顯示帶有在另一實施形式中的根據(jù)本發(fā)明的拉模的熔煉爐，圖3以三維示圖顯示用于在根據(jù)本發(fā)明的用于拉制石英玻璃板的裝置和方法中 使用的拉模的技術(shù)圖示，以及圖4以流縮口的俯視圖的方式顯示圖3的拉模。
具體實施例方式根據(jù)圖1的拉制熔爐包括由鎢制成的熔化坩堝1，從上方通過供應(yīng)接頭 (Zufuhrstutzen) 2持續(xù)地將SW2顆粒3注入到該熔化坩堝1中。在形成利用保護(hù)氣體來清 洗的保護(hù)氣腔(Schutzgasraum) 10的情況下，熔化坩堝1由水冷卻的熔爐套(Ofenmantel)6 所環(huán)繞，在該保護(hù)氣腔10的內(nèi)部安置有由氧化絕緣材料制成的多孔的絕緣層8和用于對 SiO2顆粒3加熱的電阻加熱器械13。保護(hù)氣腔10朝向下方敞開并且此外利用底板15和 利用蓋板16向外密封。熔化坩堝1包圍坩堝內(nèi)腔17，該坩堝內(nèi)腔17同樣相對于周圍環(huán)境 借助于覆蓋件18和密封元件19來密封。用于以純凈氫氣的形式的坩堝內(nèi)腔氣體的進(jìn)口 22 和出口 21伸出通過覆蓋件18。同樣，保護(hù)氣腔10在上部區(qū)域中設(shè)有用于純凈氫氣的氣體進(jìn)口 23。由鎢制成的拉模4位于熔化坩堝1的底部區(qū)域中。該拉模4由拉模外部件7和芯 軸9組成。環(huán)狀的拉模外部件7插入到熔化坩堝1的底部區(qū)域中并且與熔化坩堝1的側(cè)壁相 連接。該拉模外部件7限定了在中軸線沈中的圓環(huán)形的流縮口 12以及向下鄰接該流縮口 12的穹頂形的空腔。芯軸9延伸到該空腔中，該芯軸9基本上以帶有穹頂形的上側(cè)的向下 逐漸收縮的截頭錐的形式而構(gòu)造。在芯軸9和外部件7之間保留有流通道14，流縮口 12通 到該流通道14中，并且該流通道14從該流縮口 12起通過芯軸9的穹頂形的上側(cè)向外伸延， 并且此后沿著截頭錐狀的芯軸區(qū)段向下輕微地逐漸收縮直到噴嘴出口 25。柔軟的石英玻璃料27通過流縮口 12進(jìn)入到流通道14中，并且通過該流通道14 引導(dǎo)直到噴嘴出口 25，并且作為管線5垂直向下在拉制軸線沈的方向上被拉出。拉模4的芯軸9與由鎢制成的保持管11相連接，該保持管11延伸通過坩堝內(nèi)腔 17并且通過上覆蓋件18從該坩堝內(nèi)腔17引出。除用于保持芯軸9外，保持管11還用作供 應(yīng)工藝氣體(Prozessgas)以用于調(diào)節(jié)在管線5的內(nèi)孔M中預(yù)設(shè)的吹塑壓力。保持管11 的從熔化爐(Schmelzofen)突出的上端與示意性示出的高度調(diào)節(jié)及移位器械觀相連接，該 高度調(diào)節(jié)及移位器械觀除用于芯軸9的高度調(diào)節(jié)外還使得在側(cè)向中的自由的移位成為可 能，如方向箭頭四所表明的那樣。為了使保持管11和芯軸9更良好地定中心，在流縮口 12 的區(qū)域中設(shè)置有定心指狀件(Zentrierfinger) 20，該定心指狀件20從拉模外部件7起延伸 直到保持管11處。熔化坩堝1的內(nèi)徑為400mm，圓形的流縮口 12的最小直徑為50mm，并且芯軸9在 其穹頂形的上側(cè)的區(qū)域中的最大外徑為360mm。拉制帶有190mm內(nèi)徑和210mm外徑的管線 5。圖2示意性地顯示了帶有在本發(fā)明的范圍內(nèi)的拉模34的變型的拉制熔爐。如果 使用與圖1相同的參考標(biāo)號，則由此表示裝置的結(jié)構(gòu)上相同的或等同的構(gòu)件和組件，該構(gòu) 件和組件在上文中已借助于根據(jù)本發(fā)明的拉制熔爐的第一種實施形式的描述詳細(xì)地解釋。拉模34由拉模外部件37和芯軸39組成，兩者由鎢制成。環(huán)狀的拉模外部件37 插入到熔化坩堝1的底部區(qū)域中，并且與側(cè)壁相連接。該拉模外部件37限定了在中軸線沈 中的圓環(huán)形的流縮口 32以及向下鄰接該流縮口 32的穹頂形的空腔。芯軸39延伸到該空 腔中，該芯軸39基本上以帶有穹頂形的上側(cè)的截頭錐的形式而構(gòu)造。在芯軸39和外部件 37之間保留有流通道40，流縮口 32通到該流通道40中，并且該流通道40從該流縮口 32 起通過芯軸39的穹頂形的上側(cè)向外伸延直到噴嘴出口 36。柔軟的石英玻璃料通過流縮口 32進(jìn)入到流通道40中，并且通過該流通道40引導(dǎo) 直到噴嘴出口 36，并且作為管線33垂直向下在拉制軸線沈的方向上被拉出。拉模34的芯軸3在空腔中借助于多個由鎢制成的中空接片35來保持且固定，該 中空接片35延伸通過拉模外部件37并且通過熔化坩堝1的壁部。該中空接片35與氣體 供應(yīng)通道38相連接，該氣體供應(yīng)通道38構(gòu)造在芯軸39的內(nèi)部，并且該氣體供應(yīng)通道38通 到管線5的內(nèi)孔M中。因此，除了保持芯軸39外，中空接片35還用作供應(yīng)工藝氣體以用 于調(diào)節(jié)在管線5的內(nèi)孔M中預(yù)設(shè)的吹塑壓力。熔化坩堝1的內(nèi)徑為400mm，圓形的流縮口 12的最小直徑為50mm，以及芯軸39在其穹頂形的上側(cè)的區(qū)域中的最大外徑為360mm。拉制帶有220mm內(nèi)徑和230mm外徑的管線 33。在圖3中所顯示的拉模44用作制造石英玻璃板。該石英玻璃板的外徑為400mm， 并且其高度為150mm。因此，該石英玻璃板適應(yīng)熔化坩堝，如該熔化坩堝在上文中借助于圖 1和2所描述的那樣。拉模44在其上側(cè)41處具有帶有直徑為55mm的中央圓形開口 42 (在 圖3中沒有按比例繪出)。在本發(fā)明的意義中，開口 42用作流縮口并且在朝向下側(cè)45的 方向連續(xù)過渡到帶有縫隙寬度為8mm和長度為315mm的長形的拉制縫隙43。以虛線46 ；47 來表示為此所必要的流通道的邊界，該流通道一方面從上向下變窄(直線46)且另一方面 從上向下變寬(直線47)。相應(yīng)于拉制縫隙43的尺寸，在應(yīng)用拉模44的情況下待制造的石 英玻璃板具有約8mm的厚度和約315mm的寬度。在圖4的拉模44的俯視圖中，用作流縮口的中央開口 42和在拉制軸線的方向上 布置在該中央開口 42下方的拉制縫隙43以及向下在朝向拉制縫隙43的方向上而變寬的 流通道47是可見的。在下文中，借助于實施例和圖1來進(jìn)一步解釋根據(jù)本發(fā)明的方法。通過供應(yīng)接頭2，持續(xù)地將SW2顆粒3輸送到熔化坩堝1中，并且在該熔化坩堝1 中將SiA顆粒3加熱到約2100°C至2200°C的溫度。在此，均勻的、無氣泡的玻璃料27構(gòu)造 在熔化坩堝1的下部區(qū)域中，在該玻璃料27上懸浮由SiO2微粒3形成的顆粒層。軟化的 玻璃料27在熔化坩堝的中央?yún)^(qū)域中是特別均勻的，并且通過拉模4的流縮口 12從該區(qū)域 中流出，并且從該流縮口 12進(jìn)入到流通道14中，借助于該流通道14使所軟化的玻璃料27 向外偏轉(zhuǎn)并且供應(yīng)到噴嘴出口 25，從該噴嘴出口 25該軟化的玻璃料27緊接著以帶有給出 的截面輪廓的管狀的石英玻璃線5的形式而向下拉出，并且定尺切割成帶有期望的長度的 部件。因此，在根據(jù)本發(fā)明的拉制熔爐和方法中，盡管拉制帶有大外徑的石英玻璃管，但 避免了明顯的邊緣流以及避免了將低程度均勻的石英玻璃料引入到拉模中。這通過以下方 式實現(xiàn)，即，使粘性的石英玻璃料27強(qiáng)制通過中央的、用作流縮口 12的開口。該開口引起 石英玻璃料27的一定的徹底混合，并且有利于石英玻璃料27離開熔化坩堝1的中央?yún)^(qū)域 而流入，該石英玻璃料27通過相對一致的溫度分布和均勻的化學(xué)組分而出眾。均勻的石英 玻璃料27從流縮口 12起通過流通道14向外偏轉(zhuǎn)，并且作為高品質(zhì)的石英玻璃管5 ；33向 下拉出。
權(quán)利要求
1.一種用于拉制石英玻璃柱體(5 ；33)的裝置，所述裝置帶有用于容納含有SiO2的起 始材料(3)的熔化坩堝(1)，所述熔化坩堝(1)包括坩堝內(nèi)腔(17)，所述坩堝內(nèi)腔(17)由 側(cè)壁和底部區(qū)域來限制；帶有用于軟化所述起始材料(3)的加熱器械(1 ；以及帶有具有 縫隙狀的出口(25 ；36)且設(shè)置在所述熔化坩堝(1)的底部區(qū)域中的拉模G ；34)，其特征在 于，在所述拉模0，34)的上部的、面向所述坩堝內(nèi)腔的區(qū)域中設(shè)置有流縮口(12;32)，所述 流縮口(12;32)向下通過流通道通到所述出口 05;36)，所述出口(25;36)具有大于所述 流縮口(12;32)的寬度的開口寬度，并且其中，圍繞所述流縮口(12;32)的第一包絡(luò)圓具 有這樣的直徑，即，該直徑最大為圍繞所述待拉出的石英玻璃線(5;3；3)的第二包絡(luò)圓的直 徑的30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述流縮口(12;32)在圍繞所述坩堝內(nèi) 腔(17)的中軸線(26)的區(qū)域中伸延。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述流縮口(12;32)具有這樣的開 口截面，即，所述開口截面的面積小于所述坩堝內(nèi)腔(17)的徑向截面積的10%、優(yōu)選小于5%。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一包絡(luò)圓具有最大為 所述第二包絡(luò)圓直徑的20%的直徑。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，為了拉制管狀的石英玻璃柱 體而設(shè)置有帶有環(huán)狀縫隙狀的出口(25;36)的拉模0;34)，所述出口(25;36)由底部開 口和拉模內(nèi)部件(9;39)來限定，其中，所述流縮口(12;32)向下通到空腔中，并且所述拉 模內(nèi)部件包括在保留所述流通道的情況下伸入到所述空腔中的芯軸(9;39)，所述芯軸(9; 39)具有這樣的最大外周緣，即，所述最大外周緣大于所述流縮口(12;3幻的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述芯軸(39)保持在至少一個接片(35) 處或者借助于所述接片(35)來定中心，所述接片(35)從所述坩堝側(cè)壁延伸至所述芯軸 (39)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述芯軸(9)保持在至少一個接片 (20)處或者借助于所述接片00)來定中心，所述接片00)從所述流縮口(12)的邊緣延伸 至所述芯軸(9)或延伸至所述芯軸(9)的向上伸出的延長部分(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述接片O0;35)構(gòu)造成中空接片， 并且與用于將氣體供應(yīng)到所述拉出的石英玻璃管(33)的內(nèi)孔04)中的構(gòu)造在所述芯軸 (39)中的氣體供應(yīng)管線(38)相連接。
9.一種用于拉制石英玻璃柱體的方法，在所述方法中含有SiO2的起始材料C3)供應(yīng)到 熔化坩堝(1)、在所述熔化坩堝(1)中軟化成粘性的石英玻璃料(27)，并且通過帶有縫隙狀 的出口(25 ；36)且設(shè)置在所述熔化坩堝(1)的底部區(qū)域中的拉模G ；34)將所述石英玻璃 料(XT)作為圓柱狀的石英玻璃線(5 ；33)垂直向下拉出，并且從中定尺切割出所述石英玻 璃柱體，其特征在于，所述粘性的石英玻璃料(XT)通過設(shè)置在所述拉模的上部的、 面向所述坩堝內(nèi)腔的區(qū)域中的流縮口(12;32)而拉出，所述流縮口(12;32)向下通過流通 道而通到所述出口(25;36)中，其中，所述出口具有大于所述流縮口(12;32)的寬度的開 口寬度，并且其中，圍繞所述流縮口(12;3幻的第一包絡(luò)圓具有這樣的直徑，即，該直徑最 大為圍繞所述待拉出的石英玻璃線(5;3；3)的第二包絡(luò)圓的直徑的30%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述流縮口(12;32)在圍繞所述坩堝內(nèi) 腔(17)的中軸線(26)的區(qū)域中伸延。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述流縮口(12;3幻具有這樣的 開口截面，g卩，所述開口截面的面積小于所述坩堝內(nèi)腔(17)的徑向截面積的10%、優(yōu)選小 于5%。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一包絡(luò)圓具有最大 為所述第二包絡(luò)圓直徑的20%的直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的方法，其特征在于，為了拉制石英玻璃管而應(yīng) 用帶有環(huán)狀縫隙狀的出口 05 ；36)的拉模G ；34)，所述出口 05 ；36)由底部開口和拉模內(nèi) 部件來限定，其中，所述粘性的石英玻璃料(XT)通過所述流縮口(12;3幻向下進(jìn)入到空腔 中，芯軸(9;39)在保留所述流通道的情況下伸入到所述空腔中，所述芯軸(9;39)具有這 樣的最大的外周緣，即，所述最大的外周緣大于所述流縮口(12;32)的寬度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述芯軸(39)保持在至少一個接片 (35)處或者借助于所述接片(35)來定中心，所述接片(35)從所述坩堝側(cè)壁延伸至所述芯 軸(39)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述芯軸(9)保持在至少一個接 片00)處或者借助于所述接片OO)來定中心，所述接片OO)從所述流縮口(1 的邊緣 延伸至所述芯軸(9)或延伸至所述芯軸(9)的向上伸出的延長部分(11)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述接片O0;35)構(gòu)造成中空接 片，并且與用于將氣體供應(yīng)到所述拉出的石英玻璃線(33)的內(nèi)孔04)中的構(gòu)造在所述芯 軸(39)中的氣體供應(yīng)管線(38)相連接。
全文摘要
在用于拉制管狀的石英玻璃線的已知的方法中，含有SiO2的起始材料供應(yīng)到熔化坩堝、在該熔化坩堝中軟化成粘性的石英玻璃料(27)，并且通過帶有縫隙狀的出口(25；36)且設(shè)置在熔化坩堝(1)的底部區(qū)域中的拉模(4；34)將該石英玻璃料(27)作為圓柱狀的石英玻璃線(5；33)垂直向下拉出，該縫隙狀的出口(25；36)由底部開口和拉模內(nèi)部件來限定，并且從中定尺切割出石英玻璃柱體。為了基于此而給出方法，該方法簡化了均勻的石英玻璃柱體的制造，即使該石英玻璃柱體的側(cè)向尺寸處于通常的熔化坩堝(1)的內(nèi)徑的數(shù)量級內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明提出，粘性的石英玻璃料通過設(shè)置在拉模(4；34)的上部的、面向坩堝內(nèi)腔的區(qū)域中的流縮口(12；32)而拉出，該流縮口(12；32)向下通過流通道而通到出口(25；36)中，其中，出口具有大于流縮口(12；32)的寬度的開口寬度，并且，其中，圍繞流縮口(12；32)的第一包絡(luò)圓具有這樣的直徑，即，該直徑最大為圍繞待拉出的石英玻璃線(5；33)的第二包絡(luò)圓的直徑的30％。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的裝置。
文檔編號C03B17/04GK102076622SQ200980125640
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者H·萊伯, N·懷佩伊, R·貝格 申請人:赫羅伊斯石英玻璃股份有限兩合公司