DE2166379C3 - Verfahren zur Herstellung von Gruppen von hohlen Glasrohrabschnitten - Google Patents

Description

des

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gruppen von hohlen Glasrohrabschnitten, von denen jede Gruppe eine Vielzahl von einzelnen Abschnitten umfaßt, die parallel zueinander angeordnet und als integrale Einheit zusammengeschmolzen sind, durch kontinuierliches Bewegen einer heißgezogenen hohlen Glasrohrlänge in axialer Richtung entlang einer Bahn und Kühlen des sich bewegenden Rohres.

Die Erfindung kommt zweckmäßig bei der Herstellung von Regeneratoren für Gasturbinen aber auch zur Herstellung anderer Gegenstände, wie z. B. einer Düse für einen Fischerbrenner oder auch als Wärme- und SchaHisoliermaterial zur Anwendung.

Es hat sich gezeigt, daß bei einer Hochleistungsherstellung von verschlossenen Rohrabschnitten gemäß üblicher Verfahren ein Teilvakuum innerhalb eines ⁽⁾⁰ jeden Rohrabschnittes entsteht. Bei Bemühungen, einheitliche Körper aus diesen Abschnitten herzustellen, wurde festgestellt, daß die eingeschlossenen Gase oft nicht ausreichen, um den gewünschten Druck für eine Vereinigung zu erzeugen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Gruppen von hohlen Glasrohrabschnitten zu schaffen, mit dem das beantrhre_S zumindest auf Inverbindunghalten des En-

rd?Sgeformten Rohres, das dem führenden Ende «5-genüberliegt. mit e.ner Gasquelle;

Abtrennen von Abschnitten von der sich bewegenden Rohrlänge und Verschließen be.der Enden der e.nzelnen Abschnitte durch Aufbringung von mtens.ver Wärme auf e.ne örtlich begrenzte Zone des s.ch Wenden Rohres, welche eine festgesetzte Emfer-S vom führenden Rohrende angeordnet ,st, und Ausfetzen der erhitzten und erwe.chten Zone des Rohres einer Beanspruchung; und

se ti ches Umgrenzen einer Vielzahl der verschlösse_nen Rohrabschnitte und Vereinen der einzelnen Abschnitte in eine zusammengeschmolzene Gruppe durch Erhitzen der umgrenzten Abschalte bis zu ,hrer Erweichungstemperatur und Expandierenden des rZl* innerhalb der verschlossenen Abschnitte, um dadurch d"e erweichten Wände benachbarter Abschnitte in gegenseitige Anpassung zu bringen.

Wenn das Rohr aus thermisch knstalhs.erbarem Glas besieht sollte das eingeschlossene ausdehnbare Mate-SlIn der Lage sein, Drücke von wen.gstens etwa ?5 kp/cm' bei Temperaturen nicht höher als 8.5° C zu

^erE^em^gVerfahren, um ausreichende Mengen ausdehnbaren Materials in den verschlossenen Rohrabschnuten vorzusehen, besteht darin, daß das Rohr mit Ma.enal gefüllt wird, wenn es aus der heißen Formzone gezogen wird in der es durch irgendein geeignetes Verfahren hergestellt wird, beispielsweise durch Wiedererhitzung und Schwächung eines rohrförmigen Körpers oder durch Ziehen einer heißen geschmolzenen Masse um einen hohlen Dorn.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Gasquelle die Atmosphäre. Das wie oben beschrieben geb.ldete he.ße Rohr wird dabei künstlich gekühlt, um so den Innendruck zu reduzieren und Luft durch den Dorn

^e"ln^USÜ?r^enanderen bevorzugten Ausführungsform ist das Gas ein Dampf mit einer Kondensationstemperatur zwischen der Temperatur, bei der das Rohr he.ßgezogen wird, und der Temperatur, bei der die gekühlte Rohrlänge abgetrennt und verschlossen wird. Der kondensierbare Dampf wird dabei vorteilhaftere in das heißgeformte Rohr eingeblasen. In d.esem Fall kondensiert der Dampf bei einer Temperatur über der atmosphärischen in einen festen oder flüssen Zustand vor dem Abtrenn- und Verschließvorgang. Der kondensierte Dampf kann durch Verdampfung beim Wiedererhitzen des Rohres ausgedehnt werden.

Gemäß einer anderen Möglichkeit wird das Rohr, das von der Heißformvorrichtung abgetrennt worden ist, bevor es verschlossen und zur Bildung der einzelnen Abschnitte abgetrennt ist, gekühlt.

Zur besseren Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung dienen die Zeichnungen, von denen

F i g. 1 in schematischer Weise eine Ausführungsform

des ei^findungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Gruppen von hohlen Glasrohrabschnitten zeigt, bei dem jedoch nur die einzelnen Verfahrensschritte ois zur Herstellung der verschlossenen Glasro^rabschnitte dargestellt sind, s

Fig.2 eine andere Alisführungsform des in Fig. 1 dargestellten Verfahrens zeigt,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des in Fig. 1 und F ig. 2 gezeigl--n Verfahrens dargestellt ist, und

Fig.4 schematisch die Zusammenfassung und den seitlichen Einschluß einer Vielzahl der nach den Verfahrensschritten von Fig. 1 bis 3 hergestellten verschlossenen Rohrabschnitte zeigt.

Nach dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von Gruppen von hohlen Glasrohrabschnitten werden die verschlossenen Glasrohrabschnitte parallel zueinander zusammengefügt, seitlich eingeschlossen und hohen Temperaturen ausgesetzt die ihre Wandungen erweichen und das ausdehnbare' Strömungsmittel, das in den Rohrabschnitten eingefangen ist, erhitzen und ausdehnen. Beim Anstieg der Temperatur und wenn der Innendruck in den rohrförmigen Abschnitten ausreichend ist, werden deren Wände ausgedehnt, bis die Wände benachbarter Rohrabschnitte zusammengeschweißt sind. Wenn man von thermisch kristallisierbaren Glasrohren ausgeht, wird die Erhitzung während einer ausreichenden Zeit fortgesetzt, um das Glas in seinem kristallinen oder Blaskeramischen Zustand zu verändern.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrensschritte zur Erzeugung der hohlen verschlossenen Glasrohrabschnitte sind in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Dabei ist der dargestellte Verfahrensschritt des Abtrennens der Rohrabschnitte von der sich bewegenden Rohrlänge sowie des Verschließens beider Enden der einzelnen Abschnitte nicht erfindungswesentlich und kann durch andere geeignete Schritte ersetzt werden.

pig 1 yeigt die Bildung einer fortlaufenden Rohrlänge, in dem Glas abwärts durch eine ringförmige Öffnung gezogen wird, die in einer unteren Wand eines erhitzten Gefäßes 2 eines Glasofens angeordnet ist. Die Mitte der ringförmigen Öffnung wird durch einen Dorn 4 bestimmt, der einen in Längsrichtung verlaufenden Durchgang 6 aufweist, der an einem Ende mit der Atmosphäre und am anderen Ende mit dem Inneren des gebildeten Glasrohres in Verbindung steht.

Nachdem das gezogene Rohr maßlich stabil wird, jedoch noch eine beträchtliche Wärmemenge enthält, läuft es über Rollen 5 und 7, die es in ein Flüssigkeitsbad 8 innerhalb eines Tanks 10 eintauchen. Der verhältnismäßig kleine Durchmesser und die dünnen Wandungen des Rohres gestatten seine Bewegung um den bogenförmigen Umfang der Rollen 5 und 7, selbst nachdem die Temperatur des Rohres unter den Glühpunkt des Glases abgefallen ist. Dieses Bad, das Eiswasser sein kann, reduziert die Temperatur des Rohres und die der eingeschlossenen Gase beachtlich, so daß ein Teilvakuum entsteht, das eine gleichgerichtete Strömung zusätzlicher Luft durch den Durchgang 6 des Domes 4 in das Rohr erzeugt.

Wie bereits erwähnt, ist der nun folgende Verfahrensschritt lediglich beispielhaft und kann jederzeit durch andere geeignete Schritte ersetzt werden. Nach der künstlichen Kühlung durch das Bad 8 läuft das Rohr aufwärts über eine Rolle 12 zwischen zwangsläufig angetriebene Ziehrollen 11 und 13, die die Zugkraft zur RiWnnp des Rohres ausüben und dann in eine Verschließ- und Trennvorrichtung. Das sich ununterbrochen weiterbewegende Rohr wird in örtlichen Zonen durch rarierniesserscharfe Flammen von Brennern 16 erhitzt. Die Brenner sind an einer endlosen Kette 18 angebracht, die über Rollen 20 und 22 läuft. Geeignete Verteilerverbindungen können verwendet werden, um den Brennern 16 kontinuierlich Brennstoff zuzuführen, während sie sich kontinuierlich bewegen. Der sich abwärts bewegende Trum der Kette 18 läuft parallel mit dem benachbarten Trum und wird mit gleicher Geschwindigkeit wie das Rohr bewegt, so daß die gleiche örtliche Zone des Rohres während der Bewegung der Brenner erhitzt wird.

Nach der Abtrennung und VerschlicDung der einzelnen Rohrabschnitte fallen diese in einen Sammelbehälter oder auf einen Förderer irgendeiner geeigneten Art. Wie in F i g. 1 gezeigt, fällt der verschlossene Abschniti auf eine Rutsche 24, deren Innenwand mit einem einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisenden Material, z. B. Polytetrafluoräthylen, überzogen ist. Das untere Ende der Rutsche 24 mündet in einen Behälter 26, in dem eine Vielzahl von verschlossenen Abschnitten parallel zueinander gestapelt gezeigt sind. Der Behälter 26 ist nachgiebig auf Federn 28 abgestützt und wird durch einen Vibrator 30 ständig in Schwingungen versetzt, um die Lufträume zwischen den einzelnen verschlossenen Abschnitten so gering wie möglich zu halten.

Nachdem eine genügende Anzahl verschlossener Abschnitte im Behälter 26 gesammelt worden sind, können sie in eine starre Abstützung umgesetzt werden, wie sie beispielsweise bei 32 in F i g. 4 gezeigt ist. Diese Abstützung hat eine kreisförmige öffnung, in die eine maximale Anzahl paralleler verschlossener Abschnitte eingeführt werden, so daß sie seitlich durch die Abstützung 32 eingeschlossen sind. Dann werden die Abstützung 32 mit den seitlich fest begrenzten verschlossenen Abschnitten in einen Ofen gesetzt, der schematisch bei 34 in Fig. 4 gezeigt ist, und auf eine erhöhte Temperatur erhitzt. Die erhöhte Temperatur ändert sich erheblich mit der Eigenschaft des thermoplastischen Materials, das zur Bildung der Rohre benutzt wird; aber auf jeden Fall muß die Temperatur ausreichend sein, um das thermoplastische Material zu erweichen und innere Drücke in den verschlossenen Abschnitten zu erzeugen, die die Wände der benachbarten Abschnitte gegeneinander, sich aneinander anpassend drückt. Idealerweise entsteht durch diese gegenseitige Anpassung in jedem rohrförmigen Abschnitt ein sechseckiger Querschnitt, wobei zwischen den benachbarten Abschnitten im wesentlichen kein Luftraum vorhanden ist. Nach dieser Deformierung wird die ganze Zusammenfügung gekühlt. Es wurde festgestellt, daß die Herstellung von Regeneratoren für Gasturbinen mit verschlossenen, rohrförmigen Abschnitten aus thermisch kristallisierbarem Glas einen Innendruck von wenigstens 3 kp/cm² bei einer 815° C nicht übersteigenden Temperatur erfordert. Bei dieser erhöhten Temperatur Kristallisiert das Glas und bildet ein feuerfestes Material, das zur Verwendung in Regeneratoren für Gasturbinen geeignet ist.

Die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäQen Verfahrens arbeitet im wesentlichen in gleicher Weise wie die in Fig. 1, indem das Rohr nach seiner Bildung künstlich gekühlt wird, um ein Teilvakuum darin zu erzeugen und zusätzlich Luft in Ziehrichtung einzusaugen. Das Rohr wird in diesem Ausführungsbeispiel aus einem größeren Rohr durch

einen Ziehvorgang heißgeformt. Zuführrollen 21 schieben das große Rohr durch eine Wiedererhitzungszone, wo es in einem Ofen 23 erhitzt wird, der eine keramische Muffel 27 aufweist, die das Rohr umgibt, um es von den Brennerflammen abzuschirmen. Das Rohr wird durch Strahlung von der Muffel 27 erhitzt. Ziehrollen 25 werden mit einer größeren Umfangsgeschwindigkeit als die Zuführrollen 2t angetrieben, so daß ein Zug auf das Rohr ausgeübt wird, um einen geeigneten Durchmesser und eine gewünschte Wandstärke zu erzeugen.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß nach der Formung des Rohres eine Befeuchtung desselben durch einen wassergetränkten Schwamm 33 erfolgt, dem Wasser über ein Rohr 35 von einer Quelle 36 zugeführt wird. Die Verdampfung des durch den Schwamm 33 zugeführten Wassers gestattet eine gewisse Kühlung des Rohres. Nach der Befeuchtung läuft das Rohr durch eine langgestreckte Kammer 38, die ein kaltes Gas einschließt. Als Gas können Dämpfe eines beim Verdampfen Kälte erzeugenden Materials vorhanden sein, wie z. B. flüssiger Stickstoff, der über eine Leitung 40 in die Kammer 38 eingeführt wird. Ein Ventil 42 steuert die Zuflußgeschwindigkeit des Kältemittels.

Der Kühlvorgang reduziert den Innendruck im Rohr und erzeugte eine einwärts gerichtete Luftströmung, die gleichgerichtet mit der Bewegung des Rohres ist, jedoch eine größere Geschwindigkeit aufweist.

Wenn das in F i g. 2 gezeigte Rohr gekühlt ist, erfolgt der weitere Vcrfahrensablauf wie in den Fig. 1 und 4 gezeigt.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Innere des gebildeten Rohres mit einem kondensierbaren Material zusätzlich zu oder anstatt der umgebenden Luft gefüllt. Die hohen Temperaturen, die erforderlich sind, wenn Rohre aus glaskeramischem Material hergestellt werden, machen es erforderlich, daß das kondensierbarc Füllmaterial anorganisch ist, um seine Zersetzung zu vermeiden. Dieses Füllmaterial

ίο kann von einer Quelle 44 durch den Durchgang 6 im Dorn 4 eingespritzt werden. Bei der Heißverformungstemperatur befindet sich das kondensierbare Füllmaterial im gasförmigen Zustand.
Das kondensierbare Füllmaterial wird so gewählt, daß es in den flüssigen oder festen Zustand bei einer Temperatur übergeht, die zwischen der Temperatur des aus der Heißverformungszone austretenden Rohres und der Temperatur des Verschließens und Abtrennens liegt. Dies bewirkt eine Kondensation des Füllmaterials bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur vorzugsweise über 150°, wodurch ein Teilvakuum erzeugt wird so daß zusätzlich kondensierbares Füllmaterial und/ oder Luft einwärts in den gebildeten Abschnitt de; Rohres gesaugt wird. Wenn dann die einzelner Abschnitte abgetrennt und verschlossen werden, schlie ßen sie das kondensierte Füllmaterial ein, das geeigne ist, sich auszudehnen, wenn es, wie in Fig.4 gezeigi wiedererhitzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Gruppen von hohlen Glasrohrabschnitten, von denen jede Gruppe eine Vielzahl von einzelnen Abschnitten umfaßt, die parallel zueinander angeordnet und als integrale Einheit zusammengeschmolzen sind, durch kontinuierliches Bewegen einer heißgezogenen hohlen Glasrohrlänge in axialer Richtung entlang einer '° Bahn und Kühlen des sich bewegenden Rohres, gekennzeichnet durch die Schritte: Halten des Innenraumes des Rohres zumindest auf Atmosphärendruck durch Inverbindunghalten des Endes des frisch geformten Rohres, das dem führenden '5 Ende gegenüberliegt, mit einer Gasquelle-, Abtrennen von Abschnitten von der sich bewegenden Rohrlänge und Verschließen beider Enden der einzelnen Abschnitte durch Aufbringen von intensiver Wärme auf eine örtlich begrenzte Zone des sich *° bewegenden Rohres, welche eine festgesetzte Entfernung vom führenden Rohrende angeordnet ist, und Aussetzen der erhitzten und erweichten Zone des Rohres einer Beanspruchung; und seitliches Umgrenzen einer Vielzahl der verschlösse- *i nen Rohrabschnitte und Vereinen der einzelnen Abschnitte in eine zusammengeschmolzene Gruppe durch Erhitzen der umgrenzten Abschnitte bis zu ihrer Erweichungstemperatur und Expandierenlassen des Gases innerhalb der verschlossenen Abschnitte, um dadurch die erweichten Wände benachbarter Abschnitte in gegenseitige Anpassung zu bringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle die Atmosphäre ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein Dampf ist mit einer Kondensationstemperatur zwischen der Temperatur, bei der das Rohr heißgezogen wird, und der Temperatur, bei der die gekühlte Rohrlänge abgetrennt und verschlossen wird.

o Teilvakuum in den verschlossenen Rohrab-ί η vlrmieden und mit dem sichergestellt werden H η dieTSschlossenen Rohrabschnitte Gase oder Τ' au dehnbare Materialien in ausreichenden Menger, entboten um eine nachfolgende Ausdehnung

ti^Zrr^len

Dts:tigabrwrrderfindungs_g durch ein

eingangs erwähntes Verfahren gelöst, das durch d,e