DE2350040A1

DE2350040A1 - Oxy-hydrogen burner for glass blowing - made entirely of quartz-glass for semiconductor industry

Info

Publication number: DE2350040A1
Application number: DE19732350040
Authority: DE
Inventors: Fritz Pfeil
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1973-10-05
Filing date: 1973-10-05
Publication date: 1975-04-10

Abstract

The gases are fed into the burner via individual channels and mixing only occurs at the burner outlet. The novelty is that the burner consists of a bundle of radially-oriented tubes tapering towards the outlet, each tube being connected to one of the gas inlets. The tubes may be of different dia. or the same dia. and uniformly distributed on the burner-outlet face; they are pref. bonded together, esp. by melting, at least in the tapered portion, and are designed to give the required flame shape and temp. The burner is pref. made of the same material as the workpiece, esp. quartz glass. Using pure quartz, no impurities can pass into the glass being worked, which can occur with metal burners; high flame temp. and sharp focussing can be obtd.

Description

PHIUPS PAIENTVERWAMUirG GMBH·, Hamburg 1, Steindamm 94PHIUPS PAIENTVERWAMUirG GMBH, Hamburg 1, Steindamm 94

insbesondere für Glasschmelzformungespecially for glass melt molding

Die Erfindung betrifft einen Gebläsebrenner gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a fan burner according to the Preamble to the main claim.

Eine Weiterverarbeitung von halbfertigen Formgläsern erfolgt fast ausschließlich durch thermoplastische Verformung (Glasschmelzformung). Die Erhitzung des Ausgangsglases bei der thermoplastischen Verformung geschieht größtenteils durch direkten Kontakt des Glases mit einer Gebläseflamme, die durch einen Brenner erzeugt wird. Als Flammengase für die Erhitzung insbesondere von härteren, schwer schmelzbaren Gläsern werden, da höhere Flammentemperaturen erforderlich sind, Wasserstoff und zur Verbrennungsförderung Sauerstoff benutzt.The further processing of semi-finished molded glasses is almost exclusively done by thermoplastic deformation (Glass melt molding). The heating of the starting glass during the thermoplastic deformation takes place for the most part through direct contact of the glass with a blower flame, generated by a burner. As flame gases for the heating especially of harder, hard-to-melt ones Since higher flame temperatures are required, glasses become hydrogen and are used to promote combustion Uses oxygen.

PHD 73-181 ' - 2 -PHD 73-181 ' - 2 -

(PVE 03/151)(PVE 03/151)

Lu ,Lu,

5 0 9815/07285 0 9815/0728

■ν■ ν

Pur Gasgemische, die Sauerstoff enthalten, ist es zur Vermeidung von Knallgasbildung erforderlich, besondere Sieherungsvorkehrungen an den Brennern zu treffen, beispielsweise erfolgt die Mischung der am Gasgemisch beteiligten Gase nicht bereits im Brenner selbst, beispielsweise in einer Mischkammer, sondern erst an der Brennermündung. Die Gase werden bis dorthin durch getrennte Zuführungsleitungen zugeführt.Pure gas mixtures that contain oxygen, it is necessary to avoid the formation of oxyhydrogen, special Take precautionary measures on the burners, for example the mixing of those involved in the gas mixture takes place Gases not already in the burner itself, for example in a mixing chamber, but only at the burner mouth. Up to this point, the gases are fed in through separate feed lines.

Bekannt ist für Brenner dieser Art beispielsweise der sogenannte Daniell'sche Hahn (Eömpp, Chemie-Lexikon 1966), der eine Verbrennung von Heizgasen (Acetylen, Wasserstoff und dergl.) gemeinsam mit reinem Sauerstoff ermöglicht, wobei die beiden am Gasgemisch beteiligten Gase durch zwei getrennte, konzentrisch ineinander angeordnete Zuführungen bis zur Brennermündung geführt werden, wo dann eine Vermischung erfolgt.This kind is known for burners, for example the so-called Daniell Hahn (Eömpp, Chemie-Lexikon 1966), the combustion of fuel gases (acetylene, hydrogen and the like.) Allowing together with pure oxygen, the two gases involved in the gas mixture by two separate, concentrically arranged feeds are led to the burner mouth, where mixing then takes place.

PUr bestimmte Anwendungsbereiche hat dieser bekannte Brenner Nachteile, nämlich dann, wenn extrem hohe Flammentemperaturen erforderlich sind (> 2000 ⁰C) und wenn besonders scharf gebündelte Flammen erforderlich sind. PUr certain applications has this known burner disadvantages, namely when extremely high flame temperatures are required (> 2000 ⁰ C) and if particularly sharply focused flame is required.

Darüber hinaus ist dieser Brenner von Nachteil - und diesen Nachteil teilt er mit allen anderen Brennertypen aus Metall - wenn in das mit Hilfe des Brenners zu bearbeitende Werkstück keine metallischen Verunreinigungen gelangen dürfen. Dies ist z.B. der Pail bei Quarzglasgefäßen, die bei der Herstellung spezieller Halbleiterkörper Verwendung finden.In addition, this torch is disadvantageous - and it shares this disadvantage with all other types of torches made of metal - if no metallic impurities are allowed to get into the workpiece to be processed with the aid of the torch. This is, for example, the pail in quartz glass vessels that are used in the manufacture of special semiconductor bodies.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.The invention is based on these disadvantages to eliminate.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebene Ausbildung des Gebläsebrenners gelöst. This object is achieved according to the invention by the design of the forced draft burner specified in the characterizing part of the main claim.

509815/0728509815/0728

.3..3.

Der verwendete Werkstoff des Brenners, vorzugsweise Quarzglas, "bringt den Vorteil mit sich, daß aus Rohren gleicher Abmessung Brenner unterschiedlicher Düsengrößen durch verschieden starkes Ausziehen auf sehr einfache Weise hergestellt werden können.The material used for the burner, preferably quartz glass, "has the advantage that from tubes of the same dimensions burners with different nozzle sizes through different strong pulling can be made in a very simple manner.

Ein Brenner aus vorzugsweise Quarzglas ist weiter gegenüber Brennern aus Metall von besonderem Vorteil, wenn Werkstücke aus z.B. Quarzglas bearbeitet.werden sollen, an deren Reinheit besonders hohe Anforderungen gestellt werden. A burner, preferably made of quartz glass, is further opposite Metal burners are of particular advantage if workpieces made of e.g. quartz glass are to be machined, the purity of which is particularly demanding.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen weiter insbesondere darin, daß durch die Anordnung der einzelnen Gas Zuführungen eine sehr homogene Mischung der das Flammengas bildenden einzelnen Gase erreicht werden kann; bei ring-" förmig ineinander geschobenen Rohren kann die Zuleitung der unterschiedlichen Gase nur radial abwechseln, bei der Vorrichtung nach der Erfindung kann ein Wechsel der Gase auch noch auf dem Radius selbst erfolgen.The advantages achieved by the invention are further in particular that by the arrangement of the individual Gas feeders create a very homogeneous mixture of the flame gas forming single gases can be achieved; in the case of tubes pushed into one another in the shape of a ring, the supply line of the alternate different gases only radially, in the device according to the invention a change of gases can also still be done on the radius itself.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Brenners ist, daß eine Verbrennung des Wasserstoffes bei einer verhältnismäßig kurzen Flammenlänge möglich ist, was die Entwicklung sehr hoher Temperaturen in der Arbeitszone ermöglicht.Another advantage of the burner according to the invention is that a combustion of the hydrogen at a relatively short flame length is what the development is possible allows very high temperatures in the work zone.

Darüber hinaus ist von Vorteil, daß eine scharfe Bündelung der Flamme möglich ist, da die Verbrennung des Wasserstoffes innerhalb des Sauerstoffstromes erfolgt.In addition, it is advantageous that a sharp focus the flame is possible because the combustion of the hydrogen takes place within the oxygen flow.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Brenner gemäß der1 shows a section through a burner according to FIG

Erfindung entsprechend der Linie I-I in ' ' Fig. 2 ' ■""■'■ "■■'■"·■■■■■. ■' ■"" ■■■■- ' Invention according to line II in '' Fig. 2 ' ■ ""■' ■ "■■ '■" · ■■■■■. ■ '■ "" ■■■■ -'

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Brenner gemäß derFIG. 2 shows a section through a burner according to FIG

Erfindung entsprechend der Linie II-II in Fig. 1. "Invention according to line II-II in Fig. 1. "

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Der in Pig. 1 daxgestellte Brenner ist wie folgt aufgebaut: Ein Rohr 1, Torzugsweise aus Quarzglas, das an einem Ende in zwei getrennte Zuführungsrohre 2 und 3 aufgeteilt ist, ist an der Einmündung des Zuführungsrohres 2 mit einer Trennscheibe 4 aus vorzugsweise Quarzglas versehen, die Bohrungen 5 enthält, in welche voneinander getrennte Rohre 6, ebenfalls vorzugsweise aus Quarzglas, eingeschmolzen sind, so daß ein durch das Zuführungsrohr 2 eingeleiteter Gasstrom in den voneinander getrennten Rohren 6 weiterströmen kann. Ein durch das Zuführungsrohr ^eingeleiteter zweiter Gasstrom tritt in den Hohlraum zwischen den Rohren 6 ein und wird in einzelne Gasströme dadurch aufgeteilt, daß in den Hohlraum zwischen den Rohren 6, die innerhalb des Rohres 1 angeordnet sind, weitere Rohre 7» ebenfalls vorzugsweise aus Quarzglas, münden, die zum sich verjüngenden Teil des Brenners 9 hin mit den Rohren 6 durch Schmelzverformung an ihren Außenseiten verbunden sind. Die Größe der Brennermündung 8 kann durch ein entsprechendes Ausziehen der Rohre 6, 7 und 1 in den gewünschten Abmessungen gestaltet werden.The one in Pig. 1 burner on the top is structured as follows: A tube 1, preferably made of quartz glass, which is divided into two separate supply tubes 2 and 3 at one end is, is provided at the confluence of the feed pipe 2 with a cutting disk 4, preferably made of quartz glass, contains bores 5 into which tubes 6, which are separate from one another, also preferably made of quartz glass, are melted are, so that a gas stream introduced through the supply pipe 2 continues to flow in the pipes 6 which are separated from one another can. One introduced through the feed pipe ^ second gas flow enters the cavity between the tubes 6 and is divided into individual gas flows by that in the cavity between the tubes 6, which are arranged inside the tube 1, further tubes 7 »also preferably made of quartz glass, which open towards the tapering part of the burner 9 with the tubes 6 by melt deformation are connected on their outsides. The size of the burner mouth 8 can be adjusted by pulling it out accordingly the tubes 6, 7 and 1 can be designed in the desired dimensions.

Durch die Anordnung der Zuführungsrohre 2 und 3 und die Aufspaltung der durch diese Zuführungsrohre 2 und 3 geleiteten großen Gasströme in mehrere kleine Gasströme mittels des Röhrensystems der voneinander getrennten Rohre 6 und 7 erfolgt eine Mischung der das Flammengas bildenden Bestandteile erst in der Zündebene, wodurch eine gefahrlose, d.h. explosionssichere Verwendung von beispielsweise Sauerstoff und Wasserstoff möglich wird. Zur Erreichung hoher Plammentemperaturen (> 2000 ⁰C) soll das Gasgemisch zweckmäßigerweise zu einem Drittel aus Sauerstoff und zu 2/3 aus Wasserstoff bestehen. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Rohre 6 mit einem gegenüber dem Durchmesser der Rohre 7 größeren Durchmesser für die Zufuhr von Sauerstoff gedacht; die Rohre 7 kleineren Durchmessers dienen der Zuführung von Wasserstoff. Selbstverständlich sind auch andere Gasmischungen mit dem hier beschriebenen Brenner verarbeitbar. Die Größe des den Brenner bildenden Röhrensystems ausDue to the arrangement of the feed pipes 2 and 3 and the splitting of the large gas flows passed through these feed pipes 2 and 3 into several small gas flows by means of the pipe system of the separate pipes 6 and 7, the components forming the flame gas only mix in the ignition plane, whereby a Safe, ie explosion-proof, use of oxygen and hydrogen, for example, is possible. In order to achieve high Plammentemperaturen (> 2000 ⁰ C) should advantageously consist of one-third of oxygen and hydrogen to 2/3 of the gas mixture. In the exemplary embodiment described here, the tubes 6 with a diameter that is larger than the diameter of the tubes 7 are intended for the supply of oxygen; the tubes 7 of smaller diameter are used to supply hydrogen. Of course, other gas mixtures can also be processed with the burner described here. The size of the tube system forming the burner

509815/0728 "⁵ ~509815/0728 " ⁵ ~

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den Rohren 6, 7 und 1 kann dabei den gewünschten Flammenverhältnissen - Flammengröße und Flammentemperatur - durch ein entsprechendes Ausziehen der Rohre 6, 7 und 1 im Bereich des sich verjüngend ein Teiles des Brenners 9 angepaßt werden. Durch die Möglichkeit des unterschiedlich starken Ausziehens der Rohre während der Herstellung des Brenners sowie durch die Regulierung der Grasmenge beim Gebrauch des Brenners können Flammen unterschiedlicher Form und Temperatur eingestellt werden; so sind Flammen von der Größe der Düsenöffnung wie auch, nadelfeine Spitzflammen möglich.the tubes 6, 7 and 1 can thereby achieve the desired flame conditions - flame size and flame temperature - through a corresponding pulling out of the tubes 6, 7 and 1 in the region of the tapering part of the burner 9 is adapted will. Due to the possibility of pulling out the tubes to different degrees during the manufacture of the burner and by regulating the amount of grass when using the burner, flames of different shapes and temperatures can be created be set; Flames of the size of the nozzle opening as well as needle-fine pointed flames are possible.

Die.mit diesem Ausführungsbeispiel gezeigte geometrische Anordnung der kleineren Rohre 7 ermöglicht eine Verbrennung des Wasserstoffs innerhalb des Sauerstoffstromes, es ist also eine scharfe Bündelung der Flamme möglich, da der Wasserstoff nicht nach außen hin verbrennt.The geometric shown with this embodiment Arrangement of the smaller tubes 7 enables combustion of the hydrogen within the oxygen stream, it is a sharp focus of the flame is possible because the hydrogen does not burn outwards.

Patentansprüche;Claims;

50 98 15/072850 98 15/0728

Claims

• G-

Patent claims:

M. jGebläsebenner, especially for glass melt forming, which - is to be fed with a mixture of heating gas and other gaseous components, the gases being fed separately via individual gas feeds and the gases are only mixed at the mouth of the burner, characterized in that the Burner consists of a radially oriented tube bundle that gradually tapers towards the mouth of the burner, with a part of each tube of the bundle being connected to a gas supply.

2. forced draft burner according to claim 1, characterized in that the tube bundle of individual tubes different

/ Diameter.

3. A forced draft burner according to Claims 1 and 2, characterized in that the tubes, each with the same diameter, are evenly distributed over the surface of the burner mouth.

4. A forced draft burner according to Claims 1 to 3, characterized in that the pipes of the same diameter, which are distributed evenly over the surface of the burner mouth, are each to be charged with one of the gases involved in the gas mixture.

.5. Fan burner according to Claim 1, characterized in that the individual tubes are firmly connected to one another at least in the region of the tapering part of the burner.

6. forced draft burner according to claim 5, characterized in that the individual tubes are fused to one another at least in the region of the tapering part of the burner on their outer walls.

- 7 509815/0728

7. A forced draft burner according to claim 1, characterized in that the tubes of the tube bundle forming the burner are adapted in number and dimensions to the flame shape and flame temperature to be formed with the burner.

8. forced draft burner according to claim 1, characterized in that the material of the burner corresponds to the material of the workpiece to be machined.

9. forced draft burner according to claim 8, characterized in that the material of the burner is quartz glass.