DE102007059019A1 - Process for the thermal joining or coating of components of high-siliceous material, and apparatus for carrying out the method - Google Patents
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Abstract
Bei einem bekannten Verfahren zum thermischen Fügen oder zum Beschichten von Bauteilen aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff ist vorgesehen, dass ein Zusatzmaterial aus Quarzglas bereitgestellt, einer Ablagerungsfläche kontinuierlich zugeführt und darauf aufgeschmolzen wird. Um hiervon ausgehend ein Verfahren zum thermischen Fügen von Bauteilen aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff bei Einsatz eines Zusatzwerkstoffs anzugeben, mit dem eine hochfeste und homogene Schweißnaht zwischen den zu verbindenden Bauteilen hergestellt werden kann, und das außerdem zur Herstellung einer fehlerarmen, gleichmäßigen Beschichtung aus dem Zusatzwerkstoff auf einem Bauteil aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff geeignet ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Zusatzmaterial in einer Brennerflamme eines Heizbrenners aufgeschmolzen wird, wobei das Zusatzmaterial der Brennerflamme in Form einer Quarzglasfaser mit einem Außendurchmesser von maximal 400 µm zugeführt wird. Eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst einen einen Brennermund aufweisenden Heizbrenner, mittels dem eine Brennerflamme erzeugt wird, und eine Zuführvorrichtung, mittels der dem Heizbrenner eine Quarzglasfeder mit einem Außendurchmesser von maximal 400 µm derart zuführbar ist, dass sie aus dem Brennermund kontinuierlich in die Brennerflamme austritt.In a known method for thermal joining or for coating components made of high-siliceous material, it is provided that an additional material made of quartz glass is provided, continuously fed to a deposition surface and melted thereon. To this end, to provide a method for the thermal joining of components made of high-siliceous material when using a filler, with a high-strength and homogeneous weld between the components to be joined can be made, and also for producing a low-defect, uniform coating of the filler on a Component is suitable from high-siliceous material, the invention proposes that the additional material is melted in a burner flame of a heating burner, wherein the additional material of the burner flame is supplied in the form of a quartz glass fiber with an outer diameter of 400 microns maximum. A simple, reliable and cost-effective device for carrying out the method comprises a burner burner having a Brennermund, by means of which a burner flame is generated, and a feed device by means of the heating burner, a quartz glass spring with an outer diameter of 400 microns maximum is fed such that it from the Brennermund exits continuously into the burner flame.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Fügen oder zum Beschichten von Bauteilen aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff, indem ein Zusatzmaterial aus Quarzglas bereitgestellt, einer Ablagerungsfläche kontinuierlich zugeführt und darauf aufgeschmolzen wird.The The invention relates to a method for thermal joining or for coating components containing high-siliceous acid Material by providing a filler made of quartz glass, a deposition surface fed continuously and melted on it.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Quarzglasmasse zum thermischen Fügen oder zum Beschichten von Bauteilen aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff.Farther The invention relates to a device for producing a quartz glass mass for thermal joining or for coating components high-siliceous material.
Stand der TechnikState of the art
Unter einem Bauteil aus hochkieselsäurehaltigen Werkstoff wird hier ein Bauteil aus dotiertem oder undotiertes Glas mit einem SiO2-Gehalt von mindestens 85% verstanden. Dieser Werkstoff wird im Folgenden auch kurz als „Quarzglas" bezeichnet.Under a component of high-siliceous material here is a component made of doped or undoped glass with a SiO 2 content of at least 85% understood. This material is also referred to below as "quartz glass".
Häufig stellt sich die Aufgabe, Quarzglas-Bauteile miteinander zu verbinden, etwa für die Fertigung von Quarzglaskörpern mit komplexer Form oder zur Verbindung mit einem Quarzglaselement, das eine besondere Funktion erfüllt. Das Fügen von Teilen aus Quarzglas erfolgt meist durch Schmelzschweißen, wobei im Bereich der Fügestelle ein örtlich begrenzter Schmelzfluss des Quarzglases der zu verbindenden Teile erzeugt wird.Often the task is to connect quartz glass components together, about for the production of quartz glass bodies with complex shape or for connection to a quartz glass element, the fulfilled a special function. The joining of parts made of quartz glass is usually by fusion welding, wherein in the area of the joint a localized Melt flow of the quartz glass of the parts to be joined is generated.
Ein
derartiges Verfahren ist in der
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Schmelzschweißverfahren
für Quarzglas-Bauteile unter Einsatz eines SiO2-haltigen
Zusatzmaterials. Ein derartiges Verfahren ist aus der
Für die Zufuhr des pulverförmigen SiO2-haltigen Zusatzmaterials wird dieses aus einem Vorratsbehälter mittels Kompressor angesaugt und über eine Zuleitung und eine Düse auf die Fügestelle aufgeblasen. Eine annähernd kontinuierliche, ununterbrochene Zufuhr von pulverförmigen Zusatzmaterial erfordert eine hohe Dosierung, die in der Regel nur mit hohen Gasströmen und Drücken zu erreichen ist. Dadurch kann es zu Verblasungen des Pulvers, zu inhomogenem Aufschmelzen und damit zu ungleichmäßigen Schweißnähten und Schichten kommen.For the supply of the powdery SiO 2 -containing additional material, this is sucked from a reservoir by means of a compressor and inflated via a feed line and a nozzle to the joint. An approximately continuous, uninterrupted supply of powdery additive material requires a high dosage, which can usually only be achieved with high gas flows and pressures. This can lead to blow-out of the powder, to inhomogeneous melting and thus to uneven welds and layers.
Die Zufuhr des stabförmigen Zusatzmaterials erfolgt mittels einer Stabzuführeinrichtung. Die Stabform vereinfacht zwar die kontinuierliche Zufuhr des Zusatzmaterials zur Heizquelle. Es hat sich aber gezeigt, dass es auch bei dieser Methode zu Schmelzfehlern kommen kann.The Supply of the rod-shaped additional material by means of a bar feeder. The rod shape simplifies though the continuous supply of additional material to the heating source. It but it has been shown that it also in this method to melting defects can come.
Wegen der hohen Temperaturen beim thermischen Fügen ergeben sich leicht unerwünschte plastische Verformungen im Fügebereich, die durch aufwändige mechanische Nachbearbeitung zwar wieder beseitigt werden können, wobei jedoch in der Regel Maßabweichungen hingenommen werden müssen. Um Verformungen der zu fügenden oder zu beschichtenden Bauteile zu minimieren, ist grundsätzlich ein möglichst geringer und örtlich begrenzter Wärmeeintrag in die Bauteile vorteilhaft. Eine zu geringe Erwärmung kann jedoch leicht zu Schmelzfehlern und zu ungleichmäßigen Schweißnähten oder Beschichtungen führen.Because of the high temperatures during thermal joining arise slightly undesirable plastic deformation in the joining area, although by complex mechanical post-processing again can be eliminated, but usually deviations must be accepted. To deform the to be joined or to minimize components to be coated is basically the lowest possible and localized heat input advantageous in the components. Too little warming However, it can easily lead to melting defects and uneven Welds or coatings lead.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum thermischen Fügen von Bauteilen aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff bei Einsatz eines Zusatzwerkstoffs anzugeben, mit dem eine hochfeste und homogene Schweißnaht zwischen den zu verbindenden Bauteilen hergestellt werden kann, wobei Beeinträchtigungen der Bauteile weitgehend vermieden werden, und das außerdem zur Herstellung einer fehlerarmen, gleichmäßigen Beschichtung aus dem Zusatzwerkstoff auf einem Bauteil aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff geeignet ist.Of the The present invention is therefore based on the object, a method for thermal joining of components made of high-siliceous material when using a filler material with which a high strength and homogeneous weld between the components to be joined can be made, with impairments of the components be largely avoided, and also for the production a low-defect, uniform coating from the filler material on a component of high-siliceous material suitable is.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Vorrichtung für die Erzeugung einer homogenen Schweißverbindung zwischen Bauteilen aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff oder einer Beschichtung auf einem Bauteil bereit zu stellen, die insbesondere für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.Farther The invention is based on the object, a simple, reliable and inexpensive device for the production a homogeneous welded joint between components high-siliceous material or a coating to provide on a component, in particular for the implementation of the method according to the invention suitable is.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Zusatzmaterial in einer Brennerflamme eines Heizbrenners aufgeschmolzen wird, wobei das Zusatzmaterial der Brennerflamme in Form einer Quarzglasfaser mit einem Außendurchmesser von maximal 400 μm zugeführt wird.Regarding of the method, this object is based on the above-mentioned Method solved according to the invention, that the additional material in a burner flame of a heating burner is melted, with the additional material of the burner flame in the form of a quartz glass fiber having an outer diameter is supplied by a maximum of 400 microns.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich vom eingangs genannten Stand der Technik insbesondere dadurch, dass als Heizquelle ein Heizbrenner eingesetzt wird, und dass als Zusatzmaterial mindestens eine Quarzglasfaser eingesetzt wird. Die Quarzglasfaser ist als Vollfaser oder als Hohlfaser ausgebildet.The inventive method under differs from the prior art mentioned above in particular in that a heating burner is used as the heating source, and that at least one quartz glass fiber is used as additional material. The quartz glass fiber is formed as a solid fiber or as a hollow fiber.
Das der Brennerflamme zugeführte vordere Ende der Quarzglasfaser wird kontinuierlich abgeschmolzen und die schmelzflüssige Quarzglasmasse durch den Druck der Brennergase auf die Kontaktfläche geschleudert. Die Zufuhr des Zusatzmaterials in Form einer Quarzglasfaser ist ähnlich leicht kontinuierlich zu gleichmäßig zu gestalten, wie bei einem Zusatzmaterial in Form eines Glasstabes, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die bei diesem Verfahren beobachteten Schmelzfehler werden darauf zurückgeführt, dass es wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit des Glases und dem vergleichsweise größeren Querschnitt zu einem merklichen Temperaturgradienten innerhalb des Stabes von Außen nach Innen kommen kann, so dass auch bei hohem Energieeintrag kältere und heißere Stellen entstehen und dadurch Massen mit niedrigerer und höherer Viskosität abgeschieden werden, was keine homogene Erweichung ermöglicht und so zu Schmelzfehlern führt.The the burner flame fed front end of the quartz glass fiber is melted down continuously and the molten one Quartz glass mass by the pressure of the burner gases on the contact surface spun. The supply of the additional material in the form of a quartz glass fiber is similarly slightly continuous to uniform like a filler in the form of a glass rod, as is known in the art. The in this process observed melt defects are attributed to that it is because of its low thermal conductivity of the glass and the comparatively larger cross-section to a noticeable temperature gradient within the bar of Outside can come inside, so even at high energy input colder and hotter places arise and thereby Lower and higher viscosity compositions be deposited, which does not allow homogeneous softening and thus leads to melting defects.
Demgegenüber wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein vollständiges und gleichmäßige Aufschmelzen dadurch erleichtert, dass das Zusatzmaterial der Brennerflamme in Form einer Faser – also mit einem vergleichsweise dünnen Querschnitt – zugeführt wird. Es hat sich gezeigt, dass Fasern mit einem Außendurchmesser bis zu 400 μm ein homogenes Erweichen ohne Schmelzfehler möglich ist.In contrast, becomes in the process according to the invention a complete and uniform melting thereby facilitated that the additional material of the burner flame in the form of a fiber - ie with a comparatively thin cross section - supplied becomes. It has been shown that fibers with an outside diameter up to 400 μm homogenous softening without melting defects is possible.
Dadurch, dass das Zusatzmaterial in der Brennerflamme des Heizbrenners aufgeschmolzen wird – und nicht im Kontakt oder in unmittelbarer Nähe der zu verbindenden Bauteile, wird ein vollständiges Aufschmelzen der Quarzglasmasse bei geringem Wärmeeintrag in die jeweiligen Bauteile ermöglicht, so dass die Entstehung thermischer Spannungen und Verformungen der betreffenden Bauteile weitgehend vermieden werden.Thereby, that the additional material is melted in the burner flame of the heating burner - and not in contact or in the immediate vicinity of the to be connected Components, a complete melting of the quartz glass mass allows for low heat input into the respective components, so that the emergence of thermal stresses and deformations of the relevant components are largely avoided.
Darüber hinaus zeichnet sich die Quarzglasfaser gegenüber einem Zusatzmaterial in Stabform durch ihre Biegsamkeit und Flexibilität aus, was ein platzsparendes Aufwickeln auf einer Trommel und die Zufuhr quasi als Endlos-Strang erleichtert.About that In addition, the quartz glass fiber is opposite to a Additional material in rod shape due to its flexibility and flexibility from what a space-saving winding on a drum and the Feed virtually relieved as an endless strand.
Je nach dem Einsatzzweck des erfindungsgemäßen Verfahrens (Fügen oder Beschichten) werden unter der „Ablagerungsfläche" entweder die Verbindungsflächen der miteinander zu verbindenden Bauteilen, beziehungsweise der zu beschichtende Oberflächenbereich eines Bauteils, verstanden.ever according to the purpose of the method according to the invention (Joining or coating) are under the "deposition surface" either the joining surfaces of the components to be joined together, or the surface area to be coated a component, understood.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die Herstellung einer qualitativ hochwertigen thermischen Fügeverbindung zwischen zwei oder mehr Bauteilen, oder die Erzeugung einer gleichmäßigen, dichten oder optisch ansprechenden Oberflächenschicht aus Quarzglas auf (mindestens einem Teil) der Oberfläche eines Basiskörpers.The inventive method allows thus producing a high quality thermal Joining connection between two or more components, or the generation of a uniform, dense or visually appealing surface layer of quartz glass on (at least part of) the surface of a base body.
Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass der Heizbrenner einen Brennermund aufweist und dass die Quarzglasfaser der Brennerflamme durch den Brennermund zugeführt wird.at a particularly preferred variant of the method is provided that the heating burner has a burner mouth and that the quartz glass fiber the burner flame is supplied through the burner mouth.
Durch diese Art der Zufuhr und des Aufheizens des Ausgangsmaterials wird gewährleistet, dass das aufzuschmelzende Ende der Quarzglasfaser parallel zur Hauptausbreitungsrichtung des Brennerflamme zugeführt wird, daher allseitig von der Brennerflamme umgeben ist und dadurch gleichmäßig aufgeheizt, erweicht und aufgeschmolzen wird. Durch diese Vergleichmäßigung des Aufschmelzvorgangs wird eine besonders homogene Schweiß- oder Auftragsmasse aus Quarzglas auf der Ablagerungsfläche erzeugt.By this kind of feed and heating of the source material becomes Ensures that the melted end of the quartz glass fiber fed parallel to the main propagation direction of the burner flame is, therefore, surrounded on all sides by the burner flame and thereby evenly heated, softened and melted becomes. By this homogenization of the melting process becomes a particularly homogeneous welding or application mass made of quartz glass on the deposition surface.
Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die Brennerflamme eine auf die Ablagerungsfläche gerichtete Hauptausbreitungsrichtung aufweist, wobei die Quarzglasfaser einem zentralen Bereich der Brennerflamme so zugeführt wird, dass ihre Längsachse in Hauptausbreitungsrichtung verläuft.A Further improvement results when the burner flame on the deposition surface directed main propagation direction wherein the quartz glass fiber is a central region of the burner flame is fed so that its longitudinal axis in Hauptausbreitungsrichtung runs.
Die Quarzglasfaser wird hierbei in einen zentralen Bereich der Brennerflamme – im Idealfall in der zentralen Achse der Brennerflamme – eingeführt, und zwar so, dass die Faserachse und die zentrale Achse der Brennerflamme koaxial verlaufen. Dadurch ergibt sich ein optimal gleichmäßiges und reproduzierbares Abschmelzen des Faserendes.The Quartz glass fiber is in this case in a central region of the burner flame - in Ideally, in the central axis of the burner flame - introduced, and Although so that the fiber axis and the central axis of the burner flame run coaxially. This results in an optimally uniform and reproducible melting of the fiber end.
Es hat sich außerdem bewährt, wenn der Heizbrenner einen im Bereich des Brennermundes endenden Zufuhrkanal aufweist, durch den die Quarzglasfaser der Brennerflamme mittels einer motorischen Zuführeinrichtung zugeführt wird.It has also proven itself when the heating burner has a supply channel ending in the region of the burner mouth, through which the quartz glass fiber of the burner flame by means of a motor Feeding device is supplied.
Die Quarzglasfaser wird hierbei innerhalb des Heizbrenners räumlich getrennt von den Brennerdüsen für die Zufuhr von Brenngasen und Sauerstoff geführt. Dadurch entfällt Dichtungsaufwand im Bereich der Einführung der Quarzglasfaser in den Heizbrenner. Durch die motorische Zuführeinrichtung wird eine Automatisierung des Schmelzschweiß- oder Auftragsprozesses ermöglicht, wodurch besonders gleichmäßige und homogene Schichten bei hoher Produktivität erhalten werden.The Quartz glass fiber becomes spatially within the heating burner separated from the burner nozzles for the supply of Fuel gases and oxygen led. This is eliminated Sealing expenditure in the area of the introduction of the quartz glass fiber in the heating burner. Through the motor feeder becomes an automation of the fusion welding or order process allows, whereby particularly even and obtain homogeneous layers at high productivity become.
Besonders bevorzugt weist die Quarzglasfaser einen Außendurchmesser von maximal 250 μm auf.Especially Preferably, the quartz glass fiber has an outer diameter of a maximum of 250 μm.
Größere Faserdurchmesser erfordern eine größere Sorgfalt, um ein homogenes Erweichen und vollständiges Erschmelzen in der Brennerflamme zu gewährleisten, und die Flexibilität der Faser nimmt mit zunehmendem Durchmesser ab.larger Fiber diameters require greater care, to a homogeneous softening and complete melting in the burner flame, and to ensure flexibility the fiber decreases with increasing diameter.
Andererseits hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Quarzglasfaser einen Außendurchmesser von mindestens 50 μm aufweist.on the other hand it has proven to be beneficial if the silica fiber has an outer diameter of at least 50 microns.
Hinter dem Brennermund – in Richtung zur Kontaktfläche gesehen – ragt die Quarzglasfaser ein gewisses Stück ungestützt und freitragend in die Brennerflamme hinein. Infolge der Schwerkraft und des Drucks der Brennergase kann das frei tragende Stück einer sehr dünnen Quarzglasfaser flattern oder sich aus dem zentralen Bereich der Brennerflamme herausbiegen, was zu einem ungleichmäßigen Aufschmelzen führen kann. Dies wird durch die Biegesteifigkeit einer Quarzglasfaser mit einem Außendurchmesser von 50 μm oder mehr verhindert. Um dies zu vermeiden können jedoch dünne Fasern zu einem Faserbündel zusammengefasst werden.Behind the Brenner mouth - towards the contact area Seen - the quartz glass fiber protrudes a certain amount unsupported and unsupported into the burner flame. Due to the gravity and the pressure of the burner gas, this can free-carrying piece of a very thin quartz glass fiber flutter or bend out of the central area of the burner flame, which lead to an uneven melting can. This is due to the bending stiffness of a quartz glass fiber with an outer diameter of 50 μm or more prevented. However, to avoid this can be thin Fibers are combined to form a fiber bundle.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Quarzglasfaser aus einem Quarzglaszylinder gezogen und die gezogene Quarzglasfaser unmittelbar der Brennerflamme zugeführt wird.When It has proven particularly advantageous if the quartz glass fiber drawn from a quartz glass cylinder and the pulled quartz glass fiber directly the burner flame is supplied.
Die Quarzglasfaser wird dabei "in situ" durch Elongieren eines Stabes oder eines Hohlzylinders erzeugt und zeichnet sich daher durch eine hohe Oberflächenqualität und damit einhergehend durch eine hohe Bruchfestigkeit aus. Faserbrüche infolge mechanisch auf die Faser einwirkender Kräfte bei der Zufuhr zu Brennerflamme oder durch den Gasdruck der Brennerflamme selbst werden so vermieden. Die Einrichtung zum Abziehen der Faser aus dem Quarzglaszylinder kann gleichzeitig als Schubeinrichtung für die Zufuhr der abgezogenen Faser ur Brennerflamme eingesetzt werden. Diese Verfahrensvariante macht sich Vorteile, die sich durch den Einsatz eines Zusatzmaterials in Stabform ergeben und Vorteile eines Zusatzmaterials in Faserform zu Nutzen.The Quartz glass fiber becomes "in situ" by elongating a rod or a hollow cylinder is generated and therefore characterized by a high surface quality and associated by a high breaking strength. Fiber breaks due mechanically acting on the fiber forces in the supply to burner flame or by the gas pressure of the burner flame itself are avoided. The device for pulling off the fiber the quartz glass cylinder can simultaneously as a thrust device for the supply of the withdrawn fiber ur burner flame can be used. This variant of the method has advantages that are due to the Use of an additional material in rod form and benefits of a Additional material in fiber form to use.
Vorzugsweise wird als Heizbrenner ein Knallgasbrenner eingesetzt.Preferably is used as a heating burner a oxyhydrogen burner.
Knallgasbrenner haben gegenüber Heizbrennern mit kohlenstoffhaltigen Brennstoffen den Vorteil, dass die Bildung von CO2 oder kohlenstoffhaltigen Verbindungen und damit ein Eintrag von kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen beim Aufschmelzen der Quarzglasfaser vermieden wird.Oxyhydrogen burners have the advantage over heating burners with carbonaceous fuels that the formation of CO 2 or carbon-containing compounds and thus an entry of carbonaceous impurities during melting of the quartz glass fiber is avoided.
In dem Zusammenhang hat es sich auch als günstig erwiesen, einen Heizbrenner einzusetzen, der aus Quarzglas gefertigt ist.In the context has also proved to be favorable to use a heating burner, which is made of quartz glass.
Der Heizbrenner besteht in dem Fall aus einem arteigenen Material in Bezug auf die abzulagernde Schicht, so dass die Gefahr gering ist, dass aus dem Heizbrenner stammende Verunreinigungen in die abgelagerte Schicht gelangen.Of the Heizbrenner consists in the case of a species-specific material in Reference to the layer to be deposited so that the risk is low, that derived from the heating burner impurities in the deposited Arrive at the shift.
Es hat sich besonders bewährt, wenn der Heizbrenner eine Ringdüse für die Zufuhr von Wasserstoff aufweist, die koaxial um den Zufuhrkanal verläuft, und die von einer oder mehreren Düsen für die Zufuhr von Sauerstoff umgeben ist.It has proven particularly useful when the heating burner an annular nozzle for the supply of hydrogen coaxially the supply channel runs, and that of one or more Nozzle is surrounded for the supply of oxygen.
Die das Zusatzmaterial umgebende Ringdüse für die Zufuhr von Wasserstoff gewährleistet eine auf den zentralen Bereich konzentrierte Brennerflamme und ein besonders gleichmäßiges Aufheizen des Zusatzmaterials. Außerdem ist ein Heizbrenner mit Ringdüsen, insbesondere wenn er aus Quarzglas besteht, einfach zu fertigen.The the additional material surrounding ring nozzle for the Supply of hydrogen ensures one to the central Area concentrated burner flame and a particularly uniform Heating the additional material. There is also a heating burner with ring nozzles, especially if made of quartz glass, easy to manufacture.
Hinsichtlich der Vorrichtung zum Erzeugen einer Quarzglasmasse zum thermischen Fügen oder zum Beschichten von Bauteilen aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff wird die oben angegebene Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein einen Brennermund aufweisender Heizbrenner vorgesehen ist, mittels dem eine Brennerflamme erzeugt wird, sowie eine Zuführvorrichtung, mittels der dem Heizbrenner eine Quarzglasfaser mit einem Außendurchmesser von maximal 400 μm derart zuführbar ist, dass sie aus dem Brennermund kontinuierlich in die Brennerflamme austritt.Regarding the apparatus for producing a quartz glass mass for thermal Joining or coating of components containing high-siliceous acid Material is the above-mentioned object according to the invention thereby solved that a Brennermund exhibiting heating burner is provided, by means of which a burner flame is generated, as well a feeding device, by means of the heating burner a Quartz glass fiber with an outer diameter of maximum 400 μm is fed so that they from the burner mouth continuously in the burner flame emerges.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst einen Heizbrenner und eine Zuführvorrichtung. Mittels der Zuführvorrichtung ist eine Quarzglasfaser durch den Heizbrenner kontinuierlich hindurch der Brennerflamme zuführbar, so dass das der Brennerflamme zugeführte, vordere Ende der Quarzglasfaser kontinuierlich abgeschmolzen und als schmelzflüssige Quarzglasmasse durch den Druck der Brennergase auf die Kontaktfläche geschleudert wird. Dadurch, dass das aufzuschmelzende Ende der Quarzglasfaser allseitig von der Brennerflamme umgeben ist, wird ein gleichmäßiges Aufheizen, Erweichen und Erschmelzen der Quarzglasfaser erreicht und damit einhergehend eine homogene Schweiß- oder Auftragsmasse auf der Ablagerungsfläche erzeugt.The Device according to the invention comprises a Heating burner and a feeder. By means of the feeder is a quartz glass fiber through the heating burner continuously therethrough the burner flame can be fed, so that the burner flame fed, front end of the quartz glass fiber continuously melted off and passed through as a molten quartz glass mass thrown the pressure of the burner gases on the contact surface becomes. As a result, the fused end of the silica glass fiber Surrounded on all sides by the burner flame, becomes a uniform Heating, softening and melting of the quartz glass fiber achieved and, consequently, a homogeneous welding or coating mass generated on the deposition surface.
Dadurch, dass die Quarzglasfaser in der Brennerflamme des Heizbrenners aufgeschmolzen wird – und nicht in der Nähe der zu verbindenden Bauteile bezie hungsweise der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils – wird außerdem ein vollständiges Aufschmelzen bei geringem Wärmeeintrag in die Bauteile ermöglicht, so dass die Entstehung thermischer Spannungen oder Verformungen der betreffenden Bauteile vermieden werden.Thereby, that the quartz glass fiber is melted in the burner flame of the heating burner - and not in the vicinity of the components to be connected the surface of the component to be coated - is also a complete melting at low Heat input into the components allows, so that the formation of thermal stresses or deformations of the relevant Components are avoided.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist konstruktiv einfach und kostengünstig herstellbar. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Soweit in den Unteransprüchen angegebene Ausgestaltungen der Vorrichtung den in Unteransprüchen zum erfindungsgemäßen Verfahren genannten Verfahrensweisen nachgebildet sind, wird zur ergänzenden Erläuterung auf die obigen Ausführungen zu den entsprechenden Verfahrensansprüchen verwiesen.The device according to the invention is structurally simple and inexpensive to produce. In front Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims. As far as specified in the dependent claims embodiments of the device are recited in the subclaims for the method according to the invention mentioned procedures, reference is made for additional explanation to the above statements on the corresponding method claims.
Ausführungsbeispielembodiment
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt schematisch im Einzelnen:following The invention is based on an embodiment and a drawing explained in more detail. In the drawing shows schematically in detail:
Außerdem
weist der Brenner
Der
Zufuhrkanal
Aus
der vergrößerten Darstellung auf einen Brennermund
Nachfolgend
wird die Herstellung einer Schweißnaht
Dem
Heizbrenner
Der
Brenngasflamme
So
wird eine feste und dichte Schmelzschweißverbindung der
Bauteile
Das Verfahren kann auch zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Quarzglas-Bauteil eingesetzt werden. Sofern der Beschichtungsbereich der Brennerflamme hierzu nicht ausreicht, wird die Brennerflamme rasterweise über die zu beschichtende Oberfläche bewegt.The Method can also be used to produce a coating on one Quartz glass component can be used. If the coating area of the Burner flame is not sufficient, the burner flame is grid over moves the surface to be coated.
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