DE1268325B

DE1268325B - Verfahren zur Ausbildung massgenauer Innenoberflaechen an rotationssymmetrischen Hohlkoerpern aus glasartigem Werkstoff

Info

Publication number: DE1268325B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Otto Meyer
Original assignee: RONOR AG
Current assignee: RONOR AG
Priority date: 1963-04-05
Filing date: 1964-03-26
Publication date: 1968-05-16
Also published as: GB1063467A; NL6403525A; DE1284581B; DK104801C; JPS4826366B1; US3362435A; NL148016B; GB1063494A; SE306811B; US3368588A; BE646104A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C 03b

Deutsche Kl.: 32 a-23/08

Nummer: 1268 325

Aktenzeichen: P 12 68 325.9-45

Anmeldetag: 26. März 1964

Auslegetag: 16. Mai 1968

Es ist bekannt, an rotationssymmetrischen Hohlkörpern aus glasartigem Werkstoff maßgenaue, glatte Innenoberflächen dadurch auszubilden, daß man den ein geringes Übermaß aufweisenden Hohlkörper auf einen Dorn aufsaugt, indem man eine Erhitzungszone in der Richtung, von der die Saugwirkung ausgeht, axial durch den Hohlkörper führt. Auf diese Weise werden z. B. konisch sich verengende Rohre mit genauen Innenabmessungen für Strömungsmesser gewonnen (s. zum Beispiel britische Patentschrift 573 235). Diese Bearbeitung geht jedoch äußerst langsam vor sich — es werden in der Praxis Vorrückgeschwindigkeiten der Erhitzungszone in der Größenordnung von 1 cm/min angewendet — oder aber führt zu derart starken Spannungen im Werkstück, daß ein beträchtlicher Anteil an Ausschuß durch Zerspringen in Kauf genommen werden muß. Soweit die Werkstücke nicht zerspringen, müssen sie durch Tempern entspannt werden. In der USA.-Patentschrift 2531394 wurde weiterhin vorgeschlagen, einen mit Kanälen zur Durchleitung eines Heizoder Kühlmediums versehenen Dorn nach dem Einführen in den zu kalibrierenden Hohlkörper zu erwärmen, doch ergeben sich dabei systembedingte Abweichungen von der exakten Rundform und eignet sich ein solcher Dorn nur zur Bearbeitung dünnwandiger Glaskörper; auch wird das Tempern nicht überflüssig.

Diese und andere Nachteile haben den erwähnten Verfahren einen weiteren Anwendungsbereich, z. B. zur Ausbildung von Paßflächen an Glasgeräten wie Kolben, Destillieraufsätzen, Kühlern, Stopfen, Hahnenkörpern und -küken usw., wie sie zum Zusammenbau chemischer Apparate verwendet werden, bisher verschlossen. Derartige genormte, meist konische oder kugelige Paßflächen werden praktisch ausschließlich durch Schleifen erzeugt, trotzdem diese Methode verhältnismäßig teuer ist, die Nachteile der aufgerauhten Glasoberfläche (stärkere Verschmutzung, leichtere Angreifbarkeit durch glaszerstörende Chemikalien) mit sich bringt und durch Vibration und Unwucht infolge ungleichmäßiger Wandstärken stets nur zu der rotationssymmetrischen Form angenäherten Polygonen führt.

Es wurde nun gefunden, daß sich die Nachteile der eingangs erwähnten Warmverformungsverfahren dadurch vermeiden lassen, daß man einen vorzugsweise massiven oder lediglich mit einer zentralen Bohrung (z. B. als Vakuumleitung) versehenen Dorn vor dem Aufsaugen des Hohlkörpers außerhalb desselben auf eine Temperatur vorwärmt, die vorzugsweise etwas unterhalb der unteren Entspannungs-Verfahren zur Ausbildung maßgenauer
Innenoberflächen an rotationssymmetrischen
Hohlkörpern aus glasartigem Werkstoff

Anmelder:

Ronor A. G., Bern (Schweiz)

Vertreter:

Dr. phil. Dr. rer. pol. K. Köhler, Patentanwalt,

8000 München 2, Amalienstr. 15

Als Erfinder benannt:

Otto Meyer, Wohlen, Bern (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 5. April 1963 (4402)

temperatur des glasartigen Werkstoffes liegt. Als untere Entspannungstemperatur (untere Kühltemperatur) wird die Temperatur bezeichnet, bei welcher der glasartige Werkstoff eine dynamische Zähigkeit von ΙΟ¹⁴-⁵ Poise aufweist. Die Mindesttemperatur des Domes soll nicht tiefer als etwa 150° C unterhalb der unteren Entspannungstemperatur liegen, weil sonst die Nachteile auftreten, die erfindungsgemäß vermieden werden sollen. Die obere Temperaturgrenze des vorgewärmten Domes ist dadurch gegeben, daß bei zu hoher Domtemperatur der Hohlkörper aus glasartigem Werkstoff an der Abbildungsfläche des Domes anklebt, was die Ausbildung einer glatten, präzisen Oberfläche beeinträchtigt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß beim Aufsaugen des erweichten Glases auf den Dorn ein Wärmeübergang vom Formling auf das Werkzeug stattfindet, wodurch dessen Temperatur je nach Form und Größe von Formling und Werkzeug um etwa 100 bis 200° C ansteigt. Demnach darf die Temperatur des vorgewärmten Domes die untere Entspannungstemperatur des glasartigen Werkstoffes nicht wesentlich übersteigen.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Ausbildung von maßgenauen, glatten Innenoberflächen an rotationssymmetrischen Hohlkörpern aus glasartigem Werkstoff, bei welchem man den ein ge-

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Claims

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ringes Übermaß aufweisenden Hohlkörper auf einen vom Rohrende her gegen die andere Seite des Rohrvorgewärmten Dorn aufsaugt, indem man eine Er- endabschnittes fortschreitet. Dabei kommt wegen des hitzungszone in der Richtung, von der die Saugwir- im Rohrinnern herrschenden Vakuums der Endabkung ausgeht, axial durch den Hohlkörper führt, da- schnitt dicht auf den Dorn 7 zu liegen. Durch die durch gekennzeichnet, daß man den Dorn vor dem 5 Berührung mit dem erhitzten Glas wird die Tempe-Einführen in den Hohlkörper auf eine Temperatur ratur des Domes 7 weiterhin um etwa 100 bis 150° C vorwärmt, die nicht wesentlich höher als die untere erhöht, während gleichzeitig das Rohrende sich nach Entspannungstemperatur und nicht tiefer als 150° C dem Weiterschreiten der Flamme abkühlt und verunterhalb der unteren Entspannungstemperatur des festigt. Wenn die Flamme an der Stelle 2' angekomglasartigen Werkstoffes liegt. io men ist, wird sie gelöscht bzw. entfernt. Nachdem Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach- zwischen Werkstück und Dorn Temperaturausgleich stehend an Hand der Zeichnung beschrieben, in wel- eingetreten ist, kühlt sich das Ganze ab, was gecher die Fig. 1 bis 4 vier Einzelschritte einer An- wünschtenf alls durch passende Maßnahmen beschleuwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die nigt werden kann. Da der Dorn 7 im Bereich unterErzeugung einer glatten, konischen Innenoberfläche 15 halb der Transformationstemperatur einen größeren im Endabschnitt eines Glasrohres darstellen. Der Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als das Glasmaßgebliche letzte Verfahrensschritt läßt sich bei- rohr 1, kontrahiert er sich beim Abkühlen stärker, so spielsweise auch mit Hilfe der Vorrichtung gemäß daß er sich vom Rohr löst und so ohne Schwierigkeit Fig. 5 durchführen. Die im Beispiel enthaltenen aus dem Werkstück entfernt werden kann. Temperaturangaben beziehen sich auf die Bearbei- 20 Alternativ zu diesem letztbeschriebenen Verfahtung eines normalen Geräteglases, wie Pyrex (Waren- rensschritt kann das Kalibrieren des vorbearbeiteten zeichen) oder Duran (Warenzeichen), mit Werkzeu- Endabschnittes Ib des Glasrohrs 1 beispielsweise gen aus Inconel (Warenzeichen). Es versteht sich, mittels einer Vorrichtung gemäß F i g. 5 vorgenomdaß für glasartige Werkstoffe mit anderer Tempera- men werden. Der Dorn 11 weist hier eine zentrale tur-Viskositäts-Beziehung entsprechend geänderte 25 Bohrung 11a auf und wird mittels eines verlängern-Werte einzusetzen sind. den Ansatzes 11 δ durch die Halterung 12 fest in

vertikaler Position gehalten. Am Ansatz 11 b ist ein

Beispiel Auflagering 13 verschiebbar befestigt, auf welchem

der aufgeschobene Endabschnitt 1 b aufsitzt, wodurch

Ein Glasrohr 1, von welchem in der Zeichnung nur 30 dessen größter Solldurchmesser festgelegt wird. Der das rechte Ende im Längsschnitt dargestellt ist, wird andere Endabschnitt des Glasrohres 1 ist im vorliean dem nicht dargestellten Teil in einem drehbaren genden Fall ebenfalls vorgeformt bzw. bereits end-Futter eingespannt und mit konstanter Drehzahl um gültig kalibriert und durch den Stopfen 14 verschlosseine Längsachse gedreht. Alsdann wird es an der sen, so daß das Glasrohr 1 durch die Bohrung 11 α Stelle la mit einer Acetylenflamme 2', deren Tempe- 35 des Domes 11 und seines Ansatzes Ub evakuiert ratur auf die Glassorte abgestimmt ist, erweicht, da- werden kann. Das Vorheizen des Domes 11 auf etwa mit man dem ganzen Endabschnitt Ib die annähernd 450° C sowie — nach dem Aufsetzen des Glasrohendgültige Gestalt, d. h. hier die Form einer Kegel- res 1 bzw. seines Endabschnittes 1 b und nach dem hülse, geben kann. Zu diesem Zweck drückt man mit Evakuieren — das fortschreitende Erhitzen des Endeinem um seine Längsachse 4 a drehbar gelagerten 40 abschnittes 1 b auf etwa 800 bis 900° C erfolgt mit-Formwerkzeug 4 auf den Endabschnitt 1 b und ver- tels des Ringbrenners 15, der durch den Arm 16 mit schiebt gleichzeitig die Flamme kontinuierlich aus Gas versorgt wird. Der Arm 16 seinerseits läuft auf der Stellung 2' in die Stellung 2, wodurch der End- der Führungsstange 17 und kann durch — nicht darabschnitt des Rohres eine roh angenäherte Gestalt gestellte — Mittel pneumatisch mit der gewünschten erhält. Wünscht man das Rohrende mit einem Rand- 45 Geschwindigkeit gehoben und abgesenkt werden, wulst zu versehen, so verwendet man vorteilhaft zwei Die Vorbearbeitung des Endabschnittes (entspreweitere, ebenfalls um ihre Längsachsen5a bzw. 6 a chend Fig. 2 und 3) kann auch ganz oder teilweise drehbare Formwerkzeuges und 6, die beide vom unterbleiben. Das Erhitzen braucht nicht unbedingt sich drehenden Glasrohr mitgenommen werden, wo- mit der Flamme zu erfolgen. Vielmehr sind unter entbei das erste die verformbare Glaswandung innen ab- 50 sprechender Anpassung des Gesamtvorganges ebenstützt und das zweite unter dem Einfluß der sogut elektrische Widerstandsheizung, induktive Hei-Flamme 2 den Randwulst 1 c bildet. zung usw. anwendbar. Außer bei kegelhülsenförmi-Wenn diese Vorbearbeitung des Rohrendes be- gen Hohlkörpern können auch bei anderen rotationsendigt ist, entfernt man die Werkzeuge 5 und 6 und symmetrischen Hohlkörpern maßgenaue, glatte setzt einen auf etwa 450° C vorgeheizten Dom 7 in 55 Innenoberflächen in der beschriebenen Weise ausgedie freie Öffnung des Endabschnittes Ib ein, der sich bildet werden, z. B. bei Hohlzylindern, Kugelpfannen frei drehen kann oder mit derselben Drehzahl ange- u. dgl.
trieben wird wie das Glasrohr 1. Das andere Ende
des Glasrohres wird nun mit einer eingeschalteten

Vakuumpumpe verbunden, so daß das Rohr evaku- 60 Patentanspruch: iert wird. Die Flamme 2 bewirkt, daß das auf starke

Rotglut (etwa 800 bis 900° C) erhitzte äußerste Verfahren zur Ausbildung maßgenauer Innen-

Rohrende sich auf den Dom 7 legt, der eine mög- oberflächen an rotationssymmetrischen Hohlkör-

lichst glatte Oberfläche aufweist. Alsdann wird die pem aus glasartigem Werkstoff, bei welchem man

Flamme langsam und kontinuierlich aus der Stellung 2 65 den ein geringes Übermaß aufweisenden Hohl-

in die Stellung 2' verschoben, während sich das körper auf einen vorgewärmten Dom aufsaugt,

Rohr 1 zusammen mit dem Dom 7 weiterhin um indem man eine Erhitzungszone in der Richtung,

seine Längsachse dreht, so daß die Erhitzungszone von der die Saugwirkung ausgeht, axial durch den

Hohlkörper führt, dadurch gekennzeichnet, daß man den Dorn vor dem Einführen in den Hohlkörper auf eine Temperatur vorwärmt, die nicht wesentlich höher als die untere Entspannungstemperatur und nicht tiefer als 150° C unterhalb der unteren Entspannungstemperatur des glasartigen Werkstoffes liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2531394.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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