DE203712C

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Publication number: DE203712C
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Description

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

M 203712 KLASSE 32«. GRUPPE

Dr. H. MEHNER in STEGLITZ. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Quarzglas.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Februar 1905 ab.

Die vorzüglichen physikalischen und chemischen Eigenschaften des geschmolzenen Quarzes haben große Anstrengungen zur. Herstellung von, Quarzglasgegenständen veranlaßt. Diese Anstrengungen haben aber nur so weit Erfolg gehabt, daß es möglich ist, Gefäße, Röhren und kleinere Apparate für wissenschaftliche Zwecke zu einem, sehr hohen Preise herzu-. stellen. Die Erzeugung ist indessen fast nicht

ίο über eine laboratoriumsmäßige hinausgekommen , kaum zu handwerksmäßigem kleinen Betriebe.

Das in folgendem beschriebene Verfahren ermöglicht die Erzeugung von Quarzgläsern im großen.

Da der Quarz bei Platinschmelzhitze erst einigermaßen erweicht und nur bei noch höherer Temperatur flüssig wird, behandelt man ihn jetzt in Iridiumtiegeln. Dieser Umstand allein verhindert den großen Betrieb wegen des hohen Preises und noch mehr wegen des Fehlens großer Iridiummengen.

Man hat zwar, schon mittels elektrischen Lichtbogens Quarz behandelt.(Moissan), aber das ist nicht in einer Weise geschehen, welche eine gewerbliche Bearbeitung ermöglichte. Die Hitze des Lichtbogens ist viel zu groß zur Bereitung von Quarzglas. Die Kieselsäure sublimiert unter der unmittelbaren Einwirkung des Lichtbogens. Auch wenn man den Lichtbogen nur in die Nähe der Quarzmasse bringt, entwickeln sich Wolken von Quarzrauch, während die gewünschte Schmelzung nur oberflächlich eintritt und außerdem unter Umständen Reduktion der Kieselsäure zu Karbid. Deshalb wendet man zu Quarzbearbeitung jetzt Knallgasheizung an.

Um nach dem vorliegenden Verfahren den Übelstand der elektrischen Heizung zu beseitigen, ordnet man den Lichtbogen in dem einen Brennpunkt eines elliptischen Hohlspiegels an und bringt mittels der Strahlen eine größere. Quarzmasse in der Nähe des anderen Brennpunktes zum Schmelzen. Dabei hat man die Freiheit, von den etwa 3000 bis 4000 ° des Lichtbogens beliebig unter 2000 ° herunterzukommen, und zwar ohne erhebliche Verluste an der erzeugten Wärmemenge. Man kann' den Vorgang so leiten, daß Quarzmassen in größerer Entfernung von dem zweiten Brennpunkte ungeschmolzen bleiben und eine Gefäßwand bilden. Der Apparat ist also soweit einfach ein Schmelzherd mit einer darübergestülpten elliptischen Haube, in deren oberem Brennpunkt ein Lichtbogen erzeugt wird.

Nun ist zwar bereits vorgeschlagen worden, andere feuerbeständige Oxyde durch die mittels Brennspiegeln gesammelte Strahlung eines elektrischen Lichtbogens zu schmelzen. Bei der Erschmelzung von Quarzglas bietet aber dieses Arbeitsverfahren noch den Vorteil gegenüber der bekannten Anwendung des Lichtbogens zur Heizung, daß wegen der beinahe beliebigen Entfernung des Lichtbogens von der zu bearbeitenden Schmelze reduzierende Einflüsse und Verunreinigungen sehr viel besser verhütet werden können als bei unmittelbarer Bestrahlung.

Zur Herstellung von Quarzglas ist es nun erforderlich, daß die Masse vor der Bearbeitung erheblich über die Temperatur der zähen Flüssigkeit hinaus erhitzt wird. Man nennt das in der Glastechnik das Läutern.. Bei

Quarz ist ein Läuterungsverfahren in gewöhnlicher Weise vollkommen ausgeschlossen, weil die Kieselsäure so flüchtig ist, daß sie wenig über der Schmelztemperatur, ,bereits siedet. Um dennoch eine Läuterung zu ermöglichen, hat man nun den beschriebenen Apparat luftdicht abzuschließen oder mit einem festen, luftdichten Mantel zu umgeben und das Innere unter Drück zu setzen. Man verstärkt also

ίο den Herd und Spiegel durch kräftiges Kesselblech oder vertauscht den dauernd gebrauchten . Spiegel zeitweilig gegen einen druckfesten. Darin erzeugt man in beliebiger Weise einen höheren Druck und bewirkt so, daß der Quarz dünnflüssig einschmilzt, aber nicht siedet, obgleich die Hitze durch bekannte Mittel, z. B. ^: Vermehrung der Stromstärke, gesteigert wird. Hat man auf diese Weise einen gleichmäßigen Fluß erzielt und . die Luftblasen zum Aufsteigen gebrächt, so mäßigt man die Temperatur und bringt nachher den Herd unter gewöhnlichen Druck. Bei anderen hochfeuerfesten Oxyden ist es bereits vorgeschlagen worden, die Verflüchtigung beim Schmelzen in sehr hohen Temperaturen dadurch zu verhindern, daß man die Schmelzung bei erhöhtem Druck vornimmt.

Um die Bearbeitung vorzunehmen, sind an dem unteren Teile des Spiegels Arbeitsöffnun_:

gen vorgesehen und oberhalb dieser Öffnungen Fenster, die mehr oder weniger durchsichtig gehalten werden. Durch die Arbeitsöffnungen kann die Glasmacherpfeife eingetaucht werden, welche natürlich aus einem genügend widerstandsfähigen Stoffe, z. B. aus Nickel mit Iridiumende hergestellt oder doppelwandig und --·■ gekühlt ist.

Die Verarbeitung der Quarzglasschmelze erfolgt, um die vorzeitige Erstarrung derselben zu verhüten, bekanntlich im Ofenraum selbst. Die nötigen Schaulöcher sind in bekannter Weise mit durchsichtigen Scheiben geschlossen. Diese Fenster sind aber nach vorliegender Erfindung mit einer durchsichtigen Verspiegelung versehen zu folgendem, sehr wichtigen Zweck. Es ist schon auf die ungeheure Strahlung der in der Arbeit begriffenen Quarzgegenstände hingewiesen worden. Diese Strahlung-belästigt die Arbeiter bis zur Unmöglichkeit der Betätigung. ' Auch das intensive Licht ist kaum erträglich. Durch die Arbeit in dem Hohlraum des Ofens wird die ausgestrahlte Wärme in technischem Sinne gespart, indem sie nicht absorbiert, sondern zum großen Teile zurück gespiegelt wird. Auch wird' die physiologische Unmöglichkeit der Quarzbläserei im großen überwunden. Sind die Fenster beispielsweise aus Quarzglas mit schwachem durchscheinenden inneren Metallspiegelbelag, so sieht man die weißglühenden Arbeitsgegenstände in sehr gedämpftem Lichte, " aber noch deutlich und scharf.

Es sei noch erwähnt, daß man zur Beförderung klarer Durchsicht und blanker Spiegelfläche in den Ofenraum oben einen mäßigen Gasstrom einführen kann, der unten abströmt und etwa gebildeten Rauch mitnimmt; dieser Gasstrom kann aus Flammengasen hergestellt werden.

Claims

Pate nt-Ansprüche:

1. Verfahren zum Erschmelzen und Weiterverarbeiten von Quarzglas, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des Schmelzgutes die mittels Brennspiegeln gesammelte-Strahlung eines elektrischen Lichtbogens verwendet wird.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quarzglasschmelze zwecks Lau terns in einem abgeschlossenen Raum unter erhöhtem Gasdruck bis zur Dünnflüssigkeit erhitzt wird, wodurch dem Verdampfen der Schmelze entgegengearbeitet wird.

. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Schmelzgutes von dem heizenden Brennpunkte so geregelt wird, daß das Schmelzgut nicht zur Verdampfung gelangt.

4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung von Quarznebeln u, dgl. ein Gasstrom von oben nach unten durch den Herdraum geführt wird.

5. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Flammengase durch den Ofenraum geführt werden.

6. Ofen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung einer spiegelnden Haube von der Form eines Rotationsellipsoides über dem Herde mit einem elektrischen Lichtbogen im oberen und dem Herde im unteren Brennpunkte.

7. Schauöffnungen an dem Ofen nach Anspruch 1, bestehend aus Fenstern, insbesondere Quarzglasfenstern, mit innerem durchscheinenden Metallspiegelbelag. .