专利名称：用于拉制石英玻璃管线的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于拉制石英玻璃管线的方法，其中，向坩埚供给含有Si02的起始材料，所述起始材料在所述坩埚中软化，并将其作为和内部部件之间的环形间隙而拉制成石英玻璃管线，该内部部件布置 在外部部件的通孔中，且该拉制喷嘴布置在坩埚的底部区域。而且，本发明涉及一种用于拉制石英玻璃管线的装置，它包括 坩埚，用于接收含有Si02的起始材料，该坩埚被用于软化该起始材料的 加热器包围；以及拉制喷嘴，该拉制喷嘴布置在坩埚的底部区域中， 且该拉制喷嘴包括外部部件和内部部件，该内部部件布置在外部部件 的通孔中，并留出一环形间隙。
背景技术：
DE1 0337388A1公开了一种坩埚拉制方法和一种用于制造上述类型 的石英玻璃线的装置。在这里，将在坩埚中软化的石英玻璃体沿竖直 方向向下连续拉动而使其通过在坩埚底部开口中使用的拉制喷嘴，以 便获得具有预定型面的空心柱形石英玻璃线。在拉制喷嘴的下端部处 安装有可更换的安装喷嘴，该安装喷嘴与空心心轴连接，该空心心轴 伸入至该安装喷嘴的开口中，且能够通过该空心心轴将气流注入石英 玻璃线的内孔中。在心轴的外护套与安装喷嘴的内壁之间的环形空隙 确定了离开喷嘴的管线的型面。该心轴利用多个连接板而固定在安装喷嘴开口中，这些连接板连 接至该安装喷嘴的周围边缘。这些连接板位于从该喷嘴开口离开的玻 璃流中，并分割所述玻璃流。这导致在所拉出的石英玻璃线产生不均 匀性，还因为石英玻璃体的比较高的粘性，这就更难无故障地重新熔 化所述部分。其中一个连接板同时形成通向心轴的气体供给管线，气流能够通 过该心轴注入要被拉出的管线的内孔中，以便通过设置吹压(blow pressure)来调节管的直径或壁厚。5在EP394640A1中还公开了另 一种用于制造石英玻璃管的坩埚拉制 方法和上述类型的装置。在这种情况中，也设置了在外部环和内部环 之间具有环形间隙的拉制喷嘴，以用于拉制石英玻璃管线。外部环插 入坩埚的底部开口中，内部环利用连接支杆(在术语中也称为"指状 物")而相对于外部环居中设置。气体供给管穿过内部环的中心孔而 伸出，气体供给管从上方浸入玻璃熔融物中，且可通过所述管将气流 注入所拉出的管线的内孔中。因此，在该方法中，软化的石英玻璃体也在外部环和内部环之间 的连接支杆周围流动，并在该过程中被分割，并因此可能在离开喷嘴 的线状高粘性石英玻璃体中表现出上文所述的缺陷。US35 08900A介绍了 一种用于从坩埚拉制石英玻璃管的方法，其 中，拉制喷嘴的内部部件悬桂在轴上，并处于拉制喷嘴的外部部件的 通孔内侧。拉制喷嘴的内部部件的位置是可变的。为此，轴的上端部 保持在包括球形接头的定位装置上。该拉制喷嘴包括砂漏类型的上部 部件，该上部部件经由中间环连接至下部截头锥形部件，该下部截头 锥形部件向上延伸至由拉制喷嘴的外部部件形成的开口内。US452 3939还介绍了一种用于从坩埚拉制石英玻璃管线的方法，熔 融物经过由外部部件和内部部件形成的喷嘴而离开。该内部部件保持 悬桂在由耐火金属构成的空心轴上，且它有向下逐渐变细的凸出部 分。这产生了拉制喷嘴的环形间隙，它在一定纵向部分上向下变细。发明内容本发明的目的是改进该已知方法，目的是使得拉出的管线中的不 均匀程度更小，以便能够通过从熔融物拉制而制造均匀和无缺陷的空 心石英玻璃柱体。而且，本发明的目的是提供一种结构简单的装置，它能够不费力 地实现，且它能够执行上述改进方法。对于方法，根据本发明这样来实现上述方法的目的沿拉制轴线 方向看时，拉制喷嘴的内部部件保持悬挂在外部部件的通孔内部并可 沿径向移动，并且该拉制喷嘴的环形间隙有纵向部分"L"，在该纵向 部分中，该环形间隙的横截喷嘴面积的大小从顶部至底部减小。已经发现，通过已知方法制造的石英玻璃管在与连接支杆接触的接触部位处有缺陷，所述缺陷在加热过程中可以看见为细的余辉(afterglowing)线。当该石英玻璃管进行膨胀以便增大内孔时，通 常观察到恰好具有"指状物"的旋转对称性的壁厚变化。这里必须注意，整个拉制喷嘴或者至少该拉制喷嘴中与热石英玻 璃体接触的部分是由钼、钨、铱、铼或其它高熔点金属或合金来构成。 必须假设金属通过摩擦而进入玻璃体中，并有助于引起上述缺陷.热 石英玻璃体与拉制喷嘴之间的大部分接触表面随后将出现在所拉出的 管线的表面上，它们能够在以后很容易从该表面上除去。不过，与连 接支杆接触的表面并不是这样，因为它们被封入在石英玻璃管的内部 中。因此，本发明是基于这样的发现，即，所述缺陷可以通过完全省 略拉制喷嘴的内部部件的"指状物"来避免。该"指状物"用于将内 部部件对中在外部部件的通孔中，并用于设置环形间隙的宽度。因此， 本发明的目的是对内部部件的"被动"和固有的自对中(self-centering) ，在这种情况下，拉制喷嘴的内部部件的对中辅助装置和 主动对中都可以不再使用。已经发现，这能够在下面将详细介绍的前 提条件下实现1. 拉制喷嘴的内部部件保持为可在拉制喷嘴的外部部件的通孔内 部沿径向运动。被动和固有的自对中机构需要拉制喷嘴的内部部件具 有某种可动性，并且一个运动分量在垂直于拉制轴线的方向上，该运 动分量在这里称为"径向可动性"。该可动性能够通过使内部部件可 水平移动或者通过悬挂安装来保证，该悬桂安装允许沿与拉制轴线垂 直的方向进行自由钟摆运动。2. 而且，重要的是，内部部件与外部部件之间的环形间隙在沿拉 制轴线的方向上在其整个长度的至少一部分上提供有纵向部分"L"， 在该纵向部分中，其横截喷嘴面积从顶部至底部减小。横截喷嘴面积 的这种减小可以是由于环形间隙从顶部至底部的连续或阶梯式变窄， 和/或，在环形间隙有恒定环形间隙宽度时，环形间隙的直径大小从顶 部至底部减小。在后一种变化形式中，环形间隙由相互平行的壁限定， 这些壁与拉制轴线形成0°和90°之间的角度，使得该环形间隙沿拉制轴 线的方向延伸。对于自对中，决定性的是拉制喷嘴的内部部件周围的压力状态。当沿拉制喷嘴的方向观察压力曲线时，可以看在坩锅内部的压力从顶 部向底部增加，然后在拉制喷嘴内部再减小至环境大气压力。两种不同机理形成这种情况 一个是石英玻璃体的"静液压"(重力压力)； 另 一机理是压力沿流动方向减小，这与粘性石英玻璃体的流动相关。 该压力减小的梯度在石英玻璃体流过较宽腔室(例如坩锅内部)的狭 窄部分(例如拉制喷嘴)的区域中特别明显。因此，由石英玻璃体的 静液压引起的压力增高效果主要在坩锅内部从顶部至底部，而在拉制 喷嘴中的情况相反，主要效果是压力从顶部至底部减小。在具有平行边界壁和恒定直径的柱形环形间隙中，当内部部件沿 径向偏转时，间隙宽度在一侧比相反一侧更宽。不过考虑到流阻越低， 就有越多的石英玻璃体流过比该相反一側更宽的间隙区域，在两侧的 压力都沿竖直方向减小，因此不会形成径向压力分量。因此，柱体几 何形状的环形间隙并不在内部部件上施加径向力，且没有对中效果。相反，在具有向下变窄橫截面的环形间隙中，在内部部件径向偏 转的情况下，在更窄间隙区域中沿竖直方向的压力降比在更宽间隙区 域中的更小(比较在相同高度处的压力)。该内部部件周围的压力场 (并不旋转对称)形成沿径向方向作用的力，该力施加回复力，以便 设置旋转对称的压力场，同时对内部部件产生对中作用，相反，具有向下增大的横截面积的环形间隙能够以一种确定偏心 的方式作用于可在外部部件的通孔中自由径向运动的内部部件上。这些考虑忽略了石英玻璃体的粘性随着在拉制喷嘴中向下降低的 温度而增加的影响。该影响可以清楚地定量，但不会改变上述总体原 理。因此，将拉制喷嘴的内部部件在外部部件的通孔内自对中将需要 环形间隙在其长度的至少一部分上(这里称为纵向部分"L")包括向下减小的横截面积。横截面积的减小能够通过拉制喷嘴的外部部件的通孔的几何形状和/或内部部件的外护套的几何形状来实现。在该方法的特别优选变化形式中，横截面积的减小是这样的环 形间隙在纵向部分"L"的至少一部分上从顶部至底部变窄。此时，该自对中效果特别大。它随着从顶部至底部的收缩程度增 大而增大有多种合适选择来形成环形间隙的收缩。 一种方式是使得拉制喷 嘴的外部部件的通孔向下变窄。此时，拉制喷嘴的内部部件可以为柱形，它可以设置成锥形或向 下增大，从而额外帮助环形间隙的变窄。环形间隙的间隙宽度可以通 过升高或降低拉制喷嘴的内部部件来进行设置，作为备选方案且同样优选的是，拉制喷嘴的内部部件向下扩大， 从而形成向下变窄的环形间隙。此时，外部部件的通孔可以设置成使它为柱形和锥形，或者尺寸 向下减小。在这方面，已经证明有用的是，环形间隙的宽度在其长度上减小其最大宽度的至少20%。对于内部部件产生给定偏转时，环形间隙在其收缩面积上的最大和最小宽度之间的差异将对形成的对中力的大小产生影响。该间隙宽 度差异越大，沿相对于拉制轴线垂直的方向作用在内部部件上的最大 回复力(-压力差)也越大。该回复力越大，控制灵敏性越好，对拉制 喷嘴的内部部件的自对中也越准确。当间隙宽度差异为至少20%时(基 于最大环形间隙宽度)，将保证控制灵敏性特别高，且拉制喷嘴的内 部部件准确地自对中。在该方法的另一优选变化形式中，环形间隙的横截面积从顶部至 底部减小，其中，环形间隙在该纵向部分"L"的至少一部分上是由平 行侧壁围出，且环形间隙的内径和外径从顶部至底部减小。此时，环形间隙的间隙宽度并不变化。不过，通过减小环形间隙 的内径，它的横截面积从顶部至底部减小。在这里，环形间隙的边界 壁延伸成使得它们与拉制轴线形成的角度在10。和80。之间，优选是角度 在3(T和60。之间。因此，环形间隙沿拉制轴线的方向以倾斜方式从顶部 至底部延伸。与如上所述具有变窄环形间隙的实施例相比，该方法的该变化形 式显示了特殊的优点。对于变窄的环形间隙来说，对中效果越明显， 从顶部至底部的变窄程度越强。最小间隙宽度基本由所拉出的部件的 给定壁厚来确定。为了获得具有明显梯度的间隙宽度，因此希望在环 形间隙的上部区域中的间隙宽度尽可能大。在纵向部分"L"的长度较 短时特别是这样。不过，环形间隙的上部区域中的大间隙宽度将影响喷嘴阻力。所述阻力由质量通过量与石英玻璃体的主要静液压来确 定。在其它条件相同的情况下，上部区域中的间隙宽度越大，喷嘴阻 力越低。不过，喷嘴阻力的变化通常需要改变其它拉制参数，特别是 温度和石英玻璃体的粘性，这是所不希望的。该问题在该优选方法变化形式中用环形间隙的恒定间隙宽度来改善。这两种方法变化形式的优点可以组合，其中，在纵向部分"L"的 上部区域中，环形间隙具有恒定间隙宽度和减小的内径，而在该纵向 部分"L"的下部部分中进入到变窄的环形间隙。优选是，该纵向部分"L"的长度为至少10mm，优选是至少15mm。 该纵向部分"L"的长度将影响该环形间隙上的压力梯度的大小。 在由软石英玻璃体给定的静液压下，当环形间隙的纵向部分"L"较长 时，平均压力梯度比当纵向部分"L"较短时更小。较陡的压力梯度导 致控制灵敏性降低，因此使得拉制喷嘴的内部部件的准确自对中更困 难。对于纵向部分"L，，，长度从10mm开始往上时将保证控制灵敏性特 别高，且拉制喷嘴的内部部件准确地自对中。的安装来实现。在本发明方法的特别优选实施例中，拉制喷嘴的内部 部件保持在保持元件上，该保持元件穿过软化石英玻璃体而向上延 伸，该保持元件的外径不大于40mm，长度不大于100cm。当为刚性或防偏转保持元件，或者当回复力较小时，内部部件的 径向运动可以通过使保持元件可沿水平方向自由移动来实现，或者下 端部能够绕上部保持点进行自由往复运动.当保持元件的刚性很小 时，弹性变形也将足以使内部部件有用于自对中的充分可动性。保持 元件例如为连杆或柱形体，例如杆、管或线。具有上述尺寸的保持元件通常有足够低的弯曲刚度，这能够进行 某种钟摆运动，因此，固定在其一端上的内部元件在外部部件的通孔 内有足够的径向位移。用于保证拉制喷嘴的内部部件的轴向可动性的 其它复杂结构的运送机构都可以省略。而且，优选是拉制喷嘴的内部部件包括中心内孔，该中心内孔与 保持元件的内孔流体连通。体，该工艺气体供给至要拉出的石英玻璃线的内孔中。已经证明是特别有利的是，该软化的石英玻璃体产生至少180毫巴 静液压。拉制喷嘴的内部部件的高效自对中需要在环形间隙的长度上有特 定压力降.该压力降越大，在环形间隙的给定变窄处作用在发生偏转 的内部部件上的回复力也越强。在拉制喷嘴内部的压力降等于石英玻 璃体的静液压。当压力降为180毫巴时，可以提供特别高效的回复力。 优选是，该软化的石英玻璃体以12kg/h至45kg/h的流速流过该环形间 隙，该流速优选是在20kg/h至35kg/h之间。用于对中拉制喷嘴的内部部件的被动和固有力对中机构设置成需要石英玻璃体的一定流量。在上述范围中的石英玻璃体流量将使得该 喷嘴建立最适合本发明的被动、固有自对中机构的流阻。而且优选是，该软化的石英玻璃体根据环形间隙的最小横截面积 而以至少O. 3kg/h cn^的流速流过拉制喷嘴的环形间隙。对于环形间隙的最小橫截面积，在至少O. 3kg/h每cm2的流速下产 生特别高效的回复力。对于装置，根据本发明从上述类型装置开始实现上述目的，其中， 提供有保持元件，当沿拉制轴线方向看时，拉制喷嘴的内部部件保持 悬挂在该保持元件上，并可在外部部件的通孔内部作径向移动，并且， 该拉制喷嘴的环形间隙有纵向部分"L，，，该环形间隙的横截喷嘴面积 沿该纵向部分"L"从顶部至底部减小。该装置用于执行本发明的上述方法，在拉出的石英玻璃线中将避 免出现不规则部分，其中，利用定位装置对拉制喷嘴的内部部件进行 的主动对中以及对中辅助装置(例如通过"指状物"对拉制喷嘴的内 部部件进行的对中)都可以不再使用，并能够代替为内部部件的被动 自对中。这通过以下措施来实现1.拉制喷嘴的内部部件保持悬挂在保持元件上，以便可在拉制喷 嘴的外部部件的通孔中作径向运动。这有助于使得拉制喷嘴的内部部 件获得一些可动性，并有沿垂直于拉制轴线的方向的运动分量。当为刚性或防偏转保持元件，或者当回复力较小时，该运动可以 通过使保持元件可沿水平方向自由移动来实现，或者下端部能够绕上 部保持点进行自由钟摆运动。当保持元件有较小弯曲刚度时，弹性变形也将足以使内部部件有用于被动、固有自对中的充分可动性。保持 元件例如为连杆或柱形体，例如杆、管或线。2.在内部部件和外部部件之间的环形间隙包括纵向部分"L"， 在该纵向部分中，其横截喷嘴面积从顶部至底部减小。横截喷嘴面积 的减小可以是由于环形间隙从顶部至底部的连续或阶梯式收缩，和/ 或，在环形间隙有恒定环形间隙宽度时，环形间隙的直径大小从顶部 至底部减小。在后一种变化形式中，环形间隙由相互平行的壁限定， 这些壁与拉制轴线形成0。和9(T之间的角度。由于横截喷嘴面积从顶部至底部减小，因此当同轴偏心内部部件 处于更窄间隙区域中时，与在更宽间隙区域中相比将有沿竖直方向的 更小压力降。环绕内部部件且并不旋转对称的该压力场形成沿径向方 向的压力分量，该压力分量施加回复力，以便调节成旋转对称压力场， 同时在内部部件上产生对中效果。或内部部、件的外:二套的几何形状而变窄。- " 。"由从属权利要求可以清楚本发明的装置的优选发展形式。在从属 权利要求中所述的装置的发展形式与关于本发明方法的从属权利要求 中所述的步骤紧密相关，因此将在相应方法权利要求中对它们进行补 充说明。
下面将参考实施例和附图更详细地介绍本发明。附图是示意图， 附图中图l表示了本发明的装置实施例，该装置成拉制熔炉形式，且拉制喷嘴的内部部件可径向运动地保持在保持器上；以及 图2至5表示了拉制喷嘴的变化实施例。
具体实施方式
图l所示的拉制熔炉包括由鴒构成的坩埚l， Si02颗粒3通过供给喷 嘴2而从上方连续装入该坩埚1中。蚶埚l由水冷(12 )炉套6包围，并形成充满保护气体的保护气体 腔室IO，该保护气体腔室10装有由氧化绝缘材料构成的多孔绝缘层8以及用于加热坩埚1的电阻加热器13。保护气体腔室10向下开口，并且其 它地方用底板15和盖板16与外部密封。坩埚1围出了一坩埚内腔17，该 坩埚内腔17也通过盖18和密封元件19而与环境密封.钨制拉制喷嘴4布置在坩埚1的底部区域中。该喷嘴由拉制喷嘴的 环形外部部件7和内部部件9构成，该环形外部部件7用在坩埚1的底部 中，而该内部部件9同轴地保持在外部部件7的圆筒形内孔20中。内部 部件9具有向上逐渐变细的截头锥形外护套。因此，环形间隙14形成于 外部部件7和内部部件9之间，该环形间隙从顶部向底部变窄，且沿拉 制轴线26的方向将该软化石英玻璃体27通过该环形间隙向下拉出为管 线5。该外部部件7的内孔20的直径为200mm，长度为100m迈。这与拉制喷 嘴4的环形间隙14的长度"L"相等，该环形间隙14的宽度从顶部向底 部从最大值30mm减小至最小值20迈m。该拉制喷嘴4的内部部件9与保持管11连接，该保持管ll延伸通过 石英玻璃体27，并被引导穿过上部盖18而到达该坩埚内腔17的外部。 该保持管ll由钨构成。它的长度为160cm，外径为6cm，内径为lcm。除 了用于安装拉制喷嘴的内部部件9 ，该保持管11还用于供给工艺气体， 以便在管线5的内孔中设定预定的吹压。为此，将该工艺气体供给至形 成于拉制喷嘴4的内部部件9中的通孔25。伸出到至该熔炉外的保持管 11上端部与示意表示的高度调节和移动装置28连接，该高度调节和移 动装置除了能够调节拉制喷嘴的内部部件9的高度外，还能够沿横向方 向自由移动，如方向箭头29所示。该运动允许拉制喷嘴的内部部件9在拉制喷嘴的外部部件内部进行自对中。作为该高度调节和移动装置28的替换方案或者除了该高度调节和 移动装置28之外，保持管ll在其160cm的长度上有柔性，该柔性使得拉 制喷嘴的内部部件9有足够的橫向移动性(钟摆运动)。保持管的弯曲 刚度取决于它的壁厚和它的外径。实践中，当外径不超过4cm时将有足 够低的弯曲刚度。用于坩埚内腔气体(成纯氢气形式)的进口22和出口21穿过盖18 而伸出。同样，保护气体腔室10在上部部分中具有用于纯氢气的气体 进口23,该氢气可以通过炉套6的底部开口而逸出。图2至图4以放大形式示意表示了在本发明范围内的拉制喷嘴4的13变化形式.当使用与图l中相同的参考标号时，它们是指该装置的在结 构上相同或等效的部件和部分，正如已经在上文中通过对本发明第一 实施例的拉制熔炉的说明而详细解释的那样。图2的拉制喷嘴30包括由钨制成的外部部件7，该外部部件7具有圓 筒形内孔14，这与图l中所示的装置一致。在内孔20中，拉制喷嘴的钨 制内部部件31利用管形保持器11来保持，使得它与纵向轴线26同轴。 内部部件31由具有较小外径的环形上部部件32和具有较大外径的环形 下部部件33构成。保持器11的内孔终止于内部部件31的通孔34中。这样，内部部件31与外部部件7之间的环形间隙35向下逐步变窄， (在环形间隙的长度"L"上来看)台阶36大致设置在环形间隙35的中 央。内孔20的内径为60mm;环形间隙35的长度"L"为40mm，其上部宽 度为15mm，其下部最小宽度为10mm。在图3的拉制喷嘴40中，管形保持器ll与拉制喷嘴的锥形内部部件 41连接，并将所述部件同轴地保持在钨制外部部件43的通孔42中。通 孔42从顶部向底部变窄，它的最大内径为80mm，最小内径为60mm,且 它的长度为60mm。锥形内部部件41的长度大致等于通孔52的长度，它的上部最小外 径为30mm，下端部处的最大外径为35mm。因此，环形间隙45在其长度 "L，，上从最大值25mm连续变窄至喷嘴出口46区域中的最小值12. 5mm。图4的拉制喷嘴50有外部部件43，该外部部件43与图3中所示的拉 制喷嘴的外部部件相对应。在通孔42中，柱形内部部件51利用管形保 持器ll来保持，该内部部件51由鵠制成，且外径为80mm。该柱形内部部件51的长度150mm大致等于通孔42的长度。这样，环 形间隙55的外径在长度"L"上从最大值140mm连续减小至喷嘴出口56 区域中的最小值100mm。图5的拉制喷嘴60包括拉制喷嘴的外部部件43，该外部部件43与图 3中所示的拉制喷嘴相对应。在通孔42中，拉制喷嘴的钨制锥形内部部 件61由管形保持器11来保持。拉制喷嘴的内部部件61的锥形形状为这 样，即，使得内部部件61与外部部件43之间的环形间隙65在其150迈m 的长度"L，，上有恒定间隙宽度20mm。环形间隙65的外径在长度"L，，上从最大值140mm减小至喷嘴出口 66区域中的最小值100mm。在本发明的还一实施例中(未在闺中示出)，拉制喷嘴提供为如图5中所示，除了下述特征与图5的拉制喷嘴的外 部部件的内径相比，该拉制喷嘴的外部部件的内径在下部部分中20mm 的长度上连续减小5mm，这样，在喷嘴出口区域中获得的环形间隙的间 隙宽度为15mm，它与图5相比是减小了。下面将参考图l和实施例来介绍本发明的方法.Si02颗粒3经由供给喷嘴2连续供给至熔融坩埚l中，并在其内加热 至大约2100TC至2200TC的温度。在该过程中，在坩埚l的下部部分中形 成均匀的玻璃体27，该玻璃体27没有气泡，且Si02颗粒3的颗粒层浮在 该玻璃体27上。软化的硅质体(silica mass)经由拉制喷嘴4和底部 开口24而离开，然后向下拉制成石英玻璃管线5的形式，并切成所需长 度的零件。石英玻璃体27的重量在坩埚底部区域产生大约200毫巴的"静液 压"，因此，软化的石英玻璃体以大约28kg/h的流速经过环形间隙14。当拉制喷嘴的内部部件9偏转时，由于流动的石英玻璃体27和环形 间隙14的收缩，在拉制喷嘴的内部部件9的周围形成并不旋转对称的压 力场。这导致有回复力朝着同轴(26)对中的方向作用在该内部部件9 上。该回复力的大小取决于偏转量、环形间隙14的几何形状和石英玻 璃体27的粘性。对于5mm的偏转来说，回复力在垂直于纵向轴线26的方 向上的大小可以根据在该实施例中给出的数据而估计为大约100N。已 经发现，由于保持器ll的长度、壁厚和直径，该保持器ll呈现为具有 较低的弯曲刚度，以致于上述数量级的回复力足以使得安装在保持器 11上的内部部件9沿垂直于纵向轴线26的方向移动，并从而消除该偏 转。在本发明的拉制熔炉和方法中使用了自对中拉制喷嘴，这样就可 以省略用于对中拉制喷嘴的内部部件的连接支杆(指状物)，从而能 够从熔融物中拉制出高质量石英玻璃管。
权利要求
1.一种用于拉制石英玻璃管线的方法，其中，向坩埚(1)供给含有SiO2的起始材料(3)，所述起始材料在所述坩埚中软化，并作为软化的石英玻璃体(27)沿拉制轴线(26)经过位于拉制喷嘴(4)的外部部件(7)与内部部件(9)之间的环形间隙(14)而竖直向下拉制成石英玻璃管线(5)，该内部部件(9)布置在外部部件(7)的通孔(20)中，且该拉制喷嘴(4)布置在坩埚(1)的底部区域中，其特征在于沿拉制轴线(26)方向看时，拉制喷嘴的内部部件(9)保持悬挂在外部部件(7)的通孔(20)内部并可沿径向移动，并且该拉制喷嘴的环形间隙(14)有纵向部分“L”，在该纵向部分中，该环形间隙的横截喷嘴面积的大小从顶部至底部减小。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于该环形间隙(14) 在该纵向部分"L"的至少一部分上从顶部至底部变窄。
3. 根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于拉制喷 嘴的外部部件(7)的通孔(20)向下变窄。
4. 根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于拉制喷 嘴的内部部件(9)向下变宽。
5. 根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于环形间 隙U4)的宽度在其长度上减小其最大宽度的至少20、
6. 根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于环形 间隙(14)在该纵向部分"L"的至少一部分上是由平行側壁围成，该 环形间隙(14)的内径从顶部至底部减小。
7. 根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于该纵向 部分"L"的长度为至少10nnn，优选是至少15mm。
8. 根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于拉制喷 嘴的内部部件(9)保持在保持元件(11)上，该保持元件穿过软化的 石英玻璃体(27)向上延伸，且该保持元件的外径不大于40mm，长度 不大于100cm。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于拉制喷嘴的内部部 件(9)有中心内孔(25)，该中心内孔(25)与保持元件(11)的内 孑Li成流体连通。
10. 根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于该软化的石英玻璃体(27)产生至少180毫巴的静液压。
11. 根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于该软 化的石英玻璃体(27)以12kg/h至45kg/h的流速流过环形间隙(14 )， 该流速优选是在20kg/h至35kg/h之间。
12. 根据前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于该软 化的石英玻璃体(27)根据拉制喷嘴的环形间隙(14)的最小横截面 积而以至少O. 3kg/h'cnj2的流速流过该环形间隙(14)。
13. —种用于拉制石英玻璃管线的装置，包括坩埚(1)，用于 接收含有Si02的起始材料(3)，该坩埚由用于软化该起始材料(3) 的加热器(13)包围；以及拉制喷嘴(4)，该拉制喷嘴布置在坩埚(l) 的底部区域中，且该拉制喷嘴包括外部部件(7)和内部部件(9)， 该内部部件布置在外部部件(7)的通孔(20)中，从而留下环形间隙(14)，其特征在于，提供有保持元件(11)，当沿拉制轴线(26) 方向看时，拉制喷嘴的内部部件(9)保持悬挂在该保持元件上，并可 在外部部件(7)的通孔(20)内部作径向移动，并且，该拉制喷嘴的 环形间隙(14)有纵向部分"L"，该环形间隙(14)的横截喷嘴面积 的大小沿该纵向部分"L"从顶部至底部减小。
14. 根据权利要求13所述的装置，其特征在于拉制喷嘴的环形 间隙(14)至少沿该纵向部分"L"从顶部至底部变窄。
15. 根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于拉制喷嘴的 外部部件(7)的通孔(20)向下变窄。
16. 根据权利要求13至15中任意一项所述的装置，其特征在于 拉制喷嘴的内部部件(9)向下变宽。
17. 根据权利要求13至16中任意一项所述的装置，其特征在于 环形间隙(14)的宽度在其长度上减小其最大宽度的至少20%。
18. 根据权利要求13至15中任意一项所述的装置，其特征在于 拉制喷嘴的环形间隙(14)在该纵向部分"L"的至少一部分上由平行 侧壁围成，该环形间隙(14)的内径从顶部至底部减小。
19. 根据权利要求13至18中任意一项所述的装置，其特征在于 该纵向部分"L"的长度为至少10mm，优选是至少15mm。
20. 根据权利要求13至19中任意一项所述的装置，其特征在于 该保持元件(11)的外径不大于40血m，长度不大于100cm。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于拉制喷嘴的内部 部件(9)有中心内孑L (25),该中心内孔(25)与保持元件(11)的 内孔成流体连通。
全文摘要
在用于拉制石英玻璃管线的已知方法中，向坩埚供给含有SiO<sub>2</sub>的起始材料，该起始材料在坩埚中软化，并作为软化的石英玻璃体沿拉制轴线通过在拉制喷嘴的外部部件和内部部件之间的环形间隙而竖直向下拉制成石英玻璃管线，该内部部件布置在外部部件的通孔中，且该拉制喷嘴布置在坩埚的底部区域。为了改进该已知方法，以便减小拉出的管线的不均匀性和因此能够通过从熔融物拉制而制造均匀、无缺陷的空心石英玻璃柱体，本发明提出使拉制喷嘴的内部部件(沿拉制轴线方向看时)保持悬挂在外部部件的通孔内部并可径向运动，且拉制喷嘴的环形间隙有纵向部分“L”，在该纵向部分“L”中，其横截喷嘴面积从顶部至底部而减小尺寸。
文档编号C03B17/00GK101326131SQ200780000535
公开日2008年12月17日 申请日期2007年3月7日 优先权日2006年3月10日
发明者H·勒伯, J·贝克, M·特罗默, N·惠佩, R·伯格, R·格哈特, R·霍恩 申请人:赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司