[發明專利]石英玻璃管和制造石英玻璃管的方法

在審

• 申請號: 202210245040.7
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN115140926A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: M·佐恩;B·格羅曼;E·威斯諾
• 申請（專利權）人: 賀利氏石英玻璃有限兩合公司
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00;C03B23/07;C03B23/047;C03B29/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本申請涉及一種石英玻璃管和制造石英玻璃管的方法。將具有至少為20mm壁厚的空心圓柱體在圍繞旋轉軸旋轉的情況下連續地以相對進給速度V_C送往加熱區，在其中分區軟化，并且使軟化的區域在施加在空心圓柱體孔中的氣體壓力的作用下徑向伸展，并且從所述軟化的區域連續地成型管段，將所述管段以拉出速度V_T拉出。為將厚壁的石英玻璃初始空心圓柱體變型為具有更大直徑的但具有大致相同或更大的玻璃橫截面積的管，將所述氣體壓力用作針對所述管外徑或與所述管外徑相關的幾何參數的直徑控制的操縱量，并且在壓力建立階段將所述氣體壓力從較低的初始值逐漸增加到較高的最終值，并且對于V_C和V_T之比，適用：V_T＝V_C±0.2·V_C。

技術領域

本發明涉及一種制造石英玻璃管的方法。本發明特別地涉及一種通過使空心圓柱體變型來制造石英玻璃管的方法，該空心圓柱體具有空心圓柱體孔、外徑C_a、內徑C_i和壁厚，該壁厚為至少20mm，方法是，將空心圓柱體在圍繞旋轉軸旋轉的情況下連續地以相對進給速度V_C送往加熱區，在其中分區軟化，并且使軟化的區域在施加在空心圓柱體孔中的氣體壓力的作用下徑向伸展，并且從軟化的區域連續地成型具有管外徑T_a、管內徑T_i和管壁厚的管段，并且以拉出速度V_T拉出。

此外，本發明涉及一種石英玻璃管，該石英玻璃管具有管外徑T_a、管內徑T_i、管壁厚、外表面和內表面。

背景技術

借助此類方法和裝置，在一個或幾個高溫變型步驟中將玻璃空心圓柱體，特別是石英玻璃空心圓柱體變型為管，其中相對于空心圓柱體的徑向尺寸改變徑向管尺寸。其中，使圍繞其縱軸旋轉的初始空心圓柱體分區軟化，并且其中，在徑向向外指向的力的作用下使初始空心圓柱體向成型模具伸展，該成型模具布置在距管縱軸預定的徑向距離上，或者不使用模具使初始空心圓柱體變型。徑向向外指向的力基于離心力和/或基于空心圓柱體內孔中的內部超壓(也稱為“氣體壓力”)。

與管或空心圓柱體相關的術語“內孔”或“孔”并不意味著內孔或孔是通過鉆孔工序產生的。

關于初始空心圓柱體的加熱，可區分為基于火焰的加熱區和電加熱爐。石英玻璃是一種良好的熱絕緣體，因此基于火焰的加熱區僅限于具有小壁厚的初始空心圓柱體的變型，例如壁厚小于10mm，因為在基于火焰的加熱區中，表面的加熱主要基于加熱作用滲透深度低的重組反應。相比之下，電加熱爐使得更高的并且還在更遠距離上均勻的熱量輸入成為可能，因為紅外輻射可滲透到玻璃深處。

原則上，被拉出的管段要有高的尺寸精度和表面質量。不使用模具的變型意味著高的表面質量。

而使用成型模具通常可更容易實現尺寸精度的保持。在任何情況下，持續檢測和連續控制管段的徑向尺寸，如外徑、內徑或壁厚，是必不可少的。氣體壓力、空心圓柱體和加熱區之間的相對進給速度和加熱區的溫度通常被用作這種控制的操縱量。

一種制造上述類型的石英玻璃管的方法在JP 2010-111557 A中已知。其中，將具有200mm的外徑的厚壁的石英玻璃空心圓柱體以水平指向的縱軸連續地并且在旋轉的情況下以4cm/min的進給速度送往加熱爐并在其中分區軟化，達到2100℃左右的溫度。在加熱爐內，水冷石墨板布置在距管縱軸可調的徑向距離上，這些水冷石墨板用作成型模具。由于空心圓柱體內的超壓，將軟化的石英玻璃吹向石墨板，并且在其中變型為管段，該管段以12cm/min的拉出速度從加熱爐拉出。其中，管段從石墨板上脫落，從而仍可發生直徑的變化，該直徑的變化取決于過程條件。為了實現將管段外徑獨立控制到340mm的設定值，設置有兩臺攝像機，它們側向地布置在管段的左側和右側，并產生管段左周邊的圖像和管段右周邊的圖像。借助圖像處理，從圖像中持續確定管段的外徑作為控制的被控量。水冷石墨板與管縱軸的徑向距離用作控制的操縱量，該徑向距離可借助電動模具鉗口跟蹤系統進行調整。