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Gasbrenner zum Erwärmen oder Schmelzen von Glas

IP.com Disclosure Number: IPCOM000127541D
Publication Date: 2005-Aug-31
Document File: 5 page(s) / 19K

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Abstract

ID298232

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Gasbrenner zum Erwärmen oder Schmelzen von Glas

  Im Zusammenhang mit der Herstellung von Halbzeugen bzw. Produkten aus Glas oder Bestandteilen aus Glas ist regelmäßig ein Erwärmen bzw. ein Aufschmelzen von diesen erforderlich. 5

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Für dieses Erwärmen bzw. Aufschmelzen kommen Gasbrenner, auch Quarzschmelzbrenner genannt, zum Einsatz. Als Brenngas kommen unter Druck stehende Flüssiggase wie Propan, Butan oder Gase, wie Erdgas und Wasserstoff, infrage. Der diesbezügliche Einsatz von Erdgas und Wasserstoff erfolgt immer in Kombination mit Sauerstoff, wobei diese ein brennbares Gemisch bilden. Beim Betreiben der Quarzglasbrenner sind Flammentemperaturen bis etwa 3500°C, in der unmittelbaren Umgebung des Brenners bzw. auf der Oberfläche des erhitzten Quarzglaskörpers von etwa 2200°C anzutreffen. Eine Wasserkühlung des Brenners ist somit oft unumgänglich. Die Kühlung wird beispielsweise durch im Brennerkopf integrierte Rohrleitungssysteme der Wasserkühlung gewährleistet.

Die Teile des Brenners bestehen regelmäßig aus hochtemperaturbeständigen Materialien, wie beispielsweise Messing, Kupfer, hitzebeständigem Edelstahl bzw. Keramikwerkstoffen.

Der Gasbrenner besteht dabei aus mehreren Brennerteilen, wie dem Brennerkopf, der oft einen integrierten Kühlwassermantel trägt, und eine oder mehrere Brennerdüsen, die am Brennerkopf befestigt sind. Die Düsen sind mit den Rohrstücken verbunden, die Gase oder Gasgemische zu den Düsen leiten. Die Abbildung eines typischen Quarzbrenners ist in der DE 198 58 831 C3 dargestellt.

Gasbrenner werden auch bei der Herstellung von Quarzglasrohlingen (Halbzeugen) eingesetzt (u. a. EP 0 755 900 B2 oder EP 0 146 659 A1). Beispielsweise durch Umsetzung eines gasförmigen siliziumhaltigen Glasausgangsmaterials in einer Brenngasflamme zu SiO2. Dabei tritt das Glasausgangsmaterial aus dem zentralen Bereich der Brennkopfes aus. In einen den zentralen Bereich umgebenden Bereich wird das Brenngas geleitet. Das gasförmige Glasausgangsmaterial und das Brenngas werden

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bis zum Erreichen der Reaktionszone durch ein Trenngas, welches sich zwischen diesen befindet, getrennt. In der Reaktionszone, die sich in der Nähe des Brennerkopfes befindet, werden feine SiO2-Sootpartikel durch Flammenhydrolyse in einer Sauerstoff- Wasserstoff-Flamme gebildet und auf einem Träger unter Aufbau eines porösen Sootkörpers abgeschieden, welcher anschließend gesintert wird.

Das Trenngas hat dabei die Funktion, die Länge und Lage der Reaktionszone zu stabilisieren und eine frühzeitige Umsetzung des Glasausgangsmaterials mit dem Brenngas außerhalb der Reaktionszone zu verhindern. Die Strömungsgeschwindigkeit des Trennstromes ist dabei so zu wählen, dass dieser den Strom der Glasausgangsmaterialien in der Nähe des Brennkopfes vollständig abschirmt. Damit dies erreicht wird, ist die Strömungsgeschwindigkeit genügend groß einzustellen. Als Anhaltspunkt für eine ausreichende hohe Strömungsgeschwindigkeit dient der Abstand der Rea...