[发明专利]用于玻璃均化的方法和装置

说明书

本申请涉及用于使玻璃均化的方法和装置。已知用于使玻璃均化的方法包含以下步骤：提供由所述玻璃构成的圆柱形坯料，所述圆柱形坯料具有在第一端面与第二端面之间延伸的圆柱形外表面；通过软化所述坯料在纵向方向上的一区域并对其进行热机械互混处理，在所述坯料中形成剪切区；以及使所述剪切区沿着所述坯料的所述纵向轴线移动。为了降低均化期间开裂和断裂的风险，建议使用至少部分地包围所述剪切区的热辐射消散器，其在所述坯料的所述纵向轴线方向上的侧向尺寸大于所述剪切区且小于所述坯料的长度，所述热辐射消散器沿着所述坯料的所述纵向轴线与所述剪切区同步移动。

技术领域

本发明涉及一种用于玻璃均化的方法，其包含以下步骤：

(a)提供由所述玻璃构成的圆柱形坯料，所述圆柱形坯料具有沿着所述坯料的纵向轴线在第一端面与第二端面之间在所述坯料的长度上延伸的圆柱形外表面，

(b)通过软化所述坯料在纵向方向上的一区域并对其进行热机械互混处理，在所述坯料中形成剪切区，以及

(c)沿着所述坯料的所述纵向轴线移动所述剪切区。

此外，本发明涉及一种用于将由玻璃构成的圆柱形坯料均化的装置，所述圆柱形坯料具有沿着所述坯料的纵向轴线在第一端面与第二端面之间在所述坯料的长度上延伸的圆柱形外表面，所述装置包含：

(a)支撑和旋转构件，其具有用于安放所述坯料的第一端面并使所述第一端面以第一旋转速度旋转的第一支撑元件和用于安放所述坯料的第二端面并使所述第二端面以第二旋转速度旋转的第二支撑元件，其中所述第一支撑元件和所述第二支撑元件界定所述支撑和旋转构件的工作距离和工作轴线，

(b)加热构件，其用于软化所述坯料在纵向方向上的一区域，以及

(c)移位构件，其用于在加热构件与坯料之间沿着所述工作轴线产生相对运动。

对安放在高精确度系统中的由玻璃构成的光学组件的透明度和均质性有着严格的要求。然而，玻璃常常展现不均匀结构，如分层和所谓的“条纹”，这些结构可归于玻璃的各个区域具有不同的组成或不同的折射率。

这对于具有例如超过80wt％的高SiO₂含量的高硅氧玻璃且特别是对于具有87wt％或更高SiO₂含量的石英玻璃来说尤其成问题。在这种情况下，甚至在接近升华的温度下，粘度仍极高，使得在坩埚中通过搅拌或精制不可能实现均化。

为了消除石英玻璃中的条纹和分层，已知无坩埚熔化法，其中将圆柱形起始主体夹持在玻璃车床的车头中并且区域性地软化，所述车头围绕旋转轴以不同速度或在相反方向上同时旋转。由于起始主体在软化区两侧上不同地旋转，所以在那里产生扭转(扭曲)并由此在玻璃块中发生机械互混。互混的区域在此处又称为“剪切区”。剪切区沿着起始主体移动并沿着其长度成形并互混。由此减少或消除不均匀结构(条纹和分层)。由这一热机械互混处理得到了由至少部分均化的玻璃构成的坯料。此类通过无工具成形进行的热机械互混处理在下文中又称为“均化工艺”、“区熔法”或“扭曲”且在扭曲之后存在的至少部分均化的圆柱形坯料称为“扭曲杆”。

背景技术

从US 3,485,613 A获知这种类型的区熔法。被夹持在玻璃车床中的固体玻璃圆柱或填充有粉末混合物的玻璃圆柱进行局部加热并区域性地扭曲。采用单焰或多焰燃烧器或电热源作为热源。在旋转轴方向上剪切区的尺寸(＝剪切区的宽度)取决于粘度。对于小于约10¹³泊(dPa_.s)的粘度，所述尺寸被调整至在杆直径的0.1倍与3倍之间的范围内的值，且对于小于约10⁵泊(dPa_.s)的粘度，所述尺寸被调整至在杆直径的0.1倍与1倍之间的范围内的值。可通过侧向作用冷却构件使其变窄。