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Vorrichtung zum vertikalen Ziehen von Tafelglas
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Tafelglas durch vertikales Ziehen von der Oberfläche eines Bades geschmolzenen Glases. Gemäss den bekannten verschiedenen Verfahren zur Herstellung von Tafelglas durch vertikales Ziehen wird das Glas aus einem Schmelzbad in einem Ziehabteil gezogen. Das vertikal gezogene Band wandert zwischen im Ziehabteil angeordneten Kühlern hindurch, welche in einem Abstand von jeder Seite des Bandes vorgesehen sind und gewöhnlich die Form von rechteckigen Wasserbehälter haben. Dabei sind die Kühler in geringem Abstand oberhalb der Oberfläche des geschmolzenen Glases und annähernd parallel zu dem Band angeordnet.
Die Aufgabe der Kühler besteht darin, das Erstarren des Bandes unmittelbar oberhalb der Flüssigkeitskuppe (Meniskus), die sich an der Verbindungsstelle zwischen dem Band und der Oberfläche des geschmolzenen Glases bildet, zu beschleunigen, indem das Band durch Abstrahlen von Wärme an die Kühler einer Abkühlung unterworfen wird. Dementsprechend sind die Kühler in einem wirksamen Abstand angeordnet, um die gewünschte Kühlwirkung durch Wärmeabstrahlung zu gewährleisten.
In einigen Fällen setzt sich das gezogene Glasband von dem Ziehabteil nach oben in einem vertikalen Turm oder Schacht fort, an dessen Spitze das emporsteigende Band in Stücke geeigneter Grösse geschnitten wird. In andern Fällen wird das gezogene Band über eine Biegewalze im Ziehabteil gebogen und danach durch einen horizontalen Schacht fortbewegt, um nach dem Austreten aus diesem Schacht in Stücke geeigneter Grösse geschnitten zu werden.
Die bekannten Verfahren zum vertikalen Ziehen von Tafelglas sind das Fourcaultverfahren, gemäss dem das Band aus einem durch einen Schlitz am Boden eines Ziehrahmens gepressten Glas gezogen wird und das Pittsburgh- und das Colbum-Verfahren, gemäss welchen das Band direkt von der Oberfläche geschmolzenen Glases abgezogen wird. Das Pittsburghverfahren unterscheidet sich vom Colburnverfahren durch die Verwendung eines Ziehbalkens, der im geschmolzenen Glas unterhalb der Ziehlinie untergetaucht angeordnet ist ; um die Lage der Flüssigkeitskuppe zu stabilisieren. Um verzeichnungsfreies Glas herstellen zu können, ist es notwendig, die örtlichen Temperaturunterschiede im Glas in dem Bereich, wo sich das Band formt, zu vermeiden.
Die Verwindung, welche sich in dem Band als Ergebnis örtlicher Temperaturunterschiede zeigt, hat die Form von entlang dem emporsteigenden Band verlaufenden Wellen, und, sobald Gegenstände durch ein derartiges Glas betrachtet werden, insbesondere unter einem spitzen Winkel zu den Wellen, erscheinen die Gegenstände verzerrt.
Es wurden bereits viele Vorrichtungen und Vorschläge bekannt, um die Austrittsstelle an der Badoberfläche von geschmolzenem Glas in gewünschter Weise im Bereich der Ziehlinie homogen zu gestalteil aber im Ziehabteil selbst auftretende Ereignisse sind es, welche den vollen Erfolg solcher Vorrichtungen und Vorschläge immer wieder zunichte machen. Allgemein gesehen besteht ein wesentlicher Grund für das Fehlen einer kontinuierlichen Homogenität hinsichtlich der Wärmeverteilung an der Oberfläche des geschmolzenen Glases zu beiden Seiten der Ziehlinie darin, dass Kaltluft von den Kühlern auf die Oberfläche des geschmolzenen Glases herabsinkt.
Diese von den Kühlern herabgleitende Kaltluft hat die Neigung, entsprechend dem Kamineffekt im Ziehabteil in der Nachbarschaft des Bandes gegen die Flüssigkeitskuppe auf das plastische Glas zu glei-
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ten, welches von der Flüssigkeitskuppe emporsteigt. Dieser Umstand beeinträchtigt die erwähnte regelmässige Kühlung, die entlang der Breite des Glasbandes erforderlich ist, um verzeichnungsfreies Glas zu erhalten, mit dem Ergebnis, dass das Band in seiner Dicke verschieden stark ausfällt. Je näher die Kühler an dem gezogenen Glasband angeordnet sind, umso grösser ist die Gefahr, welche dem Band von dem herabgleitenden, kalten Luftstrom droht.
Um das Herabsinken kalter Luft von den Kühlern auf die Oberfläche des Schmelzbades zu verhindern, wurde bereits vorgeschlagen, eine Wärmequelle unterhalb der Kühler anzuordnen, um die Kaltluft zur Umkehr nach oben zu bringen, so dass diese mit der gewöhnlichen Aufwärtsströmung an der entsprechenden Seite des Bandes, entsprechend dem Kamineffekt im Ziehabteil, mitgenommen wird. Es wird jedoch anzunehmen sein, dass die Umkehr der Kaltluft zu einer Umkehr derjenigen Luft führt, welche das Band erreicht, so dass zwar der Wärmestoss auf das Glas des Bandes nicht so gross wird als er es wäre, wenn diese Kaltluft das Band in der Nähe der Flüssigkeitskuppe erreichen würde, worauf aber nunmehr die Notwendigkeit besteht, die Kühlung entlang dem Band im Bereich der Angriffsfläche zu variieren.
Es wurden ferner Vorschläge gemacht, um die Bildung von kalter Luft im Bereich der Kühler zu verhindern und so die Möglichkeit des Fallens von Kaltluft von den Kühlern auf das geschmolzene Glas auszuschalten. Zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, einen aufwärts gerichteten Luftstrahl entlang jeder Seite der Kühler zu erzeugen. Dies zerstört jedoch zu sehr die normale Konvektionsströmung im Abteil durch Hervorrufen von unkontrollierten, umgelenkten kalten Luftströmen in der Nachbarschaft des Bandes und führt schliesslich zu unregelmässigen Kühlwirkungen. so dass jede Verbesserung hinsichtlich der Gleichförmigkeit der Dicke des Bandes ausgeschlossen ist. Darüber hinaus entstehen im Glas Spannungen, welche sich, besonders wenn das Glas geschnitten wird, als gefährlich erweisen.
Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Verhinderung des Herabgleitens kalter Luft von den Kühlern, welche auf die Oberfläche des geschmolzenen Glases herabsinkt, oder zu der Flüssigkeitskuppe an der Wurzel des Glasbandes gelangt, wobei aber ein Maximum an Durchlässigkeit für die Strahlung zwischen dem Band und den Kühlern erreicht werden soll, um das angestrebte Mass von Kühlung des Bandes an und unmittelbar oberhalb der Flüssigkeitskuppe zu erreichen, so dass die gewünschte Banddicke und deren Gleichförmigkeit eingehalten werden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum vertikalen Ziehen von Tafelglas aus einem Bad geschmolzenen Glases mit wassergekühlten Kühlern, die auf beiden Seiten des gezogenen Glasbandes angeordnet sind, um das Erstarren des Glasbandes oberhalb der Flüssigkeitskuppe an der Abzugsstelle des
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Gemäss der Erfindung sind bei einer solchen Vorrichtung die Gasbrenner derart direkt an den Kühlern angebracht, dass die aus den Öffnungen der Brenner austretenden Flammen oder heissen Gase die Seitenwände des zugehörigen Kühlers lückenlos bestreichen, mit der Glastafel aber erst in jenem Bereich zur Berührung kommen, in welchem die Glastafel bereits erstarrt ist.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Brenner direkt an den Kühlern wird mit einfachen Mitteln eine einwandfreie Führung der Flammen oder heissen Gase in der Weise erzielt, dass einerseits auf jeden Fall das Absinken von Kaltluft auf die Oberfläche des Glasbades und der Flüssigkeitskuppe und eine Berührung von Kaltluft mit den Flächen der Glastafel vollkommen ausgeschlossen wird, dass anderseits aber auch eine Berührung der heissen Gase mit der Glastafel erst in einer Zone erfolgt, in welcher die Glastafel bereits erstarrt ist und daher keine Dickenänderung mehr erfahren kann, die eine Welligkeit der Oberfläche zur Folge hätte.
Infolge der direkten Berührung der Brenner mit den Kühlern werden die Brenner gekühlt und hiedurch gegen Verziehen durch die vom Glasbad gegen die Brenner abgestrahlte Wärme geschützt.
Weitere Kennzeichen und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher einige Ausführungsbeispiele der Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer Erweiterung der Glasschmelzwanne und des unteren Teiles eines Aufbaues, der ein Ziehabteil und einen vertikalen Schacht umfasst, durch welchen das Glas vertikal nach oben gezogen wird und in dem erfindungsgemäss ausgebildete Kühler angeordnet sind. Fig. 2 zeigt die Stirnansicht'des in Fig. 1 gezeigten Kühlers in einem grösseren Massstab. Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Kühlers gemäss den Fig. 1 und 2. Die Fig. 4,5 und 6 sind Stirnansichten von abgeänderten Ausführungsformen der erfindungsgemässen Kühler. Schliesslich zeigt Fig. 7 im Schnitt ein Detail der Brennerkonstruktion gemäss den Fig. 5 und 6. In den Zeichnungen sind gleiche oder ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In Fig. 1 der Zeichnung sind das Ende einer Glasschmelzwanne mit 1 und deren Dach mit 2, eine Erweiterung der Wanne mit 3, die Abschlusswand dieser Erweiterung mit 4 und der Boden der Erweiterung mit 5 bezeichnet. Auf die Erweiterung 3, sind die üblichen vorderen, mittleren und hinteren Dachelemente 6, 7,8 aufgesetzt und ein Ziehabteil 9 vorgesehen, welches in einen vertikalen Schacht 10 mündet.
In letzterem ist eine Reihe von Ziehrollen montiert, von denen ein Paar mit 11 bezeichnet ist. Der Zweck dieser Rollen ist das Ziehen des Bandes 12 von der Oberfläche der geschmolzenen Glasmasse 14 in der Erweiterung 3.
Die Wände des Ziehabteils bestehen aus den üblichen L-förmigen Blöcken 15 und den schrägen Wän- den 16, welche die oberen Teile der L-förmigen Blöcke mit dem Schacht 10 verbinden, so dass das Ziehabteil vervollständigt ist. Zwischen den mittleren und den hinteren Dachelementen 7 und 8 ist die übliche Trennwand 17 angeordnet, deren Aufgabe darin besteht, die Feuergase der Schmelzwanne von der Erweiterung 3 auszuschliessen, und so zu verhindern, dass die Gase die Oberfläche des Glases erreichen, von welcher das Band 12 gezogen wird.
Im Ziehabteil sind in üblicher Weise zwischen den L-förmigen Blöcken und dem Glasband 12 Kühler 18 angeordnet, die jedoch in erfindungsgemässer und weiter unten näher beschriebenen Weise ausgebildet sind. Um die Lage der Ziehlinie, d. h. der Linie, längs der sich das Band 12 bildet, beizubehalten. und um die Gleichförmigkeit der Viskosität des Glases zu fördern, ist ein feuerfester, gewöhnlich als Ziehbalken 19 bezeichneter Balken im Glasbad 14 untergetaucht angeordnet.
Die in Fig. 1 gezeigte obere Fläche des Ziehbalkens kann aus zwei sich berührenden, konkaven Flächen 20 bestehen, welche sich unmittelbar unterhalb der Ziehlinien treffen. In Fig. 1 ist die Flüssigkeitskuppe, welche sich an der Ziehlinie bildet und von der das Band 12 seinen Ausgang nimmt, mit 21 bezeichnet. Der Ziehbalken 19 kann, statt ein einstückiger feuerfester Balken zu sein, auch in an sich bekannter Weise in seiner Längsmittelebene geschlitzt sein.
Bei der Herstellung wird das Band 12 von der Oberfläche 13 des geschmolzenen Glases 14 durch die mit 22 bezeichnete Mündung des Ziehabteils 9 gezogen und gelangt hierauf in den Schacht 10, in welchem das Glasband abkühlt. Sobald das Glas aus der Spitze des Schachtes austritt, wird es in Stücke geeigneter Grösse geschnitten.
Die Kühler, welche bei der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Verwendung gelangen, sind mit Brennern versehen, die Flammen erzeugen, welche in Richtung der Längserstreckung der Kühler gleichförmig wirksam sind, so dass auf jeder Seite des Kühlers Schichten heissen Gases erzeugt werden, die auf Grund ihres Auftriebes in Berührung mit den Kühlern aufsteigen.
Gemäss der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind die Kühler 18 mit an ihren Seiten angeschweissten Brennern 23 versehen, welche die gewünschte Aufwärtsströmung heisser Gase erzeugen. Die Brennerdüsen 24 sind derart angeordnet, dass ein gleichförmiger Strom heissen Gases 25 entlang den Kühlern entsteht, wie dies in Fig. 3 der Zeichnung angedeutet ist.
Die aus den Brennerdüse 24 austretenden Flammen sind so angeordnet, dass sie den Kühler gerade berühren oder in einem geringen Abstand vom Kühler sich befinden, und so lang sind, dass eine gleichförmige Aufwärtsströmung heissen Gases entsteht, die auch gleichförmig in Richtung der Längserstreckung der Kühler ist und welche das Herabgleiten von kalter Luft von irgendeinem Teil des Kühlers auf die Oberfläche 13 des geschmolzenen Glases unterbindet. Durch Anordnung der Flammen, derart, dass an jeder Seite der Kühler gleichförmige Lagen oder Schichten heissen Gases entstehen, welche auf Grund ihres Auftriebes eine Aufwärtsbewegung hervorrufen, wird dauernd die Bildung von kalten Randschichten an den Kühlern verhindert.
Da bei dieser Anordnung die heissen, Gase von Flammen gebildet werden, ist lediglich eine verhältnismässig geringe Menge solch heisser Gase erforderlich, um das Herabgleiten kalter Luft von den Kühlern auf das Glas zu verhindern. Zu gleicher Zeit werden die besten Bedingungen geschaffen, um den üblichen Strömungseffekt in der Ziehkammer aufrecht zu erhalten, wie dies durch die Pfeile 26 in Fig. 1 angedeutet ist.
Durch geeignete Anschweissung der Brenner 23 an die Kühler 18 kann die Richtung der Flammen genau vorausbestimmt werden, wobei die Brenner von den Kühlern, an welchen sie montiert sind, gekühlt werden.
Statt der Verwendung von schachtelartigen Wasserkühlern, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, kann auch ein rohrförmiger Kühler zur Verwendung gelangen, der entweder serpentinenförmig gestaltet oder aus parallelen Rohren gebildet ist, die an ihren Enden durch Hauptrohre miteinander verbunden sind. In den schematischen Fig. 4-7 sind einige Arten von rohrförmigen Kühlern gezeigt. in welchen erfindungsgemäss ausgebildete Brenner eingebaut sind, so dass eine Flamme an jeder Seite des Kühlers erzeugt werden kann, um die ge-
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wünschte Aufwärtsströmung von heissen Gasen zu bilden, wodurch die Bildung von kalten Wandströmungen am Kühler verhindert wird, während gleichzeitig die Brenner durch die Kühler gegen ein Verziehen durch übermässige Hitze geschützt sind.
Gemäss der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform besteht ein Kühler aus einer Gruppe von fünf parallel laufenden Rohren 27, die gleichförmig oder einzeln an die Enden von den bereits erwähnten Köpfen angeschlossen sind. Zwischen den unteren Rohren 27 des Kühlers sind Brenner 23 vorgesehen, welche an die benachbarten Rohre angeschweisst oder in Berührung mit denselben durch Fittinge von den Köpfen getragen sind.
Bei der Vorrichtung gemäss Fig. 4 verlaufen die von den Brennern ausgehenden Flammen divergerend von einer vertikalen Ebene, aber auf Grund ihrer Natur und unter dem Einfluss der natürlichen Konvektionsströmung in der Kammer drehen die Flammen jedoch sofort nach oben, wodurch an jeder Seite der Kühler die gewünschten Lagen heisser Gase entstehen, welche auf Grund ihres Auftriebes in Berührung mit den Flächen der Kühler aufsteigen. Die Strömung der heissen Gase ist durch die Pfeile 25 angedeutet.
Durch Anordnung der Brenner 23 zwischen den beiden unteren Rohren des Kühlers werden die Brenner 23 nicht nur durch beide Rohre gekühlt, sondern auch in einem grossen Ausmass durch das untere Rohr gegen die Hitze geschützt, welche von der Oberfläche des geschmolzenen Glases abstrahlt.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung sind die Brenner durch Rohre 28 gebildet, die konzentrisch um ein Wasserrohr 27 kleineren Durchmessers als die andern Wasserrohre des Kühlers angeordnet sind. Der ringförmige Raum 29 zwischen den Rohren bildet eine Gasleitung, welche brennbares Gas durch die im Rohr 28 gebildeten Düsen 24 zuführt, um die Flammen zu erzeugen, die ihrerseits die aufwärtsgerichteten Lagen heissen Gases auf jeder Seite des Kühlers erzeugen, um die Bildung einer kalten Randströmung zu verhindern. Bei einer derartigen Konstruktionbefindet sich das unterste Rohr 27 ausreichend nahe dem geschmolzenen Glas, um die Bildung von Randschichten um dieses Rohr zu verhindern. In jedem Fall neigt die Aufwärtsströmung der Gase an jeder Seite der Kühler dazu, jede gasförmige Schicht um das Rohr 27 mitzunehmen.
Es können jedoch, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, die konzentrisch liegenden Brenner- und Wasserrohre auch am Boden des Kühlers angeordnet sein. In Fig. 7 ist die aus einem Brenner- und einem Wasserrohr bestehende Konstruktion gemäss den Fig. 5 und 6 in einem grösseren Massstab und im Querschnitt deutlicher dargestellt.
Durch die Erfindung sind Mittel zum Verhüten der Bildung kalter Luftströme im Bereich der Kühler angegeben, so dass Bedingungen geschaffen sind, die zu der gewünschten Homogenität hinsichtlich der Wärmeverhältnisse an der Oberfläche des geschmolzenen Glases führen.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Ziehen von Tafelglas ist im Zusammenhang mit einem Ziehbalken veranschaulicht, welcher unterhalb der Ziehlinie in der Masse geschmolzenen Glases untergetaucht angeordnet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt und umfasst die Verwendung der erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung auch dann, wenn zum Ziehen statt eines Ziehbalkens ein Ziehrahmen angeordnet ist, oder wenn weder ein Ziehbalken noch ein Ziehrahmen zur Verwendung gelangen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum vertikalen Ziehen von Tafelglas aus einem Bad geschmolzenen Glases mit wassergekühlten Kühlern, die auf beiden Seiten des gezogenen Glasbandes angeordnet sind, um das Erstarren des Glasbandes oberhalb der Flüssigkeitskuppe an der Abzugsstelle des Glasbandes aus dem Glasbad durch Aufnahme und Abfuhr der vom Glasband abgestrahlten Wärme zu beschleunigen, und mit im Bereich der Kühler angeordneten Gasbrennern, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbrenner (23, 23*, 28) derart direkt an den Kühler (18) angebracht sind, dass die aus den Öffnungen (24) der Brenner austretenden Flammen oder heissen Gase die Seitenwände des zugehörigen Kühlers (18) lückenlos bestreichen, mit der Glastafel (12) aber erst in jenem Bereich zur Berührung kommen, in welchem die Glastafel bereits erstarrt ist.