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Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Konditionierung von geschmolzenem Glas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Konditionierung von ge- schmolzenem Glas während seiner Überführung zu einer Entnahmestelle.
Bekanntlich kann die Warmverformung von Glasgegenständen nur bei einer ganz bestimmten Tempe- ratur erfolgen, die beträchtlich niedriger ist als die zum Verfeinern des Glases erforderliche Temperatur.
Diese Temperatur muss ausserdem an der Entnahmestelle und im ganzen angrenzenden Bereich sehr gleich- mässig sein. Beim Ziehen von Tafelglas ist ferner erforderlich, dass die thermischen Strömungen unterhalb der Ziehlinie ausreichend behindert werden, d. h. unterhalb des Meniskus, der die in Bildung begriffene Glastafel speist, damit diese Ziehlinie eine bestimmte Lage und einen vollkommen geradlinigen Verlauf bewahrt.
In der Praxis erfolgt die Abkühlung des Glases während eines langen Weges von der Verfeinerungszone zur Arbeitsstelle.
Zur thermischen Behandlung des Glases sind bereits zahlreiche Verfahren vorgeschlagen worden. Bei einem dieser bekannten Verfahren wird durch eine aus Metall bestehende Kühlvorrichtung, die quer über der geschmolzenen Glasmasse aufgehängt ist und mit ihrem unteren Rand bis zu einer beschränkten Tiefe in die Glasmasse eintaucht, an der Oberfläche der Glasmasse durch stärkere Abkühlung eine zähe Schicht erzeugt, die auf der darunter befindlichen, infolge ihrer höheren Temperatur dünnflüssigeren Glasmasse gleiten kann.
Bei einem andern bekannten Verfahren wird das geschmolzene Glas von der Schmelzwanne zu einer Ziehstelle durch einen Kanal geringer Tiefe geführt, der unter einem nach aussen wärmeisolierten Gewölbe liegt, das ein Abstrahlen von Wärme nach oben verhindert, während dem Glas am gekühlten Boden des Kanals Wärme entzogen wird. Es ist ferner bekannt, beim Ziehen von Glastafeln das geschmolzene Glas oberhalb eines gekühlten Dammes zu entnehmen, vor und hinter dem die Glasmasse eine grö- ssere Tiefe hat, so dass das geschmolzene Glas zuerst an den beiden Dammflächen nach unten und dann an der Oberfläche von beiden Seiten zur Ziehstelle hinströmt.
Weiters ist ein Glasschmelzverfahren bekannt, bei dem die Glasmasse nach der Läuterung zunächst unter die Verarbeitungstemperatur abgekühlt und dann erst wieder auf diese Temperatur erwärmt wird, wobei zur Wiedererwärmung der Glasmasse durch diese ein elektrischer Strom geleitet wird. Bei einem weiteren bekannten Verfahren erfolgt eine doppelte Beheizung des geschmolzenen Glases in der Wanne eines Ofens an mindestens einer Seite eines Überlaufdammes, wobei die doppelte Beheizung einerseits durch Brenner und durch Wärmestrahlung an mindestens einer Seite dieses Dammes und anderseits durch an der Zustromseite des Überlaufes angeordnete Elektroden bewirkt wird, wobei durch die Beheizung durch die Brenner und die strahlende Wärme das geschmolzene Glas im Bereich der Elektroden derart in Zirkulation versetzt wird,
dass eine Überhitzung der Oberfläche des Glases und der Elektroden verhindert wird.
Bei allen vorstehend erwähnten bekannten Verfahren wird auf dem Überführungsweg von der Schmelzwanne zur Entnahmestelle das Glas mehr oder weniger stark verändert und mit Verunreinigungen beladen. Man ist daher gezwungen, den grösseren Teil des Glases durch die thermischen Strömungen in die Schmelzzone zurückzuführen, um dasselbe bei hoher Temperatur wieder zu reinigen. Daraus ergibt sich
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ein beträchtlicher Wärmeverlust.
In der Arbeitszone treten ebenfalls beträchtliche Wärmeverluste auf, die kompensiert werden müssen. Die Zuführung der erforderlichen Wärme erfolgt bei bestimmten Verfahren unmittelbar durch Beheizung von aussen. Bei ändern Verfahren erfolgt sie durch eine Verstärkung der Zuführungsströmung des heissen Glases, indem diese Strömung, nachdem sie ihre Wärme abgegeben hat, in die Schmelzzone zurückkehrt und dabei einen kontinuierlichen Kreislauf ausführt. Hiebei können die thermischen Strömungen nur, wenn sie gut geregelt sind, dazu beitragen, die. Temperatur des Ziehbades auf einem
Niveau gleichmässig zu machen, das für eine gute Wirkungsweise zweckmässig ist.
Insgesamt bringen jedoch diese Strömungen einen beträchtlichen Wärmeverlust mit sich und zwingen zu einer Vergrösserung der Abmessungen des Ofens.
Gemäss der Erfindung können bei einem Verfahren zur thermischen Konditionierung von geschmolzenem Glas während seiner Überführung zu einer Entnahmestelle alle angeführten Mängel und Nachteile der bekannten Verfahren dadurch vermieden werden, dass das geschmolzene Glas zwischen der Abzugsstelle aus der Schmelzwanne eines Ofens und der Entnahmestelle auf der Oberfläche eines Bades aus geschmolzenem Metall oder gleichwertigem Material, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als Glas und einen vemachlässigbaren Dampfdruck hat und gegen geschmolzenes Glas inert ist, in Richtung zur Entnahmestelle hin bewegt wird und hiebei die Temperatur des Glases während seiner Bewegung zur Entnahmestelle hin mit geregeltem Verlauf herabgesetzt und gegebenenfalls im Bereich der Entnahmestelle stabilisiert wird,
indem das geschmolzene Material des Bades in vorbestimmter Richtung in bezug auf die Bewegungsrichtung des geschmolzenen Glases in Strömungsbewegung versetzt wird und hiebei durch das strömende geschmolzene Material des Bades dem geschmolzenen Glas an zu heissen Stellen Wärme entzogen und diese Wärme an kälteren Stellen dem geschmolzenen Glas wieder zugeführt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, dass das geschmolzene Glas seinen Weg zur Entnahmestelle zurücklegen kann, ohne mit Verunreinigungen in Berührung zu kommen, dass in starkem Masse die Strömungen verringert werden, die das Glas in den Wannenofen zurückführen, und dass zu beiden Seiten der Entnahmestelle ein grosser Bereich mit konstanter Temperatur erzeugt wird, was für die Formgebung des Glases sehr günstig ist.
Ein Hauptvorteildes erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Temperatur des geschmolzenen Glases auf einem relativ kurzen Wege mit hoher thermischer Wirksamkeit und mit regelbarem Verlauf von der Schmelz- oder Läuterungstemperatur genau auf die Arbeitstemperatur herabgesetzt werden kann, wobei das geschmolzene Glas im ganzen Bereich um die Entnahmestelle eine gleichmässige Temperatur beibehält, weil im Glas während seiner Bewegung keine irregulären Strömungen entstehen.
Hiebei ist es ohne Belang, ob die gemäss der Erfindung thermisch konditionierte, geschmolzene Glasmasse an der Entnahmestelle unter Verwendung einer Ziehvorrichtung zu Tafelglas verarbeitet oder einer Speisevorrichtung einer Maschine zugeführt wird, in der aus der Glasmasse automatisch Gegenstände aus gepresstem oder geblasenem Glas hergestellt werden.
Nach weiteren Merkmalen des erfindungsgemässen Verfahrens kann das Bad thermisch durch eine Konvektionsströmung in eine Umwälzbewegung versetzt werden, wobei die Konvektionsströmung im geschmolzenen Material des Bades durch Einregeln bestimmter Temperaturgefälle zwischen entsprechenden Zonen des Bades erzeugt wird, oder es wird das Bad durch Anwendung mechanischer Kräfte in Umlauf versetzt, wobei das geschmolzene Material das Bades in einem einzigen in sich geschlossenen oder in zwei oder mehr in sich geschlossenen, gegebenenfalls voneinander vollständig getrennten Kreisläufen bewegt wird. Hiebei wird zweckmässig das geschmolzene Material des Bades mit einer linearen Geschwindigkeit in Umlauf versetzt, die grösser ist als die Geschwindigkeit der Bewegung des geschmolzenen Glases auf der Oberfläche des Bades.
Nach einem andem Merkmal der Erfindung kann dem geschmolzenen Material des Bades während des Wärmeaustausches mit dem geschmolzenen Glas geregelt Wärme nach aussen entzogen oder aber geregelt Wärme von aussen zugeführt werden.
Als Material für das Bad aus geschmolzenem Metall wird vorteilhafterweise Blei oder, wie an sich bekannt, Zinn oder eine geschmolzene Zinnlegierung, z. B. wie an sich bekannt, aus Zinn oder Kupfer, verwendet.
Die Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erläuterten Verfahrens vor, die im wesentlichen gekennzeichnet ist durch eine sich von einer Abzugsöffnung einer Schmelzwanne eines Glasofens bis in den Bereich einer Entnahmestelle erstreckende Kammer, deren unterer Teil ein von der Schmelzwanne des Ofens getrenntes Becken zur Aufnahme eines Bades aus geschmolzenem Metall oder
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gleichwertigem Material bildet und deren oberer Teil einen an die Abzugsöffnung der Schmelzwanne des
Ofens anschliessenden Raum zur Aufnahme einer auf der Oberfläche des geschmolzenen Bades von der Schmelzwanne zur Entnahmeöffnung bewegten Schicht geschmolzenen Glases umrandet und dass die Kam- mer mit mindestens einer Einrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Strömungsbewegung im geschmol- zenen Material des Bades ausgestaltet ist.
Nach einem besonderen Merkmal der erfindungsgemässen Vorrichtung ist bei Vorsehung eines Zieh- balkens unter einer oberhalb des Beckens angeordneten Vorrichtung zum vertikalen Ziehen von Tafelglas der Ziehbalken als eine auf die Ziehebene der Glastafel eingefluchtete, senkrechte, mit Durchlassöffnun- gen für das geschmolzene Metall versehene Rippe ausgebildet, die sich vom Boden des Beckens nach oben über das geschmolzene Metall bis in die Nähe der Oberfläche der geschmolzenen Glasmasse in diese hinein erstreckt und vorzugsweise mit zwischen dem Spiegel des Bades und dem Überlaufrand der Rippe angeord- neten Durchlässen für die geschmolzene Glasmasse versehen ist.
Die Rippe erfüllt hiebei aber nicht wie eine bei einer üblichen Glastafelziehmaschine in einer ge- wöhnlichen Glaswanne angeordneten Ziehleiste nur die Aufgabe, die Glasmasse an der Abzugsstelle des
Glasbandes rein strömungsmässig zu stabilisieren, die Rippe bewirkt vielmehr infolge der gemäss der Er- findung in besonderer Weise gelenkten thermischen Konditionierung der Glasschmelze eine im ganzen
Bereich um den Meniskus vollkommen gleichmässige Beschaffenheit der Glasmasse.
Durch die allfällige Vorsehung der Durchlässe für die geschmolzene Glasmasse zwischen dem Spie- gel des Metallbades und der Überlaufkante der Rippe kann auch beim Ziehen relativ breiter Glastafeln, d0 h. rascher Entnahme von Glasmasse, diese im Bereich des Meniskus stark beruhigt werden, weil diese
Durchlässe eine Ausgleichsströmung der Glasmasse ermöglichen, so dass diese nicht zur Ganze seitlich um die Rippe an deren Seite strömen muss, wobei die durch die Durchlässe strömende Glasmasse auch noch die über den Überlauf an die andere Seite der Rippe gelangte Glasmasse beruhigt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind auf dem Boden des Beckens senkrechte Rippen an- geordnet, die bis zu einer geringen Höhe über das Niveau des Bades nach oben herausragen und Umlenk- platten bilden, die das Becken in Kanäle unterteilen, welche miteinander mindestens zu einem verlängerten Strömungsweg für das geschmolzene Material des Bades verbunden sind, wobei vorteilhafterweise die Rippen quer zur Bewegungsrichtung des geschmolzenen Glases angeordnet und abwechselnd mit der einen und der andern Seitenwand des Beckens verbunden sind.
Bei einer Ziehvorrichtung für das Fourcault-Verfahren kann auch eine Ziehdüse angeordnet werden.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung ist zweckmässig mit auf dem Boden des Beckens stehenden senkrechten Rippen versehen, die etwas aus dem geschmolzenen Material des darunter befindlichen Bades herausragen und die so angeordnet sind, dass sie Umlenkplatten bilden, welche den Weg des geschmolzenen Materials des darunter befindlichen Bades relativ zum Weg des geschmolzenen Glases vergrössern. und die den von dem darunter befindlichen Bad eingenommenen Raum des Beckens in Kammern unterteilen. Die Umlenkplatten sind vorteilhaft senkrecht zur Vorwärtsbewegung des geschmolzenen Glases angeordnet und abwechselnd mit der einen oder der andern Seitenwand des Beckens fest verbunden.
Die Vorrichtung kann einen oder mehrere gedeckte äussere Kanäle aufweisen, die an eine Seitenwand des Beckens angrenzen und die mit dem Inneren des Beckens durch Öffnungen verbunden sind, welche in dieser Seitenwand unterhalb des Niveaus des darunter befindlichen Bades ausgespart sind, so dass sie mit den durch die Umlenkplatten gebildeten Kammern entweder einen einzigen geschlossenen Kreislauf oder mehrere geschlossene Kreisläufe bilden. Im letzteren Fall kann einer der Kreisläufe, beispielsweise um die allmähliche Abkühlung des sich gegen den Entnahmebereich hin bewegenden geschmolzenen Glases zu regeln, vorgesehen sein, während der andere Kreislauf die Temperatur des Glases im Entnahmebereich stabilisiert.
Die Einrichtung, welche das Umlaufen des geschmolzenen Materials des darunter befindlichen Bades bewirkt, ist vorzugsweise eine mechanische Antriebseinrichtung, wie z. B. eine in dieses Material eingetauchte Schraube, deren Antriebswelle durch eine Wand der Vorrichtung hindurchgeht und durch einen Motor mit einem Geschwindigkeitswechselgetriebe gesteuert wird. Die Antriebswelle kann geneigt angeordnet werden und durch die Wand des Beckens oder des äusseren Kanals oberhalb des Niveaus des geschmolzenen Glases hindurchgehen, beispielsweise durch die Decke des Kanals. Der Kanal ist vorzugsweise mit einem Damm versehen, der stromaufwärts von der geneigten Schraube angeordnet ist, um den Querschnitt des geschmolzenen Materials im wesentlichen auf den von der Schraube beaufschlagten Querschnitt zu verringern.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform steht die Antriebswelle senkrecht und trägt eine Schraube, die sich ungefähr in halber Höhe der Schicht des geschmolzenen Materials in einer
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waagrechten Ebene dreht, u. zw. zwischen einem Schirm, der stromaufwärts bis zur Höhe dieser waag- rechten Ebene in. das geschmolzene Material eintaucht, und einem Damm, der stromaufwärts von der
Schraube vom Boden des Beckens bis zu dieser Höhe ansteigt.
Um die Antriebswelle vor Korrosion zu schützen, ist sie von einem in die Wand oder in die Decke eingesetzten Mantel umgeben, durch den ein neutrales oder reduzierendes Gas zugeführt wird, das sich auch in dem Raum zwischen der Oberflä- che des geschmolzenen Materials ausbreiten und in diesem Raum einen geringen Überdruck erzeugen kann, um den Eintritt von Luft zu verhindern. Das geschmolzene Material, das, soweit es von geschmol- zenem Glasbedeckt ist, durch dieses geschützt ist, kann ausserdem gegen Oxydation durch Kohlenstoffkör- ner geschützt werden, die während des Durchganges des Materials durch den Kanal die Oberfläche des
Materials bedecken.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung weist ausserdem zusätzliche Heiz-und Kühleinrichtungen auf, die vorzugsweise in eines der flüssigen Materialien des Beckens eingetaucht sind. Eine Heizeinrichtung kann aus einem elektrischen Widerstand bestehen, der in das geschmolzene Material des darunter befindlichen Bades eingetaucht ist, oder wenn das Material aus Metall besteht, aus dem Widerstand des Bades zwischen zwei in dasselbe eingeführten Elektroden. Man kann jedoch auch eine zusätzliche Heizung durch Gasbrenner vorsehen, die in Hülsen mit geschlossenem Ende angeordnet sind, welche in das geschmolzene Material des darunter befindlichen Bades versenkt sind.
Eine andere zusätzliche Heiz- oder
Kühleinrichtung kann aus einer U-förmig gebogenen Leitung bestehen, die in das geschmolzene Materialdes darunter befindlichen Bades eingetaucht ist und die von aussen mit einem entsprechenden Heizoder Kühlmedium gespeist wird.
Die beschriebene Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie leicht mit irgendeiner der bekannten Vorrichtungen zum Ziehen von Tafelglas kombiniert werden kann, wie z. B. mit den Vorrichtungen für das Fourcault-, Pittsburgh-oder Libbey-Owens-Verfahren. Sie eignet sich auch für die Speisevorrichtung einer Maschine zur selbsttätigen Herstellung von Gegenständen aus gepresstem oder geblasenem Glas, sowie zur Lösung irgendeines Problems der Glasherstellung, bei dem es vorteilhaft ist, eine gleichmä- ssige Temperaturverteilung zu erzielen und ganz allgemein von dem einen oder dem andern der beschriebenen besonderen Merkmale Gebrauch zu machen.
Das gleiche gilt beispielsweise für die Verfahren, welche die Eigenschaft des geschmolzenen und überhitzten Glases ausnützen, sich in einer dünnen und gleichmässigen Schicht auf einem Met : Hbad auszubreiten0
In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dargestellt.
Fig. l zeigt einen senkrechten Längsschnitt eines Beckens, das mit geschmolzenem Material gefüllt ist, welches das darunter befindliche Bad bildet, auf welchem sich das geschmolzene Glas nach der Entnahmestelle hin bewegt. Fig. 2 zeigt im senkrechten Längsschnitt nach der Linie II-II der Fig. 3 ein Bekken, das für das Ziehen von Tafelglas ausgebildet ist. Fig. 3 ist ein waagrechter Längsschnitt nach der Linie rn-rn der Fig. 2. Fig. 4 zeigt im waagrechten Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5 eine Vorrichtung mit Umlenkplatten, welche den Weg des geschmolzenen Materials des darunter befindlichen Bades verlängern. Fig. 5 ist ein senkrechter Längsschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4. Fig. 6 ist ein senkrechter Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 4. Die Fig. 7 und 8 zeigen Einzelheiten.
Die Fig. 9 uttd 10 veranschaulichen die Möglichkeiten des Umlaufens des geschmolzenen Materials des darunter befindlichen Bades in einem oder zwei geschlossenen Kreisläufen0 Fig. 11 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Vorrichtung zum Ziehen von Tafelglas nach dem Libbey-Owens-Verfahren. Fig. 12 zeigt im senk- rechten Längsschnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 13 die Anwendung der Erfindung auf die Speisevor-
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gen wieder Einzelheiten.
Wie Fig. l zeigt, besteht die Erfindung im wesentlichen darin, dass in einem Becken l, das an einen Glasschmelzofen 2 angrenzt und von demselben durch eine Schwelle 3 getrennt ist, ein geschmolzenes Material angeordnet wird, welches ein darunter befindliches Bad 4 bildet, auf dem sich die vom Ofen 2 herkommende Schicht 5 des geschmolzenes Glases nach der Kammer 6 hin bewegt, in welcher die (nicht dargestellte) Vorrichtung zur Entnahme des Glases angeordnet ist.
Das Niveau des Bades 4 liegt unterhalb der Schwelle 3. Das Bad besteht aus einem Material, dessen Schmelzpunkt wesentlich niedriger ist als die Temperatur, auf welcher das Glas in der Kammer 6 zum Zwecke seiner Entnahme und Formgebung gehalten werden muss.
Ausserdem muss das Material des Bades 4 einen vernachlässigbaren Dampfdruck aufweisen und gegen- über dem Glas inert sein, um dessen Zusammensetzung nicht zu verändern. Das geschmolzene Material
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wird meist ein Metall oder eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt sein, z. B. Zinn, Blei oder eine
Legierung eines dieser Metalle mit einem andern Metall, wie z. B. Kupfer. Die Vorwärtsbewegung des
Glases auf dem sehr beweglichen Bad 4 ist viel leichter und gleichmässiger als auf einem rauhen Boden aus keramischem Material.
Die Verwendung dieses Bades ist durch die Tatsache vollauf gerechtfertigt, dass es eine leichte ther- mische Konditionierung des geschmolzenen Glases ermöglicht, da in gewissen Fällen die Entnahmetem- peratur niedriger ist als die im Ofen herrschende Schmelztemperatur und da die Temperatur im Entnah- mebereich so gleichmässig wie möglich und genau regelbar sein muss. Das Bad 4 vermittelt in dieser
Hinsicht infolge seiner hohen thermischen Leitfähigkeit und durch die in seinem Inneren entstehenden Konvektionsströmungen.
Diese Strömungen bewirken schon für sich allein eine beträchtliche thermische Konditionierung des geschmolzenen Glases und ermöglichen eine allmähliche Abkühlung desselben auf seinem Weg von der
Schwelle 3 zur Entnahmestelle in der Kammer 6. Die Oberfläche des Bades 4, welche durch die Kon- vektionsströmung ständig erneuert wird, entzieht dem Glas die Wärme, die demselben an der Stelle wieder zurückgegeben wird, wo seine Temperatur stabil gehalten werden soll. Diese Wirkungen können dadurch verstärkt werden, dass dem geschmolzenen Material des Bades eine künstliche Umlaufbewegung erteilt wird, wie nachstehend noch genauer beschrieben wird.
Das Becken 1 ist einerseits durch die Schwelle 3 und anderseits durch die Seitenwände 7 und 7'so- wie durch die Endwand 8 begrenzt (Fig. 1-3). Wenn die Entnahme des Glases durch eine Vorrichtung 9 (Fig. 2) zwecks Ziehens einer Tafel 10 erfolgt, kann es angezeigt sein, auf dem Boden 11 eine senkrech- te Rippe 12 anzuordnen, die durch das Bad 4 hindurchgeht und in die Schicht 5 des geschmolzenen Glases hineinragt, um eine Ziehstange zu bilden, die den Meniskus 13 an seinem Platz und in gerader Linie hält.
Diese Rippe kann Öffnungen 14 für den Durchgang des geschmolzenen Materials des Bades 4 auf- weisen. Das geschmolzene Material kann aber auch durch die Öffnungen 15 zwischen der Rippe 12 und den Seitenwänden 7, 7'hindurchgehen. Wenn die Dicke der Glasschicht 5 geringer ist und nicht mehr als 10 - 30 cm beträgt, kann man in gewissen Fällen den Meniskus auch ohne die Rippe 12 stabilisieren, aber für dickere Glasschichten ist das Vorhandensein dieser Rippe vorteilhaft, wenn nicht unentbehrlich.
Die Tatsache, dass der Glasschicht die geringstmögliche Dicke gegeben wird, die mit den Bedingungen einer guten Herstellung vereinbar ist, bietet den Vorteil, dass die durch das geschmolzene Material gebildete thermische Abschirmung wirksamer gemacht wird und dass die regelnde Wirkung desselben auf die Konditionierung der Temperatur des geschmolzenen Glases rascher erfolgt. Wenn das geschmolzene Material ein Metall ist, wird diese Wirkung noch durch die Tatsache verstärkt, dass seine Oberfläche glänzend ist und wenig strahlt, während der Strahlungskoeffizient des Glases erhöht ist.
Die Strahlung der Metalloberfläche ist jedoch genügend stark, um zusammen mit der Berührungswirkung die rasche Konditionierung der Temperatur des geschmolzenen Glases in der ganzen Dicke des Bades von geringer Dicke zu bewirken und die Wirkung der konvektiven Abkühlungen aufzuheben, denen die Oberfläche des Glases, aber nicht die Oberfläche des geschmolzenen Materials des darunter befindlichen Bades unterworfen ist.
Um den Wärmeaustausch zwischen der Glasschicht 5 und dem darunter befindlichen Bad 4 an besonders wichtigen Stellen zu erleichtern, ist es vorteilhaft, den vom Bad 4 eingenommenen Teil des Bekkens durch senkrechte Rippen 16 und 16' (Fig. 4 und 5) in Kammern zu unterteilen. Diese Rippen bilden Umlenkplatten, welche das geschmolzene Material zwingen, einen vorherbestimmten Weg zurück- zulegen, beispielsweise senkrecht zu Bahn des geschmolzenen Glases 5. Die Umlenkplatten 16 und 16' ragen etwas aus dem Niveau des Bades 4 heraus und sind entweder mit der Seitenwand 7 oder mit der Seitenwand 7'des Beckens fest verbunden, so dass sie eine Folge von Kammern 17 bilden, die abwechselnd auf der Seite der Wand 7 und auf der Seite der Wand 7'miteinander in Verbindung stehen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen wieder ein Becken mit einer darüber angebrachten Vorrichtung S zum senkrechten Ziehen von Glastafeln 10. Gemäss Fig. 5 sind zu beiden Seiten der gezogenen Glastafel Kühlvorrichtungen 18 und Paare von Antriebswalzen 19 angeordnet. Ausserdem ist ein von der Decke 21 abstehender Damm 20 vorgesehen, der in die Glasschicht eintaucht, um die Atmosphäre der Kammer 6 von jener des Ofens 2 zu trennen und um zu vermeiden, dass auf der Glasschicht schwimmende Verunreinigungen in die Kammer 6 gelangen.
Bei einer solchen Vorrichtung kann die Umlenkplatte 16 oder 16', die in senkrechter Richtung unterhalb des Meniskus 13 liegt, mit einer Ziehstange 12 kombiniert werden, welche über ihre ganze Län-
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ge verteilte Öffnungen 14'aufweist. Manchmal ist es vorteilhaft, zwischen der unterhalb des Meniskus
13 liegenden Umlenkplatte und der Seitenwand 7'einen Durchlass 59 (Fig. 4) vorzusehen. Der Quer- schnitt dieses Durchlasses ist abhängig von der Stärke, die man der Strömung des geschmolzenen Ma- terials durch den Durchlass 59 relativ zur Strömung durch den an die Wand 7 angrenzenden Durchlass zu geben wünscht.
Bestimmte, voneinander entfernte Kammern 17, gemäss Fig. 4 die äusseren Kammern, sind mitein- ander durch einen bedeckten äusseren Kanal 22 (Fig. 4 und 6) und durch Öffnungen 23,24 verbunden, die in der Wand 7 unterhalb des Niveaus des darunter befindlichen Bades 4 ausgespart sind. Dadurch kann ein geschlossener Kreislauf des geschmolzenen Materials durch die verschiedenen Kammern hergestellt werden.
Der von der Decke 21 abstehende Damm 20, der in die Glasschicht eintaucht, kann stromabwärts von der Schwelle 3 (Fig. 1 und 5), in der Ebene dieser Schwelle oder gemäss der in Fig. 2 gezeigten ab- geänderten Ausführungsform stromaufwärts von der Schwelle 3 angeordnet werden. Im ersten Fall er- streckt sich das geschmolzene Material des Bades in einen Teil der Vorrichtung, in welchem die Ofen- temperatur herrscht, während gemäss Fig. 2 das Becken 1, welches das geschmolzene Material enthält, vom Ofen vollständig getrennt ist.
Das geschmolzene Material wird durch eine entsprechende Antriebseinrichtung in Bewegung versetzt, z. B. durch eine Schraube 25, deren Antriebswelle 26 durch die Wand hindurchgeht und durch einen
Motor 27 mit einem Geschwindigkeitswechselgetriebe 28 gesteuert wird. Die Antriebswelle 26 kann geneigt angeordnet werden und durch die Decke 29 (Fig. 7) des Kanals 22 in einem unten offenen Mantel
30 hindurchgehen. Der Mantel ist mit einer Rohrleitung 31 versehen, die in den Kanal ein inertes oder reduzierendes Gas einführt, durch welches im Kanal ein geringer Überdruck erzeugt wird. Auf diese Weise wird die Korrosion der Antriebswelle durch Luft und gleichzeitig die Oxydation des geschmolzenen Materials des Bades 4 verhindert. Die Oberfläche dieses Materials kann überdies durch eine schwimmende Schicht 32 von Koks-oder Graphitkörnern geschützt werden.
Um eine entsprechende Leistung der in einer geneigten Ebene umlaufenden Schraube 25 zu gewährleisten, kann im Kanal 22 stromaufwärts von der Schraube ein Damm 60 angeordnet werden.
Bei der abgeänderten Ausführungsform gemäss Fig. 14 geht die Antriebswelle 26 in dem oben beschriebenen Mantel 30 in senkrechter Richtung dur-hdie Decke 29 des Kanals 22 hindurch. Die Schraube 25 dreht sich ungefähr in halber Höhe der Schicht des geschmolzenen Materials in einer waagrechten Ebene, u. zw. zwischen einem Schirm 61, der stromaufwärts bis zur Höhe dieser Ebene in das geschmolzene Material eintaucht, und einem Damm 62, der stromabwärts vom Boden des Kanals bis zur Höhe dieser Ebene ansteigt. Wenn die waagrechte Schraube an einem Ende des Kanals 22, beispielsweise vor der Öffnung 24 (Fig. 4) angeordnet ist, erstreckt sich derselbe nicht bis unterhalb der waagrechten Ebene der Schraube.
Ausserdem ist vor der Kammer 17 in der Ebene der Wand 7 ein Damm 62 vorgesehen, während der Damm 61 im Kanal 22 im rechten Winkel zum Damm 62 angeordnet ist (Fig. 15).
Bei der Anordnung gemäss Fig. 4 (in welcher das geschmolzene Material des Bades 4 zur Verdut- lichung der Zeichnung nicht dargestellt ist) erfolgt der Kreislauf des geschmolzenen Materials in der Richtung der Pfeile von der Öffnung 23 durch den Kanal 22 zur Öffnung 24 und dann durch die verschiedenen Kammern 17 sowie gegebenenfalls teilweise durch den Durchlass 59, so dass das geschmolzene Material, das durch Abgabe der Wärme abgekühlt wird, die erforderlich ist, um das geschmolzene Glas stromabwärts vom Meniskus auf der Temperatur des Glases stromaufwärts vom Meniskus zu halten, durch den Kanal 22 hindurchgeht und durch das heisse Glas wieder erwärmt werden kann, das vom Ofen 2 herkommt und das bei der Vorwärtsbewegung zur Entnahmestelle Wärme abgibt.
Fig. 9 zeigt einen geschlossenen Kreislauf, in welchem das geschmolzene Material des Bades 4 relativ zur Schicht 5 des geschmolzenen Glases im Gegenstrom umläuft. Auf diese Weise erhitzt sich das geschmolzene Material, indem es nach und nach auf immer heisseres Glas trifft. Die Schraube 25, die in einem kurzen äusseren Kanal 33 angeordnet ist, setzt das sehr heisse geschmolzene Material durch die Kammer 34 und den Kanal 22 nach den Kammern 35,36 und 37 hin in Umlauf, die eine gleichmä- ssige Temperatur aufweisen müssen.
Bei der abgeänderten Ausführungsform gemäss Fig. 10 ist der vom darunter befindlichen Bad 4 eingenommenen Raum durch die Rippe 38 in zwei Abschnitte unterteilt, von denen jeder Umlenkplatten 16 und 16', einen äusseren Kanal 22 bzw. 22'sowie eine Schraube 25 enthält. Die eine Schraube ist in einem kurzen Kanal 33 und die andere im Kanal 22'angeordnet. Das Umlaufen des geschmolzenen Materials erfolgt in diesem Fall in zwei voneinander unabhängigen Kreisläufen, von denen der dem Ofen 2 näher liegende so geregelt ist, dass er die allmähliche Abkühlung des sich gegen die Entnahmezone
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hin bewegenden Glases bewirkt, während der andere Kreislauf die Temperatur des geschmolzenen Glases in der Entnahmezone gleichmässig hält.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Vorrichtungen zum senkrechten Ziehen von Tafelglas beschränkt. Die beschriebene Vorrichtung kann auch leicht mit einer Ziehvorrichtung für das Libbey-
Owens-Verfahren kombiniert werden, wie in Fig. 11 dargestellt ist.
Bei dieser Ziehvorrichtung läuft die gezogene Glastafel 10 über eine Umlenkwalze 39 und wird dann in waagrechter Richtung in die Kühlzone 40 geleitet. Da bei diesen Vorrichtungen die Dicke der
Schicht 5 des geschmolzenen Glases sehr gering ist, ist die Stabilität des Meniskus 13 gesichert, ohne dass notwendigerweise eine Rippe 12 (Fig. 3 und 4) vorgesehen werden muss, die in die Glasschicht ein- dringt. Dadurch ist für die Anordnung der Umlenkplatten 16 und 16'eine grössere Freiheit gegeben.
Durch die Anwendung des Prinzips der Erfindung auf die Ziehvorrichtung für das Libbey-Owens-Verfah- ren werden die Nachteile vermieden, die sich aus den Verfahren ergeben, bei denen ganz allgemein die Beheizung des"Ziehtopfes"angewendet wird, indem diese Beheizung vollständig entfällt.
Die Erfindung findet auch ausserhalb des Bereiches des Ziehens von Glastafeln andere Verwendung.
Die Anwendung der Erfindung auf die Speisevorrichtungen von Maschinen zur selbsttätigen Herstellung von Gegenständen aus gepresstem oder geblasenem Glas ist dafür ein Beispiel.
Bekanntlich weisen diese Speisevorrichtungen eine Öffnung 41 (Fig. 12 und 13) auf, welche das periodische Ablaufen von vorherbestimmten Glasmengen nach unten zum Zwecke der Formgebung ermöglicht. Die Öffnung wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kolbenabwechselnd freigegeben und geschlossen. Auch in diesem Falle muss die vom Ofen 2 herkommende Schicht 5 des geschmolzenen Glases, die sich von der Schwelle 3 zur Entnahmestelle hin bewegt, entsprechend abgekühlt werden, oder ihre Temperatur muss genau in dem gewünschten Mass gleichmässig gehalten werden.
Zu diesem Zwecke wird in der Längsrichtung eine Umlenkplatte 42 angeordnet, die sich in der Abkühlungszone des Glases erstreckt, und am Ende dieser Zone eine senkrechte Umlenkplatte 43, welche das geschmolzene Material des darunter befindlichen Bades 4 zwingt, durch einen kurzen äusseren Kanal 44 hindurchzugehen, in welchem eine Schraube 45 angeordnet ist, die durch den Motor 27 mit dem Ge- schwindigkeitswechselgetriebe 28 angetrieben wird.
Zwischen der Umlenkplatte 42 und der Schwelle 3 ist ein Durchlass 46 vorgesehen. Ausserdem ist zwischen der Umlenkplatte 42 und der Entnahmezone 47 ein Durchlass 48 angeordnet, der mit einem Damm 49 von regelbarer Höhe versehen ist. Die aus dem darunter befindlichen Bad 4 herausragende Entnahmezone 47 ist auf der Seite der Seitenwände 7, 7'und auf der Seite der Endwand 8 von einem Graben 48'für das geschmolzene Material umgeben.
Wenn das geschmolzene Material in Umlauf gesetzt wird, muss ein Teil desselben im Graben 48' um die Entnahmezone 47 herumfliessen und sich mit dem Teil vereinigen, der nach dem Durchgang durch die Kammer 50 den Damm 49 passiert hat. Das ganze geschmolzene Material gelangt dann durch die Öffnung 51 in den Kanal 44 und durch die Öffnung 52 wieder in die Kammer 53, die in entgegengesetzter Richtung zur Kammer 50 durchflossen wird. Die Menge des geschmolzenen Glases, das in den Graben 48'gelangt, kann durch Veränderung der Höhe des Dammes 49 geregelt werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind wieder zwei geschlossene Kreisläufe vorhanden, die jedoch voneinander nicht unabhängig sind, wie jene gemäss Fig. 10.
Ausserdem sind Kammern von verschiedener Breite vorgesehen, wodurch die Wirkung des darunter befindlichen Bades auf die Glasschicht verändert werden kann, indem die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Materials an verschiedenen Stellen des Kreislaufes verändert wird.
Die thermische Konditionierung des Glases durch ein entsprechendes Umlaufen des darunter befindlichen Bades kann durch zusätzliche Heiz-oder Kühleinrichtungen ergänzt werden, die unmittelbar auf das eine oder das andere der flüssigen Materialien einwirken, vorzugsweise auf das geschmolzene Material des darunter befindlichen Bades.
Es können elektrische Heizwiderstände 54 (Fig. 4) vorgesehen werden, die in das Bad 4 eingetaucht sind, entweder an den Übergängen zwischen zwei Kammern 17 oder in den seitlichen Kanälen 22 oder an irgendeiner andern Stelle, wo die Gefahr besteht, dass die Temperatur der Glasschicht 5 zu niedrig ist.
Man kann ferner in an sich bekannter Weise das geschmolzene metallische Material als Heizwiderstand zwischen zwei in das Bad eingeführten Elektroden benützen. Ausserdem kann man eine zusätzliche Heizung durch haarnadelförmige Leitungen 55 bewirken, die von einem heissen Medium durchflossen werden. Eine zusätzliche örtliche Heizung kann auch durch einen Gasbrenner 57 (Fig. 8) erfolgen, der das Innere einer Hülse 58 beheizt, welche am Ende geschlossen ist und welche durch eine Wand
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des Beckens oder eines seitlichen Kanals hindurchgeht. Den Leitungen 55 entsprechende Leitungen kön- nen auch zur Kühlung des Bades 4 an den Stellen dienen, wo die Schicht 5 zu heiss ist, indem diese Leitungen von einem Kühlmedium durchflossen werden.
In allen Fällen ist eine entsprechende Anzahl von
Thermoelementen 56 in das Bad 4 und in die Glasschicht 5 an den gewünschten Stellen eingesetzt, um die Temperatur zu überwachen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE : l. Verfahren zur thermischen Konditionierung von geschmolzenem Glas während seiner Überführung zu einer Entnahmestelle, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Glas zwischen der Abzugstelle aus der Schmelzwanne eines Ofens und der Entnahmestelle auf der Oberfläche eines Bades aus geschmolzenem Metall oder gleichwertigem Material, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als Glas und einen vernachlässigbaren Dampfdruck hat und gegen geschmolzenes Glas inert ist, in Richtung zur Entnahmestelle hin bewegt wird und hiebei die Temperatur des Glases während seiner Bewegung zur Entnahmestelle hin mit geregeltem Verlauf herabgesetzt und gegebenenfalls im Bereich der Entnahmestelle stabilisiert wird,
indem das geschmolzene Material des Bades in vorbestimmter Richtung in bezug auf die Bewegungsrichtung des geschmolzenen Glases in Strömungsbewegung versetzt wird und hiebei durch das strömende geschmolzene Material des Bades dem geschmolzenen Glas an zu heissen Stellen Wärme entzogen und diese Wärme an kälteren Stellen dem geschmolzenen Glas wieder zugeführt wird.