CH662806A5 - Verfahren und einrichtung zum thermischen haerten von glas. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einer Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 16.

In herkömmlicher Weise wurde Glas thermisch gehärtet unter Anblasen von kühler Luft. Versuche zum Erhöhen des Grades der Aushärtung durch Vergrössern der Menge von angeblasener Luft sind in der Praxis gescheitert wegen Beschädigung der Glasoberflächen, wobei sich optische Defekte einstellten, die die Glasscheiben für den Gebrauch bei Motorfahrzeugen ungeeignet machten.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, Strahlen von Abschreckflüssigkeit in fein verteilter Form auf die Glasscheiben zu richten, vergleiche z.B. die GB-PS Nrn. 441 017; 449 602 und 449 864.

Des weiteren wurde schon vorgeschlagen, ein Härtemedium als Suspension von körnigem Material in einem Gasfhiss zu verwenden. Die US-PS 3 423 198 schlägt in diesem Sinne eine Suspension von körnigem Kunststoffpolymerisat, insbesondere von Silikongummi oder von Polyfluorkohlenstoff vor. Die US-PS 3 764 403 schlägt das Berühren von heissem Glas mit einem Schnee von sublimiertem Kohlenstoffdioxid vor.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Abschrecken von Glas vorzuschlagen, die gegenüber dem Stand der Technik weitere Verbesserungen ergeben. Inbezug auf die Lösung dieser Aufgabe wird auf die Patentansprüche 1 und 16 hingewiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufriss, teilweise im Schnitt, durch eine erste Ausführungsform der erfmdungsgemässen Einrichtung,

Fig. 2 einen Seitenriss, teilweise im Schnitt, der gleichen Ausführungsform,

Fig. 3 eine Draufsicht der gleichen Ausführungsform,

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch eine andere Ausführungsform der erfmdungsgemässen Einrichtung,

Fig. 5 einen schematisierten Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in welcher eine horizontal liegende Glasscheibe ausgehärtet werden kann,

Fig. 6 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer Ausführungsvariante der dort gezeigten Ausführungsform, und

Fig. 7 einen Seitenriss einer weiteren Ausführungsform der erfmdungsgemässen Einrichtung.

Nach der Darstellung in den Fig. 1 bis 3 wird eine z.B. rechteckförmige Scheibe 1 aus Natrium-Kalkstein-Silikat-Glas (die anstattdessen die Form einer Fahrzeugwindscheibe oder Seitenscheibe oder Rückscheibe haben könnte) mittels zwei Zangen 2 in herkömmlicher Weise an einem Aufhängesystem 3 aufgehängt, das von einem Zangenstab 4 herabhängt. Dieser ist mittels Windekabeln 5 an einem Windesystem 6 aufgehängt, das beispielsweise über der Decke eines Vertikalofens 7 angeordnet sein kann. Die Windekabel 5 laufen über Hülsen 8 in der Ofendecke und über Führungsschienen 9, an welchen der Zangenstab durch die Ofendecke hindurchgeführt ist. Am Boden des Ofens 7 befindet sich ein Mund 10, der durch hydraulisch betätigte Türen 11 geschlossen werden kann. Der Ofen ist auf einer Plattform 12 aufgebaut, über der ein Gestell 13 errichtet ist, welches das Windesystem 6 trägt.

Die Plattform 12 ist zuoberst an einem vertikalen Gestell 14 befestigt, das sich vom Boden 15 erhebt.

Zwei vertikale Zufuhrleitungen 28 und 29 sind je mit einer Vielzahl von Düsen 30 bzw. 31 ausgerüstet, die von den Innenflächen dieser Leitungen einwärts ragen. Die Leitungen sind am Gestell 14 montiert und ein Behandlungsraum für die Glasscheibe 1 ist zwischen den Auslassenden der Düsen definiert. Die Düsen 30, 31 jedes Satzes sind nach einem «Domino-Fünf»-Muster angeordnet, das sich von der vertikalen Innenfläche der zugehörigen Leitung 28 bzw. 29 nach innen erstreckt; dabei haben die Zufuhrleitungen einen recht-eckförmigen Querschnitt und erstrecken sich vertikal abwärts, ausgehend von den Auslassenden von individuellen Luftströmungskanälen 32 bzw. 33, die von den Böden von vertikalen Versorgungsbehältern 34 bzw. 35 herabragen; diese Behälter enthalten Säulen von körnigem Material, das in einem belüfteten Zustand den Düsen 30 und 31 zuzuführen ist.

Der Luftströmungskanal 32 hat einen porösen Boden 36, durch den hindurch die Luft aus einer Kammer 37 heraus-fliesst. Es wird verdichtete Luft dieser Kammer zugeführt aus einer Hauptleitung 38 durch einen Druckregulator 39 hindurch. Zunächst beim Boden des Behälters 34 wird Luft durch ein poröses Belüftungsrohr 40 zugeführt zum Belüften und Mobiiiseren des körnigen Materials im Behälter 34. Das Belüftungsrohr 40 ist durch einen Drackregulator 41 mit der Hauptleitung 38 verbunden. In ähnlicher Weise wird verdichtete Luft aus der Hauptleitung 38 einer Kammer 42 zugeführt, durch den porösen Boden 43 des Luftströmungska-nals 33 hindurch, und dann zu einem porösen Belüftungsrohr 44, das sich in der Nähe des Bodens des Behälters 35 befindet.

Es ist ein weiter unten näher beschriebenes Umwälz-För-dersystem vorgesehen zur Aufrechterhaltung eines Vorrates von körnigem Material und Fördern desselben in den Oberteil des Behälters 34 wo die Körner durch ein Feinfilter 45 hindurchfallen. Dieses Hindurchfallen bewirkt das Mitreis-sen von Luft aus dem Behälterinnenraumoberteil und diese mitgerissene Luft belüftet zusammen mit Luft aus dem Kanal 32 eine wirksame Belüftung der Partikeln im Behälter, so dass sie mobil sind und ähnlich einem Fluid nach unten flies-sen, gleichsam schweben, können. Dieser Effekt wird verstärkt durch das Einführen von Luft bei einem regulierten Druck durch das Belüftungsrohr 40 am Boden des Behälters 34 und durch den porösen Boden 36 des Luftströmungskanals 32, zwecks Schaffens eines ausbalancierten Systems von Belüftung zur Sicherstellung der Fluidität der Partikeln, die

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zur geeigneten Zeit in den Oberteil der vertikalen Zufuhrleitung 28 einströmen.

In der Tat ergibt die Höhe der üblichen freien Oberfläche 46 der Säule von körnigem Material im vertikalen Behälter 34 oberhalb der Düsen 30 einen Druckpegel in der Zufuhr von Partikeln zu den Düsen 30. Mit irgend einer besonderen Düsenanordnung trägt dieser Druckpegel zur Steuerung der Geschwindigkeit bei, mit welcher Ströme von dicht nebeneinander gelegenen und belüfteten Partikeln aus den Düsen 30 heraustreten und gegen das zu härtende Glas gerichtet werden. Auch die gegenüberliegenden Düsen 31 werden in ähnlicher Weise mit einem Strom von belüfteten Partikeln aus der vertikalen Zufuhrleitung 29 versorgt, die sich vom Luftströmungskanal 33 nach unten erstreckt. Zuoberst im Behälter 35 befindet sich ein Feinfilter 47 und die übliche freie Oberfläche der Säule von körnigem Material im Behälter 35 ist mit 48 angegeben.

In jeder der vertikalen Versorgungsleitungen 28 und 29 befindet sich eine Mehrzahl von porösen Gaszufuhrrohren 49, die z.B. aus porösem gesintertem Metall bestehen. Diese Rohre 49 erstrecken sich horizontal über die Leitungen hinweg bis zu den Düsen und sind auch vertikal in Abstand voneinander an einer Vielzahl von Stellen in jeder Leitung vorgesehen. Die Rohre 49 sind horizontal zu und von den Eintritten der Düsen einstellbar.

Ein Ende jedes Rohres 49 ist ausserhalb der Leitung, in der es sich befindet, mit einem Umschaltventil 50, z.B. einem Schieberventil, verbunden, dessen erster Einlass durch einen Druckregulator 51 hindurch mit der Drucklufthauptleitung 38 und dieser zweite Einlass mit einer Unterdruckhauptleitung 52 verbunden ist. Das Schieberventil wird durch ein Zeitschaltgerät 53 gesteuert.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs poröse Rohre 49 vorgesehen und die Zeitschaltgeräte 53 befinden sich unter der Kontrolle eines elektronischen Folgesteuergerätes von bekannter Bauart, welches eine Schaltfolge steuert für die Gaszufuhr aus der Hauptleitung 38 zu den Rohren und für den Gasauslass aus den Rohren zur Unterdruckhauptleitung 52.

Wenn die Rohre 49 durch die Ventile 50 mit der Druck-luftzufuhrleitung 38 in Verbindung gesetzt sind, bildet die aus den Rohren 49 austretende Luft eine Beigabe von zusätzlicher Luft in die Zufuhr von belüfteten Partikeln, welche durch die vertikalen Zufuhrleitungen herabfallen. Sowohl die Höhe jedes Versorgungsbettes, welches durch die freien Oberflächen 46 und 48 der Säulen von körnigem Material angegeben ist, wie auch der regulierte Druck in den Düsen bestimmen die Geschwindigkeit, mit welcher die Ströme von dicht beieinandergelegenen belüfteten Partikeln aus den Düsen 30 und 31 auf die Oberfläche einer Glasscheibe geworfen werden, wenn eine solche Glasscheibe im Behandlungsraum zwischen den Düsen 30 und 31 aufgehängt ist.

Ein poröses Rohr 54 befindet sich im obersten Teil des Innenraumes jeder Zufuhrleitung 28 und 29, d.h. im Bereich des Eintrittes des Flusses von körnigem Material in jede dieser Leitungen. Jedes Rohr 54 ist durch ein Umschaltschie-berventil 55 mit der Drucklufthauptleitung 38 und der Unterdruckhauptleitung 52 verbunden. Das Ventil 55 ist durch ein Zeitschaltgerät 56 gesteuert.

Dem Vorratsbehälter 34 und 35 ist ein vertikaler Scheibenförderer 57 bzw. 58 zugeordnet. Der Förderer 57 führt aufwärts von einem Bunker oder Trichter 59 zu einem Aus-lass 60, der über der oberen Öffnung des Vorratsbehälters 34 angeordnet ist, und zwar unterhalb des Auslassendes einer Sammeischore 61, die zur Horizontalen schwach geneigt fixiert ist in Abstand von einer Seite des Sammelbehälters 62, zur Aufnahme von körnigem Material, das über den oberen Seitenrand 63 des Behälters 62 herausschwappt, (siehe Fig.

2). Der Förderer 58 führt von einem Trichter 64 aufwärts zu einem Auslass, der sich über dem oberen Rand des Vorratsbehälters 35 befindet. Der Trichter 64 befindet sich unterhalb des Auslassendes einer Sammeischore 66, der, wie in Fig. 1 gezeigt, zur Horizontalen schwach geneigt angeordnet ist und körniges Material aufnimmt, das vom anderen oberen Seitenrand 63 des Behälters 62 kommt, (siehe Fig. 2).

Die Trichter 59 und 64 sind mit groben Filtern 67 und 68 ausgerüstet, durch welche hindurch das körnige Material fällt, nachdem es die Auslassenden der Sammelschoren 61 und 66 verlassen hat. Es wird nun der Arbeitsablauf für das thermische Härten einer Glasscheibe beschrieben.

Vorerst wird für regulierte Zufuhren von verdichteter Luft zu den porösen Rohren 40 und 44 an den Böden der Vorratsbehälter 34 und 35 und zu den Luftströmungskanälen 32 und 33 gesorgt. Es werden so Vorratsmassen von belüftetem körnigem Material in Bereitschaftslage gehalten in den Behältern 34 und 35. Es wird nun Vakuum an die porösen Rohre 49 und 54 angeschaltet. Das Extrahieren von Gas durch die Rohre 54 bewirkt das Verdichten des körnigen Materials im Bereich der Auslässe von den Luftströmungskanälen 32 und 33 und verhindert Flüsse von körnigem Material aus den mobilen Massen von belüftetem körnigem Material in den Vorratsbehältern. Der Auslass von Gas durch die Rohre 49 verhindert das Material, irgendwie aus den Düsen 30 und 31 herauszutreten.

Die Tore 11 am Boden des Ofens sind offen und der Zangenstab 4 wird abgesenkt durch das Windesystem, so dass die zu härtende Glasscheibe 1 an den Zangen angehängt werden kann.

Das Windesystem 6 wird dann betätigt zum Anheben des Zangenstabes, bis er im Ofen zuoberst gelegen ist, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, worauf die Ofentüren 11 geschlossen werden. Das Glas verbleibt während genügend langer Zeit im Ofen, um bis auf eine Temperatur nahe dem Erweichungspunkt, beispielsweise im Bereich von 620 bis 680 C, erhitzt zu werden durch Einstrahlung von Wärme durch die elektrischen Heizapparate in den Wänden des Ofens. Wenn die Glasscheibe auf die gewünschte Temperatur gelangt ist, so werden die Tore am Boden des Ofens geöffnet und wird die Glasscheibe rasch abgesenkt bei konstanter Geschwindigkeit im vertikalen Behandlungsraum zwischen den Düsen 30 und 31. Eine Bremse im Windesystem 6 sorgt für eine starke Verzögerung, wenn die Glasscheibe ihre untere Position zwischen den Düsen 30 und 31, wie in Fig. 1 und 2 mit gestrichelten Linien angedeutet, erreicht hat.

Wenn gewölbte Glasscheiben zu härten bzw. herzustellen sind, können Biegematrizen in herkömmlicher Weise zwischen dem Ofen und dem Behandlungsraum vorgesehen sein. In diesem Fall wird die heisse Glasscheibe zuerst abgesenkt, bis sie sich zwischen diesen Biegematrizen befindet, welche dann auf sie geschlossen werden, um sie zu biegen. Danach werden diese Matrizen wieder voneinander entfernt und wird die Glasscheibe in dem Behandlungsraum abgeschwenkt.

Alternativ oder zusätzlich kann die Aufhängetechnik benützt werden, die in der GB-PS 2 038 312 beschrieben ist, als Hilfe beim Durchbiegen, falls Biegematrizen verwendet werden, oder um allein das Biegen der aufgehängten Glasscheibe durchzuführen.

Wenn die Glasscheibe nun im Behandlungsraum ruht, so betätigen die Zeitschaltgeräte 56 die Umschaltventile 55, so dass diese die Rohre 54 von Unterdruck auf verdichtete Luft umschalten. Zugleich schalten die den untersten Rohren 49 zugeordneten Zeitschaltgeräte 53 die untersten Umschaltventile 50 um von Unterdruck auf verdichtete Luft von Belüftung des stagnierenden körnigen Materials im untersten Abschnitt der Leitungen 28 und 29. Die Schaltfrequenz wird

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dann fortgesetzt mit dem raschen Umschalten der übrigen Ventile 50 zum Anschluss derselben an die Drucklufthauptleitung 38.

Es erfolgt ein sofortiges Inbewegungsetzen des körnigen Materials in den Zufuhrleitungen 28 und 29. Weil nun der Fluss von belüftetem körnigem Material aus den Vorratsbehältern 34 und 35 nicht mehr gesperrt ist, durch Gasauslass aus den Rohren 54, ist der in den Behältern 34 und 35 bestehend bleibende Druckpegel sofort dahin wirksam, dass Ströme von eng nebeneinanderliegenden, aber doch belüfteten Partikeln beginnen aus den Düsen auszutreten und auf die Flächen der Glasscheibe aufzutreffen.

Der wirksame Drucküberschuss, der bestimmt ist durch die Höhe von fallendem Vorrat von Partikeln in den vertikalen Behältern 34 und 35 und durch den Druck der Luft, der durch die porösen Rohre 49 zugeführt wird, bestimmt den Druck in den vertikalen Leitungen 28 und 29 unmittelbar hinter den Anordnungen der Düsen 30 und 31. Die Ströme von eng aneinanderliegenden belüfteten Partikeln werden so von den Düsen 30 und 31 auf die Glasscheibenflächen geworfen bei einer Geschwindigkeit, bei welcher sichergestellt ist, dass die Integrität bzw. der Zusammenhalt jedes Stromes beibehalten wird auf seiner ganzen Wurfbahn zur Glasscheibe hin.

Überschüssiges körniges Material schwappt über die Seitenränder 63 und 67 des Behälters 62 und fällt über die Sammelschoren 61 und 66 zur anschliessenden Abgabe in die Trichter 59 und 64 und Wiedereinführung in die Oberteile der Behälter 34 und 35 durch die Förderer 57 und 58. Bald nachdem der Fluss begonnen hat sorgt das Zurückführen von körnigem Material in die Vorratsbehälter 34 und 35 für das Aufrechterhalten der Höhe von Vorratsbetten, bis auf etwa distatischen Oberflächenpegel, die bei 46 und 48 angegeben sind.

In der Endphase einer Aushärtungsperiode, während welcher die Glasscheibe bis weit unter ihren Unterkühlpunkt, auch Spannungspunkt genannt, abgekühlt wird und während der sich die Aushärtungsspannungen entwickeln, während dem weiteren Abkühlen der Glasscheibe bis auf Umgebungstemperatur veranlasst die Seitensteuereinrichtung die Zeitschaltgeräte 53 und 56, die Ventile 50 und 55 auf Vakuum umzuschalten, wodurch der Fluss zu den Düsen abgesperrt wird durch Verdichten des körnigen Materials in den Zufuhrleitungen 28 und 29 hinter den Düsen und auch durch Verdichten des Materials im Bereich des Auslasses sämtlicher Luftströmungskanäle.

Die Beweglichkeit der belüfteten Vorratsmassen in den Vorratsbehältern 34 und 35 wird beibehalten. Wenn die Extraktion von Gas durch die Rohre 54 durch Absperren von Flüssen von belüftetem Material aus den Luftströmungska-nalen 32 und 33 bewerkstelligt hat, so kann vorgesehen sein, die Rohre 49 zur Atmosphäre hin zu entlüften, falls das nunmehr stagnierende Material in den Zufuhrleitungen 28 und 29 nicht mehr dazu neigt, aus den unteren Düsen in der Düsenanordnung herauszuperlen.

Es hat sich herausgestellt, dass ein Faktor, der den Grad der in der Glasscheibe bewirkten Härtung beeinflusst, im nachfolgend definierten «Hohlraumanteil» jedes Stromes von Partikeln besteht und der zwischen 0,9 und 0,4 beträgt. Der wirksame Druck an den Eintritten zu den Düsen und somit auch die Geschwindigkeit, bei welcher die Ströme von eng aneinanderliegenden, belüfteten Partikeln aus den Düsen injiziert werden, sind so gewählt, dass die Integrität jedes Stromes auf seiner Flugbahn zur Glasscheibenoberfläche beibehalten wird, mit dem erforderlichen Hohlraumanteil.

Die Hauptsteuerungen sind somit die Höhe der Vorratsbette von belüftetem körnigem Material, der Druck des aus den porösen Rohren 49 in den vertikalen Zufuhrleitungen 28

und 29 abgegebenen Gases, die Zeit, während der die Strahle wirksam sind, und die Geometrie der Düsen sowie der Düsenanordnungen. Die den einzelnen Rohren 49 gelieferten Luftmengen bzw. jene zu den Paaren solcher Rohre können unabhängig variiert werden. Dies ermöglicht das unabhängige Einstellen der Durchflussmenge von körnigem Material durch Teile der Düsenanordnungen, so dass ein gleichmässi-ges Abschrecken der ganzen Glasscheibe sichergestellt werden kann.

In einer Ausführungsform der erfmdungsgemässen Einrichtung betrug die Länge der Düsen 30 und 31 in den Düsenanordnungen 30 mm und der Düsenbohrungsdurchmesser betrug 3 mm. Die Düsen waren in einem «Domino-Fünf»-Muster angeordnet, wobei der Abstand zwischen den Düsen 20 mm x 20 mm betrug. Jede Düsenanordnung nahm eine Fläche von 1010 mm x 620 mm ein und es befanden sich 3200 Düsen in jeder Anordnung. Der Abstand zwischen den einander benachbarten Enden der Düsen der beiden Anordnungen betrug 115 mm. Die Höhe der freien Oberflächen 46 und 48 von körnigem Material in den Vorratsbetten innerhalb den vertikalen Behältern 34 und 35 betrug ungefähr 2 m oberhalb dem oberen Rand der Anordnung der Düsen 30 und 31. Der 115 mm weite Behandlungsraum zwischen den Enden der Düsen ist genügend gross, um das Abschrecken einer flachen Glasscheibe oder einer gewölbten Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges zu ermöglichen.

Es wurden Scheiben aus Natrium-Kalk-Silikat glas mit einer Grösse von 300 mm x 300 mm gehärtet. Jede Scheibe wurde auf eine Bohrabschreck temperatur von beispielsweise 650 °C erhitzt und dann in den Strömen von Partikeln abgeschreckt, die aus den Düsen 30 und 31 in den Behandlungsraum projiziert wurden.

Jeder Partikelstrom wurde bei einer Geschwindigkeit gegen die zugewendete Glasscheibenfläche projiziert, die so gewählt war, dass die Grenzschicht des Stromes nicht diffus wurde und dass die Integrität des Stromes beibehalten war bis zum Auftreffen des Stromes auf die Glasscheibenfläche. Meistens prallten die Ströme auf die Glasscheibenfläche auf bevor ihre Wurfbahn sich in nennenswertem Ausmass nach unten gekrümmt hatte.

Es hat sich von Vorteil erwiesen, dass jeder Strom einen Hohlraumanteil von 0,9 bis 0,4 hatte. Die zur Glasscheiben-fläche winkelrechte Komponente der Aufprallgeschwindigkeit jedes Stromes betrug mindestens 1 m/s.

Der Hohlraumanteil gibt eine Aussage über die Leerräume innerhalb jedes Stromes von Partikeln. Beispielsweise kann er wie folgt ausgedrückt werden:

Hohlraumanteil = ^

Vn worin

Vn = Volumen einer kurzen Länge des Stromes und

Vp = Volumen von körnigem Material in dieser kurzen Länge des Stromes bedeutet.

Der Wert des Hohlraumanteiles nimmt ab mit der Zunahme des Verdichtungsfaktors (degree of packing) des körnigen Materials und für pulvriges Material fällt dieser Hohlraumanteil auf einen Wert im Bereich von 0,4 bis 0,5 ab für statische Anhäufungen von Pulver oder von sehr eng verdichteten Massen von Pulvern, die sich in Bewegung befinden. Am anderen Ende des Bereiches, wo der Hohlraumanteil auf etwa 0,9 gelegen ist, oder beim Grenzwert von 1,0, der für reines Gas steht, ist nur ein unbedeutender Anteil von Pulver im Gasfluss enthalten. Die Ströme von körnigem Material wurden während einer vorbestimmten Zeitperiode auf die Glasscheibenflächen gerichtet, wobei diese Zeitdauer

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genügend lang war, um im Glas die erforderlichen Härtespannungen zu indizieren, worauf die Zeitschalter 53 die Ventile 50 so umschalten, dass die porösen Rohre 49 an die Saugleitung 52 angeschlossen werden. Die Gasextraktion an den Stellen der Rohre 49 sperrt den Fluss von körnigem Material aus den Düsen ab und das Heraustreten von Partikeln aus den Düsen und Auftreffen auf die Glasscheibenoberflächen wird rasch beendigt.

Zur gleichen Zeit betätigt der Zeitschalter 56 das Schieberventil 55, um die porösen Rohre 54 an die Saugleitung 52 anzuschliessen. Das körnige Material in den Auslassregionen der Luftschieber 32 und 33 vermindert sehr rasch bis auf Null den Fluss von körnigem Material zu den Zufuhrleitungen 28 und 29.

Das belüftete körnige Material in den Luftströmungskanälen 32 und 33 und in den Vorratsbehältern 34 und 35 wird in einem mobilen Zustand der Bereitschaft gehalten für das Härten der nächstfolgenden Glasscheibe.

Am Ende eines Härtevorganges kann die Druckluftzufuhr zu den Luftströmungskanälen 32 und 33 und zu den porösen Rohren 40 und 44 auch abgeschaltet werden, mit der Folge, dass dann das körnige Material in den Behältern 34 und 35 und in den Luftströmungskanälen 32 und 33 zur Ruhe kommt, folglich wieder belüftet werden muss zu Beginn des nächsten Härtevorganges.

Nachfolgend werden einige Beispiele eines Verfahrens zum thermischen Aushärten von Glasscheiben unter Benützung einer Düsenanordnung wie eben beschrieben angeführt.

Beispiel 1

Das benützte körnige Material bestand aus y-Tonerde, welches die folgenden Eigenschaften hat:

Partikeldichte = 1,83 g/cm3

Partikelgrössenbereich = 20 um bis 140 Jim mittlere Partikelgrösse = 60 um

Es wurde eine Anzahl von Glasscheiben verschiedener Dicke auf 650 °C erhitzt und dann einem Abschrecken mit den Strömen von y-Tonerde unter den folgenden Bedingungen unterworfen:

Druck der den Zufuhrrohren 49

zugeleiteten Luft =0,172MPa Geschwindigkeit des Stromes beim Austritt aus den Düsen = 1,88 m/s

5 Durchflussmenge aus jeder Düse = 10,1 g/s

15

Hohiraumanteil in jedem Strom

= 0,602

Der Aushärtungsgrad der Glasscheiben mit einer Dicke von 1,1 mm bis 12 mm ist in der Tabelle 1 wiedergegeben.

Tabelle I

Glasscheiben

Zentrale

Druckspannung an dicke

Zugspannung den Oberflächen

(mm)

(MPa)

(MPa)

1,1

50

74

2

63

108

2,3

68

120

3

80

148

6

114

240

8

120

266

10

124

280

12

128

286

Die zentrale Zugspannung wurde unter Anwendung einer Streulichttechnik gemessen, bei welcher ein Helium/ 2s Neon-Laserstrahl auf eine Kante der Glasscheibe gerichtet wurde und dann die Verzögerungsdifferenzen ausgemessen wurden in den ersten 20 mm bis 30 mm der Glasscheibenoberfläche, was ein Mass gibt für den Durchschnittswert der zentralen Zugspannung in diesem Bereich der Glasscheibe. 30 Die Oberflächendruckspannung wurde gemessen unter Benützung eines Differentialoberflächenrefraktometers.

Eine Veränderung des Druckes der den Zufuhrrohren 49 zugeleiteten Luft hat einen Einfluss auf die Austrittsge-35 schwindigkeit der Ströme von y-Tonerde, die von den Düsen abgegeben werden, und auf den Hohlraumanteil jedes Stromes, so wie in Tabelle II dargestellt; dies ergibt die Resultate für das Härten von 2,3 mm und 3 mm dicken Glasscheiben wieder, die vorher auf eine Vorabschrecktemperatur von 40 650 °C erhitzt worden waren.

Tabelle II Luftzufuhrdruck

Strahlgeschwindigkeit am Dü-

Hohlraum-anteil

Durchflussmenge

Zentrale Zugspannung

(MPa)

senauslass (m/s)

(g/s)

MPa)

2,3 mm

3

mm

0,035

1,12

0,714

4,34

52

56

0,103

1,35

0,533

8,74

66

75

0,172

1,88

0,602

10,1

68

80

0,276

2,3

0,626

11,73

72

84

Diese Ergebnisse zeigen, wie eine Zunahme des Druckes der zugeführten Luft von 0,035 MPa auf 0,276 MPa zu einer Geschwindigkeitszunahme der Partikelströme an den Düsenauslässen von 1,12 m/s bis auf 2,3 m/s führt. Der Hohiraumanteil lag im Bereich zwischen 0,544 und 0,714. Die Massen-durchflussmenge von y-Tonerde in jedem Strom nimmt von 4,34 g/s auf 11,73 g/s zu. Die Ströme behielten ihre Integrität bei und trafen auf die Glasoberfläche auf, bevor ihre Trajek-torien eine nennenswerte Krümmung erfahren hatten, so dass die zur Glasoberfläche winkelrechte Komponente der Auftreffgeschwindigkeit nicht in nennenswertem Ausmass geringer war als die gemessene Geschwindigkeit an den Düsenauslässen. Diese Normalkomponente beträgt mindestens lm/s und um eine Beschädigung des Glases zu vermeiden, ist es besser, wenn die Normalkomponente der Geschwindigkeit beim Aufprall auf die Glasscheibe nicht grösser ist als 5 m/s.

Bei einer höheren Glastemperatur, beispielsweise bei 670 °C, wird ein höherer Aushärtungsgrad erreicht. Beispielsweise wurde eine zentrale Zugspannung von 87 MPa induziert in einer 3 mm dicken Glasscheibe, wenn die Luft 60 bei einem Druck von 0,276 MPa den Rohren 45 zugeleitet wurde. Unter den gleichen Bedingungen wurde eine zentrale Zugspannung von 75 MPa in einer 2,3 mm dicken Glasscheibe induziert.

Es ist dafür Sorge zu tragen, dass die Glasscheibenober-65 flächen nicht durch zu hohe Auftreffgeschwindigkeiten des körnigen Materials beschädigt werden, solange sie noch heiss und verletzbar sind. Die obere noch geeignete Geschwindigkeitslimite liegt bei 5 m/s.

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7

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Ein Abstand zwischen den Düsenenden bis herab auf etwa 50 mm bis 60 mm kann zur Anwendung gelangen. Wenn der Abstand vergrössert wird, so wird der Aushärtegrad des Glases verringert bei sonst unveränderten Verfahrensgrös-sen.

Dies zeigte sich durch Variieren des Abstandes der Düsen 60 bis auf 200 mm beim Abschrecken von 2,3 mm dicken Glasscheiben, die auf 650 C erhitzt waren, bei einem Luftzufuhrdruck zu den Rohren 45 gleich 0,172 MPa. Die Ergebnisse sind in der Tabelle III zusammengefasst.

Tabelle III Düsenabstand

Zentrale Zug-

mm

Spannung

MPa)

60

90

80

81

120

68

150

67

200

60

Partikelgrössenbereich = 20 |im bis 160 |im mittlere Partikelgrösse = 86 (im

Eine Anzahl von Glasscheiben verschiedener Dicke wur-• den auf 650 C erhitzt und dann abgeschreckt mit Strömen von Aluminium-Trihydrat unter den folgenden Bedingungen:

Druck der dem Rohr 49 io zugeführten Luft =0,172 MPa

Geschwindigkeit des Strahles am Austritt aus den Düsen = 1,77 m s

Durchflussrate für jede Düse = 10,38 g/s

Hohlraumanteil in jedem Strom = 0,68

15

Der Grad der Aushärtung der Glasscheiben mit einer Dicke zwischen 1,1 mm und 12 mm ist in der Tabelle IV wiedergegeben.

20 Tabelle IV

Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass eine Änderung des Düsenabstandes zwischen etwa 120 mm und 60 mm eine andere Möglichkeit geben für das Verändern der Auftreffgeschwindigkeit der Ströme auf die Glasscheibe und somit zum Verändern der in der Glasscheibe induzierten Spannungen.

Ein Düsenabstand von 200 mm genügt für die Behandlung von 80% bis 90% der in der Praxis anfallenden gewölbten Glasscheiben, die als Kraftfahrzeugwindschutzscheiben gebraucht werden, und für 95% der üblichen Glasscheiben, die als hintere Scheiben und Seitenscheiben bei Fahrzeugen zur Anwendung gelangen.

Beispiel 2

Ähnliche Versuche wie jene nach Beispiel 1 wurden ausgeführt mit Glasscheiben aus Tonerde-Trihydrat (AliOi ■ 3H20) welche die folgenden Eigenschaften besitzt:

Glasscheiben

Zentrale

Druckspannung an dicke

Zugspannung den Oberflächen

(mm)

(MPa)

(MPa)

1,1

53

79

25 2

68

110

2,3

72

122

3

82

150

6

126

259

8

138

288

30 10

140

300

12

142

309

35

Partikeldichte

= 2,45 g/cm3

40

Diese Ergebnisse zeigen erneut wie eine Veränderung des Druckes der den Rohren 49 zugeführten Luft die Austrittsgeschwindigkeit der Ströme aus den Düsen, den Hohlraumanteil der Ströme und den Aushärtegrad der Glasscheiben beeinflusst. Die Ergebnisse mit 2 mm, 2,3 mm und 3 mm dicken Glasscheiben, die auf 650 C erhitzt waren, sind ähnlich jenen bei Verwendung von y-Tonerde, wie in Tabelle V wiedergegeben wird.

Tabelle V

Luftzufuhr- Geschwindig- Hohlraum- Massendurch- Zentrale Zugspannung druck keit am Dü-senauslass anteil fluss

(MPa)

(MPa)

(m/s)

(g/s)

2,0 mm

3,3 mm

3 n

0,035

1,13

0,736

5,65

46

54

58

0,103

1,51

0,66

9,35

60

68

78

0,172

1,78

0,683

10,38

68

72

82

0,276

2,51

0,729

12,44

72

76

85

Diese Ergebnisse zeigen, dass, wenn Tonerde-Trihydrat verwendet wird, eine Zunalune des Luftzufuhrdruckes zu den Rohren 49 von 0,035 MPa auf 0,276 MPa in einer Zunahme der Austrittsgeschwindigkeit an diesen Einlass von 1,13 m/s auf 2,51 m/s resultiert. Der Hohlraumanteil beträgt zwischen 0,66 und 0,736. Der Massendurchfluss von Tonerde-Trihydrat in jedem Strom nimmt von 5,65 g/s auf 12,44 g/s zu und die Ströme hatten die gleiche Form wie jene von Beispiel 1.

Bei einer höheren Glastemperatur von beispielsweise 570 C wurde eine höhere zentrale Zugspannung von il MPa erreicht in einer 3 mm dicken Glasscheibe, wenn der Luftzufuhrdruck 0,276 MPa betrug.

Beispiel 3

Mit der gleichen Düsenanordnung und den gleichen Dimensionen wurde ein Gemisch aus 95 V.% Tonerde-Trihydrat nach Beispiel 2 und 5 V.% Natriumbicarbonat benützt für das Aushärten von Glasscheiben mit einer Dicke von 2,3 mm und mit Seitenlängen von 300 mm x 300 mm. Das 55 Natriumbicarbonat hatte eine mittlere Partikelgrösse von 70 jjm und eine Materialdichte von 2,6 g/cm3. Es wurden höhere Spannungen erreicht als beim Abschrecken mit Tonerde-Trihydrat allein. Die erzielten Resultate sind in der Tabelle VI zusammengestellt.

60

Tabelle VI _ , _

Zentrale Zugspannung

Luftzufuhr- Glastemp. Glastemp. Glastemp.

druck 630 C 650 C 670 C

(MPa)

65 0,035 49

0,103 70

0,172 74

0,276 76

59 78 84 86

63 81 87 89

662 806

8

Noch höhere Spannungen wurden erzeugt in 3 mm dik-ken Glasscheiben unter den gleichen Bedingungen, so wie dies aus Tabelle VII hervorgeht.

Tabelle VII

Zentrale Zugspannung

Luftzufuhr- Glastemp. Glastemp.

druck 630 650 C (MPa)

0,035 53 63

0,103 75 84

0,172 77 86

0,276 79 88

Beispiel 4

Eine ähnliche Düsenanordnung wie in den Beispielen 1 bis 3 wurde benützt, aber der Düsenbohrungsdurchmesser betrug 2 mm.

5

Es wurde auch das gleiche Tonerde-Trihydrat verwendet wie in Beispiel 2.

Die 2,3 mm dicken Glasscheiben wurden auf 650 C er-io hitzt und dann abgeschreckt mit Strömen des Aluminium-Trihydrates. Die Verfahrensbedingungen und die Ergebnisse sind in der Tabelle VIII zusammengestellt.

Glastemp. 670 °C

66 87 89 92

15

Tabelle VIII Luftzufuhrdruck (MPa)

0,103 0,137 0,276

Geschwindigkeit am Dü-senauslass (m/s)

1,48 1,78 2,17

Hohlraumanteil

0,52

0,483

0,53

Massen-durchfluss

(g/s)

5,37

7,1

7,86

Zentrale Druckspan-Zugspannung nung an den (MPa) Oberflächen

71 73 78

120 123 132

25

Beispiel 5.

In der gleichen Anordnung wie in den Beispielen 1 bis 3 wurde als körniges Material für das thermische Härten einer 2,3 mm dicken Glasscheibe ein «Fillite»-Pulver verwendet, welches aus hohlen Glaskugeln besteht, die entstehen aus pulverisierter Brennstoffasche, die in Kraftwerkdampferzeugern entsteht, wobei dieses Pulver die folgenden Eigenschaften hat.

Materialdichte = 2,6 g/cm3

Partikeldichte = 0,38 g/cm3

Partikelgrössenbereich =15 |xm bis 200 um mittlere Partikelgrösse = 80 (im

Der Druck der den Zufuhrrohren 45 zugeleiteten Luft wurde eingestellt zur Erzeugung von Strömen des «Fillite» mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 1,4 m/s aus den Düsen und mit einem Hohlraumanteil von 0,76.

Die 2,3 mm dicke Glasscheibe wurde erhitzt auf 650 C vor dem Abschrecken und die erzielte zentrale Zugspannung 30 im gehärteten Glas betrug 58 MPa.

Beispiel 6

Mit der gleichen Düsenanordnung wie in den Beispielen 1 bis 3 wurde als körniges Material ein Zirkonsand, Ma-35 schengrösse 150, verwendet, der die folgenden Eigenschaften hat:

Materialdichte = 5,6 g/cm3

Partikelgrössenbereich = 30 |rm bis 160 (im mittlere Partikelgrösse = 110 (im

Die Resultate die erzielt wurden beim Härten von 2,3 mm dicken Glasscheiben sind in der Tabelle IX zusammengestellt.

45

40

Tabelle IX

Luftzufuhr- Geschwindig- Hohlraum- Massen- Zentrale druck keit am anteil durchfluss Zugspannung

(MPa) Düsenauslass (g/s) (MPa)

(m/s)

0,103 1,5 0,86 8,25 50

0,172 1,7 0,865 9,02 65

0,276 2,2 0,80 16,88 82

Beispiel 7

Durch Variieren der Düsenkonstruktion ohne Änderung des Druckes, der den Rohren 49 zugeführten Luft wurde es möglich, höhere Austrittsgeschwindigkeiten zu erreichen.

Dies wurde bewiesen durch Verwenden des gleichen Ton-erde-Trihydrates wie in Beispiel 2, das aus zwei vertikalen Notdüsenanordnungen projiziert wurde.

In jeder Düsenanordnung waren die Düsen in einem «Domino-Fünf»-Muster angeordnet, mit einem Abstand von Düse zu Düse gleich 20 mm. Die Länge jeder Düse betrug 55 mm und der Düsenbohrungsdurchmesser betrug

3 mm. Jede Düsenanordnung nahm einen Raum von 1010 mm x 620 mm ein und der Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Düsenenden der beiden Düsenanord-60 nungen betrug 85 mm.

Es wurden 2,3 mm dicke Glasscheiben auf 630 C, 650 C und 670 C erhitzt und dann abgeschreckt durch Ströme von Tonerde-Trihydrat, die aus den Düsen projiziert 65 wurden bei Luftzufuhrdrücken von 0,103 MPa, 0,172 MPa und 0,276 MPa, also den gleichen wie diejenigen, die in dem Test nach Beispiel 2 angewendet wurden.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle X zusammengestellt.

9

662 806

Tabelle X Luftzufuhrdruck

(MPa)

Geschwindigkeit am Düsenauslass (m/s)

Hohlraumanteil

Massen-durchfluss

(g/s)

Zentrale Zugspannung (MPa)

Glastemp. Glastemp. Glastemp. 630 C 650 C 670 C

0,103

1,6

0,729

7,46

61

66

67

0,172

2,32

0,741

10,38

70

73

77

0,276

4

0,823

12,21

72

77

81

In diesen Beispielen werden noch nicht verdichtete belüftete Partikelmassen mit einem Hohlraumanteil im Bereich von 0,87 bis 0,53 verwendet.

Ein Hohlraumanteil im Bereich von 0,76 bis 0,4 gibt er-wiesenermassen gute Ergebnisse.

Differentialaushärteeffekte, z.B. zur Erzeugung von Durchsichtszonen in einer Glasscheibe, die zur Einverleibung in einer Windscheibe bestimmt ist, können erreicht werden durch eine solche Anordnung der Düsen, dass Bereiche, in denen in der Glasscheibe erhöhte Spannungen induziert werden sollen mit anderen Bereichen abwechseln, in denen niedrigere Spannungen induziert werden, in denen dann im Falle eines Bruches der Scheibe doch noch eine gute Durchsicht möglich ist.

Die aufgehängte heisse Glasscheibe kann horizontal durch den Behandlungsraum hindurch transportiert werden. Nach einer anderen Vorgehensweise können die zu härtenden Glasscheiben unter einem Winkel zur Vertikalen angeordnet sein.

Einzelne Düsen können einwärts gerichtet sein, so dass sie Partikelströme auf die Glasrandzonen richten, um einen verallgemeinerten Strom zum Zentrum der Glasscheibe hin zu bewirken.

Eine andere Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung der Erfindung ist in Fig. 4 veranschaulicht.

Zwei Behälter 69 und 70, die fluidisierte Materialkörner enthalten, haben Seitenwände 71 und 70, die perforiert sind. Die Düsen 30 und 41 ragen aus diesen Wänden heraus. Der Abstand zwischen den Düsenenden beträgt 110 mm und die zu härtende Glasscheibe 1 wird in den zwischen diesen Düsenenden vorhandenen Behandlungsraum herabgesetzt.

Belüftete Partikel werden jeder der Düsen 30 und 31 zugeführt aus dem fluidisierten körnigen Material in den Behältern 69 und 70.

Eine poröse Membrane 73 am Boden des Behälters 69 bildet die Abdeckung einer Sammelkammer 74, welcher fluidisierte Luft durch eine Speiseleitung 75 hindurch zugeführt wird. Der Behälter 69 ist oben durch ein Dach 76 verschlossen, das eine Einlassöffnung 77 hat, welche an eine Füll-Lei-tung 78 angeschlossen ist. In dieser ist ein Ventil 79 eingesetzt. Das körnige Material wird in den Behälter 69 eingefüllt durch die Leitung 78, wenn das Ventil 79 offen ist. Eine Luftleitung 80 steht mit einer Öffnung in dem Dach 76 in Verbindung. In dieser Leitung 80 ist ein Ventil 81 eingesetzt, mittels welchem der Oberraum des Behälters 69 entweder mit einer Druckleitung 82 oder mit einer Auslassleitung 83 in Verbindung gesetzt werden kann.

Eine zusätzliche Leitung 84 ist an eine Öffnung angeschlossen, die sich in der Abdachung 76 nahe bei der Seitenwand 71 des Behälters 69 befindet. Diese Leitung 84 bildet einen Auslass über einem Teil des fluidisierten Bettes innerhalb des Behälters 69, welcher vom Hauptteil des Bettes durch eine Schikane 85 abgetrennt ist, die sich von der Abdeckung 76 ausgehend nach unten erstreckt. Der untere Rand der Schikane 85 befindet sich im Abstand über dem porösen Boden 73 des Behälters, so dass sich ein Strömungsweg 86 für den Fluss von fluidisiertem körnigem Material ergibt aus dem Hauptteil des Behälters zum Raum zwischen der Schikane und der Seitenwand 71, zur Einspeisung von belüfteten Partikeln zu den Düsen 30. Überschussfluidisier-15 luft wird durch die Leitung 84 abgeführt.

Die gleichen Bezugszeichen sind auch für die gleichen Teile am Behälter 70 vorgesehen.

Am Boden des Behälters 70 befindet sich eine poröse Membrane 87, durch welche hindurch Fluidisierluft aus ei-20 ner Plenumkammer 88 zugeführt wird, welche ihre eigene Versorgungsleitung 89 hat. Ein Fluss von belüfteten Partikeln wird aus dem Behälter 70 nahe dem unteren Rand der Schikane 85 gemäss dem Teil 86 den Düsen 31 zugeführt. Wenn eine geeignete Menge des gewählten körnigen Mate-25 rials in die beiden Behälter 69 und 70 eingefüllt worden ist, so werden die Ventile 79 geschlossen und die Ventile 81 verbinden dann die Druckleitungen 82 mit den Leitungen 80, so dass ein Druck über den fluidisierten Betten in den Behältern 69 und 70 aufrechterhalten wird. Der Druck der Zufuhr von 30 Fluidisierluft zu den Leitungen 75 und 89 und dann zu den Plenumkammern 74 und 88 ist so gewählt, dass das körnige Material in den Behältern 69 und 70 sich in einem geeigneten fluidisierten Zustand befinden, trotz des Druckes, der durch die Pfeile 90 angegeben ist und in den Kopfräumen über den beiden fluidisierten Betten aufrechterhalten wird.

Durch Regulieren des Druckes dieser Fluidisierluftzufuhr im Verhältnis zu den Drücken 90, die oberhalb der freien Oberflächen der fluidisierten Zufuhrbetten aufrechterhalten wird, ist der Druck in den belüfteten Partikeln, die zu den Anordnungen der Düsen 30 und 31 fliessen, so gesteuert,

dass Ströme von eng verdichteten belüfteten Partikeln gegen die Glasscheibenoberfläche gerichtet werden mit einer Geschwindigkeit, die dafür Gewähr gibt, dass die Integrität der Ströme aufrecht erhalten wird über die ganze Flugbahn zu der Glasscheibenoberfläche. Das Schalten der Luftzufuhren wird in ähnlicher Weise gesteuert wie im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3.

Das durch die Düsen 30 und 31 beförderte körnige Material wird gesammelt und zu einem separaten Vorratsbehälter befördert und im geeigneten Zeitpunkt wieder den Zufuhrleitungen 78 und somit den Behältern 69 und 70 zugeführt. Durch Anwendung der Schikanen 85 wird es möglich, das Niveau der fluidisierten Betten in den Behältern 69 und 70 abfallen zu lassen, ohne nachteiligen Einfluss auf den er-55 reichten Aushärtegrad, dies weil ein konstanter Druck in den Kopfräumen über den fluidisierten Betten in den Behältern 69 und 70 aufrechterhalten wird. Ein Belüften durch die Leitungen 84 ist dabei behilflich zum Regulieren des Druckes in den belüfteten Partikeln, die den Düsen zugeführt werden. 60 Die Fig. 5 der Zeichnung veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich eignet für das thermische Härten einer in Horizontallage abgestützten Glasscheibe 91. Es sind horizontal angeordnete Zufuhrleitungen 92 und 93 vorgesehen, welche fluidisiertes körniges Material enthalten und 65 obere bzw. untere Düsenfelder 30 bzw. 31 besitzen.

Die Düsen 30 ragen hier aufwärts aus der Zufuhrleitung 92, wogegen die Düsen 31 abwärts aus der Leitung 92 herausragen. Es ergibt sich ein horizontaler Behandlungsraum

35

40

45

50

662 806

10

für die Glasscheibe 1 zwischen den Enden der beiden Düsensätze.

Ein vertikaler Vorratsbehälter 94 ist an die obere Zufuhrleitung 92 angeschlossen durch ihre obere Leitungen 97 und 98 sind an die Basis des Vorratsbehälters 95 angeschlossen, wobei das Rohr 98 mit den Rohren 96 parallel geschlossen ist.

Vorgängig der Behandlung einer Glasscheibe werden die Rohre 96 in den Leitungen 92 und 93 an Unterdruck angeschlossen. Unterdruck wird auch an das Rohr 98 an der Basis des Behälters 95 angeschlossen.

Auf diese Weise wird das körnige Material in den Zufuhrleitungen 92 und 93 im verdichteten nicht belüfteten Zustand gehalten. Luft wird kontinuierlich dem Rohr 97 an der Basis des Vorratsbehälters 95 zugeführt, so dass das körnige Material im Behälter 95 belüftet gehalten wird, also im Bereitschaftszustand.

Eine Glasscheibe 91, die vorhin auf eine Vorabschreck-temperatur erhitzt worden ist, hängt an einem Rahmen 99 und wird in den horizontalen Behandlungsraum hineinbewegt. Es wird dann Luft in die Rohre 96 in der oberen Zufuhrleitung 92 und in die Rohre 96 und das Rohr 98 in der unteren Zufuhrleitung 93 hineingeschickt.

Die Belüftung des körnigen Materials in den Zufuhrleitungen 92 und 93 ist so gewählt, dass der Härteeffekt des körnigen Materials, das abwärts durch die Düsen 30 auf die Oberseite der Glasscheibe gerichtet wird, ungefähr gleich gross ist wie der Abhärteeffekt des körnigen Materials, das aufwärts durch die Düsen 31 gegen die untere Seite der Glasscheibe gerichtet wird.

Fig. 6 veranschaulicht ähnlich wie Fig. 1 eine andere Art der Ausführung der Erfindung. Hier werden die Zufuhrleitungen 28 und 29 in ein abschreckendes gasfluidisiertes Bett des körnigen Materials eingetaucht, in welches die heisse Glasscheibe 1 abgesenkt wird. Die Ströme werden von den Düsen in das fluidisierte Bett gerichtet bei einer Geschwindigkeit, die sicherstellt, dass die Integrität jedes Stromes aufrecht erhalten bleibt auf seiner ganzen Flugbahn bis zum Glas. Die Düsenanordnungen 30 und 31 sowie auch die Zufuhr von fluidisiertem körnigem Material sind die gleichen wie im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3.

Auf dem Boden 15 ist innerhalb des Gestelles 14 ein nach dem Scherenprinzip arbeitender Hebetisch 100 angeordnet, der von einem Balg 101 umgeben ist. Der Tisch ist durch die strichpunktierten Linien in seiner unteren Lage angedeutet. Auf dem Tisch 100 befindet sich ein Behälter 102 für ein abschreckendes gasfluidisiertes Bett des gleichen körnigen Materials das den Düsen 30 und 31 zugeführt wird. Der Behälter hat einen rechteckförmigen, horizontalen Querschnitt und eine offene Oberseite. Der Boden des Behälters ist durch eine poröse Membran gebildet, deren Lage bei 103 angegeben ist. Diese poröse Membran 103 bildet auch die Abdek-kung einer Plenumkammer, die zusammenfassend mit 104 bezeichnet ist.

Diese Plenumkammer 104 ist in drei Teile unterteilt durch Trennwände, so dass sich ein zentraler Teil ergibt, der seine eigene Luftzufuhr hat und unterhalb des Behandlungsraumes gelegen ist, und dass sich des weiteren die beiden äusseren Teile ergeben, die eine gemeinsame Luftzufuhr haben. Luft wird dem zentralen Teil bei einem höheren Druck zugeführt als den beiden äusseren Teilen der Plenumkammer.

Die Porosität der Membrane 103 ist so gewählt, dass ein hoher Druckabfall besteht. Der Druck, der dem zentralen Teil der Plenumkammer zugeführten Luft ist so gewählt,

dass der zentrale Teil des fluidisierten Bettes in dem Behälter 102 sich in einem ziemlich ruhigen, gleichmässig expandierten Zustand von Partikelfluidisierung befindet. Die Menge von körnigem Material, die ursprünglich im Behälter 102

enthalten ist, ist so gewählt, dass Fluidisierluft in die Plenumkammer 104 einfliesst, die ziemlich ruhige Oberfläche des Fluidisierbettes sich etwa halb oben im Behälter befindet.

5 Nicht gezeigte Kühlrohre können im Behälter nahe dessen Seitenwänden angeordnet sein um das fluidisierte Bett auf einer geeigneten Abschrecktemperatur von etwa 60 C bis 80 °C zu halten.

Mittels des Hebetisches 100 wird der Behälter 102 in sei-lo ne mit vollen Linien gezeigte obere Lage gehoben. Die beiden vertikalen Zufuhrleitungen 28 und 29 sind dann im fluidisierten Bett eingetaucht und die Bewegung des fluidisierte] Materials durch die Leitungen ist eine solche, dass das fluidi sierte Bett dann den Behälter füllt und das Material über dei i5 Oberrand des Behälters schwappen kann.

Die Sammeischore 61 ist von der einen Seite des Behälters in Abstand gehalten zum Aufnehmen von körnigem Material das über den Oberrand des Behälters in zwei weitere Sammelschoren 105 fällt. Es sind vier Schoren 105 am Be 20 hälter befestigt; sie umfassen den gesamten oberen Rand des Behälters. Die anderen beiden Sammelschoren 105 entleeren sich in die Sammeischore 66. Sämtliche Schoren führen abwärts zu einer Verengung, an der ein Maul 107 angehängt ist. Beim Heben oder Senken des Behälters 102 werden die 25 Mäuler 107 aufwärts geschwenkt und wenn der Behälter siel in der oberen Lage befindet werden diese Mäuler abwärts ge schwenkt, um sich dann auf die Sammelschoren 61 und 66 zu entleeren.

Der Arbeitsvorgang ist ähnlich jenem des Ausführungs-30 beispieles nach den Fig. 1 bis 3. Nach dem Schliessen der Obertore 11 wird die aufgehängte Glasscheibe im Ofen erhitzt und danach wird der Hebetisch samt dem Behälter gehoben. Die Mäuler 107 werden nach oben geschwenkt, damit sie den Sammelschoren 61 und 66 nicht im Wege stehen. 35 Schon zu Beginn des Hebens dieses Tisches werden die Förderer 57 und 58 in Betrieb gesetzt und wenn der Behälter seine obere Endlage erreicht hat werden die Luftzufuhren zu der Plenumkammer 104 eingeschaltet.

Die der Plenumkammer 104 zugeführte Luft fluidisiert 40 das körnige Material im Behälter 102, wobei dasjenige Mate rial, das sich im Behandlungsraum zwischen den beiden Düsensätzen befindet, sich in einem ruhigen gleichmässig expandierten Zustand der Fluidisierung befindet.

Die Ofentore 11 werden dann geöffnet und es wird die 45 heisse Glasscheibe rascher bei konstanter Geschwindigkeit ii den Behandlungsraum abgesenkt. Sobald der untere Rand der Glasscheibe durch die Oberfläche des fluidisierten Bettes hindurchgetreten ist, wird die Luftzufuhr zu den porösen Rohren 49 eingeschaltet und auch jene zu den Luftströ-50 mungskanälen 32 und 33. Es fliesst dann belüftetes körniges Material von den Vorratsbehältern 34 und 35 zu den Düsen bei einem solchen Druck, dass die koherenten Ströme von körnigem Material auf die beiden Flächen der Glasscheibe gerichtet werden durch das ruhende fluidisierte Material im 55 Behandlungsraum hindurch.

Kerniges Material schwappt über den oberen Rand des Behälters und wird zu den Vorratsbehältern 34 und 35 zurückgeführt, um die statischen Oberflächenpegel der Vor-ratsfluidisierbette aufrechtzuerhalten. Das ruhende fluidisier 60 te Bett im Behälter 102 selbst erteilt der Glasscheibe ein Hintergrundniveau und die Wärmeübertragung von den Glasscheibenoberflächen wird intensiviert durch den Effekt der untergetauchten Ströme aus den Düsen auf die Glasflächen, wodurch eine lokalisierte Bewegung des körnigen Materials 65 an den Glasoberflächen herbeigeführt wird und so eine gleichmässigere Verteilung der Unterspannungsetzung der Glasscheibe erzielt wird als durch die Ströme von körnigem Material allein.

11

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Die Fig. 7 veranschaulicht eine Ausführungsform der Einrichtung, mit der Glasscheiben sowohl gewölbt wie auch gehärtet werden können. Es werden in dieser Figur die gleichen Bezugszeichen benützt wie in den Fig. 1 und 3 um ähnliche Bestandteile zu bezeichnen.

Der Ofen ist zu unterst in der Einrichtung angeordnet und es sind Biegewerkzeuge 108 und 109 über dem Ofenmund 10 angeordnet. Die Zufuhrleitungen 28 und 29 mit den Düsensätzen 30 und 31 sind untere Abschnitte von vertikalen Leitungen, deren obere Abschnitte die Vorratsbehälter 34 und 35 bilden. Die Luftströmungskanäle 32 und 33 des Ausführungsbeispieles nach den Fig. 1 bis 3 sind hier weggelassen, weil sie überflüssig sind.

Die Belüftung des körnigen Materials in jedem der oberen Abschnitte der Vorratsbehälter 34 und 35 wird durchgeführt durch zwei Paare von porösen Rohren 40. Ein Paar solcher Rohre befindet sich etwa auf halber Höhe jedes oberen Abschnittes. Das untere Paar solcher Rohre 40 befindet sich in der Nähe des Bodens jedes oberen Abschnittes. Jedes Paar von Rohren 40 ist über einen Druckregulator 41 mit der Drucklufthauptleitung 38 verbunden. Die kontinuierliche Zufuhr von Druckluft zu den Rohren 40 hält die zugeführte Masse von körnigem Material in den oberen Abschnitten in einem belüfteten Zustand.

Im Oberteil jedes unteren Abschnittes der Zufuhrleitungen 28 und 29, unmittelbar über den Düsensätzen 30 und 31, befindet sich eine Bank von drei porösen Rohren 54, die in Parallelschaltung an ein Umschaltventil 55 angeschlossen sind, das durch ein Zeitschaltgerät 56 gesteuert ist. Ein Einlass zu dem Ventil 55 ist direkt an die Saugleitung 52 angeschlossen. Der andere Einlass ist über einen Druckregulator 114 an die Drucklufthauptleitung 38 angeschlossen. In jedem der unteren Abschnitte der Zufuhrleitungen 28 und 29 befinden sich zehn vertikale in Abstand voneinander gelegene poröse Rohre 49, die paarweise an Umschaltventile 50 angeschlossen sind, welche durch Zeitschaltgeräte 53 gesteuert sind und sie haben Einlässe, die direkt an die Saugleitung 52 angeschlossen sind sowie Einlässe, die über Druckregulatoren 51 an die Drucklufthauptleitung 38 angeschlossen sind.

Die Arbeitsweise ist ähnlich jener der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3. Das Anschalten des Vakuums an die Bänke von drei porösen Rohren 54 in der Auslassregion von den oberen Zufuhrabschnitten 34 und 35 der vertikalen Leitungen dient zur Herbeiführung einer positiven Verdichtung des körnigen Materials in diesen Regionen, über welchen die beliebigen Zufuhrmassen abgestützt sind, bis der Fluss eintreten soll.

Die heisse Glasscheibe 1 wird vom Boden gehoben bis in eine Position für das Biegen zwischen den Werkzeugen 108 und 109, die sich auf die Scheibe schliessen. Wenn das Biegen erfolgt ist, wird die Glasscheibe im immer noch erhitzten 5 Zustand bis in die Lage im Behandlungsraum zwischen den Sätzen von Düsen 30 und 31 angehoben.

Eine Pulversammeischore 115 bewegt sich unterhalb den Düsensätzen und die Ventile 55 geben dann der Druckluft io den Weg frei zu den Rohren 54. Dadurch werden die Zufuhrmassen von belüftetem körnigem Material in den oberen Abschnitten der Vorratsbehälter 34 und 35 freigegeben und das herabfliessende Material in den vertikalen Leitungen beginnt nun, die Ströme zu speisen, die von den Düsen abgege-15 ben werden als Folge der Folgeschaltung von Druckluft zu den Rohren 49, was beginnt, sobald das Zeitschaltgerät 56 das Ventil 55 betätigt hat.

In sämtlichen Ausführungsbeispielen kann die Querschnittsform der Düsen anstatt eine kreisförmige z.B. eine 20 ovale oder eine andere sein. Anstelle der Düsen könnten an den Stirnflächen der Zufuhrleitungen 28 und 29 ganze Netze von schlitzförmigen oder ähnlichen Öffnungen vorgesehen sein, die befähigt sind zur Erzeugung von Strömen aus eng verdichteten, belüfteten Partikeln für das Richten auf die 25 Oberfläche des Glases.

Mit der Erfindung ist es möglich, thermisch gehärtete Scheiben von Glas zu erhalten mit hohen Werten von zentraler Zugspannung und entsprechend hohen Werten von Druckspannung an den Oberflächen. Die zentrale Zugspan-30 nung ist ein Mass für die hohe Festigkeit des gehärteten Glases.

Es sind z.B. zentrale Zugspannungen im Grössenbereich von 114 MPa bis 128 MPa in 6 bis 12 mm dicken Glasscheiben erzeugt worden durch Anwendung des erfindungsgemäs-35 sen Verfahrens.

Dünnere Glasscheiben, z.B. solche mit einer Dicke zwischen 2 und 3 mm, sind nach dem erfmdungsgemässen Verfahren behandelt worden zur Erzeugung einer zentralen Zugspannung in der Grössenordnung von 60 MPa bis 92 MPa 40 oder auch zur Erzeugung einer zentralen Zugspannung unter 60 MPa, z.B. bis herab auf 46 MPa.

Es können sogar dünnere Glasscheiben nach dem erfmdungsgemässen Verfahren gehärtet werden bis sie eine hohe Festigkeit erhalten haben. Es wurde beispielsweise 1,1 mm 45 dickes Glas gehärtet bis es eine zentrale Zugspannung von 53 MPa besass.

C

3 Blatt Zeichnungen

Claims (27)

1. 662 806

   2

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zum thermischen Härten von Glas, bei welchem heisses Glas mit körnigem, sich zum Glas hin bewegendem Material abgeschreckt wird, gekennzeichnet durch das Erzeugen von Strömen von eng benachbarten, belüfteten Partikeln, welche Ströme von Partikeln einen Hohlraumanteil im Bereich von 0,9 bis 0,4 haben, welcher Hohlraumanteil gleich (Vn-Vp)/Vn ist, wobei Vn das Volumen einer Längeneinheit eines der Ströme und Vp das Volumen des körnigen Materials in der Längeneinheit der Ströme ist und durch das Richten der Ströme auf das Glas mit einer Geschwindigkeit, bei der Gewähr besteht, dass der Zusammenhalt der Ströme längs ihrer Wurfbahn zum Glas aufrechterhalten wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ströme von Partikeln einen Hohiraumanteil im Bereich von 0,76 bis 0,4 haben.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Glasoberfläche winkelrecht stehende Komponente der Geschwindigkeit der Ströme von Partikeln mindestens 1 m/s beträgt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ströme von Partikeln in einer Reihe liegend und den gleichen Abstand voneinander aufweisend erzeugt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas als eine Glasscheibe vorliegt, die vertikal ist und dass die Ströme von Partikeln auf die Oberflächen der Scheibe gerichtet werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas als eine Glasscheibe vorliegt, die horizontal abgestützt ist und dass die Ströme von Partikeln aufwärts und abwärts auf die Oberflächen der Scheibe gerichtet werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von besagten Strömen von Partikeln erzeugt wird und alle diese Ströme in ein abschreckendes, gas-fluidi-siertes Bett des körnigen Materiales hineingerichtet werden auf eine Oberfläche des Glases, die im abschreckenden Bett eingetaucht ist.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Ströme von belüfteten Partikeln erzeugt werden durch Zufuhr von körnigem Material, das einem säulenförmigen Vorratsbehälter mit belüftetem körnigem Material entnommen wird zur Bildung der Ströme.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ströme von Partikeln aus Sätzen von Düsen erzeugt werden, die mit dem Vorratsbehälter in Verbindung stehen.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nach unten fallende Vorratsmasse mitgerissenes Gas enthält und dass benachbart zu den Düsen zusätzliches Gas in den Strom von belüftetem körnigem Material eingeleitet wird und dass die Höhe der Vorratsmasse oberhalb der Düsen und der Druck des eingeleiteten zusätzlichen Gases gesteuert werden zum Regulieren der Geschwindigkeit der auf die Glasoberfläche gerichteten Ströme.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch das Extrahieren von Gas aus einem Bereich der Auslassregion des Vorratsbehälters, um so das körnige Material in diesem Bereich zu verdichten und das Strömen von belüftetem körnigen Material zum Glas zu unterbrechen.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch das Einleiten des Stromes von belüftetem körnigem Material durch Umschalten von der Gasextraktion aus der Auslassregion des Vorratsbehälters auf eine Gaszufuhr zu dieser Auslassregion.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch das Zuführen von Gas in jeden Strom an wenigstens zwei Stellen, die bei den Düsen im Abstand voneinander gelegen sind, das Umschalten von Gaszufuhr zum Gasextrahieren ar diesen Stellen zwecks Absperrens der Partikelströme am Ende eines Härtevorganges und durch das Zuschalten von Gas zu diesen Stellen zum Einleiten des Richtens der Ströme von Partikeln auf die nächste zu härtende Glasscheibe.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch das gewählte zeitliche Abstimmen des Zuschaltens von Gaszufuhr zu jenen Stellen, beginnend von der untersten Stelle.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch das Unterbrechen des Flusses von körnigem Material aus der Vorratsmasse durch Extrahieren von Gas aus der Auslassregion des Vorratsbehälters, unmittelbar über dem Satz von Düsen.
16. 16. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit Düsen zum Richten von Strömen von belüfteten Partikeln gegen die Oberfläche von Glas, dadurch gekennzeichnet, dass die belüfteten Partikel aus wenigstens einem Behälter (28, 29; 69, 70) für belüftetes körniges Material entnehmbar sind, dass die Düsen (30, 31) mit dem Behälter (28, 29; 69, 70) zum Erzeugen der Ströme aus den eng benachbarten, belüfteten Partikeln und Richten der genannten Ströme gegen die Oberfläche des Glases (1) verbunden sind, und dass Druckreguliermittel (51) zum Steuern der Geschwindigkeit der genannten Ströme in dem Behälter angeordnet sind.
17. 17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (30, 31) in einer Reihe und in gleichmäs-sigen Abständen angeordnet und mit dem Behälter (28,29; 69, 70) zum Richten der Ströme aus den eng benachbarten Partikeln gegen eine Oberfläche des Glases verbunden sind.
18. 18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine Zufuhrleitung (28,29) ist, welche an einen Vorratsbehälter (34, 35) für belüftetes körniges Material angeschlossen ist, welcher Vorratsbehälter zum Erzeugen eines wirksamen Druckes für das Zuführen der Partikel über der Zufuhrleitung (28,29) angeordnet ist, und dass poröse Rohre (49) vorhanden sind für das Einleiten von Gas, welche Rohre in der Zufuhrleitung nahe bei den Einlässen der Düsen (30, 31) angeordnet sind.
19. 19. Einrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch zwei Zufuhrleitungen (28, 29), die je mit einer vertikalen Reihe von Düsen (30, 31) ausgerüstet sind, welche Reihen zwischen ihren Auslassenden eine vertikale Behandlungszone für eine aufgehängte Glasscheibe definieren, und dass zwei Vorratsbehälter (34, 35) vorhanden sind, die mit der einen bzw. anderen Zufuhrleitung (28, 29) verbunden sind.
20. 20. Einrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch zwei Luftströmungskanäle (32, 33), welche die Vorratsbehälter (34, 35) mit den zugehörigen Zufuhrleitungen (28,29) verbinden.
21. 21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, gekennzeichnet durch einen Tank (62; 102) für das Sammeln des körnigen Materials aus den Strömen, Sammelschoren (61, 66) für körniges Material, die bei dem Tank angeordnet sind zum Sammeln von körnigem Material, das über die oberen Ränder des Tankes schwappt und Rückführförderer (57, 58), welche von den Sammelschoren (61, 66) zu den Oberteilen des Vorratsbehälters (34, 35) führen zum Zurückführen von körnigem Material, das aus dem Tank herausschwappt.
22. 22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (102) an seinem Boden Gaszufuhrmittel (103, 104) enthält zur Erzeugung eines abschreckenden, gasfluidisierten Bettes im Tank (102), und dass der Tank auf einer Hebevorrichtung (100, 101) angebracht ist,

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    die befähigt ist, den Tank (102) zu heben, bis er die Reihe von Düsen umgibt (Fig. 6).
23. 23. Einrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch zwei Zufuhrleitungen (92, 93), die je eine horizontale Reihe von Düsen (30, 31 ) haben, welche Reihen eine obere und eine untere Reihe von Düsen bilden, die gegeneinander gerichtet sind (Fig. 5).
24. 24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gasextraktor (54) zum Erzeugen eines Stromes von körnigem Material zu den Düsen (30, 31) bei einem Auslass des Vorratsbehälters (34, 35) angeordnet ist.
25. 25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasextraktor ein über ein Ventil (55) mit Gaszufuhrleitungen (38, 52) verbundenes poröses Rohr (54) ist.
26. 26. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Rohre (49) über Ventile (50) mit Gaszufuhrmitteln (38, 52) verbunden sind.
27. 27. Einrichtung nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet durch Zeitschaltgeräte (53, 56), die zum Steuern der Reihenfolge des Umschaltens zwischen der Gaszufuhr und der Gasextraktion durch die porösen Rohre (49; 54) mit den Ventilen (50; 55) verbunden sind.