DE1596439A1 - Verfahren zur Glasherstellung - Google Patents
Verfahren zur GlasherstellungInfo
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Description
Die Patentanwälte
Dipl.-Ing.E,Jourdan
Dipl.-Ing.W.Beyer
Frankfurt/Main iteiherr-vom-Stein-Str.
In Sachen:
Ford-Werke Aktiengesellschaft
Köln-Deutz
Köln-Deutz
Patentanmeldung
Verfahren zur Glasherstellung
Priorität der amerikanischen Patentanmeldung .Nr. 572 497 vom 15. August 1966
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Glas nach dem Schwimmverfahren.
Bei der Glasherstellung nach dem Schwimmverfahren wird ein fortlaufendes Band von anfangs geschmolzenem Glas auf der Oberfläche
einer in einer geschlossenen Wanne befindlichen Badschmelze geformt. Das Glas ist dünnflüssig genug, um auf der Badoberfläche
unter dem Einfluß der Schwerkraft und der Oberflächenspannung zu einer ca. 7mm dicken Gleichgewichtsschicht ohne Unregelmäßigkeiten
zu verlaufen. Während seiner Bewegung längs des Bades kühlt· sich das Band so weit ab, daß es ohne Beschädigung seiner Oberfläche
von hinter dem Wannenausgang angebrachten Transportrollen in einen angrenzenden Nachglühofen gefördert werden kann.
Eine Verringerung der Bandstärke über die Gleichgewichtsdicke hinaus kann durch eine längsgerichtete Streckung des noch weichen
Bandes erreicht werden. Werden bei dieser Streckung die Seitenkariten
des Bandes nicht seitlich geführt, so verengt es sich um etwa den gleichen Anteil, um den die Stärke abnimmt. Soll z.B.
Fo.7693 - 2 -
108809/0338
die Dicke des Glases ca. 3mm betragen, so erhöht sich die
Bandlänge durch das Strecken auf das Vierfache ihrer ursprünglichen Länge. Beträgt andererseits die Geschwindigkeit, mit
der das Band auf dem Metallbad verläuft ca, 4m/Min, so ergibt
sich für das verfestigte Band beim Verlassen der Wanne eine Fördergeschwindigkeit von 14m/Min. Diese große Längsstreckung
bewirkt die Vergrößerung einiger kleinerer Unregelmäßigkeiten im Glas. Darüber hinaus ergibt ein schmaleres Band ein geringeres
Ausbringen an brauchbarem Glas, da der Seitenbruch einen höheren Anteil an der Gesamtbreite des Bandes einnimmt und ein schmaleres
Band sich weniger gut in die rechteckige Plattenform schneiden läßt als ein breiteres.
Außerdem entstehen durch die nach dem obigen Verfahren durchgeführten extremen Längsstreckungen des Bandes auf ca. 3mm häufig
Verzerrungen im Glas, die in geringfügigen Unregelmäßigkeiten in der Glaszusammensetzung oder in Temperaturunterschieden ihre
Ursache haben und Glasplatten von wechselnder Dicke ohne planparallele Flächen ergehen.
Es ist bekannt, daß das Band durch kraftgetriebene Seitenrollen in Querrichtung gestreckt oder gehalten werden kann, die längs
der gegenüberliegenden Bandseiten so in einer Ebene drehbar angeordnet sind, daß sie von der Mittellinie des Bandes in
Richtung auf die Austragsseite nach außen hin divergieren. Diese Rollen drücken auf die Oberfläche des Glasbandes und bewirken
eine in Querrichtung weisende. Zugkraft im Glas. Um die gewünschte
Glasdicke zu erreichen, wird die durch die Rollen ausgeübte Querstreckung gewöhnlich von gleichzeitigen oder nachfolgenden Längsstreckungen
begleitet.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung eines dünnen Glasbandes durch Verwendung von mechanischen in Längs- oder Querrichtung
wirkenden Zugkräften führen zu sichtbaren Verzerrungserscheimingen
im Glas, so daß eine gleichmäßige Glasstärke nur unter Schwierigkeiten erzeugt werden kann, besonders dann, wenn die Temperatur
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quer zum Bad schwankt und/oder Ungleichmäßigkeiten in der
Glaszusammensetzung auftreten. Darüber hinaus hinterlassen
die Seitenrollen an jedem Seitenrand des Bandes Eindrücke, die das Ausbringen an brauchbarem Glas bis zu 20% verkleinern.
Auch können die mechanisch angetriebenen Rollen erst dann Zugkräfte
auf das Glasband übertragen, wenn sich dieses um einen ßewissen Betrag abgekühlt und verfestigt hat. Dagegen erschweren
geringere Temperaturen die Verdünnung des Bandes durch Querstreckung und die Vermeidung von Unregelmäßigkeiten "
im Glas. Bei diesen niedrigeren Temperaturen erhöht sich die Viskosität des Glases., wodurch sich die durch den Angriff
äußerer Kräfte bewirkten Verzerrungen im Glas vergrößern.
Die Aufgabe der Erfindung ist; es, ein Verfahren zur Herstellung
von Plattenglas von geringerer als der Gleichgewichtsdicke nach dem Schwimmverfahren aufzuzeigen, bei welchem anfangs schmelzflüssiges
Glas auf der Oberfläche eines in einer geschlossenen Wanne befindlichen Metallschmelzbades zu einem gleichmäßig
dicken Band mit planparallelen Flächen verläuft, das von außerhalb der Wanne liegenden Transportrollen gezogen, sich während
der Bewegung längs des Bades langsam abkühlt und verfestigt.
Gemäß der Erfindung wird das mit Gleichgewichtsdicke auf der
Oberfläche einer in einer Wanne befindlichen Metallschmelze schwimmende Glasband durch Gasströme in Querrichtung gestreckt
oder gehalten, die auf die Seitenränder des Glaebandes eine Kraft ausüben, welche einen seitwärts gerichteten Fltiös bewirkt
und eine Verdünnung der hier noch nicht erstarrten Glasschicht zur Folge hat. Das Fluid ist vorzugsweise ein inertes
nicht oxydierendes Gas, das mit dem schmelzflüssigen Metall des Bades keine chemischen Reaktionen eingeht. Das Gasstrom wird
von den über den Seitenrändern des Bandes angeordneten Düsenmundstücken so auf das Glasband gelenkt, daß er schräg nach
109809/0338 ßAD original /
außen gerichtet auf die Seitenränder auftrifft und eine Querstreckung
des Bandes zur Erzielung der erforderlichen Glasstärke bewirkt.
TJm die Verzerrungen auf ein Mindestmaß zu beschränken und die
Querstreckung des Bandes zu erleichtern, strömt das G-as in der heißeren Wannenzone auf das Glas, vorzugsweise in der
Nähe der Einflußöffnung der Wanne oder in dem Teil des Bades in welchem das Glasband gerade zu seiner Gleichgewicht π st^rV·'1
auf der Badoberfläche verflossen ist. Nach der seitlichen Streckung
durch den Gasstrom kann die so erlangte Bandbreite durch auf die Seitenränder des Bandes einwirkende mechanische Seiteiirollen,
durch weitere Gasströme und/oder durch die Verwendung von Kühlern zur schnellen Erhöhung der Glasviskosität aufrechterhalten
werden. Die Querstreckung kann durch eine gleichzeitige oder nachfolgende LängsStreckung ergänzt werden. Durch die Querstreckung
wird die Fördergeschwindigkeit am Ausgang der* W^nr.e
nicht erhöht; infolgedessen verringern sich die durch übermäßige Längsstreckungen verursachten Verzerrungen im Band, und
das Schneiden des Bandes in Platten am Ausgang des Nachglühofens vereinfacht sich.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch die das Schmelzbad enthaltende Wanne mit der angrenzenden
Einlaufvorrichtung für dap. schmelzflüssirre "-las
und einen Teil des Schmelzofens sowie den Nachglühofen am anderen Wannenende,
2 einen horizontalen Schnitt durch die Wanne IHn?ε
der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen horizontalen Ausschnitt der Wanne entsprecheri
der Fig. 2, mit einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der die Strahldüsen am Eingang der
Wanne angeordnet sind,
BAD ORIGINAL
-, „^z 109809/0318
Fig, 4 einen horizontalen Längsschnitt entsprechend Fig. 2
eines weiteren Ausführungsbeispieles, bei dem Strahldüsen und Seitenrollen an den Bandseiten angeordnet
sind,
Fig. 5 in einem vertikalen Ausschnitt durch eine Seitenwand
der Wanne inLt. Anordnung einer Strahldüse in bezug auf
das Glasband,
Fig. 6 einen vertikalen Querschnitt der Fig. 5»
Fig. 7 eine Seitenansicht des Mundstücks-einer Strahldüse und
Fig. 8 die Stirnansicht einer Strahldüse der Fig. 7.
In der Fig. 1 ist das Ende eines herkömmlichen Glasschmelzofens 10
dargestellt, von dem das auf über 12600G erhitzte Glas 13 über eine
mit einer Graphitlage 12 ausgekleidete Überlaufrinne 11 in kontinuierlichem
Fluß in die Wanne 14 gelangt, wobei die Glasmenge mittels einer verstellbaren Vorrichtung 15 an der Einflußrinne reguliert
werden kann. Die bekannte Wanne 14 wird von feuerfesten Wänden gebildet und dient zur Aufnahme des geschmolzenen Metallbades
16, vorzugsweise Zinn.
Das bei seinem Eintritt in die Wanne dünnflüssige Glas 13 verfließt
auf der Oberfläche des Bades zu einem Band 17 von 7>1mm Stärke,
solange es nicht durch besondere Vorrichtungen gestreckt und verdünnt wird. Bei dieser Glasdicke von 7,1mm stehen das Glasgewicht
mit den Oberflächenspannungen im Gleichgewicht (US-Patent 3,083»551)· ^as Glasband 17 erstreckt sich über die ganze Badlänge
und wird von einer Anzahl hinter der Austrittsöffnung 19 angeordneten Zugrollen 21 in einen Nachglühofen 22 gefördert.
Eine seitliche Streckung des Bandes und damit eine Verringerung der Bandstärke über die Gleichgewichtsdicke hinaus erfolg-c durch
unmittelbar über den Seitenrändern am Wanneneingang angebrachte Strahldüsen 23, deren Mundstücke 24 den Gasstrom so auf die
Seitenränder des Glasbandes 17 richten, daß eine seitliche Streckung des Bandes bewirkt wird.
Als Strömungsmedium wird vorzugsweise ein Gun verwandt., das mit den
Bestandteilen des Schmelzbados keine cheminr.hen liearcl:ionen eingeht.
Stickstoff, Argon ovler «Lai^e andere Gase, die boi. «itn in der
, ,,.-, . 1 0 a 8 0 9 / Π 11 8 ßAD ORIGINAL
Wanne herrschenden Temperaturen nicht reagieren, bilden die überwiegenden Bestandteile des Gases. Ein geringerer Prozentsatz
kann aus reduzierenden Komponenten wie Hg oder CO bestehen,
um die gebildeten Oxyde in der Wanne wieder zu reduzieren. Das Gas ist im wesentlichen von gleicher Zusammensetzung wie die
Atmosphäre in der Wanne. Es wird entweder von einem Gaserzeuger (nicht gezeigt)geliefert oder es wird aus der Wanne abgezogen,
verdichtet und durch die Düsen 23 geleitet*
Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, sind die Strahldüsen 23 entlang zweier zum Hand der Wanne in Fließrichtung divergierender Linien
so angeordnet, daß ihre Mundstücke 24 unmittelbar über dem auseinanderfließenden
Händern des flüssigen Glases kurz hinter der Einlaufrinne 12 liegen (entsprechend der Zone A in Fig.2). Von
jeder dieser Düsen 23 geht ein Gasstrom aus, der unter einem spitzen Winkel - bezogen auf die Badebene - auf die Seitenränder
des Bandes 16 auftrifft, und eine kontinuierliche Kraft ausübt, die das Glas seitlich nach außen streckt und das Band
über die Gleichgewichtsdicke hinaus verdünnt. Besitzt das Band seine gewünschte Dicke-und Breite, so wird es durch über ihm
angeordnete Kühlvorrichtungen 26 so weit abgekühlt und verfestigt, daß es sich unter dem Einfluß seiner Oberflächenspannungen nicht
mehr zurückverformen kann.Mechanische Seitenrollen 27 hinter dan
Strahldüsen drücken auf die teilweise verfestigte Oberfläche der Seitenränder und ergänzen die Wirkung der Kühlvorrichtungen
26. Diese Seitenrollen 27 sollen das Band 16 vorzugsweise führen und in seiner gestreckten Form halten. Daher laufen sie mit einer
Umfangsgeschwindigkeit um, die der Bewegung des Bandes entspricht. Im sich anschließenden Teil der Wanne hinter den Seitenrollen erfolgt
die weitere Abkühlung des Bandes nur so weit, daß die hinter dem Wannenausgang 19 angeordneten Zugrollen 21 das Band
über die Badschmelze ziehen und in den nachfolgenden Nachglühofen 22 fördern können, ohne daß die Oberfläche des Glases
darunter leidet. Durch geringfügige Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit;
der Zugrollen 22 und der Seitenrollen 27 kann
ORJGrNAL
Po 7693/18.7.1967 109809/Π338
neben der erzielten Querstreckung eine Längung des Bandes erreicht werden.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das
Glas vorerst ungehindert auf die Badschmelze fließt und sich zu einem Band von Gleichgewichtsdicke mit planparallelen Flächen
unter Vermeidung von Verzerrungen ausbreitet. Die in der Zone B der Fig. 3 etwas weiter im Bädinneren angeordneten Strahldüsen
werden mit dem oben beschriebenen komprimierten Gas beaufschlagt, welches im spitzen Winkel - bezogen auf die Badebene - auf die
Seitenränder des Bandes 17 auftrifft und bewirkt, daß das nacherhitzte
Glasband in die Breite gezogen wird. Kühler 31 und/oder
Seitenrollen 32 können an dem seitlich gestreckten Band hinter den Strahldüsen 29 angebracht sein, um einer Rückverformung entgegenzuwirken
und es für die folgende Bewegung über das Bad zu verfestigen. Falls erforderlich kann das Band zwischen den Seitenrollen
32 und den Zugrollen 21 gestreckt werden.
Ein drittes Ausführungcbeispiel wird in Fig. 4- dargestellt. Das
Glas 13 gelangt über der Einlaufrinne 12 auf die Schmelze und verfließt auf dieser ungehindert in einer seiner Viskosität
entsprechenden Schichtdicke a«e. Noch vor den Strahldüsen y\-
sind mindestens eine Reihe von Seitenrollen 33 an jeder Seite des Glasbandes angeordnet, um es vor dem Streckvorgang zu
stabilisieren und um eine bestimmte Lage der Seitenränder schon vor dem Strecken durch die Strahldüsen 3^ zu gewährleister.. Die
Strahldüsen 3^ liefern einen auf die Seitenränder des Bandes
17 gerichteten Gasstrom, der obigen Art, die das Band in der Zone C der "Fig. 4- seitlich strecken. Kühler 36 und/oder ein
oder mehrere weitere Seitenrollenreihen können hinter der Zone C angeordnet sein, um die Bandbreite aufrecht zu erhalten. Die
Seitenrollen 33 drücken auf die Seitenränder des Bandes und verkleinern
die durch den Fließvorgang verursachten Verzerrungen und Verschiebungen des Bandes 17·
In den Fig. 5-8 sind die Strahldüsen gezeigt, die in dieser
Erfindung Verwendung finden. Die Strahldüse 37 in Fig. 5 ent-
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hält ein Förderrohr 38, das an ein nicht gezeigtes Gebläse angeschlossen ist und durch die Wände der Wanne hindurch bis
über die Seitenkanten des auf der Badschmelze schwimmenden Glasbandes reicht. Wegen der Höhe der Temperatur in dem Teil der
Wanne, indem die Querstreckung erfolgt, werden die Förderrohre von einem Kühlmantel 39 umschlossen, der durch eine horizontale
Trennwand 41 in einen Förder-42 und einen Rücklaufteil 43 aufgeteilt
ist (Fig. 6).Kühlmittel, wie z.B. Wasser, fließen über außerhalb der Wanne angeschlossene Einlaß- 44 und Auslaßanschlüsse
45 durch den Kühlmantel und verhindern das Weichwerden der Strahldüsen. Das Düsenmundstück 46 wird durch das zu einer Spaltöffnung
abgeflachte und gekrümmte innere Ende des Förderrohres 38 gebildet, durch welches das Gas in einem feinen breiten Strahl
strömt und seitwärts auf den Rand des Glasbandes 17 auftrifft.
Der Winkel, der von der Strömungsrichtung und der Badebene eingeschlossen wird, kann in weiten Grenzen schwanken, muß aber ,
kleiner 90° betragen, um eine Kraftkomponente in Richtung der Wannenwand zu erhalten. Da das Glas in dem Streckstadium
außerordentlich dünnflüssig ist, entsteht unter der Einwirkung des Gasstromes in der obersten Bandzone eine kleine V-förmige
Furche 47· Der Strömungsdruck des Gases veranlaßt die Bandränder quer zur Wanne auf der Zinnschmelze zu fließen, so daß das Glasband
in Querrichtung gestreckt und so-mit verbreitert und verdünnt wird.
Eine andere Ausführungsform der Düsenmundstücke 48 sind in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Zur besseren Verteilung des Gasstromes
befindet sich an den Förderrohren 51 ein längsliegendes kurzes
Rohrstück 49 das mit einer Vielzahl in Reihen angeordneter
Bohrungen 53 versehen ist, welche bewirken, daß der Gasstrom unter einem spitzen Winkel in breiter Front auf das Glasband
auftrifft.
Verständlicherweise können auch andere Ausführungen von Düsen und Rohren für die erfindungsgemaße Verdünnung von Glasbändern
mittels Gasströmen verwendet werden.
ßAD ORIGINAL Fo 7693/18.7.1967 10 9809/0338 -9-
Der für die Querstreckung des Glasbandes erforderliche Druck ist abhängig von der Art und der Größe der Düsen und von der
Geschwindigkeit mit der das Band über die Badschmelze bewegt wird. Er muß so groß sein, daß die geforderte QuerStreckung
bei vorgegebener Bandgeschwindigkeit und bestimmten Düsen erreicht wird, darf aber über einen bestimmten Wert nicht hinausgehen,
da dann das Band zerreißt. Der Druck darf erfahrungsgemäß 2,8 at nicht überschreiten, kann aber beträchtlich geringere
Werte aufweisen, wenn die entsprechenden Düsen verwendet werden.
Patentansprüche /
7693/18.7.1967 BAD ORIGINAL ' 10 ~
109809/0338
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Plattenglas von geringerer
als der Gleichgewichtsdicke nach dem Schwimmverfahren, bei welchem
anfangs schmelzflüssiges Glas auf der Oberfläche eines in einer geschlossenen Wanne befindlichen Metallschmelzbades zu einem gleichmäßig
dicken Band mit planparallelen Flächen verläuft, das von außerhalb der Wanne liegenden Transportrollen gezogen, sich während
der Bewegung längs des Bades langsam abkühlt und verfestigt, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Seitenränder
des noch schmelzflüssigen Glases Pluidströme derart gerichtet werden, daß sie auf das Glasband (17) quer zur Förderrichtung
wirkende Streckkräfte ausüben*
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß ale Strömungsmittel ein Gas verwendet wird, dessen chemische Zusammensetzung der in der geschlossenen Wanne (14-)
befindlichen inerten oder nicht oxydierenden Atmosphäre ähnlich ist oder entspricht.
3· Verfahren' nach Anspruch 1f dadurch gekennzeichnet
, daß neben der QuerStreckung des Glasbandes (17) eine Längsstreckung in bekannter Weise erfolgt·
4·. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die I&ngsstreclcung
entweder gleichzeitig- oder erst nach der Querstreckung erfolgt*
5* Vorrichtung zur Durchführung des Terfahrens nach einem
der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß über den gegenüberliegenden Seitenrändern
des Glasbandes (17) Düsen (24, 29, 34) paarweise angeordnet 3ind,
deren Gasstrom quer zur Förderrichtung gerichtet ist und der mit ·
der Badebene einen spitzen Winkel einschließt.
7693 BAD ORiGiNAL - 11 -
109809/0338
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß über dem Glasband neben den Düsen (24, 29,34·)
Seitenrollen (32,33) zur Stabilisierung des Bandes angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet
, daß die Seitenrollen (32) unmittelbar hinter den Düsen angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet
, daß die Seitenrollen mechanisch angetrieben werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenrollen (33) unmittelbar vor den Düsen angeordnet sind.
Jo7693 109809/0338 ^AD oriq.nal
Leerseite
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