DE1910086B2

DE1910086B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Härten einer Scheibe aus Kalk-Soda-Silikat-Glas

Info

Publication number: DE1910086B2
Application number: DE19691910086
Authority: DE
Inventors: Beantragt Nichtnennung
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1968-02-27
Filing date: 1969-02-25
Publication date: 1974-11-28
Also published as: DE1910086A1; AT316785B; IE33410B1; NL6903047A; DK137747B; DE1910086C3; SE366286B; BR6906720D0; IE33410L; GB1253681A; CS166692B2; DK137747C; CH527776A; SE348451B; BE729055A; FR2002674A1; PL69829B1; ZM3469A1

Description

Glasscheibe kontinuierlich durch die gleichmäßig des Abschreckbades bewegt, um im freien FaU in die-

gegen die einander gegenüberliegenden Flächen ses zu faUeiu cjiitat rio*

der Glasscheibe gerichteten Kühigasströme hin- Zum Härten von z. B. Glasern_ aus Bor-Sdikat-Glas

durch unmittelbar in die KühlflüSigkeit bewegt λγ Erhöhung ihrer Bruchfestigkeit^^ist l^kannt, das

wird und die Vorkühlung so eingestellt wird, daß t_S Glas zunächst durchι Aufsprühen_ von geschmolzenem

beim Eintritt der Glasscheibe in die Kühlflüssig- Salz kräftig abzukühlen, um hohe Oberflachenspan-

keit ihre Oberflächentemoeratur zwischen 560 nungen zu erhalten. Danach erfolgt in einer zweiten

und 640° C beträgt und ihre Temperatur im Kern Stufe eine Wiedererwarmung des Glases bis m die

nahe der Anfangstemperatur liegt Nähe des Erweichungspunktes, um die zentralen Zug-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ao spannungen abzubauen.

kennzeichnet, daß eine Kühlflüssigkeit mit einer Schließlich ist durch die FR-PS 1 202 7^4 em Ver-

Wärmeübergangszahl zu Glas von 0,0035 bis fahren bekannt, bei dem das Abschrecken in einer

0,06 cm-ä ⁰C-¹ see-¹ verwendet wird Kühlflüssigkeit nach einer Vorkuhlung der Glasober-

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- fläche durch ein Kühlgas erfolgt Da es sich hier um rens nach Anspruch 1 oder 2 mit Einrichtungen *₅ das Härten von Isolatoren aus Bor-Sihkat-Glas hanzum Halten einer Glasscheibe und zum Fortbewe- delt, dient die Vorkuhlung allein der Verfestigung der gen der Glasscheibe mit einer geregelten Ge- Oberflächenschicht, um bei dem Transport zur Abschwindigkeit von einer Erwärmungsstation, in schreckstation die Formhaltigkeit zu gewährleisten, der die Glasscheibe auf eine Temperatur nahe Nach dem Vorkühlen wird das Glas nochmals erdem Erweichungspunkt erhitzt wird, zu einem 30 wärmt, bevor es in die das Abschrecken bewirkende Bad aus einer Kühlflüssigkeit, in die die erhitzte Kühlflüssigkeit fällt.

Glasscheibe nach Durchlauf durch eine Vorkühl- Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis

zone eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, aus, daß ein Gias mit endgültig großer Festigkeit

daß das Bad aus der Kühlflüssigkeit unterhalb der durch Abkühlen des Glases mit einer Kühlflüssigkeit,

Vorkühlstation unmittelbar an diese anschließend 35 die Wärme kräftig aus der Glasoberfläche abzuführen

angeordnet ist. imstande ist, erreicht werden kann, sofern das Glas

durch eine vorherige Abkühlung in einen Zustand gebracht worden ist, in dem dieses kräftige Abkühlen ohne Schäden durchgeführt werden kann.

40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das

Verfahren der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß ein kräftiges Abkühlen des Glases durch

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum eine Kühlflüssigkeit ohne Schäden durchführbar ist.

Härten einer Scheibe aus Kalk-Soda-Silikat-Glas Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die heiße

durch Erhitzen der Glasscheibe auf eine Temperatur 45 Glasscheibe kontinuierlich durch gleichmäßig gegen

nahe dem Erweichungspunkt des Glases und Ab- die einander gegenüberliegenden Flächen der Glas-

•chrecken der heißen Glasscheibe in einer Kühlflüs- scheibe gerichteten Kühlgasströme hindurch unmittel-

■igkeit nach einer Vorkühlung durch Kühlgasströme, bar in die Kühlflüssigkeit bewegt wird und die Vor-

«nd ist im besonderen für das Härten von ebenen kühlung so eingestellt wird, daß beim Eintritt der

©der gewölbten Windschutzscheiben, Seitenscheiben 50 Glasscheibe in die Kühlflüssigkeit ihre Oberflächen-

©der Rückscheiben von Kraftfahrzeugen oder Schei- temperatur zwischen 560 und 640° C beträgt und ihre

fcen für Luftfahrzeuge geeignet. Temperatur im Kern nahe der Anfangstemperatur

Es ist bekannt (z. B. US-PS 2 569 951 und US-PS liegt.

223 507), Glas dadurch zu härten, daß es nach Tn weilerer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen tiner Vorkuhlung schnell von einer erhöhten Tempe- 55 Verfahrens ist vorgesehen, daß eine Kühlflüssigkeit fatur durch ein gasförmiges Abkühlmittel abgekühlt mit einer Wärmeübergangszahl zu Glas von 0,0035 Wird, wodurch Gegenstände mit endgültig höherer bis 0,06Cm-²⁰C-¹SeC-¹ verwendet wird.
Zugspannung entstehen, wobei in den Oberflächen- Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung schichten Druckspannungen und in dem zur Dicken- wird die Glasscheibe in den die gewünschten Eigenabmessung zentralen Teil Zugspannungen auftreten. 60 schäften gewährleistenden und das Abschrecken mit-Schwierigiceiten haben sich bei der Bearbeitung von tels der Kühlflüssigkeit ermöglichenden Zustand kon-Glas ergeben, wenn eine besonders große Härtung ditioniert und in diesem Zustand gehalten in die verlangt wird und insbesondere, wenn dünnere Glä- Kühlflüssigkeit eingebracht. Es werden dadurch die ser von einer Stärke von 3 mm und weniger gehärtet gewünschten Eigenschaften optimal erreicht,
werden sollen, weil die übliche Abkühlung mit Luft 65 Es können auf diese Weise gehärtete Gläser unterunzureichend ist, um eine ausreichende Druckspan- schiedlicher Abmesungen und Eigenschaften erzielt nung in den äußeren Schichten des Glases zu er- werden, beispielsweise Gläser einer Dicke zwischen zielen. 0.75 und 10 mm mit einwandfreien Oberflächen und

rfner endgültigen Festigkeit zwischen 1260 und #50 kg/cm« und einer Zugspannung zwischen 420 rod Π20 kg/cm⁸ im zur Dickenabmessung zentralen Teil des Glases; ferner Glas mit 2 rom Dicke und piner endgültigen Festigkeit zwischen 1260 und 2800 kg/cm² mit einer Zugspannung zwischen 420 und Π20 kg/cm* im zur Dickenabmessung zentralen Teil des Glases.

Die Erfindung ist nicht auf das Härten dünner Scheiben beschränkt; so ist eine Glasscheibe von 6 mm Dicke erzielt worden, die eine Gesamtfestigkeit von 2450 bis 4350 kg/cm² bei einer Zugspannung zwischen 700 und 1120 kg/cm^ä im zur Dickenabmessung zentralen Teil des Glases aufwies.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung besteht aus Einrichtungen zum Halten einer Glasscheibe und zum Fortbewegen der Glasscheibe mit einer geregelten Geschwindigkeit von einer Erwärmungsstation, in der die Glasscheibe auf eine Temperatur nahe dem Erweichungspunkt erhitzt wird, zu einem Bad aus einer Kühlflüssigkeit, in die die erhitzte Glasscheibe nach Durchlauf durch eine Vorkühlzone eingeführt wird, und zeichnet sich dadurch aus, daß das Bad aus der Kühlflüssigkeit unterhalb der Vorkühlstation unmittelbar an diese anschließend angeordnet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeisyiele einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist

Fi g. 1 ein schematischer senkrechter Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung zum Härten von Glasscheiben,

F i g. 2 ein senkrechter Schnitt ähnlich F i g. 2 in detaillierter Ausführung,

F i g. 3 ein Schnitt nach der Linie ΙΠ-ΙΙΙ der Fig. 2,

F i g. 4 em Ausschnitt aus F i g. 2 in größerem Maßstabe, der die Düsen der Vorkühlstation zeigt, und

F i g. 5 eine schematische !Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung, mit der zugleich ein Biegen der Glasscheiben durchgeführt werden kann.

Wie F i g. 1 zeigt, ist ein in horizontaler Ebene angeordneter Förderer 1 für den Transport von ebenen Glasscheiben 2 vorgesehen, der durch seitliche öffnungen eines senkrechten Ofens 3 das Einbringen der Glasscheiben 2 in den Ofen ermöglicht. In den senkrechten Wänden des Ofens 3 sind elektrische Heizelemente 4 angeordnet, die die nahe ihrer oberen Kante mit Zangen 6 in bekannter Weise aufgehängte Glasscheibe 2 erhitzen. Di: Zangen 6 sind über Seile 5 mit dem Förderer 1 verbunden, die mit einer in den F i g. 2 und 3 näher dargestellten Winde die senkrechte Bewegung der 21angen 6 und damit der Glasscheiben 2 ermöglichen. Die Winde wird so gesteuert, daß die Glasscheibe mit einer gesteuerten konstanten Geschwindigkeit schnell nach unten bewegt werden kann.

In dem vertikalen Ofen 3 bewirken die elektrischen Heizelemente 4 eine Erhitzung der aus Kalk-Soda-Silikat-Glas bestehenden Scheibe 2 auf eine erhöhte Temperatur nahe denv Erweichungspunkt des Glases. Es erfolgt eine Erhitzung auf etwa 690° C. Es können auch höhere Temperaturen verwendet werden, beispielsweise bis zu 760° C. In Fällen, in denen eine Geringere Härtung verlangt wird, kann d'c Anfangstemperatur des Glases niedriger, beispielsweise auf 620° C eingestellt werden.

Der Böden des Ofens 3 ist offen, so daß die erhitzte Glasscheibe 2 schnell aus dem Ofen nach unten bewegt werden kann, wobei in bekannter Weise der Ofen mit einer Tür am Boden verschlossen sein kann, bis die Bewegung der Glasscheibe erfolgt. In der Nähe des Bodens sind die elektrischen Heizelemente4 dichter beieinander angeordnet, so daß die Aufrecht-

erhaltung einer gleichmäßigen Erwärmung der Glas scheibe über ihre gesamte Höhe gewährleistet ist und eine Dichtung aus heißem Gas am unteren offenen Ende des Ofens erzielt wird, da sich dort eine höhere Temperatur des Gases einstellt als im übrigen Teil des Ofens. Die Temperatur am unteren offenen Endes des Ofens 3 bewegt sich in der Größenordnung von 790° C, Ist die aus dem heißen Gas gebildete Dichtung sehr wirksam, so kann auf deu Verschluß der unteren öffnung durch Türen verzichtet werden.

»o Unmittelbar unter dem offenen Boden des Olens 3 sind zwei senkrechte Rahmen 7 uwer Vorkühlstation angeordnet. Diese Rahmen haben gleiche Form und sind im gleichen Abstand beiderseits der vertikalen Bewegungsbahn der Glasscheibe 2 bei ihrer Absen-

»5 kung aus dem Ofen 3 angeordnet. Jeder Rahmen hat eine gestaffelte Reihe von Düsen 8, wobei die Düsen der Rahmen gegenseitig ebenfalls gestaffelt zueinander liegen. Beide Reihen von Düsen sind mit einer Quelle für Kühlgas verbunden, wozu üblicherweise Druckluft mit Außentemperatur verwendet wird.

Die Höhe der Rahmen 7 ist etwas größer als die senkrechte Höhe der Glasscheibe 2 und ist so auf die Absenkgeschwindigkeit der Glasscheibe abgestellt, daß die heiße Glasscheibe einer genau gesteuerten Vorkühlung unterliegt, die später noch im einzelnen beschrieben wird.

Während des Durchlaufes der Glasscheibe durch die Rahmen 7 wird die Temperatur der Glasober-

♦° fläche auf eine Temperatur abgesenkt, bei der Verformungen der Glasoberfläche und Brüche im Glas bei einer folgenden kräftigen Abkühlung mittels einer Kühlflüssigkeit unterbunden sind. Zum Härten des Kalk-Soda-Silikat-Glases wird die Oberflächentemperatur auf 560 bis 640° C abgesenkt. Der schnelle Durchlauf zwischen dem Rahmen 7, bei dem diese Abkühlung der Glasoberflächen eintritt, läßt die Temperatur im zentralen Teil der Glasscheibe nahezu unverändert, so daß in dieser die in dem Ofen 3 angenommene Temperatur erhalten bleibt. Beim Austritt aus dem Bereich der Vorkühlstation ergibt sich eine Temperaturdifferenz beispielsweise zwischen 60 und 120⁰C zwischen der Außenfläche und dem zur Dickenabmessung zentralen Teil der Glasscheibe, so

daß ein ziemlich großes Temperaturgefälle quer zur Glasscheibe ,orliegt.

Unmittelbar unter dem Rahmen 7 ist ein Abkühlbehälter 10 mit einem Bad 11 einer Kühlflüssigkeit angeordnet. Die Anordnung ist so getroffen, daß die

unteren Düsen 8 in den Rahmen 7 möglichst wenig Abstand von der Oberfläche 12 des Bades der Kühlflüssigkeit haben, so daß das Glas unmittelbar, nachdem es aus dem Bereich der Kühlrahmen 7 austritt, in die Kühlflüssigkeit 11 eingetaucht wird. Die Tiefe

des Bades 11 ist größer als die senkrechte Höhe der Glasscheibe 2.

Die Kühlflüssigkeit in dem Bad 11 hat eine Wärmeübergangszahl zum Glas zwischen 0,0035 und

5 6

0,06 Kalorien cm~* · ⁰C^-1 · sec->. Wie bekannt, setzt werden, um den Weg für eine nachfolgende

stellt die Wärmeübergangszahl die Stärke des Wärme- Glasscheibe freizugeben, während sie selbst aus dem

Überganges zwischen dem Glas und dem Kühlmittel Bad entfernt wird, um zur Waschstation weitergeleitet

je Einheit der Temperaturdifferenz je Flächeneinheit zu werden,

dar. 5 In den F i g. 2 bis 4 sind nähere Einzelheiten der

Geeignete Kühlmittel sind beispielsweise öle und Vorrichtung dargestellt.

einige Metalle oder Legierungen niedrigen Schmelz- Auf dem Boden 14 der Werkstatt sind Eckpfeiler

putiktes. Vegetabile öle, Rizinusöl, Heizöle, Trans- 13 errichtet, die oben durch einen rechteckigen Rah-

formatorenöle und leichte Wärmeübergangsöle kön- men 15 miteinander verbunden sind,

nen benutzt werden. ¹⁰ Etwa in halber Höhe der Eckpfeiler ist eine mit

Ferner kann geschmolzenes Zinn oder Zinnlegie- einem Durchbnich versehene Platte 16 vorgesehen,

rung, beispielsweise Zinn-Blei- und Zinn-Wismut-Le- die auf Querträgern 17 zwischen den Eckpfeilern 13

gierungen, bei Temperaturen bis zu etwa 400° C ver· aufruht. Die Platte bildet den Boden eines senkrech-

wendet werden. Werden geschmolzene Metalle ten Härteofens, der Seitenwände 18, Wände 19 und

verwendet und hohe Drücke in den Rahmen der 15 ein Dach 20 aufweist. Die Wände 18 und 19 und das

Vorkühlstation gefahren, so ist es zweckmäßig, eine Dach 20 sind aus üblichem feuerfestem Werkstoff

inerte oder schwach reduzierende Atmosphäre aus gebildet, während der Boden des Ofens offen ist und

Stickstoff oder Stickstoff mit 5 °/« Wasserstoffgehalt einem länglichen Durchlaß 21 in der Platte 16 gegen-

im Bereich des Abkühlbades aufrecht zu erhalten. tiberliegt. Dieser Auslaß 21 kann durch eine Klapptür

Diese Atmosphäre kann als Kühlgas in der Vorkühl- *> bekannter Art, die nicht dargestellt ist, verschlossen

station verwendet werden. werden. Im Ausführungsbeispiel ist der senkrechte

Die Temperatur des Bades beeinflußt die in dem Ofen von länglicher Gestalt, da er für das gleichmä-

gehärteten Glas erzeugte Festigkeit und wird auf ßige Erhitzen einer Glasscheibe 2 bestimmt ist.

einen gewünschten Wert durch Temperaturregler ge- Die zu härtende Glasscheibe 2 ist über Zangen 22

halten. *5 am oberen Rand gehalten. Die Zangen 22 sitzen an

Es wurde festgestellt, daß die Temperatur des Haltestangen 23, die zwischen halbzylindrischen Läu-

Bades bei Verwendung voc öl zwischen Außentem- fern 24 liegen, welche auf einer Führungsschiene 25

peratur und 60° C liegen sollte. laufen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- Die Läufer 24 sind mit den Enden der Haltestange fahrens wird die zu härtende Glasscheibe 2 in dem 30 23 verbunden. Die Haltestange 23 hat an ihren Enden Ofen 3 auf eine Temperatur nahe ihrem Erweichungs- Augen 27, an die Seile 28 angeschlossen sind. Die punkt, beispielsweise 720° C, erwärmt, worauf dann Seile 28 werden auf zugeordnete Winden 29 aufgedie Glasscheibe schnell mit einer konstanten Ge- wickelt, die auf einer gemeinsamen Achse 30 sitzen, schwindigkeit von 10 bis 20 cm/sec abgesenkt wird, die über Lager 31 an einer Fundamentplatte 32 ober- und zwischen dem Rahmen 7 der Vorkühlstation be- 35 halb des oberen Rahmens 15 befestigt sind. Die Winwegt wird, in der Kühlgas auf beide Seiten der Glas- den 29 werden durch einen elektrischen Motor 33 scheibe gerichtet eine Vorkühlung der Oberflächen angetrieben, der drehzahlgeregelt ist, um das Aufauf eine Temperatur zwischen 560 und 640° C be- und Abhaspeln der Seile 28 an den Winden zu bewirwirkt. Das Ausmaß dieser Vorkühlung des Glases ken. Die Seile 28 treten durch Löcher 34 im Dach 20 kann durch Einstellung des Volumens des Kühlgases 40 des Ofens, die nur so groß sind, daß die Seile gerade und durch Änderung der Absenkgeschwindigkeit der hindurchtreten können, um übermäßige Wärmever-Glasscheibe2 zwischen den Rahmen 7 gesteuert luste aus dem Ofen zu vermeiden,
werden. Die in den F i g. 2 und 3 nicht dargestellten elektri-

Bei einer üblichen Verfahrensführung benötigt je- sehen Heizelemente 4 sind, wie in F i g. 1 dargestellt, der Punkt der Glasscheibe 2 etwa 1 Sekunde zum 45 an den Seitenwänden des Ofens vorgesehen.
Durchlauf zwischen den Rahmen 7, und es ist zweck- Die Führungsschienen 25 sind kreisförmige Stahlmäßig, wenn die Glasscheibe mit der gleichen Ge- stangen, die mit ihren oberen Enden iü* Querträgern schwindigkeit in das Kühlbad 11 bewegt wird. Es ist 35 des Rahmens 15 befestigt sind, in Löchern 36 in indessen auch möglich, die Absenkgeschwindigkeit der Ofendecke 20 sitzen und sich durch den Ofen der Glasscheibe stark zu ändern, wenn die obere 5° nach unten erstrecken. An ihren unteren Enden sind Kante der Glasscheibe aus den Rahmen 7 austritt, die Führungsstangen 25 mit Winkern 37 verbunden, bevor die untere Kante der Glasscheibe in das Kühl- die ihrerseits an den Seitenflächen des Behälters 10 bad 11 taucht, so daß die Vorkühlung des Glases bei für das Kühlmittel befestigt sind,
einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit erfolgt Der untere Teil der Einrichtung ist durch Seiten- und das Eintauchen in das Abkühlbad 11 mit einer 55 platten 38 verkleidet.

anderen konstanten Geschwindigkeit vorgenommen Dicht unterhalb der Platte 16 an der Unterseite

wird. des Ofens sind zwei Rahmen 7 der Vorkühlstation

Der gewährleistete gute Wärmeübergang zwischen angeordnet, auf deren Rückseite je eine Überdruck-

der Glasscheibe und der Kühlflüssigkeit beim Eintau- kammer 39 angeordnet ist, die über Leitungen 40

chen in das Bad 11 sichert eine sofortige Abkühlung δο versorgt wird. Jeder der Rahmen 7 mit der zugeord-

des vorgekühlten Glases, wenn die Glasscheibe mit neten Überdnickkammer 39 wird zwischen seitlichen

der Kühlflüssigkeit in Berührung kommt. Stützen 40' getragen, die über unten befestigte Räder

Nach dem Abkühlen der Glasscheibe wird diese 41 längs Schienen 42 verfahrbar sind, die sich zwi-

aus dem Bad 11 entfernt und einer Waschstation zu- sehen den Eckpfeilern erstrecken. Ein Abstandblock

geleitet und anschließend zu einer Ablage befördert. 65 40 a ist in der Mitte der Schienen 42 vorgesehen, um

Um einen schnelleren Ablauf des Verfahrens zu die Einwärtsbewegung der Rahmen 7 zu begrenzen,

erzielen, kann jede abgekühlte Glasscheibe aus ihrer wodurch ein genau gleicher Abstand von beiden Sei-

senkrechten Ebene seitlich innerhalb des Bades ver- ten der Bewegungsbahn der hindurchgeführten Glas-

scheibe 2 gewährleistet ist. Durch die gewählte An- ordnet sind. Auf diese Weise kann der Behälter 10 Ordnung können die Rahmen 7 einzeln eingestellt genau auf den Durchbruch 21 am Ofen und die Rah-Werden, so daß sie genau und symmetrisch beider- men 7 der Vorkühlstation ausgerichtet werden und seits der Bewegungsbahn der Glasscheibe 2 liegen, die Führungsstangen 25 sichern, daß das Kühlbad die durch die Führungsstangen 25 gegeben ist, und 5 genau ausgerichtet zu der abzukühlenden Glasscheibe dai* beide Oberflächen des heißen Glases eine gleich- liegt.

mäßige Vorkühlung bei dem Durchlauf der Glas- Die Führungsstangen 25 erstrecken sich dicht

scheibe mit konstanter Geschwindigkeit zwischen den außerhalb der Rahmen 7 und des Behälters 10, und

Rahmen 7 erhalten. Die der Glasscheibe zugewandte bei der Abwärtsbewegung der Glasscheibe werden die

Fläche jedes Rahmens enthält gestaffelt zueinander- io Zangen 22 in das Kühlbad eingetaucht, bevor die

liegende Reihen von Düsen 8, wie dies die F i g. 2 Tragstange 23 sich an dem oberen Rand des Behäl-

und 3 zeigen und in größerem Maßstabe F i g. 4. Jede ters 10 abstützen kann. Die durch die Heizeinrichtung

Düse hat einen Innendurchmesser von 3 mm und 44 und die Kühleranordnung bewirkte genaue Tem-

einen Außendurchmesser von 6 mm. Diese Abmes- peraturregelung wird so eingestellt, daß die Tempe-

sungen haben sich als zweckmäßig erwiesen. Die Du- 15 ratur des Kühlmittels zwischen der Außentemperatur

sen erstrecken sich von der Fläche der Rahmen 7 und 60° C liegt.

etwa 25 mm in Richtung auf die Glascheibe, und Durch Verkleidungsplatten 38 wird unterhalb der die Reihen der Düsen sind voneinander in einem Ab- Platte 16 ein geschlossener Raum gebildet, der die stand von etwa 20 mm angeordnet. Bei Einstellung Rahmen 7 und den Kühlbehälter 10 umschließt. Das der Einrichtung für den Betrieb befinden sich die »0 den Rahmen 7 zugeleitete Gas, das zugleich die VorMündungen der Düsen etwa 38 mm von der an ihr kühlung bewirkt, füllt diese Kammer aus und kann bewegten Glasscheibenoberfläche entfernt. Die Rah- über eine Absaugleitung 49' aus dieser abströmen, men sind im übrigen so ausgebildet, daß sich keine Hierzu ist ein nicht dargestellter Lüfter vorgesehen. Düsen einander gegenüberliegen. Durch diese Ausbildung kann eine inerte oder Kühlgas, üblicherweise Luft, wird durch die Lei- «5 leicht reduzierende Atmosphäre, z. B. Stickstoff oder j tungen 40 mit einem Druck zwischen 300 bis 500 mm eine Stickstoff-Wasserstoff-Mischung, in dem Raum VS zugeleitet, wodurch sich ein Strom der Kühlluft rund um den Kühlbehälter 10 aufrechterhalten werj ergibt, der das gewünschte Temperaturgefälle von der den, obwohl üblicherweise für die Vorkühlung Luft Oberfläche zum zur Dickenabmessung zentralen Teil verwendet wird.

der Glasscheibe bewirkt, wobei die Oberflächentem- 30 Die in der Glasscheibe erzielte Festigkeit hängt von

j peratur des Glases in den Bereich von 560 bis 640° C der Dicke des Glases, der Anfangstemperatur des

^! gesenkt wird, während die Temperatur im zurDicken- Glases im Ofen, der Geschwindigkeit der Abkühlung

abmessung zentralen Teil der Glasscheibe nahezu der des Glases bei der Vorkühlung, der Geschwindigkeit

Anfangstemperatur entspricht. Auf diese Weise wer- des Absenkens der Glasscheibe während ihrer senk-

den Verformungen der Glasoberflächen oder Brüche 35 rechten Bewegung, der Temperatur der Kühlflüssig-

im Glas vermieden, wenn anschließend eine kräftige keit und den Eigenschaften der Kühlflüssigkeit ab.

Abkühlung des Glases vorgenommen wird. Das obere Einige Beispiele von gehärteten Gläsern unccrschied-

Ende der Rahmen 7 ist möglichst nahe dem Durch- licher Dicke zwischen 0,8 und 6 mm werden nach-

bruch 21 des Ofens angeordnet, so daß bei Austritt stehend erwähnt.

der Glasscheibe aus dem Ofen die Glasscheibe un- 40 In den Beispielen I bis IX ist zur Erzielung von mittelbar in den Einfluß der Kühlluft gerät, die ober- Vergleichswerten davon ausgegangen, daß gleichhalb des Rahmens entweicht. Die Vorkühlung beginnt große Glasscheiben von 250 mm im Quadrat und veralso ohne jede Verzögerung. schiedener Dicke auf verschiedene Temperaturen er-Unmittelbar nach Verlassen der Vorkühlstation hitzt werden und alle in dem gleichen Kühlmittel ir wird die Glasscheibe durch Eintauchen in die Kühl- 45 der Hauptkühlstation abgekühlt werden,
flüssigkeit 11 weiter abgekühlt. Der Behälter 10 hat

längliche Gestalt, um sich dem Querschnitt de& Beispiel I
Durchbruches 21 des Ofens anzupassen.

Die Kühlflüssigkeit, die üblicherweise — wie be- Eine Scheibe aus Kalk-Soda-Silikat-Glas von 2 mn

reits erwähnt —■ ein öl ist, füllt den Behälter 10, so so Dicke wurde in dem Ofen auf etwa 680° C erwärmt

daß der Spiegel 12 der Flüssigkeit in der Nähe des Die Temperatur der Ofenwände, um diese Tempera

oberen Randes des Behälters sich befindet und ledig- tür zu erzielen, beträgt hierbei etwa 750° C.

Hch die Spiegelerhöhung beim Eintauchen der Glas- Das Rührwerk 45 und die Temperaturregelung in

scheibe ermöglicht. Bad 11 wurden so betätigt, daß das Kühlbsd ein«

Die Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem Behäl- 55 gesteuerte Temperatur von etwa 45° C annahm

ter wird durch einen eingetauchten Heizer 44 am Bo- Nachdem die Glasscheibe die gewünschte Temperatu

den des Behälters 10 und durch Umwälzen der Flüs- erreicht hatte, wurde das Rührwerk 45 abgestellt unc

sigkeit durch einen außen angeordneten Kühler be- Kühlluft zu den Rahmen 7 angestellt, ferner der Mo

kannter Bauart bewirkt. Der Kühler ist nicht näher tor 33 eingeschaltet, um die Glasscheibe 2 mit eine

dargestellt. An der einen Seitenwand des Behälters 10 60 konstanten gesteuerten Geschwindigkeit von 15 cm

ist ετι Rührwerk 45 in Form einer Scheibe mit radia- see abzusenken. Diese konstante Geschwindigkei

len Schaufeln 47 angeordnet und wälzt die Kühlflüs- wurde während des gesamten Absenkens der Glas

sigkeit vor dem Eintauchen der Glasscheibe um. scheibe aufrechterhalten, bis diese völlig in das Kühl

Der Behälter 10 ruht auf einer Tragplatte 48 und bad 11 eingetaucht war.

ist mit dieser durch Wmkeleisen 49 verbunden. Die 65 Die Kühlrahmen 7 hatten eine Höhe von etwi

Platte 48 liegt zwischen Seitenträgern SO, an denen 130 mm, und die Kühlluft wurde den Rahmen mi

Räder 51 gelagert sind. Diese Räder 51 laufen auf einem Druck von 350 bis 400 mm WS zugeleitet Di

Schienen 52, die zwischen den Eckpfeilern 13 ange- Mündungen der Düsen wurden in 38 mm Abstani

von den Glasoberflächen gehalten, während die Glasscheibe an ihnen vorbeigeführt wurde. Hierbei ergab sich eine Temperaturdifferenz von etwa 6O⁰C zwischen dem zur Dickenabmessung zentralen Teil und den Oberflächen der Glasscheibe. Die Oberflächentemperatur der Glasscheibe ergab sich zu 620° C.

Nach Eintauchen der Glasscheibe mit der konstanten Geschwindigkeit von 15 cm/sec in das Kühlöl verblieb die Glasscheibe in dem Bad für etwa 30 Sekunden, worauf sie aus dem Bad entfernt und gewaschen wurde.

Es wurde festgestellt, daß die Glasscheibe eine endgültige Festigkeit von 1900 bis 1950 kg/cm² hatte und eine Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil von 630 kg/cm². Die Oberflächen der Glasscheibe waren frei von Zerstörungen, da diese an dem heißen Glas in der Hauptkühlstation durch die zuvor vorgenommene gesteuerte Vorkühlung vermieden sind.

Beispiel II

Eine Scheibe von 2 mm Dicke wurde in dem Ofen auf 660⁰C erwärmt und mit 15 cm/sec durch die Vorkühlstation hindurch in das Kühlbad bewegt. Bei der Vorkühlung wurde die Oberflächentemperatur der Glasscheibe auf 600⁰C gesenkt und eine endgültige Festigkeit des Glases von etwa 1900 kg/cm² mit einer Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil von etwa 420 kg/cm² erreicht.

Beispiel III

Eine Scheibe von 2 mm Dicke wurde auf 690° C im Ofen erhitzt und in geringerem Ausmaße gekühlt, indem die Kühlluft mit 300 mm WS zugeleitet wurde. Die Absenkung der Glasscheibe erfolgte mit 25 cm/sec durch die Vorkühlstation und in das Kühlbad. Das gehärtete Glas hatte eine endgültige Festigkeit von 2100 kg/cm² bei einer Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil von 700 kg/cm².

Beispiel IV

Eine Scheibe von 2 mm Dicke wurde in dem Ofen auf 660⁰C erhitzt und mit 15 cm/sec durch die Vorkühlstation bewegt, in der Kühlluft mit 300 mm WS auf die Glasscheibe geleitet wurde. Nach dem Abkühlen in dem Kühlbad wurde eine endgültige Festigkeit des Glases von 1820 kg/cm² und eine Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil des Glases von 560 kg/cm² festgestellt

Beispiel V

Eine Glasscheibe von 2 mm Dicke wurde auf 640° C erhitzt und dann mit 25 cm/sec durch die Vorkühlstation bewegt, in der Kühlluft mit einem Druck von 230 mm WS gegen die Glasscheibe geleitet wurde. In der Vorkühlung wurde die Oberflächentemperatur des Glases auf 580⁰C gesenkt und die Glasscheibe unmittelbar in das Kühlbad getaucht, das eine Temperatur von 45° C aufwies. Die endgültige Festigkeit des Glases betrug 1820 kg/cm² bei einer Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil von 560 kg/cm².

Beispiel VI

Eine Scheibe von 4 mm Dicke wurde auf 700⁰C erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von 15 cm/sec durch die Vorkühlstation bewegt, in der Kühlluft mit einem Druck von 500 mm WS gegen die Glasscheibe gerichtet wurde. Die Oberflächentemperatur fiel auf 62O⁰C, während im zentralen Teil des Glases eine Temperatur dicht unter 700⁰C aufrechterhalten blieb. Nach der Vorkühlung wurde die Glasscheibe sofort in das Kühlbad getaucht, das eine Temperatur von 45⁰C aufwies. Das gehärtete Glas hatte eine endgültige Festigkeit von 2250 kg/cm² bei einer Zugspannung im zentralen Teil von 700 kg/cm².

Beispiel VII

Eine Glasscheibe von 6 mm Dicke wui'de auf 700° C in dem Ofen erhitzt und die Temperatur des Kühlbades auf 40⁰C eingestellt. Die Glasscheibe wurde mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von IC cm/sec abgesenkt und in der Vorkühlstation Stickstoff mit einem Druck von 1000 mm WS gegen die •ο Glasscheibe geleitet. Nach dem Abkühlen im Kühlbad wurde eine endgültige Festigkeit des Glases von 2450 kg/cm² und eine Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil von 840 kg/cm² festgestellt.

^a5 Beispiel VIII

Eine Glasscheibe aus Kalk-Soda-Silikat-Glas von 6 mm Dicke wurde auf eine Temperatur von 700° C im Ofen erhitzt und mit einer gleichmäßigen Ge-

schwindigkeit von 20 cm/sec durch die Vorkühlstation bewegt. Kühlluft wurde in der Kühlstation mit 700 mm WS auf die Glasscheibe geleitet. Nach dem Abkühlen im Kühlbad, das auf 30⁰C eingestellt war, hatte das Glas eine endgültige Festigkeit von

3350 kg/cm² bei einer Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil von 840 kg/cm².

Beispiel DC

Eine Glasscheibe aus Kalk-Soda-Silikat-Glas von 6 mm Dicke wurde in dem Ofen auf 700° C erwärmt und die Temperatur des Kühlbades auf 30⁰C eingestellt.

Die Glasscheibe wurde mit einer Geschwindigkeit

von 15 cm/sec durch die Vorkühlstation bewegt, ir der Luft mit einem Druck von 70 mm WS gegen die Glasscheibe geleitet wurde. Die endgültige Festigkeil des gehärteten Glases ergab sich zu 2800 kg/cm², unc die Zugspannung im zur Dickenabmessung zentraler

Teil wurde mit 770 kg/cm² festgestellt

Beispiel X

Eine Glasscheibe von 6 mm Dicke wurde auf eini Temperatur von 740⁰C erhitzt und mit 25 cm/sei durch die Vorkühlstation bewegt in der Stickstof

mit einem Druck von 1500 mm WS auf die Glas scheibe geleitet wurde. Hierdurch wurde die Ober flächentemperatur des Glases auf 640⁰C gesenkt

worauf ^as Glas unmittelbar in dem Kühlbad abge

kühlt wurde. Die endgültige Festigkeit des Glase

ergab sich zu 4350 kg/cm² bei einer Zugspannung in

zur Dickenabmessung zentralen Teil von 1120 kg/cm^s

Auch dickere Gläser, beispielsweise mit einer Dick

von 8 mm oder 10 mm, können in der gleichen Weis

wie im Beispiel 10 behandelt werden, um einen seh

hohen Grad der Druckspannung in den Oberflächen

schichten zu erhalten.

11 12

. · ι ντ ^'^e Erfindung kann auch im Zusammenhang mit

Beispiel Al ^₆₁. Herstellung von gewölbten gehärteten Glasschei-

Eine sehr dünne Glasscheibe von 0,8 mm Dicke ben verwendet werden, die von ebenen Glasscheiben wurde auf 700° C erhitzt und mit etvra 40 cm/sec ausgehen. Eine Vorrichtung für diesen Zweck ist in durch die Vorkühlstation bewegt, in der Kühlluft mit 5 F i g. 5 schematisch dargestellt. Zwische.1 dem Boden einem Druck von 140 mm WS gegen die Glasscheibe des Ofens und dem oberen Ende der Rahmen 7 der bewegt wurde. Die Oberflächentemperatur des Glases Vorkühlstation sind zwei Biegewerkzeuge auf beiden fiel auf 620° C, während der zu der Dickenabmessung Seiten der Bewegungsbahn der nach unten bewegten zentrale Teil der Glasscheibe nahe der Anfangstem- heißen Glasscheibe 2 vorgesehen. Die Biegewerkperatur von 700° C blieb. Nach dem Abkühlen im io zeuge bestehen aus einem Druckblock 55, der an Kühlbad, das auf 45° C eingestellt war, hatte das einem Stempel 56 sitzt und eine konvexe Oberfläche Glas eine endgültige Festigkeit von 1700 kg/cm² bei entsprechend der gewünschten Wölbung der Glaseiner Zugspannung im zur Dickenabmessung zentru- scheibe aufweist. Auf der anderen Seite der Bewelen Teil von 560 kg/cm². gungsbahn der Glasscheibe ist eine Gepenplatte 58

Es ist auch möglich, für die Hauptkühlstation ge- 15 vorgesehen, die über Streben 59 mit einem einen

schmolzenes Zinn als Kühlmittel zu verwenden und Kolben 61 tragenden Gegenrahmen 60 verbunden ist.

dies ist besonders vorteilhaft, wenn sehr dünne Glas- Die Wölbung der Gegenplatte 58 ist konvex und

scheiben zu härten sind, wie das nachstehende Bei- entspricht der Krümmung der Druckplatte 57.

spiel zeig?. Diese Biegewerkzeuge werden dicht gegen die

»β heiße Glasscheibe 2 bewegt, die zu dieser Zeit zwi-

Beispiel XII sehen den Biegewerkzeugen angehalten wird und dann

unmittelbar danach zu den Rahmen 7 der Vorkühl-

Eine Glasscheibe von 0,8 mm Dicke wurde auf station weitergeleitet wird.

eine Temperatur von 700⁰C erhitzt und dann mit In üblicher Weise sind die mit der Glasscheibe in

einer Geschwindigkeit von 40 cm/sec durch die Vor- as Berührung kommenden Flächen der Biegewerkzeuge

kühlstation bewegt, in drr eine Mischung aus Stick- aus Kohlenstoff oder Asbest gebildet, so daß die eine

stoff und Wasserstoff mit einem Gehalt von 5 % hohe Temperatur von beispielsweise 760° C aufwei-

Wasserstoff gegen die Glasscheibe gerichtet wurde. senden Glasscheiben nicht beschädigt werden.

Der Druck dieser schwach reduzierenden Atmosphäre Die Rahmen 7 haben gewölbte Flächen auf der der

betrug 130 mm WS. Die Oberflächentemperatur der 30 Glasscheibe zugewandten Seite, wobei die Wölbung

Glasscheibe sank auf etwa 630° C, während die ur- der Wölbung der Biegewerkzeuge entspricht. Im übri-

sprüngliche Temperatur im zur Dickenabmessung gen ist die Ausbildung die gleiche wie bei der Bauart

zentralen Teil dieser dünnen Glasscheibe nahe 700° C nach den F i g. 2 und 3, um die gewölbte Glasscheibe

aufrechterhalten blieb. Die Glasscheibe wurde sodann gleichmäßig vorzukühlen, bevor sie in das Kühlbad

unmittelbar in ein Kühlbad aus geschmolzenem Zinn 35 eingetaucht wird.

einer Temperatur von 300° C eingetaucht. Durch die Das erfindung.'gemäße Verfahren kann auch in

Zufuhr der leicht reduzierenden Atmosphäre in der horizontaler Lage der Glasscheiben durchgeführt

Vorkühlstation wurde zugleich eine Schutzatmo- werden. In diesem Falle werden die Glasscheiben auf

sphäre für das Bad aus geschmolzenem Zinn ge- einem Gaspolster während der Erhitzung und der

schaffen. 40 Vorkühlung getragen. Jede Glasscheibe, gleichgültig,

Das gehärtete Glas hat eine endgültige Festigkeit ob sie eben oder gewölbt ist, wir.": anfänglich von

von 1600 kg/cm² bei einer Zugspannung im zur Dik- einem Gaspolster getragen, das durch ein unterhalb

kenabmessung zentralen Teil von 500 kg/cm². der Glasscheibe vorgesehenes Bett ausströmt und aus

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Anfangstempera- dem Gas kontinuierlich abgeleitet wird. In der Heiz-

tur des Glases ein wesentlicher Faktor für die Steue- « station dient der Bildung des Gaspolsters heißes Gas,

rung der Härtung ist, und es kannte festgestellt wer- wobei die Heizung auf der oberen Fläche dur dort

den, daß die Zugspannung im zur Dickenabmessung vorgesehene Heizelemente ergänzt wird, üis die

zentralen Teil des Glases sich bei jeden 1O⁰C Diffe- gleichmäßige gewünschte Anfangstemperatur erreicht

renz in der Arfangstemperatur des Glases um etwa ist.

84 kg/cm² ändert. Eine weitere zusätzliche Steuerung 5° Die Glasscheiben werden Kante an Kante fortbe-

der Härte des Glases wird durch Änderungen der Ab- wegt und gelangen längs des Gaspolsters in den Be-

senkgeschwindigkeit der Glasscheibe und Änderung reich der Vorkühlstation, in der an Stelle des bishei

des Druckes des Kühlmittels in der Vorkühlstation verwendeten heißen Gases Kühlgas zur Bildung des

erzielt. Änderungen dieser Größen haben einen ge- Gaspolsters dient, während auf der oberen Fläche

wissen Einfluß auf die Härte und können als Fein- 55 gleichzeitig entsprechende Kühlung vorgesehen wird

einstellung des Verfahrens gewertet werden. Danach gelangt die Glasscheibe sofort in die

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Hauptkühlstation, wobei sie gegen ein Kühlmittel ir

gewölbte Glasscheiben ebenfalls gehärtet werden, unmittelbare Flächenberührung gelangt Das Kühl-

wobei die Rahmen der Vorkühlstation eine entspre- mittel kann eine Kühlflüssigkeit sein, die in einen

chende Krümmung wie die Glasscheiben aufweisen. 60 dauernden intensiven Wärmeaustausch mit dem hei

Bei der dargestellten Bauweise können die Rahmen ßen Glas gehalten wird, um das kräftige Abkühlen zv

leicht aus ihren Arbeitsstellungen fortbewegt werden, bewirken. Danach gelangt die Glasscheibe aus den

um die Rahmen auszuwechseln, wenn auf eine andere Bereich der Kühlstation in eine Waschstation un<

Glasscheibenart umgestellt werden muß. Der Behälter wird dann zur Stapelung weitergeleitet,

für das Bad hat solche Abmessungen, daß er die üb- 65 Die Erfindung ist auch zum Härten von anderei

liehen gewölbten Glasscheiben, beispielsweise ge- Glasgegenständen als flachen oder gewölbten Glas

wölbte Windschutzscheiben, aufzunehmen imstande scheiben geeignet, beispielsweise für Glasbehältei

ist. Preßglasteile, wie Glasisolatoren oder hohle Glas

!ke oder Glacbausteine, wie sie in der Bauindu- ! verwendet werden.

»urqh die Erfindung ist es möglich, stärker gebärs Glas auf dsr Basis von Kalk-Soda-SüUcat-Zuimensetzungen zu schaffen, als es bisher möglich

Härten von dünne

einen üb«

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Ein Abschrecken mit Kühlflüssigkeit ist durch die ... r»TT>s 850785 bekannt. Hier besteht jedoch der Patentansprüche: E^d Jsteh »Ä durch ein zu starkes Tem-

1. Verfahren zum Harten einer Scheibe aus peraturgefaUe ^^^{etaen Teüett} ^m *"» Kalk-Soda-Silikat-Glas durch Erhitzen der Glas- s führende'Spannungen bUden.fänden ist auch eine scheibe auf eine Temperatur nabe dem Erwei- Zum Harten von G^«»Jjgg *_t ^&l%£Z chungspunkt des Glases und Abschrecken der ^^»^,^^^^J^TSfSiS^Z