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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der sich im Betrieb einstellende
Verzug der Düsenbalken zumindest teilweise durch eine den Verzug kompensierende,
gesteuerte Verformung eines oder beider Düsenbalken in seiner Wirkung aufgehoben
wird. Durch diese Maßnahme wird vorteilhaft erreicht, daß dem unvermeidlichen Verzug
insbesondere einer breiten Düse für Flachglas, aus der das Flachglas mit 9000C-
1 1000C, im Mittel etwa mit 1000"C austritt und der bisher als eines der Haupthindernisse
für die Verwendung einer die Endabmessungen bestimmenden Düse angesehen wurde, begegnet
werden kann. Der Verzug entsteht, insbesondere wenn die Düse aus Metall gefertigt
ist, sowohl durch Ausscheidungsvorgänge im hochhitzebestandigen Stahl und seiner
Beschichtung als auch durch
Eigenspannungen, die sich bei der Fertigung
ergeben haben und sich im Betriebstemperaturbereich abbauen, sowie durch die unterschiedlichen
thermischen Einflüsse, die von der Düsenbefestigung, dem Glas, dem Kühlmittel und
der Atmosphäre auf die Düsenbalken einwirken.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß einer der
Düsenbalken, inbesondere ein festgelagerter Balken, der sich durch Verzug einstellenden
Form des anderen Balkens, insbesondere des zur Einstellung der Glasbanddicke beweglichen
Balkens, nachgesteuert wird. Durch diese Maßnahme, bei der ein Balken, insbesondere
der zur Dickeneinstellung des Glasbandes bewegliche Balken, unbeeinflußt bleibt
und der andere Balken dem beweglichen Balken in seiner Form nachgesteuert wird,
ergibt sich eine bessere und einfachere Ausführung, als wenn bei beiden Balken die
sich durch Verzug einstellende Verformung ausgesteuert würde. Voraussetzung für
diese Ausführung ist, daß sich der Verzug des nicht kompensierend gesteuerten Balkens
im Betrieb nur in dem Bereich ändert, in dem der andere Balken nachgesteuert folgen
kann. Dies ist durch eine kompakte, weitgehend massive Ausführung des nicht kompensierend
gesteuerten Balkens erreichbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Form der Balken fortlaufend, insbesondere durch Messung der Lage vorherbestimmter
Punkte gemessen wird und die Meßwerte zur Steuerung der Balkenform verwendet werden.
Durch die Messung von diskreten, nahe aneinanderliegenden Punkten ist es vorteilhaft
möglich, die Verformung der Balken in bezug zueinander ausreichend genau zu bestimmen
und als erste Stellgröße für die Verstellung des nachzuführenden Balkens die Abweichungen
der Abstände der Meßpunkte voneinander zu nehmen. Im Rahmen der Meßgenauigkeit,
mit der auch im Temperaturbereich von mehreren hundert Grad, d. h.
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im Inneren der Düsenbalken gemessen werden kann, ist damit bereits
eine weitgehende Einhaltung der Glasbanddickentoleranzen gewährleistet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Meßwerte einem Rechner aufgegeben werden, der die Korrekturwerte ermittelt und
Stellorgane für die Verformung steuert. Der Düsenbalken als fester und elastischer
Körper verformt sich nach einer bestimmten Biegelinie. Dies bedeutet, daß ein Stellvorgang
an einem Ende des Balkens Veränderungen auch in der Mitte oder sogar am anderen
Ende des Düsenbalkens nach sich zieht. Eine einfache Nachführung der speziellen
Meßpunkte führt daher zu einem komplizierten Reagieren mit Rückkoppelungseffekten.
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Die vorteilhafte Anwendung eines Prozeßrechners, der die jeweiligen
Auswirkungen, die sich durch die Stellbefehle ergeben, vorausberechnet, macht es
möglich, die Stellorgane für die Verformung des Düsenbalkens unter Berücksichtigung
der gegenseitigen Beeinflussung der Einstellungen optimal zu steuern.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß der
Rechner die Korrekturwerte der Düsenbalkenform über ein gespeichertes Biegemodell
des Düsenbalkens ermittelt. Durch die Verwendung eines gespeicherten Biegemodells
des Düsenbalkens kann der Rechner vorteilhaft einfach die Auswirkungen eines Stellbefehls
auf die Biegelinie des gesamten Balkens berechnen. Hierdurch sind Optimierungsrechnungen
möglich, um den Verbiegungsgrad des Düsenbalkens insgesamt so gering wie möglich
zu halten.
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Erleichtert werden entsprechende Rechnungen durch die relative Langsamkeit,
mit der sich die Gestalt der Düse verändert.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die
Glasbanddicke hinter der Düse fortlaufend gemessen und als übergeordnete Regelgröße
dem Rechner aufgegeben wird. Die Glasbanddicke, die an dem Glasband, das aus der
Düse austritt, z. B. optisch fortlaufend gemessen werden kann, ist eine besonders
vorteilhafte übergeordnete Regelgröße, weil die Verwendbarkeit des Endproduktes
direkt von der Glasdikke und Gleichmäßigkeit abhängt. Der gemessene Wert muß also
stets innerhalb des Toleranzbereiches liegen.
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Die Glasbanddicke wird daher vorteilhafterweise dafür verwendet, die
Düsenbalkeneinstellung ständig zu überprüfen, und wenn nötig, andere Einflüsse beispielsweise
von Temperaturunterschieden im Düsenspalt, auszugleichen. Daß der Meßwert, der die
Auswirkung eines Stellbefehls zeigt, erst mit Verzögerung nach dem Stellbefehl erhältlich
ist, wird durch eine ständige Tendenzüberwachung ausgeglichen. Der Rechner berechnet
also laufend die Tendenz, mit der sich die Glasbanddicke an speziellen Stellen verändert
und erteilt seine Stellbefehle der Tendenz entgegenwirkend, bevor die Glasbanddicke
die Toleranzgrenze erreicht.
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In die Tendenzberechnung geht als weitere Größe auch die Glastemperatur,
ebenfalls an speziellen Stellen gemessen, ein.
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Zur Durchführung des Herstellungsverfahrens von Flachglas ist eine
Düse, aus der das Glas austritt, vorgesehen, bei der zumindest einer der beiden
Düsenbalken elastisch verformbar ausgebildet ist.
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Durch eine Düse mit mindestens einem elastisch verformbaren Balken
steht vorteilhaft eine Vorrichtung zur Verfügung, mit der das crstrebte Ziel, die
Herstellung eines durch eine Düse maßgerecht geformten, breiten Flachglasbandes,
erreichbar ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest der
elastisch verformbare Düsenbalken Stellorgane zur gezielten Verformung aufweist.
Durch diese Stellorgane ergibt sich die Möglichkeit, die Düsenbalken einer gezielten
Verformung zu unterwerfen. Es ist besonders vorteilhaft, einem insbesondere massiven
Düsenbalken einen Verzug zu erlauben und den elastisch verformbaren Düsenbalken
so zu verstellen, daß der verstellbare Balken dem anderen, verzogenen Balken in
seiner Kontur folgt. So kann ein Düsenspalt gebildet werden, der zwar in sich gebogen
ist, dessen Düsenbalken aber einen eng tolerierten Abstand zueinander halten.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die
Düsenbalken Meßorgane zur Anzeige der Lage von Referenzpunkten der Biegelinie aufweisen,
die sich insbesondere im Innern der Balken befinden. Durch Meßorgane, die im Inneren
der Balken die Lage von Referenzpunkten messen, ist es vorteilhaft möglich, mit
Hilfe des Prozeßrechners die Verformungskurven der Balken 7u ermitteln. Als Meßorgane
kommen insbesondere kapazitive oder induktive Geber, die berührungslos messen, infrage.
Durch die Anordnung im Inneren der Balken sind die Meßorgane vor Beschädigungen
und anderen Einflüssen geschützt, so daß ihre Meßgenauigkeit über lange Zeit unbeeinflußt
bleiben kann. Eine Dauermessung der Lage der Referenzpunkte mit '/lot Millimeter
Genauigkeit ist so relativ einfach möglich.
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Die Meßgenauigkeit der Düsenform ist damit 10 mal so groß wie die
Genauigkeit, mit der der Abstand der beiden Düsenbalken voneinander eingehalten
werden
muß.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der elastisch
verformbare Balken als dünnwandige Schale ausgebildet ist, die vorzugsweise einseitig
eingespannt und mit an der freien Seite angreifenden Stellorganen versehen ist.
Durch die Ausbildung des elastisch verformbaren Balkens als dünnwandige Schale steht
ein in sich stabiles Teil zur Verfügung, das durch seine Dünnwandigkeit mit relativ
geringen Kräften verformt werden kann. Durch die einseitige Einspannung, die insbesondere
an der Wannenseite erfolgt, ist eine genügende Stabilität der Schale gewährleistet
Dabei ist es möglich, die Verformung in Querrichtung des Balkens so vorzunehmen,
daß ein Obersetzungseffekt auftritt und der Stellweg des Stellorgans zur Erreichung
einer bestimmten Düsenspaltverengung ein Vielfaches der Düsenspaltverengung beträgt
Aus diesem Grunde werden die Stellorgane an der der Einspannu!lgsseite gegenüberliegenden
Seite des Balkens angeordnet Die Angriffsrichtung der Stellorgane wird dabei so
gewählt, daß sich die Grundform der dünnwandigen Schale nicht wesentlich ändert
und lediglich die engste Stelle beeinflußt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der elastisch
verformbare Balken aus hochhitzebeständigem Metall besteht, das vorzugsweise mit
einer Oberflächenbeschichtung L B. aus Wolframcarbid oder Titancarbid versehen ist
Durch die Ausbildung des elastisch verformbaren Balkens als hochhitzebeständiges
Metallbauteil ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit einer einfachen Beschichtung
z. B.
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mit Wolframcarbid oder Titancarbid. Das Auftragen der Schutzschicht
auf dem hochhitzebeständigen Metall erfolgt durch Sintern oder Plattieren. Bei der
Temperatur, bei der das Glas aus der Düse austritt, nämlich ca.
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1000"C, sind gesintene Carbidbeschichtungen von sehr großer Verschleißfestigkeit.
Durch die Schutzschicht kann eine Düsenstandzeit von mehreren tausend Stunden erreicht
werden. Gleichzeitig wird durch die Beschichtung, insbesondere wenn das Sinter-Verfahren
angewendet wird, eine leichte Reparatur der Düsenbalken ermöglicht, da schadhafte
Stellen einfach neu beschichtet und nachgeschliffen werden können. Als Grundmetall
der Düsenbalken kommen hochhitzebeständige Stahllegierungen, aber auch Ni- und Co-Basislegierungen
in Frage. Die Bearbeitung der Carbidschichten ist mit Diamantschleifscheiben möglich,
bei Einbettung der Carbidkörner in eine Ni-Matrix auch mit Korundscheiben.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Düsenbalken
mit Vorrichtungen zur Zuführung von Heiz- und Kühlmedien versehen ist Durch eine
gesteuerte Beheizung bzw. Kühlung einzelner Sektoren oder Teile der Düsenbalken
kann vorteilhaft langfristig der Verzug der Düsenbalken beeinflußt werden. Weiterhin
ist es möglich, die Meßstellen, in denen die Meßorgane zur Anzeige der Lage der
Referenzpunkte der Biegelinien angeordnet sind, selektiv zu kühlen oder zu beheizen,
so daß die Meßgeräte bei konstanter Temperatur arbeiten In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung ist vorgesehen, daß hinter der Düse zumindest ein Glasbanddickenmeßgerät
angeordnet ist, das vorzugsweise fortlaufend traversierend die Dicke des Glasbandes
mißt Durch das hinter der Düse angeordnete Meßgerät wird die Dicke des Glasbandes
ständig überwacht, Weiterhin stehen dem Prozeßrechner so fortlaufend Meßwerte zur
Berechnung der Düsengeometrie zur Verfügung, da die
Glasdicke in enger Beziehung
zur Düsengeometrie steht. Es ist dabei insbesondere vorteilhaft, ein kontinuierlich
messendes Gerät zu verwenden, da so dem Rechner der Dickenverlauf des Glases über
die Düsenbreite exakt eingegeben werden kann. Auf diese Weise können auch die zwischen
den Referenzpunkten liegenden Bereiche erfaßt werden. Mit Hilfe des im Rechner gespeicherten
Modells kann dann die Verformung der Düsenbalken über ihre ganze Länge ohne Lücken
berechnet werden. Die Referenzpunkte können daher einen relativ großen Abstand haben.
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Weiterhin ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zur
Regelung der Düsenbalkenverformung ein insbesondere mit einem Modell des Düsenbalkens
programmierbarer Rechner vorhanden ist. Der Einsatz eines Prozeßrechners zur Führung
des Herstellungsverfahrens ist nicht unbedingt erforderlich, da der Prozeß auch
durch normale Regler, die miteinander verknüpft sind, geführt werden kann. Durch
den Einsatz eines Prozeßrechners mit gespeichertem Modell kann jedoch die Toleranz
des fertigen Flachglases herabgesetzt und das Verfahren optimiert werden.
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Weiterhin ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zumindest
einer der Düsenbalken, insbesondere der sich frei verformende Düsenbalken, in Einzelpunkten
gelagert ist. Durch die Lagerung in Einzelpunkten ergibt sich vorteilhaft eine leichtere
Vorausberechnung der Düsenbalkenbiegelinie. Weiterhin ist bei sehr großen Verformungen
ein Nachrichten durch Verstellung der einzelnen Auflagerpunkte möglich.
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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, die ein
besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigen und aus denen weitere Einzelheiten
zu entnehmen sind. Es zeigt F i g. 1 eine schematisierte Düse von der Glasbandaustrittseite
her, F i g. 2 die Düsenbalken im Schnitt, sowie F i g. 3 das Regelschema für die
Düsenbalken.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 den Düsenspalt, der sich zwischen dem oberen,
vorzugsweise verformbar ausgestalteten Düsenbalken 2 und dem unteren, vorzugsweise
starr ausgebildeten und höhenverstellbaren Düsenbalken 3 befindet. Am oberen Düsenbalken
2 greifen mehrere Stellorgane 4 an, deren Antrieb 5 hydraulisch oder mechanisch,
z. B. durch Differentialspindeln, ausgebildet sein kann. Die Anzahl der Stellorgane
4 ist von der Länge der Düse abhängig und vorzugsweise ungerade z. B. 5, 7 oder
9. In den Düsenbalken 2 und 3 sind Meßgeräte angeordnet, die sich in Aufnahmeöffnungen
6 und 7 befinden. Ihre Zahl ist mindestens gleich der Zahl der Stellorgane, jedoch
in der Regel ein Mehrfaches davon. Die beiden Düsenbalken 2 und 3 sind in Abschnitte
unterteilt, die durch die Einrichtungen 8 und 9 beheizt bzw. gekühlt werden können.
Die Heizungs- bzw. Kühlmedien werden vorzugsweise im Kreislauf geführt, um Verunreinigungen
der Heiz- bzw.
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Kühleinrichtungen 8 und 9 zu vermeiden. Der obere Düsenbalken 2, der
vorzugsweise als dünnwandige Schale ausgebildet ist, ist in der Regel einstückig.
Der andere, vorzugsweise insgesamt verstellbare Düsenbalken 3 kann dagegen aus einzelnen
Abschnitten zusammengesetzt sein. Um diesen Düsenbalken eine ungehinderte, gleichmäßige
Verformung zu ermöglichen, ist er vorzugsweise auf einzelnen Auflagerpunkten 2S
gelagert, die nach Art einer statisch bestimmten Lagerung ausgebildet sind.
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Aus F i g. 2 ist der nähere Aufbau der Düsenbalken 2
und
3 zu ersehen. Der gezielt verformungsfähige Düsenbalken 2, der oben angeordnet ist,
ist z. B. durch Einschub in eine Ausnehmung, mit dem Ende 10 des Düsenkanals 11
verbunden In seinem Inneren liegen die Meßgeräte 12, die die Lage der Referenzpunkte
angeben. Die Meßgeräte 12 sind auf Tragvorrichtungen 13 angeordnet. Die Referenzpunkte
14 sind fest mit der dünnwandigen Schale 2 verbunden Der Raum innerhalb der dünnwandigen
Schale 2 ist mit Isoliermaterial 15 gefüllt, das ebenfalls elastisch verformbar
ist. In dem Isoliermaterial 15 liegen die Heiz- bzw. Kühlelemente 16. Der Düsenspalt
1 liegt zwischen dem verstellbar ausgebildeten Düsenbalken 2 und dem vorzugsweise
massiven Balken 3. Sowohl der Düsenbalken 2 als auch der Düsenbalken 3 können Lippen
17 aufweisen, die mit dünnen Schichten 18 zB. aus Carbid, verschleißfest beschichtet
sind Die Lippen 17 bewirken, daß nur eine sehr kleine und schmale Fläche der Düse
der verschleißenden Wirkung des austretenden Glases ausgesetzt wird. Hierdurch und
durch die Beschichtung wird vorteilhaft die Lebensdauer der Düse erheblich gesteigert.
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Der zur Einstellung der Glasbanddicke bewegliche, massive Düsenbalken
3, der vorzugsweise unten liegt, weist in seinem Inneren die Meßgeräte 12 auf Tragvorrichtungen
13 auf. Er ist beweglich vor dem unteren Teil 19 des Düsenkanals 11 angeordnet.
Ebenso wie der andere Düsenbalken weist er Heizungs- und Kühleinrichtungen 20 und
21 auf.
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In F i g. 3 bezeichnet 22 den Prozeßrechner mit den beiden vorgeschalteten
Einheiten 22a und nb zur Plausibilitätskontrolle. Diese Einheiten prüfen die Meßwerte
auf ihre Plausibilität, die die Meßgeräte 12, 23 und 24 liefern. Die Meßgeräte 12
messen die Lage der Düsenbalken-Referenzpunkte, während das Meßgerät 23 die Glasbanddicke
und das Meßgerät 24 die Glasbandtemperatur mißt Die Einheiten fla und 22b
scheiden
nichtplausible Werte aus und ersetzen sie durch interpolierte Werte, die aus dem
gemessenen Kurvenverlauf errechnet werden. Die aufbereiteten Meßwerte werden dem
Prozeßrechner 22 eingegeben, der mit ihrer Hilfe die Stellorgane 4 zur Verstellung
des Düsenbalkens steuert. Um die Genauigkeit der Einstellung der Biegelinie des
nachsteuerbaren Balkens 2 auf die Biegelinie des sich frei verformenden Balkens
3 zu verbessern, wird von dem Rechner n ein Modell der Biegelinie, die im Rechner
gespeichert ist, benutzt Durch das Modell kann der Rechner die Beeinflussung aller
Teile des Düsenbalkens 2 durch einen Stellbefehl feststellen. Für die günstigste
Form der Momentaneinstellung des Balkens wird vorzugsweise die bekannte Methode
der kleinsten Quadrate verwendet Als übergeordneter Regelwert dient die Anzeige
des Glasdickenmeßgerätes 23. Dieser Wert erlaubt es, über eine Tendenzberechnung
die Maße des Glasbandes in der Düse zu berechnen. Durch Vergleich mit der gemessenen
Düsenform kann festgestellt werden, ob unzulässige Dickenabweichungen von der Düsenform
herrühren. So können auch Störungen, die sich zB.
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durch Inhomogenitäten des austretenden Glases ergeben und ihren Einfluß
außerhalb der Düsenform haben, zumindest teilweise ausgesteuert werden.
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Die Verwendung einer gesteuerten Flachdüse für die Herstellung toleranzgerechter
Bänder ist nicht nur auf die Glasherstellung beschränkt. Eine solche Düse kann beispielsweise
auch in der Kunststoffindustrie eingesetzt werden. Das Prinzip, die Aussteuerung
des Verzugs durch gezielte Verformung, bleibt für alle entsprechenden Hersteliverfahren
gleich. Da die Meßgeräte und die Stellorgane im oder unter dem 1/ioo-Millimeterbereich
arbeiten, können, insbesondere bei langsamen Bandaustritt aus der Düse, auch ohne
weiteres Dickentoleranzen unter 0,1 mm erreicht werden.