DE4202278A1 - Vorrichtung zur erzeugung von glasschmelze-portionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Glasschmelze-Portionen, bestehend aus einem Schmelze-Vorrats­ behältnis mit einer unterhalb des Pegels des Schmelze-Vor­ rats angeordneten Ausstoßöffnung und einem zur Ausstoßöff­ nung koaxialen, eine periodische Förderbewegung ausführenden Plunger.

Mit derartigen Vorrichtungen werden durch die periodische Förderbewegung des im allgemeinen vertikal angeordneten Plun­ gers mit einer entsprechenden Taktrate bzw. entsprechender Schnittzahl tropfenförmige Glasschmelze-Portionen - sogenann­ te Glasposten - erzeugt, die von der Vorrichtung durch die unter dem Plunger befindliche Ausstoßöffnung abgegeben wer­ den und anschließend zur Weiterverarbeitung beispielsweise an eine Glasformmaschine gelangen, in der durch Blasen, Pres­ sen, Schleudern oder dgl. beliebig geformte Glasprodukte er­ zeugt werden können. Die durch die Ausstoßöffnung gelangen­ den Glasportionen werden durch eine Abschneidevorrichtung von der im Vorratsbehältnis befindlichen Glasschmelze ge­ trennt.

Bei Vorrichtungen der angegebenen Art muß der Plunger aus hitzebeständigem Material bestehen, da er sich direkt in der Glasschmelze befindet, deren Temperatur bis über 120°C be­ tragen kann. Aus diesem Grund werden Plunger im allgemeinen aus geeigneter Keramik gefertigt.

Problematisch ist bei den bekannten Vorrichtungen, daß häu­ fig Luft- bzw. Gasblasen in die Glasschmelze gelangen, die im fertigen Glasprodukt sichtbar sind und sich qualitätsmin­ dernd auswirken.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Glasschmelze-Portionen der ein­ gangs angegebenen Art zu schaffen, mit der Glasschmelze-Por­ tionen von hoher, insbesondere blasenfreier Qualität.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Plunger zumindest bereichsweise aus porösem Material, insbe­ sondere aus Keramik besteht und derart mit einer Vakuumquel­ le verbunden ist, daß unterhalb des Schmelze-Pegels in den Grenzflächenbereichen zwischen Plunger und Glasschmelze ein Saugvakuum wirksam ist.

Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, daß bei bekannten Vor­ richtungen Gasblasen in die Glasschmelze gelangen, da durch die Förderbewegung des Plungers in den Grenzflächenbereichen zwischen Plunger und Glasschmelze ein Saugeffekt entsteht. Dieser Saugeffekt bewirkt ein Ansaugen von Luft oder Gasen aus dem oberen, nicht von Glasschmelze umgebenen Plungerbe­ reich durch den keramischen und somit porösen Plungerkörper hindurch in den unteren Plungerbereich, der von der Glas­ schmelze umgeben ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Glasschmelze-Portionen werden die durch den Plunger in die Grenzflächenbereiche zwischen Plunger und Glasschmelze gelangenden Gase durch das Saugvakuum abge­ saugt, bevor sie in die Glasschmelze gelangen und dort eine Blasenbildung hervorrufen können.

Auf diese Weise lassen sich insbesondere auch bei niedriger Schnittzahl und hoher Glastemperatur qualitativ hochwertige, blasenfreie Glasschmelze-Portionen erzeugen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Plunger mit zumindest einer mit der Vakuumquelle verbundenen und bis unter den Schmelze-Pegel, vorzugsweise mehrere Zenti­ meter unter den Schmelze-Pegel reichenden Bohrung versehen. So kann mit geringem fertigungstechnischen Aufwand ein Saug­ vakuum in den Grenzflächenbereichen zwischen Plunger und Glasschmelze erzeugt werden. Die Bohrung besitzt vorzugs­ weise einen Durchmesser von 12-14 mm.

Um die Wirkung des Vakuums zu verstärken und das Absaugen einer größeren Menge von Gasen zu ermöglichen, können im Plunger auch mehrere zumindest im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Bohrungen vorgesehen werden, die auch als einander schneidende Bohrungen ausgeführt werden können.

Um das Durchströmen des porösen Plungermaterials oberhalb des Schmelze-Pegels zu reduzieren, kann die äußere Oberflä­ che des Plungers in diesem Bereich mit Wasserglas abgedich­ tet werden. Auf diese Weise entstehen zwischen der abdichten­ den Wasserglasschicht und der Glasschmelze auch bei hohen Temperaturen keine störenden chemischen Reaktionen, die sich negativ auf die Qualität des zu erzeugenden Glasproduktes auswirken könnten.

Die periodische Förderbewegung des Plungers kann durch eine Auf- und Abbewegung desselben bewirkt werden, wobei der Plungerhub beispielsweise wenige Zentimeter beträgt.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, den Plunger an seiner Außenwand mit einem Fördergewinde zu versehen und um seine Achse in beiden Richtungen antreibbar auszubilden. Bei einem Plunger mit Fördergewinde ist es von Vorteil, das För­ dergewinde als mehrgängiges Gewinde, insbesondere als Doppel­ gewinde auszubilden, da dann die auf den Plunger wirkenden Kräfte bezüglich der Achse symmetrisch sind, wodurch die Querkräfte auf den Plunger verringert werden.

Sowohl mittels der Auf- und Abbewegung des Plungers als auch mittels des Fördergewindes kann die Glasschmelze entweder in Richtung der Ausstoßöffnung oder von der Ausstoßöffnung weg­ gefördert werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung Glasschmelze-Portionen mit einer Taktrate von weniger als 10 Stück pro Minute er­ zeugt. In diesem Fall wird durch eine Rückförderbewegung, die von der Ausstoßöffnung weggerichtet ist, eine zu einer Fehlfunktion der Vorrichtung führendes unerwünschtes Aus­ fließen von Glasschmelze aus der Ausstoßöffnung während der Zeit vermieden, in der keine Glasschmelze-Portionen erzeugt werden sollen. Durch die Rückförderbewegung wird weiterhin auf vorteilhafte Weise erreicht, daß die beim Abschneiden der zuletzt ausgestoßenen Glasschmelze-Portion entstandende Schnittmarkierung weitgehend ausheilt.

Die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Plungers mit Fördergewin­ de liegt vorzugsweise im Bereich um 6 bis 7 U/min.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Schmelze-Vorratsbehältnis zumindest oberhalb des Berei­ ches, in dem der Plunger in die Schmelze eintaucht, vorzu­ gsweise durch eine Ringheizung geheizt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Schmelze-Vorrat an seiner Oberfläche keine Wärme abstrahlt und dadurch nicht abkühlt, sondern immer ver­ hältnismäßig flüssig ist, wodurch einem Einrühren von Luft­ blasen in den Schmelze-Vorrat durch die Dreh- bzw. Auf- und Abbewegung des Plungers entgegengewirkt wird.

Bei der Weiterverarbeitung der Glasschmelze-Portionen kann eine ungleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb der Glasschmel­ ze-Portion vor allem beim nachfolgenden Blasvorgang ungleich­ mäßige Wandstärken des herzustellenden Glasproduktes zur Folge haben, was sich in einem Qualitätsverlust nieder­ schlägt. Es ist deshalb bei der Weiterverarbeitung von gro­ ßer Wichtigkeit, daß die gesamte Glasschmelze-Portion eine homogene Wärmeverteilung aufweist, weshalb nicht nur das den Schmelze-Vorrat umgebende hitzebeständige Material, sondern vorzugsweise auch der Bereich der Ausstoßöffnung beispiels­ weise durch eine Ringheizung geheizt wird. So kann vermieden werden, daß eine unerwünschte Wärmeabfuhr an die Wände des Vorratsbehältnisses bzw. an die die Ausstoßöffnung begrenzen­ den Flächen auftritt, was zu einer Abkühlung der Glasschmel­ ze-Portion in ihren Oberflächenbereichen und somit zur Bil­ dung einer die Glasschmelze-Portion umgebenden abgekühlten Schicht führen würde.

Durch die erwähnten Heizungen von außen ist es möglich, be­ züglich ihrer Temperaturverteilung weitgehend homogene Glas­ schmelze-Portionen zu erzeugen, aus denen sich ohne Schwie­ rigkeiten beim nachfolgenden Verarbeiten der Glasportion hochwertige Glasprodukte mit gleichmäßiger Wandstärke her­ stellen lassen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung ist der Plunger in einem Schmelze-Zwischenspeicher an­ geordnet, der mit dem Schmelzaggregat über einen Zulaufkanal verbunden ist. Der Zulaufkanal ist vorzugsweise unterhalb des Schmelze-Pegels angeordnet, um eine Blasenbildung sowie einen Kontakt der Glasschmelze mit der Atmosphäre beim Einfließen der Schmelze in den Schmelze-Zwischenspeicher zu verhindern.

Um sicherzustellen, daß sich der Zulaufkanal immer unterhalb des Schmelze-Pegels im Schmelze-Zwischenspeicher befindet, kann der Querschnitt des Schmelze-Zwischenspeichers im Be­ reich des Schmelze-Pegels vergrößert und/oder der Quer­ schnitt des Plungers im Bereich des Schmelze-Pegels verrin­ gert werden. So wird durch eine Vergrößerung des Schmelze-Vo­ lumens im oberen Bereich des Schmelze-Zwischenspeichers er­ reicht, daß die durch das periodische Ausstoßen der Glas­ schmelze-Portionen bewirkten Schwankungen des Schmelze-Pe­ gels klein gehalten werden und somit vermieden wird, daß der Schmelze-Pegel durch die erwähnten Schwankungen bis unter die Höhe des Zulaufkanals absinkt. Diese Ausführungsform läßt sich insbesondere dann vorteilhaft anwenden, wenn größe­ re Glasschmelze-Portionen abgegeben werden, da in diesem Fall besonders hohe Schwankungen des Schmelze-Pegels auftre­ ten würden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet bevorzugt mit einem Unterdruck von 0,9 bar bezogen auf den Umgebungsdruck und erzeugt weniger als 26 Glasschmelze-Portionen pro Minute, wobei jede Glasschmelze-Portion aus bis zu zwei Litern flüssigem Glas besteht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine bevorzugte Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Plungers.

Fig. 1 zeigt einen Plunger 1, der in einem Schmelze-Zwischen­ speicher 2 angeordnet ist. Der Schmelze-Zwischenspeicher 2 wird über einen Zulaufkanal 3 mit Glasschmelze 4 gespeist, welche durch den Plunger 1 in Richtung der Ausstoßöffnung 5 zur Erzeugung von Glasschmelze-Portionen gefördert wird.

Die Ausstoßöffnung 5 ist durch einen insbesondere auswechsel­ baren Auslaufring 15 gebildet, dessen Innendurchmesser klei­ ner als der Durchmesser des Schmelze-Zwischenspeichers 2 in seinem unteren Bereich ist. Der Innendurchmesser des Auslauf­ rings 15 ist abhängig von der Arbeitsgeschwindigkeit der Vor­ richtung und vom zu erzielenden Glasdurchsatz pro Stunde. Durch die Wahl eines jeweils geeigneten Auslaufringes wir er­ reicht, daß die Glasschmelze 4 zwischen den in Richtung der Ausstoßöffnung 5 wirkenden Förderbewegungen durch ihre Oberflächenspannung und den von unten wirkenden atmosphäri­ schen Druck im Schmelze-Zwischenspeicher 2 gehalten wird.

Im oberen Bereich des Plungers 1 ist ein konischer Fortsatz 16 zur Halterung des Plungers 1 vorgesehen.

Der Plunger 1 ist mit einem ersten, eine Auf- und Abbewegung bewirkenden Antrieb 6 und einem zweiten, eine Drehbewegung bewirkenden Antrieb 7 beaufschlagt. Die Koppelung der An­ triebe 6 und 7 mit dem Plunger 1 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.

Die durch den zweiten Antrieb 7 bewirkte Drehbewegung des Plungers 1 wird durch das am Plunger 1 vorgesehene Förderge­ winde 8, welches als symmetrisches Doppelgewinde ausgebildet ist, in eine Förderbewegung umgesetzt. In weiteren Ausfüh­ rungsformen kann das Fördergewinde, wie vorstehend bereits erwähnt, auch als mehrgängiges Gewinde mit mehr als zwei Gängen ausgebildet sein. Die Antriebe 6 und 7 können durch eine Bewegungsumkehr sowohl eine Förderbewegung in Richtung der Ausstoßöffnung als auch von ihr weg bewirken. Die beiden Antriebe 6 und 7 werden in der Weise beaufschlagt, daß die durch sie hervorgerufenen Förderbewegungen synchronisiert sind. Beide Antriebe 6 und 7 sind regelbar ausgebildet, wo­ durch die Taktrate, mit der die Glasportionen erzeugt werden und die Größe bzw. die Form der Glasportionen einstellbar sind.

Der Plunger ist mit einer zentralen Bohrung 9 versehen, wel­ che bis mehrere Zentimeter unter den Schmelze-Pegel reicht, wobei diese Bohrung mit einer Vakuumquelle 10 verbunden ist. Die Verbindung zwischen Vakuumquelle 10 und zentraler Boh­ rung 9 ist ebenfalls schematisch dargestellt.

Um zu verhindern, daß die Oberfläche der Glasschmelze 4 ab­ kühlt und dadurch zäh wird, ist über dem Schmelze-Pegel eine Heizung 11 vorgesehen, welche die Temperatur der Glasschmel­ ze 4 in ihrem oberen Bereich auf einer konstant hohen Tempe­ ratur hält bzw. Wärmeabstrahlung aus dem Glas unterbindet.

Weiterhin sind Heizelemente 12 oder Brenner im Bereich des Auslaufrings 15 vorgesehen, um die Erzeugung weitgehend thermisch homogener Glasschmelze-Portionen zu ermöglichen. Eine noch größere thermische Homogenität läßt sich durch die zusätzlich im äußeren Bereich des Schmelze-Zwischenspeichers vorgesehene Heizung 13 erreichen.

Fig. 2 zeigt einen Horizontalschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plungers 1a. Dieser Plunger 1a weist vier parallel zueinander verlaufende Bohrungen 14 auf, die mit einer gemeinsamen Vakuumquelle verbunden sind.

Claims (25)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Glasschmelze-Portionen, bestehend aus einem Schmelze-Vorratsbehältnis mit einer unterhalb des Pegels des Schmelze-Vorrats (4) angeordne­ ten Ausstoßöffnung (5) und einem zur Ausstoßöffnung (5) koaxialen, eine periodische Förderbewegung ausführenden Plunger (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (1) zumindest bereichsweise aus porösem Material, insbesondere aus Keramik besteht und derart mit einer Vakuumquelle (10) verbunden ist, daß unterhalb des Schmelze-Pegels in den Grenzflächenbereichen zwi­ schen Plunger (1) und Glasschmelze (4) ein Saugvakuum wirksam ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (1) zumindest eine mit der Vakuumquelle (10) verbundene und bis unter den Schmelze-Pegel reichen­ de Bohrung (9) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrung (9) bis nahe an das ausstoßseitige Ende des Plungers (1) erstreckt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (1a) mehrere zumindest im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Bohrungen (14) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein eine Auf- und Abbewegung des Plungers (1) bewir­ kender Antrieb (6) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Plungerhub wenige Zentimeter beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Plunger (1) zylindrisch ausgebildet und im we­ sentlichen senkrecht angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Plungers (1) ein konischer Fortsatz (16) zur Halterung des Plungers (1) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Plunger (1) an seiner Außenwand mit einem Förder­ gewinde (8) versehen und um seine Achse in beiden Rich­ tungen antreibbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördergewinde (8) als mehrgängiges Gewinde, vorzugsweise als Doppelgewinde ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit des Plungers (1) im Be­ reich von 6-7 U/min liegt.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß über dem Bereich, in dem der Plunger (1) in die Schmelze (4) eintaucht, eine Heizvorrichtung (11) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich der Ausstoßöffnung (5) eine Heizvorrichtung (12) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßöffnung (5) durch einen insbesondere auswechselbaren Auslaufring (15) gebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Heizvorrichtung (13) zur Erhitzung des gesamten Schmelze-Zwischenspeichers (2) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Plungers (1) zumindest oberhalb des Schmelze-Pegels mit Wasserglas abgedichtet ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Plunger (1) in einem Schmelze-Zwischenspeicher (2) angeordnet ist, der mit dem Schmelze-Vorratsbehält­ nis über einen Zulaufkanal (3) verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal (3) unterhalb des Schmelze-Pegels angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6, 9 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zulaufkanal (3) in der oberen Plungerstel­ lung im Bereich des Fördergewindes (8) und in der unte­ ren Plungerstellung oberhalb des Fördergewindes (8) be­ findet.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (1) zum Auswechseln nach oben aus dem Schmelze-Zwischenspeicher (2) herausfahrbar ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Schmelze-Zwischenspeichers (2) im Bereich des Schmelze-Pegels vergrößert ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Plungers (1) im Bereich des Schmelze-Pegels verringert ist.

23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Vakuum bezogen auf den Umgebungsdruck ungefähr 0,9 bar Unterdruck beträgt.

24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Plunger (1) weniger als 26 Förderbewegungen pro Minute ausführt.

25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Glasschmelze-Portionen aus bis zu zwei Litern flüssigem Glas bestehen.