DE615805C - Verfahren und Vorrichtung zur Waermebehandlung von Glasgegenstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Glasgegenständen, um dieselben abzuschrecken oder zu glühen. Das Abschrecken von Glasgegenständen erfolgt durch rasches Kühlen und erzeugt Druckbeanspruchungen in den Oberflächenschichten des Glases, wodurch die gleichzeitig auftretenden Spannungsbeanspruchungen auf das Innere der Glasmasse begrenzt werden. Im Gegensatz

ίο hierzu werden beim Glühen vonGlasgegenständen die Beanspruchungen aufgehoben oder auf einen geringen, zu vernachlässigenden Wert heruntergesetzt.

Bei den früheren Verfahren war es nur schwer möglich, den endlichen Spannungszustand im Glas genau zu regeln, weil der Rand bzw. die Kante eines Glasgegenstandes rascher abgekühlt wird als Teile, die von dem Rand entfernt liegen, undman bisher nicht imstande war, diese Schwierigkeit zu überwinden.

Hauptzweck der Erfindung ist, die Erzeugung und Verteilung eines dauernden Spannungszustandes in Glasgegenständen durch Steuerung der Erhitzung derselben zu regeln.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Wärmebehandlung von Glasgegenständen in der Weise,

"" daß die Gegenstände in bekannter Weise auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes erhitzt werden, und zwar erfindungsgemäß der art, daß die Glasgegenstände in Richtung ihrer Oberfläche unterschiedlich erwärmt und darauf gleichförmig gekühlt werden.

Die Erfindung umfaßt ebenfalls eine Vorrichtung zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens. Diese Vorrichtung besteht aus einem wärmeausstrahlenden Körper, dessen Oberfläche einen Strahlungswert besitzt,- der sich nach einem gewählten Muster ändert. Außerdem enthält die Vorrichtung Mittel, um die wärmeausstrahlenden Körper im wesentlichen gleichförmig zu erhitzen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Abb. ι stellt einen senkrechten Schnitt durch eine Heizvorrichtung für Glasplatten dar.

Abb. 2 zeigt einen Strahlungskörper der in Abb. ι dargestellten Vorrichtung.

Abb. 3 zeigt einen Strahlungskörper anderer Bauart.

Abb. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Vorrichtung zum Erhitzen von Backschüsseln aus Glas.

Abb. 5 zeigt den oberen Strahlungskörper der Vorrichtung gemäß Abb. 4 im Grundriß.

Abb. 6 zeigt den unteren Strahlungskörper der Vorrichtung gemäß Abb. 4 im Grundriß.

Die in Abb. ι gezeigte Vorrichtung zur un-• gleichmäßigen Erhitzung von Glasplatten besitzt zwei Strahlungskörper io und ii, die aus Gußeisen oder einem anderen geeigneten wärmeleitenden Baustoff hergestellt sind und an ihren Rändern vorstehende Flanschen 12 und 13 aufweisen. Diese Körper sind mit Heizmitteln versehen, die im vorliegenden Fall aus elektrischen Widerständen 14 und 15 bestehen, welche hinter den Strahlungsflächen der Körper angeordnet sind und diese Flächen gleichförmig erhitzen. Die Heizkörper können durch Gelenke miteinander verbunden oder verschiebbar angeordnet sein, so daß sie leicht voneinander getrennt bzw. zusammengeklappt werden können. In zusammengeklapptemZustande liegen die Flanschen 12 und ^'gegeneinander an und bilden eine Kammer 18. Eine Glasplatte 19 wird durch zweckmäßige Mittel, beispielsweise durch Zangen 20, in der Kammer 18 festgehalten. Es ist vorteilhaft, den Abstand zwischen den Oberflächen des Glases und den Heizflächen der Strahlungskörper verhältnismäßig klein zu halten.

Damit die Glasplatte ungleichförmig erhitzt wird, d. h. daß beispielsweise die Ränder stärker erhitzt werden als der mittlere Teil der Platte, sind die Heizflächen der Körper 10 und 11 derart beschaffen, daß ihr Ausstrahlungswert sich von den mittleren Teilen der Flächen gegen die Ränder derselben zu ändert. Hierbei haben die mittleren Teile einen niedrigeren Ausstrahlungswert als die Randteile. Die Abschnitte 21 und 22 der Heizflächen der Körper 10 und 11, die in der Nähe der Ränder der Glasplatte liegen, sind geschwärzt oder auf andere Weise wärmestrahlend gemacht. Die in der Nähe des mittleren Teiles der Glasplatte liegenden Abschnitte 23 und .24 der Heizflächen sind poliert oder durch andere Behandlung derart umgewandelt worden, daß sie weniger Hitze ausstrahlen. Dies ist am deutlichsten in Abb. 2 dargestellt, die die Heizfläche der Körper 10 und 11 zeigt. In einer Fläche 25 zwischen den Abschnitten 21 und 23 ändert sich das Strahlungsvermögen der Oberfläche fortschreitend von dem verhältnismäßig hohen Wert des Abschnittes 21 bis zu dem verhältnismäßig geringen Wert des Abschnitts 23. Die Flächen mit niedrigerem Ausstrahlungswert können aus einer Chromplatte oder einem anderen widerstandsfähigen Körper bestehen, der in Abstufungen poliert ist. Die Flächen, die einen höheren Ausstrahlungswert besitzen, können beispielsweise aus einer Schicht von Lampenruß oder Graphit bestehen, deren Dicke in verschiedenen Abschnitten verschieden ist.

Die Heizkörper 10 und 11 bilden eine mittlere Heizquelle, und das Erhitzen des Glases erfolgt mittels der von diesen Körpern ausgestrahlten Wärme. Eine weitere Regelung der Hitze kann durch Einstellung der Widerstände 14 und 15 erfolgen, die in dem vorliegenden Fall die Heizquelle bilden. Glas nimmt eine große Menge Strahlen auf, und da es diese zum Teil durchläßt, werden die Strahlen von dem ganzen Glaskörper praktisch gleichzeitig und gleichförmig aufgenommen. Die Strahlen erzeugen eine annähernd gleichförmige Wärme zwischen der Oberfläche und dem Innern des Glaskörpers, wodurch nachteilige Wärmeunterschiede, die senkrecht zur Oberfläche gerichtet sind, vermieden werden. Wenn Strahlungswärme benutzt wird, wird die Masse auch rascher erhitzt, als wenn die Wärme durch Leitung übertragen wird, und Beschädigungen durch Wärmestöße werden deshalb kaum auftreten können.

Mittels der oben beschriebenen Einrichtung kann eine Glasplatte ungleichförmig derart auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes erhitzt werden, daß die Glasgegenstände in Richtung ihrer Oberfläche unterschiedlich erwärmt werden, so daß nach Kühlung der Platte an der Luft oder in einer gleichförmig erwärmten Kammer ein gleichförmiger endlicher Spannungszustand entsteht, der je nach Wunsch groß oder klein sein kann und von der AbküHungsgeschwindigkeit abhängig ist.

Man kann beispielsweise in dieser Weise verfahren, daß die Widerstände 14 und 15 (Abb. 1) unter Strom gesetzt werden, so daß die Heizflächen der Körper 10 und 11 gleichförmig auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes des zu behandelnden Glases erhitzt werden, worauf eine Glasplatte in die Kammer 18 eingesetzt wird. Die Glasplatte kann aber auch eingesetzt werden, bevor die Körper 10 und 11 erhitzt werden, und das Glas kann beim Einsetzen warm oder kalt sein. Da die Flächen 21 und 22 einen höheren Ausstrahlungswert als die Flächen 23 und 24 haben, werden die zuerst erwähnten Flächen mehr Hitze als die zuletzt erwähnten ausstrahlen, so daß die Ränder der Glasplatte auf eine höhere Wärme als der mittlere Teil gebracht werden. Die Wärmebehandlung kann fortgesetzt werden, bis der mittlere Teil der Glasplatte eine Wärme angenommen hat, die so hoch über dem Erweichungspunkt des Glases liegt, daß frühere dauernde Spannungen innerhalb eines angemessenen Zeitraumes verschwinden werden. Wenn die Glasplatte in dieser Weise ungleichförmig auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes erhitzt worden ist und die früher vorhandenen Spannungen unwesentlichen aufgehobensind, wirdsieaus der Heizvorrichtung ^U5 entfernt und auf gewöhnliche Weise gekühlt. Je nach der Größe der erwünschten zurückbleibenden Spannungen wird die Platte an der Luft oder in einer gleichförmig erwärmten Kammer abgekühlt. Wenn der richtige Wärmeunterschied zwischen den Rändern und dein mittleren Teil der Glasplatte erzeugt worden

ist, werden die zurückbleibenden Spannungen in der ganzen Glasmasse gleichförmig sein. Es hängt von der Abkühlungsgeschwindigkeit ab, ob diese Spannungen hoch oder niedrig sind. Da der Wärmeunterschied, der bei der Abkühlung einen gleichförmigen Spannungszustand erzeugt, und die zur Hervorbringung der erwünschten Spannungen erforderliche Abkühlgeschwindigkeit sich mit der Stärke der Glasplatte, der

ίο Ausdehnung und anderen von der Zusammensetzung des Glases abhängigen physikalischen Eigenschaften ändern, ist es nicht möglich, die Veränderung des Ausstrahlungswertes anzugeben, die notwendig ist, um Glasplatten verschiedener Arten zu erhitzen. Die richtige Veränderung kann jedoch in diesem Fall durch Versuche leicht ermittelt werden.

Wünscht man in einer Glasplatte nach einem bestimmten Muster im voraus festgelegte ungleichförmige Spannungen durch Erzeugung eines entsprechenden Musters von Druckkräften in der Glasoberfläche hervorzurufen, so können diejenigen Teile der Heizkörper, die verschiedene Strahlungsvermögen besitzen, leicht in einer derartigen Reihenfolge und mit derartigen Unterschieden hinsichtlich der Ausstrahlung angeordnet werden, daß das erwünschte Ergebnis erzielt wird. Es kann in verschiedenen Fällen auch wünschenswert sein, die durch Spannungen beanspruchten Flächenteile des Glases mehr oder weniger scharf voneinander abzugrenzen, um die von den verschiedenen Spannungen abhängigen Eigenschaften zu verstärken. Eine derartige Spannungsverteilung kann dadurch erzielt werden, daß der Ausstrahlungswert der verschiedenen Flächenabschnitte der Strahlungsflächen mehr oder weniger plötzlich von einem verhältnismäßig hohen auf einen verhältnismäßig geringen Wert herabgesetzt wird.

Abb. 3 zeigt einen Strahlungskörper 26, dessen Vorderfläche ein willkürlich gewähltes Muster trägt, das aus stark strahlenden Abschnitten 27 und schwach strahlenden Abschnitten 28 besteht.

⁴^ Das oben beschriebene Heizverfahren für die Glasplatten kann auch bei Glasgegenständen anderer Art, beispielsweise bei Backschüsseln u. dgl., verwendet werden, um sie derart zu glühen, daß sie von den üblichen Randspannungen befreit werden oder je nach Wunsch über ihre gesamte Oberfläche eine gleichförmige oder ungleichförmige Druckspannung erhalten, wodurch die Wärmefestigkeit und die Festigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen er-

höht werden bzw. die Gegenstände bestimmte Brucheigenschaften erhalten. Gemäß Abb. 4 ruht ein oberer Strahlungskörper 29 derart auf einem unteren Strahlungskörper 30, daß eine am Strahlungskörper 29 vorhandene, wie ein

So abgestumpfter Kegel geformte Verlängerung 31 in eine entsprechend geformte Vertiefung 23 des Heizkörpers 30 hineinragt, so daß eine schüsseiförmige Kammer 33 entsteht. In dieser Kammer 33 ist eine Backschüssel 34 aus Glas untergebracht, die von zugespitzten Tragkörpern 35 aus nichtwärmeleitendem Material getragen wird, so daß die Wände der Kammer 33 die Schüssel nicht berühren. 'Die Heizkörper 29 und 30 sind mit zweckmäßigen Heizmitteln versehen, die in dem vorliegenden Fall aus elektrischen Widerständen 36 und 37 bestehen, welche hinter den Heizflächen liegen und diese gleichmäßig erhitzen. Die Heizkörper 29-und 30 können durch Gelenke miteinander. _uverbunden oder auf andere Weise derart angeordnet sein, daß sie leicht voneinander getrennt oder zusammengeklappt werden können. Wie bei den in den Abb. 2 und 3 gezeigten Heizkörpern 10 und 11 haben die verschiedenen Abschnitte der Strahlungsflächen der Körper 29 und 30 verschiedene Ausstrahlungswerte. Damit die Schüssel 34 in einen Zustand gleichförmiger Spannung gebracht oder von Spannungen befreit werden kann, ist es notwendig, daß die in der Nähe des Schüsselrandes liegenden Teile der Heiz-. körper einen höheren Ausstrahlungswert haben als die von dem Rand entfernt liegenden Teile und daß der Ausstrahlungswert der zuletzt erwähnten Teile verhältnismäßig niedrig ist. Dies ist in den Abb. 5 und 6 angedeutet, in denen die schattierten Flächen in den Randabschnitten der Strahlungsflächen diejenigen Abschnitte zeigen, die einen verhältnismäßig hohen Ausstrahlungswert haben. Die Abschnitte mit hohen und niedrigen Ausstrah- ⁹S lungswerten können auch in beliebiger anderer Weise angeordnet werden, um ein erwünschtes Spannungsmuster zu erzeugen. Abb. 3 zeigt ein Beispiel einer derartigen Anordnung. Wie oben erwähnt; ist es nicht möglich, an- wo zugeben, welche Unterschiede hinsichtlich des Strahlungswertes die verschiedenen Abschnitte der Strahlungsflächen haben müssen, um Glasgegenstände verschiedener Art richtig zu erhitzen; denn diese Unterschiede sind von vielen verschiedenen Umständen abhängig. ⁼ Die Abstufung und Bemessung der Strahlungswerte können jedoch in jedem einzelnen Fall leicht durch Versuche festgelegt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Glasgegenständen, bei dem die Gegenstände ungleichförmig auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Glases erhitzt und anschließend gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasgegenstände in Richtung ihrer Oberfläche unterschiedlich erwärmt und darauf gleichförmig gekühlt ^lao werden.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch

gekennzeichnet, daß die Ränder der Gegenstände höher als der mittlere Teil derselben erhitzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ungleichförmige Erhitzung durch Ausstrahlung von gleichförmig erhitzten Körpern hervorgerufen wird, die Oberflächenabschnitte mit verschiedenen Strahlungswerten besitzen.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen wärmestrahlenden Körper, dessen Oberfläche einen Strahlungswert besitzt, der sich nach einem gewählten Muster ändert, und durch Mittel, um diesen Körper gleichförmig zu erhitzen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einige Teile der Strahlungsfläche der Strahlungskörper geschwärzt und andere Teile poliert sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwärzungsgrad der geschwärzten Teile gegen die polierten Teile hin abnimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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