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Vorrichtung zur Herstellung oder Verarbeitung von Glas.
Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Herstellung von Glas und Glaswaren.
Bekanntlich läuft Glas im geschmolzenen oder plastischen Zustand, wie es aus dem Ofen kommt, gewöhnlich in einen oder mehrere Behälter oder Troge, die aus feuerfestem Material hergestellt sind ; von den letzteren gelangt das Glas in geeignete Formen oder andere zur Formung des gewünschten Artikels passende Vorrichtungen. Bei der Herstellung von Tafelglas kann man die Glasmasse durch Walzen und über eine ebene Oberfläche laufen lassen. In manchen Fällen, insbesondere bei der Herstellung von Glaswaren, wird der Fluss der Glasmasse entsprechend der für die Formung eines Artikels bestimmter Grösse benötigten Glasmenge von Zeit zu Zeit unterbrochen. Dies erfolgt häufig durch geeignete Regulierung einer Nadel oder eines Kolbens im Auslass am Boden des feuerfesten Behälters oder Troges.
Es ist ferner allgemein bekannt, eine Ausgussvorrichtung vorzusehen, um das Glas vom Behälter aufzunehmen und es zur weiteren Behandlung an irgendeinen Punkt zu bringen. Eine solche Ausgussvorrichtung kann trichterförmig sein und wird zweckmässig aus feuerfestem Material hergestellt.
Die Oberflächen dieser feuerfesten Elemente einer Glasherstellungsvorrichtung unterliegen bei der Berührung mit dem geschmolzenen Glas einer bedenklichen chemischen und physikalischen Zersetzung ; sie müssen nicht nur sehr häufig ersetzt werden, sondern sie greifen auch die Glasmasse, mit der sie in Berührung kommen, in ungünstiger Weise an. Das ist ganz besonders dann der Fall, wenn die feuerfeste Oberfläche auch mit Luft in Berührung kommt.
Beim Durchgang einer plastischen oder geschmolzenen Glasmasse oder eines anderen geschmolzenen Materials durch eine Öffnung in einer feuerfesten Ausgussvurrichtung wird die letztere durch die reibende Berührung zwischen dem geschmolzenen Material und ihren Öffnungswandungen verbraucht, es entsteht eine chemische Zersetzung der feuerfesten Oberfläche. Solche chemische Zersetzung entsteht auch an dem Berührungspunkt des geschmolzenen Glases mit den Wandungen des feuerfesten Troges insbesondere dort, wo diese Berührung an der Oberfläche des Glases in der Atmosphäre stattfindet. Solche Zustände treten auch bei der Berührung mit den feuerfesten Nadeln oder Ventilen ein, welche zur Steuerung des Fliessens der geschmolzenen oder plastischen Gasmenge durch eine Auslassöffnung eines Troges oder Behälters benutzt werden.
Ferner setzt die rauhe Oberfläche des feuerfesten Materials dem Durchfluss des geschmolzenen Materials einen erheblichen Reibungswiderstand entgegen.
Man hat schon zur Verhinderung einer Beschädigung der Glasmasse beim Ausfliessen aus dem Trog oder Behälter vorgeschlagen, die Oberfläche des feuerfesten Materials sowohl in der Nähe des Ausflusses als auch Führungsschuhe oder Ausgussvorrichtungen mit einem Mantel eines nichtkorrosiven Metalls, beispielsweise"Nichrom"-Stahl und Monel"-Metall, zu versehen.
Um eine völlig befriedigende
Oberfläche an den Teilen der Vorrichtung zu erhalten, welche in direkte Berührung mit dem geschmolzenen
Glas beim Ausfluss vom Ofen in die Formen oder andere Form Vorrichtungen kommen, müssen diese Oberflächen für lange Zeitdauer ausserordentlich hohen Temperaturen (1000 -1600 C) widerstehen können ; ferner müssen die Oberflächen unter den Betriebsbedingungen im wesentlichen nichtkorrosiv oder korrosionswiderstandsfähig sein ; weiterhin müssen die Oberflächen glatt, fest und hart sein, einer Abschabung widerstehen und im wesentlichen keinen chemischen Einfluss auf das geschmolzene Glas aus- üben. Bis jetzt war es noch nicht möglich, derartige Oberflächen mit den erwähnten Charakteristiken
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diese Zwecke.
Weiterhin ist es wünschenswert, dass dann, wenn eine feuerfeste Oberfläche mit einem Metallmantel oder Überzug versehen ist, das Metall und feuerfeste Material ungefähr gleiche Ausdehnungskoeffizienten haben. Insbesondere ist dies dort der Fall, wo die Metallausfütterung zuerst geformt und das feuerfeste Material alsdann an dieser in plastischem Zustand angebracht und darauf gebrannt wird.
Der Gegenstand der Erfindung besteht aus einer Vorrichtung zur Herstellung und zur Verarbeitung von Glas in schmelzflüssigem oder plastischem Zustand, bei der ein oder mehrere Teile, wie z. B. Führungen oder Tragflächen, die in direkter Berührung mit dem schmelzflüssigen Glase stehen, aus einer Platin und Rhodium enthaltenden Legierung hergestellt sind. Die Erfindung umfasst ferner Glasherstellungsund-verarbeitungsapparate, bei welchen die feuerfesten Oberflächen des Apparates, die mit dem schmelzflüssigen Glas in Berührung kommen, mit einem Mantel oder Überzug aus einer aus Platin und Rhodium bestehenden Legierung versehen sind.
Die entsprechend der Erfindung verwendete Legierung ist zweckmässig eine solche, bei der Platin überwiegt und mindestens 80% der Legierung ausmacht. Geeignete Legierungen dieser Art enthalten 80-99% Platin und 1-20% Rhodium. Die für die beste gehaltene Legierung enthält ungefähr 90% Platin auf ungefähr 10% Rhodium.
Legierungen dieser Art wurden von allen in Betracht zu ziehenden Gesichtspunkten, wie hohen Schmelzpunkt, Dehnbarkeit, Stabilität, Härte, Glätte und Ausdehnungskoeffizient als sehr geeignet gefunden.
Die Legierung ist hart und besitzt beim Glühendmachen eine Brinellsche Härte von etwa 90.
Die Legierung kann daher einer Abnutzung durch das geschmolzene Glas wirksam Widerstand leisten, sie kann hochgradig poliert werden und wird für eine lange Zeitdauer eine glatte Oberfläche behalten, so dass sie dem Durchfluss des geschmolzenen Glases den geringst möglichen Reibungswiderstand entgegensetzt. Die Struktur der Legierung ist feinkörnig ; bei der Verwendung unter hohen Temperaturen ist die KristaIIentwicklung langsam, so dass die Kristalle klein bleiben, das Rhodium verzögert die Kristallisierung des Platins, so dass die Legierung eine lange Lebensdauer besitzt.
Erfindungsgemäss ist der Behälter oder Trog einer Glasherstellungsvorrichtung, welcher das
Glas vom Ofen empfängt und mit einem Austritt für das Glas sowie zweckmässig mit Mitteln zu Steuerung des Glasflusses durch diesen Austritt versehen ist, so ausgebildet, dass die Oberflächen der Austritts- öffnung und der gegebenenfalls vorhandenen Steuerungsmittel, welche mit dem fliessenden Glas in Berührung kommen, mit einem schützenden Mantel einer Platin und Rhodium enthaltenden Legierung versehen sind. Wenn das Steuerungsmittel aus einer Nadel oder einem Kolben besteht, welches Mittel aus der Austrittsöffnung herausgehoben oder in dieselbe hineingesteckt werden kann, so wird dieses
Steuerungsmittel mit einem Mantel oder Überzug der Legierung versehen.
Man kann auch das ganze Innere des Behälters oder Troges in änlicher Weise schützen, es ist dies jedoch nicht in allen Fällen nötig ; häufig genügt es, eine Ausfütterung oder einen Streifen der Platin-Rhodium-Legierung vorzusehen, welcher diejenige Fläche der Behälter-oder Trogwandung bedeckt, über welche Fläche der Spiegel des geschmolzenen Glases während eines normalen Arbeitsvorganges sich erstreckt. Bei Benutzung einer Ausgussvorrichtung zur Aufnahme und Leitung des geschmolzenen Glases wird diese Ausgussvorrichtung zweckmässig mit einer aus dieser Legierung bestehenden Ausfütterung versehen.
In der Zeichnung, in welcher entsprechende und ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten tragen, zeigt :
Fig. 1 eine Oberansicht einer feuerfesten Ausgussvorrichtung zum Ausstossen oder Formen einer Masse geschmolzenen oder plastischen Glases in zylindrische Form mit einer die Erfindung aufweisenden Ausfütterung.
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1 durch die Ausgussvorrichtung und die Ausfütterung ; ausserdem zeigt die Fig. 2 einen Teil des Behälters und einer Nadel zur Steuerung des vom
Behälter zur Ausgussvorrichtung fliessenden plastischen Materials.
In der Zeichnung ist mit A eine Ausgussvorrichtung bezeichnet, die aus irgendeinem geeigneten feuerfesten Material besteht, welches hohen Temperaturen, z. B. Temperaturen von mehr als 1545 C, widerstehen kann. Die Ausgussvorrichtung hat eine zentrale zylindrische Öffnung 1 zum Durchtritt eines
Stromes geschmolzenen oder plastischen Glases. Die Wandungen dieser Öffnung erweitern sich am oberen Ende bei 2 und gehen alsdann in eine ringförmige und konvexe Fläche 3 an der Oberseite der
Ausgussvorrichtung über. Die Fläche 3 geht ihrerseits in eine etwas tiefer liegende, ringförmige ebene
Fläche 4 über und wird von derselben umrandet.
Bei Gebrauch einer solchen Ausgussvorrichtung entsprechend der üblichen Praxis wird eine Masse geschmolzenen Glases in das erweiterte Ende der Öffnung 1 eingebracht und unter Druck oder durch das Schwergewicht durch die Öffnung gezwängt, so dass das Glas am unteren Ende in zylindrischer Form. austritt. Alsdann werden Stücke des geschmolzenen Glaszylinders in der gewünschten Weise für den
Gebrauch abgeschnitten.
Das geschmolzene oder plastische Glas muss bei hohen Temperaturen (beispielsweise von 1000 bis 1600 C) behandelt werden. Wenn die Ausgussvorrichtung nur aus dem feuerfesten Material bestehen
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würde, so würde bei Benutzung der Ausgussvorrichtung die Wandung sich durch Abschabung bei der reibenden Berührung des fliessenden Glases mit den Wandungen der Öffnung 1 und durch den chemischen Einfluss zersetzen, so dass die Öffnung sich erweitern würde und die Ausgussvorrichtung, wie es weiter oben ausgeführt ist, in kurzer Zeit unbrauchbar werden würde.
Ferner würden die Wandungen der Öffnung 1 rauh werden und den Fluss des Glases durch die Öffnung behindern.
Um diese Nachteile zu beseitigen, ist gemäss vorliegender Erfindung, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, eine Ausfütterung aus einer Platin-Rhodium-Legierung für die Öffnung 1 benutzt, wodurch eine Berührung des geschmolzenen Glases mit der Wandung der Öffnung 1 verhindert wird.
Diese Ausfütterung ist in der erwähnten Öffnung 1 angeordnet und besitzt einen metallischen trichter-oder rohrförmigen Körper 7, dessen eines Ende auswärts sich erweitert und in einen Flansch 8 übergeht, mit dem er an dem erweiterten Ende der Öffnung und der ringförmigen konvexen Fläche 3 an der Spitze der Ausgussvorrichtung befestigt ist ; das andere Ende der Ausfütterung ragt aus der Öffnung 1 am Boden der Ausgussvorrichtung heraus. Eine mit einem Flansch versehene fingerhutartige Hülse 9 ist an dem aus der Öffnung 1 herausragenden rohrförmigen Ende der Ausfütterung befestigt und legt sich gegen den Boden der Ausgussvorrichtung, so dass sie in Verbindung mit dem Flansch 8 die Ausfütterung an einer Verschiebung aus der Ausgussvorrichtung verhindert.
Wie weiter oben erwähnt, kann die Erfindung auch bei Behältern und Nadeln angewendet werden.
Zur Erläuterung dieses Erfindungsgedankens ist in Fig. 2 ein Behälter dargestellt, der aus feuerfestem Material gebildet ist. Von diesem Behälter kommt das geschmolzene oder plastische Glas durch eine Auslassöffnung 11 in eine weiter oben beschriebene Ausgussvorrichtung A. Bei einem solchen Behälter wird zweckmässig eine Nadel oder Ventil12 verwendet, die aus feuerfestem Material besteht und zur Steuerung des Flusses geschmolzenen Materials durch die Auslassöffnung 11 dient ; das geschmolzene Material ist bestrebt, die feuerfeste Nadel beim Herabfliessen abzunutzen und abzutragen, wie das geschmolzene Material die übliche feuerfeste Ausgussvorrichtung abnutzt und abträgt. Auch an dem Punkt, wo die Oberfläche des geschmolzenen Materials mit der feuerfesten Nadel in Berührung kommt, entsteht eine chemische Zersetzung der Nadel.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wird an der Nadel eine aus der PlatinRhodium-Legierung bestehende Umhüllung 13 angebracht, insbesondere an den Stellen, welche durch die Auslassöffnung 11 bewegt werden und welche an der Oberfläche des geschmolzenen Materials der Atmosphäre ausgesetzt sind.
Ferner entstehen chemische Zersetzungen des den Behälter bildenden feuerfesten Materials manchmal an den Stellen, wo das Material an seiner Oberfläche mit den Wandungen des Behälters in der Atmosphäre in Berührung kommt ; um diese Zersetzungen zu verhindern, wird ein Streifen 14 aus der PlatinRhodium-Legierung oder ein Niederschlag eines solchen Metalls an den inneren Wänden des Behälters 10 angebracht, u. zw. über diejenige Fläche, über die sich der normale Spiegel des geschmolzenen Materials erstreckt.
Es ist zu beachten, dass die Darstellungen des Behälters 10 und der Nadel 12 nur als ein Beispiel zur Anwendung der Erfindung dienen sollen und dass die genaue Form von Behälter und Nadel sowie die besondere Verbindung derselben mit einer Ausgussvorrichtung in der Praxis geändert werden können, entsprechend der Verwendung, für die der Behälter, die Nadel und die Ausgussvorrichtung angewendet werden.
Eine Ausfütterung aus Platin-Rhodium kann auch an den Wänden der Auslassöffnung 11 des Behälters angewendet werden ; eine solche Ausfütterung kann aus einem in die Öffnung eingepassten Rohr 15 bestehen, welches Flanschen 16 besitzt, die die inneren und äusseren Seiten der Bodenwand des Behälters überlappen, um die Ränder der Öffnung zu schützen und die Ausfütterung in ihrer Lage zu halten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Herstellung oder Verarbeitung von Glas, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der Vorrichtung, die mit plastischem oder geschmolzenem Glas in Berührung kommen, aus einer Platin-Rhodium-Legierung bestehen, insbesondere aus einer solchen, die mindestens 80% Platin und zweckmässig ungefähr 10% Rhodium enthält, oder mit einem Mantel oder einem Überzug aus einer derartigen Legierung versehen sind.