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Verfahren zum Härten von Tafeln und sonstigen Gegenständen aus Glas.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum plötzlichen Abkühlen von Glas zu Härtezwecken.
Bekanntlich werden Glasgegenstände dadurch gehärtet, dass man sie auf eine Temperatur erhitzt, die nahe ihrer Erweichungstemperatur liegt, und sie in diesem Zustand einer plötzlichen Abkühlung unterzieht. Diese thermische Behandlung verleiht den Gegenständen bestimmte Eigenschaften, insbesondere eine Erhöhung der Widerstandsfähigkeit, der Härte und der Zähigkeit ; sie ergibt ferner im Falle des Bruches des Gegenstandes eine bestimmte Art von Bruchstücken, u. zw. kleine Stücke.
Diese Ergebnisse werden jedoch nur erhalten, wenn die Erhitzung und nachfolgende Abkühlung unter ganz bestimmten Bedingungen durchgeführt werden. Diese Bedingungen können sieh von einem Mal zum andern ändern. In gewissen Fällen müssen die thermischen Wirkungen über die gesamte Oberfläche des Gegenstandes vollkommen gleichförmig sein. In andern Fällen hingegen müssen diese Wirkungen in einzelnen Zonen verstärkt werden, sei es, dass der Gegenstand verschiedene Wandstärken
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in ein Flüssigkeitsbad eingetaucht oder zwischen zwei, gegebenenfalls durch einen Wasserumlauf gekühlten Platten gepresst wird, oder aber der Einwirkung eines Gases, z. B. Luft oder Wasserdampf, ausgesetzt wird.
Bei Verwendung eines Flüssigkeitsbades ist die Kontrolle über die Verteilung der Abkühlung schwierig ; aus diesem Grunde ist es praktisch unmöglich, die Abkühlung auf einzelne Zonen zu lokalisieren.
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Glasgegenständen ohne Beeinträchtigung ihrer Oberfläche, u. zw. unter beliebiger Verteilung der Abkühlung je nach Erfordernis.
Die Erfindung besteht darin, dass die Abkühlung der Gegenstände dadurch erfolgt, dass mit ihnen Bürsten in Berührung gebracht werden, die mit sehr feinen Metallborsten oder dünnen Lamellen besetzt sind. Es hat sich gezeigt, dass Metallborsten, die Bedingungen bezüglich der Art des Metalles, der Feinheit und Länge entsprechen und derart angeordnet sind, dass ihre Enden nach Art von Bürsten bzw. Bitrstenteppichen wirkliche Flächen bilden, sowie auf einer genügend tiefen, z. B. der gewöhnlichen Temperatur gehalten werden, bei ihrer Berührung mit dem Glas eine Abkühlung desselben bewirken, die zu seiner Härtung genügt.
Es hat sich weiters gezeigt, dass im Falle die Borsten genügend fein
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sind, die Berührung mit den Bürsten die Glasoberfläche nicht beschädigt, obwohl die Temperatur der Oberflächen während dieser Berührung nahe der Erweichungstemperatur liegt und die Berührung unter einem gegen diese Oberflächen gerichteten Druck vor sich geht. Bei diesem Vorgang biegen sich die Borsten durch, so dass die Bürsten mit allen kleinen Unebenheiten der Oberfläche der Gegenstände in Berührung kommen. Es ist ferner nicht unbedingt erforderlich, dass die Bürsten nach Flächen abgeglichen sind, die mit den Oberflächen der Gegenstände genau übereinstimmen, da geringe Ungleichheiten der Bürsten im Augenblick der Berührung durch eine mehr oder mindere Durchbiegung der betreffenden Borsten ausgeglichen werden.
Wenn es der Zustand und die Oberfläche des Glases zulassen, können gute Ergebnisse auch mit dünnen Metallamellen an Stelle von Borsten erzielt werden. Dies ist insbesondere bei polierten Glastafeln der Fall, mit deren Oberfläche die Lamellen eine gute Berührung ergeben können.
Die Erfindung gestattet ferner eine Verteilung der Abkühlung nach Wunsch, insbesondere eine Abkühlung nur bestimmter Zonen, oder eine verschieden starke Abkühlung verschiedener Zonen. Zu diesem Zwecke kann die Dichte in der Verteilung der Metallborsten, ihr Durchmesser, die Art des Metalles, aus dem sie bestehen, und auch ihre Länge, oder verschiedene dieser Faktoren entsprechend gewählt werden.
In all diesen Fällen hat die Wirkung auf eine Zone keinerlei Rückwirkung auf die benachbarten Zonen. Jedes in bestimmter Art ausgebildete Bürstenelement arbeitet unabhängig für sich.
Die Berührung zwischen den Bürsten und dem zu härtenden Glas kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. indem die Bürsten durch eine senkrecht zu den Oberflächen des Gegenstandes gerichtete Bewegung einfach auf das Glas aufgesetzt werden, oder indem die Bürsten auf diesen Oberflächen verschoben werden, wobei eine Art Fegen erzielt wird, oder indem diese Massnahme kombiniert werden.
In gewissen Fällen genügt die durch die Borsten und ihre Fassung gebildete Metallmasse zur Ableitung der gesamten, dem Glase zu entziehenden Wärmemenge. In andern Fällen ist das Abziehen der Wärme aus den Bürsten notwendig. Zu diesem Zwecke können gemäss der Erfindung die Fassungen der Bürsten mit Kammern versehen sein, in denen Kühlmittel zirkulieren. Im Falle die Bürsten beweglich sind, können dieselben während des Härtevorganges durch Räume hindurchgehen oder in Berührung mit Flächen stehen, an welche sie die aus dem Glase aufgenommene Wärme abgeben.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen im Schaubild und Querschnitt eine Metallbürste zur Durchführung des Verfahrens. Fig. 3 zeigt in Ansicht und teilweisem Schnitt und Fig. 4 in Seitenansicht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine Einzelheit in vergrössertem Massstab. Fig. 6 zeigt schematisch eine spezielle Anwendungsart des neuen Verfahrens. Fig. 7 zeigt im Schnitt eine Vorrichtung für eine andere Anwendungsart und Fig. 8 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform dieser Vorrichtung. Fig. 9 ist ein lotrechter Schnitt und Fig. 10 ein waagrechter Schnitt durch eine weitere Vorrichtung. Fig. 11 zeigt eine Bürste dieser Vorrichtung in Funktion. Die Fig. 12 und 13 zeigen in Ansicht und Längsschnitt eine Zange dieser Vorrichtung.
Fig. 14 ist eine Druntersicht, teilweise im Schnitt, und Fig. 15 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung. Fig. 16 zeigt in Draufsicht schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung und Fig. 17 ist ein waagrechter Schnitt durch eine Vorrichtung gemäss einer weiteren Ausführungsform.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird die plötzliche Abkühlung zwecks Härtung mittels Bürsten, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt sind, erzielt. Diese Bürsten sind gewöhnlichen Bürsten ähnlich, sind jedoch mit feinen und dicht aneinander stehenden Metallborsten aus einem guten Wärmeleiter besetzt.
Diese Borsten können aus Drähten aus Messing, Rotkupfer, Silber usw. bestehen, einen Durchmesser von einigen Hundertstel Millimetern und eine Länge von einigen Zentimetern besitzen.
Die Borsten können in Form von Büscheln oder Bündeln 1 angeordnet sein, die in Bohrungen 2 der Fassung 3 eintreten und, wie bei gewöhnlichen Bürsten, durch Verankerungen 4 festgehalten sind.
Es ist aber jede andere Bauart, die der Natur der Borsten und der Art der Verwendung der Bürste angepasst ist, möglich.
Die von den Borstenenden gebildete Fläche ist nach einer zur Fassung 3 parallelen Fläche abgeglichen oder nach einer beliebigen Fläche geformt. Durch Borsten geeigneter Länge können Vorsprünge oder Höhlungen dieser Fläche erzielt werden.
Die Fassung 3 besteht vorzugsweise aus einem gut Wärme leitenden Metall und kann jede beliebige Form haben und aus einem einzigen oder mehreren aneinander gefügten Teilen bestehen.
Sie kann genügend breit sein, damit die Bürsten teppichartige Flächen bilden, die die gesamte Oberfläche des zu härtenden Gegenstandes bedecken können.
Gemäss den Fig. 3 und 4 werden zwei derartige Bürstenteppiche gleichzeitig auf beide Flächen einer zu härtenden Tafel aufgebracht, wobei sie deren gesamte Fläche bedecken. Die Abkühlung erfolgt durch blosses Aufsetzen der Borsten ohne Verschiebung derselben gegenüber den Oberflächen der Tafel.
Die Bürsten 5 sitzen in Fassungen 6, die auf lotrechten Rahmen 7 befestigt sind, welche mit auf Schienen 9 rollenden Wagen 8 verbunden sind. Diese Wagen sind mit Zahnstangen 10, 10 a versehen, die mit einem einzigen Ritzel in Eingriff stehen, welches sie in entgegengesetzten Richtungen
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antreibt. Durch Antreiben dieses Ritzels mittels einer Handkurbel oder eines Handrades können beide Bürsten der Glastafel 12 gleichzeitig genähert bzw. von dieser entfernt werden. Diese Bewegung der Bürsten kann von Hand aus oder mechanisch erfolgen. Auf jeden Fall muss der durch die Bürstenteppiche auf das Glas ausgeübte Druck kontrolliert werden. Dies kann durch Zwischenschaltung von Einrichtungen geschehen, die den von Hand oder mechanisch ausgeübten Druck begrenzen oder regeln.
Die Glastafel M wird von einem Rahmen 13 getragen, der auf einer Führungsschiene 14 läuft und mit seinem Unterteil zwischen Führungsleisten 15 eintritt, die jegliche Bewegung des Rahmens normal zu den Flächen des Glases verhindern.
Die Tafel wird von Zangen 16 (Fig. 5) gehalten, die einerseits aus einem dünnen, gut Wärme leitenden Metall bestehen und anderseits derart gelagert sind, dass sie die Tafel festklemmen und mit ihr in satter Anlage sind. Auf diese Weise werden Halteteile erhalten, die die dichte Verteilung der Borsten nicht stören und die Kühlwirkung praktisch ohne Änderung derselben auf das Glas übertragen.
Die Verteilung der Bürsten gemäss den Fig. 3 und 4 ist gleichförmig und bewirkt eine gleichförmige Abkühlung der behandelten Glastafel. In andern Fällen kann es im Gegenteil notwendig sein, die Härtung auf bestimmte Zonen des Glasgegenstandes zu beschränken, bzw. in diesen Zonen zu verstärken. Beispielsweise ist dies bei Windschutzscheiben für Kraftwagen der Fall, bei denen es sich als vorteilhaft erwiesen hat, gewisse Zonen weniger zu härten als andere bzw. sie überhaupt nicht zu härten, so dass im Falle eines Bruches bestimmte Teile der Scheibe nicht in ganz kleine Stücke zersplittern und so die Durchsicht durch die Windschutzscheibe auch weiterhin ermöglichen. Fig. 7 zeigt einen Bürstenteppich, dessen zur Abkühlung der Glastafel bestimmten Borsten Viereck bilden.
Die mit den Metallborsten in Berührung kommenden Glasteile werden gehärtet, während die von diesen Teilen umrahmten Zonen nicht gehärtet werden.
Wenn die umrahmten Zonen bis zu einem gewissen Grade gehärtet werden sollen, gelangt ein kontinuierlicher Bürstenteppich zur Anwendung, bei dem jedoch die Dichte in der Verteilung der Borsten oder ihre Leitfähigkeit für die umrahmten Zonen niedriger ist als für die umrahmenden Zonen.
Zur Erzielung dieser besonderenHärtung werden zwei der eben beschriebenen Bürstenteppiche auf beide Seiten der Tafel mittels einer Vorrichtung, ähnlich jener nach den Fig. 3 und 4, zur Wirkung gebracht.
Gemäss einer weiteren Anwendungsart des Erfindungsgedankens wird derselbe Gegenstand in seinen verschiedenen Teilen verschieden stark gehärtet, wobei die Härtung sich von einer Stelle zur andern mehr oder weniger allmählich ändern kann. 'Dies ist z. B. bei Glasfliesen von veränderlicher Stärke der Fall, z. B. bei solchen mit dreieckigem Querschnitt, wie in Fig. 7 dargestellt. Bei solchen Gegenständen sollen die verjüngten Teile anders gehärtet werden als die stärkeren Teile.
Fig. 7 zeigt ein Gehäuse zum Härten solcher dreieckiger Fliesen.
Dieses Gehäuse besitzt einen ortsfesten Boden 18 und eine Vorderwand 19, Seitenwände 20 und eine Oberwand 21, welche, wie dargestellt, durch Scharniere miteinander verbunden sind und nach aussen geklappt werden können, um das Gehäuse zu öffnen und die Einführung einer Fliese 22 zu ermöglichen. Alle diese Wände sind mit Metallborsten besetzt ; diese sind jedoch derart angeordnet, dass sie in den verschiedenen Teilen der Fliese 22 eine verschiedene Abkühlung bewirken. Beispielsweise bestehen sie sämtlich aus demselben Material, haben gleichen Durchmesser und gleiche Länge, sind jedoch in der Nähe der verjüngten Teile, wie der Winkel, in grösserer Zahl pro Flächeneinheit angeordnet.
Die Bürsten nach Fig. 7 zeigen schematisch eine Verteilung der Borsten nach diesem Grundsatz.
Wenn das Gehäuse geschlossen, jedoch leer ist, besitzt der freie Innenraum ein Volumen, das kleiner als jenes des Gegenstandes ist, so dass bei eingebrachtem Gegenstand die Borsten einen gewissen Druck auf das Glas ausüben, wobei sie sich ein wenig umlegen.
Zur Beschleunigung der Abkühlung können bestimmte Wände mit Kammern 24 (Fig. 8) versehen sein, in denen ein Umlauf eines Kühlmittels, z. B. Wasser, aufrechterhalten wird.
Zwecks Lokalisierung der Härtung können diese Kammern in Abteilungen unterteilt sein, in denen verschiedene Zirkulationen durchgeführt werden.
In allen vorstehend beschriebenen Fällen werden die Bürsten auf das Glas aufgesetzt und nach Ausübung ihrer Wirkung wieder zurückgezogen.
Nachstehend werden weitere Anwendungsmöglichkeiten beschrieben, bei denen die Bürsten eine Relativbewegung gegenüber den gehärteten Gegenständen ausführen.
Bei der Vorrichtung nach den Fig. 9 und 10 wird eine Glastafel 23 mittels zweier ähnlicher, sich drehender Scheiben 25 behandelt, deren jede eine Reihe von Metallbürsten 26 trägt. Jede Bürste wirkt während der Kreisbewegung nacheinander auf die Glastafel, indem sie an dieser vorbeistreicht.
Fig. 11 zeigt eine der auf der Glastafel wandernden Bürsten, wobei die Borsten zufolge der Bewegung ein wenig umgelegt sind.
Die Borsten kommen während der Bewegung ferner mit einer Kühlfläche 24 in Berührung, die durch einen dünnen Wassermantel gebildet wird, dessen Dicke angenähert jener der Glastafel ist und an welche die Borsten die von der Tafel aufgenommene Wärme abgeben.
Um das Einbringen des zu behandelnden Gegenstandes in die Arbeitsstellung zwischen die Scheiben zu erleichtern, kann die Anordnung derart erfolgen, dass ein Teil des Umfanges der Scheiben
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nicht mit Bürsten besetzt ist. Die Tafel wird eingebracht, wenn die Scheiben stillstehen und die Stellung nach Fig. 9 einnehmen. Sobald die Tafel in Stellung ist, werden die Scheiben in Bewegung gesetzt.
Die Glastafel wird von einem Rahmen 27 getragen, der auf einem auf einer Führungsschiene 29 laufenden Wagen 28 sitzt. Ein Fuss 30 liegt zwischen Führungsstangen 31, wodurch eine seitliche Bewegung des Wagens während der Arbeit verhindert wird.
Da die Bürsten über die die Tafel haltenden Zangen 32 streichen, sollen diese eine geringstmögliche Stärke haben. Die Fig. 12 und 13 zeigen eine dieser Zangen. Diese bestehen aus je zwei biegsamen Streifen 33, die in gegenseitigem Abstand verlaufen und in Ausnehmungen 34 des Rahmens 27 eintreten. Reiter oder Ringe 35 gestatten, diese Streifen in Stellung zu halten.
. Zufolge dieser Anordnung erhält man eine abnehmbare Befestigung, die keine vorspringenden Teile besitzt und über welche die Bürsten ohne Schwierigkeit streichen. können.
Die Vorrichtung nach den Fig. 9 und 10 bringt eine konstante Kühlwirkung hervor, da der Wassermantel 24 eine Abkühlung der Bürsten bei jeder Umdrehung gewährleistet.
Die Bürsten können statt von Scheiben auch von endlosen Ketten derart getragen werden, dass sie während der Berührung mit der Glastafel sich parallel zu sich selbst bewegen. Die Fig. 14 und 15 zeigen beispielsweise eine solche Anordnung. Die Bürsten 26 sitzen an endlosen Ketten 36, die über Trommeln 37 laufen. Die zu behandelnde Tafel 23 ist ähnlich wie beim vorhergehenden Beispiel aufgehängt. Die Kühlwassermäntel 38 sind auf der äusseren Laufbahn der Bürsten angeordnet.
Die Relativbewegung der Bürsten gegenüber den Glastafeln kann auch in anderer Weise vor sich gehen, z. B. durch Anordnung zweier Reihen von ortsfesten Bürsten, zwischen denen die Tafeln mit einer kontinuierlichen Bewegung verschoben werden. Fig. 16 zeigt schematisch eine solche Anordnung. Hiebei bezeichnet 39 die Bürsten und 40 eine waagrechte Schiene, auf welcher der Wagen läuft, der die Tafel vom Ofen 41 bis zum Ende der Bürstenreihen fördert. Die Bürsten sind unbeweglich und die Oberfläche der Tafel wird zufolge der kontinuierlichen Verschiebung des Wagens gefegt. Die Abkühlung der Bürsten kann dadurch erfolgen, dass an Stelle der Glastafeln kalte Metallplatten hindurchgeführt werden, oder dass in den Fassungen der Borsten eine Wasserzirkulation aufrechterhalten wird.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform werden die Tafeln zwischen Reihen von Bürsten verschoben, die nach Rotationsflächen angeordnet sind, welche tangential zur Tafel liegen. Die Achsen dieser Rotationsflächen bleiben ortsfest und die Bürsten führen eine kontinuierliche Drehung um diese Achsen aus. Diese Bewegung kann entweder in der Vorschubrichtung der Tafel oder entgegengesetzt dazu erfolgen. Die Drehrichtung kann auch von einer Bürste zur nächsten wechseln. Fig. 17 zeigt einen Teil einer solchen Vorrichtung. Die zylindrischen Bürsten 42 drehen sich um ihre lotrechten Achsen 43. Die Tafel 44 wird tangential zu diesen Zylindern verschoben. In dieser Figur ist angenommen, dass die Drehrichtung von einer Bürste zur nächsten wechselt.
Die Abkühlung der Bürsten erfolgt durch Mäntel 45 für einen Kühlwasserumlauf, die aus Zylinderteilen bestehen, welche die Bürsten zum Teil umgeben und in Berührung mit diesen stehen.
Im allgemeinen ist die Erfindung nicht notwendigerweise auf eine Abkühlung beschränkt, die ausschliesslich mittels'Bürsten bewirkt wird. Vielmehr kann das Verfahren durch Kombination der Wirkung der Bürsten mit jener anderer Mittel, insbesondere Strahlen von Kühlmitteln, z. B. Luft, die durch Saugwirkung oder Anblasen erzeugt werden, ausgeführt werden.
Beispielsweise kann im Falle der Fig. 6 die Abkühlung der von den Bürsten umrahmten Zonen durch gegen diese Zonen geblasene Luft erfolgen. Bei einer solchen Kombination haben die Bürsten nicht nur die Wirkung, dass sie die Zonen, mit welchen sie in Berührung sind, abkühlen, sondern, dass sie überdies eine Art von Abschluss des Inneren von Hohlräumen bilden, in dem die Wirkung der Strahlen des Kühlmittels vor sich geht, so dass diese Wirkung vollkommen auf die von den Bürsten nicht bedeckten Zonen lokalisiert ist.
Bei andern kombinierten Verfahren kann die Wirkung der Luft jener der Bürsten überlagert werden, wobei das Blasen im Innern der Bürstenbüsohel selbst vor sich geht. Hiebei wirkt die Luft in doppelter Hinsicht, nämlich durch ihre direkte Einwirkung auf den Gegenstand und durch ihre Kühlwirkung auf die Borsten selbst.
- Die Wirkung der Bürsten und jene der Kühlmittel können ferner gleichzeitig oder nacheinander vor sich gehen.
Im vorstehenden sind bloss beispielsweise Anordnungen beschrieben. Alle Einzelheiten in der Ausführung, der Formen, Abmessungen und angewendeten Materialien können in jedem Falle im Rahmen der Erfindung geändert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Härten von Tafeln oder sonstigen Gegenständen aus Glas, dadurch gekennzeichnet, dass eine plötzliche Abkühlung dieser Gegenstände durch Berührung mit Metallbürsten bewirkt wird.