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Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Konditionierung von geschmolzenem Glas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Konditionierung von ge- schmolzenem Glas während seiner Überführung zu einer Entnahmestelle.
Bekanntlich kann die Warmverformung von Glasgegenständen nur bei einer ganz bestimmten Tempe- ratur erfolgen, die beträchtlich niedriger ist als die zum Verfeinern des Glases erforderliche Temperatur.
Diese Temperatur muss ausserdem an der Entnahmestelle und im ganzen angrenzenden Bereich sehr gleich- mässig sein. Beim Ziehen von Tafelglas ist ferner erforderlich, dass die thermischen Strömungen unterhalb der Ziehlinie ausreichend behindert werden, d. h. unterhalb des Meniskus, der die in Bildung begriffene Glastafel speist, damit diese Ziehlinie eine bestimmte Lage und einen vollkommen geradlinigen Verlauf bewahrt.
In der Praxis erfolgt die Abkühlung des Glases während eines langen Weges von der Verfeinerungszone zur Arbeitsstelle.
Zur thermischen Behandlung des Glases sind bereits zahlreiche Verfahren vorgeschlagen worden. Bei einem dieser bekannten Verfahren wird durch eine aus Metall bestehende Kühlvorrichtung, die quer über der geschmolzenen Glasmasse aufgehängt ist und mit ihrem unteren Rand bis zu einer beschränkten Tiefe in die Glasmasse eintaucht, an der Oberfläche der Glasmasse durch stärkere Abkühlung eine zähe Schicht erzeugt, die auf der darunter befindlichen, infolge ihrer höheren Temperatur dünnflüssigeren Glasmasse gleiten kann.
Bei einem andern bekannten Verfahren wird das geschmolzene Glas von der Schmelzwanne zu einer Ziehstelle durch einen Kanal geringer Tiefe geführt, der unter einem nach aussen wärmeisolierten Gewölbe liegt, das ein Abstrahlen von Wärme nach oben verhindert, während dem Glas am gekühlten Boden des Kanals Wärme entzogen wird. Es ist ferner bekannt, beim Ziehen von Glastafeln das geschmolzene Glas oberhalb eines gekühlten Dammes zu entnehmen, vor und hinter dem die Glasmasse eine grö- ssere Tiefe hat, so dass das geschmolzene Glas zuerst an den beiden Dammflächen nach unten und dann an der Oberfläche von beiden Seiten zur Ziehstelle hinströmt.
Weiters ist ein Glasschmelzverfahren bekannt, bei dem die Glasmasse nach der Läuterung zunächst unter die Verarbeitungstemperatur abgekühlt und dann erst wieder auf diese Temperatur erwärmt wird, wobei zur Wiedererwärmung der Glasmasse durch diese ein elektrischer Strom geleitet wird. Bei einem weiteren bekannten Verfahren erfolgt eine doppelte Beheizung des geschmolzenen Glases in der Wanne eines Ofens an mindestens einer Seite eines Überlaufdammes, wobei die doppelte Beheizung einerseits durch Brenner und durch Wärmestrahlung an mindestens einer Seite dieses Dammes und anderseits durch an der Zustromseite des Überlaufes angeordnete Elektroden bewirkt wird, wobei durch die Beheizung durch die Brenner und die strahlende Wärme das geschmolzene Glas im Bereich der Elektroden derart in Zirkulation versetzt wird,
dass eine Überhitzung der Oberfläche des Glases und der Elektroden verhindert wird.
Bei allen vorstehend erwähnten bekannten Verfahren wird auf dem Überführungsweg von der Schmelzwanne zur Entnahmestelle das Glas mehr oder weniger stark verändert und mit Verunreinigungen beladen. Man ist daher gezwungen, den grösseren Teil des Glases durch die thermischen Strömungen in die Schmelzzone zurückzuführen, um dasselbe bei hoher Temperatur wieder zu reinigen. Daraus ergibt sich
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ein beträchtlicher Wärmeverlust.
In der Arbeitszone treten ebenfalls beträchtliche Wärmeverluste auf, die kompensiert werden müssen. Die Zuführung der erforderlichen Wärme erfolgt bei bestimmten Verfahren unmittelbar durch Beheizung von aussen. Bei ändern Verfahren erfolgt sie durch eine Verstärkung der Zuführungsströmung des heissen Glases, indem diese Strömung, nachdem sie ihre Wärme abgegeben hat, in die Schmelzzone zurückkehrt und dabei einen kontinuierlichen Kreislauf ausführt. Hiebei können die thermischen Strömungen nur, wenn sie gut geregelt sind, dazu beitragen, die. Temperatur des Ziehbades auf einem
Niveau gleichmässig zu machen, das für eine gute Wirkungsweise zweckmässig ist.
Insgesamt bringen jedoch diese Strömungen einen beträchtlichen Wärmeverlust mit sich und zwingen zu einer Vergrösserung der Abmessungen des Ofens.
Gemäss der Erfindung können bei einem Verfahren zur thermischen Konditionierung von geschmolzenem Glas während seiner Überführung zu einer Entnahmestelle alle angeführten Mängel und Nachteile der bekannten Verfahren dadurch vermieden werden, dass das geschmolzene Glas zwischen der Abzugsstelle aus der Schmelzwanne eines Ofens und der Entnahmestelle auf der Oberfläche eines Bades aus geschmolzenem Metall oder gleichwertigem Material, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als Glas und einen vemachlässigbaren Dampfdruck hat und gegen geschmolzenes Glas inert ist, in Richtung zur Entnahmestelle hin bewegt wird und hiebei die Temperatur des Glases während seiner Bewegung zur Entnahmestelle hin mit geregeltem Verlauf herabgesetzt und gegebenenfalls im Bereich der Entnahmestelle stabilisiert wird,
indem das geschmolzene Material des Bades in vorbestimmter Richtung in bezug auf die Bewegungsrichtung des geschmolzenen Glases in Strömungsbewegung versetzt wird und hiebei durch das strömende geschmolzene Material des Bades dem geschmolzenen Glas an zu heissen Stellen Wärme entzogen und diese Wärme an kälteren Stellen dem geschmolzenen Glas wieder zugeführt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, dass das geschmolzene Glas seinen Weg zur Entnahmestelle zurücklegen kann, ohne mit Verunreinigungen in Berührung zu kommen, dass in starkem Masse die Strömungen verringert werden, die das Glas in den Wannenofen zurückführen, und dass zu beiden Seiten der Entnahmestelle ein grosser Bereich mit konstanter Temperatur erzeugt wird, was für die Formgebung des Glases sehr günstig ist.
Ein Hauptvorteildes erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Temperatur des geschmolzenen Glases auf einem relativ kurzen Wege mit hoher thermischer Wirksamkeit und mit regelbarem Verlauf von der Schmelz- oder Läuterungstemperatur genau auf die Arbeitstemperatur herabgesetzt werden kann, wobei das geschmolzene Glas im ganzen Bereich um die Entnahmestelle eine gleichmässige Temperatur beibehält, weil im Glas während seiner Bewegung keine irregulären Strömungen entstehen.
Hiebei ist es ohne Belang, ob die gemäss der Erfindung thermisch konditionierte, geschmolzene Glasmasse an der Entnahmestelle unter Verwendung einer Ziehvorrichtung zu Tafelglas verarbeitet oder einer Speisevorrichtung einer Maschine zugeführt wird, in der aus der Glasmasse automatisch Gegenstände aus gepresstem oder geblasenem Glas hergestellt werden.
Nach weiteren Merkmalen des erfindungsgemässen Verfahrens kann das Bad thermisch durch eine Konvektionsströmung in eine Umwälzbewegung versetzt werden, wobei die Konvektionsströmung im geschmolzenen Material des Bades durch Einregeln bestimmter Temperaturgefälle zwischen entsprechenden Zonen des Bades erzeugt wird, oder es wird das Bad durch Anwendung mechanischer Kräfte in Umlauf versetzt, wobei das geschmolzene Material das Bades in einem einzigen in sich geschlossenen oder in zwei oder mehr in sich geschlossenen, gegebenenfalls voneinander vollständig getrennten Kreisläufen bewegt wird. Hiebei wird zweckmässig das geschmolzene Material des Bades mit einer linearen Geschwindigkeit in Umlauf versetzt, die grösser ist als die Geschwindigkeit der Bewegung des geschmolzenen Glases auf der Oberfläche des Bades.
Nach einem andem Merkmal der Erfindung kann dem geschmolzenen Material des Bades während des Wärmeaustausches mit dem geschmolzenen Glas geregelt Wärme nach aussen entzogen oder aber geregelt Wärme von aussen zugeführt werden.
Als Material für das Bad aus geschmolzenem Metall wird vorteilhafterweise Blei oder, wie an sich bekannt, Zinn oder eine geschmolzene Zinnlegierung, z. B. wie an sich bekannt, aus Zinn oder Kupfer, verwendet.
Die Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erläuterten Verfahrens vor, die im wesentlichen gekennzeichnet ist durch eine sich von einer Abzugsöffnung einer Schmelzwanne eines Glasofens bis in den Bereich einer Entnahmestelle erstreckende Kammer, deren unterer Teil ein von der Schmelzwanne des Ofens getrenntes Becken zur Aufnahme eines Bades aus geschmolzenem Metall oder
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gleichwertigem Material bildet und deren oberer Teil einen an die Abzugsöffnung der Schmelzwanne des
Ofens anschliessenden Raum zur Aufnahme einer auf der Oberfläche des geschmolzenen Bades von der Schmelzwanne zur Entnahmeöffnung bewegten Schicht geschmolzenen Glases umrandet und dass die Kam- mer mit mindestens einer Einrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Strömungsbewegung im geschmol- zenen Material des Bades ausgestaltet ist.
Nach einem besonderen Merkmal der erfindungsgemässen Vorrichtung ist bei Vorsehung eines Zieh- balkens unter einer oberhalb des Beckens angeordneten Vorrichtung zum vertikalen Ziehen von Tafelglas der Ziehbalken als eine auf die Ziehebene der Glastafel eingefluchtete, senkrechte, mit Durchlassöffnun- gen für das geschmolzene Metall versehene Rippe ausgebildet, die sich vom Boden des Beckens nach oben über das geschmolzene Metall bis in die Nähe der Oberfläche der geschmolzenen Glasmasse in diese hinein erstreckt und vorzugsweise mit zwischen dem Spiegel des Bades und dem Überlaufrand der Rippe angeord- neten Durchlässen für die geschmolzene Glasmasse versehen ist.
Die Rippe erfüllt hiebei aber nicht wie eine bei einer üblichen Glastafelziehmaschine in einer ge- wöhnlichen Glaswanne angeordneten Ziehleiste nur die Aufgabe, die Glasmasse an der Abzugsstelle des
Glasbandes rein strömungsmässig zu stabilisieren, die Rippe bewirkt vielmehr infolge der gemäss der Er- findung in besonderer Weise gelenkten thermischen Konditionierung der Glasschmelze eine im ganzen
Bereich um den Meniskus vollkommen gleichmässige Beschaffenheit der Glasmasse.
Durch die allfällige Vorsehung der Durchlässe für die geschmolzene Glasmasse zwischen dem Spie- gel des Metallbades und der Überlaufkante der Rippe kann auch beim Ziehen relativ breiter Glastafeln, d0 h. rascher Entnahme von Glasmasse, diese im Bereich des Meniskus stark beruhigt werden, weil diese
Durchlässe eine Ausgleichsströmung der Glasmasse ermöglichen, so dass diese nicht zur Ganze seitlich um die Rippe an deren Seite strömen muss, wobei die durch die Durchlässe strömende Glasmasse auch noch die über den Überlauf an die andere Seite der Rippe gelangte Glasmasse beruhigt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind auf dem Boden des Beckens senkrechte Rippen an- geordnet, die bis zu einer geringen Höhe über das Niveau des Bades nach oben herausragen und Umlenk- platten bilden, die das Becken in Kanäle unterteilen, welche miteinander mindestens zu einem verlängerten Strömungsweg für das geschmolzene Material des Bades verbunden sind, wobei vorteilhafterweise die Rippen quer zur Bewegungsrichtung des geschmolzenen Glases angeordnet und abwechselnd mit der einen und der andern Seitenwand des Beckens verbunden sind.
Bei einer Ziehvorrichtung für das Fourcault-Verfahren kann auch eine Ziehdüse angeordnet werden.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung ist zweckmässig mit auf dem Boden des Beckens stehenden senkrechten Rippen versehen, die etwas aus dem geschmolzenen Material des darunter befindlichen Bades herausragen und die so angeordnet sind, dass sie Umlenkplatten bilden, welche den Weg des geschmolzenen Materials des darunter befindlichen Bades relativ zum Weg des geschmolzenen Glases vergrössern. und die den von dem darunter befindlichen Bad eingenommenen Raum des Beckens in Kammern unterteilen. Die Umlenkplatten sind vorteilhaft senkrecht zur Vorwärtsbewegung des geschmolzenen Glases angeordnet und abwechselnd mit der einen oder der andern Seitenwand des Beckens fest verbunden.
Die Vorrichtung kann einen oder mehrere gedeckte äussere Kanäle aufweisen, die an eine Seitenwand des Beckens angrenzen und die mit dem Inneren des Beckens durch Öffnungen verbunden sind, welche in dieser Seitenwand unterhalb des Niveaus des darunter befindlichen Bades ausgespart sind, so dass sie mit den durch die Umlenkplatten gebildeten Kammern entweder einen einzigen geschlossenen Kreislauf oder mehrere geschlossene Kreisläufe bilden. Im letzteren Fall kann einer der Kreisläufe, beispielsweise um die allmähliche Abkühlung des sich gegen den Entnahmebereich hin bewegenden geschmolzenen Glases zu regeln, vorgesehen sein, während der andere Kreislauf die Temperatur des Glases im Entnahmebereich stabilisiert.
Die Einrichtung, welche das Umlaufen des geschmolzenen Materials des darunter befindlichen Bades bewirkt, ist vorzugsweise eine mechanische Antriebseinrichtung, wie z. B. eine in dieses Material eingetauchte Schraube, deren Antriebswelle durch eine Wand der Vorrichtung hindurchgeht und durch einen Motor mit einem Geschwindigkeitswechselgetriebe gesteuert wird. Die Antriebswelle kann geneigt angeordnet werden und durch die Wand des Beckens oder des äusseren Kanals oberhalb des Niveaus des geschmolzenen Glases hindurchgehen, beispielsweise durch die Decke des Kanals. Der Kanal ist vorzugsweise mit einem Damm versehen, der stromaufwärts von der geneigten Schraube angeordnet ist, um den Querschnitt des geschmolzenen Materials im wesentlichen auf den von der Schraube beaufschlagten Querschnitt zu verringern.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform steht die Antriebswelle senkrecht und trägt eine Schraube, die sich ungefähr in halber Höhe der Schicht des geschmolzenen Materials in einer
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waagrechten Ebene dreht, u. zw. zwischen einem Schirm, der stromaufwärts bis zur Höhe dieser waag- rechten Ebene in. das geschmolzene Material eintaucht, und einem Damm, der stromaufwärts von der
Schraube vom Boden des Beckens bis zu dieser Höhe ansteigt.
Um die Antriebswelle vor Korrosion zu schützen, ist sie von einem in die Wand oder in die Decke eingesetzten Mantel umgeben, durch den ein neutrales oder reduzierendes Gas zugeführt wird, das sich auch in dem Raum zwischen der Oberflä- che des geschmolzenen Materials ausbreiten und in diesem Raum einen geringen Überdruck erzeugen kann, um den Eintritt von Luft zu verhindern. Das geschmolzene Material, das, soweit es von geschmol- zenem Glasbedeckt ist, durch dieses geschützt ist, kann ausserdem gegen Oxydation durch Kohlenstoffkör- ner geschützt werden, die während des Durchganges des Materials durch den Kanal die Oberfläche des
Materials bedecken.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung weist ausserdem zusätzliche Heiz-und Kühleinrichtungen auf, die vorzugsweise in eines der flüssigen Materialien des Beckens eingetaucht sind. Eine Heizeinrichtung kann aus einem elektrischen Widerstand bestehen, der in das geschmolzene Material des darunter befindlichen Bades eingetaucht ist, oder wenn das Material aus Metall besteht, aus dem Widerstand des Bades zwischen zwei in dasselbe eingeführten Elektroden. Man kann jedoch auch eine zusätzliche Heizung durch Gasbrenner vorsehen, die in Hülsen mit geschlossenem Ende angeordnet sind, welche in das geschmolzene Material des darunter befindlichen Bades versenkt sind.
Eine andere zusätzliche Heiz- oder
Kühleinrichtung kann aus einer U-förmig gebogenen Leitung bestehen, die in das geschmolzene Materialdes darunter befindlichen Bades eingetaucht ist und die von aussen mit einem entsprechenden Heizoder Kühlmedium gespeist wird.
Die beschriebene Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie leicht mit irgendeiner der bekannten Vorrichtungen zum Ziehen von Tafelglas kombiniert werden kann, wie z. B. mit den Vorrichtungen für das Fourcault-, Pittsburgh-oder Libbey-Owens-Verfahren. Sie eignet sich auch für die Speisevorrichtung einer Maschine zur selbsttätigen Herstellung von Gegenständen aus gepresstem oder geblasenem Glas, sowie zur Lösung irgendeines Problems der Glasherstellung, bei dem es vorteilhaft ist, eine gleichmä- ssige Temperaturverteilung zu erzielen und ganz allgemein von dem einen oder dem andern der beschriebenen besonderen Merkmale Gebrauch zu machen.
Das gleiche gilt beispielsweise für die Verfahren, welche die Eigenschaft des geschmolzenen und überhitzten Glases ausnützen, sich in einer dünnen und gleichmässigen Schicht auf einem Met : Hbad auszubreiten0
In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dargestellt.
Fig. l zeigt einen senkrechten Längsschnitt eines Beckens, das mit geschmolzenem Material gefüllt ist, welches das darunter befindliche Bad bildet, auf welchem sich das geschmolzene Glas nach der Entnahmestelle hin bewegt. Fig. 2 zeigt im senkrechten Längsschnitt nach der Linie II-II der Fig. 3 ein Bekken, das für das Ziehen von Tafelglas ausgebildet ist. Fig. 3 ist ein waagrechter Längsschnitt nach der Linie rn-rn der Fig. 2. Fig. 4 zeigt im waagrechten Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5 eine Vorrichtung mit Umlenkplatten, welche den Weg des geschmolzenen Materials des darunter befindlichen Bades verlängern. Fig. 5 ist ein senkrechter Längsschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4. Fig. 6 ist ein senkrechter Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 4. Die Fig. 7 und 8 zeigen Einzelheiten.
Die Fig. 9 uttd 10 veranschaulichen die Möglichkeiten des Umlaufens des geschmolzenen Materials des darunter befindlichen Bades in einem oder zwei geschlossenen Kreisläufen0 Fig. 11 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Vorrichtung zum Ziehen von Tafelglas nach dem Libbey-Owens-Verfahren. Fig. 12 zeigt im senk- rechten Längsschnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 13 die Anwendung der Erfindung auf die Speisevor-
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gen wieder Einzelheiten.
Wie Fig. l zeigt, besteht die Erfindung im wesentlichen darin, dass in einem Becken l, das an einen Glasschmelzofen 2 angrenzt und von demselben durch eine Schwelle 3 getrennt ist, ein geschmolzenes Material angeordnet wird, welches ein darunter befindliches Bad 4 bildet, auf dem sich die vom Ofen 2 herkommende Schicht 5 des geschmolzenes Glases nach der Kammer 6 hin bewegt, in welcher die (nicht dargestellte) Vorrichtung zur Entnahme des Glases angeordnet ist.
Das Niveau des Bades 4 liegt unterhalb der Schwelle 3. Das Bad besteht aus einem Material, dessen Schmelzpunkt wesentlich niedriger ist als die Temperatur, auf welcher das Glas in der Kammer 6 zum Zwecke seiner Entnahme und Formgebung gehalten werden muss.
Ausserdem muss das Material des Bades 4 einen vernachlässigbaren Dampfdruck aufweisen und gegen- über dem Glas inert sein, um dessen Zusammensetzung nicht zu verändern. Das geschmolzene Material
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wird meist ein Metall oder eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt sein, z. B. Zinn, Blei oder eine
Legierung eines dieser Metalle mit einem andern Metall, wie z. B. Kupfer. Die Vorwärtsbewegung des
Glases auf dem sehr beweglichen Bad 4 ist viel leichter und gleichmässiger als auf einem rauhen Boden aus keramischem Material.
Die Verwendung dieses Bades ist durch die Tatsache vollauf gerechtfertigt, dass es eine leichte ther- mische Konditionierung des geschmolzenen Glases ermöglicht, da in gewissen Fällen die Entnahmetem- peratur niedriger ist als die im Ofen herrschende Schmelztemperatur und da die Temperatur im Entnah- mebereich so gleichmässig wie möglich und genau regelbar sein muss. Das Bad 4 vermittelt in dieser
Hinsicht infolge seiner hohen thermischen Leitfähigkeit und durch die in seinem Inneren entstehenden Konvektionsströmungen.
Diese Strömungen bewirken schon für sich allein eine beträchtliche thermische Konditionierung des geschmolzenen Glases und ermöglichen eine allmähliche Abkühlung desselben auf seinem Weg von der
Schwelle 3 zur Entnahmestelle in der Kammer 6. Die Oberfläche des Bades 4, welche durch die Kon- vektionsströmung ständig erneuert wird, entzieht dem Glas die Wärme, die demselben an der Stelle wieder zurückgegeben wird, wo seine Temperatur stabil gehalten werden soll. Diese Wirkungen können dadurch verstärkt werden, dass dem geschmolzenen Material des Bades eine künstliche Umlaufbewegung erteilt wird, wie nachstehend noch genauer beschrieben wird.
Das Becken 1 ist einerseits durch die Schwelle 3 und anderseits durch die Seitenwände 7 und 7'so- wie durch die Endwand 8 begrenzt (Fig. 1-3). Wenn die Entnahme des Glases durch eine Vorrichtung 9 (Fig. 2) zwecks Ziehens einer Tafel 10 erfolgt, kann es angezeigt sein, auf dem Boden 11 eine senkrech- te Rippe 12 anzuordnen, die durch das Bad 4 hindurchgeht und in die Schicht 5 des geschmolzenen Glases hineinragt, um eine Ziehstange zu bilden, die den Meniskus 13 an seinem Platz und in gerader Linie hält.
Diese Rippe kann Öffnungen 14 für den Durchgang des geschmolzenen Materials des Bades 4 auf- weisen. Das geschmolzene Material kann aber auch durch die Öffnungen 15 zwischen der Rippe 12 und den Seitenwänden 7, 7'hindurchgehen. Wenn die Dicke der Glasschicht 5 geringer ist und nicht mehr als 10 - 30 cm beträgt, kann man in gewissen Fällen den Meniskus auch ohne die Rippe 12 stabilisieren, aber für dickere Glasschichten ist das Vorhandensein dieser Rippe vorteilhaft, wenn nicht unentbehrlich.
Die Tatsache, dass der Glasschicht die geringstmögliche Dicke gegeben wird, die mit den Bedingungen einer guten Herstellung vereinbar ist, bietet den Vorteil, dass die durch das geschmolzene Material gebildete thermische Abschirmung wirksamer gemacht wird und dass die regelnde Wirkung desselben auf die Konditionierung der Temperatur des geschmolzenen Glases rascher erfolgt. Wenn das geschmolzene Material ein Metall ist, wird diese Wirkung noch durch die Tatsache verstärkt, dass seine Oberfläche glänzend ist und wenig strahlt, während der Strahlungskoeffizient des Glases erhöht ist.
Die Strahlung der Metalloberfläche ist jedoch genügend stark, um zusammen mit der Berührungswirkung die rasche Konditionierung der Temperatur des geschmolzenen Glases in der ganzen Dicke des Bades von geringer Dicke zu bewirken und die Wirkung der konvektiven Abkühlungen aufzuheben, denen die Oberfläche des Glases, aber nicht die Oberfläche des geschmolzenen Materials des darunter befindlichen Bades unterworfen ist.
Um den Wärmeaustausch zwischen der Glasschicht 5 und dem darunter befindlichen Bad 4 an besonders wichtigen Stellen zu erleichtern, ist es vorteilhaft, den vom Bad 4 eingenommenen Teil des Bekkens durch senkrechte Rippen 16 und 16' (Fig. 4 und 5) in Kammern zu unterteilen. Diese Rippen bilden Umlenkplatten, welche das geschmolzene Material zwingen, einen vorherbestimmten Weg zurück- zulegen, beispielsweise senkrecht zu Bahn des geschmolzenen Glases 5. Die Umlenkplatten 16 und 16' ragen etwas aus dem Niveau des Bades 4 heraus und sind entweder mit der Seitenwand 7 oder mit der Seitenwand 7'des Beckens fest verbunden, so dass sie eine Folge von Kammern 17 bilden, die abwechselnd auf der Seite der Wand 7 und auf der Seite der Wand 7'miteinander in Verbindung stehen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen wieder ein Becken mit einer darüber angebrachten Vorrichtung S zum senkrechten Ziehen von Glastafeln 10. Gemäss Fig. 5 sind zu beiden Seiten der gezogenen Glastafel Kühlvorrichtungen 18 und Paare von Antriebswalzen 19 angeordnet. Ausserdem ist ein von der Decke 21 abstehender Damm 20 vorgesehen, der in die Glasschicht eintaucht, um die Atmosphäre der Kammer 6 von jener des Ofens 2 zu trennen und um zu vermeiden, dass auf der Glasschicht schwimmende Verunreinigungen in die Kammer 6 gelangen.
Bei einer solchen Vorrichtung kann die Umlenkplatte 16 oder 16', die in senkrechter Richtung unterhalb des Meniskus 13 liegt, mit einer Ziehstange 12 kombiniert werden, welche über ihre ganze Län-
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ge verteilte Öffnungen 14'aufweist. Manchmal ist es vorteilhaft, zwischen der unterhalb des Meniskus
13 liegenden Umlenkplatte und der Seitenwand 7'einen Durchlass 59 (Fig. 4) vorzusehen. Der Quer- schnitt dieses Durchlasses ist abhängig von der Stärke, die man der Strömung des geschmolzenen Ma- terials durch den Durchlass 59 relativ zur Strömung durch den an die Wand 7 angrenzenden Durchlass zu geben wünscht.
Bestimmte, voneinander entfernte Kammern 17, gemäss Fig. 4 die äusseren Kammern, sind mitein- ander durch einen bedeckten äusseren Kanal 22 (Fig. 4 und 6) und durch Öffnungen 23,24 verbunden, die in der Wand 7 unterhalb des Niveaus des darunter befindlichen Bades 4 ausgespart sind. Dadurch kann ein geschlossener Kreislauf des geschmolzenen Materials durch die verschiedenen Kammern hergestellt werden.
Der von der Decke 21 abstehende Damm 20, der in die Glasschicht eintaucht, kann stromabwärts von der Schwelle 3 (Fig. 1 und 5), in der Ebene dieser Schwelle oder gemäss der in Fig. 2 gezeigten ab- geänderten Ausführungsform stromaufwärts von der Schwelle 3 angeordnet werden. Im ersten Fall er- streckt sich das geschmolzene Material des Bades in einen Teil der Vorrichtung, in welchem die Ofen- temperatur herrscht, während gemäss Fig. 2 das Becken 1, welches das geschmolzene Material enthält, vom Ofen vollständig getrennt ist.
Das geschmolzene Material wird durch eine entsprechende Antriebseinrichtung in Bewegung versetzt, z. B. durch eine Schraube 25, deren Antriebswelle 26 durch die Wand hindurchgeht und durch einen
Motor 27 mit einem Geschwindigkeitswechselgetriebe 28 gesteuert wird. Die Antriebswelle 26 kann geneigt angeordnet werden und durch die Decke 29 (Fig. 7) des Kanals 22 in einem unten offenen Mantel
30 hindurchgehen. Der Mantel ist mit einer Rohrleitung 31 versehen, die in den Kanal ein inertes oder reduzierendes Gas einführt, durch welches im Kanal ein geringer Überdruck erzeugt wird. Auf diese Weise wird die Korrosion der Antriebswelle durch Luft und gleichzeitig die Oxydation des geschmolzenen Materials des Bades 4 verhindert. Die Oberfläche dieses Materials kann überdies durch eine schwimmende Schicht 32 von Koks-oder Graphitkörnern geschützt werden.
Um eine entsprechende Leistung der in einer geneigten Ebene umlaufenden Schraube 25 zu gewährleisten, kann im Kanal 22 stromaufwärts von der Schraube ein Damm 60 angeordnet werden.
Bei der abgeänderten Ausführungsform gemäss Fig. 14 geht die Antriebswelle 26 in dem oben beschriebenen Mantel 30 in senkrechter Richtung dur-hdie Decke 29 des Kanals 22 hindurch. Die Schraube 25 dreht sich ungefähr in halber Höhe der Schicht des geschmolzenen Materials in einer waagrechten Ebene, u. zw. zwischen einem Schirm 61, der stromaufwärts bis zur Höhe dieser Ebene in das geschmolzene Material eintaucht, und einem Damm 62, der stromabwärts vom Boden des Kanals bis zur Höhe dieser Ebene ansteigt. Wenn die waagrechte Schraube an einem Ende des Kanals 22, beispielsweise vor der Öffnung 24 (Fig. 4) angeordnet ist, erstreckt sich derselbe nicht bis unterhalb der waagrechten Ebene der Schraube.
Ausserdem ist vor der Kammer 17 in der Ebene der Wand 7 ein Damm 62 vorgesehen, während der Damm 61 im Kanal 22 im rechten Winkel zum Damm 62 angeordnet ist (Fig. 15).
Bei der Anordnung gemäss Fig. 4 (in welcher das geschmolzene Material des Bades 4 zur Verdut- lichung der Zeichnung nicht dargestellt ist) erfolgt der Kreislauf des geschmolzenen Materials in der Richtung der Pfeile von der Öffnung 23 durch den Kanal 22 zur Öffnung 24 und dann durch die verschiedenen Kammern 17 sowie gegebenenfalls teilweise durch den Durchlass 59, so dass das geschmolzene Material, das durch Abgabe der Wärme abgekühlt wird, die erforderlich ist, um das geschmolzene Glas stromabwärts vom Meniskus auf der Temperatur des Glases stromaufwärts vom Meniskus zu halten, durch den Kanal 22 hindurchgeht und durch das heisse Glas wieder erwärmt werden kann, das vom Ofen 2 herkommt und das bei der Vorwärtsbewegung zur Entnahmestelle Wärme abgibt.
Fig. 9 zeigt einen geschlossenen Kreislauf, in welchem das geschmolzene Material des Bades 4 relativ zur Schicht 5 des geschmolzenen Glases im Gegenstrom umläuft. Auf diese Weise erhitzt sich das geschmolzene Material, indem es nach und nach auf immer heisseres Glas trifft. Die Schraube 25, die in einem kurzen äusseren Kanal 33 angeordnet ist, setzt das sehr heisse geschmolzene Material durch die Kammer 34 und den Kanal 22 nach den Kammern 35,36 und 37 hin in Umlauf, die eine gleichmä- ssige Temperatur aufweisen müssen.
Bei der abgeänderten Ausführungsform gemäss Fig. 10 ist der vom darunter befindlichen Bad 4 eingenommenen Raum durch die Rippe 38 in zwei Abschnitte unterteilt, von denen jeder Umlenkplatten 16 und 16', einen äusseren Kanal 22 bzw. 22'sowie eine Schraube 25 enthält. Die eine Schraube ist in einem kurzen Kanal 33 und die andere im Kanal 22'angeordnet. Das Umlaufen des geschmolzenen Materials erfolgt in diesem Fall in zwei voneinander unabhängigen Kreisläufen, von denen der dem Ofen 2 näher liegende so geregelt ist, dass er die allmähliche Abkühlung des sich gegen die Entnahmezone
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hin bewegenden Glases bewirkt, während der andere Kreislauf die Temperatur des geschmolzenen Glases in der Entnahmezone gleichmässig hält.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Vorrichtungen zum senkrechten Ziehen von Tafelglas beschränkt. Die beschriebene Vorrichtung kann auch leicht mit einer Ziehvorrichtung für das Libbey-
Owens-Verfahren kombiniert werden, wie in Fig. 11 dargestellt ist.
Bei dieser Ziehvorrichtung läuft die gezogene Glastafel 10 über eine Umlenkwalze 39 und wird dann in waagrechter Richtung in die Kühlzone 40 geleitet. Da bei diesen Vorrichtungen die Dicke der
Schicht 5 des geschmolzenen Glases sehr gering ist, ist die Stabilität des Meniskus 13 gesichert, ohne dass notwendigerweise eine Rippe 12 (Fig. 3 und 4) vorgesehen werden muss, die in die Glasschicht ein- dringt. Dadurch ist für die Anordnung der Umlenkplatten 16 und 16'eine grössere Freiheit gegeben.
Durch die Anwendung des Prinzips der Erfindung auf die Ziehvorrichtung für das Libbey-Owens-Verfah- ren werden die Nachteile vermieden, die sich aus den Verfahren ergeben, bei denen ganz allgemein die Beheizung des"Ziehtopfes"angewendet wird, indem diese Beheizung vollständig entfällt.
Die Erfindung findet auch ausserhalb des Bereiches des Ziehens von Glastafeln andere Verwendung.
Die Anwendung der Erfindung auf die Speisevorrichtungen von Maschinen zur selbsttätigen Herstellung von Gegenständen aus gepresstem oder geblasenem Glas ist dafür ein Beispiel.
Bekanntlich weisen diese Speisevorrichtungen eine Öffnung 41 (Fig. 12 und 13) auf, welche das periodische Ablaufen von vorherbestimmten Glasmengen nach unten zum Zwecke der Formgebung ermöglicht. Die Öffnung wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kolbenabwechselnd freigegeben und geschlossen. Auch in diesem Falle muss die vom Ofen 2 herkommende Schicht 5 des geschmolzenen Glases, die sich von der Schwelle 3 zur Entnahmestelle hin bewegt, entsprechend abgekühlt werden, oder ihre Temperatur muss genau in dem gewünschten Mass gleichmässig gehalten werden.
Zu diesem Zwecke wird in der Längsrichtung eine Umlenkplatte 42 angeordnet, die sich in der Abkühlungszone des Glases erstreckt, und am Ende dieser Zone eine senkrechte Umlenkplatte 43, welche das geschmolzene Material des darunter befindlichen Bades 4 zwingt, durch einen kurzen äusseren Kanal 44 hindurchzugehen, in welchem eine Schraube 45 angeordnet ist, die durch den Motor 27 mit dem Ge- schwindigkeitswechselgetriebe 28 angetrieben wird.
Zwischen der Umlenkplatte 42 und der Schwelle 3 ist ein Durchlass 46 vorgesehen. Ausserdem ist zwischen der Umlenkplatte 42 und der Entnahmezone 47 ein Durchlass 48 angeordnet, der mit einem Damm 49 von regelbarer Höhe versehen ist. Die aus dem darunter befindlichen Bad 4 herausragende Entnahmezone 47 ist auf der Seite der Seitenwände 7, 7'und auf der Seite der Endwand 8 von einem Graben 48'für das geschmolzene Material umgeben.
Wenn das geschmolzene Material in Umlauf gesetzt wird, muss ein Teil desselben im Graben 48' um die Entnahmezone 47 herumfliessen und sich mit dem Teil vereinigen, der nach dem Durchgang durch die Kammer 50 den Damm 49 passiert hat. Das ganze geschmolzene Material gelangt dann durch die Öffnung 51 in den Kanal 44 und durch die Öffnung 52 wieder in die Kammer 53, die in entgegengesetzter Richtung zur Kammer 50 durchflossen wird. Die Menge des geschmolzenen Glases, das in den Graben 48'gelangt, kann durch Veränderung der Höhe des Dammes 49 geregelt werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind wieder zwei geschlossene Kreisläufe vorhanden, die jedoch voneinander nicht unabhängig sind, wie jene gemäss Fig. 10.
Ausserdem sind Kammern von verschiedener Breite vorgesehen, wodurch die Wirkung des darunter befindlichen Bades auf die Glasschicht verändert werden kann, indem die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Materials an verschiedenen Stellen des Kreislaufes verändert wird.
Die thermische Konditionierung des Glases durch ein entsprechendes Umlaufen des darunter befindlichen Bades kann durch zusätzliche Heiz-oder Kühleinrichtungen ergänzt werden, die unmittelbar auf das eine oder das andere der flüssigen Materialien einwirken, vorzugsweise auf das geschmolzene Material des darunter befindlichen Bades.
Es können elektrische Heizwiderstände 54 (Fig. 4) vorgesehen werden, die in das Bad 4 eingetaucht sind, entweder an den Übergängen zwischen zwei Kammern 17 oder in den seitlichen Kanälen 22 oder an irgendeiner andern Stelle, wo die Gefahr besteht, dass die Temperatur der Glasschicht 5 zu niedrig ist.
Man kann ferner in an sich bekannter Weise das geschmolzene metallische Material als Heizwiderstand zwischen zwei in das Bad eingeführten Elektroden benützen. Ausserdem kann man eine zusätzliche Heizung durch haarnadelförmige Leitungen 55 bewirken, die von einem heissen Medium durchflossen werden. Eine zusätzliche örtliche Heizung kann auch durch einen Gasbrenner 57 (Fig. 8) erfolgen, der das Innere einer Hülse 58 beheizt, welche am Ende geschlossen ist und welche durch eine Wand
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des Beckens oder eines seitlichen Kanals hindurchgeht. Den Leitungen 55 entsprechende Leitungen kön- nen auch zur Kühlung des Bades 4 an den Stellen dienen, wo die Schicht 5 zu heiss ist, indem diese Leitungen von einem Kühlmedium durchflossen werden.
In allen Fällen ist eine entsprechende Anzahl von
Thermoelementen 56 in das Bad 4 und in die Glasschicht 5 an den gewünschten Stellen eingesetzt, um die Temperatur zu überwachen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE : l. Verfahren zur thermischen Konditionierung von geschmolzenem Glas während seiner Überführung zu einer Entnahmestelle, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Glas zwischen der Abzugstelle aus der Schmelzwanne eines Ofens und der Entnahmestelle auf der Oberfläche eines Bades aus geschmolzenem Metall oder gleichwertigem Material, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als Glas und einen vernachlässigbaren Dampfdruck hat und gegen geschmolzenes Glas inert ist, in Richtung zur Entnahmestelle hin bewegt wird und hiebei die Temperatur des Glases während seiner Bewegung zur Entnahmestelle hin mit geregeltem Verlauf herabgesetzt und gegebenenfalls im Bereich der Entnahmestelle stabilisiert wird,
indem das geschmolzene Material des Bades in vorbestimmter Richtung in bezug auf die Bewegungsrichtung des geschmolzenen Glases in Strömungsbewegung versetzt wird und hiebei durch das strömende geschmolzene Material des Bades dem geschmolzenen Glas an zu heissen Stellen Wärme entzogen und diese Wärme an kälteren Stellen dem geschmolzenen Glas wieder zugeführt wird.
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Method and apparatus for thermal conditioning of molten glass
The invention relates to a method and a device for the thermal conditioning of molten glass during its transfer to an extraction point.
It is well known that glass objects can only be thermoformed at a very specific temperature, which is considerably lower than the temperature required to refine the glass.
This temperature must also be very uniform at the extraction point and in the entire adjoining area. When drawing sheet glass it is also necessary that the thermal flows below the drawing line are sufficiently hindered, i.e. H. below the meniscus, which feeds the glass panel, which is in the process of being formed, so that this drawing line maintains a certain position and a perfectly straight course.
In practice, the cooling of the glass takes place over a long distance from the refining zone to the work site.
Numerous methods have already been proposed for the thermal treatment of the glass. In one of these known methods, a cooling device made of metal, which is suspended across the molten glass mass and with its lower edge dipping into the glass mass to a limited depth, creates a tough layer on the surface of the glass mass by means of greater cooling, which can slide on the glass mass located underneath, which is thinner due to its higher temperature.
In another known method, the molten glass is led from the melting tank to a drawing point through a channel of shallow depth, which lies under an outwardly thermally insulated vault, which prevents heat from radiating upwards, while heat is extracted from the glass at the cooled bottom of the channel becomes. It is also known, when pulling glass sheets, to remove the molten glass above a cooled dam, in front of and behind which the glass mass has a greater depth, so that the molten glass is first down on the two dam surfaces and then on the surface of flows towards the drawing point on both sides.
Furthermore, a glass melting process is known in which the glass mass after refining is first cooled below the processing temperature and only then heated again to this temperature, an electric current being passed through it to reheat the glass mass. In a further known method, the molten glass is heated twice in the trough of a furnace on at least one side of an overflow dam, with the double heating on the one hand by burners and by thermal radiation on at least one side of this dam and on the other hand by electrodes arranged on the inflow side of the overflow is effected, the molten glass in the area of the electrodes being put into circulation by the heating by the burners and the radiant heat,
that overheating of the surface of the glass and the electrodes is prevented.
In all of the known methods mentioned above, the glass is changed to a greater or lesser extent and loaded with impurities on the transfer route from the melting tank to the removal point. One is therefore forced to return the greater part of the glass to the melting zone by the thermal currents in order to clean it again at a high temperature. This results in
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a considerable loss of heat.
Considerable heat losses also occur in the work zone, which must be compensated. In certain processes, the required heat is supplied directly by external heating. In other processes, it is done by increasing the supply flow of the hot glass, in that this flow, after it has given off its heat, returns to the melting zone and thereby carries out a continuous cycle. The thermal currents can only contribute to this if they are well regulated. Temperature of the draw bath on one
To make level uniform that is appropriate for a good effect.
Overall, however, these currents bring with them a considerable loss of heat and force an increase in the dimensions of the furnace.
According to the invention, in a method for the thermal conditioning of molten glass during its transfer to an extraction point, all of the deficiencies and disadvantages of the known method can be avoided in that the molten glass between the extraction point from the melting tank of a furnace and the extraction point on the surface of a Bath of molten metal or equivalent material, which has a lower melting point than glass and a negligible vapor pressure and is inert to molten glass, is moved in the direction of the removal point and thereby the temperature of the glass is lowered in a controlled manner during its movement towards the removal point and if necessary, stabilized in the area of the extraction point,
in that the molten material of the bath is set in flow movement in a predetermined direction with respect to the direction of movement of the molten glass and by the flowing molten material of the bath, heat is extracted from the molten glass at too hot spots and this heat is returned to the molten glass at colder spots becomes.
The method according to the invention makes it possible that the molten glass can travel its way to the extraction point without coming into contact with impurities, that the currents that lead the glass back into the furnace are reduced to a great extent, and that on both sides of the extraction point large area is generated with constant temperature, which is very favorable for the shape of the glass.
A main advantage of the method according to the invention is that the temperature of the molten glass can be reduced precisely to the working temperature over a relatively short distance with high thermal effectiveness and with a controllable course from the melting or refining temperature, with the molten glass in the entire area around the extraction point maintains a constant temperature, because no irregular currents arise in the glass during its movement.
It is irrelevant here whether the molten glass mass, thermally conditioned according to the invention, is processed into sheet glass at the removal point using a drawing device or fed to a feed device of a machine in which objects made of pressed or blown glass are automatically produced from the glass mass.
According to further features of the method according to the invention, the bath can be set in a circulating movement thermally by means of a convection flow, the convection flow being generated in the molten material of the bath by regulating certain temperature gradients between corresponding zones of the bath, or the bath is circulated by applying mechanical forces offset, wherein the molten material of the bath is moved in a single closed circuit or in two or more closed, possibly completely separate circuits. In doing so, the molten material of the bath is expediently set in circulation at a linear speed which is greater than the speed of movement of the molten glass on the surface of the bath.
According to another feature of the invention, heat can be withdrawn to the outside in a controlled manner from the molten material of the bath during the heat exchange with the molten glass, or heat can be supplied from the outside in a controlled manner.
The material for the bath of molten metal is advantageously lead or, as is known per se, tin or a molten tin alloy, e.g. B. as known, made of tin or copper.
The invention also provides a device for carrying out the explained method, which is essentially characterized by a chamber extending from an outlet opening of a melting tank of a glass furnace to the area of an extraction point, the lower part of which is a tank separated from the melting tank of the furnace a bath of molten metal or
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equivalent material and the upper part of which is connected to the discharge opening of the melting tank
Furnace adjoining space for receiving a layer of molten glass moved on the surface of the molten bath from the melting tank to the removal opening and that the chamber is designed with at least one device for generating a directed flow movement in the molten material of the bath.
According to a special feature of the device according to the invention, if a drawbar is provided under a device for vertical drawing of sheet glass arranged above the basin, the drawbar is designed as a vertical rib which is aligned with the drawing plane of the glass sheet and provided with passage openings for the molten metal , which extends from the bottom of the basin upwards over the molten metal to the vicinity of the surface of the molten glass mass and is preferably provided with passages for the molten glass mass arranged between the level of the bath and the overflow edge of the rib.
In this case, however, the rib does not only fulfill the task of pulling the glass mass at the take-off point, unlike a pulling strip arranged in a conventional glass tub in a conventional glass sheet drawing machine
To stabilize the glass ribbon purely in terms of flow, the rib effects rather as a whole as a result of the thermal conditioning of the glass melt directed in a special way according to the invention
The area around the meniscus has a completely uniform texture of the glass mass.
Due to the possible provision of passages for the molten glass mass between the level of the metal bath and the overflow edge of the rib, even when drawing relatively wide glass sheets, ie. rapid removal of glass mass, these are greatly calmed down in the area of the meniscus because this
Passages allow a compensating flow of the glass mass so that it does not have to flow as a whole laterally around the rib on its side, the glass mass flowing through the passages also calming the glass mass that has reached the other side of the rib via the overflow.
According to a further feature of the invention, vertical ribs are arranged on the bottom of the basin, which protrude up to a small height above the level of the bath and form deflection plates which divide the basin into channels which together form at least one Extended flow path for the molten material of the bath are connected, wherein advantageously the ribs are arranged transversely to the direction of movement of the molten glass and are alternately connected to one and the other side wall of the basin.
A drawing nozzle can also be arranged in a drawing device for the Fourcault process.
The device according to the invention is expediently provided with vertical ribs standing on the bottom of the basin, which protrude somewhat from the molten material of the bath below and which are arranged so that they form baffles which guide the path of the molten material of the bath below enlarge relative to the path of the molten glass. and they divide the basin space occupied by the bath below into chambers. The deflection plates are advantageously arranged perpendicular to the forward movement of the molten glass and alternately firmly connected to one or the other side wall of the basin.
The device can have one or more covered outer channels which adjoin a side wall of the basin and which are connected to the interior of the basin through openings which are recessed in this side wall below the level of the bath below, so that they can with the through the baffle plates formed chambers either form a single closed circuit or several closed circuits. In the latter case, one of the circuits can be provided, for example to regulate the gradual cooling of the molten glass moving towards the removal area, while the other circuit stabilizes the temperature of the glass in the removal area.
The device which causes the molten material of the bath below to circulate is preferably a mechanical drive device, e.g. B. a screw immersed in this material, the drive shaft of which passes through a wall of the device and is controlled by a motor with a speed change gear. The drive shaft can be inclined and pass through the wall of the basin or the outer channel above the level of the molten glass, for example through the ceiling of the channel. The channel is preferably provided with a dam which is arranged upstream of the inclined screw in order to reduce the cross-section of the molten material substantially to the cross-section acted upon by the screw.
In a modified embodiment, the drive shaft is vertical and carries a screw that is approximately halfway up the layer of molten material in a
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horizontal plane rotates, u. between a screen that dips into the molten material up to the level of this horizontal plane, and a dam that goes upstream from the
Screw rises from the bottom of the pool to this height.
In order to protect the drive shaft from corrosion, it is surrounded by a jacket inserted in the wall or in the ceiling, through which a neutral or reducing gas is supplied, which also spreads in the space between the surface of the molten material and in this space can generate a slight overpressure in order to prevent the entry of air. The molten material, which is protected by the molten glass insofar as it is covered by it, can also be protected against oxidation by carbon grains which, during the passage of the material through the channel, the surface of the
Cover material.
The device according to the invention also has additional heating and cooling devices, which are preferably immersed in one of the liquid materials of the basin. A heater may consist of an electrical resistor immersed in the molten material of the bath below or, if the material is made of metal, the resistance of the bath between two electrodes inserted into it. However, it is also possible to provide additional heating by means of gas burners which are arranged in sleeves with closed ends which are sunk into the molten material of the bath below.
Another additional heating or
The cooling device can consist of a U-shaped bent line which is immersed in the molten material of the bath located below and which is fed from the outside with a suitable heating or cooling medium.
The device described has the advantage that it can easily be combined with any of the known devices for drawing sheet glass, such as e.g. B. with the devices for the Fourcault, Pittsburgh or Libbey-Owens process. It is also suitable for the feeding device of a machine for the automatic production of objects from pressed or blown glass, as well as for solving any problem in glass production in which it is advantageous to achieve a uniform temperature distribution and more generally from one or the other to make use of the special features described.
The same applies, for example, to the processes which use the property of molten and overheated glass to spread out in a thin and even layer on a mead: H bath
In the drawing, several exemplary embodiments of the device for carrying out the method according to the invention are shown.
Fig. 1 shows a vertical longitudinal section of a basin which is filled with molten material, which forms the bath below, on which the molten glass moves towards the removal point. Fig. 2 shows a vertical longitudinal section along the line II-II of FIG. 3, a pool which is designed for drawing sheet glass. 3 is a horizontal longitudinal section along the line rn-rn of FIG. 2. FIG. 4 shows, in a horizontal longitudinal section along the line IV-IV of FIG. 5, a device with baffle plates, which guide the path of the molten material of the bath below extend. Figure 5 is a vertical longitudinal section on the line V-V of Figure 4. Figure 6 is a vertical cross-section on the line VI-VI of Figure 4. Figures 7 and 8 show details.
Figs. 9 and 10 illustrate the possibilities of circulating the molten material of the bath below in one or two closed circuits. Fig. 11 shows the application of the invention to a device for drawing sheet glass according to the Libbey-Owens method. FIG. 12 shows, in a vertical longitudinal section along the line XII-XII in FIG. 13, the application of the invention to the food preparation.
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gen again details.
As FIG. 1 shows, the invention consists essentially in the fact that a molten material, which forms a bath 4 located below, is arranged in a basin 1 which is adjacent to a glass melting furnace 2 and is separated from the same by a threshold 3 the layer 5 of the molten glass coming from the furnace 2 moves towards the chamber 6 in which the device (not shown) for removing the glass is arranged.
The level of the bath 4 is below the threshold 3. The bath consists of a material whose melting point is significantly lower than the temperature at which the glass in the chamber 6 must be kept for the purpose of its removal and shaping.
In addition, the material of the bath 4 must have a negligible vapor pressure and be inert towards the glass in order not to change its composition. The molten material
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will mostly be a metal or alloy with a low melting point, e.g. B. tin, lead or a
Alloy one of these metals with another metal, e.g. B. Copper. The forward movement of the
Glass on the very mobile bath 4 is much lighter and more uniform than on a rough floor made of ceramic material.
The use of this bath is fully justified by the fact that it enables a slight thermal conditioning of the molten glass, since in certain cases the removal temperature is lower than the melting temperature prevailing in the furnace and because the temperature in the removal area is so uniform as possible and precisely controllable. The bathroom 4 mediates in this
Due to its high thermal conductivity and the convection currents created in its interior.
These currents by themselves cause considerable thermal conditioning of the molten glass and enable it to be gradually cooled on its way from the
Threshold 3 to the extraction point in the chamber 6. The surface of the bath 4, which is constantly renewed by the convection current, removes the heat from the glass, which is returned to the same at the point where its temperature is to be kept stable. These effects can be enhanced by giving the molten material in the bath an artificial orbital motion, as will be described in more detail below.
The basin 1 is delimited on the one hand by the threshold 3 and on the other hand by the side walls 7 and 7, as well as by the end wall 8 (FIGS. 1-3). If the removal of the glass is carried out by a device 9 (FIG. 2) for the purpose of drawing a panel 10, it may be advisable to arrange a vertical rib 12 on the floor 11, which extends through the bath 4 and into the layer 5 of the molten glass protrudes to form a pull rod that holds meniscus 13 in place and in a straight line.
This rib can have openings 14 for the passage of the molten material of the bath 4. The melted material can, however, also pass through the openings 15 between the rib 12 and the side walls 7, 7 ′. If the thickness of the glass layer 5 is less than 10-30 cm, in certain cases the meniscus can also be stabilized without the rib 12, but for thicker glass layers the presence of this rib is advantageous, if not essential.
The fact that the glass layer is given the smallest possible thickness, which is compatible with the conditions of good manufacture, offers the advantage that the thermal shield formed by the molten material is made more effective and that the regulating effect of the same on the conditioning of the temperature of the molten glass occurs faster. If the molten material is a metal, this effect is enhanced by the fact that its surface is glossy and has little radiation, while the radiation coefficient of the glass is increased.
The radiation from the metal surface, however, is sufficiently strong that, together with the contact effect, the rapid conditioning of the temperature of the molten glass in the entire thickness of the bath of small thickness and canceling the effect of the convective cooling, which the surface of the glass, but not the Surface of the molten material of the bath below is subjected.
In order to facilitate the heat exchange between the glass layer 5 and the bath 4 underneath it at particularly important points, it is advantageous to subdivide the part of the pool occupied by the bath 4 into chambers by vertical ribs 16 and 16 '(FIGS. 4 and 5) . These ribs form baffles which force the molten material to travel a predetermined path, for example perpendicular to the path of the molten glass 5. The baffles 16 and 16 'protrude somewhat from the level of the bath 4 and are either with the side wall 7 or firmly connected to the side wall 7 'of the basin, so that they form a sequence of chambers 17 which are alternately connected to one another on the side of the wall 7 and on the side of the wall 7'.
4 and 5 again show a basin with a device S mounted above it for vertical drawing of glass sheets 10. According to FIG. 5, cooling devices 18 and pairs of drive rollers 19 are arranged on both sides of the drawn glass sheet. In addition, a dam 20 protruding from the ceiling 21 is provided which is immersed in the glass layer in order to separate the atmosphere of the chamber 6 from that of the furnace 2 and in order to prevent impurities floating on the glass layer from entering the chamber 6.
In such a device, the deflection plate 16 or 16 ', which lies in the vertical direction below the meniscus 13, can be combined with a pull rod 12 which extends over its entire length.
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ge distributed openings 14 '. Sometimes it is beneficial between the one below the meniscus
13 lying deflection plate and the side wall 7 'to provide a passage 59 (Fig. 4). The cross section of this passage depends on the strength that one wishes to give the flow of the molten material through the passage 59 relative to the flow through the passage adjoining the wall 7.
Certain, spaced apart chambers 17, according to FIG. 4 the outer chambers, are connected to one another by a covered outer channel 22 (FIGS. 4 and 6) and by openings 23, 24 in the wall 7 below the level of the one below located bath 4 are recessed. In this way, a closed cycle of the molten material through the various chambers can be established.
The dam 20 protruding from the ceiling 21, which dips into the glass layer, can be downstream of the threshold 3 (FIGS. 1 and 5), in the plane of this threshold or, according to the modified embodiment shown in FIG. 2, upstream of the threshold 3 are arranged. In the first case, the molten material of the bath extends into a part of the device in which the furnace temperature prevails, while, according to FIG. 2, the basin 1, which contains the molten material, is completely separated from the furnace.
The molten material is set in motion by an appropriate drive device, e.g. B. by a screw 25, the drive shaft 26 passes through the wall and by a
Motor 27 is controlled with a speed change gearbox 28. The drive shaft 26 can be arranged inclined and through the ceiling 29 (Fig. 7) of the channel 22 in a jacket open at the bottom
30 go through. The jacket is provided with a pipe 31 which introduces an inert or reducing gas into the channel, by means of which a slight overpressure is generated in the channel. In this way the corrosion of the drive shaft by air and at the same time the oxidation of the molten material of the bath 4 is prevented. The surface of this material can also be protected by a floating layer 32 of coke or graphite grains.
In order to ensure adequate performance of the screw 25 rotating in an inclined plane, a dam 60 can be arranged in the channel 22 upstream of the screw.
In the modified embodiment according to FIG. 14, the drive shaft 26 in the jacket 30 described above extends in the vertical direction through the ceiling 29 of the channel 22. The screw 25 rotates approximately halfway up the layer of molten material in a horizontal plane, u. between a screen 61 which dips into the molten material upstream to the level of this level, and a dam 62 which rises downstream from the bottom of the channel to the level of this level. If the horizontal screw is arranged at one end of the channel 22, for example in front of the opening 24 (FIG. 4), it does not extend to below the horizontal plane of the screw.
In addition, a dam 62 is provided in front of the chamber 17 in the plane of the wall 7, while the dam 61 is arranged in the channel 22 at a right angle to the dam 62 (FIG. 15).
In the arrangement according to FIG. 4 (in which the molten material of the bath 4 is not shown to clarify the drawing), the molten material is circulated in the direction of the arrows from the opening 23 through the channel 22 to the opening 24 and then through the various chambers 17 and optionally partially through the passage 59, so that the molten material, which is cooled by releasing the heat required to keep the molten glass downstream of the meniscus at the temperature of the glass upstream of the meniscus, through passes through the channel 22 and can be reheated by the hot glass that comes from the furnace 2 and that gives off heat as it moves forward to the removal point.
FIG. 9 shows a closed circuit in which the molten material of the bath 4 circulates in countercurrent relative to the layer 5 of the molten glass. In this way, the molten material heats up as it gradually hits increasingly hot glass. The screw 25, which is arranged in a short outer channel 33, circulates the very hot, molten material through the chamber 34 and the channel 22 to the chambers 35, 36 and 37, which must have a uniform temperature.
In the modified embodiment according to FIG. 10, the space taken up by the bath 4 below is divided by the rib 38 into two sections, each of which contains baffles 16 and 16 ', an outer channel 22 and 22' and a screw 25. One screw is arranged in a short channel 33 and the other in channel 22 ′. In this case, the molten material circulates in two independent circuits, of which the one closer to the furnace 2 is regulated in such a way that it gradually cools down towards the removal zone
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moving glass, while the other circuit keeps the temperature of the molten glass in the removal zone uniform.
The application of the invention is not restricted to devices for vertical drawing of sheet glass. The device described can also easily be used with a pulling device for the Libbey-
Owens methods can be combined as shown in FIG.
In this drawing device, the drawn glass sheet 10 runs over a deflection roller 39 and is then passed into the cooling zone 40 in the horizontal direction. Since in these devices the thickness of the
Layer 5 of the molten glass is very small, the stability of the meniscus 13 is assured without necessarily having to provide a rib 12 (FIGS. 3 and 4) which penetrates the glass layer. This gives greater freedom for the arrangement of the deflection plates 16 and 16 '.
By applying the principle of the invention to the pulling device for the Libbey-Owens method, the disadvantages resulting from the method in which the heating of the "pull pot" is generally used, in that this heating is completely eliminated, are avoided.
The invention also has other uses outside of the area of drawing glass sheets.
The application of the invention to the feeding devices of machines for the automatic production of objects from pressed or blown glass is an example of this.
As is known, these feed devices have an opening 41 (FIGS. 12 and 13) which enables the periodic drainage of predetermined amounts of glass downwards for the purpose of shaping. The opening is opened and closed alternately by a piston not shown in the drawing. In this case, too, the layer 5 of the molten glass coming from the furnace 2, which moves from the threshold 3 to the removal point, must be correspondingly cooled, or its temperature must be kept uniform to the exact extent desired.
For this purpose, a baffle 42 is arranged in the longitudinal direction, which extends in the cooling zone of the glass, and at the end of this zone a vertical baffle 43 which forces the molten material of the bath 4 below to pass through a short outer channel 44, in which a screw 45 is arranged, which is driven by the motor 27 with the speed change gear 28.
A passage 46 is provided between the deflection plate 42 and the threshold 3. In addition, a passage 48 is arranged between the deflection plate 42 and the removal zone 47 and is provided with a dam 49 of adjustable height. The removal zone 47 protruding from the bath 4 located below is surrounded on the side of the side walls 7, 7 ′ and on the side of the end wall 8 by a trench 48 ′ for the molten material.
When the molten material is put into circulation, a portion of it must flow in the trench 48 'around the extraction zone 47 and merge with the portion which passed the dam 49 after passing through the chamber 50. The entire molten material then passes through the opening 51 into the channel 44 and through the opening 52 again into the chamber 53, which flows through in the opposite direction to the chamber 50. The amount of molten glass that gets into the trench 48 ′ can be regulated by changing the height of the dam 49. In the embodiment described, there are again two closed circuits which, however, are not independent of one another, like those according to FIG. 10.
In addition, chambers of different widths are provided, whereby the effect of the bath located below on the glass layer can be changed by changing the flow rate of the molten material at different points in the circuit.
The thermal conditioning of the glass by circulating the bath below can be supplemented by additional heating or cooling devices that act directly on one or the other of the liquid materials, preferably on the molten material of the bath below.
Electrical heating resistors 54 (FIG. 4) can be provided which are immersed in the bath 4, either at the junctions between two chambers 17 or in the lateral channels 22 or at any other point where there is a risk that the temperature of the Glass layer 5 is too low.
It is also possible, in a manner known per se, to use the molten metallic material as a heating resistor between two electrodes introduced into the bath. In addition, an additional heating can be brought about by hairpin-shaped lines 55 through which a hot medium flows. Additional local heating can also be provided by a gas burner 57 (FIG. 8), which heats the inside of a sleeve 58 which is closed at the end and which is through a wall
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the pelvis or a lateral canal through it. Lines corresponding to lines 55 can also be used to cool the bath 4 at the points where the layer 5 is too hot, in that these lines have a cooling medium flowing through them.
In all cases there is a corresponding number of
Thermocouples 56 are inserted in the bath 4 and in the glass layer 5 at the desired locations in order to monitor the temperature.
The invention is not restricted to the exemplary embodiments described and illustrated, which can be modified in various ways without departing from the scope of the invention.
PATENT CLAIMS: l. A method for the thermal conditioning of molten glass during its transfer to an extraction point, characterized in that the molten glass between the extraction point from the melting tank of a furnace and the extraction point on the surface of a bath of molten metal or equivalent material that has a lower melting point than glass and has a negligible vapor pressure and is inert to molten glass, is moved in the direction of the removal point and the temperature of the glass is reduced in a controlled manner during its movement towards the removal point and, if necessary, stabilized in the area of the removal point,
in that the molten material of the bath is set in flow movement in a predetermined direction with respect to the direction of movement of the molten glass and by the flowing molten material of the bath, heat is extracted from the molten glass at too hot spots and this heat is returned to the molten glass at colder spots becomes.