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Verfahren und Vorrichtung zum Läutern von Glas bei der kontinuierlichen Herstellung von Tafelglas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Läutern von Glas bei der kontinuierlichen Herstellung von Tafelglas auf einer ebenen, waagrechten Fläche, um Tafelglas zu erhalten, dessen Oberflächenqualität mit jener vergleichbar ist, die durch Feuerpolieren erhalten wird. Es sind schon verschiedene Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Glastafeln vorgeschlagen worden, die eine solche Oberflächenqualität aufweisen, insbesondere indem ein Band aus formbarem Glas auf einem Bad oder durch ein Bad aus geschmolzenem Metall vorgeschoben wird, wie z. B. aus Zinn oder aus einer Legierung von Zinn und Kupfer, die zu diesem Zweck bereits zu Beginn des Jahrhunderts verwendet wurde.
Bei allen diesen Verfahren wird das geschmolzene Glas, bevor es das Bad aus geschmolzenem Metall erreicht, in der Läuterkammer der üblichen Öfen geläutert oder affiniert, mit allen Nachteilen, die dieser Vorgang mit sich bringt. Infolge des erheblichen Volumens der Läuterkammer hält sich das Glas in dieser verhältnismässig lange Zeit auf, während welcher seine längere Berührung mit den feuerfesten keramischen Materialien eine Auflösung derselben bewirkt, wobei die lange Zeit, während der die Oberfläche des Glases der Atmosphäre des Ofens ausgesetzt ist, die Verdampfung der im Glas enthaltenen Soda begünstigt. Überdies ist man gezwungen, eine grosse Menge Wärmeenergie aufzuwenden, um die unteren Schichten des Glasschmelzbades zu erreichen, in welchen ein erhebliches senkrechtes Temperaturgefälle auftritt.
Dieses Temperaturgefälle entspricht offenbar einem umgekehrten senkrechten Gefälle der Viskosität, so dass die Aufstieggeschwindigkeit der Blasen umso geringer ist, in je grösserer Tiefe sie sich befinden.
Nach der Läuterung wird das Glas in Form eines formbaren Bandes in eine zur Behandlung der Oberfläche bestimmte Kammer eingeführt, die ein Bad aus geschmolzenem Metall enthält, auf welchem oder durch welches das Glasband hindurchgeführt wird. Im Laufe der Bildung des Glasbandes kommt es vor oder bei dessen Eintritt in die Behandlungskammer vor, dass das formbare Glasband einen Teil der durch die Läuterung erworbenen Eigenschaften verliert, beispielsweise durch die Berührung mit den Formorganen.
Das Glasband kann daher Mängel aufweisen, die sein Viskositätsgrad beim Eintritt in die Kammer nicht mehr zu beseitigen erlaubt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung beseitigt diese Nachteile.
Die kennzeichnenden Merkmale dieses Verfahrens bestehen darin, dass das Läutern gleichzeitig mit dem Ausformen der Glastafel erfolgt, wobei einem Schmelzofen Glas in rohem, im wesentlichen noch ungeläutertem Schmelzzustand entnommen und auf der ebenen, waagrechten Fläche in einer dünnen, flüssigen, ungefähr die Dicke der herzustellenden Tafel aufweisenden Schicht ausgebreitet und bei einer eine rasche Läuterung des Glases ermöglichenden erhöhten Temperatur vorgeschoben wird. Anschliessend wird die Schicht in üblicher Weise durch eine zur progressiven Abkühlung dienende Zone hindurchgeführt und das erstarrte Glasband sodann in einen Kühlofen eingeführt.
Durch dieses Verfahren wird die Menge des in geschmolzenem Zustand zu haltenden Glases wesentlich verringert, woraus sich eine stark verbesserte Wärmebilanz ergibt. Überdies ist die Dauer der Berührung des geschmolzenen Glases mit den feuerfesten keramischen Materialien des Ofens geringer, ebenso wie die Zeitdauer, während welcher die Oberfläche des Glases der Atmosphäre des Ofens ausgesetzt ist,
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so dass die Zusammensetzung des Glases weniger unerwünschte Veränderungen erfährt als bei der übliche Läuterung in einem Wannenofen. Ein anderer Vorteil des Verfahrens gemäss der Erfindung besteht darin dass ein Schmelzofen von geringerenAbmessungen benötigt wird, da dieser den üblicherweise für die Läu terzone reservierten Abschnitt nicht mehr aufweist.
Das Verfahren ermöglicht auch, das Glas in einen Ofen mit senkrechter Wanne ohne Läuterkammer zu verarbeiten, der bei gleicher Kapazität eine gerin gere Oberfläche als die üblichen Wannenöfen einnimmt.
Um das Glas auf der waagrechten Oberfläche auszubreiten, lässt man es am einfachsten in dünne Schicht über einen amAuslass des Ofens vorgesehenen Überlauf ausfliessen. Das Glas, das im wesentliche ! die ihm im Schmelzofen erteilte Temperatur aufweist, ist sehr flüssig, breitet sich leicht auf der waagrechten Oberfläche aus und bedeckt diese vollständig mit einer Schicht von gleichmässiger Dicke, die vorzugsweise etwas grösser ist als jene des herzustellenden Glasbandes. Die Schicht wird durch den Zufluf von geschmolzenem Glas aus dem Ofen aufrecht erhalten, um den Abfluss des geläuterten Glases in die Erstarrungszone zu kompensieren.
Dieser Abfluss wird durch einen Zug geregelt, der in bekannter Weise am Auslass der Erstarrungszone auf das erstarrte Glasband ausgeübt wird, das noch genügend formbar ist, um in den Kühlofen eingeführt zu werden.
In der Läuterzone wird das Glas zuerst auf einer Temperatur gehalten, bei der es sehr rasch geläutert wird. DieAufrechterhaltung dieser Temperatur wird durch die Reflexion der thermischen Strahlung an der Fläche zwischen Glas und Träger begünstigt und ausserdem nach Bedarf entweder durch die heissen Gase des Schmelzofens unterstützt, welche in die Läuterzone eintreten oder durch Heizeinrichtungen, die in dieser Zone vorgesehen sein können und unmittelbar auf die Glasschicht einwirken sowie gegebenenfalls auch durch das Material, das den Träger der waagrechten Oberfläche bildet.
Es ist zu bemerken, dass diese Wärmezuführung normalerweise nicht zur Wiedererhitzung der Glasschicht bei Beginn ihres Weges auf der waagrechten Oberfläche dient, sondern nur zur Aufrechterhaltung der Temperatur dieser Schicht, so dass dieser zusätzliche Wärmebedarf verhältnismässig gering ist und die Temperaturkurve des Glases seit seinem Austritt aus dem Ofen zuerst eine praktisch waagrechte Linie zeigt, während die Läuterung erfolgt, dann sich bei Annäherung an den Ausgang der Läuterzone krümmt und sich in der Erstarrungszone weiter krümmt, ohne eine derartige Neigung anzunehmen wie bei den Verfahren, bei welchen auf dem Bad aus geschmolzenem Metall ein vorher gebildetes Glasband mit erstarrter Oberfläche behandelt wird.
Das Verfahren gemäss der Erfindung macht daher von der für die Verarbeitung des Glases aufgewendeten Wärmeenergie einen rationellen Gebrauch, wobei diese Energiemenge bereits durch die Unterdrückung der Läuterzone der üblichen Glasöfen verringert ist.
Infolge ihrer geringen Dicke hat die Schicht im senkrechten Schnitt überall die gleiche verringerte Viskosität von weniger als 104 Poise, wodurch ein rasches Aufsteigen der Glasblasen begünstigt wird, so dass die Läuterung leicht im Verlauf eines kurzen Weges auf der waagrechten Oberfläche und in sehr kurzer Zeit erfolgen kann. Die Glasschicht kann infolgedessen auf dieser Oberfläche rasch vorrücken und thermische Konvektionsströmungen oder Zonen stillstehenden Glases sowie in der Querrichtung verlaufende oder senkrechte Temperaturgefälle können nicht entstehen.
Die Erstarrungszone, in welcher die Glasschicht verfestigt werden muss, um ein Glasband zu bilden, das noch genügend formbar ist, um am Auslass dieser Zone von einem Walzenförderer aufgenommen zu werden, kann auf irgendeine Weise ausgebildet werden, wenn sie nur fähig ist, das Glas mit der gewünschten Geschwindigkeit abzukühlen, damit es rasch das sogenannte Entglasungsgebiet durchläuft. In der Erstarrungszone wird das Glas vorzugsweise von einem Bad aus geschmolzenem Metall getragen, um dem Glasband auf seinen Oberflächen das Aussehen der Feuerpolitur zu verleihen. Das Bad aus geschmolzenem Metall muss auf der gleichen Höhe liegen wie die waagrechte Oberfläche der Läuterzone und kann die gleiche Breite oder eine grössere Breite wie diese haben.
Im ersten Fall muss die Erstarrungszone mit Einrichtungen versehen sein, welche das Anhaften des erstarrten Glases an den Längswänden der Wanne verhindern, die das Bad aus geschmolzenem Metall enthält. Das Bad wird jedoch gegen Oxydation durch das Glasband geschützt, welches das Bad vollständig bedeckt. Im zweiten Fall muss die Erstarrungszone Einrichtungen zur Führung des Glasbandes aufweisen sowie auch noch andere Einrichtungen, welche die durch das Glasband nicht bedeckten seitlichen Abschnitte der Oberfläche des Bades aus geschmolzenem Metall gegen Oxydation schützen.
Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist in der Läuterzone des in dünner Schicht ausgebreiteten Glases eine ebene und waagrechte Metalloberfläche vorgesehen, die durch die obereFläche eines auf einem Boden aus feuerfestem keramischem Material aufliegenden Metallbleches oder in an sich bekannter Weise durch die Oberfläche eines Bades aus geschmolzenem Metall gebildet ist.
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Bei der ersten Ausführungsform, bei welcher die waagrechte Oberfläche durch ein Metall gebildet wird, das auf einem Boden aus feuerfestem keramischem Material aufruht, ist das Blech zweckmässig an den Längsrändern der waagrechten Oberfläche erhöht, um einen Kanal zu bilden, in dem sich die Glasschicht während der Läuterung verschiebt. Das Blech besteht aus einem Metall, das feuerfest und gegen den Angriff des Glases widerstandsfähig ist, vorzugsweise aus Molybdän.
Bei der zweiten Ausführungsform, bei der die waagrechte Oberfläche in an sich bekannter Weise durch die Oberfläche eines Bades aus geschmolzenem Metall gebildet wird, ist dieses Bad vorteilhaft in einer Wanne enthalten, die mit Blech aus einem Metall ausgekleidet ist, das feuerfest ist und mit dem geschmolzenen Metall oder mit dem Glas nicht reagiert, wie z. B. Molybdän. Auf diese Weise werden Verluste an geschmolzenem Metall durch Eindringen in den aus feuerfestem keramischem Material bestehenden Boden der Wanne vermieden. Das Bad kann aus Silber oder einer Silberlegierung bestehen, wie z. B. aus einer Legierung von Silber und Kupfer oder Zinn. Es kann aber auch aus Zinn oder einer Zinnlegierung bestehen, wie z. B. aus einer Legierung von Zinn mit Kupfer oder Blei.
Wenn als Bad aus geschmolzenem Metall Zinn oder eine Zinnlegierung verwendet wird, erstreckt sich das Band vorzugsweise über die ganze Länge der Läuterzone und der Erstarrungszone. Wenn jedoch für das Bad Silber oder eine Silberlegierung verwendet wird, kann sich das Bad nur über die Läuterzone erstrecken und in der Erstarrungszone muss ein Bad aus einem Metall verwendet werden, das einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist wie z. B. Zinn oder eine Zinnlegierung. Diese beiden Bäder können in einer einzigen Wanne enthalten und voneinander durch einen Querdamm getrennt sein, der fast bis zurOberflä- che der Bäder ansteigt.
Die Verwendung eines solchen Dammes ist auch zu empfehlen, wenn in der Läuterzone ein Bad aus Zinn oder einer Zinnlegierung verwendet wird, weil das thermische Verhalten des Bades aus geschmolzenem Metall in dieser Zone von jenem des Bades in der Erstarrungszone sehr verschieden ist.
In dem oberhalb der Metalloberfläche liegenden Raum ist vorzugsweise eine Wand angeordnet, welche die Läuterzone von der Erstarrungszone des Glases trennt. Diese Wand, die bis in die Nähe der Glasschicht hinabreicht, trägt dazu bei, das thermische Verhalten der Läuterzone von jenem der Erstarrungszone unabhängig zu machen.
In den Zeichnungen sind zwei beispielsweise Ausführungsformen der Vorrichtung gemäss der Erfindung dargestellt. Fig. l zeigt schematisch im senkrechten Längsschnitt eine Vorrichtung mit einer Läuterzone für das in dünner Schicht ausgebreitete Glas und Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung.
In beiden Figuren ist mit 1 die Wanne eines Glasschmelzofens bezeichnet, die das Glas 2 im rohen Schmelzzustand enthält, d. h. Glas, das noch keine Läuterung erfahren hat ; beispielsweise kann das Glas in einem Ofen mit senkrechter Wanne geschmolzen worden sein, in dem die geschmolzene Masse von der noch im Schmelzen begriffenen Masse einfach durch einen Damm oder einen entsprechenden Siphon getrennt worden ist oder es kann sich um Glas handeln, das nur dem Beginn der Läuterung unterworfen worden ist, beispielsweise in einem Wannenofen, der keine richtige Läuterzone aufweist.
DieLäuterzone 3 und die Erstarrungszone 4 haben einen gemeinsamen Boden 5 und eine gemeinsam Decke 6, die aus feuerfestem keramischem Material bestehen. Die Zonen sind voneinander durch eine Wand 7 getrennt, welche die Atmosphäre derLäuterzone von jener der Erstarrungszone trennt.
Die Läuterzone 3 ist mit dem Auslass der Wanne 1 durch einen Überlauf 8 verbunden und mit Heizeinrichtungen versehen, wie z. B. mit Brennern 9.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist der Boden 5 in der Läuterzone 3 mit einem Blech 10 aus einem Metall überzogen, das feuerfest und gegenüber dem geschmolzenen Glas inert ist, vorzugsweise Molybdän. Dieses Blech bildet die ebene und waagrechte Oberfläche, auf der sich das geschmolzene Glas in einer dünnen Schicht 11 ausbreiten kann, um geläutert zu werden. Das Metallblech bedeckt auch die Rampe des Überlaufes 8 und vorzugsweise auch den Teil 12 der Längswände 13, der mit dem geschmolzenen Glas in Berührung kommen kann, so dass ein Kanal gebildet wird, der das geschmolzene Glas vor jeder Berührung mit dem feuerfesten keramischen Material schützt. Das Metallblech 10 tritt in die Erstarrungszone 4 ein, in der es etwas über die Wand 7 hinausreicht.
Bei derAusführungsform nach Fig. 2 bildet der Boden 5 eine Wanne, welche das Bad 14 aus geschmolzenem Metall enthält, das durch in das Bad eingetauchte Heizeinrichtungen 15 auf der gewünschten Temperatur gehalten werden kann. Das Bad besteht aus einem Metall oder einer Metallegierung, dessen bzw. deren Schmelzpunkt niedriger ist als die Temperatur, die das Glas 11 aufweisen muss, damit eine rasche und vollständige Läuterung erfolgen kann. Metalle, wie Silber oder Zinn, sind für diesen Zweck geeignet, ebenso wie Legierungen von Silber mit Kupfer oder Zinn, oder Legierungen
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von Zinn mit Kupfer oder Blei.
Die Erstarrungszone 4 weist in beiden Ausführungsformen ein Bad 16 aus geschmolzenem Metal] auf, das mit Kühleinrichtungen 17 und Heizeinrichtungen 18 versehen ist, deren Wirkung derart kombiniert wird, dass das Glas progressiv abgekühlt wird. Die Oberfläche des Bades 16 aus geschmolzenem Metall liegt in der Höhe der ebenen Oberfläche der Läuterzone 3, d. h. in der Höhe des Bleches 10 (Fig. l) oder des Bades 14 aus geschmolzenem Metall (Fig. 2). Am Auslass ist die Erstar-
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nicht zerkratzt, oder mit einer andern bekannten Einrichtung, die das Band 19 auf das Niveau der Walzen 22 des Kühlofens anhebt.
Die Erstarrungszone weist ausserdem an sich bekannte Einrichtungen auf, welche das Glasband während seiner Verfestigung führen und verhindern, dass die erstarrten Ränder des Bandes an den Längswänden der Wanne anhaften, die das Bad 16 aus geschmolzenem Metall enthält.
Wenn die Vorrichtung in den beiden Zonen 3 und 4 mit Bädern aus geschmolzenem Metall versehen ist (Fig. 2), sind diese voneinander durch einen Querdamm 23 getrennt, der fast bis zur Oberfläche der Bäder ansteigt. Dieser Damm ist erforderlich, wenn die beiden Bäder aus verschiedenen Metallen gebildet sind ; die Anordnung des Dammes ist aber auch angezeigt, wenn die beiden Bäder das gleiche Metall enthalten, wie z. B. Zinn oder eine Zinnlegierung, da das thermische Verhalten dieser Bäder voneinander verschieden ist.
Um Verluste an geschmolzenem Metall zu vermeiden, kann der Boden 5 aussen mit einem Metallblech 24 (Fig. l und 2) verkleidet sein, oder die Wanne, welche die Bäder 14 und 16 aus geschmol- zenemMetall enthält (Fig. 2), und auch die Rampe des Überlaufes 8 können mit einem Blech 25 ausgekleidet sein, das aus einem Metall besteht, welches feuerfest ist und weder mit dem geschmolzenen Glas. noch mit den geschmolzenen Metallen der Bäder reagiert. Der ganze Boden 5 kann auf Hebewinden 26 aufruhen, um die waagrechte Lage der Vorrichtung regeln zu können.
Gemäss der Erfindung lässt man rohes geschmolzenes Glas, das sich nahezu auf der ihm im Schmelzofen erteilten Temperatur befindet, in dünner Schicht über den Überlauf 8 auf die ebene und waag- rechte Metalloberfläche fliessen, die entweder durch die Oberfläche der festen Metallschicht 10 (Fig. l) oder durch die Oberfläche des Bades 14 aus geschmolzenem Metall gebildet wird. Das sehr flüssige Glas breitet sich auf der Metalloberfläche in einer Schicht aus, derenDicke etwas grösser ist als die gewünschte Dicke des verfestigten Glasbandes, um dem Strecken Rechnung zu tragen, welches das Glas während der folgenden Vorgänge erfahren kann.
Während des Weges des Glases auf der Metalloberfläche aus der
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die ZoneLäuterung ist beendet, bevor die Glasschicht die Zone 4 erreicht, in welcher die Erstarrung durch eine progressive Abkühlung erfolgt, während welcher das Glasband das Entglasungsgebiet durchläuft und die seinen Oberflächen das Aussehen der Feuerpolitur gibt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten undbeschriebenen beispielsweisenAusführungsformen beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Läutern von Glas bei der kontinuierlichen Herstellung von Tafelglas auf einer ebenen, waagrechten Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass das Läutern gleichzeitig mit dem Ausformen der Glastafel erfolgt, wobei einem Schmelzofen Glas in rohem, im wesentlichen noch ungeläutertem Schmelzzustand entnommen und auf der ebenen, waagrechten Fläche in einer dünnen, flüssigen, ungefähr die Dicke der herzustellenden Tafel aufweisenden Schicht ausgebreitet und bei einer eine rasche Läuterung des Glases ermöglichenden erhöhten Temperatur vorgeschoben wird.