DD255246A3 - Verfahren zur Wärmebehandlung von Halbzeugen aus optischem Glas und Temperofen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Waermebehandlung von Halbzeugen aus optischem Glas, speziell fuer fotolithographische Optik und einen dafuer geeigneten Temperofen. Ziel ist, fotolithographische Optik mit verbesserter Abbildungsguete herzustellen und einen Temperofen zu konstruieren, der es gestattet, solche optischen Halbzeuge mit einer Brechzahlhomogenitaet von kleiner gleich 0,310 5 und einer Spannungsdoppelbrechung von kleiner gleich 2 nm/cm herzustellen. Dies wird erreicht durch einen elektrisch beheizten Hubherdofen, in dem die Heissgasstroeme so um und durch den Ofenraum gefuehrt werden, dass Temperaturinhomogenitaeten im Ofenraum auf ein Mindestmass reduziert werden und durch drehbare Einsaetze im Ofenraum, die das Tempergut aufnehmen und mittels zentralsymmetrischer, kombiniert zentral- und nicht zentralsymmetrischer oder mehrdimensionaler Bewegung des Tempergutes die restlichen Temperaturinhomogenitaeten unwirksam machen. Die Erfindung kann zum Kuehlen fuer alle Arten von Glaserzeugnissen, Keramiken, metallurgischen und mikroelektronischen Erzeugnissen verwendet werden. Fig. 1

Description

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Halbzeugen aus optischem Glas und einen Temperofen in Form eines Hubherdofens mit beweglicher Gutunterlage, mittelbarer elektrischer Widerstandsbeheizung und zwangsweiser Luftumwälzung zur Wärmebehandlung von Glaserzeugnissen, die zur Erreichung vorbestimmter Eigenschaften ein spezielles Temperatur-Zeit-Programm durchlaufen müssen, wie es z. B. bei Halbzeugen aus optischem Glas, vorzugsweise für fotolithographische Optik hoher Ausbildungsgüte erforderlich ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Abbildungsgüte fotolithographischer Optik wird wesentlich bestimmt durch die Brechzahlhomogenität und die Spannungsdoppelbrechung in nm/cm.

Die Spannungsdoppelbrechung eines optischen Glases, z. B. einer Rundscheibe, hängt von dessen Abmessungen, wie dem Durchmesser und der Dicke von den thermischen Werkstoffeigenschaften, wie dem Ausdehnungskoeffizienten und der Temperaturleitfähigkeit λ, vom Betrag der Temperaturänderungsgeschwindigkeit K/h im Temperbereich und letztlich von der Temperaturhomogenität im Beschickungsraum des Temperofens ab.

Bei einem gegebenen wärmezubehandelnden Objekt aus optischem Glas sind nur zwei Einflußgrößen veränderbar, nämlich die Temperaturänderungsgeschwindigkeit in K/h und die Temperaturhomogenität im Beschickungsraum des Temperofens. Bei sehr kleinen Spannungsdoppelbrechungswerten kleiner 2 nm/cm wird die Temperaturhomogenität des Temperofens von entscheidendem Einfluß, d. h. sie ist ausschlaggebend dafür, welche minimale Spannungsdoppelbrechung erreicht werden kann.

Außer der Spannungsdoppelbrechung hat auf die Qualität der Halbzeuge von optischen Gläsern, speziell für fotolithographische Optik, die Brechzahlhomogenität Einfluß. Ausgehend von einem optimalen Kühlregime (Geschwindigkeitskühlverfahren) ist die erreichbare Brechzahlhomogenität des wärmezubehandelnden optischen Glases nur noch abhängig von der Temperaturhomogenität im Beschickungsraum des Temperofens und ihrer Konstanz im Kühltemperaturbereich. Die Temperaturhomogenität im Beschickungsraum und ihre Konstanz im Kühltemperaturbereich sind also von ausschlaggebender Bedeutung für die weitere Steigerung der Qualität optischer Erzeugnisse.

Um die Temperaturhomogenität zu verbessern wurde z. B. im DD-WP 159769 ein elektrisch beheizter Kammerofen zur Wärmebehandlung von Glaserzeugnissen vorgeschlagen, bei dem die räumliche Temperaturhomogenität im Beschickungsraum dadurch erhöht wird, daß die Luftumwälzung aus einem dreiteiligen horizontal und vertikal vermaschten Luftführungssystem mit Mischstellen besteht, wobei innerhalb der dreiteiligen horizontal und vertikal vermaschten Systeme der Luftstrom in eine Vielzahl kleiner Luftströme aufgeteilt wird und diese in den Mischstellen homogen vermischt werden. Die Luft wird dabei im Parallelstrom geführt, wobei das Zusammen- und Auseinanderführen der einzelnen Teilströme in kleine Volumenströme sich als besonders schwierig erweist, weil die Teilstrecken der Luftführungskanäle unterschiedlich lang sind und damit sich unterschiedliche Luftwiderstände ergeben. Die Einstellung eines solchen Systems ist schwierig und es lassen sich damit Temperaturdifferenzen im Gesamtsystem nur bis zu einer Genauigkeit von ±0,5 K erreichen. Außerdem tritt im Ofenraum unterhalb der Lochplatte ein Temperaturabfall auf, der durch die direkte Absaugung der Luft aus dem Ofenraum bedingt ist.

Zwar wird mit diesem Kammerofen eine ausgezeichnete Präzisionskühlung erreicht, die in ihm verbleibenden geringen Temperaturinhomogenitäten lassen es jedoch nicht zu, die Qualität von fotolithographischer Optik entscheidend zu steigern. Kritisch ist also die Schaffung einer nahezu absoluten Temperaturhomogenität des Luftstromes im Beschickungsraum und die Beibehaltung ihrer Konstanz im Kühltemperaturbereich über eine bestimmte Zeitdauer, um spannungsfreies Glas hoher Brechzahlhomogenität zu erhalten.

Schon das Vorhandensein geringster Temperaturgradienten innerhalb eines als Parallelstrom geführten Luftstromes und deren Einwirkung auf das Tempergut (auch seitlich oder quer zu den Hauptflächen des Körpers) bewirken eine Störung des natürlichen Temperaturprofiles im Glas, was dazu führt, daß unterschiedliche Spannungszonen und damit höhere und unregelmäßige Spannungsdoppelbrechung hervorgerufen und die Brechzahlhomogenität über den gesamten Körper ungleichmäßig wird. Auf Grund der Ausführung des Luftumwälzsystems in einem solchen Temperofen können Temperaturungleichmäßigkeiten innerhalb des Luftstromes und am zu kühlenden optischen Körper entstehen, die zwischen 0,2 Kund 0,5 K über eine Entfernung von nur 1cm betragen können. Derartige Temperaturungleichmäßigkeiten beeinträchtigen die herzustellenden fotolithographischen Optiken in ihrer Qualität erheblich.

Die direkte Beobachtung einer Anordnung nach DD-WP 159769 hat gezeigt, daß die Temperaturungleichmäßigkeiten auf die Art der Luftzuführung, auf die Art der Ansaugung von Kalt- und Heißgasluft über den Lüfter, auf die Strömungs- und Druckverhältnisse im Ofenraum sowie auf die sich ausbildende horizontal und vertikal verlaufenden Temperaturgefälle zurückzuführen sind.

Es wurde nun angenommen, daß diese negativen Einflüsse bis zur Bedeutungslosigkeit reduziert werden können, wenn die optischen Glaskörper im Ofenraum bewegt werden. Eine derartige Bewegung müßte bewirken, daß alle Punkte in dem optischen Glaskörper den vorhandenen kleinen und kleinsten Temperaturungleichmäßigkeiten im Ofenraum ausgesetzt werden. Die Bewegung der optischen Glaskörper müßte so gewählt werden, daß alle Punkte in diesen Körpern nur eine kurze Zeitdauer jeder vorhandenen Temperaturungleichmäßigkeit im Ofenraum ausgesetzt sind. Damit würde jede Temperaturungleichmäßigkeit, die ein solcher optischer Glaskörper erfährt, nur eine sehr schwache Spannung im Glas und damit nur eine sehr geringe Spannungsdoppelbrechung verursachen. Die Brechzahlhomogenität müßte zunehmen. Ferner lag die Überlegung zugrunde, daß die Einwirkung von vielen zufälligen Temperaturungleichmäßigkeiten im Ofenraum auf die optischen Glaskörper über einen sehr kurzen Zeitraum die Wirkung erzielen müßte, das jede Temperaturungleichmäßigkeit oder jedes vorhandene Temperaturgefälle gleich welcher Richtung durch eine entgegengesetzt wirkende Temperaturungleichmäßigkeit oder Temperaturgefälle im zeitlichen Mittel aufgehoben wird, d. h. daß sich keine Spannungen im optischen Glaskörper aufbauen können, wodurch ein absolut homogener Glaskörper entstehen müßte. Die Spannungsdoppelbrechung müßte demnach so klein werden, und eine so hohe Brechzahlhomogenität resultieren, daß die nach einem solchen Verfahren hergestellten fotolithographischen Optiken durch höchste Abbildungsgüte ausgezeichnet sind.

DieTempirung von Halbzeugen für fotolithographische Optiken verläuft in der Regel in einem Temperaturprozeß, bei dem Temperaturen von ca. 20°C bis zu ca. 650⁰C in einem bestimmten Zeitraum durchlaufen werden. Die Übertragung einer Bewegung auf die zu tempernden optischen Glaskörper bei diesen Temperaturverläufen erfordert notwendigerweise eine recht komplizierte mechanische Bewegung, die wiederum eine genaue Kenntnis über das gegenseitige Zusammenwirken, den Eingriff und die Wechselwirkungen der mechanischen Teile in Verbindung zum Ofenaufbau und den dabei auftretenden Materialspannungen und Verwerfungen erfordert.

Die unterschiedlichen hohen Temperaturen, die in einem solchen Ofen herrschen, können Wärmedehnungen und somit Verwerfungen der zum Einsatz gelangenden Werkstoffe und damit auch der zur mechanischen Bewegung verwendeten Elemente bewirken, den genauen Eingriff der Bauelemente und deren gegenseitige Ausrichtung und ihre Wechselwirkung zueinander verhindern und somit Störungen im mechanischen Ablauf verursachen und so eine Temperung der optischen Körper mit höchster Präzision verhindern. Um die Temperaturhomogenität im Ofenraum zu verbessern bzw. die im Ofenraum auftretenden Temperaturinhomogenitäten in ihrer Wirkung gegenüber einem Glühgut herabzusetzen, ist im Buch von J. Henri

Brunklaus „Industrieöfen, Bau und Betrieb", 4. Auflage, Vulkan Verlag Essen, S. 512 ein Ofen mit mechanischer Drehung eines Ofenwagens und die Beheizung des Wärmegutes in einem Luftstrom beschrieben. Der Transportwagen ist dabei hängend angeordnet und wird gedreht, die Beheizung verläuft im Querstrom und die Lufterhitzer sind direkt neben dem Ofenraum angeordnet. Durch seine Konstruktion werden Temperaturungleichmäßigkeiten und Temperaturgefälle im Ofenraum nicht beseitigt bzw. auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Für die Temperung von Halbzeugen für fotolithographische Optik ist er ungeeignet.

Eine Verbesserung der Temperaturhomogenität scheint auch der im gleichen Buch aus S. 673, Bild 620 aufgezeigte Schaukefbfen mit unmittelbarer Beheizung durch Gasbrenner zu bringen, bei dem das Gut nach dem Prinzip des Riesenrades um eine Achse gedreht wird und dabei die bestehenden Temperaturinhomogenitäten im Ofenraum teilweise ausgleicht. Eine Präzisionskühlung ist allein durch die Verwendung von Gasbrennern nicht möglich. Die erreichbare Genauigkeit der Temperaturkonstanz im Ofenraum ist nicht bekannt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist deshalb, ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Halbzeugen aus optischem Glas, vorwiegend für fotolithographische Optiken zu schaffen, das gestattet, diese mit verbesserter Abbildungsgüte herzustellen und einen Temperofen dafür zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Tempern von Halbzeugen aus optischem Glas, speziell für fotolithographische Optiken zu entwickeln, das gestattet, solche Halbzeuge mit einer Brechzahlhomogenität von kleiner gleich 0,3 · 10~⁵ und einer Spannungsdoppelbrechung von kleiner gleich 2nm/cm herzustellen und einen Temperofen mit einem Einsatz und Vorrichtungen zur Übertragung einer Bewegung auf die auf dem Einsatz liegenden Halbzeuge für fotolithographische Optiken, die durch ein Temperregime getempert werden, zu schaffen, der eine minimale Temperaturinhomogenität durch Reduzierung der im Ofenraum vorhandenen Temperaturgefälle aufweist, dessen Einsatz entsprechend der unterschiedlich zu behandelnden optischen Halbzeuge veränderbar ist und in dem die Wirkung der in einem solchen Temperofen verbleibenden Temperaturinhomogenitäten auf das wärmezubehandelnde Gut so auf ein Mindestmaß reduziert ist, daß die Brechzahlhomogenität von kleiner gleich 0,3 · 10"⁵ und eine Spannungsdoppeibrechung von kleiner gleich 2nm/cm erreicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, das die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 genannten Merkmale aufweist. Weiterhin wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 4 genannten Merkmale aufweist. Das Verfahren zum Tempern von Halbzeugen aus optischem Glas sieht danach im wesentlichen vor, daß in einem temperaturgeregelten Einkreisstrom Luft als Heißgas oder mit Kühlluft vorgemischt über einen, um einen stehenden zylindrischen Ofen raum konzentrisch angeordneten Zuführungskanal axial in einen Heißgaslüfter strömt, durch diesen verwirbelt und weitergemischt in einen horizontal über dem Ofenraum angeordneten Umwälzraum gedrückt wird und von vertikal in Richtung zum Ofenraumboden über Zuführungskanäle, die über dem Ofenraumboden in den Ofenraum münden, diesem zugeführt werden, der Luftstrom den Ofenraum vertikal in Richtung Heißgaslüfter durchströmt und dabei durch drehbare Einsätze horizontal zentralsymmetrisch oder kombiniert zentral- und nicht zentralsymmetrisch oder mehrdimensional abgelenkt wird und dabei an das sich bewegende Beschicküngsgut Wärme abgibt, anschließend der Luftstrom durch eine Lochplatte gerichtet über einen horizontalen Raum vertikal in Abführungskanälen zum Ofenboden verlaufend über einen Doppelboden unter dem Ofenraum, den Ofenraumboden umspült und danach vertikal in Richtung der Heiz-Kühlsysteme umgelenkt durch Abführungskanäle unter Abzweigung eines Teiles des Luftstromes als Abluft, den Heiz-Kühlsystemen zugeführt, aufgeheizt oder erneut mit Kaltluft vorgemischt über den Heißgaslüfter wieder in den Ofenraum gedruckt wird. Dabei wird zweckmäßigerweise die zuzuführende Kaltluft in eine Vielzahl von Einzelströmen aufgeteilt und dem aus den Heiz-Kühlsystemen kommenden Heißgasstrom direkt zugeführt, um bereits vor dem Heizgaslüfter eine Vormischung des kalten Luftstromes mit dem Heißgasstrom zu erreichen. Die Zuführungsgasströme zum Ofenraum und die Abführungsgasströme aus dem Ofenraum sind dabei vorteilhafterweise axial um den gesamten Ofenraumumfang abwechselnd nebeneinanderliegend in vertikaler Richtung geführt. Dadurch wird der Ausbildung von Temperaturgradienten in radialer horizontaler Richtung in den Ofenraum hinein entgegengewirkt.

Der Temperofen, als eine mögliche Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, besteht aus einem elektrisch beheizten Hubherdofen, wobei der Heißgaslüfter ansaugseitig in einen Vormischofen, wobei der Heißgaslüfter ansaugseitig in einen Vormischraum und druckseitig in einen Umwälzraum hineinragt. Der Umwälzraum ist vom Ofenraum durch eine massive teildemontierbare, isolierte Zwischendecke getrennt. Vom Umwälzraum verlaufen zum Ofenraumboden vertikal angeordnete Zuführungskanäle, die abwechselnd mit Abführungskanälen axial nebeneinanderliegend um den Ofenraum angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird unterhalb des Lochbleches im Ofenraum ein .Temperaturabfall durch direkte Luftansaugung aus dem Ofenraum heraus vermieden. Durch den Ofenraumboden ist vertikal eine Zentralwelle geführt, auf die auswechselbare Einsätze je nach zu tempernden Sortiment befestigt werden können. Der Ofenraum ist zur Zwischendecke durch ein Lochblech abgedeckt, das mit der Zwischendecke einen horizontal über dem Ofenraum liegenden Raum bildet, der in die vertikal verlaufenden Abführungskanäle übergeht. Diese sind bis unter den Ofenraumboden bis zur Zentralwelle geführt und bilden durch eine 180° Umlenkung einen Doppelboden. Sie enden in Heizkanälen mit auswechselbaren Heiz-Kühlsystemen, wobei die Heiz-Kühlsysteme oberhalb des Ofenraumes angeordnet sind, um schädliche Wärmeabstrahlung in den .Ofenraum hinein so weit wie möglich zu vermeiden.

Zusammengefaßt schafft die Erfindung also ein Verfahren zum Beheizen eines Ofenraumes, das während des gesamten Wärmebehandlungszyklus im Ofenraum ein hohes Maß an Temperaturgleichverteilung ermöglicht und eine Vorrichtung, die es gestattet, die Temperaturinhomogenitäten durch ihre Konstruktion im Ofenraum sehr gering zu halten und die noch verbleibenden Inhomogenitäten durch drehbare Einsätze in ihrer Wirkung auf das wärmezubehandelnde Gut weiter einzuschränken.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1: einen Ofenlängsschnitt mit einem radial drehbaren Einsatz für horizontale Durchströmungsrichtung des Gasstromes und

zentralsymmetrischer Bewegung des Tempergutes; Fig.2: einen Ofenquerschnitt gemäß Fig. 1 im Schnitt A-A; Fig. 3: einen Ofenlängs-und-querschnitt mit einem drehbaren Einsatz für vertikale Durchströmungsrichtung des Gasstromes

und zentralsymmetrischer Bewegung des Tempergutes; Fig. 4: einen Ofenlängs- und -querschnitt mit einem radial drehbaren Einsatz für vertikale Durchströmungsrichtung des Gasstromes und kombiniert horizontal zentralsymmetrischer und nicht zentralsymmetrischer Bewegung des

Tempergutes; Fig. 5: einen OfenlängstJjnd-querschnitt mit einem radial drehbaren Einsatz für vertikale Durchströmungsrichtung des Gasstromes und mehrdimensionaler Bewegung des Tempergutes.

Eine Scheibe aus titanhaltigem Silikatglas mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Dicke von 30 mm, die nach einer normalen Kühlung in einem Haubenkühlofen eine Brechzahlhomogenität von 4 χ 10~⁵ aufwies, wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einer Präzisionskühlung im erfindungsgemäßen Temperofen unter zentralsymmetrischer Drehung im Ofenraum 144h bei einer Kühlgeschwindigkeit von 0,83 K/h unterzogen. Die danach erhaltene Brechzahlhomogenität betrug 2 x 10""⁶.

Eine Scheibe aus titanhaltigem Silikatglas mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Dicke von 30 mm, die nach normaler Kühlung in einem Haubenkühlofen eine Spannungsdoppelbrechung von 6nm/cm, gemessen im Abstand von 10% des Durchmessers vom Rand der Scheibe, aufwies, wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einer Präzisionskühlung im erfindungsgemäßen Temperofen unter zentralsymmetrischer Drehung im Ofenraum 144h bei einer Kühlgeschwindigkeit von 0,83 K/h unterzogen. Die danach erhaltene Spannungsdoppelbrechung betrug 2nm/cm bei einer Rotationssymmetrie der Spannungsdoppelbrechung über den Umfang der Scheibe von 20%.

Bei einer Präzisionskühlung unter zentralsymmetrischer und nicht zentralsymmetrischer Drehung des Tempergutes im Ofenraum bei gleicher Kühlgeschwindigkeit wird eine Rotationssymmetrie der Spannungsdoppelbrechung über den Umfang der Scheibe von 10% erreicht.

Wird die Präzisionskühlung erfindungsgemäß unter einer mehrdimensionalen Bewegung des Tempergutes im Ofenraum durchgeführt, so beträgt die Rotationssymmetrie der Spannungsdoppelbrechung über den Umfang der Scheibe 5-10%. Nach der Erfindung ist derTemperofen als elektrisch beheizter Hubherdofen ausgeführt. Er besteht aus einer feststehenden, auf Stützen gelagerten beheizten Ofenhaube 0 und einem vertikal in und aus dieser Ofenhaube 0 bewegbaren Hubherd mit einem Zentralantrieb 51 für die auf einer Zentralwelle 9 angeordneten drehbaren Einsätze 11.

Die Ofenhaube 0 besteht gemäß Fig. 1 aus einem am Ofenhaubendeckel angeordneten Heißgaslüfter 1, mit einem unterhalb des Ofenhaubendeckels aber oberhalb des Heißgaslüfterrades angeordneten Vormischraum 2, einem in Austrittsöffnung des Heißgaslüfterrades angeordneten Umwälzraum 3, der yom Ofenraum 4 durch eine horizontal verlaufende, isolierte Zwischendecke 5 abgetrennt ist. Der Umwälzraum 3 besitzt vertikal, um den Ofenraum 4 radial angeordnete, zum Ofenraumboden 8 verlaufende Zuführungskanäle 6 und Abführungskanäle 7, die abwechselnd nebeneinander liegen. Durch den Ofenraumboden 8 ist eine Zentralwelle 9 mit einem Flansch 10 zur Aufnahme von auswechselbaren Einsätzen 11 gemäß Fig. 1-5 hindurchgeführt. Der Ofenraum 4 besitzt unterhalb der Zwischendecke 5 ein Lochblech 12, das mit der Zwischendecke 5 einen horizontal liegenden Raum 13 bildet. Die Abführungskanäle 7 bilden im Ofenraumboden 8 einen als Umlenkung ausgebildeten Doppelboden 14 mit an diesen anschließenden Heizkanälen 15, die radial das System von Zuführungskanälen 6 und Abführungskanälen 7 umschließen. Jedem Heizkanal 15 ist ein Heiz-Kühlsystem 16 in Höhe des Heißgaslüfters 1 zugeordnet. In Höhe des Vormischraumes 2 sind durch die Ofenhaube 0 radial horizontal Kaltluft-Zuführungskanäle 18 geführt, die in eine Vielzahl von Einzelkanälen 19 aufgeteilt sind und oberhalb der Heizspiralen 20 im Heiz-Kühlsystem 16 horizontal bis an den Vormischraum 2 verlaufen. Der Ofenraumboden 8 besitzt für den Heißgasstrom lösbare Umlenkvorrichtungen 21 mit Leitblechen 22.

Gemäß Fig. 1 und 2 besteht der drehbare Einsatz 11 aus einem quadratischen Kastenrahmen 23 horizontal und auf diesem fest angeordnet einem rechteckigen Kastenrahmen 24 vertikal, dem übereinanderliegend einschiebbare quadratische Paletten 25 zugeordnet sind. Die Paletten 25 besitzen an ihrer Unterseite Strömungsrichtbleche 26, die von Palette zu Palette jeweils um versetzt angeordnet sind.

Am Kastenrahmen 24 sind zwischen seinen Eckpfeilern 27 Leitblechsysteme 28 mit Leitblechen unterschiedlicher Länge angeordnet, wobei die sich gegenüberliegenden Leitblechsysteme 28 um 180° gedreht angeordnet sind. Die Einlaßöffnungen der Leitblechsysteme 28 fluchten mit den Auslaßöffnungen der Umlenkvorrichtungen 21 am Ofenraumboden 8. An einer der Seiten des Kastenrahmens 24 ist das Le it blech system 28 als türartige Baueinheit an einem der Eckpfeiler 27 schwenkbar angelenkt und durch eine Keilverbindung am zugeordneten Eckpfeiler 27 verschließbar.

Die Zentralwelle 9 wird vom Zentralantrieb 51 angetrieben. Der Zentralantrieb 51 besteht aus einem Lagergehäuse mit einer Hohlwelle 52, an die ein Luftzuführungsrohrfür die Luftkühlung 53 angeschlossen ist. Gegen den oberen Teil der Hohlwelle 52 im Ofenraumboden 8 ist der untere luftgekühlte Teil durch eine Platte 56 abgeschlossen. Diese Platte 56 besitzt Austrittsöffnungen 54für die Kühlluft. Oberhalb der Platte 56 ist um die Austrittsöffnung der Hohlwelle 52 aus dem Ofenraumboden 8 eine Ringkammer 55 angeordnet, die einen Druckluftanschluß besitzt. Das Lagergehäuse mit der Hohlwelle 52 als oberer Teil der Hohlwelle 52 ist isoliert.

Gemäß Fig. 3 ist der drehbare Einsatz 11 als kreisförmiges Rahmengestell 30 ausgebildet, dem kreisringsegmentartige Palettenböden 31 mit Öffnungen zur vertikalen Durchströmung des Heißgases zugeordnet sind.

In Fig. 4 besteht der drehbare Einsatz 11 aus einer vertikalen Zentralwelle 9, die durch einen Flansch mit dem Flansch 10 verbunden ist. Die Zentralwelle 9 besitzt sternförmig ausgebildete horizontal fest an ihr angeordnete Ausleger 33 in ihrem oberen und unteren Teil. Zwischen den einzelnen oberen und unteren Armen der Ausleger 33 befinden sich stapeiförmig übereinander angeordnete Kassetten 32, die sich in einem runden Rahmengestell 34 befinden. Das Rahmengestell 34 ist am Ende des jeweiligen Armes des oberen und unteren Auslegers 33 drehbar gelagert. Unterhalb des unteren Auslegers 33 befindet sich an einer Welle 36 des jeweiligen Rahmengestells 34 ein Treibrad 37, dem ein feststehender Zahnkranz 38 zugeordnet ist. Der Zahnkranz 38 ist am Ofenraumboden 8 lösbar angeordnet.

Gemäß Fig. 5 besteht der drehbare Einsatz 11 aus einer vertikalen Zentralwelle 9, die als Gabel 40 ausgeführt ist.'ln den Schenkeln der Gabel 40 ist horizontal eine Welle 41 mit sternförmig in zwei Ebenen an ihrem Umfang fest angeordneten Armen 42 drehbar gelagert.

Zwischen den einzelnen Armen 42 der zwei Ebenen sind gondeiförmige, ein- oder mehretagige Paletten 43 fest auf Achsen angeordnet. Die Achsen besitzen Lagerzapfen 44, die in Lagern am Ende der Arme 42 drehbar gehaltert sind. Am Ofenraumboden 8 ist ein feststehender Zahnkranz 45 für Triebstockverzahnung lösbar angeordnet, der ein Zwischenzahnrad 46, das in der Gabel

40 drehbar gelagert ist, zugeordnet ist. Das Zwischenzahnrad 46 steht mit einem Zahnrad 47, das fest auf der horizontalen Welle

41 angeordnet ist, in Eingriff. Zwischen den Schenkeln der Gabel 40 und den sternförmigen Armen 42 ist auf der Welle 41 ein weiteres Zahnrad 48 befestigt, daß in ein in den Armen 42 gelagertes drehbares Zwischenzahnrad 49 eingreift. Dieses steht wiederum mit einem fest auf der Achse der Paletten 42 angeordneten Zahnrad 50 im Eingriff.

Claims (13)

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Halbzeugen aus optischem Glas in einem rotationssymmetrischen Ofenraum, in dem erhitztes Gas durch Konvektion Wärme an diese abgibt sowie mit um den Ofenraum angeordneten Umluftsystemen, welche das Konvektionsgas dem Ofenraum zu- und aus diesem abführen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Einkreisstrom in das Heißgas in eine Vielzahl von Einzelströmen aufgeteilte Kaltluft direkt vor einem Heißgaslüfter eingeblasen, Heißgas und Kühlluft vorgemischt dem Heißgaslüfter zugeführt, durch diesen weitergemischt in einen Umwälzraum gedrückt und über Zuführungskanäle am Ofenraumboden dem Ofenraum zugeführt werden, im Ofenraum die vertikale Durchströmungsrichtung des Gasstromes durch einen drehbaren Einsatz mehrdimensional abgelenkt wird, anschließend der Gasstrom über eine Lochplatte vertikal zum Ofenraumboden verlaufend gerichtet wird, den Ofenraum umspült und danaeh vertikal in Richtung von Heiz-Kühlsystemen nach oben umgelenkt durch Abführungskanäle dem Heiz-Kühlsystemen zugeführt, aufgeheizt oder erneut mit Kaltluft vorgemischt durch den Heißgaslüfter wieder in den Zwangsumlauf gedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ofenraum die vertikale Durchströmungsrichtung des Gasstromes durch einen drehbaren Einsatz horizontal zentralsymmetrisch abgelenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ofenraum die vertikale Durchströmungsrichtung des Gasstromes durch einen drehbaren Einsatz kombiniert zentral- und nicht zentralsymmetrisch abgelenkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsgasströme zum Ofenraum und die Abführungsgasströme aus dem Ofenraum axial um den Ofenraum abwechselnd nebeneinanderliegend vertikal geführt werden.

5. Temperofen zur Wärmebehandlung von Halbzeugen aus optischem Glas bestehend aus einem Hubherd und einer Ofenhaube, nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißgaslüfter (1) ansaügseitig in einen Vormischraum (2) und druckseitig in einen Umwälzraum

(3) hineinragt, der Umwälzraum (3) vom Ofenraum (4) durch eine massive, teildemontierbare, isolierte Zwischendecke (5) getrennt ist, der Umwälzraum (3) vertikal zum Boden des Ofenraumes

(4) verlaufende Zuführungskanäle (6) besitzt, die abwechselnd mit Abführungskanälen (7) axial und abwechselnd nebeneinanderliegend um den Ofenraum (4) angeordnet sind, durch den Ofenraumboden (8) vertikal eine Zentralwelle (9) mit einem Flansch (10) geführt ist, auf derein auswechselbarer Einsatz (11) befestigt ist, der Ofenraum (4) zur Zwischendecke (5) hin durch ein Lochblech (12) abgedeckt ist, das mit der Zwischendecke (5) einen horizontalen Raum (13) bildet, der vertikal verlaufende Abführungskanäle (7) besitzt, die bis unter den Ofenraumboden (8) und bis zur Zentralwelle (9) geführt sind, dort durch eine 180°-Umlenkung einen Doppelboden (14) bilden und in Heizkanälen (15) mit auswechselbaren Heiz-Kühlsystemen (17) enden, wobei die Heiz-Kühlsysteme (17) oberhalb des Ofenraumes (4) angeordnet sind.

6. Temperofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltluft-Zuführungskanal (18) eine Vielzahl von Einzelkanälen (19), die als Venturirohre ausgebildet sind, aufweist und die Einzelkanäle (19) oberhalb der Heizspiralen (20) der Heiz-Kühlsysteme (17) horizontal durch diese hindurchgeführt sind.

7. Temperofen nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Ofenraumboden (8) lösbare Umlenkvorrjchtungen (21) horizontal angeordnet sind, die aus radial angeordneten Segmenten mit Leitblechen (22) bestehen und von den Zuführungskanälen (6) in Richtung der vertikalen Ofenachse rechtwinklig abgebogen sind, deren Einlaßöffnungen den Zuführungskanälen (6) mittig gegenüberstehen und deren Auslaßöffnungen mit aus Leitblechen gebildeten Einlaßöffnungen an den drehbaren Einsätzen (11) yertikai fluchten.

8. Temperofen nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontal zentralsymmetrisch, um eine vertikale zentrische Achse drehbare, als Palettengestell ausgebildete Einsatz (11), aus einem rechteckigen Kastenrahmen (24) mit mehreren übereinanderliegenden, einschiebbaren quadratischen Paletten (25) besteht, die Paletten (25) Strömungsrichtungsbleche (26) an ihrer Unterseite aufweisen und abwechselnd um 90° versetzt dem Kastenrahmen (24) zugeordnet sind und der Kastenrahmen (24) zwischen seinen vier Eckpfeilern (27)

Leitblechsysteme (28) vor dem Palettengestell besitzt, deren Leitbleche unterschiedliche Länge über die Höhe des Leitblechsystems (28) aufweisen, wobei die Länge in der Einlaßrichtung des Gasstromes von der untersten zur obersten Palette zunimmt und in der Auslaßrichtung abnimmt und die Öffnungen der Leitblechsysteme (28) mit den Auslaßöffnungen der Umlenkvorrichtungen (21) fluchten und von Palette 25 zu Palette (25) jeweils abwechselnd um 90° versetzte Einlaßöffnungen bilden.
9. Temperofen nach Anspruch 1,4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Beschicken des drehbaren Einsatzes (11) an einer Seite des rechteckigen Kastenrahmens (24), das Leitblechsystem (28) als türartige, geschlossene Baueinheit an einem Eckpfeiler (27) offenbar angelenkt ist.

10. Temperofen nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein kreisförmiges Rahmengestell (30) radial um die an dem Flansch (10) auswechselbar angebrachte Zentralwelle (9) angeordnet ist, die Palettenböden (31) kreisringsegmentartig ausgebildet sind und die Palettenböden (31) eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen.

11. Temperofen nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Einsatz (11) aus einem runden Rahmengestell (34) mit stapeiförmig übereinander angeordneten Kassetten (32) besteht, das Rahmengestell (34) einen Lagerzapfen (35) und eine Welle (36) aufweist, die in an der Zentralwelle (9) horizontal fest angebrachten sternförmig ausgebildeten Auslegern (33) drehbar gelagert sind und die Welle (36) ein Treibrad (37) besitzt, dem ein feststehender Zahnkranz (38) auf der Innenseite des Ofenraumbodens (8) zugeordnet ist.

12. Temperofen nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der auswechsel- und drehbare Einsatz (11) aus einer vertikal und zentral angeordneten als Gabel (40) ausgebildeten Achse besteht, die in ihren Schenkeln eine horizontal gelagerte Welle (41) mit sternförmig in zwei Ebenen an ihrem Umfang angeordneten Armen (42) besitzt, die Arme (42) an ihren Enden Lager für Lagerzapfen (44) von ein- oder mehretagigen gondeiförmigen Paletten (43) aufweisen und am Ofenraumboden (8) ein Zahnkranz (45) mit Triebstockverzahnung angeordnet ist, dem ein an der Gabel (40) gelagertes Zwischenzahnrad (46) zugeordnet ist, das in ein Zahnrad (47) auf der Welle (41) der Gabel (40) eingreift und fest auf der Welle (41) der Gabel (40) zwischen den Schenkeln der Gabel (40) und den sternförmigen Armen (42) weitere Zahnräder (48) sich befinden, denen an den Armen (42) fest angeordnete Zwischenzahnräder (49) und fest auf den Achsen der Paletten (43) angeordnete Zahnräder (50) zugeordnet sind und die gondeiförmigen Paletten (43) fest auf ihrer Achse sitzen.

13. Temperofen nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralwelle (9) mit Flansch (10) lösbar auf einem Zentralantrieb (51) mit an sich bekannten Antriebselementen angeordnet ist, der Zentralantrieb (15) aus einem Lagergehäuse mit Hohlwelle (52) besteht, an die eine Luftkühlung (53) angeschlossen ist und der Zentralantrieb mit Hohlwelle (52) unterhalb des Hubherdbodens (57) Austrittsöffnungen (54) für die Kühlluft besitzt.

14. Temperofen nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralwelle (9) am Hubherdboden (57) durch eine Ringkammer (55) mit Druckluftanschluß umgeben ist.