DE1001460B - Verfahren und Vorrichtung zur raschen Abkuehlung von Glas - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur raschen Abkuehlung von Glas

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DE1001460B
DE1001460B DEC8290A DEC0008290A DE1001460B DE 1001460 B DE1001460 B DE 1001460B DE C8290 A DEC8290 A DE C8290A DE C0008290 A DEC0008290 A DE C0008290A DE 1001460 B DE1001460 B DE 1001460B
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DEC8290A
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Bernard Long
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Compagnies Reunies des Glaces et Verres Speciaux du Nord de la France
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Compagnies Reunies des Glaces et Verres Speciaux du Nord de la France
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00Tempering or quenching glass products
    • C03B27/016Tempering or quenching glass products by absorbing heat radiated from the glass product

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur raschen Abkühlung von Glas Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordr nungen für das schnelle Abkühlen des Glases in dem Bereich, in welchem seine Zäh4gkeit unterhalb 1016 CGS und- ganz besonders in dem Bereich, in welchem seine Zähigkeit zwischen 1012 und 1014 CGS liegt, wodurch eine Entspannung des Glases erzielt wird. Dieser Bereich entspricht einer Temperaturzone, welche die kritische Temperaturzone des Auskühlungsprozesses umfaßt.
  • Dieses Verfahren betrifft insbesondere eine rasche Abkühlung von Glas durch einen Wärmestrahlungsaustausch m,it Kühlflächen, bei dem das heiße Glas an den Flächen von Kühlvorrichtungen vorbeigeführt wird, die mit einem Überzug versehen sind, der die Wärmestraihlen selektiv absorbiert. Durch diese Behandlung des heißen Glases wird der Temperaturgradient im Glas sehr klein, insbesondere dann, wenn das Glas schnell in der ganzen Dicke gekühlt wird.
  • Es ist vorteilhaft, die Kühlvorrichtungen an einer Stelle anzubringen, an der das Glas, das aus dem heißen Ofen kommt, noch eine Temperatur aufweist, bei der seine Zähigkeit innerhalb der oben angegebenen Grenzen liegt.
  • Wenn eine dicke, sehr heiße Glasmasse im Wärmestra4llungsau.stausch mit einem kälteren Körper steht, dann wird nicht nur die Glasoberfläche, sondern auch die darunterliegende Sehicht gekühlt.
  • Es wurde auch bereits nach einem noch nicht zum Stande der Technik gehörenden Verfahren vorgeschlagen., ein kontinuierliches Glasband aus klarem Glas dadurch schnell auskühlen zu lassen, daß man es durch eine Umhüllung laufen läßt, deren Wände kalt sind und eine die Wärmestrahlen total absorbierende Oberfläche haben, wobei man den Einfluß der Konvektion durch die umgebende Luft vernachlässi,gbar klein macht. Dabei entsteht nur ein, kleiner Temperaturgradient zwischen dem Innern des Glases und seiner Oberfläche.
  • Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, die Abkühlung eines Glasblattes so zu gestalten, daß die versdhiedenen Stellen der Blattoberfläche, die Mitte des Glasblattes sowohl als auch die Ränder, einheitlich gekühlt werden, indem man das Glas auf eine gekühlte Oberfläche abstrahlen läßt, von der bestimmte Teile poliert und andere geschwärzt sind. Mit einem derartigen Verfahren kann man jedoch während der Abkühlung und insbesondere beim Durchlaufen der kritischen Zone der Entspannungstemperatur keinen kleinen Temperaturgradienten über die Dicke des Glasblattes erhalten.
  • Die vorliegende Erfindung 'hat ein Verfahren zum schnellen Auskühlen des Glases zum Gegenstand, das nur auf dem Wärmeaustausch durch Strahlung beruht und das die Möglichkeit gibt, in dem oben genau angegebenen Temperaturbereich einen kleineren Gradienten über die Dicke hin zu erhalten, der viel geringer ist als derjenige, den man erhält, wenn man das Glas auf die Wände einer das Glas umgebenden vollständig absorbierenden schwarzen Umhüllung ausstrahlen läßt.
  • Der Verfahrensgegenstand der Erfindung besteht darin, das Glas schnell in einer Umhüllung abzukühlen, deren Kühlwände selektiv absorbieren und auf das Glas eine Strahlung mit geringerer Intensität und anderer Zusammensetzung zurückschicken, als sie erhalten haben.
  • Es muß hervorgehoben werden, daß bei schneller Auskühlung die Absorption durch die Umhüllung von entscheidender Wichtigkeit ist und daß die Energiemenge, die von ihr zurückgesandt wird, verrhä.ltnismäßIg klein ist. Außerdem müssen die Wärmeverluste des Glases durch Konvektion vernachlässigbar klein gehalten werden. Wie bereits bekannt, besteht das einfachste Mittel dafür darin, die Luft, die in Berührung mit der Oberfläche des Glases ist, praktisch unbeweglich zu machen, indem man z. B. das Luftvolumen zwischen dem Glas und zwischen den Wänden der Umhüllung durch nicht absorbierende Scheidewände abtrennt, die gegen die Wände der Umhüllung wärmeisoliert sind und keinen Kontakt mit dem Glasband haben.
  • Gemäß der Erfindung geben die Wände der Umhüllung eine starke Absorption in dem Bereich der Strahlung, in dem das Glas das Maximum der Energie ausstrahlt, und sie reflektieren sehr starb in dem Bereich, wo das Glas mittelmäßig oder schwach ausstrahlt.
  • Gemäß der Erfindung wird a) eine schnelle Auskühlung mittels der Wände der Umhüllung, b) ein schwächerer Temperaturgradient über die Dicke hin dadurch erreicht, daß die von den reflektierenden Wänden zurückgesandte Strahlungsenergie von den Oberflächenschichten des Glasbandes absorbiert wird, was zu einer Temperaturerhöhung der Oberflächenschichten und somit zu einer Verminderung des Temperatu.runterschiedes zwischen Oberfläche und Kern des Glasbandes führt.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens hat wenigstens zwei Überzüge über den Kühlvorrichtungen, die verschiedene Absorptionseigenschaften für Wärmestrahlen aufweisen. Ein Überzug kann beispielsweise stark reflektierend wirken und ein anderer selektiv absorbierend.
  • Zum schnellen Spannungsfreimachen eines klaren Glases sollen die Wände der Umhüllung vorteilhafterweise im Bereich über 3 Mikron Wellenlänge die Strahlung stark und unterhalb von 3 Mikron mittelmäßig oder schwach absorbieren.
  • Diese Vorrichtungen weisen insbesondere folgende Merkmale auf: a) eine mechanisch widerstandsfähige Hülle wird auf der einen Seite gekühlt, und die, andere, dem Glas zugewandte Seite hat ein erhöhtes Reflexionsvermögen für- Infrarotstrahlen, b) eine dünne selektiv absorbierende Schicht auf der zurückstrahlenden Seite der Hülle.
  • Der reflektierende Überzug besteht vorteilhafterweise aus einer Metallfolie oder einem Metallblech, das wärmeleitend mit der Kühlvorrichtung verbunden ist.
  • Die Hülle isst vorzugsweise aus Metall. Sie wird z. B. aus poliertem Aluminiumblech; aus Messing, dias mit einem reflektierenden Überzug aus Silber versehen ist, oder aus Eisen mit einem reflektierenden Überzug von Chrom 'hergestellt. Die absorbierende Schicht wird in erster Linie dargestellt durch einen Überzug, eine Farbe oder einen Lack, der einen absorbierenden Farbstoff enthält.
  • Als selektiv absorbierender Stoff wird zweckmäßigerweise klares -oder gefärbtes Glas in feingemahlener Form verwendet.
  • Der reflektierende Überzug und die absorbierende Schicht können innig miteinander verbunden sein, wie dies bei einem Aluminiumblech, das durch anodische Oxydation mit einer farblosen oder gefärbten dünnen Haut bedeckt ist, der Fall ist. Auch bei einem dünnen Blatt aus klarem oder gefärbtem Glas, dessen hintere Oberfläche mit einem reflektierenden metallischen Belag bedeckt ist, Silber, Aluminium, Gold usw., liegt diese innige @erbiindung vor. Da das Glas mechanisch nicht stark beansprucht werden kann, ist es in diesem Fall ratsam, das reflektierende Glasblatt auf der Metallfläche anzubringen, die eine der Wände der aus gekühlten Doppelwänden bestehenden Umhüllung bildet. Dadurch wird ein guter Wärmeaustausch zwischen ihnen mittels eines guten wärmeleitenden Materials verwirklicht.
  • Bei der Regelung der Absorption muß man offensichtlich der Tatsache Rechnung tragen, daß die absorbierende Schicht zweimal durchlaufen wird, und zwar vor der Reflexion auf der reflektierenden Hülle und nach dieser Reflexion.
  • Die Absorption in der absorbierenden Schicht hängt direkt von der Zusammensetzung der Wärmestrahlung und von der Absorption des Glases ab. Die Intensität der Absorption hängt von der vorgesehenen Auskühlges.chv#@i,ndigkeit ab. Ist diese einmal festgelegt, so hängt der Temperaturgradient weitgehend von der Selektivität der Absorption ab.
  • Das Kühlverfahren, welches den Gegenstand dieser Erfindung bildet, dient hauptsächlich zur industriellen Entspannung des Glases.
  • Diese Entspannung wird dadurch beeinflußt, daß die Temperaturzone, welche die Krümmung der Ausdehnungskurve umfaßt und die im allgemeinen als »kritische Zone« bezeichnet wird, bei einem kleinen Temperaturgradienten über die Dicke des abzukühlenden Glases h.in durchschritten wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird demnach folgendermaßen ausgeführt: Wenn der Temperaturgradient in der kritischen Zone in Abhängigkeit von dem maximalen Wert der inneren, bleibenden, zulässigen Spannungen festgelegt worden ist, regelt man die Absorption in der absorbierenden Schicht nach der Charakteristik der Strahlung und der Absorption des Glases, damit die Abküh lgeschwindigkeit möglichst groß und die Entspannungszeit vermindert wird.
  • Die Erfindung kann bei Hohl- und insbesondere bei Flachglas angewandt werden. Bei Flachglas, das kontinuierlich gezogen oder gegossen wird, wird die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besonders einfach.
  • Eine beispielsweise Ausführungsfarm des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert.
  • Fig. 1 zeigt ein Stück der mit gekühlten Wänden versehenen Umhüllung, in denen Innerem die Schnellkühlung des Glases gemäß der Erfindung vorgenommen wird; die Fig.2 zeigt im vertikalen Schnitt diese Umhüllung E mit Kühlwänden, die zur gleichen Zeit absorbieren und zurückstrahlen und; die die Kühlung eines kontinuierlichen Glasbandes beim Durchlaufen der kritischen Entspannungszone bewirken; die Fig.3 stellt einen vertikalen Schnitt durch eine der beiden Kühltaschen für die Auskühlung eines kontinuierlichen Glasbandies dar, wobei die Kühlwand, die gleichzeitig absorbiert und reflektiert, aus einer Glasscheibe besteht, die auf ihrer hinteren Oberfläche mit einer metallischen, reflektierenden Schicht bedeckt ist.
  • Gemäß Fig.1 wird die aus Eisenblech bestehende Doppelwand 1 der Kammer 2 von einem Wasserstrom in dem durch die Pfeile 3 angegebenen Sinne durchlaufen.
  • Auf der dem Glas zugewandten Wand wird eine Platte 4 aus poliertem Metall mit starkem Reflexionsvermögen aufgelegt, die mit einer Auflage 5 zur Te@ilstrahlungsabsorption bedeckt ist.
  • Die Platte 4 besteht vorzugsweise aus poliertem Aluminiumblech, das anodisch oxydiert ist und den Vorzug !hat, ein hohes Reflexionsvermögen zu bewahren.
  • Die Auflage 5 ist aus einem klaren Lack hergestellt, in dem man ein indem Bereich des Infrarotspektrums selektiv absorbierendes Pigment eingebracht hat, das vorzugsweise aus pulverisiertem Glas hergestellt isst.
  • Dieses Glaspulver gewinnt man durch Zermahlen von Seherbenstücken, die klar .sein können oder me@hT oder weniger durch färbende Oxyde gefärbt sind, welche dem Glas die Eigenschaft verleihen, die Strahlungen des Infrarot zu absorbieren, z. B. durch die Oxyde von Eisen, Kobalt, Nickel und Kupfer. An Stelle eines später aufzubringenden Überzuges aus eii,nem absorbierenden Lack, der eigens angefertigt werden muß, kann poliertes Aluminiumblech -im Laufe der anodischen Oxydation mit einem absorbierenden Lack überzogen werden, der die Infrarotstrahlung durch organische Farbstoffe absorbiert.
  • Gemäß der Fig. 2 durchläuft das kontinuierliche, in vertikaler Richtung gezogene Glasband F eine Kühlvorrichtung, die aus zwei aus Eisenblech bestehenden, von Kühlwasser durchströmten Halbkästen besteht.
  • Dieses Eisenblech (vgl. Fig. 1) trägt auf jeder Seite des Glasbandes eine Platte aus poliertem Metall 4 mit starkem Reflexionsvermögen, die mit einem Überzug 5 zur Teilstrahlu:ngsahsorption bedeckt ist.
  • Diese beiden Halbkästen sind mit Lamellen 6 versehen, die Bürsten aus biegsamen Drähten 7 tragen und, dadurch das Volumen E zwischen den beiden Kästen unterteilen und so die Konvektion der Luft vernachlässigbar klein halten.
  • Die in der Fig. 3 dargestellte Umhüllung absorbiert die Strahlung des Glases und sendet sie, nachdem sie sie filtriert hat, teilweise zurück. Die Umhüllung besteht aus der Seheibe 8, aus klarem Glas oder aus Glas, «-elches durch Oxvde gefärbt ist und welches die Infrarotstrahlen, wie bereits ausgeführt wurde, absorbiert.
  • Die Scheibe 8 trägt einen reflektierenden Belag 9 auf der zur Wasserkammer 2 gelegenen Seite. Der Belag besteht z. B. aus Silber. Zwischen diesem reflektierenden Belag, der auf der nicht reflektierenden Seite mit einem Schutzanstrich versehen ist, und der Wand: 1 der Wasserkammer wird eine Polsterung 10 eingelegt, die aus einem gut wärmeleitenden Material, z. B. Aluminiumpulver, besteht. Die Scheibe 8 ist mit Hilfe der Eisenwinkel 11 auf der Polsterung befestigt.
  • Die Leitungen 12 und 13 dienen der Zu- und Abführung des in der Kammer 2 umlaufenden Wassers.

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur raschen Abkühlung von Glas durch Wärmestrahlungsaustausch mit Kühlflächen in dem Bereich, in dem seine Zähigkeit unterhalb 1015 CGS l:iiegt, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Glas an einer die Wärmestrahlen selektiv absorbierenden Kühlvorrichtung vorbeigeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere zur Abkühlung von Glas, dessen Viskosität in dem Bereich zwischen etwa 1012 und etwa 1014 CGS liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Glas an e.iver Kühlvorrichtung vorbeigeführt wird, deren Kühlwände im Wellenlängenbereich der Wärmestrahlen über 3 Mikron stark und- die im Wellenlängenbereich unter 3 Mikron nur wenig absorbieren.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtungen mit wenigstens zwei Überzügen versehen sind, die für die Wärmestrahlen unterschiedliche Absorptionseigenschaften aufweisen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Überzug der Kühlvorrichtungen ein starkes Reflexionsvermögen aufweist und wenigstens ein Überzug die Wärmestrahlen selektiv absorbiert.
  5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Überzug der Kühlvorrichtungen eine stark reflektierende metallische Oberfläche aufweist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus anodisch oxydiertem, vorzugsweise gefärbtem Aluminium besteht.
  7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wärmestrählen selektiv absorbierende Überzug aus feingemahlenem, vorzugsweise gefärbtem Glas besteht. B.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einer dünnen Glasplatte besteht, deren Rückseite mit einem metallischen Belag versehen ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zw.i:schen dem metall,isc'hen Überzug und den Kühlvorrichtungen ein Material mit hohem Wärmeleitungsvermögen angeordnet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, d.aß die Überzüge der Kühlvorrichtungen innig miteinander verbunden sind:. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 613 752, 615 805, 666 861; französische Patentschriften Nr. 843 804, 860 967.
DEC8290A 1952-10-16 1953-10-12 Verfahren und Vorrichtung zur raschen Abkuehlung von Glas Pending DE1001460B (de)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE613752C (de) * 1933-02-27 1935-05-24 Corning Glass Works Verfahren und Vorrichtung zum Kuehlen von Glas
DE615805C (de) * 1933-05-26 1935-07-13 Corning Glass Works Verfahren und Vorrichtung zur Waermebehandlung von Glasgegenstaenden
DE666861C (de) * 1935-02-11 1938-10-29 Compagnies Reunies Des Glaces Verfahren zum Herstellen gehaerteter Glastafeln beliebig grosser Abmessungen
FR843804A (fr) * 1937-09-25 1939-07-11 Système pour obtenir des plaques de verre trempées exemptes de toute trace des moyens ayant servi à les suspendre pendant la trempe
FR860967A (fr) * 1939-07-13 1941-01-29 Saint Gobain Perfectionnements aux procédés de trempe d'objets en verre, notamment de feuilles

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