DE10109322B4

DE10109322B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Durchtrennen von Glassträngen in viskosem Zustand

Info

Publication number: DE10109322B4
Application number: DE2001109322
Authority: DE
Inventors: Christian Kunert; Andreas Dr. Langsdorf
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: DE10109322A1

Abstract

Vorrichtung zum Durchtrennen von Glassträngen in viskosem Zustand, mit den folgenden Merkmalen:
1.1 mit einem hohlen Trennstrang (2);
1.2 mit einem Antrieb zum Bewegen des Trennstranges (2) quer zum Glasstrang (3);
1.3 der Trennstrang (2) ist an ein Kühlmittel anschließbar;
1.4 das Kühlmittel ist durch die Wandung des Trennstranges (2) hindurchführbar.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Glasherstellung. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchtrennen von Glassträngen in viskosem Zustand.

Bei der Herstellung von Gegenständen aus Glas ist im allgemeinen ein Abtrennen von einzelnen Glasposten notwendig. Dies kommt beispielsweise dann in Betracht, wenn aus einer Glasschmelzwanne Schmelze über einen sogenannten Speiser zur Verfügung gestellt wird. Solche Speiser weisen an ihrer Unterseite eine Öffnung auf, durch die die Glasschmelze mehr oder weniger kontinuierlich ausströmt. In diesem Falie kann unmittelbar nach der Austrittsöffnung ein Abtrennen eines Glaspostens vom nachströmenden Schmelzstrom erforderlich sein.

Es gibt aber auch Fälle, in denen viskose Glasstränge abgelängt werden müssen an Stellen, die vom Speiser weit entfernt liegen.

Bei dünnflüssigen Gläsern, deren Viskosität am Speiser niedriger als etwa 100 dPas ist, kann eine Portionierung der Glasmasse dadurch erreicht werden, daß in der Speiseröffnung eine Nadel auf und ab bewegt wird, die bewirkt, daß sich der Glasstrang durch seine Oberflächenspannung abschnürt. Teilweise ist es bei solchen Gläsern für eine Einschnürung und Abtrennung ausreichend, wenn die Form, in die das Glas einfließt, von der Speiseröffnung weg bewegt wird.

Bei höher viskosen Glasschmelzen reicht das Anheben der Speisernadel nicht zum Abtrennen des Glaspostens aus. Der Glasstrang schnürt sich zwar auch hier ein, es kommt aber nicht zum Abtrennen des Glaspostens. Daher muß der eigentliche Abtrennvorgang durch eine Schere mit üblicherweise metallischen Scherenmessern erfolgen, die den heißen viskosen Glasstrang vollständig durchtrennt.

Dieser Scherenschnitt hinterläßt sowohl auf dem abgetrennten Glasposten als auch auf der im Speiser verbleibenden Glasmasse eine Scherenmarke. Der Bereich der Scherenmarke kühlt während des Schnitts durch den Kontakt mit den gekühlten Scherenblättern stark aus. In der Scherenmarke sind Falten, Heißbruchspuren sowie kleinste eingeschlossene Luftbläschen eingefroren. Während der auf der Glasmasse im Speiser entstandene Scherenschnitt durch Rückerwärmung vor dem nächsten Schnitt in der Regel gut verheilen kann und später kaum sichtbar ist, wird der Scherenschnitt auf dem abgetrennten Glasposten üblicherweise durch die sich unmittelbar anschließende Formgebung im Produkt eingefroren. Diese in der Regel sichelförmige Marke ist im hergestellten Gegenstand oft störend, wenn es nicht gelingt, den Scherenschnitt durch geeignete Tropfenlage in einem Teil des Produktes zu positionieren, welches während der Nachbearbeitung entfernt oder durch die Einbauweise nicht sichtbar ist. Bei einer Vielzahl von Glasprodukten, zum Beispiel bei Trinkgläsern, die in Preßverfahren hergestellt werden, kann der Scherenschnitt nicht kaschiert werden. Daher ist es wünschenswert, eine Möglichkeit zur Portionierung von Glasposten zu besitzen, mit der auch aus hochviskosen Glasschmelzen Glasposten ohne Scherenmarken erzeugt werden können.

Herkömmliche Scheren, die zur Portionierung von Glasposten eingesetzt werden, durchtrennen den Glasstrang mit zwei sich aufeinander zu bewegenden Messerschneiden. Es existiert eine Vielzahl von Ausführungsformen für die Messergeometrie und die Bewegungsmechanik. Allen ist gemeinsam, daß zum Durchtrennen des Glasstrangs Scherenblätter in den Glasstrang eindringen und diesen schließlich abscheren, wenn sich die Scherenmesser überschneiden. Während dieses Vorgangs steht die Schneide des Messers im direkten Kontakt mit dem heißen Glas. Da ein Kleben des Glases an den Scherenmessern verhindert werden muß, werden die Messer gekühlt. Der Temperaturunterscheid zwischen den Messern und der Glasstrangoberfläche beträgt mehrere hundert Grad Celsius. Während des kurzzeitigen Kontakts wird der Glasoberfläche durch die Berührung mit den kalten Messern stark Wärme entzogen. Gleichzeitig wird die Glasstrangaberfläche durch die eindringenden Messer stark verformt. Die bei der Verformung entstehenden Oberflächenfalten können, ebenso wie eventuell eingeschleppte Luftblasen, nicht wieder verlaufen oder austreten, da durch die Abkühlung die Viskosität an der Oberfläche stark angestiegen ist.

Diese Auskühlung der Scherenschnittzone läßt sich bei der Verwendung von metallischen oder keramischen Scherenmessern mit einer relativ hohen Wärmekapazität und -leitung nur vermeiden, wenn der Wärmeübergang zwischen heißem Glas und Messer verringert wird. Der Einsatz von schlecht wärmeleitenden Materialien als Scherenmessern scheitert aber an deren unzureichenden mechanischen Eigenschaften. Beschichtungen halten ebenfalls den Einsatzbedingungen nicht ausreichend lange Stand.

DE 196 36 352 und DE 197 11 989 beschreiben eine Vorrichtung zum Durchtrennen eines Glasstranges. Hierbei wird auf die Schneiden ein Dampf- oder ein Luftpolster aufgebracht, das die örtlich auftretenden hohen Andruckkräfte abpuffern und somit einen Kontakt zwischen Glasstrang und Messer verhindern soll. In der Praxis hat sich dies jedoch nicht als wirksam erwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, womit sich ein Glasstrang in viskosem Zustand zuverlässig, schnell und sauber trennen läßt, ohne die genannten, nachteiligen Spuren im Schnittbereich zu hinterlassen, und ohne nachteilige Auswirkungen auf den Glasstrang.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der selbständigen Ansprüche gelöst.

Mit der Erfindung wird eine Trennung bewirkt, bei welcher dem Glasstrang wesentlich weniger Wärme entzogen wird, als dies bei Einsatz von herkömmlichen, flächigen Messern, gegebenenfalls Scherenmessern der Fall ist. Anstelle der bisherigen Messer wird die Trennung des Glasstranges mittels eines Trennstranges herbeigeführt. Als Trennstrang wird am besten ein straft gespanntes Band verwendet. Dieses hat zweckmäßigerweise kreisrunden Querschnitt. Die Trenneinrichtung gemäß der Erfindung braucht nur einen einzigen Trennstrang aufzuweisen, der mehr oder minder stramm gespannt ist und der auch beim Trennvorgang trotz der auf ihn einwirkenden Trennkraft im wesentlichen gradlinig bleibt. Der Trennstrang kann aus jeglichen Materialien bestehen, beispielsweise aus Metall, Keramik oder Kohlenstoff. Er kann in fasriger Form vorliegen, beispielsweise in Gestalt eines Filamentes, er kann aber auch als Massivstrang ausgebildet sein.

Der Trennstrang wird im allgemeinen durch den Glasstrang voll und ganz hindurchbewegt werden. Es ist jedoch auch denkbar, ihn nur teilweise in die Glasmasse hineinzubewegen und sodann wieder zurückzuziehen, und das vollständige Abtrennen des Glasstranges durch Abreißen zu bewirken. So können die beiden Trennstränge von einander gegenüberliegenden Seiten so weit in den Glasstrang eingeführt werden, bis sie sich gerade überlappt haben und somit der Schnitt vollzogen ist. Dann können die Stränge wieder in ihre Ausgangspositionen zurückgefahren werden.

Die Trenneinrichtung gemäß der Erfindung kann zwei Trennstränge aufweisen, die parallel zueinander angeordnet und aneinander vorbeiführbar sind. Dabei kann der Abstand in der Phase des Trennens minimal sein oder null betragen, so daß eine gegenseitige Berührung der aneinander vorbeigeführten Trennstränge erfolgt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird nur ein einzelnes Band verwendet, welches vor dem Schnitt in einer vollständigen Schleife um den Glasstrang geführt wird, um dann gespannt zu werden. Durch die Spannung zieht sich die Schleife zu und durchtrennt den Glasstrang. Anschließend wird das Band wieder in einer Schleife um den Glasstrang geführt, so daß die Vorrichtung für die Durchführung des nächsten Trennvorgangs bereit ist. Durch eine geeignete drehbare Lagerung mindestens eines Endes des Trennstranges wird dessen Verdrillen verhindert. Gegenüber der zuvor beschriebenen Ausführungsform weist diese Methode den Vorteil auf, daß der Glasstrang nicht nur von zwei gegenüberliegenden Seiten, sondern gleichmäßig von allen Seiten eingeschnürt wird.

Der geringere Wärmeentzug durch Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung wird neben der geringeren Wärmekapazität der mit dem Glas in Berührung kommenden Teile auch dadurch bedingt, daß durch die geringere träge Masse der Scherenbänder eine schnellere Bewegung der Schneidvorrichtung möglich ist. Dadurch kann die Kontaktzeit zwischen Glas und Band gegenüber bisherigen Vorrichtungen verkürzt werden.

Es kann zweckmäßig sein, den Bereich der Trennung in irgendeiner Weise zu temperieren. Eine solche Temperatureinwirkung kann entweder beim Werkstück – dem Glasstrang – oder beim Werkzeug – dem Trennstrang – vorgenommen werden. Gemäß Anspruch 1 ist der Trennstrang an ein Kühlmittel anschließbar und das Kühlmittel durch die Wandung des Trennstrangs hindurchführbar.

So ist es denkbar, vor jedem Schnitt den Trennstrang zu kühlen, etwa durch Luft- oder Kühlmittelsprühung. Dadurch wird verhindert, daß sich die Trennbänder nach einigen Schnitten auf Temperaturen erhitzen, die entweder zum Anhaften des Glases oder zu einem übermäßig hohen Verschleiß der Trennbänder führen. Die Menge der Kühlmittelzufuhr kann bewußt so groß bemessen werden, daß sich durch verdampfendes Kühlmittel während des Schneidvorganges ein Dampfpolster zwischen Trennband und Glas ausbildet. Zu diesem Zweck kann auch bewußt ein poröses, saugfähiges Band Verwendung finden.

Wird das Trennband als Schlauch ausgeführt, kann das Kühlmedium vor und/oder während dem Schnitt durch das Band zugeführt werden. In diesen Fällen kann auch während des Schnitts Kühlmedium durch die Schlauchwandung hindurchgeführt werden. Auch eine Zuführung von Druckluft durch die Schlauchwandung ist möglich, so daß sich während des Schnitts ein Gaspolster zwischen Band und Glas bildet, welches den Wärmeübergang weiter verringert.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
1 – 3 zeigen eine Trenneinrichtung mit zwei Trennsträngen in drei verschiedenen Phasen eines Trennvorganges. Die drei Figuren zeigen die Trenneinrichtung in einer Draufsicht, somit in Richtung des von oben nach unten herabhängenden und zu durchtrennenden Glasstranges.
4 – 6 zeigen eine Trenneinrichtung mit einem einzigen Trennstrang in drei Phasen des Trennvorganges.
Die in 1 gezeigte Trenneinrichtung 1 weist zwei gleichartig aufgebaute Einzeleinrichtungen auf, von welchen nur die rechts dargstellte Einzeleinrichtung betrachtet werden soll. Sie umfaßt einen U-förmigen Rahmen mit einem horizontalen Schenkel 1.1, einem horizontalen Schenkel 1.2 sowie einem vertikalen Steg 1.3. An den freien Enden der Schenkel 1.1, 1.2 befindet sich ein Trennstrang 2, der parallel zum Steg 1.3 verläuft. Zwischen den beiden Trennsträngen 2, 2 der beiden Einzeleinrichtungen befindet sich der zu durchtrennende Strang 3 aus viskosem Glas.
Es versteht sich, daß der U-förmige Rahmen nicht aus separaten Schenkeln und einem separaten Steg zusammengefügt sein muß, sondern auch aus einem einzigen, gebogenen Bauteil bestehen kann.
1 zeigt die Konfiguration der Trenneinrichtung 1 vor dem ersten Schnitt.
2 zeigt die Konfiguration der Trenneinrichtung 1 während des Schnittes. Die beiden Trennstränge 2, 2 sind jeweils nur teilweise in den Glasstrang 3 eingedrungen. Die Durchtrennung des Glasstranges 3 ist somit noch nicht abgeschlossen.
Bei der Konfiguration gemäß 3 sind die beiden Trennstränge 2, 2 völlig durch den Glasstrang 3 hindurchgedrungen. Der Glasstrang 3 ist somit durchtrennt.
Nachfolgende Schmelze in Gestalt eines freien Glasstranges ist inzwischen durch den Raum zwischen den beiden Trennsträngen 2, 2 hindurchgetreten. Die Teileinrichtungen vollführen zum gegebenen Zeitpunkt die geschilderte Bewegung in umgekehrter Richtung und durchtrennen dabei den nachgeförderten Glasstrang, so daß ein weiterer Schnitt entsteht.
Bei der Ausführungsform gemäß der 4 bis 6 wird nur ein einziger Trennstrang 2 verwendet. Dieser wird zunächst um den zu durchtrennenden Glasstrang 3 herumgeschlungen – siehe 4. Dabei weist das eine Ende 2.1 des Trennstranges 2 nach links, und das andere Ende 2.2 des Trennstranges 2 nach rechts.
Sodann wird auf die beiden Enden 2.1, 2.2 des Trennstranges 2 ein Zug ausgeübt, und zwar in entgegengesetzten Richtungen. Hierdurch wird die Schlaufe geschlossen – siehe 5. Wird der Zug verstärkt, so führt dies zu einer Abschnürung des Glasstranges 3.
6 veranschaulicht jenen Zustand, bei welchem der Glasstrang 3 durchtrennt ist. Der Trennstrang 2 verläuft wieder gradlinig.
Die Erfindung läßt sich sowohl bei fortlaufendem, als auch bei stillstehendem Glasstrang 3 wenden. Im allgemeinen wird man sie anwenden bei fortlaufendem Glasstrang 3. Die Geschwindigkeit der Operation der Trenneinrichtung 1 kann sehr hoch sein. Demgemäß können bei der Ausführungsform gemäß der 1 bis 3 die Teileinrichtungen mit hoher Geschwindigkeit aufeinander zu- und voneinander hinwegbewegt werden. Bei der Ausführungsform gemäß der 4 bis 6 kann der Zug an den beiden freien Enden 2.1, 2.2 des Trennstranges 2 sehr plötzlich aufgebracht werden. Daß sich bei dem Trennvorgang Glasstrang 3 in Richtung seiner eigenen Längsachse bewegt, wird daher im allgemeinen keine Rolle spielen.
Es ist aber auch möglich, die Trenneinrichtung 1 beim Trennvorgang in Förderrichtung des Glasstranges 3 zu bewegen, so daß keine Relativgeschwindigkeit in Förderrichtung des Glasstranges 3 zwischen dem Glasstrang 3 einerseits und der Trenneinrichtung 1 andererseits vorliegt. Dies betrifft sowohl die Ausführung gemäß der 1 bis 3, als auch die Ausführung gemäß der 4 bis 6.

Claims

Vorrichtung zum Durchtrennen von Glassträngen in viskosem Zustand, mit den folgenden Merkmalen: 1.1 mit einem hohlen Trennstrang (2); 1.2 mit einem Antrieb zum Bewegen des Trennstranges (2) quer zum Glasstrang (3); 1.3 der Trennstrang (2) ist an ein Kühlmittel anschließbar; 1.4 das Kühlmittel ist durch die Wandung des Trennstranges (2) hindurchführbar.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 2.1 es sind zwei Trennstränge (2, 2) mit je einem Antrieb vorgesehen; 2.2 die Antriebe bewegen die Trennstränge (2, 2) in entgegengesetzten Richtungen; 2.3 die Trennstränge (2, 2) sind derart angeordnet, daß sie sich beim Trennvorgang in zwei zueinander parallelen, zueinander eng benachbarten Ebenen bewegen.
Verfahren zum Durchtrennen von Glassträngen in viskosem Zustand mit den folgenden Verfahrensschritten: 3.1 es wird ein Trennstrang gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 wenigstens durch einen Teil der Querschnittsfläche des Glasstranges (3) hindurchgeführt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasstrang (3) und/oder der Trennstrang (2) wenigstens an der Trennstelle temperiert werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennstrang (2) seine Trennbewegung ausführt, während der Glasstrang (3) in Richtung seiner Längsachse gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennstrang (2) beim Ausführen seiner Trennbewegung gleichzeitig eine Bewegung in Förderrichtung des Glasstranges (3) ausführt.
Verfahren nach Anspruch 3 bis dadurch gekennzeichnet, daß der Trennstrang (2) in einer geschlossenen Schlaufe um den Glasstrang (3) herumgelegt und anschließend bis zum Schwächen oder Durchtrennen des Glasstranges (3) gespannt wird.