DE10139671A1

DE10139671A1 - Verfahren zur Portionierung eines kontinuierlich fließenden, niedrigviskosen Glasstranges

Info

Publication number: DE10139671A1
Application number: DE2001139671
Authority: DE
Inventors: Lars Christian Herzbach; Christian Schenk; Hatto Schaefer
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2001-08-11
Filing date: 2001-08-11
Publication date: 2003-02-27

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Portionierung eines kontunierlich fließenden, niedrigviskosen Glasstranges (1) in gleichmäßig große Glasposten (2) beschrieben. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß ein in den Glasstrang (1) greifendes, mit konstanter Drehzahl rotierendes Werkzeug (3) mit mindestens einer an bzw. in ihm ausgebildeten Schaufel (4) die einzelnen Glasposten (2) aus dem Glasstrang (1) abschert. DOLLAR A Dabei ist das Werkzeug (3) so angeordnet, daß der Glasstrang (1) in radialer Richtung auf die Oberfläche des Werkzeuges (3) zustrebt, jedoch in tangentialer Richtung von der mindestens einen Schaufel (4) vom Glasstrang (1) abgetrennt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Portionierung eines kontinuierlich fließenden, niedrigviskosen Glasstranges in gleichmäßig große Glasposten.
Derartige Glasposten können beispielsweise Glaskugeln sein, wie sie beispielsweise im optischen Bereich bei einer Datenfernübertragung in Glasfasernetzen an Kopplungsstellen zwischen zwei Glasfasersträngen oder aber auch bei der Lasereinheit eines CD-Players Verwendung finden.
Die Herstellung von Glasposten mit definierten Abmessungen erfolgte bislang durch relativ aufwendige Herstellungsverfahren. Beispielsweise werden Glasblöcke in gleichgroße Würfel zerteilt, getrommelt, geschliffen und anschließend auf der dadurch erhaltenen Kugeloberfläche poliert.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches erheblich gegenüber den bekannten Herstellungsverfahren vereinfacht ist, das heißt, daß aufwendige Verfahrensschritte wie Trommeln oder Grobschleifen nicht mehr notwendig sind, wodurch zur Kosteneinsparung bei der Herstellung beigetragen wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Demgemäß wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei dem Verfahren ein in den Glasstrang reichendes, mit konstanter, definierter Drehzahl rotierendes Werkzeug mit mindestens einer an bzw. in ihm ausgebildeten Schaufel die einzelnen Glasposten aus dem Glasstrang abschert.

Dazu ist das Werkzeug vorzugsweise so ausgerichtet, daß der Glasstrang in radialer Richtung auf der Werkzeugoberfläche auftrifft und die mindestens eine Schaufel den Glasstrang in tangentialer Richtung durchschneidet bzw. trennt.

Mit anderen Worten wird der Glasstrang durch das rotierende Werkzeug, bis auf Minimalverluste, vollständig in Glasposten gleichmäßiger Größe unterteilt. Bei den so abgescherten Glasportionen bildet sich anschließend aufgrund einer Oberflächenenergieminimierung eine kugelige Geometrie aus. Es ist jedoch auch möglich, die portionierten Glasposten durch andere Heißformgebungsverfahren, wie zum Beispiel durch Auffangen in Formen beliebiger Geometrien, bereitzustellen. Eine weitere Verfahrensvariante besteht darin, die portionierten Glasposten im freien Fall in Formen fallenzulassen, um sie einer Heißformgebung entsprechend der Formen zu unterwerfen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt es zu einer endkonturnahen Fertigung mit einer höheren Materialausbeute und einer deutlich reduzierten Durchlaufzeit gemessen an den bisherigen Verfahren.

Im einzelnen geht man bei der Durchführung des Verfahrens wie folgt vor:
Zunächst wird das rotierende Werkzeug unterhalb der Austrittsdüse des Glasstranges aus einem Schmelzaggregat positioniert. Als rotierendes Werkzeug wird beispielsweise ein Fräser mit mindestens einer Schneide verwendet. Freilich können an Stelle eines Fräseres auch andere Werkzeuge mit anderen Geometrien verwendet werden. Wichtig ist in jedem Fall das Vorhandensein einer Art Schaufel, welche einzelne Glasportionen aus dem kontinuierlichen Glasstrang aufgrund der Rotation des Werkzeuges mit sich führen. Dadurch wird der kontinuierliche Glasstrang in gleichmäßige Portionen geteilt. Sodann wird die Glasproduktion angefahren und es wird für einen kontinuierlich aus der Düse des Schmelzaggregates austretenden Glasstrang und dessen Auftreffen auf die rotierende Werkzeugoberfläche gesorgt.

Dabei wird die Werkzeugoberfläche im Volumen und auf der Oberfläche gekühlt, um sowohl Glaskleber auf dessen Oberfläche zu vermeiden, als auch die Abnutzung aufgrund der hohen Temperaturen zu verringern. Besonders bevorzugt hat sich als Kühlmittel Wasser erwiesen, da sich auf der Werkzeugoberfläche eine Art Luft- bzw. Dampfpolster ausbildet, welches als Trennschicht wirkt und dadurch Glasklebern entgegenwirkt.

Durch die Rotation des Werkzeuges wird - wie ausgeführt - der aus der Düse austretende kontinuierliche Glasstrang mittels der Schaufeln des Werkzeuges - im Falle des Fräseres mittels der Schneiden - in gleichmäßige Portionen aufgeteilt. Dabei regelt die Drehzahl und Anzahl der Schneiden des Werkzeuges die Größe der einzelnen Portionen. Grundsätzlich sind die Glasportionen bei geringeren Drehzahlen schwerer bzw. größer als bei höheren Drehzahlen, gleichbleibende niedrige Viskosität des Glasstranges sowie gleichbleibender Glasdurchsatz vorausgesetzt. Schließlich werden die Glasportionen nach der Portionierung der weiteren Formgebung zugeführt.

Die Viskosität des Glasstranges liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 1000 dPa.s, die Drehzahl des Werkzeuges vorzugsweise im Bereich von 1 bis 1000 U/min.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungsfiguren beispielhaft näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 schematisch die Anordnung der Gerätschaften zur Durchführung des Verfahrens, und
Fig. 2 schematisch den Zusammenhang zwischen Drehzahl des Werkzeuges und Größe der erzeugten Glasposten.
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Teile.
Fig. 1 zeigt schematisch die Gerätschaften für die Durchführung des Verfahrens. In einem Schmelzaggregat oder einer Glasschmelzwanne 7 befindet sich das Glasmaterial. Es tritt durch das Speiserohr 9 nach außen, und zwar als niedrigviskoser, kontinuierlich fließender Glasstrang 1. In unmittelbarer Nähe der Entnahmestelle 8 am Speiserohr 9 ist ein rotierendes Werkzeug 3 angeordnet. Das Werkzeug 3 rotiert in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung. Das Werkzeug 3 ist vorliegend als eine Art Fräse dargestellt mit drei Schaufeln 4, in deren Bereich Schneidkanten 5 ausgebildet sind. Das Werkzeug 3 ist so angeordnet, daß der Glasstrang 1 in radialer Richtung auf die Oberfläche des Werkzeuges 3 hinfließt, jedoch dann in tangentialer Richtung von den Schaufeln 4 erfaßt und abgeschert wird, woraus aus den abgescherten Portionen des Glasstranges 1 die gleichmäßig großen Glasposten 2 werden, im vorliegenden Falle Glaskugeln.
Das Werkzeug 3 wird aufgrund der hohen herrschenden Temperaturen gekühlt, um die Werkzeugoberfläche im Volumen und auf der Oberfläche zu kühlen und so die Entstehung von Glasklebern an der Werkzeugoberfläche zu vermeiden, sowie um die Abnutzung zu verringern.
Vorliegend wird das Werkzeug 3 durch einen Kühlnebel 6 gekühlt, der aus einem Zerstäuber 12 stammt, in welchen aus einer Wasserzuführung 11 Kühlwasser zugeführt wird. Ein Prallblech 10 verhindert das Vordringen des Kühlnebels 6 hin zum Glasstrang 1.
Fig. 2 veranschaulicht schematisch den Einfluß der Drehzahl des Werkzeuges 3 auf die Größe der abgescherten Glasposten 2, gleiche niedrige Viskosität des Glasstranges 1 vorausgesetzt.
Das Werkzeug 3 im oberen Teil der Fig. 2 rotiert mit einer langsameren Geschwindigkeit als das Werkzeug 3 im unteren Teil der Zeichnungsfigur, was durch unterschiedlich dicke Pfeile veranschaulicht wird. Je langsamer sich das Werkzeug 3 dreht, desto mehr Zeit steht der Schaufel 4 mit ihrer Schneide 5 zur Verfügung, um Glas aus dem Glasstrang 1 abzuscheren. Umgekehrt hat die Schaufel 4 bei höherer Drehzahl weniger Zeit, um Glasmaterial aus dem Glasstrang 1 zu erfassen. Demzufolge sind die Glasposten 2 desto größer und schwerer, je geringer die Drehzahl des Werkzeuges 3 ist und vice versa.

Claims

1. Verfahren zur Portionierung eines kontinuierlich fließenden, niedrigviskosen Glasstranges (1) in gleichmäßig große Glasposten (2), bei dem ein in den Glasstrang (1) greifendes, mit konstanter, definierter Drehzahl rotierendes Werkzeug (3) mit mindestens einer an bzw. in ihm ausgebildeten Schaufel (4) die einzelnen Glasposten (2) aus dem Glasstrang (1) abschert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Viskosität des Glasstranges (1) im Bereich von 1 bis 1000 dPa.s liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Werkzeug (3) ein Fräser mit wenigstens einer Schneidkante (5) im Bereich der wenigsten einen Schaufel (4) ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Drehzahl des Werkzeuges (3) im Bereich von 1 bis 1000 U/min liegt und in Abhängigkeit von der Viskosität des Glasstranges (1), der gewünschten Größe des Glasposten (2) sowie von der Art und Aufbau des Werkzeuges (3) gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Oberfläche des rotierenden Werkzeuges (3) sowie der Werkzeuggrundkörper mit einem Kühlmittel (6) gekühlt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Kühlmittel (6) Wasser ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die abgescherten Glasposten (2) einer Kühlung in einem Kühlungsmittelbad ausgesetzt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Glas für den Glasstrang (1) einer Glasschmelzwanne (7) entnommen wird und das Werkzeug (3) unmittelbar an der Entnahmestelle (8) angeordnet ist.