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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von strangförmigen Glaskörpern in
hohler oder massiver Form, unter Anwendung einer Rohrzieheinrichtung,
die einen Ziehkopf aufweist. Eine solche Rohrzieheinrichtung kann
mit einer Ziehnadel oder mit einer Pfeife arbeiten. Hohle Glaskörper werden
weiter verarbeitet, beispielsweise für die pharmazeutische Industrie
in Form von Ampullen, Spritzenkörpern,
für analytische
Zwecke, zum Beispiel Bürettenröhrchen sowie
für Beleuchtungszwecke, zum
Beispiel als Halogenlampen. Von allen diesen Fertigprodukten werden
bestimmte Oberflächeneigenschaften
des Glases verlangt. Wichtig ist hierbei eine hohe chemische Beständigkeit.
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Es
ist bekannt, sogenannte Mutterrohre in konventionellen Anlagen herzustellen.
Diese werden bei Bedarf in einem Wiederziehverfahren aufgearbeitet,
um Glasrohre mit den entsprechenden Abmessungen zu fertigen. Der
Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass Mutterrohre auf Vorrat
gehalten werden müssen,
um auf Kundenanforderungen reagieren zu können. Die Produktionsleistung
der Wiederziehanlagen liegt bei ca. 1 bis 2 kg/h.
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Ausführungsformen
solcher Vorrichtungen sind bekannt geworden aus
DE 195 08 536 A1 . Diese Schrift
beschreibt eine Vorrichtung zum Einbringen farbiger Glasflüsse in einen
Glasstrang, bestehend aus einem Speiserkanalkopf, einer beheizbaren
Auslaufdüse,
einem Ziehdorn, einer Farbglaszuführ- und -schmelzeinrichtung
und einer Farbglaseinrichtung. Dabei sind mehrere Zuführ- und Schmelzeinrichtungen
für Farbglas
vorgesehen, die geneigt oder vertikal zur Achse der Auslaufdüse des Speisers
angeordnet sind; die Farbglaseinrichtung ist durch mehrere Trennwände in Farbglas-Vorratsbehälter für mehrere
Farbglasflüsse
unterteilt; die Farbglaseinrichtung weist mehrere Zuführkanäle auf;
die Farbglaseinrichtung weist Auslaufdüsen auf; es ist ein Mittelteil
vorgesehen, das zwei oder mehrere Farbglasringkanäle mit mehreren
Auslaufdüsen
besitzt.
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Diese
Vorrichtung ist im Aufbau kompliziert. Das genannte Mittelteil,
das die Farbglasringkanäle besitzt,
ist von dem Speiser umgeben, welcher eine Heizung benötigt. Die
Farbglasströme
gelangen in freiem Fall aus den Zuführ- und -schmelzeinrichtungen
in das Mittelteil.
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Die
bekannte Vorrichtung hat nicht nur den Nachteil eines großen baulichen
Aufwandes, sondern sind auch nicht in flexibler Weise betreibbar,
insbesondere nicht für
kleine Produktmengen und für häufigen Sortenwechsel.
Der Glasverlust beim Anfahren und Beenden einer Fertigungscharge
ist hoch, und die Herstellungskosten des Produktes sind es daher
ebenfalls.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben,
womit es möglich
ist, auch kleinere Mengen von strangförmigen Glaskörpern herzustellen,
bei häufig
wechselnden Glasarten und geometrischen Formen des Produktes, und
bei gutem Einschmelzverhalten. Insbesondere soll der bauliche Aufwand
gering sein.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die
Unteransprüche
beschreiben besonders vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.
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Der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden als Ausgangsmaterial Glasscherben verwendet, welche man allgemein
auch als Glasteilchen bezeichnen könnte, die ein Teilchenvolumen
zwischen 0,5 und 3 cm3 aufweisen. Diese
Glasscherben werden in mehreren Einschmelzbehältern eingeschmolzen. Hierbei sind
die Einschmelzbehälter
im Verlauf des Transportweges der Glasscherben die ersten Schmelzaggregate,
mittels welchen die Glasscherben eingeschmolzen werden, das heißt dieser
Mehrzahl von Einschmelzbehältern
ist kein weiteres Einschmelzaggregat vor- oder nebengeordnet. Positiv
formuliert sind die Einschmelzbehälter hinsichtlich des Transportweges
der Glasscherben bzw. der Schmelze frei von vorgeschalteten oder
parallelgeschalteten Schmelzaggregaten. Insbesondere können die
mehreren Einschmelzbehälter,
welche zum Einschmelzen der Glasscherben verwendet werden, die einzigen
Einschmelzaggregate der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein beziehungsweise
welche im erfindungsgemäßen Verfahren
zum Einschmelzen der Glasscherben verwendet werden. Zusätzlich ist
es möglich,
wie später
anhand der Figuren beschrieben wird, im Transportweg der Glasscherben
bzw. der Glasschmelze hinter den Einschmelzbehältern weitere Heizeinrichtungen
oder Heizkreise vorzusehen, insbesondere ausschließlich diejenigen,
die in der 1 dargestellt sind. Dies ermöglicht die
große
Einfachheit der Vorrichtung.
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Das
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbare Verfahren
führt zu
einem Produkt, das allen Anforderungen genügt. Die Vorrichtung ist aufgrund
ihrer Einfachheit sehr kostengünstig.
Sie ist im Stande, Glasscherben in Mengen zu verarbeiten, die gegenüber bekannten
Vorrichtungen sehr gering sind und die bei unter 100 kg pro Fertigungscharge
liegen können.
Die Fertigungsmengen können
zwischen 1 kg und mehreren hundert Kilogramm variieren. Es kann
somit zu jeder Zeit auf Kundenanforderung reagiert werden. Durch
die Kleinheit ist die Vorrichtung auch sehr mobil. Dies bedeutet,
dass sie problemlos von einem Ort zum anderen verbracht werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt die Anwendung eines diskontinuierlichen Schmelzverfahren.
Die Vorrichtung lässt
sich somit nicht nur im kontinuierlichen Betrieb fahren, wie beispielsweise
bei der eingangs beschriebenen
DE 195 08 536 A1 mittels eines Speisers ein
Grundglas kontinuierlich zugeführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet
sich beispielsweise zur Herstellung von Röhren und Stäben im diskontinuierlichen
Betrieb durch Aufschmelzen von größendefinierten Glasbrocken oder
-scherben verschiedenster Glasarten, so dass Kleinstserien von wenigen
Kilogramm wirtschaftlich gefertigt werden können. Es ist bei dem Übergang von
einer Kleinstserie zu der nächsten
kein Umschmelzen einer größeren Einschmelzwanne
erforderlich, was bei den Vorrichtungen gemäß des Standes der Technik einen
aufwendigen und teuren Vorgang darstellt.
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Durch
die erfindungsgemäße Größe der zugeführten Glasscherben
ist ein Aufschmelzen im Ziehorgan, das heißt im Ziehkopf und/oder der
Ziehnadel, möglich,
ohne dass dies aufgrund einer zu geringen Größe der Glasscherben zu Blasen
und Gispen führen
kann. Würde
man größere Glasscherben als
die erfindungsgemäß definierten
verwenden, so würden
diese nach einer zu langen Verweilzeit erst aufschmelzen und ein
Ziehen würde
unmöglich.
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Die
Verwendung einer Mehrzahl von Einschmelzbehältern, welche vorteilhaft aus
einem Edelmetall hergestellt sind oder zumindest mit einer edelmetallüberzogenen
Innenwandung ausgeführt sind,
und welche insbesondere elektrisch widerstandsbeheizt ausgeführt sind,
führt zu
einem verbesserten Verhältnis
der Gesamtheizfläche,
das heißt
der die Glasscherben beziehungsweise die Glasschmelze berührenden
schmelzwärmezuführenden
Wandung der verschiedenen Behälter,
gegenüber
dem Volumen der Schmelze beziehungsweise der einzuschmelzenden Glasscherben.
Zugleich wird durch die Vereinigung der verschiedenen Teilströme der in
den einzelnen Einschmelzbehältern aufgeschmolzenen
Schmelze die Produktionsleistung erhöht. Diese liegt beispielsweise
bei der anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung dargestellten
Ausführung
bei 5 bis 20 kg pro Stunde. Als besonders vorteilhaft hat sich die
Verwendung von vier Einschmelzbehältern mit einem Volumen von
jeweils 2 bis 3 Litern herausgestellt.
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Ein überraschend
gutes Einschmelzverhalten wird beim Aufschmelzen von Emaillegläsern erzielt,
d.h. mit Glasscherben die aus Emailleglas hergestellt sind.
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Die
Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im Einzelnen
folgendes dargestellt:
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1 zeigt
eine Vorrichtung zum Erzeugen von strangförmigen Glaskörpern in
einer schematischen Seitenansicht.
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2 zeigt
den Gegenstand von 1 in einer Draufsicht.
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Die
in 1 dargestellte Vorrichtung dient dem Herstellen
von hohlen Glassträngen.
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Die
Vorrichtung umfasst einen Ziehkopf 1. Dieser hat die Gestalt
einer langgestreckten zylindrischen Hülse 1.1 mit einem
an deren unterem Ende befindlichen, sich nach unten verjüngenden
Konus 1.2.
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Der
Hülse sind
Zufuhreinrichtungen 2 zugeordnet, jeweils umfassend ein
Förderband 2.1,
das Glasscherben 2.2 fördert.
Der Zufuhreinrichtung 2 sind Einschmelzbehälter 3 nachgeschaltet.
Die Einschmelzbehälter
sind mit dem Ziehkopf 1 in dessen oberen Bereich über Zuleitungen 4 leitend
verbunden.
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Der
Ziehkopf 1 umfasst eine Ziehnadel 5. Diese ist
in vertikaler Richtung verfahrbar, um eine entsprechende Ziehzwiebel
zu formen.
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Es
sind verschiedene Heizkreise vorgesehen. Diese Heizkreise sind vorteilhaft
als elektrisch widerstandsbeheizte Heizkreise ausgeführt. So
ist jedem Einschmelzbehälter 3 ein
Heizkreis 3.1 zugeordnet. Jede Zuleitung 4 weist
einen Heizkreis 4.1 auf. Der hülsenförmige Ziehkopf 1 ist
auf seiner Länge
mit mehreren Heizkreisen ausgestattet, nämlich einem oberen Heizkreis 1.3,
einem mittleren Heizkreis 1.4, und einem Heizkreis 1.5 im
Bereich des Konus 1.2.
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Man
erkennt am unteren Ende des Ziehkopfes 1 eine Heizmuffel 7,
die ebenfalls mit einem beziehungsweise mit Heizkreisen ausgestattet
ist. Die einzelnen Heizkreise können
mit unterschiedlichen Leistungen betrieben werden, die auch während der Betriebsdauer
variabel sein können.
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Aus 2 erkennt
man die Konfiguration der Einschmelzbehälter 3 in Bezug auf
den Ziehkopf 1. Wie man sieht, sind vier Einschmelzbehälter 3 vorgesehen.
Diese sind in gleichen gegenseitigen Abständen – somit rotationssymmetrisch – um den Ziehkopf 1 herumgruppiert.
Gleiches gilt für
die zugehörenden Zufuhreinrichtungen 2 und
die Zuleitungen 4.
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Die
hier beschriebene Vorrichtung kann wie folgt betrieben werden: Es
werden zunächst
Glasscherben 2.2 hergestellt. Die Teilchen haben beispielsweise
die Abmessungen 15 × 10 × 10 mm.
Insgesamt sollte das Teilchenvolumen in der Größenordnung von 0,5 bis 3 cm3 liegen. Die Teilchen können aus gegossenen Glasplatten
hergestellt werden, die beispielsweise jeweils die Abmessungen 300 × 150 × 15 mm
haben. Diese Glasplatten werden entweder an einer laufenden Glasschmelzwanne
oder in einem Kleinschmelzaggregat hergestellt und anschließend auf
die beschriebene Größe gesägt.
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Die
Glasscherben 2.2 werden mittels der Zufuhreinrichtung 2
dem betreffenden Einschmelzbehälter 3 zugeführt. Die
Einschmelzbehälter 3 sind elektrisch
widerstandsbeheizt, so dass die Glasscherben 2.2 darin
aufgeschmolzen werden. Die Einschmelzbehälter 3 haben ein Volumen,
das zwischen 1 und 5 l beträgt,
beispielsweise 2 bis 3 l. Sie weisen jeweils einen Durchmesser von
20 bis 150 mm auf, oder 50 bis 120 mm. Bevorzugt werden 80 mm. Sie haben
eine Höhe
von 100 bis 1000 mm, oder 250 bis 700 mm. Zu bevorzugen sind 500
mm. Sie sind somit verhältnismäßig klein.
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Die
Zufuhr durch die Zufuhreinrichtung erfolgt gesteuert, damit der
Glasstand im Ziehkopf 1 konstant bleibt.
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Die
erzeugte Glasschmelze gelangt von den Einschmelzbehältern 3 in
den Ziehkopf 1. Dieser weist im vorliegenden Falle ein
Volumen von 10 l auf. Auch wären
Volumina von 5 bis 20 l denkbar. Die Ziehnadel 5 im Ziehkopf 1 lässt sich
in vertikaler Richtung positionieren, so dass unterschiedliche Rohrgeometrien
erzeugt werden können.
Der Ausstoß an
Rohrmaterial liegt in einer Größenordnung von
5 bis 20 kg/h, bevorzugt bei 10 kg/h.
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Die
Vorzüge
der Vorrichtung lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- – die
Vorrichtung ist extrem einfach und unkompliziert im Aufbau, und
daher kostengünstig
in der Herstellung
- – die
Vorrichtung eignet sich besonders zum Herstellen kleiner Chargen
- – die
Vorrichtung erlaubt ein rasches Umstellen von einer Glassorte auf
eine andere
- – die
mit dem Anfahren und Abstellen der Vorrichtung verbundene Ausschussmenge
ist gering
- – die
Teilchengröße der Glasscherben,
mit welcher die Einschmelzkammern beschickt werden, hat sich als
optimal erwiesen; bei größerer Teilchengröße nimmt
die Verweilzeit in den Einschmelzbehältern zu, was den Ziehprozess
unmöglich
macht, und bei kleinerer Teilchengröße wird der Aufwand zu deren
Herstellung zu groß, und
es besteht die Gefahr der Bildung von Blasen und Gispen
- – der
Vorrichtung braucht keine Schmelzwanne vorgeschaltet zu werden,
in welcher ein Umschmelzen von Glasmaterial, beispielsweise von sogenannten
Mutterrohren, notwendig wäre
- – die
Anlage ist äußerst flexibel
und mobil, so dass sie rasch von einem Ort an den anderen verbracht werden
kann.
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- 1
- Ziehkopf
- 1.1
- Hülse
- 1.2
- Konus
- 1.3
- Heizkreis
- 1.4
- Heizkreis
- 1.5
- Heizkreis
- 2
- Zufuhreinrichtung
- 2.1
- Förderband
- 2.2
- Glasscherben
- 3
- Einschmelzbehälter
- 3.1
- Heizkreis
- 4
- Zuleitung
- 4.1
- Heizkreis
- 5
- Ziehnadel
- 6
- Ziehzwiebel
- 7
- Heizmuffel