DE102013203624A1

DE102013203624A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Abziehen einer Oberflächenglasschicht und Glaswanne oder -rinne mit einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102013203624A1
Application number: DE102013203624.8A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schmitt; Joachim Küster; Hildegard Römer; Karin Naumann; Frank-Thomas Lentes; Frank Karetta; Holger Hunnius; Wilfried Linz; Katharina Lübbers; Guido Räke
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: DE102013203624B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung eine Glaswanne oder -rinne mit einer solchen und ein Verfahren zum Abziehen einer Oberflächenglasschicht von einem Glasstrom in einer Glaswanne oder -rinne (10, 50, 90, 110, 120) mit einem in den Glasstrom eingetauchten, quer zur Strömungsrichtung angeordneten Leitkörper (22, 54, 76, 96, 100, 124) zum Ablenken der Oberflächenglasschicht, der eine Längserstreckungsrichtung und wenigstens einen Mündungsbereich (24) an einem Ende in Längserstreckungsrichtung aufweist, und einem Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) im Mündungsbereich (24) des Leitkörpers (22, 54, 76, 96, 100, 124). Der Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) weist eine Einrichtung zum Steuern des Volumenstroms der abgezogenen Oberflächenglasschicht auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abziehen einer Oberflächenglasschicht von einem Glasstrom in eine Glaswanne oder -rinne mit einem in den Glasstrom eingetauchten, quer zur Strömungsrichtung angeordneten Leitkörper zum Ablenken der Oberflächenglasschicht, der eine Längserstreckungsrichtung und wenigstens einen Mündungsbereich an einem Ende in Längserstreckungsrichtung aufweist, und einem Glasauslauf im Mündungsbereich des Leitkörpers. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Glaswanne oder -rinne mit Seitenwandungen und einer Bodenwandung und einer Vorrichtung der genannten Art.
Gläser mit hoher Verdampfungsneigung, wie z. B. hochschmelzende Borosilikatgläser oder alkalifreie Gläser, werden einer Einrichtung zur Formgebung üblicherweise in abgedeckten Rinnensystemen (Speiser) zugeführt, die für höhere Qualitätsanforderungen dort, wo sie mit der Glasschmelze in Berührung kommen, aus Platinbauteilen gefertigt oder zumindest teilweise mit Platin verkleidet sind. Bei höchsten Ansprüchen an die Homogenität der Glasschmelze kommen Speiser aus abgetauchten Platinrohren zum Einsatz, in denen die Schmelze ohne freie Glasoberfläche geführt wird. Platin hat generell allerdings den Nachteil, dass es einerseits sehr teuer ist und andererseits die Gefahr von Sekundärblasenbildung erhöht.
Zwar kann auch bei Verwendung von Rinnensystemen mit freier Oberfläche mit einer Abdeckung eine Oberflächenverdampfung aus der freien Glasoberfläche reduziert, nicht jedoch vollständig vermieden werden. Durch die Verdampfung von Glasbestandteilen über die Glasoberfläche entsteht eine Oberflächenglasschicht mit einer gegenüber dem Grundglas veränderten Zusammensetzung. Außerdem können sich in der Oberflächenglasschicht Bestandteile aus dem Feuerfestmaterial der Glaswanne oder -rinne ansammeln. Eine dergestalt veränderte Oberflächenglasschicht führt beim Einziehen der Schicht in die Entnahmeströmung der Formgebungseinrichtung im Produkt zu ungewünschten Effekten wie Schlierenbildung und Zunahme der Welligkeit.
Um die Produkteigenschaften diesbezüglich zu verbessern, was insbesondere bei der Herstellung von Flachglas mit hohen optischen Anforderungen (LCD-Displayglas) gefordert ist, werden im Stand der Technik eingangs genannte Vorrichtungen zum Abziehen der Oberflächenglasschicht mit einem Leitkörper (auch „Skimmer” genannt) und einem Glasauslauf vorgeschlagen. In diesem Zusammenhang wird auf die Schriften US 3,666,432 B , DE 2106061 A , US 5,609,661 B , DE 10 2009 007 785 A1 oder US 1,538,215 B verwiesen.
Es hat sich hierbei jedoch als problematisch erwiesen, dass mit einer solchen Vorrichtung zumeist auch ein nicht unerheblicher Teil des Grundglases abgezogen wird und damit für die Formgebung verloren geht. Auch tritt das Problem auf, dass ein Teil der Oberflächenglasschicht den Leitkörper überwindet und dennoch zur Formgebungseinheit gelangt und deshalb die Qualität des Glaserzeugnisses weiterhin beeinträchtigt.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine Vorrichtung und ein Verfahren sowie eine Glaswanne oder -rinne der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine gezielte Menge an Oberflächenglas von dem Glasstrom abgezogen wird.
Die Erfindung wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Glasablauf eine Einrichtung zum Steuern des Volumenstroms der abgezogenen Oberflächenglasschicht aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abziehen einer Oberflächenglasschicht von einem Glasstrom in einer Glaswanne oder -rinne sieht vor, dass mittels eines in den Glasstrom eingetauchten, quer zur Strömungsrichtung angeordneten Leitkörpers, der eine Längserstreckungsrichtung und wenigstens einen Mündungsbereich an einem Ende in Längserstreckungsrichtung aufweist, die Oberflächenglasschicht abgelenkt und einem Glasablauf im Mündungsbereich des Leitkörpers zugeführt wird, wobei der Volumenstrom der abgezogenen Oberflächenglasschicht mittels einer Einrichtung des Glasauslaufes gesteuert wird.
Als „Volumenstrom der abgezogenen Oberflächenglasschicht” im Sinne der Schrift wird das Volumen der Oberflächenglasschicht verstanden, das pro Zeiteinheit durch den Glasauslauf aus der Glaswanne oder -rinne abgezogen wird.
Der Umfang der eingangs erwähnten Veränderung und/oder Verunreinigung der Oberflächenglasschicht kann unterschiedlich ausfallen. Ursachen hierfür sind Besonderheiten der Wannen- bzw. Rinnengeometrie, die Temperaturführung der Glasschmelze in der Wanne bzw. Rinne, die chemische Zusammensetzung des Grundglases, die Art der Heizung, die Zusammensetzung des Gases über der freien Glasoberfläche, das Alter oder der Abnutzungsgrad der Wanne bzw. Rinne und/oder der Umfang zusätzlicher Scherkräfte durch Rührer. Die genaue Menge des abzuziehenden Glases lässt sich deshalb – wenn überhaupt – nur schwer prognostizieren.
Dadurch dass der Volumenstrom der abgezogenen Oberflächenglasschicht erfindungsgemäß gesteuert wird, ist es möglich, die Menge des abgezogenen Glases an den tatsächlichen Grad der Veränderungen bzw. Verunreinigungen auch noch während des Wannenbetriebs anzupassen. Dies ermöglicht nicht nur eine Optimierung des Prozesses zu Beginn einer Wannenreise, sondern auch eine Anpassung an veränderte Verhältnisse im Laufe einer Wannenreise, insbesondere aufgrund zunehmenden Verschleißes. Auch erlaubt es die Erfindung, die Prozessführung in der Glaswanne oder -rinne zu verändern oder verschiedene Gläser darin zu verarbeiten und das Abziehen der Oberflächenglasschicht auf einfache Weise an die jeweils geänderten Bedingungen anzupassen.
Die Einrichtung zum Steuern des Volumenstroms der abgezogenen Oberflächenglasschicht weist vorzugsweise wenigstens eine der drei folgenden Alternativen auf:

1. eine variable geometrische Durchflussbegrenzung;
2. eine Heizung und/oder
3. eine vertikal bewegliche Bodenwand des Glasauslaufes und Mittel zum Anheben bzw. Absenken der Bodenwandung, hierin nachfolgend auch „Niveauregulierung” genannt.

Entsprechendes gilt für das Verfahren.
Bevorzugt weist der Glasauslauf der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form jeder der drei genannten Alternativen eine Öffnung auf, die unter einen Glasspiegel in der Glaswanne oder -rinne abgetaucht ist. Die abgetauchte Öffnung hat den Vorteil einen kontinuierlichen und von der Höhe des Glasspiegels weitgehend unabhängigen Glasstrom sicherzustellen. in einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist deshalb der Glasauslauf eine Bodenwandung mit der Öffnung nach unten auf.
Die erste Alternative einer variablen Durchflussbegrenzung kann beispielsweise durch ein Verschluss- oder Ventilelement oder eine verstellbare oder eine austauschbare Blende gebildet werden, welches bzw. welche die Öffnung verschließt, teilweise oder vollständig freigibt. Das Verschluss- oder Ventilelement kann durch einen Feuerfeststein oder einen Schieber gebildet werden, der für den Kontakt mit der Glasschmelze geeignet ist. Die Blende kann insbesondere als ringförmiges Drosselelement in Strömungsrichtung der abgezogenen Oberflächenglasschicht hinter der Austrittsöffnung, das heißt bei einer Öffnung nach unten darunter, angeordnet sein. Je nach gewünschtem Durchsatz kann die Blende im laufenden Betrieb durch eine andere mit angepasstem Durchmesser ausgetauscht werden.
Die zweite Alternative einer Heizung weist vorzugsweise ein auf die durch die Öffnung in dem Glasauslauf nach unten austretende Oberflächenglasschicht wirkendes Heizelement auf. Das Verfahren ist dementsprechend dergestalt weitergebildet, dass die Oberflächenglasschicht durch die (abgetauchte) Öffnung aus dem Glasauslauf nach unten abgelassen wird und dass die durch die Öffnung nach unten aus dem Glasauslauf austretende Oberflächenglasschicht unterhalb der Öffnung geheizt wird.
Das Heizelement selbst muss nicht zwingend unterhalb der Öffnung angeordnet sein. Entscheidend ist, dass es auf den nach unten austretenden Glasstrom unterhalb der Öffnung wirkt. Zum einen wird so die Abzugsgeschwindigkeit der Oberflächenglasschicht über die Viskosität des nach unten austretenden Glasstromes gesteuert. Die Viskosität sinkt mit der Glastemperatur und kann deshalb im laufenden Betrieb über die Heizleistung beeinflusst werden. Insbesondere wird an der Glasaustrittsöffnung aber auch eine Kristallisation des Glases vermieden oder zumindest verringert, die gerade bei stark zu Kristallisation neigenden Gläsern den Glasfluss behindern. Das Heizelement ist besonders bevorzugt ein Brenner, der auf den austretenden Glasstrom unterhalb der Öffnung gerichtet ist.
Die vorstehend beschriebenen Alternativen 1 bis 3 können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch kombiniert zur Anwendung kommen.
Das erfindungsgemäße Steuern des Volumenstroms der abgezogenen Glasschicht erfolgt besonders bevorzugt dergestalt, dass der Volumenstrom der Oberflächenglasschicht von 0,2 Tonnen pro Tag bis 5 Tonnen pro Tag beträgt.
Bevorzugt ist der Leitkörper unter einem Winkel α von 30° bis 90°, besonders bevorzugt zwischen 45° und 85° zu wenigstens einer Seitenwandung der Glaswanne oder -rinne angeordnet.
Damit ist der Winkel zwischen der Längserstreckungsrichtung des Leitkörpers und der Längserstreckungsrichtung der Glaswanne oder -rinne bzw. der Hauptströmungsrichtung des Glasstroms in der Glaswanne gemeint. Durch die vorzugsweise schräge Orientierung des Leitkörpers wird die Bewegungsenergie des Glasstroms in der Glaswanne oder -rinne dazu genutzt, die Oberflächenglasschicht entlang des Leitkörpers hin zu dem Glasauslauf zu fördern.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Leitkörper in Strömungsrichtung V-förmig ausgebildet, um die Oberflächenglasschicht nach zwei Seiten abzulenken und weist an beiden Enden in Längserstreckungsrichtung jeweils einen Mündungsbereich auf, dem jeweils ein Glasauslauf der Vorrichtung zugeordnet ist.
Auf diese Weise wird der Weg der abzuziehenden Oberflächenglasschicht verkürzt und im symmetrischen Fall halbiert, was ein effizienteres Abziehen der Oberflächenglasschicht ermöglicht und damit die Gefahr, dass verunreinigtes oder chemisch verändertes Oberflächenglas von dem Glasstrom des Grundglases mitgerissen wird, verringert sich.
Desweiteren weist der Leitkörper vorzugsweise eine der Strömung in der Glaswanne oder -rinne zugewandte Prallfläche auf, die unter einem Winkel β zur Glasoberfläche zwischen 45 und 90°, bevorzugt 45 bis 85° angestellt ist. Durch diese Winkelstellung kann eine verbesserte Abtrennung des Oberflächenglases vom Hauptglasstrom in Richtung des Glasauslaufes erreicht werden.
Die Vorrichtung ist ferner vorteilhafterweise dahingehend weitergebildet, dass der Leitkörper eine mittlere Eintauchtiefe h₂ von 5 bis 500 mm, vorzugsweise von 10 bis 50 mm, besonders bevorzugt von 20 bis 50 mm aufweist.
Da auch eine über die Länge des Leitkörpers nicht konstante Eintauchtiefe von der Erfindung umfasst ist, wird hierbei auf die „mittlere Eintauchtiefe” abgestellt, die sich als der arithmetische Mittelwert über die gesamte Länge des Leitkörpers berechnet. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Eintauchtiefe h₂ in dem angegebenen Bereich zu wählen, da sich hier eine verunreinigte bzw. chemisch veränderte Oberflächenglasschicht von bis zu 500 mm Dicke aufstauen kann. Darunter ist das Grundglas im Wesentlichen von Veränderungen frei. Eine geringere mittlere Eintauchtiefe h₂ als 5 mm sollte andererseits deshalb nicht gewählt werden, damit die Oberflächenglasschicht nicht in Teilen von dem Glasstrom mitgezogen wird und insbesondere bei möglichen Glasstandsschwankungen den Leitkörper nicht unterströmt.
Vorzugsweise weist der Leitkörper eine in den Glasstrom eingetauchte Unterkante auf, die zu dem Mündungsbereich hin tiefer in den Glasstrom eingetaucht ist als am in Längserstreckungsrichtung entgegengesetzten Ende desselben.
Da sich die abzuziehende Oberflächenglasschicht auf dem Weg zum Mündungsbereich aufstaut, taucht diese auch tiefer in den Glasstrom ab und kann, wenn der Leitkörper nicht tief genug eingetaucht ist, vor allem an dem Ende des Leitkörpers, also in dessen Mündungsbereich, leichter darunter hindurch gezogen werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass der Leitkörper eine in den Glasstrom eingetauchte Unterkante aufweist, die an beiden Enden in Längserstreckungsrichtung tiefer in den Glasstrom eingetaucht ist als in der Mitte.
Dies hat gleichzeitig zwei Vorteile. Zum einen ist die Viskosität der Glasschmelze an den Rändern der Glaswanne oder -rinne höher und damit die Gefahr größer, dass von dem Oberflächenglas Anteile mit dem Hauptstrom des Grundglases mitgezogen werden. Dieser Gefahr wird durch die Ausgestaltung eines an den beiden Enden tiefer eingetauchten Leitkörpers entgegengewirkt. Zum anderen stellt dies auch bei einem V-förmig ausgebildeten Leitkörpers mit zwei zugeordneten Glasausläufen sicher, dass die sich auf beiden Seiten aufstauende Oberflächenglasschicht den Leitkörper in beiden Mündungsbereichen nicht passieren kann.
Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch eine Glaswanne oder -rinne mit Seitenwandungen und einer Bodenwandung und einer Vorrichtung nach einem der vorstehend beschriebenen Aspekte, bei der der Glasauslauf seitlich, bezogen auf die Strömungsrichtung in der Glaswanne oder -rinne, an dieser angebaut ist und mit dieser eine fluidische Verbindung aufweist.
Der seitliche Anbau des Glasauslaufs bildet die einfachste und deshalb kostengünstigste Gestaltungsvariante des Glasauslaufs.
Die Bodenwandung des Glasauslaufes liegt allenfalls auf gleichem Niveau wie die der Glaswanne bzw. -rinne, bevorzugt aber höher als diese. Anders gesagt weist der Glasstand über der Bodenwandung des Glasauslaufes eine mittlere Höhe H₂ auf, die geringer ist als die mittlere Höhe H₁ des Glasstandes über der Bodenwandung der Glaswanne oder -rinne im Bereich des Leitkörpers. Dies hat zur Folge, dass der Glasauslauf eine Barriere für den Strom des Grundglases bildet.
Der Glasauslauf ist besonders bevorzugt relativ zur Glaswanne oder -rinne dergestalt justierbar, dass der Glasstand über der Bodenwandung des Glasauslaufes eine mittlere Höhe H₂ in einem Bereich von 50 bis 200 mm aufweist.
Durch die Justierbarkeit lässt sich auf leichte Weise eine Optimierung der Abzugsgeschwindigkeit und -menge vorzugsweise in Verbindung mit einer justierbaren Eintauchtiefe des Leitkörpers einstellen. Eine Tiefe von mindestens 50 mm ist erforderlich, damit ein ausreichender Glasdruck über der Öffnung erreicht wird, um einen kontinuierlichen Glasfluss sicherzustellen. Andererseits sollte die Tiefe nicht mehr als 200 mm betragen, sonst wird eine gleichmäßige Temperaturführung der abgezogenen Oberflächenglasschicht in dem Glasauslauf mittels einer Beheizung erschwert.
Am Übergang aus der Glaswanne oder -rinne in den Glasauslauf, das heißt im Bereich der Seitenwandung der Glaswanne oder -rinne kann der Glasstand auch eine abweichende mittlere Höhe H₂' von 20 bis 200 mm aufweisen. Insbesondere kann hier also in Abhängigkeit von der Glasviskosität eine geringe Glasstandshöhe für dünnflüssiges Glas bevorzugt sein. Ein im Bereich des Glasauslaufes von oben in die Glasoberfläche eintauchende Element zur Querschnittsverengung ist allerding zu vermeiden.
Die Glaswanne weist bevorzugt einen Oberofen mit Seitenwandungen und einer Decke und mit einer verschließbaren Revisionsöffnung in einer der Seitenwandungen auf, deren Abmessungen ein im Wesentlichen horizontales Einführen des Leitkörpers erlauben.
Dies ermöglicht einen einfachen nachträglichen Einbau bzw. Austausch des Leitkörpers im Betrieb der Wanne ohne dass dieser durch länger währende Abkühlung der Glastemperatur beeinträchtigt wird.
Weiter hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Leitkörper in einem Abstand 50 bis 500 mm vor einem Bauteil zur Durchsatzregulierung des Glasstromes angeordnet ist, zwischen dem und dem Leitkörper der Glasstrom eine freie Glasoberfläche ausbildet.
Als Bauteil zur Durchsatzregulierung des Glasstroms wird beispielsweise ein Regelschieber oder „Tweel” vor dem Übergang zu einem Floatbad bezeichnet. Insbesondere bei der Anwendung der Erfindung in einer Speiserrinne unmittelbar vor dem Tweel einer Floatbadanlage hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn sich zwischen dem Leitkörper und dem Tweel eine freie Glasoberfläche ausbildet. Die freie Oberfläche hat – mit oder ohne Abdeckung der Rinne zwischen Leitkörper und Bauteil zur Durchsatzregulierung – den Vorteil von oben mittels Brenner einfach beheizbar zu sein. Wenn der Bereich zwischen dem Leitkörper und dem Bauteil zur Durchsatzregulierung bei freier Oberfläche allerdings zu klein ist, findet an der Oberfläche kein kontinuierlicher Glasfluss mehr statt. Das Glas an der Oberfläche verarmt und kann, wenn die verarmte Oberflächenschicht zu dick wird, das Bauteil zur Durchsatzregulierung passieren, so dass verarmtes Glas in den Glasentnahmestrom gelangt. Damit „frisches Glas” an die Oberfläche gelangt und sich eine ausreichende Strömung vor dem Tweel einstellt, die eine stagnierende Oberflächenschicht vor dem Tweel vermeidet, reichen je nach Viskosität bereits 50 mm Abstand aus. Wenn der Bereich zwischen Leitkörper und Tweel bei freier Oberfläche allerdings zu groß wird, kann es hier erneut zu einer Verarmung und/oder Verunreinigung der Oberflächenschmelze kommen und das Abziehen hätte nicht viel bewirkt. Ein Abstand von mehr als 500 mm hat sich deshalb als nachteilig erwiesen.
Es hat sich insbesondere ein Verhältnis aus mittlerer Eintauchtiefe h₂ des Leitkörpers zu dem Abstand a zwischen dem Leitkörper und dem Bauteil zur Durchsatzregulierung von 0,1 bis 1 als vorteilhaft herausgestellt. Als Abstand a zwischen dem Leitkörper und dem Bauteil zur Durchsatzregulierung ist, wenn der Leitkörper und das Bauteil zur Durchsatzregulierung nicht oder nur teilweise parallel zueinander angeordnet sind, der mittlere Abstand dazwischen anzunehmen.
Die vorstehend beschriebenen Erfindungsaspekte eignen sich insbesondere zur Herstellung von Substratglas für elektronische Anwendung, bevorzugt für Flachbildschirme, insbesondere TFT-Glas, bei der die Glasschmelze in einer Steinrinne (Speiserrinne oder auch Feeder genannt), die offen und/oder abgedeckt sein kann und an deren Ende sich ein Absperrschieber zur Regelung der Durchflussmenge befindet, der Formgebungseinheit, insbesondere einem Floatbad, zugeführt wird. Derartige Anlagen sind vielfach im Einsatz, weisen aber nicht die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abziehen einer Oberflächenglasschicht auf. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, auch bestehende Anlagen mit solchen Vorrichtungen nachzurüsten. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich ohne Auskleidung der glasführenden Wände der Speiserrinne Produktqualitäten erzeugen, bei denen die Welligkeit, d. h. die maximalen Amplituden streifenförmiger Höhenschwankungen der Glasoberfläche im Produkt geringer als 200 nm, bevorzugt geringer als 100 nm bezogen auf Strukturbreiten von 0,8 bis 8 mm. Bestimmt wird die Welligkeit nach der Semi Norm D 15-1296. Hierbei werden die Beiträge der gemessenen Welligkeit aus dem genannten lateralen Ausdehnungsbereich von 0,8 bis 8 mm mittels einer Filterfunktion gezielt ausgewählt oder verstärkt. Beschrieben wird das Verfahren beispielsweise in der Schrift WO 2008/049640 . Strukturen mit diesen lateralen Ausdehnungen sind bei Substratglas für Flachbildschirme besonders störend, weil sie einerseits leicht sichtbar sind und andererseits auch elektronische Störungen hervorrufen können. Somit sind mit dem offenen Rinnensystem Welligkeitswerte analog zu bekannten Platin-Systemen erreichbar (< 90 nm). Ein nachträglicher kostspieliger Polieraufwand ist nicht größer, als bei Glas aus üblichen Platin-Systemen und kann im Vergleich mit Rinnensystemen ohne den erfindungsgemäßen Oberflächenglasabzug halbiert werden. Ein weiteres Problem sind Unebenheiten deutlich größerer Strukturbreite von 5 bis 20 mm, die beim Floatprozess vorwiegend im Randbereich der Floatglasbahn anzutreffen sind. Die dort bisweilen auftretenden Streifen sind Folge des unerwünschten Einbringens von veränderter Oberflächenglasschicht in das Glasvolumen und konnten durch die Erfindung ebenfalls vollständig beseitigt werden, wodurch die Nutzbreite des Glasbandes vergrößert und damit die Effizienz gesteigert werden konnte.
Dies gilt insbesondere für die Herstellung von Borosilikatgläsern und alkalifreien Dünngläsern. Gerade in der Dünnglasherstellung mittels Floaten hat sich die erfindungsgemäße Lehre bewährt, wobei Floatbadbreiten von 0,5 m bis 8 m und Glasdicken von 0,1 bis 0,8 mm beispielhaft untersucht wurden. Bei diesen Gläsern kannte, wiederum bezogen auf Strukturbreiten von 0,8 bis 8 mm, eine Obergrenze der Welligkeit von unter 70 nm bis hin zu unter 50 nm erzielt werden, so dass je nach Produktanforderung kein anschließendes Schleifen und Polieren der Glasoberfläche mehr nötig war. Hierdurch lassen sich die Produktionskosten erheblich verringern.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf das Formgebungsverfahren des Floatens beschränkt und kann auch in Kombination mit Walz- oder Ziehverfahren und nicht nur für die Herstellung von Flachglas sondern beispielsweise auch für Rohrglas Anwendung finden. Auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung grundsätzlich an anderer Stelle in Speiserrinnen oder anderen Glaswannen zum Einsatz kommen. Die Anordnung des Leitkörpers kann in einer Glaswanne oder -rinne insbesondere auch vor und/oder nach Rührern erfolgen.
Der Leitkörper besitzt in seiner Längserstreckungsrichtung vorzugsweise eine Ausdehnung von einer Seitenwand der Glaswanne oder -rinne bis zu der anderen Seitenwand derselben und ist besonders bevorzugt gegenüber den Seitenwänden der Glaswanne oder -rinne abgedichtet, so dass kein Oberflächenglas durch eine seitliche Lücke an dem Leitkörper vorbeiströmen kann. Das Abdichten kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Zum einen ist die Strömungsgeschwindigkeit an der Seitenwand in Relation zu der mittleren Strömungsgeschwindigkeit sowieso geringer. Durch eine dichte Annäherung des Leitkörpers an die Seitenwand der Glaswanne oder -rinne wird eine sehr starke Querschnittverengung erzeugt, durch die die Geschwindigkeit dort noch weiter vermindert wird. Der Effekt verstärkt sich, weil der Leitkörper durch die dort umgelenkte Glasströmung zusätzlich an die Seitenwand angepresst wird. Zusätzlich kann der Leitkörper an die Wand anpassbar ausgestaltet sein, beispielsweise durch Verwendung welcher, plastisch oder elastisch verformbarer Werkstoffe, wie z. B. durch Platin. Zusätzlich können Mittel zum Abkühlen des Glases im Randbereich vorgesehen sein, wodurch der Glasstrom hier „eingefroren” wird und vollends zum Erliegen kommt.
Generell kann der erfindungsgemäß eingesetzte Leitkörper zum Ablenken der Oberflächenglasschicht als schwimmender Leitkörper, insbesondere als schwimmender Abdeckstein aus Feuerfestmaterial gebildet sein. In diesem Fall ist die Dichte des Leitkörpers geringer als die der Glasschmelze. Alternativ kann der Leitkörper auch als von der Decke des Oberofens herab in die Schmelze hineinragende Barriere ausgebildet sein. Bevorzugt ist jedoch, wie vorstehend erwähnt, ein Leitkörper, der (nachträglich) durch eine Öffnung in der Seitenwandung des Oberofens einführbar und von dort aus in die Schmelze in der Glaswanne oder -rinne abtauchbar ist.
Als Materialien für die Leitkörper kommen Feuerfeststein, Edelmetall wie Platin oder ein Übergangsmetall wie Iridium in Frage.
Der Leitkörper ist vorzugsweise kühlbar und/oder beheizbar. Eine Kühlung kann beispielsweise durch ein den Leitkörper durchsetzendes oder ein diesen bildendes Rohrsystem gekennzeichnet sein, durch welches ein Fluid zur Kühlung geführt wird. Als Fluid kommt beispielsweise Wasser oder Luft oder ein Wasser-Luft-Gemisch zum Einsatz. Eine Heizung erfolgt vorzugsweise direkt, Indem der Leitkörper aus einem Metall besteht oder mit Metall verkleidet und mit Stromflanschen versehen ist, durch die in die Metallhaut des Leitkörpers Strom eingeleitet wird. Der Leitkörper selbst bildet dann also eine Widerstandsheizung und kann sehr gezielt auf die Wunschtemperatur gebracht und auf dieser gehalten werden. Alternativ kommen widerstandbeheizte Heizelemente in Betracht, die in wärmeleitendem Kontakt mit dem Leitkörper stehen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Leitkörper höhenverstellbar. Der Leitkörper liegt dazu auf beiden Seitenwänden der Glaswanne oder -rinne auf und kann durch Unterlegen bzw. Entfernen von Unterlagen, wie beispielsweise keramischen Steinplättchen zwischen dem Leitkörper und den Auflagen auf den Seitenwänden in der Höhe variiert werden. Voraussetzung hierfür ist die Zugänglichkeit beider Seiten des Leitkörpers in eingebautem Zustand. Hierzu Weist die Glaswanne oder -rinne (oberhalb des Glasspiegels) vorzugsweise einen Oberofen mit Seitenwandungen und einer Decke auf, wobei wenigstens eine, vorzugsweise zwei gegenüberlegende, verschließbare Revisionsöffnungen in den Seitenwandungen vorgesehen sind, deren Abmessungen ein im Wesentlichen horizontales Einführen des Leitkörpers erlauben.
Wie beim Leitkörper, so sind auch Verschleißteile der Glasausläufe, insbesondere verschleißanfällige Boden- oder Wandabschnitte vorzugsweise aus Edelmetall, Refraktärmetall oder dergleichen gefertigt und austauschbar gestaltet, so dass sie während des Betriebs ohne wesentliche Erniedrigung der Glastemperatur austauscht werden können. Bei den Verschleißteilen handelt es sich in der Regel um Abschnitte entlang derer sich höhere Scherkräfte aufgrund einer höheren lokalen Strömungsgeschwindigkeit der Glasschmelze einstellen, wie zum Beispiel im Bereich der Öffnung im Glasauslauf.
Der Leitkörper ragt in seiner Längsausstreckungsrichtung vorzugsweise über die Innenseite der Seitenwandung der Glaswanne oder -rinne hinaus, abschnittsweise in den Glasauslauf hinein und trägt so zur Abdichtung im Übergang zwischen der Glaswanne oder -rinne und dem Glasauslauf bei.
Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figurenzeichnungen erläutert.
Es zeigen:
1A bis 1C ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer. geschnittenen Seitenansicht, einer geschnittenen Vorderansicht und einer geschnittenen Draufsicht;
2 eine Schnittdarstellung der Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine Schnittdarstellung der Vorderansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 eine Schnittdarstellung der Vorderansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
5A bis 5C eine geschnittene Seitenansicht, eine geschnittene Vorderansicht und eine geschnittene Draufsicht eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
6A und 6B eine Draufsicht und eine Vorderansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glasrinne und
7A bis 7C eine geschnittene Seitenansicht, eine geschnittene Vorderansicht und eine geschnittene Draufsicht einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In den 1A bis 1C ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Abziehen einer Oberflächenglasschicht von einem Glasstrom in einer Glasrinne 10 gezeigt. Der Spiegel oder Glasstand des Glasstroms in der Glasrinne ist durch die Linie 12 und das Dreieck 13 gekennzeichnet.
Die Glasrinne weist eine Bodenwandung 14 sowie zwei Seitenwandungen 16 und 18 auf. Die Strömungsrichtung des Glasstromes in der Glasrinne ist durch den Pfeil 20 gekennzeichnet.
In den Glasstrom ist quer zur Strömungsrichtung 20 ein Leitkörper 22 eingetaucht. Der Leitkörper weist eine Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung 20 auf und schließt mit der Strömungsrichtung über einen wesentliche Teil seine Länge einen Winkel α ein, der zwischen 30 und 90° und vorzugsweise zwischen 45 und 85° beträgt. Der Leitkörper 22 weist ferner einen Mündungsbereich 24 an einem ersten Ende in Längserstreckungsrichtung auf, in dem sich seitlich an die Glasrinne 10 ein Glasauslauf 26 anschließt.
Der Glasauslauf 26 besteht aus einer flachen Rinne mit Seitenwandungen 28, 30, 32 und einer Bodenwandung 34. In der Bodenwandung 34 befindet sich eine Öffnung 36, die einen Ablauf für die abgezogene Oberflächenglasschicht nach unten bildet.
Während die Höhe H₁ des Glasstands oder Glasspiegels 12 über der Bodenwandung 14 der Glaswanne oder -rinne typischerweise zwischen 200 und 1000 mm beträgt, ist die Höhe H₂ über der Bodenwandung 34 des Glasauslaufes 26 deutlich geringer und beträgt im Bereich 50 bis 200 mm.
Der Leitkörper 22 ist um eine mittlere Eintauchtiefe h₂ in die Glasschmelze eingetaucht, die von 5 bis 500 mm, vorzugsweise von 10 bis 50 mm, besonders bevorzugt von 20 bis 50 mm beträgt.
Der Leitkörper 22 weist ferner eine Höhe h₁ über dem Glasspiegel auf. Die Höhe h₁ ist so bemessen, dass der Leitkörper eine ausreichende Stabilität aufweist und dass bei Glasstandsschwankungen ein Überspülen des Leitkörpers verhindert wird. Die Gesamthöhe des Leitkörpers beträgt h₁ + h₂.
Die Glasrinne 10 hat in der Umgebung des Leitkörpers 22 eine Breite B₁. Die Querschnittsfläche des Glasstromes in der Glasrinne 10 beträgt demnach H₁ × B₁. Es wird dabei von einem rechteckigen Stromquerschnitt ausgegangen, wie er in 1B zu erkennen ist.
Der Glasauslauf 26 weist eine Breite B₂ auf. Hierdurch ergibt sich unter Annahme eines rechteckigen Querschnitts des Glasauslaufes eine Querschnittsfläche in Strömungsrichtung senkrecht zur Strömungsrichtung 20 von H₂ × B₂.
Der Leitkörper 22 weist in horizontaler Richtung blickend vor dem Mündungsbereich 24 einen Knick auf. Auf einer Seite des Knickes verläuft der Leitkörper 22 über eine Breite b₁ geradlinig unter besagtem Winkel α < 90° zur Strömungsrichtung 20. Die „Breite b₁” ist hier bezogen auf die Ausdehnung der Rinne 10 senkrecht zur Strömungsrichtung und damit aus Sicht des Leitkörpers eine Projektion eines Längenabschnittes hierauf.
Auf der anderen Seite des Knickes, im Mündungsbereich verläuft der Leitkörper 22 geradlinig und senkrecht zur Strömungsrichtung 20. Insgesamt ragt der Leitkörper auf dieser Seite über die Innenseite der Seitenwandung und damit auch über die Innenbreite B₁ der Glasrinne 10 hinaus in den Glasauslauf 26 hinein. Ein erster Abschnitt des Mündungsbereiches mit der Breite b₂ befindet sich in der Glasrinne 10. Ein daran anschließender Abschnitt mit der Breite b₃ ragt in den Glasauslauf 26. Die Breite b₃ ist größer als die Wandstärke der der Seitenwandung 18 Glasrinne 10, so dass dieser Abschnitt des Leitkörpers 22 die Fuge zwischen der Seitenwandung 18 und dem sich seitlich daran anschließenden Auslauf 26 überdeckt. Hierdurch wird der Übergang zwischen der Glasrinne und dem Glasauslauf abgedichtet. Dies verhindert sowohl, dass Teile der abgezogenen Schmelze innerhalb der Rinne 10 den Leitkörper 22 passieren als auch dass die Schmelze mit der Anschlussfuge des Glasauslaufs 26 in Berührung kommt.
In Strömungsrichtung hinter dem Leitkörper 22 befindet sich ein Regelschieber 38, welcher ebenfalls in die Schmelze eingetaucht ist und den Durchfluss durch die Rinne 10 zu der sich anschließenden, hier nicht dargestellten, Formgebungseinheit begrenzt, was durch den niedrigeren Glasspiegel 13 hinter dem Regelschieber 38 verdeutlicht wird. Der Regelschieber 38 ist in vertikaler Richtung verschiebbar, so dass ein gewünschter Glasdurchsatz eingestellt werden kann. Zwischen dem Regelschieber 38 und dem Leitkörper 22 befindet sich ein Abschnitt mit freier Glasoberfläche 13 frischen Glases. Der Abstand a zwischen dem Leitkörper 22 und dem Regelschieber 38 ist wenigstens so groß wie die mittlere Eintauchtiefe h₂ des Leitkörpers 22 und ist nicht größer als das Zehnfache dessen. Hierbei wird der über die Innenbreite B₁ der Glasrinne 10 gemittelte Abstand angenommen, weil der Leitkörper und der Regelschieber, wie vorstehend beschrieben, nur teilweise parallel zueinander angeordnet sind.
In den 2 bis 4 sind verschiedene Profile der Unterkante des Leitkörpers illustriert.
2 zeigt eine Glaswanne oder -rinne 50 mit einem einseitig angebauten Glasauslauf 52, was insoweit im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß den 1A bis 1C entspricht. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch ein Leitkörper 54 mit nicht konstanter Eintauchtiefe vorgesehen. Genauer gesagt weist der Leitkörper 54 ein Unterkante 55 auf, in Richtung des Glasauslaufes 52, also zu dem Mündungsbereich hin tiefer in den Glasstrom eingetaucht ist als am in Längserstreckungsrichtung entgegengesetzten Ende des Leitkörpers. Dabei nimmt die Eintauchtiefe von dem einem Wannenrand 56 zum anderen Wannenrand 58 hin linear zu und ist auf der Seite des Glasauslaufes 52 sogar größer als die Höhe H₂ des Glasstandes über der Bodenwandung 60 des Glasauslaufes 52. Die mittlere Eintauchtiefe h₂ des Leitkörpers 54 in die Glasschmelze entspricht dabei der mittleren Höhe H₂. Die lineare Zunahme der Eintauchtiefe stellt sicher, dass die in Richtung des Auslaufs 52 umgelenkte Oberflächenglasschicht, welche sich aufgrund der Umlenkung in Richtung des Glasauslaufes 52 hin aufstaut und deshalb auch in tieferliegenden Strömungsschichten gelangt, in der Nähe des rechten Wannenrandes 58 nicht unter dem Leitkörper 54 hindurch mitgezogen wird.
Die abgeleitete Oberflächenglasschicht wird in diesem Ausführungsbeispiel abermals durch eine Öffnung 60 in der Bodenwandung des Glasauslaufs 52 nach unten abgeleitet.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 weist beiderseits der Glasrinne 70 jeweils einen Glasauslauf 72 zw. 74 auf. Die Rinne 70 und die Glasausläufe 72, 74 sind grundsätzlich von ähnlicher Gestalt wie die in den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Der Leitkörper 76 weist hier ein symmetrisches Profil seiner Unterkante 78 auf, die dergestalt geformt ist, dass der Leitkörper 76 in der Mitte der Glasrinne 70 am wenigsten und an den Rändern der Glasrinne 70 am tiefsten in die Glasschmelze eingetaucht ist. Dies ist der ebenfalls symmetrischen Anordnung der Glasausläufe geschuldet. Damit die Oberflächenglasschicht ausgehend von der Mitte der Glasrinne 70 transversal zur Strömungsrichtung nach beiden Seiten abgezogen werden kann, ist der Leitkörper 76 in Strömungsrichtung betrachtet U- oder V-förmig ausgebildet. Dies ist in 3 nicht zu erkennen.
Wie im Zusammenhang mit der 2 beschrieben, dient die zu den Glasausläufen hin zunehmende Eintauchtiefe des Leitkörpers 76 dazu, aufgestautes Oberflächenglas sicher umzulenken. Dies ist umso wichtiger, wenn zu den Rändern der Glasrinne 70 hin die Viskosität der Glasschmelze aufgrund abnehmender Temperatur steigt, weil dies ebenfalls das Risiko mitgeschleppten Oberflächenglases erhöht.
In 4 ist die gleiche symmetrische Anordnung einer Glaswanne 90 und zweier Glasausläufe 92 und 94 wie in 3 gewählt. Im Unterschied dazu weist hier der Leitkörper 96 jedoch eine Unterkante 98 mit einem umgekehrt gekrümmten Profil auf, das nämlich in der Mute der Glasrinne 90 eine größere Eintauchtiefe besitzt als an deren Rändern. Diese Ausgestaltung trägt einem Temperaturprofil innerhalb der Glaswanne 90 Rechnung, bei dem die Glasschmelze in der Mitte der Rinne 90 am geringsten und in Richtung der beiden Seitenwandungen am größten ist, so dass sich die höchste Viskosität der Glasschmelze im Bereich der Wannenmitte befindet.
Der Aufbau des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den 5A bis 5C entspricht im Wesentlichen dem des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1A bis 10 mit einem Leitkörper 100 in einer Glaswanne 110, einem seitlichen Glasauslauf 116, und einem Regelschieber in Strömungsrichtung 102 hinter dem Leitkörper. Allerdings weist der Leitkörper 100, in seitlicher Ansicht gemäß 5A betrachtet, ein L-förmiges Profil mit einem horizontal in Strömungsrichtung 102 der Glasschmelze orientierten Schenkel 112 und einem senkrecht zur Strömungsrichtung 102 stehenden Schenkel 114 auf. Der horizontale Schenkel 112 ist ausgehend von dem vertikalen Schenkel der Strömung zugewandt und bildet die untere Profilkante des Leitkörpers 100, deren Niveau oder Eintauchtiefe wie in dem ersten Ausführungsbeispiel der Höhe der Glasschmelze über der Bodenwandung des Auslaufes 116 entspricht. Der horizontale Schenkel 112 bezweckt, dass das gegen den vertikalen Schenkel 114 des Leitkörpers 100 anlaufende und dort verwirbelte Oberflächenglas nicht unter dem Leitkörper 100 hindurch tauchen kann, und deshalb nur in Richtung des Glasauslaufes 116 ausweichen kann. Deshalb kann in diesem Fall auf eine Schrägstellung des Leitkörpers unter einem Winkel α 90° zur Strömungsrichtung 102 verzichtet werden.
Das L-förmige Profil aus diesem Ausführungsbeispiel kann aber auch mit einer Schrägstellung wie im ersten Ausführungsbeispiel zu einer alternativen Ausführungsform des Leitkörpers kombiniert werden.
Auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß 5A bis 5C befindet sich in Strömungsrichtung hinter dem Leitkörper 100 ein Regelschieber und zwischen dem Regelschieber und dem Leitkörper 100 eine freie Glasoberfläche frischen Glases.
Die 6A und 6B zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Glasrinne 120. Diese weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem unter einem Winkel α zur Strömungsrichtung 122 der Glasschmelze innerhalb der Rinne 120 angeordneten Leitkörper 124 sowie eine einseitig an einer Seitenwandung 126 angebauten Glasauslauf 128 ähnlich wie in 1A auf.
Der Glasauslauf 128 ist rinnenförmig ausgebildet und weist eine Bodenwandung 130 sowie Seitenwandungen 132, 134 und 136 auf. In der Bodenwandung 130 befindet sich eine Öffnung 138, die vollständig unterhalb des Glasspiegels liegt, oder anders gesagt, abgetaucht ist. Unterhalb der Öffnung 138 befindet sich eine Blende 142 als Durchflussbegrenzung für die in den Glasauslauf 128 abgeleitete Oberflächenglasschicht. Diese hat in dem gezeigten Beispiel einen festen Blendenquerschnitt, kann aber auf einfache Weise ausgetauscht, um den Durchfluss bei Bedarf gezielt zu verändern. Alternativ kann eine in sich variable Blonde verwendet werden, die in ihrem Querschnitt mechanisch verstellbar ist, um ebenfalls den Volumenstrom der abgezogenen Oberflächenglasschicht zu steuern.
Des Weiteren ist im Bereich des Glasauslaufes oberhalb des Glasspiegels 140 ein erstes Heizelement 144 auf die abzuziehende Oberflächenglasschicht gerichtet. Ein zweites, auf die durch die Öffnung 138 und die Blende 142 nach unten aus dem Glasauslauf austretende Oberflächenglasschicht wirkendes Heizelement 146 ist unterhalb der Bodenwandung 130 angeordnet. Beide Heizelemente sind in dieser Ausführungsform Brenner, die das Glas wahlweise zur Erhöhung des Volumenstroms erhitzen oder abgeregelt werden, um die Fließgeschwindigkeit und damit den Volumenstrom zu reduzieren. Der Brenner 146 umschließt den nach unten aus der Öffnung 138 austretenden Glasstrom ringförmig, so dass dieser möglichst gleichmäßig erwärmt ist und eine einheitliche Fließgeschwindigkeit aufweist. Zudem wird durch diese Anordnung effektiv vermieden, dass sich irgendwo im Bereich der Öffnung 138 und/oder der Blende 142 Kristallisationsgebiete ausbilden können, die den Durchfluss unkontrolliert behindern.
Sowohl die Steinrinne 126 als auch der aus Feuerfeststein gebildete Glasauslauf 128 weisen jeweils einen Oberofen bestehend aus Seitenwänden 150, 152 und 154 sowie eine Abdeckung 156 und 158 auf. In einer der Seitenwandungen 150 des Oberofens der Glasrinne 120 befindet sich gegenüberliegend von dem Glasauslauf 126 eine Revisionsöffnung 160, die in dieser Darstellung mit einem Stein verschlossen ist. Diese Revisionsöffnung 160 ist so angeordnet und dimensioniert, dass der Leitkörper 124 durch diese hindurch in den Oberofen der Glasrinne 120 im Betrieb der Glaswanne gerade eingeführt und dann in die Glasschmelze abgetaucht werden kann. Seine Eintauchtiefe wird dadurch definiert, dass der Leitkörper in der Endstellung beispielsweise auf den Seitenwandungen 126 der Glasrinne 120 aufliegt, wobei die Eintauchtiefe mittels nicht gezeigter Unterlagen variiert werden kann. Im gezeigten Fall weist die Unterkante des Leitkörpers 124 eine Eintauchtiefe auf, die der Höhe des Glasstandes 140 über der Bodenwandung 130 des Glasauslaufes 128 entspricht.
Des Weiteren ist in 6A ein Werkzeug 162 gezeigt, mit welchem der Leitkörper 124 im laufenden Betrieb der Glasrinne 120 durch die Revisionsöffnung 160 hindurch eingeführt, entnommen oder auch in seiner Position oder Eintauchtiefe variiert werden kann. Das Werkzeug 162 weist Anschlüsse für ein Kühlmedium, wie beispielsweise Wasser und/oder Luft auf.
Die 7A bis 7C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das dem des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1A bis 10 ähnlich ist. Die Vorrichtung weist einen Leitkörper 200 in einer Glasrinne 210 auf. Der Leitkörper weist eine Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung 202 auf und schließt mit der Seitenwandung der Glasrinne 210 über einen wesentliche Abschnitt einen Winkel α ein, der etwa 75° beträgt und vorzugsweise zwischen 45 und 85° liegen kann. Der Leitkörper 202 weist ferner einen Mündungsbereich 214 an einem ersten Ende in Längserstreckungsrichtung auf, in dem sich seitlich an die Glasrinne 210 ein Glasauslauf 216 anschießt. Der Mündungsbereich 214 des Leitkörpers 200 verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Seitenwandung der Glasrinne 210.
Der Leitkörper 202 weist wegen des Richtungswechsels in seiner Längserstreckungsrichtung in horizontaler Richtung betrachtet vor dem Mündungsbereich 214 einen Knick 215 auf.
In dem Abschnitt, in dem Leitkörper unter dem Winkel α zur Seitenwand angestellt ist, weist er, in seitlicher Ansicht gemäß 7A betrachtet, ein Profil mit einer ebenen Front oder Prallfläche 212 auf, die der Strömung in der Glaswanne oder -rinne 210 zugewandt ist unter einem Winkel β von 70° zur Glasoberfläche angestellt ist. Der Winkel β beträgt bevorzugt 45° bis 85°. Durch diese Winkelstellung wird eine verbesserte Abtrennung des Oberflächenglasstromes vom Hauptglasstrom in Richtung des Glasauslaufes 216 erzielt.

In folgender Tabelle 1 sind die Dimensionsverhältnisse einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgezeigt, mit denen eine gezielte Menge an Oberflächenglas von dem jeweiligen Glasstrom abgezogen und die angestrebte Oberflächengüte bei der Herstellung von Borosilikatgläsern und alkalifreien Dünngläsern mittels Floaten, d. h. eine Welligkeit von unter 70 nm bezogen auf Strukturbreiten von 0,8 bis 8 mm erzielt werden konnte. Tabelle 1

			Bsp. A	Bsp. B	Bsp. C	Bsp. D
	Glasdurchsatz Rinne	t/Tag	500	150	50	35
B₁	Breite Rinne	mm	1900	1050	480	450
H₁	Glasstand Rinne	mm	980	550	300	260
h₂	Eintauchtiefe Leitkörper	mm	450	180	50	35
α	Winkel Leitkörper zur Strömungsrichtung/Seitenwandung	Grad	85	75	60	60
β	Winkel Leitkörper zur Glas-Oberfläche	Grad	85	80	75	85
a	Abstand Leitkörper zu Durchflussregelbauteil	mm	500	430	240	240
	Volumenstrom Glasauslauf	t/Tag	5,0	3,0	1,4	0,8
H₃	Glasstand Übergang Rinne in Glasauslauf	mm	200	150	150	150
H₂	Glasstand über Glasauslauf	mm	200	200	150	150

Bezugszeichenliste

10: Glaswanne, -rinne
12: Linie, Symbol für Glasspiegel, Glasstand
13: Dreieck, Symbol für Glasspiegel, Glasstand
14: Bodenwandung der Glaswanne/-rinne
16: Seitenwandung der Glaswanne/-rinne
18: Seitenwandung der Glaswanne/-rinne
20: Strömungsrichtung in der Glaswanne/-rinne
22: Leitkörper
24: Mündungsbereich
26: Glasauslauf
28: Seitenwandung des Glasauslaufs
30: Seitenwandung des Glasauslaufs
32: Seitenwandung des Glasauslaufs
34: Bodenwandung des Glasauslaufs
36: Öffnung
38: Regelschieber
50: Glaswanne/-rinne
52: Glasauslauf
54: Leitkörper
55: Unterkörper des Leitkörpers
56: Seitenwand der Glaswanne/-rinne
58: Seitenwand der Glaswanne/-rinne
60: Öffnung
70: Glaswanne/-rinne
72: Glasauslauf
74: Glasauslauf
76: Leitkörper
78: Unterkante des Leitkörpers
90: Glaswanne/-rinne
92: Glasauslauf
94: Glasauslauf
96: Leitkörper
98: Unterkante des Leitkörpers
100: Leitkörper
102: Strömungsrichtung
110: Glaswanne/-rinne
112: erster Schenkel des Leitkörpers
114: zweiter Schenkel des Leitkörpers
116: Glasauslauf
120: Glaswanne/-rinne
122: Strömungsrichtung in der Glaswanne/-rinne
124: Leitkörper
126: Seitenwandung der Glaswanne/-rinne
128: Glasauslauf
130: Bodenwandung des Glasauslaufs
132: Seitenwandung des Glasauslaufs
134: Seitenwandung des Glasauslaufs
136: Seitenwandung des Glasauslaufs
138: Öffnung
140: Glasstand, Glasspiegel
142: Durchflussbegrenzung, Blende
144: Heizelement, Brenner
146: Heizelement, Brenner
150: Seitenwandung des Oberofens
152: Seitenwandung des Oberofens
154: Seitenwandung des Oberofens
156: Decke des Oberofens
158: Decke des Oberofens
160: Revisionsöffnung
α: Winkel zwischen Leitkörper und Seitenwand der Glaswanne
β: Winkel zwischen Leitkörper und Glasoberfläche
a: Abstand zwischen Leitkörper und Regelschieber
b₁: Abschnitt des Leitkörpers
b₂: Abschnitt des Leitkörpers
b₃: Abschnitt des Leitkörpers
B₁: Breite der Glaswanne/-rinne
B₂: Breite des Glasauslaufs
h₁: Höhe des Leitkörpers über dem Glasspiegel
h₂: Eintauchtiefe des Leitkörpers
H₁: Glasspiegel über der Bodenwandung der Glaswanne/-rinne
H₂: Glashöhe des Glasspiegels über der Bodenwandung des Glasauslaufes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3666432 B [0004]
DE 2106061 A [0004]
US 5609661 B [0004]
DE 102009007785 A1 [0004]
US 1538215 B [0004]
WO 2008/049640 [0042]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Semi Norm D 15-1296 [0042]

Claims

Vorrichtung zum Abziehen einer Oberflächenglasschicht von einem Gasstrom in einer Glaswanne oder -rinne (10, 50, 70, 90, 110, 120) mit einem in den Glasstrom eingetauchten, quer zur Strömungsrichtung angeordneten Leitkörper (22, 54, 76, 96, 100, 124) zum Ablenken der Oberflächenglasschicht, der eine Längserstreckungsrichtung und wenigstens einen Mündungsbereich (24) an einem Ende in Längserstreckungsrichtung aufweist, und einem Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) im Mündungsbereich (24) des Leitkörpers (22, 54, 76, 96, 100, 124), dadurch gekennzeichnet, dass der Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) eine Einrichtung zum Steuern des Volumenstroms der abgezogenen Oberflächenglasschicht aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Steuern des Volumenstroms der Oberflächenglasschicht eine variable geometrische Durchflussbegrenzung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Steuern des Volumenstroms der Oberflächenglasschicht eine Heizung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) eine Öffnung (36, 60, 138) aufweist, die unter den Glasspiegel (13, 140) in der Glaswanne oder -rinne (10, 50, 70, 90, 110, 120) abgetaucht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasauslauf eine Bodenwandung (34, 130) mit der Öffnung (36, 60, 138) nach unten aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung ein auf die durch die Öffnung (36, 60, 138) austretende Oberflächenglasschicht unterhalb der Öffnung wirkendes Heizelement (146) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasauslauf eine vertikal bewegliche Bodenwandung (34, 130) und die Einrichtung zum Steuern des Volumenstroms der Oberflächenglasschicht Mittel zum Anheben bzw. Absenken der Bodenwandung (34, 130) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkörper (22, 54, 76, 96, 100, 124) unter einem Winkel (α) von 45° bis 85° zu wenigstens einer Seitenwandung (16, 18) der Glaswanne oder -rinne (10, 50, 70, 90, 110, 120) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkörper (22, 54, 76, 96, 100, 124) eine der Strömung in der Glaswanne oder -rinne (10, 50, 70, 90, 110, 120) zugewandte Prallfläche aufweist, die unter einem Winkel (β) zur Glasoberfläche von 45 bis 85° angestellt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkörper (22, 54, 76, 96, 100, 124) in Strömungsrichtung V-förmig ausgebildet ist, um die Oberflächenglasschicht nach zwei Seiten abzulenken, und an beiden Ende in Längserstreckungsrichtung jeweils einen Mündungsbereich (24) aufweist, dem jeweils ein Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) der Vorrichtung zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkörper (22, 54, 76, 96, 100, 124) eine mittlere Eintauchtiefe h₂ von 5 bis 500 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkörper (22, 54, 76, 96, 100, 124) eine in den Glasstrom eingetauchte Unterkante (78, 98) aufweist, die an beiden Enden in Längserstreckungsrichtung tiefer in den Glasstrom eingetaucht ist als in der Mitte.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkörper (22, 54, 76, 96, 100, 124) eine in den Glasstrom eingetauchte Unterkante (55, 78, 98) aufweist, die zu dem Mündungsbereich (24) hin tiefer in den Glasstrom eingetaucht ist als am in Längserstreckungsrichtung entgegengesetzten Ende.
Glaswanne oder -rinne (10, 50, 70, 90, 110, 120) mit Seitenwandungen (16, 18, 56, 58, 126) und einer Bodenwandung (14) und einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) seitlich, bezogen auf die Strömungsrichtung in der Glaswanne oder -rinne (20, 122), an dieser angebaut ist und mit dieser eine fluidische Verbindung aufweist.
Glaswanne oder -rinne (10, 50, 70, 90, 110, 120) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) relativ zur Glaswanne oder -rinne der Gestalt justierbar ist, dass der Glasstand (12) über der Bodenwandung des Glasauslaufes (34, 130) eine mittlere Höhe H₂ in einem Bereich von 50 bis 200 mm aufweist.
Glaswanne oder -rinne (10, 50, 70, 90, 110, 120) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, gekennzeichnet durch einen Oberofen mit Seitenwandungen (150, 152, 154) und einer Decke (156, 158) mit einer verschließbaren Revisionsöffnung (160) in einer der Seitenwandungen (150, 152, 154), deren Abmessungen ein im Wesentlichen horizontales Einführen des Leitkörpers (22, 54, 76, 96, 100, 124) erlauben.
Glaswanne oder -rinne (10, 50, 70, 90, 110, 120) nach einem der Ansprüche 14 bis 16 mit einem Bauteil zur Durchsatzregulierung des Glasstromes, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkörper (22, 54, 76, 96, 100, 124) in einem Abstand a vor dem Bauteil zur Durchsatzregulierung (38) des Glasstromes angeordnet ist und dass ein Verhältnis aus der mittleren Eintauchtiefe h₂ des Leitkörpers zu dem Abstand a von 0,1 bis 1 beträgt.
Verfahren zum Abziehen einer Oberflächenglasschicht von einer Glasstrom in einer Glaswanne oder -rinne (10, 50, 70, 90, 110, 120), bei dem mittels eines in den Glasstrom eingetauchten, quer zur Strömungsrichtung angeordneten Leitkörpers (22, 54, 76, 96, 100, 124), der eine Längserstreckungsrichtung und wenigstens einen Mündungsbereich (24) an einer Ende in Längserstreckungsrichtung aufweist, die Oberflächenglasschicht abgelenkt und einem Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) im Mündungsbereich (24) des Leitkörpers (22, 54, 76, 96, 100, 124) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom der abgezogenen Oberflächenglasschicht mittels einer Einrichtung des Glasauslaufes (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom der Oberflächenglasschicht durch variable Begrenzung des Durchflusses der Oberflächenglasschicht durch den Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom durch Heizen der Oberflächenglasschicht im Bereich des Glasauslaufes (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenglasschicht durch eine Öffnung aus dem Glasauslauf nach unten abgelassen wird und dass die durch die Öffnung (36, 60, 138) nach unten aus dem Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) austretende Oberflächenglasschicht unterhalb der Öffnung (36, 60, 138) geheizt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasauslauf (26, 52, 72, 74, 92, 94, 116, 128) eine vertikal bewegliche Bodenwandung (34, 130) aufweist, die zum Steuern des Volumenstroms der Oberflächenglasschicht angehoben bzw. abgesenkt wird.