DE10216943C1 - Ziehtank mit Ziehdüse zum Herstellen von Dünnglas - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ziehtank mit beheizter Ziehdüse zum Herstellen von Dünnglas im down-draw-Prozess. Eine eindeutige Entkopplung von Ziehtank und Ziehdüse mit einfacher Anpassung des Ziehschlitzes wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der Ziehtank als Verteiler mit einem Befestigungsrahmen mit Austrittsöffnung abgeschlossen ist, dass sich in Ziehrichtung an den Befestigungsrahmen nacheinander anschließen ein erster Dichtungsrahmen, eine Düsenplatte mit Ziehschlitz, ein zweiter Dichtungsrahmen und Heizelemente, dass die Dichtungsrahmen, die Düsenplatte und die Heizelemente von einer abgesetzten Aufnahme eines Düsensteines aufgenommen sind, wobei die Heizelemente über den zweiten Dichtungsrahmen von der Düsenplatte isoliert sind, dass sich an dem Düsenstein ein Unterlegrahmen und ein Abschlussrahmen anschließen und dass der Abschlussrahmen direkt oder mittels Befestigungsleisten mit dem Befestigungsrahmen des Verteilers verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ziehtank mit beheizter Ziehdüse zum Herstellen von Dünnglas im down-draw-Prozess.

Bei dem down-draw-Prozess der Herstellung von Dünnglas wird flüssiges Glas von einer Schmelzwanne über ein Zuleitungssystem (Zulauf) und einem Vertei­ lersystem (Ziehtank) einem formgebenden Werkzeug (Ziehdüse) zugeführt. Die Abmessungen des dabei entstehenden Glasbandes bewegen sich zwischen 500 bis 1500 mm in der Breite (x-Achse) und zwischen 0,2 bis 1,5 mm in der Dicke (y-Achse). Das kontinuierlich, mit vorgegebener Geschwindigkeit gezogene Glasband wird nach dem Durchlaufen einer vertikalen Kühlstrecke mittels einer Schneidvorrichtung in einzelne Glasscheiben zerlegt.

Die besonderen Anforderungen an eine Ziehdüse bestehen darin, dass in einem möglichst großen Bereich ein gleichmäßig dickes Glasband der gewünschten Dicke erzeugt werden kann, ohne dass negative Einflüsse auf die Glasqualität auftreten. Es hat sich gezeigt, dass dem gesamten Aufbau der Ziehdüse ent­ scheidende Bedeutung zukommt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Ziehtank mit Ziehdüse der eingangs erwähn­ ten Art zu schaffen, wobei eine einfache Veränderung der Abmessungen des gezogenen Glasbandes möglich ist, eine formschlüssige Verbindung zwischen der Ziehdüse und dem Ziehtank besteht und die beheizte Ziehdüse von der Um­ gebung thermisch entkoppelt ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Ziehtank als Verteiler mit einem Befestigungsrahmen mit Austrittsöffnung abgeschlossen ist, dass sich in Ziehrichtung an den Befestigungsrahmen nacheinander anschließen ein erster Dichtungsrahmen, eine Düsenplatte mit Ziehschlitz, ein zweiter Dich­ tungsrahmen und Heizelemente, dass die Dichtungsrahmen, die Düsenplatte und die Heizelemente von einer abgesetzten Aufnahme eines Düsensteines auf­ genommen sind, wobei die Heizelemente über den zweiten Dichtungsrahmen von der Düsenplatte isoliert sind, dass sich an dem Düsenstein ein Unterlegrah­ men und ein Abschlussrahmen anschließen und dass der Abschlussrahmen direkt oder mittels Befestigungsleisten mit dem Befestigungsrahmen des Ver­ teilers verbunden ist.

Dieser modulare Aufbau der Ziehdüse erlaubt ein einfaches Austauschen der Düsenplatte und somit eine einfache Veränderung des für die Abmessungen des Glasbandes erforderlichen Ziehschlitzes. Zudem können auch Düsenplatten aus unterschiedlichem Material zum Einsatz kommen. Mit dem modularen Aufbau wird eine formschlüssige Verbindung zwischen Ziehtank und Ziehdüse erreicht, wobei die Dichtungsrahmen einen direkten Kontakt zwischen Ziehkante und Düsenplatte verhindern, die in der Regel aus Platin bestehen. Ein direkter Kon­ takt könnte zum Verschweißen der Düsenplatte mit dem direkt beheizten Zieh­ tank führen und die Austauschbarkeit der Düsenplatte nicht mehr gewähr­ leisten.

Die Teile der Ziehdüse sind an dem Befestigungsrahmen des Verteilers (Zieh­ tanks) befestigt, der wassergekühlt ist, damit er sich aufgrund der Wärmeein­ wirkung des heißen Ziehtanks nicht verzieht und eine einfache Montage der Ziehdüsenteile erlaubt. Damit über den gekühlten Befestigungsrahmen nicht zu­ viel Wärme von der Düsenplatte abgezogen wird, liegt sie in einem isolierenden Düsenstein. Unvermeidbare Wärmeverluste werden durch eine Beheizung der Düsenplatte kompensiert. Diese lokale Beheizung der Düsenplatte kann auch die Bildung von Kristallen an der Düsenplatte vermeiden, die zu Ziehstreifen im ge­ zogenen Glasband führen können. Die Beheizung erfolgt nicht direkt, sondern über im Düsenstein eingelassene Heizelemente, wobei die Dichtungsrahmen zur elektrischen Isolation beitragen und eine schwimmende Lagerung der Düsen­ platte bewirken, damit sich Wärmeausdehnungen nicht nachteilig auf die Zieh­ schlitz-Geometrie auswirken.

Ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Düsenplatte mit dem Zieh­ schlitz den Querschnitt des gezogenen Dünnglases festlegt und dass die von den Dichtungsrahmen, dem Unterlegrahmen und dem Abschlussrahmen um­ schlossenen Durchtrittsöffnungen größer sind als der Ziehschlitz und zu diesem konzentrisch angeordnet sind, dann kommt das gezogene Glasband nur im Bereich der Düsenplatte in Kontakt mit der Ziehdüse.

Die Isolierung der Düsenplatte im Düsenstein ist nach einer Ausgestaltung so gelöst, dass der Düsenstein dem Ziehtank zugekehrt eine im Querschnitt ab­ gesetzte Aufnahme mit Auflage für die Dichtungsrahmen, die Düsenplatte und die Heizelemente aufweist, die im Querschnitt auf die Außenabmessungen der Dichtungsrahmen und der Düsenplatte abgestimmt ist und in eine Austrittsöff­ nung übergeht, die größer ist als der Ziehschlitz der Düsenplatte und diesen konzentrisch umgibt.

Die Dichtungsrahmen sind aus einer Al₂O₃-Keramikfaserplatte mit einer Dicke von 1 bis 3 mm hergestellt.

Die Düsenplatte ist aus einem Platinblech mit einer Dicke von 5 bis 10 mm hergestellt.

Nach einer Ausgestaltung besteht der Düsenstein aus einer Faserplatte mit dem Stoffsystem Al₂O₃-SiO₂-ZrO₂, die mit amorphem SiO₂ gehärtet und anschließend getempert ist.

Schließlich sind der Unterlegrahmen aus einer Faserplatte und der Abschluss­ rahmen aus einer Blechplatte hergestellt.

Die Verbindung zwischen der modularen Ziehdüse und dem Befestigungsrahmen des Ziehtanks ist nach einer einfachen Ausgestaltung dadurch realisiert, dass der Befestigungsrahmen des Verteilers, der Düsenstein, der Unterlegrahmen und der Abschlussrahmen sowie die Befestigungsleisten mit fluchtenden Befesti­ gungsbohrungen für Befestigungsschrauben versehen sind. Mit diesen Schraub­ verbindungen werden die Teile der Ziehdüse eindeutig zusammengehalten, bleiben jedoch für den Austausch der Düsenplatte leicht lösbar und ausein­ andernehmbar.

Für die gleichmäßige Beheizung der Düsenplatte ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Heizelemente als parallel zum Ziehschlitz der Düsenplatte verlaufende Doppelwendeln mit Anschlussflanschen ausgebildet sind, die an einer Schmalseite der Ziehdüse zugänglich sind, um auch die Zuführung der Heizspannung, d. h. den Anschluss der Heizelemente, zu erleichtern. Dabei kann zusätzlich vorgesehen sein, dass den Heizelementen Mehrfach-Thermoelemente zur Erfassung der Temperatur zugeordnet sind und dass die Heizleistung der Heizelemente in Abhängigkeit von den erfassten Temperaturen regelbar sind.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles einer modularen Ziehdü­ se näher erläutert.

Das flüssige Glas wird von oben einem als Verteiler ausgebildeten Ziehtank zugeführt und tritt durch eine Austrittsöffnung in einem Befestigungsrahmen aus. Dabei kann der eigentliche, direkt beheizte Ziehtank auf diesem Befesti­ gungsrahmen befestigt sein. Damit sich dieser Befestigungsrahmen nicht durch die Wärmeeinwirkung vom beheizten Ziehtank zu sehr verzieht wird er wasser­ gekühlt. In Ziehrichtung (z-Richtung) schließen sich an den Befestigungsrahmen ein erster Dichtungsrahmen mit einer Durchtrittsöffnung, einer Düsenplatte mit Ziehschlitz, ein zweiter Dichtungsrahmen mit Durchtrittsöffnung sowie Heizel­ emente an, die von einer abgesetzten Aufnahme eines Düsensteins aufgenom­ men werden. Dabei ist die Auslegung so, dass die Durchtrittsöffnungen größer sind als der Ziehschlitz und diesen konzentrisch umschließen.

Die Aufnahme nimmt auch die Heizelemente auf, wobei der zweite Dichtungs­ rahmen die elektrische Isolation zur Düsenplatte übernehmen kann. Die Heizel­ emente sind als Doppelwendeln ausgebildet und verlaufen parallel zum Zieh­ schlitz. Über Anschlusskontakte sind die Heizelemente an einer Schmalseite der Ziehdüse zugänglich und anschließbar. Zudem können zur Regelung der Heizlei­ stung den Heizelementen Mehrfach-Thermoelemente zur Temperaturmessung zugeordnet sein. Die Regelung erfolgt dann in Abhängigkeit von den erfassten Temperaturen.

Der Düsenstein ruht auf einem Unterlegrahmen mit Durchtrittsöffnung und den Abschluss der Ziehdüse bildet ein Abschlussrahmen mit Austrittsöffnung, durch die das gezogene Glasband ohne Kontakt aus der Ziehdüse heraustritt.

Die Ziehdüsenteile werden mit dem Befestigungsrahmen des Verteilers ver­ schraubt. Dabei sind zumindest die Längsseiten des Befestigungsrahmens, des Düsensteins, des Unterlegrahmens und des Abschlussrahmens mit fluchtenden Befestigungsbohrungen für Befestigungsschrauben versehen. Die Befestigungs­ schrauben können aber auch noch über Befestigungsbohrungen von Befesti­ gungsleisten und geführt werden, die mit in die Verbindung einbezogen werden. Der Düsenstein, der Unterlegrahmen und der Abschlussrahmen können auch direkt mit dem Befestigungsrahmen des Verteilers verschraubt werden. Es ist zudem möglich, auch die Dichtungsrahmen sowie die Düsenplatte mit in die Schraubverbindungen einzubeziehen. Diese unterschiedliche Führung der Be­ festigungsschrauben ist nicht entscheidend, wichtig ist der modulare Aufbau der Ziehdüse in der beschriebenen Reihenfolge der Ziehdüsenteile.

Die Düsenplatte besteht aus einem Platinblech mit einer Breite von etwa 100 bis 300 mm, einer Dicke von etwa 5 bis 10 mm und einer Länge, die je nach der gewünschten Glasbandbreite 600 bis 1600 mm beträgt. In die Düsenplatte ist der Ziehschlitz eingefräst, der je nach gewünschter Dicke und Breite des Glas­ bandes frei gewählt werden kann. Die optimale Breite des Ziehschlitzes für eine bestimmte Glasbanddicke ist experimentell zu bestimmen und hängt von ver­ schiedenen Faktoren, wie Benetzung des Glases, dem Durchsatz und der Zieh­ geschwindigkeit ab. Im Glaskontaktbereich ist auf eine ausreichende Politur der Düsenplattenoberfläche zu achten. Ein Rauhigkeitswert von R = 4 µm gilt hierfür als Richtgröße.

Die thermische Isolation der Düsenplatte und der Beheizung mit den Heizele­ menten übernimmt der Düsenstein, der in der Aufnahme die Heizelemente, die Düsenplatte und die Dichtungsrahmen aufnimmt. Aufgrund der Kompressibilität des für die Dichtungsrahmen verwendeten Materials ist es möglich, den nötigen Kraftschluss zu erzeugen, um die Ziehdüse so mit dem Ziehtank zu verbinden, dass kein unerwünschter Glasaustritt auftreten kann, die Düsenplatte aber dennoch nicht zu stark eingespannt ist, damit sie noch Dimensionsänderungen aufgrund der Wärmedehnung des Materials ausführen kann, ohne die Ziehschlitz-Geometrie in unkontrollierbarer Weise zu verändern. Die Düsenplatte besteht aus Platinblech.

Der Düsenstein besteht aus einer Faserplatte aus dem Stoffsystem Al₂O₃-SiO₂- ZrO₂. Je nach gewünschter Kompressibilität kann das Material mit amorphem SiO₂ gesintert und anschließend getempert sein. Je mehr SiO₂ im Material enthalten ist, desto härter aber auch spröder wird die Faserplatte. Die Düsen­ platte liegt auf dem dünnen zweiten Dichtungsrahmen, der aus Fasermaterial aus dem Stoffsystem Al₂O₃-SiO₂ besteht und eine schwimmende Lagerung für die Düsenplatte gewährleistet.

Zur Messung der Temperatur und Regelung der Heizleistung werden z. B. Mehr­ fach-Thermoelemente benutzt, die auf sehr kleinem Raum bis zu 5 Messstellen erlauben. Realisiert wird dies dadurch, dass ein Mehrlochthermoelement-Schutz­ rohr an den gewünschten Messstellen aufgebohrt und der Thermoelementdraht an diesen Stellen herausgeführt wird.

Die Düsenplatte darf nicht mit der Austrittsöffnung des Ziehtanks in Berührung kommen, da sonst die beiden Teile miteinander verschweißt werden. Außerdem ist dafür zu sorgen, dass kein Glas an der Schnittstelle Ziehtank-Ziehdüse austritt. Diese beiden Anforderungen werden dadurch eingehalten, dass der hochtemperaturstabile erste Dichtungsrahmen mit der Durchtrittsöffnung da­ zwischen angeordnet wird. Da in diesem Bereich die erste Dichtungsplatte mit seiner Oberseite mit dem Glas in Kontakt kommt, ist darauf zu achten, dass es keine für die Glasqualität ungünstigen Korrosions- und Erosionserscheinungen gibt. Die Dichtungsrahmen sind daher vorzugsweise aus einer Al₂O₃-Keramik­ faserplatte hergestellt.

Claims (11)

1. Ziehtank mit beheizter Ziehdüse zum Herstellen von Dünnglas im down- draw-Prozess, dadurch gekennzeichnet,
dass der Ziehtank als Verteiler mit einem Befestigungsrahmen mit Aus­ trittsöffnung abgeschlossen ist,
dass sich in Ziehrichtung an den Befestigungsrahmen nacheinander an­ schließen ein erster Dichtungsrahmen, eine Düsenplatte mit Ziehschlitz, ein zweiter Dichtungsrahmen und Heizelemente,
dass die Dichtungsrahmen, die Düsenplatte und die Heizelemente von einer abgesetzten Aufnahme eines Düsensteines aufgenommen sind, wo­ bei die Heizelemente über den zweiten Dichtungsrahmen von der Düsen­ platte isoliert sind,
dass sich an dem Düsenstein ein Unterlegungsrahmen und ein Abschluss­ rahmen anschließen und
dass der Abschlussrahmen direkt oder mittels Befestigungsleisten mit dem Befestigungsrahmen des Verteilers verbunden ist.

2. Ziehtank mit Ziehdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Düsenplatte mit dem Ziehschlitz den Querschnitt des gezogenen Dünnglases festlegt und
dass die von den Dichtungsrahmen, dem Unterlegrahmen und dem Ab­ schlussrahmen umschlossenen Durchtrittsöffnungen größer sind als der Ziehschlitz und zu diesem konzentrisch angeordnet sind.

3. Ziehtank mit Ziehdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenstein dem Ziehtank zugekehrt eine im Querschnitt abge­ setzte Aufnahme mit Auflage für die Dichtungsrahmen, die Düsenplatte und die Heizelemente aufweist, die im Querschnitt auf die Außenab­ messungen der Dichtungsrahmen und der Düsenplatte abgestimmt ist und in eine Austrittsöffnung übergeht, die größer ist als der Ziehschlitz der Düsenplatte und diesen konzentrisch umgibt.

4. Ziehtank mit Ziehdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsrahmen aus einer Al₂O₃-Keramikfaserplatte mit einer Dicke von 1 bis 3 mm hergestellt sind.

5. Ziehtank mit Ziehdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte aus einem Platinblech mit einer Dicke von 5 bis 10 mm hergestellt ist.

6. Ziehtank mit Ziehdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenstein aus einer Faserplatte mit dem Stoffsystem Al₂O₃- SiO₂-ZrO₂ besteht, die mit amorphem SiO₂ gehärtet und anschließend getempert ist.

7. Ziehtank mit Ziehdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterlegrahmen aus einer Faserplatte und der Abschlussrahmen aus einer Blechplatte hergestellt sind.

8. Ziehtank mit Ziehdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsrahmen des Verteilers, der Düsenstein, der Unter­ legrahmen und der Abschlussrahmen sowie die Befestigungsleisten mit fluchtenden Befestigungsbohrungen für Befestigungsschrauben versehen sind.

9. Ziehtank mit Ziehdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente als parallel zum Ziehschlitz der Düsenplatte ver­ laufende Doppelwendeln mit Anschlussflanschen ausgebildet sind, die an einer Schmalseite der Ziehdüse zugänglich sind.

10. Ziehtank mit Ziehdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass den Heizelementen Mehrfach-Thermoelemente zur Erfassung der Temperatur zugeordnet sind und
dass die Heizleistung der Heizelemente in Abhängigkeit von den erfassten Temperaturen regelbar sind.

11. Ziehtank mit Ziehdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsrahmen des Verteilers wassergekühlt ist.