DE10225850B4

DE10225850B4 - Schmelztiegel zum Erzeugen eines Glasstranges

Info

Publication number: DE10225850B4
Application number: DE2002125850
Authority: DE
Inventors: Markus Riedl; Erhard Dick; Roland Fuchs; Erich Fischer
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2002-06-01
Filing date: 2002-06-01
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2022-06-02
Also published as: DE10225850A1

Abstract

Schmelztiegel (1, 10) zum Erzeugen eines Glasstranges oder eines Glashohlkörpers;
1.1 mit einer zylindrischen Wand (1.2, 1.3);
1.2 die zylindrische Wand weist zwei axiale Bereiche (1.2, 1.3) auf, nämlich einen unterhalb des Schmelzespiegels (3.1) liegenden, schmelzeberührten Bereich (1.2) und einen darüber befindlichen, schmelzefreien Bereich (1.3);
1.3 mit einer Düse zum Bilden des Glasstranges beziehungsweise des Glashohlkörpers;
1.4 der Schmelztiegel (1, 10) weist eine Vorrichtung (6, 90) auf, die verhindert, dass Kondensat vom schmelzefreien Bereich der zylindrischen Wand (1.3) in die Schmelze (3) gelangt, wobei im unteren Teil des schmelzfreien Bereichs (1.3) der zylindrischen Wand eine Kondensat-Auffangeinrichtung vorgesehen ist, die eine umlaufende Rinne (6) ist.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Heißformgebung zum Erzeugen hohler Glaskörper, insbesondere eines Glasstranges.

Es ist bekannt, solche Glaskörper mittels einer sogenannten Pfeife herzustellen, beispielsweise einer Danner-Pfeife, oder mittels einer Rohrziehnadel. Solche hohlen Glaskörper werden weiterverarbeitet, zum Beispiel 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 eine hohe chemische Beständigkeit.

Es ist bekannt, Glaskörper, insbesondere Glasrohre aus Kieselglas (Quarzglas, SiO₂-Glas) als Halbzeuge für die Ausformung von hohlen Formkörpern mit hoher chemischer Beständigkeit herzustellen. Solche Glaskörper sind jedoch wegen des hohen Schmelzpunktes des SiO₂-Glases in der Herstellung sehr aufwendig und teuer und sind als Massenprodukt wenig geeignet. Solche Glaskörper lassen sich weiterhin nur mit sehr speziellen Vorrichtungen umformen, da die Umformungstemperaturen sehr hoch sind und das Temperaturintervall, in dem Umformungen möglich sind, sehr klein ist.

Halbzeug-Glaskörper aus Kieselglas lassen sich daher nicht mit ausreichender Qualität und Wirtschaftlichkeit für Massenanwendungen herstellen.

Deshalb werden für großtechnische Glasprodukte überwiegend niedriger schmelzende Gläser eingesetzt, zum Beispiel Borosilicatgläser oder Kalk-Natron-Gläser. Diese lassen sich vorteilhaft wirtschaftlich herstellen und umformen.

JP 09295815 A zeigt einen Schmelztiegel mit einer zylindrischen Wand, welche einen schmelzberührten Bereich unterhalb des Schmelzspiegels und einen sehr kurzen, schmelzfreien Bereich oberhalb des Schmelzspiegels aufweist. Dabei ist der schmelzfreie Bereich der zylindrischen Wand derart kurz ausgeführt, dass sich Kondensat dort kaum niederschlagen kann.

KR 2001018639 A zeigt eine Schmelzvorrichtung mit einer Sammeleinrichtung, mittels welcher Kondensatprodukte eingesammelt werden, die aus den Abgasen der Verbrennung entstehen.

Bei zahlreichen Anwendungsfällen solcher Gläser kommt es auf höchste Reinheit an. Dabei sollen jegliche Inhomogenitäten vermieden werden. Dies lässt sich jedoch nicht immer im notwendigen Maße erreichen. Häufig kommt es zu sogenannten Knoten im Glas.

Es hat nicht an Anstrengungen gefehlt, derartige Inhomogenitäten zu vermeiden. Zu diesem Zwecke sind die Schmelztiegel, die bei Ziehverfahren angewandt werden, häufig mit Rührern ausgestattet, die die Glasschmelze ständig in Bewegung halten und die Schlieren auflösen sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schmelztiegel zum Erzeugen eines Glasstranges derart zu gestalten, dass Inhomogenitäten in Folge Kondensation und Zurückfließen von der Tiegelwand im fertigen Produkt vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfinder haben Folgendes erkannt:
Insbesondere bei natriumborathaltigen Gläsern kommt es zur Bildung von Dämpfen über dem Schmelzespiegel. Aus der Schmelze verdampft Natriumborat. Der Dampf schlägt sich an den etwas kälteren Tiegelwandbereichen oberhalb des Schmelzespiegels als Natrium-Borsäure-Verbindung in flüssiger Form nieder. Bei ausreichend hohen Temperaturen und damit niedriger Viskosität können die Kondensate wieder in die Schmelze zurückfließen. Dies führt zu den genannten Störungen der Qualität.

Aufgrund dieser Erkenntnis schlagen die Erfinder vor, Maßnahmen zu treffen, um zu verhindern, dass Kondensat vom schmelzfreien Wandbereich in die Schmelze gelangt.

Um diesen Grundgedanken zu verwirklichen, gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. Als am besten hat sich erwiesen, den zylindrischen Schmelzetiegel oberhalb des Schmelzespiegels sprungartig erweitert zu gestalten. Ein gewisser Bereich oberhalb des Spiegels hat somit einen größeren Durchmesser, als der schmelzeberührte Bereich. Die sprungartige Erweiterung bedeutet, dass ein Absatz in der Tiegelwandung entsteht. An diesem Absatz werden Ableitungen in Form von Schnorcheln vorgesehen.

Weitere Maßnahmen können darin bestehen, dem schmelzefreien Bereich der Tiegelwandung eine Absaugeinrichtung für das entstehende Kondensat zuzuordnen. Auch kann im unteren Teil des schmelzefreien Bereiches eine Kondensat-Auffangrinne vorgesehen werden.

Parallel zu den genannten Maßnahmen kann für eine weitere Minderung der Kondensatbildung gesorgt werden. Zu diesem Zwecke wird dem schmelzefreien Bereich der Tiegelwandung eine Zusatzheizung zugeordnet, die die Wand auf entsprechenden Temperaturen hält. Normalerweise wird der Tiegelinhalt mittels einer Widerstands-Heizung auf der notwendigen Temperatur gehalten.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 zeigt in einer Aufrissansicht eine erste Ausführungsform eines Schmelztiegels.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Schmelztiegels, ebenfalls in Aufrissansicht, aber teilweise im Schnitt.
Der in 1 gezeigte Schmelztiegel 1 ist im wesentlichen von zylindrischer Gestalt. Er ist einer Zufuhrrinne 2 nachgeschaltet, durch welche Glasschmelze zugeführt wird.
Schmelztiegel 1 weist in seinem unteren Bereich eine Auslassdüse 1.1 auf. Er ist auf einem Teil seiner Längserstreckung mit einer Schmelze 3 gefüllt. Siehe den Schmelzespiegel 3.1.
Somit ist der Wandbereich 1.2 unterhalb des Schmelzespiegels 3.1 von Schmelze berührt, während der Wandbereich 1.3 oberhalb des Schmelzespiegels 3.1 frei von Schmelze ist.
In die Schmelze 3 ragt ein Rührer 4 hinein, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel koaxial zum Schmelztiegel 1 angeordnet ist.
Man erkennt ferner eine elektrische Heizeinrichtung 5. Im allgemeinen ist dies eine kapazitive Heizung.
An der Innenwandung des schmelzefreien Wandbereiches 1.3 schlägt sich bei gewissen Betriebsbedingungen Kondensat nieder. Dieses wird gemäß der Erfindung von der Wandung entfernt, bevor es zum Schmelzespiegel 3.1 und damit in die Schmelze 3 gelangt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen bestehen im vorliegenden Falle aus einer Rinne 6. Diese ist geringfügig oberhalb des Spiegels 3.1 an der Innenfläche des schmelzefreien Wandbereiches 1.3 angeordnet. Sobald sich Kondensat an der genannten Fläche bildet, so wird dies in der Rinne 6 aufgefangen und von dort abgeführt, so dass es nicht in die Schmelze 3 gelangt.
Statt der Rinne 6 kann auch eine Saugeinrichtung vorgesehen werden. Diese ist hier nicht dargestellt. Sie weist einen Sauganschluss auf, ferner mehrere Leitungen, die an der genannten Fläche, somit der Innenfläche des schmelzefreien Wandbereiches 1.3, münden.
In 2 ist wiederum ein Schmelztiegel 10 dargestellt. Diesem ist eine Zufuhrrinne 20 vorgeschaltet.
Schmelztiegel 10 ist im wesentlichen aufgebaut wie Schmelztiegel 1 von 1. Schmelztiegel 10 weist eine Wand 10.2 auf. Ein Rührer 40 ragt in die Schmelze 3 hinein. Ein Unterschied besteht jedoch in folgendem:
Oberhalb des Schmelzespiegels 3.1 befindet sich ein Absatz. Dort erweitert sich der über dem Schmelzespiegel 3.1 befindliche Raum. Die Umfangsfläche in diesem sich erweiternden Bereich ist aus einer Schutzhülse 70 gebildet. Die Schutzhülse ist von einer Zusatzheizung 80 umgeben, um ein stärkeres Auskühlen zu vermeiden. An den Absatz sind Schnorchel 90 vorgesehen. Diese sind gleichmäßig um den Umfang des Schmelztiegels 10 herum angeordnet.
Dem Schmelztiegel 10 ist außerdem eine Haupt-Heizeinrichtung 50 zugeordnet, analog zur Heizeinrichtung 5 gemäß 1.
Im vorliegenden Falle sind zwei Maßnahmen gemäß der Erfindung vorgesehen. Die eine besteht in den Schnorcheln 90 zum Ableiten von Kondensat. Die andere Maßnahme besteht in der Anordnung der genannten Zusatzheizung 80. Je nach Betriebsbedingungen kann es aufgrund der Zusatzheizung 80 möglich sein, das Entstehen von Kondensat an der Innenfläche der Schutzhülse 70 zu vermeiden.

Claims

Schmelztiegel (1, 10) zum Erzeugen eines Glasstranges oder eines Glashohlkörpers; 1.1 mit einer zylindrischen Wand (1.2, 1.3); 1.2 die zylindrische Wand weist zwei axiale Bereiche (1.2, 1.3) auf, nämlich einen unterhalb des Schmelzespiegels (3.1) liegenden, schmelzeberührten Bereich (1.2) und einen darüber befindlichen, schmelzefreien Bereich (1.3); 1.3 mit einer Düse zum Bilden des Glasstranges beziehungsweise des Glashohlkörpers; 1.4 der Schmelztiegel (1, 10) weist eine Vorrichtung (6, 90) auf, die verhindert, dass Kondensat vom schmelzefreien Bereich der zylindrischen Wand (1.3) in die Schmelze (3) gelangt, wobei im unteren Teil des schmelzfreien Bereichs (1.3) der zylindrischen Wand eine Kondensat-Auffangeinrichtung vorgesehen ist, die eine umlaufende Rinne (6) ist.
Schmelztiegel (1, 10) zum Erzeugen eines Glasstranges oder eines Glashohlkörpers; 2.1 mit einer zylindrischen Wand (1.2, 1.3); 2.2 die zylindrische Wand weist zwei axiale Bereiche (1.2, 1.3) auf, nämlich einen unterhalb des Schmelzespiegels (3.1) liegenden, schmelzeberührten Bereich (1.2) und einen darüber befindlichen, schmelzefreien Bereich (1.3); 2.3 mit einer Düse zum Bilden des Glasstranges beziehungsweise des Glashohlkörpers; 2.4 der Schmelztiegel (1, 10) weist eine Vorrichtung (6, 90) auf, die verhindert, dass Kondensat vom schmelzefreien Bereich der zylindrischen Wand (1.3) in die Schmelze (3) gelangt, wobei der schmelzfreie Bereich der zylindrischen Wand (1.3) eine sprungartige Erweitung aufweist, so dass ein Absatz gebildet ist, und dass an den Absatz Schnorchel (90) zum Ableiten von Kondensat angeschlossen sind.
Schmelztiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem schmelzefreien Bereich (1.3) der zylindrischen Wand eine Absaugeinrichtung zugeordnet ist.
Schmelztiegel, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4.1 mit einer zylindrischen Wand (1.2, 1.3); 4.2 die zylindrische Wand weist zwei axiale Bereiche (1.2, 1.3) auf, nämlich einen unterhalb des Schmelzespiegels (3.1) liegenden, schmelzeberührten Bereich und einen darüber befindlichen, schmelzefreien Bereich; 4.3 mit einer Düse zum Bilden des Glasstranges beziehungsweise des Glashohlkörpers; gekennzeichnet durch die fölgenden Merkmale: 4.4 es ist eine Haupt-Heizeinrichtung (5, 50) dem Schmelztiegel (1, 10) zugeordnet und zusätzlich eine Zusatzheizung (80) vorgesehen, die der zylindrischen Wand (1.3) zugeordnet ist, wobei die Zusatzheizung (80) den schmelzfreien Bereich der zylindrischen Wand (1.3) umgibt.