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Vorrichtung zum kontinuierlichen Ziehen eines Glasblattes Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Ziehen eines Glasblattes in etwa
horizontaler Richtung.
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Es sind bereits Ziehvorrichtungen bekannt, bei denen das Glas in etwa
horizontaler Richtung gezogen und versucht wird, an der Oberfläche des Bades eine
Glashaut hoher Viskosität durch Abkühlung zu erzeugen, während das restliche Glas
aus wärmerem, längs des Bodens des Ziehbehälters entlang geführtem Glas besteht.
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Bei einer der bekannten Vorrichtungen wird das Glas auf einen aus
Graphit und Ton bestehenden Tisch geführt, wobei durch die ungünstigen Strahlungseigenschaften
des Graphits eine unzweckmäßige Temperaturverteilung in der Wurzel des Glasblatts
entsteht. Weiterhin sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen das Glas am Ausgang
des Bades in dünner Lage über ein Wehr strömt, das mit Stahl oder einer Nickel-
und Chromlegierung überzogen ist. Diese Metalle oxydieren jedoch unter dein Einfluß
des heißen Glases sehr rasch, so daß sie ein starkes Emissionsvermögen erhalten
und die Temperaturverteilung im Glas ungünstig beeinflussen.
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Um einen hohen Temperaturgradienten in der Glasblattwurzel zu erzeugen,
ist gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum etwa horizontalen Ziehen des Glases
vorgesehen, die aus einem verhältnismäßig langen Ziehschnabel besteht, und dieser
Ziehschnabel ist aus einem Material, dessen relative, auf die Strahlung des schwarzen
Körpers bezogene Gesamtstrahlung bei Temperaturen von 1000 bis 1100° C unter 0,5
liegt.
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Der Ziehschnabel wird so lang gemacht, daß sich die über ihn hingleitende
Glashaut genügend erwärmen kann. Als Material, dessen auf den schwarzen Körper bezogene
Gesamtstrahlung bei Temperaturen von 1000 bis 1100° C unter 0,5 liegt, kommen beispielsweise
feuerfeste Materialien mit einem Gehalt von 99,5% kalziniertem vermahlenem Aluminiumoxyd
oder elektrogeschmolzenes weißes Magnesiumoxyd mit einem Gehalt von 0,1% Eisenoxyd
in Frage.
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Durch diese Maßnahmen wird der Temperaturgradient im Glas in günstiger
Weise beeinflußt. Wollte man versuchen, den Temperaturgradienten der auf dem Ziehschnabel
aufliegenden Glasschicht durch Heizung des Ziehschnabels zu vergrößern, dann hätte
man, wenn der Ziehschnabel aus einem der üblicherweise verwendeten Materialien bestehen
würde, keinen Erfolg, da durch die starke Strahlung der obere Teil der Glasschicht
zu stark erwärmt würde.
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Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird der Schnabel
mit einer Oberflächenverkleidung versehen, die aus einem Blech aus wenig oxydierbarem
und praktisch nicht angreifbarem Metall, beispielsweise aus Platin oder Platinlegierungen,
besteht. Auf diese Weise erhält man die Sicherheit, daß sich die Strahlungseigenschaften
des Ziehschnabels auch während einer längeren Betriebszeit nicht verändern. Außerdem
kann es zweckmäßig sein, eine solche metallische Verkleidung an eine Stromduelle
anzuschließen, so daß sich diese Metallverkleidung infolge der Stromwärme erwärmt.
Auf diese Weise erhält das Glas in der unteren Zone der Blattwurzel eine geringe
Viskosität und der Temperaturgradient im Glas liegt im allgemeinen über etwa 80°
C pro cm.
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Man kann diesen Temperaturgradienten noch erhöhen, indem man nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über der Blattwurzel einen Schirm
mit geringer Strahlungszahl anbringt, der unter einem Gewölbe aus feuerfestem, stark
absorbierendem Material angebracht ist oder aus einem Platinblech besteht, das unter
der Wölbung eines aus beliebigem, feuerfestem Material bestehenden Gewölbes angeordnet
ist, wobei dieses Gewölbe außen mit einer wärmeisolierenden Verkleidung versehen
sein kann. Auf diese Weise wird ein Wärmeaustausch der Blattwurzel mit der umgebenden
Luft verhindert, durch den, da dieser Wärmeaustausch überwiegend durch Strahlung
erfolgt, auch die tieferen Schichten des Glases ungünstig beeinflußt würden.
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Aus Gründen der leichteren Auswechselbarkeit, wegen seiner Länge u.
dgl. kann es vorteilhaft sein, den Ziehschnabel als unabhängigen Teil auszubilden,
der dann in einfacher Weise an der Außenwand eines Beckens aus gewöhnlichem feuerfestem
Material angebracht wird.
Der Boden des Ziehschnabels kann eben
sein, jedoch kann es günstig sein, diesen Boden im mittleren Teil leicht auszuhöhlen,
so daß die darauf aufliegende Glasschicht in der Mitte diclcer ist als in der Nähe
der Ränder, wodurch man über die Breite des Blattes hin eine konstante Dicke erreichen
kann.
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Zweckmäßig ist es ferner noch, unter dem Schnabel elektrische Heizwiderstände
anzuordnen und über dem Schnabel eine aus einer Blasdüse und einem Ansaugrohr bestehende
Blaseinrichtung vorzusehen, durch die in der Glasblattwurzel der gewünschteTemperaturgradient
erzeugt wird. Weiterhin kann man am Ausgang des Schnabels eine aus einer Blasdüse
und einer Ansaugvorrichtung bestehende Kühleinrichtung einbauen, durch die das Häutchen
von verhältnismäßig geringer Viskosität, das sich bei der Berührung mit dem Schnabel
gebildet hat, schnell zur Erstarrung gebracht wird, wobei über dem Glasblatt eine
mit Wasserumlauf ausgestattete Kühleinrichtung vorgesehen ist, durch welche die
Steifheit des Glasblattes erhöht wird. Durch diese Einrichtung wird vermieden, daß
das Glasblatt bei Berührung der ersten Tragrolle an seiner Oberfläche beschädigt
wird.
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Um das Abziehen des Blattes zu erleichtern, kann man den Schnabel
leicht gegen die Horizontale nach unten neigen.
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Es kann weiterhin zweckmäßig sein, die Sohle und die Ränder über ihre
ganze Länge hinweg mit einer Verkleidung zu versehen. Vorteilhafterweise läßt man
den Ziehbehälter von der Eintrittsstelle des Glases bis zum Schnabel ansteigen und
ordnet in zylindrischen Auskehlungen einer isolierenden feuerfesten, am Ziehbehälter
angebrachten Steinplatte elektrische Widerstände an, durch die dieser Teil des Ziehbehälters
beheizt werden kann.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden
an Hand der Zeichnung beschrieben, in der Fig. 1 ein vertikaler Längsschnitt durch
die gesamte Ziehvorrichtung ist; Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab in vertikalem
Längsschnitt den auf dem Schnabel aufliegenden Teil der Blattwurzel sowie die sich
an den Schnabel anschließenden Rollen; Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine Ziehvorrichtung,
deren Ziehschnabel -ein leichtes Gefälle aufweist; Fig.4 ist ein Schnitt durch eine
zur Ziehrichtung senkrechte Ebene eines mit Platinblech verkleideten Schnabels;
Fig. 5 stellt einen vertikalen Längsschnitt durch einen Behälter und einen getrennt
angeordneten Schnabel dar; Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Schnabels;
Fig. 7 zeigt einen verkleideten einzelnen Ziehschnabel; die Fig. 8 und 9 schließlich
zeigen im Querschnitt zwei Abwandlungen eines Schnabels, dessen Sohle in der Mitte
leicht ausgehöhlt ist.
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In den Fig. 1 und 2 dringt der Glasfluß, der aus der thermischen Konditionierungszone
eines Wannenofens kommt, von links nach rechts in Richtung des Pfeiles im Innern
eines Ziehbehälters oder »Ziehbeckens« 2 vor und erneuert dauernd ein Ziehbad 3,
dessen Oberfläche 4 von einem beweglichen Schirm 5, der aus feuerfestem Material
besteht, überdeckt ist.
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Der eigentliche Ziehbehälter ist an dem Ende, das dem Eintritt des
Glasflusses gegenüberliegt, durch einen Schnabel 6 verlängert.
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Ein Boden 7 des Ziehbehälters 2 steigt nach und nach vom Eintrittspunkt
des Glasflusses bis zum Ziehschnabel, damit wärmere Glasschichten 8, die in der
Nähe des Bodens entlangfließen, so gleichmäßig wie möglich ausgerichtet werden.
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Der Boden des Behälters ruht auf Steinen 9; er wird mittels elektrischer
Widerstände 10 geheizt, die in zylindrischen Rinnen 11 einer feuerfesten isolierenden
Steinplatte 12 liegen. Der Ziehschnabel wird an seinem hinteren Ende durch einen
feuerfesten Stein 13 gestützt.
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Die Abkühlung durch Konvektion der Oberfläche des Glasbades, die in
an sich bekannter Weise durch Zusammenwirken eines Blasrohres 15 und eines Ansaugrohres
17 erfolgt, bedingt einen starken Temperaturgradienten in den oberen Glasschichten;
die Oberfläche des Bades bedeckt sich mit einer »Haut«, die stark verfestigt ist
und auf darunterliegenden Glasschichten ruht, die relativ beweglich sind.
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Das Blasrohr 15 ist auf der unteren rechten Seite seiner Wandung mit
zahlreichen Löchern versehen, die in mehreren Reihen angeordnet und so verteilt
sind, daß sie in kurzer Entfernung von der Austrittsstelle einen genügend homogenen
Luftstrom ergeben.
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Dieser Luftstrom wird auf die Oberfläche 4 des Glasbades gelenkt.
Er bestreicht diese Oberfläche in Richtung der Pfeile 16, wird dann vom Ansaugrohr
17, das auf der unteren linken Seite seiner Wandung zahlreiche, in mehreren Reihen
angeordnete Löcher enthält, aufgenommen.
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Die Rohre 15 und 17, die über die ganze Breite des Bades 3 hinweggehen,
bestehen aus rostfreiem Stahl; um ihre Erhitzung zu begrenzen, ruht jedes der Rohre
frei auf einer kleinen Rohrstütze mit Wasserumlauf, die mit der gleichen Bezugsnummer,
jedoch mit einem »Strich« versehen sind.
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Die Glasschicht einer Blattwurzel 18, die den Ziehschnabel bedeckt
und die den größten Teil der Länge der Blattwurzel ausmacht, ist nicht hoch; sie
wird gebildet: oben aus der »Haut«, die sich durch die Verfestigung der Oberfläche
des Bades durch Konvektion bildet; unten nur aus einem Häutchen von wärmerem Glas,
welches sich entsprechend den Pfeilen in den Glasschichten 8 nahe am Boden 7 des
Behälters 2 vorwärts bewegt.
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Ein Blasrohr 19, das mit einem Ansaugrohr 20 zusammenarbeitet, kühlt
durch Konvektion wirksam die obere Schicht der Blattwurzel ab, wobei die Luft in
Richtung der Pfeile 21 vom ersten zum zweiten Rohr zirkuliert.
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Der Ziehschnabel wird durch einen elektrischen Widerstand 14 geheizt.
Wenn es notwendig ist, die Heizung des Ziehschnabels transversal abzustufen, wird
der elektrische Widerstand 14 in verschiedene Abschnitte unterteilt, die man getrennt
voneinander heizt, oder aber man begnügt sich damit, auf den Abstand seiner Spiralen
einzuwirken: Man nähert sie einander dort, wo die Heizung verstärkt werden muß,
oder man zieht sie dort mehr auseinander, wo die Heizung vermindert werden soll.
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Der Ziehschnabel (infolgedessen das ganze Becken im Falle von Fig.
1) besteht aus einem Material wie z. B. reiner Tonerde oder Magnesia, das frei von
Eisenspuren ist, welchem, wie bekannt, eine relative Strahlungszahl von weniger
als 0,5 für die Temperaturen der Oberfläche des Ziehschnabels von 1000 bis 1100°
C zukommt.
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Da die Herstellung eines Beckens aus einem einzigen Stück mit Schnabel
aus reiner Tonerde oder
Magnesia schwierig ist, begnügt man sich
im allgemeinen damit, auf feuerfeste Materialien aus Kieselsäure-Tonerde zurückzugreifen,
die aus sorgfältig ausgesuchtem Rohmaterial hergestellt werden, bei denen man durch
geeignete Behandlung den größten Teil der absorbierenden Unreinheiten, wie z. B.
Eisenoxyd, entfernt.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird, wie in Fig.
5 gezeigt, der Schnabel getrennt gebaut und neben dem Becken angebracht.
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Die Abkühlung der oberen Partie der Blattwurzel und die Bildung eines
Häutchens, das auf seiner Unterseite infolge der Heizung einer Sohle 50 des Ziehschnabels
durch den elektrischen Widerstand 14 verhältnismäßig sehr beweglich ist, schaffen
einen steilen Temperaturgradienten, der einerseits durch Biegung und Bewegung eine
schwache Deformierung des freien Teils der Blattwurzel und des Glasblattes selbst
und andererseits eine geringe Reibung der Blattwurzel auf dem Ziehschnabel bewirkt.
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Wenn nötig, erhöht man die Wirkung der beiden obigen Vorrichtungen
noch dadurch, daß man den Rücken der Gewölbeplatte gegen Wärmeabgabe isoliert.
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Durch Konstruktion der Wölbung aus feuerfestem Material, das beispielsweise
infolge eines hohen Gehaltes an Eisenoxyd besonders absorbierend wirkt, erreicht
man, daß die Wölbung den größeren Teil der Wärme wieder reflektiert, die die Blattwurzel
auf die Wölbung strahlt. Man schafft sich auf diese Weise, wie schon vorher erklärt,
günstigere Bedingungen zur Erhöhung der Temperaturabstufung in der Dicke der Blattwurzel.
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Als feuerfestes Material, das stark absorbierend wirkt, kann man Steine
aus Magnesia oder Chrom-Magnesia verwenden, die mehr als 511/o Eisenoxyd enthalten.
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Der reflektierende Schirm kann auch aus einer Platinverkleidung bestehen.
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Beim Verlassen des Ziehschnabels werden die Ränder des freien Teils
der Blattwurzel 18a (s. Fig. 2) durch zwei Paar Randrollen 23 gestützt. Dieser freie
Teil der Blattwurzel wird nur schwach gezogen, da sich der größte Teil seiner Dicke
schon in hohem Maße versteift hat. Das tatsächliche Glasblatt mit parallel laufenden
Flächen beginnt also in verhältnismäßig kurzem Abstand vom Schnabel.
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Indessen zeigt dieses Blatt die Neigung, eine leichte transversal
verlaufende Wölbung zu bilden. Es ist angebracht, das Blatt soweit wie möglich in
Richtung seiner Breite zu strecken, und zwar mit Hilfe von weiteren zwei Paar Randrollen
24, ehe das Blatt von einer Tragrolle 25 und dann durch die Reihe von Rollen 26
(Fig. 1), die durch ihren oberhalb liegenden Antrieb mit ihren Oberflächen einen
Tisch bilden, auf dem das Glasblatt die gewünschte Ebenheit erhält, gestützt wird.
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Infolge des Luftstromes aus einem Blasrohr 27 (Fig. 2) erstarrt die
dünne Haut von verhältnismäßig geringer Viskosität, die sich bei der Berührung mit
dem geheizten Ziehschnabel gebildet hat, ziemlich schnell. Dieser Luftstrom wird
von einem Ansaugrohr 28 wieder aufgenommen.
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Über dem Glasblätt läßt man eine Kühleinrichtung 29 mit Wasserumlauf
einwirken, um die Steifheit noch zu erhöhen, so daß der Kontakt der Unterseite des
Glasblattes mit der Tragrolle 25 zu keinerlei Änderungen der Politur dieser Fläche
führt.
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Um zu vermeiden, daß die durch Berührung mit dem Kühler 29 abgekühlte
Luft eine ungleichmäßige Konvektionswirkung auf die Oberfläche des Blattes ausübt
und auf diese Weise Vertiefungen hervorruft, läßt man zwischen dem Kühler 29 und
dem Glasblatt einen leichten Luftstrom zirkulieren, und zwar mit Hilfe eines Gebläserohrs
30 und eines Ansaugrohrs 31.
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Eine Kühleinrichtung 32 mit Wasserumlauf kann eventuell dazu verwendet
werden, um die Tragrolle 25 zu kühlen.
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Ein Rollentisch 26, auf dem das Blatt vor der Kühlung geebnet wird,
wird durch elektrische Widerstände 33, die unter den Rollen angebracht sind, leicht
geheizt.
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In Fig. 2 sieht man die Glasblattwurzel 18, die auf dem Boden des
Schnabels 6 ruht, der durch den elektrischen Widerstand 14 geheizt wird.
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Der Rand des Ziehschnabels ist mit 35 bezeichnet. Die Oberseite der
Blattwurzel ist infolge der Ziehkräfte leicht gegen die Horizontale geneigt. Aber
dieser Teil des Ziehvorganges ist verhältnismäßig unwichtig, da das eigentliche
Glasblatt 34 seine endgültige Dicke praktisch in geringer Entfernung vom Schnabel
erreicht. Seine Unterseite kann mit der Tragrolle 25 in Berührung kommen, ohne daß
irgendeine Gefahr für die Güte ihrer Politur besteht.
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In Fig. 3 hat das Ziehbecken einen leicht nach unten geneigten Schnabel.
Dadurch wird eine geringe Einwirkung der Schwerkraft auf den freien Teil der Blattwurzel
ausgenützt. Das Ziehen erfolgt in einem gewissen Winkel zur Horizontalen. Das Glasblatt
wird dann, sobald es einmal stark verfestigt ist, in eine horizontale Lage geführt.
Das Blatt wird nachfolgend auf dem Rollentisch 26 geebnet (vgl. Fig. 1).
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In Fig. 4 besteht der Schnabel wie das eigentliche Becken aus gewöhnlichem
Schamottematerial.
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Die Oberfläche oder Sohle 36 des eigentlichen Schnabels 6 und die
Ränder 35 sind in der ganzen Länge des Schnabels mit einem Platinblech 37 (s. Fig.
4) verkleidet.
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Die Enden dieses Platinbleches werden zwischen zwei gut leitenden
schmalen Stegen 38 festgeklemmt, wobei durch die Klemmvorrichtung der beiden Stege
gleichzeitig der Kabelschuh am Ende eines Verbindungskabels 39 festgeklemmt wird.
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Das flache Gewölbe über dem Schnabel wird von zwei Winkeleisen 40
getragen; der Zwischenraum zwischen den Rändern des Schnabels und den Trageisen
des Gewölbes wird durch dazwischengekeilte Steine 41 und 42 ausgefüllt, die auf
einem Winkeleisen 43 ruhen (Fig. 4).
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Das Gewölbe ist so ausgebildet, daß seine Unterfläche 22 durch ein
Platinblech 44 verkleidet ist, das die Ringe 45 enthält; das Platinblech ist an
den Stangen 46 aufgehängt, deren hakenförmige Enden in die Ringe 45 greifen.
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Dieses Platinblech bildet einen Schirm, der die Strahlen zurückwirft,
die durch die Blattwurzel 18,
welche auf dem durch joule-Effekt elektrisch
geheizten Platinblech 37 ruht, nach oben ausgesandt werden.
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Da der Platinwiderstand auf eine hohe Temperatur, z. B. zwischen 1000
und 1100° C, gebracht wird, erhält die untere Seite der Blattwurzel eine verhältnismäßig
niedrige Viskosität, während der größte unter der Oberfläche liegende Teil eine
hohe Viskosität hat.
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Die seitlichen Enden der Blattwurzel werden wie ihre Unterseite durch
die elektrische Widerstandsheizung des Platinbleches 37 verhältnismäßig beweglich
gehalten. Das Gleiten der Blattwurzel- auf dem Ziehschnabel erfolgt daher schon
bei geringer Ziehkraft.
Man kann den Fuß des Glasblattes mit einer
starren Glasplatte vergleichen, die auf den drei Seiten, die starken Reibungen ausgesetzt
sind, geschmiert ist.
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In Fig. 5 ist das eigentliche Becken 2 unabhängig vom Ziehschnabel
6', der so gegen das Becken angeordnet ist, daß seine Sohle, die die Blattwurzel
18 trägt, sich ohne irgendeinen Vorsprung an das Ende des Bodens 7 anschließt.
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Ein Ziehschnabel 6' ruht mit zwei Füßen 47 und 48 auf einem feuerfesten
Stein 13', der einen Einschnitt aufweist, in dem ein Ziehschnabelfuß 48 steht, sowie
eine Einkehlung, in der ein Heizwiderstand 14 liegt.
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Der Ziehschnabel 6' ist aus einem Material mit einer niedrigen relativen
Strahlungszahl wie z. B. reiner Tonerde, Magnesia oder Kieselsäure ohne Eisenoxydgehalt
hergestellt.
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Ein solcher selbständiger Ziehschnabel hat den Vorzug, daß er im Falle
der Abnutzung leicht ersetzt werden kann.
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Fig. 6 zeigt, wie die Blattwurzel 18 von dem Ziehschnabel getragen
wird und wie der freie Teil der Blattwurzel 18a an seinen äußeren Enden durch die
zwei Randrollenpaare 23 umfaßt wird. Die Kammer, die sich unter der Sohle des Schnabels
befindet und durch den Heizwiderstand 14 erwärmt wird, wird seitlich durch zwei
isolierende Steine 49 abgeschlossen, die in Fig. 7 zu sehen sind.
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Der in Fig. 7 gezeigte selbständige Ziehschnabel hat ein Platinblech
37 als Heizverkleidung, das auf Seitenränder 35' und einen Fuß 47 des Schnabels
umgeschlagen ist und auf diese Weise am Ausgang des Schnabels eine Einfassung bildet.
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Diese Einfassung wird auch dann verwendet, wenn der Schnabel mit dem
eigentlichen Ziehbecken ein Ganzes bildet und man es für vorteilhaft hält, ihn mit
einer Platinverkleidung zu versehen. Auf diese Weise verläßt der Guß des Glasblattes,
wenn er auf dreien seiner Flächen durch die Platinverkleidung erwärmt wird, den
Ziehschnabel und kommt dabei nur mit Platin in Berührung.
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Man kann Platin durch Platinlegierungen ersetzen, die durch das Glas
nicht oder nur wenig weich gemacht werden, z. B. diejenigen Legierungen, die einen
gewissen Prozentsatz an Edelmetallen, wie Ruthenium, Gold usw., enthalten.
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Der Schnabel in Fig. 8 hat eine Sohle 50, die mit dem Glas in Berührung
steht und die von den Rändern zur Mitte hin leicht gegen die Horizontale geneigt
ist, so daß die Dicke der auf dieser Sohle ruhenden Blattwurzel 18 von den Seiten
nach der Mitte hin etwas zunimmt.
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Durch dieses Profil der Sohle wird die Dicke des Blattes in seiner
Breite gleichmäßiger, denn die mittlere Zone ist meist wärmer und wird daher stärker
gezogen.
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Der Schnabel auf Fig. 9 enthält außer einer leicht ausgehöhlten Sohle
eine Auskehlung 51 am Fuße jedes der beiden Ränder 35'; diese Auskehlung hat die
Wirkung, dem Rand des Glasblattes ein regelmäßigeres Profil zu verleihen, und gleichzeitig
begünstigt sie das Erstarren des Randes.