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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Glasröhren und -stäben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Streckziehen von Glasröhren.
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Beim Streckziehen von Glasröhren und Glasstangen enthält die bekannte
Vorrichtung eine drehbare konische Spindel, auf welche man das geschmolzene Glas
aufträgt und von welcher dann rohrförmige oder stangenförmige Glasteile abgezogen
werden. Die Spindel befindet sich in einer im wesentlichen geschlossenen Kammer,
welche z. B. mit Brenngas geheizt wird, damit das Glas so lange im geschmolzenen
Zustand bleibt, bis die Endform auf dem Spindelmantel gebildet ist.
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Während der Herstellung der Röhren oder Stangen können sich verschiedene
leichtflüchtige Bestandteile der Glasschmelze verflüchtigen und verlorengehen. Dies
trifft insbesondere auf borosilikathaltige Gase zu, bei welchen die leichtflüchtigen
bor- und alkalimetallhaltigen Bestandteile v erlorengehen können, wodurch eine Viskositätserhöhung
und dadurch verur-:achte Verschmierung des Glases, insbesondere derjenigen Glasfläche,
welche mit der Spindel in Berührung kommt, verursacht wird. Um solche Verflüchtigung
zu vermeiden, schlägt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereicherung
der die Spindel umgebenden Atmosphäre mit bor- und/oder allc.alimetallhaltigen Bestandteilen
vor.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei dem #.: orerwähnten Verfahren
dieKammeratmosphäre durch diejenigen leichtflüchtigen glasbildenden Bestandteile
angereichert, welche normalerweise während des Abziehens mit der Folge der beginnenden
Viskositätserhöhung der glasbildenden Verbindung verlorengehen. Die Anreicherung
kann mit bor- und/oder alkalimetallhaltigen Komponenten vorgenommen werden, und
zwar indem entweder leichtflüchtige Bestandteile verdampft oder in staubförmiger
Form mit einem Luftstrom in die Kammer eingeblasen werden.
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Zur Durchfizhrung des erfindungsgemäßen Verfahr rens wird gemäß einem
weiteren Merkmal vorgeschlagen, ein beheizbares Becken vorzusehen, welches mit der
Ziehkammer so in Verbindung steht, daß die leichtflüchtigen, glasbildenden Stoffe
beim Verdampfen in. die Ziehkammer gelangen. Wenn die Anreicherung durch Einblasen
von staubförmigen Bestandteilen vorgenommen wird, kann ein geschlossener -e häl
ter mit einem Propeller vorgesehen werden, der, in dien Behälter eingebracht, staubförmige
glasbildende Bestandteile in Luft suspendiert und über Dosiereinrichtungen in die
Ziehkammer befördert.
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In den Zeichnungen werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform
der Erfindung mit einem üblichen Glasrohrstreckziehgerät, Fig.2 eine Seitenansicht
mit teilweisem Schnitt eines Boraxstaubförderers, Fig. 3 eine Draufsicht des erwähnten.
Förderers, Fig. 4 einen Teilschnitt der Anordnung von, Bohrungen zur Einführung
der Druckluft in., die Staubkammer, Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5
der Fig. 4, Fig, 6 eine vergrößerte teilweise Draufsicht und Schnitt der Staubkammer
mit dem einstellbaren Auf-1 eserohr, Fig. 7 einen vergrößerten Längsschnitt durch
eine andere Ausführungsform der Erfindung.
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In der Kammer 10 befindet sich die übliche Drehspindel 11, auf deren
Oberfläche das geschmolzene Glas in der Form eines Glasstromes 12 aus. dem Behälter
13 fließt.
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Wie aus den Fig. 1 bis 6 zu ersehen ist, bereichert die erfindungsgemäße
Vorrichtung die Atmosphäre der Kair_mer 10 durch Einführung von glasbildenden Bestandteilen
in zermahlener oder in Staubform. Diese Bestandteile werden von einem Behälter 14,
der z. B. Boraxstaub enthält, zugeführt. Dieser Staub wird in abgemessenen Mengen
und m't Luft vermischt in die Kammer 10 durch ein Rohr 15, welches mit einem wassergekühlten
Mantel 16 außerhalb und innerhalb der Kammer umgeben ist, eingeführt. Die
Wasserleitungen
17 und 18 sind auf geeignete Weise an den Kühlmantel
angeschlossen und dienen zum Umlauf des Kühlmittels in dem Mantel.
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Das Ende des Versorgungsrohres 15 ist in der Nähe des Behälters 14
an ein Knierohr l`" dessen Arm, 20 sich vertikal nach unten erstreckt, angeschlossen.
Der Arin 20 ist mit einer Spannschraube in der Fassurig 21, die auf der oberen Wand
14a des betreffenden. Behälters angeordnet ist, versehen. Ein im wesentlichen waagerechtes
Aufleserohr 22 in dem Behälter 14 ist an die erwähnte Fassung 21 angeschlossen und
steht in Verbindung mit dem Versorgungsrohr 15. Durch die Winkelstellung dieses
Aufleserohres 22 (Fig. 3 und 6) wird die aufgelesene Staubmenge aus dem Behälter
einstellbar gesteuert und die entsprechende Menge in die Heizkammer eingeführt.
Ein mit Bezug auf den festen Zeiger und an, das drehbare Aufleserohr 22 angeschlossene
Anzeigegerät 23 zeigt der bedienenden Person die Lage des Einlaßendes des. Aufleserohres
im Behälter an.
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Der Behälter 14 steht auf Beinen 28 und hat ge-%vöhnlich einen viereckigen
Grundriß mit einem halbkreisförmigen Boden 25 und einer oben angeordneten Füllöffnung
26, welche mit .einem ab:klappbaren Dekkel 27 versehen ist. In dem Behälter befindet
sich ein Propeller 29 zur Aufwirbelung, dessen Blätter so geformt sind, daß sich
der mit Luft vermischte Staub in einer um die Propellerdrehachse verlaufenden Bahn
bewegt und gegen die seitlichen und oberen Wände des Behälters und auf das Aufleserohr
22 gerichtet wird. Die Lage des Einlaßendes dieses Aufleserohres in dem umlaufenden
mit Luft vermischten Staub bestimmt unmittelbar diejenige Staubmenge, welche in
das Rohr und in den Schmelzraum eintreten wird. Zwei extreme Stellungen wurden,
in Fig. 3 und, 6 gezeigt. Es ist offenbar, daß, falls die Achse des. Aufleserohres
einen rechten Winkel zur Drehachse des Propellers einnimmt, eine Höchstmenge des
mit Luft vermischten Staubes in. das Rohr eintreten wird. -Die Bewegungsbahn der
Luft und des Staubes wird in Fig. 1 im allgemeinen durch Pfeile angezeigt.
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Der Propeller zur Aufwirbelung wird durch geeignete Mittel angetrieben,
so z. B. durch einen Elektromotor 30 über eine Riemenscheibe 31 und einen Riemen
32, welcher die Propellerwelle 33 dreht. Diese Welle ist in horizontalen Lagern
34 gelagert und hat einen Kragarm, welcher durch eine übergroße Öffnung 35 durch
die anliegende Wand 36 (Fig. 4) des Behälters hineinragt. Durch die Anordnung der
Welle in dieser Öffnung wird ein ringförmiger Lufteinlaß gebildet, welcher unmittelbar
mit einem ringförmigen Luftdurchgang 37, der koaxial mit der Welle 33 liegt und
durch eine Buchse.3&, die an die Behälterwand angeschlossen ist und sich längs
der Welle 33 erstreckt, in Verbindung steht. Die im allgemein radialen Bohrungen
39 in der Buchse 38 stellen eine Verbindung zwischen dem erwähnten ringförmigen
Durchgang 37 und einem ausgehöhlten Ring 40 dar, der die Buche 38 umfaßt und seinerseits
an eine Versorgungsleitung 41 angeschlossen ist, welche durch einen üblichen Durchflußanzeiger
42 zu einem Ventilrohr 43 führt, wobei das letztere mit einer nicht dargestellten
Drucklu.ftquelle verbunden ist. Die Luft in. dem Behälter kann unter einem Druck
von etwa 0,07 kg/cm2 stehen, wobei sich die Luft mit einem konstanten Durchfluß
von etwa 0,566 m3 in, der Stunde bewegen kann. Die radialen Bohrungen können etwas:
schräg liegen, so daß die eingeführte Luft im allgemeinen gegen den Behälter durch
den ringförmigen. Durchgang 37 gerichtet wird. Außerhalb dieses Durchganges ist
der Durchmesser der Bohrung in der Buchse 38 vergrößert, um eine Luftabdichtung
aufzunehmen, wobei dieselbe einen Dichtungsring 44 und eine Hülse 45 enthält. Die
Hülse 45 kann sich axial verschieben und den Dichtungsring mittels einer mit Innengewinde
versehenen Kappe 46, welche auf das äußere Ende der Buchse 38 aufgeschraubt ist,
zusammenpressen. Durch diese Anordnung der Luftöffnungen wird jeder Staubeintritt
in den Abdichtungshereich vermieden.
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Durch die Drehung des Propellers und die Einführung von Druckluft
im wesentlichen längs der Propellerachse in den Behälter ergibt sich eine Vermischung
des Staubes in dem Behälter und die Einführung der staubbeladenen; Luft in das Aufleserohr.
Die diesbezügliche Menge dieser Mischung wird durch die Stellung des Einlaß:en.des
des betreffenden Rohres mit Bezug auf die Umlaufrichtung des mit Luft vermischtem
Staubes bestimmt. Dieser Staub bewegt sich durch las Versorgungsrohr in die Kammer
10, um deren Atmosphäre zu bereichern und einen übermäßigen Verlust an Bor- und
Natriumoxyden zu vermeiden.
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In d--r Ausführungsform gemäß Fig.7 enthält die oben angeführte Kammer
10 die Drehspindel 11, auf deren Oberfläche das geschmolzene Glas fließt, wobei
dasselbe durch einen am Ende des Schmelzraumes angeordneten Kanal des Behälters
13 in Form eines. S tromes 12 zugeführt wird.
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Der Glasstrom 12 fließt kontinuierlich auf die Drehspindel 11 und
erhält eine kegelstumpfartige Form. Danach wird das Glas in vorherbestimmter_ Mengen
in eine zylindrische Form 50 gezogen, welche entweder rollirförniig oder stangenföriiiig
ausgebildet ist. Die Formkammer 10 (welche entweder aus ei.neni feuerbeständigen
Werkstoff besteht oder mit diesem ausgekleidet ist) ist mit einer Anzahl von Heizkammern
51, 52 und 53, welche z. B. Gasflammen ,enthalten, umgeben. Eine vertikale Öffnung
oder ein Durchgang 54 befindet sich in dem Boden 10 b der Heizkammer 10a. Der Durchgang
54 verbindet den Hohlraum der Heizkammer 10a- mit dem Oberteil des Heizbeckens 55.
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Das Becken 55 enthält eine offene Metallschale 56. die quadratisch,
rechteckig oder rund sein kann, wie in der Fig. 7 zu sehen ist. Die Schale 56 ist
aus Platin-Rh.odium oder aus anderen temperaturbeständigen Legierungen, die eine
Erhitzung auf extrem 'hohe Temperaturen ohne Beschädigung gestatten, herg,# stellt.
Die Schale 56 befindet sich in einer Aushöhlung am oberen Ende des Trägerblockes
57. welcher die Schale 56 nach außen isoliert.
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Die Aushöhlung in dem Trägerblock 57 ist zur Aufnahme der Metallschale
56 mit einer wärmebeständigen Zementschicht 58 ausgekleidet. Ein elektrisches Heizorgan
59 mit Anschlußleitungen 60 ist in der Zementschicht 58, welche die Außenfläche
der Schale 56 umgibt, eingebaut. Gesteuerte Mengen elektrischen Stroms, welche über
die Leitungen 60 zugeführt werden, können die Schale 56 beheizen und auf einer einstellbaren
erhöhten Temperatur halten.
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Das Becken 55 ist innerhalb der Träger 61 so verschiebbar angeordnet,
daß es beliebig gehoben oder gesenkt werden kann. In ihrer unteren Stellung kann
die Schale 56 mit einem leichtflüssigen Stoff 62, welcher in die Formkammer 10 eingeführt
werden soll, gefüllt werden. Das Becken 55 besitzt Gegengewichte 63, die auf über
Rollen 64 laufenden Metallseile befestigt sind und sich dadurch in Vertikalrichtung
bewegen können.
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Das Oberteil des Trägerblockes 57 ist abgeschrägt, um in eine entsprechende
Ausnehmung am Unterteil des Durchganes 54 dicht hineinzupassen. Das Unter-Z>
teil
65 des Durchganges 54 erweitert sich nach außen und nach unten und besitzt am Ende
ungefähr dieselbe Abmessung und Kontur wie das Oberteil der Metallschale 56. Das
Oberteil 66 des Durchganges 54 hat geringere Abmessungen und leitet die Dämpfe aus
der Schale 56 nach oben in den Vorderteil der Kammer 10 a.
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Der erhitzte Stoff 62 verdampft und strömt während der Herstellung
des Glasrohres in abgemessenen Mengen in die Heizkammer 10a.. Der Stoff 62 wird
bei gesenkter Stellung in die Metallschale 56 eingeschüttet, wonach die Schale bis
zum Anschlag an das konische Unterteil des vertikalen Durchganges gehoben wird.
Der Stoff 62 kann aus Borax (Na2B407. 10H207 . 10H20), Kernit (Na2B407. 4 H20) oder
»Pyrobor« (Na2B407) zusammengesetzt werden. Falls der Stoff 62 der Schale 56 auf
eine Temperatur von etwa 1200 bis 1575° C durch das elektrische Heizelement 59 erhitzt
wird, verdampfen Bor-und Natriumoxyde. Die Dämpfe bewegen sich nach oben durch Konvektions-
und Zugströmungen. und bereichern die Atmosphäre, in welcher das, geschmolzene Glas
mit der Spindel 11 in Berührung kommt, mit Bor- und Metalloxyd. Auf diese
Weise wird die betreffende Atmosphäre in hohem Maße mit den entsprechenden Bestandteilen
angereichert oder gesättigt. Andere Stoffe, wie z. B. Salz (NaCl) oder Natriumsulfatkuchen
(Na. S O4), können auf ähnliche Weise verflüchtigt werden, um die gewünschten Komponenr
ten in der Formungsatmosphäre zu bilden, womit der Verlust solcher Komponenten aus
dem Glas vermieden wird.
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Das Unterteil 65 der Heizkammer 10 kann mit einem nicht dargestellten
Beobachtungsfenster versehen werden, welches die Beobachtung des flüchtigen Stoffes
62 in der Schale 56 erlaubt, um festzustellen, wann eine Nachfüllung erforderlich
ist. Die Schale 56 kann ebenfalls mit einem oder mit mehreren Thermoelementen zur
Regelung der Verflüchtigung des gewählten Stoffes versehen sein. Die Mengen des
zu beschriebenen Zwecken erforderlichen Stoffes 62 sind verhältnismäßig gering,
so daß das Nachfüllen der Schale 56 nur selten nötig ist. Auf diese Weise können
verhältnismäßig geringe Stoffmengen 62 während einem beträchtlichen Ausstoß von
Glasstangen oder -röhren verwendet werden.
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In beiden erfindungsgemäßen Ausführungen wird die Atmosphäre der Kammer
10 während des Streckziehverfahrens mit den zumindest teilweise verlorenen. leichtflüchtigen
glasbildenden Bestandteilenbereichert. Die Einführung dieser Bestandteile kann durch
das Einblasen einer Mischung fein zermahlener Bestandteile (gemäß Fig. 1 bis 6)
mit Luft oder durch Verflüchtigung dieser Bestandteile (gemäß Fig. 7) erzielt werden.
In jedem Falle schaltet die Anwesenheit der erwähnten Bestandteile die beginnende
Vis!kositätserhöhung des Erzeugnisses aus.