DE1096001B - Verfahren und Vorrichtung zum Erwaermen von Gegenstaenden aus Glas - Google Patents

Description

DEUTSCHES

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Erwärmung von Gegenständen aus Glas auf höhere Temperaturen, insbesondere auf solche Temperaturen, bei denen die eintretende Erweichung eine Verformung des Glases erlaubt. Das zu diesem Zweck überwiegend verwendete Verfahren besteht darin, den zu verformenden Teil des Glasgegenstandes mittels Gasflamme zu beheizen und. die beabsichtigte Verformung durch mechanische Kraft zu unterstützen oder zu bewirken. Wenn dieses Verfahren auch wegen seiner Wirtschaftlichkeit, der bequemen Einregulierung der gewünschten Wärmezufuhr und der Schnelligkeit des damit zu erzielenden Temperaturanstiegs in sehr vielen Fällen völlig zufriedenstellend arbeitet, erweist es sich jedoch für zahlreiche Anwendungszwecke als ungeeignet. Häufig tritt der Fall auf, daß eine Berührung des Glases oder der in dieses eingeschmolzenen Metallteile durch Flammen wegen der damit verbundenen Gefahr einer chemischen Veränderung an der Oberfläche des Glases oder der Metalle unerwünscht ist. Auch ist bei der Beheizung mit Gasflammen eine unregelmäßige Aufheizung nur selten zu vermeiden, so daß eine Zerstörung von Einschmelzungen oder anderer wegen ihrer Formgebung besonders empfindlicher Glasteile, wie z. B. Planfenster, komplizierter Verschmelzungen oder dickwandiger Stellen herbeigeführt werden kann. Wegen der entstehenden Verbrennungsgase führt die Aufheizung von Glasteilen mittels Gasbrenner in den Fällen, wo dieser Arbeitsgang in abgeschlossenen Kammern durchgeführt werden soll, zu sehr großen Schwierigkeiten.

Es ist bereits bekannt, das Verschließen von Glühlampen und Verbrennungsblitzlampen, die mit einem Gas gefüllt sind, dessen Druck den Atmosphärendruck übersteigt, in Überdruckkammern vorzunehmen, in denen Gasbrenner angeordnet sind. Die Verbrennungsgase führen aber zu Komplikationen, so daß man z. B. schon besondere Kamine vorgesehen hat, um die entstehenden Gase und Dämpfe nach außen abzuführen, wobei jedoch große Verluste an dem die Pumpkammer einnehmenden, unter Überdruck stehenden Gas eintreten. Soll einem Körper, der sich im Vakuum befindet, um dort etwa entgast oder verformt zu werden, Wärme zugeführt werden, so kommt eine direkte Beheizung durch Gasflammen grundsätzlich nicht in Frage.

Wegen dieser bei der Gasbeheizung auftretenden Schwierigkeiten sind schon Verfahren entwickelt worden, um die notwendige Wärme auf elektrischem Wege zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird in der Nähe des Glases ein elektrischer Heizkörper angebracht, dessen Hitze sich durch Wärmeleitung auf den zu erweichenden Teil des Glaskörpers überträgt.

Verfahren und Vorrichtung
zum Erwärmen von Gegenständen aus Glas

Anmelder:

Patent -Treuhand-Gesellschaft

für elektrische Glühlampen m. b. H._r

München 2, Windenmacherstr. 6

Alois Ziegler, Augsburg,
ist als Erfinder genannt worden

Diese Methode ist für die Massenherstellung jedoch wenig geeignet, da der notwendige enge Kontakt zwischen Heizkörper und Werkstück wegen der im Betrieb erfolgenden laufenden Ablösung fertiger und Zuführung neuer Werkstücke zu Schwierigkeiten führt.

Ein anderes, ebenfalls schon bekanntes Verfahren benutzt eine dielektrische Hochfrequenzbeheizung des Glases zur Erwärmung und umgeht somit den für die maschinelle Fertigung hinderlichen Heizkörper.
Dieses Verfahren ist jedoch nicht nur sehr unwirtschaftlich, sondern seine Anwendung ist auch wegen der bei der Zuführung der HF-Energie auftretenden Schwierigkeiten in vielen Fällen, wie z. B. beim Pumpkammerverfahren, unvorteilhaft. Eine wirklich zuverlässige Abschirmung für die Metallteile, die nicht gleichzeitig das Hochfrequenzfeld im Glas bedeutend verringert, ist bei den meist vorliegenden kleinen Abmessungen der in Frage kommenden Gegenstände (Elektronenröhren, Lampen, Glasdurchführungen, Kathodenstrahlröhren) kaum möglieh.

Die geschilderten Schwierigkeiten, die bisher in vielen Fällen einer wirtschaftlichen und das Werkstück nicht beschädigenden Erwärmung von Glasgegenständen im Wege standen, werden durch die Erfindung überwunden. Nach der Erfindung wird, vorzugsweise mittels Gasbrenner, ein Körper aus Quarzglas erhitzt, der sodann die Funktion eines Heizkörpers übernimmt und seinerseits den Glaskörper aufheizt. Es zeigte sich, daß die vom Quarzglas abgegebene Wärmestrahlung ausreicht, um eine Aufheizung des Glases zu erzielen, die in bezug auf Schnelligkeit und Wirtschaftlichkeit der direkten Gasbeheizung kaum nachsteht und gegenüber dieser eine Reihe von Vorteilen aufweist. Bei einer Anordnung

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zur Ausübung der Erfindung kann Quarzglas als ein ist es im Gegensatz zur direkten HF-Beheizung etwa Teil der Wandung einer Druck- oder Vakuumkammer mittels der gleichzeitig als Abschirmung dienenden dienen, welche das zu bearbeitende Werkstück ent- Elektroden möglich, das HF-Feld am Ort des Werkliält. Wenn zwischen dem aus Quarzglas bestehenden Stücks selbst sehr klein zu halten, so daß keine ZerHeizkörper und dem zu erhitzenden Glaskörper noch 5 störung eingeschmolzener Metallteile zu befürchten eine Gasatmosphäre vorhanden ist, wird die Strah- ist. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur zur lungsheizung noch durch Wärmeleitung und Konvek- Erwärmung und Bearbeitung von Glas dienen, sontion unterstützt. An die Stelle des Quarzglases kann dem läßt sich auch vorteilhaft zur Behandlung anderer auch anderes Glas treten, wie z. B. ein Hartglas oder Stoffe verwenden, deren Bearbeitungstemperatur jedenfalls ein höher als das zu bearbeitende Glas io unterhalb von 800° C liegt.

schmelzendes Glas. Fig. 1 zeigt das der Erfindung zugrunde liegende Es ist schon eine Anordnung bekannt, bei welcher Prinzip am Beispiel einer Glasmetallverschmelzung, ein sich im Vakuum befindender Körper durch Strah- 1 stellt den aus Quarzglas bestehenden Strahler dar, hing aufgeheizt wird, doch befindet sich die Strahlen- der durch die Gasbrenner 2 besonders innerhalb der quelle dabei ebenfalls in demselben Vakuum und ist 15 Zone Z aufgeheizt wird. Durch Wärmestrahlung, nicht etwa mit der Kammerwand identisch und be- Wärmeleitung und Konvektion wird das aus einem stand auch nicht aus Quarzglas bzw. Glas. Auch Glaskörper 3 und einem Metallkörper 4 bestehende wurde schon beschrieben, den Strahler zur Vermei- Werkstück, insbesondere an der Verschmelzungsstelle, dung einer Störung durch Gasabgabe in einem beson- erhitzt, bis das Glas erweicht und die Verschmelzung deren strahlendurchlässigen evakuierten Raum unter- 20 erfolgt. Die Erwärmung von Glas und Metall gezubringen, der sich innerhalb des Hauptvakuums schieht gleichmäßig und schließt jede Gefahr einer befindet. Ferner wurden schon Vorrichtungen ange- chemischen Veränderung durch heiße Gase aus. Der geben, l>ei welchen sich der zu erhitzende Körper in Raum zwischen Quarzstrahler und Werkstück kann, einem und der Strahler sich im anderen Brennpunkt falls gewünscht, mit einem Schutzgas gefüllt werden, eines ellipsoidförmigen Reflektors befindet. Derartige 25 Nach der Beendigung des Verschmelzungsvorgangs Anordnungen eignen sich jedoch aus naheliegenden werden die Brenner 2 entfernt oder die Flammen stark Gründen nicht für eine industrielle Massenanfertigung. reduziert, wie dies aus der Technik bekannt ist, so Die Anwendung der Wärmestrahlung zur Erhitzung daß die Verschmelzung abkühlen kann. Diese Abkühvon Glasgegenständen, um diese etwa zu verformen lung erfolgt auch beim sehr plötzlichen Entfernen der oder zu entgasen, ist erst durch vorliegende Erfindung 30 Gasbrenner 2 wegen der erst allmählich abklingenden möglich geworden, die offenbar auf den besonderen Wärmestrahlung des Quarzglases hinreichend lang-Eigenschaften des Quarzglases beruht. sam, um einen völligen Ausgleich aller inneren Span-Die schlechte Wärmeleitfähigkeit gestattet mittels nungen im Glas zu bewirken, so daß eine bruchsichere scharf gebündelter Gasflammen die starke Erhitzung und haltbare Verschmelzung entsteht,
einer eng begrenzten Zone des Quarzglases, welche 35 Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung beim dem aufzuheizenden Teil des Glases direkt gegenüber- Verschließen einer kleinen Lampe innerhalb einer liegt. Eine weitere Erklärung für die überraschend Pumpkammer. 5 stellt eine kleine Lampe, z. B. eine schnelle Aufheizung des Glases dürfte die selektive Glühlampe, Glimmlampe oder Verbrennungsblitzlicht-Wärmestrahlung des Quarzglases sein, welche gerade lampe, dar, deren Pumpöffnung 6 sich in der Nähe in das Wellenlängengebiet von über 3,6 μ fällt, in 40 eines haubenförmigen Abschnitts 7 des aus Quarzglas welchem Glas eine maximale Absorption aufweist. gefertigten Teils der Pumpkammer befindet. Das In-Außerdem spielt der hohe Schmelzpunkt des Quarz- nere der Pumpkammer 8 kann über den Pumpstutzen 9 glases eine Rolle, der es gestattet, dem Quarzstrahler evakuiert und, falls gewünscht, mit einem Gas von eine Temperatur zu erteilen, bei welcher die üblicher- beliebigem Druck gefüllt werden. Besonders vorteilweise verwendeten Gläser schon dünnflüssig werden. 45 haft erwies sich das Verfahren bei der Herstellung Die besonderen Vorteile des Verfahrens gemäß der von Lampen mit einer Gasfüllung, deren Druck den Erfindung liegen darin, daß während des Aufheizens Atmosphärendruck übersteigt. Nachdem in der Pumpdes Glases keine schädlichen heißen Gase mit dem kammer 8 und damit auch in der Lampe die geGlas oder den mit ihm verbundenen Metallteilen ein- wünschten Druckverhältnisse hergestellt sind, wird treten können, daß eine sehr gleichmäßige Erwär- 5° mittels zweier Gasbrenner 10 die Zone 7 sehr schnell mung des Glases und sonstiger vorhandener Bauteile aufgeheizt.

gewährleistet ist und daß keine bevorzugte Aufhei- Das heiße Quarzglas heizt nun seinerseits durch zung, etwa der Metallteile, erfolgt. Wenn die das Wärmestrahlung das Glas der Pumpöffmmg 6 auf, Quarzglas erhitzenden Gasbrenner eine reduzierende welches nach 20 bis 35 see. zu schmelzen beginnt. Flamme besitzen, kann auch nach mehreren hundert 55 Falls die Pumpkammer 8 und die Lampe 5 mit einem Betriebsstunden keine Entglasung des Quarzglases Gas gefüllt sind, wird die Strahlungsheizung noch festgestellt werden. Die zum Schmelzen des Glases durch Wärmeleitung und Konvektion unterstützt, und notwendige Aufheizzeit hängt natürlich von der Menge das Schmelzen des Glases beginnt in noch kürzerer des zu beheizenden Glases, der Brennstärke der Gas- Zeit. Es werden örtlich scharf begrenzte hohe Abbrenner sowie von der Glassorte ab und liegt etwa ^6o Schmelztemperaturen erzielt, ohne daß sich der Lamzwischen 10 und 60 see. In manchen Fällen ist es penkolben oder die entfernter liegenden Teile der möglich, den zu erwärmenden Teil des Glases noch Pumpkammer wesentlich erwärmen. Es ist aus diezu schwärzen und so die zum Aufheizen notwendige sem Grunde möglich, nur einen kleinen Teil der Zeit weiter zu reduzieren. Pumpkammer aus Quarzglas zu fertigen, den übrigen In besonderen Fällen erweist sich auch eine elek- 65 Teil aus billigerem und leichter zu bearbeitendem trische Beheizung des Quarzstrahlers durch Joulesche Material, etwa aus Eisen oder Messing. Da die Er-Wärme oder Hochfrequenz als günstig. In letzterem wärmung der Dichtungsflächen zwischen Quarzglas Falle kann eine Metallelektrode, die dem Quarzstrah- und Metall gering bleibt, können die Dichtungseinler aufliegt nud vorzugsweise ringförmig ist, eine sätze 11 aus Silicon-Gummi oder Teflon hergestellt besonders schmale Heizzone erzeugen. In diesem Falle 7o werden.

Es ist für dieses Gleichdruckverfahren charakteristisch, daß der Abschluß der Lampen ohne mechanische Belastung des Glases nur infolge der Schwerkraft und der Oberflächenkraft schnell und sehr zuverlässig und auch bei Überdrucklampen ohne jedes Aufblasen erfolgt.

Wegen der von diesem Verfahren zu erwartenden Vorteile ist das Zuschmelzen der Pumpöffnungen von Lampen innerhalb einer Vakuum- oder Druckkammer unter Einwirkung äußerer Wärmequellen schon seit langem angestrebt worden, bei den bisher verwendeten Kammer-Materialien jedoch nicht geglückt. So sind schon verschiedene Methoden dafür bekannt, die einzelnen Teile einer Lampe innerhalb einer Pumpkammer durch von außen wirkende Erwärmung zu verkitten, doch haben sich gekittete Lampen wegen der Gasabgabe des Kittmaterials und der infolge der Sprödigkeit der Kittstelle auftretenden Undichtigkeiten nie bewährt. Auch ist es bekannt, der Pumpöffnung von Lampen eine besondere Form, etwa Trichterform, zu geben und darin leichtschmelzendes Glaslot anzubringen, welches durch Erwärmung eines besonders dünnwandigen Teils der metallischen Pumpkammerwand zum Schmelzen gebracht wird und dadurch die Pumpöffnung verschließt. Im Gegensatz dazu gelingt es durch die in Fig. 2 dargestellte Anwendung der vorliegenden Erfindung, die Lampe innerhalb einer Pumpkammer durch Verschmelzen des Glases der Pumpöffnung weit einfacher und viel zuverlässiger zu verschließen.

Es ist auch möglich, die Lampe innerhalb der Pumpkammer nicht in hängender, sondern in stehender Lage zuzuschmelzen. Doch wird die erste Anordnung bevorzugt, da die Kammer infolge der besseren Ableitung der heißen Verbrennungsgase der Gasbrenner 10 einer geringeren Wärmeeinwirkung ausgesetzt und ein besseres Zufließen des Halsansatzes der Lampe gewährleistet ist und der aus Quarz zu fertigende Teil der Pumpkammer demzufolge besonders klein gehalten werden kann. Es ist mittels in der Maschinentechnik wohlbekannten Methoden leicht möglich, die Pumpkammer 8 etwa durch Hochklappen der Quarzglashaube 7, die keinesfalls besonders eng am Pumprohr 6 anliegen muß, zu öffnen, die fertige Lampe mittels eines Greifers zu entnehmen und eine neue Lampe einzubringen.

Durch geeignete Formgebung der Quarzglashaube 7 ist es möglich, die Fertigungstoleranzen des Pumpstengels, die bewirken, daß die zu erhitzende Glasmasse innerhalb eines gewissen Bereiches streut, und die bei herkömmlichen Abschmelzverfahren meist stören, selbsttätig auszugleichen. Das Pumprohr 6 verkürzt sich nämlich während des Schmelzvorgangs und wandert gleichzeitig aus der Heizzone heraus, wobei sich die Glasmasse genügend langsam abkühlen kann und eine völlig spannungsfreie Abschlußstelle entsteht.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erwärmung von Gegenständen aus Glas auf höhere Temperaturen, insbesondere auf eine solche Temperatur, bei welcher die eintretende Erweichung des Glases eine Verformung des Gegenstandes erlaubt, dadurch gekennzeichnet, daß die dazu notwendige Wärmemenge dem Glaskörper über einen hocherhitzten Körper zugeführt wird, der aus einem hitzebeständigen Glas besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Glaskörpers vorwiegend durch die vom hitzebeständigen Glas emittierte Wärmestrahlung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Körpers aus hitzebeständigem Glas mittels Gasbrenner erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als hitzebeständiges Glas Quarzglas verwendet wird.

5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus hitzebeständigem Glas Teil einer Vakuumkammer ist, welche den zu bearbeitenden Glaskörper aufnimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus hitzebeständigem Glas oder Quarzglas bestehende Teil der Pumpkammer eine haubenförmige Gestalt besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der aus hitzebeständigem Glas oder Quarzglas bestehende Teil der Pumpkammer die Pumpöffnung eines sich in der Pumpkammer befindenden und zu verschließenden Gefäßes von allen Seiten umschließt und dieses Gefäß so gelagert ist, daß unter dem Einfluß des von außen erhitzten hitzebeständigen Glases oder Quarzglases ein Zuschmelzen der Pumpöffnung innerhalb der Pumpkammer lediglich unter dem Einfluß der Schwerkraft und der Oberflächenkraft des leichter schmelzenden Glases ohne Anwendung einer mechanischen Kraft erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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