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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von gebogenen Drahtglasplatten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
von gebogenem Drahtglas und ist insbesondere geeignet, kreisrunde Drahtglasplatten
in die Form von Lichtkuppeln oder Lichtdomen zu bringen. Die Erfindung bezieht sich
weiter auf eine nach dem Verfahren hergestellte Drahtglasplatte, insbesondere eine
Lichtkuppel oder einen Lichtdom.
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Bei allen Verglasungen, welche ,die Decke eines Raumes bilden oder
in die Decke eingearbeitet sind, beispielsweise bei Horizontalverglasung oder Vergla
sung von Säge- und Sheddächern ist es aus Sicherheitsgründen zweckmäßig, Drahtglas
zu verwenden. In vielen Fällen ist die Verwendung von Drahtglas zti dieseln Zwecke
gesetzlich vorgeschrieben, um zu vermeiden, daß bei Zerstörung der Verglasung, z.
B. bei Bränden, Personen verletzt werden können, die sich in den betreffenden Räumen
befinden. Infolgedessen sind die meisten Wohngebäude oder Fabriken, die irgendeine
Art der Horizontalverglasung aufweisen, aus Drahtglas oder anderen splitterverbindenden
Glassorten errichtet.
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Will man aber gewölbte Oberlichte z. B. in Foren von Lichtdomen oder
Lichtkuppeln verwenden, so scheiterte die Anwendung von Drahtglas, da es bisher
nicht möglich war, Drahtglas .durch Biegen in die gewünschten Formen zu bringen.
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Daher ist man dazu übergegangen, Lichtdome aus Kunststoff herzustellen.
Diese Kunststoffdome besitzen aber den großen Nachteil, daß sie die Feuergefahr
beträchtlich erhöhen, da sie auch bei Anwendung von schwer entflammbaren Kunststoffen
bei Ausbruch eines Feuers den Teil darstellen, der sogleich durch die Hitze zerstört
wird und hierdurch einen .das Feuer begünstigenden Luftzug hervorruft. Im übrigen
besitzen die aus Kunststoff hergestellten Dome eine relativ geringe Härte und sind
anfällig .gegen mechanische Beanspruchung, wie sie z. B. beim Reinigen auftreten.
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Da die Anwendung von nicht armiertem Glas für Oberlichte meist gesetzlich
verboten war, kam eine Anwendung von Glas für Lichtdome bisher überhaupt nicht in
Betracht. Die Fachwelt war sich bisher darüber einig, daß es nicht möglich ist,
fertig hersestelltes und gekühltes Drahtglas durch ein nochmaliges Erwärmen zu biegen,
da hierbei infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Glases und
des eingelegten Maschendrahtes .bei Auftreten von Spannungen Zerstörungen unvermeidlich
waren.
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Der Erfinder bat nun erkannt, daß es bei einer geeigneten Steuerung
der Temperatur bei der Formgebung doch möglich ist, gebogenes Drahtglas herzustellen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß die in die gewünschte
Form zugeschnittene Drahtglasplatte in eine an sich bekannte Biegeform eingebracht,
die Platte bis zum Plastischwerden in der Randzone bei allgemein steigender Temperatur
stärker erhitzt als der mittlere Teil wird, während des plastischen Bereiches, in
welchem die Formgebung erfolgt, über die ganze Fläche gleichmäßig beheizt und beim
Übergang vom plastischen Bereich bis zum festen Zustand bei allgemein fallender
Temperatur der Mittelteil stärker beheizt wird als die Randzone.
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Durch das starke Beheizen der Randzone gegenüber dem Mittelteil beim
Aufheizen der Drahtglasplatte wird erreicht, daß der Rand sich stärker ausdehnt
als der Mittelteil und damit unter peripheren Druckspannungen steht, die das Auftreten
von Einläufen oder ein Einreißen am Rand verhindern. Diese Behandlung ist deshalb
besonders notwendig, da gerade bei Drahtglas die Außenkante an den Stellen, an denen
der Draht austritt, durch die Querschnitts-.,chwächung besonders gefährdet ist.
Durch .diese Art der Temperaturführung wird das Auftreten von Zugspannungen vermieden.
Zugspannungen sind aber deshalb besonders gefährlich, da Glas bekanntlich auf Zug
nur sehr gering, dagegen auf Druck relativ stark beansprucht werden kann.
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Beginnt das Glas zu erweichen, also in den plastischen Bereich einzutreten,
so wird die Beheizung derart gesteuert, daß die ganze Fläche mit Wärme gleicher
Temperatur beaufschlagt wird. Da innerhalb des plastischen Bereiches die Formgebung,
also die Biegung erfolgt, ist es nicht schädlich, den Mittelteil
stärker
zu beheizen. Dadurch wird die Formgebung erleichtert. Während dieses plastischen
Bereiches können keine Risse im Glas auftreten, da alle Spannungen durch den plastischen
Zustand ausgeglichen werden. `-Diese Temperaturführung kann beibehalten werden,
äolange .das Glas plastisch ist. Um den Körper zu verfestigen, muß die Temperatur
nunmehr gesenkt werden, und es ist erfindungsgemäß erforderlich, bei dieser allgemein
fallenden Temperatur den Mittelteil stärker zu beheizen als die Randzone. Diese
Maßnahme hat den Zweck, in der Randzone periphere, auch nach Verfestigung bleibende
Druckspannungen zu erzeugen. Eilt die Abkühlung in .diesem Arbeitsbereich in der
Randzone- ivöraus und verfestigt sich dort das Glas früher ,als .im Mittelteil,
so entstehen beim weiteren Abkühlen und Verfestigen des Mittelteiles in der Randzone
die erwünschten Druckspanr_ungen. Die Verhältnisse liegen hier ähnlich wie die Druckspannungen,
die in der Wandung eines Vakuumgefäßes auftreten.
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Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung wird bei allgemein sinkender
Temperatur die Randzone bis zum Erreichen der Raumtemperatur stärker beheizt als
der Mittelteil. ----
Diese Temperaturführung ist nötig, um während der Abkühlung
in der -Randzone die erwünschten Druckspannungen aufrechtzuerhalten. Es ist verständlich,
daß die Höhe der Druckspannungen in solchen Grenzen zu halten- ist, daß durch diese
selbst kein Bruch entsteht. Diese Druckspannungen wirken sich ebenso wie beim vorgespannten
Sicherheitsglas im Gebrauch mechanisch und-thermisch günstig aus.
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Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung gelingt es nicht
nur, gebogene Drahtglasplatten herzustellen, sondern es wird auch erreicht, daß
der Formgebungsvorgang .einschließlich Aufheizung und Abkühlung in sehr kurzer Zeit
durchgeführt werden kann, so daß das VeAahren sich zudem als besonders wirtschaftlich
erwiesen hat.
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Als formgebende Vorrichtung können Matrizen Anwendung finden, deren
Form sich die Glasplatte beim Erhitzen und Einsenken anpaßt. Statt der Ausnutzung
der Schwerkraft können auch Stempel verwendet werden, welche die Glasplatte in die
gewünschte Form bringen. Diese Stempel können gleichzeitig als Prägewerkzeuge ausgebildet
sein, so daß die Oberfläche der zu verformenden Platten eine Musterung erhält, welche
beim Gebrauch eine Lichtzerstreuung bewirkt.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
besteht beispielsweise aus einer in einem Ofen angeordneten Matrize und unter und
bzw. oder über der Matrize angeordnete Heizvorrichtungen, deren Temperatur einzeln
oder gruppenweise getrennt regelbar ist.
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Zweckmäßig ist es, unter und bzw. oder über der Matrize kreisförmig
angeordnete Kühlvorrichtungen, deren Temperatur einzeln oder gruppenweise getrennt
regelbar ist, anzubringen.
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Inder Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß der Erfindung schematisch in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 die Vorrichtung in Seitenansicht im Schnitt, Fing. 2 einen Schnitt in Richtung
A-A der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt in RichtungB-B der Fig. 1.
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In einem Ofen mit den Wandungen 1 ist die schalottenförmige Matrize
2, beispielsweise aus feuerfestem Eisen, auf Stützen gelagert. Oberhalb der Matrize
befindet sich der Deckel 3, der mittels des Gehänges 4 auf- und abwärts bewegbar
ist. An der Unterseite .des Deckels 3 sind kreisförmige elektrische Heizelemente
5 konzentrisch befestigt. Die Zuleitungen zu den Heizelementen sind, wie aus Fig.2
ersichtlich, getrennt der Regelvorrichtung 6 zugeführt.
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Unterhalb der Matrize 2 sind in dem Tisch 7 Kanäle 8 vorgesehen. Diese
Kanäle sind, wie Fig. 3 erkennen läßt, kreisförmig und konzentrisch angeordnet.
Unterhalb des Tisches 7 befindet sich eine Luftkammer 9, welcher mittels eines (nicht
dargestellten) Gebläses durch das Mittelrohr 10 Kühlluft zugeführt werden kann.
Oberhalb der Luftkammer 9 befindet sich unter jedem Kreis von Kanälen 8 je eine
ringförmige Luftkammer 11, welche mittels je eines Ventils 12 mit der Luftkammer
9 in Verbindung steht.
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Das Rohr 10 ist als drehbar gelagerte Achse ausgebildet, so daß mittels
einer (nicht dargestellten) Antriebsvorrichtung der Tisch 7 mit der Matrize 2 in
Rotation versetzt werden kann. Durch die Wandung 1 des Ofens sind ein oder mehrere
Gasbrenner 13 geführt.
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Um gebogene Drahtglasplatten herzustellen, wird auf die Matrize 2
eine kreisrund geschnittene Drahtglasplatte A gelegt, der Deckel 3 mittels des Gehänges
4 herabgesenkt und werden die Heizelemente 5 eingeschaltet.
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Beim Erhitzen mittels der Heizelemente 5 senkt sich durch die Schwerkraft
die GlasplatteA in die Matrize 2 und nimmt deren Form an.
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Mittels der Regelvorrichtung 6 können die kreisförmigen Heizelemente
unabhängig voneinander auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden. Desgleichen
kann durch Öffnen und Schließen der Ventile 12 .die Kühlung der Matrize 2 ringförmig
bewirkt werden. Mit der dargestellten Vorrichtung ist es also möglich, .den Mittelteil
und die Randzone der Drahtglasplatte A während des gesamten Aufheiz-, Verform- und
Kühlungsvorganges unterschiedlich zu beheizen bzw. zu kühlen.
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Der Brenner dient dazu, um bei Rotation der Matrize2 den äußersten
Rand der DrahtglasplatteA zusätzlich zu erwärmen, damit die Kanten sich abrunden
und verschmelzen.
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Um eine möglichst trägheitslose Beheizung und Kühlung zu erzielen,
ist es vorteilhaft, daß das feuerfeste Material, aus welchem die Wandung
1, der Dekkel 3 und der Tisch 7 bestehen, eine möglichst geringe Wärmekapazität
besitzt. Hierzu können beispielsweise Isoliersteine Artwendung finden.
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Eine nach dem Verfahren hergestellte gebogene Drahtglasplatte weist
ganz bestimmte Spannungsverhältnisse auf, und zwar zeigt die Randzone periphere
Druckspannungen.