DE11055C - Verfahren, um gröfsere Glaskörper von unregelmäfsigen Formen in möglichst grofser Haltbarkeit herzustellen und zu kühlen - Google Patents

Description

1879.

Klasse 32.

FRIEDRICH SIEMENS in DRESDEN.

Verfahren, um gröfsere Glaskörper von unregelmäßigen Formen in möglichst grofser Haltbarkeit herzustellen und zu kühlen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 6. December 1879 ab.

Die Erfahrungen beim Kühlen und Härten des Glases haben ergeben, dafs eine Glasplatte von gleichmäfsiger Stärke vollkommener als Glaskörper von anderen Formen dadurch zu härten ist, dafs man die Erwärmung dieser Platte sowie deren Abkühlung nur von den beiden gröfsten, parallelen Flächen aus geschehen läfst.

Es wird dann die physikalische Beschaffenheit in allen zu den grofsen Flächen der Plätte senkrechten Querschnitten und in jedem Querschnitt auf den von aufsen gleich weit entfernten Punkten dieselbe sein, während wenn man die seitlichen Umfangsflächen dieser Platte an der Erwärmung oder Abkühlung theilnehmen läfst, dies nicht der Fall ist, da die den Kanten zunächst liegenden Theile schneller erwärmt oder abgekühlt werden, als die mehr nach der .Mitte der Platte zu gelegenen.

Hieraus ist ersichtlich, dafs das einfache Eintauchen einer Glasplatte in ein abkühlendes Element nothwendig eine ungleichmäfsige Abkühlung zur Folge haben mufs.

Man kann eine derartige Platte auch aus verschiedenen Stücken zusammensetzen, indem man aus Glasgegenständen und einem alle Zwischenräume ausfüllenden Material, welches annähernd dieselben Eigenschaften wie Glas gegenüber den Einflüssen der Wärme besitzt, künstlich einen plattenförmigen Körper bildet und diesen ausschliefslich von den beiden grofsen parallelen Flächen aus abkühlt.

Als ausfüllendes Medium wird besonders ein Sand von bestimmtem Thongehalt, der gewöhnlich vorher gebrannt ist, verwendet.

Es wird nun in folgendem ein neues Verfahren zur Herstellung von Glas - Schwellen, -Mühlsteinen, -Platten etc. beschrieben, welches theilweise auf den vorher entwickelten, theoretischen Anschauungen beruht.

Man kann das Verfahren als »Giefsverfahren« bezeichnen, da es sich in manchen Punkten der Behandlung des Gufseisens anschliefst.

Die Theile des Verfahrens sind: 1. Anfertigung der Formen für den herzustellenden Glaskörper, 2. Einbringen des Glases in die Form, 3. gleichmäfsige Durchwärmung und Herstellung der Platte und Abkühlung derselben.

I. Die Anfertigung der Formen.

Die Anfertigung der Formen für die herzustellenden Glaskörper erfolgt entweder nur einmal für mehrfache Benutzung, oder für jeden neu herzustellenden Glaskörper besonders.

Im ersteren Falle verwendet man Eisen als Formmaterial, im letzteren thonhaltigen Formsand.

Die Verwendung eiserner Giefsformen ist in Beziehung auf die Gestalt des herzustellenden Glaskörpers grofsen Beschränkungen unterworfen. Man erhält infolge nöthig werdender Theilungen der Form oft sehr complicirte Apparate; aufserdem haben die eisernen Formen noch Nachtheile, die in der schnellen Wärmeentziehung, welche der herzustellende Glaskörper nur oberflächlich erleidet, liegen; dieselbe ist allerdings durch eine Erwärmung der Form wesentlich zu mildern, aber besonders bei starken bezw. schweren Glaskörpern oft sehr schädlich. Ein anderer Nachtheil ist der, dafs die in eisernen Formen gegossenen Stücke ohne diese Form in den Durchwärmofen gebracht werden müssen. Es setzt dies stets eine gewisse Starrheit des Glaskörpers, also eine Abkühlung voraus, um seinen Transport ohne complicirte Hülfsmittel zu ermöglichen; ebenso schwierig ist es, die richtige Gestalt desselben ohne besondere Einrichtungen im Durchwärmofen zu erhalten, namentlich mit Zunahme seines Gewichtes.

Die Verwendung der eisernen Giefsform beschränkt sich daher meist auf Herstellung der einfachst gestalteten Artikel in grofsen Quantitäten, z. B. von Fufsbodenplatten.

Unter Umständen kann man auch combinirte Formen, d. h. theilweise Eisen und theilweise Sand verwenden.

Dieser Fall tritt ein, wenn Unterschneidungen in den zu giefsenden Stücken vorkommen, die man dann durch Einlegen von Sandkernen in die Eisenform herstellt, um eine sonst nöthige complicirte Formtheilung zu vermeiden.

Eine viel allgemeinere Verwendung findet die »Sandform«, die in Beziehung auf die Gestalt der zu giefsenden Gegenstände an gar keine Grenze gebunden ist.

Sie werden hergestellt wie die Formen für Eisengufs, d. h. in eisernen Formkästen über ein Modell des herzustellenden Gegenstandes.

Bei Herstellung der eisernen Formkästen für Glashartgufs ist darauf zu sehen, dafs sich dieselben thunlichst der Gestalt des herzustellenden Artikels anpassen, d. h. dafs möglichst gleiche Sandstärke vorhanden ist, um die später nach dem Gufs erfolgende Erwärmung thunlichst gleichmäfsig zu machen. Ferner sollen die Formkästen leicht, also schwach im Eisen sein.

Nach Herstellung der nassen Sandformen werden dieselben mit Graphit geschwärzt und in einer Trockenkammer gebrannt.

Das Schwärzen mit Graphit hat einmal den Zweck, das Einbrennen des Formsandes in die Glasoberfläche zu verhüten, anderentheils aber auch, um ein leichteres Fliefsen des Glases zu vermitteln, als auf der ungeschwärzten Sandfläche möglich wäre.

Man wendet sonst alle Hülfsmittel an, die man bei dem Eisengufs verwendet; man sticht Kanäle, damit die Luft in den Formen, und Gase, die sich während des Giefsens entwickeln, leicht entweichen können. Man setzt dem thonhaltigen Formsand selbst Kohlenpulver, zerkleinertes Stroh etc. zu. Diese Substanzen brennen bei dem Trocknen der Formen heraus und geben somit ebenfalls Hohlräume, durch welche Gase entweichen können.

" Das Verfahren lehnt sich also an die sogenannte Masseformerei an.

Im Falle sich Löcher in dem zu giefsenden Glaskörper befinden, benutzt man sogenannte Kerne, die man ebenfalls aus Sand oder Lehm herstellen kann; in einigen Fällen wende'man Eisenkerne an. Letztere werden hergestellt, indem man entsprechend geformtes Eisen mit Thonschlicker bestreicht, dann mit Formsand einstaubt und nach dem Trocknen mit Graphit schwärzt.

Die Erfahrung hat hier gezeigt, dafs ein Ganzbleiben des herzustellenden Gegenstandes unmöglich ist, wenn ein Kern, gleichviel ob Sand-, Lehm- oder Eisenkern, während des Kühlprocesses in dem Glaskörper bleibt; es hat dies ein Zertreiben desselben zur Folge.

Es liegt der Grund dieser Erscheinung in dem Unvermögen des Kernmateriales, bei Wärmewirkungen mit dem Glase gleichen Schritt zu halten.

Es ist daher nothwendig, die Kerne zu entfernen, oder besonders construirte zu verwenden, welche die Eigenschaft besitzen, dem Schwindungsdruck des Glases nachzugeben.

II. Das Einbringen des Glases in die Form.

Man giefst das Glas entweder durch Abstechen aus einer Glasschmelzwanne (einem Kippofen, Rotator u. dgl.) von entsprechender Einrichtung, oder durch Giefsen aus einem Hafen, oder durch . Aufnehmen des Glases auf einen Metallstab und nachheriges Ablaufenlassen in die Form. In letzterem Falle giefsen unter Umständen drei bis fünf Mann, je nach der Gröfse des herzustellenden Stückes.

Im Falle durch Abstechen aus einer Glasschmelzwanne gegossen wird, geschieht dies natürlich continuirlich und sind dann die Formen an die Giefsstelle zu -bringen, während bei beiden anderen Giefsarten das Glas zur Form gebracht wird.

In ersterem Falle ist an der Glasausflufsstelle eine geeignete Heizvorrichtung anzubringen in Form eines directen Feuers oder einer Stichflamme, um die Ansammlung erstarrten Glases an dieser Stelle und um den ausfliefsenden Strahl zu verhindern; mit Vortheil kann man für diesen Zweck ein Gasgebläse anwenden.

Beim Gufs sind folgende Rücksichten zu nehmen. Die Form soll immer warm sein, namentlich im Falle eiserne Formen verwendet werden. Bei der Sandform hat das Anwärmen noch den besonderen Zweck, den Graphit absolut trocken zu machen; derselbe ist sehr hygroskopisch und verursacht, wenn feucht, stets Blasen. Man giefst daher sofort, wenn die Formen noch warm aus der Trockenkammer kommen.

III. Gleichmäfsige Durchwärmung und Herstellung der Platte und Kühlung derselben.

Es kommen hier zwei Fälle in Frage:

Ist der gegossene Gegenstand von einfacher Form ohne Löcher, so benutzt man einen Ofen sowohl zum Durchwärmen als zur Herstellung der Platte.

Ist aber die oben beschriebene Operation des Entfernens der Kerne nach der Durchwärmung vorzunehmen, so bildet der Ofentheil, in welchem die Abkühlung der gleichmäfsig durchwärmten Platte vorgenommen wird, eine specielle, von dem Ofen lösbare Vorrichtung.

Die Construction der Durchwärmöfen ist einfachster Art; die Heizung kann mit directer Feuerung ebensowohl als mit Gas vorgenommen werden, jedoch ist Gas vorzuziehen. Es ist besonders darauf Rücksicht zu nehmen, dafs der Boden des Anwärmeofens durch entsprechende Feuerzüge genügende Wärme zugeführt erhält. "

In dem Durchwärmofen befindet sich der später zur Herstellung der Platte zu benutzende Sand, der auf gleiche Temperatur mit den gegossenen Glaskörpern gebracht wird.

Bei der Durchwärmung spielt die Erfahrung die gröfste Rolle; hat man viele Körper von gleicher, einfacher Gestalt und gut vertheilter Masse, so ist die Zeit etc. bald beobachtet, die zum vollkommenen Durchwärmen nöthig ist. Anders wird die Sache bei Glaskörpern von complicirter Gestalt und nicht ganz regelmäfsig vertheilter Masse. Hier mufs man die Fehler des ausfüllenden Materials möglichst ausgleichen.

Es geschieht dies, indem man gewisse Forrntheile entfernt, unter Umständen auch den Formkasten. Durchaus nothwendig ist die Entfernung

der Kerne, wenn nicht die später beschriebenen Federkerne angewendet werden.

Man bringt dann die Form mit dem Glasgufs darin an die Arbeitsöffnung des._; Ofens und entfernt die Sandkerne durch Ausstechen, die Eisenkerne durch . einfaches Herausziehen mit der Zange. Der später in die Kernöffnungen einlaufende glühende Sand macht keinen Schaden, da er während der Kühlung leicht nachgeben kann. Wenn erwünscht, kann man auch die entstandenen Löcher mit angewärmten, schwachen Blechstückchen abdecken und so ein Einlaufen des Sandes ganz verhindern.

Will man die Operation des Entfernens der Kerne ersparen, was in sehr vielen Fällen wünschenswerth ist, so verwendet man Kerne, welche vermöge ihrer Construction dem Schwindungsdruck des Glases nachgeben können, sogenannte Federkerne.

Für Sand- und Lehmkerne erreicht man dies durch eingelegte Bleche von den Dimensionen des Kernes entsprechender Stärke, welche letztere in zwei oder, wenn nöthig, mehr Stücke theilen. Diese Bleche werden entweder bereits bei Herstellung der Kerne eingelegt oder später, nach dem Brennen der letzteren, besonders eingesetzt. Zieht man diese Bleche nach dem Gufs der Glaskörper, also vor dem Einbringen in den Anwärmofen, vorsichtig aus den Kernen, so wird damit genügend Platz geschafft für ein Nachgeben der letzteren beim Erkalten des Glases. Ein Einlaufen des Glases in die durch Ausziehen der Bleche gebildeten feinen Fugen findet nicht statt, da dasselbe sehr schnell an der Oberfläche des Kernes sich abkühlt, wenigstens so weit, um derartige Spalten nicht mehr auszufüllen.

Ist das Kernmaterial Eisen, das besonders bei einfach geformten, namentlich cylindrischen Kernen Verwendung findet, so stellt man dieselben aus entsprechend starkem Blech her. Man biegt das Blech zunächst in die gewünschte Form, statt aber die Enden des so entstehenden Blechmantels an einander stofsen zu lassen, legt man dieselben frei - über einander. Der ganze Kern bildet so eine Feder, welche dem Schwindungsdruck des Glases in vollkommenster Weise nachgiebt, ohne dafs eine Deformation des im Glase herzustellenden Loches eintreten kann. Derartige Federkerne von dünnem Metall werden mit dem Glase gekühlt und erst nach vollkommener Erkaltung entfernt.

Es erfolgt nun die Bildung der Platte. Die Vorrichtung, die hierzu und zum Abkühlen dieser Platte benutzt wird, ist der im Patent No. 6388 vom 19. December 1878 beschriebene Wagen, der hier mit Rücksicht auf die vorliegenden Verhältnisse mit durch doppelte Blechwand geschützten Seiten, einfachem Boden und einfacher Decke versehen ist.

Dieser Wagen wird in einem Ofen gleicher Construction wie bei dem Hartkühlverfahren (P. R. No. 6388) vorgewärmt und dann vor den Durchwärmofen gebracht. Man bedeckt nun den Boden mit einer entsprechenden Schicht vorgewärmten Sandes, bettet dann die gegossenen und vorbereiteten Glaskörper ein, bedeckt sie mit einer Lage glühenden Sandes, schliefst den Deckel und stellt dann den Wagen zur Abkühlung bei Seite.

Die Kühlung erfolgt dann besonders durch den einfachen eisernen Boden und Deckel.

Bei dem Einbetten der gegossenen Glasgegenstände ist besonders darauf zu achten, dafs kein eiserner Formkasten die Wände des Wagens berührt; es würde dies eine sofortige fehlerhafte Wärmeleitung zur Folge haben; es soll an den Seiten stets genügend Sand vorhanden sein.

In den meisten Fällen empfiehlt es sich aber, den Wagen gleich in den Durchwärmofen zu schieben. Man reservirt dann für denselben eine Aussparung auf dem Arbeitsboden des Anwärmofens, der in Höhe des Wagenbodens über der Hüttensohle liegt. Die Grundfläche der Aussparung hat gleiches Niveau mit der Hüttensohle bezw. trägt deren verlängertes Geleise.

An Stelle des in den Ofen gefahrenen Wagens kann man auch einen entsprechenden, eisernen, mit Deckel verschliefsbaren Kasten in den Durchwärmofen einbringen. In diesem Kasten wird die Bildung der Platte vorgenommen, derselbe dann geschlossen und dann behufs Kühlung vermittelst passender Vorrichtungen aus dem Durchwärmofen entfernt.

Es ist bei der Kühlung besonders darauf zu achten, dafs dieselbe gleichmäfsig von den beiden parallelen Flächen aus eintritt; der Kasten darf also z. B. nicht mit einer Fläche den Boden berühren, also stehen; es empfiehlt sich hier z. B. ein Aufhängen des Kastens.

Der einfachste Fall ist der, wo Durchwärmung, Herstellung und Abkühlung der Platte in einem und demselben Ofen vorgenommen werden können, wie dies z. B. bei Fufsbodenplatten möglich ist.

Dieselben werden in eisernen Formen gegossen, dann nach einem Ofen gebracht, der im wesentlichen dem Wagenkühlofen P. R. 6388 entspricht. Dort werden die Platten auf eine gehobelte Richtplatte gelegt, bis sie sich gleichmäfsig durchgewärmt haben. Der Boden des Wagens ist mit einer entsprechenden Sandschicht bedeckt, auf welche die durchwärmten Platten gelegt werden. Ist der Wagen voll, so giebt man vorgewärmten Sand darüber, läfst die ganze, so gebildete Platte noch einige Zeit im Ofen, und nachdem man den Deckel geschlossen, fährt man den Wagen weg zur Kühlung, die in geforderter Weise nur von oben und unten eintritt. Man benutzt hierbei auch stets ein Paar solcher Oefen, wie in dem Patent für Hartkühlverfahren beschrieben.

Dem Fehler, dafs der Boden durch die ankommende Verbrennungsluft gekühlt wird, so dafs also eine gleichmäfsige Erwärmung der Platte nicht eintreten könnte, begegnet man dadurch, dafs man auch den Boden des Wagens

Claims (1)

1. doppelt macht und durch eine entsprechende Sandschicht auf dem äufseren Boden des Wagens eine genügende Isolirschicht während der Anwärmung schafft. Hat der Wagen den Ofen zum Zwecke der Kühlung verlassen, so entfernt man den äufseren Boden mit seiner Sandschicht und ermöglicht somit eine nur von oben und unten gleichmäfsig erfolgende Kühlung.

   Paten τ-An Sprüche:

   i. JDie.Kühlung von Glas, darin bestehend, dafs man aus den geformten, stark erhitzten Glaskörpern und einer auf die gleiche Temperatur gebrachten Hülle von Sand oder einem ähnlichen anderen Material eine Platte bildet und deren Kühlung von den beiden einander parallelen, gröfsten Flächen aus möglichst gleichmäfsig vornimmt.

   Die Anwendung von Federkernen beliebigen Materials, die im Stande sind, dem Schwindungsdruck des Glases nachzugeben.

   Die Entfernung der aus beliebigem Material gebildeten Kerne aus den gegossenen, gleichmäfsig durchwärmten Glaskörpern vor deren Umhüllung mit Sand oder einem ähnlichen anderen Material, im Falle Federkerne nicht angewendet werden. -

   Die Anwendung getrockneter Sandformen zur Herstellung von Glaskörpern irgend welcher Form nach dem in den Ansprüchen i., 2. und 3. gekennzeichneten Verfahren.