DE1114614B

DE1114614B - Method and device for increasing the strength of objects made of glass and other electrically non-conductive materials

Info

Publication number: DE1114614B
Application number: DEA34411A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dieter Buessing
Original assignee: DER GERRESHEIMER GLASHUETTENWE
Current assignee: DER GERRESHEIMER GLASHUETTENWE
Priority date: 1960-04-11
Filing date: 1960-04-11
Publication date: 1961-10-05

Description

Es ist bekannt. Glasgegenstände durch Erwärmen von beim Abkühlen oder Härten in ihnen entstandenen Spannungen zu befreien und dadurch zu vergüten. Bei diesen Verfahren werden die Glasgegenstände durch ihnen von außen zugeführte oder durch in ihrem Innern mit Hilfe eines elektrischen Hochfrequenzfeldes erzeugte Wärme auf eine Temperatur gebracht, bei der es eine Viskosität von 10° bis 10⁹ Poises erlangt. Eine wirtschaftliche Hochfrequenzbehandlung, die auf der diathermischen Wirkung von hochfrequentem Wechselstrom beruht, ist nur möglich, nachdem das Gut — meist in einem Ofen — so erhitzt worden ist, bis das in kaltem Zustand als elektrischer Isolator wirkende Glas die vorerwähnte Viskosität erlangt hat, bei der es elektrisch leitend wird. Mit dem Aufwärmen des Glasgegenstandes ist ein erhöhter Zeit- und Energieverbrauch verbunden, außerdem treten beim Aufwärmen chemische Oberflächenveränderungen auf, und es sind zusätzliche Mittel erforderlich, um den Glasgegenstand dagegen zu schützen, daß er durch die Kraft seines Eigengewichts unerwünschte Verformungen erfährt. Auch die Verwendung kostspieliger Hochfrequenzgeneratoren bedeutet einen hohen Aufwand, und die von ihnen ausgehenden Schwingungen stören den Empfang von Rundfunk- und Fernsehwellen, sofern nicht besondere Einrichtungen vorgesehen werden, die die Abstrahlung störender Hochfrequenzschwingungen verhindern.It is known. To relieve glass objects of the tension created in them during cooling or hardening by heating and thus to remunerate them. In these processes, the glass objects are brought to a temperature at which they have a viscosity of 10 ° to 10 ⁹ poises by means of heat supplied from the outside or by heat generated inside them with the aid of a high-frequency electric field. An economical high-frequency treatment, which is based on the diathermic effect of high-frequency alternating current, is only possible after the material has been heated - usually in an oven - until the glass, which acts as an electrical insulator when cold, has the aforementioned viscosity at which it becomes electrically conductive. The heating of the glass object is associated with increased time and energy consumption, chemical surface changes also occur during heating, and additional means are required to protect the glass object against undesirable deformations caused by the force of its own weight. The use of expensive high-frequency generators is also very expensive, and the vibrations emanating from them interfere with the reception of radio and television waves, unless special devices are provided that prevent the emission of disruptive high-frequency vibrations.

Demgegenüber ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit von Gegenständen aus Glas und anderen elektrisch nichtleitenden Stoffen, das nicht auf der Anwendung von Wärme beruht, die die im Glas beim Abkühlen oder Härten entstehenden Spannungen beseitigt, sondern eine Verfestigung von Gegenständen aus Glas und anderen elektrisch nichtleitenden Stoffen herbeiführt, ohne daß sie vor Anwendung des Verfahrens erwärmt zu werden brauchen und während dessen Anwendung sie sich auch nicht fühlbar erwärmen. Bei dem neuen Verfahren sind auch sämtliche hier genannten Nachteile der bekannten Hochfrequenzbehandlung vermieden, insbesondere ist es mit Hilfe einer sehr einfachen, keinerlei Störungen verursachenden Einrichtung durchführbar und erfordert so geringen zeitlichen Aufwand, daß es auch auf im freien Luftraum kontinuierlich fortbewegte Gegenstände anwendbar ist. Dieses den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren besteht darin, daß die zu verfestigenden Gegenstände einem elektrischen Feld hoher Spannung (z.B. einem Gleichspannungsfeld, Wechselfeld oder einem Feld pulsierender Gleichspannung) Verfahren und VorrichtungIn contrast, the subject of the invention is a method for increasing the strength of objects made of glass and other electrically non-conductive materials that are not on the application of Heat is based, which eliminates the stresses that arise in the glass during cooling or hardening, but solidifies objects made of glass and other electrically non-conductive materials, without needing to be heated prior to application of the method and during it Application they also do not heat up noticeably. With the new procedure, everyone is here too mentioned disadvantages of the known high-frequency treatment avoided, in particular it is with the help a very simple, no disturbance causing device feasible and requires so little Time expenditure that it also applies to continuously moving objects in open air space is applicable. This forming the subject of the invention is that the to be solidified Objects exposed to a high voltage electrical field (e.g. a direct voltage field, alternating field or a field of pulsating DC voltage) Method and device

zur Erhöhung der Festigkeitto increase strength

von Gegenständen aus Glas und anderenof objects made of glass and others

elektrisch nichtleitenden Stoffenelectrically non-conductive materials

Anmelder:Applicant:

Aktiengesellschaft der GerresheimerGerresheimer stock corporation

Glashüttenwerke vorm. Ferd. Heye,Glassworks vorm. Ferd. Heye,

Düsseldorf-GerresheimDüsseldorf-Gerresheim

Dipl.-Phys. Dieter Bussing, Erkrath bei Düsseldorf, ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Dieter Bussing, Erkrath near Düsseldorf, has been named as the inventor

ausgesetzt werden, dessen Spannung unter der Durchbruchspannung, beispielsweise zwischen 5 und 800 kV und dessen Frequenz (bei Anwendung reiner oder überlagerter Wechselspannung) bei 50 Hz liegt. Das Hochspannungsfeld wird zwischen den Elektroden eines Kondensators aufgebaut, die der Form des zu behandelnden Gegenstandes angepaßt, aber auch einfache Plattenelektroden sein können. Die Einwirkungsdauer ist umgekehrt proportional der Höhe der Spannung, die ihrerseits von dem durch die Größe der zu behandelnden Gegenstände bestimmten Abstand der Elektroden und gegebenenfalls auch von der Durchschlagfestigkeit der Gegenstände abhängt. are exposed, the voltage of which is below the breakdown voltage, for example between 5 and 800 kV and its frequency (when using pure or superimposed alternating voltage) is 50 Hz. The high voltage field is built up between the electrodes of a capacitor, which has the shape of the adapted to the object to be treated, but can also be simple plate electrodes. The duration of exposure is inversely proportional to the level of tension that, in turn, depends on the one caused by the Size of the objects to be treated and, if applicable, also a certain distance between the electrodes depends on the dielectric strength of the objects.

Die Anwendung von Wechselspannung unmittelbar oder nach Gleichrichtung mit unvollkommener Glättung erlaubt einen einfacheren Aufbau als das Arbeiten mit reinem Gleichstrom. Außerdem ist die Anwesenheit einer Restwechselspannung nicht nur nicht schädlich, sondern für die angestrebte Wirkung sogar erwünscht. Deshalb kann es sogar nützlich sein, einem Gleichstrom einen Wechselstrom zu überlagern. The application of alternating voltage immediately or after rectification with imperfect Smoothing allows a simpler structure than working with pure direct current. Besides, the The presence of a residual alternating voltage is not only not harmful, but also for the desired effect even desired. It can therefore even be useful to superimpose an alternating current on a direct current.

Die Erfindung sei an Hand .der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Transformator bezeichnet, der primär an ein übliches Wechselstromnetz mit einer Spannung von beispielsweise 220 oder 380 V und einer Frequenz von 50 Hz angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung des Transformators liefert eineIn Fig. 1, 1 denotes a transformer, which is primarily connected to a conventional alternating current network a voltage of, for example, 220 or 380 V and a frequency of 50 Hz. the The transformer's secondary winding provides a

109 707/51109 707/51

Spannung, die zwischen 5 und 80OkV liegen mag. An sie ist ein Kondensator mit einer topfförmigen Elektrode 2 und einer stabförmigen Elektrode 5 angeschlossen. Auf dem Boden 3 der Topfelektrode 2 ruht der zu behandelnde Hohlglasbehälter 4. Die Stabelektrode ragt zentrisch in den Hohlglasbehälter 4, und zwar so tief, daß ihr unteres Ende vom Boden 3 etwa den gleichen Abstand hat wie ihr Mantel von der Umfangswand der Topfelektrode 2. Die Topfelektrode ist zweckmäßig geerdet.Voltage, which may be between 5 and 80OkV. A capacitor with a cup-shaped electrode 2 and a rod-shaped electrode 5 is connected to it. The hollow glass container 4 to be treated rests on the bottom 3 of the pot electrode 2 Rod electrode protrudes centrally into the hollow glass container 4, so deep that its lower end from The base 3 is approximately the same distance as its jacket from the peripheral wall of the pot electrode 2. The pot electrode is suitably earthed.

Mit der dargestellten Anordnung wurde unter Verwendung eines 50periodischen Wechselfeldes von 40 kV während dreißig Sekunden bei einem Elektrodenabstand von etwa 60 mm eine Festigkeitssteigerung an Glasflaschen um etwa 30% gegenüber nicht behandelten gleichen Flaschen erzielt.With the arrangement shown, a 50-period alternating field of 40 kV for thirty seconds with an electrode spacing of about 60 mm, an increase in strength achieved on glass bottles by about 30% compared to the same bottles that were not treated.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Anordnung, deren mit der Anordnung nach Fig. 1 übereinstimmende Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1. Im Sekundärkreis des Transfermotors 1 liegt hier ein Einweggleichrichter 6, der eine pulsierende Gleichspannung erzeugt. Zum gleichen Zweck kann auch ein Mehrweggleichrichter Verwendung finden. Die Amplitude der Restwechselspannung kann durch Zuschalten eines Glättungskondensators 7 verringert werden. Mit dieser Anordnung wurden bei abgeschaltetem Kondensator und einem Elektrodenabstand von etwa 60 mm Festigkeitssteigerungen von über 90 °/o gegenüber nicht behandelten gleichen Flaschen erreicht. Die Einwirkungsdauer betrug hier 15 Sekunden bei einer Spannung von 55 kV.FIG. 2 shows a modified arrangement, which corresponds to the arrangement according to FIG Components are provided with the same reference numerals as in Fig. 1. In the secondary circuit of the transfer motor 1 there is a half-wave rectifier 6 which generates a pulsating DC voltage. At the same time A multi-wave rectifier can also be used for this purpose. The amplitude of the residual AC voltage can be reduced by connecting a smoothing capacitor 7. With this arrangement were increased in strength with the capacitor switched off and an electrode spacing of about 60 mm of over 90% compared to untreated bottles of the same type. The duration of exposure here was 15 seconds at a voltage of 55 kV.

Auch reine oder pulsierende Gleichspannungen, die von einer Wechselspannung überlagert sind, sind für den Zweck der Erfindung brauchbar. So kann beispielsweise eine Anordnung gemäß Fig. 3 verwendet werden. Hier liegt der Sekundärseite des Transformators 1 die Sekundärseite eines zweiten Transformators 8 mit in Reihe zugeschaltetem Gleichrichter 6 parallel. Auch hier kann die Amplitude der Restwechselspannung der Reihenanordnung durch Parallelschalten eines Kondensators 7 beeinflußt werden. Mit dieser Anordnung wurden bei einem Elektrodenabstand von ebenfalls 60 mm Festigkeitserhöhungen von mehr als 50% gegenüber unbehan- delten gleichen Flaschen erzielt, und zwar bei einer Einwirkungsdauer von 5 Sekunden und einer Spannung von 100 kV.There are also pure or pulsating direct voltages that are superimposed by an alternating voltage useful for the purpose of the invention. For example, an arrangement according to FIG. 3 can be used will. Here, the secondary side of the transformer 1 is the secondary side of a second transformer 8 with rectifier 6 connected in series in parallel. Here, too, the amplitude of the Residual AC voltage of the series arrangement can be influenced by connecting a capacitor 7 in parallel. With this arrangement, with an electrode spacing of also 60 mm, strength increases of more than 50% compared to untreated Delten the same bottles achieved, with an exposure time of 5 seconds and tension of 100 kV.

An Stelle eines Glättungskondensators kann — insbesondere bei dem Beispiel nach Fig. 3 — eine Siebkette mit mehreren Kapazitäten und wenigstens einer Induktivität Verwendung finden.Instead of a smoothing capacitor - especially in the example according to FIG. 3 - a Find sieve chain with several capacities and at least one inductance use.

Die Erhöhung der Festigkeit wurde durch Innendruckprüfung nach DIN 52321 in der Weise ermittelt, daß der danach anzuwendende Prüfdruck 1 Minute lang aufrechterhalten und anschließend so oft stufenweise gesteigert wurde, bis die der Prüfung unterzogenen Flaschen zu Bruch gingen. Aus den erhaltenen Ergebnissen wurde nach statistischen Methoden der Mittelwert und dessen Abweichung vom Normwert errechnet. Behandelt und geprüft wurden im wesentlichen Flaschen mit einem Inhalt von 37 el und einem Gewicht von 180 g, jedoch haben Versuche bestätigt, daß auch Flaschen mit anderem Fassungsvermögen und Gewicht in gleicher Weise verfestigt werden können.The increase in strength was determined by internal pressure testing determined in accordance with DIN 52321 in such a way that the test pressure to be applied thereafter is maintained for 1 minute and then so was often increased gradually until the bottles subjected to the test broke. From the The results obtained were, according to statistical methods, the mean value and its deviation from Standard value calculated. Essentially, bottles with a content of 37 el were treated and tested and a weight of 180 g, but tests have confirmed that bottles with other capacities and weight can be solidified in the same way.

Fig. 4 zeigt einen für die Durchführung des hier behandelten Verfahrens geeigneten Kondensator mit zwei Plattenelektroden 9 und 10, die an eine Quelle veränderlicher Spannung angeschlossen sind und zwischen sich den zu behandelnden Gegenstand, hier eine Glasplatte 11, aufnehmen. Die kurze Behandlungszeit erlaubt es, den Gegenstand auch im Durchgang zwischen den Elektroden 9 und 10 zu verfestigen. Die bewegliche Anordnung des Gegenstandes 11 ist durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet.Fig. 4 shows a suitable capacitor for carrying out the method discussed here two plate electrodes 9 and 10 connected to a source of variable voltage and take up the object to be treated, here a glass plate 11, between them. The short treatment time allows the object to also solidify in the passage between electrodes 9 and 10. The movable arrangement of the object 11 is indicated by a dashed arrow.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung mit ebenfalls plattenförmigen Elektroden 9 und 10, die hier zur Behandlung von im Querschnitt runden oder vieleckigen massiven oder hohlen Körpern bestimmt ist. Dieser Körper 12 kann während der Behandlung in Drehung versetzt und auch zugleich zwischen den Elektroden 9 und 10 hindurchbewegt werden. Die Bewegungen des Gegenstandes 12 sind durch gestrichelte Pfeile angedeutet.Fig. 5 shows an arrangement with also plate-shaped electrodes 9 and 10, which are used here for treatment is determined by round or polygonal solid or hollow bodies in cross-section. This Body 12 can be set in rotation during the treatment and at the same time between the electrodes 9 and 10 are moved through. The movements of the object 12 are indicated by dashed lines Arrows indicated.

Claims

Patent claims:

1. Method of increasing the strength of objects made of glass and other electrically non-conductive substances characterized in that the objects are exposed to an electric field whose voltage is below the breakdown voltage.

2. The method according to claim 1, characterized by the application of a direct voltage field.

3. The method according to claim 1, characterized by the application of an alternating voltage field low frequency.

4. The method according to claim 1, characterized by the application of a field of pulsating DC voltage.

5. The method according spoke 1 and 3, characterized by a field of pulsating DC voltage, on which an alternating voltage is superimposed.

6. Device for solidifying hollow bodies, especially bottles, with the help of Method according to claims 1 to 5, consisting of a capacitor with a Cup-shaped hollow bodies and a rod axially inserted into the hollow body or tubular electrode.

7. Device for performing the method according to claims 1 to 5, characterized through a capacitor with two plate-shaped, the object to be treated between receiving electrodes.

8. Apparatus according to claim 7, characterized by a rotary drive for the to be treated Object.

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized by one of the to be treated Conveyor moving object between the plates of the condenser.

1 sheet of drawings