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Vorrichtung zum Ziehen von Glas Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zum Ziehen von Glas, das in einem Speisekanal von geringer Tiefe aus
der Läuterzone in die Ziehzone geführt und zur Bildung einer oberen und unteren
Haut gekühlt wird, wobei die Glasbahn senkrecht nach oben abgezogen wird, und betrifft
eine Anordnung der Ziehzone, bei der die Ausbildung und die Abziehbarkeit der unteren
Haut beeinflußt wird.
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Um die Ziehgeschwindigkeit bei der Erzeugung eines Glasblattes, das
kontinuierlich aus einem Wannenofen gezogen wird, beträchtlich zu erhöhen, wurde
bereits vorgeschlagen, den Läuterraum mit der Ziehkammer durch einen Glasstrom mit
freier, horizontaler Oberfläche, der in allen Punkten jedes Querschnitts die gleiche
Richtung aufweist, zu verbinden und dem unteren Teil dieses Glasstromes in seiner
ganzen Länge Wärme zu entziehen, die mengenmäßig derjenigen Wärmemenge gleich ist,
die dem oberen Teil des Glasstromes entzogen wird. Gleichzeitig werden die Wärmeverluste
an den Seiten soweit wie möglich herabgesetzt. Bei diesem vorgeschlagenen Verfahren
wird die Kühlung an der Ober- und Unterseite des Glasstromes so einreguliert, daß
der Temperaturgradient der unteren sowie der oberen Schicht des Stroms in Längsrichtung
mehr als 100° C pro Meter beträgt.
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Die Relaxation in dem verfestigten Glas tritt nicht plötzlich ein.
Deshalb wird nur ein Teil der Ziehkraft in die von der unteren Schicht des verfestigten
Glases gebildete »Haut« übertragen. Je nach der Ziehgeschwindigkeit wird von dieser
Haut eine mehr oder weniger große Menge des viel beweglicheren Glases aus der Mittelschicht
des Speisestromes mitgerissen.
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Die an der Unterseite des Speisestromes gebildete »Haut« kann sich
infolge ihrer relativ hohen Viskosität und infolge der Benetzung der feuerfesten
Steine, die an der Unterseite des Speisestromes liegen, nicht beliebig schnell von
diesen Steinen lösen. Aus dieser großen Gleitreibung der »Haut« auf den feuerfesten
Steinen ergibt sich, daß die Erstarrung der untersten Glasschicht nicht über eine
gewisse Grenze hinaus geführt werden kann, ohne daß gleichzeitig die technisch zulässige
Abziehgeschwindigkeit dieser »Haut« und damit die Produktionsgeschwindigkeit wesentlich
vermindert wird.
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Der Nachteil dieser großen Gleitreibung beruht sowohl auf der Beschaffenheit
des Bodens des Speisekanals als auch der Ziehkammer.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Vorrichtung
zu schaffen, bei der sowohl die Ausbildung als auch die Reibung am Boden der an
der Unterseite des Ziehbades gebildeten Glashaut so beeinflußbar ist, daß auch mit
erheblicher Geschwindigkeit abgezogen werden kann, ohne daß die untenliegende Glashaut
zu dünn wird oder abreißt. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß unter
dem flüssigen Glas im Speisekanal - d. h. wenigstens in der Ziehzone - eine Schicht
vorgesehen ist, die aus Metall oder einem ähnlichen Stoff besteht, der bei der angewandten
Betriebstemperatur flüssig ist. Dabei kann ein Stoff verwendet werden, der die Glashaut
nicht benetzt. Vorzugsweise wird Zinn oder eine Legierung von Zinn mit Blei oder
Kupfer verwendet. Insbesondere die unter der Bezeichnung »Bronzen« bekannten Legierungen
sind für den erfindungsgemäßen Zweck geeignet.
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Der wesentliche Vorteil der Schicht aus geschmolzenem Metall od. dgl.
auf dem Boden sowohl des Speisekanals als auch der Ziehkammer besteht darin, daß
durch diese Schicht infolge ihrer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit die Temperatur
in dem unteren Teil des Glasstromes, d. h. im Bereich der zu verfestigenden »Haut«,
die die Glasblattoberfläche auf der dem Schmelzofen abgewandten Seite bilden wird,
weitgehend beeinflußbar ist. Als Folge dieses Temperaturausgleichs in Verbindung
mit der außerordentlich geringen Reibung dieser Haut auf der die Unter-
Lage
des Bades bildenden geschmolzenen Schicht ergibt sich eine wesentliche Verminderung
der Unebenheiten, der sogenannten »Stries«, die gewöhnlich auf dieser Oberfläche
auftreten, und eine erhebliche Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit. Deshalb wird durch
das erfindungsgemäße Verfahren ein doppelter Vorteil gewonnen, nämlich die Erhöhung
der Produktionsgeschwindigkeit des Glasblattes und die Verbesserung der Qualität
seiner Oberfläche.
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Im allgemeinen wird die Zwischenschicht aus geschmolzenem Metall od.
dgl. nach der Erfindung sowohl auf dem Boden des Speisekanals als auch auf dem Boden
der Ziehkammer vorgesehen. Wenn hingegen der Speisekanal nur eine geringe Längenausdehnung
besitzt, kann die Schicht auf den Boden der Ziehkammer beschränkt werden.
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Wenn das Glasblatt nach dem unter dem Namen »Colburn«-Verfahren oder
»Libbey«-Verfahren bekannten Ziehverfahren hergestellt wird, genügt eine Ausbreitung,
z. B. der geschmolzenen Metallschicht auf dem Boden des Ziehbeckens.
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Der Boden der Ziehzone besteht vorzugsweise aus feuerfesten Steinen,
die durch vor dem Anheizen des Ofens in den Zwischenräumen der Steine angebrachte
Glasbehälter abgedichtet sind. Dabei kann die Oberseite jedes der feuerfesten Steine
Vertiefungen für die Aufnahme des flüssigen Stoffes aufweisen. In dem Boden der
Ziehzone sind vorzugsweise Kühlrohre oder ähnliche Einrichtungen zur Abführung der
Wärme angeordnet.
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Die Oberfläche der sich über die feuerfesten Steine auf dem Boden
sowohl des Speisekanals als auch der Ziehkammer erstreckenden geschmolzenen Metallschicht,
die mit dem Glas in Berührung steht, besitzt einen außergewöhnlich niedrigen Ausstrahlungsfaktor,
weil sie praktisch gegen Oxydation geschützt und deshalb blank ist. Aus diesem Grund
hat die Abkühlung des feuerfesten Materials, das bekanntlich einen relativ hohen
Ausstrahlungsfaktor besitzt, keine Rückwirkung auf die Temperaturverhältnisse in
der Mittelschicht des Glasstromes, da infolge der Reflexion an der blanken Oberfläche
der Metallschicht die Abstrahlung der Mittelschicht weitgehend reduziert wird. Es
ist auf diese Weise möglich, ein besonders großes Temperaturgefälle in dem unteren
Teil des Glasstromes aufrechtzuerhalten. Dieser Umstand ermöglicht eine weitere
wesentliche Verbesserung des Ziehverfahrens.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert
werden.
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Fig.l zeigt schematisch einen Längsschnitt des Speisekanals und der
Ziehkammer, die entsprechend der Erfindung auf ihrem Boden eine Gleitschicht aus
geschmolzenem Metall aufweisen; Fig. 2 zeigt im Längsschnitt eine Anordnung zur
Durchführung der thermischen Behandlung der unteren Schicht des Glasstromes, der
eine Ziehkammer von der Form Libbey-Owens speist; Fig. 3 zeigt im Querschnitt die
Anordnung einer Fuge im Boden zur Vermeidung des Auslaufens von geschmolzenem Metall;
Fig. 4 zeigt im Längsschnitt ein Ziehbecken, das direkt an den Ofen angebaut ist
und dessen Boden mit einer Schicht geschmolzenen Glases bedeckt ist.
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Bei einer Vorrichtung nach Fig. 1 fließt vom äußersten Ende des Läuterraumes
3 im Schmelzofen der Glasstrom 1, der ohne Rückströmung die Ziehkammer 2 speist.
Die freie Oberfläche dieses Glas-Stromes ist mit 4 bezeichnet. Der Oberbau
9 des Ofens enthält ein verschiebbares Wehr 10, mit dem der zur Ziehkammer
strömende Glasstrom unterbrochen werden kann.
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Dieser Glasstrom gleitet auf der geschmolzenen Metallschicht 6, die
über der aus feuerfestem Material bestehenden Sohle 5 ausgebreitet ist.
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Diese geschmolzene Metallschicht erstreckt sich über die ganze Länge
des Speisekanals sowie über die ganze Länge der Ziehkammer.
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Die Sohle 5 wird entweder durch Reduzierung ihrer Stärke oder durch
Anwendung bekannter Mittel, wie Luftgebläse, Rohre mit Wasserumlauf usw., gekühlt.
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Diese Kühlung überträgt sich mittels der flüssigen Metallschicht,
die ein guter Wärmeleiter ist, auf die untere Schicht des Glasstromes 1.
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Unter diesen Bedingungen bildet sich in der unteren Schicht des Glasstromes
eine verfestigte »Haut« 7, die in das Glasblatt 8 übergeht und die die dem Schmelzofen
abgewandte Oberfläche des Glasblattes bildet.
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Die verfestigte »Haut« 7, die durch die Ziehkraft unaufhörlich beansprucht
wird, kann schnell weitergezogen werden, denn sie gleitet ohne wesentliche Reibung
auf der Metallschicht, die sie trägt.
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Der Weitertransport der verfestigten »Haut« 7 geht wesentlich schneller
vor sich, als wenn diese unter Berührung mit den feuerfesten Steinen, die sie benetzt
und an denen sie stark haftet, gebildet wird.
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Dieser schnellere Abtransport der verfestigten »Haut« bewirkt, daß
eine größere Menge relativ beweglichen Glases aus der Mittelschicht des Glasstromes
1 mitgezogen wird, um den Kern des Glasblattes zu bilden, und das wiederum ermöglicht
eine größere Glasentnahme pro Zeiteinheit aus der Ziehkammer, d. h. eine größere
Produktionsgeschwindigkeit des Glasblattes bei einer gegebenen Stärke.
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Die Stärke der geschmolzenen Metallschicht ist gering; sie braucht
nicht größer als einige Zentimeter zu sein, um ihre Aufgabe als Gleichgewicht zwischen
dem Glasstrom und den feuerfesten Materialien der Sohle zu erfüllen.
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In Fig. 2 sind der Oberbau des Ofens und die verschiedenen Teile aus
feuerfesten Materialien, die die Ziehkammer überdecken, nicht mit dargestellt, um
die Zeichnung zu vereinfachen.
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Die geschmolzene Metallschicht 6, die vorzugsweise aus Zinn
oder einer Zinn-Kupfer-Legierung besteht, ist über den drei Blöcken 11 und
dem Boden 13 des Ziehbeckens 12 ausgebreitet.
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Diese Blöcke 11 erstrecken sich über die gesamte Breite des Glasstromes.
Die Blöcke besitzen an ihren Seiten, die die seitlichen Begrenzungen des Glasstromes
bilden, Vorsprünge, um das flüssige Metall aufzunehmen. Der an die Ofenwand angebaute
Block weist einen dritten Vorsprung, der mit 14 bezeichnet ist, auf.
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Die drei Blöcke 11 und das Ziehbecken 12 sind voneinander durch drei
Fugen 15 getrennt, die, um das Auslaufen von flüssigem Metall zu vermeiden, so angeordnet
sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist und in nachstehendem erklärt wird.
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Die Blöcke Il werden von drei Kühlrohren 16
durchzogen. Die
beiden äußeren Rohre kühlen die Fugen und sind deshalb jeweils in der Nähe der Flächen
angebracht, die an die benachbarten feuerfesten Steine angrenzen.
Das
mittlere Rohr kühlt hauptsächlich die obere Fläche der Blöcke ab, die an das geschmolzene
Metall grenzen.
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Da der Boden 13 des Ziehbeckens 12 nicht von unten geheizt wird, weist
er eine genügende Stärke auf, um zwei Kühlrohre 17 aufzunehmen. Das Kühlrohr,
das näher der Läuterkammer des Ziehbeckens liegt, hat die Aufgabe, die Fuge zwischen
dem Ziehbecken und dem an das Ziehbecken angebauten Block 11 nachhaltig zu kühlen;
das andere Kühlrohr kühlt, falls erforderlich, die geschmolzene Metallschicht.
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Bei einer Ausführungsform nach Fig.3 sind die Flächen 18 der beiden
feuerfesten Blöcke voneinander durch die Fuge 15 getrennt, die durch Verschmelzen
in richtiger Lage mit einem Glasblatt, das vor dem Anheizen des Ofens dort angeordnet
wurde, gebildet wird. Aus den Blöcken 11 ist im unteren Teil der Fuge etwas ausgeschnitten,
um eine Kammer 19 auszusparen, in deren Innerem sich das Kühlrohr 20 befindet.
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Wenn die Oberfläche der Blöcke 11 mit einer Glasschicht überzogen
wird, ehe sie mit der Schicht geschmolzenen Metalls bedeckt wird, wird ein Auslaufen
des geschmolzenen Metalls vermieden.
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Ein radikales Mittel, um dieses Auslaufen zu vermeiden, besteht darin,
1. um den ganzen Umfang der Oberfläche der Blöcke 11 einen Vorsprung nach Art des
Vorsprunges 14 anzubringen, um so auf jedem Block eine flache Vertiefung
zu schaffen, die das geschmolzene Metall aufnimmt, 2. am äußersten Ende des Bodens
des Ziehbeckens einen Vorsprung anzubringen.
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In Fig. 4 ist der Fall gezeigt, wo auf einer kurzen Strecke die verfestigte
Haut in der unteren Schicht des Glasstromes 1, der eine hohe Produktion ermöglicht,
gebildet wird. Die Höhe des Glasstromes 1 ist dann stark vermindert; es ist möglich,
daß sie nur einige Zentimeter beträgt. Der Block 21 wird von zwei Kühlrohren 16
durchzogen, der Boden 13 des Ziehbeckens wird durch drei Rohre 17 gekühlt. Die Vertiefung
22 im Boden des Ziehbeckens enthält die geschmolzene Metallschicht 6.