-
Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Ziehen von Rohren aus
Glas oder ähnlichem thermoplastischem Material Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Ziehen, insbesondere von Glasrohren
aus einem Vorrat geschmolzenen Glases. Solche Rohre kann man sowohl nach unten (USA.-Patent
2 009 793) als auch nach oben (USA.-Patent 2 085 245) aus der Schmelze ziehen. Das
Erfindungsprinzip läßt sich auf beide Verfahren anwenden.
-
Beim kontinuierlichen Ziehen von solchen Rohren ist es üblich, einen
Luftstrom durch das zu ziehende Rohr zu richten und die Größe und Wandstärke des
so gezogenen Rohres durch geeignete Steuerung der Viskosität des geschmolzenen Glases,
des Luftdruckes innerhalb des Rohres und/oder durch Änderung der Ziehgeschwindigkeit
zu regulieren.
-
Die Schwierigkeiten bei den bekannten Verfahren nehmen mit zunehmendem
Durchmesser des zu ziehenden Rohres zu, da offenbar das durch das Rohr zur Aufrechterhaltung
des gewünschten Durchmessers hindurchzuschickende Luftvolumen entsprechend vergrößert
werden muß. Beim Hindurchleiten eines großen Luftvolumens durch das Rohr kühlen
sich jedoch die die Rohrwandung bildenden Elemente übermäßig stark ab, wodurch die
freie Beweglichkeit des Rohres gestört wird. Häufig ist deshalb eine umfangreiche
zusätzliche Erwärmung dieser Elemente erforderlich.
-
Es ist auch bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekanntgeworden
(französische Patentschrift 1155 498), nach der ein Druckunterschied zwischen
dem Inneren des zu formenden Rohres unmittelbar unter einem zylindrischen inneren
Formglied in bezug auf den das Rohr umgebenden Raum aufgebracht wird. Der überdruck
innerhalb des Rohres wird über einen Kanal und eine Kammer angelegt.
-
Dieser bekannte Vorschlag bildet die Gruppe von Einrichtungen weiter,
bei denen ein überdruck innerhalb des Rohres das Rohr gegen die Form drückt.
-
Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß der überdruck im Rohr zu einem
Ausbauchen des Rohres spätestens zu dem Zeitpunkt führt, wo dieses die Form verläßt.
Offensichtlich ist dies völlig unerwünscht und würde gerade dem Zweck, warum man
ein Rohr durch eine Form führt, entgegenlaufen. Bei dieser bekannten Vorrichtung
ist deshalb notwendigerweise eine intensive Kühlung des Rohres erforderlich, so
daß dieses beim Austreten aus der Form so weit gehärtet ist, daß es dem noch aufrechterhaltenen
Druckunterschied nach Verlassen der Wände der Form standhält. Hierbei ist aber auf
Grund der doppelten intensiven Kühlung (innen und außen) die Temperatur des Rohres
so weit gesunken, daß es bei Verlassen der Formhülse völlig steif ist.
-
Bekanntlich ist eine so rasche Abkühlung aber ungünstig, da Glas einen
vergleichweise hohen thermischen Expansionskoeffizienten besitzt und somit auf Grund
der verbleibenden übermäßigen Spannungen und der Art des gebildeten Gefüges eine
außerordentlich hohe Anfälligkeit gegen Bruchgefahr verbleibt.
-
Gemäß der Erfindung wird das Rohr durch eine Gießform gezogen, deren
Querschnittsform der gewünschten Querschnittsform des zu ziehenden Rohres entspricht
und die Innenabmessungen aufweist, die so berechnet sind, daß das gezogene Rohr
die gewünschten Außenabmessungen erhält. Das aus dem Schmelzgutvorrat austretende
Rohr weist bei seinem Eintritt in die Gießform einen Außendurchmesser auf, der kleiner
als der Innendurchmesser der Gießform ist, und wird durch ein Loch in einer Platte
geführt, welche das das noch im schmelzflüssigen Zustand befindliche Rohr eng umgebende
Eintrittsende
der Gießform abdeckt. Vorzugsweise weist die Platte
einen kleinen Abstand vom Eintrittsende der Gießform auf und bildet so über dem
Eintrittsende der Gießform einen ringförmigen Eimaß für eine die Gießform dort umgebende
Unterdruckkammer. Die Platte kann aus Graphit oder einem Metall bestehen, das vorzugsweise
so behandelt ist, daß das Glas nicht an ihr haftet. Die Höhe dieser Kammer wird
im Vergleich zum Querabstand zwischen dem die Öffnung begrenzenden Teil der Platte
und der die Gießformbohrung begrenzenden Wandung gering gehalten, um jede Möglichkeit
auszuschließen, daß sich das Rohr in diese Kammer hinein ausdehnt und somit der
Ziehvorgang gestört wird.
-
Eine ähnliche Unterdruckkammer ist am Ausgangsende der Gießform vorgesehen
und weist eine Abschlußplatte auf, deren Öffnung in Größe und Querschnitt der Gießformbohrung
entspricht. Außerdem ist das äußere Ende der Kammer am Ausgangsende der Gießform
mit einer Blende oder axial geschlitzten Platte versehen, deren öffnung im wesentlichen
dem Durchmesser des gezogenen und durch die Gießform laufenden Rohres entspricht
und das als vorüber-: gehender Abschluß dient. Diese Blende oder Platte wird später
durch das sich ausdehnende, durch die Gießform laufende Rohr zur Seite geschoben.
Außerdem sind um die Gießform sich über' deren Länge erstreckende Vorrichtungen
zur Regelung der Gießformtemperatur vorgesehen.
-
Während das schmelzflüssige Rohr durch eine übliche Ziehmaschine durch
die Gießform hindurchgezogen wird, wird an beide Unterdruckkammern Unterdruck angelegt,
so daß die Luft aus dem Eintritts- und Austrittsende der Gießform abgezogen wird.
Der um den in das Einlaßende der Gießform einlaufenden Schmelzstrom erzeugte Unterdruck
überwindet den aus der Zähigkeit des Glases resultierenden Widerstand, so daß sich
das Rohr im oberen Bereich der Gießform ausdehnt und schließlich unmittelbar die
Gießformwandung berührt. Dabei wird das Rohr durch die Berührung mit der vergleichsweise
kühlen Gießformwandung abgekühlt und zieht sich thermisch etwas zusammen, bis die
Zähigkeit des Glases so groß geworden ist, daß der Unterdruck das soweit abgekühlte
Rohr nicht mehr in unmittelbarer Berührung mit der Gießformwandung halten kann.
Bei dem weiteren Durchgang durch die Gießform setzt sich jedoch die Abkühlung des
Glases fort und damit bis zu einem gewissen Ausmaß auch dessen Zusammenziehung.
Infolgedessen ist das starre Rohr beim Austritt aus der Gießform wenige Hundertstelmillimeter
kleiner als die Gießformbohrung, so daß um das vom unteren Bereich der Gießformbohrung
umgebene Rohr ein kontinuierlicher Luftaustritt vor sich geht. Damit dieser Luftaustritt
am Austrittsende der Gießform nicht so stark wird, daß er eine zur Erzielung einer
Expansion des Glases bis zur Berührung mit der Gießformwandung ausreichende Verminderung
des Luftdruckes um das in die Gießform eintretende Rohr verhindert, schließt man
am Austrittsende der Gießform ebenfalls eine Unterdruckquelle an.
-
Bei einer anderen, jedoch weniger bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung verwendet man eine Gießform, die von einer Unterdruckkammer mit wendelförmig
verlaufenden Schlitzen in Längsrichtung der Wandung umgeben ist. Durch diese Schlitze
wird die Luft abgezogen, so daß das Glas während der Anfangsstufe des Durchganges
des schmelzflüssigen Rohres durch die Gießform mit deren Wandung in Berührung kommt.
-
Im folgenden soll die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert
werden. Die Zeichnungen zeigen in F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine
Ziehvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Gießform im wesentlichen längs der Achse
des gezogenen Glasrohres, F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende vergrößerte Ansicht
zur Wiedergabe des durch die Gießform laufenden gedehnten Rohres, F i g. 3 einen
senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießform.
-
In F i g. 1 ist mit 11 ein Teil eines Vorherdes mit einem Vorrat 12
an geschmolzenem Glas bezeichnet, welcher durch einen geeigneten, nicht gezeichneten,
in üblicher Weise mit dem Vorherd verbundenen Glasschmelzofen geliefert wird. Der
Vorherd 11 weist den üblichen Glaszuführungsbodenauslaß 13 mit einem Begrenzungsring
14 auf. Ein geeignet aufgehängter, rohrförmiger Dorn 15 trägt in senkrechter Flucht
mit der Bohrung des Ringes 14 am unteren Ende einen Kegel 18 in solcher Höhe,
daß sich zwischen dem Ring 14 und dem Kegel 18 ein ringförmiger Durchlaß bildet,
durch den der schmelzflüssige, rohrförmige Glasstrom 19 mit Hilfe der Abziehwalzen
20 abgezogen wird.
-
Der Strom 19 ist in der Nähe seiner Wurzel von einer Platte 21 umgeben,
deren öffnung einen geringeren Durchmesser als die Bohrung der Gießform 22 aufweist,
deren Eintrittsende in geringem Abstand von der Platte 21 liegt, so daß ein Ringkanal
zu einer Unterdruckkammer 23 entsteht, welche über das Eintrittsende der Gießform
geschraubt und über eine Leitung 25 an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist.
-
Das Austrittsende der Gießform 22 ist in ähnlicher Weise mit einer
Platte 31 versehen, die zweckmäßig als eine Wandung einer Unterdruckkammer 33 dient
und eine Öffnung aufweist, deren Durchmesser oder Querschnittsform der Bohrung der
Gießform 22 entspricht. Die Unterdruckkammer 33 ist über eine Leitung 35 an eine
Unterdruckquelle anschließbar. Auf Konsolen 32 ruht verschiebbar eine zweiteilige
Platte 41 mit einer Öffnung, deren Durchmesser im wesentlichen demjenigen
der Platte 21 entspricht und die bei 36 in Achsrichtung geschlitzt ist. Die Platte
41 dient als Blende zum Abschluß des Zwischenraumes zwischen dem nicht gedehnten
Rohr und dem Durchlaß durch die Platte 31 bei Beginn des Ziehvorganges und so lange,
bis das gedehnte Rohr durch die Öffnung dieser Platte hindurchläuft. In diesem Augenblick
schiebt das Rohr einfach die beiden Hälften der Platte 41 nach außen. Zum
Einsetzen oder Auswechseln kann auch die Platte 21 um das Rohr in ähnlicher Weise
in Achsrichtung geschlitzt sein.
-
Zur Regulierung der Temperatur der Gießform 22 ist diese von einer
Guppe ringförmiger Rohre 50 umgeben, die jeweils auf die Gießform gerichtete Austrittsöffnungen
51 für ein Kühlmedium aufweisen und über Regulierventile 54 an eine Kühlmittelverteilerleitung
53 angeschlossen sind.
-
Das in üblicher Weise hergestellte, noch schmelzflüssige Rohr läuft
durch die Gießform 22 und wird
durch Erzeugung von Unterdruck innerhalb
der Kammer 23 mit der Wandung des oberen Gießformbereiches in Berührung gebracht.
Vorzugsweise wird dabei gleichzeitig auch in der Kammer 33 Unterdruck erzeugt. Das
gedehnte Rohr wird durch die Berührung mit der Gießform rasch abgekühlt, zieht sich
langsam von deren Oberfläche zurück und erreicht schließlich eine solche Zähigkeit,
daß der Unterdruck keinen Einfluß mehr auf das Rohr ausüben kann. Das derart gedehnte
Rohr stößt die beiden Hälften der Platte 41 beim Auftreffen auf sie einfach
auseinander. Die Platte 31 der Kammer dient dann anschließend dazu, eine geeignete
Abdichtung um das Austrittsende der Gießform aufrechtzuerhalten.
-
Bei der in F i g. 3 wiedergegebenen Ausführungsform weist die Gießform
60, welche gegen die Gießform 22 austauschbar ist, in der Wandung wendelförmig verlaufende
Schlitze 61 und eine sie umgebende Kammer 62 auf. Ein durch diese Gießform laufender,
rohrförmiger Strom geschmolzenen Glases dehnt sich im oberen Bereich der Gießform
wegen seiner dort noch vorherrschenden geringeren Zähigkeit aus und schrumpft beim
anschließenden Abkühlen allmählich von der Gießformwandung ab. Schließlich wird
das Glas so zäh, daß es beim weiteren Durchgang durch die Gießform genau wie bei
der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 von dem um ihn herrschenden Unterdruck
nicht mehr beeinflußt wird.
-
Selbstverständlich schließt die Erfindung keineswegs die Verwendung
irgendwelcher Anordnungen aus, die man bei bekannten Vorrichtungen zur Regulierung
von Durchmesser und/oder Wandstärke des zu ziehenden Rohres kennt, sondern offenbart
lediglich einen sehr bedeutenden weiteren Regulierungsfaktor. Obwohl im vorhergehenden
angenommen wurde, daß die Gießformen zylindrische Bohrungen aufweisen, ist selbstverständlich
die Erfindung auch für die Herstellung von Rohren mit einer Vielzahl von anderen
Querschnittsformen anwendbar, indem man einfach Gießformen der gewünschten Querschnittsform
verwendet. Außerdem braucht man das Rohr nicht nur auf eine gewünschte Querschnittsform
zu ziehen, sondern kann ihm in einem oder mehreren Radialbereichen eine abweichende
Wandstärke geben. Setzt man beispielsweise die Platte 21 so ein, daß ihr
Bohrungsmittelpunkt nicht mit dem Mittelpunkt der Gießformbohrung fluchtet, dann
ist die Ausdehnung des Glases auf einer Seite der Bohrungswandung größer als auf
der gegenüberliegenden Seite, so daß zwei gegenüberliegende Wandbereiche mit unterschiedlicher
Stärke entstehen. Will man Rohre mit elliptischem Querschnitt herstellen und soll
der Wandungsbereich an den Enden der kleineren Achse dünner als an den Enden der
größeren Achse sein, dann erzielt man dies dadurch, daß man eine der Platte 21 ähnliche
Platte verwendet, deren elliptische Öffnung ein größeres Verhältnis von großer zu
kleiner Achse aufweist als die Öffnung der Gießform, so daß das noch schmelzflüssige
Rohr vor seinem Eintritt in die Gießform abgeflacht wird.