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Vorrichtung zur Regelung des Spiegels geschmolzenen Glases in einem
Behälter Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung des Spiegels
geschmolzenen Glases in einem Behälter, wie einem Glasschmelzofen, insbesondere
zur Steuerung des Glasspiegels in einem verhältnismäßig kleinen Glassehmelzofen.
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Es ist bekannt, daß bei der Herstellung eines Glasbandes oder -rohres
die Aufrechterhaltung eines genauen Spiegels des flüssigen Materials in einem Ofen,
einer Wanne oder einem Behälter außerordentlich wichtig für viele Verarbeitungsvorgänge
ist, und zwar einmal zur Aufrechterhaltung der Arbeitsstabilität der verwendeten
Verarbeitungseinrichtung und häufig in noch verstärktem Umfang zur Aufrechterhaltung
der Qualität des erstellten Produktes. Die Herstellung von Glasbändern zur Verwendung
als Dielektrikum in elektrischen Kondensatoren ist ein Herstellungsverfahren, das
eine solche Regelung oder Steuerung erfordert und stellt deshalb eines jener Verfahren
dar, auf die die vorliegende Erfindung besonders anwendbar ist. Beispielsweise umfaßt
die Herstellung eines fortlaufenden Glasbandes das Abziehen des geschmolzenen Glases
von einem Ofen, einer Wanne oder einem Behälter, während das geschmolzene Material
auf einer konstanten Temperatur gehalten wird. Die Öffnung einer einem solchen Ofen,
einer Wanne oder einem Behälter für geschmolzenes Glas zugeordneten Zuführungsvorrichtung
sitzt gewöhnlich an der Unterseite dieses Ofens od. dgl. und steht unter dem statischen
Druck des dort befindlichen geschmolzenen Materials. Beim Abziehen des Materials
aus der öffnung ist der statische Druck des Materials ein wichtiger Faktor bei der
Festlegung der Größe und Dicke des produzierten Glasbandes. Die Aufrechterhaltung
eines konstanten Spiegels oder konstanten statischen Druckes des Materials oberhalb
der öffnung spielt deshalb eine wichtige Rolle bei der Festlegung der Gleichmäßigkeit
von Größe und Dicke des produzierten Glasbandes. Im Hinblick auf den ständig wachsenden
Bedarf an solchen Glasbändern und den weiten Umfang ihrer industriellen Anwendungsgebiete
wurden die Toleranzen oder tolerierbaren Bereiche von Abmessungs- und Dickenänderungen
für die allgemeine Verwendung konstant bis auf die heutigen engen Forderungen eingeengt.
Um eine solche Produktion auf konstanter Basis durchführen zu können, ist es zusätzlich
zur genauen Temperatur-und Viskositätskontrolle notwendig, auch den Spiegel oder
statischen Druck der Flüssigkeit genauestens auf praktisch vernachlässigbare Spiegeländerungen
zu regeln. Zur Illustration der bei der Erzielung einer solchen Regelung auftretenden
Probleme sei darauf hingewiesen, daß nichtautomatische oder von Hand zu betätigende
Einrichtungen zur Regelung des Glasspiegels beispielsweise eine kontinuierliche
Nacheinstellung der Rohmaterialzuführungsgeschwindigkeit durch den am Glasbehälter
tätigen Arbeiter einschließen und eine beträchtliche Erfahrung voraussetzen. Es
ist deshalb eine jahrelange Erfahrung von seiten des an der Anlage Tätigen notwendig,
bis sein Urteilsvermögen entsprechend geschult ist, und selbst nach Ausbildung einer
bestimmten Erfahrung ist dieses Verfahren immer noch kostspielig und menschlichen
Irrtümern unterworfen.
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Bis jetzt verwendet man verschiedene Arten von Apparaturen und Vorrichtungen
zur Steuerung des Glasspiegels in Schmelzöfen. Eine solche Apparatur enthält beispielsweise
eine Platinelektrode, die man g ge gen die Oberfläche der geschmolzenen Masse derart
bewegt, daß sie abwechselnd in vorbestimmten, periodischen Abständen in die geschmolzene
Masse eingetaucht und aus ihr wieder ausgehoben wird. Die eintauchende Elektrode
schließt einen Kreis, welcher die Bewegung der Elektrode beendet und gleichzeitig
die Endstellung der Elektrode aufzeichnet. Wegen ihres komplizierten Aufbaues sind
diese Vorrichtungen Fehlern unterworfen und versagen im praktischen Betrieb häufig.
Darüber hinaus ist die Bildung eines an der Elektrode haftenden Glastropfens häufig
die Ursache für eine ungenaue Messung und Regelung des Glasspiegels.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung wird der Glasspiegel durch ein
Glied geregelt, das mit dem
Glas in dauernder Berührune, steht.
Dieses Glied ist jedoch immer mehr oder weniger starkem Verschleiß unterworfen,
so daß beträchtliche Meßfehler auftreten, wenn dieses Glied für längere Zeit in
Benutzung war.
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Man kennt auch optische Einrichtungen zur Spiegelmessung. Diese Einrichtungen
sind jedoch für die Aufzeichnung der Ablesungen oder für die Regulierung der Einrichtungen
zur Beschickung der Glasöfen nicht geeignet. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform
einer solchen Regeleinrichtung für die Aufrechterhaltung des Glasspiegels wird mit
Hilfe einer Düse ein Luftstrom auf die Glasoberfläche aufgeblasen. Der derart ausgeübte
kinetische Druck gibt ein Maß für die Höhe des Glasspiegels. Jedoch kann ein Teil
des Glases in dieser Düse bei einem zufälligen Eintauchen der Düse in die flüssige
Glasmasse zurückgehalten werden, wodurch ihr Querschnitt derart eingeengt werden
kann, daß beträchtliche Fehler bei der Messung des Glasspiegels auftreten.
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Erfindungsgemäß sollen nun die oben angegebenen Mängel und Schwierigkeiten
durch eine wirtschaftliche Vorrichtung zur Regelung des Spiegels von in geschmolzener
Form in einem Behälter vorliegenden Materialien geschaffen werden.
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Erreicht wird dies erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung zur Regelung
des Spiegels geschmolzenen Glases in einem Behälter durch a) ein schwenkbar montiertes
Tastglied; b) eine erste Einrichtung zur Lagerung dieses Gliedes oberhalb
der Oberfläche des geschmolzenen Glases; c) eine zweite Einrichtung, die das Glied
veranlaßt, die Oberfläche des geschmolzenen Glases in periodischen Zeitabständen
entsprechend einem vorbestimmten Fahrplan zu berühren; d) eine Glaszuführungsvorrichtung
mit einem ersten Solenoid, dessen Kolben in einer normalerweise ausgefahrenen Stellung
steht, und einem zweiten Solenoid, dessen Kolben in einer normalerweise eingefahrenen
Stellung steht, wobei die Lage der Kolben gleichzeitig umkehrbar ist und dadurch
vorbestimmte Glasgemengemengen abgegeben werden; e) eine dritte Einrichtung, die
dem Tastglied zugeordnet ist und auf es anspricht, zum Anschluß elektrischer Energie
an die Glasgemengezurührungsvorrichtung, sobald der Spiegel des geschmolzenen Glases
einen vorbestimmten Wert unterschreitet und wodurch die abgemessene Glasgemengemenge
dem Behälter zugeführt wird, um den Spiegel im wesentlichen auf den vorbestimmten
Wert anzuheben, und f) eine Einrichtung, die den mit dem geschmolzenen Glas
in Berührung kommenden Teil des Gliedes auf einer Temperatur hält, die im wesentlichen
unterhalb derjenigen des geschmolzenen Glases liegt.
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Zweckmäßig enthält die zweite Vorrichtung eine Schaltuhr und ein darauf
ansprechendes Solenoid. Vorteilhaft besteht die dritte Einrichtung aus einem elektrischen
Schalter.
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Besonders günstig ist es, wenn man als Rohmaterialzuführungsvorrichtung
einen Rütteltrichter verwendet.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung enthält die Temperatursteuervorrichtung
eine Einrichtung zur Aussendung eines Luftstromes. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme
wird durch das Abtasten des Spiegels geschmolzenen Materials in einem Behälter das
einzuspeisende Gemenge automatisch beeinflußt und Spiegeländerungen des geschmolzenen
Materials automatisch ausgeglichen. Auch kann der Spiegel innerhalb einos kleinen
vorgewählten Bereiches gehalten werden.
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Erfindungsgemäß werden Irrtümer auf Grund menschlichen Eingreifens
bei der Aufrechterhaltung eines gewünschten Spiegels geschmolzenen Glases in einem
Schmelzofen oder in einem anderen Behälter ausgeschaltet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet mit einem Minimum an Wartung
nach Einbau und Einstellung auf den beabsichtigten Betrieb. Auch ist sie gegen hohe
Temperaturen beständig und erlaubt die Messung des Spiegels, ohne daß die Anwendung
von Edelmetallen erforderlich würde.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden
an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in denen F i g. 1 einen Schnitt
durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt; F i g. 2 eine schematische
Darstellung des elektrischen Regelkreises der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist.
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F i g. 1 zeigt einen in seiner Temperatur gesteuerten Behälter,
beispielsweise einen Ofen 10, dessen Innenoberfläche durch eine geeignete
Auskleidung 12 ge-
schützt ist. Im Ofen befindet sich ein Vorrat 14 aus geschmolzenem
Material. Das Glied 16, welches eine an einem Ende montierte, mit dem geschmolzenen
Material in Berührung stehende Platte 18 aufweist, ist schwenkbar um den
Stift 20 an seinem von der Platte abgewendeten Ende montiert. Das Glied
16
ist zwischen seinen Enden durch den Solenoidkolben7 kopf 22 des Solenoids
24 unterstützt. Wird das Solenoid 24, wie später noch beschrieben, stromlos, dann
wird durch die Feder 26, die fest mit einem Ende am Träger 28 und
mit dem anderen Ende am Kopf 22 montiert ist, das Glied 16 veranlaßt, gegen
die-sen Kopf 22 in einer solchen Lage anzuliegen, daß die Kontaktplatte
18 wesentlich oberhalb der Spiegeloberfläche 30 des Schmelzbades 14
gehalten wird.
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Wie man zusätzlich aus F i g. 2 erkennt, wird der Zeitschaltteil
der Uhr 32 durch die Eingangsklemmen 34 und die Relaiskontakte
36 des Zeitverzögerungsrelais 38 mit Strom versorgt.
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Das Zeitverzögerungsrelais 38 kann ein Thermalrelais oder eine
andere Konstruktion sein und läßt sich vom Fachmann leicht aus den bekannten Relaisarten
auswählen. Die Uhr 32 wird so eingeste114 daß durch nicht gezeichnete, an
sich bekannte Einrichtungen ein vorbestimmter Zeitabschnitt gemessen wird. Die verwendete
Schaltuhr, wie Uhrenmotor od. dgl., ist nicht kritisch, solange es mit ihr möglich
ist, vorbestimmte und voreingestellte Zeitabschnitte zu messen und sie automatisch
nach Ablauf dieser Zeitabschnitte zurückzustellen. Bei Beendigung dieses vorbestimmten
Zeitabschnittes schließen die Kontakte 40 der Uhr 32. Sind die Kontakte 40
geschlossen, dann wird das Solenoid 24 erregt, wodurch der Kopf 22 zurückgezogen
wird und das Glied 16 um seinen Stift 20 in die gestrichelte Stellung 42
verschwenkt wird. Die Drehbewegung des Gliedes 16
wird abhängig vom Spiegel
des Schmelzbades 14 auf einen. von zwei Wegen zum Stillstand gebracht. Befindet
sich der Spiegel innerhalb eines vorbestimm-e
ten und vorher eingestellten
Bereiches, dann berührt die Kontaktplatte 18 die Oberfläche 30 und
verhindert eine weitere Drehbewegung. Befindet sich jedoch der Spiegel auf dem unteren
Wert oder unterhalb des unteren Wertes des voreingestellten Bereiches, dann berührt
das Glied 16 den Schalter 44, schließt ihn und bewirkt damit die Stromversorgung
des Relais 46. Ist das Relais 46 erregt, dann werden die normalerweise offenen Relaiskontakte
48 und 50 geschlossen, so daß das Relais 46 erregt bleibt und die Solenoide
52 und 54 erregt werden. Die Solenoide 52 und 54 bilden den Austrittsmechanismus
der Gemengezuführung. Das Gemenge in Form von Blöcken oder Kuchen 56 befindet
sich auf einer geneigten Rinne 58 und liegt gegen den normalerweise vorstehenden
Kolben 60 des Solenoids 54 an, während es unter dem normalerweise zurückgezogenen
Kolben 62 des Solenoids 52 hindurchläuft. Ist das Relais 46 erregt,
wodurch gleichzeitig die Solenoide 52
und 54 erregt werden, dann fährt der
Kolben 62 des Solenoids 52 aus und setzt sich auf einen der Blöcke
56, so daß sich dieser Block nicht mehr nach vorne und unten bewegen kann.
Der Kolben 60 des Solenoids 54 wird dagegen zurückgezogen, so daß die Blöcke
zwischen dem Kolben 62 und dem Kolben 60
in das Schmelzbad 14 gleiten
können. Durch sorgfältige Abstandsgebung der Kolben 60 und 62 und
geeignete Auswahl der Größe der Blöcke oder Kuchen 56 bezüglich des Volumens
des Bades 14 läßt sich die Menge des dem Bad zugeführten Gemenges genau einregeln,
um dessen Spiegel innerhalb exakter Grenzen aufrechtzuerhalten.
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Schließen sich die Uhrenkontakte 40, dann wird außerdem das Zeitverzögerungsrelais
38 erregt. Die normalerweise geschlossenen Kontakte 36 des Zeitverzögerungsrelais
38 bleiben während der Verzögerungsperiode geschlossen, so daß genügend Zeit
verbleibt, um den Spiegel des Schmelzbades 14 abzutasten und erforderliches Gemengematerial
diesem Schmelzbad zuzuführen. Ist die Verzögerungszeit des Relais 38 abgelaufen,
dann öffnen sich seine Kontakte, die Uhr 32 wird ausgeschaltet, und deren
Kontakte 40 werden geöffnet. Sind die Uhrenkontakte 40 geöffnet, dann wird das Solenoid
24 stromlos, die Feder 26 hebt das Glied 16, so daß sich die Platte
18 von der Oberfläche 30 löst. Sind die Uhrenkontakte 40 geöffnet,
dann werden auch das Relais 46 und damit die Solenoide 52 und 54 stromlos,
wodurch der Kolben 60 in seine normalerweise ausgefahrene Stellung und der
Kolben 62 in seine normalerweise eingefahrene Stellung zurückkehren und die
Blöcke oder Kuchen 56 längs der Rinne 58 nach unten gleiten und sich
gegen den Kolben 60 legen können, so daß eine genaue Gemengemenge in der
Zuführungsstellung zum Schmelzbad 14 während des nachfolgenden Zuführungsvorganges
zur Verfügung steht. Werden die Uhrenkontakte geöffnet, dann wird außerdem das Zeitverzögerungsrelais
38 stromlos. Das Relais 38 ist so aufgebaut, daß seine Kontakte
36 für einen kurzen Zeitraum geöffnet bleiben, der ausreicht, um die Uhr
zurückzustellen, welche diese Rückstellung automatisch nach dem Stromloswerden durchführt.
Die Kontakte 36 des Relais 38 schließen sich dann, so daß die Uhr
32 für einen weiteren vorbestimmten Zeitabschnitt weiterläuft.
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Man erkennt somit, daß bei einem Spiegel des Schmelzbades 14 oberhalb
eines voreingestellten Wertes die Platte 18 sich auf die Oberfläche
30 legt, ohne mit dem Schalter 44 in Berührung zu kommen, daß jedoch bei
einem Spiegel unterhalb des voreingestellten Wertes der Schalter 44 durch das Glied
16
erfaßt wird, bevor die Platte 18 dieses Gliedes mit der Oberfläche
30 in Berührung kommt, so daß weiteres Gemengematerial in das Schmelzbad
eingeführt wird.
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Um zu verhindern, daß die Platte 18 durch das Material des
Schmelzbades 14 benetzt wird, wenn die Platte die Schmelzbadoberfläche
30 berührt, wird die Platte auf einer Temperatur unterhalb derjenigen des
Schmelzbades 14 mit Hilfe eines durch das Rohr 64 zugeführten Luftstrahles gehalten.
Da die Platte 18 nur periodische und vorübergehende Berührung mit dem heißen
Schmelzbad 14 herstellt und auf einer Temperatur wesentlich unterhalb derjenigen
dieses Bades gehalten ist, kann sie aus einem Material, wie rostfreiem Stahl, mit
hohem Chrom- und Nickelgehalt, statt aus Edelmetall hergestellt werden, das man
früher für solche Tasteinrichtungen und Elektroden verwendet hat.
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Obwohl die Gemengezuführungsvorrichtung als Rinne und Austrittsvorrichtung
beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß man jede andere Zuführungsvorrichtung
mit entsprechender Genauigkeit verwenden kann, die auf ein elektrisches Signal anspricht.
So kann man beispielsweise einen Rütteltrichter od. dgl. ebenfalls verwenden.
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Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel für das Erfindungsprinzip
wiedergegeben werden.
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Es findet eine Vorrichtung nach den F i g. 1 und 2 Verwendung.
Glasblöcke mit einer Größe von annähernd 50 X 25 X 6 mm werden
auf der Rinne 58
gelagert. Die Uhr wird auf 5 Minuten eingestellt.
Das Thermalzeitverzögerungsrelais 38 weist eine Verzögerungszeit von 2 Sekunden
auf. Die Kontaktplatte, die aus rostfreiem ASNIE 309-Stahl besteht, wurde etwa
50 mm oberhalb des gewünschten Spiegels 30
gehalten. Es zeigt
sich, daß unter diesen Umständen der Glasspiegel innerhalb des Glaschmelzofens
10
auf ± 1,6 mm gehalten werden konnte.