DE1771880B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen frisch hergestellter Glasrohre und Glasstäbe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von frisch hergestellten, noch im deformierbaren Zustand befindlichen Glasrohren und Glasstäben durch einen Rohrziehprozeß, wobei das neu geformte Glasrohr entlang eines begrenzten Weges in einer bestimmten Geschwindigkeit gezogen wird.

Beim Formen von Glasröhren oder Glasstäben entweder durch einen Hoch- oder Tiefziehprozeß (updraw or downdraw) wird ein kontinuierlicher Strang eines Rohres aus einer geeigneten Öffnung gezogen und gewöhnlich horizontal entlang einer Reihe von Trägerrollen oder Diabolos geführt. Jedoch sind infolge der hohen Bildungswärme äußerst langt' Kühlstrecken notwendig, um die Temperatur des Rohres auf einen Grad abzukühlen, bei dem es ohne Deformation geschnitten werden kann. Die Produktionsgeschwindigkeit ist daher durch den für die Kühlstrecke zur Verf^i:iT"na stehenden Raum be schränkt, da das Rohr auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt werden muß, bevor es in Stücke geschnitten werden kann.

Nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 3 260 586 hat man versucht, Glasrohre mit starker kalter Luft zu kühlen, jedoch ist der Prozeß sehr langsam. Weiter hat es sich dabei gezeigt, daß eine Kühlung mit Wasser zwar schneller geht, jedoch ungleiche Kühlwirkungen hat. Um diese Nachteile zu verhindern, wird nach dem amerikanischen Verfahren vorgeschlagen, einen Kühlungskegel zu verwenden, der einen Luft-Wasserstrahl in konischer Form -auf das Rohr versprüht. Jedoch ist diese Behandlung nicht völlig zufriedenstellend, da das Rohr bereits _X5 ausreichend kühl sein muß, bevor es einem derartigen Wassersprüh strahl ausgesetzt wird, anderenfalls kann es rundherum deformiert werden. Eine Überkühluag kann zu Hemmungen und Rissen führen. Da scheinbar der konische Sprühstrahl nur einen Kon_a0 takt in einer kreisförmigen Linie mit dem Rohr bewirkt, ist die Kühhvirkung nicht besonders wirksam. Beim Verfahren der USA.-Patentschrift 1 653 S48 wird ein Glasrohr aus der Schmelze über einen Dorn gezogen. Unterhalb des Schmelzbehälters sind mit Wasser gekühlte Flächen angeordnet, die mit der ~" Oberfläche des aebildeten heißen Rohres in direktem Kontakt stehen. Das Rohr wird weiterhin durch Kühlmittel bzw. Wiedererhitzungsmittel geführt, die ebenfalls in direktem Kontakt mit ihm stehen. Eine Luftzuführung in das Innere des Glasrohres ist zusätzlich vorgesehen. Durch den direkten Kontakt des noch heißen Rohres mit der Kühlfläche besteht die Gefahr von Rißbildung und anderen Schaden in der Oberfläche des Rohres. Für die Herstellung von Glasstäben ist die Vorrichtung nicht geeignet. Aus der USA.-Patentschrift 2 583 431 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das Glasrohr über einen Dorn gezogen und dann zwischen Rohrringen hindtirchgeführt wird. Zur Kühlung wird Luft durch Öffnungen in den Rohrringen quer zur Laufrichtung des Glasrohres auf dessen Oberfläche unter Druck geleitet. Die Luft wandert infolgedessen mit dem Rohr im Gleichlauf. Auch mit dieser Vorrichtung ist die Herstellung bzw. Kühlung von Glasstäben nicht möglich.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung vermindert die bei den bekannten Kühlverfahren auftretenden Nachteile, insbesondere dadurch, daß das Glasrohr bzw. der Glasstab frei in einem Kühltunnel läuft, wobei die Kühlluft im Gegenstrom zur Laufrichtung geführt wird. Dabei ist der Luftdruck regulierbar erniedrigt und kann der Laufgeschwindigkeit des Glasrohres angepaßt werden.

Demgemäß ist das erfindungsgemäße Verfahren, nach dem frisch hergestellte und noch in deformierbarem Zustand befindliche Glasrohre oder -stäbe beim Durchgang durch einen Tunnel oder Gehäuse mit Luft gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck innerhalb des Tunnels auf einen Wert erniedrigt wird, der unterhalb des atmosphärischen Drucks außerhalb des Tunnels liegt, und daß die Außenluft in den Tunnel gezogen und im Gegenstrom über die Oberfläche des laufenden Rohres bzw. Stabes geführt wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es mög-Hch, durch Verbesserung der Kühlgeschwindigkeit eine Steigerung der Produktion um über 60 %> zu erreichen. Wenn ein kontinuierlicher zylindrischer Strang eines hohlen oder vollen Glasrohres gekühlt

wird, hängt die Kühlgeschwindigkeit vom Rohrdurchmesser, der Temperaturdifferenz zwischen Rohr und Luft, sowie der relativen Luftgeschwindigkeit zum Rohr ab. Es wurde gefunden, daß für eine bestimmte Form eines Rohres, d-is bei einer vorherbestimmten Temperatur und Geschwindigkeit geformt wurde, eine praktisch kontrollierbare veränderliche Größe zur Kühlung des Rohres mit Luft bei Raumtemperatur die Geschwindigkeit der Luft darstellt. Auf Grund dieser Erkenntnis wird erfindungsgemäß Luft oder gegebenenfalls ein anderes Gas mit hohe*· Geschwindigkeit verwendet, und zwar innerhalb eines begrenzten Bereiches entlang eines Stranges des heißen Rohres, wie es horizontal auf den Trägerrollea gezogen wird.

Im praktischen Betrieb umschließt ein tunnelförmiger Kühler von im allgemeinen beschränktem Querschnitt den zu kühlenden Teil des Rohrstranges einschließlich der Trägerrollen. Luft mit hoher Geschwindigkeit wird durch den Raum 2:wischen dem Rohr und der Tunnelwandung geleitet. Das wirksamste Verfahren zur Erzielung einer maximalen relativen Geschwindigkeit zwischen dem Glasrohr und der Luft (Gas) besteht darin, die Luft im Gegenstrom zur Wegrichtung des durchgezogenen Rohres zu führen. Der Ausgang des Tunnelkühlers ist vorzugsweise für die Atmosphäre offen gehalten, der Einlaß dagegen außer dem Zuführungsloch für das Rohr geschlossen. Eine Quelle für ein hohes Vakuum ist unter dem Einlaß angeordnet, um die Luft in die Ausgangsöffnung und durch den Tunnel zu ziehen. Die gleiche Kühlwirkung kann durch Anwendung eines Luftüberdrucks im Tunnel erreicht werden. Jedoch ist diese Arbeitsweise nicht so günstig wie das Arbeiten mit Unterdruck, da ein Überdruck das noch in einem relativ niedrigen viskosen Zustand befindliche Glasrohr deformieren kann. Dagegen neigt der Unterdruck dazu, das Rohr noch runder und gleichmäßiger zu gestalten.

Die Zeichnung stellt eine schematische Anordnung, besonders im Schnitt, der zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung dar. Das Glasrohr 10 wird in eimern geeigneten Niederziehprozeß aus einer Vello-Öffnung 11 geformt. Es kann durch ein Kettenglied 12 unJ entlang eines horizon tal gelagerten Wege? 13 mit Hilfe von Rollen 14 gezogen werden. Eine Mehrzahl von Trägerrollen oder Diabolos 15 trägt das Rohr auf seinem Weg durch den Tunnelraum des Kühlers.

Ein Kühltunnel 16 von im allgemeinen beschränktem Querschnitt ist so entlang dem horizontalen Weg des Rohres angeordnet, daß er sowohl das Glasrohr 10, als auch die Trägerrollen 15 umschließt. Der Tunnel besitzt an der Einführseite ein geschlossenes Ende 17, das lediglich eine enge öffnung 18 für die Einführung des geformten Glasrohres 10 hat. Das entgegengesetzt liegende Ende 19 des Kühltunnels ist offen gehalten. Der Kühltunnel 16 stellt eine verlängerte Kammer bzw. Kühlzone 20 von begrenztem Querschnitt entlang dem Rohr 10 dar. Eine Leitung 21 ist mit Raum 20 neben dem Einlaß 17 des Kühltunnels 16 angeordnet. Leitung 21 verbindet den Tunnelraum mit einer geeigneten Quelle für ein hohes Vakuum, z. B. einem Ventilator oder einer Vakuumpumpe 22.

Im Betrieb tritt frisch geformtes heißes Rohr 10 in den Kühltunnel 16 durch die kleine Öffnung 18 am Endteil 17 ein und verläßt den Tunnel am anderen offenen Ende 19. Ziehrollen 14 halten eine festgelegte Zuggeschwindigkeit des Glasrohres aufrecht, das auf Trägerrollen horizontal geführt wird. Die Vakuumpumpe 22 erzeugt einen Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit durch den engen Tunnelraum in der Kühlzone 20 vom Ende 19 her, wobei die Luft durch Leitung 21 abgezogen wird. Auf diese Weise erfolgt im Gegenstrora ein Wärmeaustausch zwischen dem sich fortbewegenden Glasrohr und der Luft, so daß eine maximale relative Luftgeschwindigkeit zum Glasrohr und eine optimale Kühlwirkung erreicht wird.

Obwohl die wirksamste Kühlung erreicht wird, wenn der Abzugspunkt für die Luft am heißen Ende des Rohrstrangs, beim Gegenstromverfahren also neben dem Einlaßende 17 liegt, kann der Abzugspunkt für die Luft auch an einer anderen Stelle entlang dem Tunnelraum liegen, aber so, daß wenigstens eines der Enden des Tunnels für die Atmosphäre offen ist. Der Tunnel bewirkt einen erweiterten zylindrischen Oberflächenkontakt zwischen Glasrohr und Luft, und damit einen gesteigerten Kühleffekt. Wie schon zuvor ausgeführt, kann an Stelle eines Unterdrucks auch ein Überdruck zur Erreichung desselben Kühlgrades angewandt werden. Jedoch wird bei Anwendung von Unterdruck eine größere Gleichmäßigkeit in der Rohrqualität erreicht. Durch Anschwärzung der Innenwände des Tunnels kann die Kühlwirkung infolge größerer Hitzeabsorption gesteigert werden.

Ausführungsbeispiel

Ein hohles Glasrohr mit einem äußeren Durchmesser von 11,4 mm wurde in einen innen geschwärzten 9,2 m langen Kühltunnel bei einer Temperatur von etwa 550° C und mit einer Laufgeschwindigkeit von etwa 3.1 m/Sekunde eingeführt. Der Tunnel hatte im Querschnitt eine Fläche von etwa 260 cm². Ein durch Vakuum erzeugter Luftstrom floß entgegengesetzt dem Glasrohr mit einer Geschwindigkeit von 31 m/Sekunde durch den Tunnel, wobei das Glasrohr auf etwa 100° C abgekühlt wurde. Dies entspricht einer mehr als dreifachen Kühlgeschwindigkeit im Vergleich zu einer üblichen Luftkühlung bei einer Behandlungslänge von 9,2 m.

Verschiedene Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind möglich, um sich verschiedenen Herstellungsarten anzupassen. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von der Zuggeschwindigkeit und dem Durchmesser des Glasrohres die Länge des Kühltunnels zwischen 1,5 und 12 m liegen. Falls erwünscht, kann die Luft vorher gekühlt werden, um die Differenz der Temperatur zwischen Glas und Luft und damit die Kühlgeschwindigkeit zu steigern. Auch kann eine optimale Wirksamkeit des Tunnelkühlers durch Reduzierung des Querschnitts, Verlängerung des Tunnelraumes, Erhöhung der Kapazität des Ventilators erreicht werden, Merkmale, die alle die Geschwindigkeit des Luftströmen im Verhältnis zum Glasrohr und damit die Küh !wirkung steigern. Obwohl die Anwendung des Verfahrens vorzugsweise an hohlen Rohren gezeigt wurde, ist das Verfahren selbstverständlich auch für Stäbe anwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunaen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum schnellen und gleichmäßigen Kühlen frisch hergestellter, noch im deformierbaren Zustand befindlicher Glasrohre und Glasstäbe mit Hilfe eines Kühlmittels in einem bestimmten Längenbereich beim Durchgang durch einen langgestreckten Tunnel oder ein Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck innerhalb des Tunnels bzw. Gehäuses auf einen Wert erniedrigt wird, der unterhalb des atmosphärischen Drucks außerhalb des Tunnels bzw. Gehäuses liegt, und daß die Außenluft in den Tunnel bzw. das Gehäuse gezogen und im Gegenstrom über die Oberfläche des laufenden Glasrohres bzw. Glasstabes geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck am Ende des Tunnels bzw. Gehäuses in der Nähe der Stelle entwickelt wird, an der das Rohr bzw. der Glasstab in den Transportweg eintritt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, bestehend aus einem verlängerten Kühltunnel oder Gehäuse mit einem offenen Ende entgegengesetzt der Glasbildungsöffnung, einem geschlossenen Ende mit einer zur Einführung des Glasrohres bzw. Glasstabes gerade ausreichenden Öffnung, sowie aus einer mit dem Inneren des Tunnels bzw. Gehäuses in Verbindung stehenden Führungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuuinqueiie (22) am Tunnel (16) angeordnet und in Verbindung mit dem Inneren (20) des Tunnels zur Bildung eines Unterdrucks im Tunnel steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuleitung (21) für die Vakuumquellt· mit dem Tunnel (16) in der Nähe des geschlossenen Endes (17) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tunnelgehäuse (16) einen verhältnismäßig beschränkten Durchmesser hat, der zur Aufnahme der Trägerrollen (15) !'nd des Glasrohres bzw. Glasstabes ausreicht, und daß die Vakuumquelle (22) aus einem Gebläse oder einer Vakuumpumpe hoher Kapazität und Geschwindigkeit besteht.