DE1816250A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Tafelglas - Google Patents

Description

• Vorrichtung und Verfahren zur Herstellunz von Tafelglas Die Erfindung betrifft die Herstellung von afelglas, insbesondere ein Verfahren und Mittel, um zentrale Teile eines Uberlaufkeils oder -Wanne fUr das Tiefziehverfahren (downdraw) zur lafelglasherstellung zu tragen.
• Bei der Herstellung von Tafelglas nach dem Tiefziehverfahren wird geschmolzenes Glas in einen Formkeil-mit einer aufwärts offenen Wanne und einem Paar nach unten zusammenlaufenden Formflächen geleitet. Das in die Wanne eintretende Glas gberfließt deren gegenüberliegende Seiten und fließt nach unten entlang der zusammenlaufenden Formflächen zur unteren Spitze bzw. Scheitel des Formkeils, worin die einzelnen Flüsse sich zur Bildung von Tafelglas mit verbesserten Oberflächeneigenschaften vereinigen. Die Maximalbreite von nach dieser Methode gewonnenem Tafelglas ist jedoch durch die Länge des Formkeils begrenzt.
• In Anbetracht des Umstandes, daß der Formkeil laufend sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist, wie sie zur Aufrechterhaltun des geschmolzenen Zustandes des Glases erforderlich sind, ist es notwendig, daß er aus feuerfestem Material besteht. Jedoch selbst feuerfestes Material hat eine begrenzte Strukturhärte bei diesen Temperaturen. Weiterhin ist es infolge der Art der Glasherstellung nach dem Tiefziehverfahren unmöglich, äußerlich den Formkeil, ausgenommen an seinen Enden, zu tragen.
• Demgemäß verursacht das Gewicht des feuerfesten Liaterials und des darüber fließenden geschmolzenen Glases ein starkes Biegungsmoment, in dessen zentralem Teil, und erzeugt unerwünschte Zugspannungen entlang der unteren Fläche des Formkeils, was zd einer Beschädigung und vollständigem Verfall der Formeinheit führen kann.
• Es ist bekannt, daß die Maximalbreite von Tafelglas, das gezogen werden kann, durch die Längs spanne oder Länge des Formkeils begrenzt ist, was wiederum eine praktische Begrenzung im Hinblick auf einen angemessenen Trägerbau bedeutet. Da Spannungen innerhalb einer Spanne, die nur an ihren Enden getragen wird, mit der Länge der Spanne steigen, ist es offenbar, daß ohne Verwendung eines zusätzlichen Zwischenträgers die Grenze einer erreichbaren Tafelweite von der Maximalhärte des beim Formkeil verwendeten feuerfesten Materials bestimmt wird. Daher verwendet man nach den USA-Patentschriften 1 772 448 und 1 829 641 einen fest montierten Zwischenträgerteil, um eine zusätzliche Stütze für eine geeignete Tafelglasgröße herzustellen.
• Die Anwendung eines fest montierten Zwischenträgers ist jedoch infolge der wechselnden Deformierungs- und Durchbiegungsgrade, die durch die Metallteile des Trägers und die feuerfesten Formkeile entstehen, nicht völlig befriedigend. Wenn der metallisch Trägerteil in dem feuerfesten Formteil eingebettet ist (USA-Patentschriften 1 772 448 und 1 829 641), können unterschiedlic e Auedehnungs- und Deformationsgrade, sowie Durchbiegungsgrade zwischen dem Metallträgerteil und dem feuerfesten Keilmaterial dazu führen, daß der Pormkeil splittert und bis zur schließlichen Unbrauchbarkeit bricht. Hinsu kommt, daß die Tragleistung-des fest montierten metallischen Zwischenträgers mit der Zeit stark wechselt, da seine Tragfähigkeit von dem relativen Durchbiegungs~grad des feuerfesten Formkeils und des metallischen Trägerteils abhängt. Man ersieht daraus, daß die bekannten Zwischenträgermittel weder einen genauen ert einer Tragkraft noch eine konstante Tragkraft bei einer gegebenen erwünschten Fläche ermöglichen, unabhängig von den relativen ~DefoYmietungs- und Biegungsgraden des Formkeils und des metallischen Zwischenträgers, die mit der Zeit und durch die Gebrauch temperatur verursacht werden.
• Gemäß der Erfindung werden die im obigen geschilderten Mängel dadurch vermieden, daß ein Zwischenträgerteil (bar) innerhalb einer längsgerichteten Grube oder Vertiefung im Formteil angeordnet ist, wobei das eine Ende des Zwischenträgerteils auf einem festen Träger ruht und das gegenüberliegende Ende beweglich mit einer vorherbestimsten Hubkraft getragen wird. Die langsgerichtete Vertiefung ist so geformt, daß nicht nur das Zwischenträgerteil eine Aufwärtskraft in einem zertral-langsgerichteten Teil des Formkeils ausübt, sondern daß auch daß Ende des Trägerteils, das beweglich mit einer konstanten vorherbestimmten Kraft getragen wird, in räumlicher Beziehung zum Formteil steht, um verschiedenartige Deformierung oder Biegung zu kompensieren. Durch festes Tragen beider Enden des Formkeils und Verwendung eines derartigen Zwischenträgerteils ist es möglich, eine konstante und kontrollierbare Aufwärtskraft an einem zentralen Teil des Formkeils aufrechtzuerhalten, unabhängig von dem relativen Deformations- und Biegungsgrad des Formkeils und des Tragteils.
• Es ist gemäß der Erfindung auf diese Weise möglich, die bisher bei der Verwendung fester Trägerstrukturen für Formteile zur Herstellung von afelglas nach dem Tiefziehverfahren auftretende Mängel zu vermeiden.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Trägerstruktur für Formkeile, die eine konstante vorherbestimmte Tragkraft vorsieht, unabhängig von unterschiedlichen Senkungs- und Deformierungsgraden, wie sie zwischen einem feuerfesten Formkeil und einem metallischen Trägerteil auftreten können.
• Weiter umfaßt die Erfindung eine Methode zur Kontrolle des Wertes der ragkräfte, die auf einen zentralen Teil eines langsgerichteten auf den Enden gestützten Trägers (beam) einwirken.
• Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden Figur 1 ist eine Seitenansicht einer feuerfesten UberlauivJanne mit einem Zulaufende oder eines Formkeils zur Verwendung im Tiefziehpieß für lafelglas; Figur 2 ist ein Aufriß im Schnitt entlang der Linie II - II von Figur 1, in doppelter Gräße von Figur 1; Figur 3 ist eine Seitenansicht im Schnitt des Formkeils im Maßstab von Figur 1, die in einer umgebenden Muff ei gelagert ist und eine Zwischenträgerstruktur gemäß der Erfindung besitzt; Figur 4 ist ein Aufriß im Maßstab von Figur 2, genommen innerhalb des Muffeleinpaus vom linken Ende des Formkeils und seiner Trägerstruktur, wie in Figur 3 gezeigt.
• Nach Figur 1 und 2 ist ein feuerfester Pormkeil oder tberlaufwanne 10 an seinen entgegengesetzten Enden durch geeignete Stützblocks oder Pfeiler 12 und 14 gesichert. Formteil 10 ist mit einem aufwärts gerichteten offenen Kanal 16 versehen, der von zwei Seitenwällen 18 und einer geneigten Bodenfläche 20 begrenzt wird. Weiterhin hat Kanal 16 eine Zuführungsöffnung an einem Ende der Uberlaufwanne.
• Eine begrenzte Vertiefung 24 erstreckt sich in Längsrichtung durch den Pormkeil 10 zur Aufnahme eines Zwichenträgerteiles.
• Vertiefung 24 steht sowohl mit einem offenen Einlaßende 26 der ftberlaufwanne, dargestellt durch Zuführung 22, in Verbindung als auch mit einem gegenüberliegenden geschlossenen Ende 28 der Wanne, wo der Kanal 16 endet. Die begrenzte Vertiefung 24 ist mit einem Dach 30 versehen, das eine konische Aussparung 32 anliegend am geschlossenen Ende 28 des Formkeils hat. Eine sich vertikal erstreckende Aussparung 34 kann in dem geschlossenen Ende 28 des Formkeils 10 gebildet sein, die in Verbindung mit der längsgerichteten Vertiefung 24 und der oberen Seite des Keils steht.
• Nach Figur 3 und 4 ist der Formteil bzw. die Überlaufwanne 10 innerhalb einer feuerfesten Muffe oder eines Gehäuses 36 gelagert, das aus einem Deckel 38, Seitenwänden 40 und Endseiten teilen 42 besteht. Wie gezeigt, hat eine Endwand einen Einlaß 44 mit einem geflanschten Zwischenstück 45, das mit der Zuführun 22 des aufwärts offenen Kanals 16 in Verbindung steht. Ein Zwischenträgerteil 46 ist innehalb der Vertiefung 24-angeordnet und besitzt an einem Ende einen Flanschteil 48, der auf einem festen Trägerblock 12 ruht. Ein Belastungspolster 50 aus feuerfestem Material mittlerer Dichte kann zwischen dem Flanschteil 48 und dem Trägerblock 12 angeordnet sein, um die Last auf der gesamten Kontaktfläche zu verteilen und damit den Trägerteil vor einem möglichen Zerbrechen durch zu starke Einzelbelastung zu schützen.
• Das gegenüberliegende Ende von Trägerteil 46 ist beweglich mit einer vorherbestimmten Aufwärtskraft gelagert, und zwar mit Hilfe einer Hängestange 52, die das Ende 54 des Trägerteils 46 mit Hilfe eines ausgesparten Kopfteils 56 pendelnd hält. Stange 52 verläuft nach oben in Aussparung 34 des Formkeils 10 und durch eine Öffnung 58 im Deckel 38, und ist in geeigneter Weise mit einem Ende eines Hebelarms 60 verbunden, der an seinemanderen Ende einstellbare Gewichte 62 trägt. Hebelarm 60 sitzt beweglich auf Träger 64. Ein schwer schmelzbares Polster 66 wie ein Zirkoniummaterial von mittlerer Dichte ist zwischen Dach 30 der begrenzten Öffnung 24 und dem Trägerteil 46 gelagert, um eine konstante vorherbestimmte Traglast zentral in Längsrichtung des Formkeils 10 zu verteilen. Falls erwünscht, kann Trägerteil 46 auswärts über das geschlossene Ende 28 hinausragen, wodurch dann die Aussparung 34 übeiflüssig wird.
• Obwohl Formkeil 10 an seinen Enden 26 und 28 mit Hilfe dr Träger blocks 12, 14 getragen wird, ist es notwendig, eine konstante vo;rperbestimate aufwärts gerichtete Tragkraft zentral der längsverlaufenden Spannweite des Formkeils vorzusehen, um diesen zehen Schäden während der Glasbildung zu schützen. Eine vorherbestimmte Aufwärtskraft A entlang der Achse von Hänge stab 52 ist gegen das Ende 54 des Trägerteils 46 durch Endstellung des Gegengewichts 62 am Dreharm 60 gerichtet. Die Kraft A bildet eine Tragkraft B an der Wanne oder dem Formkeil 10 im Zentrum seiner längsgerichteten Spannweite. Das Polster 66 verteilt die Tragkraft und verringert dabei die Höchstbeanspruchung des Formkegels-auf ein Sicherheitsmaß. Die nach oben gerichtete Kraft A ist durch den Betrag der Gewichte 62 am Hebelarm 60 vorherbestimmt, wobei die Maße des Formkeils selbst zusammen mit dem Gewicht des dabei getragenen geschmolzenen Glases und das Gewicht W des Trägerteils 46 berücksichtigt wird.
• Da das Ende 54 des Trägerteils 46 wirksam unter dem Einfluß einer nach oben gerichteten vorherbestimmten Kraft A aufgehängt ist, bleibt die tragende Kraft B konstant, ohne Rücksicht auf relative Biegungs- und Deformationsbeträge von Wanne und Trägerteil. Eine derartige Gleichmäßigkeit der Kraftanwendung ist zur Erzielung von brauchbaren Resultaten erforderlich, da eine zu große aufwärts gerichtete Kraft dazu führen würde, übermäßige Zugbelastungen im Oberteil des Formkeils zu erzeugen während eine zu geringe Kraft zu überinäßigen Spannungen entlang der Bodenfläche des Formkeils und damit zu Bruchsohäden führt.
• Es ist zu bemerken, daß der ausgesparte oder spitz zulaufende Dachteil 32 der begrenzten Öffnung oder des Hohlraums 24 es ermöglicht, daß sich der Trägerteil 46 ausgleichend (differentially) unter den extrem hohen Temperaturen, denen der bei der Glasbildung ausgesetzt ist, ohne nachteilige Beeinflussung der tragenden Kraft B deformiert oder biegt. Das heißt., da das Endteil 54 räumlich getrennt von dem zugespttzten Dachteil 32 aufgehängt ist, kann das Endteil 54 des Trägerteils 46 inner halb mäßiger Grenzen deformieren, und trotzdem noch dieselbe gleichmäßige vorherbestimmte Tragkraft B zentral-in der Längsrichtung des Formkeils liefern.
• Insbesondere ist aus Figur 3 zu ersehen, daß die aufgehängte Trägeranordnung gemäß der Erfindung eine zentral angesetzte aufwärts gerichtete Tragkraft B ermöglicht, die proportional der ssaft A am aufgehängten Endteil 54 des Trägerteils 46 ist.
• Wie gezeigt, ist der Abstand Y gleich der wirksam aufgehängten Länge des Trägerteils 46, während der Abstand X gleich dem Hebelarm zwischen der Mitte des getragenen Flanschteils 48 und der zentral angesetzten Tragkraft B ist. Weiterhin ist der Abstand Z gleich dem Abstand zwischen der Mitte des getragenen Flanschteils 48 und dem Mittelpunkt der Masse des Trägerteils 46. Dementsprechend ist es möglich, eine geregelte gleichmäßige vorherbestimmte tragende Kraft åuf den Formkeil zentral seiner longitudinalen Spannweite nach der Gleichung auszuüben. In derFormel ist Fb gleich der zentral wirkenden aufwärts gerichteten Tragkraft bei B; Pa ist gleich der aufwärts gerichteten Zugkraft bei A; W ist gleich dem Gewicht des Trägerteils 46; Y und X sind die effektiven Hebelarme der bei A und bzw. B angewandten Aufwärtskräftevon dem ge- -tragenen Ende 48 des Trägerteils 46; und Z ist der effektive Hebelarm der nach unten gerichteten Kraft W im Zentrum der Masse des Trägerteils 46 von dem getragenen Ende 48.
• Da sowohl das Gewicht W des Trägerteils 46 als auch die Entfernungen Y, X und Z bekannt sind, kann die Höhe der zentral angewandten Tragkraft Fb leicht durch Anwendung einer vorherbestimmten gewünschten Zugkraft Fa mit Rilfe der Gewichte 62 geregelt werden. Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, eine konstante Kraft Fa bei A auf irgend eine gewünschte Weise auszuüben, beispielsweise wie gezeigt mit -Hilfe eines Hebelarmes und von Gewichten, oder mit Hilfe von Rollen und Gewichten, einer einaellbaren Federanordnung, oder eines Stößels durch den Boden des Muffengehäuses, was besser ist als die Anordnung der Zugstange durch den Deckel desselben, oder schließlich mit Hilfe einer geeichten Luft- oder hydraulischen Zylindereinrichtung. Da der Trägerteil 46 langsam unter der Einwirkung der hohen Temperatur und der durch die Kräfte Fa und Fb hervorgerufenen Belastung deformiert, hat das schwebende Ende 54 des Trägers 46 die Neigung, sich langsam aufwärts innerhalb der ausgesparten Fläche des zugespitzten Teiles 32 zu bewegen, wobei eine konstante und kontrollierbare Tragkraft Fb bei B aufrechterhalten wird.
• Trägerteil 46 und die Hängestange 52 können aus irgendeinem geeigneten Material wie rostfreiem Stahl oder platinplattiertem Molybdän bestehen. Zusätzlich können schwer schmelzende Stoffe wie Titan, Columbium, oder Titan-Zirkon-Molybdän-Legierungen verwendet werden.
• Selbstverständlich sind außer den näher geschilderten Ausführungen weitere Modifikationen und Änderungen des Gegenstandes der Erfindung möglich, ohne über den Rahmen der Erfindung gemäß den Ansprüchen hinauszugehen.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von Tafeiglas, bei der ein sich in Längsrichtung erstreckender feuerfester Formkeil mit einer längsgerichteten Öffnung starr an seinen gegenüberliegenden Enden getragen wird, um den stockungsfreien Fluß von geschmolsenen Glas nach unten entlang den gegenüberliegenden Seiten des Formkeils zu erleichtern, gekennzeichnet durch ein Zwischen-Trägerteil, das innerhalb der längsgerichteten Offnung angeordnet ist, um eine Aufwärts-Tragkraft zentral der Längsausdehnung des Formkeils zu beWirken, ferner gekennzeichnet durch Mittel zur Aufrechterhaltung einer konstanten vorherbestimmten Tragkraft im wesentlichen zentral der Längenausdehnung des Formkeils ohne Rücksicht auf differential Deformierungs- und Biegungsgrade zwischen dem Formkeil und dem Trägerteil.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im wesentlichen feste Trägermittel für das eine Ende des Trägerteils und schwebende Trägermittel mit einer vorherbestimmten aufwärts gerichteten Kraft für das gegenüberliegende Ende.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch I¢ittel zum schwebenden Verbinden des einen Endes des Zwischenträgerteils mit einer konstanten vorherbestimmten aufwärts gerichteten Kraft, und Mittel zur Verteilung einer resultierenden Tragkraft zentral der Spannweite des Formkeils.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einstellbare Belastungsmittel, die drehbar das eine Ende den' Zwischenträgerteiln mit einer vorherbestimmten Kraft ohne Rücksicht auf Biegungs- und Deformierungsgrade den Formkeils und Trägerteils verbinden, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der längsgerichtete Hohlraum einen ausgesparten Teil im Dach angrenzend an das schwebende Ende des Zwischenträgerteils aufweist, innerhalb dem der Trägerteil deformieren kann, ohne die zentral am ForikeSS wirkende konstante vorherbestimmte Tragkraft zu beeinflussen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß ein im wesentlichen fester Teil das eine Ende des Zwischenträgerteils trägt, und daß Mittel beweglich das gegenüberliegende Ende mit einer vorherbestimmten aufwärts gerichteten Kraft tragen, daß ferner daß Zwischenträgerteil eine kontrollierte vorherbestimmte aufwärtsgerichtete Kraft zentral der Langsspanne des Formkeils ausübt, wobei die Kraft der Formel entspricht, in der Fb gleich der gentral auf den Forskeil ausgeübten Tragkraft und F gleich der am beweglichen Ende a des Trägerteils wirkenden Aufwärtskraft ist; W das Gewicht des Trägerteils, Y der effektive Hebelarm zwischen Kraft und dem fest getragenen Ende des Trägerteils und 1 derfektive Hebelarm zwischen der Kraft Fb und dem fest getragenen -Ende des Trägerteils ist, und Z der wirksame Hebelarm zwischen der Kitte der Masse 1 und dem fest getragenen Ende des Trägerteils ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Zwischenträgerteils auf einer festen Unterlage ruht, daß eine aufwärtsgerichtete Stange an ihrem unteren Sunde mit dem anderen Ende des Zwischenträgerteils verbunden ist, daß ein drehbarer Arm wirksam mit dem oberen Ende der Stange verbunden ist, und daß einstellbare Gewichte am Dreharm aufgehängt sind, um das andere Ende des Zwischenträgerteils mit einer vorherbestimmten konstanten Aufwärtskraft in der Schwebe zu halten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dachteil der in dem Formteil gebildeten längsgerichteten Öffnung mit einem ausgesparten zugespitzten Teil versehen ist, um eine Deformierung des Zwischenträgerteils ohne Beeinflussung der dabei auf den Formteil ausgeübten vorherbestimmten konstanten Tragkraft zu erlauben.

8. Verfahren zur-Herstellung von Tafelglas nach dem Tiefziehverfahren (down draw process), wobei geschm olzenes Glas über gegenüberliegende Seiten eines längsgerichteten Formkeils fließt und längsgerichtete zentrale Teile des Formkeils mit einer konstanten vorherbestimmten Kraft getragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenträgerteil innerhalb des Formkeils angeordnet wird, daß das eine Ende des. Trägerteils auf einer festen Unterlage gelagert wird und daß das gegenüberliegende andere Ende mit einer konstanten vorherbestimmten Aufwärtskraft aigèhägt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die l-crhelheztimmte am aufgehängten Ende des Trägerteils entwickelte Aufwärtskraft verhältnismäßig zentral auf dem langsgerichteten Formkeil verteilt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem aufgehängten Ende des Trägerteils wirkende Aufwärtskraft kontrolliert wird, um einen gegehenen Wert zu erhalten, der ohne Rücksicht auf differentiale Biegungs-und Deformierungsgrade des Trägerteils und des Formkeils konstant bleibt.