DE1910086C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Härten einer Scheibe aus Kalk-Soda-Silikat-Glas - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Härten einer Scheibe aus Kalk-Soda-Silikat-GlasInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum eine Kühlflüssigkeit ohne Schäden durchführbar ist.
Härten einer Scheibe aus Kalk-Soda-Silikat-Glas Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die heiße
durch Erhitzen der Glasscheibe auf eine Temperatur 45 Glasscheibe kontinuierlich durch gleichmäßig gegen
nahe dem Erweichungspunkt des Glases und Ab- die einander gegenüberliegenden Flächen der Glasschrecken
der heißen Glasscheibe in einer Kühlflüs- scheibe gerichteten Kühlgasströme hindurch unmittelsigkeit
nach einer Vorkühlung durch Kühlgasströme, bar in die Kühlflüssigkeit bewegt wird und die Vor-
und ist im besonderen für das Härten von ebenen kühlung so eingestellt wird, daß beim Eintritt der
oder gewölbten Windschutzscheiben, Seitenscheiben s» Glasscheibe in die Kühlflüssigkeit ihre Oberflächenoder
Rückscheiben von Kraftfahrzeugen oder Schei- temperatur zwischen 560 und 640° C beträgt und ihre
ben für Luftfahrzeuge geeignet. Temperatur im Kern nahe der Anfangstemperatur
Es ist bekannt (z. B. US-PS 2 569 951 und US-PS Hegt.
223 507), Glas dadurch zu härten, daß es nach In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
einer Vorkühlung schnell von einer erhöhten Tempe- 55 Verfahrens ist vorgesehen, daß eine Kühlflüssigkeit
fatur durch ein gasförmiges Abkühlmittel abgekühlt mit einer Wärmeübergangszahl zu Glas von 0,0035
Wird, wodurch Gegenstände mit endgültig höherer bis 0,06Cm-10C-1SeC-1 verwendet wird.
Zugspannung entstehen, wobei in den Oberflächen- Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung
Zugspannung entstehen, wobei in den Oberflächen- Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung
schichten Druckspannungen und in dem zur Dicken- wird die Glasscheibe in den die gewünschten Eigenabmessung
zentralen Teil Zugspannungen auftreten. 60 schäften gewährleistenden und das Abschrecken mit-Schwierigkeiten
haben sich bei der Bearbeitung von tels der Kühlflüssigkeit ermöglichenden Zustand kon-Glas
ergeben, wenn eine besonders große Härtung ditioniert und in diesem Zustand gehalten in die
verlangt wird und insbesondere, wenn dünnere Glä- Kühlflüssigkeit eingebracht. Es werden dadurch die
ser von einer Stärke von 3 mm und weniger gehärtet gewünschten Eigenschaften optimal erreicht,
werden sollen, weil die übliche Abkühlung mit Luft 65 Es können auf diese Weise gehärtete Gläser unterunzureichend ist, um eine ausreichende Druckspan- schiedlicher Abmesungen und Eigenschaften erzielt nung in den äußeren Schichten des Glases zu er- werden, beispielsweise Gläser einer Dicke zwischen zielen. 0,75 und 10 mm mit einwandfreien Oberflächen und
werden sollen, weil die übliche Abkühlung mit Luft 65 Es können auf diese Weise gehärtete Gläser unterunzureichend ist, um eine ausreichende Druckspan- schiedlicher Abmesungen und Eigenschaften erzielt nung in den äußeren Schichten des Glases zu er- werden, beispielsweise Gläser einer Dicke zwischen zielen. 0,75 und 10 mm mit einwandfreien Oberflächen und
einer endgültigen Festigkeit zwischen 1260 und 4350 kg/cm* und einer Zugspannung zwischen 420
uxid 1120 kg/an8 im zur Dickenabmessung zentralen
feil des Glases; ferner Glas mit 2 mm Dicke und
einer endgültigen Festigkeit zwischen 1260 und
2800 kg/cm2 mit einer Zugspannung zwischen 420 und 1120 kg/cm3 im zur Dickenabmessung zentralen
Teil des Glases.
Die Erfindung ist nicht auf das Härten dünner Scheiben beschränkt; so ist eine Glasscheibe --on
6 mm Dicke erzielt worden, die eine Gesamtfesügkeit
von 2450 bL 4350 kg/cm2 bei einer Zugspannung
zwischen 700 und 1120 kg/cm2 im zur Dickenabmessung
zentralen Teil des Glases aufwies.
Die Erfindung Iwzieut sich auch auf eine Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Diese Vorrichtung besteht aus Einrichtungen zum Halten einer Glasscheibe und zum Fortbewegen
der Glasscheibe mit einer geregelten Geschwindigkeit von einer Erwännungsstation, in der die Glasscheibe
auf eine Temperatur nahe dem Erweichungspunkt erhitzt wird, zu einem Bad aus einer Kühlflüssigkeit,
in die die erhitzte Glasscheibe nach Durchlauf durch
eine Vorkühlzone eingeführt wird, und zeichnet sich dadurch aus, daß das Bad aus der Kühlflüssigkeit
iinterhalb der Vorkühlstation unmittelbar an diese
anschließend angeordnet ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer
Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist
F i g. 1 ein schematischer senkrechter Schnitt d^rch
eine Vorrichtung nach der Erfindung zum Härten von Glasscheiben, . .
F i g· 2 ein senkrechter Schnitt ähnlich F ι g. 2 in
detaillierter Ausführung,
F i g. 3 ein Schnitt nach der Linie III-III der
*pi g' 4 ein Ausschnitt aus Fig. 2 in größerem
Maßstabe, der die Düsen der Vorkühlstation zeigt,
F i g. 5 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung, mit der zugleich
ein Biegen der Glasscheiben durchgeführt werd ι kann. .
.Vie Fig. 1 zeigt, ist ein in horizontal· - Ebene angeordneter
Förderer 1 für den Transport von ebenen Glasscheiben 2 vorgesehen, der durch seitliche öffnungen
eines senkrechten Ofens 3 das Einbringen der Glasscheiben 2 in den Ofen ermöglicht. In den
senkrechten Wänden des Ofens 3 sind elektrische Heizelemente 4 angeordnet, die die nahe ihrer oberen
Kante mit Zangen 6 in bekannter Weise εjfgehängte
Glasscheibe! erhitzen. Die Zangen6 sind über
Seile S mit dem Förderer 1 verbunden, die mit einer in den Fig. 2 und 3 näher dargestellten Winde die
senkrechte Bewegung der Zangen 6 und damit der Glasscheiben 2 ermöglichen. Die Winde wird so gesteuert
daß die Glasscheibe mit einer gesteuerten konstanten Geschwindigkeit schnell nach unten bewegt
werden kann. .
In dem vertikalen Ofen 3 bewirken die elektrischen Heizelemente 4 eine Erhitzung der aus Kalk-Soda-Silikat-Glas
bestehenden Scheibe 2 auf eine erhöhte Temperatur nahe dem Erweichungspunkt des Glases.
Es erfolgt eine Erhitzung auf etwa 69O0C. Es können
auch höhere Temperaturen verwendet werden, beispielsweise bis zu 7600C. In Fällen, in denen eine
geringere Härtung verlangt wird, kann die Anfangstemperatur des Glases niedriger, beispielsweise auf
620° C eingestellt werden.
Der Boden des Ofens 3 ist offen, so daß die erhitzte
Glasscheibe 2 schnell aus dem Ofen nach unten S bewegt werden kann, wobei in bekannter Weise der
Ofen mit einer Tür am Boden verschlossen sein kann, bis die Bewegung der Glasscheibe erfolgt. In der
Nähe des Bodens sind die elektrischen Heizelemente 4 dichter beieinander angeordnet, so daß die Aufrechterhaltung
einer gleichmäßigen Erwärmung der Glas scheibe über ihre gesamte Höhe gewährleistet ist und
eine Dichtung aus heißem Gas am unteren offenen Ende des Ofens erzielt wird, da sich dort eine höhere
Temperatur des Gases einstellt als im übrigen Teil des
»5 Ofens. Die Temperatur am unteren offenen Endes des Ofens 3 bewegt sich in der Größenordnung von
79G°C. Ist die aus dem heißen Gas gebildete Dichtung sehr wirksam, so kann auf den Verschluß der
unteren öffnung durch Türen verzichtet werden. » Unmittelbar unter dem offenen Boden des Ofens 3
sind zwei senkrechte Rahmen 7 einer Vorkühlstation angeordnet. Diese Rahmen haben gleiche Form und
sind im gleichen Abstand beiderseits der vertikalen Bewegungsbahn der Glasscheibe 2 bei ihrer Absen-
»5 kung aus dem Ofen 3 angeordnet. Jeder Rahmen hat eine gestaffelte Reihe von Düsen 8, wobei die
Düsen der Rahmen gegenseitig ebenfalls gestaffelt zueinander liegen. Beide Reihen von Düsen sind mit
einer Quelle für Kühlgas verbunden, wozu üblicherweise Druckluft mit Außentemperatur verwendet
wird.
Die Höhe der Rahmen 7 ist etwas größer als die senkrechte Höhe der Glasscheibe 2 und ist so auf die
Absenkgeschwindigkeit der Glasscheibe abgestellt, daß die heiße Glasscheibe einer genau gesteuerten
Vorkühlung unterliegt, die später noch im einzelnen beschrieben wird.
Während des Durchlaufes der Glasscheibe durch die Rahmen 7 wird die Temperatur der Glasober-4»
fläche auf eine Temperatur abgesenkt, bei der Verformungen der Glasoberfläche und Brüche im Glas
bei einer folgenden kräftigen Abkühlung mittels einer Kühlflüssigkeit unterbunden sind. Zum Härten des
Kalk-Soda-Silikat-Glases wird die Oberflächentemperatur
auf 560 bis 640° C abgesenkt. Der schnelle Durchlauf zwischen dem Rahmen 7, bei dem diese
Abkühlung der Glasoberflächen eintritt, läßt die Temperatur im zentralen Teil der Glassche'be nahezu
unverändert, so daß in dieser die in dem Ofen so angenommene Temperatur erhalten bleibt. Beim Austritt
aus dem Bereich der Vorkühlstation ergibt sich eine Temperaturdifferenz beispielsweise zwischen
und 120° C zwischen der Außenfläche und dem zur Dickenabmessung zentralen Teil der Glasscheibe, so
55 daß ein ziemlich großes Temperaturgefälle quer zur
Glasscheibe vorliegt.
Unmittelbar unter dem Rahmen 7 ist ein Abkühlbehälter 10 mit einem Bad 11 einer Kühlflüssigkeit
angeordnet. Die Anordnung ist so getroffen, daß die 6o unteren Düsen 8 in den Rahmen 7 möglichst wenig
Abstand von der Oberfläche 12 des Bades der Kühlflüssigkeit haben, so daß das Glas unmittelbar, nachdem
es aus dem Bereich der Kühlrahmen 7 austritt, in die Kühlflüssigkeit 11 eingetaucht wird. Die Tiefe
65 des Bades 11 ist größer als die senkrechte- Höhe der Glasscheibe 2.
Die Kühlflüssigkeit in dem Bad 11 hat eine Wärmeübergangszahl zum Glas zwischen 0,0035 und
0,06 Kalorien cm"8 · 0C-1 · sec-1. Wie bekannt, setzt werden, um den Weg für eine nachfolgende
stellt die Wärmeübergangszahl die Stärke des Wärme- Glasscheibe freizugeben, während sie selbst aus dem
Überganges zwischen dem Glas und dem Kühlmittel Bad entfernt wird, um zur Waschstation weitergeleitet
je Einheit der Temperaturdifferenz je Flächeneinheit zu werden,
dar. 5 In den F i g. 2 bis 4 sind nähere Einzelheiten der
einige Metalle oder Legierungen niedrigen Schmelz- Auf dem Boden 14 der Werkstatt sind Eckpfeiler
punktes. Vegetabile öle, Rizinusöl, Heizöle, Trans- 13 errichtet, die oben durch einen rechteckigen Rahformatorenöle und leichte Wärmeübergangsöle kön- men IS miteinander verbunden sind,
nen benutzt werden. 10 Etwa in halber Höhe der Eckpfeiler ist eine mit
Ferner kann geschmolzenes Zinn oder Zinnlegie- einem Durchbruch versehene Platte 16 vorgesehen,
rung, beispielsweise Zinn-Blei- und Zinn-Wismut-Le- die auf Querträgern 17 zwischen den Eckpfeilern 13
gierungen, bei Temperaturen bis zu etwa 400° C ver- aufruht. Die Platte bildet den Boden eines senkrechwendet werden. Werden geschmolzene Metalle ten Härteofens, der Seitenwände 18, Wände 19 und
verwendet und hohe Drücke in den Rahmen der 15 ein Dach 20 aufweist. Die Wände 18 und 19 und das
Vorkühlstation gefahren, so ist es zweckmäßig, eine Dach 20 sind aus üblichem feuerfestem Werkstoff
inerte oder schwach reduzierende Atmosphäre aus gebildet, während der Boden des Ofens offen ist und
Stickstoff oder Stickstoff mit 5 °/o Wasserstoffgehalt einem länglichen Durchlaß 21 in der Platte 16 gegenim Bereich des Abkühlbades aufrecht zu erhalten. übcrliegt. Dieser Auslaß 21 kann durch eine Klapptür
Diese Atmosphäre kann als Kühlgas in der Vorkühl- »o bekannter Art, die nicht dargestellt ist, verschlossen
Station verwendet werden. werden. Im Ausführungsbeispiel ist der senkrechte
Die Temperatur des Bades beeinflußt die in dem Ofen von länglicher Gestalt, da er für das gleichmägehärteten Glas erzeugte Festigkeit und wird auf ßige Erhitzen einer Glasscheibe 2 bestimmt ist.
einen gewünschten Wert durch Temperaturregler ge- Die zu härtende Glasscheibe 2 ist über Zangen 22
halten. a5 am oberen Rand gehalten. Die Zangen 22 sitzen an
Es wurde festgestellt, daß die Temperatur des Haltestangen 23, die zwischen halbzylindrischen Läu-Bades bei Verwendung von öl zwischen Außentem- fern 24 liegen, welche auf einer Führungsschiene 25
peratur und 60° C liegen sollte. laufen.
fahrens wird die zu härtende Glasscheibe 2 in dem 30 23 verbunden. Die Haltestange 23 hat an ihren Enden
Ofen 3 auf eine Temperatur nahe ihrem Erweichungs- Augen 27, an die Seile 28 angeschlossen sind. Die
punkt, beispielsweise 720° C, erwärmt, worauf dann Seile 28 werden auf zugeordnete Winden 29 aufgedie Glasscheibe schnell mit einer konstanten Ge- wickelt, die auf einer gemeinsamen Achse 30 sitzen,
schwindigkeit von 10 bis 20cm/sec abgesenkt wird, die über Lager 31 an einer Fundamentplatte 32 ober-
und zwischen dem Rahmen 7 der Vorkühlstation be- 35 halb des oberen Rahmens 15 befestigt sind. Die Winwegt wird, in der Kühlgas auf beide Seiten der Glas- den 29 werden durch einen elektrischen Motor 33
scheibe gerichtet eine Vorkühlung der Oberflächen angetrieben, der drehzahlgeregelt ist, um das Aufauf eine Temperatur zwischen 560 und 640° C be- und Abhaspeln der Seile 28 an den Winden zu bewirwirkt. Das Ausmaß dieser Vorkühlung des Glases ken. Die Seile 28 treten durch Löcher 34 im Dach 20
kann durch Einstellung des Volumens des Kühlgases 40 des Ofens, die nur so groß sind, daß die Seile gerade
und durch Änderung der Absenkgeschwindigkeit der hindurchtreten können, um übermäßige Wärmever-Glasscheibe 2 zwischen den Rahmen 7 gesteuert luste aus dem Ofen zu vermeiden,
werden. Die in den F i g. 2 und 3 nicht dargestellten elektri-
Bei einer üblichen Verfahrensführung benötigt je- sehen Heizelemente 4 sind, wie in F i g. 1 dargestellt,
der Punkt der Glasscheibe 2 etwa 1 Sekunde zum 45 an den Seitenwänden des Ofens vorgesehen.
Durchlauf zwischen den Rahmen 7, und es ist zweck- Die Führungsschienen 25 sind kreisförmige Stahlmäßig, wenn die Glasscheibe mit der gleichen Ge- Stangen, die mit ihren oberen Enden an Querträgern
schwindigkeit in das Kühlbad 11 bewegt wird. Es ist 35 des Rahmens 15 befestigt sind, in Löchern 36 in
indessen auch möglich, die Absenkgeschwindigkeit der Ofendecke 20 sitzen und sich durch den Ofen
der Glasscheibe stark zu ändern, wenn die obere 5" nach unten erstrecken. An ihren unteren Enden sind
Kante der Glasscheibe aus den Rahmen 7 austritt, die Führungsstangen 25 mit Winkeln 37 verbunden,
bevor die untere Kante der Glasscheibe in das Kühl- die ihrerseits an den Seitenflächen des Behälters 10
bad 11 taucht, so daß die Vorkühlung des Glases bei für das Kühlmittel befestigt sind,
einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit erfolgt Der untere Teil der Einrichtung ist durch Seiten-
und das Eintauchen in das Abkühlbad 11 mit einer 55 platten 38 verkleidet.
anderen konstanten Geschwindigkeit vorgenommen Dicht unterhalb der Platte 16 an der Unterseite
wird. des Ofens sind zwei Rahmen 7 der Vorkühlstation
Der gewährleistete gute Wärmeübergang zwischen angeordnet, auf deren Rückseite je eine Überdruckder Glasscheibe und der Kuhlflüssigkeit beim Eintau- kammer 39 angeordnet ist, die Ober leitungen 40
chen in das Bad 11 sichert eine sofortige Abkühlung 60 versorgt wird. Jeder der Rahmen 7 mit der zugeorddes vorgekühlten Glases, wenn die Glasscheibe mit neten Überdruckkammer 39 wird zwischen seitlicher!
der Kühlflüssigkeit in Berührung kommt. Stützen 40' getragen, die über unten befestigte Rädei
Nach dem Abkühlen der Glasscheibe wird diese 41 längs Schienen 42 verfahrbar sind, die sich zwiaus dem Bad 11 entfernt und einer Waschstation zu- sehen den Eckpfeilern erstrecken. Ein Abstandblock
geleitet und anschließend zu einer Ablage befördert. 65 40 a ist in der Mitte der Schienen 42 vorgesehen, um
Um einen schnelleren Ablauf des Verfahrens zu die Einwärtsbewegung der Rahmen 7 zu begrenzen,
erzielen, kann jede abgekühlte Glasscheibe aus ihrer wodurch ein genau gleicher Abstand von beiden Seisenkrechten Ebene seitlich innerhalb des Bades ver- ten der Bewegungsbahn der hindurchgeführten Glas-
Ordnung können die Rahmen 7 werden, so daß sie genau und
daß beide Oberflächen des heißen Glases eme gleich
mäßige Vorkühlung bei dem Durch auf der Gte-
scheibe mit ^^^^^^^S^
Rahmen 7 erhalten. Die der Glassc^heiberagewanaie
Fläche jedes Rahmens enthalt gestaffelt zueinander
liegende Reihen von Düsen 8, wie dies die F, g. 2
und 3 zeigen und in größerem Maßstabe Fi gjk Jede
Düse hat einen Innendurchmesser von «d
einen Außendurchmesser von 6 mm. Diese Abmes-
25 sichern, daß das Kuhlbad
g 25 erstrecken sich dicht
Ό fa J ^ ^tai η ^ des Behäiters 10>
^d
bei der Abwärtsbewegung der Glasscheibe werden die
das Kühlba(J eingetaucht bevor die
^* M sich an dem oberen Rand des Behallrag» ^ ^ ^ durch die Heizeinnchtung
«-- Kühleranordnung bewirkte genaue Tem-
™"t™ elung wird so eingestellt, daß die Tempe-P| d B Kühl^ittels zwischen der Außentemperatur
^ wird »nttIhf d,r
stand von etwa 20 mm anJeo^eVp?n eL^S dif
der Einrichtung für den Betneb befinden sich *e
Mündungen der Düsen etwa 3,8 mmvon,der.an ihr
bewegten Glasscheibenoberflache entfernt. Die Rah
men sind im übrigen so ausgebildet, daß sich keine
Düsen einander gegenüberliegen. . T .
Kühlgas, üblicherweise Luft, wird durch J^
tungen 40 mit einem Druck zwischen 3001 bis
WS zugeleitet, ^^^SSS Sen,tÄK=,,S.Ä
„ den Rahmen 7 zugeleitete Gas, das zugleich die Vorden ^^^ diese Kammer aus und kann
κ S^ Absaugleitung 49' aus dieser abströmen.
° * dargestellter Lüfter vorgesehen
Mienw^ ^^ Ausbifdung kann eine inerte oder
, . ht reduzierende Atmosphäre, z. B. Stickstoff oder
«5 ^f^Sff-WasserstoffWhung, in dem Raum
eme Kühlbehälter 10 aufrechterhalten wer-
Ϊ? obwohl üblicherweise für die Vorkühlung Luft
je
gesenkt wird, während
abmessung zentralen Teil ^S^^
Anfangstemperatur entspricht Auf diese J«
den Verformungen der Glasoberflachen oder
asKÄaÄS3S
toSues bei der Vorkühlung, der Geg
des Absenkens der Glasscheibe während ihrer ;»krechten Bewegung, der Temperatur der Kuhlflussigden Eigenschaften der Kühlflüssigkeit ab.
halb des Rahmens entweicht.
also ohne jede Verzögerung.
, Hs ,X is, „
dener Dicke auf verschiedene Temperaturen erwerden und alle in dem gleichen Kuhlmittel in
reits erwähnt - ein öl ist, füllt den Bu'
daß der Spiegel 12 der ™«£*j»*[ £3w£
oberen Randes des Behälters sich bf «** und gg_
lieh die Spiegelerhöhimg beim Eintauchen der Glas
scheibe ermöglicht. ·, ·« a», n.iiiii
Die Temperatur der Kühlflüssigkeit m dem Beh£
ter wird durch einen eingetauchten Herzer 44 am Boden des Behälters 10 und durch Umwälzen der Flus
sigkeit durch einen «f^iSK nSt näSr
kannter Bauart bewirkt. Der KOtaler M nicni nane
dargestellt. An der einen Seitenwand des ^1^·
ist en Rührwerk 45 in Form emerJdheib«>
mMjJ^ len Schaufeln 47 angeordnet undÄd« Kunlflus
sigkeit vor dem Eintauchen der G'»™«mn
Der Behälter 10 ruht auf e.nerJf^gJJJJj
u ^11. der ofenwände, um diese Tempera
5?a erzielen, beträgt hierbei etwa 750°C. .
™ Rührwerk 45 und die Temperaturregelung in
^^ ^ ^^^ daß das KüMbad
^ GlLcheibe die gewünschte Temperat«
J^m ^ R„hrwerk 4g abgest Ut a<
«re.cm , ^^ η
^ femef d Mo
S» eingeschaltet, um die CMUbe 2 nut eme
konstanten gesteuerten Geschwmdigkeit von 15 cm
^«„JUn. Diese konstante Geschwmdigke.
^J wghrend des gesamtea Absenkens der Glas
wu aufrechterhalten) W8 diese vöflig m das KuM
eingetaucht war.
Die Kühlrahmen 7 hatten eine Höhe von etw
von den Glasoberflächen gehalten, während die Glasscheibe an ihnen vorbeigeführt wurde. Hierbei ergab
sich eine Temperaturdifferenz von etwa 600C zwischen
dem zur Dickenabmessung zentralen Teil und den Oberflächen der Glasscheibe. Die Oberflächentemperatur
der Glasscheibe ergab sich zu 620° C.
Nach Eintauchen der Glasscheibe mit der konstanten Geschwindigkeit von IS cm/sec in das KUhlöl verblieb
die Glasscheibe in dem Bad für etwa 30 Sekunden, worauf sie aus dem Bad entfernt und gewaschen
wurde.
Es wurde festgestellt, daß die Glasscheibe eine endgültige Festigkeit von 1900 bis 1950 kg/cm2 hatte
und eine Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil von 630 kg/cm*. Die Oberflächen der Glasscheibe
waren frei von Zerstörungen, da diese an dem heißen Glas in der Hauptkühlstation durch die
zuvor vorgenommene gesteuerte Vorkühlung vermieden sind.
Eine Scheibe von 2 mm Dicke wurde in dem Ofen auf 660° C erwärmt und mit 15 cm/sec durch die Vorkühlst
ation hindurch in das Kühlbad bewegt. Bei der Vorkühlung wurde die Oberflächentemperatur der
Glasscheibe auf 6000C gesenkt und eine endgültige
Festigkeit des Glases von etwa 1900 kg/cm2 mit einer
Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil von etwa 420 kg/cm2 erreicht.
Eine Scheibe von 2 mm Dicke wurde auf 690° C im Ofen erhitzt und in geringerem Ausmaße gekühlt,
indem die Kühlluft mit 300 mm WS zugeleitet wurde. Die Absenkung der Glasscheibe erfolgte mit 25 cm see
durch die Vorkühlstation und in das Kühlbad. Das gehärtete Glas hatte eine endgültige Festigkeit von
2100 kg/cm2 bei einer Zugspannung im zur Dicken abmessung zentralen Teil von 700 kg/cm2.
Beispiel IV
Eine Scheibe von .2 mm Dicke wurde in dem Ofen auf 6600C erhitzt und mit 15 cm/sec durch die Vorkühlstation
bewegt, in der Kühlluft mit 300 mm WS auf die Glasscheibe geleitet wurde. Nach dem Abkühlen
in dem Kühlbad wurde eine endgültige Festigkeit des Glases von '820 kg/cm2 und eine Zugspannung
im zur Dickenabmessung zentralen Teil des Glases von 560 kg/cm* festgestellt.
Eine Glasscheibe von 2 mm Dicke wurde auf 640° C erhitzt und darm mit 25 cm/sec durch die Vorkühlstation
bewegt, in der Kühlluft mit einem Druck von 230 mm WS gegen die Glasscheibe geleitet
wurde. In der Vorkühlung wurde die Oberflächentemperatur
des Glases auf 5800C gesenkt und die Glasscheibe unmittelbar in das Kühlbad getaucht, das
eine Temperatur von 45° C aufwies. Die endgültige Festigkeit des Glases betrug 1820 kg/cm* bei einer
Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil von 560 kg/cm2.
Eine Scheibe von 4 mm Dicke wurde auf 700° C erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von 15 cm see
durch die Vorkühlstation bewegt, in der Kühlluft mit einem Druck von 500 mm WS gegen die Glasscheibe
gerichtet wurde. Die Oberflächentemperatur fiel auf 62O0C, während im zentralen Teil des Glases eine
Temperatur dicht unter 7000C aufrechterhalten blieb. Nach der Vorkühlung wurde die Glasscheibe
sofort in das Kühlbad getaucht, das eine Temperatur von 450C aufwies. Das gehärtete Glas hatte eine
endgültige Festigkeit von 2250 kg/cm2 bei einer Zugspannung
im zentralen Teil von 700 kg/cm2.
Beispiel VII
Eine Glasscheibe von 6 mm Dicke wurde auf 7000C in dem Ofen erhitzt und die Temperatur des
Kühlbades auf 400C eingestellt. Die Glasscheibe wurde mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von
10 cm/sec abgesenkt und in der Vorkühlstation Stickstoff mit einem Druck von 1000 mm WS gegen die
•o Glasscheibe geleitet. Nach dem Abkühlen im Kühlbad
wurde eine endgültige Festigkeit des Glases von 2450 kg/cm2 und eine Zugspannung im zur Dickenabmessung
zentralen Teil von 840 kg/cm2 festgestellt.
■* Beispiel VIII
Eine Glasscheibe aus Kalk-Soda-Silikat-Glas von 6 mm Dicke wurde auf eine Temperatur von 700° C
im Ofen erhitzt und mit einer gleichmäßigen Ge-
schwindigkeit von 20 cm/sec durch die Vorkühlstation bewegt. Kühlluft wurde in der Kühlstation mit
700 mm WS auf die Glasscheibe geleitet. Nach dem Abkühlen im Kühlbad, das auf 30° C eingestellt war,
hatte das Glas eine endgültige Festigkeit von
3350 kg/cm2 bei einer Zugspannung im zur Dickenabmessung
zentralen Teil von 840 kg/cm2.
Beispiel IX
Eine Glasscheibe aus Kalk-Soda-Silikat-Glas vor 6 mm Dicke wurde in dem Ofen auf 700° C erwärmi
und die Temperatur des Kühlbades auf 30° C eingestellt.
Die Glasscheibe wurde mit einer Geschwindigkeit
von 15 cm/sec durch die Vorkühlstation bewegt, ir
der Luft mit einem Druck von 70 mm WS gegen die
Glasscheibe geleitet wurde. Die endgültige Festigkeil
des gehärteten Glases ergab sich zu 2800\g/cm2, unc
die Zugspannung im zur Dickenabmessung zentraler
Teil wurde mit 770 kg/cm* festgestellt.
Fine Glasscheibe von 6 mm Dicke wurde auf ein«
Temperatur von 740° C erhitzt und mit 25 cm se« durch die Vorkühlstation bewegt, in der Stickstof
mit einem Druck von 150) mm WS auf die Glas scheibe geleitet wurde. Hierdurch wurde die Ober
flächentemperatur des Glases auf 6400C gesenkt
worauf das Glas unmittelbar in dem Kühlbad abge
kühlt wurde. Die endgültige Festigkeit des Glase
ergab sich zu 4350 kg/cm2 bei einer Zugspannung in
zur Dickenabmessung zentralen Teil von 1120 kg/cm*
Auch dickere Gläser, beispielsweise mit einer Dieki
es von 8 mm oder 10 mm, können in der gleichen Wei»
wie im Beispiel 10 behandelt werden, um einen «eh
hohen Grad der Druckspannung in den Oberflächen
schichten zu erhalten.
Eine sehr dünne Glasscheibe von 0,8 mm Dicke wurde auf 7000C erhitzt und mit etwa 40cm/sec
durch die Vorkühlstation bewegt, in der Kühlluft mit einem Druck von 140 mm WS gegen die Glasscheibe
bewegt wurde. Die Oberflächentemperatur des Glases fiel auf 620° C, während der zu der Dickenabmessung
zentrale Teil der Glasscheibe nahe der Anfangstemperatur von 7000C blieb. Nach dem Abkühlen im
Kühlbad, das auf 45° C eingestellt war, hatte das Glas eine endgültige Festigkeit von 1700 kg/cm2 bei
einer Zugspannung im zur Dickenabmessung zentralen Teil von 560 kg/cm2.
Es ist auch möglich, für die Hauptkühlstation geschmolzenes Zinn als Kühlmittel zu verwenden und
dies ist besonders vorteilhaft, wenn sehr dünne Glasscheiben zu härten sind, wie das nachstehende Beispiel
zeigt.
Beispiel XII
Eine Glasscheibe von 0,8 mm Dicke wurde auf eine Temperatur von 7000C erhitzt und dann mit
einer Geschwindigkeit von 40 cm see durch die Vorkühlstation bewegt, in der eine Mischung aus Stickstoff
und Wasserstoff mit einem Gehalt von 5 0Zo
Wasserstoff gegen die Glasscheibe gerichtet wurde. Der Druck dieser schwach reduzierenden Atmosphäre
betrug 130 mm WS. Die Oberflächentemperatur der Glasscheibe sank auf etwa 63O0C, während die ursprüngliche
Temperatur im zur Dickenabmessung zentralen Teil dieser dünnen Glasscheibe nahe 7000C
aufrechterhalten blieb. Die Glasscheibe wurde sodann unmittelbar in ein Kühlbad aus. geschmolzenem Zinn
einer Temperatur von 3000C eingetaucht. Durch die Zufuhr der leicht reduzierenden Atmosphäre in der
Vorkühlstation wurde zugleich eine Schulatmosphäre für das Bad aus geschmolzenem Zinn geschaffen.
Das gehärtete Glas hat eine endgültige Festigkeit von 1600 kg/cm2 bei einer Zugspannung im zur Dikkenabmessung
zentralen Teil von 500 kg cm2.
Diese Ergebnisse zeigen, daß die Anfangstemperatur des Glases ein wesentlicher Faktor für die Steuerung
der Härtung ist, und es kannte festgestellt werden, daß die Zugspannung im zur Dickenabmessung
zentralen Teil des Glases sich bei jeden 100C Differenz
in der Anfangstemperatur des Glases um etwa 84 kg/cm2 ändert. Eine weitere zusätzliche Steaerung
der Härte des Glases wird durch Änderungen der Abfcenkgeschwindigkeit
der Glasscheibe und Änderung des Druckes des Kühlmitteis in der Vorkühlstation
erzielt. Änderungen dieser Größen haben einen gewissen Einfluß auf die Härte und können als Feineinstellung
des Verfahrens gewertet werden
Durch das erfindungsgemäße Verfahrer können gewölbte Glasscheiben ebenfalls gehärtet werden,
wobei die Rahmen der Vorkühlstation eine entsprechende Krümmung wie die Glasscheiben aufweisen.
Bei der dargestellten Bauweise können die Rahmen leicht aus ihren Arbeitsstellungen fortbewegt werden,
um die Rahmen auszuwechseln, wenn auf eine andere Cilasscheibcnart umgestellt werden muß. Der Behälter
für das Bad hat solche Abmessungen, daß er die üblichen gewölbten Glasscheiben, beispielsweise gewölbte
Windschutzscheiben, aufzunehmen imstande ist.
Erfindung kann auch im Zusammenhang mit der Herstellung von gewölbten gehärteten Glasscheiben
verwendet werden, die von ebenen Glasscheiben ausgehen. Eine Vorrichtung für diesen Zweck ist in
F i g. 5 schematisch dargestellt. Zwischen dem Boden des Ofens und dem oberen Ende der Rahmen 7 der
Vorkühlstation sind zwei Biegewerkzeuge auf beiden Seiten der Bewegungsbahn der nach unten bewegten
heißen Glasscheibe 2 vorgesehen. Die Biegewerkzeuge bestehen aus einem Druckblock 55, der an
einem Stempel 56 sitzt und eine konvexe Oberfläche entsprechend der gewünschten Wölbung der Glasscheibe
aufweist. Auf der anderen Seite der Bewegungsbahn der Glasscheibe ist eine Gegenplatte 58
vorgesehen, die über Streben 59 mit einem einen Kolben 61 tragenden Gegenrahmen 60 verbunden ist.
Die Wölbung der Gegenplatte 58 ist konvex und entspricht der Krümmung der Druckplatte 57.
Diese Biegewerkzeuge werden dicht gegen die
ao heiße Glasscheibe 2 bewegt, die zu dieser Zeit zwischen
den Biegewerkzeugen angehalten wird und dann unmittelbar danach zu den Rahmen 7 der Vorkühlstation
weitergeleitet wird.
In üblicher Weise sind die mit der Glasscheibe in
»5 Berührung kommenden Flächen der Biegewerkzeuge
aus Kohlenstoff oder Asbest gebildet, so daß die eine hohe Temperatur von beispielsweise 760° C aufweisenden
Glasscheiben nicht beschädigt werden.
Die Rahmen 7 haben gewölbte Flächen auf der der Glasscheibe zugewandten Seite, wobei die Wölbung
der Wölbung der Biegewerkzeuge entspricht. Im übrigen ist die Ausbildung die gleiche wie bei der Bauart
nach den Fi g. 2 und 3, um die gewölbte Glasscheibe gleichmäßig vorzukühlen, bevor sie in das Kühlbad
eingetaucht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in horizontaler Lage der Glasscheiben durchgeführt
werden In diesem Falle werden die Glasscheiben auf einem Gaspolster während der Erhitzung und der
+0 Vorkühlung getragen. Jede Glasscheibe, gleichgültig,
ob sie eben oder gewölbt ist, wird anfänglich von einem Gaspolster getragen, das durch ein unterhalb
der Glasscheibe vorgesehenes Bett ausströmt und aus dem Gas kontinuierlich abgeleitet wird. In der Heiz-
♦S station dient der Bildung des Gaspolsters heißes Gas,
wobei die Heizung auf der oberen Fläche durch dort vorgesehene Heizelemente ergänzt wird, bis die
gleichmäßige gewünschte Anfangstemperatur erreicht ist.
Die Glasscheiben werden Kante an Kante fortbeweet
und gelangen längs des Gaspolsters in den Bereich der Vorkühlstation, in der an Stelle des bishei
verwendeten heißen Gases Kühlgas zur Bildung de! Gaspolster dient, während auf der oberen Fläch«
gleichzeitig entsprechende Kühlung vorgesehen wird Danach gelangt die Glasscheibe sofort in du
Hauptkühlstation, wobei sie gegen ein Kühlmittel ir
unm ttelb.ire Flächenberühning gelangt. Das Kühl
mittel kann eine Kühlflüssigkeit sein, die in einen dauernden intensiven Wärmeaustausch mit dem hei
ßen Glas gehalten wird, um das kräftige Abkühlen zi bewirken Danach gelangt die Glasscheibe aus den
Bereich der Kühlstation in eine Waschstation um wird dann ?ur Stapelung weitergeleitet.
Die I-rfindung ist auch zum Härten von andere!
Gla^cegcnständen als flachen oder gewölbten Glas
sehe ι Ken geeignet, beispielsweise für Glasbehälter
Preflelasteile, wie Glasisolatoren oder hohle Glas
■f
öcke oder Glasbausteine, wie sie in der Bauindurie verwendet werden.
Durch die Erfindung ist es möglich, stärker gehärtes
Glas auf der Basis νοε Kalk-Soda-Silikat-Zummensetzungeü
ζα schien, als es bisher möglich
war. Im einzelnen ist ein Härten von dünnem zu etwa 0,75 mm Dicke mit einer derartige
erst durch das erfnufcingsgemäße Verfahren
so daß dieses in dieser Beziehung einen üben technischen Fortschritt darstellt
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
- Ein Abschrecken mit Kühlflüssigkeit ist durch diePatentansnrüche- DT-PS 850785 bekannt Hier besteht jedoch derPatentansprüche: fachten, daß sieb im Glas durch ein zu starkes Tem-J. Verfahren zum Härten einer Scheibe aus peraturgefäUe zwischen einzetoen Teüen zu Rissen Kalk^oda-Silikat-Glas durch Erhitzen der Glas- 5 führende Spannungen[bilden,
■cheibe auf eine Temperatur nahe dem Erwd- Zum Härten von Glasgegenstanden Kt auch emehüngspunkt des GlasS und Abschrecken der zweistufige Kühhu« durch Kuhlfluss^keit bekamt fr Glasscheibe in einer Kühlflüssigkeit nach Nach der GB-PS 521 854 werden die zu .härtenden «n^TvorkühluBg durch Kühlgasströme, da- Teüe durch eine mechanische Transportemrichtung «urch gekrnnz^chnTtfSß dt heiße xo aus dem Vorkühlbad ausgehoben und m den Bereich Glasscheibe kontinuierlich durch die gleichmäßig des Abschreckbades bewegt, um nn freien Fall in die-■ egen die einander gegenüberliegenden Flächen ses zu fallen.fei Glasscheibe gerichteten Kühlgasströme hin- Zum Härten von z. B. Glasern aus Bor-Süikat-Glasdurch unmittelbar in die Kühhiüssigkeit bewegt zur Erhöhung ihrer Bruchfestigkeit ist bekannt, das wird und die Vorkühlung so eingesteUt wird, daß »5 Glas zunächst durch Aufsprühen von geschmolzenem beim Eintritt der Glasscheibe in die Kühlflüssig- Salz kräftig abzukühlen, um hohe Oberflachenspankeit ihre Oberfiachentemperatur zwischen 560 nungen zu erhalten. Danach erfolgt ui einer zweiten und 640° C beträgt und ihre Temperatur im Kern Stufe eine Wiedererwärmung des Glases bis in me nahe der Anfangstemperatur liegt. Nähe des Erweichungspunktes, um die zentralen Zug- - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- *o spannungen abzubauen.kennzeichnet, daß eine Kühlflüssigkeit mit einer Schließlich ist durch die FR-PS 1 202 734 em Ver-Wärmeübergangszahl zu Glas von 0,0035 bis fahren bekannt, bei dem das Abschrecken in einer 0,06 cm-* 0C"1 see-' verwendet wird. Kühlflüssigkeit nach einer Vorkühlung der Glasober-
- 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- nache durch ein Kühlgas erfolgt. Da ts sich hier um rens nach Anspruch 1 oder 2 mit Einrichtungen »5 das Härten von Isolatoren aus Bor-Siiikat-Glas hanzum Halten einer Glasscheibe und zum Fortbewe- delt, dient die Vorkühlung allein der Verfestigung der gen der Glasscheibe mit einer geregelten Ge- OberSäciienschicht, um bei dem Transport zur Abschwindigkeit von einer Erwärmungsstation, in schreckstation die Formhaltigkeitzu gewährleisten. der die Glasscheibe auf eine Temperatur nahe Nach dem Vorkühlen wird das oias nochmals erdem Erweichungspunkt erhitzt wird, zu einem 30 wärmt, bevor es in die das Abschrecken bewirkende Bad aus einer Kühlflüssigkeit, in die die erhitzte Kühlflüssigkeit fällt.Glasscheibe nach Durchlauf durch eine Vorkühl- Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntniszone eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, aus, daß ein Glas mit endgültig großer Festigkeit daß das Bad aus der Kühlflüssigkeit unterhalb der durch Abkühlen des Glases mit einer Kühlflüssigkeit, Vorkühlstation unmittelbar an diese anschließend 35 die Wärme kräftig aus der Glasoberfläche abzuführen angeordnet ist. imstande ist, erreicht werden kann, sofern das Glasdurch eine vorherige Abkühlung in einen Zustand gebracht worden ist, in dem dieses kräftige Abkühlen ohne Schaden durchgeführt werden kann.
40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß ein kräftiges Abkühlen des Glases durch
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