DE2014489A1

DE2014489A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Homogenisierung schmelzflüssigen Glases

Info

Publication number: DE2014489A1
Application number: DE19702014489
Authority: DE
Inventors: German Artigas Aviles Gimenez (Spanien)
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1969-03-25
Filing date: 1970-03-25
Publication date: 1970-10-08
Also published as: ES377341A1; OA03242A; NO129846B; CH515858A; NL7004160A; DE2014489B2; NL164253B; BE747887A; DK128648B; BR7017688D0; FR2036580A5; AT317461B; GB1284495A; NL164253C; DE2014489C3; US3725025A

Description

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Fernsprecher: 510U WW 598012

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Telegrammanschrift: Telegrammanschrift: Bahrpatent· Herne PATENTANWÄLTE BabeVzpal MUnchen Telex 08 229 853 Telex 05 245 62

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Bayrische Vereinsbank MUnchen 952287 Dresdner Bank AG Herne 202436 Postscheckkonto Dortmund 55868

Ref.: μ 02 133

In der Antwort bitte angeben Zuschrift bitte nach:

24. März 1970 COMPAGNIE DE SAINT-GOBAIN, NEÜIllY-sur-SEINE, Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Homogenisierung schmelzflüssi-

gen Glases

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Homogenisierung von Glas im schmelzflüssigen Zustand. Sie betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bekanntlich ist die Homogenisierung des schmelzflüssigen Glases ein Vorgang von erstrangiger Bedeutung, wenn man in Serienfertigung gleiche Artikel aus ein und der gleichen im Schmelzzustand befindlichen Masse herstellt. Die hergestellten Gegenstände können nämlich nur dann eine gleichförmige Qualität aufweisen, d. h. genau gleiche Eigenschaften zeitigen, wenn sie aus einem Glas mit konstanter physikalisch-chemischen Eigenschaften hergestellt sind. Im übrigen ist es natürlich wichtig, daß ein und der gleiche Artikel nicht aus mehreren heterogenen Gläsern geformt wird, die beispielsweise unterschiedliche Einfärbungen aufweisen oder zu unterschiedlichen Innenspannungen führen.

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Im übrigen ist es bekannt, daß es sehr schwierig ist, durch Rühren oder Umrühren die Massen schmelzflüssigen Grlases, aus dem die Artikel gefertigt werden, zu homogenisieren. Diese Schwierigkeit wird noch in dem Pail gesteigert, wo ein und der gleiche Hauptofen über mehrere Verteilerkanäle oder "Feeder" verschiedene Vorrichtungen zur Herstellung unterschiedlicher Artikel speist. Es ist nämlich in dies-em Fall üblich, die physikalisch-chemischen Eigenschaften des BaeLsglases, und insbesondere seine Farbe, als Funktion der Art der hergestellten Artikel zu modifizieren, in dem Additive in das in die Feeder fliessende Glas eingeführt werden. Um die Dispersion dieser Additive im schmelzflüssigen Glas zu erleichtern, arbeitet man sie hierin ein, indem man im allgemeinen ein Hilfsglas oder "Fritte" mit hohem Gehalt an Additionsprodukten verwendet, wobei die Einführung in das Basisglas kontinuierlich erfolgt, entweder in fester Form oder im schmelzflüssigen Zustand.

Es ist klar, daß das erhaltene Gemisch besonders heterogen ist und daß es notwendig ist, die viskose Masse, die im Feeder zirkuliert, bei erhöhter Temperatur zu homogenisieren, bevor sie zu den Maschinen gelangt, auf denen die Gegenstände aus dem schmelzflüssigen Glas hergestellt werden. Man verwendet gewöhnlich hierzu Rührwerke, die mit einer Rotationsbewegung angetrieben sind. Unzählige Bauarten von Rührwerken, sei es mit Schaufeln oder mit Scheiben vielfältigster Form sind bereits auf dem Fachgebiet vorgeschlagen worden. Diese Vielfalt der vorgeschlagenen Lösungen zeigt aber andererseits, daß dieses wichtige Problem bisher nicht in ausreichend zufriedenstellender Weise gelöst werden konnte.

Überraschend konnte nun ein Verfahren und eine Vorrichtung gefunden werden, die, wie in den weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigt, es ermöglichen, in beachtlicher Weise eine schmelzflüssige Glasmasse, die in einem "Feeder" zirkuliert, zu homogenisieren.

Erfindungsgemäss soll also ein Verfahren zur Homogenisierung schmelzflüssigen Glases vorgeschlagen werden, welches in einem Verteilerkanal zirkuliert, wobei dieses Verfahren darin besteht, den horizontalen Fluß des schmelzflüssigen Glases in

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eine Vielzahl unabhängiger ElementarStrömungsfäden zu teilen, diewertikal über eine horizontale Fläche fließen und die so geformte Masse zwischen zwei horizontalen unter einen geringen Abstand voneinander vorgesehenen Flächen flach zu drücken oder zu laminieren.

Offensichtlich wird durch die Unterteilung der Basi-sglasmasse in unabhängigerStrömungsfäden, die Vereinigung dieser Fäden auf einer horizontalen Fläche, indem ihnen so eine kräftige Fließrichtungsänderung auferlegt wird und durch anschließendes Flachdrücken oder Laminieren der so erhaltenen Masse ein äusserst energisches Durchführen des schmelzflüssigen Glases hervorgerufen, was dazu führt, innig die verschiedenen Bestandteile zu mischen und so das Glas zu homogenisieren.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrene, Diese Vorrichtung umfaßt eine Gießwanne aus einem faaerfestern Material, deren Boden eine kreisförmige öffnung aufweist, wobei die Gießwanne dazu bestimmt ist, in den Fließkreis des schmelzflüssigen Glases im Inneren eines Verteilerkanals eingebaut zu werden. Die Vorrichtung weist weiterhin auf: ein erstes Element in Scheibenform, welches beweglich in dieser Öffnung gelagert ist und diese im wesentlichen verschließt, wobei dieses erste Element eine Vielzahl von Ausfließöffnungen aufweist, die auf eine untere im wesentlichen horizontale Fläche des ersten Elementes münden und über die das schmelzflüssige Glas in Form unabhängiger Strömungsfäden ausfließt; ein zweites unter einem geringen Abstand unterhalb des ersten Elementes angeordnetes Element, mit einer gegen das erste Element gerichteten im wesentlichen horizontalen Fläche, über die die Glasfäden ausfließen und Einrichtungen, um din Drehung um eine vertikale Achse wenigstens eines dieser Elemente mitzunehmen, derart, daß zwischen den horizontalen Flächen dieser Elemente die Masse des aus den Strömungsfäden hervorgegangenen Glaseβ flachzudrücken, oder zu laminieren,

Beispielsweise Ausführungsformen für diese Vorrichtung sollen nun im weiteren beschrieben werden.

Das erste Element kann beispielsweise von einer vertikalen

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Antriebswelle getragen werden. Das zweite Element kann auch die Form einer Scheibe aufweisen und durch die gleiche Welle wie das erste Element oder durch eine zweite Welle koaxial zu dieser angetrieben sein. Diese letztgenannte Lösung bietet den Vorteil, daß die beiden Scheiben mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten, sogar von entgegengesetztem Drehsinn, angetrieben werden können; hierzu wird vorgeschlagen, die erste Scheibe durch eine Hohlwelle anzutreiben, in der die zweite Antriebswelle gelagert ist. Das zweite Element kann ebenfalls fest sein und beispielsweise integrierenden Bestandteil des Bodens der Hießwanne oder des Bodens des Feeders bilden.

Die öffnungen des ersten Elementes können vertikal sein oder gegen die Vertikale geneigt sein. Im letztgenannten Fall ermöglicht die Drehung dieses Elementes es, einen Pumpeffekt auf die Hasse des schmelzflüssigen Glases auszuüben und so die Druckverluste zu kompensieren, die aus dem Homogenisierungsvorgang resultieren. Die Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 die verschiedenen Phasen des Verfahrens nach der Erfindung -^erläutert und eine erste Ausführungsform der Vorrichtung wiedergibt;

Fig. 2, zeigen drei andere Ausführungsformen der Vorrichtung nach

^{3 u}· ⁴ der Erfindung;

Flg. 5 zeigt ein Detail in grösserer Darstellung der in Fig. gezeigten Vorrichtung.

Nach den Fig. 1 und 2 tritt die Masse schmelzflüssigen Glases 1, die in den "Feeder" 2 einfließt in eine Gießwanne aus feuerfestem Material ein, die auf der Rückseite offen und in die Glasbahn eingeschaltet ist. Der Boden dieser Gießwanne umfasst eine kreisförmige öffnung 4, die durch eine Scheibe 5 verschlossen ist und durch eine Welle 6 getragen wird und von Bohrungen 7 durchsetzt ist, durch die das schmelzflüssige Glas in Form unabhängiger Elementarfäden ausfllessen kann.

Diese Strömungefäden fließen auf eine zweite Scheibe 8 auf, die unterhalb der Scheibe 5 unter einem geringem Abstand zu dieser angeordnet ist; die besten Ergebnisse wurden erfindungsgemäß

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erhalten« wenn die Scheiben einen Abstand zwischen O und 30mm aufwiesen. Sie Scheibe 8 trägt keine öffnungen, derart, daß die Glasmasse zwischen den beiden Scheiben flachgedrückt oder laminiert wird, wenn die obere Scheibe 5 in Drehung durch die Welle 6 versetzt wird. Ein neuer Vorgang des Durchrührens stellt sich zwischen der Unterseite der Scheibe 8 und dem Boden des Feeders ein, so daß man eine noch weitere Homogenisierung des Glases erhält. Nach der in Pig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Scheibe 8 auch fest mit der Welle 6 verbunden und dreht sieh somit in der gleichen Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Scheibe 8. Obwohl diese Ausführungsform zu sehr günstigen Ergebnissen führt, ist es noch möglich, den Durchrührungsvorgang der Glasmasse zu steigern, indem man die Scheibe 8, wie in Fig. 2 gezeigt, durch eine von der Welle 6 unabhängige Welle antreibt. Die letztere hat in I diesem Fall die Form einer Hohlwelle, in der die Welle 9 gelagert ist. Diese Variante bietet den Vorteil, daß die Scheiben5 und 8 so in Drehung in der gleichen Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen bei gegebenenfalls unterschiedlichen Geschwindigkeiten derart angetrieben werden können, daß die Glasmasse energisch durchrührt wird.

Die erfindungsgemäss durchgeführten Versuche haben jedoch gezeigt, daß man eine sehr zufriedenstellende Homogenisierung des Glases schon dann erhält, wenn man die Elementarströmungsfäden, die aus den öffnungen 7 der Scheibe 5 hervorgehen, nicht abhr auf eine bewegliche Scheibe, sondern auf eine horizontale feste g Fläche austreten lässt. Diese Lösung, die den Vorteil einer grossen Einfachheit bietet, ermöglicht es, als feste Fläche entweder den Boden 10 des Verteilerkanals, der gegebenenfalls zur Annäherung an die Scheibe 5 erhöht sein kann, wie in Fig.3 gezeigt, oder einen Teil des Bodens der Gießwanne 3 oder einen eingesetzten Verschleißring 11 zu benutzen, über dessen Öffnung 12 das Glas wie in den Fig, 4 und 5 dargestellt, ausfließt.

Das oder die benützten Elemente bestehen in sämtlichen Fällen aus einem Material, das geeignet ist, die erhöhten Temperaturen der schmelsflüssigen Glasmasse auszuhalten und bestehen bei-v₅ spielsweise aus hochhitzebeständigem Ghrom-Nickel-Stahl, Molybdän oder einem mit Platiinüberzogenen Metall. Die Metalle oder

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feuerfesten Legierungen bieten den Vorteil, daß sie sich leicht bearbeiten lassen; dies ermöglicht es insbesondere, die obere Scheibe mit einer großen Aneahl von Bohrungen kleinen Durchmessers zu versehen, durch die genau so viele Elementarströmungsfäden ausfließen, welche so für eine gesteigerte Unterteilung des Glasstroms bzw. Glasflußes sorgen. Ein anderer Vorteil der metallischen Elemente ist in der Tatsaohe zu sehen, daß es möglich wird, zusätzliche Wärmeenergie der zwischen diesen befindlichen Glasmasse zuzuführen, indem diese metallischen Elemente an die Klemmen einer elektrischen Stromquelle angeschlossen werden.

Aus erfindungsgemäß angestellten Versuchen kann abgeleitet werden, dass man eine noch gesteigert Homogenisierung erhält, wenn man zwei Vorrichtungen nach der Erfindung verwendet, die in ein und dem gleichen Feeder in Reihe hintereinander angeordnet sind. Für den Pail der in den Pig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen kann diese Reihenschaltung vorgenommen werden, entweder indem man zwei Vorrichtungen verwendet, deren Scheiben in Drehung durch unterschiedliche Wellen um parallele Achsen angetrieben werden oder in dem man zwei Vorrichtungen verwendet, deren Scheiben in Drehung durch ein und die gleiche Welle um ein und die gleiche Vertikalachse angetrieben sind.

Der Vorgang der Homogenisierung stellt sich dar durch einen Druckverlust des im Inneren des "Feeder" zirkulierenden Glasstromes; vorteilhaft kann man deshalb den öffnungen 7 der Scheibe 5 ein geneigtes Profil derartiger Form verleihen, daß die Scheibe während der Drehung einen Pumpeffekt erzeugt, der dazu bestimmt ist, den Druckverlust zu kompensieren. Zum gleichen Zweck ist es möglich, Schaufeln in der Unterseite der oberen Scheibe und/ oder der Oberseite der unteren Scheibe auszuarbeiten oder auszuhöhlen.

Um die Homogenität des erfindungsgemäß behandelten Glases bei der Herstellung von Flaschen stärker hervortreten zu lassen, wurden erfindungsgemäß Vergleichsversuche angestellt, indem einerseits ein Glas verwendet wurde, welches nicht der gerade beschriebenen Homogenisierungsbehandlung ausgesetzt war, andererseits ein und das gleiche Glas genutzt wurde, welches mittels

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der in Flg. 1 gezeigten Vorrichtung homogenisiert wurde und echliesslich das gleiche mittels zwei Vorrichtungen der Bauart nach Fig. 1 homogenisierte Glas verwendet wurde, wobei die Vorrichtungen in Reihe im Inneren ein und des gleichen Verteilerkanals angeordnet waren.

Um quantitativ die Homogenität des Glases zu charakterisieren, wurde erfindungsgemäß ein bekanntes Verfahren benutzt, welches darin bestand, in optischer Weise die durch die heterogenen Zonen erzeugten Spannungen in den zuvor gekühlten Glas zu messen. Man verwendet hierzu einen Babinetkompensator, der das polarisierte einen Probenkörper durchsetzende Licht sammelt, wobei der Probenkörper beispielsweise aus einem aus einem Flaschenkörper ausgeschnittenen Ring gebildet ist und eine Höhe von 1 cm aufweist. Um die Restspannungen des Kühlprozesses zu eliminieren, ist der Ring offen. Sie Untersuchungen werden ausgehend von der Schmalseite des Probenkörpers gemacht, d. h. transveral oder auch senkrecht zur Achse. Man erhält so als Homogenitätskriterium die maximale Sehnung in der Außenfläche des Ringes und die maximalen absoluten (aneinander grenzenden) Spannungen im Probenkörper. Sie Ergebnisse werden in Millimeter Abweichung des Babinetkompeneaoi sators ausgedrückt; bei der erfindungsgemäß verwendeten Vorrichtung entspricht 1 mm Abweichung einer optischen Verzögerung

ρ von 113 Ίψ-t das ist eine Spannung von etwa 45 kg/cm (1 τψ. = 1 Millimikron = 1 Nanometer = 1 nM).

Sie erfindungsgemäß durchgeführten Versuche hatten die folgenden Ergebnisse:

1. Glas ohne erfindungsgemässe Behandlung

a) Außenfläche: Sehnung = 0,30 mm (34 ^i optische

Verzögerung) Kompression * 0,60 mm (68 m^i optische Verzögerung)

b) Absolute Maxima: Sehnung . = 0,50 mm (57 mju optische

Verzögerung) Kompression = 0,86 mm (96 mju optische Verzögerung) Absolutwert benachbarter Spannungen = 1,20 mm (135 Diese Messungen entsprechen einer Homogenität mit sogenannter

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"handelsüblicher Qualität".

2. Glas, homogenisiert mittels einer Vorrichtung nach der Erfindung:

a) Außenfläche: Dfehnung =0,0

Kompression = 0,20 mm (23 mju)

b) Absolute Maxima: Sehnung = 0,10 mm (11 np)

Kompression " 0,20 mm (23 mn)

Absolutwert benachbarter Spannungen = 0,30 mm (34

Diese Homogenitätseigenschaften entsprechen der Qualität, die als sogenannte "gute Handelqualität¹¹ bezeichnet wird.

3. Glas, homogenisiert mittels zweier Vorrichtungen nach der Erfindung:

a) Ausßenflache: Sehnung =0,0

Kompression= 0,10 mm (11mu)

b) Absolute Maxima: Sehnung = 0,0

Kompression= 0,10 mm (11 mu)

Absolutwert benachbarter Spannungen = 0,20 mm (1

Vom kommerziellen Standpunkt wird diese Homogenität als vollkommen bezeichnet. Diese Ergebnisse zeigen die hohe Homogen!täte· 'qualität , die sich nach dem Verfahren der Erfindung erreichen läßt.

-Patentansprüche:-

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Claims

"20 Η 489 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Homogenisieren von schmelzflüssigem, in einen Verteilerkanal einströmenden Glas, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Strom schmelzflüssigen Glases in eine Vielzahl von unabhängigen im wesentlichen vertikalen Elementarströmungs-.fäden unterteilt wird, diesen eine plötzliche Richtungsänderung, um sie horizontal zu machen, auferlegt wird, und daß dann die erhaltene Glasmasse durch Vereinigung der Strömungsfäden zwischen zwei Horizontalflächen zusammengedrückt oder laminiert wird, wobei die Horizontalflächen unter einem geringen Abstand voneinander sich befinden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine dieser Horizontalflächen mit einer Bewegung, beispielsweise einer Drehbewegung um eine vertikale Achse, angetrieben wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Gießwanne (3) aus feuerfestem Material deren Boden eine kreisförmige öffnung aufweist, wobei die Gießwanne (3) dazu bestimmt ist, in den Ausfließkreis des schmelzflüssigen Glases im Inneren des Verteilerkanals eingebaut zu werdenί durch ein erstes Element in Scheibenform (5) welches beweglich in dieser Öffnung gelagert ist und diese im wesentlichen schließt, wobei das erste Element (5) eine Vielzahl von Ausströmöffnungen (7) trägt, die in eine im wesentlichen horizontale Unterseite dieses ersten Elements (5) münden, und über die das schmelzflüssige Glas in Porm unabhängiger Strömungsfäden ausfließt; durch ein zweites unter geringem Abstand unterhalb des ersten (5) angeordnetes Element (8), mit einer gegen das erste Element (5) gerichteten im wesentlichen horizontalen Fläche, auf die die Glasströmungsfäden ausfließen; und durch Einrichtungen zum Drehantrieb wenigstens eines dieser Elemente um eine vertikale Achse, derart, daß zwischen den Horizontalflächen dieser Elemente die aus diesen Strömungsfäden hervorgegangene Glasmasse flachgedrückt oder laminiert wird.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (8) beweglich und durch eine Scheibe gebildet wird, welche in Drehung um ein und die gleiche Achse wie das erste Element angetrieben ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet! daß die ersten und zweiten scheibenförmigen Elemente (5i 8) durch ein und die gleiche Antriebswelle (6) getragen werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten scheibenförmigen Elemente (5; 8) durch unabhängige zueinander koaxiale Antriebswellen (6; 9) getragen werden, von denen die eine (6) eine Hohlwelle bildet, und als Lager für die andere dient, derart, daß diese Scheiben bei unterschledlichen Geschwindigkeiten und in unterschiedlichen Drehrichtungen antreibbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element fest ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element gebildet i*Lrd durch einen Teil des Bodens des Verteilerkanals (10), beispielsweise durch einen erhöhten Teil oder durch eine in diesen Boden eingesetzte Verschleiß-•scheibe.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element gebildet wird durch einen Teil des Gießwannenbodens oder durch einen in diesen Boden eingesetzten Verschleißring (11).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines dieser Elemente aus eineggt feuerfesten Metall oder einer hochhitzebeständigen Legierung, beispielsweise aus Molybdän, besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

die beiden metallischen Elemente mit den Klemmen einer elektrischen Stromquelle zur Zuführung zusätzlicher Wärmeenergie an die Glasmasse zwischen den Elementen verbunden sind.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 3 t dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen des ersten Elementes gegen die Vertikale geneigt sind und ein Profil derart aufweisen, daß die Drehung dieses Elementes einen Pumpeneffekt erzeugtet der dazu bestimmt ist, den Druckverlust des Flußee schmelzflüssigen Glases

EU kompensieren.

13. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß Schaufeln in die Unterseite des ersten Elementes eingearbeitet oder ausgehöhlt sind, derart, daß ein Pumpiffekt, der dazu bestimmt ist, den Druckverlust des Plußes schmelzflüssigen Glases zu kompensieren, erzeugt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schaufeln in die Oberseite diese zweiten Elementes eingehöhlt oder ausgearbeitet sind, derart, daß ein Pumpeneffekt hervorgerufen wird, der dazu bestimmt ist, den Druckverlust im Fluß des schmelzflUssigen Glases zu kompensieren.

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