DE2014489C3

DE2014489C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Homogenisierung von Glas

Info

Publication number: DE2014489C3
Application number: DE2014489A
Authority: DE
Inventors: German Artigas Aviles Oviedo Gimenez (Spanien)
Original assignee: Saint Gobain Industries SA
Current assignee: Saint Gobain Industries SA
Priority date: 1969-03-25
Filing date: 1970-03-25
Publication date: 1979-06-07
Also published as: NL7004160A; GB1284495A; DE2014489A1; ES377341A1; US3725025A; DK128648B; BR7017688D0; CH515858A; OA03242A; NO129846B; AT317461B; NL164253C; DE2014489B2; BE747887A; NL164253B; FR2036580A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Homogenisieren eines Stroms schmelzflüssigen Glases, der horizontal in einen Verteilerkanal fließt, wobei dieser Strom in eine Vielzahl von im wesentlichen vertikalen Elementarströmungsfäden unterteilt wird und diesen Fäden eine plötzliche Richtungsänderung, um sie zu durchführen und zu vereinigen, erteilt wird (US-PS 71 000).

Bei dem bekannten Verfahren ist das Spiel zwischen der beweglichen Aufgabeanordnung und der Kammerinnenwandung so gering wie möglich gehalten. Praktisch der gesamte Glasfluß wird in Elementarfäden aufgeteilt. Diese werden zwar plötzlichen Richtungsänderungen ausgesetzt. Die allgemeine Strömungsrichtung des Glases bleibt aber vertikal.

Nach der US-Patentschrift 20 38 190 wird das Glas in unabhängige Elementarfäden aufgeteilt und das Glas ist in Form eines Bades in der Arbeitswanne des Vorherdes enthalten. Stehen die Formen der Formmaschine im Saugtakt, so ist der in die Formen eintretende Glasstrom vertikal, 1st die Form einmal gefüllt, SO trennt man die Glasmasse und verbindet die Form mit der Oberfläche des schmelzflüssigen Glases. Die Oberfläche wird also völlig zerstört, einmal durch das Saugen, zum anderen weil das Glas auf diese Oberfläche zurückfällt.

Tatsächlich wird das Glas nur horizontal herangeführt und nimmt, wenn die Formen auf Saugtakt stehen, eine vertikale Richtung nach oben ein, wobei allerdings die Oberfläche des Glases dauernd gestört ist

Das bisher nicht ausreichend zufriedenstellend gelöste Problem des Homogenisierens schmelzflüssigen Glases wird nun überraschend durch die Maßnahmen nach der Erfindung wesentlich verbessert Diese bestehen darin, daß das Verfahren der eingangs genannten Art so weitergebildet wird, daß die vertikalen Eleniintarströmungsfäden auf einer Horizontalfläche, um sie horizontal werden zu lassen, abgelenkt werden, sie vereinigt werden und gleichzeitig die durch Vereinigung erhaltene Glasmasse durchrührt wird, und daß diese Glasmasse anschließend zwischen der genannten Horizontalfläche und einer weiteren Horizontalfläche laminiert wird, wobei diese beiden Horizontalflächen unter geringem Abstand zueinander angeordnet sind.

Zweckmäßig wird wenigstens eine dieser Horizontalflächen mit einer Drehbewegung um eine vertikale Achse geführt Günstig ist es, wenn die beiden horizoniaien Flächen in entgegengesetzter Richtung um ein und die gleiche vertikale Achse in Drehung versetzt werden.

Zweckmäßig arbeitet man zur Durchführung des Verfahrens mit einer Vorrichtung mit einem horizontalen Verteüerkanal für die Glasschmelze, einem im Strömungswinkel des Glases im Bodenbereich des Verteilerkanals angeordneten Einsatz aus hitzebeständigem Material, der eine kreisförmige öffnung hat, in welche der Verteilerkanal einmündet und in welcher konzentrisch eine um eine vertikale Achse rotierende und bis nahe an den Öffnungsrand reichende Lochscheibe angeordnet ist, die vom geschmolzenen Glas in Form voneinander unabhängiger Elementarfäden durchsetzt wird und unter der sich ein weiterer Bauteil befindet, auf den diese Elementarfäden auftreffen, wobei die Vorrichtung sich dadurch auszeichnet, daß dieser weitere Bauteil in so geringem Abstand unterhalb der Lochscheibe angeordnet ist, daß er mit dieser einen Laminierspali begrenzt, und daß dieser Bauteil eine horizontale, öffnungsfreie Oberfläche aufweist, die sich von innen her oder von außen her über die Bewegungsbahn der Löcher der Lochscheibe erstreckt.

Es ist also eine volle Horizontalfläche vorgesehen, auf der die vertikalen Strömungsfäden zerquetscht werden und sich vereinigen. Diese Fäden umgeben die vollen Teile der perforierten horizontalen Scheiben.

Mit dem Babinet-Kompcnsator durchgeführte Messungen, die weiter unten näher erläutert werden, zeigen den Erfolg dieser Maßnahme. Die vertikalen Strömungsfäden werden abgelenkt, werden während des Fließens auf eine volle horizontale Fläche geführt, wobei eine Durchrührung stattfindet; gleichzeitig werden diese Fäden mit maximaler Wirksamkeit auf einer sehr geringen Höhe, die gleich der Entfernung zwischen den beiden horizontalen Flächen ist, vereinigt.

Offensichtlich wird durch die Unterteilung der Basisglasmasse in unabhängige Strömutigsfäden, die Vereinigung dieser Fäden auf einer horizontalen Fläche, indem ihnen sq eine kräftige Füeßrichtungsänclerung auferlegt wird und durch anschließendes Flachdrücken öder Laminieren der so erhaltenen Masse ein äußerst energisches Durchrühren des schmelzflüssigen Glases hervorgerufen, was dazu führt, innig die Verschiedenen Bestandteile zu mischen und so das Glas zu homogenisieren.

Zweckmäßig wird die Vorrichtung, bei welcher die Durchtrittlöcher der Lochscheibe gegenüber der Vertikalen geneigt sind, so weitergebildet, daö die Durchtrittslöcher ein solches Profil haben, daß durch die Rotation der Lochscheibe ein Pumpeffekt entsteht welcher den durch den Homogenisierungsvorgang verursachten Verlust an Glasdurchsatz kompensiert

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung und ihre Wirkungsweise, die

F i g. 2, 3 und 4 drei andere Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig.5 ein Detail in größerer Darstellung der in F i g. 4 gezeigten Vorrichtung.

Nach den F i g. 1 und 2 tritt die Masse schmelzflüssigen Glases 1, die in den »Feeder« 2 einfließt in eine Wanne 3 aus feuerfestem Material ein, die auf der Rückseite offen und in die Glasbahn eingeschaltet ist Der Boden dieser Wanne umfaßt eine kreisförmige öffnung 4, die durch eine Scheibe 5 verschlossen ist und durch eine Welle 6 getragen wird unr¹ ,on Bohrungen 7 durchseui ist, durch die das schmeu.nc~»sige Glas in Form unabhängiger Elementarfäden ausfließen kann.

Diese Strömungsfäden fließen auf eine zweite Scheibe 8 auf, die unterhalb der Scheibe 5 unter einem geringer Abstand zu dieser angeordnet ist; die besten Ergebnisse wurden erhalten, wenn die Scheiben einen Abstand zwischen 0 und 30 mm aufwiesen. Die Scheibe

.Ό 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 F i g. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Scheibe 8 auch fest mit der Welle 6 verbunden und dreht sich somit in der gleichen Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit wie dii Schi ibe 8. Obwohl diese Ausführungsform zu sehr günstigen Ergebnissen führt, ist es noch möglich, den Durchrührunj,avorgang der Glasmasse zu steigern, indem man die Scheibe 8, wie in F i g. 2 gezeigt, durch eine von der Welle 6 unabhängige Welle antreibt. Die letztere hat in diesem Fall die Form einer Hohlwelle, in der die Welle 9 gelagert ist. Diese Variante bietet den Vorteil, daß die Scheiben 5 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 durchgeführten Versuche haben jedoch gezeigt, daß man eine sehr zufriedenstellende Homogenisierung des dieses schon dann erhält, wenn man die Elementarströmungsfäden, die aus den öffnungen 7 der Scheibe 5 hervorgehen, nicht mehr auf eine bewegliche Scheibe, sondern auf eine horizontale feste Fläche austreten läßt. Diese Lösung, die den Vorteil einer großen Einfachheit bietet, ermöglicht es, als feste Fläche entweder den Boden 10 des Verteilerkanals, der gegebenenf&lls zur Annäherung an die Scheibe 5 erhöht sein kann, wie in Fig.3 gezeigt, oder einen ΤϊϊΙ des Bodens der Gießwanne 3 oder einen eingesetzten

Verschleißring 11 zu benutzen, über dessen öffnung 12 das Glas wie in den F i g. 4 und 5 dargestellt, ausfließt.

Das oder die benutzten Elemente bestehen in sämtlichen Fällen aus einem Material, das geeignet ist.

die erhöhten Temperaturen der schmelzflüssigen Glasmasse auszuhalten und bestehen beispielsweise aus hochhitzebeständigem Chrom-Nickel-Stahl, Molybdän oder einem mit Platin überzogenen Metall. Die Metalle oder feuerfesten Legierungen bieten den Vorteil, daß sie sich leicht bearbeiten lassen; dies ermöglicht es insbesondere, die obere Scheibe mit einer großen Anzahl 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 Tatsache 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 angestellten Versuchen kann abgeleitet werden,

r ■ ■» i"% FTl Q η Dl Π ^* τ··»»* Π μΎ^λΟ ■ Ol ιτμγΙΟ r·^ ^^^n^^rrf»^^ ΙΟΙ ΟΓΙ % ^Ί ar ^Sr ^i *3 I T

wenn man zwei Vorrichtungen nach der Erfindung Verwendet, die in ein und dem gleichen Feeder in Reihe hintereinander angeordnet, sind. Für den Fall der in den Fig. 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 indem man zwei Vorrichtungen verwendet, deren Scheinen in Drehung durch ein und dieselbe Welle um ein und dieselbe Vertikalachse angetrieben sind.

Der Vorgang der Homogenisierung stellt sich der 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 behandelten Glases bei der Herstellung von Flaschen stärker hervortreten zu lassen, wurden Vergleichsversuche angestellt, indem einerseits ein Glas verwendet wurde, welches nicht der gerade beschriebenen Homogenisierungsbehandlung ausgesetzt war, andererseits ein und dasselbe Glas genutzt wurde, welches mittels der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung homogenisiert wurde und schließlich das gleiche mittels zwei Vorrichtungen der Bauart nach F i g. 1 homogenisierte Glas verwendet wurde, wobei die Vorrichtungen in Reihe im Inneren ein und desselben Verteilerkanals angeordnet waren.

Um quantitativ die Homogenität des Glases zu charakterisieren, wurde ein bekanntes Verfahren benutzt, welches darin bestand, in optischer Weise die durch die heterogenen Zonen erzeugten Spannungen in dem 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. Die Untersuchungen werden von der Schmalseite des Probenkörpers aus gemacht, d.h. transveral oder auch senkrecht zur Achse. Man erhält so als Homögenifätskriferiürii die maximale Dehnung in der Außenfläche des Ringes und die maximalen absoluten (aheinändergrenzenden) Spannungen im Probenkörper. Die Ergebnisse werden in Millimeter

Abweichung des Babinetkompensators ausgedrückt; bei

der verwendeten Vorrichtung entspricht 1 mm AbweU

chung einer optischen Verzögerurig von 113 nrri, das ist

eine Spannung von etwa 45 kg/cm²*

Die durchgeführten Versuche hatten die folgenden

lö Ergebnisse:

45

Glas ohne erfindungsgemäße Behandlung a) Außenfläche:

15

20

25

30

Dehnung

Kompression

b) Absolute Maxima:
Dehnung

Kompression

Absolutwert benachbarter Spannungen

= 030 mm (34 nm optische Verzögerung)

= 0,60 mm (68 nm optische Verzögerung)

= 0,50 mm (57 nm optische Verzögerung)

= 0,86 mm (96 nm optische Verzögerung)

= 1,20 mm (135 nm)

Diese Messungen entsprechen einer Homogenität mit sogenannter »handelsüblicher Qualität«.

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

a) Außenfläche:
Dehnung
Kompression

b) Absolute Maxima:
Dehnung
Kompression

Absolutwert benachbarter Spannungen

= 0,0

= 0,20 mm (23 nm)

= 0,10 mm (11 nm) = 0,20 mm (23 nm)

030 mm (34 nm)

Diese Homogenitätseigenschaften entsprechen der Qualität, die als sogenannte »gute Handelsqualität« bezeichnet wird.

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

a) Außenfläche:

55

eo

= 0,0

= 0,1 Omm (11 nm)

Dehnung
Kompression

b) Absolute Maxima:
Dehnung
Kompression

Absolutwert benachbarter Spannungen = 0,10 mm

= 0,0

= 0,1 Omm (11 nm)

Vom kommerziellen Standpunkt wird diese Homogenität als vollkommen bezeichnet Diese Ergebnisse zeigen die hohe Homogenitätsqualität, die sich nach dem Verfahren der Erfindung erreichen läßt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Homogenisieren eines Stroms schmelzflüssigen Glases, der horizontal in einen Verteilerkanal fließt, wobei dieser Strom in eine Vielzahl von im wesentlichen vertikalen Elementarströmungsfäden unterteilt wird und diesen Fäden eine plötzliche Richtungsänderung, um sie zu durchrühren und zu vereinigen, erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese vertikalen Elementarströmungsfäden auf einer Horizontalfläche, um sie horizontal werden zu lassen, abgelenkt werden, sie vereinigt werden und gleichzeitig die durch Vereinigung erhaltene Glasmasse durchrührt wird, und daß diese Glasmasse anschließend zwischen der genannten Horizontalfläche und einer weiteren Horizontalfläche laminiert wird, wobei diese beiden Horizontalflächen unter geringem Abstand zueinander angeordnet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daiS wenigstens eine dieser Horizontalflächen mit einer Drehbewegung um eine vertikale Achse geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Horizontalflächen in entgegengesetzter Richtung um ein und die gleiche Vertikalachse in Drehung versi tzt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem horizontalen Verteilerkanal für die Glasschmelze, einem im Strömungsweg des Glases im Bodenbe* reich des Ve. leilerkanals angeordneten Einsatz aus hiuebeständigem Ma'erial, d-r eine kreisförmige öffnung hat, in weiche dpr Verteilerkanal einmündet und in welcher konzentrisch eir·= um eine vertikale Achse rotierende und bis nahe an den Öffnungsrand reichende Lochscheibe angeordnet ist, die vom geschmolzenen Glas in Form voneinander unabhängiger Elementarfäden durchsetzt wird und unter der sich ein weiterer Bauteil befindet, auf den diese Elementarfäden auftreffen, dadurch gekennzeichnet, daß dieser weitere Bauteil (8,10,11) in so geringem Abstand unterhalb der Lochscheibe (5) angeordnc" ist, daß er mit dieser einen Laminierspalt begrenzt, und daß dieser Bauteil eine horizontale, öffnungsfreie Oberfläche aufweist, die sich von innen her (F i g. I bis 3) oder von außen her (F i g. 4 und 5) über die Bewegungsbahn der Löcher (7) der Lochscheibe erstreckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Lochscheibe (5) zusammenwirkende, in an sich bekannter Weise scheibenförmige Bauteil (8) auf einer zur Antriebswelle (6) der Lochscheibe unabhängigen und zu dieser Antriebswelle koaxialen Antriebswelle (9) sitzt, wobei die beiden Scheiben (5, 8) mit unterschiedlichen Drehzahlen und gegebenenfalls auch gegensinnig in Rotation versetzbar sind.

0 Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dab der mit der Lochscheibe (5) zusammenwirkende Bauteil (10,11) ortsfest angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil durch einen Teil (10) des Bodens (2) des Verteilerkanals, beispielsweise durch einen angehobenen Bodenteil oder durch eine am Kanalboden angeordnete Versehleißscheibe, gebiU det ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil entweder durch einen Teil des Bodens des Einsatzes (3) selbst, der sich von außen her über die Bewegungsbahn der Löcher (7) der Lochscheibe (5) erstreckt, oder durch einen im Einsatzboden angeordneten Einsatzring (11) gebildet ist

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei welcher die Lochscheibe und/oder der mit ihr zusammenwirkende Bauteil aus einem hitzpbeständigen Metall oder einer hitzebeständigen Legierung, beispielsweise Molybdän, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (5 und 8,10,11) an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind, so daß der zwischen den beiden Teilen befindlichen Glasmasse zusätzlich Wärmeenergie zugeführt werden kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Durchtrittslöcher der Lochscheibe gegenüber der Vertikalen geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittslöcher ein solches Profil haben, daß durch die Rotation der Lochscheibe ein Fumpeffekt entsteht, weicher den durch den Homogenisierungsvorgang verursachten Verlust an Durchsatzmenge des Glases kompensiert

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der Lochscheibe (5) derart, z. B. propellerähnlich profiliert ist, daß sie einen Pumpeffekt erzeugt, welcher den durch den Homogenisierungsvorgang verursachten Verlust an Durchsatzmenge des Glases kompensiert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Oberfläche des mit der Lochscheibe (5) zusammenwirkenden Bauteils derart, z. B. propellerähnlich, profiliert ist, daß sie einen Pumpeffekt erzeugt, v/elcher den durch den Homogenisierungsvorgang verursachten Verlust an Durchsatzmenge des Glases kompensiert.