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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tempern von Glasscheiben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
DE 10 2008 045 416 A1 ist es bekannt, dass Glasscheiben thermisch vorgespannt werden. Durch den Prozess der thermischen Vorspannung wird sogenanntes Einscheibensicherheitsglas hergestellt. Beim thermischen Vorspannen wird durch eine Wärmebehandlung im Inneren der Glasscheibe (Tempern) eine Zugspannung und an den Oberflächen und an den Rändern eine Druckspannung erzeugt. Hierdurch entstehen Druckspannungen in dem Glas, was zu einer erhöhten Biegezugfestigkeit der so hergestellten Glasscheiben führt. Ferner ist das Glas beständiger gegen Temperaturdifferenzen und zersplittert bei Zerstörung in kleine Bruchstücke, wodurch eine geringere Verletzungsgefahr entsteht.
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Das Tempern erfolgt in der Regel dadurch, dass zunächst die gesamte Glasscheibe bis zu dem Erweichungspunkt des Glases erhitzt und anschließend einer raschen Abkühlung unterworfen wird. Auf diese Weise entstehen jedoch bei Beleuchtung mit zumindest teilpolarisiertem Licht mehr oder weniger starke unerwünschte Anisotropien in Gestalt von Farbeffekten in Folge von Doppelbrechung.
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Auch die
EP 2 853 517 B1 befasst sich mit dieser Problematik und schlägt eine Temperprozedur vor, bei der die Glasscheibe in einem Ofen hin und her bewegt wird, und anschließend zu zwei Kühlbereichen geführt wird, wobei in dem ersten Kühlbereich Kühlluft durch Schlitzdüsen auf die Oberfläche der Glasscheiben gestrahlt wird und in dem zweiten Kühlbereich Kühlluft durch lochartige Düsen auf die Oberfläche der Glasscheiben gestrahlt wird, wobei die Glasscheibe auf den Walzen in beiden Kühlbereichen hin und her bewegt wird. In beiden Kühlbereichen können beiden Oberflächen der Glasscheibe mit Kühlluft gekühlt werden. Die Walzen bzw. Rollen, auf denen die Glasscheiben geführt werden, sind vollständig mit Schnüren umwickelt.
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Auch bei dieser Prozedur werden jedoch noch störende Anisotropien in den Glasscheiben erzeugt. Ferner ist die Führung der Kühlluft unsauber, turbulent und wenig effektiv.
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Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Tempern von Glasscheiben zu entwickeln, bei der die Kühlluft möglichst effektiv auf beide Oberflächen der Glasscheibe wirkt und Anisotropien innerhalb des Glases weiter reduziert werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer Glasscheibe in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Tempern, wobei die Kühlluftströmungen durch Pfeile eingezeichnet sind.
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Die Figur zeigt eine Glasscheibe 1, welche in der dargestellten Vorrichtung einer Temperung unterzogen wird. Die Glasscheibe 1 liegt mit Ihrer Unterseite auf Walzen 2 auf, welche um Achsen 3 drehbar gelagert sind. Die Glasscheibe 1 kann auf diesen Walzen 3 transportiert oder auch hin und hergefahren werden, indem die Walzen 3 entsprechend angetrieben werden, was nicht im Einzelnen dargestellt ist. Die Walzen 3 sind mit einer Beschichtung versehen, wobei es sich um ein Band handeln, kann das z.B. aus Aramid oder Kevlar oder einem anderen geeigneten Material besteht. Die Wahl der Beschichtung wird bedingt durch die hohe Temperatur des aus dem Ofen kommenden aufgeheizten Glases, welche zwischen 600 und 700°C liegt.
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Zwischen zwei benachbarten Walzen 2 befindet sich jeweils ein Strömungskanal 4, welcher sich über die Breite der Glasscheibe erstreckt und durchgehend ausgebildet ist. Die Wandungen des Strömungskanals 4 erstrecken sich hierbei, wie es in der Figur dargestellt ist, zwischen benachbarte Walzen 2, so dass die Kühlluft 6 im Bereich der Verbindungsebene der Achsen 3 der Walzen 2 oder sogar danach, also näher an der Unterseite der Glasscheibe 1, aus den Strömungskanälen 4 in Richtung auf die Unterseite der Glasscheibe 1 austritt. Die Strömungskanäle 4 sind, wie in der Figur dargestellt, zunächst breit und verengen sich dann in Richtung auf die Glasscheibe 1 zunehmend, so dass ein sich verjüngender Strömungskanal entsteht, der über die gesamte Breite der Vorrichtung, also die Länge der Walzen 2 bzw. die Breite der Glasscheibe 1, reicht. Die Struktur der Verjüngung dieser Strömungskanäle 4 entspricht etwa einem umgekehrten „V“.
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Da sich zwischen benachbarten Strömungskanälen 4 jeweils die Walzen 3 befinden, welche, da sie die Glasscheibe 1 tragen, unmittelbar bis an diese heranreichen, ergeben sich die in der Figur durch die Pfeile, welche die Luftströmung andeuten, einzelne Strömungsparzellen. Jede Strömungsparzelle weist einen Strömungskanal 4 auf, welcher die Kühlluft 6 einbringt. Diese wird sodann an der Unterseite der Glasscheibe 1 reflektiert und nach außen in Richtung zu den Walzen 3 gelenkt und dann wiederrum nach unten abgelenkt, so dass sie seitlich des Strömungskanals 4 abströmt.
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Auch die den Walzen 2 abgewandte Oberseite der Glasscheibe 1 wird mit Kühlluft 7 beaufschlagt, welche aus gleichartig oder ähnlich aufgebauten Strömungskanälen 5 strömt, die oberhalb der Glasplatte 1 angeordnet sind und ebenfalls in etwa die Querschnittsform eines „V“ aufweisen, so dass sie einen durchgehenden Strömungskanal bilden, über den Kühlluft 7 auf die obere Oberfläche der Glasscheibe 1 geblasen wird. Auch die oberen Strömungskanäle 5 erstrecken sich über die gesamte Breite der Vorrichtung, d.h., die Länge der Walzen 2 bzw. die Breite der Glasscheibe 1. Die oberen Strömungsdüsen 5 sind so angeordnet, dass sie etwa mit den unteren, gegenüberliegenden Strömungskanälen fluchten.
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Oberhalb der Glasplatte 1 gibt es keine Walzen 2, welche eine natürliche Abtrennung zwischen den Strömungskanälen 5 bilden. Aus diesem Grunde befinden sich zwischen den oberen Strömungskanälen 5 Abtrennungen, welche durch Wandelemente 9 gebildet werden, deren Abstand zu den Glasplatten 1 während des Betriebs der Vorrichtung so gering wie möglich ist und maximal 10 mm beträgt. Die Wandelemente 9 verlaufen parallel zu den Strömungskanälen 5.
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Aufgrund der Anordnung bilden sich sowohl unterhalb der Glasscheibe 1 als auch oberhalb der Glasscheibe 1 Strömungsparzellen. Während des Betriebs der Vorrichtung wird durch die unterhalb der Glasscheibe 1 angeordneten Strömungskanäle 4 Kühlluft 6 in Richtung der Unterseite der Glasscheibe 1 geleitet. Diese Kühlluft 6 ist durch Strömungspfeile eingezeichnet. Die Kühlluft 6 trifft etwa orthogonal auf die Unterseite der Glasscheibe 1, wird von dort zu beiden Seiten umgelenkt und trifft anschließend auf die Oberseite der beschichteten Walzen 2. Aufgrund der durchgehenden Beschichtung der Walzen 2 ergibt sich hier eine vollständig geschlossene Strömungszelle und die Kühlluft 6 wird anschließend nach unten umgeleitet und an deren beiden Außenseiten des Strömungskanals 4 ins Freie hinausgeleitet.
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In ähnlicher Weise erfolgt der Strömungsverlauf auf der oberen Seite der Glasplatte 1. Hier wird die Kühlluft 7 aus den Strömungskanälen 5 nach unten in Richtung auf die Oberseite der Glasplatte 1 ausgeblasen, von dort nach links und rechts umgelenkt, bis sie an die sehr knapp über die Oberseite der Glasplatte 1 heranreichenden Wandelemente 9 gelangt. Der größte Teil der Kühlluft 7 wird an diesen Wandelementen 9 dann nach oben umgeleitet und gelangt über die Außenseiten des Strömungskanals 5 nach oben ins Freie.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden sowohl unterhalb der Glasplatte 1 als auch oberhalb der Glasplatte 1 definierte Strömungsparzellen erzeugt, welche unterhalb der Glasplatte 1 durch jeweils zwei benachbarte Walzen 2 und oberhalb der Glasplatte 1 durch jeweils zwei benachbarte Wandelemente 9 gebildet werden. Aufgrund der durchgehenden, sehr breiten Strömungskanäle 4 und 5 ist es außerdem möglich, viel Luft mit geringer Geschwindigkeit, also ein hohes Luftvolumen bei geringem Druck, auf die beiden Seiten der Glasplatte 1 zu führen, was wiederum eine laminare Strömung bei hoher Kühlleistung ermöglicht. Durch das Ausschalten jeglicher Turbulenzen und diese laminare Strömung wird nicht nur eine gleichmäßigere Kühlung der Glasscheibe 1 und damit eine geringere optische Anisotropie gewährleistet, sondern auch eine höhere Effizienz der Kühlleistung, die um bis zu 50% weniger Energie benötigt als bekannte Systeme.
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Ferner ergibt sich durch Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine erhebliche Verbesserung der Biegezugfestigkeit der behandelten Glasplatten. Durch die gleichmäßiger eingebrachten Vorspannungen im Glas werden die zum Bruch führenden Grenzspannungen nicht so früh erreicht wie bei der Vorgehensweise nach dem Stand der Technik.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008045416 A1 [0002]
- EP 2853517 B1 [0004]
