DE2118978B2

DE2118978B2 - Verfahren zur Herstellung von hohlen Glasrohrabschnitten

Info

Publication number: DE2118978B2
Application number: DE2118978A
Authority: DE
Inventors: Yu Kun Pei; Frank Veres
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1970-04-22
Filing date: 1971-04-20
Publication date: 1974-04-18
Also published as: DE2118978A1; DE2166379A1; FR2086250A1; DE2166379B2; JPS5310084B1; DE2118978C3; NL7105368A; US3666583A

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Glasrohrabschnitten, deren gegenüberliegende Enden verschlossen sind, mittels Heißformen einer fortlaufenden Länge eines hohlen Glasrohres durch Ziehen des Glasrohres von einem geschmolzenen Glaskörper und kontinuierliches Bewegen des geformten Rohres in axialer Richtung entlang einer Bahn und Kühlen des sich bewegenden Rohres.

Derartige verschlossene hohle Glasrohrabschnitte kommen beispielsweise bei dei Herstellung von Regeneratoren für Gasturbinen und andere Zwecke zur Anwendung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, das eine schnelle Herstellung einzelner verschlossener Rohrabschnitte gestat-Diese Aufgabe wird erfindungsgeraäß durch ein einganiis genanntes Verfahren gelöst, das durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

Unterstützen der gekühlten Robrlänge an einem Punkt in der Mitte ihrer Länge, wobei der äußerste Teil des Rohres zwischen der Unterstützung und dem freien führenden Ende frei vertikal hängt; und

der Mitte ihrer Länge, wobei der äußerste Teü des Rohres zwischen der Unterstützung und dem freien führenden Ende frei vertikal hängt; und

Erhitzen einer örtlich begrenzten Zone, die auf dem frei vertikal hängenden Teil des Rohres angeordnet ist, durch einen darauf gerichteten Brenner, der sich mit dem Rohr bewegt, wobei sich die Zone in einer ausreichenden Entfernung von dem führenden Ende des sich bewegenden Rohres befindet, so daß die durch die Schwerkraft erzeugten Zugkräfte in dem frei hängenden Rohr das Abtrennen und Verschließen des Rohres an der Zone bewirken.

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren laßt sich eine schnelle Herstellung einzelner verschlossener Rohrabschnitte erzielen. Die abgetrennten Abschnitte weisen saubere Trennstellen auf.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der hohle Innenraum des abgetrennten Rohrabschnittes mindestens auf Atmosphärendruck gehalten, indem das nachlaufende Ende des frisch geformten Rohres in Verbindung mit einer Gasquelle steht.

Diese Ausführungsform wird vorzugsweise bei der Herstellung von hohlen Glasrohrabschnitten für Gasturbinenregeneratoren angewendet, um aneinandergefügte Rohrabschnitte durch Temperaturerhöhung und damit verbundene Ausdehnung des in den Rohrabschnitt eingeschlossenen Gases vereinigen zu können. Durch die Verbindung mit einer Gasquelle während des Abtrennens und Verschließens der einzelnen Rohrabschnitte kann bei deren Wiedererhitzung der für die Vereinigung gewünschte Innendruck erzeugt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist d;e Gasquelle die Atmosphäre.

Vortei'hafterweise ist das Gas ein Dampf mit einer Kondensationstemperatur zwischen der Temperatur, bei der das Rohr heißgezogen wird, und der Temperatur, bei der die gekühlte Rohrlänge abgetrennt und verschlossen wird.

Wenn das Rohr aus der heißen Formzone gezogen wird, in der es durch irgendein geeignetes Verfahren hergestellt wird, beispielsweise durch Wiedererhitzung und Schwächung eines rohrförmigen Körpers oder durch Ziehen einer heißen geschmolzenen Masse um einen hohlen Saum, wird ein kondensierbarer Dampf in das heißgeformte Rohr eingeblasen, In diesem Fall kondensiert der Dampf bei einei Temperatur über der atmosphärischen in einen festen oder flüssigen Zustand vor dem Abtrenn- und Verschließvorgang. Der kondensierte Dampf kann durcr Verdampfung bei Wiedererhitzen des Rohres ausgedehnt werden.

Zur besseren Verdeutlichung des erfindungsgemä Ben Verfahrens dienen die Darstellungen, von dener

v\a 1 in schematisier Weise die einzelnen Ver-'^chritte einer Ausführungsform des erfin-Herstellungsverfahrens von hohlen itten zeigt; gemäß dieser Ausfuh bewegt, so daß die gleichs örtliche Zone des Rohres während der Bewegung der Brenner erhitzt wro.

Ein zufriedenstellender Betneb der ™«» d Vhlißrichtung diesel

ellungsverfahrens von hohlen Ein zufriedenstellender Betneb der ™

itten zeigt; gemäß dieser Ausfuhr trenn- und Verschließvorrichtung diesel Art das Rohr! nachdem es aus einem hei- 5 dert_: daß das Rohr Zugkräften »°^°*n

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^Rohr

^HelBIora

g eine Ansicht der bei einer Ausfühde erfindungsgemäßen Verfahrens ver-2ff Vorrichtung ztm Halten, Abtrennen und Äüeßen des sich bewegenden Rohres; ^VFU3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in 2 bei Darstellung einer Schneidbrennereinheit χ₅ damit verbundenen Stützteil;

eine Ansicht entlang der Linie 7-7 in Schwerkraft die Zugkräfte erzeugt. Diese> ändern sich in direktem Verhältnis zürn. vom freien Ende des Rohres^ E^^ daß, wenn der abgetrennte ^Abs<f»" Zugkräfte mcht *™s^™£% lende Trennung und Verschalung zug Natürlich wird die geebnete Lange des Roh res un der örtlichen Jone sich nut der E WJf^des U

%^S?eSSnÄang der Linie S-S m _Fi ^F _g 2 mU finer Schneidbrennereinheit und einem Äalteführungskörper zusamme;- mit ihren :,rütz-

SfKi&ng einer fortlaufenden Rohr-Β^Γίη dem Glas abwärts durch eine ringförmige öffnung gezogen wird, die in einer unteren Wand dnes erhitzten Gefäßes 2 eines Glasofens angeordnet tDe Mitte der ringförmigen öffnung wird durch £en Dorn 4 bestimmt, der einen in Längsrichtung verlaufenden Durchgang 6 aufweist der an einem Ende mit der Atmosphäre und am anderen Ende mit !^Inneren des gebildeten Glasrohres in Verbin-

JSAn das gezogene Rohr maßlich stabil wird, jedoch noch eine beträchtliche Wärmemenge enthalt, Ut es über Rollen 5 und 7, die es in ein Flussigkeitsbad 8 innerhalb eines Tanks 10 eintauchen. Der verhältnismäßig kleine Durchmesser und die dünnen Wandungen des Rohres gestatten seine Bewegung um den bogenförmigen Umfang der Rollen = und 7 selbst nachdem die Temperatur des Rohres unter den Glühpunkt des Glases abgefallen ist. Dieses Bad, das Eiswasser sein kann, reduziert d.e Temperatur des Rohres und die der eingeschlossene. Gase beacht-Hch, so daß ein Teilvakuum entsteht das eine gleichgerichtete Strömung zusätzlicher Luft durch den Durchgang 6 des Domes 4 in das Rohr erzeugt.

Das hier gezeigte Zieh- und Kühlverfahren ,st nicht erfindungswesentlich und kann durch andere geeignete Verfahren ersetzt werden.

Nach der künstlichen Kühlung durch das Bad

Rohrabschnitt ^

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stutzt und wird durcn en zwischen

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ⁿ™ ³^f ^f _s^™faJg der vertikalen Linie 60 50 richtet '«·J£ »* «JU ^^ _ρ.._Ηηιη§ ^ ^

bewegt, naum

^S1t-^rt»⁸* hbi des Rohres zu vermeiden,

von Brennern 16 erhitzt. Die Brenner smd an einer endlosen Kette 18 angebracht, d.e über Rollen 20 und 22 läuft. Geeignete Verteilerverb.ndungen konnen verwendet werden, um den Brennern 16 kontinuierlich Brennstoff zuzuführen, während sie sich kontinuierlich bewegen. Sine eingehendere Beschre,-bung der Brennerkonstruktion ist in den F. J. 2 bj 5 lung^
Durchgang

dinch

ESSi St ^,lirJlmÄba

Una wird mit gleicher Geschwindigkeit wie das Rohr kreisförmig angeordnete

Leitungen 69 s^;.no mit jedem rounden und führen entlang den e Linien 70 gezeigten Bahnen zu den 72 der einzelnen Brenner. Die Biegsamkeit und Länge der Leitungen 69 ^tatteMhncn, sich an die Abstandsänderungen zwischen der L»ren_ kupplung 64 und den einzelnen Brennern 58 anzu passen.

Die Drehkupplung 64 ist zwangläufig angetrieben tels Schrauben UO und 111 befestigt, die ein Lang- und mit der Geschwindigkeit der Ketten 50 abge- loch in der Grundplatte 100 durchgreifen. Die Bestimmt, so daß die Kupplung 64 eine Umdrehung messung des Langloches gestattet die horizontale während des Zeitintervaüs macht, die ein Brenner 58 Gleitbewegung des Schiebers 108.
für einen vollständigen Umlauf der Kette 50 braucht. 5 Die Bewegung des Schiebers 108 wird grundsätz-Diese Synchronisierung wird dadurch erreicht, daß eine lieh durch ein Nockenpaar 112 eingeleitet, das in der Sekundärkette oder ein -riemen 74 vorgesehen wird, Bahn der Nockenablaufverlängerungen 114 der die oder der über ein verhältnismäßig kleines Rad 76 Schraube 111 angeordnet ist. Die Nocken sind so anläuft. Das Kettenrad 76 dreht sich mit gleichvr Win- geordnet, daß sie den Schieber 108 schließen, nachkelgeschwindigkeit wie das Kettenrad 56 und treibt io dem das Rohr durch die in F i g. 2 gezeigte Führung ein großes Kettenrad 78 an, das drehfest mit der 62 in den Schlitz 106 geführt worden ist. Diese Drehkupplung 64 verbunden ist. Die Durchmesser Schließwirkung wird durch die geneigte Fläche 116 der Kettenräder 76 und 78 sind so gewählt, daß sie erzielt, die in F i g. 5 gezeigt ist. Während der Bewedas gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis ergeben. gung der Nockenabtastverlängerung 114 entlang der Ein verstellbar angeordnetes, sich frei drehendes »5 flachen Fläche 118 des Nockens bleibt der Schieber, Kettenrad 80 wird zum Spannen der Kette 74 ver- wie in Fig.4 gezeigt, geschlossen,
wendet. Um sicherzustellen, daß sich das Rohr mit Am Ende der Abwärtsbewegung der Führung gleicher Geschwindigkeit wie die Ketten 50 und die schlägt die Nockenablaufverlängerung 114 an einer daran angebrachten Brenner 58 bewegt, können die geneigten Fläche 120 an, während sie sich durch Ziehrollen, die in Fig. 1 mit 11 und 13 bezeichnet »o einen engen Durchgang 122 bewegt. Die Fläche 120 sind, über eine Kette durch ein Kettenrad (nicht dar- verschiebt den Schieber 108 nach links, in den F i g. 4 gestellt) angetrieben sein, das koaxial zum Kettenrad und 5 gesehen, und öffnet dabei den Schlitz 106. Der 52 angeordnet und mit diesem befestigt ist. Schieber wird durch einen Magneten 124, der auf der

Da die Ketten 50 biegsam sind, ist es erwünscht, Grundplatte 100 mittels eines Konsols 126 befestigt irgendeine Form von ortsfester Führungsfläche für »5 ist, in seiner offenen Stellung gehalten. Dieser Madie Brenner 58 vorzusehen, wenn sie sich entlang der gnet 124 zieht einen aufwärts gebogenen Flansch 128 vertikalen Bahn parallel zum Rohr 61 bewegen. Eine am Schieber 108 an und hält dabei den Schieber 108 solche Führung ist in den F i g. 2 bis 5 bei 82 gezeigt. in der geöffneten Stellung, bis die entsprechende

Die Einzelheiten eines einzelnen Brenners 58 sind Führung wieder zu der geneigten Fläche 116 des

aus den Fig. 3 und 5 ersichtlich. Wie zuvor erklärt, 30 Nockens 112 zurückkehrt.

tritt das Brenngemisch für die Brenner durch die Die Wirkungsweise der in den F i g. 2 bis 5 gezeigbiegsame Leitung 69 und die Drehkupplung 68 in die ten Vorrichtung geht aus der vorstehenden Beschrei-Brenner ein. Es strömt durch eine Regelvorrichtung bung klar hervor. Der fortlaufende Rohrstrang 61 84 in ein Stück Rohr 86, das sich durch den Stützteil bewegt sich unter dem Einfluß der Ziehrollen 11 und 88 erstreckt. Am Auswärtsende des Rohres86 ist der 35 13 (Fig. 1) durch die Führung 62. An dieser Stelle Brennerkopf 90 angeordnet, der Auslaßdüsen 92 ist eine der beweglichen Führungen 98 durch die aufweist, die dünne, flache Flammen senkrecht auf Kette 50 in eine Stellung bewegt, in der das Rohr 61 das Rohr 61 richten. im Führungsschlitz 106 liegt. Dann betätigen die

Das Brennerstütztei! 88 weist zwei einwärts gebo- Nocken 112 (Fig.4) die Nockenablaufverlängerun-

gene WinkelabschniUc 96 auf. die geeignet sind, an 4° gen 114, um den Schieber 108 zu schließen und da-

den vertikalen Führungen 82 anzugreifen. Wenn da- bei das Rohr 61 in dem durch den Schlitz 106 und

her der Brenner durch die Ketten 50 bewegt wird, den Schieber 108 gebildeten Durchgang zu halten,

greift der Brennerstützteil 88 an den ortsfesten Füh- Während sich die einzelnen Führungen 98 in Ar-

rungen an, um die Stellung der Brenner zu stabilisie- beitsstellung an das Rohr 61 bewegen, trifft dies

ren. 45 auch für die Brenner 58 zu. Aus der Auslaßöff^ung

Wie zuvor erwähnt, ist es erwünscht, das Rohr 92 eines jeden Brenners tritt eine dünne, flache

während des Auftreffens der Brennerflammen zu hai- Flamme aus, die auf das Rohr 61 trifft. Eine Durch-

ten, um Durchbiegungen des Rohres zu verhindern. biegung des Rohres wird durch die Halterung mittels

Diese Halterung erfolgt durch Führungen 98, von der Führung 98 verhindert.

denen vier zwischen jeweils zwei Brennern vorgese- 50 Da sich die Kette 50 und das Rohr 61 mit gleicher

hen sein können. Diese Führungen bewegen sich Geschwindigkeit bewegen, bleibt jede Flamme auf

ebenfalls gemeinsam mit dem Rohr, vorzugsweise, je- eine örtliche Zone des Rohres gerichtet, bis nach

doch nicht unbedingt, infolge ihrer Anbringung an kurzer Zeit das Rohr in der örtlichen Zone getrennt

den Ketten 50. ^und verschlossen wird. Die abgetrennten und ver-

Die Einzelheiten der einzelnen Führungen sind am 55 schlossenen Rohrabschnitte können dann in irgendbesten aus den Fig.4 und5 ersichtlich. Jede Füh- welchen geeigneten Mitteln aufgenommen und gerung weist eine Grundplatte 100 auf, die durch handhabt werden, beispielsweise mittels einer Rut-Schrauben 102 mit Konsolen 104 an den Ketten 50 sehe und einer Aufnahme, wie sie in F i g. 1 gezeigt befestigt sind. Schlitze in den Konsolen 104 sind zur sind.

Aufnahme der ortsfesten Führung 82 vorgesehen, um 60 Am unteren Ende der vertikalen Bahn der Kette

die Führungsanordnungen während ihrer Vertikalbe- 50 wird der Rohraufnahmedurchgang in jeder Füh-

wegung zu stabilisieren. rung 98 geöffnet, wenn der Schieber 108 durch die

Das Rohr 61 ist lose in einem Durchgang gehalten, Nockenfläche 120 bewegt wird, bis der Flansch 128

der aus einem kleinen Schlitz 106 in der Grundplatte des Schiebers am Magneten 124 gehalten ist. Der

100 der Führung 98 besteht. Ein Schieber 108 ist ho- 65 Schieber bleibt in der geöffneten Stellung, bi- ' ' e-

rizontal beweglich angeordnet, mit dem der Schlitz treffende Führung wieder in eine Stellung bcv._t α ist,

106 geöffnet und geschlossen werden kann. in der sich das Rohr im Führungsschlitz 106 befin-

Der Schieber 108 ist an der Grundplatte 100 mit- det.

Es soll noch bemerkt werden, daß verschiedene Teile dieser Erfindung auf anderen Gebieten und mit anderen thermoplastischen Materialien als Glasbzw. Glaskeramikverbindungen, wie zuvor beschrieben, Vervendung finden können. Zum Zwecke der Darstellung soll im folgenden ein geeignetes Anwendungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden.

Rohr aus glaskeramischem Material wurde aus einem geschmolzenen Vorrat mit 1190-1370 m/h gezogen, um ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 0,51mm und einem Innendurchmesser von 0,46 mm zu erzeugen. Nachdem das gezogene Rohr maßlich stabil geworden war, jedoch auf einer erhöhten Temperatur gehalten wurde, durchlief es eine 1,2 m lange Kammer, die mit ausgedehnten Dämpfen flüssigen Stickstoffs gefüllt war, wobei die Temperatur im Rohr reduziert und ein Teilvakuum erzeugt wurde, das zusätzliche Luft in das Rohr saugte. Das Rohr wurde kontinuierlich in die erfindungsgemäß angewendete Trenn- und Verschließvorrichtung

weitergeführt, wo es den Flammen der schlitzartigen Brennerspitzen für etwa 2 bis 3 Sekunden ausgesetzt wurde. Die Ketten waren an einem Kettenpaar befestigt. Die Längen der abgetrennten Rohrabschnitte betrugen 184 mm. Es wurden Versuche gemacht, um verschlossene Rohrabschnitte mit Längen von weniger als 152 mm abzutrennen, jedoch reichte das Gewicht der abgetrennten Abschnitte nicht aus, um eine saubere Trennung zu erzielen.

ίο Bei einem anderen Versuch hatte das Rohr einer Außendurchmesser von 0,81mm und einen Innendurchmesser von 0,66 mm und wurde mit einer Geschwindigkeit von 367 m/h gezogen und den siel kontinuierlich bewegenden Brennern auf der endlo sen Kette ausgesetzt. Die Brenner bewegten sich zu sammen mit dem Rohr, um eine örtliche Zone des selben für 2 bis 3 Sekunden zu erhitzen, wobei di< Anordnung so war, daß Rohrabschnitte von 184 mn Länge abgetrennt wurden. Die auf diese Weise abge trennten Abschnitte hatten saubere Trennstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409516/

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von hohlen Glasrohrabschnitten, deren gegenüberliegende Enden verschlossen sind, mittels Heißformen einer fortlaufenden Länge eines hohlen Glasrohres durch Ziehen des Glasrohres von einem geschmolzenen Glaskörper und kontinuierliches Bewegen des geformten Rohres in axialer Richtung entlang einer Bahn und Kühlen des sich bewegenden Rohres, gekennzeichnet durch die Schritte:

Unterstützen der gekühlten Rohrlänge an einem Punkt in der Mitte ihrer Länge, wobei der äußerste Teil des Rohres zwischen der Unterstützung und dem freien führenden Ende frei vertikal hängt; und
Erhitzen einer örtlich begrenzten Zone, die auf dem frei verakal hängenden Teil des Rohres angeordnet ist, durch einen darauf gerichteten Brenner, der sich mit dem Rohr bewegt, wobei sich die Zone in einer ausreichenden Entfernung von dem führenden Ende des sich bewegenden Rohres befindet, so daß die durch die Schwerkraft erzeugten Zugkräfte in dem frei hängenden Rohr das Abtrennen und Verschließen des Rohres an der Zone bewirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Innenraum des abgetrennten Rohrabschnittes mkidestei;.. auf Atmosphärendruck gehalten wird, kidem das nachlaufende Ende des frisch geformten Rohres in Verbindung mit einer Gasquelle steht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle die Atmosphäre ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein Dampf ist mit einer Kondensationstemperatur zwischen der Temperatur, bei der das Rohr heißgezogen wird, und der Temperatur, bei der die gekühlte Rohrlänge abgetrennt und verschlossen wird.