DE2536055A1 - Verfahren zum steuern der menge einer, auf ein schmelzbett zufliessender glasmasse und schaltanordnung zum ausfuehren dieses verfahrens - Google Patents

Description

PATENTANWALT 25360o5

DiPL.-PHYS. DR. WALTHER JUNIUS 3 Hannover

WOLFSTRASSE 24 · TELEFON (05 11) 83 45 30

8. August 1975 Dr. J/R Meine Akte:

SkIo Union, o.p. generälni reditelstvi, Teplice - Tschechoslowakei

Verfahren zum Steuern der Menge einer, auf ein Schmelzbett zufließender Glasmasse und Schaltanordnung zum Ausführen dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Menge einer auf ein Schmelzbett eines geschmolzenen Metalls zufließenden Glasmasse durch Änderung der Austrittsöffnung mittels wenigstens eines Schiebers und eine Schaltanordnung zum Ausführen dieses Verfahrens.

Bei der Erzeugung von Flachglas durch Schwemmen auf einem Bett eines geschmolzenen Metalls wird die geschmolzene und geklärte Glasmasse aus der Schmelzwanne über einen Zufuhrkanal in die Schwemmkammer geführt, wo es auseinanderfließt und ein Plachglasband bildet, welches auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei welcher es ohne Beschädigung aus dem Metallbad

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entfernt werden kann und weiter geregelt auf Zimmertemperatur abgekühlt werden kann.

Damit der Vorgang gleichmäßig vor sich geht und um die erforderliche Dicke und insbesondere Bandbreite zu erzielen, muß auf das Schmelzbett die erforderliche Menge der Glasmasse zufließen. Diese, durch eine Anzahl von Paktoren beeinflußte Menge wird durch Änderung des Querschnittes der Austrittöffnung am Ende des Zufuhrkanals geregelt, der in das Schmelzbad des geschmolzenen Metalls mündet. Dies geschieht vor allem mittels eines Schiebers, wie er zum Beispiel in der tschechoslowakischen Patentschrift Nr. 113·105 beschrieben ist, oder mittels mehrerer Schieber und Dämme, wie es zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 1,696.016 und Ausleseschrift Nr. 1,596.417 und den französischen Patentschriften Nr. 2,137.914 und 1.445.18Θ beschrieben ist. Der Schieber wird von der Bedienung von Hand betätigt, welche Auskunft über die auf das Schmelzbett zufließende Menge der Glasmasse durch die i'orm des Ausflusses auf das Metallbett erhält, die mittels Fernsehaufnahmekameras aufgenommen und Fernsehbildschirmen . zugeführt wird, auf denen der erwünschte Umriß der Form des Ausflusses für jede Hälfte besonders angedeutet ist. Die Bedienung verfolgt ununterbrochen die Bildschirme und je nach dem Unterschied des bestehenden Umrisses gegenüber dem erwünschten regelt sie die Höhe des Schiebers und so auch die auf das Metallbett zufließende Menge der Glasmasse. Ein proportionales Verhältnis zwischen dem Unterschied auf dem Bildschirm und der Änderung der Lage des Schiebers kann deshalb nicht bestimmt werden, da

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sich nicht nur die Größe sondern auch die Form des Unterschiedes des Umrisses ändert. Die Höhe des Schiebers wird somit empirisch aufgrund von Erfahrungen der Bedienung geändert, so daß der Eingriff der Bedienung jeweils subjektiv und nicht immer richtig ist. Das Verfolgen der Größe des Ausflusses ist sehr ermüdend und auch beim Wechseln der Bedienung in bestimmten Zeitabschnitten kommt nach gewisser Zeit eine Ermüdung, welche die Güte des Regeins ungünstig beeinflußt.

Falls die Fernsehkameras gewechselt werden, gelingt es nicht immer, die Kamera in genau demselben Winkel einzustellen, so daß sich die Form des Ausflusses auf dem Bildschirm ändert, ohne daß sich die Form des Ausflusses in Wirklichkeit geändert hätte und die erwünschte Form muß wieder empirisch festgestellt werden.

Die durch den menschlichen Faktor verursachten Mängel können durch selbsttätiges Regeln begrenzt werden. So ist zum Beispiel in der USA-Patentschrift Nr. 3,779.731 ein Verfahren und eine Anordnung für ein selbsttätiges Regeln des Schmelzvorganges und Formen von Glas, das Kühlen inbegriffen, mittels eines Ziffernrechners beschrieben, wobei ausgewählte kritische Regelschleifen eingestellt werden. Dadurch werden jedoch Bedingungen in einzelnen Schleifen geregelt, und nicht an Stellen, wo die Einflüsse gemeinsam zur Geltung kommen.

Ein Regeln der Faktoren gemäß dem Komplex der Einflüsse ermöglicht ein Rückkopplungsregeln. So ist in der franzö-

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sischen Patentschrift Nr. 1, 187.988 eine Anordnung'zum Regeln des Ausflusses der Glasmasse in ein Dosiergerät mittels eines Schiebers zwischen der Schmelzeinheit und dem Beginn des Kanals der Dosiervorrichtung aufgrund festgestellter Werte des Niveaus im Kanal der Dosiervorrichtung Geschrieben, wobei die Temperatur der Glasmasse in diesem durch besonderes selbständiges Regeln des Anw&rmens oder Kühlens auf einem konstanten Wert erhalten wird.

In der USA-Patentschrift Nr. 5*502*457 ist eine Anordnung zum Regeln der Menge der ausfließenden Glaaaasse aus der Atistrittöffnung mittels eines Dornes beschrieben, wobei auf kontaktlose Art die Breite des Bandes der Glasmasse festgestellt wird, das sich aus dem Strom der Glasmasse bildet, der aus der Austrittöjfnung fließt und aus dem durch Blasen Glasgegenstände geformt werden.

Diese Verfahren und Anordnungen sind nur dort angemessen, wo die Bahn, die die Glasmasse vom Schieber oder Dorn zur Stelle des Feststellens der Parameter zurücklegen muß, verhältnismäßig kurz ist und der Unterschied der Zeitspanne zwischen der Eingriffstelle und der Feststellung der Ergebnisse klein ist. Falls jedoch bei der Erzeugung von Flachglas durch Schwemmen der Schieber gemäß den Austrittparametern, zum Beispiel gemäß der Breite des Glasbandes eingestellt würde, würde diese Rückkopplung eine Förderverspätung von 4 bis 12 Minuten aufweisen, was praktisch ein hochgradiges Regelverfahren ausschließt.

Bei der Erzeugung von Glasfaden, vor allem bei einstufiger

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Erzeugung, sind Verfahren und Anordnungen für das Regeln des Flusses der Glasmasse aus dem Ofen in die Dosierkanäle und des Ausflusses aus den Dosierkanälen aufgrund von Feststellungen der Eintrittgrößen des Vorganges bekannt, zum Beispiel des Niveaus der Glasmasse, der Viskosität, der Temperatur der Glasmasse und dergleichen, wie es zum Beispiel in den USA-Patentschriften Nr. 3,476.538 und 3,420.510 erwähnt ist. Der Viert der Eintrittsgrößen kann jedoch gleichfalls nicht augenblicklich geregelt werden, das Niveau muß durch die Menge des zugeführten Einsatzes, die Viskosität durch die Temperatur und Zusammensetzung des Einsatzes, die Temperatur durch Gaszufuhr in die Brenner oder durch Zufuhr von Heizstrom geregelt werden, so daß auch hier eine wesentliche Verzögerung zwischen dem die Abweichung anzeigenden Signal und dem Ergebnis des Eingriffes besteht.

Diese Nachteile vermeidet die Erfindung.

Die Erfindung besteht darin, daß die Lage des Schiebers in Abhängigkeit von festgestellten Abweichungen der Werte der Größen der Glasmasse beim Schmelzverfahren von erwünschten Werten geändert wird, wobei das Verhältnis zwischen Abweichungen und der Lage des Schiebers laufend aufgrund der Auswertung des Zeittrendes von Änderungen wenigstens einer der Größen beim Formungsvorgang des Glasbandes korrigiert wird.

Vorteilhaft wird als Größe beim Formungsvorgang einzeln oder in einer Kombination das Niveau, die Viskosität

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und Temperatur der Glasmasse vor der Austrittsöffnung und als Größe des Formungsvorganges des Glasbandes die Breite des Glasbandes am Austritt aus dem Schmelzbett des geschmolzenen Metalls festgestellt.

Die Schaltanordnung zum Durchführen dieses Verfahrens besteht aus wenigstens einem Gerät zum Feststellen wenigstens einer Größe des Schmelzvorganges und wenigstens einem Gerät zum Feststellen wenigstens einer Größe des Formungsvorganges des Glasbandes, wobei die Ausgänge dieser Geräte an eine Steuereinheit angeschlossen sind, deren einer Ausgang mit einem Servomotor zum Betätigen des Schiebers in Verbindung steht.

Vorteilhaft bilden die Geräte zum Feststellen der Werte von Größen des Schmelzvorganges eine Meßvorrichtung des Niveaus, ein Viskosimeter und einen Temperaturabnehmer der Glasmasse. Ein Gerät zum Feststellen der Größe des Formungsvorganges des Glasbandes bildet zweckmäßigerweise ein Abnehmer der Breite des Glasbandes.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der betreffenden Anordnung werden negative Einflüsse der Bedienung behoben. Durch Einstellen der Abweichungen von Eintrittsgrößen aufgrund des Zeitverlaufes von Änderungen von resultierenden Parametern des Erzeugungsvorganges wird das Regeln verbessert und stabilisiert, was sich durch Beruhigung des Erzeugungsvorganges und Verringerung von Fehlern im Glas äußert.

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Das Wesen der Erfindung sowie nähere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch ein Blockschaltbild.

Das Erzeugungsverfahren selbst besteht im Wesentlichen aus zwei Teilverfahren. Das erste bildet ein Schmelzverfahren, bei dem die Rohstoffe fortlaufend zum Schmelzen gebracht werden, die geschmolzene Glasmasse wird geklärt und homogenisiert und durch Wärmebehandlung zu einer Glasmasse mit den geforderten Eigenschaften zubereitet. Die Durchführung dieses Teilverfahrens muß an der Stelle des Zufuhrkanals vor der Austrittsoffnung beendet sein. Hinter der Austrittsoffnung verläuft schon das weitere Verfahren des 3?ormens des Glasbandes auf dem Bett des geschmolzenen Metalls, wobei die Glasmasse zu dem sogenannten "Ausfluß¹¹ zerfließt und wobei mittels verschiedener Mittel die Dicke und Breite des Bandes zu den geforderten Werten zubereitet wird, und zugleich das Band fortlaufend auch einer Wärmebehandlung unterliegt.

Während beider Heilverfahren wirkt eine Reihe von Faktoren zusammen. Das Ergebnis ihrer Wirkung sind Änderungen der Größen oder Parameter der Glasmasse oder des hergestellten Glases. Es ist eine ganze Reihe dieser Größen vorhanden und zwischen ihnen können verschiedene Abhängigkeiten linearer oder nichtlinearer Beschaffenheit bestehen« So kann man beim Schmelzverfahren Größen in Betracht ziehen wie zum Beispiel die Masse, chemische Zusammensetzung, Oberflächenspannung, Viskosität, Temperatur, Höhe des

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Niveaus und dergleichen. Es wurde festgestellt, daß zu den hauptsächlich in Betracht kommenden Größen, die gleichzeitig am leichtesten feststellbar sind, die Höhe des Niveaus, die Viskosität und die Temperatur der Gasmasse vor der Austrittsöffnung gehören, wobei diese Größen am wesentlichsten das folgende Formungsverfahren des Glases beeinflussen. Beim Formen des Glasbandes kann man Größen in Erwägung ziehen, wie die Form des Ausflusses, die Temperatur des Glases bei verschiedenen Phasen des Formens, die Geschwindigkeit der Bewegung des Glasbandes, dessen Breite an verschiedenen Stellen, die während einer Zeiteinheit erzeugte Glasmenge und dergleichen. Es wurde festgestellt, daß die wesentlichste und gleichzeitig am leichtesten meßbare Größe die Breite des Glasbandes am Austritt aus dem Metallbett ist, falls die Geschwindigkeit der Bewegung des Bandes für eine gegebene Dicke auf einem konstanten Wert gehalten wird.

An den teilweise dargestellten Ofen 1 ist ein Zufuhrkanal 2 angeschlossen, der eine Austrittsöffnung 3 besitzt, die durch einen Schieber 4- verschließbar ist. Der Zufuhrkanal 2 mündet mittels der Austrittsöffnung 3 in die Schmelzkammer 5 mit dem Bett 6 des geschmolzenen Metalls, auf welchem sich das Glasband 7 bildet.

Im Schmelzofen 1 ist vor dem Zufuhrkanal 2 ein Meßgerät für das Niveau vorgesehen. Dieses Meßgerät 8 kann auch im Zufuhrkanal 8 angeordnet werden. Im Zufuhrkanal 2 ist ferner ein Viskosimeter 9 und ein Temperaturabnehmer 10, zum Beispiel ein Thermoelement oder ein Pyrometer vorgesehen. Am Austritt 11 aus der Schmelzkammer 5 ist ein Ab-

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nehmer 12 der Breite des Glasbandes 7 angeordnet. Die Austritte des Meßgerätes 8 des Niveaus, des Viskosimeters 9, des Temperautabnehmers 10 und des Abnehmers 12 der Breite des Glasbandes 7 sind an ein Steuergerät 13i zum Beispiel an eine xiechenmaschine angeschlossen, an deren einen Austritt ein Servomotor 14 zum Steuern der Bewegung des Schiebers 4 geschaltet ist.

Die Schaltanordnung arbeitet folgendermaßen:

Das Niveau H wird in Zeitabschnitten von zum Beispiel 20 Sekunden durch das Meßgerät 8 elektrisch wiedergegeben, die Viskosität V wird laufend durch das Viskosimeter 9 elektrisch übertragen und die Temperatur T wird laufend durch den Temperaturabnehmer 10 abgenommen. Die den gemessenen Größen H, V, T proportionalen Austrittsignale aus den angeführten Geräten 8, 9> 10 werden dem Steuergerät 13 zugeführt, allfällig über ein nicht dargestelltes Übertragungsgerät, welches das Signal auf einen erforderlichen Pe;;el bringt. Im Steuergerät 13 v/erden diese elektrischen Signale in Nummernsignale überführt, die für ein weiteres mathematisches Verarbeiten geeignet sind. Durch Vergleich der gemessenen ierte mit den gexräischten, die im Steuergerät 13 eingesetzt wurden, worden Abweichungen ΔΗ, AV, Δ Τ festgestellt.

Gleichzeitig wird am Austritt 1 aus der Schmelzkammer 5 mittels des Abnehmers 12 die Breite S__ des Glasbandes ermittelt und das betreffende elektrische Signal wird im Steuergerät 13 zu einem Nummernsignal umgeformt. Der

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Uert des gemessenen augenblicklichen Wertes wird jedoch mit dem V/ert der Breite si verglichen, der um einen Zeitabschnitt t, früher gemessen wurde. Der Zeitabschnitt tjj. wird so gewählt, daß er wesentlich langer ist als die Förd-erverspätung, das ist die Zeit, während welcher die Glasmasse vom Schieber 4 zum Abnehmer 12 der Breite £ der Bandbreite 7 gelangt, zum Beispiel das 2- bis 3-fa-Che.

Das nötige Umstellen des Schiebers 4 wird im Steuergerät 1J aus den Abweichungen/\H,Δ7,/^T ermittelt. Um welchen V/ert die Lage dee Schiebers 4 bei einer Änderung des Niveaus H, der Viskosität V und der Temperatur T geändert v/erden soll, wird durch Proportionalkoeffizienten OH, GV, Oi bestimmt, deren empirisch festgestellte Anfangswerte in das Steuergerät 13 eingesetzt werden und während des Regelvorganges o*e nach dem Zeittrend (festgestellt z.B. durch Differenzieren des Meßwertes in Abhängigkeit von der Zeit in einer Differenzierschaltung) der Breite des Glasbandes 7 korrigiert werden. Der Zeittrend der Breite £ des Glasbandes 7 wird derart festgestellt, daß der Unterschied der Werte der Breite s des Glasbandes 7 am Anfang und am Ende des Zeitabschnittes t·, mit der Län^e des Zeitabschnittes t, dividiert v/erden. Die Proportionalkoeffizienten CH, OV, OT, die für ein Bestimmen d5S nötigen Verstellens des Schiebers 4 erforderlich sind, werden gemäß dem so erzielten Wert korrigiert. Die Wertet H,Λ V,AT₁ mit den korrigierten Proportionalkoeffizienten OH, CY, OT multipliziert, bestimmen gemeinsam den resultierenden V/ert für das Verstellen des Schiebers 4, gemäß welchem ein Impuls des Steuergerätes 13 mittels des Servomotors 14 das eigentliche Verstellen des Schiebers 4 ausführt. Dieser Zyklus wird periodisch in Zeitabschnitten von beispielsweise einer Minute wiederholt.

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   Verfahren zum Steuern der Menge einer, auf ein Schmelzbett eines geschmolzenen Metalls zufließenden Glasmasse durch Änderung der Austrittsöffnung mittels wenigstens eines Schiebers,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Lage des Schiebers in Abhängigkeit von festgestellten Abweichungen der Werte von Größen der Glasmasse beim Schmelzvorgang gegenüber geforderten 'Jerten geändert wird, wobei die Beziehung zwischen den Abweichungen und der Lage des Schiebers fortlaufend aufgrund des Zeittrendes der Änderungen wenigstens einer der Größen beim Formungsvorgang des Glasbandes korrigiert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß als Größe beim SchmelzVorgang einzeln oder in Kombination das Niveau, die Viskosität und Temperatur der Glasmasse vor der Austrittsöffnung festgestellt wird und als Größe des Formungsvorganges die Breite des Glasbandes am Austritt aus dem Schmelzbett des geschmolzenen Metalls festgestellt wird.

   Schaltanordnung zum Ausführen des Verfahrens nach

   Anspruch 1 oder 2,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß sie wenigstens ein Gerät (8,9»10) zum Feststellen

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   wenigstens einer Größe des Schmelzvorganges und wenigstens ein Gerät (12) zum Feststellen wenigstens einer Größe des Formungsvorganges des Glasbandes (7) enthält, wobei die Austritte dieser Geräte (8,9j10,12) an ein Steuergerät (1$) angeschlossen sind, dessen einer Austritt an einen Servomotor (14·) zum Betätigen des Schiebers (4) geschaltet ist.

   4. Schaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   . daß die Geräte zum Feststellen der Werte der Größen des Schmelzvorganges ein Meßgerät (8) zum Messen des Niveaus, ein Viskosimeter (9) und einen Abnehmer (10) der Temperatur der Glasmasse enthalten und das Gerät zum Feststellen der Größe des Formungsvorganges des Glasbandes ein Abnehmer (12) der Breite des Glasbandes (7) bildet.

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