DE2747832C3

DE2747832C3 - Herstellungsverfahren für Flachglas

Info

Publication number: DE2747832C3
Application number: DE19772747832
Authority: DE
Inventors: Hannes Dr.-Ing. 4600 Dortmund Schulze Horn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-26
Filing date: 1977-10-26
Publication date: 1981-08-27
Also published as: DE2747832A1; DE2747832B2; BE871576A

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für Flachglas, insbesondere für breite Flachglasbänder, bei dem das Glas aus dem Düsenspalt einer Flachdüse austritt, der von zwei Düsenbalken gebildet wird, wobei der sich im Betrieb einstellende Verzug der Düsenbalken zumindest teilweise durch eine den Verzug kompensierende gesteuerte Verformung eines oder beider Düsenbalken in seiner Wirkung aufgehoben wird, nach dem deutschen Patent 27 47 834.
Bei der Herstellung von Flachglas nach dem Verfahren des Hauptpatents ist es von Wichtigkeit, daß die Viskosität des in die Düse gelangenden Glases über die Düsenbreite gleich ist, da von der Viskosität die Austrittsgeschwindigkeit des Glases abhängt

ίο Es ist Aufgabe der Erfindung, das Regel verfahren für die Herstellung von Flachglas nach dem Hauptpatent so auszugestalten, daß Fehler, die sich aus einer unterschiedlichen Viskosität über die Düsenbreite ergeben würden, vermieden werden und die Erzeugung eines toleranzgerechten Glasbandes ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mit der Glasbanddicke als übergeordnetem Wert, außer der gesteuerten Verformung eines oder beider Düsenbalken auch die Temperatunferteilung des Glases vor der Düse gesteuert wird. So können vorteilhaft die auftretenden Hauptfehler, die in der Inhomogenität des Glases und den Abweichungen der Düsengeometrie von einem parallelen Spalt liegen, beseitigt werden.

Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, daß die Nachheiz-Elektroden und die Düsengeometrie so gesteuert werden können, daß sie sich ergänzen.

Es ist bereits bekannt, die Temperatur des flüssigen Glases über die Schmelzwannenlänge fortlaufend zu messen, so zum Beispiel aus der US-Patentschrift 40 28 033, und entsprechend der Meßwerte die Beheizung zu steuern. Eine gesteuerte Temperaturverteilung über die Schmelzwannenbreite wird jedoch bei den bekannten Verfahren nicht angestrebt, so daß sich hieraus keine für das erfindungsgemäße Verfahren anwendbare technische Lehre entnehmen läßt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Messung der Temperatur vor der Düse an mehreren Stellen, die insbesondere in Form eines Netzes gleichmäßig über den Querschnitt verteilt sind, erfolgt. Die Messung in netzförmiger Anordnung ergibt nicht nur ein Abbild der Temperaturverteilung über die Düsenlänge, sie erlaubt auch besonders vorteilhaft die Vorausberechnung der sich in der Düse einstellenden Mischtemperatur, die sich aus den Temperatur-Unterschieden der einzelnen Höhenschichten ergibt

In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Messung der Glastemperatur durch Messung des elektrischen Widerstandes der Glasschmelze, insbesondere in einer Brückenschaltung, erfolgt. Durch die Temperaturmessung über den elektrischen Widerstand der Glasschmelze, die dadurch möglich ist, daß der elektrische Widerstand der Glasschmelze temperaturabhängig ist, ergibt sich vorteilhaft ein berührungsloses Meßverfahren, bei dem auf Einbauten im Düsenzufütirungskanal verzichtet werden kann.

Diese Temperaturmessung hat weiterhin den Vorteil, eine Durchschnittstemperatur über die gemessene Strecke zu ermitteln, so daß auf eine spezielle Errechnung des Mittelwertes verzichtet werden kann.

Es ist in Ausgestaltung der Erfindung weiterhin vorgesehen, daß die Glastemperatur, insbesondere zur Kontrolle der Temperaturmessung über den Widerstand, durch Thermo-Elemente gemessen wird. Durch den Einsatz von Thermo-Elementen, wobei insbesondere NiCr-Ni-Thermo-Elemente in Frage kommen, ergibt sich eine vorteilhafte einfache Temperatur-Meßmöglichkeit, die zur Kontrolle der Widerstandsmessung

dienen kann. Weiterhin können durch Thermo-Elemente Temperatur-Inhomogenitäten entdeckt werden, die den Temperatur-Mittelwert nicht beeinflussen. Ebenso kann auch ein Einbruch von ungenügend geläutertem Glas in den Düsenzuführungskanal erkannt werden, da sich dann wegen des geänderten elektrischen Widerstandes des Glases, Thermo-Element- und Widerstandsmessung nicht mehr entsprechen.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß durch insbesondere berührungslos arbeitende, traversierende Meßgeräte die Temperatur und Temperaturverteilung des aus der Düse austretenden Glasbandes fortlaufend gemessen und als Korrekturgrößen Reglern für Nachheiz-Elektroden aufgegeben werden. Durch diese weitere Kontrollmessung der Temperatur und Temperaturverteilung kann unter Berücksichtigung der eingetretenen Abkühlung sowohl die Sicherheit der Widerstands- als auch derThermo-Element-Messung vergrößert werden. Weiterhin kann durch die Messung über die gesamte Bandbreite festgestellt werden, ob sich zwischen den Meßebenen vor der Düse Gebiete höherer oder niedrigerer Temperatur befinden und wie groß die Maximal- und Minimal-Temperaturen im Verhältnis zu den Temperaturen der Meßebenen sind.

In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die einzelnen Regeloperationen von einem Prozeßrechner gesteuert werden, der aus den vorliegenden Meßwerten fortlaufend die Tendenz ihrer Änderungen ermittelt und die Tendenz zur Gegensteuerung benutzt Durch die Berücksichtigung der Tendenz der Meßwerte kann insbesondere der Tatsache Rechnung getragen werden, daß die Messungen der Glasbandüikke und der Temperaturverteilung im Glasband nicht in der Düse, sondern nur dahinter erfolgen können und daher der Zustand des austretenden Glases in der Düse nur mit Verzögerung dem Rechner zugeleitet werden kann. Durch die Benutzung der Tendenz zur Regelung und Steuerung des Verfahrens kann dieser Verzögerung Rechnung getragen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die einzelnen Meßwerte vor ihrer Verwendung im Rechner einer Plausibilitätskontrolle unterzogen werden, die unwahrscheinliche Werte ausscheidet und durch extrapolierte, der Tendenz entsprechende Werte, ersetzt. Hierdurch wird vorteilhaft ein Fehlverhalten des Rechners aufgrund falscher Meßwerte, zum Beispiel durch elektrische oder andere Störungen, die im System auftreten, ausgeschlossen. Über die Plausibilitätskontrolle ist es auch möglich, daß der Rechner die Funktion der Meßgeräte, die Meßwerte liefern, die der Plausibilitätskontrolle nicht standhalten, nachprüft und bei einem Defekt eine entsprechende Anzeige gibt. Durch die Plausibilitätskontrolle wird die Sicherheit des Regelverfahrens erheblich vergrößert und die Möglichkeit von Fehlregelungen, soweit wie überhaupt technisch tnög-Hch, ausgeschaltet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rechner Prozeßmodelle enthält und über diese die Auswirkung der einzelnen Stellbefehle auf den Prozeßgang vorausberechnet. Mit Hilfe der im Rechner gespeicherten Prozeßmodelle — beispielsweise für die Temperatur-Vergleichmäßigung oder die Düsenbalken-Einstellung sowie für das System Glastemperatur und Verteilung, Düsengeometrie, Glasbandtoleranz — ist eine besonders gute Prozeßsteuerung möglich.

Die Erfindung wii"d anhand von Zeichnungen näher dargestellt, die eine Ausführungsform mit Ziehkammer zeigen und aus denen weitere Einzelheiten zu entnehmen sind. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Programmstruktur des Rechners,

F i g. 2 die Meßstellenanordnung im System Schmelzwanne, Ziehkammer, Düse, Glasband und

Fig.3 die regeltechnische Ausbildung des Systems Düse.izuführungskanal, Düse, Glasband.

In Fig. 1 bezeichnet 1.1 bis i.n die einlaufenden Meßwerte, die zunächst von der Datenübernahme 2 aufgenommen werden. Die Datenübernahme 2 führt die Meßdaten der Datenaufbereitung 3 zu, wo die Plausibilitätskontrolle durchgeführt wird und die Tendenzberechnungen erfolgen, aus denen der nichtmeßbare Zustand des Glasbandes im Düsenspalt errechnet wird. Aus der Meßdatenaufbereitung 3 gelangen die aufbereiteten Daten zu dem Prozeßbild 4 mit den einzelnen Prozeßmodellen und von hier zur Zustandsanalyse 5. Diese entscheidet, ob eine Betriebsprozedur nach einem Normalmodell oder eine Störprozedur nach einem Störmodell ablaufen soll und steuert entsprechend die Teile Betriebsprozedur 6 oder Störprozedur 7 an. Für Extremfälle kann auch die Handumschaltung 8 von der Zustandsanalyse eingeschaltet werden. Je nach Wahl durch die Zustandsanalyse werden von den Normalprozeduren 6 oder den Störprozeduren 7 Daten an die Datenübergabe 9 gegeben, die die verschiedenen Stellgrößen, allgemein mit 10.11 — lO.n bezeichnet, ansteuert.

In Fig. 2 bezeichnet U den Ausgangsteil der Schmelzwanne 12 die Brennereinrichtungen. An die Schmelzwanne schließt sich die Ziehwanne 13 an, die jedoch nicht immer vorhanden sein muß. Die Herstellung von Glas mit einer das Glasband maßgerecht formenden Düse ist auch ohne eine Ziehwanne mit verstellbarem Glasspiegel möglich, die Düse ist dann direkt am Ausgang des Läuterungsteils der Schmelzwanne angeordnet. Bei Verwendung der Ziehwanne 13 ist am Ausgang der Schmelzwanne Il ein Regelorgan 14 für den Durchfluß des Glases notwendig, durch das der Zufluß des Glases aus dem Ausgang der Schmelzwanne 11 in die Ziehwanne 13 geregelt wird. Zwischen der Ziehwanne 13 und der Düse IS befindet sich der Düsenzuführkanal 16. Anschließend an die Düse 15 liegt das Glas als Glasband 17 vor.

In der Schmelzwanne befindet sich zumindest eine Meßstelle 20 zur Messung der Glastemperatur am Wannenausgang 21 sowie zumindest eine Meßstelle zur Messung der Glastemperatur in der Ziehwanne 13. Die Temperatur im DUsenzuführkanal 16 wird durch die Meßstellen 22.1— 22.Π gemessen. Im Düsenzuführkanal 16 befinden sich weiterhin die Heizelektroden 23.2— 23.n zur selektiven Aufheizung, mit denen die Viskosität des in die Düse 15 eintretenden Glases konstant gehalten wird. Die Temperaturmessung durch die Meßstellen 22.1 bis 22./? geschieht dabei sowohl durch die Messung des elektrischen Widerstandes der Glasschmelze im Düsenzuführkanal 16 als auch durch Thermoelementmessung, wobei die Werte in der nachfolgenden Meßdatenaufbereitung in dem Prozeßrechner verglichen und zu einem Ist-Wert vereinigt werden. Ein Vorteil liegt dabei darin, daß durch die Doppelmessung auch Homogenitätsänderungen des Glases einfach ermittelt werden können.

Der Zustand des Düsenspalts 15 wird durch die Taster 24.1 bis 24./J auf der Oberseite und 25.1—25.n auf der Unterseite der Düsenbalken angezeigt. Die Dicke des fertigen Glasbandes 17 sowie seine Temperatur und Temperaturverteilung wird durch traversierende Meß-

geräte 26a und 27a fortlaufend gemessen. Als Dickenmeßgerät 26a kommt ein Lasermeßgerät und als Temperaturmeßgerät 27a ein Pyrometer in Frage. Die Meßgeräte können selbst traversieren, aber auch mit einem schwenkenden, eine schnellere Messung erlaubenden Meßstrah! arbeiten (z. B. System Thermoradiator). Die Bahnender Meßpunkte sind mit 26.1— 26./Jund 27.1 bis 27.Π bezeichnet. Zusammen mit den Messungen der Taster 24 und 25 ergibt sich mit Hilfe der Dickenmessung und der Messung der Temperatur hinter der Düse ein geometrisches und thermisches Abbild des Düsenspaltes 15, da die nicht direkt vorliegenden Werte zurückgerechnet werden.

F i g. 3 zeigt in vereinfachter Form die Einwirkung der Hauptregelgrößen aufeinander. Die Temperatur am Ende der Schmelzwärme ί 1 wird über die Brennstoffzufuhr, oder, bei elektrischer Beheizung, über die zugeführte elektrische Energie, gesteuert. Die Brennerlanze 12 gibt die Energiezufuhr symbolisch wieder. Bei der Regelung wird dem Regler 32 die Solltemperatur 30 aufgegeben, die er mit der Isttemperatur 21 in der Ziehwanne vergleicht und ein Signal an den Regler 33 weiterleitet, der unter Berücksichtigung der Temperatur an der Meßstelle 20 den Stellbefehl für die Energiezuführung durch 12 gibt. Die in Bezug auf das Regeln der Düse und der Düsenspaltbeheizung vorteilhafterweise unabhängige Regelung der Energiezufuhr umfaßt bei größeren Anlagen noch die Vorrichtungen zur Ausnutzung der Abwärme, z. B. die Rekuperatoren und die Gemengevorwärmung. Ziel der Energiezufuhrregelung ist eine konstante, dem Sollwert entsprechende Temperatur in dem Teil der Schmelzwanne, der sich unmittelbar vor der Düse befindet. Der Sollwert der Temperatur am Ende der Schmelzwanne richtet sich dabei normalerweise nach glastechnischen Gesichtspunkten und nur ausnahmsweise nach anderen Kriterien. Die Ausnahme tritt z. B. auf, wenn die Produktionsmenge trotz A-isschöpfung der vollen hydrostatischen Höhe vor der Düse zu klein ist und die Glastemperatur zur Erhöhung der Ausflußgeschwindigkeil des Glases ^r> aus der Düse angehoben werden muß.

Die regeltechnische Verknüpfung der einzelnen Regelschritte zeigt der Hauptteil von F i g. 3. Dem Optimierer 40 werden über die Regler 41 Vorschläge des Sollwertes des Düsenspaltes 15 eingegeben, die aus

ι« den tatsächlich gemessenen Werten 26.1 —26./J der Glasbanddicke verglichen mit dem Sollwert 26, ermittelt werden. Die Vorschläge der Regler 41 werden von dem Optimierer 40 geprüft mit dem Ziel, insbesondere die Verformung der Düsenbalken so gering wie möglich zu halten. Das wird einmal dadurch erreicht, daß z. B. mit Hilfe der Methode der kleinsten Quadrate die günstigste Form für die Momentaneinstellung des Balkens gesucht wird, zum anderen durch Veränderung der Viskosität der Schmelze derart, daß bereits erfolgte Verformungen des Düsenbalkens so weit wie möglich rückgängig gemacht werden. Dadurch wird gewährleistet, daß stets ein ausreichender Stellbereich der Stellgröße Düsenbalkenform vorhanden ist. Die Regler 42 und 43 sorgen durch Verstellung der Düsenbalkenform mit Stellbefehlen an die Stellorgane 28.1—28.n bzw. an die Elektroden 23.1—23.n für die Einhaltung der vom Optimierer 40 vorgegebenen Sollwerte für die öffnungen des Düsenspaltes bzw. der Glastemperatur im Bereich des Düsenbalkens.

i« Die Plausibilitätskontrolle etc. ist ebenso wie die Berechnung des Glaszustandes in der Düse 15 von der Arbeit des Optimierers 40 unabhängig. Vorteilhafterweise sind jedoch alle Funktionen der Regler, Optimierer, Comporatoren etc. in dem Prozeßrechner

J> zusammengefaßt, der die Vielzahl der einzelnen Regeleinrichtungen in sich vereinigt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Herstellungsverfahren für Flachglas, insbesondere für breite Flachglasbänder, bei dem das Glas aus dem Düsenspalt einer Flachdüse austritt, der von zwei Düsenbalken gebildet wird, wobei der sich im Betrieb einstellende Verzug der Düsenbalken zumindest teilweise durch eine den Verzug kompensierende gesteuerte Verformung eines oder beider Düsenbalken in seiner Wirkung aufgehoben wird, nach DE-Patent 27 47 834, dadurch gekennzeichnet, daß — mit der Glasbanddicke als übergeordnetem Wert — außer der gesteuerten Verformung eines oder beider Düsenbalken auch die Temperaturverteilung des Glases vor der Düse gesteuert wird.

2. Herstellungsverfahren für Flachglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Temperatur vor der Düse an mehreren Stellen (1.2—n), die insbesondere in Form eines Netzes gleichmäßig über den Querschnitt verteilt sind, erfolgt.

3. Herstellungsverfahren für Flachglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Glastcrnperatur durch Messung des elektrischen Widerstandes der Glasschmelze, insbesondere in einer Brückenschaltung, erfolgt.

4. Herstellungsverfahren für Flachglas nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glastemperatur, insbesondere zur Kontrolle der Temperaturmessung über den Widerstand, durch Thermo-Elemente gemessen wird.

5. Herstellungsverfahren für Flachglas nach Anspruch 1,2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch — insbesondere berührungslos arbeitende — traversierende Meßgeräte die Temperatur und Temperaturverteilung des aus der Düse austretenden Glasbandes fortlaufend gemessen und als Korrekturgröße Reglern für Nachheiz-Elektroden aufgegeben werden.

6. Herstellungsverfahren für Flachglas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Regeloperationen von einem Prozeßrechner gesteuert werden, der aus den vorliegenden Meßwerten fortlaufend die Tendenz ihrer Änderungen ermittelt und die Tendenz zur Gegensteuerung benutzt.

7. Herstellungsverfahren für Flachglas nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Meßwerte vor ihrer Verwendung im Rechner einer Plausibilitäts-Kontrolle unterzogen werden, die unwahrscheinliche Werte ausscheidet und durch extrapolierte, der Tendenz entsprechende Werte ersetzt.

8. Herstellungsverfahren für Flachglas nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner Prozeßmodelle enthält und über diese die Auswirkung der einzelnen Stellbefehle auf den Prozeßgang errechnet.