DE2838127A1

DE2838127A1 - Verfahren und vorrichtung zum thermischen vorspannen von gegenstaenden aus glas und anderen materialien

Info

Publication number: DE2838127A1
Application number: DE19782838127
Authority: DE
Inventors: Martin Heisig; Peter Sanner
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1978-09-01
Filing date: 1978-09-01
Publication date: 1980-03-06

Description

Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Vorspannen
von Gegenständen aus Glas und anderen Materialien Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum thermischen Vorspannen von Gegenständen aus z.B. Glas, bei dem diese Gegenstände nach einem vorangegangenen Aufheizen durch Anblasen rasch abgekühlt werden.
Die Erfindung betrifft zugleich geeignete Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
Das thermische Vorspannen von Gegenständen, wie beispielsweise Glasscheiben, wird im allgemeinen nach einem der folgenden beiden Verfahren durchgeführt: 1. Anblasen mittels Blaskästen und Düsenröhrchen: Die Blaskästen sind geschlossene Druckbehälter, bei denen eine Seite mit Düsen unterschiedlicher Ausführung und Anordnung bestückt ist. Das abströmende Kühlmedium kann in diesem Falle nur längs der angeblasenen Fläche, zwischen den Düsenröhrchen hindurch, seitlich ringsum den Anblasraum verlassen (DE-AS 1,910 086; DE.OS.en 2 408 084, 2 462 154, 2 462 155.) Die Düsendurchmesser betragen hierbei 3 bis 14 mm, die Düsenröhrchenlängen 25 bis 170 mm, die Abstände der Düsenmitten voneinander 10 bis 35 mm. Der Abstand des Düsenaustritts zur Oberfläche des vorzuspannenden Gegenstandes ist mit 30 bis 45 mm angegeben. Es werden Luftdrücke bis 0,05 bar genannt.
2. Anblasen-mittels Gittern und Düsenröhrchen: Das Kühlmedium wird über gitterförmig angeordnete Rohre, die vorn mit Düsenröhrchen bestückt sind, auf die Oberfläche des vorzuspannenden Gegenstandes geblasen. Das verbrauchte Kühlmedium strömt sowohl längs der angeblasenen Fläche, zwischen den Düsenröhrchen hindurch, seitlich ringsrum ab, als auch direkt zwischen den Gitterrohren hindurch nach hinten weg (US-PS 3,918,950).
In der Literatur sind folgende Werte angegeben: Düsendurchmesser 7,9 mm Düsenröhrchenlänge 63,5 mm, Abstand der Düsenmitten voneinander 39,4 mm, Abstand Düse zu Oberfläche des Gegenstandes 35 mm.
Diese bekanntenVerfahren weisen jedoch erhebliche Nachteile auf: 1. Blaskästen: Weder durch Unterteilung der Blaskästen noch durch Anbringen von Luftführungs- und Staublechen gelingt es, eine optimale gleichmäßige Vorspannung über die ganze Fläche des Gegenstandes hin zu erzielen. Die Wege des abströmenden Kühlmediums sind unterschiedlich lang. Ferner nimmt nach außen'hin die Menge des abströmenden Kühlmediums im Verhältnis zum Strömungsquerschnitt viel stärker zu. In der Nähe des Scheibenrandes behindert das abströmende Kühlmedium den senkrecht dazu ankommenden Kühlmediumstrom aus den Düsen. Dadurch wird gleichzeitig die Höhe der erreichbaren Vorspannung begrenzt.
2 Anblasgitter: Durch den Gitteraufbau werden die vorstehend für die Blaskästen geschilderten Nachteile zwar gemildert, da das verbrauchte Kühlmedium sowohl zwischen den Gitterrohren direkt nach hinten, als auch seitlich längs des vorzuspannenden Gegenstandes aus dem offenen Anblasraum abströmen kann. Eine wesentlich höhere Vorspannung wird jedoch nicht erreicht, da die Teilung der Düsenabstände zu groß ausgeführt und während des Anblasens der Anblasraum ringsum offen ist.
Ziel der vorliegenden Erfindung sind daher ein verbessertes Verfahren und neuartige Vorrichtungen zum thermischen Vorspannen, welche die Nachteile bekannter Verfahren nicht aufweisen. Ziel der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren, mit welchem es möglich ist, eine gleichmäßige Vorspannung über die gesamte Fläche des vorzuspannenden Gegenstandes zu erreichen, beliebige Vorspannungen zu erzielen, die wesentlich höher liegen, als dies bisher möglich war, und auch Materialien mit geringer Wärmedehnung, wie beispielsweise Borosilikatglas, so hoch vorzuspannen, wie dies bisher nur für handelsübliches Tafelglas möglich war.
Dieses Ziel wird mit einem Verfahren und mit Vorrichtungen gemäß den Patentansprüchen erreicht.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine gleichmäßige Vorspannung an allen Stellen des Gegenstandes zu erreichen. Dies wird durch gleichmäßige und gleichförmige Strömungsbedingungen an jeder Stelle der Oberfläche des Gegenstandes dadurch erreicht, daß das Abströmen des verbrauchten Kühlmediums seitlich ringsum aus dem Anblasraum verhindert wird. Das Kühlmedium strömt hierbei ungehindert von der Düse zur Gegenstandsoberfläche, wird dort nach hinten umgelenkt und sofort wieder zwischen den ein- oder zweireihig mit Düsen besetzten Gitterrohren hindurch abgeführt.
Besonders gute Ergebnisse werden dadurch erzielt, daß die Anblaspunkte auf der Oberfläche des vorzuspannenden Gegenstandes bewegt werden. Diese Bewegung kann durch die Düse selbst durchgeführt werden bei ruhendem Gegenstand. Ebenso ist es möglich, den Gegenstand während des Kühlens im Anblasraum weiterzuführen bzw. hin und her zu bewegen und dabei die Anordnung der Düse so zu wählen, daß jede Stelle der Oberfläche von einem Kühlmittelstrahl beaufschlagt wird. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, daß die in Fahrtrichtung liegenden Nachbardüsen jeweils um bis zu einem Düsendurchmesser senkrecht zur Fahrtrichtung versetzt sind.
Besonders hohe Vorspannungen lassen sich dadurch erreichen, daß die Aufprallgeschwindigkeit des Kühlmediums sowie die Menge des Kühlmediums pro Düse als auch'die Anzahl der Düsen pro Fläche erhöht wird. Die Aufprallgeschwindigkeit des Kühlmediums auf dem vorzuspannenden Gegenstand ist abhängig von der Austrittsgeschwindigkeit.aus den Düsen sowie von dem Abstand der Düsen zur Oberfläche des Gegenstandes. Die Kühlmittelmenge ist abhängig von der Austrittsgeschwindigkeit und dem Düsenquerschnitt.
Bei gasförmigen Kühlmedien können Strömungsgeschwindigkein bis Schallgeschwindigkeit erreicht werden. Diese hohen Strömungsgeschwindigkeiten und Kühimittelmengen können nur dann gefahren werden, wenn das verbrauchte Kühlmedium gemäß der vorliegenden Erfindung nur zwischen den Gitterrohren abströmen kann. Jede Strömung längs der Oberfläche des vorzuspannenden Gegenstandes neigt dazu,diesen aus seiner Lage zu reißen.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sollen, insbesondere bei hoher Aufprallenergie der Kühlmittelstrahlen, die Düsen der einen Seite genau gegenüber den Düsen der'anderen Seite liegen, um Biegemomente in den Teilflächen des vorzuspannenden Gegenstandes zu vermeiden, und um gleichförmige Kräfte auf beiden Seiten zu erhalten, die sich gegenseitig aufheben.
In der Zeichnung ist eine beispielhafte Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Figur 1: reihe Anblasvorrichtung gemäß der Erfindung im Schnitt; Figur 2: die Düsenanordnung der Anblasvorrichtung gemäß Fig. 1, sowie die derch-Bewegu'ng der Düsen z. des Gegenstandes .vom Kühlmittel beaufschlagte 0berfläche.
Die. Vorspannanlage besteht aus zwe-i gegenüberliegenden ebenen Anblasg.ittern 1, die über. ein Verteilungssystem 2 und Steuerorgan mit Gebläseluft versorgt werden.
Die Anlage hat folgende Abmessungen: Düsendurchmesser 5 mm, Düsenmittenabstand 15 mm (wabenförmige Verteilung ) . Dadurch ergeben sich folgende Gitterabmessungen: Gitterrohrbreite 20 mm, Gitterrohrtiefe 30 mm, lichter Abstand zwischen den Gitterrohren 6 mm. Der Abstand des Düsenaustritts zur Scheibenoberfläche ist veränderlich von 10 mm bis 100 mm. Der einstellbare Druck variiert von 0 bis 2 bar.
Das seitliche Abströmen der Kühlluft wird verhindert durch pneumatisch betätigte Klappen 4, die den Anblasraum nach dem Einfahren der Scheibe 3 ringsum abschliessen. Da hierdurch kein seitliches Abströmen von Luft auftritt, kann auf zusätzliche Düsenröhrchen (Druckverlust) auf den Gittern verzichtet werden. Geeignete Düseneinsätze begünstigen in jedem Fall die Ausströmverhältnisse des Kühlmediums aus den Düsen.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Vorspannen von Gegenständen aus Glas und anderen Materialien Patentansprüche: Verfahren zum thermischen Vorspannen von Gegenständen aus Glas oder anderen vorspannbaren Materialien, bei dem der vorzuspannende Gegenstand nach vorangegangenem Aufheizen innerhalb eines begrenzten Anblasraumes durch Anblasen mit einem Kühlmittel aus mit Düsen bestückten, gitterförmig angeordneten Rohren abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel durch geeignete Maßnahmen weitgehend daran gehindert wird, den Anblasraum seitlich ringsum zu verlassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabbau innerhalb der Düsen mehr beträgt als 0,1 bar.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben während des Anblasens innerhalb der Anblasvorrichtung weiterbewegt, bzw. hin- und herbewegt werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einer Anblaskammer mit zwei einander gegenüberliegenden Anblasgittern aus rasterförmig angeordneten Blasdüsen für das Kühlmittel, zwischen denen der vorzuspannende Gegenstand gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Anblaskammer an ihren Rändern geeignete Mittel aufweist, die ein seitliches Austreten des Kühlmittels aus dieser Anblaskammer weitgehend verhindern.
5. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel aus Klappen bestehen, die den Anblasraum seitlich verschließen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmdüsen einen Mittenabstand von weniger als 35 mm aufweisen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Gitterrohren die Düsen einreihig oder zweireihig angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in Fahrtrichtung des vorzuspannenden Gegenstandes liegenden Nachbardüsen senkrecht zur Fahrtrichtung versetzt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Düse einer Blasgitterseite eine Düse der gegenüberliegenden Seite genau gegenübersteht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen venturjähnlich ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterrohrbreite 20 mm und der lichte Abstand zwischen den Gitterrohren 6 mm beträgt bei wabenfbrmiger Düsenanordnung, einem Düsenmittenabstand von 15 mm, sowie einem Düsendurchmesser von maximal 5 mm.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Düsenaustritts zur Scheibenoberfläche veränderlich ist von 10 mm bis 100 mm.