-
Beschreibung:
-
Die Erfindung betrifft eine vorgespannte Silikatglasscheibe, in-bosonde1-e
eine auf tbormi sehem Wege vorgespannte Silikatglasscheibe.
-
Vorgespannte Glasscheiben werden grundsätzlich in planer oder in gebogener
Form hergestellt und eingesetzt. In yebogener Form können die Glasscheiben eine
zylindrische oder eine sphärische Biegung aufweisen. Gebogene Glasscheiben finden
vorwiegend im Kraftfahrzeugbau Verwendung, doch werden im Kraftfahrzeugbau in vielen
Fällen auch plane vorgespannte Glasscheiben eingesetzt. Vorgespannte Glasscheiben
sind auch als Einscheibensicherheitsglasscheiben bekannt.
-
In vielen Fällen spielt die Formstabilität der Glasscheibe eine Rolle.
Beispielsweise ist das der Fall, wenn die Glasscheibe als rahmenloses Fenster Verwendung
finden soll, indem sie an einer Seite mit einem Drehbeschlag und an der gegenüberliegenden
Seite mit einem verschlieBbaren Griff versehen ist, und zum Zweck der Abdichtung
gegen eine sich an den Randbereich anlegende Gummidichtung angedrückt wird Doch
nicht nur in diesem Fall, sondern auch bei anderen Anwendungsfällen kann eine gute
Formstabilität von Bedeutung sein.
-
Thermisch vorgespannte Glasscheiben weisen in aller Regel im Randbereich
höhere Druckspannungen auf als im Mittelfeld, was durch die schnellere Abkühlung
im Randbereich bedingt ist.
-
In vielen Fällen wird sogar absichtlich eine besonders hohe Randspannung
erzeugt. Das trifft z.B. dann ZZJ wenn derartige Glasscheiben als Windschutzscheiben
eingesetzt werden sollen.
-
In diesem Fall wird das Mittelfeld langsamer gekühlt, um hier größere
Bruchstücke bei einem Bruch der Glasscheibe zu erzeugen,
die eine
bessere Durchsicht gestatten. Entsprechend dem Vorspannungsgradienten steht das
Mittelfeld von vorgespannten Glasscheiben immer unter einer mehr oder weniger ausgeprägten
"Trommelfellspannung", die durch den stärker vorgespannten Randbereich im Gleichgewicht
gehalten wird.
-
Dieser zwangsläufig auftretende oder auch gezielt bewirkte Spannungsaufbau
hat bei planen Glasscheiben einen Effekt zur Folge, der im folgenden als 'gFlip-Flop-Effekt"
bezeichnet wird, und der die Formstabilität der Glasscheibe nachteilig beeinflußt.
Dieser Flip-Flop-Effekt besteht darin, daß die Glasscheibe schon bei relativ geringen,
manchmal sogar schon bei minimalen Belastungen aus einer stabilen, gegenüber der
Ebene leicht verzogenen Form in eine andere entgegengesetzt gerichtete verzogene
Form "umklappt.
-
Je nach der Größe der Glasscheibe kann die durch diesen Effekt hervorgerufene
Abweichung von der ebenen Form lokal einige Millimeter bis etwa 1,5 Zentimeter betragen.
Solche Formänderungen können zur Folge haben, daß die Glasscheiben, wenn sie als
rahmenlose Fenster eingesetzt sind, sich nicht auf ihrem ganzen Umfang an die Gummidichtung
anlegen.
-
Auch bei am Rand fest eingebauten Glasscheiben kann eine erhöhte Formhaltigkeit
der Glasscheibe aus verschiedenen Gründen erwünscht und vorteilhaft sein.
-
Bei gebogenen Glasscheiben mit den bekannten Formen treten die genannten
Probleme nicht auf, weil einerseits die Gestaltssteifigkeit gebogener Glasscheiben
von Hause aus größer ist, und weil andererseits der im Randbereich durch die "Trommelfellspannung"
überlagerte Druckspannungsring stets im Sinne einer weiteren
Auswölbung
der bereits vorhandenen Biegung wirkt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ihrem Aussehen und
Verwendungszweck nach plane vorgespannte Glasscheibe so auszubilden, daß ihre Formstabilität
erhöht, und der geschilderte "Flip-Flop-ffckt unterdrückt wird.
-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Glasscheibe
in beiden Flächendimensionen mit einer leichten Auswölbung versehen ist, während
die Kante der Glasscheibe umlaufend in einer Ebene liegt.
-
Die Auswölbung der Glasscheibe soll vorzugsweise so gering sein, daß
sie eine Stichhöhe von etwa 0t5 bis 3,0% und vorzugsweise von 1,8 bis 2,2% der kleineren
Flächenabmessung aufweist.
-
Eine Glasscheibe mit den erfindungsgemäßen Merkmalen bietet für das
Auge das Bild einer planen Glasscheibe, denn die außerordentlich geringe Auswölbung
ist für das Auge nicht ohne weiteres zu erkennen. Da andererseits die Kante der
Glasscheibe in einer ebenen Fläche liegt, können solche Glasscheiben ohne jede Schwierigkeit
in Rahmen oder Halterungen für plane Glasscheiben eingesetzt werden, so daß Änderungen
am Rahmen oder an den Halterunyen nicht erforderlich sind.
-
Erfindungsgemäße Glasscheiben können baspielsweise umfangreiche Anwendung
finden für die Verglasung von landwirtschaftlichen oder anderen Nutzfahrzeugen oder
für die Verglasung von Schutzkabinen aller Art. Sie bieten über die erwähnte verbesserte
Formbeständigkeit hinaus noch wesentliche andere Vorteile. Hierzu gehört z.B. eine
weniger störende Blendwirkung, da das Auge nur von einem Teil der von der Glasscheibe
reflektierten
Lichtstrahlen getroffen wird. Wenn die Glasscheiben als Windschutzscheiben eingesetzt
werden, und zwar mit der Wölbung nach außen, wird dadurch auch eine bessere Anlage
des Scheihenwiseherbattses auf dessen ganzer Länge erreicht. Schließlich kann man,
ebenfalls bei der Anwendung des Erfindungsprinzips für die Herstellung von Windschutzscheiben,
die für die Durchsicht nach Bruch der Windschutzscheibe erforderliche Bruchstruktur
besser beherrschen, weil Glasscheiben, die vor dem schroffen Abkühlen einem gezielten
Verformungsvorgang unterzogen werden, auf eine höhere Temperatur erhitzt werden
können. Plane Glasscheiben hingegen dürfen nicht so stark erhitzt werden, da sonst
leicht unkontrollierte Verformungen auftreten können Die gewüpschten Vorteile ergeben
sich in besonderem Maße bei Glasscheiben, deren Flächenabmessungen zwischen etwa
60 und 140 cm betragen. Insbesondere rechteckige Glasscheiben mit ggf. runden Ecken,
deren Breite etwa 60 bis 100 cm, und deren Länge etwa 100 bis 140 cm beträgt, können
erfindungsgemäß ausgebildet sein.
-
In Weiterbildung der Erfindung kann der Randbereich der GRasscheibe,
vorzugsweise auf einer Breite von 2 bis 3 Zentimetern, eben ausgebildet sein.
-
Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren und eine zu dessen Durchführung
geeignete Vorrichtung, die sich dadurch auszeichnen, daß die Glasscheibe nach ihrer
Erwärmung auf Biege- bzw.
-
Vorspanntemperatur in einer eine vollflächige Patrize mit sphärischer
Biegung und eine die Glasscheibe lediglich am Rand fassende ebene Rahmenbiegeform
umfassenden Biegepresse verformt, und anschließend zum Zweck des Vorspannens schroff
abgekühlt wird.
-
Die vollflächige, sphärisch gebogene Patrize kann beispielsweise größere
Abmessungen aufweisen als die zu verformende Glasscheibe, und lediglich die als
Matrize dienende plane Rahmenbiegeform ist in ihren Abmessungen denjenigen der Glasscheibe
angepaßt. Auf diese Weise kann ein und dieselbe Patrize für Glasscheiben unterschiedlicher
Abmessungen Verwendung finden. Da die plane Rahmenform sich streng genommen nur
punktweise an die Matrize anlegen kann, wird der Randbereich der Glasscheibe nur
auf einer Seite, d.h. von der planen Rahmenbiegeform, erfaßt.
-
Es werden nachfolgend einige Beispiele für erfindungsgemäß ausgebildete
Glasscheiben und ihre Anwendung beschrieben: Beispiel 1 Eine 4,65 mm dicke rechteckige
Floatglasscheibe mit den den Abmessungen 131 x 74 cm wird, an selbstklemmenden zangenförmigen
Aufhängevorrichtungen hängend, in einem Ofen auf etwa 6500C erwärmt. Die erwärmte
Glasscheibe wird in eine Biegepresse zwischen zwei Preßwerkzeuge gebracht, von denen
die Patrize eine sphärische Oberfläche mit einem Radius von etwa 800 cm aufweist,
und die Matrize eine die Glasscheibe am Rand fassende plane Rahmenbiegeform ist.
-
Nach dem Positionieren der Glasscheibe in der Presse werden die Preßwerkzeuge
so weit aufeinander zu bewegt, bis die Patrize die Glasscheibe in der Mitte um 7
mm, bezogen auf die Kantenebene auf der konkaven Seite, ausgewölbt hat. Die Kanten
der Glasscheibe stützen sich auf ihrem gesamten Umfang an der ebenen Rahmenform
ab und bleiben so in einer Ebene. Die so ausgewölbte Glasscheibe wird anschließend
in einer für plane Glasscheiben üblichen Abhlasvorrichtung abgeschreckt und erhält
dadurch ihre Vorspannung.
-
Bei der so hergestellten Glasscheibe wird die Durchbiegung unter verschiedenen
Belastungen gemessen. Ebenso wird unter denselben Belastungsbedingungen bei einer
nicht ausgewölbten, d.h. streng planen vorgespannten Glasscheibe gleicher Abmessungen
die Durchbiegung gemessen. Zu diesem Zweck werden die Glasscheiben auf zwei Auflagerböcke
aufgelegt, deren obere Kanten, auf die die Glasscheiben aufgelegt werden, einen
gegenseitigen Abstand von 104 cm aufweisen. Die Glasscheibe wird durch Auflage von
Gewichten in der Mitte der Glasscheibe belastet. Das Ergebnis dieser Vergleichsversuche
zeigt folgende Tabelle, wobei in der senkrechten Spalte A die Werte für eine plane
Glasscheibe von 4,65 mm Dicke, in der Spalte B die Werte für die beschriebene leicht
ausgewölbte Glasscheibe derselben Dicke mit der konkaven Oberfläche nach oben, und
in der Spalte C die Werte für die beschriebene leicht ausgewölbte Glasscheibe mit
der konvexen Seite nach oben wiedergegeben sind: Tabelle 1
| Last (kp) Durchbiegung (mm) |
| A B C |
| 5 2,6 3,2 1,2 |
| 10 5,0 6,5 2,2 |
| 15 7,5 10,0 3,2 |
| 20 10,0 13,3 4,3 |
Beispiel 2 Es wird eine 4,65 mm dicke rechteckige Floatglasscheibe mit den Abmessungen
131 x 74 cm wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, wobei sie in der Presse so
weit ausgewölbt wird, daß die Stichhöhe in der Mitte der Glasscheibe 15 mm beträgt.
-
Auch bei dieser stärker ausgewölbten Glasscheibe, die für das Auge
immer noch das Aussehen einer planen Glasscheibe hat, wird das Ausmaß der Durehbiegung
unter steigender Belastung gemessen und den Werten gegenübergestellt, die sich an
einer gleich dicken planen vorgespannten Glasscheibe ergeben. Die nachfolgende Tabelle
2 zeigt wiederum in der Spalte A die Größe der Durchbiegung bei einer planen Glasscheibe,
in der Spalte B die Größe der Durchbiegung der ausgewölbten Glasscheibe mit der
Belastung auf der konkaven Seite, und in der Spalte C die Größe der Durchbiegung
der ausgewölbten Glasscheibe bei Belastung auf der konvexen Seite.
-
Tabelle 2
| Last (kp) Durchbiegung (mm) |
| A B C |
| 5 2,6 2,2 0,3 |
| 10 5,0 4,3 0,7 |
| 15 7,5 6,8 1,1 |
| 20 1 10,0 9,0 1,4 |
Aus den Tabellen 1 und 2 ist erkennbar, daß dieBelastbarkeit einer erfindungsgemäßen
Glasscheibe auf der konvexen Seite um ein Mehrfaches höher ist als die einer planen
Scheibe gleicher Dicke. Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäße Scheibe den sogenannten
"Flip-Flop-Effekt" bei keiner Beanspruchungsart mehr aufweist.
-
Beispiel 3 Es werden leicht ausgewölbte Glasscheiben wie in Beispiel
1 und 2 beschrieben hergestellt. Diese Glasscheiben finden als ausstellbare rahmenlose
Windschutz-, Rückwand- und Seitenscheiben für Schutzkabinen von Schleppern, Erntemaschinen
oder
Sondertransportmaschinen Anwendung. Sie werden zu diesem Zweck an einer Seite, vorzugsweise
an der Oberseite, mit zwei Scharnieren versehen, die an vor dem Vorspannen der Glasscheibe
angebrachten Lochboh@ungen an dieser befestigt werden. Auf der den Scharnieren gegenüberliegenden
Seite wird in der Mitte ein von Hand zu betätigender Verschlußmechanismus angebracht.
Die Auswölbung der Glasscheibe liegt auf der Außenseite der Kabine. Im verschlossenen
Zustand liegt der Randbereich der Glasscheibe fest und dicht an einer umlaufenden
Gummidichtung an.