DE3136107A1

DE3136107A1 - Verfahren zum verhindern des woelbens von glasplatten im rollenbestueckten ofen einer waagerecht-temperanlage

Info

Publication number: DE3136107A1
Application number: DE19813136107
Authority: DE
Inventors: Pauli 36240 Nattari Reunamäki
Original assignee: Tamglass Oy
Current assignee: Tamglass Oy
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE3136107C2; GB2083456A; US4390359A; JPH0240616B2; FI62043B; JPS5782130A; CA1165122A; FI62043C; FI802866A; GB2083456B

Description

Verfahren zum Verhindern des Wölbens von Glastafeln im rollenbestückten Ofen einer Waagerecht Temperanlage

Zu Beginn sei das durch die vorliegende Erfindung zu lösende Problem sowie die durch den Stand der Technik vorgeschlagenen-Lösungen dafür betrachtet. Beim Eintrag einer kalten Glastafel in einen rollenbestückten Ofen, dessen Temperatur mehr als 700 ⁰C beträgt, tritt zunächst eine starke Wölbung des Glases ein, wobei sich die Ränder aufwärts krümmen. Diese Erscheinung ergibt sich zwangsläufig daraus, daß die Wärmeübertragung von den Rollen auf das Glas mit einer höheren Geschwindigkeit erfolgt als die Wärmeübertragung von den oberen. Bereichen des Ofens her. Die wesentliche Ursache für diese Erscheinung liegt also in den das Glas tragenden und befördernden Rollen. Durch die Berührung mit dem Glas übertragen die · Rollen die Wärme durch Wärmeleitung. Darüber hinaus ist beiderseits der Berührungslinie jeweils ein ziemlich breiter Bereich vorhanden, in welchem der Abstand zwischen der Rolle und dem Glas sehr klein ist j so"daß die Wärmeübertragung hier durch Wärmeleitung über ein Zwischenmedium, namentlich Luft, stattfindet. Bei einer Anordnung von einen Durchmesser von etwa 95 ram aufweisenden Rollen in gegenseitigen Abständen ^:von ca. 120 mm ist die von einer solchen Rollenbahn durch Wärmeleitung übertragene Wärmemenge größer als- es diejenige von einer im Abstand von 3 nim von dem Glas verlaufenden ebenen Fläche übertragene wäre. Unter den Arbeitsbedingungen des Ofens entspricht dies einem Wärmeübergangskoeffizienten von etwa 20 W/m2°C
35

Ein durch diese anfängliche Wölbung hervorgerufener " · "Machteil besteht darin, daß sich der mittlere Bereich einer Glastafel beträchtlich schneller erwärmt als die

Ränder." Daraus kann sich im mittleren Bereich der Glastafel,, welcher allein mit den Rollen in Berührung kommt, eine erhebliche optische Verzerrung in Form eines langen Streifens ergeben.

Darüber hinaus hinterlassen die Rollen Markierungen in diesem Bereich d_er Glastafel, wodurch diese gänzlich unbrauchbar werden kann. Die Ursache für derartige Mar-• kierungen besteht darin, daß die lineare Abstützung der Glastafel durch die Rollen nur über einen äußerst schmalen Bereich in der Mitte der Tafel erfolgt, wodurch es in der Oberfläche des Glases zu Rißbildung oder Abrieb kommen kann. ·

Die einzige Möglichkeit, die vorstehend erläuterten nachteiligen Erscheinungen in einem Heizofen zu erklären, ergibt sich durch die Aufteilung der Wärmeübertragung auf das Glas in drei Komponenten, nämlich Strahlung, Wärmeleitung und Konvektion. Von der Oberseite her erfolgt die Wärmeübertragung in der Hauptsache dur.ch Strahlung und Konvektion. Der Anteil der Wärmeleitung ist derart gering, daß er außer Betracht bleiben.kann.

Eine andere Sachlage ergibt sich an der Unterseite des Glases, da hier neben der Strahlung die Wärmeleitung eine sehr große Rolle spielt. Der Anteil der Konvektion an der Wärmeübertragung läßt sich nur schwer abschätzen, im Vergleich zur Wärmeleitung ist er jedoch sehr klein.

Schon eine nicht einmal bis ins einzelne gehende Betrachtung dieser drei Arten der Wärmeübertragung läßt erkennen, daß beträchtliche Unterschiede dazwischen bestehen.

I Wärmestrahlung
35

die Bestimmung der Wärmestrahlung gibt es die bekannte, vom Stefan-Bolzmann'sehen Gesetz abgeleitete

Formel:

worin .

• 5 £j = Emissionskoeffizient einer Wärmequelle (Halbraum)

£p = Eraissionskoeffizient eines Wärmeerapfängers C= Stefan-Bolzmann-Konstante (5,67 V/m2(1OO ⁴

T. = Temperatur der Wärmequelle (Halbraum)

Tp = Temperatur des Wärmeempfangers q = Strahlungsenergie (W/m2)

y,

=6", dessen Wert beim Erhitzen von Glas ca. 0,6 ist.

In den Diagrammen Λ und 2 stellen die Kurven B und D den nach vorstehender Formel mit einem Emissionskoeffizienten Z= 0,6 berechneten Strahlungs-Wärmestrom dar, wobei die Temperatur eines bestimmten, emittierenden Halbraums 720 ⁰C, 700 ⁰C oder 670 ⁰C (993' ⁰K, 973 ⁰E bzw. 94-3 ⁰K) beträgt und die Temperatur des zu erhitzenden Glases die

andere Variable darstellt.
·"'·■■.

Wie man aus den Diagrammen erkennt, ändert sich die Wärmeübertragung während der ersten Stadien der Beheizung nicht sehr schnell, obgleich die Temperatur des Glases ansteigt. Zum Ende hin fällt die Heizwirkung dagegen sehr steil ab. Der Wärmeübertragungskoeffizient vergrößert sich dabei während der gesamten Zeit, während welcher das Glas erhitzt wird. · ' ;

.Aus Vorstehendem ist zu erkennen, daß es für die Erklä-

*

rung des Verhaltens von Glas in einem Ofen während der

Erhitzung nicht möglich ist, einen konstanten Wärmeübertragungskoeffizient, en einzusetzen, die Erklärung kann vielmehr nur anhand eines Diagramms der beschriebenen Art erfolgen. · 35

II Wärmeleitung und Konvektion

Die Wärmeleitung berechnet sich nach der Formel

worin

q. = Wärmestrora (W/m2)

λ = Wärmeleitfähigkeit eines Gases (dünne Schicht) T^-Tp = Temperaturdifferenz
a - Strecke der Wärmeleitung

In diesem Falle ist der Wärmeübertragungskoeffizient' nahezu konstant, d.h.. unabhängig von der Glastemperatur. Eine unvermeidliche kleinere .änderung ist dadurch begründet, daß der Mittelwert der Temperatur zwischen den Hollen und dem Glas beim Eintritt desselben in den Ofen etwa 350 °C und beim Verlassen des Ofens etwa 650 bis 6?0 ⁰C beträgt. Die Wärmeleitfähigkeit der Luft ändert sich somit im Bereich zwischen 0,04-8 und 0,064 W/m C, was relativ betrachtet nur eine gerinfügige Änderung darstellt, da die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung gegen Ende der Beheizung relativ klein ist.

Im Diagramm 1 ist der Effekt der Wärmeübertragung vom

Ofen auf das Glas dargestellt. Dabei sind Wärmeleitung 25

und Konvektion jeweils für die Ober- und die Unterseite des Glases kombiniert dargestellt. In beiden Fällen wurde der Wärmeübertragungskoeffizient als konstant angenommen, da der Konvektionswärmestrom an der Oberseite des Glases in jedem Falle klein ist und der Wärmeleitungsstrom an der Unterseite im wesentlichen nur von der Temperaturdifferenz abhängig ist. Für eine vollkommen genaue Darstellung müßte die Kurve C für den Leitungswärmestrom leicht aufwärts und die Kurve A für den freien Konvektionswärmestrom leicht abwärts gekrümmt sein.

Es gibt die folgenden bekannten Verfahren zum Verhindern des Wölbens von Glastafeln und der daraus entstehenden

■ 3Ίob I U/

Nachteile: ■

1. Die Verwendung von Rollen aus Asbest oder einem anderen Fasermaterial, welches, auf das Volumen bezogen, eine geringe Wärmespeicherkapazität sowie eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Diesem Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, daß zunächst sehr schnell Wärme emittiert wird,, wodurch die Temperatur der Rollen absinkt,· so "daß sich eiiE schnelle Änderung hauptsächlich

lQ der Strahlungsenergie ergibt. Dies wird verdeutlicht durch einen Vergleich der Kurven B und D im Diagramm 1, in welchem die Kurve B einer Temperatur von 720 C und die Kurve D einer Temperatur von 670 ⁰C entspricht. Mit fortschreitender Erwärmung des Glases kann der Ofen dann

I^ mehr Wärme an die Rollen abgeben als der vom Glas aufgenommenen Wärmemenge entspricht, so daß die Oberflächentemperatur der Rollen wieder auf den ursprünglichen Wert zurückkehrt, welcher während der Beschickung praktisch immer niedriger ist als die Temperatur des Ofens.

' In einem solchen Ofen wölbt sich das Glas zunächst sehr schnell mit den Rändern nach oben, worauf es sich jedoch infolge der Abkühlung der-Rollen relativ schnell wieder • flach streckt. ·

- Die Verwendung derartiger Rollen führt jedoch zu einigen nachteiligen Erscheinungen:

1.1 Die Standzeit der Rollen ist relativ kurz, sie liegt bei durchgehendem Betrieb in drei Schichten bei nur etwa ein bis drei Jahren.

1.2 Da die Rollen einen Stahlkern benötigen, stellt sich aufgrund des bekannten Kriechens im Laufe der Zeit ein exzentrischer Lauf ein.

1.3 Aufgrund der anfänglichen Wölbung können im mittleren Bereich des Glases Markierungen entstehen. Darüber hinaus muß das Glas nach dem Tempern durch Waschen von anhaftendem Asbeststaub befreit werden.

• 9

1.4- Die Erwärmung des Glases erfolgt sehr ungleichmäßig, da die Rollen durch den vorlaufenden Rand einer Glastafel erheblich abgekühlt werden, so daß die raittle-. ren und nachlaufenden Bereiche, der Glastafel in 5' geringerem Maße erwärmt werden. Bei der Hin- und

Herbewegung des Glases bleibt der mittlere Bereich wesentlich kühler als die vorderen und hinteren Randbereiche, mit dem Ergebnis, daß sich die Qualität verschlechtert und das Glas während des Temperas Ip leicht bricht. ' ■

1.5 Die Abkühlung der Rollen ist weitgehend abhängig von den Abmessungen und der Stärke der Glastafeln, wodurch die Steuerung der Erwärmung erschert ist.

2, In einem anderen Verfahren werden weniger Rollen in einem größeren gegenseitigen Abstand verwendet. Die abträgliche Wärmeleitung an der Unterseite ist praktisch direkt proportional der Dichte der Rollenanordnung, so daß die mit dem ¥ölben des Glases zusammenhängenden Nachteile auf diese Weise beträchtlich verringert werden können, wobei sich jedoch der weitaus größere lachteil einstellt, daß das Glas gewellt wird. Betrachtet man das Glas als eine auf Stützen ruhende Platte, so sind die in dieser auftretenden Biegespannungen, welche im Falle

²^ einer Glastafel' in erweichtem Zustand zur Wellenbildung führen, direkt proportional dem Quadrat des Abstands zwischen den Rollen. Die Wellenbildung des Glases stellt eines der schwerwiegendsten Probleme in einer Waagerecht-Temperanlage mit. Rollenabstützung dar,-so daß es in der

Praxis aussichtslos ist, die Abstände zwischen den Rollen zu vergrößern.

5· In noch einem anderen Verfahren werden eine sehr

geringe Masse aufweisende und daherschnell auf Steuerung 35

ansprechende Heizvorrichtungen verwendet. Diesem Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, den starken Leitungswärmestrom an der Unterseite durch eine entsprechende Wärmezufuhr an der Oberseite zu kompensieren. Ein Nach-

teil einer solchen Anordnung ist ihr komp izierter und damit teurer Aufbau, welcher sich daraus ergibt, daß die Bewegungen des Glases im Ofen fortlaufend überwacht werden müssen. Ein anderer,· noch schwerer wiegender Nachteil ergibt sich daraus, daß die Heizvorrichtungen noch in federn lalle zu träge ansprechen, so daß eine genaue Steuerung der Ofenteraperatüren insbesondere bei wechselnder Beschickung des Ofens äußerst schwierig wenn nicht gar unmöglich ist. Selbst bei einer solchen Anordnung, wird das anfängliche Wölben des Glases nicht verhindert, sondern in seiner zeitlichen Dauer lediglich abgekürzt. . .

4. In noch einem anderen Verfahren wird die Strecke der Hin- und Herbewegung des Glases über die größte Länge jeweils einer Beschickung hinaus - vergrößert und die Beheizung'an der Unterseite .weggelassen. Diesem Verfahren, liegt der Gedanke zugrunde, die Temperatur der Rollen zu verringern, so daß insbesondere die Strahlungsenergie schnell'abnimmt. Ih der Praxis erfordert dieses Verfahren ebenso wie das vorstehend unter 3. beschriebene eine äußerst genaue Steuerung der Beschickung sowie der Bewegungen des Glases im Ofen. Bei Ausfall oder Verzögerung ' einer Beschickung besteht die Gefahr, daß sich die Temperatur der Rollen sehr schnell der Ofentemperatur angleicht. Die Aufgabe, die Temperatur der Rollen beträchtlich unter der Ofentemperatur zu halten, ist äußerst schwierig zu bewältigen und kann mit Erfolg nur aufgrund ausgedehnter Erfahrung und unter weitgehender Anwendung von automatischer Datenverarbeitung gelöst werden.

Der schwerwiegendste Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das anfängliche Wölben des Glases mit den Rändern nach oben zwar weitgehend vermieden wird, dafür jedoch gegen Ende der Erhitzung ein Wölben des Glases mit den Rändern nach unten auftritt. Dies bedeutet, daß das Wölben des Glases an sich garnicht beseitigt, sondern vielmehr nur in zwei Ehasen aufgeteilt ist, während denen

& * β α a« «

β ■ ο a β»ö t»

a . oo ο»

Il Ii · · * βο α

sick das Glas praktisch in. gleichem Maße in entgegengesetzten Eichtungen wölbt. Der Umstand daß sich das Glas gegen Ende der Behandlung mit den Rändern nach unten wölbt, hat schwerwiegende Folgen im Hinblick auf die Standzeit der Rollen, da die abwärts gewölbten Ränder insbesondere beim Tempern stärkerer Gläser stoßartig auf den Rollen auflaufen und diese dabei einkerben oder zerkratzen können.

Vor der Erörterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum ■ Verhindern des Völbens des Glases und der damit verbundenen Nachteile seien zunächst die physikalischen Ursachen für das Wölben des Glases untersucht. Betrachtet man. das Glas als eine Platte, deren verschiedene Oberflächenteile jeweils von einem gegebenen Wärmestrom ■beaufschlagt sind, so tritt innerhalb des Glases ein Wärmestrom auf, welcher bestrebt ist, die von außen einwirkenden Wärmeströme unterschiedlicher Intensität gegeneinander auszugleichen. Bei Vernachlässigung des anfänglichen Zustands und der ohnehin nur kurzen Übergangsperiode kann man davon ausgehen, daß die bleibende Temperaturdifferenz bei normalen, für das Tempern geeig neten Glas stärken in weniger als /10 see«, erreicht ist. Die Temperaturdifferenz zwischen den Oberflächen nähert· sich dem Grenzwert:

JL (1)

worin

^T = Temperaturdifferenz,

Δΐ - Differenz der gegenüberliegende Flächen beaufschlagenden Wärmeströme,
s = Stärke des Glases
Λ - Wärmeleitfähigkeit des Glases.

Die Temperaturänderung innerhalb des Glases verläuft nicht linear, sondern in Form einer Kurve zweiter Ordnung. Die durch die Temperaturdifferenz hervorgerufene Wölbung läßt sich jedoch mit ausreichender Genauigkeit unter

31 3-b IU V

Zugrundelegung einer linearen Änderung berechnen. In der Praxis ist die Wölbung des Glases etwas stärker als die unter Zugrundelegung einer linearen Temperaturänderung berechnete. Der Radius, mit welchem sich das Glas wölbt, berechnet sich somit nach der Formel:

worin

R = Krümmungsradius
(X = Koeffizient der Wärmeübertragung

Ist die Wölbung in bezug auf die Länge einer Glastafel nur gering, so berechnet sich die Größe der Wölbung nach der Formel

&jE *. ²

" "· 8R - 8 .
worin ·

O - Größe der Wölbung

L = Länge des Glases entsprechend der Wölbung

Durch Einbeziehung der Formel 1) für die Temperaturdifferenz in die Formel 3) für die Größe der Wölbung erhält man schließlich eine zur Berechnung der Wölbung des Glases in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den

einander gegenüberliegende Oberflächen des Glases beaüf-25

schlagenden Wärmeströmen verwendbare Näherungsformel

Ot' ^L ·

16 * λ

Bei dem normalerweise verwendeten Tafelglas ist 0L-& 8,7 . 10 1/^GC und J\_ 1W/m °C. Nimmt man ferner an, daß L = 1 m und ^Jq. = 1,0 kW/m2, so erhält man die Formel

T^
35

10^{b q}C . m2 . 1 W . 16

Anders ausgedrückt kann als Faustregel angenommen, werden, daß die Wölbung für die Länge von 1 m etwa 0,5 mm beträgt, •sofern die Differenz zwischen den die beiden Seiten des

οα »σ ■ β(

At «»

Glases beaufschlagenden Wärmeströmen 1,0 kW/m2 beträgt. Die Wölbung ist dabei unabhängig von der Stärke des Glases.

Der.Grundgedanke der in den Ansprüchen-definierten

■ ' Lösung geht davon aus, durch Beeinflussung der Konvektion an der Oberseite einer Glastafel einen. Wärmefluß herbeizuführen, welcher dem vorwiegend durch Wärmeleitung von den Rollen an der Unterseite der Glastafel hervorgerufenen Wärmefluß entspricht, so daß der Gesamt-Wärmefluß während der gesamten Erwärmungsphase an beiden Seiten der Glastafel gleich ist«. Im Idealfall, in welchem sich die Temperatur der Rollen infolge der Beschikkung in keiner Weise ändern würde, träfe diese Theorie

!5 auch zu. Da die Rollen jedoch Wärme, vom unteren Bereich des Ofens auf die Glastafel überführen und somit als passive Wärmequellen wirksam sind, sinkt ihre Temperatur bei der Beschickung des Ofens in der Praxis um ein geringes Maß ab. .

Gemäß der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß .die die Wärmezufuhr zur Oberseite der Glastafel steigernde Beeinflussung der Konvektion etwa zur Halbzeit des Erwärmungszyklus eingestellt wird, um damit der gegen Ende des ²^ Erwärmungszyklus auftretenden Heigung des Glases, sich mit den Rändern nach unten zu wölben, zu begegnen.

Diese Grundausführung der Erfindung ist nachstehend anhand der Diagramme 1 und 2 im einzelnen erläutert»

Das Diagramm 1 zeigt die Heizwirkung als Funktion der Glastemperatur an beiden Seiten einer Glastafel bei einer Temperatur von 720 ⁰C im oberen Teil des Ofens und nach Abkühlung der Rollen bis auf einen Wert, welcher in bezug auf die Unterseite der Glastafel einer Temperstur von 670 ⁰G einer Strahlungsfläche entspricht. Die Gerade A stellt den durch Wärmeleitung und Konvektion . hervorgerufenen Wärmefluß an der Oberseite dar. Der

Wärmeübertragungskoeffizient beträgt 3W/m2°C. Die Gerade C entspricht der' Geraden A in bezug auf die Unterseite der Glastafel. Der Wärmeübertragungskoeffizient beträgt hier 20W/m2°C. Die Kurven B und D stellen die Wärmeübertragung durch Strahlung bei einer Temperatur der Strahlungsfläche von 720 ⁰C bzw. 670 ⁰G dar. Das Diagramm enthält ferner kombinierte Kurven, welche die Gesamt-Wärmeübertragung an beiden Seiten des Glases darstellen. Die ■ schraffierte Fläche entspricht dabei der Differenz der Heizwirkung oder Intensität an den beiden Oberflächen des Glases. Die Form der schraffierten Fläche entspricht dabei genau dem vorstehend beschriebenen Verlauf des Völbens einer Glastafel in einem Ofen. In dem Diagramm ist zu erkennen, daß die Differenz der Intensität zu Beginn und am Ende des Erwärmungszyklus jeweils etwa 5 bis 6 k¥/m2 beträgt. Zu Beginn ist die Intensität an der Oberseite des Glases geringer und wird zum Ende hin größer. Wenn die Temperatur an der Unterseite des Glases, d.h. also die Temperatur der Rollen, wie durch die Kurve D dargestellt, abnimmt, so bedeutet dies lediglich, daß sich die anfängliche Intensitätsdifferenz, verringert, während die gegen Ende vorhandene Intensitätsdifferenz entsprechend zunimmt. Die Summe der anfänglichen und der am Ende vorhandenen Intensitätsdifferenz ist konstant, solange zu Beginn die Bedingung C+D A+B erfüllt ist.

Das Diagramm 2 entspricht im wesentlichen dem Diagramm -1 und unterscheidet sich von diesem durch eine höhere Temperatur der Rollen sowie dadurch, daß die Gerade A in ■ zwei Abschnitte unterteilt ist, nämlich.in einen der Geraden A im Diagramm 1 genau entsprechenden Abschnitt A2 .und einen Abschnitt A1, welcher die durch Beeinflus- . sung der Konvektion an der Oberseite des Glases erzielte Wirkung darstellt. Der Grundgedanke besteht dabei darin, durch Beeinflussung der Konvektion an der Oberseite des Glases eine Wärmeübertragung herbeizuführen, welche der durch Wärmeleitung von den Rollen an der Unterseite des Glases herbeigeführten entspricht. Diese Arten der Wärme-

übertragung zeigen das gleiche Verhalten im Hinblick auf die Temperatur und Temperaturdifferenzen. Da es in der Praxis jedoch nicht möglich ist, eine Wärmesteuerung zu entwickeln, welche die als passive Wärmequellen wirksamen Rollen auf der gleichen Temperatur halten könnte wie den übrigen Ofen, ist die Temperatur der Rollen gegenüber der im oberen Bereich des Ofens herrschenden um 20 ⁰C herabgesetzt.

Eine entsprechend dem Abschnitt A1 der Geraden A bis zum Ende des Erwärmungszyklus fortgesetzte Beeinflussung der Konvektion würde zu einer unnötig großen Intensitätsdifferenz von etw.a Λ bis 1,5 kW/m2oder mehr im Sinne einer Wölbung des Glases mit den Rändern nach unten führen. Aus diesem Grund wird die Beeinflussung der Konvektion bei einer Temperatur des Glases von ca. 4-50 C, im wesentlichen entsprechend der Halbzeit des Erwärmungszyklus, eingestellt.

Heben den vorstehend beschriebenen Wirkungen stellt sich im praktischen Betrieb eines Ofens eine zusätzliche Erscheinung ein, welche eine geringfügige Änderung der in den Diagrammen dargestellten Kurven bewirkt. Diese Erscheinung beruht darauf, daß eine in kaltem Zustand in den Ofen eingetragene und sich dabei auf den Rollen abstützende Glastafel anfänglich sehr schnell Wärme aufnimmt, wodurch sich die Temperatur der Rollen verringert. In den Diagrammen ist die Temperatur der Rollen zwar als konstant dargestellt, die entsprechenden Kurven zeigen

jedoch das Mittel einer wellenförmig verlaufenden Temperaturänderung, deren Amplitude je nach der Stärke des . Glases sowie je nachdem, ob die betreffende Glastafel die gesamte Zeit auf einer gegebenen Rolle liegt, etwa

5 bis 30 ⁰C betragen kann. Durch diese !Nebenerscheinung 35

wird das Diagramm 1 in der Weise geändert, daß die Wölbung des Glases mit den Rändern nach oben schneller in die Wölbung des Glases mit den Rändern nach unten übergeht, und daß die Wölbung am Ende nicht ganz so stark ist

31361Ό7

in dem Diagramm als Endergebnis dargestellt. Im Hinblick auf das Diagramm 2 gilt das vorstehend Gesagte, d.h. die durch die Linie A1 angedeutete Beeinflussung der Konvektion muß abgebrochen werden, um einem Wölben des Glases mit den Rändern nach unten zu begegnen. In

ν .

praktischen ersuchen wurde festgestellt, daß diese Unterbrechung bei dünneren Gläsern mit einer Stärke von etwa 4- bis 5 mm bei einer Temperatur von ca. 35Q °C und bei dickeren Gläsern mit einer Stärke von etwa 10 bis 12 mm bei einer Temperatur von etwa 200 ⁰C erfolgt. Ferner erwiesen die Versuche,daß der geeignete Zeitpunkt für den Abbruch der Beeinflussung der Konvektion um eine im wesentlichen konstante Zeitspanne, von ca. 60 see. nach dem Eintrag'des Glases in den Ofen leigt. Dies ist wahrscheinlich damit zu erklären, daß die Rollen sich beim Eintrag einer kalten Glastafel in den Ofen mit einer praktisch konstanten Geschwindigkeit abzukühlen beginnen. Erst"zu einer späteren Zeit, wenn sich nämlich die Temperaturdifferenz zwischen dem Ofen und dem Glas verringert,

²Q kommt die durch stärkeres Glas hervorgerufene stärkere Abnahme der Oberflächentemperatur der Rollen zur Wirkung.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen · Verfahrens ist in schematisierter Form in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung, ' .

Fig. 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung,

Fig. 3 eine Darstellung der mittels der Vorrichtung oberhalb einer Glastafel erzeugten Luftströme und

Fig. 4- die Verringerung des Wärmeübertragungskoeffizienten im Bereich einer laminaren Strömung eines LuftStroms.

α β

• β * λ e ο

In einem Ofen 1 sind etwa 50 bis 60 mm über Hollen 2 Druckluft-Blasrohre 3 aus hitzebeständigera Stahl angeordnet. Die Rohre 3 verlaufen quer zur Bewegungsrichtung des zu behandelnden Glases, d.h. also parallel zu .5 den Rollen 2. Sie sind in gegenseitigen Abständen von etwa 1 bis 2 m angeordnet und gemeinsam an einer Druckluftspeisung mit einem Kompressor 4-, einem Druckbehälter 5, einem Filter 6, einem Druckminderventil 7> einem Magnetventil 8 und einem Regelventil 9 angeschlossen, Eine gemeinsame Anschlußleitung 10 kann durch einen Wärmetauscher 11 hindurch in den Ofen 1 eingeführt sein. Der Wärmetauscher 11 dient dazu, die Druckluft vor dem Einblasen in den Ofen durch Wärmeaustausch mit'der aus diesem ausströmenden Luft vorzuwärmen, bevor sie mit dadurch erhöhtem Druck in Form von Düsenstrahl en 12 zur Erzielung einer Injektorwirkung im Ofen 1 ausgeblasen wird. Die quer verlaufenden Rohre 3 sind jeweils an beiden Seiten mit in der Waagerechten angeordneten Bohrungen mit einem Durchmesser von- ca. 1 mm in gegenseitigen Abständen von etwa 100 mm versehen. Durch diese Bohrungen wird die Luft mit einem Druck von etwa 0,1 bis 1,0 Bar ausgeblasen, so daß sich eine mittlere Luftgeschwindigkeit von etxtfa 1 bis 10 m/sec in bezug auf die Oberfläche des Glases ergibt. Die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Bohrungen austretenden. Düsenstrahl en kann dabei im Bereich zwischen 150 und 500 m/sec. liegen.

Durch das Ausblasen der Düsenstrahlen gleichzeitig in ■ einander entgegengesetzten Richtungen bilden sich an der Oberfläche des Glases die in Fig. 3 dargestellten Wirbelströraungen aus, so daß eine der in Fig. 4· dargestellten entsprechende Zone laminarer Strömung, in v/elcher sich der Wärmeübertragungskoeffizient in der Strömungsrichtung der Luft schnell verringert, nicht entstehen kann.

Der Druckluftverbrauch für das Blasen beträgt nur etwa 4- bis 20 m-vh pro m Flachglas im Ofen. Bei einer Glasstärke von 6 mm beträgt die Erwärmungszeit 24-0 see und

die Blaszeit 60 sec, woraus sich ein Drucklu'ftverbrauch von 1 bis 5 nr/h/m ergibt.

In einer Versuchsanlage für die Behandlung von 1,2 χ 2,2 ι messenden Glastafeln beträgt der Druckluftverbrauch ca» 5 bis 25 tn /h bei einem sich daraus ergebenden Wärmebedarf von nur 1 bis 5 kW. Dies stellt im Hinblick, auf die Heizleistung eines 175 kW Ofens einen sehr geringen Energieaufwand dar. Dank der Verwendung des Wärmetauschers wurden die Wärmeverluste bis zur Hälfte des früheren Werte verringert.

Von erheblicher Bedeutung ist auch die sich durch das Einblasen der Druckluft ergebende Vergrößerung der Kapazität des Ofens, welche zur Wirkung hat, daß sich die unvermeidlichen Wärmeverluste des Ofens auf eine größere Anzahl von Glastafeln verteilen. Daraus ist zu erkennen, daß der Energieverbrauch des Ofens, bezogen auf die Produktionsmenge, durch das Einblasen der Druckluft nicht nur nicht zunimmt, sondern sogar abnimmt.

Die beschriebene Vorrichtung zum Einblasen von Druckluft läßt sich ohne Schwierigkeit in bereits vorhandene oder neu zu bauende öfen einbauen. Sie ruft praktisch keiner-²⁵■ lei Massenkräfte hervor, behindert in keiner Weise die normale Energieübertragung vom Ofen zum Glas und ist darüber hinaus stufenlos regulierbar.

Claims

Patentansprüche

Λ., Verfahren zum Verhindern des Wölbens von Glastafeln im rollenbestückten Ofen einer Vaagerecht-Temper-

30 . anlage, bei welchem die Glastafeln mittels einer aus waagerechten Rollen, bestehenden Fördereinrichtung in einer waagerechten Ebene durch einen Ofen hindurchbefördert und dabei auf beiden Seiten durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung von durch Widerstandselemente,

35 die Hollen und andere oberhalb und unterhalb der Glastafeln angeordnete Teile des Ofens erzeugte? bzw. abgegebener Wärme beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite der Glastafeln

eine im wesentlichen turbulente Luftströmung mit einer mittleren Geschwindigkeit von 1 bis 10 m/sec in bezug auf die Glastafeln erzeugt wird, um die Wirkung der die Oberseite der Glastafeln beaufschlagenden Konvektions-

wärmeo zu intensivieren» - .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch. g e k e η η zeichnet, daß nahe der Oberseite der Glastafeln Luft in Form von schmalen Düsenstrahlen, welche durch Insektorwirkühg die turbulente Luftströmung erzeugen, · in Längsrichtung des Ofens ausgeblasen wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeblasenen Düsenstrahlen einander in bestimmten Abständen entgegen gerichtet sind, um kurze Zirkulationsströme in Längsrichtung des Ofens zu erzeugen.
4. Verfahren" nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ofen auszublasende Luft mittels aus dem Ofen ausströmender Luft vorgewärmt wird«
5- Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche Λ bis 4, dadurch ge ken η ζ eichnet, daß das die Wirkung der Konvekt ions wärme intensivierende Ausblasen von Luft während des Heizzyklus eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Eintrag einer Glastafel in den Öfen.

unterbrochen wird.
30
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche Λ ■ bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wirkung der Konvektionswärme intensivierende Ausblasen von Luft während des Heizzyklus unterbrochen wird,

sobald das Glas eine bestimmte, je nach seiner Stärke zwischen etwa 200 und 4-50 ⁰C liegende Temperatur erreicht hat.

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7- Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wirkung der Konvektionswärme intensivierende Ausblasen von Luft in Abhängigkeit von der Zeit oder von einer gemessenen Glast.emperatur gesteuert wird.
8. Vorrichtung zum Durchführen des "Verfahrens nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Ofen, im Ofen angeordneten Heizwiderständen zum Aufrechterhalten einer nahe dem Erweichungspunkt von. Glas liegenden Temperatur im Ofen und mit im Ofen angeordneten, ■ eine Fördereinrichtung für den Vorschub einer waagerecht darauf liegenden Glastafel bildenden Rollen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (1) zwischen den Rollen (2) und den darüber angeordneten Heizwiderständen (13) niit an einer Druckluftquelle (4-) angeschlossenen, perforierten Rohren (3) zum Ausblasen von waagerechten Düsenstrahlen oberhalb der Oberseite der Glastafel bestückt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die perforierten Rohre (3)

• quer zum Ofen bzw. parallel zu den Rollen (2) erstrecken und mit zum vorderen und zum hinteren Ende des Ofens weisenden Öffnungen·zum Ausblasen von einander entgegen gerichteten Düsenstrahlen (12) versehen sind.