DE3136107C2

DE3136107C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern des Wölbens von Glasplatten im rollenbestückten Ofen einer Waagerecht-Temperanlage

Info

Publication number: DE3136107C2
Application number: DE3136107A
Authority: DE
Inventors: Pauli Nattari Reunamäki
Original assignee: Tamglass Oy
Current assignee: Tamglass Oy
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1985-04-04
Also published as: GB2083456B; FI802866A7; DE3136107A1; JPH0240616B2; GB2083456A; FI62043C; CA1165122A; FI62043B; JPS5782130A; US4390359A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Wärmebehandlung von Glastafeln im rollenbestückten Ofen einer Waagerecht-Temperanlage, bei welchem die Glastafeln mittels einer aus waagerechten Rollen bestehenden Fördereinrichtung durch den Ofen hindurchbefördert und dabei auf beiden Seiten durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung von durch Widerstandselemente, die Rollen und andere oberhalb und unterhalb der Glastafeln angeordnete Teile des Ofens erzeugter bzw. abgegebener Wärme beaufschlagt werden. In bekannten Verfahren führt eine ungleichmäßige Erwärmung der Ober- und Unterseite der Glastafeln zum Aufwölben derselben mit entsprechender Verschlechterung der Qualität. Um eine an der Ober- und der Unterseite des Glases gleichmäßige Erwärmung desselben herbeizuführen und damit das Wölben des Glases zu verhindern, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, 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 Konvektionswärme zu intensivieren. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist quer zur Bewegungsrichtung des Glases über dessen Oberseite angeordnete Rohre mit beiderseitigen Öffnungen zum Ausblasen von Druckluft-Düsenstrahlen in einander entgegengesetzten, waagerechten Richtungen auf. Das Ausblasen der Druckluft erfolgt nur während eines Teils der Dauer

Description

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 700⁰C 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 Gias 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 sebr klein ist, so daß die Wärmeübertragung hier durch Wärmeleitung über ein Zwischenmedium, namentlich Luft, stattfindet. Bei einer Anordnung von einen Durchmesser von etwa 95 mm 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 mm von dem Glas verlaufenden ebenen Fläche übertragene wäre. Unter den Arbeitsbedingungen des Ofens entspricht dit i einem Wärmeübergangskoeffizienten von etwa 20 W/m^2oC.

Ein durch diese anfängliche Wölbung hervorgerufener Nachteil besteht darin, daß sich der mittlere Bereich einer Glastafel beträchtlich schneller erwärmt als die Ränder. Daraus kann sich im mittleren Bereich der Glastafel, weicher 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 der Glastafel, wodurch diese gänzlich unbrauchbar werden kann. Die Ursache für derartige Markierungen 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 durch 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 je-

doch 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

Für die Bestimmung der Wärmestrahlung gibt es die bekannte, vom Stefan-Bolzmannschen Gesetz abgeleitete Formel:

q> = £, · ε₂ ■ a ■ (Ti⁴ - T₂ ⁴)

worm

T₁ T₂

ίο

15

= Emissionskoeffizient einer Wärmequelle (Halbraum)

= Emissionskoeffizient eines Wärmeempfängers

= Stefan-Bolzmann-Konstante (5,67 W/m² (100° K)⁴)

= Temperatur der Wärmequelle (Halbraum)

= Temperatur des Wärmeempfängers

= Strahlungsenergie (W/m²)

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

ben in den Ofen etwa 350⁰C und beim Verlassen des Ofens etwa 650 bis 670⁰C beträgt. Die Wärmeleitfähigkeit der Luft ändert sich somit im Bereich zwischen 0,048 und 0.064 W/m°C. was relativ betrachtet nur eine geringfügige 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 und Konvektion jeweils für die Ober- und die Unterseite des Glases kombiniert dargestellt. In beiden Fallen 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 freiec-.iConvektionswärmestrom leicht abwärts gekrümmt sein.

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

In den Diagrammen 1 und 2 stellen die Kurven B und D den nach vorstehender Formel mit einem Emissions- jo koeffizienten £=0,5 berechneten Strahlungs-Wärmestrom dar. wobei die Temperatur eines bestimmten emittierenden Halbraums 720⁰C, 700⁰C oder 670⁰C (993° K, 973° K bzw. 943° K) 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 picht sehr schnell, obgleich die Temperatur des Glases ansteigt. Zum Ende hin fällt die Heizwirkung dagegen sehr steil ab. Der Wärmeübertragungskoeffiziem vergrößert sich dabei während der gesamten Zeit, während welcher das Glas erhitzt wird.

Aus Vorstehendem ist zu erkennen, daß es für die Erklärung des Verhaltens von Glas in einem Ofen während der Erhitzung nicht möglich ist. einen konstanten Wärmeübertragungskoeffizienten einzusetzen, die Erklärung kann vielmehr nur anhand eines Diagramms der beschriebenen Art erfolgsn.

II. Wärmeleitung und Konvektion
Die Wärmeleitung berechnet sich nach der Formel
q, -A(T₁ - T₂)Ia

q, = Wärmestrom (W/m²)

A = Wärmeleitfähigkeit eines Gases (dünne Schicht)

Tt-T: = Temperaturdifferenz
a = Strecke der Wärmeleitung

In diesem Falle ist der Wärmeübertragungskoeffi-/ient nahezu konstant, d h. unabhängig von der Glastemperatur. Eine unvermeidliche kleinere Änderung ist dadurch begründet, daß der Mittelwert der Temperatur /wischen den Rollen unc¹ 3em Glas beim Eintritt dessel-

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 eine schnelle Änderung hauptsächlich 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 67O⁰C entspricht. Mit fortschreitender Erwärmung des Glases kann der Ofen dann mehr Wärme an die Rollen abgeben als der vom Glas aufgenommenen Wärmemenge entspricht, so daß die Oberflächentemperatur der Rollen wieder auf den ursprünglichen Wert zurückkehre 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 tier Rollen ist relativ kurz, sie liegt bei durchgehendem Betrieb in drei Schichten bei nur etwa ein bis drei !ahren.
\2 Da die Rollen einen Stahlkern benöugen, 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.

1.4 Die Erwärmung des Glases erfolgt sehr ungleichmäßig, da die Rollen durch den vorlaufenden Rand einer Glastafel erheblich abge· kühlt werden, so daß die minieren und nach

laufenden Bereiche der Glastafel in geringcrem Maße erwärmt werden. Bei der Hin- und Herbewegung des Glases bleibt der mittlere

4.

Bereich wesentlich kühler als die vorderen und hinteren Randbereiche, mit dem Ergebnis, daß sich die Qualität verschlechtert und das Glas während des Temperns leicht bricht.
1.5 Die Abkühlung der Rollen ist weitgehend abhängig von den Abmessungen und der Stärke der Glastafeln, wodurch die Steuerung der Erwärmung erschwert ist.

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 Wölben des Glases zusammenhängenden Nachteile auf diese Weise beträchtlich verringert werden können, wobei sich jedoch der weitaus größere Nachteil einstellt, daß das Glas gewellt wird. Betrachtet man uai Glas als eine auf Stutzen ruhcr.de Platte, so sind die in dieser auftretenden Biegespannungen, welche im Falle 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.

In noch einem anderen Verfahren werden eine sehr geringe M;nse aufweisende und daher schnell auf Steuerung 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 Nachteil einer solchen Anordnung ist ihr komplizierter und dami! 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 jedem Falle zu träge ansprechen, so daß eine genaue Steuerung der Ofentemperaturen 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 !ediglich abgekürzt.

In noch einem anderen Verfahren wird die Strecke der Hin- und Herbewegung des Glases über die größte LJuge 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. In der Praxis erfordert dieses Verfahren ebenso wie das vorstehend unter 3. beschriebene eine äußerst genaue Steuerung der Beschichtung 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 V/ölben des Glases an sich garnicht beseitigt, sondern vielmehr nur in zwei Phasen aufgeteilt ist, während denen sich das Glas praktisch in gleichem Maße in entgegengesetzten Richtungen wölbt.

ίο Der Umstand, daß sich das Glas gegen Ende der Behandlung mit den Rändern nach unten wölbt, hai 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 zurr. Verhindern des Wölbens des Glases und der damit verbundenen Nachteile seien zunächst die physikaiischen 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 geeigneten Glasstärken in weniger als 10 see erreicht ist. Die Temperaturdifferenz zwischen den Oberflächen nähert sich dem Grenzwert:

35 A'l	*r= -L . ^Ai (i**
worin
40 ΔΤ =	Temperaturdifferenz,
Aq =	Differenz der gegenüberliegenden Flächen be
	aufschlagenden 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 Zugrundelegung einer lineare.* 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

άΦ

AT

R = Krümmungsradius

a = Wärmedehnungskoeffizient

1st die Wölbung in bezug auf die Länge einer Glastafel nurgering, so berechnet sich die Größe der Wölbung nach der Formel

a-ATÜ is

(3)

ό = 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 Wöl- bung erhall man schließlich eine zur Berechnung der Wölbung des Glases in Abhängigkeit von der Differenz /wischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen des Glases beaufschlagenden Wärmeströmen verwendbare Näherungsformel

Bei dem normalerweise verwendeten Tafelglas ist λ«8.7 · I0-" 1/°C und A IW/m "C. Nimmt man ferner an. daß L=Im und Aq= 1.0 kW/m², so erhält man die Formel

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 Glases beaufschlagenden Wärmeströmen 1.0 kW/m² beträgt. Die Wölbung isi 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 Beschickung in keiner Weise ändern würde, träfe diese Theorie 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 Erwärmungszyklus auftretenden Neigung 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^cC im oberen Teil des Ofens und nach Abkühlung der Rollen bis auf einen Wert welcher in bezug auf die Unterseite der Glastafel einer Temperatur von 570⁰C einer Strahlungsfläche entspricht. Die Gerade A stellt den durch Wärmeleitung und Konvektion hervorgerufenen Wärmefluß an der Oberseite dar. Der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt 3 W/m² °C Die Gerade Centspricht der Geraden A in bezug auf die Unterseite der Glastafel. Der Wärmeübertragungskoeffizient beträgt hier 20 W/m² "C. Die Kurven R und D stollen die Wiimieülx'iiragiinj: durch Strahlung bei einer Temperatur der Strahlungsfläche von 72O⁰C bzw. 670⁰C 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 Wölbens 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 kW/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+DA + ßerfüllt 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 A 2 und einen Abschnitt A 1, welcher die durch Beeinflussung 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, weiche der durch Wärmeleitung von den Rollen an der Unterseite des Glases herbeigeführten entspricht. Diese Arten der Wärmeübertragung 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 "'"'•mperatur halten könnte wie den übrigen Ofen, ist die Temperatur der Rollen gegenüber der im oberen Bereich des Ofens herrschenden um 20⁰C herabgesetzt.

Eine entsprechend dem Abschnitt A 1 der Geraden A bis zum Ende des Erwärmungszyklus fortgesetzte Beeinflussung der Konvektion würde zu einer unnötig großer·. Intensitätsdifferenz von etwa 1 bis 1,5 kW/m² oder 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. 450⁰C, im wesentlichen entsprechend der Halbzeit des Erwärmungszyklus, eingestellt

Neben 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 Temperaturänderjng, deren Amplitude je nach der Stärke des Glases sowie je nach-

9 10

dem. ob die betreffende Glastafel die gesamte Zeit auf Durch das Ausblasen der Düsenstrahlen gleichzeitig

einer gegebenen Rolle liegt, etwa 5 bis 30°C betragen in einander entgegengesetzten Richtungen bilden sich kann. Durch diese Nebenerscheinung wird das Dia- an der Oberfläche des Glases die in F i g. 3 dargestellten gramm 1 in der Weise geändert, daß die Wölbung des Wirbelströmungen aus, so daß eine der in F i g. 4 darge-Glases mit den Rändern nach oben schneller in die Wöl- 5 stellten entsprechende Zone laminarer Strömung, in bung des Gl»ses mit den Rändern nach unten übergeht, welcher sich der Wärmeübertragungskoeffizient in der und daß die Wölbung am Ende nicht ganz so stark ist Strömungsrichtung der Luft schnell verringert, nicht wie in dem Diagramm als Endergebnis dargestellt. Im entstehen kann.

Hinblick auf das Diagramm 1 gilt das vorstehend Ge- Der Druckluftverbrauch für das Blasen beträgt nur

sagte, d. h. die durch die Linie A 1 angedeutete Beein- io etwa 4 bis 20 mVh pro m^: Flachglas im Ofen. Bei einer flussung der Konvektion muß abgebrochen werden, um Glasstärke von 6 mm beträgt die Erwärmungszeit einem Wölben des Glases mit den Rändern nach unten 240 see und die Blaszeit 60 see. woraus sich ein Druckzu begegnen. In praktischen Versuchen wurde festge- luftverbrauch von 1 bis 5 mVh/m² ergibt, stellt, daß diese Unterbrechung bei dünneren Gläsern In einer Versuchsanlage für die Behandlung von

mit einer Stärke von etwa 4 bis 5 mm bei einer Tempe- 15 1,2 χ 2,2 m messenden Glastafeln beträgt der Druckluftratur von ca. 350°C und bei dickeren Gläsern mit einer verbrauch ca. 5 bis 25 mVh bei einem sich daraus erpe-Stärke von etwa 10 bis 12 mm bei einer Temperatur von benden Wärmebedarf von nur 1 bis 5 kW. Dies stellt im etwa 200" C erfolgt. Ferner erwiesen die Versuche, daß Hinblick auf die Heizleistung eines i75-kW-Ofens einen der geeignete Zeitpunkt für den Abbruch der Beeinflus- sehr geringen Energieaufwand dar. Dank der Verwensung der Konvektion um eine im wesentlichen konstan- 20 dung des Wärmetauschers wurden die Wärmeverlustc te Zeitspanne von ca. 60 see nach dem Eintrag des GIa- bis zur Hälfte der früheren Werte verringert, ses in den Ofen liegt. Dies ist wahrscheinlich damit zu Von erheblicher Bedeutung ist auch die sich durch das

erklären, daß die Rollen sich beim Eintrag einer kalten Einblasen der Druckluft ergebende Vergrößerung der Glastafel in den Ofen mit einer praktisch konstanten Kapazität des Ofens, welche zur Wirkung hat. daß sich Geschwindigkeit abzukühlen beginnen. Erst zu einer 25 die unvermeidlichen Wärmeverluste des Ofens auf eine späteren Zeit, wenn sich nämlich die Temperaturdiffe- größere Anzahl von Glastafeln verteilen. Daraus ist zu renz zwischen dem Ofen und dem Glas verringert, erkennen, daß der Energieverbrauch des Ofens, bezokommt die durch stärkeres Glas hervorgerufene stärke- gen auf die Produktionsmenge, durch das Einblasen der re Abnahme der Oberflächentemperatur der Rollen zur Druckluft nicht nur nicht zunimmt, sondern sogar abWirkung. 30 nimmt.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungs- Die beschriebene Vorrichtung zum Einblasen von

gemäßen Verfahrens ist in schematisierter Form in der Druckluft läßt sich ohne Schwierigkeit in bereits vorZeichnung dargestellt. Es zeigt handene oder neu zu bauende öfen einbauen. Sie ruft F i g. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung, praktisch keinerlei Massenkräfte hervor, behindert in F i g. 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung, 35 keiner Weise die normale Energieübertragung vom F i g. 3 eine Darstellung der mittels der Vorrichtung Ofen zum Glas und ist darüber hinaus stufenlos reguoberhalb einer Glastafel erzeugten Luftströme und lierbar.

F i g. 4 die Verringerung des Wärmeübertragungsko-

effizienten im Bereich einer laminaren Strömung eines Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Luftstroms. 40

In einem Ofen 1 sina etwa 50 bis 60 mm über Rollen 2
Druckluft-Blasrohre 3 aus hitzebeständigem Stahl angeordnet. Die Rohre 3 verlaufen quer zur Bewegungsrichtung des zu behandelnden Glases, d. h. also parallel zu
den Rollen 2. Sie sind in gegenseitigen Abständen von 45
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 50
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 Wärmetausch mit der aus diesem ausströmenden
Luft vorzuwärmen, bevor sie mit dadurch erhöhtem 55
Druck in Form von Düsenstrahlen 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 Ab- 60
ständen 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 Luftgesch'A'indigkcii von etwa 1 bis ! 0 rn/sec in bezug auf die
Oberfläche des Glases ergibt Die Strömuf.gsgeschwin- 65
digkeit der durch die Bohrungen austretenden Düsenstrahren kann dabei im Bereich zwischen 150 und 500 m/
see liegen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verhindern des Wölbens von Glastafeln im rollenbestückten Ofen einer Waagerecht-Temperanlage, 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, die Rollen und andere oberhalb und unterhalb der Glastafeln angeordnete Teile des Ofens erzeugter 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 JVirkung der die Oberseite der Glastafeln beaufschlagenden Konvektionswärme zu intensivieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Oberseite der Glastafeln Luft in Form von schmalen Düsenstrahlen, weiche durch Injektorwirkung die turbuleete 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 entgegengerichtet sino, um kurze Zirkulationsströme in Längsrichtung des Ofens Zi.'.erzeujrjn.

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 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wirkung der Konvektionswärme intensivierende Ausblasen von Luft während des Heizzyklus eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Eintrag einer Glastafel in den Ofen unterbrochen wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 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 450⁰C liegende Temperatur erreicht hat.

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 Glastemperatur 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 darauflicgendcn Glastafel bildenden Rollen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (1) zwischen den Rollen (2) und den darüber angeordneten Heizwiderständen (13) mit 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 gekenn zeichnet, daß sich die perforierten Rohre (3) quer zum Ofen parallel zu den Rollen (2) erstrecken und mit zum vorderen und zum hinteren Ende des Ofens weisenden öffnungen zum Ausblasen von einander entgegengerichteten Düsenstrahlen (12) versehen sind.