DE3535668A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von glasscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Glasscheiben, insbesondere Bauglasscheiben, bei dem die Glasscheibe zunächst unter Oszillierbewegungen erhitzt und anschließend ebenfalls unter Oszillierbewegungen mit einem Kühlmittel vorgespannt und danach nachgekühlt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Damit Glasscheiben, beispielsweise Windschutzscheiben bei Kraftfahrzeugen oder Bauglasscheiben, bei ihrer Zerstörung nicht in großflächige, scharfkantige Scherben zerfallen, werden sie einer Wärmebehandlung unterzogen zur Erzeugung einer Glasbruchstruktur, die aus ungefährlichen kleinen Glaskrümeln besteht. Zu diesem Zweck wird die Glasscheibe zunächst erhitzt und anschließend mit einem Kühlmittel, beispielsweise Kühlluft, vorgespannt. Durch die Vorspannung entstehen im Glas Druck- und Zugspannungen, die die spezielle Glasbruchstruktur erzeugen. Nach der Vorspannung erfolgt eine Nachkühlung der noch warmen, jedoch vorgespannten Glasscheibe. Während des Erhitzens und anschliessend während des Kühlens der Glasscheibe führt diese Oszillierbewegungen aus, damit sich die erhitzte Glasscheibe infolge der Schwerkraft nicht verformt.

Die Oszillierbewegungen beim Erhitzen sollten einen bestimmten Amplitudenweg nicht unterschreiten, um Beschädigungen an der Glasscheibe zu vermeiden. Beim Kühlen ist die Glasscheibe gegenüber Beschädigungen weniger empfindlich.

Zum Vorspannen der Glasscheibe ist ein hoher Kühlmitteldruck erforderlich, obwohl die Vorspannung nur eine kurze Zeit beansprucht. Für die Nachkühlung hingegen ist der Kühlmitteldruck wesentlich niedriger, da die nach dem Vorspannen noch vorhandene Restwärme allmählich abgebaut werden soll. Dabei hat das Nachkühlen keinen Einfluß auf das Bruchbild der Glasscheibe. Bei konstant langen Amplitudenwegen in der Kühlstation muß eine entsprechend große Kühlmittelmenge mit hohem Druck erzeugt werden.

Aus der US-PS 39 94 711 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art bekannt. Die bekannte Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Glasscheiben besitzt eine Aufgabeeinrichtung, einen nachfolgenden Ofen mit einem Rollenförderer, eine sich daran anschliessende Kühlstation ebenfalls mit einem Rollenförderer und schließlich eine Entnahmeeinrichtung. Sowohl die Aufgabeeinrichtung als auch die Entnahmeeinrichtung sind ebenfalls mit einem Rollenförderer versehen. Die Aufgabeeinrichtung und der Ofen besitzen einen gemeinsamen Antrieb, wobei zusätzlich die Aufgabeeinrichtung einen Hebemechanismus aufweist. Die Kühlstation und die Entnahmestation besitzen ebenfalls einen gemeinsamen Antrieb, wobei wiederum der Rollenförderer der Entnahmeeinrichtung mit einem Hebemechanismus versehen ist. Zwischen dem Ofen und der Kühlstation ist eine Kupplung angeordnet, die die Rollengänge im Ofen und in der Kühlstation beim Oszilliervorgang trennt und während des Zuführens bzw. bei der Entnahme koppelt.

Bei diesem Stand der Technik ist die Notwendigkeit, zwischen dem Ofenrollgang und dem Kühlstationrollgang eine elektrisch regelbare Koppelung vorzusehen, nachteilig, da hierdurch der apparative Aufwand erhöht wird und die Geschwindigkeitsregelung erschwert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren derart weiterzuentwickeln, daß eine energiesparende Fahrweise bei einem geringeren apparativen Aufwand ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art vorgeschlagen, daß die Vorspannung der Glasscheibe mit Oszillierbewegungen mit geringerem Amplitudenwegen als beim sich anschließenden Nachkühlen durchgeführt wird und daß für die Nachkühlung bei verringertem Kühlmitteldruck entsprechend den größeren Amplitudenwegen der Glasscheibe eine zusätzliche Kühlung zugeschaltet wird.

Dem erfindungsgemäßen Vorschlag liegt der Grundgedanke zugrunde, für den Vorspannprozeß vorzuschlagen, die Oszillierbewegungen mit geringeren Amplitudenwegen als beim Nachkühlen durchzuführen. Dies hat den Vorteil, daß diese energieaufwendige Phase des Abkühlens aufgrund der geringeren Amplitudenwege in einer kleineren Kühlstation durchgeführt werden kann, was insgesamt Energie zum Einblasen des Kühlmittels mit hohem Druck einspart. Erst wenn zum Nachkühlen entsprechend größere Amplitudenwege der Glasscheibe durchgeführt werden, wird, aufgrund des zusätzlichen Platzbedarfes, eine zusätzliche Kühlstrecke zugeschaltet, um ein optimales Nachkühlen zu erreichen. Da das Nachkühlen bei einem niedrigen Druck des Kühlmittels erfolgt, fällt die zusätzliche Kühlstrecke nicht ins Gewicht.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Oszillierbewegungen der Glasscheibe beim Vorspannen und Nachkühlen mit den Oszillierbewegungen der Glasscheibe beim Erhitzen gekoppelt werden. Dabei werden vorzugsweise entsprechende Oszillierbewegungen mit gleichen Amplitudenwegen und gleichen Geschwindigkeiten durchgeführt werden. Dies vereinfacht das Verfahren noch mehr, da durch die Koppelung der Oszillierbewegungen während des Erhitzens und des danach folgenden Abkühlens ein geringer apparativer Aufwand erforderlich ist. Verfahrensgemäß hat dies den Vorteil, daß durch diese Koppelung ein jederzeit einwandfreier Transfer vom Erhitzen zum Vorspannen möglich ist.

Schließlich wird mit dem Verfahren vorgeschlagen, daß für die Nachkühlung entsprechendes Kühlmittel von der Hauptkühlung abgezweigt wird. Dadurch läßt sich ohne großen Aufwand die Nachkühlung bewerkstelligen.

Ausgehend von einer Vorrichtung mit einer horizontalen Aufgabeeinrichtung zum Transport einer Glasscheibe in einen elektrisch beheizten, horizontalen Ofen zum Erhitzen der oszillierenden Glasscheibe, mit einer Kühlstation in einer Anordnung im wesentlichen direkt hinter dem Ofen mit Kühlmittelanschlüssen, mit einer Rolladenfördereinrichtung in dem Ofen und in der Kühlstation zum Transport und für die Oszillierbewegungen der Glasscheibe sowie mit einer Entnahmeeinrichtung für die wärmebehandelte Glasscheibe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Kühlstation aus einer Hauptkühlstation zur Vorspannung der Glasscheibe und aus einer dazu separaten, die Hauptkühlstation entsprechend des größeren Amplitudenweges verlängernde Nachkühlstation besteht und daß die beiden Stationen miteinander verbunden sind.

Durch die Unterteilung der Kühlstation in eine Hauptkühlstation und eine Nachkühlstation, läßt sich die energiesparende Fahrweise technisch realisieren. Zum Vorspannen der Glasscheibe wird lediglich die Hauptkühlstation mit dem Kühlmittel mit hohem Druck beaufschlagt. Erst wenn die Amplitudenwege zum Nachkühlen vergrößert werden, werden beide Stationen durch Anschluß an die gleiche Kühlmittelversorgung miteinander verbunden. Die dann volumenmäßig vergrößerte Station wird mit dem Kühlmittel mit geringerem Druck und Volumen beaufschlagt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Nachkühlstation mit einem mittels einer Klappe zuschaltbaren Zusatzkühlmittelanschluß versehen ist, der von dem Hauptkühlmittelanschluß für die Hauptkühlstation abgezweigt ist. Da der Zusatzkühlmittelanschluß von dem Hauptkühlmittelanschluß abgezweigt ist, läßt sich die Nachkühlstation auf einfache Weise mit Kühlmittel beaufschlagen. Die Steuerung der Klappe des Zusatzkühlmittelanschlusses läßt sich technisch einfach realisieren.

Schließlich wird mit der Erfindung eine gemeinsame Rollenfördereinrichtung sowohl für den Ofen als auch für die Kühlstation vorgeschlagen. Diese gemeinsame Rollenfördereinrichtung benötigt keine Kupplung zwischen dem Ofen und der Kühlstation, so daß Synchronität in der Transportbewegung zwischen dem Ofen und der Kühlstation gewährleistet ist.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Rollen der Rollenfördereinrichtung der Kühlstation geringfügig größer im Durchmesser, beispielsweise 1/2 mm als die der Rollenfördereinrichtung des Ofens ausgebildet sind. Hiermit wird vorteilhafterweise ohne aufwendige Regelung erreicht, daß der Transfer jeder Glasscheibe zwischen Ofen und Kühlstation mit einem gewissen Zug erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wärmebehandlung von Glasscheiben und die dazu gehörige Vorrichtung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnung, in der in einer schematischen Seitenansicht die Vorrichtung dargestellt ist, näher beschrieben.

Die in der Zeichnung dargestellte Gesamtanlage besteht aus einer Aufgabeeinrichtung 1, einem in Transportrichtung einer Glasscheibe 2 direkt dahinter angeordneten Ofen 3 und einer ebenfalls in Transportrichtung direkt dem Ofen 3 nachgeschalteten Kühlstation 4, der eine Entnahmeeinrichtung 5 folgt. Als horizontaler Förderer für die Glasscheiben 2 ist eine für den Ofen 3 und die Kühlstation 4 gemeinsame Rollenfördereinrichtung 6 mit angetriebenen Förderrollen 7 verwendet. Die Förderrollen 7, die im Ofen 3 keramisch ausgebildet sein können, werden über eine gemeinsame umlaufende Kette 8 und Motoren 9 angetrieben. Entsprechende Rollenfördereinrichtungen 10, 10′ sind für die Aufgabeeinrichtung 1 und die Entnahmeeinrichtung 5 vorgesehen.

Der Ofen 3 ist ein elektrisch beheizter, oszillierend arbeitender horizontaler Rollenherdofen, in dem die Glasscheiben 2 auf den keramischen Förderrollen 7 laufend aufgeheizt und erweicht werden, um anschließend in der Kühlstation 4 vorgespannt und nachgekühlt zu werden. Die bei der Vorspannung entstehenden Druck- und Zugspannungen in der Glasscheibe 2 erzeugen bei einer Zerstörung der Glasscheibe 2 eine Glasbruchstruktur, die aus ungefährlichen kleinen Glaskrümeln besteht.

Die Kühlstation 4 unterteilt sich in eine Hauptkühlstation 4′ und in eine Nachkühlstation 4′′. In die Hauptkühlstation 4′ mündet ein Kühlmittelanschluß 12 und in die Nachkühlstation 4′′ mündet ein Zusatzkühlmittelanschluß 13, der von dem Kühlmittelanschluß 12 abzweigt. Die Zufuhr des Kühlmittels aus dem Kühlmittelanschluß 12 in den Zusatzkühlmittelanschluß 13 erfolgt über eine Klappe 14.

Im folgenden soll nunmehr das erfindungsgemäße Verfahren anhand der beschriebenen Anlage erläutert werden:

Zunächst wird eine Glasscheibe 2 auf die Aufgabeeinrichtung 1 aufgegeben und mittels der Rollenfördereinrichtung 10 in den Ofen 3 transportiert, wo die Glasscheibe 2 erhitzt wird. Beim Hineintransportieren der Glasscheibe 2 in den Ofen 3 befindet sich die Glasscheibe 2 zwischen den beiden Umkehrpunkten A und C. Während des Erhitzens führt die Glasscheibe 2 eine Oszillierbewegung zwischen den Umkehrpunkten B und C durch, um ein Deformieren der Glasscheibe 2 aufgrund der Schwerkraft zu vermeiden. Nach den kurzen Oszillierbewegungen zwischen den Umkehrpunkten B und C folgen längere Oszillierbewegungen zwischen den Umkehrpunkten B und D, die ihre Ursache in der noch zu beschreibenden Oszillierbewegungen in der Kühlstation 4 haben.

Nach dem vollständigen Erweichen der Glasscheibe 2 im Ofen 3 wird sie über die gemeinsame Rollenfördereinrichtung 6 in die Kühlstation 4 und speziell in die Hauptkühlstation 4′ transportiert. Gleichzeitig wird eine neue Glasscheibe 2 von der Aufgabeeinrichtung 1 in den Ofen 3 transportiert. In der Hauptkühlstation 4′ wird unter hohem Druck Kühlmittel durch die Kühlmittelanschlüsse 12 in das Innere der Hauptkühlstation 4′ gepumpt, so daß durch die intensive Kühlung der Glasscheibe 2 eine Vorspannung eintritt. Während dieses Vorspannvorganges führt die Glasscheibe 2 eine Oszillierbewegung zwischen den Umkehrpunkten F und G durch (entsprechend B und C im Ofen). Ist die Vorspannung der Glasscheibe 2 beendet, wird der Amplitudenweg der Oszillierbewegungen der Glasscheibe 2 in der Kühlstation 4 vergrößert. Während dieses Nachkühlens wird die Luftklappe 14 geöffnet, so daß auch die Nachkühlstation 4′′ mit Kühlmittel durch den Zusatzkühlmittelanschluß 13 hindurch beaufschlagt wird. Dieses Nachkühlen der Glasscheibe 2 erfolgt gegenüber dem Vorspannen mit einem geringeren Druck. Durch die Oszillierbewegungen der Glasscheibe 2 in der Nachkühlphase zwischen den Umkehrpunkten F und H ergibt sich aufgrund der gemeinsamen Rollenfördereinrichtung 6 die bereits angesprochene Oszillierbewegung zwischen den Umkehrpunkten B und D in dem Ofen 3.

Sobald die Glasscheibe 2 in dem Ofen 3 die Endtemperatur erreicht hat, erfolgt der Scheibentransfer in der gesamten Anlage.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazu entsprechenden Vorrichtung liegt in der Kühlstation 4, die in eine Hauptkühlstation 4′ und in eine Nachkühlstation 4′′ unterteilt ist. Zu diesen beiden Stationen 4′, 4′′ gehören unterschiedlich lange Amplitudenwege der Oszillierbewegungen. Beim Vorspannen der Glasscheibe 2 ist ein hoher Druck des Kühlmittels erforderlich, wozu eine relativ hohe Energie aufgewendet werden muß. Die aufzuwendende Energie ist dabei proportional des zu beaufschlagenden Raumes. Die Hauptkühlstation 4′ ist der Oszillierbewegung zwischen den Umkehrpunkten E und G angepaßt. Erst wenn der grössere Amplitudenweg für das Nachkühlen eingestellt ist, wird die gesamte Kühlstation 4, bestehend aus der Hauptkühlstation 4′ und der Nachkühlstation 4′′ mit Kühlmittel beaufschlagt.

Ein weiterer Vorteil liegt in der gemeinsamen Rollenfördereinrichtung 6 für den Ofen 3 und für die Kühlstation 4. Es ergeben sich je nach Rollendurchmesser gleiche oder geringfügig unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten sowohl in dem Ofen 3 als auch in der Kühlstation 4. Der konstruktive Aufbau und die Steuerung der Bewegungsvorgänge werden vereinfacht.

• Bezugszeichenliste  1  Aufgabeneinrichtung
   2  Glasscheibe
   3  Ofen
   4  Kühlstation
   4′  Hauptkühlstation
   4′′  Nachkühlstation
   5  Entnahmeeinrichtung
   6  Rollenfördereinrichtung
   7  Förderrolle
   8  Kette
   9  Motor
  10  Rollenfördereinrichtung
  10′  Rollenfördereinrichtung
  11  Luftklappe
  12  Kühlmittelanschluß
  13  Zusatzkühlmittelanschluß
  14  Klappe
   A  Umkehrpunkt
   B  Umkehrpunkt
   C  Umkehrpunkt
   D  Umkehrpunkt
   E  Umkehrppunkt
   F  Umkehrpunkt
   G  Umkehrpunkt
   H  Umkehrpunkt

Claims (8)

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Glasscheiben, insbesondere Bauglasscheiben, bei dem die Glasscheibe zunächst unter Oszillierbewegungen erhitzt und anschließend ebenfalls unter Oszillierbewegungen mit einem Kühlmittel vorgespannt und danach nachgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Glasscheibe mit Oszillierbewegungen mit geringeren Amplitudenwegen als beim sich anschließenden Nachkühlen durchgeführt wird und daß für die Nachkühlung bei verringertem Kühlmitteldruck entsprechend den größeren Amplitudenwegen der Glasscheibe eine zusätzliche Kühlung zugeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillierbewegungen der Glasscheibe beim Vorspannen und Nachkühlen mit den Oszillierbewegungen der Glasscheibe beim Erhitzen gekoppelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillierbewegungen mit gleichen Amplitudenwegen und gleichen Geschwindigkeiten durchgeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Nachkühlung entsprechendes Kühlmittel von der Hauptkühlung abgezweigt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit einer horizontalen Aufgabeeinrichtung (1) zum Transport einer Glasscheibe (2) in einen elektrisch beheizten, horizontalen Ofen (3) zum Erhitzen der oszillierenden Glasscheibe (2), mit einer Kühlstation (4; 4′, 4′′) in einer Anordnung im wesentlichen direkt hinter dem Ofen (3) mit Kühlmittelanschlüssen (12, 13), mit einer Rolladenfördereinrichtung (6) in dem Ofen (3) und in der Kühlstation (4; 4′, 4′′) zum Transport und für die Oszillierbewegungen der Glasscheibe (2) sowie mit einer Entnahmeeinrichtung (5) für die wärmebehandelte Glasscheibe (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlstation (4) aus einer Hauptkühlstation (4′) zur Vorspannung der Glasscheibe (2) und aus einer dazu separaten, die Hauptkühlstation (4′) entsprechend des größeren Amplitudenweges verlängernde Nachkühlstation (4′′) besteht und daß die beiden Stationen (4′, 4′′) miteinander verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachkühlstation (4′′) mit einem mittels einer Klappe (14) zuschaltbaren Zusatzkühlmittelanschluß (13) versehen ist, der von dem Hauptkühlmittelanschluß (12) für die Hauptkühlstation (4′) abgezweigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Rollenfördereinrichtung (6) sowohl für den Ofen (3) als auch für die Kühlstation (4; 4′, 4′′).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen der Rollenfördereinrichtung (6) der Kühlstation (4, 4′, 4′′) geringfügig größer im Durchmesser, beispielsweise 1/2 mm als die der Rollenfördereinrichtung (6) des Ofens (3) ausgebildet sind.