DE3714970A1 - Verfahren und vorrichtung zum keramisieren von glasplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Keramisieren von Glasplatten.

Es ist aus der DE-PS 36 32 085.4 bekannt, durchsichtige, plane Glasscheiben vertikal aufzuhängen und in dieser Lage zu keramisieren. Hierzu werden mehrere Scheiben in Längs­ richtung hintereinander und ggf. parallel nebeneinander aufgehängt. Versuche haben gezeigt, daß in Längsrichtung aufgehängte, parallel nebeneinander angeordnete Scheiben keine brauchbare Plattenqualität liefern, weil bei der Wärmezufuhr durch Strahlung die dem Strahlungsheizkörper zugewandte Seite schneller erhitzt wird, als die abgewandte. Dadurch eilt der mit einer Volumenänderung verbundene Keramisierungsprozeß der dem Strahlungsheizkörper zuge­ wandten Seite voraus und die Tafel wird so gekrümmt, daß sie für den vorgesehenen Verwendungszweck nicht mehr geeignet ist.

Wenn die Scheiben einzeln in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind, wird ein Ofen mit brauchbarer Leistung sehr lang. Eine Mindestlänge ist aber auch dadurch gegeben, daß der Temperaturgradient in Längsrichtung des Ofens in kritischen Bereichen bis 3°/m sein muß und zur Durchführung des Prozesses Temperaturdifferenzen von z.B. 200° im kritischen Bereich durchfahren werden müssen.

Eine von der Plattenoberfläche her gleichmäßige Erwärmung der Glaskeramik ist mit Öfen dieser Art nur sehr schwer zu erreichen, bzw. nur dann, wenn sie entsprechend lang sind.

Ziel der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden, so daß das Keramisieren kostengünstiger durch­ geführt werden kann, wobei gleichzeitig eine bessere Plattenqualität erzielt werden soll.

Dieses Ziel wird mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen erreicht.

Die zu keramisierenden Platten werden senkrecht zur Trans­ portrichtung vertikal in einem Tragegestell aufgehängt und so zu einem Plattenpaket, das vorzugsweise aus 20 Platten besteht, zusammengefaßt. Der Plattenabstand kann etwa 15 cm betragen. Dadurch wird es möglich, die Baulänge des Ofens auf etwa 5% der herkömmlichen Ofenlänge zu reduzieren.

Die Aufhängung kann entweder mittels Zangen erfolgen oder mittels Haken. Für die letztgenannte Aufhängung werden die Platten am Rand mit Bohrungen versehen, in die die Haken eingreifen. Da Glaskeramik im Gegensatz zu Glas, das nach dem Härten nicht mehr schneidbar ist, nach dem Keramisieren noch geschnitten werden kann, werden nach dem Keramisier­ vorgang die Ränder oder Borten der Platten, in denen sich die Bohrungen befinden, abgetrennt.

In den kritischen Temperaturbereichen, 720°C T730°C muß die Platte auf der ganzen Oberfläche möglichst gleichmäßig aufgeheizt und abgekühlt werden. Der Temperaturunterschied in der Länge muß möglichst klein, z.B. 2 bis 3°/m sein. Die erforderliche Temperaturänderung pro Zeiteinheit ist in den einzelnen Phasen des Keramisierungsprozesses verschie­ den.

Ein derartiges Plattenpaket durchläuft daher mehrere Kammern des erfindungsgemäßen Ofens, in denen es unmittelbar nacheinander verschiedenen Temperaturen ausgesetzt wird.

Die Platten werden hierbei von einer Kammer zur anderen überführt, ohne daß sie einem unzulässig großen Temperatur­ sprung und zu lange einer von der vorgesehenen Temperatur abweichenden Temperatur ausgesetzt werden, was bei völlig getrennten Kammern, d.h. einzelnen Öfen, der Fall ist.

Dazu wird vor dem Überwechseln des Plattenpakets von einer Kammer zur nächsten die jeweils nächste Kammer auf etwa die gleiche Temperatur gebracht wie die Kammer, in der sich dieses Plattenpaket gerade befindet.

Gemäß einer anderen Ausführungsform werden alle Türen der Kammern gleichzeitig geöffnet und alle Plattenpakete werden gleichzeitig in die jeweils nächste Kammer überführt, wobei das letzte Plattenpaket den Ofen verläßt und ein neues Plattenpaket in die erste Kammer eingeführt wird. In diesem Fall werden die Kammern beim Überwechseln der Plattenpakete durch Aufheizen bzw. Abkühlen der jeweils vorhergehenden Kammer angenähert.

Beispielsweise durchläuft das Plattenpaket fünf Kammern eines Ofens, in denen es nacheinander den Temperaturen T700°, 700°T800°C, 750°CT850°C, 830°C T860°C, T860°C ausgesetzt wird. Das Plattenpaket verläßt die letzte Kammer mit einer Temperatur von ca. 700°C und wird dann auf ca. 30-40°C abgekühlt. Die dabei gewonnene Wärme wird bei Bedarf zur Raumheizung verwendet. Das Verfahren ist nicht auf dieses genannte Temperaturpro­ gramm beschränkt, das nur Richtwerte angibt.

Entsprechend der Glaszusammensetzung kann das Temperatur­ programm in geeigneter Weise variiert werden, um eine optimale Keramisierung der Glasplatten zu erreichen. Auch die Verweildauer in den einzelnen Kammern ist der Glaszusam­ mensetzung entsprechend zu wählen.

Danach werden die Platten aus dem Tragegestell genommen.

Zur besseren Verteilung der Wärme wird die Luft im Ofen derart umgewälzt, daß das Plattenpaket in diesen Kammern einem gleichmäßigen Heißluftstrom ausgesetzt wird.

Der erfindungsgemäße Keramisierungsofen besteht aus mehreren Kammern, mindestens zwei, beispielsweise fünf, die unabhän­ gig voneinander beheizt oder gekühlt werden können. Zu jeder Kammer gehören Meß-, Steuerungs- und Regelungseinrichtungen. Die einzelnen Kammern sind durch Schieber voneinander getrennt.

Der Gasinhalt des Ofens (Luft) wird von Heizelementen erhitzt und mittels Ventilatoren umgewälzt, wobei jeder Kammer mindestens 1 Ventilator zugeordnet ist. Dadurch ist es möglich, in jeder Kammer ein anderes Temperaturprogramm zu fahren, das deutlich von dem der Nachbarkammer abweicht.

Um die Luft gleichmäßig auf alle Platten des Plattenpakets zu verteilen, sind in jeder Kammer Luftleitbleche vorgese­ hen, die gegebenenfalls noch mit Öffnungen versehen sind. Wenn der Ventilator im Boden der Kammer angeordnet ist, weist das Luftleitblech die Gestalt eines Rohres auf, das in Transportrichtung angeordnet ist und ein Plattenpaket umschließt. Die Öffnungen in diesem Luftleitblech sind im unteren und oberen Bereich angeordnet. Die Luft wird vom Ventilator durch diese unteren Löcher aus dem vom Luftleit­ blech umschlossenen Innenraum angesaugt und dann an den an der Ofenwand angeordneten Heizelementen vorbei, wo sie erhitzt wird, nach oben geblasen. Dort tritt die erhitzte Luft durch die dort vorgesehenen Öffnungen im Luftleitblech wieder in den Innenraum ein und streicht gleichmäßig an allen Platten des Pakets entlang.

Dadurch ist es möglich, die Platten von der Oberfläche her gleichmäßiger als bisher aufzuheizen und abzukühlen und den Temperaturunterschied pro Längeneinheit in der Platte kleiner als bisher zu halten.

Das Luftleitblech (oder -rohr) kann auch aus keramischen Werkstoffen hergestellt sein.

Damit die Platten durch die Strahlung der Ofenwände nicht einseitig erwärmt werden, sind sie senkrecht zur Transport­ richtung aufgehängt. Mehrere Platten, z.B. 20 Stück, sind zu Paketen zusammengefaßt. In jeder Kammer befindet sich jeweils nur ein Plattenpaket. Die Schieber, durch welche die einzelnen Kammern voneinander getrennt sind, werden nur während des Transportes einer Einheit in die nächste Kammer geöffnet.

Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein mögliches Temperaturzeitprogramm mit den Ver­ weilzeiten I′, II′ . . . der Platten in den einzelnen Kammern.

Fig. 2 eine Draufsicht der Gesamtanlage.

Fig. 3 den Querschnitt einer Ofenkammer senkrecht zur Transportrichtung.

Fig. 4a, 4b die Aufhängung der Platten mittels Haken.

Fig. 1 zeigt das Temperaturprogramm für eine übliche Glaskeramik-Zusammensetzung.

In Kammer I werden die Glasplatten innerhalb von etwa 90 min auf ca. 700°C erwärmt. Danach wird das Plattenpaket in Kammer II überführt, die vorher auf 700°C gebracht wurde. Dort findet innerhalb von etwa 80 min eine Erwärmung auf ca. 800°C statt. Anschließend gelangt das Plattenpaket in Kammer III, die ebenfalls vorher auf etwa 800°C gebracht worden ist. In dieser Kammer III erfolgt eine weitere Erwärmung innerhalb von weiteren 80 min auf etwa 850°C. In Kammer IV werden die Platten über 80 min einer konstanten Temperatur von ca. 850°C ausgesetzt und in Kammer V erfolgt dann über einen Zeitraum von etwa 70 min eine Abkühlung auf ca. 70°C, mit der die Platten diese Kammer dann verlassen. Die angegebenen Verweilzeiten sind nur Richtwerte. Die Platten­ pakete können auch länger oder kürzer in den einzelnen Kammern verbleiben. Außerhalb erfolgt noch eine Abkühlung auf etwa 30-40°C, womit der Keramisierungsprozeß abgeschlos­ sen ist.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Gesamtanlage.

Längs der Förderstrecke 4 werden mittels eines Förderbandes Transportgestelle 25 bewegt, die jeweils ein Plattenpaket 40 aufweisen. Jedes Paket 40 besteht aus zwanzig Platten 10, die vertikal und senkrecht zur Transportrichtung aufgehängt sind.

In Position A wird das Transportgestell 5 beladen und über Förderstrecke 4, Warteposition B, der Kammer I des Ofens 1 zugeführt. Die Türen 2 werden dabei nur unmittelbar vor dem Einfahren geöffnet und unmittelbar danach wieder verschlos­ sen. In den Kammern I bis Vk werden die Platten nach einem festgelegten Programm erhitzt bzw. abgekühlt. Ein Beispiel eines solchen Temperaturzeitprogramms ist bereits anhand von Fig. 1 erläutert worden, wobei die Zeitabschnitte I′, II′ . . . den jeweiligen Kammern I, II . . . zuzuordnen sind. Beim Übergang von einer Kammer zur anderen, z.B. von I zu II wird die Temperatur II annähernd auf die Temperatur von I eingestellt. Dazu wird die Kammer II, nachdem das darin befindliche Plattenpaket den erforderlichen Temperaturen über die vorgesehene Zeitdauer ausgesetzt war, z.B. zum Zeitpunkt a (s. Fig. 1) entleert, in der Zeit a bis a′, auf die Temperatur der Kammer I (im Beispiel Fig. 1 von 800 auf 700°C) abgekühlt. Dafür wird die Heizung abgeschaltet, Heißluft ab- und Kaltluft zugeführt. Die Luftumwälzung wird dabei nicht unterbrochen. Anschließend werden die Platten von I in II überführt. Dieser Vorgang erfolgt sinngemäß bei allen Transporten, die in kritischen Temperaturbereichen auszuführen sind. Von V werden die Platten in die Position C überführt, wo sie von ca. 700°C auf 30 bis 40°C abgekühlt werden. Die erwärmte Luft wird, wenn erforderlich, zur Raumbeheizung verwendet. Von Position C werden die Platten über einige Wartestationen zur Position D transportiert und dort dem Gestell 5 entnommen. Die Weiche 6 dient dem Aus- und Einschleusen von Transportgestellen aus der bzw. in die Förderstrecke 4.

Zum Überführen von I in II usw. werden die Schieber 7 geöffnet. Die Platten 10 sind im Transportgestell 25 über Halterahmen 12 mittels Zangen 11 eingehängt (Fig. 3). Wie Fig. 4a zeigt, können die Platten 10 auch mit Bohrungen 3 mit einem Durchmesser von ca. 4-6 mm versehen werden und mittels Haken 8 (s. Fig. 4b) am Halterahmen 12 aufgehängt werden. Um die Bohrungen 3 wieder zu entfernen, werden die Borten 9 in einer Breite von 30 - 40 mm nach dem Keramisierungsvorgang abgeschnitten. Die Transportgestelle 25 laufen in einer Schiene 13. Abdichtelemente 14 verhindern das Austreten der erhitzten Luft aus dem Ofen. Die Luft im Ofen wird mittels eines Ventilators 15, der über den Treibriemen 16 vom Motor 17 angetrieben wird, umgewälzt. Die Luft wird dabei von den Heizelementen 18 erhitzt und zwischen dem Luftleitblech 19 und der Ofenwand 22 geführt. Das Luftleitblech 19 ist rohrförmig ausgebildet und um­ schließt das gesamte Plattenpaket. Im oberen Bereich ist das Luftleitblech 19 zwecks Durchführung des Transportgestells 25 geschlitzt. Im unteren Bereich unterhalb des Plattenpa­ kets ist noch zusätzlich ein planes Bodenblech 21 befestigt. Die Öffnungen 20 im Luftleitblech 19 und im Bodenblech 21 erzeugen eine möglichst gleichmäßige Verteilung der strömen­ den Luft über den Strömungsquerschnitt. Das Mauerwerk 22 sichert einen möglichst geringen Wärmeverlust. Das Gestell 23 trägt den Ofen.

Claims (15)

1. Verfahren zum Keramisieren von Glasplatten, wobei die zu keramisierenden Platten vertikal aufgehängt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere dieser zu keramisierenden Platten senkrecht zur Transportrichtung derart aufgehängt werden, daß sie ein Plattenpaket bilden,
daß dieses Plattenpaket mehrere Kammern eines Ofens durch­ läuft, in denen es unmittelbar nacheinander verschiedenen Temperaturen ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Überwechseln dieses Plattenpaket von einer Kammer zur nachfolgenden Kammer, diese nachfolgende Kammer auf etwa die gleiche Temperatur gebracht wird, wie die Kammer, in der sich das Plattenpaket befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Plattenpakete gleichzeitig in die jeweils nächste Kammer überführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Plattenpaket mindestens zwei Kammern dieses Ofens durchläuft.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Plattenpaket beim Durchlaufen eines Ofens mit fünf Kammern in diesen Kammern nacheinander folgenden Temperatu­ ren ausgesetzt wird:

• 1. Kammer: T 700°C
• 2. Kammer: 700°C T 800°C
• 3. Kammer: 750°C T 850°C
• 4. Kammer: 830°C T 860°C
• 6. Kammer: T 860°C

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Plattenpaket die letzte Kammer mit einer Temperatur von ca. 700°C verläßt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Plattenpaket in diesen Kammern einem Heißluftstrom ausgesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plattenpaket aus zwanzig Platten gebildet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese Platten mittels Zangen aufgehängt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese Platten mittels Haken aufgehängt werden, die in Bohrungen am Rand der Platten eingreifen und daß nach dem Keramisierungsvorgang die Ränder der Platten (Borten) mit den Bohrungen abgetrennt werden.

11. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - er mehrere Kammern (I, II . . . ) aufweist,
• - daß diese Kammern unabhängig voneinander beheizbar bzw. kühlbar sind
• - daß jede Kammer ein Plattenpaket (40) aufnimmt.

12. Ofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kammern (I, II . . . ) durch Schieber (7) voneinander getrennt sind.

13. Ofen nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer (I, II . . . ) Ventilatoren (15) zur Umwälzung von Luft aufweist, die von Heizelementen (18) erhitzt wird.

14. Ofen nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Kammer (I, II . . . ) Luftleit­ bleche (19, 21) derart angeordnet sind, daß alle Platten eines Plattenpakets (40) gleichmäßig erwärmt werden.

15. Ofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese Luftleitbleche (19, 21) mit Öffnungen (20) versehen sind.