DE3720526A1

DE3720526A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von profiliertem glasrohr

Info

Publication number: DE3720526A1
Application number: DE19873720526
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Phys Dr Rer Nat Ott; Reinhard Dipl Ing Maennl
Original assignee: Schott Ruhrglas GmbH
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1987-06-20
Filing date: 1987-06-20
Publication date: 1989-01-05
Anticipated expiration: 2007-06-21
Also published as: FR2616775A1; IT1217868B; JPS6414119A; US5080705A; GB8814273D0; US5057136A; DE3720526C2; GB2208165B; IT8821041A0; JP2544180B2; FR2616775B1; GB2208165A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von profilierten Glasrohren.

Mit Hilfe verschiedener kontinuierlicher Rohrziehverfahren, wovon die bekanntesten das Danner-Verfahren, das Vello-Ver fahren und das A-Zug-Verfahren sind, werden bisher nur Glasrohre mit kreisförmigem Querschnitt hergestellt.

Beim Danner-Verfahren fließt das in der Wanne fertig geschmolzene Glas durch eine Speiserrinne und gelangt durch eine Öffnung (Düse) auf einen Keramikzylinder (Pfeife), der sich in einem Muffelofen befindet und eine hohle Achse aufweist. Die Pfeife ist leicht geneigt und dreht sich während des Ziehvorgangs. Das aus dieser Düse austretende Glas wird kontinuierlich auf dem Keramikzylinder aufge wickelt. Wegen der leichten Neigung der Pfeife fließt der Glasbelag langsam zur Pfeifenspitze (Pfeifenkopf) und wird von dort in einem kontinuierlichen Strang von einer in einiger Entfernung stehenden Ziehmaschine abgezogen. Durch die hohle Achse kann Luft geblasen werden. Durch Variation dieser Luftmenge und der Ziehgeschwindigkeit sowie durch Änderung der Temperatur in dem Muffelofen können unter schiedliche Rohrdurchmesser und Wanddicken hergestellt werden.

Beim Vello-Verfahren fließt das in der Wanne fertiggeschmol zene Glas durch eine Speiserrinne in einen Ziehkopf, wobei die Temperatur soweit abgesenkt wird, daß aus dem Ziehkopf Rohre oder Stäbe gezogen werden können. Der Ziehkopf hat unten eine kreisrunde Öffnung (Auslaufring).

Unterhalb oder innnerhalb dieser Öffnung sitzt ein nach unten erweiterter Dorn (Nadel). Der Schaft dieser Nadel ragt durch den Auslaufring und die Glasmasse hindurch nach oben, wo er oberhalb des Glasspiegels in einem Nadelhalter befestigt ist und zur exakten Zentrierung in alle 3 Raumrichtungen verschoben werden kann. Durch die hohle Achse der Nadel kann Luft geblasen werden. Das Glas fließt durch den Ring über die Nadel zunächst nach unten und wird dann in die Horizontale umgelenkt. In einiger Entfernung steht eine Ziehmaschine, die den Rohr- bzw. Stabstrang kontinuierlich abzieht. Ünterschiedliche Rohrabmessungen können durch Änderung der Temperatur des Glases, Blasluftdruck, Durchsatz und Ziehgeschwindigkeit eingestellt werden.

Das A-Zug-Verfahren entspricht dem Vello-Verfahren, jedoch mit dem Unterschied, daß der Rohrzug nicht in die Horizonta le umgelenkt wird, sondern senkrecht nach unten gezogen wird. Die Ziehtemperaturen sind etwas niedriger als beim Vello-Verfahren. Man erhält durch dieses Verfahren größere Rohre als beim Vello-Verfahren.

Die Herstellung von Rohren, deren Wandung ein irgendwie geartetes Profil aufweist, wurde bisher nach diesen genann ten Verfahren noch nicht versucht, da in der Fachwelt Vorurteile bezüglich der Durchführbarkeit bestanden, wie dies beispielsweise aus den Druckschriften Sprechsaal, 114. Jahrgang, Heft 5/81, S. 340-343, Glastechn. Ber. 54 (1981) Nr. 5, S. 131-135, Journal of Non-Crystalline Solids 7 (1972), S. 203-220 und Journal of Non-Crystalline Solids (1971) S. 377-388 von E. Roeder bzw. E. Roeder et al. zu entnehmen ist.

In diesen Druckschriften wird im Zusammenhang mit dem dort beschriebenen Strangpreßverfahren ausgeführt, daß zur Her stellung von scharfkantigen Profilen eine Erniedrigung der Verarbeitungstemperatur und somit eine hohe Viskosität erforderlich ist.

Die bei den konventionellen kontinuierlichen Rohrziehver fahren wesentlich höher liegende Verarbeitungstemperatur und damit niedrigere Viskosität des Glases würde aufgrund der Oberflächenspannung zu Kantenverrundungen führen.

Weitere Vorurteile bestanden darin, daß das Glas aufgrund der großen Zähigkeit nicht durch enge Spalten fließen würde, keine ebenen Flächen herstellbar seien und die Profilierung nicht reproduzierbar sei. Außerdem seien enge Toleranzen nur durch Wiederziehen, Kalibrieren oder Schrumpfen herstellbar.

Zum Erfolg bei der Herstellung von profilierten Glasrohren führte bisher nur das Strangpreßverfahren, wie es aus der DE-OS 35 16 920 bekannt ist. Durch die Anwendung eines kombinierten Strangpreß- und Durchziehverfahrens werden faserverstärkte Stangen und Vollprofile aus anorganischen Gläsern oder aus Gläsern hergestellt, die in eine Glaskera mik überführt werden können, wobei deren Kernzone mit kontinuierlichen Fasern verstärkt ist.

Wie aus Sprechsaal, 114. Jahrgang, Heft 5/81, S. 340-343, Glastechn. Ber. 54 (1981) Nr. 5, S. 131-135, Journal of Non-Crystalline Solids 7 (1972), S. 203-220 und Journal of Non-Crystalline Solids (1971) S. 377-388 von E. Roeder bzw. E. Roeder et al. hervorgeht, können mit diesem Strangpreß verfahren auch Rohre mit beliebigen Innen- und Außenprofilen hergestellt werden. Dieses Verfahren hat jedoch die Nachtei le, daß nur Formteile mit beschränkten Abmessungen herstell bar sind, und daß das Verfahren wegen der erforderlichen hohen Drücke zu aufwendig und kostspielig ist, um über den Einsatz auf Spezialgebieten hinaus eine Bedeutung für die Massenherstellung zu erlangen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit dem innen- und/oder außenprofilierte Rohre auf einfache Weise kostengünstig in großen Mengen herstellbar sind.

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

Erfindungsgemäß werden die profilierten Glasrohre dadurch hergestellt, daß ein kontinuierliches Rohrziehverfahren verwendet wird, daß während des Ziehvorgangs die Glasschmel ze über einen profilierten Formkörper geführt wird, daß die Viskosität des Glases im Bereich des Formkörpers auf einen Wert zwischen 3.10⁴ und 10⁶ dPas eingestellt wird, daß während des Ziehvorgangs im Innenraum des sich ausbildenden Rohres der Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck auf einen Wert kleiner 20 mbar eingestellt wird und daß diese Viskositäts- und Druckwerte unter Berücksichtigung des Durchsatzes der Glasschmelze derart aufeinander abgestimmt werden, daß das abgezogene Rohr das gewünschte Profil mit der gewünschten Konturschärfe aufweist.

Als Rohrziehverfahren können die eingangs beschriebenen Verfahren (Danner-, Vello-, A-Zug-Verfahren) eingesetzt werden, wobei ein profilierter Formkörper im Innern des sich ausbildenden Rohres angeordnet wird. Vorzugsweise wird als Formkörper beim Danner-Verfahren ein profilierter Pfeifen kopf und beim Vello- und A-Zug-Verfahren eine profilierte Nadel und ein kreisförmiger oder profilierter Auslaufring verwendet.

Das Glas wird mit einem Rührer in einem Teil des Speisers, in dem die Viskosität des Glases noch unter 2000 dPas liegt, homogenisiert. Das so thermisch und chemisch homogenisierte Glas wird über die Speiserrinne dem Ziehkopf zugeführt. Dabei wird die Temperatur soweit erniedrigt, daß das Glas im Ziehkopf eine zum Profilrohrziehen geeignete Viskosität erhält.

Alle Rohrziehverfahren bewegen sich in einem für das jeweilige Verfahren charakteristischen Viskositätsbereich, wobei sich die Viskositätsbereiche aller Verfahren in gewisser Weise überschneiden. Dieser Viskositätsbereich liegt bei einigen 10⁴ bis ca. 10⁶ dPas. In einem anderen Viskositätsbereich ist kein Ziehverfahren durchführbar, das auf einer freien Formgebung wie bei dem Danner-, Vello- oder A-Zug-Verfahren beruht.

Beim Ziehen von Profilrohren ist zwar der gleiche Viskosi tätsbereich nutzbar, jedoch muß auf die Wahl der Viskosität wegen ihres starken Einflusses auf die Ausprägung des Profils besonderes Augenmerk gelegt werden. Dies war eine der überraschenden Feststellungen bei den ersten Profilzieh versuchen. Um mit einem vorgegebenen Werkzeug eine bestimmte Ausprägung des Profils zu erhalten, darf man sich nur in einem engen Viskositätsbereich bewegen. Um ein scharf ausgeprägtes Profil zu erhalten, muß die Viskosität im Formgebungsbereich erhöht werden. Um mit dem gleichen Werkzeug ein schwach ausgeprägtes verrundetes Profil zu erhalten, muß man in einem Bereich niedriger Viskosität arbeiten. In dieser Eigenschaft liegt der wesentliche Unterschied zu den üblichen Ziehverfahren für runde Rohre, wo dieser Effekt nicht auffällt und außerdem keine Rolle spielt.

Neben der Viskosität des Glases sind die Parameter Innen druck, Glasdurchsatz, Ziehgeschwindigkeit und Abmessungen der Formwerkzeuge entscheidend, wobei alle Parameter entsprechend aufeinander abgestimmt werden müssen. Rohrdurchmesser und Wanddicke sind unabhängig voneinander wählbar. Die Ziehgeschwindigkeit ist für eine vorgegebene Rohrabmessung (Außendurchmesser und Wanddicke) aufgrund des Kontinuitätsgesetzes mit dem Glas durchsatz korreliert.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß bei entsprechender Einstellung der Parameter entgegen der Vorurteile Rohre mit scharfkantigem Profil hergestellt werden können, wobei ein Eckenradius von bis zu 0,1 mm erreichbar ist. Die erwartete starke Verrundung aufgrund der Oberflächenspannung ist nicht eingetreten. Diesem Effekt kann auch dadurch entgegengewirkt werden, daß die Kontur des Formkörpers mehr oder weniger stark überzogen ausgebildet wird. Auch ist die Maßgenauig keit der Profilrohre überraschenderweise ebenso gut wie die der üblichen runden Rohre.

Danner Verfahren

Wird erfindungsgemäß das Danner-Verfahren eingesetzt, so wird die Viskosität des Glases beim Auslauf aus der Düse auf 2-4.10³ dPas eingestellt. Während das Glas über die Pfeife läuft, wird durch den im Muffelofen eingestellten Tempera turgradienten die Viskosität erhöht, so daß am Pfeifenkopf, wo das Rohr geformt wird (Ziehzwiebel), an der Außenhaut eine Viskosität von 4-10.10⁵ dPas vorliegt, was sich je nach Durchmesser und Wanddicke des zu fertigenden Rohres richtet.

Der genaue Wert der Viskosität des Glases bei der Formgebung ist abhängig von der Rohrdimension, die gefertigt werden soll (es können Rohre mit Außendurchmesser von 1 bis 100 mm und Wanddicken von 0,2 bis 10 mm gezogen werden), der Temperatur im Muffelofen, von der Glasart, dem Durchsatz und den Ziehwerkzeugdimensionen.

Beispiel 1

Mit Hilfe des Danner-Verfahrens und eines profilierten Pfeifenkopfes wurden außen runde, innenprofilierte Rohre (das Profil ist im Querschnitt wellenförmig mit 12 Wellen) aus Kalk-Natron-Glas gezogen:

Pfeifenkopfdurchmesser:200 mm Abmessungsbereich:10-40 mm Blasluftdruck:0,5-10 mbar Viskosität in der Ziehzwiebel:4-10 · 10⁵ dPa · s Temperatur in der Ziehzwiebel:810-850°C

Tabelle 1

r _R ist der Krümmungsradius der Rillen des innenprofilierten Rohres, r _Z ist der Krümmungsradius der nach innen weisenden Zacken des wellenförmigen Profils.

Wie dieses Beispiel zeigt, ist es auch möglich, bei gleichem Formkörper durch geeignete Wahl der Parameter den Rohrdurch messer zu verändern, wobei dann allerdings die Kontur des Profils mit zunehmendem Rohrdurchmesser unschärfer wird.

Vello- oder A-Zug-Verfahren

Wird erfindungsgemäß das Vello-Verfahren oder das A-Zug-Ver fahren eingesetzt, dann wird die Viskosität im Auslaufbe reich des Ziehkopfes auf 3.10⁴ bis 4.10⁵ dPas bzw. 5.10⁴ bis 5.10⁵ dPas eingestellt. Während das Glas durch den Ringspalt zwischen Auslaufring und Nadel und weiter über die Nadel läuft, um dann in der Ziehzwiebel zum fertigen Rohr geformt zu werden, kühlt es weiter ab. Die Viskosität im Formge bungsbereich ist daher etwas höher als an der letzten Meßstelle im Ziehkopf. Nachdem das Glas aus dem Auslaufring spalt ausgetreten ist, kühlt es an der freien Oberfläche wegen der Wärmeabstrahlung schneller ab als im Volumen. Je nach Ziehbedingungen kann dieser Temperaturunterschied 10 bis 30°C betragen.

Für die Glasmengensteuerung genügt neben der Kenntnis des vertikalen Abstandes zwischen Auslaufring und Nadel, durch den die Fläche des Austrittsringspalts bestimmt wird, die Messung der Temperatur im Speiserkopf. Für die Formgebung dagegen ist die Temperatur des Glases auf der profilierten Nadel und in der Ziehzwiebel entscheidend.

Die Viskosität des Glases auf der profilierten Nadel wird einerseits durch die Beheizung des Ziehkopfes und anderer seits durch den vertikalen Abstand der Nadel zum Auslaufring eingestellt.

Je tiefer die Nadel unter dem Auslaufring steht, umso höher ist der Durchsatz (größerer Ringspalt). Der Durchsatz muß aber in bestimmten Grenzen gehalten werden, die von der Größe der Nadel und des Auslaufrings sowie von den Rohrdimensionen abhängen. Deshalb wird die Temperatur im Auslaufbereich erniedrigt, wenn die Nadel abgesenkt werden soll. Dadurch wird das Glas im Mittel kälter und zäher. Es können Rohre mit größerem Durchmesser und dickerer Wandung hergestellt werden. Für die Profilierung des Rohres bedeutet dies, daß die Kanten spitz und das Profil scharf ausgeprägt sind.

Wird die Nadel zum Auslaufring hin hochgezogen, so wird der freie Querschnitt im Ringspalt kleiner. Um den Durchsatz zu halten, wird die Temperatur des Glases erhöht, die Viskosi tät nimmt ab. Es können Rohre mit dünner Wandung hergestellt werden.

In diesem Fall verrunden die Kanten und das Profil wird schwächer ausgeprägt.

Bei der Herstellung von dickwandigen Rohren bleibt die Außenkontur kreisförmig rund, während die Rohrinnenseite profiliert ist.

Bei dünnwandigen Rohren dagegen erhält auch die Außenseite aufgrund der Oberflächenspannung des Glases eine der Innenseite analoge Profilierung, d.h. an den dicken Stellen zieht sich das Glas zusammen und wird noch dicker, an dünnen Stellen dagegen wird es noch dünner.

Beim Vello- und A-Zug-Verfahren kann dieser Effekt dadurch beseitigt und dem Rohr eine kreisförmige Außenkontur gegeben werden, indem dem Auslaufring eine zu dem sich mit einem kreisförmigen Auslaufring ergebenden Außenprofil komplemen täre Form gegeben wird. Auf diese Weise sind auch dünnwandi ge, außen kreisförmig runde Rohre mit Innenprofil herstell bar.

Beispiele für herstellbare Konturen der Rohrinnenseite sind scharfe Kanten mit Krümmungsradien herab bis zu 0,1 mm, beliebig verrundete Kanten, Rippen, Wellen, Lamellen, ebene und gewölbte Flächen.

Durch entsprechende Gestaltung des Auslaufrings lassen sich die genannten Profile auch auf der Außenseite des Rohres erzeugen. Der Auslaufring wird dann ebenfalls mit sich in Ziehrichtung erstreckenden Rillen versehen, so daß der Auslaufring im Querschnitt beispielsweise wellen- oder sternförmige Gestalt aufweist.

Mit dem Vello-Verfahren werden Rohre mit einem Außendurch messer von 1 bis ca. 60 mm und einer Wanddicke von 0,2 bis 7 mm hergestellt. Beim A-Zug-Verfahren werden Rohre zwischen 30 und 300 mm Außendurchmesser und 1 bis 10 mm Wanddicke gefertigt. Diese angegebenen Werte stellen aber keine verfahrensbedingten absoluten Grenzen nach oben und unten dar, sondern haben nur wirtschaftliche Gründe.

Beispiel 2

Mit Hilfe des Vello-Verfahrens und einer profilierten Nadel wurden innenprofilierte Rohre (das Profil ist im Querschnitt wellenförmig mit 12 Wellen) aus Borosilikatglas gezogen:

Durchmesser der Nadel:110 mm Durchmesser des Rings:100 mm Blasluftdruck:0-20 mbar

Tabelle 2

Mit einem symmetrisch profilierten Ziehwerkzeug kann durch seitliche Verschiebung der Nadel auch ein unsymmetrisches Profil auf dem Rohr erzeugt werden, wobei die Seite auf dem Rohr schärfer und feiner strukturiert ist, auf der der Ringspalt schmäler ist (das Glas ist auf dieser Seite kälter). Umgekehrt kann durch seitliche Verschiebung der Nadel eine Unsymmetrie des Profils, die auf einer Tempera turinhomogenität beruht, ausgeglichen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß entweder eine Rohrziehanlage nach Danner mit einem Pfeifenkopf oder eine Rohrziehanlage nach Vello mit einer Nadel bestückt ist, die an der Oberfläche Rillen und Stege aufweisen, deren Anzahl beliebig ist und die in beliebigen, auch unsymmetrischen Formen ausgebildet sein können.

Bei einer Verwendung einer Rohrziehanlage nach Danner sind diese Rillen und Stege des Pfeifenkopfes in Ziehrichtung schraubenförmig oder parallel ausgebildet.

Der Pfeifenkopf besteht vorzugsweise aus hitzebeständigem Stahl. Die Außenkanten (Stege) des profilierten Pfeifenkopfs sind zylindrisch, in Ziehrichtung konisch verjüngt oder konisch erweitert. Die Innenkanten (Rillen) des Pfeifenkopfs sind zylindrisch, in Ziehrichtung konisch verjüngt oder konisch erweitert. Die stärkste Profilierung wird mit einem konisch erweiterten Pfeifenkopf erreicht. Bei dem gewöhn lichen Dannerverfahren werden zur Herstellung von runden Rohren nur konisch verjüngte Pfeifenköpfe eingesetzt.

Bei der Verwendung einer Rohrziehanlage nach Vello weist die Nadel einen oberen zylindrischen Abschnitt und einen unteren Formgebungsabschnitt mit größerem Durchmesser als dieser obere Abschnitt auf, wobei der Formgebungsabschnitt die Rillen und Stege aufweist, die sich in Ziehrichtung erstrecken. Der zylindrische Teil besteht aus hitzebestän digem Stahl. Der Formgebungsabschnitt besteht aus einem hitzebeständigen Material, z.B. aus hitzebeständigem Stahl mit oder ohne Überzug aus Edelmetall oder aus Keramik mit einem Überzug aus einer hitzebeständigen Metallegierung. Als Edelmetall kommt vor allem eine Platinlegierung in Betracht. Diese Rillen und Stege können so ausgebildet sein, daß der Pfeifenkopf bzw. die Nadel eine im Querschnitt sternförmige oder wellenförmige Gestalt aufweist. Die Rillen und/oder Stege sind spitz und/oder abgerundet ausgebildet, was sich je nach dem gewünschten Rohrprofil richtet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Formgebungsab schnitt der Nadel eine im Querschnitt kissenförmige Gestalt aufweisen.

Die Rillen und Stege auf der Nadel verlaufen immer parallel zur Achsrichtung und können in Ziehrichtung zylindrisch, konisch verjüngt oder konisch erweitert ausgebildet sein.

Zur Herstellung von Rohren, die auch oder nur außen ein Profil aufweisen, ist die Innenfläche des Auslaufrings der Vello-Anlage mit Rillen versehen, die sich ebenfalls in Ziehrichtung erstrecken.

Bezüglich dieses Auslaufrings ist die profilierte Nadel vertikal und/oder horizontal verstellbar angeordnet.

Die erfindungsgemäßen, im Verfahren hergestellten Rohre zeichnen sich dadurch aus, daß deren Rohrwand ein Profil aufweist, das sich in Richtung der Längsachse des Rohres erstreckt. Dieses Profil ist bestimmt durch Rillen, die im wesentlichen parallel zur Rohrachse verlaufen. Diese Rillen können aber auch in Form einer Schraubenlinie längs der Rohrachse an der Rohrinnenoberfläche angeformt sein.

Dies wird beim Vello- oder A-Zug-Verfahren dadurch erreicht, daß das Rohr beim Abziehen durch Verschränken der Ziehketten der Ziehmaschine in Rotation versetzt wird.

Bei innenprofilierten Rohren, die nach dem Danner-Verfahren hergestellt sind, verlaufen die Rillen und Zacken der Rohre aufgrund der Rotation der Pfeife immer in einer Schrauben linie. Je nach Drehrichtung der Pfeife kann die Schraube nach links oder rechts gewendelt sein. Die Steigung der Schraube ist dabei abhängig vom Glasdurchsatz und von der Ziehgeschwindigkeit.

Erfindungsgemäß kann das Profil auf der Innenseite des Rohres (sog. Innenprofil) und/oder auf der Außenseite des Rohres (sog. Außenprofil) angebracht sein, je nachdem, zu welchem Produkt dieses profilierte Rohr weiterverarbeitet werden soll.

Für aus diesen Rohren hergestellte Fläschchen ist vor allem die Innenprofilierung vorteilhaft, weil sich dadurch opti sche Effekte erzielen lassen, obwohl die äußere Oberfläche glatt ist. Dies ist dort von Bedeutung, wo Wert auf eine repräsentative Verpackung gelegt wird. Die außen glatte Oberfläche läßt sich leicht reinigen und bedrucken, während gleichzeitig das Füllvolumen größer erscheint. Besonders vorteilhaft ist, daß innenprofilierte Fläschchen auf her kömmlichen Fläschchenmaschinen verarbeitet werden können. Darüber hinaus zeichnen sich Fläschchen aus innenprofilier tem Rohr gegenüber den herkömmlichen Hüttenfläschchen durch wesentlich geringeres Gewicht aus, da Wandstärken um 1 mm möglich sind.

Bei Laborfläschchen wird durch die Innenprofilierung eine bessere Durchmischung bei den Mischvorgängen erzielt, bei denen die Flasche bewegt wird. Außerdem begünstigt die größere aktive Innenoberfläche Vorgänge, wie Wärmeaustausch, Lichtabstrahlung, die Vermehrung von Zellkulturen oder die Aufheizung.

Bei Neon- und Leuchtstoffrohren aus innen- oder außenpro filiertem Rohr lassen sich durch die Lichtbrechung aufgrund der Profilierung vielfältige optische Effekte erzielen, so daß die Röhre zugleich der Dekoration dient. Gleichzeitig wird bei Verwendung von innenprofiliertem Rohr wegen des größeren Verhältnisses von innerer, beschichteter Oberfläche zu Gasvolumen eine höhere Lichtausbeute und somit ein besseres Verhältnis von abgestrahltem Licht zu verbrauchter elektrischer Leistung, d.h. ein höherer Wirkungsgrad erzielt als bei den üblichen glatten Rohren.

Bei Röhren, die nur Innenprofilierung aufweisen, sind die Baumaße die gleichen wie bei den herkömmlichen Neon- oder Leuchtstoffröhren, so daß diese problemlos in die bisher verwendeten Halterungen eingebaut werden können. Durch die glatte Oberfläche sind diese leicht zu reinigen, weisen aber trotzdem die genannten Vorteile auf.

Bei Luft-, Wasser- oder allgemein bei Gas-Flüssigkeits-Wär metauschern kann durch Verwendung von außen-, bzw. innen profiliertem Glasrohr die Baulänge (Baugröße) bei gleichem Wirkungsgrad wesentlich verkleinert werden. Bei kreisrunden Wärmetauscher-Querschnitten ist die Begrenzung des Wirkungs grades des Wärmetauschers durch den schlechten α -Wert auf der Gasseite gegeben. Durch die Profilierung vergrößert man die Fläche, wodurch die Wärmemenge, die dem Gas entzogen wird, wesentlich gesteigert wird. Auf diese Weise kann die wärmetauschende Fläche sogar verdoppelt werden; außerdem führt eine zusätzliche Verwirbelung zu einem verbesserten Wärmeübergang.

Die Glasrohre, die für die oben genannten beispielhaften Verwendungen geeignet sind, weisen vorzugsweise ein hinter schnittenes Profil oder ein im Querschnitt sternförmiges oder wellenförmiges Profil auf, wobei diese genannten Profile Außen- oder Innenprofile sein können. Sternförmiges Profil bedeutet auch, daß die Längsrillen, die dieses Profil bilden, scharfe Kanten aufweisen.

Außen- und Innenprofil können vorzugsweise für Wärmetau scherrohre derart kombiniert und ausgebildet sein, daß die Wandstärke des Rohres längs des Rohrumfangs konstant ist.

Außen- und Innenprofil können insbesondere im Hinblick auf eine Weiterverarbeitung als Parfümfläschchen auch derart kombiniert und ausgebildet sein, daß die Wandstärke des Rohres längs des Rohrumfangs variiert, d.h. daß das Außenprofil komplementär zum Innenprofil ist.

Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1a, b Seitenansicht und Querschnitt einer profi lierten Nadel

Fig. 2a, b, c Querschnitte von Rohren, die mit der in Fig. 1 gezeigten Nadel hergestellt wurden

Fig. 3 Längsschnitt einer Nadel gemäß einer weiteren Ausführungsform

Fig. 4 Draufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Nadel

Fig. 5a-d Querschnitte von Rohren, die mit der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Nadel hergestellt wurden

Fig. 5 e, f Querschnitte von Rohren, die mit der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Nadel nach dem A-Zug-Verfahren hergestellt wurden

Fig. 6a, b, 7a, b, 8a, b Querschnitte verschiedener profilierter Rohre

Fig. 9a Seitenansicht eines Wärmetauscherrohres

Fig. 9b Schnitt längs der Linie A-B durch das in Fig. 9a gezeigte Rohr

Fig. 10 Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Danner-Ziehanlage

Fig. 11a, b Draufsicht und Längsschnitt eines profilierten Pfeifenkopfes

Fig. 12a, b Draufsicht und Längsschnitt eines profilierten Pfeifenkopfes gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform.

In der Fig. 1a ist eine profilierte Nadel 1 einer Rohrzieh anlage nach Vello im Maßstab 1:1 dargestellt, die aus einem zylindrischen Abschnitt 2 und einem Formgebungsabschnitt 3 besteht. Die Nadel 1 ist in einer Halterung 4 beabstandet zum Auslaufring 5 angeordnet.

Die Untersicht auf die Nadel 1 in Fig. 1b zeigt die kissenförmige Gestalt des Formgebungsabschnittes 3, der für die Herstellung von Quadratrohren geeignet ist.

Durch die zentrale Bohrung wird Luft in das sich bildende Rohr geblasen.

Verschiedene Querschnitte der mit dieser Nadel 1 hergestell ten Rohre 6 sind in den Fig. 2a, b, c im Maßstab 5:1 dargestellt. Der Eckenradius auf der Rohrinnenseite beträgt 0,3 mm.

Die gewählten Verfahrensparameter sind in Tabelle 3 zusam mengestellt.

Tabelle 3b

Glasart:Borosilikatglas Rohrabmessungen:außen ca. 7,5×7,5 mm
innen 3,25×3,25 mm

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt eine profilierte Nadel 1 im Maßstab 1:1 gemäß einer weiteren Ausführungsform, die aus einem zylindrischen Abschnitt 2 und einem Formge bungsabschnitt 3 besteht, dessen maximaler Durchmesser wesentlich größer ist als der des Abschnitts 2 und auch der des Auslaufrings 5. Durch die zentrale Bohrung 7 wird Luft in das sich bildende Rohr geblasen.

In Fig. 4, die eine Untersicht auf die Nadel 1 zeigt, sind die Rillen 8 und Stege 9 des Formgebungsabschnitts 3 zu sehen, die diesem ein sternförmiges Aussehen verleihen.

Die Fig. 5a-d zeigen die mit dieser Nadel erzeugten Glasprofile im Maßstab 5:1. Durch Erhöhung des Blasluft drucks wurde eine Vergrößerung des Rohrdurchmessers erzielt.

Bei allen Rohrquerschnitten ist deutlich ein wellen- oder sternförmiges Innenprofil zu sehen. Da ein runder unprofi lierter Auslaufring 5 verwendet wurde, zeigt sich bei den dünnen Rohrwandungen eine analoge Außenprofilierung dahin gehend, daß die dünnen Stellen dünner und die dicken Stellen dicker ausgeprägt sind.

Die Fig. 5e, f zeigt zwei Rohrprofile, die ebenfalls mit der in Fig. 3, 4 gezeigten Nadel erzeugt wurden, allerdings nach dem A-Zug-Verfahren.

Bei den dickwandigen Rohren bleibt die Außenoberfläche glatt. Obwohl die in den Fig. 5a bis 5f gezeigten Rohre alle mit der gleichen Nadel und dem gleichen Auslaufring hergestellt worden sind, kann durch geeignete Wahl von Glastemperatur, Glasmenge, Blasluftdruck und Ziehgeschwindigkeit nicht nur der Durchmesser und die Wanddicke der Rohre, sondern auch die Ausprägung des Profils beeinflußt werden.

Die Radien r _R der Rillen 16 und die Radien r _Z der nach innen weisenden Zacken 17 des Innenprofils in den Fig. 5a bis 5f betragen:

Tabelle 4

In der Fig. 6a bis 8b ist eine Auswahl von möglichen herstellbaren Rohrprofilen dargestellt.

Das Profil gemäß der Fig. 6b entspricht etwa dem der Fig. 5a-e, wobei jedoch das Außenprofil durch einen leicht profilierten Auslaufring 5 verstärkt wurde. Das gleiche gilt für das sternförmige Profil in Fig. 7b und das wellenförmige Profil in Fig. 8b. Die glatte runde Außenfläche in den Fig. 6a, 7a, 8a wurde durch einen komplementären Auslaufring erzielt, so daß der aufgrund der Oberflächen spannung auftretenden Außenprofilierung entgegengewirkt und diese kompensiert wurde.

Das scharfkantige sternförmige Innenprofil wurde durch eine hohe Glasviskosität bei geringem Glasdurchsatz erreicht.

Fig. 8a zeigt ein hinterschnittenes Profil, das eine besonders große Innenoberfläche aufweist und damit auch für Wärmetauscherrohre geeignet ist.

Ein Wärmetauscherrohr mit einem ganz anderen Profil, das ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, ist in den Fig. 9a (Seitenansicht) und 9b (Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 9a) dargestellt.

Für den Einbau in einen Wärmetauscher sind in den Enden noch zylindrische Abschnitte 10 angeformt.

Das Profil wurde mit einer sternförmigen Nadel und einem sternförmigen Auslaufring hergestellt, wobei ein äußerst geringer Abstand zwischen Nadel und Auslaufring gewählt wurde.

Alle dargestellten Profile lassen sich auch nach dem A-Zug-Verfahren herstellen, mit dem Danner-Verfahren aller dings nur diejenigen Profile, bei deren Herstellung ein profilierter Außenring nicht erforderlich ist.

In Fig. 10 ist eine Danner-Ziehanlage im Längsschnitt zu sehen. Dargestellt ist eine Dannerpfeife 11 mit profiliertem Pfeifenkopf 12. Diese befindet sich in einem gasbeheizten Muffelofen 15 und wird von der Pfeifenantriebsmaschine 13 gedreht. Aus der Düse 14 läuft das Glas aus der Speiserrinne auf die Pfeife.

In der Fig. 11a ist die Draufsicht auf den Pfeifenkopf 12 dargestellt, der sternförmig ausgebildet ist und spitze Rillen 8 und spitze Stege 9 aufweist. Fig. 11b zeigt den Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 11a. Die Rillen 8 sind in Ziehrichtung (in Fig. 11b nach rechts) konisch verjüngt, während die Stege 9 zylindrisch ausgebildet sind. Durch die Bohrung 7 wird Luft in das sich bildende Rohr geblasen.

Fig. 12a zeigt die Draufsicht eines wellenförmig profilier ten Pfeifenkopfes 12, bei dem die Rillen 8 und Stege 9 abgerundet sind.

In Fig. 12b ist der Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 12a zu sehen. Die Rillen 8 sind zylindrisch und die Stege 9 in Ziehrichtung (in Fig. 12b nach rechts) konisch erweitert ausgebildet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von profiliertem Rohr aus Glas, dadurch gekennzeichnet,

- daß ein kontinuierliches Rohrziehverfahren verwendet wird,
- daß während des Ziehvorgangs die Glasschmelze über einen profilierten Formkörper geführt wird,
- daß die Viskosität des Glases im Bereich des Formkörpers auf einen Wert zwischen 3.10⁴ und 10⁶ dPas eingestellt wird,
- daß während des Ziehvorgangs im Innenraum des sich ausbildenden Rohres der Überdruck auf einen Wert kleiner 20 mbar eingestellt wird
- und daß diese Viskositäts- und Druckwerte unter Berück sichtigung des Durchsatzes der Glasschmelze derart aufein ander abgestimmt werden, daß das abgezogene Rohr das gewünschte Profil mit der gewünschten Konturschärfe aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser profilierte Formkörper im Innern des sich ausbilden den Rohres angeordnet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dannerverfahren verwendet wird, und daß als dieser Formkörper ein profilierter Pfeifenkopf verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich dieses profilierten Pfeifenkopfes die Viskosität des Glases an dessen Außenhaut auf ca. 4.10⁵-10.10⁵ dPas und an dessen Innenhaut auf eine Viskosität < 4.10⁵-10.10⁵ dPas eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung eines profilierten Rohres aus Kalk-Natron-Glas mit einem Durchmesser von 10-40 mm und einer Wanddicke von 0,5-2 mm ein profilierter Pfeifenkopf mit einem Durchmes ser von 200 mm verwendet wird,
daß die Viskosität im Bereich des Pfeifenkopfes auf einen Wert zwischen ca. 4.10⁵ und 10.10⁵ dPas eingestellt wird,
daß während des Ziehvorgangs im Innenraum des sich ausbil denden Rohres der Überdruck auf einen Wert zwischen 0,5 und 10 mbar eingestellt wird und
daß die Viskositäts- und Druckwerte unter Berücksichtigung des Durchsatzes von 280 kg/h derart aufeinander abgestimmt werden, daß das abgezogene Rohr das gewünschte Profil mit der gewünschten Konturschärfe aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vello- oder das A-Zug-Verfahren verwendet wird und daß als dieser Formkörper eine profilier te Nadel verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Glases im Bereich der profilierten Nadel auf ca. 3.10⁴ bis 5.10⁵ dPas eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Glases auf der profilierten Nadel durch den vertikalen Abstand der profilierten Nadel zu einem Auslaufring und durch die Beheizung des Ziehkopfes einge stellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslaufring ein profilierter Formgebungsring verwendet wird, mit dem die Außenfläche des Rohres zusätzlich profiliert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung eines profilierten Rohres aus Borosilikat glas mit einem Durchmesser von 10-40 mm und einer Wanddicke von 0,5-7 mm eine profilierte Nadel mit einem Durchmesser von 110 mm verwendet wird,
daß der vertikale Abstand zwischen diesem Auslaufring und der profilierten Nadel auf 2-7 cm eingestellt wird,
daß die Viskosität im Bereich der profilierten Nadel auf einen Wert zwischen ca. 7,3.10⁴ und 1,8.10⁵ dPas eingestellt wird,
daß während des Ziehvorgangs im Innenraum des sich ausbil denden Rohres ein Überdruck von 20 mbar erzeugt wird,
daß diese Viskositäts- und Druckwerte unter Berücksichtigung eines Durchsatzes von etwa 100-130 kg/h Glas derart aufeinander abgestimmt werden, daß das abgezogene Rohr das gewünschte Profil mit der gewünschten Konturschärfe auf weist.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Rohrziehanlage und mit einem Pfeifen kopf nach Danner, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Pfeifenkopf (12) an seiner Oberfläche Rillen (8) und Stege (9) aufweist, die sich in Ziehrichtung schraubenförmig oder gerade erstrecken.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rillen (8) und Stege (9) derart ausgebildet sind, daß der Pfeifenkopf (12) eine im Querschnitt sternförmige Gestalt aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rillen (8) und Stege (9) derart ausgebildet sind, daß der Pfeifenkopf (12) eine im Querschnitt wellenförmige Gestalt aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rillen (8) und/oder Stege (9) spitz und/oder abgerundet ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rillen (8) und/oder Stege (9) in Ziehrichtung zylindrisch und/oder konisch verjüngt und/oder konisch erweitert ausgebildet sind.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Rohrziehanlage und mit einer Nadel und einem Auslaufring nach Vello, dadurch gekennzeichnet, daß diese Nadel (1) einen oberen zylindrischen Abschnitt (2) und einen unteren Formgebungsabschnitt (3) aufweist, der an seiner Oberfläche Rillen (8) und Stege (9) aufweist, die sich in Ziehrichtung erstrecken.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rillen (8) und Stege (9) derart ausgebildet sind, daß der Querschnitt des Formgebungsabschnitts (3) eine sternförmige Gestalt aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rillen (8) und Stege (9) derart ausgebildet sind, daß der Querschnitt des Formgebungsabschnitts (3) eine wellenförmige Gestalt aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Formgebungsabschnitts (3) eine kissenförmige Gestalt aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rillen (8) und/oder Stege (9) in Ziehrichtung zylindrisch sind und/oder konisch verjüngt und/oder konisch erweitert ausgebildet sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Auslaufring (5) an seiner Innenfläche Rillen aufweist, die sich in Ziehrichtung erstrecken.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese profilierte Nadel (1) bezüglich des Auslaufringes (5) vertikal und/oder horizontal verstellbar ist.

23. Verwendung des nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellten Rohres als Wärmetauscherrohr.

24. Verwendung des nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellten Rohres als Neon- oder Leuchtstoffröhre.

25. Verwendung des nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellten Rohres für die Herstellung von Kosmetik- oder Laborfläschchen.