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Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen von Glasröhren oder Glasstäben
Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zum Ziehen von Glasröhren oder Glaßstäben
zum Gegenstand sowie zur Ausführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtungen.
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Es ist bekannt, Glashohlkörper von der Oberfläche der Schmelze ab
durch Ausheben mittels eines in die Schmelze eingetauchten Fangstückes zu ziehen.
Um zu vermeiden, daß hierbei der Glaskörper ungleiche Wandstärken in Folge etwaiger
durch einseitigen Zufluß der frisch geschmolzenen Glasmasse bedingter Temperaturunterschiede
erhält, hat man vorgeschlagen, die Ziehstelle mit einem in die Schmelze eintauchenden
Ringschirm zu umgeben, der in Umlauf versetzt wird und durch seine konzentrisch
zu seiner Achse ausgeübte Rührwirkung einen zu dieser Achse symmetrischen Viskositätszustand
in der Schmelze herstellt. `Fenn der Hohlkörper dann genau konzentrisch zu dieser
Symmetrieachse, also konzentrisch zum Ringschirm gezogen wird, so wird dasZiel einer
g leichmäßigen Wandstärke auch erreicht.
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Bei dem bekannten Verfahren sollte der Hohlkörper jedoch von der freien
vom Ringschirm begrenzten Oberfläche der Schmelze abgezogen werden, ohne daß Einrichtungen
getroffen waren, um dem Bestreben der Ziehstelle, nach den kälteren Randzonen der
Oberfläche hin abzuwandern, entgegenzuwirken. Es bestand daher keine Möglichkeit,
den durch den umlaufenden Ringschirm herbeigeführten symmefrischen Zustand auch
wirklich zur Erzielung gleichmäßiger Wandstärke und gleichmäßigen Querschnittes
auszunutzen.
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Dieser Mangel wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch behoben,
daß das Glasrohr oder der Glasstab von einem in der Symmetrieachse angeordneten
senkrechten Dorn abgezogen wird. An sich ist es bekannt, Glasröhren oder Stäbe von
einem geneigten Dorn oder auch von einem senkrechten Dorn abzuziehen. Demgegenüber
besteht die vorliegende Erfindung darin, beim Ziehen von Rohren oder Stäben über
einen aus der Schmelze herausragenden Dorn einen zur Achse des Dornes symmetrischen
Viskositätszustand in der Schmelze durch ein relativ zur Glasmasse umlaufendes Organ
herbeizuführen.
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Dieses Organ kann beispielsweise von dem erwähnten bekannten Ringschirm
gebildet werden, der konzentrisch zum Dorn in der Schmelze schwimmt. Gelangt eine
im Querschnitt kreisrunde Wanne zur Aufnahme der Schmelze zur Verwendung, so kann
auch diese in Drehung versetzt werden, während ihr Deckel ruht. Da erfindungsgemäß
die Glasmasse zweckmäßig von der freien Oberfläche des Bades über den senkrechten
Dorn hinweg abgezogen wird, im Gegensatz zu einem bekannten Verfahren, bei dem der
senkrechte Dorn den Kern einer Ringdüse bildet, empfiehlt sich bei allen Ausführungsformen
die Anwendung des den Dorn
umgebenden Ringschirmes zur Abgrenzung
der Fläche, von der zur Bildung der Röhre oder des Stabes die Oberflächenhaut abgezogen
wird. Bei Verwendung der kreisrunden, umlaufenden Wanne wird der Ringschirm entweder
von der umlaufenden Wanne oder von dem festen Deckel getragen. Wird die letztgenannte
Anordnung getroffen, so kann der Dorn mit dem Ringschirm fest verbunden werden.
Ebenso ist es möglich, den Dorn als von der Wanne getrennten Teil feststehend auszubilden,
so daß eine relative Drehung zwischen ihm und der ihn umgebenden Glasmasse stattfindet.
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Zweckmäßig wird der Innenraum des Ringschirmes von dem Ziehschacht
durch eine Platte abgeschlossen, die von dem Deckel der Wanne getragen wird. Hierbei
läßt sich die Anordnung so treffen, daß Abschlußplatte, Ringschirm und Dorn fest
miteinander verbunden sind.
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Schließlich können auch Wanne und Deckel umlaufen und der Ringschirm
stillstehen, der dann in geeigneter Weise von einem feststehenden Teil, beispielsweise
von einem Kühlwassermantel getragen wird, der das Glasrohr umgibt.
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Die Anordnung ist noch zahlreicher anderer Abänderungen fähig, da
es nur darauf ankommt, beim Ziehen von Röhren oder Stäben über einen aus der Schmelze
ragenden Dorn mittels eines relativ zur Glasmasse umlaufenden Organs in der Schmelze
einen zur Achse des Dorns symmetrischen Viskositätszustand herzustellen.
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Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, auch etwaige Kühlungsmittel, die
in bekannter Weise zur Einwirkung auf die Ziehstelle gebracht werden können, umlaufen
zu lassen. So werden zweckmäßig in das Innere des Ringschirmes mündende L uftzuführungsrohre
ebenfalls in Umlauf um die Ziehachse versetzt.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beiliegenden
Zeichnungen dargestellt. In diesen zeigt Fig. i eine Ausführungsform des zur Aufnahme
der Schmelze dienenden Behälters teilweise in einem Achsialschnitt, Fig.2 in vergrößertem
Maßstabe den zugehörigen Grundriß, Fig. 3 im Achsialschnitt eine Teilansicht des
Behälters, Fig.4 das als Fangstück dienende Kabel, Fig.5 einen Achsialteilschnitt
durch den oberen Teil des Gefäßes, Fig. 6, 7, 8 und 9 je eine abgeänderte Ausführungsform
des Behälters im Achsialschntt. Der zur Aufnahme der Schmelze dienende, in Fig.
i dargestellte Behälter 2 von zweckmäßig kreisrundem Querschnitt, besteht aus feuerfestem
Material und ruht in einem gußeisernen Gestell i. Sein ebenfalls feuerfester Deckel
3 ist als ringförmiger Umdrehungskörper ausgebildet, der mit seinem Innenrand 4
in die Glasmasse 5 eintaucht und hierdurch ein abgeschlossenes Gewölbe 14 bildet,
in das die Heizgase eingeleitet werden. Der vom Rand 4 umgebene Innenraum, in dem
der Ziehvorgang stattfindet, nimmt den drehbaren Ringschirm 6 auf, der gegenüber
der Glasmasse in Umlauf versetzt wird und beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
das Organ darstellt, durch das in der Schmelze ein zur senkrechten Achse des Dornes
völlig symmetrischer Viskositätszustand herbeigeführt wird.
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In der Achse des Behälters ist der Dorn angeordnet. Beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel besteht er aus einem feuerfesten Stutzen 8, dessen oberer Rand
über die Oberfläche der Schmelze hinausragt und dessen Achsialbohrung 9 an eine
Luftleitung 42 angeschlossen ist. Zum Ziehen von massiven Stäben kann die Achsialbohrung
fortfallen. Die Einführung der Schmelze in den Behälter erfolgt durch eine bei ii
drehbare Tür io und wird so geregelt, daß der Flüssigkeitsspiegel der Schmelze auf
gleicher Höhe erhalten wird.
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Die Beheizung des Ofens erfolgt in der aus Fig.2 ersichtlichen Weise
mittels eines Brenners, dessen Flamme den durch den Pfeil i3 angedeuteten Verlauf
nimmt. Die Windregelung erfolgt mittels einer bei 16 drehbaren Klappe 15 mit Stellschraube
17. Zur Luftzufuhr dient die Leitung 18.
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Um Wärmeverluste einzuschränken, ist das Gestell i mit einem gußeisernen
Deckel ig versehen, und die Räume 2o und 21 sind mit einer Wärmeschutzmasse gefüllt.
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Zur Drehung des Ringschirmes 6 dient folgende Einrichtung: Auf dem
Deckel ig ist in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise mittels Kugeln 30 eine am Rande
verzahnte Platte 29 drehbar gelagert, die durch ein Zahnrad 28 von einer Welle 25
mit Lagern 26 und 27 durch ein Schneckenrad 23, eine Schnecke 24 und einen Elektromotor
22 in Umlauf versetzt wird. Die Kugeln laufen in einem Ring 31.
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Zur Regelung des Ziehvorganges wird in an sich bekannter Weise die
Oberfläche der innerhalb des Ringes 6 befindlichen Glasmasse gekühlt, und zwar mittels
auf die Ziehstelle gerichteter Luftstrahlen. Hierzu dient folgende Einrichtung:
Auf dem Innenrand der verzahnten Platte 29 ist ein mit Bohrungen versehener Ring
32 gelagert, an dessen Innenfläche sich Rohre 33 anschließen, die mit dem Ringschirm
6 verbunden sind und abwärts gerichtete Mündungen 34 aufweisen. Der Motor 22 treibt
ein Gebläse 35 an, dessen mit Schieber 37 versehene Druckleitung 38 in einen ringförmigen
Hohlraum 39 mündet, der mit den Bohrungen des Ringes 3-1
in Verbindung steht.
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Der Ringschirm 6 ist zweckmäßig senkrecht frei beweglich, damit er
frei in der Glasmasse schwimmen kann.
Zur Kühlung der Ziehstelle
dient «-eiter ein an den Röhren 33 befestigter Kühlmantel 78, der sich unmittelbar
an den Ringschirm oben anschließen kann. Das vom Dorn abgezogene Rohr kann weiter
durch die Einführung von Luft gekühlt werden. Zu diesem Zweck ist die Leitung 42
mittels einer Verbindungsleitung 4o mit Schieber 4i an die Druckleitung 36 des Gebläses
35 angeschlossen.
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Während der Anheizperiode des Behälters wird der Schirm 78 mit den
Röhren 33 zweckmäßig herausgenommen und in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise durch
einen Deckel45 ersetzt. Die Pfeile 46, 47 und 48 bezeichnen den Weg der Heizgase.
Die zum Abziehen der Glasmasse vom Dorn erforderlichen Einrichtungen sind bekannt
und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.
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Erwähnt sei nur, daß man sich zur Einleitung des Ziehvorganges zweckmäßig
des in Fig. - veranschaulichten Fangstückes bedient, das von einem ausgefransten
Kabel gebildet wird. Die einzelnen Adern werden in die Schmelze eingetaucht und
ziehen dann beim Anheben die Glasmasse über den Dorn hinweg aufwärts. Sorgt man
dafür, daß entweder durch den hohlen Dorn oder von oben her durch das hohl ausgebildete
Kabel Luft zum Mittelpunkt der Ziehstelle Zutritt hat, so entsteht ein Glasrohr,
andernfalls ein massiver Stab.
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Die Fig. 6 bis g veranschaulichen weitere Ausführungsformen, die sich
von der beschriebenen in erster Linie durch die Einrichtungen zur Herbeiführung
einer zur Achse des Dornes symrnetrischen Verteilung des Viskositätszustandes unterscheiden.
Gemäß Fig.6 wird die feuerfeste, mit dem Mantel 104 versehene runde Wanne io3 durch
ein in ihren verzahnten Rand iii eingreifendes Ritzel iio in Umlauf versetzt. Zu
diesem Zweck ist sie auf einem Ständer 107 mittels Kugellagers io6', los
gelagert und zur genauen Führung mit einem in die Bohrung zog des Stützlagers eingreifenden
Flansch io8 versehen. Der mittels einer Mutter ii.[ mit Handrad 115 in senkrechter
Richtung verstellbare Ziehdorn 113 verläuft durch einen Ansatz 112 der feuerfesten
:Masse und ragt gerade bis über den Spiegel der Schmelze. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ruht der Deckel 116 mit der feuerfesten Innenverkleidung io2, der in der Mitte bei
118 den im Ziehschacht sich fortsetzenden Kühlmantel ioi trägt, auf der Oberkante
der Wanne io3 auf. Der Ringschirm zig, der in der Glasmasse s s chwimmt, legt sich
gegen die Unterseite einer seinen Innenraum oben abschließenden Platte 117, die
in geeigneter Weise am Kegel 118 des Deckels befestigt ist.
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Um die Verbrennungsgase der Brenner 125, welche die bei 124 zufließende
Schmelze flüssig erhalten, gegen das Freie abzuschließen, ist die umlaufende Wanne
gegenüber ihrem Deckel durch den Wasserverschluß 120 und 121 mit den Wasserzu- und
-Ablaufröhren 122 und 123 abgedichtet. Bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem übrigens
der Dorn feststehen oder mit der Wanne zusammen umlaufen kann, steht der Ringschirm
still, während die Glasmasse relativ zu ihm umläuft, so daß hierdurch ebenfalls
ein mit Bezug auf die Achse völlig symmetrischer Zustand in der Schmelze hergestellt
wird.
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Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von
der vorstehend beschriebenen durch die Anordnung des Ringschirmes iid. Dieser ist
nämlich an dem Boden der Wanne io3 befestigt und mit Öffnungen 126 zum Durchtritt
der Schmelze versehen.
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Bei der Anordnung nach Fig. 8 ist der einen Teil des Ziehschachtes
bildende wassergekühlte 1Tantel ioi auf dem ruhenden Deckel der ebenfalls ruhenden
Wanne drehbar gelagert und mit einem geeigneten Antrieb versehen. Die Wanne 103,
die, wie erwähnt, ebenso wie der Deckel ruht, ist hier nicht zur Aufnahme des Ziehdornes
unterbrochen. Dieser wird vom Kühlmantel ioi getragen. Zu diesem Zweck ist der Kühlmantel
mit einer feuerfesten kegelförmigen Verkleidung 128 versehen, die eine Abschlußscheibe
117 für den Innenraum des Ringschirmes zig trägt, welcher in der Glasmasse schwimmt
und sich von unten gegen die Platte 117 legt, so daß er an dem Umlauf teilnimmt.
Gegen den Ringschirm zig legt sich unter Wirkung des Auftriebes eine mit Bohrungen
versehene Platte i3o, die mit einer den Dorn bildenden bei i. i durchbohrten Düse
120 versehen ist. Diese Düse weist einen Rand 133 auf, der über den Glasspiegel
hinausragt und beim Ziehvorgang das Rohr bildet, sofern zur Ziehstelle durch das
hohle Rohr hindurch von oben Luft Zutritt hat.
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Durch den Umlauf des von den Teilen ii7, iid und i3o gebildeten Hilfsbehälters
gegenüber der Wanne wird ebenfalls ein völlig symmetrischer Viskositätszustand mit
Bezug auf die Achse herbeigeführt. Der Umlauf des Ziehdornes 129, 133 kann so langsam
erfolgen, daß die sich hieraus ergebende spiralige Struktur des Glasrohres kaum
merklich ist und der Gleichförmigkeit des Erzeugnisses keinen Abbruch tut.
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Fig. g stellt eine ähnliche Ausführungsform dar, nur läuft hier wiederum
die Wanne io3 um.,
während der Kühlmantel ioi feststeht und mit dem Deckel
verbunden ist.
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Es wäre jedoch bei dieser Ausführungsform auch möglich, den Dorn und
den Ringschirm an der Wanne anzubringen, so daß eine eigentliche Rührwirkung nicht
stattfinden, die Symmetrie des Viskositätszustandes aber dennoch durch die Drehung
der Glasmasse gegenüber den Brennern herbeigeführt werden würde.