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Verfahren und Vorrichtung zum Härten von vorzugsweise flachen Glasgegenständen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Härten von plattenförmigen oder
wesentlich flachen Gegenständen aus Glas nach einer der bekannten Abschreekmethoden.
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Es ist bekannt, daß man eine um so weitergehende Härtung erlangt,
je näher man an den Erweichungspunkt des Glases bei seiner Vorwärmung herangeht.
Um bei sehr hoher Erwärmung die Gefahr der Formänderung zu vermeiden, hat man ebene
Platten bisher aufgehängt oder auf geeignete Unterlagen gelegt. Die letzte Methode
gestattet eine an sich höhere Erwärmung, verbindet jedoch damit die Gefahr optischer
Beeinträchtigung der Auflageoberfläche.
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Es hat sich herausgestellt, daß die günstigste physikalische Voraussetzung
für eine einwandfreie Härtung eine möglichst hohe Temperatur des Innern des Glases
ist. Bei den bisher bekannten Verfahren ist die Innentemperatur des Glases geringer
oder allenfalls gleich hoch wie die seiner Außenflächen.
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Ausgehend von dem einen der beiden oben beschriebenen Verfahren zeigt
die vorliegende Erfindung den Weg, wie man Platten o. dgl. erhält, die beim Beginn
des eigentlichen Abschreckvorganges im Innern heißer, d. h. weicher sind als außen.
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Das Verfahren bezieht sich auf Glasgegenstände, welche eine allseitige
Auflage auf einer Unterlage gestatten. Als geeignete Unterlagen können feuerfeste
Materialien und Metallegierungen dienen, die evtl. mit einem geeigneten Schutzüberzug
gegen das Ankleben des Glases versehen sind. Zu letzterem eignet sich z. B. Kaolin
als Material, zu ersterem Karborundumstein, nicht oxydierende Stahllegierungen u.
dgl.
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Bei hinreichender Glasdicke, die die Formbeständigkeit sichert, braucht
die Unterlage nicht eine vollständig geschlossene Stützfläche zu sein, sondern kann
auch als Rost o. dgl. ausgebildet werden.
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Die Erhitzung geschieht in einem Ofenraum, dessen Temperatur höher
ist als die gewünschte Erweichungstemperatur des Glases. Die Erhitzung kann schnell
vor sich gehen. Dies ist ein weiterer Vorteil gegenüber den bisherigen Methoden,
die gleichmäßig durchtempern müssen. Die Wärme dringt im wesentlichen durch die
freie Oberfläche des Gegenstandes ein und erzeugt so ein Wärmegefälle von der freien
Oberfläche nach der unteren- Anlagefläche hin, deren Temperatur durch Kühlmittel
o. dgl. auf einer unter der Erweichungstemperatur des Glases liegenden Temperatur
gehalten wird.
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Das Kühlen der Unterlage kann geschehen durch Durchleiten von Kühlmitteln
durch das ganz oder teilweise hohle Innere oder dadurch, daß die Vortemperatur und
Wärmeaufnahmefähigkeit der Unterlage so gewählt
ist, daß sie für
die Zeit der Erwärmung im Ofen in der Temperatur stets entsprechend nachhinkt.
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Durch dieses Verfahren wird vorübergehend ein Glasgegenstand erzeugt,
dessen Unterseite eine starre Schicht bildet, während darüber Glas in erweichtem
Zustand sich befindet mit der höchsten Temperatur an der freien Oberfläche. .
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Man läßt nun ein Kühlmittel auf die freie Oberfläche derart wirken,
daß diese ebenfalls erstarrt, und zwar in dem Maße, daß ihre Temperatur der der
Auflagefläche in einem bestimmten Augenblick vollkommen entspricht. In diesem Augenblick
haben die beiden an sich verschiedenen Kühleinflüsse von oben und unten die weiche
Mittelschicht noch nicht erreicht, so daß deren Temperatur über der Temperatur der
Außenflächen liegt.
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Die so vorbereitete Platte stellt einen idealen Ausgangspunkt für
das Härten dar, denn man hat eine weiche Innenschicht, während die beiden äußeren
Schichten so hart sind, daß sie einen Transport in eine geeig-
nete Stellung
zur weiteren Schnellhärtung zulassen.
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Es ist bekannt, eine Platte, die auf einer Unterlage erwärmt wurde,
mit dieser zusammen zur Abschreckung zu bringen und das Kühlmittel auf der Unterseite
durch Vermittlung der Unterlage wirken zu lassen. Mangels eines völligen Aufliegens
des Gegenstandes auf der Unterlage wird keine hinreichend gleichmäßige Kühlung erzielt,
ganz abgesehen davon, daß das Kühlmittel auf der Unterlagseite nicht intensiv genug
wirkt.
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Das vorbeschriebene Verfahren gibt nun die Möglichkeit, die Platte
von beiden Seiten frei und in gleicher Weise für den Abschreckvorgang zugänglich
zu machen. Denn der Gegenstand ist - wenigstens für den kurzen Augenblick der notwendigen
Transportzeit -durch die harten Oberflächen vor Formänderungen geschützt. Man kann
also die so vorbereitete Platte härten, indem man sie, wie schon lange bekannt,
irgendwie horizontal gehalten, beiderseits senfecht auftreffenden Preßluftstrahlen
aussetzt, oder man kann die Platte bzw. den Gegenstand in jeder anderen geeigneten
Lage, z. B. senkrecht, den genannten Kühlmitteln in genannter Weise aussetzen.
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Man kann die vorbereitende Kühlung der freien Oberfläche des Glasgegenstandes
unmittelbar verbinden mit dem eigentlichen Härten, indem man z. B. die Unterlage
kippbar anordnet, sie mit der Platte zusammen fast bis zur senkrechten Stellung,
ja sogar über die Senkrechte hinaus gegen den Kühlluftstrom kippt, während gleichzeitig
von der Rückseite her im geeigneten Moment die zur symmetrischen Kühlung notwendigen
Kühlmittel dagegen geleitet werden.
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Statt der Kippbewegung ist auch eine Gleitbewegung der Platte denkbar,
wobei gleichzeitig die freie Fläche in der gewünschten Weise vorgehärtet wird.
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Die Erfindung besteht also darin, ,daß im Gegensatz zu den bisherigen
Verfahren die Platte vor dem Abschrecken nicht gleichmäßig vorgetempert wird, sondern
ein stationäres Wärmegefälle in ihr erzeugt wird, so daß die kühlere Seite nicht
deformierbar ist. Durch eine einseitige Vorhärtung der wärmeren Seite wird dann
unmittelbar vor Beginn des eigentlichen Abschreckens die Temperatursymmetrie beider
Oberflächen hergestellt. Diese Abkühlung wird aber nur so weit getrieben, daß das
Innere noch weich und deformierbar bleibt. Dann beginnt die eigentliche Abschreckung,
welche symme trisA von beiden Seiten gleich intensiv wirkt. Auf diese Weise können
auch Gegenstände, z. B. optisch genaue Hohlspiegel, gehärtet werden, die bisher
in der üblichen Weise durch Aufhängen, Senlrechtstellen nicht härtbar waren.
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In Fig. i ist ein Temperofen dargestellt, in dem beispielsweise ein
gewölbtes Glas u durch eine elektrische Heizvorrichtung b erhitzt wird. Der Ofen
ist innen mit Schamotte c ausgekleidet und durch eine Isolierschichtd gegen Wärmeverlust
geschützt. Das gewölbte Glas a liegt auf einer genau gearbeiteten Unterlage e aus
einem hitzebeständigen Material. In dieser Unterlage sind in bestimmten Abständen
Düsenlöcher f angebracht, durch die beim späteren Härten das Kühlmittel aus dem
Sammelkasten g mittels der Zuleitungsrohre lt geblasen werden kann. Der Raum! kann
nach Bedarf durch die Zuleitungsrohre k während des Temperns des gewölbten Glases
gekühlt werden, indem beispielsweise Luft oder ein anderes Kühlmittel eingeblasen
wird. Durch das Rohr l kann das erwärmte Kühlmittel abströmen. Zur Regelung ist
ein Ventil m vorgesehen.
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Fig. 2 zeigt die zweite Phase des Härtungsverfahrens. Nachdem das
Glas. in der Vorrichtung nach Fig. i vorgetempert ist, senkt sich die Unterstützungskonstruktion
mit dem gewölbten Glas senkrecht nach unten, wobei gleichzeitig ein isolierter Deckeln
unter die Öffnung des Ofens geschoben wird, damit dieser nicht auskühlen kann. An
dem Verschlußdeckel n ist ein Sammelkasten o angebracht, dessen Oberfläche vorzugsweise
gewölbt und ebenfalls mit Ausströmdüsen versehen ist. Das Kühlmittel wird über ein
Ventil p dem Düsenkasten o zugeführt. Aus diesem Düsenkasten erfolgt nun die kurze
Abkühlung der freien Oberfläche zur Herstellung
der gleichen Temperatur
auf den beiden Außenflächen der Glasplatte a.
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Sobald die gewünschte Temperatursymmetrie erreicht ist, senkt sich
gemäß Fig.3 die Unterstützungskonstruktion abermals. Die Glasplatte wird dabei von
seitlich eingreifenden Zähnen oder Spitzen s gehalten, und nun kann der eigentliche
Härtungsvorgang durch vollständiges Öffnen der Ventilep und Y vor sich gehen.
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In den Fig. q. bis 6 ist eine weitere Vorrichtung zur Ausführung des
Verfahrens, vorzugsweise zum Härten ganz flacher Gegenstände, dargestellt. Fig.
q. zeigt wieder den eigentlichen Temperofen mit dem Heizelement b, in dem
-das Glas a auf der Unterlagee vorgewärmt wird. Die Unterlagee ist so gebaut, daß
eine Einlage m ausgewechselt werden kann, damit die erforderliche Temperatur der
Unterstützungsfläche erzielt werden kann. Die Unterlage e ist mittels eines Gelenkes
mit einem Verschlußdeckiel n verbunden. Sobald der Glasgegenstand vorgewärmt ist,
wird die Unterlagee mit der Gla.spla.tte a nach rechts geschoben, so daß der Deckeln
den Temperofen abschließt.
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Die gesamte Konstruktion ist beispielsweise auf Rollen gelagert, und
die Unterstützungsplatte e klappt, wie in Fig. 5 ersichtlich, nach unten, sobald
der Deckeln den Ofen. verschlossen hat. Die Glasplattea kippt dadurch um -und fällt
auf den Düsenkasten .1 und die darüberliegenden Auflagespitzen s. Während die Platte
nach unten fällt, kühlt sich die Oberfläche so weit ab, daß das im Patent beschriebene
Temperaturgefälle erreicht wird.
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Der Düsenkasten t (Fig. 6) geht jetzt nach unten, die Platte a bleibt
auf den Spitzen s liegen, während gleichzeitig von der Seite ein zweiter Düsenkasten
a eüigefahren wird und die eigentliche Härtung durch Öffnen der Ventile vor sich
gehen kann. Die .beiden Düsenkästen sind an der Oberfläche mit zahlreichen Löchern
versehen, durch die das Kühlmittel auf den Glasgegenstand aufgeblasen wird.