-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Formen von Stäben aus glasartigem Material und
im Besonderen auf eine solche Vorrichtung, die mittels Gießen des
Materials in eine Form arbeitet.
-
Um optische Komponenten, wie zum
Beispiel Linsen, herzustellen, kann der Prozess mittels des Bildens
von Rohlingen aus einem Glasstab, der in Scheiben geschnitten wird,
gestartet werden, wobei jeder Rohling dann gemahlen oder umgeschmolzen
und gegossen wird, um die endgültige
Form der Linse zu erreichen.
-
Eine andere Methode zur Herstellung
optischer Komponenten, bekannt als „Stampfen", besteht aus dem Wiedererhitzen des
Endes eines Stabes in einem Ofen, bis das Glas am Ende dieses Stabes
erweicht ist, und dann dem Einführen
des Endes in eine Presse, wobei die inneren Formen des Abgusses
essenziell die des Bauteils sind, das hergestellt wird. Um ein Bauteil
mit guter Qualität
zu erhalten, wird ein Stab von hoher Oberflächengüte benötigt, im Allgemeinen „feuerpoliert" genannt.
-
Andere Methoden zur Herstellung von
Glasstäben
können
für zylindrische
Hohlleiter und Rohlinge für die
Herstellung von Glasfasern mittels Ziehen, wobei auch eine gute
Staboberflächenbeschaffenheit
notwendig ist, genutzt werden.
-
Um einen Glasstab zu formen, sind
die so genannten „Vello-" oder „Abwärtsziehen-"Verfahren bekannt,
entsprechend denen die Glasmasse vom Boden eines Behälters mit
einer Öffnung,
die darin eingebracht ist, in der eine Glocke installiert ist, an
deren Oberfläche
die Glasmasse getrieben durch die Schwerkraft fließt, gegossen
wird, bevor sie unter der Glocke zusammenkommt. Ein Glasrohr kann
unter der Glocke mittels des Einströmens von Luft in das Glas entlang
der Achse der Glocke geformt werden. Eine Glasschnur wird mittels
Auspumpens der Luft entlang der Achse um die Fasern des geschmolzenen
Glases geformt, um das Ansammeln der Fasern des geschmolzenen Glases
unter der Glocke zu unterstützen:
Die Glasschnur oder der Glasstab kann dann gezogen und thermisch
konditioniert werden, bis dieser erhärtet.
-
Diese Verfahren machen es möglich, einen
Stab mit guter Oberflächenbeschaffenheit
zu erhalten, insofern als dieser frei von jedem Kontakt während des
Formens des Stabes bleibt, während
der Stab noch in plastischem Zustand ist. Die Fließgeschwindigkeiten
des Materials können
hoch sein (auf Anordnung 50–300 kg/h).
Andererseits muss das Glas einen adäquat hohen (50.000–100.000
P) Grad an Viskosität
um die Glocke haben, um der Gravitationskraft, die auf den geformten
Glasstab wirkt, entgegenzuwirken, wobei diese einen relativ kleinen
Durchmesser nicht überschreiten
sollte (ungefähr
30–50
mm maximal).
-
Das bedeutet, dass Typen von Glas,
die bei geringer Viskosität
entglasen, nicht benutzt werden können. Des Weiteren ist die
Qualität
der erhaltenen Glasstäbe
ungenügend
für optische
Anwendungen aufgrund der Inhomogenität des Glases in der Nähe der Achse
des Stabes. Andere Nachteile limitieren diese Verfahren, im Besonderen
die Tendenz des Stabes, einen ovalen Bereich zu haben, Schwierigkeit
im Setup, und die Unmöglichkeit,
Stäbe mit
einem Durchschnittsbeschaffenheitsgradienten zu produzieren, wobei
ein solcher Gradient gemeinhin heute genutzt wird, besonders bei
optischen Linsen mit einem radialen Brechungsindexgradienten.
-
Ein Verfahren ist ebenso bekannt
zur Gewinnung von Glasstäben
mittels des kontinuierlichen Gießens von Glasmasse in eine
geneigte Form, die gewöhnlich
gekühlt
ist. Nach dieser Form, vor dem Erreichen des Schneidebereichs, sind
eine Einrichtung zur thermischen Konditionierung und eine Einrichtung
der Regulierung der Geschwindigkeit des Stabes weggehend von der
Form vorhanden. Dieses Verfahren macht es möglich, Stäbe verschiedener Sektionen
(kreisförmig,
oval, rechteckig etc.) mittels einer angemessenen Formgebung der
Sektion der Form zu produzieren. Die Entglasung des Glases wirft
weniger Probleme auf als in den oben beschriebenen Prozessen. Das
erhaltene Glas kann von optischer Qualität sein und Stäbe mit großen Durchmessern
können
hergestellt werden, um zum Beispiel dicke optische Linsen zu erhalten.
-
Auf der anderen Seite ist aufgrund
des Kontakts des Glasgusses und der Wände der Form die Oberflächenqualität des Stabes
schlecht. Die Oberfläche
ist von einer Wellenform genannt „Kühlfalten" gezeichnet, die maschinell abgearbeitet
werden müssen,
was die Herstellungskosten vergrößert und
einen Verlust von Material verursacht.
-
Noch ein anderes Verfahren zur Formung
von Glasstäben
beinhaltet den Guss von Glasmasse in eine geteilte Form, die mit
einem beweglichen Boden ausgestattet ist, der sich innerhalb der
Form während
des Gusses absenkt. Nach einem adäquaten Abkühlungszeitraum wird die Form
geöffnet,
um den Glasstab, der darin beinhaltet ist, zu entnehmen. Es gibt
Kontakt zwischen dem Glas und der Form, und so gibt es die Möglichkeit,
dass „Kühlfalten" die Oberfläche beschädigen, wie
in dem Verfahren, das mit einem Guss in eine geneigte Form arbeitet.
-
FR-A-2649392 offenbart eine Methode
eines geschmolzenen, pulverisierten und halogenisierten Ausgangsmaterials,
um Glasstäbe
ohne Kontaktierung der Seiten eines porösen Schmelzbehäl ters zu
formen. EP-A-0070760 offenbart eine Methode des Formens von Silikon
mittels einer porösen
Form.
-
Der Zweck der vorliegenden Erfindung
ist hierzu eine Einrichtung zum Formen eines Stabes aus glasartigem
Material, der nicht einen der Defekte der Einrichtungen, die die
oben beschriebenen Verfahren realisieren, vorweist, herzustellen.
-
Im Besonderen ist der Zweck der vorliegenden
Erfindung eine Einrichtung zum Formen von Stäben aus glasartigem Material
mit einem exzellenten „feuerpolierten" Typen der Oberfläche ohne
Kühlfalten
herzustellen, wobei diese Einrichtung es möglich macht, gleichzeitig Stäbe mit einem
großen
Durchmesser (größer als
100 mm) zu erhalten, sicherzustellen, dass der Stab ein Querschnittsprofil
einer Zusammensetzung erhält, die
beim Gießen
des geschmolzenen Materials, das es zuführt, festgesetzt wird, ohne
das besagte Profil zu beinträchtigen,
die Herstellung von optischen Qualitätsglasstäben, sogar mit Typen von Glas,
die leicht entglasen, zu ermöglichen
und Stäbe
mit einer astreinen Sektion von verschiedenen Formen mit einer Einrichtung, die
adaptiert werden kann, über
eine extensive Spanne von Fließgeschwindigkeiten
von Glas und eine sehr kurze Setupzeit bietet, zu erhalten.
-
Die Erfindung stellt eine Einrichtung
zum Formen von geschmolzenem, glasartigem Material zu Stäben mittels
Gießen
bereit, wobei die Vorrichtung aufweist:
- (a)
eine Form mit einer vertikalen Achse und einem festgelegten Querschnitt,
wobei die Form aufweist:
- (i) eine innere Wand aus einem porösen Material, wobei die Wand
einen Formhohlraum mit gleichmäßigem Querschnitt
definiert, und
- (ii) eine mit der Wand verbundene Einrichtung zum Einströmen eines
Gases in die Wand, um zu bewirken, dass Gas aus der Wand an der
gegenüber liegenden
Seite des glasartigen Materials, das in der Form angesammelt ist,
austritt, um eine interstitielle Strömung eines Gasfilms zu bilden,
wodurch das glasartige Material von der Innenwand der Form getrennt
wird; und
- (b) ein Gussrohr, das über
der vertikalen Achse der Form zentriert ist und zur Zufuhr des geschmolzenen glasartigen
Materials in die Form ausgelegt ist.
-
Als Ergebnis des sehr dünnen „Polsters" des Gases, demnach
gebildet zwischen dem glasartigem Material und der Form, wobei die
Form des erhaltenen Stabes beträchtlich
nahe der Form bleibt, jedoch frei von jedem physikalischen Kontakt
mit dieser bleibt, was der Oberfläche erlaubt, einen perfekten
Oberflächenzustand
beizubehalten, ohne jegliche „Kühlfalten".
-
Die Aufmerksamkeit wird auf FR-A-2649392
gerichtet, das ein Polster von Gas im Kontext des Formens eines
Glasartikels benutzt. Jedoch der Prozess, wie er in FR-A-2649392
beschrieben wird, bezieht das Verteilen von schmelzbarem Pulver
in einen Schmelzbehälter,
im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung, wo geschmolzenes Material
in eine Form eingeführt
wird.
-
Die Vorrichtung nach der Erfindung
kann eine Einrichtung zur thermischen Konditionierung des glasartigen
Materials und der Form aufweisen.
-
Ebenso kann die Form eine Einfassung
aufweisen, bei der eine der Wände
aus einer porösen
Wand besteht, sowie eine Einrichtung, um Gas unter Druck in diese
Einfassung einzuströmen.
Diese kann teilweise mit einem porösen Material gefüllt sein,
das einen Wärmetransfer
zwischen der porösen
Wand der Form und der Einfassung gewährleistet. Diese poröse Wand
kann von der Einfassung durch eine gasdichte Beschichtung isoliert
sein, wobei Einrichtungen zum Einströmen von Gas in diese Wand mit Oberflächen der
Wand verbunden sind, die nicht durch diese Beschichtung bedeckt
sind, und wobei eine Kühlflüssigkeit
in der Einfassung zirkuliert.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
1 zeigt
ein Querschnittsdiagramm der vorliegenden Erfindung, wobei das glasartige
Material dargestellt wird, während
es durch ein Gussrohr abgegeben wird;
-
2 zeigt
einen Querschnitt einer Vorrichtung des Standes der Technik, die
eine Form mit einem beweglichen Boden besitzt.
-
3 zeigt
ein Diagramm, das die porösen
Wände der
Form, eingefügt
in eine gasdichte Einfassung, zeigt, die einen Einlass für Gas besitzt.
-
4 zeigt
eine Variation der Form von 3,
in der der Raum zwischen der Einfassung und der porösen Wand
der Form ein makroskopisch poröses
Material beinhaltet;
-
5 zeigt
eine andere Variation der Form von 3,
das ferner ein spiralartiges, röhrenförmiges Element
zur Konditionierung der innen liegenden porösen Wand zeigt;
-
6 zeigt
eine Variation der erfinderischen Vorrichtung, in der das Gas nicht
durch die außen
liegenden Oberfläche
der porösen
Wand, aber durch einige vertikale Löcher austritt;
-
7 zeigt
eine Variation der Vorrichtung von 6,
in der die poröse
Wand ferner horizontale Löcher beinhaltet,
die die außen
liegende gasdichte Beschichtung passieren;
-
8 zeigt
eine Variation der erfinderischen Vorrichtung, in der zwei Formen übereinander
gelegt angeordnet sind und
-
9 zeigt
ein Diagramm, das eine erfinderische Vorrichtung darstellt, in der
eine thermische Konditioniereinrichtung am Ausgang der Form installiert
ist, um die Temperatur der Glases zu homogenisieren.
-
Andere Charakteristika und Vorteile
dieser Vorrichtung nach der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
und in den angehängten
Zeichnungen, in denen die 1 bis 9 verschiedene Wege der Realisierung
der Vorrichtung nach der Erfindung repräsentieren, aufgezeigt.
-
Es wird verwiesen auf die Vorrichtung,
die in 1 repräsentiert
ist, in der ein glasartiges Material 1 in teigigem Zustand
auftritt, wie ein Glas, das durch ein Gussrohr 2 ausgegeben
wird, gespeist von einem Reservoir von teigigem Glas (nicht gezeigt).
Eine fixierte zylindrische Form 3, mit einer vertikalen
Achse, deren Teil größer oder
gleich dessen des Gussrohres ist, wird platziert unter dem Ende
des Rohres. Nach der Erfindung ist diese Form 3 aus porösem Material
hergestellt. Die Außenseite
der Form 3 wird beschickt mit einem Gas, das unter Druck
steht, das hierzu die Form durchdringt, wie es die Fließlinien
durch die Pfeile zeigen, und erreichen so das Innere der Form.
-
Der Boden der Form ist offen. Der
Glasstab, der in der Form geformt wird und durch Kühlung härtet, fließt kontinuierlich
aus diesem heraus . Die Führungsrollen 41 , 42 ,
die sich am Ausgang der Form befinden, den Stab fassend, ziehen
diesen und adjustieren die Geschwindigkeit des Glases, das in die
Form fließt,
so dass das Gebiet, in dem sich das Glas ausbreitet, geformt wird
in der Nähe
der oberen Oberfläche
der Form 3. Das Glas wird hierzu dazu gebracht, dem inneren
Profil der Form 3 nahe zu folgen, ohne Letzteres zu berühren, dank
des interstitiellen Gasfilms, der zwischen dem Glas und der Form
durch das Gas, das durch die Wand der Form geblasen wird, geschaffen
wird.
-
Es wird ebenso bemerkt, dass die
Vorrichtung nach der Erfindung es ermöglicht, Glasstäbe mit großem Durchmesser
durch Vergrößerung des
Flusses von Glas, das aus dem Rohr 2 fließt, und
mit einem kleinen Durchmesser, wobei dieser Fluss eines kleinen
Durchmessers es ermöglicht,
Probleme mit der Entglasung zu vermeiden, wobei diese gelegentlich
bei Durchflüssen
mit großem
Durchmesser vorkommt, herzustellen. In der Tat ermöglicht es
ein Rohr mit kleinem Durchmesser, bei gleicher Durchflussrate, Glas
mit einer geringeren Viskosität
zu liefern.
-
Im Lauf seines Weges zum Boden der
Form kühlt
das Glas zu dem Punkt, an dem es möglich ist, dass es ohne Schaden
manipuliert werden kann und es sein eigenes Gewicht auffängt. Es
kann dann in eine thermische Konditioniereinrichtung und in eine
Schneidevorrichtung (nicht gezeigt) eingefahren werden.
-
Die Art, in der die Vorrichtung nach
der Erfindung, gezeigt in 2,
realisiert ist, stellt eine unstetige Produktion von Glasstäben zur
Verfügung.
Es unterscheidet sich von der Art gezeigt in 1 derart, dass es eine Form 3 aufweist,
wobei diese mit einem beweglichen Boden 31 ausgestattet
ist, der in eine Buchse eingepasst ist, um beispielsweise das progressive
Absenken des Glases in die Form und seinen Anstieg zum Ausfließen aus
der Form sicherzustellen. Diese Variation ist besonders geeignet
für große Fließgeschwindigkeiten
von Glas. Tatsächlich
ermöglicht
es dies, eine Vorrichtung zu konzipieren, die verschiedene Formen, zum
Beispiel eingepasst mit ei nem rotierenden Revolverkopf und erfolgreich
installiert unter dem Gussrohr 2, beinhaltet.
-
Wie oben erwähnt ist der Mangel, der bewältigt werden
muss, die „Kühlrunzeln" (ringförmige Wellenformen
an der äußeren Oberfläche des
Glases). Dieser Mangel entsteht, wenn die Haut des Glases vorzugsweise
mit Rücksicht
auf den Kern des Glases gekühlt
wird, im ausbreitenden Gebiet gelegen am oberen Ende der Form nach
der Erfindung. Die Ausbildung eines Gasfilms, der das Glas von der
Form trennt, ist der überwiegende
Faktor, der zum Verschwinden dieses Phänomens beiträgt. Die
anderen Faktoren, die es ermöglichen,
dieses Phänomen
zu limitieren, beinhalten: eine Limitierung des Anteils der Ausbreitung
des Gusses in den Eingang in die Form, eine geringe Viskosität des Glases,
eine hohe Fließgeschwindigkeit
des Glases, einen hohen Anteil an heißer Form und eine Hochtemperaturumgebung
in dem Gebiet, das den Boden des Rohres vom oberen Ende der Form
trennt.
-
Um eine solche Umgebung zu etablieren,
kann sich eine Heizeinrichtung 5 auf dieser Ebene befinden, bestehend
aus Brennern oder elektrischen Widerständen (siehe 1). Diese Einrichtungen können ebenso in
den oberen Bereich der Form integriert sein.
-
Einer der Vorteile der Vorrichtung
nach der Erfindung liegt in der Tatsache, dass sie es ermöglicht,
ein Profil einer achsensymmetrischen Anordnung homothetisch zu transferieren,
gebildet im Guss des geschmolzenen Glases, das in die Form eintritt.
Ein solches Anordnungsprofil kann als Beispiel das einer Abfolge
von konzentrischen Ebenen von verschiedenen Typen von Glas sein
oder ein Material, das man nach anfänglicher Formation von solch
einer Abfolge von Ebenen in anschließender partieller Interdiffusion
diese Ebenen an den Schnittstellen, wie es in (1') durch eine gestrichelte Linie in 1 reprä sentiert wird, erhält. Einrichtungen,
die es ermöglichen,
ein solches Profil zu erhalten, sind beschrieben in der Anwendung
eines französischen
Patents, das an diesem Tag vom Anmelder eingereicht wird, mit dem
Titel „Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Glasstabes
aus einem Material, das einen Querzusammensetzungsgradienten aufweist, im
Besonderen ein Glasstab".
-
Unterschiede in der Dichte und/oder
der Viskosität
zwischen den verschiedenen Ebenen des Glases sind verantwortlich,
den Transfer des Profils zu stören.
Diesen Störungen
kann durch die Etablierung einer hohen Durchschnittsviskosität (> 50 P) im Glas und
durch die Etablierung eines Formtemperaturprofils, das für ein schnelles
Abkühlen
des Glases nach der Ausbreitung sorgt, entgegengewirkt werden.
-
In bestimmten Fällen ist die Fließgeschwindigkeit
des zugeführten
Glases gering, die Viskosität
hoch und das Rohr 2 von kleinem Durchmesser (zum Beispiel
5 kg/h, 5000 P, und ein Rohr mit einem Durchmesser von 10 mm) und
ein hohes Ausbreitungsverhältnis
ist verlangt, beispielsweise 10. Besondere Sorge sollte der Frage
nach der Hitze im Ausbreitungsgebiet gelten, eine hohe Temperatur
muss im oberen Bereich der Form etabliert sein, und die Heizreinrichtung 5 muss
eingefügt
sein (siehe 1), um die
Hochtemperaturumgebung zwischen dem Boden der Röhre 2 und dem oberen
Ende der Form 3 aufrechtzuerhalten.
-
Als Beispiel können Graphit, poröse Strukturen
von rostfreiem Stahl, eine Nickellegierung oder Bronze oder poröse Keramiken
geeignet sein, um die poröse
Wand der Form zu bilden, vorausgesetzt sie zeigt eine gute Oberflächenbedingung.
Die relativen Gasdrücke
sind für
Graphit, 13% Porösität mit einer
Wanddicke von 8 mm, 0.5–6
bar. Die Werte, die für
die anderen Materialien benutzt werden, werden aus der verwendeten Durchlässigkeit
und Wanddicke geschlossen.
-
3 bis 7 zeigen, in einem Diagramm
eines axialen Querschnittes, verschiedene Wege der Herstellung der
Form, wobei diese Teil der Vorrichtung nach der Erfindung sind,
als illustrierende, nicht limitierende Beispiele. In diesen Figuren
bezeichnen identische Referenznummern identische oder ähnliche
Elemente oder Komponenten.
-
In der Form nach 3 ist die poröse Wand 6 der Form
in eine gasdichte Einfassung 7 eingebracht, welche mit
einem Einlass 8 für
das Glas, das in einem Film herausfließen sollte, zwischen der inneren
Oberfläche
der Wand 6 und dem Glas, das in der Form beinhaltet ist.
Das Kühlen
der außen
gelegenen Oberfläche der
Einfassung kann Anwendung finden (zum Beispiel mit Licht oder Wasser,
das nach den Pfeilen f fließt).
Die Abkühlungseigenschaft
einer solchen Form ist hingegen schwach. Sie ist geeignet für sehr geringe
Fließgeschwindigkeiten
oder für
den unteren Teil einer Vorrichtung, die mit einer höheren Fließgeschwindigkeit
operiert, wie es weiter unten nach der Referenz nach 8 erklärt werden wird.
-
4 zeigt
eine Variation der Form nach 3,
in der der Raum, der sich zwischen der Einfassung und der porösen Wand 6 der
Form befindet, besetzt ist von einem makroskopisch porösen Material 9,
zum Beispiel Metallpartikel (Kügelchen,
Nadeln, Flechten von metallener Wolle), die einen Transfer der Hitze
zwischen der Wand 6 und der Einfassung 7 bereitstellen.
Kühlen
oder Heizen, angewandt auf die Einfassung 7 (nach den Pfeilen
f), wird demnach über
die poröse
Wand 6 der Form transferiert.
-
Die Form der 5 ist abgeleitet von der 3 unter Hinzunahme eines spiral- und
röhrenförmigen Elementes 10,
bestehend aus anderen Einrichtungen der thermischen Konditionierung
im Inneren der porösen Wand 6 der
Form, mit der diese in Kontakt ist. Dieses Element kann aus einem
Rohr zur Zirkulation einer kühlenden
Flüssigkeit
bestehen oder aus einem elektrischen Heizwiderstand. Zwei solche
Elemente können
aufeinander gestapelt sein, eines am oberen Ende der Form, wie oben
gezeigt, um zu heizen und ein anderes im Rest der Form, um diesen
abzukühlen.
-
In der Form nach 6 tritt das Gas nicht durch die äußere Oberfläche der
porösen
Wand 6 aus der Form, sondern durch einige vertikale Löcher, die
darin eingebracht sind. Die Durchlässe 111 , 112 sind in die Wand der Einfassung 7 eingebracht
und ringförmige
Rillen 121 , 122 ermöglichen
dem Gas, in die vertikalen Löchern 131 , 132 etc.
einzudringen, wobei diese in einem Ring verteilt sind. Die äußere Oberfläche der
porösen Wand 6 der
Form ist undurchlässig
gearbeitet, zum Beispiel durch eine Beschichtung 14 eines
organischen oder mineralischen Materials, und diese wird gekühlt durch
eine erzwungene Zirkulation eines Fluids zwischen dem Eingang 8 der
Einfassung und eines Ausgangs 15. Durch eine variable Gestaltung
des äußeren Durchmessers
und der porösen
Wand der Form (also seiner Dicke) ist es möglich, die Kühlung entlang
der Länge der
Form zu verteilen.
-
Eine Variation der Form von 6 wird in 7 gezeigt, wobei die poröse Wand 6 weitere
horizontale Löcher 161 , 162 aufweist,
die durch die gasdichte äußere Beschichtung 14 in
die innere Oberfläche
der Wand 6 durchgehen oder eine kurze Distanz davor stoppen.
Diese Variation ist besonders lohnend für sehr lange Formen, da die
Löcher
für eine
partielle Evakuierung des Gases sorgen, was sich dann nicht gänzlich in
die oberen oder unteren Teile der Form ausdehnen muss. Die Stabilität des Gasfilms
kann demnach verbessert werden.
-
Wenn die vollständig notwendige Länge der
Form erheblich ist, können
zwei oder mehrere Formen 3, 3' eine auf die andere platziert
werden, wie es in 8 gezeigt
ist. Es wird dem nach bemerkt, dass es möglich ist, das Gas zwischen
den Formen zu evakuieren, und dass die verschiedenen theoretischen
Konzepte in jeder Form implementiert werden können. Zum Beispiel kann der
obere Teil der Form 3 durch einen elektrischen Widerstand
geheizt werden, wie es in 5 gezeigt
wird, das Bodenteil der Form 3 kann mit Metallkügelchen ausgestattet
werden, wie die Form von 4,
und die Form 3' kann
die Gestalt der Form nach 3 annehmen.
-
Allgemein weist die Form der Vorrichtung
nach der Erfindung wenigstens eines der drei folgenden Gebiete auf:
einen geheizten Teil, einen „sehr
stark" gekühlten Teil
und einen „schwach" gekühlten Teil.
-
Das erstrebte Ziel ist es, das Glas
auf eine genügend
tiefe Temperatur zu bringen (Viskosität > 107.5 bis 1015 P). Dieser Temperaturabfall sollte langsam
genug sein, um einen signifikanten Kern-Haut-Temperaturgradienten,
der mechanische Grenzbedingungen schafft, bei der Entwicklung zu
vermeiden.
-
Die Zeitspanne, die in der Form verbracht
wird, hängt
von der Startviskosität,
dem Durchmesser und dem Typen des Glases ab. Die folgende Tabelle
gibt Minimalwerte verwendbar für
die Zeit, die das Glas in der Form bleibt, an:
-
Diese Minimalwerte können zu
einem signifikanten Grad überschritten
werden, im Besonderen im Falle niedriger Fließgeschwindigkeiten und/oder
großen
Durchmessern. Zum Beispiel im Falle eines Glasdurchmessers von 80
mm bei einer Fließgeschwindigkeit
von 10 kg/h wird eine Formaxiallänge
von mindestens 10 cm empfohlen, was einer Zeit von mindestens 450
Sekunden entspricht.
-
Die Form, gezeigt in 9, weist eine Wärmekonditionierungseinrichtung
auf, die am Ausgang der Form installiert ist. Diese Einrichtungen 17, 18 dienen
dazu, die Temperatur des Glases zu homogenisieren, um seine inneren
Spannungen zu reduzieren und es schneidbar zu machen. Sie können einen
festen Teil 17 und möglicherweise
einen Teil 18, der zurückzieht,
um zu ermöglichen,
dass das Glas in Übereinstimmung
mit dem Pfeil 19 geschnitten wird, aufweisen. Im Falle
einer geringen Fließgeschwindigkeit
können
die Einrichtungen 17, 18 dazu dienen, das Glas
abzukühlen.
Andernfalls werden die Stäbe
einer klassischen Abkühlanlage zugeführt. Die
Rollen 20 spielen, in den Einrichtungen 17, 18,
die Rolle der Rollen 41 , 42 der Vorrichtung nach 1.
-
Die Vorrichtung nach der Erfindung
ist geeignet für
das Formen in Stäben
möglicherweise
großen Durchmessers,
Typen von Glas mit einer sehr großen Bandbreite an Viskositäten, von
ungefähr
1–30.000
P, und vorzugsweise 10–10.000
P.
-
Die geringsten Viskositäten werden
vorzugsweise benutzt für
Typen von Glas, die einfach entglasen. Mithin macht es die Erfindung
möglich,
Stäbe von
optischer Qualität
und mit einer „feuerpolierten" Oberfläche von
Glastypen, die bei Viskositäten
von 1–10
P entglasen.
-
Die höchsten Viskositäten werden
beim Transfer eines Zusammensetzungsprofils erreicht, das man am
Ausgang eines Glasfördersystems
erhält,
wie bei einem Gussrohr, das tatsächlich
eine hohe Viskosität (1.000–30.000
P) verlangt. In dieser Hinsicht soll auf die oben erwähnte Patentanmeldung,
eingereicht an diesem Tag vom Anmelder, hingewiesen werden. Folglich
wird eine hohe Viskosität
zum Formen eines „harten" Glasstabes benutzt,
das heißt,
für schwer
schmelzbares Glas (zum Beispiel Borsilikatkronglas oder Glaskeramik).
Bei solchen Glastypen, die geringe Viskositäten erhalten, wird ein Fördersystem
benötigt,
das bei einer hohen Temperatur arbeitet (zum Beispiel > 1.500°C), was technologisch
schwierig zu realisieren ist. Hierzu ermöglicht es die Erfindung, solche
Glastypen unter vorteilhaften Bedingungen herzustellen.
-
Die unten aufgeführten Tabellen geben nicht
limitierende Beispiele von Arbeitspunkten an:
- a)
für homogenes
Glas:
- b) für
Glas mit einem variablen Zusammensetzungsprofil:
-
Natürlich ist die Erfindung nicht
limitiert auf die beschriebenen und gezeigten Ausführungsbeispiele, die
sich nur als Beispiel ergeben. Mithin ist die Erfindung nicht limitiert
auf die Herstellung von zylindrischen Stäben. Andere Formen, inklusive
dem Quadrat, dem Rechteck, dem Dreieck, dem Prisma etc., Teile können produziert
und bereitgestellt werden, wobei diese nicht einen scharfen Winkel
(Radius der Krümmung > 1mm) aufweisen.
-
Im Falle von Abschnitten schlanker
Formen, ist ein Glasfördersystem,
ein solches wie der „Karpfenschwanz", der eher eine Glasfaser
als achsensymmetrischen Fluss verteilt, zu bevorzugen.
-
Die bevorzugte Orientierung der Vorrichtung
ist senkrecht. Eine schräge
Orientierung (bis zu ungefähr 45°) kann jedoch
in Betracht kommen, im Besonderen um den vertikalen Raum, der für die Vorrichtung
notwendig ist, zu reduzieren.
-
Ebenfalls ist die Erfindung nicht
limitiert auf das Formen eines Stabes aus Glas oder glasartigem
Material und dehnt sich auf andere Materialien aus, die bei Raumtemperatur
fest sind und flüssig
oder plastisch bei bestimmten Temperaturen, die höher als
die Raumtemperatur sind, wie zum Beispiel organisches plastisches
Material oder Keramiken. Des Weiteren können andere als oben genannte
poröse
Materialien genutzt werden, um die innere Wand der Form auszustatten,
in dem Umfang, für
den sie als geeignet gewählt
sind, die Temperaturen, denen sie ausgesetzt sein werden, auszuhalten.
