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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Einstellen der Temperatur von Glasplatten in einem
mit Walzen versehenen Temperofen, bei dem die Glasplatten auf einer
Walzentransporteinrichtung durch den Temperofen geführt werden,
wobei die Glasplatten von oben und unten erwärmt werden, die Glasplatten
auf den Walzen oszillierend hin und her bewegt werden und die Temperatur
der Glasplatten während
der Erwärmungszeit
gemessen wird, und die Verweilzeit der im Ofen angeordneten Glasplatten
im Temperofen mit Hilfe der gemessenen Temperatur eingestellt wird.
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Die Vorrichtung betrifft außerdem eine
Anordnung zum Tempern von Glasplatten, die einen mit Walzen versehenen
Temperofen umfasst, Mittel zum Erwärmen der Glasplatten von oben
und unten, horizontale Walzen im Inneren des Temperofens, um die horizontalen
Glasplatten zu tragen und um ihre Transportvorrichtung zu bilden,
wobei die Walzen geeignet sind, die Glasplatten während des
Erwärmens oszillierend
hin und her zu bewegen, und Mittel zum Messen der Temperatur der
Glasplatten im Temperofen während
des Erwärmens
und Mittel zum Einstellen der Verweilzeit der im Ofen angeordneten
Glasplatten nach der Messung der Temperatur unter Verwendung des
genannten Messergebnisses.
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Gegenwärtige Glas-Tempermaschinen
verwenden sogenannte „Schwingwalzenöfen" („oscillating
roler furnaces"),
in denen Glas im Wesentlichen durch Strahlung erwärmt wird.
Bei dem Temperprozess wird die Temperatur des Glases über den
Erweichungspunkt des Glases erhöht,
um dem Glas zu ermöglichen,
getempert zu werden. Die genannte Temperatur beträgt in Abhängigkeit
der Dicke des Glases zwischen 610 und 625°C. Das Glas wird dann mit einer
erwünschten
Geschwindigkeit abgekühlt,
wobei typischerweise eine Zwangskonvektion verwendet wird, bei der
Luftstrahlen von oben und unten gegen das Glas geblasen werden.
Dieses Verfahren ermöglicht
hohe Wärmetransferkoeffizienten,
die bei dünnem
Glas notwendig sind, um eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen
der Oberfläche
und der Mitte des Glases zu erhalten. Beispiele für Schwingwalzenöfen sind
in EP-B-0416332 und EP-B-0564489 offenbart.
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Ein typisches Problem bei Temperöfen besteht
darin, dass der Ofen mit Hinblick auf die Endtemperatur des Glases
manuell bedient werden muss. Die Glastemperatur wird im Nachhinein
gesteuert, basierend auf dem Endergebnis des Erwärmens einer vorhergehenden
Ladung. Die Temperatur wird typischerweise mit einem Pyrometer gemessen, das
außerhalb
des Ofens, zwischen dem Ofen und einer Kühlungseinheit angeordnet ist,
wodurch der Ofen durch Zwischenmessungen gesteuert werden muss,
so dass der Bediener die Erwärmungszeit
des Glases in der folgenden Ladung erhöht oder verringert. Ferner
wird versucht, den Ofen in einem konstanten Zustand zu halten. Das
System ist wirksam, wenn der Ofen einen Gleichgewichtszustand erreicht hat,
wobei die Ladungen gleiches Gewicht und Größe haben. Es gibt ein relativ
schwerwiegendes Problem, wenn die Größe der im Ofen zu erwärmenden Serie
klein ist, wodurch das Rezept und/oder die Temperatur des Ofens
oft geändert
werden muss, oder wenn häufig
Pausen auftreten etc. Ein weiteres Problem besteht darin, dass das
im Ofen hergestellte Glas stark vom Bediener abhängt, d. h. das Endergebnis
minderwertig sein kann, wenn der Bediener unerfahren ist oder ungenügende Basisschulung
hat, die zum Betreiben des Ofens notwendig ist.
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US-A-4528016 offenbart einen mit
Walzen versehenen Temperofen. Der Temperofen umfasst Mittel zur
Temperaturmessung an der Ausgangstür des Ofens, so dass die Temperatur
einer Glasplatte, die den Ofen verlässt, gemessen wird.
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Eine grundsätzliche Ursache für das Problem
besteht darin, dass, weil das Glas kontinuierlich von den Walzen
getragen wird, Wärme
durch Wärmeleitung
von den Walzen auf das Glas übertragen wird,
wobei diese Wärmeübertragung
gegenüber
der übrigen
Wärmeübertragung
dominiert, insbesondere zu Anfang der Erwärmung, wenn der Temperaturunterschied
zwischen den heißen
Walzen und dem Glas groß ist.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Durchschnittstemperatur
der Walze zwischen aufeinandertolgenden Ladungen nicht konstant
bleibt, sondern Ladung für
Ladung abnimmt, wenn der Ofen mit normalen Ladungen beladen wird. Wenn
die Durchschnittstemperatur der Walzen sinkt, muss die Erwärmungszeit
des Glases erhöht
werden, bis der Ofen seinen sogenannten konstanten Zustand erreicht.
Somit wird die genannte Veränderung
in der Erwär mungszeit üblicherweise
manuell durchgeführt,
ausgehend von der an der vorhergehenden Ladung ermittelten Temperatur
oder ausgehend von der Beschaffenheit der vorhergehenden Ladung.
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Darüber hinaus ist die Optik des
Glases am besten, wenn das Glas durchgehend so kalt wie möglich ist,
andererseits ist die Bruchfestigkeit und das Ergebnis des Temperns
besser, je heißer
das Glas erwärmt
wurde. Daher müssen
in der Praxis Kompromisse zwischen der optischen Qualität des Glases und
der Bruchfestigkeit gemacht werden, und der Betrieb muss auf einen
sehr engen Bereich beschränkt werden.
In diesem Fall wäre
es sehr wichtig, die Temperatur aufeinanderfolgender Ladungen so
konstant wie möglich
zu halten.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zum Tempern von Glasplatten
zum Einstellen der Temperatur in einem mit Walzen versehenen Temperofen
anzugeben und dabei die oben genannten Nachteile zu vermeiden und
aufeinanderfolgende Ladungen bereitzustellen, die eine so gleichförmige Temperatur wie
möglich
haben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Temperatur des Glases im Inneren des Temperofens an einem
Ruhepunkt der Glasbewegung gemessen wird.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet,
dass sie Mittel zum Steuern der Temperaturmessungsmittel beinhaltet,
so dass die Temperatur des Glases am Ruhepunkt der Glasbewegung
gemessen wird.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung
besteht darin, dass die Temperatur des Glases im Inneren des Ofens
gemessen wird und die Verweilzeit der Glasplatten in dem Ofen ausgehend
von dem genannten Messergebnis eingestellt wird. Die Idee einer
bevorzugten Ausführungsform
besteht darin, dass eine Erwärmungskurve
bestimmt wird und die Oszillationszeit ausgehend von der gemessenen Temperatur
derart eingestellt wird, dass die Temperatur des Glases am folgenden
Messpunkt auf der erwünschten
Erwärmungskurve
liegt. Dies ist extrem wichtig, da auf diese Weise die Temperatur
des Glases immer am gleichen Punkt des Glases gemessen wird, und
der Messpunkt ein Punkt ist. Bei sich bewegendem Glas ist der Messpunkt
eine Linie, was zu einer verschlechterten Genauigkeit führt. Die
Idee einer dritten Ausführungsform
besteht darin, dass der Ladetisch einen Detektor umfasst, der dazu
dient, sicher zu stellen, dass der Ofen zum Zeitpunkt des Messens
Glas enthält.
Die Idee einer vierten Ausführungsform
besteht darin, dass die Oszillationszeit eingestellt wird, indem
die Länge
der Oszillation eingestellt wird.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht
darin, dass die erwünschte
Endtemperatur des Glases schon bei der ersten Ladung erreicht wird
und unabhängig
von äußeren Störungen,
wie beispielsweise uneinheitlichen Ladungen, Unterbrechungen oder
kleinen Serien, auf der erwünschten
Stufe gehalten werden kann, wodurch der Umfang des Ausschusses verringert wird
und sogar eine profitable Produktion kleiner Serien ermöglicht wird.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Ausgabetemperatur des
Glases als so niedrig wie möglich
bestimmt werden kann, und dass aufeinanderfolgende Ladungen die
gleiche Temperatur haben, wodurch eine gute Oberflächenoptik
des Glases erreicht wird, d. h. Welligkeit und überhitzte Stellen ("hot points") vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Qualität des Glases unabhängig von
den Fähigkeiten
des Bedieners auf hohem Niveau gehalten wird.
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Die Erfindung wird detaillierter
in den beigefügten
Zeichnungen beschrieben, bei denen
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1 schematisch
eine geschnittene Seitenansicht eines horizontalen Temperofens gemäß der Erfindung
zeigt, und
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2 schematisch
eine geschnittene Draufsicht auf den horizontalen Temperofen von 1 zeigt.
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1 zeigt
schematisch eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Temperofens 1.
Der Temperofen 1 umfasst ein Gehäuse 2 und Walzen 3,
auf denen Glasplatten 4 angeordnet sind. Während des
Temperns werden die Glasplatten 4 mit Hilfe der Walzen 3 in
Richtung des Pfeils A transportiert. Wie in der Figur zu sehen,
ist auf der linken Seite des Temperofens 1 ein Ladetisch,
und auf der rechten Seite des Temperofens 1 eine Kühlungseinheit
für die
Glasplatten 4 angeordnet. Zugunsten der Klarheit sind der
Ladetisch und die Kühlungseinheit
in 1 nicht gezeigt.
Die Glasplatten 4 werden auf dem Ladetisch auf die Walzen 3 platziert.
Die Glasplatten 4 werden als eine Ladung in eine durch
das Gehäuse 2 begrenzte
Erwärmungskammer
transferiert. Die Glasplatten 4 werden typischerweise von
oben mit oberen Widerständen 5 und
von unten mit unteren Widerständen 6 in
einer an sich bekannten Weise erwärmt. Es ist auch eine andere
Art des Erwärmens
z. B. mittels Zwangskonvektion oder einer Kombination von verschiedenen
Arten der Erwärmung
möglich.
In Abhängigkeit
von der Glasdicke wird die Temperatur des Glases im Ofen auf 610
bis 625°C
erhöht.
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Im Temperofen 1 vollführen die
Glasplatten eine Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung,
d. h. sie werden auf eine an sich bekannte Weise oszillierend bewegt,
so dass die Walzenauflagepunkte während des gesamten Erwärmungsschrittes
gleichmäßig über das
ganze Glas verteilt sind. Dieses ist eine Art, Verformungen in der
Glasoptik zu minimieren, die durch eine ungleichmäßige Auflage
des Glases hervorgerufen würde.
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Das Gehäuse ist mit Pyrometern 7 zum
Messen der Temperatur des Glases im Temperofen 1 versehen.
Die Pyrometermessung ist eine optische Messung, die auf der von
einem Stück
ausgesandten Wellenlänge
basiert und dem Fachmann für
sich genommen vollständig
bekannt ist, und hier daher nicht im Detail ausgeführt wird.
Ausgehend von der Information bezüglich der Temperatur des Glases
kann die Oszillationsgeschwindigkeit des Ofens gesteuert werden,
um immer die erwünschte
Endtemperatur des Glases zu erreichen. Typischerweise beträgt die Oszillationsgeschwindigkeit
im Ofen ungefähr
250 mm/s, und die Oszillationslänge
in eine Richtung mindestens 600 mm. Die Oszillationsgeschwindigkeit kann
in einem Bereich von beispielsweise 100 bis 400 mm/s eingestellt
werden, wodurch die Oszillationszeit der Hin- und Herbewegung variiert.
Die Oszillation findet während
der gesamten Erwärmungsperiode
statt. Es ist von Vorteil, mit dem Einstellen der Oszillationsgeschwindigkeit
zu beginnen, wenn die Temperatur des Glases z. B. 500°C übersteigt.
Die Oszillationszeit kann außerdem
dadurch eingestellt werden, dass die Oszillationsweglänge verändert wird.
Mit Hinblick auf das Erwärmungsgleichgewicht des
Ofens in Längsrichtung
ist es vorteilhaft, eine gleiche Oszillationsgeschwindigkeit in
beide Richtungen zu haben.
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Der Ladetisch umfasst einen Detektor 8,
um festzustellen, wie die Glasplatten 4 geladen werden und
um sicherzustellen, dass, wenn die Ladung im Temperofen 1 oszillierend
hin und her bewegt wird, immer eine Glasplatte 4 am Wendepunkt
der Oszillation beim Pyrometer 7 ist. Das Pyrometer 7 und
der Detektor 8 sind mit einem Prozessor 9 verbunden,
einerseits zum Steuern der Messung, und andererseits zum Einstellen
der Oszillationsgeschwindigkeit und/oder des Oszillationsweges der
Walzen, ausgehend von der Information, die vom Prozessor zur Verfügung gestellt
wird. Der Detektor 8 kann auch zum Messen des Ladungsgrades
und der Lage der Glasplatten 4 verwendet werden. In diesem
Fall wird automatisch eine so vollständige Information wie möglich von
der Ladung zum Prozessor 9 gelesen, die das Laden beschreibt,
und die Information wird mit der Ladung transferiert, wenn diese
sich im Temperprozess schrittweise vorwärts bewegt. Die Pyrometer 7 werden
derart gesteuert, dass sie die Temperatur des Glases am Umkehrpunkt
der Oszillation messen, d. h. wenn sich eine ruhende Glasplatte 4 unter
dem Pyrometer befindet. 1 illustriert
die vom Pyrometer 7 durchgeführte Messung mit einer gestrichelten Linie.
Eine Pyrometermessung eines ruhenden Teils ist wesentlich genauer
als eine an einem sich bewegenden Stück. Die Walzen 3 werden
beispielsweise derart gesteuert, dass die Erwärmungskurve entsprechend der
Dicke einer jeden Glasplatte 4 im Speicher des Prozessors 9 gespeichert
wird, wobei die Temperatur des Glases in der genannten Kurve als
Funktion der Zeit beobachtet wird. In diesem Fall wird der gemessene
Temperaturwert verwendet, um durch Einstellen entweder des Oszillationsweges oder
der Oszillationsgeschwindigkeit die Oszillationszeit der Glasplatte 4 einzustellen,
dergestalt, dass stets versucht wird, beim folgenden Messpunkt zu
erreichen, dass die Temperatur des Glases mit der durch die Erwärmungskurve
bestimmten Temperatur übereinstimmt.
Natürlich
kann die Erwärmungskurve mit
Erfahrung immer genauer definiert werden, und andere relevante Parameter
können
einbe zogen werden, beispielsweise der Ladungsgrad und die Form des
Ofens, die Tönung
und möglicherweise vorhandene
Beschichtungen des zu erwärmenden Glases
etc.
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2 zeigt
eine schematische Draufsicht eines Temperofens 1 in Schnittdarstellung.
Die Bezugszeichen von 2 stimmen
mit denen von 1 überein.
Das Pyrometer 7 ist vorzugsweise in dem Abschnitt nahe
des Einlassendes des Temperofens 1 angeordnet, auf der
Mittellinie des Temperofens 1. Das Pyrometer 7 kann
aber auch an dem Ende des Temperofens angeordnet sein, das dem Kühlungsabschnitt
gegenüberliegt,
oder an beiden Enden des Temperofens 1. Darüber hinaus
können mehrere
parallele Pyrometer 7 vorliegen, wodurch auch in Querrichtung
des Ofens Temperaturen gemessen werden können. Dadurch wird die Erwärmungsbilanz
des Temperofens 1 mit Informationen wie direkten Messdaten
versehen, wodurch ein automatisches Ausgleichen auch bei nicht ausgeglichenen
Ladungen gestattet wird. In 2 sind
die Pyrometer 7, die über
dem Querschnittspunkt angeordnet sind, mit einer gestrichelten Linie
dargestellt.
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Der Klarheit halber zeigen die beigefügten Zeichnungen
beispielsweise nicht die Tragestrukturen der Rohre und Walzen oder
die Steuerungs- und Rotationsmittel der Walzen, welche für sich genommen
dem Fachmann bekannt sind. Der Klarheit halber wurden ferner beispielsweise
weniger Walzen dargestellt, die gegenüber ihrer tatsächlichen
Größe vergrößert dargestellt
sind.
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Die Zeichnung und die zugehörige Beschreibung
dient nur zur Illustration des Erfindungsgedankens. Was die Details
anbelangt, kann die Erfindung im Rahmen der Ansprüche variieren.