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Verfahren zur regelbaren Kühlbehandlung optischer Gläser nach Beendigung
der Rohformung Bei der Herstellung optischer Gläser macht es erfahrungsgemäß große
Schwierigkeiten, das aus dem Schmelzofen entnommene Glas nach fertiggestellter Formung
langsam und gleichmäßig abzukühlen, ohne daß Glasspannungen auftreten, welche zu
einem Bruch des Glases führen. Auch bei einer späteren Weiterverarbeitung der optischen
Gläser müssen die Glaskörper erhitzt und dann langsam wieder ,abgekühlt werden (sog,
Temperung).
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Es ist bekannt, nicht metallisch leitende Teile, z. B. aus Glas oder
Quarz, durch :die Einwirkung eines Wechselstromfeldes hofier Frequenz zusa.mmenzuschiveißen
oder zu verschmelzen, wobei zur Unterstützung dieses Vorganges den miteinander in
Iioh;#ision zu bringenden Stoiftei:en gegebenenfalls -n-ich Beimengungen zugefügt
werden.
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Man hat auch schon zur Härtung fertiger Glasgegenstände einelektromagnetisches
Feld verwendet, durch das in den Glasgegenstä nden eine Erwärmung herbeigeführt
werden soll, und zwar unter beträchtlicher Abnahme der Temperatur des Glaskörpers
in Richtung von innen nach außen. Zur Vergrößerung dieses Temperaturgefälles ist
dabei noch eine künstliche Wärmeabführung -mit Hilfe von Preßluft zusätzlich vorgesehen.
Zur Wärmebehandlung gegossener Glaskörper ist es auch schon bekannt, elektrische
Heizkörper zu versenden.
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Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zum regelbaren Abkühlen
optischer Gläser nach Beendigung der Rohformung. mit dem es gelnigt, Glaser der
vorgenannten Art bis zu den größten Abmessungen, beispielsweise die Linsen für .astronomische
Fernrohre, vollkommen gleiclitnäl:')i- und beliebig langsam von der Formun"stemperatur
auf die 1Zaumt;:mpe:-atur abzukühlen, ohne da() in dem G'.askörper unerwünschte
Spannungen a-tuft@-eten. Erfindungsgemäf,') wird er noch heiße G'.asröhformling
der Einwirkung eines Wechselstromfeldes sehr hoher Frequenz derart ausgesetzt, daß
nur eine allmähliche Abkühlun,,- des. Glases erfolgt. Es handelt sich bei dem riuucn
Verfahren um eine Abbremsttng
der Abkühlung eines erhitzten Glasrohforinlings
mit Hilfe eines Wechselfeldes, das von einer Spannung mit einer Frequenz von mehr
als 3# i o6 Hertz bzw. einer Wellenlänge unter i oo m, vorzugsweise etwa i o in-,
erregt ist. Das zur Herstellung der-optischen Gläserverwendete Glas hat die Eigenschaft,
daß es verhältnismäßig große dielektrische Verluste besitzt. Bringt man ein aus
solchem Glas hergestelltes Formstück in ein Hochfrequenzfeld, «-elches beispielsweise
zwischen zwei plattenförmigen Elektroden erzeugt sein kann, so wird der Glaskörper
in allen Teilen gleichmäßig von dem Hochfrequenzfeld .durchsetzt und tvegen der
dielektrischen Verluste erwärmt. Diese Erwärmung beruht nicht, .t>ie bei den bekannten,
zum Erwärmen optischer-Gläser verwendeten Heizverfahren, auf Wärmeleitung bzw. Wärmestrahlung
und hat daher auch nicht den Nachteil dieser bekannten Verfahren, welcher darin
besteht, daß zwischen den inneren und äußeren Querschnittsteilen des Glaskörpers
mehr oder weniger große Temperaturdifferenzen auftreten. Das Hochfrequenzfeld hat
vielmehr überall in dem Glaskörper die gleiche Wirkung und erhitzt dementsprechend
in allen Querschnittsteilen gleichmäßig. Läßt manauf ein auf anderem Wege erwärmtes
Glas ein Hochfrequenzfeld mit den obergenannten Frequenzwerten einwirken und bemißt
die diesem Felde zugeführte Leistung so, daß durch das Hochfrequenzfeld in dem Glas
die gleiche Temperatur erreicht wird, die vorher durch Einwirkung anderer Heizmittel
erzielt war, so kann man nach Fortnahm@e des anderen Heizmittels durch die elektrischen
Hochfrequenzfelder die gleiche Temperatur beliebig lange und gleichmäßig aufrechterhalten.
Durch Steuerung der Leistung des Hochfrequenzfeldes kann darauf die Temperatur allmählich
auf die Raumtemperatur gesenkt werden, d. h. das Glas kann auf diesem Wege abgekühlt
werden. Das erfindungsgemäße Verfahren der auf elektrischem Wege (_I urchgeführten
Abbreinsung der Abkühlung eines erhitzten Glasroliformlings hat noch den weiteren
Vorteil, daß es sehr genau geregelt und überwacht werden kann, ,denn die Leistung
des Hochfreqtiienzfeldes läßt sich auf einfachste Weise durch Messung im Stromkreis
des Hochfrequenzfeldes überwachen und durch Eingriffe in e:ektrische Stromkreise
beliebig feinstufig und genau rebeln, Es steht auch nichts im Wege, während des
elektrischen Abkühlverfahrens zur Messung und L'r"erwachung des Spannungszustandes
des.a.bzukühlenden Glases hierzu bekannte optische Mittel zti verwenden. Bei dem
neuen Verfahren wird ausschließlich der abzukühlende Glaskörper selbst von dem Hochfrequenzfeld
erhitzt. Alle übrigen Teile, beispielsweise die Elektroden, zwischen denen das Feld
sich ausbildet, bleiben kalt. Die Umgebung des Glaskörpers kann höchstens durch
Abstrahlung des Glaskörpers selbst in der Temperatur etwas steigen. Ein Vorteil
gegenüber den bekannten Maßnahmen liegt auch noch darin, daß der Glaskörper während
des ganzen Abkühl.verfahrens dauernd offen liegt und beobachtet werden kann.
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Es sei noch erwähnt, daß unter Umständen das Ergebnis des Abkühlvorganges
noch verbessert werden kann, wenn jedwede Wärmeabstrahlung des Glaskörpers nach
außen hin vollkommen vermieden wird. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß in der
Nähe der Oberfläche Heizmittel zur Wirkung gebracht werden, die der Abstrahlung
entgegenwirken. Man kann zu, dem Zweck beispielsweise die an :sich kalten Elektroden,
zwischen denen das Hochfrequenzfeld ausgebildet wird, als Hohlkörper ausbilden und
sie dann mit einem Heizmittel, beispielsweise Heizdampf oder Heißwasser, beschicken.
Durch dieses Zusatzmittel wird dafür gesorgt, daß die Temperatur der Oberfläche
des Glaskörpers unter allen Umständen ebenso groß ist wie die Temperatur der inneren
Querschnittsteile. Es werden also die bei dem elektrischen Abkühlverfahren an sich
schon verhältnismäßig sehr geringen Temperaturdifferenzen vollkommen ausgeglichen.
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Obwohl das Abkühlverfahren der Erfindung für optische Gläser von besonderer
Bedeutung ist, kann es auch für andere Glaskörper angewendet werden, bei denen es
darauf ankommt, während des Abkühlprozesses mit Rücksicht auf komplizierte Formgebung
oder große Querschnitte des Glases innere Spannungen soweit wie irgend möglich zu
vermeiden.