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Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Glas durch Abschrecken Die
Erfindung betrifft `'erfahren und Einrichtungen zum Härten von Glas durch Abschrecken
in einem flüssigen Kühlmittel.
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Bei dem bisher bekannten Verfahren zum Härten von Glas durch Erhitzen
des Glases in einem Ofen und Abschrecken in einer Flüssigkeit hängt der erreichbare
Härtegrad (gemessen durch die in dem Glas wirksame Druckspannung) bei einem gegebenen
Glas und einer gegebenen Abschreckflüssigkeit von der Temperatur der Flüssigkeit
ab. Praktisch liegt die höchste Temperatur für die' Erhitzung des Glases innerhalb
kleiner Grenzen, weil die Scheibe oder der sonstige Gegenstand leicht verformt werden
kann, wenn er so weit erwärmt wird, daß er zu weich ist. Daher ist der Zähigkeitsgrad
für ein gegebenes Glas und für eine gegebene Flüssigkeit im wesentlichen durch die
Temperatur der Flüssigkeit bestimmt. Beim Abschrecken von Glas unter `'erwendung
von Bädern geschmolzener Salze wurde gefunden, daß im Falle eines gewöhnlichen Kalknatriuniglases,
das einen hohen Ausdehnungkoeffizient besitzt, die Temperatur des Salzbades, in
das das Glas zum Abschrecken eingetaucht wird, oberhalb eines bestimmten Wertes
liegen muß, um ein Runzligwerden der Glasoberfläche zu vermeiden, daß jedoch dieser
Temperaturwert nicht niedrig genug ist, um .einen Härtegrad zu erzielen, der für
gewisse Zwecke wünschenswert ist.
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Erfindungsgemäß kann nun Glas in einem Flüssigkeitsbad abgeschreckt
werden, ohne daß ein solches Runzlig- oder Rauhwerden eintritt, wobei doch ein hoher
Härtegrad erreicht wird. Um das zu erreichen, wird das erhitzte Glas zuerst kurzzeitig
der Einwirkung einer Flüssigkeit, die eine Temperatur hat, die über derjenigen liegt,
die das Raiiliwerden
des Glases herbeiführt, also zu hoch ist,
um das Glas in dem gewünschten Grad abzukühlen; dann wird das Glas in ein Flüssigkeitsbad
geleitet finit einer Temperatur, die niedrig genug ist, uni den gewünschten Härtegrad
herbeizuführen. Dies Verfahren kommt für das Abschrecken mittels gasfö r miger Kühlmittel,
bei denen man zur Herbeiführun'g von Härtewirkungen gleichfalls solche verschiedener
Temperaturen verwendet hat, darum nicht in Betracht, weil gasförmige Kühlmittel
ohnehin kein Runzligwerden der Glasoberfläche herbeiführen.
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Zum Erreichen der gewünschten Wirkung wird das Glas vorübergehend
kurz in ein Bad höherer Temperatur eingetaucht, wobei dieses Bad aus derselben Flüssigkeit
bestehen kann wie das eigentliche Härtebad. Gegebenenfalls kann das Glas durch einen
Flüssigkeitssprühregen mit der angegebenen Temperatur hindurchgehen, bevor es in
das eigentliche Abschreckbad eintaucht.
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Bei einer abgeänderten Ausführungsform erfolgt das Abschrecken des
erhitzten Glases dadurch, da(9 es durch ein flüssiges Abschreckbad hindurchläuft
von einer Stelle im Bad aus, an der der Abschreckvorgang seinen Anfang nimmt, bis
zu einer anderen Stelle, an der er beendet ist, wobei die Temperatur des Bades längs
des vom Glas zurückgelegten Weges abnimmt von einer Temperatur, die hoch genug ist,
um das Runzligwerden der Glasoberfläche zu verhindern, bis zu einer Temperatur,
die niedrig genug ist, um den gewünschten Härtegrad zu liefern.
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An Hand der Zeichnungen werden einige -Ausführungsformen zur Durchführung
des auseinandergesetzten Verfahrens. erläutert. In diesen stellt dar Fig. i ein
vertikales Schnittbild durch eine Vorrichtung zum Abschrecken des Glasgegenstandes
gemäß der Erfindung, Fig.2 ein vertikales Schnittbild eines stehenden Behälters
mit einem einzigen Flüssigkeitsbad zur Verwendung bei einer abgeänderten Ausführungsform
des erwähnten Verfahrens, Fig.3 ein vertikales Schnittbild durch einen Behälter,
der demjenigen nach Fig.2 ähnlich ist, jedoch einen besonderen Entnahmekanal besitzt,
Fig.4 eine Ansicht, deren untere Hälfte einen Schnitt durch einen Behälter mit Führungseinrichtungen
darstellt, Fig. 5 ein Schnittbild aus der oberen Hälfte der Fig. 4 längs der Linie
A -A und Fig.6 einen waagerechten Teilschnitt längs der Linie B-B der Fig.
4, wobei die Fig. 6, ebenso wie die Fig.5 in größerem Maßstab gezeichnet ist als
die Fig.4.
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Der Behälter i nach Fig. i ist mit Heizzügen 2 ausgerüstet und enthält
das Flüssigkeitsbad 3, in das der Gegenstand vorübergehend eingetaucht wird. Der
gleichfalls mit Heizzügen 5 ausgerüstete Behälter 4 enthält das eigentliche Abschreckbad
6. Der zu härtende Gegenstand soll eine Schüssel 7 für den Küchengebrauch sein.
Diese wird in das Bad 3 eingetaucht, indem sie von den Schienen 8 heruntergestoßen
wird, auf denen der Gegenstand mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Der Gegenstand
fällt durch die Flüssigkeit hindurch in einen fanghakenartig ausgebildeten Träger
g, der an einer Welle io sitzt. Die Welle wird gedreht, unmittelbar nachdem der
Gegenstand 7 in den Halter oder Träger gefallen ist, so claß dieser nunmehr in die
gestrichelte Lage übergeht. In dieser Stellung gleitet der Gegenstand 7 an dem Träger
abwärts und fällt in das Abschreckbad 6. in dein er so lange bleibt, bis der Härtevorgang
vollendet ist.
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Als Beispiel sei die Abkühlung einer Kochschale aus gewöhnlichem Kalknatriumglas
in einem Bad beschrieben, das zusammengesetzt ist aus dem geschmolzenen eutektischen
Gemisch von Natrium-und Kaliumnitraten. Es wurde gefunden, daß solche Gegenstände,
wenn man sie in ein Bad dieser Salze eintaucht, leicht an der Oberfläche runzlig
werden, wenn die Badtemperatur nicht um 45o° lag, daß aber nur ein geringer Härtegrad
in einem Bad bei dieser Temperatur erzielt werden konnte. Um einen hohen Härtegrad
mittels dieses Bades zu erreichen, muß seine Temperatur um 23o° liegen.
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Dasselbe Gemisch geschmolzener Salze bildet nun sowohl das Bad 3 als
auch das Bad 6, es wird aber im Bad 3 auf einer Temperatur von 43o° und im Bad 6
auf einer solchen von 230° gehalten. Das kurze Eintauchen in das Übergangsbad 3
geniigt, um das Runzligwerden des Glases zu verhindern, wenn es in das Abkühlbad
6 getaucht wird. und der Härtegrad, der in dem Glas durch das Abkühlungsbad 6 erreicht
wird, wird nicht wesentlich geändert durch das vorübergehende Eintauchen in das
Bad 3. Es genügt ein vorübergehendes Eintauchen, so kurz, als es praktisch durchgeführt
werden kann., nämlich von einer unterhalb i Sekunde liegenden Dauer. Die Temperatur,
des Übergangsbades soll nur wenig über der untersten Temperatur liegen, bei der
das Runzligwerden eintritt. Das vorübergehende Eintauchen scheint an dem Abschreckungsvorgang
keinen Anteil zu haben, soweit es sich um die im Glas erzielten Spannungen handelt.
Der Einfluß dieses Bades scheint sich vielmehr im wesentlichen auf die Oberflächenschicht
des Glases zu beschränken.
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Um ein unerwünschtes Abkühlen des Gegenstandes bei seinem Übergang
von der Flüssigkeit höherer Temperatur in das Abkühlungsbad zu verhindern, kann
der Gasraum, den der Gegenstand zii durchlaufen hat, erwärmt werden.
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Eine andere Ausführungsform zeigt die Fig. 2, bei der das Bad i i
der Abkühlflüssigkeit sich in einem aufrechten Behälter 12 befindet. Der obere Teil
des Behälters ist mit Heizzügen 13, 14, und der untere Teil mit entsprechenden Zügen
15, 16 versehen, die entweder zum Erhitzen oder zum Kühlen verwendet werden können.
Heiße Gase werden bei 17 eingeleitet und fließen um beide Seiten des Behälters in
dem oberen Zug herum, von dort in den unteren Zugkanal 14 und zurück, rund um beide
Seiten des Behälters bis zum Auslaß 18. Die 7.«-ischenräume ig zwischen dein Gehäuse
2o und c'1:ii Heizzügen sind mit Isolierstoff gefüllt.
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Wenn im Betrieb der obere Teil des Bades i i eine Temperatur aufweist,
die hoch gemig ist, um ein
| 1Zuilzligwrr(lrn des Glases zu verhindern, so werden |
| dir cilasgegenst<iltcle in (las Bad hineingeworfen und |
| talgell :il dun a111 1@1)(1:'11helindlichen Korb 21; darin |
| werden sie durch Herausheben des Korbes mittels |
| der I)r;ilite 22 aus (lein Bad entfernt. |
| L)ir unteren Züge 1 s, 16 können mit einem Hei- |
| oder finit eiileill Kühlmedium beschickt werden, je |
| nachdem, wie es für erforderlich gehalten wird, um |
| anl lyoclrn des Behälters die Temperatur des Bades |
| auf einem \\Wert zii halten, der den gewünschten |
| Härtegrad liefert. Wenn, wie es bei geschmolzenen |
| Salzen der Fall ist. die Radmasse bei gewöhnlichen |
| Temperaturen fest ist, so können die unteren Kan;ile |
| 15, 16 finit heißen Gasen versorgt werden, um die |
| liadmasse he i der Bereitung; des Bades zu |
| schmelzen. |
| Ebenso wie bei Fig. t sei auch hier das :\l>kühleil |
| dünner l@egcnst:inde aus gewöhnlichem Kalkna- |
| triuillglas in eitlem l)'ad beschrieben, das aus dem |
| geschmolzenen eutektischen Gemisch von Natrium- |
| und Kalitiiilnitraten besteht. Erhndungsgein;iß wird |
| das Bad durch Gase in den Zügen 13, 1.4 so el-w;ii-nit. |
| (laß es ollen eine Temperatur von etwa 45o° hat, wäh- |
| rend die Temperatur nach unten allmählich auf etwa |
| 250 abf;illt, die (licht über dein Boden herrschen, |
| Wollei die Gesamttiefe des Bades etwa 75 cin be- |
| tragen nlag. Die Gegenstände fallen durch (las 13a(1 |
| in den Korb 21, tind die Zeitdauer des Falles 11Ct1-;igt |
| etwa i Sekunde. Wenn genügend Gegenstände eile- |
| geworfen sind, um den Korb zu füllen, so wird |
| dieser aus (Lern Bad gehollen. Die so allgekühlten |
| Gegenstande hallen einen hohen Tempergrad, |
| n:inllich im wesentlichen denselben, den sie glätten, |
| welin sie unmittelbar in eile lad von durchweg |
| "25o° getaucht worden wären: sie sind aller frei |
| voll jeglicher IZtiiizlung auf der Oberfläche. |
| Der schnelle Durchgang durch das Bad von dein |
| Au@gangspunla bei 1_5o° zum Endpunkt bei 25o° |
| hat also kehle wesentliche Wirkung auf den All- |
| schreckvorgalig. soweit es sich um den Grad der |
| 1-lsirtttii" ha 11(1e lt. 1)as=\llsclirecketl erfolgt im wesent- |
| lichen erst bei (gen Gegenständen, die am Schluß in |
| dein 2.30° warnten Teil (ges Bades während der weili- |
| gen l#cl<tiiideil bleiben, die erforderlich sind,
tiili die |
| Gegemt;inde auf diejenige Temperatur herabzu- |
| kiillleil. 'bei der (las (,las fest genug geworden
ist, |
| uni keinem |
| cler Spannung zu unterliegen. |
| Weiteres Abkühlen unter diese Temperatur hat |
| keinen I:influß auf (gen I-Iärtegrad des Glases. |
| Bei dieser Arheits-,veise wird der untere Teil des |
| Bades langsam durch die heißen Glasgegenstände |
| erw:ii-nit und auch durch die Teile der Flüssigkeit, |
| die durch das j lerahsinken der Gegenstände aus der |
| Badzone höherer Temperatur mitgerissen werden. |
| Üas '\laß der Erw;irlllung firn unteren Teil des Badet |
| hängt von dein Gewicht des stündlich abgekühlten |
| Glases und auch von der Gestalt der Gegeitst:iiide |
| a11. Wenn der Boden des Behälters unverklei(Ict |
| gelassen wird, so wurde gefunden, daß die natiir- |
| liche 1,tiftl<ülilung für Aufrechterhaltung der erfor- |
| derlichen Temperatur beine Abschrecken dünner |
| Gegenstände sorgt. Je nach der Arbeitsweise und |
| Gestalt der Gegenst;inde kann jedoch entweder |
Kühlung oder Erwärmung des Behälterhodens erforderlich sein.
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Das Bad kann so tief gemacht werden, daß durch natürliche Luftkühlung
die Temperatur am Boden unterhalb der zum Abschrecken erforderlichen "Fein peratur
liegt, und dann kann man die Gegenst;inde bis in eine Zone fallen lassen, die die
gewünschte Temperatur hat, was durch Einstellen der Hölle erfolgt, in der der Korb
21 gehalten wird.
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Für jedes gegebene Glas und jede gegebene Fliissigkeit läßt sich die
oberste Mindesttemperatur durch einfachen Versuch ermitteln, und dann wird die untere
Temperatur so eingestellt, claß sich der gewünschte Härtegrad ergibt.
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Die Fig.3 zeigt einen Behälter mit einem I?iltleerungskanal 23, der
mit dem Boden des eigentlichen Badkörpers 12 in Verbindung steht. Der Korb 21 wird
dann längs des Kanals 23 mittels der Stange 24 herausgezogen. Auf diese Weise wird
das Aufrühren der Flüssigkeit im Behälter 12 durch das Hindurchgeben des mit den
Gegenständen gefüllten Korbes vermieden. Kühl- und Heizmittel können am unteren
Teil eines Behälters dieser Ausführungsform zugeführt werden.
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Die Fig.4 bis 6 zeigen einen Behälter mit einer Fördervorrichtung,
durch die die Gegenstände fortlaufend durch das Härtebad hindurchgeführt werden
können. Der Behälter hat die Form eines U mit Schenkeln 25 und 26 in Gestalt eines
durch eine Ahdeckplatte 27 (Fig. 6) zugedeckten Kanals. Oben am Schenkel
25 besitzt der Behälter Heizeinrichtungen, ähnlich denen nach Fig. 2, jedoch
sind dabei die Kanäle oder Züge 13 und 14 so angeordnet, daß die bei 17 eintretenden
heißen Gase um drei Seiten des Behälters im Kanal 13 herumlaufen und durch den Zug
oder Kanal 14 zum Auslaß 18 zurückkehren. Der Deckel 27 ist mit einer ähnlichen
Heizung ausgerüstet, indem Gase in den oberen Kanal oder Zug 28 bei 29 eintreten
und durch einen unteren Kanal 30 zum Auslaß unterhalb des Einlasses 29 fließen.
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Die Fördereinrichtung besteht aus zwei Ringen 31, die durch Querstangen
32 miteinander verbunden sind und Reibungsantrieb erhalten durch drei Rollenpaare
33, 34, 35. Diese Rollen sitzen jeweils auf `Fellen 36, 37, 38 in einem von
einem Gestell 4o getragenen Getriebe 39. Die Welle 37 wird angetrieben, und die
Wellen 36 und 38 sind mit ihr verbunden durch Kettenräder 41 und Ketten 42.
Die Fördereinrichtung wird in Berührung mit den Rollen 33, 34, 35 gehalten durch
zwei Rollenpaare 43 an Hebelarmen 44, die auf Zapfen 45 drehbar sitzen, die ihrerseits
fest im Rahmen oder Gestell .Io gelagert sind. Die anderen Arme der Hebel tragen
Gegellgewicllte 46. Körbe 21 hängen an den Querstangen 32. In den Fig. 5 und 6 ist
im Interesse der Cbersichtlichkeit nur ein solcher Korb gezeigt.
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Die abzukühlenden Gegenstände werden in die Körbe 21 gesetzt, dort
wo diese in das Bad inl Schenkel 25 des U-Rohr-förmigen Kanals eintreten, und sie
wandern in diesen Körben durch das Bad hindurch, bis sie am Schenkel 26 wieder
herauskommen. Hier läuft jeder Korb 21 gegen einen Anschlag
.47,
so daß er gekippt wird, und die in ihm enthaltenen Gegenstände auf der Rutsche 48
in einen Wassertrog 49 gelangen.
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Der notwendige Temperaturabfall im Bad findet ganz oder hauptsächlich
im Schenkel 25 nach dc:n Boden des U-Rohres zu statt. Die Temperatur des
Bades kann vom Boden aus nach oben in Richtung des Schenkels 26 abnehmen, aber einem
steilen Wärmeabfall in diesem Schenkel widersetzen sich Konvektionswärmeströmungen.
Der Endpunkt des Abkühlvorganges kann unmittelbar oder nahe am Boden des Schenkels
25 liegen, oder an einer Stelle ini Schenkel 26. Die Abkühlung des unteren
Teile: des Schenkels 25 kann herbeigeführt werden durch Kühlmitteldurchlässe, wie
in Fig.2 gezeigt, oder durch Kühlluft oder -wasser, das die Wände des Behälters
in den Räumen 5o umspült.
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Gegebenenfalls kann auch unter Verwendung von nur vier gleichmäßig
verteilten Körben, an Stelle der gezeigten i2 Körbe, der Gegenstand in das Bad oben
am Schenkel 25 eingeworfen werden, so daß er in einen Korb fällt, der sich
bereits in einiger Tiefe im Bad befindet.
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Behälter, wie vorstehend beschrieben, sind auch zum Härten bzw. Abschrecken
von Glasgegenständen schon bekannt. Neu und Gegenstand der Erfindung im Zusammenhang
mit dem beanspruchten Verfahren sind die Heiz- und Kühleinrichtungen an diesen Behältern
wie im vorstehenden näher beschrieben.
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Die Erfindung ist anwendbar auf das Abschrecken mit irgendeiner Flüssigkeit,
die bei der Temperatur, die notwendig ist, um einen gewünschten Härtegrad zu erreichen,
dazu führt, daß die Oberfläche des Glases runzlig wird, wenn man es unmittelbar
in das Bad eintaucht.