DE1471973B2 - Vorrichtung zur herstellung von schlierenfreiem tafelglas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von schlierenfreiem Tafelglas, bestehen aus einem Schmelztank, einem Ziehofen mit einer Ziehkammer, wobei der Ofen durch Seitenwände begrenzt wird und vom Tank durch eine eingetauchte feuerfeste Sperre getrennt ist, und Kühlvorrichtungen, die sich über dem Spiegel der Glasschmelze außerhalb der Ziehkammer, jedoch innerhalb des Ziehofens befinden, wobei Glas aus dem Tank in den Ofen fließt und eine Quellzone bildet, in welcher sich das Glas in zwei Ströme teilt, von welchen einer in den Ziehbereich und der andere zurück zum Tank fließt, die durch zusätzliche Kurzkühler (50) nahe den Seitenwänden (20) des Ziehofens und zwischen der bei der Sperre (22) befindlichen hinteren Quellzone S und der Sperre (22) über dem Spiegel der Glasschmelze gekennzeichnet ist.

Das nach den üblichen und bekannten Verfahren unter Verwendung bisher bekannter Vorrichtungen hergestellte Tafelglas ist gewöhnlich in einer oder mehreren Beziehungen mangelhaft. Diese Mangel können sich während des Schmelzens, Läuterns und/ oder Verformens ergeben, und im Falle von Tafelglas können sie während der Fertigbehandlung entstehen. Die Fehler, welche während des Schmelzens und Läuterns entstehen, beeinträchtigen die sogenannte »Metallqualität« des Glases. Einen dieser Metallqualitätsfehler, bezeichnet man als Schlierenbildung. Schlierenbildung wird in dem vom Glass Division Committee on Classification, Nomenclature and Glossary der American Ceramic Society zusammengestellten »Glass Glossary« vom Juni 1948 als »ein Fehler, nicht-homogene Schichten in Tafelglas« beschrieben.

In tatsächlich allen Scheibenglasverfahren, von denen es drei hauptsächliche gibt, ist die in der Scheibe hervorgerufene Schlierenbildung ziemlich erheblich und befindet sich stets nahe den Rändern der Scheibe. Die anschließend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, durch Regulierung des Glasflusses vor der Scheibenherstellung,

ίο den Umfang und die Häufigkeit der Schlierenbildung in der erzeugten Scheibe wesentlich herabzusetzen und in vielen Fällen die Schlierenbildung in der Scheibe auszuschalten. Dadurch wird selbstverständlich die Qualität des Glases verbessert, da die Schlieren deutlich sichtbar sind und manchmal mit den Mustern, d.h. kleinen Dickeschwankungen, welche sich in der Form von Rippen äußern, in Zugrichtung verlaufen und charakteristisch für gezogenes Scheibenglas sind, verwechselt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird unter Anwendung des Pittsburgh- oder Pennvernon-Verfahrens zur Herstellung von gezogenem Scheibenglas beschrieben, kann aber selbstverständlich auch bei den Fourcault- und CoI-

.. burn-Verfahren zum Ziehen von Glasscheiben angewandt werden.

Im Pittsburgh- oder Pennvernon-Verfahren wird. Glas in einem großen Schmelztank geschmolzen, der mit mehreren Ziehkammern oder -öfen in Verbindung steht, aus welchen das Glas durch senkrecht angeordnete Ziehmaschinen gezogen wird. Die Tiefe des Glases in den öfen entspricht der des Schmelztanks, und die benötigte Wärme wird dem Ofen durch das einfließende Glas zugeführt. Zum Eintritt in den Ofen passiert das Glas einen zum Teil untergetauchten feuerfesten Teil, der als Sperre bekannt ist. Die Sperre bildet eine Schranke gegen das Eindringen von Verbrennungsprodukten aus dem Schmelztank in den Ziehofen. Da in den Ziehofen mehr Glas einfließt als in der Scheibe verbraucht wird, findet ein Rückfluß des Glases aus dem Ofen in den Schmelztank statt. Die Grundsätze des Konvektionsstromes bestimmen die Fließbewegung des Glases in den Ofen hinein und aus ihm heraus. Auf diese Weise neigt das Glas dazu, in die kältesten Bereich des Ofens zu fließen, so daß der Rückfluß des Glases in den unteren Bereich des Ofens erfolgt.

Die vorliegende Erfindung nutzt die Grundsätze des Konvektionsstromes aus, um eine Ausschaltung der Schlierenbildung in Glasscheiben zu erreichen.

Wie bereits erwähnt wurde, ist die Schlierenbildung am stärksten und am häufigsten nahe den Scheibenrändern. Wird das normalerweise an die Ränder der Scheibe fließende Glas abgeleitet, so daß es schließlich zurück in den Schmelztank fließt, so läßt sich die Schlierenbildung in der Scheibe tatsächlich ausschalten. Die beschriebenen Ergebnisse lassen sich dadurch erzielen, daß man die Temperaturverteilung des in die Scheibe fließenden Glases modifiziert, ohne daß eine Steigerung des Anhaftens von viskosem Glas an Keramik- oder Tonteilen der Ziehanlage eintritt, um die Fließrichtung eines Teils des Glases zu ändern und zu erreichen, daß dieses Glas sich mit dem in den Schmelztank zurückfließenden Glas vereinigt. Die Temperaturänderung beschleunigt den Abwärtsfluß des Glases im Ofen und zurück zum Tank. Eine Temperaturänderung läßt sich dadurch erreichen, daß man das Glas nahe der Sperre und den Randwänden des Ziehofens selektiv abkühlt, ohne

das Anhaften des viskosen Glases an der Sperre und den Randwänden zu steigern und ohne die Viskosität des Glases in Berührung mit der Sperre und den Randwänden des Ofens zu erhöhen. Zweckmäßigerweise sollte jede Abkühlung des in die Ziehanlage fließenden Glases durch den rückfließenden Glasstrom vermieden werden, damit ein hoher Viskositätsunterschied zwischen den beiden Glasströmen gewährleistet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen üblichen Pittsburgh- oder Pennvernon-Ziehofen, der nach der Erfindung modifiziert wurde und in dem die Bewegung des Glases in den Ofen hinein und aus ihm heraus sowie die Bewegung des Glases innerhalb des Ofens erkennbar ist,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Anlage von F i g. 1 entlang Linie H-II, welche das Ausströmen des Glases in einem modifizierten Pennvernon-Ofen sowie in einem üblichen Pennvernon-Ofen für Vergleichszwecke zeigt,

F i g. 3 eine isometrische Ansicht eines Teils einer Anlage ähnlich F i g. 1 und 2, welche zur Erzielung der erfindungsgemäßen Ergebnisse dient.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen typischen Pennvernon- oder Pittsburgh-Ziehofen 10, welcher mit einem Schmelztank 12 in Verbindung steht (von welchem nur ein Teil gezeigt wird). Der Boden 14 des Ofens ist eine Fortsetzung des Bodens des Schmelztanks, so daß die obere Begrenzung des Glases 16 sowohl im Schmelztank IZ als auch im Ofen 10 gleich ist.

Der Ziehofen 10 enthält eine Endwand 18, Seitenoder Randwände 20 und einen feuerfesten Teil 22, der als Sperre bekannt ist, welche zum Teil in das Glas 16 eintaucht. Die Sperre 22 verhindert, daß Verbrennungsprodukte aus dem Schmelztank in den Ziehofen gelangen können und daß sich ein Oberflächenfluß des Glases vom einen zum anderen ergibt. Der Ziehofen enthält ferner über der Glasoberfläche eine gekühlte Ziehkammer mit der allgemeinen Bezeichnung 34, durch welche das Glasband 26 hindurchbewegt wird. Die Ziehkammer 34 wird durch im Abstand voneinander befindliche feuerfeste L-Blöcke 28,Ventilatorkühler 30 und Abzugspfannenkühler 32 abgegrenzt. Eine senkrecht angeordnete aufgehängte Maschine 36 (von der nur ein Teil gezeigt wird), welche im Abstand voneinander befindliche Ziehwalzen 38 enthält, liefert die Zugkraft zum Aufwärtsziehen des Glasbandes 26. Das Band wird durch geeignete (in der Zeichnung nicht weiter gezeigte oder beschriebene) Schneidvorrichtungen im oberen Teil der Maschine 36 in Scheiben zerschnitten. Die Abzugspfannenkühler 32 sind so eingerichtet, daß sie alles zerbrochene Glas oder Glassplitter, welche innerhalb der Maschine 38 herunterfallen können, aufnehmen. Innerhalb der Ziehkammer 34 und im Abstand von den entgegengesetzten Seiten des Glasbandes 26 befinden sich Maschinenkühler 40, welche Strahlungsenergie aus dem Glasband 26 während seiner Verformung absorbieren. Diese Kühler sowie die anderen beschriebenen Kühler erstrekken sich im wesentlichen über die Breite der Ziehkammer 34. Deckziegel 42 befinden sich zwischen den Vorder- und Hinterenden des Ziehofens 10 und der L-Blöcke und schließen den Ofen 10 ein. Ein feuerfestes Teil 44 mit der Bezeichnung Ziehstange ist in das Glas eingetaucht und stabilisiert die Stellung der gezogenen Scheibe. Im allgemeinen wird ein Haarnadelkühler 46, welcher den Ziehofen überspannt, an der Rückseite des L-Blocks 28 angeordnet, um das in die Ziehanlage fließende Glas in der in der deutsche Patentschrift 965 658 beschriebenen Weise zu konditionieren.

In den Zeichnungen, welche die Kennzeichen der vorliegenden Erfindung enthalten, wird das allgemeine Schema des Glasflusses durch Pfeile angezeigt.

ίο während der Rückfluß des kälteren Glases durch den Das hereinfließende Glas wird mit A bezeichnet, während der Rückfluß des kälteren Glases durch den Buchstaben B bezeichnet wird. Das Glas aus dem Schmelztank fließt unter der Sperre 22 durch und aufwärts gegen die Oberfläche des Beckens. Das Glas teilt sich in einen Strom gegen die Basis 26 a der Scheibe und in einen Strom gegen die Sperre. Der gegen die Sperre fließende Strom vereinigt sich schließlich mit dem zurückfließenden Strom B. Dieses Glasstrom ist als »Quellzone« bekannt, welche im allgemeinen mit S bezeichnet und im vorliegen als »hintere Quellzone 5« definiert wird. Eine weitere Quellzone 5 besteht ferner dicht an der vorderen oder Endwand 18 des Ofens und wird als »vordere Quellzone 5« bezeichnet. Die hintere Quellzone nahe der Sperre 22 und dem Glasstrom nahe dabei wird in F i g. 2 im Grundriß gezeigt. Das aus dieser Quellzone herausfließende Glas verteilt sich in Richtung der Seiten des Ofens oder der kühleren Zonen.

Wird die Temperaturverteilung des Glases neben und insbesondere nahe der Quellzone geändert, so kann der abgezogene Glasstrom geändert werden. Wird hinter der Quellzone ein Kühler (nahe bei der Sperre 22) aufgestellt, so kühlt sich das von den Rändern der Quellzone herabfließende Glas ab und fließt rascher abwärts in den Rückfluß des Glases zum Schmelztank. Die Scheibe erhält einen größeren Prozentsatz Glas aus der Mitte des Ofens, wobei dieses Glas im allgemeinen heißer als jenes an den Rändem ist und außerdem auch im allgemeinen einheitlicher, d. h. homogener, ist, so daß das erzielte Glas wenige oder überhaupt keine Schlierenbildung zeigt. Zur Erreichung der genannten Ziele werden in der üblichen Pennvernon-Anlage zusätzliche Kurzkühler verwendet. Diese Kühler werden an der Sperrenseite der hinteren Quellzone angeordnet. Die Kurzkühler sind abgedeckt, um ihre Wirkung örtlich zu beschränken. Außerdem wird ein Schirm aus einem feuerfesten Material zwischen die zusätzlichen Kurzkühler und den benachbarten L-Block gestellt, um das vorwärts fließende Glas vor örtlicher Abkühlung zu schützen. Eine typische Anordnung wird in den F i g. 1 und 3 gezeigt. Aus Gründen der Klarheit ist die F i g. 3 nicht so ausführlich dargestellt wie die F i g. 1.

Nach der vorliegenden Erfindung werden Kurzkühler 50 über dem geschmolzenen Glas nahe der Sperre 22 und an der Sperrseite der hinteren Quellzone angeordnet. Die Kurzkühler 50 erstrecken sich jeweils über nicht weniger als 10 und nicht mehr als 25 °/o der Ofenbreite. Mit sehr kurzen Kühlern, d.h. solchen, die sich über weniger als 10% der Ofenbreite erstrecken, lassen sich nur geringe oder überhaupt keine Ergebnisse erzielen, und lange Kühler, d. h. solche, die sich über mehr als 25 % der Ofenbreite erstrecken, ergeben zu starke Kühlung und beeinträchtigen den Ziehvorgang durch Erstarren des Glasflusses. Im allgemeinen lassen sich die besten Ergebnisse bei Längen von etwa 15 % der

Ofenbreite erzielen. Die Kurzkühler können jeweils mit einer keramischen Abdeckung 52 mit Seiten- und Endwänden versehen sein, die die Kühler umgeben, um eine örtliche Abkühlung des Glases zu gewährleisten, ohne daß die Haftung des zähflüssigen Glases an den benachbarten keramischen Teilen oder Tonteilen, die zur Sperre und zu den Wänden des Tanks gehören, gesteigert wird, und um eine allgemeine Abkühlung zu verhindern, die die Formung des Bandes 26 stört. Die vom Kühler 50, durch den Wasser strömt, ausgehende Abkühlung modifiziert die Temperaturverteilung des Glases quer durch den Ofen und beschleunigt das Abwärtsströmen des dadurch abgekühlten Glases in die Glasmasse im Ofen, welche zum Schmelztank zurückkehrt; dieser Strom ist in F i g. 1 mit B bezeichnet. Den durch die gestrichelten Linien in F i g. 2 angegebenen modifizierten Glasstrom kann man mit dem üblichen Glasstrom vergleichen, der ebenfalls in F i g. 2 mit punktierten Linien angegeben ist. Aus diesem Vergleich geht leicht hervor, daß eine größere Menge des in der Mitte des Ofens fließenden Glases im Band verbraucht wird. Da das in der Mitte fließende Glas homogener ist, wird die Metallqualität der Scheibe verbessert. Durch die Verwendung der Kühler 50 läßt sich keine Geschwindigkeitsänderung feststellen.

Außer den Kurzkühlern 50 und den dazugehörigen Abdeckungen 52, welche die Kühlungswirkung gegenüber dem Glas beschränken, wird eine keramische Trennwand oder ein Schirm 54 zwischen den Kurzkühlern 50 und dem benachbarten L-Block 28 an Hängevorrichtungen 56 aufgehängt.

Wegen seiner Größe besteht der Schirm 54 aus mehreren Abschnitten, welche insgesamt die Breite des Ziehofens überspannen. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Querschnitt im wesentlichen C-förmig und nimmt ein Rohr 58 auf, welches mit den Aufhängevorrichtungen 56 in Verbindung steht und dessen waagrechten Teil bildet. Die Aufhängevorrichtungen 56 hängen an einem Teil der Oberkonstruktion des Ziehofens (in der Zeichnung nicht gezeigt).

Der Schirm 54 verhindert, daß die Abkühlung des Vorwärtsstromes des Glases Temperatur (und Viskosität) des Glases bei der Quellzone und bei der Sperre 22 beeinträchtigt.

Die Verwendung der oben beschriebenen Anlage, welche—wie bereits erwähnt wurde — die Bewegung des Glases zum Rückfluß nahe den Seitenwänden des Ziehofens beschleunigt, führte zu einer 50 %igen und noch stärkeren Herabsetzung der Schlierenbildung in einer Scheibe. Der Schirm 54 hat außerdem den Betrieb der Ziehanlage verbessert. Der Schirm verhindert nicht· nur unerwünschte Abkühlwirkungen von Seiten der hauptsächlichen Haarnadelkühler und auch der Kurzkühler, sondern dient auch als Strahlungswärmereflektor und verbessert die Einheitlichkeit des Temperaturprofils quer durch den Ofen bei gleichzeitiger Senkung der Scheibendickenabweichungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von schlierenfreiem Tafelglas, bestehend aus einem Schmelztank, einem Ziehofen mit einer Ziehkammer, wobei der Ofen durch Seitenwände begrenzt wird und vom Tank durch eine eingetauchte feuerfeste Sperre getrennt ist, und Kühlvorrichtungen, die sich über dem Spiegel der Glasschmelze außerhalb der Ziehkammer, jedoch innerhalb des Ziehofens befinden, wobei Glas aus dem Tank in den Ofen fließt und eine Quellzone bildet, in welcher sich das Glas in zwei Ströme teilt, von welchen einer in den Ziehbereich und der andere zurück zum Tank fließt, gekennzeichnet durch zusätzliche Kurzkühler (50), die sich über nicht weniger als 10 °/o und nicht mehr als 25 %, vorzugsweise 15 %, der Ofenbreite erstrekken, nahe den Seitenwänden (20) des Ziehofens und zwischen der bei der Sperre (22) befindlichen hinteren Quellzone 5 und der Sperre (22) über dem Spiegel der Glasschmelze.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen keramischen Schirm (54) zwischen den Kurzkühlern (50) und dem benachbarten L-Block (28).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abdeckungen (52) über den Kurzkühlern (50), die sich auch über deren Seiten und Enden erstrecken.