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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schaumglas Die Erfindung
betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Schaumglas. Das Wesen der
Erfindung besteht darin, daß geschmolzenes, ungeläutertes Glas von einer Zähigkeit,
die der des Eiweißes bei gewöhnlicher Lufttemperatur annähernd entspricht, mittels
eines schneeschlägerartigen Schlagkörpers durchgerührt und mit der Ofenatmosphäre
vermischt und/oder durch Einblasen von Gasen oder Luft, deren Temperatur mindestens
gleich derjenigen des flüssigen Glases ist, schaumartig aufgelockert wird. Eine
zweckmäßige Anordnung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens besteht aus einer
Glasschmelzwanne und einer davor und unterhalb des überlaufes angeordneten zweckmäßig
flachen Drehwanne mit darüber befindlichem Auf- bzw. Vorbau für die Lagerung des
bzw. der Schlagkörper und/oder der Einblasvorrichtung bzw. Einblasvorrichtungen
sowie für die Bildung einer Heizatmosphäre. Die Ofenatmosphäre im Aufbau und die
Mindesttemperatur des Einblasgases oder der Einblasluft beträgt etwa r tSo bis
1220'C
bei üblichem Glas.
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Zum Zwecke der Entnahme des Glasschaumes aus der Drehwanne ragt diese
teilweise über den Auf- bzw. Vorbau seitlich heraus. Vor der entsprechend großen
Glasschmelzwanne können mehrere Vorbauten mit Drehwannen angeordnet sein. Bei Anwendung
eines für alle Drehwannen gemeinsamen oder einheitlichen Aufbaues für die Einbauten
muß für eine einheitliche bzw. gleichförmige Heizatmosphäre und/oder Blaslufttemperatur
Vorsorge getroffen sein. Die Anordnung von Vorbauten über jeder Drehwanne ist indes
zweckmäßiger, da es schwierig ist, in einem
für viele Drehwannen
gemeinsamen Vorbau die Temperatur so genau zu regeln, daß das Glas in jeder Drehwanne
die für die Schaum-. bildung geeignetste Temperatur hat. Zwecke mäßig besitzt jede
Drehwanne eine eigelle Heizung, mindestens aber eine eigene Tem peraturregelungsvorrichtung.
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Der Schlagkörper besteht zweckmäßig aus mehreren hitzebeständigen,
sternartig um eine Welle gelagerten, vorteilhaft gelochten, sich über ungefähr den
Innendurchmesser oder bei Anordnung mehrerer Schlagkörper innerhalb einer Drehwanne
über ungefähr den- halben Innendurchmesser der Drehwanne erstreckenden Platten.
Der oder die Schlagkörper besitzen motorischen Antrieb, dessen Umdrehungszahl eine
Funktion des erwünschten Blasengehaltes des Glases ist. Die Welle des Schlagkörpers
kann oberhalb der durch die obere Kante der Drehwanne gehenden Ebene gelagert sein.
Die Sternplatten des Schlagkörpers und/oder die Lagerungswelle können auch ganz
oder teilweise hohl ausgebildet und mit Bohrungen zum Durchtritt der aus dem Innern
des Schlagkörpers oder/und seiner Welle austretenden Druckgase für die Einblasung
in das Glas versehen sein. In diesem Falle kann der Schlagkörper ganz oder teilweise
unterhalb der durch die obere Kante der Drehwanne gehenden Ebene gelagert sein.
Hierbei ist es zweckmäßig, den Schlagkörper senkrecht oder geneigt zu lagern, jedenfalls
so, daß die Lagerung der Welle des Schlagkörpers nicht im Glasbereiche sich befindet.
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Die Anordnung kann ferner so getroffen sein, daß, gegebenenfalls außer
dem bzw. den Schlagkörpern, unterhalb der durch die obere Kante der Drehwanne gehenden
Ebene, und zwar vornehmlich in halber Höhe der lichten Höhe der Drehwanne, ein bzw.
mehrere hitzebeständige Rohre mit einer Vielzahl von kleinen Löchern gelagert sind,
die der Ausblasung von mindestens die Temperatur des flüssigen Glases besitzenden:
Druckgasen o. dgl. Glasauflockerungsmitteln dienen. Die Blasrohre und gegebenenfalls
die Schlagkörper sind zweckmäßig aus der Drehwanne lieraushebbar gelagert. Bei Anordnung
mehrerer Schlagkörper innerhalb einer Drehwanne sind die Schlagkörper vorteilhaft
etwa radial zum Mittelpunkt der Drehwanne gelagert, und zwar vornehmlich so, daß
das geschlagene Glas eine langsame Förderung in Richtung der Entnahmeöffnung der
Drehwanne erfährt. Zweckmäßig ist der Drehsinn der Schlagkörper in gleichem Sinne
gewählt.
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Der Drück der Blasgase o. dgl. das Glas aufblähenden Mittel ist eine
Funktion der Schichthöhe des flüssigen Glases in der Dreh-Wanne und beträgt bei
etwa 2o cin Schichthöhe etwa 5 bis 6 in WS. Die Entnahme des Schaumglases aus dem
über den Auf- bzw. Vorbau herausragenden Teil der Drehwanne kann durch in der Glas-"@ndustrie
übliche Entnahmevorrichtungen, "weckmäßig unter Anwendung von Vakuum-'@säügern mit
Preßluftausstoß, erfolgen, die "-dem erwünschten fertigen Schaumglaskörper angepaßte
Formen, die gegebenenfalls geteilt ausgebildet sind; besitzen. Die Entnahme kann
auch durch eine an sich bekannte Maschine mit Saugformen erfolgen, die vor der oder
den Drehwannen angeordnet ist, deren Arbeitstempo eine Funktion der Drehgeschwindigkeit
der Drehwanne und deren Drehgeschwindigkeit wiederum eine Funktion der lichten Masse
der Drehwanne bzw. der Menge erzeugten Glasschäuines in der Zeiteinheit ist.
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Bei einem bekanntgewordenen Vorschlag zur Herstellung eines flüssigen
Glases von geringer Dichte besteht das Herstellungsverfahren darin, daß man gepulvertes,
ungeläutertes Glas oder glasartige Fritten, welche Reste von Sulfaten enthalten,
mit reduzierenden Stoffen, wie Silicium, Ferrosilicium, Cärbiden oder Kohlepulver,
mischt und die Mischung in Eisenformen so weit erhitzt, daß sich in der Masse Gase
bilden, die die erreichte Masse so weit aufblähen, bis die Form ausgefüllt ist.
Ein derartiges Verfahren ist wegen der erforderlichen Zusätze, die die Blähung bewirken,
sehr teuer, so daß eine Massenherstellung eines billigen Bausteines nicht möglich
ist. Außerdem besitzt ein derartiger Baustein keine Lichtdurchlässigkeil. Somit
geht der besondere Vorteil des glasigen Bausteines, d. h. seine Lichtdurchlässigkeit,
bei einem derartigen Verfahren verloren: Gemäß einem anderen Vorschlage wird blasenhaltiges
schaumartiges Glas in der Weise gewonnen, daß man eine fein verteilte Mischung von
geschmolzenem Glas und Luft oder anderen Gasen herstellt und erstarren läßt. Um
das Zusammensacken des Glas-Schaumes beim Abkühlen an der Luft zu verhindern, wird
bei diesem Vorschlage empfola-Len, die Gase unter Druck innerhalb eines Druckbehälters,
in dem die gesamte zur Glas-Schaumerzeugung dienende Masse unterüberdruck steht,
in das flüssige Glas einzublasen, wobei der überdruck im Druckbehälter so groß gewählt
werden soll, daß in den Luftzellen des Glasschaumes nach dem Erkaltet bei gewöhnlicher
Temperatur ein Lüftdruzlz aon etwa Z at herrscht. Die Abkühlung -3o11 dann bei einem
Druckabfall vorgenommen averden, - der gerade proportional dem Temperaturabfall
ist. Hierdurch sollen sowohl während der Herstellung als auch nach der Abkühlung
alle Spannungen, die -aus verschiedenen Luftdrücken innen und außen entstanden,
ausgeschlossen
werden. Dieser Vorschlag bedingt aber eine umständliche und Ceure Betriebsweise,
da die ganze Glasschaumzubereitung in einem geschlossenen, unter Überdruck stehenden
Behälter vorgenommen and eine äußerst genaueRegelung desDruckes und der Abkühlungstemperatur
bewirkt werden muß. Außerdem ist es verständlicherweise äußerst schwierig, aus einem
geschlossenen Behälter den erzeugten Glasschaum zu entnehmen, ohne hierbei den Überdruck
zu beseitigen und die Temperaturkonstanz zu gefährden.
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Demgegenüber ermöglicht die Erfindung die Herstellung eines sehr leichten
und billigen Bausteines oder anderer Gegenstände aus Schaumglas derart, daß die
fertigen Schaumglasgegenstände lichtdurchlässig sind und eine gute Isolierung gegen
Kälte, Wärme und Schall besitzen. Daneben besteht die #N-iöglichkeit, den SchaumglaskörpernFärbung
zu geben, ohne daß hierbei die Lichtdurchlässigkeit stark gemindert wird. Die Dichte
dieser Glasschaumgegenstände kann bis 0,24 betragen. Als Glas kann jedes beliebigeGlas
verwendet werden. Die Arbeitstemperatur, also die Temperatur, bis zu der das Glas
zum Zwecke der Erzeugung eines Schmelzflusses ausgesetzt wird, ist so zu wählen,
daß das flüssige Glas die für die Schneebildung geeignete Zähigkeit erhält. Der
Maßstab hierfür ist der Vergleich mit Eiweiß. Die Temperatur soll so gewählt werden,
daß die Zähigkeit des geschmolzenen Glases derjenigen des Eiweißes bei Lufttemperatur
annähernd gleich ist. Für flüssiges übliches Glas liegt die giinstigste Temperatur
annähernd zwischen 1180 bis 1220'C.
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Durch die Benutzung eines oder mehrerer Schlagkörper, die nach Schneeschlägerart
ähnlich dem Schneeschlagen bei Eiweiß eine starke Auflockerung bei Gas- oder Luftblasendurchsetzung
des flüssigen Glases bewirken, und zufolge der Einordnung dieser Schläger in eine
in Umdrehung befindliche Drehwanne, über der sich ein Aufbau zwecks Erzeugung einer
hoch erhitzten Atmosphäre befindet, die mindestens derjenigen des Glases entspricht,
wird erreicht, daß die Durchsetzung des flüssigen Glases mit einer Unzahl von Luft-
oder Gasblasen keine unterschiedlichen Spannungen im Glase bewirkt; vielmehr sind
sowohl das Glas als auch die eingeschlossenen Luft- oder Gasblasen an der nach erfolgter
Verformung eintretenden Abkühlung beteiligt. Bei Anwendung von Blasrohren werden
die erhitzten Gase o. dgl. aufblähenden Mittel unter entsprechendem Druck in das
Glas eingebracht. Die Temperatur dieser Gase o. dgl. muß wiederum mindestens gleich
derjenigen des flüssigen Glases sein. Diese Gase strömen durch das Glas und erzeugen
dadurch Schaum, ähnlich wie Schaum entsteht, wenn man Luft durch eine Seifenlösung
bläst. Die Gastemperatur muß höher sein als die des flüssigen Glases, damit die
Gase durch die Abkühlung im flüssigen Glase sich etwas zusammenziehen und. kleine
bzw. kleinste Blasen bilden. Mindestens darf die Gastemperatur nicht niedriger sein
als die des geschmolzenen Glases, damit sich die Blasen beim Übertritt in das Glas
keinesfalls vergrößern. Würde man Gas mit einer Temperatur unterhalb der Glastemperatur
einblasen, so würden sich die Gase ausdehnen, und der Schnee würde großblasig und
ungleichmäßig werden. Als erhitzte Gase können Verbrennungserzeugnisse von ()1,
Gase schlechthin oder Luft, die man mittels eines Gebläses durch einen Wärmetauscher
bläst, der mit Abgasen geheizt werden kann, verwendet werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch
dargestellt, und es bedeute"h Abb. i Ouerschnitt durch den Schmelzwann@envorbauentsprechend
Schnitt A-B der Abb. 2, Abb.2 Längsschnitt durch die Schmelzwanne nebst Vorbau entsprechend
Schnitt E'-F der Abb. i, Abb.3 Querschnitt durch den Schmelzwannenvorbau gemäß Schnitt
C-D der Abb:2, Abb.4 Querschnitt durch die Drehwanne mit senkrecht gelagertem Schlagkörper,
Abb. 5 Grundriß der Drehwanne mit zwei Schlagkörpern.
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Die Herstellung des zur Glasschaumbildung notwendigen Glases i aus
den Rohstoffen erfolgt durch Schmelzen derselben in einer der üblichen großen Schmelzwannen
2, vor der ein an sich bekannter Vorbau 3 angeordnet ist. Unterhalb dieses Vorbaues
3 ist in üblicher Weise die Drehwanne 4 drehbar, beispielsweise auf einem Drehschemel
s, gelagert. Der an sich bekannte Überlauf 6 der Schmelzwanne :2 ragt in die Mulde
der Drehwanne .4 hinein. Die Ausmaße der Drehwanne 4. und insbesondere deren Mulde
richten sich nach. der erwünschten Erzeugung. Die Mulde der Drehwanne 4 ist zweckmäßig
flach auszubilden. Jedenfalls sollen möglichst die Formen der Schlagkörper und des
Drehwanneninnern aufeinander abgestimmt sein. Im Beispiel der Abb. i und 2 ragt
ein Schlagkörper 7 in das in der Mulde der Wanne ,4 befindliche flüssige Glas teilweise
hinein, derart, daß ein Teil der Schlagarme im Glas und ein anderer Teil oberhalb
des Glases sich befindet. Dieser Schlagkörper besteht aus hitzebeständigem Baustoff,
und er wird durch eine Drehvorrichtung 8 in Umdrehung versetzt.
Die
Drehgeschwindigkeit ist so zu wählen, ' daß Schaum entsteht. Die Umdrehungszahl
kann beispielsweise izo U7min betragen. Durch dieses Schlagen des Glases wird dieses
innig mit der Ofenatmosphäre vermischt, wobei sich in starkem Maße Blasen im Glas
bilden, so daß Glasschnee, ähnlich wie beim Schlagen von Eiweiß, entsteht. Damit
beim Schlagen das Glas gut zerteilt wird, besitzt der Schlagkörper 7 in seinen Schlagflächen
eine große Zahl von Löchern g.
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An Stelle des Schlagkörpers 7 oder auch neben diesem sind gemäß den
Abb. --, und 3 Röhren io so vorgesehen, daß diese zweckmäßig im ganzen Bereiche
der Drehwanne q. in das Glas eintauchen. Diese Röhren besitzen eine Vielzahl von
Löchern, durch die unter entsprechendem Druck Gas oder Luft in das Glas eingeblasen
werden kann. Die Temperatur dieser Einblasmittel ist zweckmäßig höher als diejenige
des flüssigen Glases. Wenn Verbrennungsgase als Blasmittel in das Glas eingeblasen
werden sollen, so werden diese vorteilhafterweise durch einen Rohölbrenner i i (vgl.
Abb. 3) erzeugt, der unter entsprechendem Druck arbeitet, so daß dieVerbrennungsgase
durch die Rohre io und deren Öffnungen in das flüssigeGlas innerhalb derDrehwanne4
gepreßt werden. Der Druck, unter dem der Ölbrenner i i -arbeitet, richtet sich nach
dem Glasstand in der Drehwanne und beträgt bei einem Glasstand von etwa 20 cm etwa
5 bis 6 m WS, wie bereits oben dargelegt. An Stelle eines Ölbrenners kann auch ein
Gasgebläsebrenner Anwendung finden. Wenn an Stelle der Verbrennungsgase erhitzte
Luft in das Glas eingeblasen werden soll, so kann kalte Luft unter einem entsprechenden
Druck mittels eines Gebläses unter Zwischenschaltung eines Druckreglers durch einen
Wärmetauscher geblasen werden, wodurch die Luft entsprechend erhitzt wird. Diese
erhitzte Luft gelangt ohne Zwischenschaltung eines weiteren Druckreglers durch ein
Verbindungsrohr in das bzw. die mit vielen Öffnungen versehenen Rohre io, die in
das Glas versenkt werden können. Durch dieses Einblasen von Gas o: dgl. in das Glas
bildet sich Glasschnze. Damit durch die Öffnungen in den Röhren io kein Glas in
die Röhren eindringen kann, dürfen diese Röhren erst in das Glas versenkt werden,
wenn sie unter Gasdruck stehen; sinngemäß müssen die Röhren aus dem flüssigen Glas
herausgezogen werden, bevor die Druckgase abgestellt werden: Zu diesem Zwecke sind
die Röhren anhebbar ausgebildet, wie in Abb3 durch die Hebevorrichtungen z- sinnbildlich
dargestellt.
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Damit das Glas nach Verlassen der Schmelzwarne i, also nach Einlagerung
in die Drehwarne q., stets im richtigen Zähigkeitszustand gehalten werden kann,
wird im Vorbau 3 eine Ofenatmosphäre geschaffen, deren Tempera-- tur geregelt werden
kann. Zu diesem Zweck kann der Vorbau 3 an eine Rohöl- o. dgl. Feuerung in .an sich
bekannter Weise angeschlossen werden, derart, daß die Heizgase durch ein Rohr
13 in den Innenraum des Vor-Baues 3 gelangen. Die Heizgase, die durch die
Zuführung 13 in den Vorraum 3 gelangen und die nicht zur Glasschaumbildung
benötigt werden und die im Interesse des Wärmeaustausches zwecks Konstanthaltung
der Vorrauminnentemperatur abgezogen werden müssen, können durch einen Abgasschacht
1,4 ins Freie gelangen. Es ist indes zweckmäßig, diese Abgase in einen Wärmekreislauf
einzubeziehen. Diese Gasaustrittsöffnung 14 ermöglicht gleichzeitig den Austritt
derjenigen Gase bzw.Luftmengen, die durch die Röhren io und gegebenenfalls die Schlagkörper
7 zum Zwecke der Schneebildung in das Glas geblasen werden und bei der Schaumbildung
nicht voll benötigt werden.
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Die Entnahme des Schaumglases aus der Drehwanne q. ist dadurch ermöglicht;
daß die Drehwanne q. über den Vorbau 3 herausragt. Der Vorbau kann so ausgebildet
sein, daß lediglich eine Schöpföffnung über dem vorkragenden Teil der Drehwanne
entsteht. Die Entnahmeöffnung 1q. ist in Abb. ? schematisch bzw. im Prinzip dargestellt.
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In Abb. q. ist der Fäll schematisch dargestellt, bei dem der bzw.
die Schlagkörper 7 senkrechte Lagerung zu der Antriebswelle S besitzen. Es ist zweckmäßig,
die Schlagplatten schräg gegenüber der Mittelachse anzuordnen und den Drehsinn so
zu wählen, daß eine Art Hochförderung des geschlagenen Glases eintritt. Durch den
Schlagkörper 7 kann gleichzeitig Druckgas eingeblasen werden.
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In Abb. 5 ist die Anwendung von zwei Schlagkörpern 7 schematisch im
Grundriß dargestellt. Es können ohne weiteres auch noch mehr Schlagkörper vorgesehen
werden. Das gleiche gilt für senkrechte oder geneigte Lagerung der Welle f; entsprechend
Abb. .4. Es ist zweckmäßig, die Schlagkörper so anzuordnen und den Drehsinn bei
ihrer Umdrehung so zu wählen, daß eine allmähliche Förderung des schaumig geschlagenen
Glases in Pfeilrichtung gemäß Abb. ,4 erfolgt. Wenn in dieser Pfeilrichtung die
Entnahmeöffnung 1q: sich befindet, so kann bei dieser Anordnung erreicht werden,
daß sich stets im Bereiche der Enfnahmeöffnung das am stärksten geschlagene, also
das schaumigste Glas befindet. Zufolge der Drehung der Drehwanne , wird dafür gesorgt,
daß stets neue Schaum-;läsmengen im Bereiche derEntnahmeöffnung 14 sich befinden.
Wenn den Schlagkörpern 7
selbsttätige Antriebe gegeben werden, so
kann die Schaumbildung nach Belieben geregelt werden. Bei gleichzeitiger Benutzung
von Blasröhren io sind diese zweckmäßig schräg parallel zu den Schlagkörpern anzuordnen.