DD292644A5 - Kuehlvorrichtung fuer die herstellung von rohren und staeben aus glas - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kuehlvorrichtung, die bei der Herstellung von Rohren und Staeben aus Glas nach verschiedenen Herstellungsverfahren, vorzugsweise dem Vello- und dem Down-Drawn-Verfahren, eingesetzt werden kann. Dabei wird der viskose Strang vorzugsweise im Zwiebelbereich von einem in allen drei Raumrichtungen verstellbaren Kuehler umschlossen. UEber symmetrisch ueber den Umfang in einer oder mehreren Ebenen angeordneten Spruehduesen wird ein in seiner Intensitaet einstellbarer Kuehlnebel, der aus Transportgas und Kuehlfluessigkeit besteht, erzeugt. Die Spruehrichtung des Kuehlnebels relativ zur Achse des viskosen Glasstranges ist verstellbar. Fig. 1{Glasrohr; Strangformung; Vello-Verfahren; Down-Drawn-Verfahren; Kuehlung, verstellbar, regelbar}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für die Herstellung von Rohren und Stäben aus Glas und kann z. B. dort zur Anwendung kommen, wo vorzugsweise nach dem VeIIo- oder Down-Drawn-Verfahren gefertigt wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Kontinuierlich arbeitende Verfahren zur Herstellung von Glasrohren nach unterschiedlichen Verfahren, wie dem Danner-Verfahren oder dem Vello-Verfahren, sind seit langem bekannt und werden großtechnisch genutzt. Allen Verfahren ist gemeinsam, daß der eigentliche Formgebungsvorgang nur durch das Wechselspiel der formgebenden Kräfte frei erfolgt. Nach Verlassen der letzten formgebenden Elemente, wie Düse, Dorn oi'^r Dannerpfeife, schnürt sich der viskose Glasstrang ein und kühlt sich dabei ab. Dieser Teil wird als Ziehzwiebel bezeichnet. Am Ende der Ziehzwiebel ist der Glasstrang so weit abgekühlt, daß praktisch keine Verformung mehr auftritt. Ist dieser Zustand erreicht, wird der Glasstrang von den Ziehrollen einer Ziehbahn oder eines Ziehschachtes aufgenommen. Entscheidend ist also, daß dem viskosen Glasstrang auf seinem Weg von der Düse bis zur ersten Ziehrolle so viel Wärme entzogen wird, daß beim Kontakt mit der ersten Ziehrolle die Viskosität ausreichend groß ist, um unerwünschte Deformationen zu vermeiden. Damit hängt die Leistungsfähigkeit eines Rohrzuges ganz entscheidend von der Wärmemenge ab, die die Ziehzwiebel abgeben kann. Bei den bekannten Rohrziehanlagen erfolgt die Wärmeabgabe üblicherweise nur durch die Abstrahlung in den freien Raum; teilweise wird die freie Abstrahlung noch durch eine Einhausung der Ziehzwiebel, die der Abschirmung von unerwünschter Zugluft dient, behindert.

Für das Danner- und das Vello-Verfahren sind Versuche bekanntgeworden, die Wärmeabgabe im Bereich der Formgebung zu vergrößern, um entweder die Leistung zu steigern oder die Temperatur an der Düse zu orhöhen. '"'

In der DE-AS 1771880 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen eine zusätzliche Kühlung des Rohres durch einen starken Luftstrom erfolgt. Dazu wird in einem das Glasrohr und die Ziehrollen umgebenden Tunnel von 1,5 bis 12 m Länge ein starker Unterdruck erzeugt, der zu einer starken Luftströmung und damit zu einer zusätzlichen Wärmeabgabe des heißen Glasrohres führt. Hauptnachteil dieser Vorrichtung ist, daß der Kühltunnel nicht im Bereich der Ziehzwiebel, sondern erst im Bereich der geraden Rohrziehbahn und damit auch erst bei niedrigeren Temperaturen einsetzbar ist. Es ist zwar möglich, die Ziehbahn zu verkürzen, jedoch ist damit Keine Vergrößerung der Wärmeabgabe im Zwiebelbereich verbunden, die allein eine Leistungserhöhung der Gesamtanlage ermöglicht.

In der US-PS 3873293 ist ein Luftkühler in Form einer Venturidüse beschrieben, die bei einem Vello-Zug im Zwiebelbereich angeordnet ist. Durch einen geringen Preßluftstrom wird eine starke Luftströmung induziert, die auf die äußere Oberfläche des viskosen Rohres entgegen der Ziehrichtung gerichtet ist. Neben der bekanntermaßen geringen Kühlwirkung von Luft besteht hier die Gefahr der unerwünschten Deformation des viskosen Glasstranges, was einen entscheidenden Mangel darstellt. In der US-PS 3930830 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der ein leicht kristallisierbares Glas, dessen Liquidustemperatur über der der normalerweise notwendigen Formgebungstemperatur liegt, mit einer wesentlich höheren Temperatur die Düse verläßt und der viskose Glasstrang dann in ein unter der Düse befindliches Bad mit Wasser oder feuchter Korkspäne geleitet, dort umgelenkt und bis zur Formstabilität abgekühlt wird. Dies ist eine sehr radikale Art des Wärmeentzuges. Eine Regulierung der Wärmeabgabe ist nur durch eine Änderung der Länge des Wasserbades möglich. Nachteilig ist ferner, daß bei anderen Sortimenten mit einer geringeren Ziehgeschwindigkeit die Oberfläche des Glasstranges unzulässig abgekühlt wird und es dadurch zum Bruch kommen kann.

In der US-PS 3260586 ist ein Kühler beschrieben, bei dem ein Wasser-Luft-Gemisch zur Kühlung eines heißen Glasstranges genutzt wird. Dazu wird durch einen speziell geformten Kühler ein Wasserschleier in Form eines Kegelmantels in einem Winkel von ca. 30° im Gegenstrom auf die Oberfläche des heißen Rohres geleitet. Auf dem Weg zwischen der Ringdüse und dem Rohr reißt der Wasserstrahl Luft mit sich. Dieser Kühler ist nicht im Bereich der Ziehzwiebel, sondern erst im Bereich der geraden Rohrziehbahn und damit bei niedrigeren Temperaturen eingesetzt. Hauptmangel dieser Vorrichtung ist neben der starren Anordnung jedoch die Tatsache, daß praktisch keine Regulierungsmöglichkeit für die Kühlintensität und damit für den Wärmeentzug besteht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Kühlvorrichtung, durch deren Einsatz Rohre und Stäbe aus Glas rationell hergestellt werden können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, die eine Regelung der Kühlintensität und damit die Regelung des Wärmeabzuges ermöglicht. Gleichzeitig soll dadurch die Möglichkeit geschaffen werden, die Formgebungstemperatur anzuheben, die Leistung einer Ziehanlage für Rohre und Stäbe aus Glas zu erhöhen und die Sortimöntsbreite zu vergrößern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß um einen viskosen Glasstrang ein Kühler angeordnet ist, der im wesentlichen aus einem von einem Kühlmittel durchflossenen Gehäuse, einer Schwenkvorrichtung und mehreren Sprühdüsen zur Erzeugung eines regelbaren Kühlmittel-Transportgas-Gemisches besteht. Um bei einer Rohrziehanlage den Glasstrang zur Steigerung der Leistung des Rohrzuges bzw. zur Erhöhung der Formgebungstemperatur möglichst intensiv zu kühlen, wobei die zulässige Abkühlgeschwindigkeit nicht überschritten und keine Bruchgefahr hervorgerufen wird, wird die nachfolgend beschriebene Vorrichtung verwendet. Die Vorrichtung ist durch folgende Wirkungsweise gekennzeichnet:

1. Austritt eines viskosen Glasstranges aus einer Düse mit Ziehdorn und Freiforrnung dieses viskosen Glasstranges unter Wärmeabgabe zu einem Glasrohr oder Glasstab.

2. Besprühen des heißen, viskosen Glasstranges durch ein sehr fein verteiltes Kühlflüssigkeit-Transportgas-Gemisch bei Vermeidung zu hoher Strömungsgeschwindigkeiten, die eine unerwünschte Beeinflussung des Glasstranges, wie z. B. Deformationen oder Pendeln vermeiden.

3. Dosierung des Kühlflüssigkeit-Transportgas-Gemischs in solcher Art und Weise, daß die Tropfen der Kühlflüssigkeit im Bereich der Filmveirdampfung (Leidenfrost-Phänomen), also ohne direkten Kontakt mit der Glasoberfläche verdampfen. Die Sprühdüsen werden radial unter einem wählbaren Winkel zwischen den Achsen von Sprühstrahl und Glasstrang auf die heiße Oberfläche des Glasstrang ausgerichtet.

4. Besprühen des Glasstranges durch symmetrisch angeordnete Gruppen von Düsen für die Erzeugung des Kühlflüssigkeit-Transportgas-Gemischs, angeordnet in mehreren Ebenen untereinander, wobei die Strahlrichtung jeder Düse individuell auf den Glasstrang ausgerichtet und der Glasstrang so besprüht wird, daß die Kühlung schon kurz unterhalb des Auslaufs einsetzt und sich bei Auftreffen der Sprühstrahlen der nächsten Düsengruppe fortsetzt. Oamit kann die durch Rückerwärmung aus dem heißen inneren Teil des Glasstranges zugänglich gemachte Wärme ebenfalls abgeführt werden. Dies ist besonders bei dickwandigeren Rohren oder Stäben von Bedeutung.

5. Besprühen des heißen Glasstranges möglichst kurz unterhalb des Auslaufs, um maximale Kühlwirkung zu erzielen, wobei die oberste L üsengruppe aber so ausgerichtet wird, daß das Temperaturregime an der Unterka ite der Ziehdüse nicht auf unerwünscht Art beeinflußt wird.

6. Gestaltung der Kühleinrichtung auf solcho Art und Weise, daß die besonders effektive Wärmeabgabe durch Strahlung so wenig wie möglich behindert wird. Dazu ist der Kühlmantel auf Temperaturen unter 100⁰C zu kühlen und seine Innenwand aus einem Material mit hohem Emissionskoeffizienten anzufertigen.

7. Verwendung von Sprühdüsen mit regulierbarem Kühlflüssigkeit-Transportgas-Mischungsverhältnis, sehr feiner Zerstäubung der Kühlflüssigkeit und geringer Strahldivergenz, die eine Konzentration auf den Glasstrang zuläßt.

8. Dreidimensionale Einstellbarkeit der Kühleinrichtung, so daß der Glasstrang durch die Mitto des Kühlmantels verläuft und so, daß sie auch einer von der vertikalen oder horizontalen Richtung abweichenden Längsachse des Glasstranges angepaßt werden kann. " >

9. Die Möglichkeit, bei Störungen im Rohrziehprozeß die Kühleinrichtung jederzeit und schnell aufzuklappen und zu entfernen, so daß Manipulationen am Glasstrang ungehindert möglich werden.

10. Eine bei räumlich großem Umlenkungsbereich des Glasstranges mehrteilige Gestaltung der Kühleinrichtung mit mehreren Düsengruppen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: einen Speiserkopf mit der dazugehörigen erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung - teilweise als Schnittdarstellung, Fig, 2: einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung und Fig.3: eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung.

Aus einem Speiserkopf 1 tritt aus einem aus Düse 2 und Ziehdorn 3 bestehendem Ringspalt ein viskoser Glasstrang 4 aus. Die im wesentlichen aus einem Kühler 5 bestehende Kühlvorrichtung umschließt den in diesem Beispiel vertikal verlaufenden Glasstrang 4 allseitig. Sie ist unmittelbar unter dem Auslaufbereich angebracht. In diesem Beispiel für einen räumlich nicht großen Umlenkungsbereich eines Vello-Rohrzuges sind zwei Gruppen von je vier Sprühdüsen 8 in zwei Ebenen dargestellt. Die Sprühdüsen 8 der oberen Sprühdüsenebene 24 sind aufwärts und die der unteren Sprühdüsenebene 25 abwärts ausgerichtet. Die Wegdifferenz des Glasstranges 4 zwischen dem Auftreffbereich der Sprühstrahlen der oberen und der unteren Sprühdüsenebenen 24 und 25 läßt sich entsprechend der Ziehgeschwindigkeit variieren. Für höhere Ziehgeschwindigkeiten ist diese Wegdifferenz unter Berücksichtigung der radialen Wärmeleitung über die Wanddicke zu vergrößern. Besonders bei größerer Wanddicke muß die Zeit für die Rückerwärmung der Oberfläche ausreichend groß sein, um eine möglichst große Wärmemenge aus der Oberfläche abführen zu können. Die Öffnungen, die für die Sprühdüsen 8 im stählernen Kühlmantel 6 eingearbeitet sind, wurden so groß gestaltet, daß eine ausreichende Verstellbarkeit jeder Sprühdüse 8 möglich ist, aber andererseits nur so groß, daß die Wärmebelastung die Betriebssicherheit der Sprühdüsen 8 nicht beeinträchtigt.

Jede Sprühdüse 8 besitzt einen Anschluß für gefilterte Kühlflüssigkeit 9, welche arm an Schwebstoffen ist, und einen Anschluß für gefiltertes Transportgas 10.

Mit Hilfe der Meßeinrichtungen 13 und 14 und der Regeleinrichtungen 15 und 16 werden die erforderlichen Durchflußmengen für die Kühlflüssigkeit 9, in diesem Beispiel Wasser, und für das Transportgas 10, in diesem Beispiel Druckluft, eingestellt, kontrolliert und reguliert.

Der Kühler 5 der Kühlvorrichtung besteht aus zwei D-förmigen Kühlerhälften 21 und 22, die gleichzeitig das Gehäuse 7 bilden.

Die beiden Kühlerhälften 21 und 22 sind durch ein Scharnier 17 verbunden und dadurch leicht und schnell um einen Winkel bis

120 Grad aufklappbar. Das Gehäuse 7 wird von einem Kühlmittel 6 zwangsweise durchflossen. Seine Innenseite ist so gestaltet, daß ein hoher Emissionskoeffizient erreicht wird. Die gesamte Kühlvorrichtung kann in mehreren Freiheitsgraden zum Glasstrang 4 einjustiert werden. Diese Justierung der Kühlvorrichtung zum Glasstrang 4 wird durch die Vorrichtungselemente Horizontalwagen 19, Vertikalwagen 20, Schwenkvorrichtung 18 und die Sprühdüsen 8 gewährleistet.

Claims (3)

1. Kühlvorrichtung für die Herstellung von Rohren und Stäben aus Glas, bestehend aus einem Kühler, gekennzeichnet dadurch, daß der Kühler (5), dessen von oinem Kühlmittel (6) durchflossen.es Gehäuse (7) aus zwei Kühlerhälften (21; 22) besteht, die durch ein Scharnier (17) verbunden und gemeinsam an einer Schwenkvorrichtung (18) angeordnet sind und Sprühdüsen (8) mittels Sprühdüsenhalterungen (23) in einer oder mehreren Sprühdüsenebenen (24; 25) allseitig beweglich am Gehäuse (7) angeordnet und über Leitungen (11; 12) mit Meßeinrichtungen (13; 14) und Regeleinrichtungen (15; 16) für eine Kühlflüssigkeit (9) und ein Transportgas (10) verbunden sind.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1,gekennzeichnetdadurch,daßdasdieSprühdüsen (8)tragenden

Gehäuse (7) an einer in allen drei Ebenen verfahrbaren und eine Drehbewegung ermöglichende Schwenkvorrichtung (18) angeordnet ist.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in jeder Sprühdüsenebene (24; 25) drei bis acht Sprühdüsen (8) angeordnet sind.