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Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Kühlung eines Glasbandes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Kühlung
eines Glasbandes.
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Bekanntlich ist eine gute Kühlung durch eine fortschreitende und rationelle
Abkühlung des Glasbandes in der kritischen Umwandlungszone bedingt, d. h. bei Temperaturen
von 570 bis 480° C für das übliche Fensterglas. Diese Zone befindet sich im allgemeinen
in der Höhe der ersten Walzenpaare am unteren Ende des Kühlschachtes.
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Das Glasband weist während des Ziehens in jedem Augenblick von einer
Stelle zur anderen verschiedene Temperaturen auf. Es kann angenommen werden, daß
die Temperaturen in senkrechter Richtung im allgemeinen nach unten hin zunehmen,
während sie in waagerechter Richtung von der Mitte des Glasbandes nach den Rändern
hin abnehmen.
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Die Verteilung der Temperaturen ist daher so zu gestalten, daß das
Temperaturgefälle in senkrechter oder in waagerechter Richtung einen vorherbestimmten
Wert nicht überschreitet und daß die Temperaturkurve in waagerechter Richtung eine
vorherbestimmte Form annimmt.
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Es ist verhältnismäßig leicht, das Temperaturgefälle in senkrechter
Richtung zu regeln, indem die übereinanderliegenden Hohlräume oder Kammern der Ziehvorrichtung
einzeln geregelt werden.
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Im Gegensatz hierzu ist das Temperaturgefälle in waagerechter Richtung
im allgemeinen schlecht geregelt und wird durch Veränderungen der gasförmigen Strömungen,
die in dem die Vorrichtung bildenden Schacht vorhanden sind, unstabil gemacht.
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Im unteren Teil dieses Schachtes ist immer ein Unterdruck vorhanden,
der längs des Glasbandes unstabile Luftströmungen erzeugt, welche zum größeren Teil
durch den Eintritt von kalter Luft durch Öffnungen gespeist werden, die in den Seitenwänden
des Kühlschachtes und der Ziehkammer nicht vollständig abgedichtet werden können.
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Diese Luft kühlt insbesondere die Ränder des Glasbandes ab und erzeugt
auf diese Weise übermäßige und unregelmäßige Spannungen, die für eine zweckmäßige
Kühlung schädlich sind. Diese Spannungen bewirken das Verziehen oder die Wölbung
des Glasbandes und manchmal sogar den Bruch derselben.
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Man ist daher bestrebt, in dem Glasband einen Temperaturausgleich
zu erzielen, so daß die in demselben entstandenen inneren Spannungen einen bestimmten
Wert nicht überschreiten.
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Nach den bekannten Verfahren ist es bereits bekannt, die Gase in gleichmäßiger
Verteilung in die Ziehkammer einzuführen, wobei diese Gase im Gleich- oder Gegenstrom
in der Querrichtung zum aufsteigenden Glasband geführt oder auch senkrecht nach
oben abgelenkt werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung der Kühlung
eines Glasbandes, das aus einem Glasschmelzbad von unten nach oben durch eine Ziehkammer
gezogen wird, auf welche ein senkrechter Kühlschacht folgt, an dessen unterem Ende
an der Stelle, an welcher die Kühlzone beginnt, ein gasförmiges Medium, wie z. B.
Luft, durch rohrförmige Leitungen eingeführt wird, die mit Austrittsöffnungen versehen
und derart angeordnet sind, daß das gasförmige Medium in regelbarer Menge und mit
regelbaren Temperaturen in aufsteigender Richtung gelenkt wird, um das Verziehen,
die Wölbung und den Bruch des Glasbandes zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das gasförmige
Medium durch den rohrförmigen Leitungen angepaßte Regeleinrichtungen in ungleichmäßiger
Verteilung längs der Oberflächen des Glasbandes eingeführt wird, wobei diese Verteilung
in jedem gewünschten Augenblick derart verändert wird, daß dem Glasband Wärme nach
einer Kurve entzogen wird, die durch die Abstände zwischen der in der Querrichtung
verlaufenden Kurve der beobachteten Temperatur und der Kurve, die man zu erhalten
wünscht, vorherbestimmt ist.
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Die Einführung des gasförmigen Mediums in ungleichmäßiger Verteilung
an einer oder mehreren Stellen erfolgt nach Belieben über die ganze Breite oder
über einen oder mehrere Teile der Breite des
Glasbandes. Dabei wird
die Strömung des gasförmigen Mediums derart geregelt, daß das Glasband nach dem
Einlaß des Mediums in den Kühlschacht durch dasselbe nicht unmittelbar getroffen
oder beaufschlagt wird, daß das am unteren Ende des Kühlschachtes zugeführte gasförmige
Medium an der der entsprechenden Oberfläche des Glasbandes gegenüberliegenden Einlaßstelle
des Mediums in den Schacht wenigstens einmal aus der geradlinigen Richtung abgelenkt
wird oder aus der Richtung, die sich parallel oder tangential zu dieser Oberfläche
erstreckt, daß das gasförmige Medium auf jeder Seite des Glasbandes in einen umschlossenen
Raum eingeführt wird, der am unteren Ende des Kühlschachtes derart angeordnet ist,
daß er wenigstens in seitlicher Richtung zwischen jeder der Oberflächen des Glasbandes
und dem in den entsprechenden umschlossenen Raum eingelassenen gasförmigen Medium
liegt, und daß das Medium senkrecht nach oben und gegebenenfalls in einer regelbaren
Richtung eingelassen wird.
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Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
ist gekennzeichnet durch am unteren Ende des Kühlschachtes angeordnete Längsträger,
durch rohrförmige Leitungen zum Einführen eines gasförmigen Mediums, wie z. B. Luft,
in regelbarer Menge und mit regelbaren Temperaturen, wobei die Leitungen am unteren
Ende des Kühlschachtes auf jeder Seite des Glasbandes derart angeordnet sind, daß
das Medium entweder über die ganze Breite oder an einer oder mehreren Stellen der
Breite des Glasbandes eingeführt wird, und wobei die rohrförmigen Leitungen aus
waagerechten und zum Glasband parallelen Düsen bestehen, die in den Kühlschacht
am unteren Ende desselben auf einer Seite oder auf den den entsprechenden Rändern
des Glasbandes benachbarten beiden Seiten eintreten und deren Austrittsöffnungen
entweder am Ende oder auf wenigstens einer Seite oder am Ende und auf der Seite
liegen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Vorrichtung ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung.
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In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt.
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F i g.1 zeigt schematisch die Ziehkammer und den unteren Teil des
Kühlschachtes der Vorrichtung im Längsschnitt nach der Linie I-I der F i g. 2; F
i g. 2 zeigt schematisch einen Längsschnitt nach der Linie II 1I der F i g. 1; F
i g. 3 zeigt das Austrittsende einer Einspritzdüse für das gasförmige Medium; F
i g. 4 und 5 zeigen die beiden Hauptteile einer abgeänderten Ausführungsform der
Einspritzdüse für das gasförmige Medium; F i g. 6 a bis 6 e zeigen schematisch fünf
verschiedene Stellungen, welche die Schlitze der zweiteiligen Düsen gemäß den F
i g. 4 und 5 relativ zueinander einnehmen können; F i g. 7 zeigt schematisch das
Ende eines Längsträgers; F i g. S zeigt schematisch eine abgeänderte Ausführungsform
des Endes eines Längsträgers; F i g. 9, 10 und 11 veranschaulichen drei Beispiele
der Befestigung der Düsen in der Wand des Längsträgers; F i g.12 a bis 12 d veranschaulichen
vier weitere Ausführungsformen der zusammenwirkenden Schlitze der äußeren und der
inneren Düsenrohre; F i g.13 zeigt einen Querschnitt eines Längsträgers am unteren
Ende des Kühlschachtes; F i g.14 zeigt einen Querschnitt einer Düse mit einstellbarer
Ablenkwand.
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Die F i g. 1 und 2 zeigen schematisch den unteren Teil einer Ziehvorrichtung,
die aus der Ziehkammer 1, dem Kühlschacht 2, den Walzen 3, den Zellenblechen 4 und
den Längsträgern 5 besteht.
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Das Glasband 6, das durch die Walzen 3 aus dem Glasschmelzbad 7 gezogen
wird, geht zwischen den Kühlvorrichtungen 8 in der Ziehkammer 1 hindurch
und steigt dann in senkrechter Richtung in den Kühlschacht 2 empor.
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Bei einer einfachen Ausführungsform der Vorrichtung werden in dieselbe
Düsen 9 durch Öffnungen 10 eingeführt, die in jeder Endwand der Längsträger 5 oder
im unteren Teil der Seitenwände des Kühlschachtes 2 zu beiden Seiten des Glasbandes
6 ausgespart sind.
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Im allgemeinen werden vier Düsen angeordnet, und zwar paarweise auf
jeder Seite des Glasbandes, wobei eine Düse in der axialen Verlängerung der anderen
liegt. Die Düsen liegen waagerecht und parallel zum Glasband. Es ist eine Befestigung
vorgesehen, welche wenigstens die Veränderung der Winkeleinstellung durch Verdrehung
um die Längsachse ermöglicht. Gegebenenfalls ist auch die Tiefe des Eindringens
in das untere Ende der Seitenwände der Vorrichtung oder der Wände regelbar, welche
die Längsträger am unteren Ende des Kühlschachtes abschließen.
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Gemäß F i g. 9 ist eine Metallmuffe 27 an der Wand des Längsträgers
5 befestigt und relativ zu der in dieser Wand ausgesparten Öffnung zentriert. Diese
Muffe dient als Halter und als Führung für die Düse 9, die sich in axialer Richtung
verschieben und in der Muffe um ihre Längsachse drehen kann. Eine durch die Muffe
27 hindurchgehende Klemmschraube 28 ermöglicht, die Düse in der gewählten Stellung
festzuklemmen.
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Gemäß F i g. 10 hat die Düse 9 einen kleineren Durchmesser als die
Muffe 27 und ist im Inneren derselben zentriert, wo sie durch zwei waagerechte Drehzapfen
29 festgehalten wird, die mit der Muffe 27 fest verbunden sind. Die Düse 9 kann
auf diese Weise in einer senkrechten Ebene um die Drehzapfen 29 winklig verstellt
werden. Eine durch die Muffe hindurchgehende Schraube 30 ermöglicht, der Düse durch
Druck auf das Ende derselben die gewünschte Neigung zu geben.
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F i g.11 zeigt eine Kombination der beiden vorstehend beschriebenen
Anordnungen. Die Düse 9 ist in waagerechter Richtung, in senkrechter Winkelrichtung
und in Drehrichtung um ihre Längsachse verstellbar. Die Drehzapfen 29 sind mit einer
Muffe 31 fest verbunden, in welcher die Düse 8 verschiebbar und drehbar ist. Eine
an der Muffe befestigte Schraube 32 verklemmt die Düse in derselben, während eine
mit der Muffe 27 verbundene Schraube 33 der Düse die gewünschte Neigung gibt.
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Eine biegsame Dichtung 34, z. B. aus Asbestgewebe, die zwischen die
Muffe 27 und die Düse 9 oder die Muffe 31 eingesetzt ist, verhindert den Eintritt
von Nebenluft.
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Die Düse hat wenigstens eine solche Länge, daß ihre Austrittsöffnung
11 (F i g. 2) ein Drittel der Breite des Glasbandes erreicht. Ganz allgemein ist
das Eindringen der Düse in die Vorrichtung von
dem waagerechten
Temperaturgefälle abhängig, das man zu erzielen wünscht.
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Die Eintrittsöffnung 12 der Düse, die außerhalb der Vorrichtung
liegt, ist vorzugsweise mit einer Klappe 13 versehen, um die Menge der in die Vorrichtung
eingelassenen Luft regeln zu können.
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Diese Anordnung ermöglicht, die Temperatur in waagerechter Richtung
auszugleichen oder ganz allgemein das vorhandene Gefälle zu verbessern.
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Es wurde jedoch festgestellt, daß man die besten Ergebnisse erzielt,
wenn die in die Düse 9 eingeführte Luft vorgewärmt wird, so daß das Medium eine
weniger plötzliche Abkühlungswirkung ausübt, wodurch die Gefahr eines Bruches des
Glasbandes vermindert wird.
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Man kann daher durch Messung der Temperaturen des Glasbandes und der
vorgewärmten Luft den in dieser Hinsicht günstigsten Temperaturbereich ermitteln.
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Da der Endzweck darin besteht, in der Mitte des Glasbandes eine vorherbestimmte
Temperatur zu erhalten, kann man die Vorwärmung der eingeführten Luft durch eine
Erhöhung der Ausströmungsmenge kompensieren, so daß die dem Glasband pro Zeiteinheit
entzogene Wärmemenge konstant bleibt. Man kann daher einen Temperaturausgleich in
der Querrichtung bestimmen, indem einerseits auf die Temperatur der Luft und andererseits
auf deren Ausströmungsmenge eingewirkt wird.
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Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß die Düsen 9 im Inneren
beispielsweise mit einem Gasbrenner 14 versehen werden, z. B. mit einem Ringbrenner,
der rund um den eintretenden Luftstrom einen Flammenkranz bildet, oder durch irgendein
anderes regelbares Heizsystem, das die angesaugte Luft erwärmen kann.
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Es wurde festgestellt, daß die Verteilung mehr oder weniger warmer
Luft ermöglicht, die Temperaturen in der Querrichtung des Glasbandes auszugleichen,
daß aber die Temperaturverteilung bei Zuführung einer großen Luftmenge an einer
einzigen Stelle sehr unregelmäßig bleibt.
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Die Temperaturkurve in der Querrichtung des Glasbandes wird verbessert,
wenn man dem Ende der Düse 9 die Form eines Entenschnabels gibt, wie in F i g. 3
dargestellt ist. Dadurch wird die ausströmende Luft über einen bestimmten Teil der
Breite des Glasbandes verteilt. Selbstverständlich kann man aber die gleiche Wirkung
erzielen, wenn man das Ende der Düse 9 auf verschiedene andere Weise abschneidet,
die ermöglicht, die ausströmende Luft auf einen mehr oder weniger großen Teil der
Breite des Glasbandes zu verteilen.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Ansauge- und Einspritzdüse
für das gasförmige Medium ist in den F i g. 4 und 5 dargestellt. Die Düse besteht
aus zwei ineinander verschiebbaren Rohren 15 und 17, die auf folgende Weise angeordnet
sind: Das an beiden Enden offene äußere Rohr 15 (F i g. 4) weist auf dem ganzen
Abschnitt oder einem Teil des Abschnitts, der im Inneren des Kühlschachtes 2 der
Vorrichtung zu liegen kommt, einen Längsschlitz 16 auf.
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Das innere Rohr 17 (F i g. 5) ist ebenfalls an beiden Enden offen
und weist einen Längsschlitz 18 auf, der beispielsweise die gleiche Länge hat wie
der Schlitz 16 des äußeren Rohres 15, aber eine größere Breite, z. B. die doppelte
Breite. Jede Halblänge des Schlitzes 18 ist relativ zur anderen Halblänge um die
Hälfte seiner Breite versetzt.
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Ein am Ende des äußeren Rohres 15 befestigter Anschlag 19 verhindert,
daß sich das innere Rohr 17 relativ zum Rohr 15 in der Längsrichtung verschieben
kann.
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Die Eintrittsöffnung des inneren Rohres 17 ist innen mit einem Gasringbrenner
20 oder mit einer anderen Einrichtung zur Erwärmung der von außen angesaugten
Luft versehen. Außerdem ist innerhalb der Eintrittsöffnung des Rohres 17 ein ortsfester
Ventilator 21 angeordnet, der eine Durchwirbelung der erwärmten Luft bewirkt.
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Die innerhalb der Vorrichtung liegende Austrittsöffnung des inneren
Rohres 17 ist mit einer Klappe 22 versehen, die mittels einer Stange 23 von außen
gesteuert wird.
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Die Drehung des inneren Rohres im äußeren Rohr ermöglicht, die relativen
Stellungen der Schlitze zu verändern. Demgemäß wird auch die Form und die Fläche
des Querschnitts der Austrittsöffnung der Luft längs der Düse sowie die Stelle in
der Längsrichtung verändert, an welcher dieser Austritt ganz oder teilweise erfolgt.
Man erhält beispielsweise die durch einen schraffierten Teil (F i g. 6 a bis 6 e)
dargestellten Öffnungen. Der dargestellte Umriß des Schlitzes des inneren oder äußeren
Rohres ist nicht einschränkend. Man kann auch jeden anderen Umriß verwenden, der
für den Betriebsbereich der Vorrichtung geeignet ist, beispielsweise einen der in
den F i g.12 a bis 12 d dargestellten Umrisse. In diesen Figuren sind mit vollen
und unterbrochenen Linien die Öffnungen 40, 41, 42, 43, 44, 45 der äußeren Rohre
15 und der inneren Rohre 17 dargestellt oder umgekehrt.
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Um die Möglichkeiten der Regelung der Ausströmungsmenge und der Verteilung
des gasförmigen Mediums zu erhöhen, kann man jede Düse durch zwei oder mehrere Düsen
ersetzen, die aneinanderstoßen oder nicht und die zueinander parallel sind oder
nicht. Jede Düse kann verschiedene Länge und verschiedenen Querschnitt aufweisen,
und eine getrennte Speisung ermöglicht eine verschiedene Konditionierung des in
jede Düse eingelassenen Mediums.
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Die Regelung des Brenners 20 und der Klappe 22 ermöglicht zusammen
mit der Wahl des Querschnitts des Längsschlitzes die Einstellung der Temperaturen
in waagerechter Richtung des Glasbandes auf die festgesetzten Werte.
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Selbstverständlich kann entgegen der vorstehenden Beschreibung auch
das innere Rohr mit dem geradlinigen Schlitz und das äußere Rohr mit dem versetzten
Schlitz versehen sein.
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Der Schlitz wird in einer solchen Richtung eingestellt, daß die Luft
nicht in unmittelbare Berührung mit dem Glasband gelangt.
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Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen wird die unmittelbare
Berührung des gasförmigen Mediums mit dem Glasband nicht nur durch Einstellung der
Austrittsöffnungen vermieden, sondern in gewissem Maße auch durch die Wand 35 des
Längsträgers, der in F i g.13 im Querschnitt dargestellt ist.
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Zu dem gleichen Zweck kann man ein Ablenkblech zwischen der Austrittsöffnung
des gasförmigen Mediums und dem Glasband anordnen.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in F i g.14 dargestellt, gemäß welcher
ein Blech 36 längs der Düse 9 mittels
der Drehzapfen 37 befestigt
ist, die sich in den Lagern 38 drehen. Eine Klemmschraube 39 im Lager 38 hält das
Blech 36 in der gewünschten Stellung.
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Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind die Seitenwände oder
die Endwände der Längsträger rund um die Blasdüsen hermetisch abgeschlossen.
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Bei einer anderen Ausführungsform, welche die gleichen Düsen verwendet,
ist es möglich, gleichzeitig auf die Temperatur der Ränder des Glasbandes einzuwirken.
In diesem Fall sind die Endwände der Längsträger, die einen hermetischen Abschluß
rund um die Düse bilden, ganz oder teilweise durch einen regelbaren Brenner
24 (F i g. 7) in Form eines Gitters od. dgl. ersetzt.
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Gemäß der in F i g. 8 dargestellten abgeänderten Ausführungsform kann
man die Endwände der Längsträger neben der Düse mit einer Flügelklappe 25 und einem
hinter derselben angeordneten Brenner 26 versehen.
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Selbstverständlich kann man, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen,
die Einführung der Luft in die Vorrichtung durch verschiedene abgeänderte Einrichtungen
bewirken, die hinsichtlich der gemäß der Erfindung zu erzielenden Ergebnisse den
vorstehend beschriebenen entsprechen.
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Die Regelung der Verteilung der ausströmenden Luft längs des Glasbandes
kann durch Öffnungen von sehr verschiedener Form erfolgen, die eine unterschiedliche
Regelung bewirken, beispielsweise durch geneigte Schlitze mit geradlinigem oder
krummlinigem Umriß.
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Die Einführung der Luft, ihre Vorwärmung und Homogenisierung kann
mittels zahlreicher an sich bekannter Einrichtungen bewirkt werden, die mit den
vorstehend beschriebenen kombiniert werden.
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Obwohl der Druck im Inneren des Kühlschachtes den atmosphärischen
Druck nicht übersteigt, fällt innerhalb des Rahmens der Erfindung insbesondere die
Verwendung eines Ventilators, der die Regelung der Ausströmungsmenge und des Drucks
des gasförmigen Mediums, das am unteren Ende des Kühlschachtes in die umschlossenen
Räume eingeführt wird, welche das Glasband vor einer unmittelbaren Berührung mit
diesem Medium schützen, unmittelbar nach dessen Einführung in diese umschlossenen
Räume ermöglicht.