DE4019181A1 - Vorrichtung zum kontaktvorspannen von glasscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kontaktvorspannen einer Glasscheibe, mit zwei flüssigkeitsgekühlten Preßplatten und einer Einrichtung zum Kühlen der Umfangsfläche der Glasscheibe mit Luftstrahlen.

Üblicherweise erfolgt das Vorspannen von Glasscheiben durch Aufblasen von Kaltluftstrahlen auf die Scheibenflächen. In bestimmten Fällen kann es jedoch vorteilhafter sein, Glasscheiben durch unmittelbaren flächigen Kontakt mit beispielsweise wassergekühlten Preßplatten oder Preßformen vorzuspannen. Durch den direkten Kontakt mit den Preßplatten lassen sich beispielsweise Deformationen oder Verwerfungen der Glasscheibe vermeiden, die unter Umständen eintreten können, wenn die Glasscheibe während des Vorspannens nur am Rand oder nur auf einer Seite gehalten ist. Auch zum Herstellen sehr dünner vorgepannter Glasscheiben kann das Kontaktvorspannverfahren vorteilhafter sein, weil in diesem Fall Biegen und Vorspannen der Glasscheiben gewissermaßen in einem einzigen Vorgang erfolgen. Zum Vorspannen mit Luftstrahlen reicht nämlich bei sehr dünnen Glasscheiben deren Temperatur oft nicht mehr aus, wenn sie vorher erst in einer voraufgehenden Biegestation gebogen wurden und dann unter Temperaturverlust in die Vorspannstation verbracht werden müssen.

Das Verfahren zum Kontaktvorspannen ist grundsätzlich bekannt. Ebenso sind verschiedene Vorrichtungen für die Durchführung des Kontaktvorspannens bekannt.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der die Glasscheiben während des Kontaktvorspannens auf ihrer Umfangsfläche mit Luftstrahlen gekühlt werden ist in der EP 02 77 074 A1 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden die Umfangsflächen der Glasscheiben während des Preßkontaktes der Glasscheiben mit den gekühlten Preßplatten durch parallel zur Glaskante außerhalb der Preßplatten angeordnete Schlitzdüsen gekühlt. Dabei kann grundsätzlich die vorzuspannende Glasscheibe größer sein als die Preßplatten, so daß der Rand der Glasscheiben über die Preßformen hinausragt. Oder die Glasscheiben sind gleich groß wie die Preßplatten, so daß die Umfangsfläche der Glasscheibe bündig mit den Preßformen abschließt. Ebenfalls aus dieser EP ist es bekannt, die Preßplatten größer auszubilden als die Glasscheibe, so daß die durch Luft zu kühlende Umfangsfläche der Glasscheibe gegenüber den seitlichen Begrenzungsflächen der Preßplatten zurückgesetzt und so eine Nut zwischen den Preßplatten gebildet ist, deren Basisfläche von der Umfangsfläche der Glasscheibe gebildet wird.

Zum Stand der Technik gehört ebenfalls eine Vorrichtung zum Kontaktvorspannen mit Hilfe von Preßplatten, von denen die eine aus einer wassergekühlten starren Metallplatte, und die andere aus einem durch eine dichte wärmebeständige Membran verschlossenen Gehäuse besteht, das mit Druckwasser beaufschlagbar ist und dessen Membran den Kontakt zur Glasscheibe herstellt (DE-OS 17 71 790). Auch in diesem Fall sind die Preßformen größer als die Glasscheiben. Die Kühlung der Umfangsflächen der Glasscheiben soll dabei dadurch erfolgen, daß die Glasscheiben auf derjenigen Seite, die an der Membran zur Anlage kommt, derart abgeschrägt sind, daß die gekühlte Membran sich auf die abgeschrägte Fläche legen kann. Eine solche Abschrägung der Kanten der Glasscheiben läßt sich jedoch beispielsweise bei Autoglasscheiben nicht durchführen.

Aus verschiedenen Gründen ist es vorteilhaft, zum Kontaktvorspannen solche Vorrichtungen zu verwenden, bei denen die Preßplatten größer sind als die vorzuspannenden Glasscheiben. Mit Hilfe der bekannten Vorrichtungen läßt sich jedoch kein befriedigender Spannungszustand der Glasscheiben in ihrem unmittelbaren Randbereich und auf ihren Umfangsflächen erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie eine einwandfreie Vorspannung der Glasscheiben auch in ihrem Randbereich, insbesondere auch auf ihrer Umfangsfläche, erlaubt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum Kühlen der Umfangsflächen der Glasscheibe aus zwischen den Preßplatten angeordneten Düsenleisten besteht, in denen einerseits auf die Umfangsfläche der Glasscheibe gerichtete Düsenbohrungen für die Kühlluftstrahlen und andererseits zwischen diesen Düsenbohrungen Abströmöffnungen vorgesehen sind, wobei die Düsenbohrungen einen Durchmesser von wenigstens 1 mm und höchstens gleich der Dicke der Glasscheibe aufweisen, und die Abströmöffnungen einen Querschnitt besitzen, der wenigstens dreimal so groß ist wie der Querschnitt der Düsenbohrungen, und daß die Flächenabmessungen der Preßplatten sowie die Anordnung bzw. die Breite der Düsenleisten so bemessen sind, daß der Abstand zwischen den Düsenmündungen und der diesen gegenüberliegenden Umfangsfläche der Glasscheibe wenigstens zweimal und höchstens sechsmal so groß ist wie der Durchmesser der Düsenbohrungen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Düsenleisten, die den Raum zwischen den beiden Preßplatten abschließen und definierte Kanäle für die Kühlluftstrahlen und definierte Abströmkanäle für die von der Umfangsfläche der Glasscheibe zurückströmende erwärmte Luft schaffen, werden gleichbleibende und kontrollierte Bedingungen für die Luftkühlung der Umfangsfläche der Glasscheibe geschaffen. Hierdurch und durch die erfindungsgemäße Bemessung der Querschnitte für die Düsenkanäle und für die Abströmöffnungen, sowie für die Bemessung des Abstandes zwischen den Düsenöffnungen und der Umfangsfläche der Glasscheibe, werden die Bedingungen erfüllt, die einen optimalen Vorspannungszustand im Randbereich der Glasscheibe, und insbesondere im Bereich der Umfangsfläche, gewährleisten.

Zweckmäßigerweise sind die Düsenbohrungen und die Abströmöffnungen in abwechselnder Reihenfolge angeordnet. In diesem Fall beträgt der Querschnitt einer Abströmöffnung vorzugsweise etwa das Vierfache des Querschnitts einer Düsenbohrung.

Falls die Düsenbohrungen und die Abströmkanäle nicht streng abwechselnd angeordnet sind, muß die Summe der Querschnitte der Abströmkanäle wenigstens dreimal und vorzugsweise viermal so groß sein wie die Summe der Querschnitte der Düsenbohrungen.

Die Düsenleisten können grundsätzlich aus einzelnen Abschnitten bestehen, die gegebenenfalls unter Belassung eines kleinen Zwischenraumes zu einer umlaufenden Düsenleiste zusammengesetzt sind. Vorzugsweise ist die Düsenleiste jedoch als geschlossener Rahmen ausgebildet.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und ergeben sich darüber hinaus aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Kontaktvorspannen, teilweise aufgebrochen, in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung in geschlossenem Zustand der Preßplatten, in Form eines senkrechten Schnitts;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung, und

Fig. 4 eine andere Ausgestaltung der Vorrichtung, ebenfalls in Form eines senkrechten Schnitts.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt der Einfachheit halber eine Vorrichtung zum Herstellen von planen vorgespannten Glasscheiben, das heißt eine Vorrichtung, bei der die Kontaktflächen der beiden Preßplatten eben sind. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, die Preßplatten als Formplatten mit gebogenen Kontaktflächen auszubilden, so daß die Glasscheiben mit Hilfe der Preßplatten gleichzeitig gebogen und vorgespannt werden.

Die Vorrichtung umfaßt eine untere Preßplatte 1 mit starrem Aufbau und eine obere Preßplatte 2 mit einer flexiblen Kontaktfläche. Die untere Preßplatte 1 besteht aus einer Metallplatte 11 aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer oder Aluminium. Die Metallplatte 11 ist mit Bohrungen bzw. Kanälen 2 versehen, durch die Kühlwasser hindurchgeleitet wird. Das Kühlwasser wird durch ein Zuleitungsrohr 13 zugeführt und fließt durch das Rohr 14 ab. Auf der Preßfläche der Metallplatte 11 ist eine Schicht 15 aus einem Material angeordnet, das einen niedrigen Wärmedurchgangswiderstand von 0,1 × 10^-3 bis 0,25 × 10^-3 m² × K × W^-1, das heißt gute Wärmeleitungseigenschaften, und gleichzeitig ein gewisses elastisches Deformationsvermögen aufweist. Diese Schicht 15 hat die Aufgabe, für einen optimalen ganzflächigen Kontakt mit der Glasscheibe zu sorgen. Zweckmäßigerweise hat sie eine Dicke von etwa 1 bis 2 mm und kann beispielsweise aus einem Schichtgraphit-Material bestehen. Ein derartiges Material ist beispielsweise im Handel unter der Bezeichnung SIGRAFLEX erhältlich. Auf der elastischen Schicht 15 ist ein dünnes Metallgewebe 16 angeordnet, dessen Randbereiche 17 auf den Umfangsflächen der Metallplatte 11 befestigt sind. Das Metallgewebe 16 stellt eine mechanische Schutzschicht für die elastische Schicht 15 dar und sorgt für die Befestigung der elastischen Schicht 15 auf der Metallplatte 11. Bei dem Metallgewebe 16 handelt es sich um ein sehr feinmaschiges Gewebe, das in Richtung senkrecht zu seiner Flächenausdehnung einen niedrigen Wärmedurchgangswiderstand von 0,25 × 10^-3 bis 5 × 10^-3 m² × K × W^-1 aufweisen muß und hat eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm. Das Metallgewebe 16 kann beispielsweise aus Fasern aus einer hochhitzebeständigen Eisen-Chrom-Nickel-Legierung oder einer Chrom-Nickel-Legierung bestehen. Die Metallplatte 11 ist in geeigneter Weise auf einer Halterung 18 befestigt.

Die obere Preßplatte 2 besteht aus einem Metallgehäuse 21, das unten durch eine flexible Membran 22 dicht abgeschlossen und mit einer Flüssigkeit wie Wasser gefüllt ist. Das Wasser wird mit geregeltem Druck und geregelter Strömungsgeschwindigkeit durch das Zuleitungsrohr 23 in das Gehäuse 21 eingeleitet und verläßt das Gehäuse 21 durch das Rohr 24. Eine nicht dargestellte Regelungsvorrichtung sorgt dafür, daß der erforderliche Innendruck im Gehäuse 21 von beispielsweise 5 bar erst dann aufgebaut wird, wenn die Presse geschlossen ist, das heißt wenn die flexible Membran 22 an der Glasscheibe 30 anliegt. Die flexible Membran 22 muß einen niedrigen Wärmedurchgangswiderstand aufweisen, dessen Größe von der Dicke der vorzuspannenden Glasscheibe abhängt. Für eine Glasscheibendicke von 3 mm beispielsweise muß der Wärmedurchgangswiderstand der flexiblen Membran kleiner sein als 1,6 × 10^-3 m² × K × W^-1. Ferner muß das Material der flexiblen Membran eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie eine gute Hitzebeständigkeit aufweisen. Bewährt hat sich ein Schichtaufbau aus einer 0,1 bis 0,2 mm dicken Folie 25 aus Polytetrafluoräthylen, die auf der Außenseite durch ein Metallgewebe 26 abgedeckt wird. Bei dem Metallgewebe 26 handelt es sich um dasselbe dünne Metallgewebe von 0,1 bis 0,3 mm Dicke, das bei der unteren Preßform 1 zur Abdeckung der elastischen Schicht 15 dient. Die Randbereiche 27 der Folie 25 und des Metallgewebes 26 werden seitlich an dem Metallgehäuse 21 befestigt. Das Metallgehäuse 21 ist an einer Halterung 28 angeordnet. Die Halterungen 18 und 28 sind Teile einer Presse, die als solche nicht dargestellt ist.

Auf der unteren, starren Preßplatte 1 ist entlang dem Plattenumfang eine rahmenförmige Düsenleiste 32 angeordnet. Die Düsenleiste 32 aus geeignetem Metall, wie beispielsweise korrosionsfestem Stahl, hat eine Höhe H, die der Dicke der Glasscheibe 30 entspricht. Die Breite B der Düsenleiste 32 ist grundsätzlich nicht kritisch; sie ist jedoch so zu bemessen, daß der Abstand A zwischen der Innenfläche 33 der Düsenleiste, auf der sich die Mündungsöffnungen der Düsenbohrungen 34 befinden, und der Umfangsfläche 35 der Glasscheibe 30 zweimal bis sechsmal so groß ist wie der Durchmesser der Düsenbohrungen 34. Die Düsenbohrungen 34 sind über Röhrchen 36 mit einer Sammelleitung 37 verbunden, die über nicht dargestellte Leitungen an einen Ventilator geeigneter Größe angeschlossen ist, der die zum Kühlen der Umfangsfläche der Glasscheibe erforderliche Luft liefert.

Zwischen benachbarten Düsenbohrungen 34 befindet sich jeweils eine parallel zu den Düsenbohrungen verlaufende Bohrung 40 mit größerem Querschnitt, die als Abströmöffnung für die Blasluft dient. Der Querschnitt einer Abströmöffnung ist etwa viermal so groß wie der Querschnitt einer Düsenbohrung 34.

Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform sind die Abmessungen des Gehäuses 21 der oberen Preßplatte so gewählt, daß der Querschnitt des mit Kühlwasser gefüllten Hohlraums des Gehäuses 21 größer ist als die Flächenabmessung der Glasscheibe 30, so daß die nachgiebige Membran 22 auf diese Weise bis über die Umfangsfläche 35 hinausreicht. Im Bereich des Abstandes A zwischen der Umfangsfläche der Glasscheibe 30 und Innenfläche 33 der Düsenleiste 32 ist die flexible Membran 22 nicht unterstützt. Bei dieser Ausführungsform soll deshalb der Abstand A einen Wert aufweisen, der sich in der Nähe des unteren Grenzwertes des erfindungsgemäßen Bereichs befindet. Andernfalls besteht eine erhöhte Gefahr, das die flexible Membran unter dem Druck der Kühlflüssigkeit einer zu hohen mechanischen Belastung ausgesetzt ist.

Um diese Art der mechanischen Beanspruchung der flexiblen Membran zu vermeiden, kann eine Ausführungsform gewählt werden, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. In diesem Fall sind die Abmessungen des die oberen Preßplatte bildenden Gehäuses so gewählt, daß der Innendurchmesser des Gehäuses kleiner ist als die entsprechenden Flächenabmessungen der Glasscheibe 30, so daß die Seitenwände 29 sich auf der Glasscheibe 30 abstützen. In dem von Druckwasser beaufschlagten Bereich ist die flexible Membran 22 auf ihrer ganzen Fläche durch die Glasscheibe 30 abgestützt. Auch bei dieser Ausführungsform reicht im unmittelbaren Randbereich der Glasscheibe die durch die Kontaktkühlung und durch die gleichzeitige Luftkühlung bewirkte Kühlwirkung aus, um im Bereich der Umfangsfläche 35 und in den angrenzenden Kantenbereichen eine ausreichende Vorspannung zu erzeugen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Kontaktvorspannen einer Glasscheibe, mit zwei flüssigkeitsgekühlten Preßplatten und einer Einrichtung zum Kühlen der Umfangsfläche der Glasscheibe mit Luftstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Kühlen der Umfangsflächen (35) der Glasscheibe (30) aus zwischen den Preßplatten (1, 2) angeordneten Düsenleisten (32) besteht, in denen einerseits auf die Umfangsfläche (35) der Glasscheibe (30) gerichtete Düsenbohrungen (34) für die Kühlluftstrahlen und andererseits zwischen diesen Düsenbohrungen (34) Abströmöffnungen (40) vorgesehen sind, wobei die Düsenbohrungen (34) einen Durchmesser von wenigstens 1 mm und höchstens gleich der Dicke der Glasscheiben aufweisen, und die Abströmöffnungen (40) einen Querschnitt besitzen, der wenigstens dreimal so groß ist wie der Querschnitt der Düsenbohrungen (34), und daß die Flächenabmessungen der Preßplatten (1, 2) sowie die Anordnung und/oder die Breite (B) der Düsenleisten (32) so bemessen sind, daß der Abstand (A) zwischen den Mündungen der Düsenbohrungen (34) und der diesen Düsenmündungen gegenüberliegenden Umfangsfläche (35) der Glasscheibe (30) wenigstens zweimal und höchstens sechsmal so groß ist wie der Durchmesser der Düsenbohrungen (34).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Abströmöffnungen (40) etwa viermal so groß ist wie der Querschnitt der Düsenbohrungen (34).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) zwischen den Mündungen der Düsenbohrungen (34) und der Umfangsfläche (35) der Glasscheibe (30) drei- bis viermal so groß ist wie der Durchmesser der Düsenbohrungen (34).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen (34) einen gegenseitigen Abstand von 10 bis 25 mm aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenleisten (32) in Form eines die Glasscheibe umgebenden geschlossenen Rahmens ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Düsenbohrung (34) über ein Verbindungsröhrchen (36) an eine Sammelleitung (37) für die Kaltluft angeschlossen ist, die die untere Preßplatte (1) umgibt und mit einem Ventilator verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Preßplatte (1) eine starre Metallplatte (11) ist, und die andere Preßplatte (2) aus einem Metallgehäuse (21) besteht, das durch eine flexible Membran (22) abgeschlossen und mit Druckwasser beaufschlagbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der starren Metallplatte (11) eine elastisch nachgiebige Schicht (15) mit einem geringen Wärmedurchgangswiderstand von 0,1 × 10^-3 bis 0,25 × 10^-3 m² × K × W^-1 aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die obere Preßplatte (2) bildende Metallgehäuse (21) durch eine elastisch verformbare Folie (25) aus Polytetrafluoräthylen mit einer Dicke von 0,1 bis 0,4 mm und einem Wärmedurchgangswiderstand von 0,25 × 10^-3 bis 5 × 10^-3 m² × K × W^-1 abgeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch nachgiebige Schicht (15) und die Folie (25) jeweils durch ein dünnes Metallgewebe (26, 16) abgedeckt sind, das eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm und in Richtung senkrecht zur Flächenausdehnung einen niedrigen Wärmedurchgangswiderstand von 0,25 × 10^-3 bis 5 × 10^-3 m² × K × W^-1 aufweist.