DE102007011216A1

DE102007011216A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden zweier Glaselemente

Info

Publication number: DE102007011216A1
Application number: DE200710011216
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr. Volkert; Ralph Dr. Enderle; Dietmar Dr. Tanke; Jörg Tom Felde
Original assignee: GVP Gesellschaft zur Vermarktung der Porenbrennertechnik mbH
Current assignee: GVP Gesellschaft zur Vermarktung der Porenbrennertechnik mbH
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: DE102007011216B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Glaselemente (9, 10) mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines ersten Glaselements (9), welches eine randlich umlaufende erste Verbindungsfläche (11) aufweist, und eines zweiten Glaselements (10), welches eine zur ersten Verbindungsfläche (11) korrespondierende, randlich umlaufende zweite Verbindungsfläche (12) aufweist,
Abstützen des ersten Glaselements (9) gegenüberliegend der ersten Verbindungsfläche (11) auf einem Stützelement (1),
Inkontaktbringen der ersten Verbindungsfläche (11) mit der zweiten Verbindungsfläche (12) des zweiten Glaselements (10),
Ausübung eines Drucks auf die in Kontakt befindlichen Verbindungsflächen (11, 12), indem mittels eines korrespondierend zu der zweiten Verbindungsfläche (12) ausgebildeten Druckelements (4) gegenüberliegend der zweiten Verbindungsfläche (12) eine Last auf das zweite Glaselement (10) aufgebracht wird,
gleichzeitiges Erhitzen der unter Druck stehenden Verbindungsflächen (11, 12), so dass eine Glasbildungstemperatur (T_G) der Glaselemente (9, 10) von deren umlaufenden Kante (K) her nach innen hin überschritten und damit eine Verbindungszone vorgegebener Breite hergestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Glaselemente.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung flacher Displays oder flacher Leuchtschirme zum Hinterleuchten von Displays. Dazu werden Glaselemente, insbesondere flache Glasscheiben, mit ihren zueinander korrespondierenden, randlich umlaufenden Verbindungsflächen aufeinander gelegt und anschließend mit einer entlang des Umfangsrands geführten Flamme verschweißt.
Das herkömmliche Verfahren zum Verbinden der Glaselemente hat mehrere Nachteile:
Erstens können Verbrennungsabgase in einem zwischen den Glaselementen gebildeten Hohlraum eindringen und dort Ablagerungen bilden oder eine an der Innenseite der Glaselemente vorgesehene Beschichtung zerstören oder verändern.
Zweitens ist die Herstellung einer Schweißnaht konstanter Breite und Qualität kaum reproduzierbar. Mitunter kommt es vor, dass die Glaselemente nicht über ihren gesamten Umfangsrand hinweg dicht miteinander verbunden sind. Das kann zum Eindringen von Feuchtigkeit oder zum Entweichen eines zwischen den Glaselementen eingeschlossenen Gases führen.
Drittens ist das herkömmliche Verfahren insbesondere beim Verbinden großer Glaselemente ziemlich zeitaufwändig.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit denen Glaselemente schnell und reproduzierbar miteinander verbunden werden können. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll die Verbindung möglichst so hergestellt werden, dass Verbrennungsgase nicht in einen zwischen den Glasscheiben gebildeten Hohlraum eindringen können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10 und 12 bis 20.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden zweier Glaselemente mit folgenden Schritten vorgesehen:
Bereitstellen eines ersten Glaselements, welches eine randlich umlaufende erste Verbindungsfläche aufweist, und eines zweiten Glaselements, welches eine zur ersten Verbindungsfläche korrespondierende, randlich umlaufende zweite Verbindungsfläche aufweist,
Abstützen des ersten Glaselements gegenüberliegend der ersten Verbindungsfläche auf einem Stützelement,
Inkontaktbringen der ersten Verbindungsfläche mit der zweiten Verbindungsfläche des zweiten Glaselements,
Ausübung eines Drucks auf die in Kontakt befindlichen Verbindungsflächen, indem mittels eines korrespondierend zu der zweiten Verbindungsfläche ausgebildeten Druckelements gegenüberliegend der zweiten Verbindungsfläche eine Last auf das zweite Glaselement aufgebracht wird,
gleichzeitiges Erhitzen der unter Druck stehenden Verbindungsflächen, so dass eine Glasbildungstemperatur der Glaselemente von deren umlaufender Kante her nach innen hin überschritten und damit eine Verbindungszone vorgegebener Breite hergestellt wird.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem "Glaselement" ein aus Glas hergestelltes Bauteil verstanden, dessen umlaufender Rand eine flache Verbindungsfläche aufweist. Bei dem Glaselement kann es sich im einfachsten Fall um eine flache Glasscheibe handeln. Es kann aber auch sein, dass lediglich ein umlaufender Rand des Glaselements in Form einer flachen Verbindungsfläche ausgeführt ist und im Übrigen das Glaselement eine beispielsweise durch Tiefziehen hergestellte Wölbung oder eine Vielzahl nebeneinanderliegender rinnenartiger Wölbungen aufweist.
Das Stütz- und Druckelement sind korrespondierend zur Form der Verbindungsflächen ausgeführt, so dass die Glaselemente damit zumindest im Bereich der herzustellenden Verbindung gegeneinander klemmend gehalten werden. Durch den mittels des Druckelements auf die Verbindungsflächen ausgeübten Druck wird die Temperatur zum Verschweißen der Glaselemente herabgesetzt. Bei einer geeigneten Einstellung der Temperatur gelingt es damit auf einfache Weise, eine Verbindungszone zwischen den Glaselementen herzustellen, welche räumlich durch den Druckbereich begrenzt ist.
Indem die Verbindungsflächen vor der Herstellung der Verbindung gegeneinander gedrückt werden, kann ein unerwünschtes Eindringen von Verbrennungsgasen in einen zwischen den Glaselementen gebildeten Hohlraum verhindert werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die unter Druck stehenden Verbindungsflächen gleichzeitig erwärmt. Damit kann das Verfahren erheblich beschleunigt werden. Es entfällt das langwierige Entlangführen einer Wärmequelle entlang der zu verbindenden Kante. Abgesehen davon wird durch ein gleichzeitiges Erwärmen der unter Druck stehenden Verbindungsfläche der Ausbildung unerwünschter Spannungen entgegengewirkt. Die hergestellte Verbindung zeichnet sich durch eine hohe Reproduzierbarkeit und Dichtigkeit aus.
Unter dem Begriff "umlaufende Kante" wird ein Bereich der aneinanderliegenden Glaselemente verstanden, welcher einen umlaufenden Rand der Verbindungsflächen enthält.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird auf die in Kontakt befindlichen Verbindungsflächen ein Druck im Bereich von 0,1 kg/cm² bis 10 kg/cm² ausgeübt. Dadurch wird die Glasbildungstemperatur herabgesetzt. Gleichzeitig ist der Druck so gewählt, dass ein Bruch der Glaselemente im Bereich der Verbindungsflächen vermieden wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein äußerer Umfangsrand des Druckelements so angeordnet wird, dass er in Übereinstimmung mit den die Verbindungsflächen begrenzenden umlaufenden Kanten ist. D. h. das Druckelement ist in Übereinstimmung mit den äußeren Umfangsrändern der deckungsgleich übereinander liegenden Verbindungsflächen. Damit ist es möglich, dass die Verbindung zwischen den Glaselementen von deren äußeren Umfangsrand her hergestellt wird. Indem die Verbindungszone an der umlaufenden Kante hergestellt wird, kann Material eingespart werden. Eine von der Verbindungszone umgebene und eine verbleibende Fläche der Glasele mente, welche beispielsweise zur Erzeugung von Licht dienen kann, kann maximiert werden.
Vorteilhafterweise werden das Stütz- und Druckelement vor dem Erhitzen der Verbindungsflächen auf eine vorgegebene Temperatur unterhalb der Glasbildungstemperatur erwärmt. Insbesondere werden das Stütz- und das Druckelement vor dem Inkontaktbringen mit den zu verbindenden Glaselementen auf die vorgegebene Temperatur vorgewärmt. Durch die vorgeschlagene Vorwärmung werden die Verbindungsflächen bereits vor dem Erhitzen auf eine Temperatur unterhalb der Glasbildungstemperatur vorgewärmt. Das trägt zu einer Beschleunigung des vorgeschlagenen Verfahrens bei. Außerdem kann damit der Ausbildung unerwünschter Spannungen in den Glaselementen entgegengewirkt werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Stütz- und das Druckelement mittels zumindest eines daran vorgesehenen elektrischen Heizelements zu erwärmen. Solche Heizelemente lassen sich einfach regeln. Zweckmäßigerweise können das Stütz- und/oder Druckelement bei Überschreiten der vorgegebenen Temperatur auch gekühlt werden. Dazu kann im Stütz- und Druckelement beispielsweise ein mit einem Kühlfluid durchströmter Durchgang vorgesehen sein. Bei dem Kühlfluid kann es sich um Wasser, Öl oder Luft handeln.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein innerer Umfangsrand des Druckelements abgerundet ist. Unter dem Begriff "innerer Umfangsrand" wird ein Umfangsrand des Druckelements verstanden, welcher dem äußeren Umfangsrand bzw. der Kante abgewandt ist, d. h. zum Flächeninneren der Glaselemente hinweist. Durch die vorgeschlagene Abrundung des Druckelements kann ebenfalls der Ausbil dung von möglicherweise bei der Herstellung der Verbindungszone auftretenden unerwünschten Spannungsspitzen im Material entgegengewirkt werden.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist vorgesehen, dass zum umlaufenden Erhitzen eine Heizeinrichtung gegenüber der Kante angeordnet wird. Dazu kann die Heizeinrichtung wahlweise so bewegt werden, dass sie für eine bestimmte Zeitdauer sich gegenüber und in der Nähe der Kante befindet, so dass die davon abgestrahlte Wärme auf die Verbindungsflächen wirkt und dort eine Erhöhung der Temperatur bis oberhalb der Glasbildungstemperatur bewirkt wird. Selbstverständlich ist es alternativ dazu auch möglich, die durch das Stütz- und Druckelement klemmend zusammen gehaltenen Glaselemente für eine vorgegebene Zeitdauer in eine relativ dazu feststehende Heizeinrichtung zu bewegen.
Die Form der Heizeinrichtung korrespondiert zweckmäßigerweise zur Form der umlaufenden Kante der Glaselemente. Die Heizeinrichtung weist dabei einen geringfügig größeren Umriss als die umlaufende Kante auf, so dass beim Ineinanderfahren der Heizeinrichtung und der zu fügenden Glaselemente ein in der Heizeinrichtung vorgesehenes umlaufendes Heizelement sich in der Nähe der Kante befindet und eine davon ausgehende Wärmestrahlung unmittelbar auf die Kante bzw. die aneinanderliegenden Verbindungsflächen wirkt. Zu diesem Zweck kann die Heizeinrichtung einen zur Kante hin weisenden umlaufenden Oberflächenbrenner aufweisen. Unter einem "Oberflächenbrenner" wird eine Einrichtung verstanden, bei der ein Brennstoff, vorzugsweise ein brennbares Gas-/Luftgemisch, an einer feuerfesten Oberfläche verbrannt wird. Ein solcher Oberflächenbrenner ermöglicht eine homogene Auskopplung von Wärmestrahlung. Zweckmäßigerweise weist der Oberflächenbrenner ei nen zur Kante hin sich öffnenden Porenkörper auf, an dessen Oberfläche ein gasförmiger Brennstoff verbrannt wird.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Glaselemente vorgesehen, wobei ein erstes Glaselement eine randlich umlaufende erste Verbindungsfläche aufweist, und ein zweites Glaselement eine zur ersten Verbindungsfläche korrespondierende, randlich umlaufende zweite Verbindungsfläche aufweist,
mit einem Stützelement zum Abstützen des ersten Glaselements gegenüberliegend der ersten Verbindungsfläche,
einem korrespondierend zu der zweiten Verbindungsfläche ausgebildeten Druckelement zum Aufbringen einer Last gegenüberliegend der zweiten Verbindungsfläche auf das mit der zweiten Verbindungsfläche auf die erste Verbindungsfläche des ersten Glaselements aufgelegte zweite Glaselement, und
einer Heizeinrichtung zum gleichzeitigen Erhitzen der unter Druck stehenden Verbindungsflächen, so dass eine Glasbildungstemperatur der Glaselemente von deren umlaufender Kante her nach innen hin überschritten und damit eine Verbindungszone vorgegebener Breite herstellbar ist.
Das Stütz- und Druckelement sind in ihrer Form zweckmäßigerweise korrespondierend zum Umriss der ersten und zweiten Verbindungsflächen ausgebildet, und zwar so, dass sie bezüglich der Verbindungsflächen symmetrisch bzw. deckungsgleich ausgebildet sind. Das Stütz- und Deckelement sind vorteilhafterweise aus einem Metall hergestellt, welches eine geringe Neigung zum Verkleben mit Glas hat. Das Metall kann auch mit ei ner Beschichtung versehen sein, welche einem Verkleben mit Glas entgegenwirkt.
Sofern das erste Glaselement z. B. in Form einer ebenen Platte ausgeführt ist, kann das Stützelement ebenfalls in Form einer ebenen Platte ausgeführt sein. Es kann aber auch sein, dass in diesem Fall die Platte randlich eine zur ersten Verbindungsfläche korrespondierende umlaufende Erhebung aufweist.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Heizeinrichtung ist zweckmäßigerweise ebenfalls korrespondierend zum Umriss der Verbindungsflächen ausgebildet, und zwar so, dass sie mit einem geringen Abstand gegenüber der Kante angeordnet werden kann. Eine von der Heizeinrichtung erzeugte Wärme wirkt damit von außen her auf die Verbindungsflächen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines auf die in Kontakt befindlichen Verbindungsflächen wirkenden Drucks in Bereich von 0,1 kg/cm² bis 10 kg/cm² vorgesehen. Bei der Druckerzeugungseinrichtung kann es sich um eine mechanische, pneumatische oder hydraulische Druckerzeugungseinrichtung handeln. Der Druck kann beispielsweise durch das Gewicht des Druckelements, durch eine Federkraft, durch Luftdruck oder durch hydraulischen Druck aufgebracht werden. Zweckmäßigerweise ist eine Druckregeleinrichtung vorgesehen, so dass ein vorgegebener Maximalwert des Drucks nicht überschritten wird und der auf die Verbindungsflächen wirkende Druck in einem vorgegebenen Druckbereich gehalten wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist eine Einrichtung zum Anordnen eines äußeren Umfangsrands des Druckelements vorge sehen, derart, dass es in Übereinstimmung mit einer die Verbindungsflächen begrenzenden umlaufenden Kante ist. Bei der Einrichtung zum Anordnen bzw. Justieren des Druckelements kann es sich um ein Gestell handeln, an dem das Druckelement relativ bewegbar zum Stützelement so geführt ist, dass deren Umfangsränder in eine deckungsgleiche Anordnung bewegbar sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Stütz- und das Druckelement relativ zu einem sie aufnehmenden Gestell bewegbar sind, so dass sie zum Ausüben eines Drucks auf die Verbindungsflächen der beiden dazwischen aufgenommenen Glaselemente in eine deckungsgleiche gegenüberliegende Position verfahren werden können.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist eine Vorwärmeinrichtung zum Vorwärmen des Stütz- und des Druckelements auf eine vorgegebene Temperatur unterhalb der Glasbildungstemperatur vorgesehen. Die Vorwärmeinrichtung kann zumindest ein am Stütz- und/oder am Druckelement vorgesehenes elektrisches Heizelement umfassen. Mittels elektrischer Heizelemente lässt sich eine vorgegebene Temperatur relativ genau einstellen. Zu diesem Zweck kann vorteilhafterweise eine Temperaturregeleinrichtung vorgesehen sein, mit der die vorgegebene Temperatur innerhalb vorgegebener Grenzen ständig geregelt werden kann.
In Folge der Wirkung der Heizeinrichtung kann es dazu kommen, dass die vorgegebene Temperatur am Stütz- oder Druckelement überschritten wird. Damit in einem solchen Fall schnell wieder die vorgegebene Temperatur erreicht werden kann, ist vorteilhafterweise eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Stütz- und/oder des Druckelements vorgesehen. Die Kühleinrichtung kann mit der Temperaturregeleinrichtung zur Einstellung der vorgegebenen Temperatur so gekoppelt sein, dass sie bei Überschreiten einer höchstzulässigen Vorwärmetemperatur automa tisch in Betrieb gesetzt und bei Erreichen der vorgegebenen Temperaturbereichs wieder abgeschaltet wird.
Des Weiteren ist vorteilhafterweise zumindest ein innerer Umfangsrand des Druckelements abgerundet. Beim Herstellen der Verbindung zwischen den Verbindungsflächen durch Überschreiten der Glasbildungstemperatur, d. h. beim Verschweißen der ersten und zweiten Verbindungsflächen kann das Druckelement in eine der zweiten Verbindungsfläche gegenüberliegende Außenseite des zweiten Glaselements eingedrückt werden. Bei Entfernen des Druckelements bleibt ein Negativabdruck dessen Kontur zurück. Die vorgeschlagene Abrundung des inneren Umfangsrands des Druckelements trägt dazu bei, dass einer Ausbildung von Spannungsspitzen, wie sei beispielsweise bei einem Abdruck einer Kante zu erwarten wären, vermieden wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Heizeinrichtung in eine gegenüber der Kante befindliche Position vorgesehen. In diesem Fall kann die Heizeinrichtung beispielsweise nach Art eines Rahmens ausgebildet sein, welcher mit einem vorgegebenen geringen Abstand in eine Position gegenüberliegend der Kante bewegt wird. Die Kontur eines solchen Rahmens ist dabei korrespondierend zur Kontur der Verbindungsflächen ausgebildet. Die Bewegung eines solchen Rahmens kann in herkömmlicher Weise beispielsweise mittels einer elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Stelleinrichtung erfolgen. Dabei kann der Rahmen zweckmäßigerweise vertikal verfahrbar an Führungsschienen angebracht sein.
Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Heizeinrichtung einen zur Kante hinweisenden umlaufenden Oberflächenbrenner auf. Bei einem Oberflächenbrenner handelt es sich um einen Brenner, bei dem der Brennstoff an einer nicht brennbaren metallischen oder keramischen Oberfläche verbrannt wird. Ein solcher Oberflächenbrenner weist zweckmäßigerweise einen zur Kante hin sich öffnenden Porenkörper auf, an dessen Oberfläche ein gasförmiger Brennstoff verbrannt wird. Der Porenkörper ist dabei zweckmäßigerweise aus einer Keramik, beispielsweise Al₂O₃, SiC, SiN oder dgl., hergestellt.
Der vorgeschlagene Oberflächenbrenner hat den Vorteil, dass damit in reproduzierbarer Weise ein gleichmäßiger Wärmeeintrag auf die unter Druck stehenden Verbindungsflächen möglich ist. Der Wärmeeintrag kann durch die Leistung des Oberflächenbrenners sowie die Dauer der Wärmebeaufschlagung gesteuert werden.
Nachfolgend wir ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Stützelement,
2 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A in 1,
3 eine schematische Schnittansicht durch eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Glaselemente in einer ersten Stellung,
4 die Vorrichtung gemäß 3 in einer zweiten Stellung,
5 die Vorrichtung gemäß 3 in einer dritten Stellung,
6 eine schematische Schnittansicht durch eine Verbindungszone und
7 eine schematische Schnittansicht des verschweißten Bereichs zweier Glaselemente.
Die 1 und 2 zeigen ein Stützelement 1, das aus einer ersten Platte 2 mit einem randlich umlaufenden ersten Steg 3 gebildet ist. Eine Kontur des ersten Stegs 3 ist korrespondierend zur Kontur einer ersten Verbindungsfläche eines ersten Glaselements ausgebildet. Eine Breite b des ersten Stegs 3 bestimmt im Wesentlichen die Breite einer späteren Verbindungszone mit einem zweiten Glaselement.
Wie insbesondere in Zusammensicht mit den 3 bis 5 ersichtlich ist, kann ein Druckelement 4 ähnlich wie das Stützelement 1 ausgebildet sein: Es kann eine zweite Platte 5 mit einem umlaufenden zweiten Steg 6 aufweisen, dessen Kontur und Breite korrespondierend zum ersten Steg 3 ausgebildet ist. D. h. der erste 3 und der zweite Steg 6 sind im Wesentlichen deckungsgleich.
Das Stütz- 1 und das Druckelement 4 können je nach Art der zu verbindenden Glaselemente auch anders ausgestaltet sein: Beispielsweise kann beim Stützelement 1 der erste Steg 3 weggelassen werden, insbesondere wenn das erste Glaselement eine ebene Glasplatte ist. Ferner ist es möglich, das Stützelement 1 und/oder das Druckelement 4 unter Weglassung der ersten 2 und/oder der zweiten Platte 5 nach Art eines Rahmens auszuführen.
Das Stützelement 1 und das Druckelement 4 sind zweckmäßigerweise aus einem Metall hergestellt, welches eine geringe Neigung zum Verkleben mit Glas hat. Insbesondere diejenigen Abschnitte des Stütz- 1 und des Druckelements 4, mit denen ein Druck auf die Glaselemente ausgeübt wird, kann mit einer Beschichtung versehen sein, welche einem Verkleben mit Glas entgegenwirkt.
Sowohl im Stützelement 1 als auch im Druckelement 4 können Kühlkanäle 7 zum Durchführen eines Kühlfluids vorgesehen sein. Mit dem Bezugszeichen 8 sind schematisch elektrische Heizelemente bezeichnet, mit denen die mit den Glaselementen in Berührung kommenden Bereiche, insbesondere der erste 3 und der zweite Steg 6, auf eine vorgegebene Temperatur aufheizbar sind.
Die 3 bis 5 zeigen eine schematische Schnittansicht durch eine Vorrichtung zum Verbinden eines ersten Glaselements 9 mit einem zweiten Glaselement 10. Das erste Glaselement 9 ist hier in Form einer ebenen Glasplatte ausgeführt. Das erste Glaselement 9 ist auf den umlaufenden ersten Steg 3 des Stützelements 1 so abgestützt, dass dessen Umfangsrand mit dem Umfangsrand des ersten Stegs 3 ausgerichtet ist. Eine umlaufende erste Verbindungsfläche des ersten Glaselements 9 ist mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet. Das zweite Glaselement 10 weist korrespondierend zum ersten Glaselement 9 ausgebildete zweite Verbindungsflächen 12 auf. Die ersten 11 und die zweiten Verbindungsflächen 12 sind parallel zur Oberfläche des ersten 3 sowie des zweiten Stegs 6 ausgebildet. Das zweite Glaselement 10 weist eine zum ersten Glaselement 9 korrespondierende Kontur auf. Das erste 9 und das zweite Glaselement 10 sind so übereinander gelegt, dass deren Kanten ausgerichtet sind. Wie in den 3 bis 5 gezeigt ist, weist das zweite Glaselement 10 im Querschnitt ein, beispielsweise durch Tiefziehen, hergestelltes wellenförmiges Profil auf.
Das Druckelement 4 kann (mittels einer hier nicht näher gezeigten) Vorrichtung relativ zum Stützelement 1 vertikal bewegt werden.
Eine allgemein mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnete Heizeinrichtung weist einen umlaufenden Rahmen 14 auf, in dem ein umlaufender Oberflächenbrenner 15 vorgesehen ist. Der Oberflächenbrenner 15 öffnet sich zu einer Innenseite des Rahmens 14 hin. Die Heizeinrichtung 13 kann mit einer (hier nicht gezeigten) Bewegungseinrichtung vertikal relativ zum Stützelement 1 verfahren werden. Damit ist es möglich, den Oberflächenbrenner 15 in eine Position gegenüberliegend einer umlaufenden Kante K zu bringen, welche die Grenzen der ersten 11 und der zweiten Verbindungsfläche 12 enthält.
Nachfolgend wird das Verfahren anhand der 3 bis 7 näher erläutert.
Zunächst wird das erste Glaselement 9 so auf das Stützelement 1 gelegt, dass eine umlaufende Kante des ersten Glaselements 9 in Ausrichtung mit einer äußeren Kante des ersten Stegs 3 ist. Dabei wird vorteilhafterweise der erste Steg 3 mittels der elektrischen Heizelemente 8 auf eine Temperatur im Bereich von 300°C bis 500°C vorgeheizt. Dann wird das zweite Glaselement 10 so auf das erste Glaselement 9 aufgelegt, dass die ersten 11 und die zweiten Verbindungsflächen 12 übereinander liegen.
Anschließend wird das Druckelement 4 vertikal gegen das Stützelement 1 verfahren, so dass die zweiten Stege 6 gegen das zweite Glaselement 10 in einem Bereich gegenüberliegend der zweiten Verbindungsfläche 12 anliegen. Es wird mittels des Druckelements 4 ein vorgegebener Druck im Bereich von 0,1 kg/cm² bis 10 kg/cm² auf die in Kontakt befindlichen ersten 11 und zweiten Verbindungsflächen 12 ausgeübt. Die Ausübung des Drucks kann mit herkömmlichen mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Mitteln erfolgen. Der zweite Steg 6 des Druckelements 4 kann ähnlich wie der erste Steg 3 des Stützelements 1 mittels der elektrischen Heizelemente 8 vorgeheizt sein.
Nachfolgend wird die Heizeinrichtung 13 vertikal derart verfahren, dass der daran vorgesehene umlaufende Oberflächenbrenner 15 sich gegenüberliegend der Kante K befindet. Die vom Oberflächenbrenner 15 abgestrahlte Wärme verursacht eine Temperaturerhöhung im Bereich der unter Druck stehenden Verbindungsflächen 11, 12, so dass die Glasbildungstemperatur T_G überschritten und damit das Glas in diesem Bereich plastisch wird. Dabei wandert, wie insbesondere aus 6 ersichtlich ist, eine Temperaturfront von der Kante K in Richtung eines Zentrums der Glaselemente 9, 10 hin.
Durch den auf die Verbindungsflächen 11 und 12 ausgeübten Druck wird in diesem Bereich die Glasbildungstemperatur T_G erniedrigt. Bei einer geeigneten Wahl der vom Oberflächenbrenner 15 erzeugten Wärme kann erreicht werden, dass eine Verbindung zwischen dem ersten Glaselement 9 und dem zweiten Glaselement 10 lediglich in dem unter Druckspannung stehenden Bereich zwischen dem ersten 3 und dem zweiten Steg 6 hervorgerufen wird.
Aus 6 ist weiter ersichtlich, dass ein innerer Umfangsrand des ersten 3 sowie des zweiten Stegs 6 gerundet ausge bildet ist. Das trägt vorteilhafterweise dazu bei, dass – wie aus 7 ersichtlich ist – bei der dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindung keine scharfe Kante in das erste 9 und das zweite Glaselement 10 eingedrückt wird, welche die Entstehung bruchauslösender Spannungsspitzen bewirken kann.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, als Oberflächenbrenner 15 einen Porenkörper zu verwenden, der beispielsweise aus Siliziumcarbid hergestellt ist. Der Rahmen 14 kann hohl ausgebildet sein, so dass dadurch ein aus einem brennbaren Gas und Luft hergestelltes Gemisch G dem Oberflächenbrenner 15 zugeführt und dort verbrannt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf "umlaufende" Verbindungsflächen sowie einen dazu korrespondierend ausgebildeten "umlaufenden" Oberflächenbrenner beschrieben worden. Der Begriff "umlaufend" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung allgemein zu verstehen, d. h. die Verbindungsflächen sowie der Oberflächenbrenner können vollständig umlaufend sein. Es kann aber auch sein, dass die Verbindungsflächen und die dazu korrespondierend ausgebildete Oberflächen lediglich abschnittsweise umlaufend ausgebildet sind. Beim Vorsehen vollständig umlaufender Verbindungsflächen kann eine umlaufend geschlossene dichte Verbindung zwischen den Glaselementen hergestellt werden. Beim Vorsehen lediglich teilweise umlaufender Verbindungsflächen kann eine teilweise umlaufende Verbindung zwischen den Glaselementen hergestellt werden, welche in einem weiteren Verfahrensschritt wahlweise geschlossen werden kann.

1: Stützelement
2: erste Platte
3: erster Steg
4: Druckelement
5: zweite Platte
6: zweiter Steg
7: Kühlkanäle
8: elektrisches Heizelement
9: erstes Glaselement
10: zweites Glaselement
11: erste Verbindungsfläche
12: zweite Verbindungsfläche
13: Heizeinrichtung
14: Rahmen
15: Oberflächenbrenner
b: Breite
K: Kante

Claims

Verfahren zum Verbinden zweier Glaselemente (9, 10) mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines ersten Glaselements (9), welches eine randlich umlaufende erste Verbindungsfläche (11) aufweist, und eines zweiten Glaselements (10), welches eine zur ersten Verbindungsfläche (11) korrespondierende, randlich umlaufende zweite Verbindungsfläche (12) aufweist, Abstützen des ersten Glaselements (9) gegenüberliegend der ersten Verbindungsfläche (11) auf einem Stützelement (1), Inkontaktbringen der ersten Verbindungsfläche (11) mit der zweiten Verbindungsfläche (12) des zweiten Glaselements (10), Ausübung eines Drucks auf die in Kontakt befindlichen Verbindungsflächen (11, 12), indem mittels eines korrespondierend zu der zweiten Verbindungsfläche (12) ausgebildeten Druckelements (4) gegenüberliegend der zweiten Verbindungsfläche (12) eine Last auf das zweite Glaselement (10) aufgebracht wird, gleichzeitiges Erhitzen der unter Druck stehenden Verbindungsflächen (11, 12), so dass eine Glasbildungstemperatur (T_G) der Glaselemente (9, 10) von deren umlaufender Kante (K) her nach innen hin überschritten und damit eine Verbindungszone vorgegebener Breite hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei auf die in Kontakt befindlichen Verbindungsflächen (11, 12) ein Druck im Bereich von 0,1 kg/cm² bis 10 kg/cm² ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein äußerer Umfangsrand des Druckelements (4) so angeordnet wird, dass er in Übereinstimmung mit einer die Verbindungsflächen (11, 12) begrenzenden umlaufenden Kante (K) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stütz- (1) und das Druckelement (4) vor dem Erhitzen der Verbindungsflächen (11, 12) auf eine vorgegebene Temperatur unterhalb der Glasbildungstemperatur (T_G) erwärmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stütz- (1) und/oder das Druckelement (4) mittels zumindest eines daran vorgesehenen elektrischen Heizelements (8) erwärmt wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stütz- (1) und/oder das Druckelement (4) bei Überschreiten der vorgegebenen Temperatur gekühlt wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein innerer Umfangsrand des Druckelements (4) abgerundet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erhitzen eine Heizeinrichtung (13) in eine gegenüber der Kante (K) befindliche Position bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizeinrichtung (13) einen zur Kante (K) hin weisenden umlaufenden Oberflächenbrenner (15) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Oberflächenbrenner (15) einen zur Kante (K) hin sich öffnenden Porenkörper aufweist, an dessen Oberfläche ein gasförmiger Brennstoff verbrannt wird.
Vorrichtung zum Verbinden zweier Glaselemente, wobei ein erstes Glaselement (9) eine randlich umlaufende erste Verbindungsfläche (11) aufweist, und ein zweites Glaselement (10) eine zur ersten Verbindungsfläche (11) korrespondierende, randlich umlaufende zweite Verbindungsfläche (12) aufweist, mit einem Stützelement (1) zum Abstützen des ersten Glaselements (9) gegenüberliegend der ersten Verbindungsfläche (11), einem korrespondierend zu der zweiten Verbindungsfläche (12) ausgebildeten Druckelement (4) zum Aufbringen einer Last gegenüberliegend der zweiten Verbindungsfläche (12) auf das mit der zweiten Verbindungsfläche (12) auf die erste Verbindungsfläche (11) des ersten Glaselements (9) aufgelegte zweite Glaselement (10), und einer Heizeinrichtung (13) zum gleichzeitigen Erhitzen der unter Druck stehenden Verbindungsflächen (11, 12), so dass eine Glasbildungstemperatur (T_G) der Glaselemente (9, 10) von deren umlaufender Kante (K) her nach innen hin überschritten und damit eine Verbindungszone vorgegebener Breite herstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines auf die in Kontakt befindlichen Verbindungsflächen wirkenden Drucks im Bereich von 0,1 kg/cm² bis 10 kg/cm² vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei eine Einrichtung zum Anordnen zumindest eines äußeren Umfangsrands des Druckelements (4) vorgesehen ist, derart, dass es in Übereinstimmung mit einer die Verbindungsflächen (11, 12) begrenzenden umlaufenden Kante (K) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei ein Vorwärmeeinrichtung zum Vorwärmen des Stütz- (1) und des Druckelements (4) auf eine vorgegebene Temperatur unterhalb der Glasbildungstemperatur (T_G) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Vorwärmeeinrichtung zumindest ein am Stütz- (1) und/oder Druckelement (4) vorgesehenes elektrisches Heizelement (8) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei eine Kühleinrichtung (7) zum Kühlen des Stütz- (1) und des Druckelements (4) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei zumindest ein innerer Umfangsrand des Druckelements (4) abgerundet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Heizeinrichtung (13) in ein gegenüber der Kante (K) befindliche Position vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Heizeinrichtung (13) einen zur Kante (K) hin weisenden umlaufenden Oberflächenbrenner (15) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei der Oberflächenbrenner (15) einen zur Kante (K) hin sich öffnenden Porenkörper aufweist, an dessen Oberfläche ein gasförmiger Brennstoff verbrannt wird.