DE10116139B4

DE10116139B4 - Vorrichtung zum Erhitzen eines portionierten Glasteiles

Info

Publication number: DE10116139B4
Application number: DE2001116139
Authority: DE
Inventors: Wolf-Jürgen Prof. Dr. Denner; Bernhard Dr. Sepeur-Zeitz; Peter Mühle; Jürgen Dr. Wolf
Original assignee: Docter Optics SE
Current assignee: Docter Optics SE
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2021-03-31
Also published as: DE10116139A1

Abstract

Vorrichtung zum Erhitzen eines portionierten Glasteiles für ein nachfolgendes, zumindest einseitiges Blankpressen zur Bildung von optischen Bauteilen für Beleuchtungszwecke, bestehend aus einem das Glasteil während der Erhitzung aufnehmenden und anschließend an eine Presse abgebenden Tragkörpers mit einer zumindest weitgehend geschlossenen, ringförmigen Stützfläche und hohlem, von einem Kühlmedium beaufschlagbaren Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (1) zumindest im Bereich der ringförmigen Stützfläche (2) eine Oberfläche (6) aus einem bei hoher Temperatur stabilen Werkstoff mit einem Strahlungswert Epsilon gleich oder kleiner als 0,3 aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erhitzen eines portionierten Glasteiles für ein nachfolgendes, zumindest einseitiges Blankpressen zur Bildung von optischen Bauteilen für Beleuchtungszwecke, bestehend aus einem das Glasteil während der Erhitzung aufnehmenden und anschließend an eine Presse abgebenden Tragkörpers mit einer zumindest weitgehend geschlossenen, ringförmigen Stützfläche und hohlem, von einem Kühlmedium beaufschlagbaren Querschnitt.

Aus der DE-PS 196 33 164 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von optischen Bauteilen bekannt. Hier werden portionierte Glasteile, sogenannte Gobs, auf einen Tragkörper aufgegeben, der eine horizontale, annähernd geschlossene, ringförmige Stützfläche für das zur erhitzende Glasteil aufweist. Mittels des Tragkörpers werden dann die portionierten Glasteile kontinuierlich oder diskontinuierlich durch einen Ofen geführt und dabei auf eine Temperatur von etwa 700 °C bis 750 °C erwärmt, wie sie für das sogenannte Blankpressen des portionierten Glasteilen erforderlich ist. Um dabei ein zu starkes Erwärmen des Tragkörpers zu vermeiden, ist derselbe hohl und damit als Ströhmungskanal ausgebildet, der an einem Ende mit einer Zuführleitung und am anderen Ende mit einer Abführleitung verbunden ist, so daß durch den Tragkörper ein Kühlmedium geleitet werden kann. Diese Ausgestaltung bringt es mit sich, daß der Tragkörper eine erhebliche Wärmemenge hauptsächlich in der Form von Wärmestrahlung aus dem Ofen aufnimmt. Diese Wärmeenergie führt dazu, daß das Kühlmedium am Abströmende des Strömungskanales eine erheblich höhere Temperatur als am Einströmende aufweist. Dadurch bedingt ist die Temperaturverteilung auf dem Tragkörper ungleichmäßig was sich nachteilig auf den Blankpressvorgang auswirkt bzw. auswirken kann. Unabhängig davon beeinträchtigt der Tragkörper grundsätzlich eine vollkommen gleichmäßige Temperatur eines zu erhitzenden Glasteiles. Diese ungleichen Temperaturen des Glasteiles können dazu führen, dass das Glasteil nach dem Blankpressvorgang Fehlerstellen aufweist, die die Qualität desselben beeinträchtigen können und dasselbe unter Umständen unbrauchbar machen.

Eine gleichmäßige Temperaturverteilung wäre prinzipiell durch eine Erhöhung des Kühlmediumdurchsatzes erzielbar. Allerdings kann der maximale Durchsatz eines gasförmigen Kühlmediums praktisch kaum weiter erhöht werden, weil dann im engsten Querschnitt des Strömungskanals die Schallgeschwindigkeit erreicht wird. Dadurch würden undefinierte Strömungsverhältnisse auftreten, die zu einzelnen kalten Stellen auf der Stützfläche führen können, welche auch ihre Position wechseln können. Eine Alternative wäre die Verwendung eines flüssigen Kühlmediums, z.B. Wasser. Nachteilig ist der große technische Aufwand. Außerdem läßt sich die Temperatur nur unterhalb des Siedepunktes der Kühlflüssigkeit einstellen. Der wesentlich größere Wärmeübergang bei einer Flüssigkeitskühlung kann zusätzlich ein Vorheizen des Kühlmediums erfordern, damit die Stützfläche nicht zu kalt ist. In allen Fällen nimmt der Tragkörper eine erhebliche Wärmemenge auf, die als Abwärme des Prozesses abgeführt werden muß. Außerdem muß der dem Ofen entzogene Energiebetrag durch Heizelemente zusätzlich wieder zugeführt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Erhitzen eines portionierten Glasteiles für ein nachfolgendes, zumindest einseitiges Blankpressen zur Bildung von optischen Bauteilen für Beleuchtungszwecke zu schaffen, mit der die vorerwähnten Fehler zwar nicht vollständig beseitigt, jedoch er heblich reduziert werden. Dadurch soll sich insbesondere bei einem zweiseitigem Blankpressen der Ausschuß reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß der Tragkörper zumindest im Bereich der ringförmigen Stützfläche eine Oberfläche aus einem bei hoher Temperatur stabilen Werkstoff mit einem Strahlungswert Epsilon gleich oder kleiner als 0,3 aufweist.

Durch eine derartige Ausgestaltung wird die auf den Tragkörper in diesem Beschichtungsbereich auftreffende Wärme erheblich besser reflektiert. Es geht, zumindest in dem Stützbereich, weniger Wärme in den Tragkörper über, so dass das zu erhitzende Glasteil eine erheblich gleichmäßigere Temperatur besitzt. Durch diese Ausgestaltung wird die Fehlerquote und damit der Ausschuß beim Blankpressen von Glasteilen erheblich verringert.

Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine Aufrißdarstellung eines Tragkörpers gemäß der Erfindung,
2 eine andere Ausgestaltung eines Tragkörpers gemäß der Erfindung und
3 einen vergrößerten Schnitt durch den Tragkörper der 1 im Bereich der Auflagefläche eines Glasteiles.
In der 1 der Zeichnung ist ein Tragkörper 1 gezeigt, der eine horizontale, annähernd geschlossene, ringförmige Stützfläche 2 aufweist, auf der sich ein portioniertes Glasteil 3, ein sogenanntes Gob, abstützt. Zur Bildung dieser ringförmigen Stützfläche 2 besitzt der Tragkörper 1 eine annähernd geschlossene, ringförmige Gestalt und ist aus einem Rohr gebildet, welches dort, wo die Enden zusammen gehen würden, nach unten gebogen ist und in Leitungen 4, 5 übergeht. Von diesen Leitungen 4, 5 bildet die Leitung 5 eine Zuführleitung, während die andere Leitung 4 die Ableitung bildet. Beide Leitungen 4, 5 gehen im Bereich des Tragkörpers 1 in einen fast geschlossenen, ringförmigen Strömungskanal über. Über die Leitung 5 wird ein gasförmiges Kühlmedium, beispielsweise Luft, in den Strömungskanal des Tragkörpers 1 geführt und fließt dann von demselben über die Abführleitung 4 ab. Dieses gasförmige Kühlmedium dient der Kühlung des Tragkörpers 1 während eines Transportes des Tragkörpers 1 mit dem portionierten Glasteil 3 durch einen Ofen. In diesem Ofen wird das portionierte Glasteil 3 auf eine Umformtemperatur erhitzt, wie sie für das Blankpressen des Glasteiles 3 erforderlich ist. Sobald das Glasteil 3 diese Umformtemperatur erreicht hat, wird es über den Tragkörper 1 aus dem Ofen herausgeführt und anschließend entweder einseitig oder beidseitig bzw. allseitig blankgepreßt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 besteht der Tragkörper 1 aus zwei Wendeln, die einen gemeinsamen Strömungskanal bilden und ebenfalls an eine Zuführleitung 5 und eine Abführleitung 4 angeschlossen sind. Auch der Strömungskanal dieses Tragkörpers 1 wird von einem Kühlmedium durchflossen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nun der Tragkörper 1 zumindest im Bereich der ringförmigen Stützfläche 2 mit einer metallischem Beschichtung 6 versehen, die sich, wie die 3 erkennen läßt, über die obere, halbe Außenfläche des Tragkörpers 1 erstreckt. Damit beträgt der Winkel dieser Beschichtung 6 etwa 180°. Es ist jedoch auch möglich, diese Beschichtung 6 über einen kleineren Winkel auszuführen oder über dem gesamten Umfang des rohrförmigen Tragkörpers vorzusehen. Entscheidend dabei ist jedoch, dass sich die Beschichtung 6 dort erstreckt, wo Wärme von dem Glasteil 3 auf den Tragkörper 1 treffen könnte.
Diese Beschichtung 6 besteht aus einem Werkstoff, der einerseits bei den auftretenden, hohen Temperaturen stabil ist und der andererseits einen Strahlungswert Epsilon gleich oder kleiner als 0,3 aufweist. Derartige Werkstoffe sind beispielsweise Gold, Chrom, Kupfer oder Nickel. Bedarfsweise kann die Beschichtung 6 auch aus einer Legierung bestehen, die zumindest eines dieser Metalle enthält. Die Dicke der Beschichtung 6 ist in der 3 der Zeichnung nicht maßstabsgerecht gezeichnet. Sie beträgt normalerweise 0,001 bis 0,05 mm. Dies ist für den angestrebten Zweck vollkommen ausreichend.
Bei einer anderen, jedoch nicht dargestellten Ausführungsform kann die verhältnismäßig dünne Beschichtung 6 entfallen, wenn der Bereich der ringförmigen Stützfläche 2 oder auch fast der ganze Tragkörper 1 direkt aus dem bei hoher Temperatur stabilen Werkstoff mit dem Strahlungswert Epsilon gleich oder kleiner als 0,3 besteht.
Eine weiter vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß der von dem Kühlmedium durchströmte Kanal des Tragkörpers einen veränderlichen Querschnitt aufweist. Dadurch ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit. Eine höhere Strömungsgeschwindigkeit ist mit einem besseren Wärmeübergang verbunden. Wird nun vom Einströmende zum Abströmende der Kanalquerschnitt verringert, kann die Temperaturverteilung noch gleichmäßiger gestaltet werden. Das Kühlmedium erwärmt sich nämlich vom Einströmende zum Abströmende, was bei konstantem Kanalquerschnitt zu einer ansteigenden Temperatur der ringförmigen Stützfläche vom Einströmende zum Abströmende führt. Durch die Oberfläche mit dem niedrigen Strahlungswert wird diese Temperaturdifferenz zwar stark reduziert, diese verschwindet jedoch nicht vollständig. Wird nun durch einen sich verengenden Kanalquerschnitt der Wärmeübergang zum Abströmende hin erhöht, kann die Temperaturdifferenz der Stützfläche trotz der Erwärmung des Kühlmediums teilweise oder auch vollständig kompensiert werden. Dadurch wird die Temperaturverteilung der ringförmigen Stützfläche noch gleichmäßiger.
Eine weiter vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß das Kühlmediums nicht unmittelbar auf den Umgebungsdruck entspannt wird. Dies kann beispielsweise durch ein Drosselventil, welches der Abströmleitung der Vorrichtung nachgeschaltet wird ist, erreicht werden. Durch diese Maßnahme kann der erforderliche Massenstrom des Kühlmmediums wegen des höheren Druck im System bei einem geringeren Volumenstrom aufgebracht werden. Die Strömungsgeschwindigkeit ist dann geringer, wodurch stabile Strömungsverhältnisse erreicht werden.

Claims

Vorrichtung zum Erhitzen eines portionierten Glasteiles für ein nachfolgendes, zumindest einseitiges Blankpressen zur Bildung von optischen Bauteilen für Beleuchtungszwecke, bestehend aus einem das Glasteil während der Erhitzung aufnehmenden und anschließend an eine Presse abgebenden Tragkörpers mit einer zumindest weitgehend geschlossenen, ringförmigen Stützfläche und hohlem, von einem Kühlmedium beaufschlagbaren Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (1) zumindest im Bereich der ringförmigen Stützfläche (2) eine Oberfläche (6) aus einem bei hoher Temperatur stabilen Werkstoff mit einem Strahlungswert Epsilon gleich oder kleiner als 0,3 aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (1) zumindest im Bereich der ringförmigen Stützfläche (2) aus dem bei hoher Temperatur stabilen Werkstoff gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (1) in seinem gesamten ringförmigen Bereich aus dem bei hoher Temperatur stabilen Werkstoff gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (1) zumindest im Bereich der ringförmigen Stützfläche (2) eine Beschichtung (6) aus dem bei hoher Temperatur stabilen Werkstoff aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (1) in seinem gesamten ringförmigen Bereich mit einer metallischen Beschichtung (6) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (1) annähernd vollständig mit einer metallischen Beschichtung (6) versehen ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der bei hoher Temperatur stabile Werkstoff des Tragkörpers (1) oder die Beschichtung (6) aus Gold, Chrom, Kupfer oder Nickel oder aus einer zumindest eines dieser Metalle enthaltenden Legierung besteht.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Beschichtung (6) 0,001 bis 0,05 mm beträgt.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Tragkörper (1) einen sich ändernden Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Tragkörper (1) über die Länge der Stützfläche (2) einen sich ändernden Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium durch Luft gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgestaltet ist, dass der Druck des Kühlmediums am Auslaß des Tragkörpers (1) niedriger als der normale Luftdruck ist.