DE102004037491A1

DE102004037491A1 - Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Vorspannen von länglichen, hohlen Gegenständen

Info

Publication number: DE102004037491A1
Application number: DE102004037491A
Authority: DE
Inventors: Michael Spaeth; Klaus Krippeit; Hendrik Alfter; Jürgen Dr. Thürk
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott Pharma AG and Co KGaA
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-07-27
Also published as: US20060016220A1; DE102004037491B4; ITMI20051371A1; US7805962B2

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum thermischen Vorspannen von länglichen, hohlen Gegenständen, insbesondere von Glasrohren, angegeben, mit einer Heizeinrichtung (12), mit einer Halterung (14) zur Aufnahme eines Gegenstandes (20) und mit einer Kühlmediumzuführung, die eine Außenkühlgasführung (36, 38) mit einer Mehrzahl von Düsen (44, 46, 48) zum Anströmen der Außenoberfläche (22) des Gegenstands mit Kühlgas aufweist, und die ferner eine Innenkühlgasführung (58) zur Zuführung von Kühlmedium an die Innenoberfläche des Gegenstands (20) aufweist (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum thermischen Vorspannen von länglichen, hohlen Gegenständen aus Glas, insbesondere zum Vorspannen von Glasrohren, Ampullen, Spritzen, Fläschchen oder Karpulen.
Zur Festigkeitserhöhung von Glas sind zwei Verfahren bekannt. Das eine Verfahren wird als chemisches Vorspannen, das andere als thermisches Vorspannen bezeichnet.
Beim chemischen Vorspannen von Glas wird eine Druckvorspannung an der Glasoberfläche durch Änderung ihrer Zusammensetzung gegenüber dem Glasinneren erreicht. Hierzu wird in der Regel ein Ionenaustauschverfahren verwendet. Das chemische Vorspannen von Glas führt zwar zu einer relativ guten Festigkeitssteigerung, ist jedoch sehr zeitaufwändig.
Beim thermischen Vorspannen von Glas, was insbesondere bei Flachglas oder gewölbtem Glas verwendet wird, werden die fertig zugeschnittenen Glastafeln hängend oder liegend einer Vorrichtung zugeführt, in der sie an der Oberfläche rasch bis auf etwa 150° über die Transformationstemperatur aufgeheizt werden. Sofort danach wird das Glas durch ein seiner Form angepasstes Düsensystem mit kalter Luft angeblasen. In Folge des raschen Abkühlens der Glasoberfläche wird diese in einem aufgeweiteten Gitter eingefroren, während sich das Glasinnere langsam abkühlt und Zeit hat, sich stärker zusammenzuziehen. Da Oberfläche und inneres des Glases miteinander verbunden sind, entsteht in der Oberflächenschicht eine Druckvorspannung und im Inneren eine Zugvorspannung.
Beim thermischen Vorspannen kann mit unterschiedlichen Kühlmedien gearbeitet werden, bspw. mit Luft oder mit Öl oder mit Wasser. Es versteht sich, dass mit flüssigen Medien, wie Luft oder Wasser, deutlich höhere Abkühlgeschwindigkeiten und damit höhere Festigkeitssteigerungen als etwa mit Luft erreicht werden können. Ferner ist es bekannt, dass sich große Glasteile von erheblicher Dicke relativ einfach thermisch vorspannen lassen, da in Folge der großen Dicke leicht Temperaturunterschiede zwischen der Innenseite und der Außenseite erzeugt werden können, um so Spannungsunterschiede zu bewirken. Dagegen ist ein thermisches Vorspannen von Glasobjekten mit geringer Dicke und relativ geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten in der Regel mit gasförmigen Medien nur schwer möglich, da sich in Folge der geringen Dicke ausreichend hohe Temperaturunterschiede nur schwer erzeugen lassen und sich in Folge geringer Ausdehnungskoeffizienten nur geringe Spannungen durch Kühlung erzielen lassen. Deshalb wird bei dünnen Gegenständen in der Regel mit Öl gearbeitet, womit sich deutlich höhere Temperaturunterschiede erzielen lassen. In vielen Fällen ist allerdings die Verwendung von Öl unerwünscht, da dies zu Verunreinigungen führt, so dass eine Anwendung etwa in der pharmazeutischen Industrie häufig nicht in Frage kommt.

Aus der DE 645 699 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum thermischen Vorspannen von Glasrohren bekannt, bei der ein vorzuspannendes Glasrohr senkrecht aufgehängt wird und vollständig von einem Mantel umschlossen wird, aus dem die Außenoberfläche über eine Vielzahl von Düsen mit Kühlluft angeblasen wird, wobei die Kühlluft über jeweils unmittelbar benachbarte Öffnungen abgeführt wird.

Die vorbekannte Vorrichtung und das vorbekannte Verfahren sind zwar zum thermischen Härten von Glasrohren größeren Durchmessers und größerer Stärke geeignet, versagt jedoch dann, wenn Glasrohre mit geringeren Durchmessern, bspw. in der Größenordnung von bis zu 20 mm, und mit geringer Wandstärke, bspw. im Bereich von 1 bis 5 mm, thermisch vorgespannt werden sollen.

Aus der FR 800 531 sind ferner eine Vorrichtung und ein Verfahren zum thermischen Vorspannen von Glasgegenständen bekannt, wobei zwischen dem Glasgegenstand und der Blaseinrichtung eine relative Drehung erzeugt werden kann.

Wie eine derartige Vorrichtung speziell zum thermischen Vorspannen von länglichen, hohlen Gegenständen, wie etwa Glasrohren, ausgebildet sein soll, ist hieraus jedoch nicht entnehmbar.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum thermischen Vorspannen von länglichen, hohlen Gegenständen aus Glas, insbesondere zum thermischen Vorspannen von Glasrohren, Ampullen, Spritzen, Fläschchen oder Karpulen, zu schaffen, womit sich auch Glasrohre geringen Durchmessers und geringer Wandstärke lediglich unter Verwendung von nicht flüssigen Kühlmedien in ausreichender Weise thermisch vorspannen lassen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum thermischen Vorspannen von länglichen, hohlen Gegenständen aus Glas, insbesondere zum thermischen Vorspannen von Glasrohren, Ampullen, Spritzen, Fläschchen oder Karpulen, gelöst, mit einer Kühlmediumzuführung, die eine Außenkühlmediumführung zum Anströmen der Außenoberfläche des Gegenstands mit Kühlmedium aufweist, und die ferner eine Innenkühlmediumführung zur Zuführung von Kühlmedium an die Innenoberfläche des Gegenstands aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum thermischen Vorspannen von länglichen, hohlen Gegenständen, insbesondere von Glasrohren gelöst, bei dem ein Gegenstand auf eine Temperatur oberhalb der Glastransformationstemperatur aufgeheizt wird, und der Gegenstand mit einem Kühlmedium ange blasen wird, wobei gleichzeitig Kühlmedium auf die Außenoberfläche als auch auf die Innenoberfläche des Gegenstands geblasen wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich dann, wenn nicht nur die Außenoberfläche mit Kühlmedium angeströmt wird, sondern auch gleichzeitig die Innenoberfläche mit Kühlmedium angeströmt wird, eine deutlich verbesserte Vorspannwirkung ergibt.

In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Außenkühlmediumzuführung eine Mehrzahl von Düsen auf, die zur Anströmung der Außenoberfläche im Wesentlichen koaxial angeordnet sind.

Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Anströmung und eine gleichmäßige Kühlwirkung erreicht, wodurch örtliche Variationen der erzeugten Vorspannung vermieden werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Teil der Düsen senkrecht auf den Gegenstand gerichtet und gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist zumindest ein Teil der Düsen, insbesondere im Bereich der axialen Enden, schräg auf den Gegenstand gerichtet.

Auf diese Weise kann eine optimale gleichmäßige Anströmung der länglichen Gegenstände von außen erreicht werden, wobei durch die schräg angeordneten Düsen etwa im Bereich größerer Dicke, z.B. an den axialen Enden, durch zusätzlich angeordnete Düsen eine größere Kühlwirkung erzielt werden kann.

In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Drehantrieb zur Erzeugung einer Drehung der Halterung und/oder der Düsen vorgesehen.

Auf diese Weise lassen sich sehr gleichmäßige Vorspannungen erzielen, so dass insgesamt eine hohe Festigkeitssteigerung und eine geringe Ausfallwahrscheinlichkeit erreicht werden kann.

Hierbei kann der Drehantrieb zur Erzeugung einer Drehung mit mindestens 30, vorzugsweise mit mindestens 50, weiter bevorzugt mit mindestens 90 Umdrehungen/Minute ausgebildet sein.

Auch hierdurch wird die Erzielung einer besonders gleichmäßigen Vorspannung unterstützt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Düsen einen Lochdurchmesser D auf und sind mit einem Abstand A von der Außenoberfläche des Gegenstands angeordnet, der kleiner als der sechsfache Lochdurchmesser ist: A<6xD.

Hierbei haben die Düsen vorzugsweise von benachbarten Düsen einen Abstand von 3 bis 10 mm, vorzugsweise von etwa 4 bis 6 mm.

Ferner sind die Düsen vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet.

Durch diese Maßnahme lassen sich örtliche Veränderungen der erzielten Vorspannung weiter verringern.

In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung sind die Düsen an Zuführkanälen ausgebildet, die parallel zur Längsachse des Gegenstands verlaufen und zwischen denen Freiräume gebildet sind.

Hierbei können die Zuführkanäle als Rohre ausgebildet sein, die sich parallel zur Längsachse des Gegenstands in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander erstrecken.

Durch diese Maßnahmen wird einerseits eine gleichmäßige Anströmung der Außenoberfläche ermöglicht und andererseits eine schnelle Abführung der Kühlluft ermöglicht.

Hierbei können die Düsen etwa jeweils als eine Folge von Bohrungen in einem Rohr ausgebildet sein.

Durch diese Maßnahme wird eine besonders gleichmäßige Anströmung der Außenoberfläche ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Innenkühlmediumführung zum Anströmen des Gegenstands an einem ersten axialen Ende ausgebildet.

In zusätzlicher Weiterbildung dieser Ausführung ist am zweiten axialen Ende des Gegenstands eine Austrittsöffnung zur Abführung von Kühlmedium vorgesehen.

Auf diese Weise kann eine axiale Luftströmung entlang der Innenoberfläche des Gegenstands erzielt werden, was sich als besonders vorteilhaft zur Erzielung einer gleichmäßigen thermischen Vorspannung erwiesen hat.

Hierzu kann die Innenkühlmediumführung ein Rohr aufweisen, aus dessen Stirnfläche Kühlmedium in den Gegenstand zuführbar ist.

In vorteilhafter Weiterbildung dieser Ausführung mündet das Rohr in der Nähe des ersten Glasrohres.

Auch diese Maßnahmen tragen zu einer Verbesserung der erzielbaren thermischen Vorspannung bei.

Als Kühlmedium ist in der Regel die Verwendung von Luft ausreichend. Daneben können natürlich andere gasförmige Medien, wie etwa Stickstoff, Helium usw. verwendet werden, sofern dies für besonderen Anwendungszwecke vorteilhaft ist. Daneben ist auch die Verwendung von Wassernebel oder Mischungen mit Gasen vorteilhaft, da sich hierdurch ein verbesserter Wärmeübergang erzielen lässt.

Wird das zugeführte Kühlgas zuvor gekühlt, so lassen sich noch höhere Vorspannungswerte erzielen.

Dies ist vorteilhaft, sofern besonders dünne Gegenstände thermisch vorgespannt werden sollen oder die verwendeten Gläser sehr hohe Glastransformationstemperaturen besitzen.

Wie bereits erwähnt, lassen sich die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft zum thermi schen Vorspannen von länglichen, hohlen Gegenständen, wie etwas Glasrohren mit einem Innendurchmesser von 1 bis 100 mm, bevorzugt von 2 bis 20 mm, besonders bevorzugt von 3 bis 5 mm, einsetzen. Hierbei kann die Wandstärke bspw. zwischen 0,5 und 10 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 5 mm, variieren.

Auch können Gegenstände aus Glas mit einer Länge von bspw. 5 bis 300 mm, bevorzugt von 10 bis 150 mm, thermisch vorgespannt werden, die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von < 1,5·10⁶/K, oder sogar von < 0,9·10⁶/K aufweisen.

Vorzugsweise werden die vorzuspannenden Gegenstände innerhalb eines Ofens oder dergleichen auf eine ausreichende Temperatur oberhalb der Transformationstemperatur des Glases (z.B. 150 K oberhalb von Tg) vorgeheizt und dann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung außerhalb des Ofens thermisch vorgespannt.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in vereinfachter Darstellung und
2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß 1 längs der Linie II-II.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.
Die Vorrichtung 10 weist keine eigene Heizeinrichtung auf. Vielmehr werden die thermisch vorzuspannenden Gegenstände auf einer Halterung 14 befestigt und in einer vorgelagerten Heizeinrichtung wie etwa einem Ofen, der lediglich schematisch mit der Ziffer 12 (nicht maßstabsgerecht) angedeutet ist, vorgeheizt. Anschließend wird ein Gegenstand samt Halterung vorzugsweise in einem etwa 150 K oberhalb der Transformationstemperatur Tg gleichmäßig erwärmten Zustand entnommen und unter die Vorrichtung 10 transportiert. Danach wird die Vorrichtung 10 abgesenkt, um einen vorzuspannenden Gegenstand 20 von außen zu umschließen.
Die Vorrichtung 10 weist eine Gaszuführung zur Zuführung von Kühlmedium von oben auf. Um eine schnelle Zu- und Abfuhr von thermisch vorzuspannenden Gegenständen 20 in die Vorrichtung im Falle einer automatischen Produktion zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die gesamte Vorrichtung 10 mittels eines Antriebs in Vertikalrichtung automatisch bewegbar ist, während eine Handlingvorrichtung vorgesehen sein kann, um vorzuspannende Gegenstände samt Halterung 14 zuzuführen und nach Beendigung des thermischen Vorspannens zu entnehmen.
Bei dem thermisch vorzuspannenden Gegenstand z.B. in Form eines Glasrohrs 20 handelt es sich im vorliegenden Fall um ein aus dem (von der Anmelderin vertriebenen) Glas Fiolax^® bestehendes zylindrisches Glasrohr mit einem ersten oberen Ende 26 und einem zweiten unteren Ende 28. Am oberen und unteren Ende 26, 28 sind jeweils nach außen hervorstehende Ringstege vorgesehen. Das Glasrohr 20 hat im vorliegenden Fall einen Außendurchmesser von etwa 12,5 mm, eine Wandstärke von etwa 2 mm und eine Länge von etwa 46 mm.
Die Einrichtung zur Zuführung von Kühlluft weist einen zylindrischen Flansch 34 auf, der in die Heizeinrichtung 12 von oben her eingesetzt ist und an dem ein zentrales Rohr 58 sowie acht äußere Rohre 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 vorgesehen sind, die auf einem gedachten Kreis in der Nähe des äußeren Randes des Flansches 34 in gleichmäßigen Winkelabständen von 45° zueinander angeordnet sind (vgl. 2). Das zentrale Rohr 58 ist in das Gewinde einer Durchgangsbohrung 64 mit einem Gewindeabschnitt 62 von unten her eingeschraubt und steht aus dem Flansch 34 nach unten hin um einen gewissen Betrag hervor, so dass die Stirnfläche 60 des zentralen Rohrs 58 unmittelbar vor dem axialen Ende 26 des Glasrohrs 20 endet. Das zentrale Rohr 11 hat vorzugsweise etwa den gleichen Innendurchmesser wie der Innendurchmesser des vorzuspannenden Glasrohres 20. Die Rohre 36–43 weisen einen etwas größeren Durchmesser als das zentrale Rohr 58 auf und sind gleichfalls mit Gewindeabschnitten 50, 54 in zugeordnete Bohrungen 52 bzw. 56 des Flansches 34 eingeschraubt. Die äußeren Rohre 36–43 sind an ihren dem Flansch 34 abgewandten Enden geschlossen, können jedoch von der Flanschseite her in nicht näher dargestellter Weise mit Druckluft versorgt werden. Die äußeren Rohre 36–43, die parallel zur Längsachse 30 der Halterung und des Glasrohres angeordnet sind, weisen jeweils an ihrer dem Glasrohr 20 zugewandten Seite eine Reihe von Bohrungen 46 auf, die in der Mantelfläche in Radialrichtung vorgesehen sind. Diese Bohrungen wirken als Düsen 46 und erzeugen bei Zuführung von Druckmedium in die Rohre 36–43 einen Austritt des Druckmediums unmittelbar senkrecht auf die Außenoberfläche 22 des Glasrohrs 20, wie durch die Pfeile 66 angedeutet ist. Zusätzlich sind am oberen Ende und am unteren Ende jeweils eine Bohrung 44 und eine Bohrung 48 in jedem Rohr 36–43 vorgesehen, die um einen Winkel α, im vorliegenden Fall von ca. 30°, nach unten geneigt sind, um so eine bessere Anströmung des oberen Endes 26 bzw. des unteren Endes 28 des Glasrohres 20 zu ermöglichen. Die Bohrungen 46 sind in gleichmäßigen Abständen voneinander, die im vorliegenden Fall etwa 6 mm betragen, untereinander in einer Linie angeordnet.
Die Halterung 14 ist als Dreipunkthalterung ausgebildet, die mit drei Haltepunkten 18 versehen ist, die jeweils um Winkelabstände von 120° zueinander versetzt angeordnet sind, wobei in der Schnittdarstellung gemäß 1 sich lediglich ein Haltepunkt 18 in der Schnittebene befindet. Die Halterung 14 ist von einem zentralen Durchlass 16 durchsetzt, so dass über das zentrale Rohr 58 in Axialrichtung zugeführtes Kühlgas nach Durchströmen des Glasrohres 20 durch den Durchlass 16 der Halterung 14 abgeführt werden kann.
Zusätzlich kann die Halterung 14 durch einen lediglich schematisch angedeuteten Drehantrieb 74 um die Längsachse 30 antreibbar sein. Der Drehantrieb 74 kann bspw. über ein Ritzel 76 mit einem Zahnkranz am unteren Ende der Halterung 14 gekoppelt sein.
Es versteht sich, dass diese Anordnung lediglich beispielhafter Natur ist und dass ein Drehantrieb in beliebiger Weise an die Halterung 14 oder ggf. auch an den Flansch 34 angekoppelt sein könnte.
Im Betrieb wird zunächst das auf eine Temperatur oberhalb seiner Glastransformationstemperatur Tg, meist auf eine Temperatur etwa 150° oberhalb von Tg, aufgeheizte Glasrohr 20, das auf der Halterung 14 gehalten ist, von außen über die in den äußeren Rohren 36–43 vorgesehenen Düsen 44, 46, 48 mit Kühlluft angeblasen. Dabei wird gleichzeitig über das zentrale Rohr 58 Kühlluft in das obere Ende 26 des Glasrohres 20 zugeführt, so dass dieses in Axialrichtung durchströmt wird, wie durch die Pfeile 68 bzw. 70 angedeutet ist. So wird die Innenoberfläche 24 gekühlt, bis schließlich das Kühlgas am unteren Ende über den Durchlass 16 der Halterung 14 wieder austritt, wie durch die Pfeile 70 angedeutet ist. Während dieses Vorgangs wird die Halterung 14, an der das Glasrohr 20 an den drei Auflagepunkten 18 in nicht näher dargestellter Weise eingespannt ist, vorzugsweise über den Drehantrieb 74 drehangetrieben.
Die Kühlluft wird über eine lediglich schematisch dargestellte Leitung 72 in die äußeren Rohre 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 und in das zentrale Rohr 58 zugeführt. Hierbei kann ein normaler Leitungsdruck eines Druckluftversorgungsnetzes verwendet werden, der üblicherweise zwischen etwa 5 und 7 bar liegt.
Zur Behandlung von Fiolax^®-Röhrchen der vorstehend genannten Art wurden die folgenden Daten verwendet: Glastemperatur Tg = 565°C, Heizzeit (Vorheizen des Glasrohrs im Ofen) t = 240 sek, Ofentemperatur T = 720°C, Kühlzeit (Zuführung von Kühlgas) t = 30 sek. Während des Vorspannvorgangs wurde die Halterung 14 mit ca. 60 Umdrehungen/Minute angetrieben.
Nach der Beendigung des Kühlvorgangs durch Zuführung von Druckluft wurden die Glasröhrchen mit ihrer Halterung entnommen und sodann an Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt.
Mit einer derartigen Verfahrensführung konnten Druckspannungen in den Glasröhrenoberflächen von bis zu 150 MPa erreicht werden. Dies führt zu einer Festigkeit der Röhrchen, die einem Berstdruck von etwa 400 bar standhalten.
Die erzielbare Festigkeitssteigerung ist mit der Festigkeitssteigerung durch chemisches Vorspannen vergleichbar.
In 1 ist zusätzlich mit der Ziffer 78 noch ein Kühlaggregat angedeutet, mittels dessen die zugeführte Kühlluft gekühlt werden kann, um noch höhere Vorspannwerte zu ermöglichen. Im dargestellten Beispiel wurde jedoch keine derartige Kühleinrichtung verwendet.

Claims

Vorrichtung zum thermischen Vorspannen von länglichen, hohlen Gegenständen aus Glas, insbesondere zum Vorspannen von Glasrohren, Ampullen, Spritzen, Fläschchen oder Karpulen, mit einer Kühlmediumzuführung, die eine Außenkühlmediumführung (36, 38, 40, 42) zum Anströmen der Außenoberfläche (22) des Gegenstands (20) mit Kühlmedium aufweist, und die ferner eine Innenkühlmediumführung (58) zur Zuführung von Kühlmedium an die Innenoberfläche des Gegenstands (20) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Halterung (14) zur Aufnahme eines vorzuspannenden Gegenstands (20), die vorzugsweise relativ zur Vorrichtung beweglich angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weist die Außenkühlmediumzuführung eine Mehrzahl von Düsen (44, 46, 48) aufweist, die zur Anströmung der Außenoberfläche im Wesentlichen koaxial angeordnet sind, wobei die Ausblasrichtung der Düsen (44, 46, 48) vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Innenoberfläche des Gegenstands (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der zumindest ein Teil der Düsen (46) senkrecht auf den Gegenstand (29) gerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest ein Teil der Düsen (44, 48), insbesondere im Bereich des axialen Endes des Gegenstands (20), schräg auf den Gegenstand (20) gerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Drehantrieb (74) zur Erzeugung einer Drehung der Halterung (14) und/oder der Düsen (44, 46, 48).
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Drehantrieb (74) zur Erzeugung einer Drehung mit mindestens 30, vorzugsweise mit mindestens 50, weiter bevorzugt mit mindestens 90, Umdrehungen/Minute ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Düsen (44, 46, 48) einen Lochdurchmesser (D) aufweisen und mit einem Abstand (A) von der Außenoberfläche des Gegenstands (20) angeordnet sind, der kleiner als der sechsfache Lochdurchmesser ist: A<6xD.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Düsen (44, 46, 48) an Zuführkanälen (36, 38, 40, 42) ausgebildet sind, die parallel zur Längsachse des Gegenstands (20) verlaufen und zwischen denen Freiräume gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Zuführkanäle als Rohre (36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43) ausgebildet sind, die sich parallel zur Längsachse (30) des Gegenstands (20) in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander erstrecken.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Düsen (44, 46, 48) von benachbarten Düsen (44, 46, 48) mit einem Abstand von 3 bis 10 mm, vorzugsweise von etwa 4 bis 6 mm, angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Düsen (44, 46, 48) in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, bei der die Düsen (44, 46, 48) jeweils als eine Folge von Bohrungen in einem Rohr (36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Innenkühlmediumführung zum Anströmen des Gegenstands (20) an einem ersten axialen Ende (26) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der in der Halterung (14) am zweiten axialen Ende (28) des Gegenstands (20) eine Durchlassöffnung (16) zur Abführung von Kühlmedium vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Innenkühlmediumführung ein Rohr (58) aufweist, aus dessen Stirnfläche (60) Kühlmedium in den Gegenstand (20) zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der das Rohr (58) in der Nähe des ersten Endes (26) des Gegenstands (20) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, bei der das Rohr (58) für die Innenkühlmediumführung einen Innenquerschnitt aufweist, der etwa dem Innenquerschnitt des vorzuspannenden Gegenstands (20) entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Kühleinrichtung (78) zur Kühlung des Kühlmediumes.
Verfahren zum thermischen Vorspannen von länglichen, hohlen Gegenständen aus Glas, insbesondere zum Vorspannen von Glasrohren (20), Ampullen, Spritzen, Fläschchen oder Karpulen, bei dem ein Gegenstand (20) auf eine Temperatur oberhalb der Glastransformationstemperatur (Tg) aufgeheizt wird und der Gegenstand (20) mit einem Kühlmedium angeblasen wird, wobei gleichzeitig Kühlmedium auf die Außenoberfläche (22) als auch auf die Innenoberfläche (24) des Gegenstands (20) geblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, bei der das Kühlmedium im Wesentlichen senkrecht auf die Außenoberfläche (22) geblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, bei dem das Kühlmedium im Wesentlichen in ein axiales Ende (26) des Gegenstands (20) in Axialrichtung eingeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, 21 oder 22, bei dem der Gegenstand (20) zum thermischen Vorspannen an einer Halterung (14) eingespannt wird und während des Blasvorgangs die Halterung (14) und/oder die Kühlmediumzuführung in Drehung versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die Halterung (14) und/oder die Kühlluftzuführung mit mindestens 30, vorzugsweise mit mindestens 50, weiter bevorzugt mit mindestens 90, Umdrehungen/Minute angetrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, bei dem das Kühlmedium gekühlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, bei dem als Kühlmedium Luft, Stickstoff, Helium, Nebel oder eine Mischung hiervon verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, bei dem die Außenoberfläche (22) des Gegenstands (20) aus Düsen (44, 46, 48) mit einem Lochdurchmesser (D) angeblasen wird, die mit einem Abstand (A) von der Außenoberfläche (22) des Gegenstands (20) angeordnet sind, wobei der Abstand (A) kleiner als der sechsfache Lochdurchmesser ist: A<6xD.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, bei der der vorzuspannende Gegenstands innerhalb einer Heizeinrichtung (12) auf eine Temperatur oberhalb seiner Transformationstemperatur (Tg) vorgeheizt wird, und nach Entnahme aus der Heizeinrichtung (12) außerhalb dieser auf eine Halterung (14) gesetzt und thermisch vorgespannt wird.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zum thermischen Vorspannen von Gegenständen (20) mit einem Innendurchmesser von 1 bis 100 mm, bevorzugt von 2 bis 20 mm, besonders bevorzugt von 3 bis 15 mm.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zum thermischen Vorspannen von Gegenständen (20) mit einer Wandstärke von 0,5 bis 10 mm, bevorzugt von 1 bis 5 mm.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zum thermischen Vorspannen von Gegenständen (20) mit einer Länge von 5 bis 300 mm, bevorzugt mit 10 bis 150 mm Länge.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zum thermischen Vorspannen von Gegenständen (20) mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von < 1,5·10⁶/K, vorzugsweise von < 0,9·10⁶/K.