DE2222137C3 - Vorrichtung zur Kühlung einer Glasform - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung einer Glasform, die zwischen der mit dem Glas in Berührung kommenden Fläche und der Wärme «bleitenden Fläche eine Kammer aufweist, die ein im Betrieb der Form flüssiges Wärmeübertragungsmedium enthält.

Bei der Herstellung von Hohlglasgegenständen kommt der Temperatur der mit dem Glas in Berührung kommenden Flächen der Glasform eine entscheidende Bedeutung zu. Beim Einbringen in die Form darf das Glas nicht einem übermäßigen Abschreckungseffekt ausgesetzt sein, gleichwohl muß für eine gezielte, rasche und gleichmäßige Wärmezufuhr Sorge getragen werden.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist bereits bekannt und bezieht sich auf die Kühlung eines Preüstempels zur Herstellung von Formplatten für Fernsehbildröhren. Die wärmeableitende Fläche wird mit Kühlmittel besprüht, das über Düsen austritt und die von einer zentralen Versorgungsleitung innerhalb des Preßstempels gespeist werden. Die Abfuhr des Kühlmittels erfolgt ebenfalls über einen Kanal innerhalb des Preßstempels (US-PS 32 58 324).

Das beschriebene bekannte Kühlprinzip entspricht im wesentlichen dem bei einer anderen bekannten Kühlvorrichtung für eine Glasform, weiche an der Außenseite Kühlrippen aufweist (DE-AS 12 84 060). Zwischen der mit dem Glas in Berührung kommenden Fläche und einer wäfmeäbleitenden Fläche ist wiederum eine Kammer für ein flüssiges Wärmeübertragungsmedium angeordnet Auch hier kann ein Kühlmittelstrom, beispielsweise Wasser oder Luft, gegen die Kühlrippen gerichtet werden, um die Wärme aus dem Wärmeübertragungsmedium abzuführen, falls eine Wärmeabgabe durch Abstrahlung und Konvektion ohne zusätzliche Hilfsmittel nicht ausreichen sollte. In beiden Fällen ist jedoch die Kühlwirkung ni-ht völlig zufriedenstellend, insbesondere im Hinblick auf übliche Hohlformen. Im übrigen ist die Herstellung von Glasformen mit Kühlrippen verhältnismäßig fertigungs- und materialaufwendig.

Die Kühlung von Glasformen etwa durch Anblasen mit Luft ist keineswegs völlig unbefriedigend, zieht jedoch eine starke Belästigung des Bedienungspersonals durch Lärmentwicklung und Abwärme nach sich. Darüber hinaus besteht die Gefahr unerwünschter Verunreinigung durch aufgewirbelten Staub. Es ist daher bereits bekanntgeworden, die Wand einer Glasform mit Kühlkanälen zu versehen, die gezielt mit Kühlmitte! beschickt werden (US-PSen 22 69 553 und 17 98 136). Nachteilig hierbei ist wiederum die aufwendige Herstellung sowie eine nicht völlig gleichmäßige Temperaturverteilung über die mit dem Glas in Berührung kommende Fläche.

Der Erfindung lirgt daher die AufgaDe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kühlung einer Glasform zu schaffen, mit der eine rasche, gezielte und gleichmäßige Wärmeabfuhr erzielt wird und für die auch bereits verwendete Formen umgebaut werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kammer durch eine die Form umgebende Wand gebildet wird, auf die eine umlaufende Kanäle bildende Wand aufgesetzt ist

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erstreckt

y> sich die Kammer im wesentlichen über die Höhe der Glasform und sorgt somit für eine weitgehend gleichmäßige Wärmeverteilung an der mit Glas in Berührung kommenden Fläche. Unmittelbar an die die Kammer bildende Wand grenzen die umlaufenden

•»ο Kanäle an, die mit Kühlmittel beschickt werden können und somit für eine wiederum gleichmäßige und rasche Abfuhr der Wärme sorgen. Mit Hilfe der Erfindung ist es daher möglich, die Wärme aus der Form gezielt, rasch und gleichmäßig abzuführen, ohne daß Belästigungen

4¹J durch Abwärme oder Lärmentwicklung entstehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat darüber hinaus den Vorteil, daß sie auch bei alten Formen eingesetzt werden kann. Es ist ohne Schwierigkeiten möglich, die beiden, die Kammer und die Kanäle begrenzenden Wände als Einheit an bereits vorhandene Glasformen anzubringen und dort zu verschweißen oder zu verlöten. Die Kammer zur Aufnahme des Wärmeübertragungsmediums muß mit einem verschließbaren Einfüllkanal verbunden sein, der zweckmäßigerweise in der Formwand ausgebildet ist. Im Fall, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung nachträglich auf eine Glasform angewendet wird, empfiehlt sich, einen Einfüllstutzen durch die die Kammer umgebenden Wände hindurchzuführen.

Eine Beeinträchtigung des Glases in der Form kann nicht nur durch falsche Temperaturen eintreten, sondern auch durch Wärmedehnung von FormabschnittenBei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sorgt ihr Aufbau mehr oder weniger automatisch dafür, daß Wärmedehnungen, die in den die Kammer umgebenden Wänden auftreten, nicht auf die Formwand selbst übertragen werden, wenn das Material für die beiden die Kammer umgebenden Wände nicht übermäßig steif ist

Hierin liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik. In diesem Zusammenhang sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die die umlaufenden Kanäle bildende Wand flexibel ist.

Wie erwähnt, dienen die umlaufenden Kanäle zur Heranführung eines Kühlmittels an die die Kammer umgebende Wand, wobei das Kühlmittel gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise eine Flüssigkeit ist. ι ο

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an die Kanäle eine regelbare Umwälzpumpe für ein Kühlmittel und eine regelbare Wärmeaustauschereinrichtung angeschlossen sind und die Umwälzpumpe durch eine zusätzliche auf die von einem Thermoelement abgetastete Temperatur in der Rücklaufleitung ansprechende Regeleinrichtung einstellbar ist. Auf diese Weise sind für die Temperierung des Kühlmittels zwei Möglichkeiten vorgegeben, nämlich über veränderbare Kühlung des Kühimifteis unmittelbar und durch Veränderung der Förderleistung der Umwälzpumpe. Dadurch kann sehr rasch und gezielt die gewünschte Temperatur an der mit dem Glas in Berührung kommenden Fläche eingestellt werden, die nach Möglichkeit während eines Formvorgangs geändert wird, um optimale Bedingungen zu erhalten. In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Wärmeaustajschereinrichtung und/oder die Regeleinrichtung entsprechend den aufeinanderfolgenden zyklischen Formgebungsvorgangen auf zyklische Arbeitsweise einstellbar sind, um die Temperatur des Kühlmittels bzw. die Förderleistung der Pumpe zu verändern. Da die Beschickung und Leerung einer Glasform üblicherweise maschinell taktweise erfolgt, läßt sich eine bestimmte Zykluszeit einstellen, innerhalb der ein vorgegebener Temperaturbereich durchfahren wird.

Durch bestimmte Auswahl des Wärmeübertragungsmediums hinsichtlich seiner Wärmeleitgeschwindigkeit, eine geeignete Abmessung der Kammer für das -»ο Wärmeübertragungsmedium sowie eine vorgegebene Einstellung von Pumpenförderleistung und/oder Kühlung in der Wärmeaustauschereinrichtung läßt sich eine präzise Ausformtemperatur erreichen, so daß, wie gewünscht, zu Beginn des Formvorgangs eine große Wärmemenge abgezogen wird, ohne daß zunächst die Temperatur der mit dem Glas in Berührung kommenden Fläche merklich vermindert wird. Im Anschluß daran kann gezielt heruntergekühlt werden, um eine optimale Glasqualität zu erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die Hälfte einer Glasform und

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Kühlvor richtung nach der Erfindung für die Glasform nach Fig. 1.

Wie aus F i g, 1 zu ersehen, weist eine allgemein mit 10 bezeichnete halb dargestellte Glasform eine Formwand ω 12 auf, die auf einer Seite eine mit Glas in Berührung kommende Fläche 14 und auf der anderen Seite eine wärmeabgebende Fläche 16 hat.

Mit 20 ist eine W^rmetauschereinrichtung bezeichnet, die eine Wärmeaustauschwand 22 mit angeflanschten (>■> Abstandshaltern 23 aufweist» durch die die Wand 22 in einem bestimmten Abstand von der wärmeabgebenden Fläche 16 gehalten wird Durch diese Konstruktion wird eine Kammer 30 gebildet. An der Außenseite der Wärmeaustauschwand 22 sitzt eine Kanäle bildende Wand 24 so an, daß eine Vielzahl von Kanälen 26 ausgebildet wird. Die gesamte Wärmeaustauschereinrichtung ist bei 27 an den Kanten mit der Form 10 verschweißt oder verlötet.

Ein flüssiges Wärmeübertragungsmedium 32 füllt die Kammer 30 vollständig aus und kann durch einen Füllstutzen 34 in die Kammer 30 eingefüllt werden. Es wird durch einen Stopfenverschluß 36 in der Kammer 30 eingeschlossen.

Das Medium 32 ist ein guter Wärmeleiter und befindet sich bei Arbeitstemperatur der Form 10 wenigstens teilweise in flüssigem Zustand. Dadurch wird ein ausgezeichneter Wärmeaustauschkontakt zwischen der wärmeabgebenden Fläche 16 und der Wärmeaustauschwand 22 möglich. In flüssigem Zustand verhindert das Wärneübertragungsmedium 32 den Übergang von Spannungen aus der Wärmeaustai ..hwand 22 oder der Wärmeaustauschereinrichtung 20 auf .^ie Formwand 12 oder vermindert wenigstens eine solche Spannungsübertragung.

Man wählt das Medium 32 so aus, daß es unter Berücksichtigung der für die Kammer 30 gewählten Breite eine so ausreichende Leitfähigkeit hat, daß ein gewünschter steiler Temperaturgradient zwischen der Formwand 12 und der Wärmeaustauschwand 22 bzw. dem Kühlmittel in den Kanälen 26 enuteht und auf diese Weise eine bemerkenswerte Wärmeabfuhr aus der Wand 12 zur Wärmeaustauschfiäche 22 bewirkt. Es können Metalle mit geeigneten Schmelz- und Siedepunkten als Übertragungsmedium verwendet werden, oder — bevorzugt — ein Alkalisalz oder ein Gemisch von Alkalisalzen. Ein Alkalisalz-Gemisch, das sich bei Arbeitstemperatur der Form 10 in schmelzflüssigem Zustand befindet, hat im wesentlichen folgende Zusammensetzung: Kaliumnitrat - 53%, N.itriumnitrit - 40% und Natriumnitrat - 7%.

Wie zuvor erwähnt, läßt sich die beschriebene Kühlung auch durchführen, wenn das Medium 32 sich während des Betriebes nur teilweise im flüssigen Zustand befindet, so daß das Medium 32 nur an die Wand 16 angrenzend geschmolzen ist, während es angrenzend an die Wärmeaustauschwand 22 fest ist. Da es erwünscht ist, daß sich über die Breite der Kammer 30 der steile Temperaturgradient aufbaut, ist dem dadurch gleichwohl Genüge getan, weil jedenfalls der Anteil des Mediums 32, der schmelzflüssig ist, einen hervorragenden Kontakt für die Wärmeübertragung herbeiführt und so Spannungen zwischen der Flächen 16 und der Wand 22 vermindert oder gänzlich ausschaltet.

P,e Wärmeaustauschereinrichtung 20 ist so bemessen und flexibel, daß zur Formwand 12 ein Verformen der Wärmeaustausch ;reinrichtung 20 möglich ist, wenn irgendwelche Spannungen aufgrund großer Temperaturunterschiede nicht von der Wand 12 abgeleitet werden, sondern in die Vorrichtung übertragen werden. F i g. 2 veranschaulicht eine Einrichtung, die zur Aufrechtferhaltung der gewünschten Arbeitstemperatur an der inneren Fläche 14 der Form 10 während bestimmter Zeitspannen, d. h. während der Formgebungs-Zyklen dient. Es sind Verteilerrohre 28 vorgesehen, die an den beiden Enden der Wärmeaustauschereinrichtung 20 befestigt sind. Durch eine Zuführleitung 40 wird ein geeignetes Kühlmittel, beispielsweise Wasser, den Verteilerrohren 28 zugeleitet, und von dort fließt das Kühlmittel durch die Kanäle 26, sammelt sich in den Verteilerrohren 28 auf der anderen Seite und

gelangt von dort in eine Rückführleitung 42. Die Kanäle 26 können im Vergleich untereinander verschieden dimensioniert sein, so daß verschiedene Mengen an Kühlmittel in der Höhe der Form 10 fließen können. Dies ermöglicht es, längs der Höhe der Formwand 12 einen vertikalen Temperaturgradienten aufzubauen. In dem beschriebenen Leitungssystem ist eine Wärmeaustausch- und regeleinrichtung 50 mit der Rückführleitung 42 verbunden, aus der mit verminderter Temperatur das Kühlmittel über eine verstellbare Förderpumpe 60 in die Zuführleitung 40 gepumpt wird.

Die Wärmeaustausch- und regeleinrichtung 50 läßt sich von Hand mittels eines Regulierknopfes 52 so justieren, daß die Temperatur des Kühlmittels entsprechend einem Glas-Ausform-Zyklus zyklisch variiert werden kann. Das heißt, die Temperatur des während des anfänglichen Anlaufens des Zyklus zugeführten Kühlmittels wird niedriger eingestellt ais die Temperatur des Kühlmittels, das zu Ende des Zyklus zugeführt wird. Damit läßt sich die Wärme anfänglich rasch abziehen, während später zum Ende des Zyklus hin die Wärme langsamer abgeführt wird, um ein Abschrecken heißen Glases bei Beginn eines weiteren darauffolgenden Zyklus zu vermeiden.

Die Wärmeaustausch- und regeleinrichtung 50 kann von solcher Art sein, daß mittels des Regulierknopfes 52 von Hand ein bestimmter Temperaturpunkt fest eingestellt wird. Die Temperatur des rückströmenden Kühlmittels wird durch ein Thermoelement 54 abgetastet. Dann erfaßt das Thermoelement 54 den Temperaturanstieg, wenn die Temperatur über den eingestellten Temperaturpunkt ansteigt, und es wird ein Signal an die Einrichtung 50 gegeben und dadurch wird bewirkt, daß diese mehr Wärme aus dem Kühlmittel entzieht. Umgekehrt gibt das Thermoelement 54 ein Signal an die Wärmeaustauscheinrichtung 50, wenn die Temperatur des Kühlmittels unterhalb des fest eingestellten Temperaturpunktes absinkt, durch das veranlaßt wird, daß in dem Wärmeaustauscher 50 dem Kühlmittel weniger Wärme entzogen wird.

Es läßt sich die Von der Wärrneaustäuschereinnchtung 20 abgezogene Wärmemenge auch noch dadurch regeln, daß man die Zirkulationsgeschwindigkeit des Kühlmittels in bestimmter Weise einstellt und in der Wärmeaustausch- und -regeleinrichtung 50 einen fest eingestellten Wärmeentzug vorsieht, der für eine jeweils bestimmte Menge an hindurchströmendem Kühlmittel gilt.

to An einer Regeleinrichtung 62 für die Pumpe 60 kann eine von Hand zu bedienende Justiereinrichtung 64 vorhanden sein, und mit dieser kann eine bestimmte Fördergeschwindigkeit für die variable Förderpumpe 60 eingestellt werden. Zum Abfühlen der Temperatur des zurückströmenden Kühlmittels kann ein Thermoelement 66 vorgesehen sein. Wenn die Temperatur über die vorbestimmle eingestellte Temperatur ansteigt, wird νΟΓι dein Thcrrriöclciücfii 66 ein oigilä! abgegeben, üfid daraufhin wird mittels der Regeleinrichtung 62 die Zuführgeschwindigkeit des Kühlmittels zu und durch die Wärmeaustauschereinrichtung 20 erhöht. Umgekehrt wird, wenn die Temperatur auf einen Wert unterhalb einer vorbestimmten eingestellten Temperatur fällt, ein Signal von dem Thermoelement 66 gegeben, durch das der Regeleinrichtung 62 der Pumpe angezeigt wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit durch die Wärmeaustauschet sinrichtung 20 zu hoch ist und vermindert werden muß.

Die Regeleinrichtung 62 für die Pumpe kann durch die Justiereinrichtung 64 so eingestellt werden, daß eine zyklische Änderung der Zirkulationsgeschwindigkeit erfolgt. Dies ist möglich für den Fall, daß alle Parameter des Systems so aufeinander eingestellt sind, daß dabei nicht vom vorgegebenen Temperaturbereich an der inneren Fläche 14 abgewichen wird. Die zyklische Variation der Zirkulationsgeschwindigkeit wird dann in Einklang gebracht mit dem Glas-Formgebungs-Vorgang, so daß ein Zirkulationsgeschwindigkeitszyklus einem Glasformgebungszyklus entspricht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kühlung einer Glasform, die zwischen der mit dem Glas in Berührung kommenden Fläche und der Wärme ableitenden Fläche eine Kammer aufweist, die ein im Betrieb der Form flüssiges Wärmeübertragungsmedium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (30) durch eine die Form (10) umgebende Wand (22) gebildet wird, auf die eine umlaufende Kanäle (26) bildende Wand (24) aufgesetzt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kanäle (26) eine regelbare Umwälzpumpe (60) für ein Kühlmittel und eine regelbare Wärmeaustauschereinrichtung (50) angeschlossen sind, und die Umwälzpumpe (60) durch eine zusätzliche auf die von einem Thermoelement (66) abgetastete Temperatur in der Rücklaufleitung (42) ansprechende Regeleinrichtung (62.66) einstellbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschereinrichtung (50) und/oder die Regeleinrichtung (62,64) entsprechend den aufeinanderfolgenden zyklischen Formgebungsvorgängen auf zyklische Arbeitsweise einstellbar sind, um die Temperatur des Kühlmittels bzw. die Förderleistung der Pumpe (60) zyklisch zu verändern.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß das Kühlmittel eine Flüssigkeit ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Jie die umlaufenden Kanäle bildende Wand (24) flexibel ist.