DE2354438A1

DE2354438A1 - Kuehlsystem fuer eine glas-formkokille

Info

Publication number: DE2354438A1
Application number: DE19732354438
Authority: DE
Inventors: George Dudley Mylchreest; Frederick Joseph Wythe
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1972-11-06
Filing date: 1973-10-31
Publication date: 1974-05-22
Also published as: GB1418586A; BE806589A; AU470014B2; AU6154473A; CA1012769A; DE2354438C3; IT1001623B; JPS4977915A; FR2208847B1; FR2208847A1; US3849101A; DE2354438B2

Description

Pnfentanwolt

Dr. Kaimut Späth

B203 Rescnhßim/Obfc. Max-Josafs-Platz 6 Davtsdtland

59 P 95

EMHAET COEPORATION, P,Oo Box 1620, Hartford, Conn= 06102 / USA

Kühlsystem für eine Glas-Formkokille

Die Erfindung "betrifft ein Kühlsystem für eine Glas-Formkokille.

In der glaserzeugenden Industrie "besteht ein fortgesetzter Bedarf für Betriebsausrüstungen, die einen gesteigerten Ausstoß an Glaswaren ermöglichen, während die Qualität des Erzeugnisses selbst aufrechterhalten oder verbessert wird. Der Ausstoß eines Glasbehälter-Herstellungsvorganges ist notwendigerweise auf die Erzeugungsrate des langsamsten Elementes oder Gliedes in der Kette von Vorrichtungen beschränkt,'die zur Erzeugung der Ware dienen. Ein beschränkender Faktor beim Ausstoß eines typischen Erzeugnisses ist die geringe Wärme-

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abstrahlungsleistung von den Kokillen selbst. Die Kühlung dieser Kokillen wurde bisher durch Zuleitung von Luft an die Außenseiten dieser Kokillen bewirkt, wobei im Wege weiter verfeinerter Ausbildungen Kanäle in den Kokillen selbst vorgesehen wurden, wie dies beispielsweise in der US-PS 3 499 746 beschrieben ist.

Eine weitere luftgekühlte Kokille mit einer inneren Kammer ergibt sich aus der US-PS 2 751 715, wobei in die Kokillenkammer Kühlfluid von unten her eingeführt und am oberen Ende abgeführt wird. In "beiden erwähnten Druckschriften ist jedoch die zwischen der zu kühlenden Kokille und dem Kühlfluid zu übertragende Wärmeleistung notwendigerweise durch, die Größe der Oberfläche der Kokille begrenzt, die sich in Berührung mit dem Kühlfluid befindet.

Versuche zur Steigerung der wirksamen Fläche der zu kühlenden Kokille in diesem Bereich führten zur Ausbildung von Rippen oder spitzen Vorsprüngen an der Kokille, beispielsv/eise gemäß den US-PS 3 224 860 und 3 404 974. Dieser ¥eg zur Steigerung des Flächeninhalts der Zwischenfläche zwischen der Kokille und dem Kühlfluid hat einige Kachteile, nicht zuletzt als Folge mechanischer Auslegungsschwierigkeiten und v/irtschaftlicher Kostenfaktoren, die vom Benutzer zu tragen sind.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines gegenüber dem Stand der !Technik verbesserten Kokillenkühlsystems, bei welchem der wirksame Flächeninhalt zwischen der Metallkokille und dem Kühlfluid in wirksamer ¥eise gesteigert v/ird, ohne diejenigen Nachteile in Kauf zu nehmen, welche sich auf eine komplizierte Kokillenausbildung beziehen.

Die Erfindungsaufgabe wird gelöst, indem eine innere Kammer in dem die Kokille festlegenden Gebilde vorgesehen wird und diese Kammer mit Metallteilchen gefüllt wird, die miteinander

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und an den Wandungen der Kammer zusammen gebacken oder gesintert sind, und zwar mittels eines Schweißverfahrens, welches das Füllmetall nicht im festen Zustand beläßt, sondern stattdessen Leerräume oder Zwischenräume zwischen diesen Teilchen ■verursacht, um einem Kühlfluid eine Zirkulation durch die Kammer in neuartiger nachfolgend zu beschreibender Weise zu ermöglichen. Als Ergebnis dieses Herstellungsverfahrens für ein Kokillengebilde wird der wirksame Flächeninhalt der Kokillen-Kühl-Zwischenflache stark gesteigert, ohne daß dies auf die Komplexität der Gestaltung der Kokille einen Einfluß hätte.

Die US-I¹S 3 171 731 zeigt einen Kolben zur Anwendung einer Kokille, wie sie in Glaswaren-Herstellungsvorrichtungen verwendet wird,, wobei der Kolben gekühlt wird, indem ein Kühlmittel durch ein Füllmaterial zirkulieren gelassen wird, das zu diesem Zweck in dem Kolben vorgesehen ist. Jedoch umfaßt in diesem EaIl das Füllmaterial keinen integralen Bestandteil des verhältnismäßig dünnwandigen Kolbens; obgleich das Füllmaterial gesonderte Teilchen umfaßt, die an der betreffenden Stelle gepackt vorliegen, um den Wärmeübertragungskennwert dazwischen zu fördern, sind diese Teilchen nicht zusammengebacken oder -gesintert, um die notwendigen vJarmeübertragungs-Kennwerte zu erzielen^ noch sind die Teilchen mit der Wandung des Kolbens verbunden, um ein Gebilde äquivalent demjenigen zu schaffen, das in Verbindung mit dem Erfindungsgedanken erläutert wurde.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Gebilde zur Darstellung eines Kokillenhöhlraumes vorgesehen und umfaßt eine Innenwandung zur Festlegung und Bildung der Glaswaren-Oberfläche, wobei diese Oberfläche in Berührung mit dem geschmolzenen Glas steht und zur Ableitung von Wärme hiervon dient. Diese Innenwandung bildet ferjier eine zweite Fläche in radial nach außen gerichtetem Abstand gegen-

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über der ersten Fläche, so daß Wärme von der ersten Fläche sowie durch die zweite Fläche nach Außen abzuleiten ist, als Ergebnis des in einstückiger Verbindung hiermit stehenden Gebildes. Eine Außenwandung ist in einem nach außen gerichteten Abstand gegenüber der Inneren Wandung vorgesehen und bildet eine dritte Fläche im Abstand von der zweiten Fläche, wobei dazwischen eine innere Ringkammer gebildet wird. Diese Kammer ist mit einem porösen metallischen Füllmaterial gefüllt, das allgemein kugelige Metallteile umfaßt, die durch Zusammenbacken oder durch· einen anderen Vorgang aneinander gesintert sind, um die Wärmeleitung unter sich selbst zu verbessern und dazwischen Zwischenräume zu bilden} diese Zwischenräume ergeben Wege für ein Kühlfluid, beispielsweise luft, um die Wärmeübertragungskennwerte des die Kokille darstellenden zusammengesetzten Gebildes zu verbessern.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer geteilten Preßkokille, die mit einem porösen metallischen Füllmaterial sowie einem zugeordneten Gebilde nach der Erfindung ausgestattet ist, nebst einer in Zuordnung hierzu stehenden Halsring-Kokille, in Vertikalschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig, 1,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer unterteilten Blaskokille nach der Erfindung nebst der Halsring-Kokille von Fig. 1 sowie einer Bodenplatte, die mit einem Kühlsystem ausgestattet ist, im Vertikalschnitt,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 3,

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Pig. 5 ein Aüsführungsbeispiel einer festen Preßkokille, die mit einem porösen metallischen Pülleleiuent ausgestattet ist, im Vertikalschnitt,

Pig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Pig. 5,

Pig. 7 die Kokille von Pig. 1 in einem mikrofotografischen Querschnitt.

Gemäß Pig. 1 und 3 "bzw. 2 und 4 ergeben sich die grundlegenden Elemente nach der Erfindung in einer typischen Kokille innerhalb einer Glaswaren-Herstellungsvorrichtung. Gemäß Pig, I, 2 umfaßt eine Kokille zwei Hälften 10, 12, die vorzugsweise aus Gußeisen oder dergleichen bestehen und sich gegenüber einer gemäß dem Stand der Technik hergestellten geteilten Gußeisen-Preßkokille insofern unterscheiden, als jede Pormhälfte eine Innenkammer umfaßt, die am oberen Ende offen ist, um die Herstellung zu erleichtern.

Die Kokillenhälften 10, 12 können zwecfcmäßigerweise an Kokillen-Haltearmen 14 bzw. 16 vorgesehen sein, wobei diese Arme selbst in üblicher Weise an einem einzigen (nicht veranschaulichten) Scharnierstift befestigt sein können, wie bei der bekannten Hartford I. S. - Maschine, Gemäß dieser Anordnung sind Elemente vorgesehen, um ein Kühlfluid, vorzugsweise Luft, den oben .erwähnten Kammern zuzuführen. Zu diesem Zweck sind Kanäle in den Kokillen-Haltearmen vorgesehen. Ein Kühlrohr 18 ist mit dem Kokillen-Haltearm durch ein Kugelgelenk 20 verbunden. Kühlluft kann zu dem Kokillen-Kaltearm und von dort zu der Kammer geführt werden, die zu diesem Zweck in der unterteilten Preßkokille gemäß Pig. 1 ausgebildet ist. Die Luftzuführung zu der Kokillenhälfte 12 erfolgt in ähnlicher Weise. Der Kokillen-Haltearm 14 bildet einen Einlaßkanal 21 und einen Auslaßkanal 23 zur Lieferung und Aufnahme von Kühlfluid zu bzw»

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von der KoJfcillenhälfte 10, Ähnliche Kanäle sind in dem Kokillen-Haltearm 16 für die Kokillenhälfte 12 vorgesehen| ein flexibles Einlaßrohr und eine Spannschloßanordnung (nicht veranschaulicht) sind ebenfalls vorgesehen. Eine Deckplatte 28 für jede Kokillenhälfte ist ebenfalls vorgesehen und dient zur Begrenzung eines Teils des Ktihlmittel-Auslaßkanals für die Kokillenhälften 10, 12.

Gemäß Mg. 1 umfaßt jede Kokillenhälfte 10, 12 eine Innenwandung 11 und eine Außenwandung 13 in gewissem Abstand zueinander, wobei eine innere halbringförmige Kammer dazwischen gebildet wird. Die Innenwan&ung 11 definiert eine Giaswaren-Formfläche S.., nachfolgend als erste Fläche bezeichnet, welche

zur Berührung des geschmolzenen Glases ausgebildet ist und Wärme von demselben abführen soll. Die Innenwandung 11 bildet auch eine zweite fläche Sp im Außenabstand gegenüber der ersten Fläche S... Gemäß einem wesentlichen Gesichtspunkt der Erfindung soll diese Wärme von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche nach außen geleitet werden.

Die Außenwandung 13 befindet sich im Abstand gegenüber der Innenwandung 11 gemäß der vorangehenden Beschreibung und bildet eine innere oder dritte Fläche S-, die einen Außenabstand gegenüber der zweiten Fläche S^ aufweist und hiermit in Zusaminenwirkung steht, wobei eine innere Ringkammer der betreffenden Kokillenhälfte gebildet wird. Eine Außenfläche S. der Außenwandung kann zweckmäßig ausgebildet sein, wie dies für eine unterteilte Preßkokille zur Anwendung in dem Kokillen-Haltearm einer Hartford I. S.-Maschine dienlich ist\ zu diesem Zweck weist die Fläche S. geeignete Anbringungselemente auf, um zu ermöglichen, daß die Formhälfte an einem Formhaltearm gehalten wird, der Kühlluftkanale umfaßt.

Die zwischen der zweiten und dritten Fläche S₂ bzw. S~ gebil-

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dete innere Bingkaminer enthält vorzugsweise ein poröses Metall™ füllmaterial, das vorzugsweise aus allgemein kugeligen Monelteilehen gebildet wird, wobei deren Breite oder Durchmesser im Bereich zwischen 1,2-4,8 mm liegt, bei einer bevorzugten Perlengröße von 2,4 mm. Biese Perlengröße ergibt beim Zusammenbacken eine ideale "Vereinigung zwischen dem Erfordernis des Durchlassen eines Kühlfluids, beispielsweise luft durch das Füllmaterial mit einem vernünftigen Druckabfall und den auslegungsmäßigen Erfordernissen, denen die Perlen unterworfen sind, nämlich der Steigerung des Oberflächenbereiches zwischen der Luft und den Perlen selbst. Wenn die Abmessungen der Perlen gesteigert werden, so gilt dies auch für die dazwischen gebildeten Zwischenräume, wodurch der Druckabfall über ein gegebenes Yolumen des zusammengebackenen Perlen-Füllmaterials gesenkt wird. Andererseits besteht eine feste Grenze hinsichtlich der Abmessungen der Perlen, welche zumindest teilweise von der zulässigen Abmessung der Kammer für die Kokillenhälfte abhängt. Insbesondere und möglicherweise weniger offenkundig besteht die Notwendigkeit, die Perlen in der Abmessung so gering wie möglich zu halten, um den Plächenbereich eines gegebenen Yolumens dieser Perlen auf ein Maximum zu bringen. Wie nachfolgend deutlicher gezeigt wird, steht dieser Parameter des Oberflächeninhalts pro Volumeneinheit in umgekehrter Zuordnung zu den Abmessungen der verwendeten Perlen. Es ergab sich, daß die vorangehenden Erfordernisse am besten ausgeglichen werden können, indem Perl en-Abmessungen im Bereich zwischen 1,2-4,8 mm gewählt werden. Bei Anwendung eines Sinterverfahrens zur Herstellung der Kokillenhälften gemäß 3?ig. 1,3 ergab sich als bevorzugte Abmessung für die zusammengebackenen Perlen ein ¥ert von 2,4 mm.

Obgleich Honel-Perlen bevorzugt werden, können andere wärmeleitende Metalle und !Formgebungen verwendet werden, um die "Vorteile des Erfindungsgedankens zu gewährleiste.n. Beispielsweise

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müssen die Perlen nur genug abgerundet sein, damit sie in der beschriebenen Weise zusammengebacken werden können und gleichwohl noch die notwendige Porosität auf v/eisen, um die erforderliche Menge an Kühlfluid durchzulassen. Der Ausdruck "allgemein kugelig" wird verwendet, um diese Eigenschaften zu beschreiben. -Rostfreier Stahl oder andere wärmeleitende Metalle können "verwendet· werden und sind als äquivalent zu den vorliegend beschriebenen Monel-Kugeln zu betrachten.

Das vorliegend bevorzugte Verfahren zum Zusammenbacken oder Zusammensintern dieser Teilchen umfaßt die Anwendung einer Sinterlegierung, beispielsweise NICROBRAZE 50, die vorzugsweise in 300 NICROBRAZE CEMENT suspendiert ist; dieses Erzeugnis wird hergestellt und vertrieben durch die Firma Walleolmonoy. Gemäß dem bevorzugten Herstellungsverfahren einer Kokille werden diese Teilchen mit diesem Gemisch beschichtet, wobei das entstehende Material in den Ringhohlraum eingefüllt wird, der in den Kokillenhälften von Fig. 1 vorliegt. Die entstehende Anordnung wird in einen Sinterofen gestellt und auf .etwa 980-1040⁰C gehalten, d.h. unter dem Schmelzpunkt von Gußeisen, und zwar unter Vakuum oder in einer trocken Wasserst off atmosphäre. Es ergab sich, daß das obige Verfahren die gewünschte Porosität in dem porösen Metallfüllkörper herbeiführt und auch eine sehr günstige Warmed·U^in ^'ψ für die Kokille gewährleistet. Die Teilchen haften nicht nur aneinander und leiten infolgedessen dazwischen die Wärme, sondern sie haften auch an der Innenwandung 11 der Kokille, um Wärme unmittelbar von der Fläche Sp wegzuleiten, wodurch die Wärmeübertragung von der Fläche S.. durch die Fläche Sp gefordert wird, wie dies bereits vorangehend erwähnt wurde.

Nunmehr werden die Elemente beschrieben, welche' eine Fluideinlaß- und -auslaßöffnung zur Einleitung der Strömung des

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Kühlfluids durch das poröse metallische Material "bilden, das in der Ringkammer dor Kokille von Fig. 1 gebildet ist/ Hierbei ist zu beachten, daß innere Einlaßkanäle 22, 22 in Verbindung . mit dem Kanal 21 ausgebildet sind, der für diesen Zweck in dem Kokillen-Haltearm ausgebildet istj ähnliche Auslaßkanäle 24,24 sind ebenfalls vorgesehen, um sicherzustellen, daß das Kühlfluid in bestimmter Weise verteilt v/ird, um die Wärmeübertragung von dem Bereich neben der Außenfläche Sp der Innenwandung 11 aufzunehmen.Daher verläuft die Wärme allgemein radial nach außen gegen die innere Eläche S- der Außenwandung 13 um eine bestwirksame Kühlung der Kokille zu gewährleisten.

Pig. 2 zeigt in Draufsicht die drei allgemein vertikal ausgerichteten zylindrischen Kanäle 22, 22 neben der Fläche S~ der Außenwandung 13, die mit den Einlaßkanälen 21, 21 innerhalb des Kokillen-Haltearmes in "Verbindung stehen, um die Strömung von Kühlfluid zu der äußeren Begrenzung des porösen metallischen Füllmateriales zu leiten. Diese vertikal ausgerichteten Kanäle 22, 22 werden vorzugsweise ausgebildet, wenn die Kokille hergestellt wird, indem aus festem Material bestehende Kerne (nicht veranschaulicht) an diesen Stellen eingesetzt werden, wenn das Gemisch des porösen metallischen Materials in der ringförmigen Kammer angebracht wird. Jeder dieser Ka- näle 22, 22 umfaßt auch in seinem oberen Ende einen Stopfen 32, dessen inneres Ende so geformt und ausgebildet ist, daß die Verteilung der Kühlluft gesteuert wird, wenn diese radial nach innen gegen die Wärmequelle strömt, um den im vorangehenden Absatz erläuterten Zweck zu erfüllen. Bei dem Ausführungsbeispiel von Pig. 1 sind diese Stopfen 32, 32 abgeschrägt, um die luft in gewünschter Weise über die gesamte Länge des zylindrischen Kanals.-22, 22 zu verteilen, welchem sie zugeordnet sind. ......

Die Auslaßdurchtritte für das Kühlfluid,' welche in der mit

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porösem Metall gefüllten Ringkammer vorliegen, weisen vorzugsweise die Form nach oben offener zylindrischer Kanäle auf, die durch das zusammenhaftende poröse Metall gebildet sind, und zwar in der gleichen Weise, wie dies oben in Verbindung mit den Einlaßkanälen 22, 22 "beschrieben wurde. Jedoch verlaufen "bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 diese Auslaßkanäle 24, 24 nach unten bis zu einem Punkt kurz entfernt von der unteren Begrenzung der Ringkammer und sind nach oben hin offen im Gegensatz zu den nach unten offenen, vorangehend erwähnton Kanälen 22. Diese Auslaßdurchtritte oder Kanäle 24, 24 weisen eingepaßte Abschirmungen 26, 26 auf, die zur Ausrichtung der Strömung der Kühlluft durch das poröse Metallmaterial in dem ringförmigen Hohlraum in der Weise dienen, daß die Luft in diese aualaßseitigen Kanäle an einem Punkt neben der zu kühlenden Fläche Sp eintritt, wie dies aus Pig. 2 hervorgeht. Daher werden die Abschirmungen 26, 26 nach der Herstellung der Kokille eingesetzt, da die Auslaßkanäle 24, 24 vorzugsweise zum Zeitpunkt der Herstellung der Kokille durch Kerne (nicht veranschaulicht) erzeugt werden, in gleicher Weise wie dies vorangehend hinsichtlich der Einlaßkanäle 22, 22 beschrieben worden war. Jede dieser Abschirmungen 26, 26 erscheint im Horizontalschnitt als halbringförmiges Segment oder als Rohrhälfte, wie sich dies am besten aus Fig. 2 ergibt.

Gemäß Fig. 1 ist eine Halsring-Kokille 40 ebenfalls unterteilt und kann von üblicher Außenform sein. Diese Halsring-Kokille umfaßt einen ringförmigen Hohlraum oder eine Kammer, die mit dem gleichen porösen metallischen !Füllmaterial wie vorangehend erläutert gefüllt ist. Einlaßseitige und auslaßseitige Kanäle sind in der Halsring-Kokille und in einem Hals^ring-Haltcr vorgesehen, um Kühlfluid zu dem Halsring aus im wesentlichen dem gleichen Zweck zu führen, wie dies vorangehend Jn Bezug auf die unterteilte Preßkokille von Fig. 1 erläutert wurde. Die Halsring-Kokillenhälften 42, 44 weisen im Abstand befindliche Flächen

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entsprechend den vorangehend beschriebenen Flächen S.., Sp, S^, S» auf. Das poröse metallische Füllmaterial 46 belegt einen Ringraum ähnlich der inneren Kammer, wie sie in der unterteilten Kokille von Fig. 1 dargestellt ist. Kühlluft wird durch einen Kokillen-Haltearm 48 eingeführt, der in Zuordnung zu der Halsring-Kokille 42 steht und verläuft nach unten durch die Ringkammer, die in der Halsring-Kokille ausgebildet ist, sowie von dort nach a .iße.n in einen Bereich 50. Eine Muffe kann auch in Zuordnung zu der Halsring-Kokille vorgesehen sein, wie dies üblich ist, um einen hin und her beweglichen Kolben zur Bildung -des Glaskörpers oder Külbels in der unterteilten Kokille von Fig. 1 aufzunehmen.

Bei der Kokille von Fig. 3, welche eine Blaskokillo. darstellt, wird ein Külbel P aufgenommen, das in der Kokille von Fig. 1 hergestellt wurde, nachdem das Külbel zu der Blaskokille durch die Halsring-Kokille übergeben wurde, die in dem vorangehenden Absatz beschrieben wurde. Bei einer typischen Hartford I.S.-Glas\iraren-Herstellungsvorrichtung könnte das Külbel in einem gegenüber Fig. 1 umgekehrten Gebilde hergestellt werden\ das Külbel könnte durch einen (nicht veranschaulichte})- Halsring-Mechanismus umgekehrt werden, um das Külbel P an der in Fig. 3 hierfür bezeichneten Stelle zu bilden.

Das Gebilde von Fig. 3 ist im wesentlichen ähnlich demjenigen von Fig. 1 mit der Ausnahme, daß die Innenform, zu welcher eine Flasche schließlich gebracht wird₉ sich von derjenigen der Rohlingskokille von Fig.. 1 unterscheidet, und zwar darin, daß die Blaskokille etwas größer ist. Die Kokille von Fig. 3 ist ähnlich derjenigen von Fig. 1 aufgebaut und umfaßt Kokillen-Haltearme 14a, I6a ähnlich den Armen 14, 16 von Fig. 1. Ähnliche Teile sind durch gleiche Bezugsziffern wiSlergegeben, wobei lediglich der Zusatzbuchstabe a. angefügt ist. Kühlluft' wird durch das Rohr 18a zugeführt, welches mit dem beweglichen

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Kokillen-Halte arm 14a durch ein Kugelgelenk 20a verbunden ist, um Kühlluft zu dem Durchtritt oder den Durchtritten 21a in dem Kokillen-Haltearm zu führon, der mit.dem unteren Ende einer Ringkammer in Verbindung steht, welche in der Blasform 10a vorliegt. Sine innore und äußere Wandung 11a "bzw. 13a sind, in der Blaskokille von Pig. 3 vorgesehen und bilden dazwischen eine Ringkammer, die wiederum mit einem porösen metallischen Füllmaterial versehen ist, ähnlich demjenigen, welches in Verbindung mit der Rohlingskokille von I¹Ig. 1 beschrieben wurde. Einlaßseitige und auslaßseitige Kanäle 22a bzw. 24a sind in dem porösen metallischen Füllmaterial vorgesehen und können in der vorstehend in Verbindung mit der Kokille von Fig. 1 beschriebenen Weise vorgeformt werden. In ähnlicher ¥eise sind geeignete Stopfen 32a in dem oberen Ttade der einlaßseitigen Kanäle 22a vorgesehen, um die gewünschte Verteilung des Kühlfluids durch das poröse metallische Füllmaterial zu erzielen. Halbrohrförmige Elemente 26a sind in den äußeren Kanälen 24a vorgesehen, um die Strömung der Luft in der gewünschten Richtung und neben der Fläche S₂, zu leiten, um die Kühlkennwerte der Blaskokille zu verbessern. Die Halsring-Kokille 40 gemäß Fig. 3 entspricht derjenigen von Fig. 1 und wird daher nicht in Einzelheiten erläutert.

Eine Bodenplatte 60 der Kokille von Fig. 3 ist mit einlaßseitigen und auslaßseitigen Kanälen ausgestattet, welche zur Zirkulation von Kühlfluid zu einer inneren Kammer von allgemeiner Ringform dienen; diese Kammer ist mit porösem metallischen Füllmaterial nach der vorliegenden Erfindung gefüllt.

Die Rohlingskokille von Fig. 5, 6 umfaßt eine innere zu kühlende Fläche SJ¹, eine Innenwandung 11b, eine zweite Fläche S^" im Abstand von der ersten Fläche sowie zusammenwirkend mit einer dritten Fläche SJ¹, um einen inneren ringförmigen Hohlraum in der Kokille zu bilden, der geeignet zur Verwendung als

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Wärmespeicher ist, wenn ein poröses metallisches Material eingefüllt wird, wie dies vorstehend in Verbindung mit der unterteilten Rohlingskokille von Pig. 1 beschrieben wurde. Bei der Kokille von Fig. 5 wird Luft zu der ringförmigen inneren Kammer durch den hohlen Kokillen-Haltearm 14n geführt und zur
Atmosphäre an dem unteren Ende des Pestkörpers 15 abgelassen. Die Kokille von Pig. 5 ist ähnlich der unterteilten Rohlingskokille von Pig. 1 insofern, als das obere Ende der Kokille
offen ist, um eine Charge von G-las aufzunehmen £ diese Charge wird nachfolgend durch eine geeignete Platte oder dergleichen abgeschlossen, wobei das untere Ende der festen Rohlingskokille auf eine Halsring-Kokille oder ein anderes geeignetes Glaswaren-Herstellungselement aufzupassen ist, um die Formung des Giaslcülbels in der Rohlingskokille vor der Umkehrung des Külbels oder Rohlings zwecks abschließender Formung in einer Blaskokille zu ermöglichen.

Das Kühlsystem nach der vorliegenden Erfindung kann zur Anwendung bei einer Vielfalt .von Kokillenbestandteilen von der Art angepaßt werden, wie sie gegenwärtig bei bei Glaswaren-Herstellungsvorrichtungen angewendet werden. Die schnelle Abführung der Wärme stellt ein wesentliches Auslegungskriterium dar, insbesondere an der Blaskokille einer typischen Hartford I.S. -maschine! ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Entfernung von Wärme durch die Schaffung einer inneren Kammer in dem die Kokille darstellenden Gebilde erleichtert wird, wobei die Kammer mit einem porösen metallischen Füllmaterial gefüllt oder nahezu gefüllt
wird, das aus Perlen von Monel oder rostfreiem Stahl besteht, die zusammengebacken sind, um die erforderlichen Wärmeübergangs· Kennwerte zu erzielen und noch die notwendige Porosität aufrecht zu erhalten, damit die freie Strömung v-n Kühlfluid gewährleistet ist.

Experimentell wurde gefunden, daß ein Füllmittel aus Monel-Perlen von etwa 2,4 mm 0 und in der oben beschriebenen Weise

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zusammengebacken den optimalen Ausgleich zwischen der Notwendigkeit zur Steigerung des Oberflächeninhalts zwischen den zusammengebackenen Perlen und dem Kühlfluid zwecks Erzielung des vorteilhaften Wärmeübergangs einerseits und der Notwendigkeit zur Festlegung von Zwischenräumen zwischen diesen zusammengebackenen Perlen andererseits ergibt, v/eiche von ausreichenden Abmessungen sind, um die Anwendung des Fluids bei einem verhältnismäßig geringen Druck zu ermöglichen, beispielsweise bei Anwendung von Niederdruckluft.

Der Vorteil zur Schaffung eines Füllmatorials in einem ringförmigen Kokillenhohlraum zur Verbesserung der Wärmeübergangs-Kennwerte der Kokille kann durch die folgenden Beobachtungen demonstriert werden.

Theoretisch, kann gezeigt werden, daß mit vollendet gepackten Kugeln die Dichte eines Binheitswürfels 74 % derjenigen des festen Perlenmaterials ist. Es sei angenommen, daß im vorliegenden Fall die Kugeln nicht ganz so dicht gepackt sind und daß eine gewisse Tendenz der zum Zusammenbacken verwendeten Legierung besteht, die Zwischenräume in einem geringen Ausmaß zu füllen. Man kann hierbei eine Dichte für das Füllmaterial von etwa 65 % derjenigen des festen Perlenmaterials festlegen. Demgemäß läßt sich die Anzahl von Perlen mit 2,4 mm 0 ~oro Volumeneinheit folgendermaßen berechnen:

Das Volumen von Perlen pro cm beträgt 0,65 cm .

'-— π 24- 3

Das Volumen einer einzelnen Perle beträgt If — cm

Demgemäß ergibt sich die Anzahl von Perlen pro cm nach folgender Gleichungι

0.65 _ _{= N}

^T 0,241 "
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Der Oberflächeninhalt einer einzelnen Perle "beträgt = W O.24² = A.

Die Flächeninhalte aller Kugeln in einem cm "betragen N χ As

P*65 T,0,24.1.. ₌ 3^9_ . ₁₆₂₅

Vergleichsweise hat ein Festkörperwürfel mit einer Kantenlänge von 1 cm an jeder Seite eine Gesamtfläche von 6 cm . Ebenfalls vergleichsweise kann eine übliche Kokille 12,70 cm hoch sein und einen Umfang von 45*70 cm aufweisen,, um eine "Järmeübertragungsfläche von etwa 580 cm der Kühlluft darzubieten. Eine Kokille mit der porösen Füllung würde etwa 819 cm des

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porösen Metalls umfassen, welches bei 16,25 cm pro cm eine

ρ
Fläche von -1.5.300 cm ergibt, d.h. den 23-fachen Wärmeübertragungs-Flächeninhalt. Diese Berechnungen zeigen auch, daß der Flächeninhalt der Perlen pro Volumeneinheit umgekehrt proportional im Durchmesser der verwendeten Perlen ist.

Die vorangehenden Berechnungen zeigen auch, daß der Vorteil der Wärmeübertragung bei der Herstellung einer Kokille nach der Erfindung einen beträchtlichen Fortschritt bei der Kokillenfertigung darstellt. Man könnte sonst nicht den großen Flächeninhalt erzielen, welche dem Kühlfluid ausgesetzt ist, was andererseits erfindungsgemäß möglich ist^-die Wirkung könnte bei bekannten Kokillen auch nicht unter Verwendung von inneren Kanälen, Kammern oder durch Ausbildung von Rippen und spitzen Vorsprüngen erzielt werden. Wie bereits erwähnt wurde, können diese bekannten Gestaltungen lediglich zu sehr aufwendigen Kokillengebilden führen, welche nichtsdestoweniger eine geringere Wärmeabstrahlungsleistung als die erfindungsgemäße Kokille aufweisen,,

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Pig. 7 zeigt in Mikrofotografien A, B, C das bevorzugte poröse metallische Füllmaterial im Querschnitt. Insbesondere zeigen die Draufsicht und die Ansicht von unten gemäß der Abbildung A bsw. C grafisch die Wechselwirkung zwischen der zum Zusammenbacken dienenden Legierung und dem Monel-Perlsnmaterial .an der Grenzfläche zwischen den Perlen gegenüber dem Gußeisen. Die gezackte Schattenlinie, welche die Außenlinie der Perlen darstellt, war vor dem Zusammonbackvorgang selbstverständlich glatt und kugelig, Räch dein Zusammenbacken wanderte jedoch das Monel-Perlenmetall in die Zusammenbacklegierung, wie dies durch die gezackte dunkle Zwischenflächenlinie dargestellt ist.

Die beiden Draufsichten A, B von Pig. 7 zeigen den gleichen Flächeninhalt des Kokillengebildes, jedoch war bei der Draufsicht gemäß Abbildung A die Probe nach dem gleichen Verfahren geätzt worden, wie dies für die Ansicht von Kugel zu Kugel gemäß der Abbildung C zutrifft. Diese Ätzdarsteilung in der Draufsicht gemäß der Abbildung A ergab keine genaue Wiedergabe des aus Gußeisen bestehenden Kokillenmetalls. Demgemäß vrarde bei der Abbildung B mit einem unterschiedlichen Ätzmittel geätzt, um die Zwischenfläche zwischen dem Gußeisen und der Zusammenbacklegierung zu veranschaulichen. Obgleich diese dunkle Zwischenflächenlinie nicht im gleichen Maß gezackt ist, wie in der Abbildung C, erkennt man gleichwohl, daß eine gewisse Wanderung zwischen dem Gußeilen-Kokillenmetall und der Zusammenbacklegierung auftrat.

Das erfindungsgemäße Kokillengebilde ergibt somit die notwendigen Wärmeübertragungskenhwerte,um die Auslegungserfordernisse modernster Glaswaren-Herstellungsvorrichtungen zu erfüllen, ohne daß besonders komplizierte Kokillen wie gemäß dem Stand der Technik erforderlich wären.

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Claims

Patentansprüche

ίΐ J Gebilde zur Festlegung eines Kokillenhohlraumes einschließlich innerem ¥andungselement zur Festlegung einer einen Gegenstand "bildenden ersten Oberfläche, die zur Berührung des geschmolzenen Materials des Gegenstandes sowie zur Ableitung von Wärme hiervon ausgebildet ist, wobei das innere Wandungselement eine zweite Fläche im. Abstand von der ersten Fläche festlegt, so daß Wärme von der ersten Fläche allgemein gegen die zweite Fläche abzuleiten ist, und mit einem äußeren Wandungselement im Abstand von dem inneren'Wandungselement zur Festlegung einer dritten Fläche im Abstand von der zweiten Fläche, wobei eine innere Kammer zwischen der zweiten und dritten Fläche gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses metallisches Füllmaterial in der Kammer vorgesehen ist und allgemein kugelige Teilchen, umfaßt, welche aneinander und an die zweite Fläche (Sp) zum Zwecke einer verbesserten Wärmeleitung zwischen den Teilchen sowie zwischen den Teilchen tind der zweiten Fläche angeschmolzen sind, wobei Zwischenräume zwischen benachbartaiTeilchen gebildet sind, um die Porosität des Füllstoffes zu gewährleisten, und daß Elemente zur Fest-.legung eines Fluideinlasses (linlaßkanal 21) und eines Auslaßdurchtrittes (Auslaßkanal 23) vorgesehen sind, um ein Kühlfluid durch die .Zwischenräume in dem porösen Metall-Füllmaterial zu führen und die Teilchen sowie damit wiederum die Innenwandung (11) zu kühlen, welche die den Gegenstand bildende erste Fläche (S,. ) darstellt.
2. Gebilde nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine unter-

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teilte Kokille (Kokillenhälften 10, 12), wobei die innere Kammer mehrere einzelne Kammern in Zuordnung zu jedem Kokillenteil umfaßt, und durch Stegelemente zur "Verbindung der inneren und äußeren Wandungselemente in Zuordnung zu den geteilten Kokillen,wobei die Stege» Enden jeder der einzelnen inneren Kammern festlegen und diejenigen Teile der unterteilten Kokillen umfassen, welche aufeinander angepaßt sind, wenn die unterteilten Kokillen geschlossen werden.
3. Gebilde nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine aus einem Stück bestehende Kokille (Fig. 5) mit einer oben offenen ringförmigen Kammer, welche den Kokillenhohlraum umgibt und die innere Kammer bildet.
4. Gebilde nach Anspruch 1¹, dadurch gekennzeichnet, daß das Pluideinlaßelement Kanäle (22) umfaßt, welche zumindest teilweise durch das poröse metallische Füllmaterial neben der dritten Fläche (S.,) des Außenwandungs elementes sowie in der inneren Kammer gebildet sind.
5. Gebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pluidauslaßelement (Kanal 23) Kanäle (24) umfaßt, die zumindest teilweise durch das poröse metallische Füllmaterial neben der zweiten Fläche (Sp) in dem inneren ¥an dungs element sowie in der inneren Kammer gebildet sind.
6. Gebilde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum eine Symmetrieachse aufweist, die sich in Längsrichtung des Gebildes erstreckt, daß die Fluideinlaßkanäle (22) über die axiale Länge der dritten Fläche (S^) -verlaufen, wobei diese Fläche allgemein zylindrisch ist und radial nach außen im Abstand zu der zweiten Fläche (Sn) verläuft, und daß Stopfen (32) für die Enden der axial verlaufenden Einlaßkanäle vorgesehen sind, wobei die unteren Enden der Stopfen so ge-

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formt sind, daß Kühlfluid in einem "bestimmten Huster allgemein radial nach, innen über die mit porösem Metall gefüllte Kammer geführt wird, "wobei die Kammer eine allgemeine Ringform aufweist und den Formhohlraum umgibt.
7. Gebilde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidauslaßelement Kanäle (24) umfaßt, die allgemein axial neben der zweiten Fläche (S₂) des inneren WandungsaLementes verlaufen, wobei die Auslaßkanäle zumindest teilweise durch das poröse metallische Füllmaterial in der inneren Kammer gebildet sind.
8. Gebilde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßkanäle (21, 22 bzw. 23, 24) über den Umfang verteilt im Abstand an der dritten bzw. zweiten allgemein zylindrisch verlaufenden Fläche (S, bzw. S_?) angeordnet sind und daß Abschirmungen (26) in Zuordnung zu den Auslaßkanälen stehen, um die Strömung des Kühlfluids allgemein radial nach innen über die ringförmige Kammer und gegen die zweite Fläche (S₂) zu leiten.
9. Gebilde nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse metallische Füllmaterial Monel-Teilchen umfaßt, welche in ihrer Lage mit einer Zusammenback-Verbindung gesintert wurden, die nicht nur zum Anschmelzen der Teilchen aneinander sondern auch zur Verbindung der Teilchen mit der zweiten Fläche- (Sp) der Innenwandung dient.
10. Gebilde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum aus Gußeisen hergestellt ist und daß die Monel-Tslichen an der zweiten Fläche (Sp) des Gußeisens mit einer Zusammenbackverbindung angebacken sind.

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11. Gebilde nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die kugeligen Teilchen einen Durchmesser im Bereich zwischen 1,2 und 4,8 ram, vorzugsweise etwa 2,4 mm, aufweisen.

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