DE2505618A1

DE2505618A1 - Fluessigkeitskuehlung von presswerkzeugen

Info

Publication number: DE2505618A1
Application number: DE19752505618
Authority: DE
Inventors: Charles William Jenkins
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1974-02-11
Filing date: 1975-02-11
Publication date: 1975-08-14
Also published as: CH582635A5; GB1499132A; DK40975A; JPS50123711A; NL7501414A; AU7796275A; DE2505618C3; SE7501432L; FR2260435B1; BR7500808A; SE412579B; CA1053466A; DK145287B; US3887350A; DE2505618B2; JPS5415285B2; ES434388A1; ZA75608B; FR2260435A1; NL172141C

Description

Flüssigkeitskühlung von Preßwerkzeugen

Die Erfindung betrifft im allgemeinen die Kühlung von Preßwerkzeugen oder Preßformen zwecks Ableitung der Wärme von einer er- ' wärmten Masse eines thermöplästischen Stoffes. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Preßwerkzeug oder eine Preßform, bei welcher ein teilweise leitender Wärmeübertragungssteg zwischen dem er4 wärmten Material und dem Teil der Preßform angeordnet ist, von welchem die Wärme schließlich abgeleitet wird. Im einzelnen be- ' trifft die Erfindung ein Preßwerkzeug, von welchem die Wärme durch eine umlaufende Kühlflüssigkeit abgeleitet wird, die durch -im Pre^

werkzeug ausgeformte Leitungen oder Kanäle an eine Stelle in der I Bahn des Wärmestroms gelangt, die nach dem Ort des teilweise lei-j tenden Wärmeübertragungssteges liegt. j

In der Technik des Pressens von Gegenständen aus einer Masse von erwärmtem thermoplastischem Material besteht eine dauernde

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Schwierigkeit darin, die Wärme von einem Preßwerkzeug abzuleiten, das; für die gewünschte Formgebung des Gegenstandes dient. Diese Schwierigkeit,ist auf dem Gebiet der Herstellung von Glasbehältern besonders ausgeprägt. Die Möglichkeit, mit Unterdruckluft die Wärme von den Preßformen abzuleiten, war der Grund für eine Begrenzung der Geschwindigkeit des Produktionsausstoßes. Außerdem erfordert· Unterdruckluft die Kapazität für große Volumen, welche zur Erzeugung von störenden Rauschpegeln in der Fabrik-umgebung führte. Versuche, die Preßwerkzeuge mit. Flüssigkeit durch internen Umlauf eines flüssigen Kühlmittels zu kühlen, beispielsweise mit Wasser, haben bisher versagt. Die .Hauptschwierigkeit bestand darin, daß die Wärmeableitung unterschiedlich in den Flächen der Kühlleitungen wirkte und damit zu heißen und. kalten Stellen im Preßwerkzeug führte. Dies_r wiederum führte zu einer schlechten Ausformung der Gasbehälter. Diese Schwierigkeit wurde erfindungsgemäß durch Erhöhung des Wärmewiderstandes des Preßwerkzeugs durch Verwendung einer ziemlich dünnen Muffe oder Hülse aus Isoliermaterial über-. wunden. Diese sorgt für,eine .gleichraämäßige Verteilung des Wärmestroms im Gebiet der Leitungen für das flüssige Kühlmittel und verj hindert, daß ^rtliche.,heiße oder kalte Stellen durch die Isolier- ; hülse.zu der den Gegenstand ausformenden Fläche des Preßwerkzeugs zurückwandern.

^: Die Erfindung besteht aus_;einem Preßwerkzeug von bestimmter Formgebung sowie aus dem Verfahren zur Abkühlung von erwärmten thermo-

plastischem Material wie Glas, das sich im Preßwerkzeug befindet.

I
Das, Preßwerkzeug besteht aus drei Hauptbestandteilen: Einem For-

men-einsatz mit, einem Hohlraum zur Aufnahme der Masse des thermo-

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plastischen Materials sowie zu dessen Ausformung; einem Einsatzträger zur Halterung des Formeneinsatzes, in dem eine Vorrichtung zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit ausgeformt ist; sowie einer wärmeisolierenden Hülse, die zwischen dem Formeneinsatz und dem Einsatzträger angeordnet ist und im wesentlichen mit der gesamten Grenzoberfläche zwischen beiden-in Berührung steht. Die Isolierhülse besteht aus einem Werkstoff, dessen Wärmeleitwert zwischen einem Hunderzwanzigstel des Wärmeleitwerts

des Formeneinsatzes und einem Zehntel des Wärmeleitwerts des Einsatzträgers besteht. Der Formeneinsatz, der Einsätzträger und die Hülse sind als eine Einheit zusammengebaut.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Sprengzeichnung einer Hälfte des erfindungsgemäßen Preßwerkzeugs;

Fig. 2 die perspektivische Ansicht der Hälfte des in Fig. Γ gezeigten Preßwerkzeugs in zusammengebauter Form;

i Fig. 3 die Schemazeichnung eines Reglers für das flüssige Kühlmittel für ein vollständiges erfindungsgemäßes Preßwerkzeugs;

1 Fig. 4 den Querschnitt durch die Dickenabmessung eines Verbund-Warmeisolieiätoffes, der als Werkstoff für die in Fig. 1 gezeigte Hülse dienen kann; ~ "■ ■ _r -4-

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Fig. 5 eine teilweise angeschnittene perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen einstückigen Preßwerkzeugs.

Die Sprengzeichnung der Fig. 1 gibt eine Darstellung der Erfindung. Fig. 1 zeigt eine Preßwerkzeughälfte als Sprengzeichnung, doch sei bemerkt, daß auch eine passende zweite Hälfte vorhanden ist, welche einen Hohlraum zur Ausformung eines Gegenstandes bildet. Die beiden Hälften des Preßwerkzeuges sind jedoch im wesentlichen identisch, und die Erfindung wird nur anhand der in Fig.l gezeigten einzelnen Hälfte erläutert. Die Erfindung wird anhand der Ausformung von Glasbehältern beschrieben, doch sei bemerkt, daß die allgemeinen Grundsätze, die Vorrichtung und das Verfahren sich zur Ausformung eines jeden thermoplastischen Materials eignen, von welchem Hitze abgeleitet werden muß, um einen dauerhaften Gegenstand von einer bestimmten gewünschten Formc£>ung zu schaffen. Außerdem bedeutet die Tatsache, daß die Preßwerkzeuge als zwei im wesentlichen identische Gesenkteile gezeigt sind, nicht, daß diese Ausfuhrungsform eine absolute Bedingung darstellt. Das Preßwerkzeug kann auch, wie in Fig. 5 gezeigt, einstückig ausgebildet sein oder auch als drei- oder mehrteilige Matrize. Zudem zeigt die Fig. 1 eine sogenannte Doppelhohlform oder ein Doppelgesenk (auch Doppelmatrize genannt), mit dem sich zwei Gegenstände gleichzeitig herstellen lassen. Die Erfindung läßt sich jedoch ebenso gut auf Preßwerkzeuge mit einer einzigen Hohlform oder auch solche mit drei oder mehreren Matrizen anwenden. Die Beschreibung ist genügend klar, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die für eine Doppelhohlform gegebenen Erklärungen auch auf Preßwerkzeuge mit einem, drei oder mehr Gesenken erfolgreich anzuwen-

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Die Erfindung besteht aus drei Hauptbestandteilen: Erstens aus einem Formeneinsatz oder Einsatzteil 10 in welchem eine Hohlform 12 in der Gestalt ausgebildet ist, welche das erwärmte thermoplastische Material annehmen soll. Zweitens aus einer Wärmeisolierhülse 14, die aus einem wärmeisolierenden Stoff gefertigt ist, dessen Wärmeleitwert zwischen einem Hundertzwanzigstel und einem Zehntel des Wärmeleitwertes des Formeneinsatzes 10 beträgt. Drittens aus einem Einsatzträger 16, in welchem die Hülse 14 und der Einsatz 10 funktionsmäßig angeordnet sind. Vorzugsweise besteht der Einatzträger 16 aus dem gleichem Werkstoff wie der Formeneinsatz 10, so daß der relative Wärmeisoliarwert der Hülse 14 gleich dem des Formeneinsatzes 10 und des Einsatzträgers 16 ist. Der Formeneinsatz 10 und der Einsatzträger 16 können jedoch auch aus verschiedenen Stoffen gefertigt sein, und in diesem Fall wäre es nötig, den Wärmeisolierwert der Hülse 14 in einer nachstehend erklärten Weise genau auszulegen, um die Wärmestromkurven der beiden Werkstoffe genau aneinander anzupassen. Das gegenwärtig für den Formeneinsatz 10 und den Einsatzträger 16 verwendete Material, ist graues Gußeisen, dessen Wärmeleitwert ca. 25 BTU/h/Fuß/Grad F: beträgt. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besitzt auch einen zweiten Einsatzträger 18, in welchem eine Hohlform 20 sowie eine ' zweite Isolierhülse 22 ausgeformt sind. Der Einsatzträger 16 besitzt zwei allgemein zylinderförmige Hohlräume 24 und 26, in welchen die Formeneinsätze 10 und 18 sowie die Hülsen 14 und 22 nach der Endmontage ruhen. Im Unterteil des Hohlraumes 24 ist eine Nut 28 und im Unterteil des Hohlraumes 26 eine entsprechende Nut 30 ausgeformt.Die Nut 28 steht in Wirkverbindung mit einem im • Unterteil des Formeneinsatzes 10 ausgebildeten Flansch 32, und

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die Nut 30 steht in Wirkverbindung mit einem im unterteil des Formeneinsatzes 18 befindlichen Flansch 34, um die richtige Lagerung der Formeneinsätze 10 und 18 in den Hohlräumen 24 und 26 des Einsatzträgers 16 zu gewährleisten. Zur Befestigung der Formeneinsätze 10 und 18 sowie der Hülsen 14 und 22 im Einsatzträger dient eine Anzahl von Gewindebolzen 36. Die Anzahl und Ausführungsform der Bolzen 36 ist nicht wesentlich, und für Erläuterungszwecke sind in Fig. 1 zwei Bolzen 36 gezeigt, die zur Befestigung der Formeneinsätze 10 und 18 in ihren entsprechenden Hohlräumen 24 und dienen. Die Verwendung von Bolzen zur Sicherung der Formeneinsätze 10 und 18 sowie der Hülsen 14 und 22 dient lediglich als Beispiel, denn es können auch beliebige andere Befestigungsmittel wie Paßstifte und dergleichen verwendet werden. Bohrungen, beispielsweise die Bohrungen 38 und 39 im Einsatzträger 16 erstrecken sich durch den gesamten Träger. Entsprechend fluchtende Bohrungen, beispielsweise die Bohrungen 40 und 41 befinden sich in den Isolierhülsen 14 und 22. Die Bolzen 36 werden dann durch die Bohrungen 38, 39, 40 und 41 eingeführt und greifen in Gewindebohrungen ein, die in Fig. 1 nicht sichtbar sind und in der Riikseite der Formeneinsätze 10 und 18 angebracht sind. Das Ergebnis dieser Art von Montageverfahren besteht darin, daß die Hülsen 14 und im wesentlichen mit der gesamten Grenzoberfläche der beiden Formeneinsätze 10 und 18 und den Hohlräumen 24 und 26 des Trägers 16, in welchen sie eingepaßt sind, in Berührung stehen. Dies gewährleistet einen guten thermischen Kontakt zwischen dem Einsatz-' träger 16 und den Formeneinsätzen 10 und 18, welche in ihm gelagert sind. Der Einsatzträger 16 besitzt auch einen Gehängeflansch 42, der zur Verbindung mit herkömmlichen Preßwerkzeug-

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gehangen dient, wie sie bei IS-Preßglasmaschinen verwendet werden. Die IS-Preßglasmaschine ist dem Fachmann für Glasbehälterherstellung bekannt und in der US-Patentschrift 1 911 119 bekannt gemacht, deren Inhalt hier mit angezogen ist. Das erwähnte Patent zeigt auch klar die Betriebsumgebung der in der Sprengzeichnung der Fig. 1 dargestellten Preßform. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Einsatzträger 16 mit einer Anzahl von untereinander verbundenen Leitungen oder Kanälen versehen ist, durch welche ein kühlendes Strömungsmittel geführt wird. Das Kühlströmungsmittel kann ein komprimiertes Gas wie komprimierte Luft sein, jedoch wird vorzugsweise eine Flüssigkeit in einer Umlaufanlage verwendet. Unter den Gesichtspunkten der Wirtschaftlichkeit und des Wirkungsgrades erwies sich Wasser als das zweckin mäßigste Kühlmittel. Das kühlende Strömungsmittel wird'den Träger 16 durch eine Einlaßöffnung 44 eingeführt und gelangt durch eine allgemein abwärts, verlaufende gemeinsame Leitung 46 an eine Versteif ungsrirjpe 47 des Einsatzträgers 16. Bei einem Glasbehälterpreßwerkzeug mit Doppelhohlform ist diese Versteifungsrippe 47 einer der Teile, die selbst mit den gegenwärtig benützten Luftkühlanlagen am schwierigsten zu kühlen sind. Der Grund dafür liegt darin, daß der Einsatzträger 16 am weitesten vom Luftstrom einer Luftkühlanlage entfernt ist. Im Gegensatz dazu gestattet es die erfindungsgemäße Flüssigkeitskühleinrichtung die Einlaßleitung sehr nahe an die Versteifungsrippe 47 heranzuführenuid damit eine bessere Temperaturregelung dieses Teils des Einsatzträgers 16 zu ermöglichen. Am Boden teilt sich die Einlaßleitung 46 in eine Reihe von rechten Leitungen 48 und eine entsprechende Reihe von linken Leitungen 50 auf. Normalerweise werden diese Leitungen

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oder Kanäle 48 und 50 durch Ausbohren des Einsatzträgers 16 gebildet, und ihre Einlaß- und/oder Auslaßöffnungen werden dann mit geeigneten Metallstöpseln verschlossen, um die strömende Kühlflüssigkeit nicht außerhalb des Einsatzträgers 16 gelangen zu lassen. Die Einzelheiten des genauen Verfahrens der Ausbohrung dieser Leitungen sind nicht gezeigt, da dies zum allgemeinen Können eines Preßwerkzeugherstellers gehört. Die rechten Leitungen 48 und die linken Leitungen 5Olsind im allgemeinen in drei senkrechten

die

und zwei waagerechten Schleifen geführt, welche/senkrechten Schleifen miteinander verbinden. Diese genaue Formgebung ist jedoch, nicht notwendigerweise erfindungswesentlich, und andere Ausführungsformen der Leitungen können möglicherweise ebenso zum gewünschten Ergebnis führen. Der für die Wahl der Anzahl und Größe dieser Leitungen maßgebende Grundsatz ist die Fähigkeit, Wärme mit einer bekannten genauen Geschwindigkeit abzuleiten, welche über die Hülsen 14 und 22 in den Einsatzträger 16 gelangt ist. So müssen die Kühlleitungen selbst für die Herstellung von verschiedenen Größen bzw. Formen von Glasbehältern neu ausgelegt werden. Dies bedarf keiner eingehenden Versuche, sondern kann mit Hilfe von

bekannten Gleich^-oingen für radial abgeleitete Wärmeübertragung

berechnet werden, wobei die Wirkung der Wärmeisolierhüüsen 14 und 22 zu berücksichtigen ist. Die rechten Leitungen 48 und die linken Leitungen 5o vereinigen sich im Rückteil des Trägers 16, wo die Kühlflüssigkeit durch eine gemeinsame Auslaßöffnung 52 austritt.

Fig. 2 zeigt eine vollständige Hälfte 54 des Preßwerkzeuges, wobei die Einzelteile der Sprengzeichnung der Fig. 1 nach der Endmontage dargestellt sind.

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Fig. 3 zeigt eine vollständige Kühlregelanlage zum Pressen von Glasbehältern unter Verwendung von Preßwerkzeugen, die gemäß der in Fig. 1 gezeigten Preßform gebaut sind. Die Preßformhälfte 54 wirkt mit einer entsprechenden und im wesentlichen identischen Preßformhälfte 54· zusammen. Die Preßformhälften 54 und 54· .der Fig. 3 sind wie üblich während des Fressens eines Glasbehälters geschlossen. Die Einlaßöffnungen 44 und 44' der Preßwerkzeughälften 54 und 54' sind durch ein geeignetes Rohr 56 mit einer Strömungs mittdkühl- und Pumpanlage 58 verbunden. Die Regelventile 6o und 61 sind vor den Einlaßöffnungen 44 und 44' in den Auslaßleitungen der Strömungsmittelkühl- und Pumpanlage 58 angeordnet. Diese/Regelventile 6o und 61 dienen als Vorrichtung zur Regelung des. Durchsatzes der Kühlflüssigkeit, um dadurch die Geschwindigkeit der Wärmeableitung von denPreßwerkzeughälften 54 und 54V genau regeln zu können. Die Regelung des Strömungsmittelflusses ist für die Funktion dieser Art von Preßformen nicht erfindungswesentlich, jedoch wünschens^; wert, weil es häufig nicht möglich ist, den Wärmeübertragungskoeffizienten der Hülsen 14 und 22 sowie die geometrische Auslegung der Leitungen 48 und 5o mit dem erforderlichen Genauigkeitsgrad zu bestimmen, um eine Kühlungskennlinie der Preßform zu schaffen, die erforderlich ist/ um Glasbehälter mit der gewünschten Ausstoß-j geschwindigkeit zu pressen. Daher muß die Strömungsgeschwindigkeit! der Flüssigkeit mit den Ventilen 6o und 61 geregelt werden, uraüie gewünschte Geschwindigkeit der Wärmeableitung von dem geschmolzeneil Glas zu erzielen. Diese Geschwindigkeit des Wärmestromes kann auch unter Verwendung von nur einem einzigen Regelventil weniger genau

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Io -

jgeregelt werden, wobei dieses dann die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit für beide Preßwerkzeughälften 54 und 54' gleich

i ·

mäßig drosselt oder, steuert. Das in Fig. 3 schematisch dargestellte Strömungssystem ergibt eine Vielseitigkeit der Regelung, die eine Einzelregelung des Strömungsmitteldurchsatzes für jede der beiden

und

Preßwerkzeughälften 54 und 54' gestattet /damit das mögliche Maximum der für die Kühlflüssigkeit erforderlichen Regelung darstellt.

Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Werkstoffes, der sich als.besonders vorteilhaft für die Wärmeisolierhülsen 14 und 22

erwiesen hat. Vor einer genauen Beschreibung dieses Werkstoffes soll die eigentliche Aufgabe der Isolierhülsen 14 und 22 näher erläutert werden. Wie vorstehend erwähnt, war eine der Hauptschwierigkeiten bei den früheren strömungs-mittelgekühlten Glaspreßwerkzeugen das Bestreben der Preßform, heiße und kalte Stellen zu erzeugen und damit das in der Preßform befindliche Glas nicht gleichmäßig abzukühlen. Da die Isolierhülsen 14 und 22 aus einem relativ nicht wärmeleitenden. Material bestehen, dienen sie in einem gewissen Sinn als Widerstand für die Wärmeableitung vom Formeneinsatz Io zur ,Materialmasse, aus dem der Einsatzträger 16 besteht. Durch Dämmung der Wärmeableitung funktionieren die Hülsen 14 und 22 als Verteiler des vom Glas ausgehenden Wärmestromes über den gesamten Einsatzträger 16 hinweg, so daß sich eine verhältnismäßig gleichmäßige Wärmeableitung von dem zu pressenden Glas erreichen läßt. Somit wirken die Hülsen 14 und 22 nicht als vollkommene Dämmung für die Wärmeübertragung, sondern eher als ein Teil—durchlässiger Wärme-.leitwiderstand im Wege des vom Glase oder eines anderen zu pressen-

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den thermoplastischen Materials ausgehenden Wärmestroms, und dienen zur gleichmäßigen Verteilung dieses Wärmestroms, wobei sich eine wirksame Wärmeableitung von der gesamten Preßwerkzeuganordnung ergibt. Wie bereits erwähnt, erwies sich eiijfoestimmter Werkstoff, ein Dreischichten-Verburidstoff als am wirksamsten für die Hülsen 14 und 22. Doch können auch andere Werkstoffe verwendbar sein, welche den teildurchlässigen Widerstandseffekt aufweisen und die über sie hinweggeleitete wärme gleichmäßig verteilen. Beispielsweise könnte Fiberglas für diesen Zweck eingesetzt werden, doch besitzt es die nachteilige Eigenschaft, daß es relativ voluminös oder dick für einen bestimmten Grad von Wärmewiderstand ist und auch bestrebt ist, sich nicht gleichmäßig zu einer dichten Schicht zusammenpressen zu lassen, wenn es in eine Berührung mit den anliegenden Oberflächen beispielsweise mit der Hohlform 38 und dem Formeneinsatz Io gedruckt wird. Ebenso könnte auch ein Luftspalt verwendet werden, der jedoch die Schwierigkeit bietet, daß zur Erzielung des gewünschten Widerstandes ein sehr kleiner und genauer Spalt erforderlich ist. Beispielsweise würde ein Luftspalt von o,ool5 Zoll (= o,o2667mm) normalerweise den gewünschten Wärmewiderstand ergeben; dieser Wert ist jedoch viel zu klein für die gewerbliche Nutzung. Das Material, das sich bisher als am besten für den Zweck geeignet erwies, ist ein Dreischichten-Verbundwerkstoff mit zwei getrennten Außenschichten 62 und 63 aus Graphit folie wie "Graf oil" (ein eingetragenes Wa-^ renzeichen der Union Carbide Corporation). Das Graphit wird in Folienform mit Dicken zwischen 5/looo Zoll (- o,127mm).bis15/lood und 2o/looo Zoll C= o,38l bis o,5o8 mm) geliefert. Die dritte oderi Mittelschicht des Verbundstoffes ist ein Asbestgewebe 64, für weI-

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ches das als Raybestos A-56 bezeichnete Material verwendet werden !kann, das von der Raybestos-Manhattan Corporation geliefert wird.

Die untenstehende Tabelle 1 zeigt eindeutig eine Anzahl von möglichen Kombinationen dieser drei Stoffe und der sich αβ^μΞ ergebenden
Gesamtwärmeleitwerte. Tabelle 1 zeigt ferner, daß es möglich ist, durch die Wahl verschiedener Kombinationen der Dicke der Graphit- und der Asbestschichten die Wärmeübertragungseigenschaften des
Verbundstoffes den gewünschten Größen anzupassen. Dies ist ein
wichtiges Merkmal, daß verschiedene Größen von Glasbehältern verschiedene Größen des Wärmewiderstandes oder der Wärmedämpfung bedürfen, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung zur Ableitung dur cn die Kühlflüssigkeit zu gewährleisten.

Tabelle 1

!Dicke der

Dicke der

Wärmeleitfähigkeit

iGraphitschicht Asbestschicht Graphitschicht des Verbundstoffes jin mm in mm in mm in BTU/h/Fuß/°F

A	ο,254
B	ο,381
G	ο,381
D	ο,254
E	ο,381
F	ο,381
G	ο,254
H	ο,381
I	O,38l

o,787 o,787 o,787 o,381 o,381 o,381 o,2o3 o,2o3 o,2o3

o,254 o,254 o,381 o,254 o,254 o,381 o,254 o,254 O₁

o,352 o,382 o,4lo o,424 o,467 o,5o7 o,578 o,646 o,7o5

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, Wie bereits erwähnt, können die in Tabelle 1 gezeigten Werte mit normalen Wärmeleitwerten von Gußeisen von 25 BTU/h/Fuß/°F verglichen werden. Obwohl der niedrigste Wert der Tabelle 1 0,352 beträgt, kann er sogar um 4o % auf einen Wert von etwa o,2l verringert werden, indem Teile aus den Hülsen 14 und 22 entfernt werden, z.B. durch Anbringen einer Anzahl von Bohrungen in■ diesen Hülsen. Obwohl es erscheinen mag, daß dadurch nicht gleichmäßige Stellen der Wärmeübertragung geschaffen werden wurden, ergab es sich, daß bis etwa 4o % des Materials auf diese Weise entfernt werden kann, ohne die Gleichmäßigkeit der Wärmeableitung in den Einsatzträger wesentlich zu stören■. Die Wärmeleitfähigkeit des Graphits allein beträgt etwa 1,5 BTü/h/Fuß/°F, während Asbest alleine einen Wärmeleitfahigkeitswert von o,25 BTU/h/Fuß/°F aufweist. Somit würde die Verwendung von Graphit alldne für die Hülse eine Hülse mit einem Wärmeleitwert ergeben, der etwa den 16.-7.

s Teil des Wärmeleitwertes von Gußeisen beträgt. Entfernt man einen:

Teil der Hülse durch Bohren von Löchern, so läßt sich dieses Ver-i hältnis auf Io:1 verringern. Die Verwendung des Verbundstoffes j mit einem Wärmeleitwert von o,21 ergibt eine Hülse mit einem Wärmeleitwert von etwa l/12o des Wärmeleitwertes von Gußeisen. ■ Aus der Tabelle 1 geht hervor, daß eine Abänderung des Werkstoffes es ermöglichen würde, diesen Bereich von ca. l/12o:l/lo für Preß-, werkstoffe unter Ausschluß von Gußeisen beizubehalten. Ferner zeiijt die Tabelle 1, daß die größte Dicke der angeführten Verbundstoffe, nur o,o61 Zoll (= 1,549 mm) beträgt. Dies ist eine verhältnismäßig

dünne Materialschicht, deren erfxndungswesentliche Bedeutung darinl

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besteht, daß sie es ermöglicht, diese/'Art von Wärmeableitvorrichjtung richtig zu funktionieren. Daher läßt sich eine Wasserkühlanlajge in ein Glaspreßwerkzeug einbauen, das in die körperlichen Abimessungen der gegenwärtigen handelsüblichen Preßmaschinen hineinpaßt. In einem gewissen Sinn wirkt die durch die Hülsen 14 und 22 dargestellte sehr dünne Schicht für die Impedanz des Wärmestromes und die gleichmäßige Verteilung des gesamten Wärmestromes wie eine Masse Gußeisen von erheblichem Volumen. Die früheren Versuche, Wasser-

_t Unmöglichkeit, die

kühlung für die' Glaspreßformen zu verwenden, krankten an der/Umlaufleitungen für das Wasser in einem genügend großen Abstand von dem zu pressenden geschmolzenen Glas anzuordnen, damit der Wärmestrom am Punkt seiner Ableitung gleichmäßig verteilt werde. Der dreiteilige Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung hat diese Aufgabe durch Verwendung des in Fig. 4 gezeigten Dreischichtenstoffes gelöst. Ein weiterer Vorteil dieser speziellen Anordnung des Materials besteht darin, daß die äußeren Graphitschichten 62 und 63 ibis zu einem gewissen Grad komprimierbar sind, und wenn die Formeneinsätze Io und 18 fest in den Einsatzträger 16 eingespannt [sind, wobei die Hülsen 14 und 22 zwischen den Formeneinsätzen und

Üem Einsatzträger angeordnet sind, wird das Graphit gegen die beiden Grenzoberflächen der Hohlräume 24 und 26 sowie gegen die Rück-,teile der Formeneinsätze Io und 18 gedrückt, die mit den Hülsen 14 und 22 in Berührung stehen. Dieser enge Kontakt unterstützt die (gleichmäßige Wärmeübertragung von den Formeneinsätzen an die Ein- $atzträger, sowie auch die vorstehend beschriebene Wärmeverteilung |am Umfang auf die Eins atz träger ,sodaß die Kühlanlage der Einsatz-

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träger die Wärme gleichmäßig und wirksam ableitet. Es sei betont, daß der Verbundstoff der Fig. 4 auch eine gleichmäßige Wärmeablei-

2 tung unter Drucklasten von loo PSI bis 1.5oo PSI (7,o3 kg/cm bis

2
loo,5 kg/cm ) beibehält. Dies ist deshalb von Bedeutung, da sich die Formeneinsätze Io und 18 sowie der Einsatzträger 16 ausdehnen, wenn sie durch das geschmolzene Glas erwärmt werden. Dadurch sind Formeneinsätze und Einsatzträger bestrebt, die zwischen ihnen angeordneten Hülsen 14 und 22 zusammenzudrücken, was zu Änderungen des Wärmeleitwertes des Verbundstoffes der Hülsen 14 und 22 führen ' könnte, wenn dieses Material nicht verhältnismäßig unempfindlich für Drucklasten wäre. Diese Ausdehnung erhöht weiter die enge Berührung der verschiedenen vorstehend erwähnten Oberflächen.

Fig. 5 zeigt eine Art von Preßwerkzeug, das manchmal für die Äusformung von Külbeln oder heißen gespritzten Rohlingen im Herstellungsverfahren für Glasbehälter benützt wird. Das US-Patent No. 3 o24 571 zeigt eine Preßmaschine, die auf der Grundlage der Preßtechnik für "massive" oder Einstückrohlinge arbeitet. Der Einsatz-Art von träger 66 der Fig. 5 besteht aus einem Stück. Diese/Einsatzträger 66 wird senkrecht nach oben bewegt, bis der Külbel freiliegt und dann von diesem hinweg, so daß er weiterbefördert werden kann. Die Külbelhohlform 7o besitzt die Gestalt des Inneren eines einstücki-. gen Formeneinsatzes 68, der im Einsatzträger 66 gelagert ist. Wie j im Falle des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wird ]_ eine Hülse aus wärmeisolierendem Material 72 zwischen dem Formen- ' einsatz 68 und dem Einsatzträger 66 angeordnet. Die Hülse 72 be-■ steht vorzugsweise aus dem anhand der Fig. 4 beschriebenen Verbundh

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(werkstoff. Die Hülse 72 kann durch eine Anzahl von Schrauben wie jdie Schrauben 73 der Fig. 5 befestigt sein. Die Arbeits- und Funkjtionseigenschaften der in Fig. 5 gezeigten einstückigen Rohlingspreßform sind im wesentlichen mit denen der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen identisch. D.h., die Hülse 72 wirkt als ein teildurchlässiger Widerstand für die Wärmeübertragung und verteilt die von einer Glasbeschickung im Füllraum 7o des Formeneinsatzes .68 ausstrahlende Wärme gleichmäßig, so daß sie durch eine im Einsatzträger 66 umlaufende Kühlflüssigkeit abgeleitet werden ikann. Die Kühlflüssigkeit tritt in den Einsatzträger 66 durch eine Einlaßöffnung 74 ein und zirkuliert durch eine Anzahl von untereinander verbundenen Leitungen 76, die im Einsatzträger 66 ausgeformt oder ausgebohrt sind. Dann verläßt die Kühlflüssigkeit den Einsatzträger 66 durch eine Auslaßöffnung 78. Man kann sie wieder in der dargestellten und anhand der Fig. 3 beschriebenen Weise umlaufen

,lassen, sie kann jedoch auch ein Strömungsmittel, beispielsweise

unter Druck stehendes Gas, wie Luft, sein, das lediglich einmal !benutzt und dann ausgeblasen wird. In beiden Fällen arbeitet das in Fig. 5 gezeigte Preßwerkzeug in genau der gleichen Weise wie 'die vorstehend beschriebenen Preßwerkzeuge, und auch in diesem Fall besitzt es die Vorteile der Strömungsmittelkühlung, die unter !umständen eingesetzt wird, welche bisher die Verwendung eines inj tern umlaufenden KühlstrÖmungsmittels verhindert haben.

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Claims

Patentansprüche

1.) Anlage mit einem Preßwerkzeug zur regelbaren Ableitung der Wärme von einer Masse erwärmten therrcoplastischen Materials, gekennzeichnet durch:

einen Formeneinsatz (Io,l8) mit einer Vorderfläche, die eine Hohlform (12,2o) zur Aufnahme der Masse des erwärmten thermoplastischen Materials sowie zur Ausformung des thermoplastischen ^: Materials und eine Rückfläche enthält, j

einen Einsatzträger (16) , der im wesentlichen die Rückfläche des Formeneinsatzes (Io,l8) umschließt, um diesem eine Halterung zur bieten, wobei im Einsatzträger (16) eine Anzahl von untereinan-!

. i

der verbundenen Leitungen (48,5o) für das Kühlströmungsmittel : ausgeformt sind, welche mit einer Einlaß—(44) und einer Auslaß-s öffnung (52) versehen sind, sowie |

eine zwischen der Rückfläche des Formeneinsatzes (Io ,-1.8) und \ dem Einsatzträger (16) angeordnete Isolierhülse (14,22), die ' im wesentlichen mit der gesamten Grenzoberfläche des Formeneinsatzes und des Einsatzträgers in Berührung steht, wobei die untereinander verbundenen Leitungen (48,5o) in der Nähe, jedoc

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I getrennt von der Wärmeisolierhülse (14,22) angeordnet sind und

: die Isolierhülse aus einem Werkstoff besteht, dessen Wärmeleit-

; wert erheblich geringer ist als der Wärmeleitwert des Werkstoffes des Formeneinsatzes (lo,18) und des Einsatzträgers (16)., und der Formeneinsatz (Io,l8), die Wärmeisolierhülse (14,22) sowie der Einsatzträger (16) so miteinander verbunden sind, daß sie zusammen eine Einheit bilden.

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Preßwerkzeug mit einer Anzahl von zusammenpassenden Teilen und einer Umlaufvorrichtung (58), um ein Kühlströmungsmittel in die Einlaßöffnung (44) der untereinander verbundenen Leitungen einzuspeisen und das erwärmte Strömungsmittel aus der Auslaßöffnung (52) der untereinander verbundenen Leitungen zu entlassen.

3. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch Regelvorrichtungen (6o,61), die zwischen die Einlaßöffnung (44) und die Umlaufvorrichtung (58) zur Versorgung mit einem Kühlströmungsmittel ge-

: schaltet sind, um die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlströmungs-

mittels zu regeln und dadurch eine genaue Regelung für die Ge-I schwindigkeit der Wärmeableitung vom Preßwerkzeug zu ermöglichen.

4. Anlage nach Anspruch 2, bei der das Kühlströmungsmittel eine Flüssigkeit ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (58) ,

^; die an die Auslaßöffnung (52) der untereinander verbundenen Lei- ; tungen angeschlossen ist, um die erwärmte Flüssigkeit zu kühlen, j welche anschließend durch die Einlaßöffnung (44) der untereinan-

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der verbundenen Leitungen (48,5o) eingespeist wird, um dadurch eine geschlossene Flüssigkeitsumlaufanlage zu bilden.

5. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß Vorrichtungen (6o,61) zwischen die Einlaßöffnung (44) und die Kühlanlage (58) geschaltet sind, um den Durchsatz der Kühlflüssigkeit zu regeln und dadurch eine genaue Regelung der Geschwindigkeit der Wärmeableitung vom Preßwerkzeug zu schaffen.

6. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Wärmeisolierhülse (14,22), die aus einem Werkstoff gefertigt ist, dessen Wärmeleitwert zwischen l/12o und l/lo des Wärmeleitwertes des Materials beträgt, aus welchem der Formeneinsatz (Io,l8) gefertigt ist.

. i

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme- ; leitwerte loo und 2o betragen. [

8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme- ; isolierhülse (14,22) aus einem Mehrschicht-Verbundstoff besteht¹.

9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichBt, daß die Wärme- j

. " .". i isolierhülse (14,22) aus mindestens einer Schicht Graphitfolie I

und mindestens einer Schicht Asbestgewebe besteht. j

- 2o -

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- 2ο -

Ιο. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus

Graphitfolie und Asbestgewebe bestehende Verbundschicht der \ Wärmeisolierhülse (14,22) eine Dicke zwischen o,ol8 Zoll (o,4572 mm) und ο,οβΐ Zoll (1,5494 mm) aufweist.

11. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wärmeisolierhülse (14,22) eine bestimmte Anzahl von öffnungen angebracht wird, um die Wärmeleitfähigkeit der Isolierhülse zu verringern.

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