DE2623425B2 - Vorrichtung zum Kühlen einer Külbelform - Google Patents
Vorrichtung zum Kühlen einer KülbelformInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ehe Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zur
Verwendung bei Glasformmaschinen.
Bei einer Glasformmaschine wird kontinuierlich ein Tropfen von geschmolzenem Glas einer Külbelform
zugeführt. Dabei kommt die Form auf eine hohe Temperatur, so daß die Wärme abgeleitet werden muß,
was durch Verwendung eines Kühlgases, üblicherweise Luft, erfolgt. Fs besteht jedoch an der Außenfläche der
Külbelform eine Grenzschicht aus Luft, die auf eine Temperatur nahe der der Außenfläche erhitzt wird und
die wegen ihres unmittelbaren Kontaktes mit der Außenfläche träge bzw. weitgehend unbeweglich ist.
folglich bildet diese Grenzschicht eine Isolierschicht, die einen guten Wärmeübergang zwischen der Außenfläche
der Kugelfläche und dem Kühlgas verhindert. Diese Luftgren/schichi kann mittels durch Düsen
zugeführtes Kühlgas durchdrungen werden, wenn das Kühlgas zwischen den Strahlen abgeleitet wird, wobei
jedoch eine brauchbare Kühlung nur bei Anwendung entweder sehr hoher Luftdrücke oder sehr großer
·'> Luftmengen erreichbar ist, was beides nachteilig ist. So ist aus der DT-AS 20 51396 eine Vorrichtung zum
Kühlen einer Külbelform bekannt, die an ihren Außenwänden mit gleiche Abstände zueinander aufweisenden,
lotrecht verlaufenden, durch Rippen voneinan-
Ui der getrennten Nuten versehen ist, welchen entsprechend
der erstrebten Kühlwirkung das unter Druck stehende Kühlgas durch öffnungen zugeführt wird, die
in einem die Külbelform umschließenden Kühlorgan angeordnet sind. Durch Drehung der Külbelform um
ir· ihre Achse sind die öffnungen von den Rippen
wahlweise abdeckbar, wobei die Öffnungen in zwei übereinanderliegenden Reihen in Umfangsrichtung
unter Abstand voneinander und die öffnungen der einen Reihe zu den öffnungen der anderen Reihe versetzt
-'" angeordnet sind. Mittels einer derartigen Anordnung
läßt sich zwar die Kühlgasmenge steuern, doch nimmt bei ihrer Reduzierung die Kühlleistung entsprechend ab.
Da die öffnungen den Kühlgasstrom ganz oder anteilig stets in die Nuten leiten, erfolgt in diesen eine erhebliche
-'"' Verwirbelung des Kühlgases, ohne daß die Außenfläche
der Külbelform unmittelbar von dem Kühlgasstrom beaufschlagt wird. Die Luftgrenzschicht läßt sich
deshalb selbst bei Anwendung hoher Luftdrücke nur schwer oder gar nicht abbauen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kühlen einer Külbelform zu
schaffen, die die Verwendung von relativ niedrigen Luftdrücken und geringeren Kühlgasmengen zur
Erzielung einer noch wirksameren Kühlung ermöglicht.
'"' Zur Lösung dieser Aufgabe werden die kennzeichnenden
Merkmale von Anspruch 1 vorgeschlagen.
Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß die Kühlgasströme bis dicht an die Außenfläche der
Külbelform herangeführt und auf Bereiche begrenzt
·'· werden, die die öffnungen umgeben, so daß das Kühlgas
die Luft der Grenzschicht in Bereichen wegschiebt, die wesentlich größer als die von den Strömen unmittelbar
beaufschlagten Bereiche sind. Anschließend werden die Luft und das Kühlgas durch die vertikalen Kanäle
abgeleitet, deren Querschnitt wesentlich größer ist als der des Zwischenraumes zwischen der Außenfläche der
Külbelform und dem die öffnung aufweisenden Oberflächenbereich des Kühlorgans.
Durch die Begrenzung des Kühlgasstromes nahe der
r><> Außenfläche der Külbelform und im unmittelbaren
Bereich der Öffnungen beaufschlagt das Kühlgas die Luftgrenzschicht bzw. die Außenfläche intensiv über die
Bereiche, die wesentlich größer als die einzelnen Kühlgasströme selbst sind. Diese intensive Beaufschla-
■■'■'' gung aufgrund der Begrenzung des Kühlgases nahe der
Außenfläche der Külbelform führt zu einer hohen Wärmeübertragung von der Außenfläche der Form zu
dem Kühlgas über eine Reihe von im wesentlichen vertikalen Bereichen bzw. Streifen entlang der Außen-
''" fläche der Külbelform. Die besonders wirksame
Kühlung dieser im wesentlichen vertikalen Bereich der Außenfläche führt zu einer guten Kühlung der
Külbelform insgesamt, da die Form relativ dick ist, so daß die Wärme von den äußeren Teilen der Form leicht
• · zu den vertikalen Bereichen geleitet wird, die unmittelbar
gekühlt werden. Die gute Wärmeübertragung ergibt sich aufgrund der Konzentration der Kühlgasströme
nahe der Außenfläche und unmittelbar an dem Austritt
der öffnungen, wodurch eine ausreichende Kühlung für
Gasflaschenkülbel erreichbar ist, während die Verwendung großer Kühlgasmengen vermieden wird.
Der große Querschnitt der im wesentlichen vertikalen
Auslaßkanäle setzt dem abfließenden Gas einen geringen Widerstand entgegen. Daher tritt nur ein
geringer Gegendruck auf, wenn das Gas in die vertikalen Kanäle gelangt, so daß diese zwischen den
vertikalen Reihen von öffnungen und den diese umgebenden Bereich, auf die das Gas begrenzt ist,
wichtig sind und nur ein niedriger Druck des Kühlgases für eine hohe Leistung erforderlich ist.
Die Oberflächen des Kühlorgans und die Außenfläche der Külbelform bilden zusammen vertikale Bereiche, an
denen diese einen geringen Abstand haben. Diese vertikalen Bereiche wechseln mit anderen Vertikalen
Bereichen ab, an denen ein relativ breiter Abstand zwischen der Außenfläche der Form und der Oberfläche
des Kühlorgans besteht. Obwohl diese gegenseitige Anordnung der beiden Oberflächen durch bestimmte
Formgebung der Außenfläche der Külbelform erreichbar ist, ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Kühlorgan
mit mehreren axialen, die öffnungen aufweisenden Rippen mit jeweils einer freien Oberfläche versehen ist,
die der benachbarten Außenfläche der Külbelform angepaßt ist und unter gleichbleibendem Abstand von
der Außenfläche verläuft.
Der Abstand der Oberflächen der vertikalen Rippen von der Außenfläche der Külbelform ist in der gleichen
Größenordnung wie der Durchmesser der öffnungen gehalten. Wenn die Oberflächen der vertikalen Rippen
zu weit von der Außenfläche der Külbelform bezüglich des Durchmessers der öffnungen entfernt sind, wird das
Kühlgas nahe der Außenfläche nicht ausreichend begrenzt, um die beschriebene intensive Beaufchlagung
mit Luft zu erreichen. Wenn dagegen die Oberflächen der vertikalen Rippen zu nahe an der Außenfläche der
Külbelform liegen, sind hohe Drücke notwendig, um eine ausreichende Kühlgasmenge zwischen die gegenüberliegenden
Flächen zu drücken und eine ausreichende Kühlung zu erreichen.
Weitere vorteilahfte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, das anhand der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert wird. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Haupüeil einer
Külbelform, deren Außenfläche die Vorrichtung zum Kühlen bzw. das Kühlorgan zugeordnet ist, wobei der
Schnitt gemäß Linie B-B in F i g. 2 verläuft, und
Fig. 2 einen Horizontalschnitt der Vorrichtung nach
Fig. 1 gemäß Linie A-A.
Ein Hauptkörper I einer Külbelform ist vur Aufnahme eines Tropfens von geschmolzenem Glas
ausgebildet. Die Külbelform wird durch Ansatzringe auf dem Hauptkörper 1 oder durch die Anordnung von
Ansatzringen und einem Zwischenformtei! an dem Hauptkörper 1 vervollständigt.
Der Hauptkörper 1 der Külbelform sitzt innerhalb eines Kühlorgans, das einen Einsatz 2 aufweist, der auf
einem Formhalter 3 sitzt. Wie F i g. 2 zeigt, ist der Kühleinsatz 2 mit einer Reihe vertikaler Rippen 5 gegen
die Außenfläche 4 des Hauptkörpers I gerichtet, die durch eine Reihe von im wensentlichen vertikalen
Kanälen bzw. Schlitzen 6 voneinander getrennt sind. Der Längsschnitt durch den Kühleinsatz 2, der in F i g. 1
gezeigt ist, ist so gewählt, daß in der linken Hälfte der Fisur einer der im wesentlichen vertikalen Kanäle 6 und
in der rechten Hälfte der Figur eine Rippe 5 gezeigt ist. Die Rippe 5 hat eine Oberfläche, deren Form im
wesentlichen der Form des Teils der Außenfläche 4 entspricht, zu der die Rippe 5 gerichtet ist, und die Rippe
5 weist eine im wesentlichen vertikale Reihe von öffnungen 7 auf, um Luftstrahlen auf die Außenfläche 4
zu richten. Die öffnungen 7 durch die Rippen 5 sind alle kreisförmige öffnungen in der Größenordnung von
1 mm Durchmesser und die Rippen 5, die sich von oben nach unten verjüngen, haben eine Breite von 4 mm an
den schmälsten Teilen ihrer Oberflächen und eine Breite von 5 mm an den breitesten Teilen.
Die im wesentlichen vertikalen Rippen 5 und Kanäle
6 erstrecken sich so weit längs der Innenfläche des Kühleinsatzes 2 nach unten wie der Teil, an dem sich der
Kühleinsatz 2 in den Bodenteil des Einsatzes 2 krümmt, der den Boden des Hauptkörpers 1 der Külbelform
umgibt. Dieser Bodenteil des Kühleinsatzes 2 enthält keine Kanäle, hat jedoch weitere öffnungen 8 und 9. Die
zentrale öffnung 9 hat einen wesentlichen größeren Durchmesser als die öffnungen 7 in den Rippen 5,
jedoch haben die umgebenden öffnungen 8 in dem Bodenteil des Kühleinsatzes 2 vorzugsweise Durchmesser
gleicher Größe wie die Durchmesser der öffnungen 7.
Das Volumen zwischen dem Kühleinsatz 2 und dem Formhalter 3, der abgesehen von einem Kanal in der
Mitte seines Bodens ein massives Teil bildet, bilden eine Luftkammer 11, aus dem Druckkühlluft durch die
öffnungen 7 und die öffnungen 8 und 9 gegen die Außenfläche 4 gerichtet werden kann.
Im Betrieb ist der Kanal 10 mit einer Quelle von Kühlluft verbunden, die eine Erhöhung des Luftdruckes
in der Luftkammer 11 bewirkt. Daher wird Kühlluft durch die öffnungen 7, 8 und 9 gedrückt. Eine vertikale
Linie von Kühlluftstrahlen, die von der vertikalen Reihe der Öffnungen 7 in jeder Rippe 5 des Kühleinsat/es 2
ausgehen, trifft daher auf die Außenfläche 4 gegenüber jeder Rippe 5. Der Raum zwischen der Außenflüche 4
und der ähnlich geformten Fläche der Rippe 5 liegt in der Größenordnung von 1 mm, so daß die Kühlluft der
Strahlen, die von den Auslassen der Öffnungen 7 ausgehen, dichi auf die Außenfläche 4 in dem Hereich
unmittelbar um die Auftreffzonen der Lultstrahlen begrenzt wird, die von den öffnungen 7 ausgehen. Die
Grenzschicht der Luft, die die Außenfläche 4 berührt, wird folglich über Bereiche zerstört, die wesentlich
größer als die Bereiche sind, die von den Strahlen getroffen werden.
Daher werden größere Bereiche der Außenfläche 4 gegenüber den Rippen 5 von dem Kühlgas überstrichen,
das von der Außenfläche rasch Wärme aufnimmt, bevor das Kühlgas seitlich in die Kanäle 6 an beiden Seiten
jeder Rippe 5 entweicht. Die Kanäle 6 sind im wesentlichen vertikal ausgerichtet und jeder führt in
einen geformten Auslaß 12, so daß die erhitzte Luft aus dem Raum zwischen dem Kühleinsat/. 2 und der
Außenfläche 4 des Hauptkörpers 1 rasch abgeleitet wird. ]ed r Kanal 6 hat einen im wesentlichen
halbkreisförmigen Querschnitt und einen Radius in der Größenordnung von 5 mm.
Der Bodenteil des Kühleinsatzes 2, der die Öffnungen 8 und 9 enthält, hat eine Innenform gleich der
Außenform des Bodens des Hauptkörpers 1. Der Raum zwischen der Außenfläche des Bodenteils des Hauptkörpers
1 und der Innenfläche des Bodentcils des Kühleinsatzes 2 ist jedoch so ausgebildet, daß er in der
Größenordnune von 2 mm liest, wenn der Hauntkörner
1 der Külbelform kalt ist. Die größere Expansion des Hauptkörpers 1 bezüglich des Kühleinsatzes 2 verringert
diesen Raum auf etwa 1,5 mm bei der Betriebstemperatur.
In den Zeichnungen sind die Richtungen des > Luftstroms an verschiedenen Teilen der Vorrichtung
durch Pfeile angegeben, von denen der Pfeil 17 in F i g. T den Luftstrom durch den Kanal 10 in die Luftkammer
11, in eine der öffnungen 7 bzw. den Luftstrom,
nachdem er aus der Öffnung 7 austritt, und die Pfeile 15 m und 16 in Fig. 1 die Bewegung der Luft in einen der
vertikalen Kanäle 6 und aus dem Auslaß 12 zeigen.
Durch den Kanal 10 in die Luftkammer 11 mit einem Druck von etwa 2,1 bar2 geleitete Kühlluft ergibt eine
angemessene Kühlung der Külbelform bei einem r>
zweistufigen Verfahren zur Herstellung eines Marmeladegefäßes. Die Wirksamkeit der Rippen 5 bei der
Begrenzung der Kühlluft auf einen Bereich nahe der im wesentlichen vertikalen Außenfläche 4 und die Erzeugung
eines guten Wärmeübergangs zeigen sich durch die Tatsache, daß festgestellt wurde, daß Kühlluftstrahlen,
die durch Düsen, ähnlich den öffnungen 7 und in ähnlicher Weise, 1 mm von der Außenfläche angeordnet
sind, jedoch nicht von den Flächen der Rippen 5 und den Kanälen 6, die mit den Rippen 5 abwechseln, unterstützt
werden, keine ausreichende Kühlung der Külbelform ergeben, selbst wenn die Kühlluft durch die Düsen mit
einem Druck von etwa 4,2 bar2 geleitet wird.
Bei einer alternativen Anordnung wurde eine zufriedenstellende Kühlung einer Külbelform unter
Verwendung von Öffnungen 7 mit einem Durchmesser von 1,2 mm in den Rippen 5 erreicht, die eine Oberfläche
minimaler Breite von 5 mm haben. Die Oberfläche der Rippen 5, die Formen entsprechend den Formen der
benachbarten Teile der Außenfläche 4 hatten, waren bei dieser Ausführungsform 2 mm von der benachbarten
Außenfläche entfernt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Kühlen einer Külbelform, bei der die Külbelform durch in axialen Reihen in einem
die Külbelform umschließenden Kühlorgan angeordnete öffnungen mittels Kühlgas beaufschlagbar
ist und axial verlaufende Kanäle zur Ableitung des Kühlgases vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die von einem Oberflächenbereich des Kühlorgans umschlossenen Öffnungen (f) geführt sind und das Kühlorgan beidseitig jeder
Reihe von öffnungen (7) zu Kanälen (6) erweitert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlorgan mit mehreren axialen,
die öffnungen (7) aufweisenden Rippen (5) mit jeweils einer freien Oberfläche versehen ist, die der
benachbarten Außenfläche (4) der Külbelform angepaßt ist und unter gleichbleibendem Abstand
von der Außenfläche (4) verläuft.
J. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Oberfläche jeder
Rippe (5) wesentlich größer als der Druchmesser der öffnungen (7) ist und der Abstand der Oberfläche
jeder Rippe (5) von der benachbarten Außenfläche i4) der Külbelform (1) dem Durchmesser der
Offnungen (7) entspricht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlorgan durch
einen die Rippen (5) aufweisenden Einsatz (2) gebildet ist, der die glatte Außenfläche (4) der
Külbelform (1) umschließt und in einem Formhalter (3) unter Ausbildung einer Luftkammer (H) angeordnet
ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der
Öffnungen (7) und der Abstand der Oberflächen der Rippen (5) von der Außenfläche (4) der Külbelform
(1) 1 bis 1,2 mm beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (7)
einen Durchmesser von 1,2 mm haben und die Oberflächen der Rippen (5) von der Außenfläche (4)
der Külbelform (1) um 2,0 mm entfernt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (6) einen
halbkreisförmigen Querschnitt mit einem Radius von 5 mm haben.
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