DE2623425C3

DE2623425C3 - Vorrichtung zum Kühlen einer Külbelform

Info

Publication number: DE2623425C3
Application number: DE2623425A
Authority: DE
Inventors: Stanley Peter Doncaster Yorkshire Jones (Grossbritannien)
Original assignee: Emhart Industries Inc
Current assignee: Emhart Industries Inc
Priority date: 1975-05-28
Filing date: 1976-05-25
Publication date: 1978-12-21
Also published as: JPS5515419B2; DE2623425A1; GB1537837A; FR2312462A1; JPS51146512A; FR2312462B1; AU1408876A; US4067711A; IN145199B; DE2623425B2; BE842257A; CA1086060A; IT1061485B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs Ϊ 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. Es besteht jedoch an der Außenfläche der Külbelform eine Grenzschicht aus Luft, die auf eine Temperatür nahe der der Außenfläche erhitzt wird und die wegen ihres unmittelbaren Kontaktes mit der Außenfläche träge bzw¹, weitgehend unbeweglich ist Folglich bildet diese Grenzschicht eine Isolierschicht, die einen guten Wärmeübergang Zwischen der Außen* fläche der Kugelfläche und dem Kühlgas verhindert. Diese Lüftgrenzschicht kann mittels durch Düsen zugeführtes Kühlgas durchdrungen werden, wenn das Kühlgas zwischen den Strahlen abgeleitet wird, wobei jedoch eine brauchbare Kühlung pur bei Anwendung entweder sehr hoher Luftdrücke oder sehr großer Luftmengen erreichbar ist, was beides nachteilig ist So ist aus der DE-AS 20 51396 eine Vorrichtung zum Kühlen einer Külbelform bekannt, die an ihren Außenwänden mit gleiche Abslände zueinander aufweisenden, lotrecht verlaufenden, durch Rippen voneinan-

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

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 Reibe 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.

i» 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.

i' 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 umgebe'·, 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 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 /u dem Kühlgas über eine Reihe von im wesentlichen vertikalen Bereichen b?w. Streifen entlang der Außen

^w> 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 ? ifweisenden 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 Kühlur a; 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. I einen Längsschnitt durc, den Hauptteil 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 Horizo./talschnitt der Vorrichtung nach F i g. ί gemäß Linie A -A.

Ein ilauptkörper 1 einer Külbelform ist zur Aufnahme eines Tropfens von geschmolzenem Glas ausgebildet. Die Külbelform wird durch Ansatzringe auf dem Hauptkörper 1 oder durch die Anordnung von Ansatzringen und einem Zwischenformteil an dem Hauptkörper 1 vervollständigt.

Der Hauptkörper 1 der Külbelform sitzt innerhalb eines Kühlorgans, das einen Einsatz 2 aufweist, der auf ι einem Formhalter 3 sitzt. Wie F i g. 2 zeigt, ist der Rühleinsatz 2 mit einer Reihe vertikaler Rippen 5 gegen die Außenfläche 4 des Hauptkörpers 1 gerichtet, die durch eine Reihe von im wesentlichen vertikalen Kanälen bzw. Schlitzen 6 voneinander getrennt sind, ι Der Längsschnitt durch den Kühleinsatz 2, der in F i g. 1 gezeigt ist, ist so gewählt, daß in der linken Hälfte der Figur einer der im weltlichen 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 vo.i 1 mm Durchmesser und die Rippen 5, die sich von oben

ίο 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 S 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 Offnungen 8 in dem Bodenteil des Kühleinsatzes 2 vorzugsweise Durchmesser gleicher Größe wie die Durchmesser der öffnungen

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 gedruckt. Eine vertikale Linie von Kühlluftstrahlt-n, die von der vertikalen Reihe der öffnungen 7 in jeder Rippe 5 des Kühleinsatzes 2 ausgehen, trifft daher auf die Außenfläche 4 gegenüber jeder Rippe 5. Der Raum zwischen der Außenfläche 4

4ii und der ähnlich geformten Fläche der Rippe S liegt in der Größenordnung von ! mm, so daß die Kühlluft der Strahlen, die von den Auslässen der Öffnungen 7 ausgehen, dicht auf die Außenfläche 4 in dem Bereich unmittelbar um die Auftreffzonen der Luftstrahlen

•»5 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.

i'i 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 e^rhitzte Luft aus dem Raum zwischen dem Kühleinsatz 2 und der Außenfläche 4 des Hauptr.urpers 1 rasch abgeleitet wird. Jeder 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 Innenfcrrri gleich der Außenform des Bodens des Hauptkörpers 1. Der Raum

'i zwischen der Außenfläche des Bodenteils des Hauptkörpers 1 und Jcr Innenfläche des Bodenteils des Kühleinsatzes 2 ist jedoch so ausgebildet, daß er in der Größenordnung von 2 mm liegt, wenn der Hauptkörper

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 Luftstrom» an verschiedenen Teilen der Vorrichtung durch Pfeile angegeben, von denen der Pfeil 17 in F i g. 1 den Luftstrom durch den Kanal 10 in die Luftkammer 11, in einie der Öffnungen 7 bzw. den Luftstrom, nachdem er aus der öffnung 7 austritt, und die Pfeile 15 und 16 in Fig< 1 die Bewegung der Luft in einen der vertikalen IfCanäle 6 und aus dem Auslaß 12 zeigen.

Durch diin Kanal 10 in die Luftkämmer U mit einem Druck voiii etwa 2,1 bar² geleitete Kühlluft ergibt eine angemessene Kühlung der külbelform bei einem zweistüfigüin Verfahren zur Herstellung eines MarmeJadegefäßes. .'Die Wirksamkeit der Rippen 5 bei der Begrenzung der Kühlluft auf eifien 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 mtri haben. Die Oberfläche der Rippen 5, die Formen entsprechend den Formen der benachbarten feile der Außenfläche 4 hatten, waren bei dieser Äusführurigsform 2 mm von der benachbarten Außenfläche entfernt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 (1) geführt sind und das Kühlorgan beidseitig jeder Reihe von öffnungen (7) zu Kanälen (6) erweitert ist

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ 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.

3. 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 (4) der Külbelform (1) dem Durchmesser der Öffnungen (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 (11) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nacli einen, der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Durchmesser der öffnungen (7) und der Abstani. 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.