DE3616375A1 - Vorrichtung zum thermischen haerten von glasbehaeltern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Härten von Glasbehältern.

Es ist bekannt, zur Erhöhung der Oberflächendruckfestigkeit auf ca. 600°C erwärmtes oder abgekühltes Glas mittels Druck­ luft abzuschrecken und dadurch zu härten. Die hierfür erfor­ derlichen Vorrichtungen sind je nach der Kontur des Glases unterschiedlich aufgebaut. So dient zum Härten beispielswei­ se eine Blaskammer, in der der Glasbehälter von allen Seiten mit Druckluft beblasen wird. Ein für eine gleichmäßi­ ge Festigkeit sowohl der Außen- als auch der Innenoberflä­ che des Glasbehälters und zur Vermeidung von Zugspannungsin­ seln notwendige gleichmäßige Beblasen ist in einer solchen Blaskammer insbesondere bei Glasbehältern mit enger Öff­ nung, z.B. Flaschen, nicht möglich, da die von oben auf die Öffnung treffenden Luftstrahlen allenfalls einen Teil des Gefäßinnenbodens, nicht aber die zurückspringende Innenwan­ dung des Gefäßes direkt treffen. Außerdem kommt es am Behälterrand zu Turbulenzen und damit zu einem ungleichmäßi­ gen Abkühlen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 35 340 ist auch bereits eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Hohl­ glas bzw. Flaschen bekannt, bei der obere und untere Blas­ köpfe die Flasche in Drehung versetzen sowie gleichzeitig stabilisieren und eine seitliche Heiz- und/oder Kühlvorrich­ tung die auf einer rotierenden Plattform angeordneten Fla­ schen thermisch behandelt.

Die an der Peripherie der Plattform angeordnete Heiz- und/ oder Kühlvorrichtung besteht je zur Hälfte aus Brennern und aus Kühldüsen. Die Brenner erwärmen die sich drehende Fla­ sche mit Unterstützung der hauptsächlich für die Dreh­ bewegung der Flasche verantwortlichen unteren Blasköpfe bis nahe an die Erweichungstemperatur des Glases. Nach einer halben Umdrehung befinden sich die Flaschen im Einflußbe­ reich der Kühldüsen, die zusammen mit den hauptsächlich für die Stabilisierung der Flaschen verantwortlichen oberen und den unteren Blasköpfen die Flasche abkühlen.

Diese Vorrichtung ist sehr aufwendig, da sie aufgrund der Doppelfunktion der oberen und der unteren, sowohl das Er­ wärmen als auch das Kühlen der Flasche unterstützenden Blas­ köpfe eine komplizierte Temperatursteuerung der Blaskopf­ luft in einem weiten Bereich erfordert. Ein optimales Ober­ flächenhärten von Flaschen durch ein möglichst gleichzei­ tiges Beblasen sowohl der Innen- als auch der Außenoberflä­ che ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich, da einerseits die oberen Blasköpfe nicht die gesamte Innenoberfläche der Flasche gleichmäßig beblasen, sondern allenfalls deren obe­ ren Teil stärker als den unteren Teil und andererseits die Heiz- und/oder Kühlvorrichtung die Außenoberfläche der Fla­ sche nur jeweils in einem in seiner Breite von der Drehung abhängigen Längsstreifen beaufschlagt. Mit einer derartigen Vorrichtung lassen sich Zugspannungsinseln kaum verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zum thermischen Härten zu schaffen, die die Nach­ teile der bekannten Vorrichtungen behebt und insbesondere für ein gleichmäßiges Kühlen und eine gleichmäßige Span­ nungsverteilung sowohl auf der Außenoberfläche als auch auf der Innenoberfläche des Glasbehälters sorgt.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß gelöst durch mindestens zwei einander diametral gegenüberliegende, in ihrer Form der Kon­ tur des Glasbehälters angepaßte Außenrohre mit jeweils dem Glasbehälter zugekehrten Düsen und ein Innenrohr mit minde­ stens zwei einander diametral gegenüberliegenden Düsen so­ wie mindestens einer dem Behälterboden zugekehrten Düse.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich insbeson­ dere dünnwandige Glasbehälter so härten, daß sie trotz Gewichtseinsparung stabil sind, also eine relativ hohe Berstdruckfestigkeit sowie eine relativ hohe Schlagfestig­ keit aufweisen und insbesondere frei von Spannungsinseln sind.

Die Außenrohre können, um sie der Außenkontur beispielswei­ se einer Flasche anzupassen, an ihrem dem Flaschenhals gegenüberliegenden Ende stumpfwinklig und an dem dem Boden zugekehrten Ende rechtwinklig abgewinkelt sein. Vorzugswei­ se sind die abgewinkelten Enden der Außenrohre zu einem Kreuz mit einer Kühlluftzufuhr im Kreuzungspunkt zusammenge­ führt und bilden so einen Blaskorb. Dieser Blaskorb und/oder das Innenrohr sind vorteilhafterweise mit einer Heb- und Senkvorrichtung gekoppelt um den Glasbehälter zum Beblasen allseitig zu umfassen bzw. in den Behälterinnen­ raum einzutauchen.

Bei einem kalottenförmigen, mit mindestens einem Schlitz und mindestens einer Düse versehenen Innenrohrende ist ein gleichmäßiges Beblasen sowohl des Behälterbodens als auch der kritischen Übergänge vom Boden zur Behälterwand gewähr­ leistet.

Um den Behälterboden von außen gleichmäßig beblasen zu können, sollte ein Greifer die Flasche am Flaschenhals von einer für das Aufrechterhalten der für das Härten günstig­ sten Ausgangstemperatur der Flasche beheizbaren Konsole ab­ heben. Ein mit der Blasvorrichtung und/oder dem Greifer zusammenwirkender Drehantrieb kann das Gleichmaß des Be­ blasens erhöhen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­ tert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Teilansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Darstellung des Innenrohrendes,

Fig. 3 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung beim Einfahren einer Flasche und

Fig. 4 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung beim Beblasen einer Flasche.

Die Vorrichtung besteht aus vier diametral gegenüberliegen­ den, eine Flasche 8 zwischen sich aufnehmenden Außenrohren 1 und einem zentral, in gleichem Abstand von jedem Außen­ rohr 1 angeordneten in die Flasche 8 eintauchenden Innen­ rohr 2. Um die Außenrohre 1 der Flaschenform optimal anzu­ passen, ist jedes Außenrohr 1 an seinem oberen Ende 3 stumpfwinklig und an seinem unteren Ende 4 rechtwinklig abgewinkelt. Die abgewinkelten unteren Enden 4 sind zu einem Kreuz mit einer Kühlluftzufuhr 5 im Kreuzungspunkt zusammengeführt und bilden so einen Blaskorb 6. Die Mantel­ flächen der Außenrohre 1 sind mit Düsenöffnungen 7 ver­ sehen, die der Oberfläche, dem Flaschenboden 15 sowie dem jeweils gegenüberliegenden Außenrohr 1 zugekehrt sind. Das Innenrohr 2 besitzt mindestens zwei Reihen einander gegen­ überliegenden Außenrohren zugekehrte Düsenöffnungen 9.

Ein in Fig. 2 näher dargestelltes kalottenförmiges Innen­ rohrende 10 weist einen senkrecht nach unten gerichteten Schlitz 11 und seitlich nach außen gerichtete Düsen 12 auf.

Die Greifvorrichtung 13 aus Greiferhebeln 16 und einen Flaschenhals 14 untergreifenden Greiferleisten 17, die mit Befestigungsschrauben 18 an den Greiferhebeln 16 ver­ schraubt sind, trägt die Flasche 8 während des Beblasens im Blaskorb 6.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist für jede zu beblasende Fla­ sche 8 an einem nicht dargestellten Maschinengestell eine Führungsstange 19 vorgesehen, auf der ein Schlitten 20 für die Greifvorrichtung 13, ein Schlitten 21 für das Innenrohr 2 und ein Schlitten 25 für den Blaskorb 6 gesteuert auf­ und abgleiten können. Das Innenrohr 2 ist mittels einer drehbaren Lagerung 22 am Schlitten 21 befestigt und wird mittels eines an der Führungsstange 19 verschiebefest be­ festigten Drehantrieb 23 zum erforderlichen Zeitpunkt in Drehung versetzt. Oberhalb des Drehantriebs 23 befindet sich eine Kühlluftzufuhr 28 für das Innenrohr 2.

In ähnlicher Weise ist der Blaskorb 6 mittels einer dreh­ baren Lagerung 26 am Schlitten 25 gelagert und wird durch einen Drehantrieb 27 in der gleichen Weise in Drehung ver­ setzt. Durch den Drehantrieb 27 und die drehbare Lagerung 26 hindurch führt eine Kühlluftzufuhr 5 zum Blaskorb 6.

Der Beschickungsvorgang und das Beblasen der Flasche erge­ ben sich aus den in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Stellun­ gen der Vorrichtung.

Die auf 600°C erhitzte oder abgekühlte Flasche 8 wird von der Konsole 24 mit einem die Temperatur der Flasche 8 oberhalb des Transformationspunktes - also innerhalb des Temperaturgebietes, in dem Glas allmählich vom spröden in den zähflüssigen Zustand übergeht - aufrechterhaltenden, jedoch nicht dargestellten Brenner mit Hilfe der Greifvor­ richtung 13 abgehoben. Sobald der Brenner abgestellt ist, hebt sich der Blaskorb 6 über die Flasche 8 und das Innenrohr 2 taucht in die Flasche 8 ein. Sofort beginnt die ca. 10 Sekunden dauernde Kühlluftbehandlung bei rotierendem Blaskorb 6 und Innenrohr 2. Dabei wird Kühlluft von 3 bar in zwei getrennte Kreise, und zwar einen für die vier Außen­ rohre 1 und einen für das Innenrohr 2 zugeführt. Die aus den Düsenöffnungen 7, 9, 11, 12 austretenden Luftstrahlen treffen die Innen- und Außenoberfläche der Flasche 8 zur gleichen Zeit und etwa im gleichen Abstand. Nach dem Ab­ schrecken mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Außenoberfläche der Flasche eine zur Kaltendvergütung ausreichende Temperatur von 100 bis 150°C auf.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehärteten Fla­ schen besitzen - wie ein Versuch mit einer leichtgewichti­ gen 0,33 l Bierflasche ergab - auf ihren Oberflächen eine Druckspannung von 150 bis 300 kg/cm² und im Wandinneren eine Zugspannung von 100 bis 200 kg/cm². Bei einer Über­ prüfung der Funktionstüchtigkeit wurden je einhundert unbe­ handelte und behandelte titanvergütete Bierflaschen einem Gebrauchstest unterworfen. Bei den behandelten Flaschen wur­ de eine Steigerung der Berstdruckfestigkeit von durch­ schnittlich 126% sowie eine Steigerung der Schlagfestigkeit von 34% (Schulter) bis 49% (Fuß) ermittelt. Bei zinn­ vergüteten Bierflaschen war die Steigerung der Berstdruck­ festigkeit mit 133% größer und die Steigerung der Schlagfe­ stigkeit mit 12% bzw. 10% geringer.

Die Versuchsergebnisse zeigen: Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich dünnwandige Behälter so härten, daß sich trotz Gewichtseinsparung eine hohe Stabilität bei gün­ stigem Preis ergibt und Substitutionsprodukten für Glas zumindest teilweise entgegengetreten werden kann. Dies ist vor allem deshalb von Vorteil, weil sich Glas leichter als andere Behältermaterialien wiederverwenden läßt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum thermischen Härten von Glasbehältern, insbesondere Flaschen, gekennzeichnet durch mindestens zwei einander gegenüberliegende, der Kontur des Glasbe­ hälters (8) angepaßte Außenrohre (1) mit jeweils dem Glasbehälter (8) zugekehrten Reihen von Düsenöffnungen (7) und ein Innenrohr (2) mit mindestens zwei einander diametral gegenüberliegenden Reihen von Düsenöffnungen (9) sowie mindestens einer dem Behälterboden (15) zuge­ kehrten Düsenöffnungen (11 bzw. 12).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Außenrohr (1) an einem Ende, der Behälter­ form angepaßt, stumpfwinklig abgewinkelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Außenrohr (1) an einem Ende recht­ winklig abgewinkelt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewinkelten Enden der Außenrohre (1) zu einem Kreuz mit einer Kühlluftzufuhr (5) im Kreuzungs­ punkt zusammengeführt sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) und/oder die zu einem Blaskorb (6) zusammengefaßten Außenrohren (1) mit einer Heb- und Senkvorrichtung (21, 22 oder 25, 26) gekoppelt sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Behälterbo­ den (15) zugekehrte Ende des Innenrohres (2) kalotten­ förmig ausgebildet und mit mindestens einem Schlitz (11) und/oder mindestens einer Düsenöffnung (12) ver­ sehen ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Greifvorrichtung (13) für den Behälterhals (14).

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Drehantrieb (23 bzw. 27) für die Greifvorrichtung (13) und/oder das Innen­ rohr (2) und den Blaskorb (6).