DE4410448A1

DE4410448A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hohler Erzeugnisse aus einer Schmelze

Info

Publication number: DE4410448A1
Application number: DE19944410448
Authority: DE
Inventors: Erhard Schmette; Graf Zu Muenster
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-09-28
Also published as: WO1995026319A1

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Herstellung hohler Erzeugnisse aus einer Schmelze, insbesondere mit hohlen Erzeugnissen, die dickwandige Gehäuse mit oder ohne Boden aufweisen und aus einer silikati schen Schmelze geformt werden.

Vorrichtungen zur Herstellung von Hohlglasartikeln sind aus der DE 28 52 406 bekannt. Bei dieser Vorrichtung fließt die in einem Schmelzaggregat erschmolzene Schmelze über Rinnen oder Röhren zu einem Verarbeitungsort, der beispielsweise eine Form sein kann.

Der kontinuierlich fließende Glasstrang zur Herstellung des Er zeugnisses wird mittels einer Schere in einzelne Stücke oder Tropfen zerteilt, wobei die Menge der Schmelztropfen von der Größe bzw. der Stärke der Wandungen des Erzeugnisses abhängt.

Die Einteilung der für das betreffende Erzeugnis benötigte Menge stellt grundsätzlich ein Problem dar, das bisher nicht befriedi gend gelöst werden konnte. Insbesondere ist es schwierig, für dickwandige Erzeugnisse in kurzer Zeit eine ausreichende Menge der Schmelze in der Form des Erzeugnisses zu haben, bevor Teile der Schmelze bereits wieder an Temperatur verloren haben.

Ein weiteres Problem ist es im Stand der Technik, dickwandige Röhren aus einer silikatischen Schmelze im bekannten Ziehverfah ren herzustellen, da das Materialgewicht die Stärke der Wandun gen einer Röhre im Ziehverfahren wesentlich beeinflußt.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zustellen, die in der Lage sind, hohle, dickwandige Erzeugnisse aus einer Schmelze in relativ ho her Stückzahl zu fertigen und dabei die Verluste gering zu hal ten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen der Hauptansprüche befindlichen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Herstellung hohler Erzeug nisse aus einer Schmelze dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze aus einer unterteilten Dosiereinrichtung dosiert über eine unterhalb der Dosiereinrichtung befindliche schräg liegende Zuführrinne in die koaxial zur Rinne in Speiseposition liegende rotierende Form zur Herstellung des Erzeugnisses beschickt wird und die Form zur abschließenden Formgebung des Erzeugnisses um einen bestimmten Winkel (α) verschwenkt wird, wobei dann die Drehzahl der Form um die Längsachse erhöht wird.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in vorteil hafter Weise in verhältnismäßig hoher Stückzahl dickwandige Röh ren herstellen. Dabei wirkt es sich vorteilhaft aus, daß ein Teil der Dosiereinrichtung, in dem sich die Schmelze befindet, druckbeaufschlagt ist, so daß die aus einem speziellen Verschluß austretenden Mengen mit Hilfe des Druckes geregelt werden kön nen.

Auch wirkt es sich vorteilhaft aus, daß die Dosiereinrichtung in zwei Bereiche unterteilt ist, die wiederum durch einen speziel len Verschluß miteinander verbunden sind, wobei es wichtig ist, daß die Verschlüsse wechselseitig angesteuert werden, so daß der Druck auf der unteren Kammer nicht auf den oberen Bereich ein wirkt.

Ganz besonders vorteilhaft wirkt sich die erfindungsgemäße Schräglage der Zuführrinne der Schmelze und der Form des Erzeug nisses aus, da mit dem Neigungswinkel der Zuführrinne die Zu flußgeschwindigkeit in die Form des Erzeugnisses eingestellt werden kann und eine gezielte Beschichtung der Wandung der Form erreicht wird.

Zur besseren Gleitfähigkeit der Schmelze in der Zuführungsrinne kann die Zuführungsrinne mit einem Gaspolster zwischen der Ober fläche der Zuführungsrinne und dem silikatischen Schmelzstrang versehen werden.

Ferner wirkt es sich besonders vorteilhaft auf die Konstruktion der nach dem Verfahren arbeitenden Vorrichtung aus, daß die Zu führungsrinne in mehrere Abschnitte unterteilt wird, wobei die einzelnen Abschnitte unabhängig voneinander bewegt werden kön nen. Vorteilhaft ist es ferner, den oberen Abschnitt kurz unter halb des Ausflusses aus der Dosiereinrichtung bogenförmig aus zu führen und ihn getrennt von der übrigen Zuführungsrinne schwenk bar auszuführen. Dadurch erhält der langgestreckte gerade Ab schnitt der Zuführungsrinne in Längsrichtung zusätzlich einen Freiheitsgrad.

Ein ganz besonders wichtiges, erfindungswesentliches Merkmal stellt die Verschwenkung der Form des Erzeugnisses nach deren Beschickung dar, so daß bei anschließender höherer Drehzahl der Form des Erzeugnisses infolge der Fliehkraft und der Schwerkraft das geschmolzene Medium sich gleichmäßig an den Wandungen der Form verteilen, wobei die Stärke der Wand des Erzeugnisses von der eingefüllten Menge der Schmelze abhängt.

Vorteilhaft auf die gleichmäßige Verteilung der Schmelze in der Form wirkt es sich aus, daß die Form während des Beschickungs prozesses mit einer verhältnismäßig niedrigen Drehzahl in Rota tion versetzt wird, so daß der Schmelzstrang sich spiralförmig entlang der Innenwand der Form ablegt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren konstruierte Vorrich tung zur Herstellung dickwandiger Erzeugnisse aus silikatischer Schmelze ist dadurch gekennzeichnet, daß

- die Dosiereinrichtung in einen oberen und einen unteren Be reich unterteilt ist, die nach dem Prinzip der kommunizieren den Röhren miteinander verbunden sind;
- die Zuführrinne unterhalb der Dosiereinrichtung liegt und einen Neigungswinkel aufweist;
- die Form mittels einer Schwenkeinrichtung koaxial mit der Zu führrinne einstellbar ist; und
- die Form des Erzeugnisses drehbar gelagert ist.

Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkt sich eine Unterteilung der Führungsschiene, auf der sich die Form des Erzeugnisses befindet, aus, da die Form während des Beschickungsvorganges längsseitig verschoben werden kann, wobei nach Beendigung des Beschickungsvorganges etwa die Hälfte der Führungsschiene mit der darauf befindlichen Form des Erzeugnis ses in eine horizontale Lage geschwenkt wird, in der das Erzeug nis infolge der schnelleren Rotation der Form um die Längsachse in seine endgültige Ausbildung gebracht wird.

Vorteilhaft bei einer derartigen Konstruktion der erfindungsge mäßen Vorrichtung wirkt es sich aus, daß mit dieser Vorrichtung verhältnismäßig lange dickwandige Rohre hergestellt werden kön nen.

Besonders vorteilhaft auf den Herstellungsprozeß des Erzeugnis ses ist es, daß die Formen während eines Fertigungszyklus auf der Schleudermaschine ausgewechselt werden können, so daß be reits fertige Erzeugnisse, deren Schmelze jedoch noch erkalten müssen, an anderer Stelle abgestellt werden können, um mit der Produktion fortfahren zu können.

Weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Merkmale und Ausführungs formen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand von Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung im einzel nen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die die prinzipiellen Elemente des Aufbaus wiedergibt;

Fig. 2 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Vor richtung, mit der verhältnismäßig lange, dickwandige Rohre hergestellt werden können.

In Fig. 1 ist eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung darge stellt. Diese Darstellung enthält die wichtigsten einzelnen Ele mente in ihrer prinzipiellen Anordnung in einem ersten Ausfüh rungsbeispiel. Die gesamte Anlage gliedert sich im wesentlichen in drei Hauptgruppen: die erste Gruppe stellt die Elemente der Dosierung der Schmelze dar, die zweite die Elemente der Zufüh rung der Schmelze zur Form des Erzeugnisses, und die dritte be faßt sich mit der Fertigung der Rohre. Die Dosiereinrichtung be steht aus zwei Bereichen 8 und 9, wobei der eine Bereich 8 ober halb des zweiten Bereichs 9 angeordnet ist. Die beiden Bereiche 8 und 9 können durch Öffnen eines Verschlusses 12 nach dem Prin zip der kommunizierenden Röhren miteinander verbunden werden. Die aus dem Schmelzaggregat kommende Schmelze 2 fließt durch einen nicht gezeigten Kanal in den ersten oberen Bereich 8, der in Form einer ersten Kammer ausgeführt ist. Hierin verbleibt die Schmelze bis zu einem ersten Niveau, so lange bis der Verschluß 12 geöffnet wird. Beim Öffnen des Verschlusses 12 dingt die Schmelze durch die Öffnung des Verschlusses in den unteren zwei ten Bereich 9 ein, der ebenfalls in Form einer Kammer ausgeführt ist. Der zweite untere Bereich 9 ist am Boden mit einem Ver schluß 11 versehen, durch den die Schmelze 2 in die Zuführungs rinne 5 fließt. Unterhalb des Verschlusses 11 befindet sich ein Schermechanismus 6, der dazu dient, den flüssigen Schmelzstrang in bestimmte Stücke zu zergliedern, um damit eine definierte Menge der Schmelze zu bekommen. Die Verschlüsse 11 und 12 der Dosiereinrichtung 4 arbeiten wechselseitig, d. h. daß stets ein Verschluß geschlossen ist, wenn der andere geöffnet ist. Zur Er höhung der Ausflußkapazität der Schmelze 2 wird die Oberfläche der Schmelze 2 durch die Öffnung 7 mit einem geeigneten Gas druckbeaufschlagt, wobei der Druck größer oder gleich 1 atü ist.

Unmittelbar unter dem Verschluß 11 und der Schere 6 befindet sich ein Teil 13 der Zuführungsrinne 5, das zweckmäßigerweise gebogen, also bogenförmig ist und seitlich um 360° gedreht wer den kann. Die aus dem Verschluß 11 strömende Schmelze 2 gelangt also durch das bogenförmige Teil 13 in das gerade Teil 14 der Zuführungsrinne 5. Die Zuführungsrinne 5 ist mit einer Be gasungsanlage ausgerüstet, die dafür sorgt, daß zwischen der flüssigen heißen Schmelze und der Oberfläche der Zuführungsrinne 5 ein angemessenes Gaspolster herrscht. Dadurch wird das Gleit verhalten der Schmelze 2 wesentlich verbessert.

Ferner ist das zweite gerade Teil 14 der Zuführungsrinne 5 mit einer Kühlung versehen, die im einfachsten Falle aus wendelför migen nicht gezeigten Rohren, durch die eine Kühlflüssigkeit fließt, besteht. Am Ende des geraden zweiten Teils 14 schließt sich ein speziell geformtes Umlenkstück 15 an, das bis an den Boden der Form 3 des Erzeugnisses reicht, um den Schmelzstrang auf die Innenwand der Form 3 zu lenken.

Der über die Zuführungsrinne 5 in das Innere der Form 3 gelangte Schmelzstrang tritt aus dem Umlenkteil 15 heraus. Beim Ausflie ßen der Schmelze wird die Form mittels eines Motors 24 um ihre Längsachse in Drehung versetzt. Die Umdrehungszahl ist der Aus trittsgeschwindigkeit der Schmelze angepaßt. Durch langsames Herausziehen der Zuführungsrinne 5 während die Form 3 sich dreht, legt sich der Schmelzstrang wendelförmig an die Innenwand der Form 3.

Ganz besonders wichtig für die vorliegende Erfindung ist die Schräglage der Zuführungsrinne 5, die koaxial mit der Längsachse der Form 3 eingerichtet ist. Der Neigungswinkel (α) der Längsachse richtet sich im wesentlichen nach der Viskosität der Schmelze. Auch andere, hier nicht weiter erwähnte Parameter spielen bei dem Neigungswinkel eine wichtige Rolle.

Nachdem die dosierte Menge der Schmelze 2 vollständig in der Form 3 verteilt ist, wird entweder die Zuführungsrinne 5 oder die Form 3 in Längsrichtung so weit bewegt, daß die Längsachse der Form 3 frei verschwenkt werden kann. Im einfachsten Falle wird nach Beendigung der Beschickung der Form 3 diese in die waagrechte Lage versetzt, d. h. der Neigungswinkel (α) beträgt ca. 0°. andere Winkeleinstellungen sind jedoch auch möglich und richten sich nach der Beschaffenheit der Form und der Schmelze.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fig. 1 liegt die Form 3 mit der Spindel 23 und dem Antriebsmotor 24 koaxial auf einer Achse. Alle drei Elemente, Form 3, Spindel 23 und Antriebsmotor 24 sind drehbar um einen Punkt 25 an einer Halterung befestigt. Somit kann die Achse dieser drei Elemente zwischen 0° und 90° verschwenkt werden.

Nachdem die Zufürungsrinne 5 gänzlich aus der Form 3 herausge führt wurde und die Form 3 sich in etwa in der waagerechten Lage befindet, wird die Drehzahl n₂ erhöht, um damit als Folge der Zentrifugalkräfte die zähflüssige Masse gleichmäßig an der In nenwand der Form 3 zu verteilen.

Die Form 3 ist zur besseren Handhabung mehrfach in Längsrichtung geteilt, so daß mehrere schalenartige Segmente die gesamte Form zusammensetzen. Im einfachsten Falle besteht die Form aus zwei schalenartigen Segmenten.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Vorrichtung zur Herstellung hohler dickwandiger Erzeugnisse gezeigt. Darüber hinaus können mit dieser Vorrichtung verhält nismäßig lange Rohre hergestellt werden. Die Dosiereinrichtung 4 und die Zuführungsrinne 5 sind in der gleichen Weise, wie die in der Fig. 1 ausgeführt. Im Gegensatz zur Vorrichtung 18 aus Fig. 1 ist hier die Form 3 des Erzeugnisses zwischen zwei Laufringe 26 eingespannt, die gleichzeitig dazu dienen, die Verbindung zwischen dem Antrieb 27 und der Form 3 herzustellen. Die gesamte Halterung der länglichen Form 3 ist auf einer Führung längssei tig verschiebbar, wobei die Führung aus zwei Teilen 20 und 21 zusammengesetzt ist. Der obere Teil 20, der Führung befindet sich je nach Neigungswinkel (α) der Zuführungsrinne (5) in einem fest eingestellten Winkel, während der untere Teil 21 der Füh rung in der Mitte drehbar im Punkt 22 angelenkt ist, so daß der untere Teil 21 mit Hilfe einer nicht näher beschriebenen Hydrau lik in die waagrechte Lage gebracht werden kann. Die Schräglage ist die sogenannte Speiseposition, und die waagrechte Lage der Form mit dem unteren Teil 21 ist die sogenannte Schleuderposi tion.

Im Prinzip verläuft der Verfahrensablauf genau so, wie im Aus führungsfall der Fig. 1, daß die Form 3 längsachsig nach Beendi gung des Füllvorganges auf der Führung 20, 21 nach unten ver bracht wird, so daß die Zuführungsrinne 5 vollständig aus der Form herausgezogen ist, und die Längsachse der Form 3 frei ver schwenkbar ist. Im vorliegenden Beispiel wird das untere Teil 21 der Führung mit Hilfe der Hydraulik 28 nach oben in die waage rechte Lage befördert. Genauso ist es jedoch möglich, den unte ren Teil 21 abzusenken, um die Form 3 in die Schleuderposition zu befördern.

Nach Beendigung des Schleudervorgangs werden die Formen mit dem geschleuderten Erzeugnis von der Maschine abgenommen und zur weiteren Bearbeitung auf Rollbänke gesetzt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung hohler Erzeugnisse aus einer Schmelze, wobei die Schmelze (2) über eine Zuführungsrinne in eine Form (3) geführt wird, dadurch gekennzeich net, daß die Schmelze (2) aus einer unterteilten Dosier einrichtung (4) dosiert über eine unterhalb der Dosierein richtung (4) befindliche, schräg liegende Zuführrinne (5) in die koaxial zur Zuführrinne (5) in Speiseposition lie genden rotierende Form (3) geleitet wird, und die Form (3) zur abschließenden Formgebung des Erzeugnisses um einen be stimmten Winkel (α) verschwenkt wird, wobei dann die Dreh zahl der Form (3) um die Längsachse erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der aus der Dosiereinrichtung (4) austreten den Schmelze (2) durch Druckbeaufschlagung der Oberfläche der Schmelze geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (4) in zwei Bereiche (8, 9) un terteilt wird, wobei die Bereiche (8, 9) über einen Ver schluß (12) miteinander verbunden sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (4) mindestens zwei Verschlüsse (11, 12) aufweist, die wechselseitig angesteuert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräglage der Zuführrinne (5) und der Form (3) von der Viskosität der Schmelze (2) abhängt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zuführrinne (5) an ihren Gleitflächen mit einem Gaspolster versehen wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Zuführrinne (5) in mehrere Abschnitte (13, 14, 15) unterteilt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungszahl (n₁) der Form (3) während der Be schickung der Form (3) und die Umdrehungszahl (n₂) während des abschließenden Formgebungsprozesses unterschiedlich ge wählt wird, wobei n₁ < n₂ ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der Form (3) bzw. der Zufüh rungsrinne (5) zwischen 0° und 90° (0° α 90°) liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (4) für die Schmelze (2) derart viel Schmelzflüssigkeit (2) aufnehmen kann, daß die Form (3) in einem einzigen ununterbrochenen Arbeitsgang be schickt werden kann.

11. Vorrichtung zur Herstellung hohler Erzeugnisse aus der Schmelze mit einer Dosiereinrichtung (4), einer Zuführrinne (5) und einer Form (3), die mechanisch an einen Antrieb an gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Dosiereinrichtung (4) in einen oberen und einen unte ren Bereich (8, 9) unterteilt ist, die nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren miteinander verbunden sind;
- die Zuführrinne (5) unterhalb der Dosiereinrichtung (4) liegt und einen Neigungswinkel aufweist;
- die Form (3) mittels einer Schwenkeinrichtung (18) ko axial mit der Zuführrinne (5) einstellbar ist;
- die Form (3) drehbar gelagert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß die zwei Bereiche (8, 9) der Dosiereinrichtung (4) mittels eines Verschlusses (12) miteinander verbunden sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß der untere Bereich (9) der Dosiereinrichtung (4) am Auslauf einen Verschluß (11) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß der untere Bereich (9) der Dosiereinrichtung (4) druckbeaufschlagt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß die Zuführrinne (5) aus drei Teilen (13, 14, 15) besteht, wobei der erste Teil (13) bogenförmig ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß der erste Teil (13) um 360° in beliebiger Rich tung schwenkbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß der zweite Teil (14) der Zuführrinne (5) gerade ist und zwischen der Zuführrinne (5) und dem Schmelzstrang ein Gaspolster vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß am Ende der Zuführrinne (5) ein speziell geform tes Umlenkstück (15) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Zuführrinne (5) in Richtung der Längsachse beweglich ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß die Form (3) an der Schwenkeinrichtung (18) so befestigt ist, daß jeder beliebige Winkel zwischen 0° und 90° eingestellt werden kann.

21. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß die Form (3) auf einer Führung (20, 21) längsach sig verschiebbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 21, dadurch gekenn zeichnet, daß die Führung in zwei Teile (20, 21) unter teilt ist.

23. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Zuführrinne (5) eine Kühlung aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Form (3) während eines Fertigungszyklus auf der Schleudermaschine auswech selbar ist.

25. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Spindel (23), der An triebsmotor (24) und die Form (3) auf einer Achse liegen und um einen Drehpunkt (25) schwenkbar sind.

26. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Form (3) in Laufringe (26) eingespannt ist und mittels Antriebsrollen (27) ange trieben wird.

27. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Form (3) mindestens in zwei schalenförmige Teile unterteilt ist.