PL200617B1 - Układ chłodzonej płynem formy do wytwarzania wyrobów szklanych - Google Patents

Abstract

1. Uk lad ch lodzonej p lynem formy do wytwarzania wy- robów szklanych, zawieraj acy uk lad (80) cyrkulacji p lynne- go ch lodziwa i form e do wytwarzania wyrobów szklanych, przy czym ta forma zawiera przynajmniej jeden korpus (30, 100) o konstrukcji przewodz acej ciep lo, maj acy cz esc centraln a z powierzchni a formuj ac a (32, 32a) do formowa- nia stopionego szk la i cz esc obrze zna, oddalon a w kierunku promieniowym na zewn atrz od wspomnianej cz esci central- nej, pierwszy zespó l kana lów ch lodz acych (34a do 34h, 54 do 69), który rozci aga si e we wspomnianej cz esci obrze z- nej, srodki (38, 44, 80) do kierowania p lynnego ch lodziwa przez wspomniany pierwszy zespó l kana lów ch lodz acych dla usuwania ciep la ze wspomnianego korpusu (30) przez przewodzenie ciep la od powierzchni formuj acej (32, 32a) i drugi zespó l otworów (36a do (36q) hamuj acych przewo- dzenie ciep la we wspomnianym korpusie, które s a usytu- owane we wspomnianym korpusie i maj a w lasno sci gor- szego przewodzenia ciep la ni z metal formy, znamienny tym, ze wymieniony drugi zespó l otworów (36a - 36q) ha- muj acych przewodzenie ciep la jest usytuowany w kierunku promieniowym mi edzy wspomnianymi kana lami ch lodz acym (34a - 34h) a wspomnian a powierzchni a formuj ac a (32, 32a) tak, ze wspomniany drugi zespó l otworów (36a - 36q) hamu- j acych przewodzenie ciep la jest rozmieszczony promieniowo, i jest przesuni ety w kierunku do wewn atrz od wspomnianego pierwszego zespo lu kana lów ch lodz acych (34a - 34h, 54 - 69).. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ chłodzonej płynem formy do wytwarzania wyrobów szklanych. Wynalazek dotyczy chłodzenia form w urządzeniu formującym wyroby szklane, a dokładniej chłodzenie płynem form wstępnych i/lub form właściwych w urządzeniu z indywidualnymi sekcjami.

Technika produkcji pojemników szklanych jest obecnie realizowana przez tak zwane urządzenia z indywidualnymi sekcjami (IS). Takie urządzenia zawierają liczne oddzielne lub indywidualne sekcje wytwarzania, z których każda ma liczne urządzenia robocze do przetwarzania jednego lub więcej ładunków lub kropli stopionego szkła na wnękowe pojemniki szklane i przenoszenia pojemników między kolejnymi stanowiskami sekcji urządzenia. Każda sekcja urządzenia zawiera jedną lub więcej form wstępnych, w których krople szkła są początkowo formowane w operacji dmuchania lub tłoczenia, jedno lub więcej ramion odwracających do przenoszenia form wstępnych do form właściwych, w których pojemniki są dmuchane do postaci końcowej, szczypce do przenoszenia uformowanych pojemników na płytę do odstawiania i urządzenie zgarniające do przenoszenia wytłoczonych pojemników z pł yty do odstawiania na przenoś nik. Sposób formowania wyrobów szklanych typu dmuchanie i dmuchanie oraz tłoczenie i dmuchanie, oraz elektropneumatyczne urządzenie z indywidualnymi sekcjami, przystosowane do używania w każdym sposobie, znane są na przykład z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych o numerze 4,362,544.

W przeszłości formy wstępne i wła ściwe urządzenia do formowania wyrobów szklanych były ogólnie chłodzone przez kierowanie powietrza na lub przez części formy. Taka technika zwiększa temperaturę i poziom szumu w otaczającym środowisku. Ponadto, wydajność jest ograniczona przez zdolność powietrza do usuwania ciepła z części formy w kontrolowanym procesie, zaś na stabilność procesu i jakość pojemników ma wpływ trudność kontrolowania temperatury i szybkości przepływu powietrza. W patentach ze Stanów Zjednoczonych o numerach 3,887,350 i 4,142,884 zaproponowano, na przykład, przepuszczanie płynu, na przykład wody, przez kanały w sekcjach formy i ulepszenie wydzielania ciepła. Jednakże usuwanie ciepła przez chłodzenie płynem może być zbyt gwałtowne i niekontrolowane, przynajmniej w niektórych rejonach formy, więc należ y podjąć środki aby hamować przekaz ciepła z wewnętrznej lub formującej powierzchni sekcji formy do części zewnętrznej, w której są umieszczone kanały do chłodzenia płynem. Zaproponowano różne techniki kontrolowania usuwania ciepła przy chłodzeniu płynem, ale nie były one w pełni satysfakcjonujące.

Z opisu patentowego FR 2321376 znany jest układ formy do wytwarzania wyrobów szklanych, zbudowanej z przewodzącego ciepło korpusu z umieszczoną w części środkowej powierzchnią formującą, który to korpus posiada w części zewnętrznej (oddalonej promieniowo od części środkowej) kanały dla płynu chłodzącego oraz elementy doprowadzające i kierujące chłodziwo do tych kanałów, oraz posiada otwory umieszczone pomiędzy kanałami dla płynu chłodzącego a częścią środkową formy. Z dokumentu tego znany jest także sposób chłodzenia takiej formy.

Materiał formy do wytwarzania wyrobów szklanych o wysokiej jakości powinien mieć następujące charakterystyki: dobre właściwości pod względem zużywania się, dobrą odporność na pękanie podczas cyklu cieplnego, dobre właściwości mechaniczne, dobre właściwości pod względem usuwania szkła, łatwość obróbki mechanicznej, łatwość napraw i ekonomiczność. Zaproponowano żeliwo sferoidalne, które jest określone jako żeliwo, w którym wolny mikrostrukturalny grafit jest w postaci sferycznej, do zastosowania jako materiał na formy do wytwarzania wyrobów szklanych, w których pożądana jest zredukowana przewodność cieplna (w porównaniu na przykład z szarym żelazem). Szczególnymi przykładami wyrobów szklanych, w których sferoidalne żeliwo jest wykorzystywane jako materiał formy, są małe pojemniki, które wymagają usuwania małej ilości ciepła z formy, na przykład buteleczki do kosmetyków lub lekarstw. Jednakże żeliwo sferoidalne nie zostało zastosowane do wytwarzania większych wyrobów szklanych ze względu na jego małą przewodność cieplną i małą odporność na cykl cieplny. Do produkcji wyrobów szklanych zaproponowano sferoidalne żeliwo austenityczne typu Ni-Resist. Zwiększona zawartość niklu w żeliwie austenitycznym poprawia właściwości związane z usuwaniem szkła. Jednakże standardowe sferoidalne żeliwo austenityczne nie posiada pożądanej przewodności cieplnej i odporności na pękanie podczas cyklu cieplnego.

Układ chłodzonej płynem formy do wytwarzania wyrobów szklanych, zawierający układ cyrkulacji płynnego chłodziwa i formę do wytwarzania wyrobów szklanych, przy czym ta forma zawiera przynajmniej jeden korpus o konstrukcji przewodzącej ciepło, mający część centralną z powierzchnią formującą do formowania stopionego szkła i część obrzeżną, oddaloną w kierunku promieniowym na

PL 200 617 B1 zewnątrz od wspomnianej części centralnej, pierwszy zespól kanałów chłodzących, który rozciąga się we wspomnianej części obrzeżnej, środki do kierowania płynnego chłodziwa przez wspomniany pierwszy zespół kanałów chłodzących dla usuwania ciepła ze wspomnianego korpusu przez przewodzenie ciepła od powierzchni formującej i drugi zespół otworów hamujących przewodzenie ciepła we wspomnianym korpusie, które są usytuowane we wspomnianym korpusie i mają własności gorszego przewodzenia ciepła niż metal formy według wynalazku charakteryzuje się tym, że wymieniony drugi zespół otworów hamujących przewodzenie ciepła jest usytuowany znajduje się w kierunku promieniowym między wspomnianymi kanałami chłodzącym a wspomnianą powierzchnią formującą tak, że wspomniany drugi zespół otworów hamujących przewodzenie ciepła jest rozmieszczony promieniowo, i jest przesunięty w kierunku do wewnątrz od wspomnianego pierwszego zespołu kanałów chłodzących dla hamowania przewodzenia ciepła od wspomnianej powierzchni formującej do płynnego chłodziwa we wspomnianych kanałach.

Przynajmniej jeden otwór wspomnianego drugiego zespołu otworów ma głębokość we wspomnianym korpusie zależną od profilu wspomnianej powierzchni formującej dla sterowania przewodzeniem ciepła od wspomnianej powierzchni formującej do wspomnianego kanału chłodzącego.

Przynajmniej jeden otwór wspomnianego drugiego zespołu otworów jest ślepym otworem, który rozciąga się częściowo we wspomnianym korpusie.

Wspomniana powierzchnia formująca ma pierwszą część do formowania korpusu pojemnika i drugą część do formowania szyjki pojemnika, zaś przynajmniej jeden otwór wspomnianego drugiego zespołu otworów ma głębokość sięgającą między wspomnianą częścią formującą korpus pojemnika wspomnianej powierzchni formującej a wspomnianymi kanałami chłodzącymi.

Przynajmniej jeden otwór wspomnianego drugiego zespołu otworów rozciąga się osiowo przez wspomniany korpus.

Układ zawiera również środki przynajmniej częściowo wypełniające przynajmniej niektóre otwory ze wspomnianego drugiego zespołu otworów, tak aby zmieniać przewodność cieplną w kierunku promieniowym przez wspomniane otwory.

Wspomniane środki wypełniają część środkową przynajmniej jednego otworu.

Przynajmniej jeden otwór jest od wewnątrz nagwintowany, zaś wspomniane środki są nagwintowanym od zewnątrz czopem we wspomnianym otworze.

Przynajmniej jeden otwór wspomnianego drugiego zespołu otworów ma jednorodny przekrój poprzeczny wzdłuż całej długości.

Otwory wspomnianego drugiego zespołu otworów mają jednorodną średnicę cylindryczną i są całkowicie otwarte wzdłuż całej ich długości.

Przynajmniej jeden otwór wspomnianego drugiego zespołu otworów ma przekrój poprzeczny, który zmienia się wzdłuż jego długości.

Kanały chłodzące wspomnianego pierwszego zespołu kanałów chłodzących są oddalone jeden od drugiego we wspomnianej części obrzeżnej.

Wspomniany korpus ma pierwszą i drugą powierzchnie końcowe, na które otwierają się wspomniane kanały chłodzące, a wspomniane środki do kierowania płynnego chłodziwa zawierają pierwszą płytkę końcową na wspomnianej pierwszej powierzchni końcowej i drugą płytkę końcową na wspomnianej drugiej powierzchni końcowej, przy czym wspomniane płytki końcowe mają kanały ustawione naprzeciw wspomnianych kanałów dla kierowania płynu chłodzącego przez wspomniane kanały chłodzące.

Wspomniana pierwsza płytka końcowa zawiera wlot płynu do kierowania płynu do zakończenia jednego kanału chłodzącego i wylot płynu do odbierania płynu z zakończenia innego ze wspomnianych kanałów chłodzących.

Układ zawiera również środki na jednej ze wspomnianych płytek końcowych, do regulowania pola przekroju poprzecznego wspomnianych środków do kierowania płynu dla przepływu płynu.

Układ zawiera formę otwieraną, mającą parę wspomnianych korpusów z identycznymi zestawami kanałów chłodzących i otworów.

Wspomniany korpus jest wykonany z żeliwa sferoidalnego.

Wspomniane żeliwo sferoidalne jest austenitycznym żeliwem sferoidalnym typu Ni-Resist, o zawartości krzemu wię kszej niż 3,0% i zawartoś ci molibdenu wię kszej niż 0,5%.

Wspomniana zawartość krzemu jest równa 4,20 ± 0,20%, zaś wspomniana zawartość molibdenu jest równa 0,70 ± 0,10%.

PL 200 617 B1

Wspomniane środki do kierowania chłodziwa obejmują środki do sterowania przynajmniej jednym spośród następujących parametrów: zmienna temperatura, szybkość przepływu i skład wspomnianego chłodziwa.

Układ chłodzonej płynem formy do formowania wyrobów szklanych według wynalazku umożliwia poprawę stabilności kontroli temperatury na powierzchni formującej. Dzięki rozwiązaniu według wynalazku temperatura powierzchni formy może być regulowana i dynamicznie kontrolowana podczas operacji formowania wyrobów szklanych. W układzie według wynalazku uzyskiwane są bardziej jednorodne temperatury i możliwa jest regulacja temperatury zarówno obwodowo jak i osiowo na powierzchni formującej formy w celu modyfikacji ogólnych charakterystyk przewodzenia ciepła układu chłodzenia formy i w celu uzyskania wydajnego formowania szkła. Technika chłodzenia formy, według wynalazku charakteryzuje się zmniejszonym korodowaniem w kanałach chłodzących i zwiększonym czasem trwałości całej formy i układu chłodzącego.

W opisywanych przykładach wykonania wynalazku otwory tworzą zagłębienie w korpusie, rozciągające się albo częściowo albo całkowicie przez korpus, skoordynowane z profilem powierzchni formującej i innymi parametrami produkcyjnymi w celu kontrolowania przekazu ciepła od powierzchni formującej do kanału z chłodziwem. Otwory mogą być całkowicie lub częściowo wypełnione materiałem w celu dalszego modyfikowania przekazu ciepła od powierzchni formującej do kanałów chłodzących. W korpusie formy, mającym liczne kanały chłodzące i liczne otwory, parametry przewodzenia ciepła otworów mogą być modyfikowane obwodowo wokół korpusu formy, na przykład przez częściowe wypełnienie każdego kanału. Zatem charakterystyki przewodzenia ciepła korpusu formy mogą być modyfikowane zarówno w kierunku promieniowym, osiowym jak i obwodowym formy w celu uzyskania pożądanego przewodzenia ciepła i charakterystyk temperaturowych powierzchni formującej.

Na korpusie formy mogą być zamocowane płytki końcowe w celu kontrolowania szybkości przepływu chłodziwa w licznych przejściach przez kanały chłodzące w korpusie formy. W korzystnych przykładach wykonania wynalazku jedna z płytek końcowych zawiera wlot płynu i wylot płynu oraz kanały do kierowania płynu do kanałów w formie. Inna płytka końcowa zawiera kanały do kierowania płynu od końca jednego kanału chłodzącego do końca sąsiedniego kanału. W opisywanych przykładach wykonania wynalazku płynne chłodziwo wykonuje cztery przejścia przez korpus formy przed powrotem do zbiornika. Liczba przejść przez korpus formy może być większa lub mniejsza, zależnie od rozmiaru formy, ilości ciepła które należy usunąć itd. Można przewidzieć również, że liczba przejść chłodziwa w celu chłodzenia formy wstępnej jest mniejsza niż w przypadku formy właściwej.

Płynne chłodziwo może zawierać wodę, korzystnie wymieszaną z płynem przewodzącym ciepło, takim jak glikol propylenowy. Inne płyny przewodzące ciepło obejmują płyny przewodzące ciepło na bazie krzemu, syntetyczne płyny organiczne i opóźniające płyny oparte na glikolu. Układ chłodzący płynem chłodzącym może korzystnie zawierać urządzenia do wykrywania i kontrolowania składu chłodziwa (np. koncentracji glikolu propylenowego), temperatury chłodziwa i szybkości przepływu chłodziwa i elektroniczny sterownik do regulowania składu, temperatury i/lub szybkości przepływu w celu uzyskania optymalnego chłodzenia i kontroli temperatury na powierzchniach formujących formy. W ten sposób temperatura powierzchni formy może być dynamicznie regulowana i kontrolowana.

Korpus lub korpusy formy są skonstruowane z austenitycznego żeliwa sferoidalnego. Takie żeliwo sferoidalne jest korzystnie żeliwem typu D według ASTM-A439-84, ale zmodyfikowanym tak, że posiada zwiększoną zawartość krzemu i molibdenu. Obecnie wykorzystywane jest żeliwo typu D2-C. Zawartość krzemu wynosi korzystnie ponad 3,0%, a najbardziej korzystnie wynosi 4,20% ± 0,20%. Zawartość molibdenu jest korzystnie równa ponad 0,5%, a najbardziej korzystnie równa 0,7 ± 0,10% (wszystkie składy procentowe w tym zgłoszeniu są podane w procentach wagowych). Zwiększona zawartość krzemu obniża przewodność cieplną materiału formy. Zwiększona zawartość molibdenu poprawia odporność na pękanie w cyklu cieplnym. Zwiększona zawartość niklu, charakterystyczna dla materiałów austenitycznych, poprawia parametry uwalniania szkła. Skład materiału formy z austenitycznego żeliwa sferoidalnego według tego aspektu wynalazku dostarcza również pożądanego zużycia i innych właściwości mechanicznych, łatwości obróbki mechanicznej i naprawiania, i pożądanej dostępności ekonomicznej. Austenityczny materiał sferoidalny dostarcza również bardziej stabilnej mikrostruktury niż szare żeliwo, na przykład, aż do temperatury 760^oC (1400^oF).

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rysunek perspektywiczny pary chłodzonych płynem, otwieranych form według jednego, obecnie preferowanego, przykładu wykonania wynalazku, fig. 2 przedstawia widok zespołu rozebranego

PL 200 617 B1 jednego z segmentów lub części otwieranej formy z fig. 1, fig. 3 przedstawia przekrój przez jedną z części otwieranej formy z fig. 1, fig. 4 przedstawia widok z góry górnej pł ytki końcowej w zespole części formy z fig. 1-3, fig. 5 przedstawia widok z dołu górnej płytki końcowej przedstawionej na fig. 4, fig. 6 przedstawia widok z góry dolnej płytki końcowej w zespole części formy z fig. 1-3, fig. 7 przedstawia widok z dołu dolnej płytki końcowej z fig. 6, fig. 8-12 przedstawiają rysunki podobne do przedstawionego na fig. 3, ale pokazujące zmodyfikowane przykłady wykonania wynalazku, fig. 13-15 przedstawiają rysunki podobne do przedstawionego na fig. 3, ale pokazujące inne zmodyfikowane przykłady wykonania wynalazku, fig. 16 przedstawia rysunek podobny do przedstawionego na fig. 3, ale pokazujący wykonanie wynalazku w odniesieniu do formy wstępnej do wyrobów szklanych w odróżnieniu od form właściwych, przedstawionych na fig. 3 i 8-15, fig. 17 przedstawia widok z góry korpusu formy w przykładzie wykonania z fig. 2 i 3, fig. 18-20 przedstawiają widoki z góry podobne jak na fig. 11, ale pokazujące odpowiednio zmodyfikowane wykonania, zaś fig. 21 przedstawia schemat blokowy układu kontroli płynnego chłodziwa według obecnie preferowanego przykładu wykonania wynalazku.

Figura 1 przedstawia układ formy 20, zawierający pierwszą parę części 22, 24 otwartej formy i drugą parę części 25, 28 otwartej formy. Przedstawione poszczególne części formy 22 - 28 są formami właściwymi w podwójnym urządzeniu IS. Jednakże wynalazek jest równie użyteczny w odniesieniu do chłodzenia form wstępnych (fig. 16) i w odniesieniu do innych typów urządzeń IS lub obrotowych, na przykład urządzeń pojedynczych, potrójnych i poczwórnych. Każda część 22 - 28 formy zawiera korpus formy i umieszczone jedna naprzeciw drugiej płytki końcowe. Część 22 formy zostanie omówiona dokładnie w odniesieniu do fig. 2-7 i 17, przy czym należy rozumieć, że część 26 formy jest identyczna jak część 22 formy, zaś części 24, 28 formy są lustrzanymi kopiami części 22 formy.

Część 22 formy zawiera korpus formy 30, mający część centralną z powierzchnią formującą 32, która, wraz z odpowiednią powierzchnią przeciwnej części 24 formy, tworzy powierzchnię, na której stopione szkło jest kształtowane w operacji tłoczenia lub dmuchania. Stopione szkło ma zatem kontakt z powierzchnią 32, przekazują c energi ę cieplną , która powinna zosta ć rozproszona, z powierzchni 32 do korpusu 30. Korpus 30 formy zawiera również, oddaloną promieniowo na zewnątrz od części centralnej, część peryferyjną, w której znajduje się powierzchnia formująca 23. Liczne kanały rozciągają się osiowo i równolegle, oddalone obwodowo jeden od drugiego, przez część peryferyjną korpusu 30 formy. W przedstawionym przykładzie wykonania występuje osiem kanałów 34a - 34h, które są kątowo oddalone jeden od drugiego. Kątowe odległości między kanałami 34a - 34h mogą być w przybliżeniu równe, ale zwykle nie są równe ze względu na niesymetryczność korpusu formy. Każdy kanał 34a - 34h na fig. 3 i 17 ma profil cylindryczny i jednorodną średnicę wzdłuż całej długości, i jest całkowicie otwarty od górnej powierzchni 30a korpusu formy do dolnej powierzchni 30b korpusu formy. W kierunku promieniowym wewną trz w stosunku do każ dego kanał u znajduje się otwór 36a - 36h. W przykładzie wykonania z fig. 1-3 i 11, otwory 36a - 36h rozciągają się całkowicie osiowo przez korpus 30 od powierzchni 30a do powierzchni 30b i są skierowane odpowiednio w kierunku promieniowym wewnętrznie w stosunku do odpowiedniego kanału 34a - 34h.

Korpus 30 formy jest wykonany z austenitycznego żeliwa sferoidalnego. Sferoidalne żeliwo Ni-resist jest to takie żeliwo sferoidalne, które ma wysoką zawartość niklu, zwykle ponad 18%, a bardziej korzystnie ponad 21%. Obecnie preferowanym składem jest skład sferoidalnego Ni-Resist typu D2C, ogólnie według ASTM-A439-84, ale zmodyfikowany tak, że posiada zwiększoną zawartość krzemu i molibdenu. Poniższa tabela ilustruje skład chemiczny korzystnego materiału.

T a b e l a 1 - skład chemiczny

Pierwiastek	Zawartość (%)	Tolerancja (%)
1	2	3
Węgiel	2,80	± 0,20
Krzem	4,20	± 0,20
Mangan	2,10	± 0,30
Magnez	0,050	± 0,010
Nikiel	22,50	± 1,50
Siarka	0,010	± 0,006

PL 200 617 B1 cd. tabeli 1

1	2	3
Chrom	0,00	+ 0,50
Fosfor	0,00	+ 0,08
Molibden	0,70	± 0,10
Żelazo	Reszta

Materiał ten ma małą przewodność cieplną, dobrą odporność na korozję, dobrą podatność na obróbkę i niski koszt oraz dobre uwalnianie szkła na powierzchni formy. Zwiększona zawartość krzemu obniża przewodność cieplną, podczas gdy zwiększona zawartość molibdenu chroni przed pękaniem podczas cyklu cieplnego.

Powierzchnie 30a, 30b są równoległe jedna do drugiej i są utworzone przez towarzyszące równoległe wypusty na korpusie 30 formy. Górna płytka końcowa 30 i pośrednia uszczelka 40 są umieszczone na powierzchni 30a i są przymocowane do korpusu 30 przez liczne śruby 42 i podkładki sprężynujące 43. Dolna płytka końcowa 44 i pośrednia uszczelka 46 są przymocowane do powierzchni 30b przez odpowiednie liczne śruby 48 i sprężyste podkładki 49 (otwory śrub nie są pokazane na fig. 11 w celu podkreślenia zależności między przejściami 34a - 34h a otworami 36a - 36h). Górna płytka końcowa 38 (fig. 3-5) jest łukowata i ma otwarty w kierunku promieniowym wlot 50 i otwarty w kierunku promieniowym wylot 52. Wlot 50 otwiera się na trójkątny kanał 54 na spodzie płytki 38. Na spodzie płytki 38 znajduje się rozdzielona kątowo para łukowatych, lub rozciągających się wzdłuż cięciw, kanałów 56, 58 oraz druga para kanałów 60, 62, łącząca się z wylotem 52. Oddalone kątowo jeden od drugiego końce kanałów 62 i 58, kanał 54 i kanały 56, 60 przekrywają oddalone kątowo jeden od drugiego końce kanałów chłodzących 34a - 34h w zespole korpusu formy, jak pokazano na fig. 4. Dolna płytka końcowa 44 (fig. 3 i 6-7) ma podobnie łukowaty profil, mający górną powierzchnię stykającą się poprzez uszczelkę 46 z powierzchnią 30b korpusu formy. Cztery łukowate lub cięciwowe kanały 64, 66, 68, 69 są utworzone na górnej powierzchni dolnej płytki końcowej 44. W zespole, kątowo oddalone jeden od drugiego końce tych kanałów przekrywają kątowo oddalone jeden od drugiego końce kanałów 34a - 34h chłodzenia formy, jak najlepiej widać na fig. 7. Należy zauważyć na fig. 4 i 7, że kanały w płytkach końcowych są szersze niż kanały w korpusie formy. Uwzględnia to pewne niedopasowanie wynikające z tolerancji roboczych lub różnej rozszerzalności cieplnej.

Podczas użytkowania wlot 50 górnej płytki końcowej 38 jest połączony ze źródłem płynnego chłodziwa pod ciśnieniem, zaś wylot 52 jest połączony z przewodem powrotnym chłodziwa. Chłodziwo jest zatem kierowane od wlotu 50 i kanału 54 w dół (według fig. 3) przez kanały 34d i 34e do dolnej płytki końcowej 44, następnie obok płytki końcowej 44 do góry kanałami 34c i 34f, następnie obok płytki końcowej 38 w dół kanałami 34b i 34g, a następnie obok płytki końcowej 44 do góry kanałami 34a, 34h i kanałami 60, 62 płytki końcowej 38 do wylotu 52. Płyn chłodzący wykonuje zatem cztery przejścia przez korpus formy zanim wróci do zbiornika. Liczba przejść może być regulowana według zasad wynalazku w celu uzyskania żądanego gradientu cieplnego między chłodziwem a formą przy zastosowaniu odpowiednich, tradycyjnych technik modelowania komputerowego. Otwory 36a - 36h hamują przewodzenie ciepła od powierzchni formującej 32 do kanałów na chłodziwo 34a - 34h, a zatem kontrolują całkowitą szybkość przewodzenia ciepła od szkła do chłodziwa. W przykładzie wykonania wynalazku przedstawionym na fig. 3 i 11, kanały 36a - 36h ciągną się całkowicie przez korpus formy i mają jednorodną średnicę i w zasadzie jednakowy odstęp kątowy. Górne i dolne końce kilku kanałów 36a - 36h są zablokowane przez uszczelki 40, 46, jak najlepiej widać na fig. 3. Otwory 36a - 36h tworzą zatem kieszenie zamkniętego powietrza z mniejszą przewodnością ciepła niż metal formy, a zatem służą częściowo do hamowania i kontrolowania przewodzenia ciepła do kanałów na chłodziwo przez przerywanie drogi przewodzenia ciepła (otwory 36a, 36h są przedstawione z mniejszymi średnicami na fig. 11, ze względu na potrzebę uwzględnienia otworów montażowych płytki końcowej, jak najlepiej widać na fig. 4-7).

Liczba i rozmieszczenie otworów 36a - 36h są dobrane odpowiednio do żądanych charakterystyk przewodzenia ciepła. Na przykład, fig. 18 przedstawia modyfikację, w której otwory 36b, 36g są zastąpione przez kilka mniejszych otworów rozmieszczonych między kanałami na chłodziwo 34b, 34g a powierzchnią formują cą 32. Figura 19 ilustruje zastosowanie dodatkowych otworów 34i - 34o mię dzy kanałami na chłodziwo 34a - 34h a powierzchnią formującą 32 w celu dalszego ograniczenia przewodzenia ciepła od powierzchni formującej do kanałów na chłodziwo. Zatem, chociaż ogólnie otwory

PL 200 617 B1

34a - 34h (34i - 34o) są rozmieszczone w kierunku promieniowym między kanałami na chłodziwo a powierzchnią formującą formy, dokładne rozmieszczenie i rozmiary tych otworów, oraz liczba otworów, są dostosowywane do konkretnych zastosowań w celu uzyskania żądanych charakterystyk przewodzenia ciepła.

Otwory 36a - 36h (oraz 36i - 36o) są przedstawione z jednakowymi średnicami wzdłuż ich długości, co uwidoczniono na fig. 8-12. Otwory te mogą mieć różne charakterystyki przewodzenia ciepła wzdłuż osiowej długości w formie w celu dalszego regulowania przewodzenia ciepła. Na przykład, fig. 8 przedstawia modyfikację przykładu wykonania z fig. 3, w której otwór 36d jest częściowo wypełniony materiałem 70 o charakterystykach przewodzenia ciepła innych niż dla powietrza. Na przykład, materiał 70 może zawierać piasek, który efektywnie tworzy wypełnienie lub czop wewnątrz otworu 36d. Czop materiału 70 jest przedstawiony jako znajdujący się mniej więcej w środku wzdłuż długości części korpusu powierzchni 32 formującej pojemnik, a zatem będzie przewodził większe ciepło do kanału chłodzącego 34d od środkowej części powierzchni formującej pojemnik niż gdyby znajdował się w górnej lub dolnej części powierzchni formującej pojemnik.

Analogiczne wypełniacze lub czopy 70 mogą zostać umieszczone w innych otworach 30a - 30c oraz 30e - 30h lub mogą zostać umieszczone na przykład w co drugim otworze. Figura 9 przedstawia modyfikację, w której otwór 36d zawiera pierwszy czop materiału 72 w sąsiedztwie środkowej części powierzchni formującej pojemnik i drugi czop 74 w sąsiedztwie dolnej części powierzchni formującej pojemnik przy stopie pojemnika. Zatem szybkość przewodzenia ciepła od dolnej i środkowej części powierzchni formującej pojemnik będzie inna niż szybkość przewodzenia ciepła w górnej części powierzchni formującej pojemnik i w modyfikacji z fig. 9 będą się różniły między sobą. Figury 10 i 20 ilustrują modyfikację, w której otwory 36a - 36h rozciągają się tylko częściowo wzdłuż osi korpusu formy. W tej modyfikacji ciepło jest usuwane bardziej gwałtownie z rejonu szyjki pojemnika niż z rejonów ramion i korpusu powierzchni formują cej formy. Modyfikacja z fig. 10 i 20 może zostać wykorzystana do dostarczenia miejsca dla otworów montażowych płytki końcowej bez istotnego pogorszenia działania. Ogólnie preferowane jest, aby charakterystyki przewodzenia ciepła były jednorodne obwodowo.

Jak zauważono powyżej, wszystkie przykłady wykonania omawiane dotąd posiadają otwory 36a itd. o przekroju cylindrycznym i jednorodnej średnicy. Jednakże możliwe są również inne geometrie kanału. Na przykład fig. 11 ilustruje korpus formy 30, w którym otwór 36p jest utworzony przez różnicowe wiercenie i posiada części krańcowe o większej średnicy, zaś część centralną o mniejszej średnicy. Część o mniejszej średnicy może rozciągać się na większej długości niż przedstawiono na fig. 11 i w rzeczywistoś ci moż e rozciągać się albo do górnej 30a albo do dolnej 30b powierzchni. Zatem przykład wykonania z fig. 11 osiąga większe przewodzenie ciepła w części centralnej formy niż w przykł adzie wykonania z fig. 8, ale bez zastosowania dodatkowych materiał ów. Figura 12 ilustruje inną modyfikację, w której otwór 36q jest wewnętrznie nagwintowany i zawiera nagwintowany zewnętrznie czop 75. Ponownie, czop 75 może mieć dowolną długość i może być różnie ustawiony wewnątrz otworu 36q. Przykład wykonania z fig. 12 ma tę zaletę, że może być regulowany w miejscu stosowania.

W skrócie, zasady niniejszego wynalazku dostarczają możliwości dostosowania charakterystyk przewodzenia ciepła w formie tak, aby uwzględnić pożądane warunki robocze lub sytuacje. Blokujące przepływ ciepła otwory mogą zostać wykonane między powierzchnią formy a każdym kanałem chłodzącym lub między powierzchnią formy a niektórymi kanałami chłodzącymi. Charakterystyki przewodzenia ciepła otworów blokujących mogą zostać dostosowane zarówno w kierunku osiowym jak i obwodowym korpusu formy w celu uzyskania pożądanych właściwości różnicowego chłodzenia. Figury 13-15 ilustrują przykłady wykonania wynalazku, w których chłodziwo jest wprowadzane i usuwane w róż nych miejscach. Na fig. 13 chł odziwo jest wprowadzane i usuwane z kierunku promieniowego w górnym zakoń czeniu korpusu formy, jak na fig. 1-3. Na fig. 14 chł odziwo jest wprowadzane i usuwane w kierunku promieniowym w dolnym końcu korpusu formy, podczas gdy na fig. 15 chłodziwo jest wprowadzane i usuwane z kierunku osiowego w dolnym końcu korpusu formy. Należy zauważyć, że chłodziwo może być wprowadzane, na przykład, w górnym końcu korpusu formy, zaś usuwane z dolnego końca korpusu formy według zasad wynalazku. Figura 16 ilustruje zastosowanie niniejszego wynalazku odnośnie formy wstępnej 92 do wykonywania wyrobów szklanych. Zasady pozostają takie same jak w powyższych uwagach dotyczących form właściwych, chociaż zwykle mniej ciepła jest usuwane z formy wstępnej, gdyż pożądane jest utrzymywanie podwyższonej temperatury szkła

PL 200 617 B1 i w konsekwencji mniej kanał ów chł odzą cych i otworów blokują cych przepł yw ciepł a jest zwykle dostarczanych w formie wstępnej.

Figura 15 ilustruje dwie dodatkowe modyfikacje według wynalazku. Para czopów 92, 94 zamyka odpowiednie końce otworu 36d w korpusie formy 30. Przy zastosowaniu korpusów form dostatecznie porowatych, aby chłodziwo mogło przepływać od kanału 34d do otworu 36d, czopy 92, 94 zapobiegają kontaktowi par chłodziwa z uszczelkami 40, 46. Para igieł 96 regulujących szybkość przepływu (przedstawiona jest tylko jedna) jest zamontowana przy pomocy gwintu w płytce 38. Każda igła regulacyjna ma punkt igły, który łączy się z kanałem przepływu płynu w płytce 38. Igły 96 dostarczają zatem regulacji oporności dla przepływu płynu w każdej części formy.

Figura 21 ilustruje układ 80 krążenia chłodziwa według obecnie preferowanego przykładu wykonania wynalazku. Chłodziwo w obecnie preferowanym przykładzie wykonania wynalazku zawiera mieszaninę glikolu propylenowego i wody. Mieszanina ta pomaga zapobiec korozji, redukuje przewodzenie ciepła od korpusów formy, smaruje pompę i pomaga zredukować dwufazowe wrzenie w kanałach chłodziwa formy. Inne chłodziwa i mieszaniny chłodziw mogą być użyte zależnie od czynników środowiskowych i innych. Względny skład procentowy glikolu propylenowego i wody są regulowane przez urządzenia 82 kontroli składu chłodziwa, sterowane przez elektroniczny sterownik 84. Podobnie istnieje sterownik 86 temperatury chłodziwa, służący do pomiaru temperatury chłodziwa oraz do ogrzewania lub chłodzenia chłodziwa, zależnie od potrzeby, pod kontrolą sterownika 84. Sterownik 88 szybkości przepływu chłodziwa zawiera pompę o zmiennej wydajności i odpowiednie środki do pomiaru szybkości przepływu chłodziwa (i ciśnienia, jeśli trzeba). Chłodziwo może być wprowadzane z urządzenia 88 do wszystkich segmentów formy połączonych równolegle lub może być wprowadzane przez indywidualnie sterowane zawory 90 do indywidualnych segmentów formy. Zawory 90 są sterowane przez elektroniczny sterownik 84. Zatem sterownik 84 odbiera informacje o składzie chłodziwa z urządzenia 82, o temperaturze z urządzenia 86 i szybkości przepływu chłodziwa (i ciśnieniu) z urządzenia 88, i dostarcza odpowiednich sygnałów sterujących do sterowników składu, temperatury i szybkości przepływu. Sterownik 84 dostarcza również odpowiednich sygnałów do poszczególnych zaworów 90, które umożliwiają indywidualne sterowanie szybkością przepływu chłodziwa do form. W dowolnym wykonaniu jeden lub więcej sterowników 82, 86, 88 i 90 może być usuniętych, jeśli trzeba.

Otwory w korpusie formy charakteryzują się liczbą, rozmieszczeniem, głębokością i zawartością, które pozwalają regulować przewodzenie ciepła między powierzchnią formy a chłodziwem. Cecha ta pozwala projektować formy dla danej regulacji temperatury i określonych charakterystyk przewodzenia ciepła. Dalej, sterowanie składem chłodziwa, temperaturą i/lub szybkością przepływu dostarcza dynamicznej kontroli temperatury powierzchni formy. Korozja formy jest zredukowana, zaś czas użytkowania zwiększony. Opisano kilka modyfikacji i zmian. Chociaż wynalazek został opisany jako szczególnie użyteczny w odniesieniu do urządzeń z indywidualnymi sekcjami, wynalazek może być zastosowany również w odniesieniu do innych typów urządzeń do wytwarzania wyrobów szklanych, takich jak urządzenia obrotowe. Inne modyfikacje i zmiany są oczywiste dla osób o odpowiedniej wiedzy w danej dziedzinie. Wynalazek obejmuje wszystkie takie modyfikacje i zmiany, zgodne z ideą i zakresem dołączonych zastrzeżeń.

Claims (20)

1. Ukł ad chł odzonej p ł ynem formy do wytwarzania wyrobów szklanych, zawierają cy ukł ad (80) cyrkulacji płynnego chłodziwa i formę do wytwarzania wyrobów szklanych, przy czym ta forma zawiera przynajmniej jeden korpus (30, 100) o konstrukcji przewodzącej ciepło, mający część centralną z powierzchnią formującą (32, 32a) do formowania stopionego szkła i część obrzeżną, oddaloną w kierunku promieniowym na zewnątrz od wspomnianej części centralnej, pierwszy zespół kanałów chłodzących (34a do 34h, 54 do 69), który rozciąga się we wspomnianej części obrzeżnej, środki (38, 44, 80) do kierowania płynnego chłodziwa przez wspomniany pierwszy zespół kanałów chłodzących dla usuwania ciepła ze wspomnianego korpusu (30) przez przewodzenie ciepła od powierzchni formującej (32, 32a) i drugi zespół otworów (36a do (36q) hamujących przewodzenie ciepła we wspomnianym korpusie, które są usytuowane we wspomnianym korpusie i mają własności gorszego przewodzenia ciepła niż metal formy, znamienny tym, że wymieniony drugi zespół otworów (36a - 36q) hamujących przewodzenie ciepła jest usytuowany w kierunku promieniowym między wspomnianymi kanałami chłodzącym (34a - 34h) a wspomnianą powierzchnią formującą (32, 32a) tak, że wspomniany drugi

PL 200 617 B1 zespół otworów (36a - 36q) hamujących przewodzenie ciepła jest rozmieszczony promieniowo, i jest przesunięty w kierunku do wewnątrz od wspomnianego pierwszego zespołu kanałów chłodzących (34a - 34h, 54 - 69) dla hamowania przewodzenia ciepła od wspomnianej powierzchni formującej (32, 32a) do płynnego chłodziwa we wspomnianych kanałach (34a - 34h).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej jeden otwór (36a do 36q) wspomnianego drugiego zespołu otworów ma głębokość we wspomnianym korpusie (30, 100) zależną od profilu wspomnianej powierzchni formującej (32, 32a) dla sterowania przewodzeniem ciepła od wspomnianej powierzchni formującej (32, 32a) do wspomnianego kanału chłodzącego (34a - 34h, 54 - 69).

3. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przynajmniej jeden otwór (36a - 36q) wspomnianego drugiego zespołu otworów jest ślepym otworem (36d), który rozciąga się częściowo we wspomnianym korpusie (30, 100).

4. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wspomniana powierzchnia formująca (32, 32a) ma pierwszą część do formowania korpusu pojemnika i drugą część do formowania szyjki pojemnika, zaś przynajmniej jeden otwór wspomnianego drugiego zespołu otworów (36a - 36q) ma głębokość sięgającą między wspomnianą częścią formującą korpus pojemnika wspomnianej powierzchni formującej (32, 32 a) a wspomnianymi kanałami chłodzącymi.

5. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ż e przynajmniej jeden otwór wspomnianego drugiego zespołu otworów (36a do 36g) rozciąga się osiowo przez wspomniany korpus (30, 100).

6. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawiera również środki (70, 72, 74, 75) przynajmniej częściowo wypełniające przynajmniej niektóre otwory ze wspomnianego drugiego zespołu otworów (36a do 36q), tak aby zmieniać przewodność cieplną w kierunku promieniowym przez wspomniane otwory.

7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, ż e wspomniane środki (70, 72, 75) wypełniają część środkową przynajmniej jednego otworu.

8. Ukł ad wedł ug zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, ż e przynajmniej jeden otwór (36q) jest od wewnątrz nagwintowany, zaś wspomniane środki (75) są nagwintowanym od zewnątrz czopem we wspomnianym otworze (36q).

9. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ż e przynajmniej jeden otwór wspomnianego drugiego zespołu otworów (36a - 36q) ma jednorodny przekrój poprzeczny wzdłuż całej długości.

10. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że otwory wspomnianego drugiego zespołu otworów (36a - 36q) mają jednorodną średnicę cylindryczną i są całkowicie otwarte wzdłuż całej ich długości.

11. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przynajmniej jeden otwór (36p) wspomnianego drugiego zespołu otworów ma przekrój poprzeczny, który zmienia się wzdłuż jego długości.

12. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kanały chłodzące wspomnianego pierwszego zespołu kanałów chłodzących (34a - 34h, 54 - 69) są oddalone jeden od drugiego we wspomnianej części obrzeżnej.

13. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że wspomniany korpus (30, 100) ma pierwszą i drugą powierzchnie końcowe (30a, 30b), na które otwierają się wspomniane kanały chłodzące, a wspomniane środki (38, 44, 80) do kierowania płynnego chłodziwa zawierają pierwszą płytkę końcową (38) na wspomnianej pierwszej powierzchni końcowej (30a) i drugą płytkę końcową (44) na wspomnianej drugiej powierzchni końcowej (30b), przy czym wspomniane płytki końcowe (38, 44) mają kanały (54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 69) ustawione naprzeciw wspomnianych kanałów (34a - 34h) dla kierowania płynu chłodzącego przez wspomniane kanały chłodzące.

14. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że wspomniana pierwsza płytka końcowa (38) zawiera wlot (50) płynu do kierowania płynu do zakończenia jednego kanału chłodzącego i wylot (52) płynu do odbierania płynu z zakończenia innego ze wspomnianych kanałów chłodzących.

15. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że zawiera również środki (96), na jednej ze wspomnianych płytek końcowych, do regulowania pola przekroju poprzecznego wspomnianych środków do kierowania płynu dla przepływu płynu.

16. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera formę otwieraną, mającą parę wspomnianych korpusów (30, 100) z identycznymi zestawami kanałów chłodzących i otworów.

17. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wspomniany korpus (30, 100) jest wykonany z żeliwa sferoidalnego.

18. Układ według zastrz. 17, znamienny tym, że wspomniane żeliwo sferoidalne jest austenitycznym żeliwem sferoidalnym typu Ni-Resist, o zawartości krzemu większej niż 3,0% i zawartości molibdenu większej niż 0,5%.

PL 200 617 B1

19. Układ według zastrz. 18, znamienny tym, że wspomniana zawartość krzemu jest równa 4,20 ± 0,20%, zaś wspomniana zawartość molibdenu jest równa 0,70 ± 0,10%.

20. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wspomniane środki do kierowania chłodziwa obejmują środki (80) do sterowania przynajmniej jednym spośród następujących parametrów: zmienna temperatura, szybkość przepływu i skład wspomnianego chłodziwa.