DE2146569B2

DE2146569B2 - Einrichtung zur Ermittlung einer mittleren Innenwandtemperatur und des mittleren WännefUisses durch die Wandung von Formen für die Hohlglas-Herstellung

Info

Publication number: DE2146569B2
Application number: DE2146569A
Authority: DE
Inventors: Peter 7500 Karlsruhe Bork
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-09-17
Filing date: 1971-09-17
Publication date: 1974-03-21
Also published as: DE2146569A1; FR2153005B3; US3810747A; BE788904A; FR2153005A1; DE2146569C3; GB1401309A

Description

und/oder des Wärmeflusses gemäß
2 = Kl ■(&-&„)

mit Hilfe der Ausgangssignale (O₁ und 0_a) der inneren und äußeren Temperaturfühler.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühler stabförmig ausgebildete Widerstandsthermometer sind,

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmig ausgebildeten Widerstandsthermometer längenmäßig etwa der Höhe der Form (1) entsprechen.

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung einer mittleren Innenwandtemperatur und des mittleren Wärmeflusses durch die Wandung von Formen für die Hohlglas-Herstellung.

Bei der serienmäßigen Herstellung von Hohlglas-Artikeln sind die dazu gebrauchten Formen so aufgebaut, daß durch ihre Wandung eine bestimmte Wärmemenge abgeführt werden kann, um ein gleichmäßiges Erstarren des flüssig eingebrachten Glases, welches in der Form zu einem dünnwandigen Artikel geblasen wird, zu erreichen. Dabei ist, um fehlerfreie Hohlgläser zu erzeugen, die Temperatur der Forminnenwand von erheblicher Bedeutung, sie muß innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Ist die Innenwandfläche der Form zu kalt, so treten örtliche Unterschiede im der Wanddicke des geblasenen Gegenstandes auf, ist sie dagegen zu heiß, so beginnt das Glas an der Formwand zu kleben. Die meist in einer Längsmittelebene teilbaren Formen werden, um eine Erhöhung der Temperatur zu vermeiden, während des Fertigungsvorganges laufend mit Luft gekühlt, die durch Düsen auf die Formaußenflächen gerichtet aufgeblasen wird. Die Kühlluftmenge wurde bisher nach der Erfahrung von Hand eingestellt, sie variierte je nach Arbeibbcdienung, Artikelform und Artikelfrequenz;.

Um eine Optimierung des Hohlglas-Herstellungsprozesses über eine Automatisierung bzw. Regelung zu erreichen, wurde es als notwendig erkannt, zumindest eine mittlere Innenwandtemperatur der Hohlglas-Formen zu kennen, um sie als Regelgröße zu benutzen.

Gleichzeitig ist auch eine Kenntnis des mittleren Wärmeflusses durch die Wand der Form von Tnteresse, da dem Glas bei der Berührung mit der Formwand eine bestimmte Wärmemenge möglichst rasch entzogen werden muß.

Es besteht demgemäß die Aufgabe, eine Einrichtung zur Ermittlung der beideu genannten Größen zu schaffen, die eine kontinuierliche Überwachung während des, Betriebs erlaubt.

Meßanordnungen zur indirekten Messung von Temperaturen bzw. Wärmeflüssen sind in der Technik zwar weitgehend bekannt, jedoch zur Lösung der obengenannten Aufgabe und auf dem Gebiet der Hohlglas-Herstellung bisher noch nicht eingesetzt worden.

Aus der USA.-Patentschrift 3 542 123 ist z. B. eine Einrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur bewegter Oberflächen bekannt, bei der mit Hilfe einer Kompensationsschaltung ein Meßkörper so aufgeheizt wird, daß der in ihm zwischen zwei Temperaturmeßstellen auftretende, vom Meßobjekt herrührende Wärmefluß zu Null wird. Zur Steuerung sanitärer Spüleinrichtungen ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 7 047 247 ein aus einem fiinken und einem trägen Temperaturfühler bestehender Meßwertaufnehmer bekannt, der nur auf schnelle Temperaturänderungen nach Art eines sogenannten Tendenzthermometers anspricht.

Dieser Stand der Technik legt jedoch nicht eine Lösung der oben gestellten Aufgabe nahe, bei der eine Einrichtung zur Ermittlung einer mittleren Innenwandtemperatur des mittleren Wärmeflusses durch die Wandung von Formen für die Hohlglas-Herstellung gekennzeichnet ist, durch mindestens eine Gruppe von zwei Temperaturfühlern, die in achsnarallelen Bohrungen in der Wand der Form in radialer Richtung hintereinander angeordnet sind und eine elektronische Rechenschaltung zur elektrischen Darstellung der Innenwandtemperatur gemäß der Gleichung

und/oder des Wärmeflusses gemäß
Q = Kl ■(»-&„)

mit Hilfe der Ausgangssignale #, und ϋ_α der inneren und äußeren Temperaturfühler.

Die Formeln (1) und (2) gelten streng für gleichmäßig angeströmte Hohlzylinder, wobei O₁ die Temperatur ist, die auf einer der Zylinderachse nähergelegenen Mantelfläche, ü_a die Temperatur der weiter außen liegenden gedachten Mantelfläche eines Zylinders ist, wobei die beiden Mantelflächen innerhalb der Wanddicke des Hohlzylinders liegen. Kl und Kl sind Konstanten.

Wie Versuchsmessungen erwiesen haben, läßt sich eine Hohlglas-Form in erster Näherung als derartiger Hohlzylinder betrachten.

Um noch bessere Mittelwerte zu erhalten, sind vorteilhaft mehrere Zweiergruppen von Temperatunfühlern in unterschiedlichen radialen Richtungen anzubringen. Mit einer derartigen Anordnung kann nicht nur das Temperaturgefälle in den verschiedenen radialen Richtungen und damit der Wärmefluß gemessen werden, sondern es ist auch möglich, durch Ansteuerung nur der inneren Temperaturfühler Kenntnis von der Gleichmäßigkeit der Temperatur-

verteilung auf einer gedachten Mantelfläche im Innern der Form zu erhalten. Eine weitere Möglichkeit, Aufschluß über eine Temperaturverteilung zu erhalten, besteht darin, die Zweiergruppen jeweils in unterschiedlichen Höhen der Form anzuordnen, so daß auch Kenntnis über Temperaturverteilung und Wärmefk'ß in Längsrichtung der Form gewonnen werden kann.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den F i g. 1 bis 4 Ausführungs'oeispiele dargestellt und im folgenden beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Hohlglas-Form,

F i g, 2 eine Ansicht derselben Hohlglas-Form von oben,

F i g. 3 eine Hohlglas-Form von oben gesehen mit mehreren Zweiergruppen von Bohrungen zur Aufnahme von Temperaturfühlern,

Fig. 4 eine elektronische Rechenschaltuiig zur Darstellung des mittleren Wärmeflusses und der mittleren Innenwandtemperatur.

Fig. 1: Eine Hohlglas-Form 1 für eine Flasche ist in einer Längsmittelebene teilbar u^d besteht demgemäß aus den beiden Hälften 1' und 1". Die Form ihrer Außenfläche 2 ist im wesentlichen zylindrisch, die ihrer Innenfläche 3 entspricht dem zu blasenden Hohlglas-Artikel. Wie aus der Figur zu ersehen ist, differiert die Wandstärke der Hohlglas-Form entsprechend. Zur Messung des Temperaturgefälles in der Wand sind zwei achsparallele Bohrungen 4 und 5 angeordnet, die sich über die ganze Höhe der Form erstrecken. Die beiden Bohrungen 4 und 5 liegen hintereinander in radialer Richtung die Bohrung 4 ist dabei von der Mittelachse der Form 1 her gesehen in radialem Abstand r, innen-, die Bohrung 5 in radialem Abstand r_a außenliegend. In den Bohrungen 4 und 5 können hier nicht gezeichnete stabförmig ausgebildete Widerstandsthermometer eingefügt werden, die in sehr gutem Wärmekontakt mit den Wänden der Bohrungen 4 und 5 stehen. Von jedem der beiden Temperaturfühler wird als Meßsignal ei:< Mittelwert der längs der Bohrungen herrschenden Temperaturen dargeboten.

F i g. 2 zeigt eine Ansicht der Hohlglas-Form 1 der F i g. 1 von oben. Es sind hier die auf einem Radius liegenden Bohrungen 4 und 5 zu erkennen. Der Abstand der Bohrungen 4 und 5 untereinander ist so groß wie möglich zu wählen, um ein möglichst großes Temperaturgefälle zwischen dem inneren und dem äußeren MeSJort zu erhalten.

Um noch genauere Mittelwerte zu bekommen, ist es angezeigt, gemäß F i g. 3 mehrere Zweiergruppen von Temperaturmeßfühlern vorzusehen. In der Figur ist wieder, wie in Fig. 2, die Hohlglas-Form 1 von oben gezeigt. Außer den beiden Bohrungen 4 und 5 sind auf den gleichen, von den radialen Abstanden r und η bestimmten Kreisen weitern Bohrungen 4 , 5 und 4" 5" in gleichmäßigem augenabstand ange-

5SUdIe von über die ganze Höhe der Form I reichenden Temperaturfühlern,wie die schon^ erwähnten stabförmig ausgebildeten Wtderstands-Srmometer, können auch TemperawrMto: anderer Art bzw anderer Form in verschiedenen Hohui er Bohrungen 4, 5 bzw. in weiteren Gruppen angebracht werden um, wie bereits erläutert die Temperaturverteüung in der Höhe und über den Umfang zu er^m Eststehen mehrere Möglichkeiten, df Ausgangssienale der Temperaturfühler über Kontakte mechanisch abzutasten oder drahtlos in eine Auswerte-"chaltung zu übermitteln. Bei der Verwendung von Widerstaidsthermometern können die übrigen Widerstände der Meßbrücke an der Form selbst angeordnet

30 sein

In F i g. 4 ist ein Schpjtschema als Beispiel einer elektronischen Rechensch.. uing zur Ermittlung des mittleren Wärmeflusses und de» mittleren Innenwandtemperatur dargestellt. Die beiden Temperaturen O₁ und O₁₁ werden als elektrische Signale den Eingängen ",ines Differenzverstärkers Vl zugeführt, an dessen Ausgang die Differenz #, — O_a auftritt. Diese Differenz wird elektrisch mit einer dem Faktor Kl entsprechenden, an dem Potentiometer P1 abgegriffenen Spannung elektrisch multipliziert und in dem Verstärker V 2 verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers V 2 entspricht dem mittleren Wärmefluß Q = Kl-(Oi-O₁₁).

Zur Darstellung der mittleren Innenwandtemperatur O_x wird die Temperatur O₁ dem einen Eingang eines Addierverstärkers V3 zugeführt, an dessen anderen Eingang die Differenz 0-, — ϋ_α multipliziert mit einem Faktor/C 2 abgegriffen am Potentiometer P 2 anliegt. Das Ausgangssignal des Addierverstärkers V 3 entspricht demgemäß einem Wert &_x, wie er durch die Formel O₁ + Kl (O₁ — O_a) gegeben ist.

Mit Hilfe derartiger Meßeinrichtungen und den damit gewonnenen Meßsignalen ist es möglich, diese Signale zur Überwachung anzuzeigen oder sie einer Regelschaltung mit dem Kühlluftstrom als Stellgröße zuzuführen, damit der Kühlluftstrom im Sinne eines möglichst geringen Kühlluftverbrauchs eingestellt werden kann. Eine andere Möglichkeit wird darin gesehen, bei maximalem Kühlluftstrom die Artikelfrequenz, d. h. die Drehzahl der Maschine, oder die Durchlaufgeschwindigkeit der Artikel zu erhöhen.

Von Vorteil ist dabei, daß die Regelung der Inner.-vvandtemperatur der Hohlglas-Formen regeltechnisch nur auf eine Größe, nämlich die mittlere Innenwandtemperaür-, auszurichten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnun3en

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Ermittlung einer mittleren Innenwa.idtempera'tur (O_x) und des mittleren Wärmeflusses (Q) durch die Wandung von Formen für die Hohlglas-Herstellung, g e k e η η zeichnet durch mindestens eine Gruppe von zwei Temperaturfühlern, die in achsparallelen Bohrungen (4, 5) in der Wand der Form (1) in radialer Richtung hintereinander angeordnet sind; eine elektronische Rechenschaltung zur elektrischen Darstellung der Innenwandtemperatur gemäß der Gleichung