DE2222137A1

DE2222137A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen von durch Waerme erweichbarem Material

Info

Publication number: DE2222137A1
Application number: DE19722222137
Authority: DE
Inventors: Colchagoff Robert Demeter
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1971-05-07
Filing date: 1972-05-05
Publication date: 1972-11-23
Also published as: NL7205934A; DE2222137C3; AU471151B2; CH543457A; DE2222137B2; FR2137542B1; SE391707B; IT952479B; GB1392535A; AU4142972A; CA964063A; NL166674B; JPS5245726B1; FR2137542A1; NL166674C

Description

'/. USTELLTJ NGSAN SCHRIFT: UAMBtTTtG 36 · rtEUEfr^ALj^ IJl

Τϊίϊ.. 3β7428 UND

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OWENS-ILLINOIS IMG müNc^n ₁₅ . Μο*α«τ«τ*.

Toledo, Ohio V36O1/USA

den 4» Mai

Verfahren und Vorricht^ing zum Formen von durch ¥arme erweichbarem Material

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine "Vorrichtung zur Formgebung von und zürn gewünschtenfalls mit gesteu*· erter Geschwindigkeit erfolgendem Wärmeentzug aus durch ¥ärme erweichbarem Material, insbesondere zültn Ablei»- ten von !/arme, die bei der Verarbeitung von Glas aus der Glasschmelze auf die Form, in der die Schmelze erstarrt, tibergeht.

Formen zur Formgebung von Glas werden im Betrieb in solchen Temperaturbereichen benutzt, die für die beste Äusformung und Formgebung des Glases erforderlich sind» Bisher wurden Formen stets mit Luft oder Wind, die auf die Form oder gegen Flächen der Form geblasen wurden, gekühlt, wobei häufig der Kühlwind auf die wärme ab strahlende Flä>che der Form gerichtet wird» Gelegentlich jedoch wird auch die mit dem Glas in Kontakt kommende Fläche der Form gekühlt, während sich darin gerade kein geschmolzenes Glas zum Ausformen befindet.

Die Fläche, die in Kontakt mit dem Glas kommt, mttÖ jedoch stets heiß genug bleiben, um einen Abschreckeffekt zu ver^ Meiden, d.h. die Erscheinung des ¥elÜgwerdens, die beobt-

achtet wird, wenn heisses Glas mit zu kaltem Metall in Berührung kommt. Die mit dem Glas in Kontakt kommende Oberfläche muss auch so heiss sein, dass eine so plötzliche Glasabkühlung vermieden wird, durch die das Glas "kraqueliert" wird. Wenn die mit dem Glas in Berührung kommende Fläche zu heiss wird, führt dies zum Ankleben des Glases an der Form, und dadurch werden Defekte in dem ausgeformten- Glaskörper verursacht, Es ist daher wünschenswert, die mit dem Glas in Kontakt kommende Fläche einer Form innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches zu halten, um die Ausbildung von Defekten in dem auszuformenden Formkörper zu vermeiden und darüber hinaus der Bildung von Hitze-Krakelüren an der rait dem Glas in Kontakt kommenden Formenfläche zu verhindern.

Wie zuvor erwähnt werden Glasformen üblicherweise mit Luft oder mit Dampf, bzw, mit Wasser, das durch DUsenöffnungen in die Luft oder direkt gegen die Form gespritzt wird, gekühlt. Solche Kühlmethoden sind nicht immer vollständig ausreichend, weil es nicht immer möglich ist, die Wärme mit der gleichen Geschwindigkeit abzuleiten, mit der die Form Hitze aus dem geschmolzenen Glas aufnimmt. Weiterhin wird bei dem Versuch, die Wärmemenge zu entfernen, die abgeführt werden sollte, das durch die Düsen zuzuführende Volumen an Luft oder Wind so gross, dass ein beträchtlicher Lärm entdbeht, was für das Bedienungspersonal unangenehm ist, das darüber hinaus dann in einer Umgebung arbeiten muss, die durch die von der Form in diese Umgebung abgeleitete Wärme den Aufenthalt unangenehm werden lässt.

Es sind bereits Spritzgussformen zum Verarbeiten von Kunststoff bekannt, z.B. aus der amerikanischen Patentschrift 3 191 225, bei denen eine Mehrzahl von Leitungen um einen Meßforra-Hohlraum angeordnet sind, durch die ein Wäremüber-

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tragungsmittel mit vorbestimmten Temperaturen und Fließgeschwindigkeiten so zirkuliert, dass verschiedene Temperaturgradienten ah verschiedenen Teilbereichen der Meßform erreicht werden. Jedoch lässt sich die Lehre dieser Patentschrift nicht auf Formen für die Verarbeitung von Glas anwenden, da die dabei infrage kommenden Temperaturbereiche wesentlich niedriger sind. Das heisst, es kann durch unterschiedlichen Kontakt einer Formenwand mit einem Kühlmittel, mit dem die Wärme so ausreichend schnell abgeleitet wird, dass die gewünschte Wirkung beim Glasausformen erreicht wird, an den inneren Formenoberflächen zur Bildung von Wärmerissen bzw. Krakelüren kommen, bedingt durch die hohe Temperaturdifferenz zwischen der mit dem Glas in Berührung kommenden Fläche der Form und der in direktem Kontakt mit dem Wärmeübertragungsmittel stehenden Fläche der Form , wodurch Spannungen verursacht oder induziert werden.

Es ist in der Glas-Ausform-Technik aus der amerikanischen Patentschrift 3 224 860 bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der zwischen einer inneren Fläche und einer Aussenfläche einer Form zum Ausformen von Glas eine Substanz eingebaut worden ist, die eine gute Wärmeleitfähigkeit hat und bei in diesen Formen·für die Glasbearbeitung vorherrschenden Temperaturen flüssig ist. Die Hitze geht auf ihrem Weg zu der äusseren Fläche durch diese Substanz hindurch und.wird an der äusseren Fläche durch Abstrahlung in die Atmosphäre verteilt. Die die Wärme abstrahlende äussere Fläche wird mit Kühlluft oder einer sonstigen geeigneten Flüssigkeit aus einem oberhalb und im Abstand von der die Wärme abstrahlenden Fläche angeordneten Düsenkopf besprüht. Bei einer Ausführungsform dieser bekannten Vorrichtung,ist in der Flüssigen Substanz eine Rohrleitung eingebaut, und die wärmeleitende Substanz wird mittels Hindurchleiten.eines Kühlmittels durch die Rohrleitung in einer in der Form vorgesehenen Kammer gekühlt.

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Die in der amerikanischen Patentschrift j5 224 860 beschriebene Vorrichtung und Methode lassen sich bei den zur Formgebung von Glas erforderlichen Arbeitsbedingungen nicht ohne Nachteil verwenden, denn diese Bedingungen müssen in engen Toleranzen eingestellt werden, weil andernfalls Spannungen in dem Formkörper ausgebildet werden. Die die Wärme ableitenden Flächen liegen direkt fest an der Form an oder sie bilden einen Teil der Form, so dass durch Expansion und Kontraktion auftretende Spannungen dieser Flächen sich auf die Form übertragen. Darüber hinaus wird bei dieser bekannten Konstruktion keine Maßnahme vorgesehen, um die mit dem Glas in Kontakt stehende Fläche der Form in dem Temperaturbereich zu halten, der für die best-wirksame Glasformung erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum gewünschtenfalls mit geregelter Geschwindigkeit erfolgenden Ableitung von Hitze von einer mit geschmolzene« Glas in Berührung kommenden Fläche einer Form zu^-schaffen, und zwar insbesondere von einer aus Metall bestehenden Formwand, deren wärmeabstrahlende Fläche sich auf der anderen Seite der Wand befindet.

Diese Aufgabe wird gelöst mittels einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zur Formgebung von und zum gewünschtenfalls mit geregelter Geschwindigkeit erfolgenden Wärmeabzug aus durch Wäre« erweichbarem Material, wie Glas, die erfindungsgemäss gekennzeichnet ist durch

(a) eine Form mit einer mit dem durch Wärme erweichbaren Material in Berührung stehenden Fläche und einer wärmeabstrahlenden Fläche,

(b) eine an die wärmeabstrahlende Fläche angrenzende, zur Aufnahme eines eine bestimmte Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Mittels dienende und eine Wärmeaustausch-Fläche besitzende Kammer mit steilem Temperaturgradienten zwischen der wärmeabstrahlenden Fläche und der Wärmeaustausch-Fläche,

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(c) mit der Wärmeaustausch-Fläche verbundene Kühlmittel-Kanaldurchgänge, und

(d) eine Wärmeableit-Einrichtung mit Kühlmittel-Kreislauf über Zuführleitung, Verteilerrohre und Rückführleitung sowie einer in den Kreislauf eingebauten Förderpumpe und einem Wärmeaustauscher.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Wärmeableit-Einrichtung, durch die ein Kühlmittel zirkuliert, benachbart zu, jedoch im Abstand von der zusätzlich zu einer mit dem Glas in Berührung stehenden Fläche in der Formenstruktur vorhandenen Wärmeableitfläche angeordnet und befestigt, und dadurch ist zwischen dieser Wärmeableit-Einrichtung und der die Wärme abstrahlenden Fläche eine Kammer ausgebildet. In dieser Kammer und diese vollständig ist ein Mittel eingebracht, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat als das Werkstoffmaterial, aus dem die Form besteht, und dies führt dazu, dass sich zwischen der Formenwand und der Wärmeverteil-Einrichtung ein steiler Temperaturgradient aufbaut. In der Wärmeverteil-Einrichtung zirkuliert ein Kühlmittel und entfernt während des anfänglichen Kontaktes des geschmolzenen Glases mit der mit dem Glas in Berührung stehenden Fläche die Hitze aus dem Wärmeübertragungsmittel, und dadurch wird verhindert, dass geschmolzenes Glas an der mit dem Glas in Berührung stehenden Fläche anklebt. Es wird weiterhin, nachdem ein Glasformungsvorgang abgelaufen ist, durch diese erfindungsgemässe Vorrichtung die in Berührung mit dem Glas kommende Fläche oberhalb einer vorbestimmten Temperatur gehalten, so dass die Ausbildung von Fehlstellen an-einem Glasformkörper beim Anlauf eines folgenden Glas-Ausformungsvorgang verhindert ist. Die Wärmeverteil-Einrichtung ist zweckmässig mit einer Regeleinrichtung zur Steuerung der Zirkulationsgeschwindigkeit des Kühlmittels ausgerüstet. Dadurch lässt sich beim Anlaufen eines jeweiligen Glas-Ausform-Vorgangs Wärme besonders beschleunigt ableiten,

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während die Wärmeabführung im weiteren Verlauf dieses Formvorgangs etwas langsamer eingestellt wird. Es können in der Wärmeverteil-Einrichtung weiterhin Regler für die Einstellung und Variierung der Temperatur des Kühlmittels vorhanden sein. Damit lässt sich die Temperatur an der mit dem Glas in Kontakt stehenden Fläche exakt innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs halten»

Die erfindungsgemässe Vorrichtung und das mit durchgeführte erfindungsgemässe Verfahren haben den Vorteil, dass in der Form die Ausbildung von besonders heissen Stellen vermieden wird. Es werden die durch Kühlen der Form mittels Besprühung verursachten bekannten Nachteile ausgeschaltet, und es wird vermieden, dass Beschmutzung oder Beeinträchtigung der inneren Formenfläche oder des ausgebildeten Formkbrpers durch manchmal dorthin gelangende versprühte Kühlmittelanteile erfolgt. Es ist darüber hinaus die Lärmbeeinträchtigung und die durch versprühte Kühlmittel bewirkte Luftverunreinigung und Umweltbeeinträchtigung reduziert bzw. ganz vermieden, so dass beim Arbeiten nach dem erfindungsgemässen Verfahren und mit der erfindungsgemässen Vorrichtung die Arbeitsumgebung kühler und sauberer bleibt. Die Kosten für die Kühlung sind bei der erfindungsgemässen Vorrichtung niedriger, und es ist erfindungsgemäss möglich, die Temperatur der mit dem Glas in Kontakt kommenden Flächen der Form in einem bisher nicht bekannten Ausmaß zu regulieren, ohne dass unerwünschte Spannungen sich aufbauen, und zwar weder in dem in Bildung befindlichen Formkörper noch in der Form.

Die Erfindung ist anwendbar zum Ausformen beliebiger unter Wärmeeinwirkung erweichbarer Materialien, die in einem vorbestimmten Temperaturbereich ausgeformt werden müssen, wenn Beschädigungen an dem gebildeten Formkörper oder in der Form vermieden werden sollen.

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Wie bereits gesagt ist das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Ausformen von und zum mit gesteuerter Geschwindigkeit erfolgendem Wärmeabzug aus durch Wärme erweichbarem Material, bei dem Formen eingesetzt werden, die sowohl eine mit dem durch Wärme erweichbaren Material in Berührung stehende Fläche als auch eine wärmeabstrahlende Fläche aufweisen, dadurch ausgezeichnet, dass ein Mittel, das eine ganz bestimmte Wärmeleitungs-Geschwindigkeit hat, direkt im Anschluss an die wärraeabstrahlende Fläche angeordnet ist. Es wird dadurch erreicht, dass sich ein steiler Temperaturgradient zwischen der wärmeabstrahlenden Fläche und einer Wärmeaustausch-Fläche des Wärmeübertragungsmittels ausbildet. An der Wärmeaustausch-Fläche befinden sich die Kühlmittel enthaltenden Kanaldurchgänge·

Durch diese Kanaldurchgänge zirkuliert das Kühlmittel so rasch, dass während des anfänglichen Kontaktes des durch Wärme erweichbaren Materials mit der damit in Kontakt stehenden Fläche der Form Wärme von der Wärmeaustausch-Fläche abgezogen werden und nach dem Ausformen des durch Wärme erweichbaren Materials die damit in Kontakt gestandene Fläche oberhalb einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden kann. Durch diese letztgenannte Maßnahme werden verbesserte Bedingungen für das Anlaufen eines nachfolgenden weiteren Formvorgangs geschaffen. In der Wärmeableit-Einriehtung, durch die das Kühlmittel zirkuliert, können Regeleinrichtungen vorgesehen sein, mit denen die Zirkulationsgeschwindigkeit des Kühlmittels durch die Leitungen eingestellt wird· Es können weiterhin in dem Kühlmittel-Kreislauf Temperaturfühler angeordnet sein, die entsprechend der Temperatur des Kühlmittels automatisch die Zirkulationsgeschwindigkeit steuern« Man kann diese Zirkulationsgeschwindigkeit auch noch durch Unterteilung in Zyklen verschiedener Zirkulationsgeschwindigkeit variieren und so einrichten, dass ein Zyklus einem Ausformvorgang in der Form entspricht.

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Es kann weiterhin in dem Kühlmittel-Kreislauf vorteilhaft ein Temperaturfühler und -regler an einer Stelle, an dem das Kühlmittel benachbart der Wärmeaustausch-Fläche fliesst, vorhanden sein, und es kann weiterhin eine Einrichtung eingebaut sein, die eine zyklische Variation der Temperatur des Kühlmittels in einem solchen Zyklus, der einem jewels folgendem Formungsvorgang entspricht, erlaubt.

Das in der Kammer eingeschlossene Wärmeübertragungsmittel ist zweckmässig bei den Arbeitstemperaturen der Form wenigstens zum Teil flüssig, und die Geschwindigkeit der Wärmeleitung soll höher liegen als diejenige des Formen-Werkstoffes_o Das im Kreislauf geführte Kühlmittel ist vorteilhaft flüssig; es kann Wasser sein_o

Weitere Vorteile und AusfUhrungseinzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand von beispielsweisen Ausführungsformen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäss

ausgebildete Formenhälfte, und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer in der er-

findungsgemässen Vorrichtung zweckmässigen Wärmeverteil-Einrichtung und Temperaturregulierung an der mit dem Glas in Kontakt kommenden Fläche der Form.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen, weist eine allgemein mit 10 bezeichnete Formenhälfte eine Formenwand 12 auf, die auf einer Seite mit Glas in Berührung kommende Fläche lh und auf der anderen Seite eine wärmeabstrahlende Fläche 16 hat.

Mit 20 ist eine Wärmeverteil-Einrichtung bezeichnet, und diese weist eine Wärmeaustauschfläche 22 mit angeflanschten Abstandshaltern 23 auf, durch die die Fläche 22 in einem be-

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stimmten Abstand von der wärmeabstrahlenden Fläche 16 der Form IO gehalten wird. Durch diese Konstruktion wird eine Kammer 30 gebildet. An der Aussenseite der Wärraeaustauschfläche 22 sitzt eine Kanäle bildende Wand 24 so an, dass eine Vielzahl von Kanaldurchgängen 26 ausgebildet wird. Die gesamte Wärmeverteil-Einrichtung ist bei 27 längs der Kanten dieser Einrichtung mit der Form 10 verschweißt oder verlötet«

Ein wärmeleitfähiges und regulierendes Mittel 32 füllt die Kammer 30 vollständig aus und kann durch einen Füllstutzen 34 in die Kammer 30 eingefüllt werden. Es wird durch einen Stopfen- oder Kappenverschluß 36 in der Kammer 30 zurückgehalten. Es ist zwar in der Darstellung ein Füllstutzen 34 im Zusammenhang mit der Form dargestellt; es kann jedoch statt dessen auch irgend eine andere beliebige bekannte Fülleinrichtung vorgesehen werden, z₀B_e kann man eine Einfüllleitung als Teil der Wärmeverteil-Einrichtung 20 einbauen, so dass, wenn die Wärmeverteil-Einrichtung 20 an der Formenhälfte 10 befestigt ist, nur noch eine Tätigkeit zum Inbetriebsetzen erforderlich wird. Eine Anordnung der letztgenannten Art empfiehlt sich dann, wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung so zusammen mit einer Form betrieben werden soll, dass die für die Form vorhandene berechnete Wärmecharakteristik nicht beeinträchtigt werden soll. Ausserdem ist die Verwendung einer erfindungsgemässen Wärmeverteil-Einrichtung 20 zusammen mit Formen, die bereits in Gebrauch sind, möglich, weil die Wärmeverteil-Einrichtung 20 einfach darum herum angeordnet und damit wie gezeigt verlötet oder verschweißt werden kann. Es kann irgend eine beliebige Einfüll-leitung die Funktion des in der Zeichnung vorgesehenen Füllstutzens 34 übernehmen; eine solche Füll-leitung lässt man teilweise ungefüllt, so dass Expansionen und Kontraktionen des Mittels 32 ausgeglichen werden können, und die Kammer 30 stets vollständig gefüllt bleibt»

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Das Mittel 32 ist ein guter Wärmeleiter und befindet sich bei der dem Arbeitstemperaturbereich der Form 10 entsprechenden Temperatur vorzugsweise wenigstens teilweise in flüssigem Zustand, Dadurch wird ein ausgezeichneter Wärmeaustausch-Kontakt zwischen der wärmeabstrahlenden Fläche 16 und der Wärmeaustausch-Wand oder -Fläche 22 möglich. In flüssigem oder teilweise flüssigem Zustand verhindert das Wärmeübertragungsmittel 32 den Übergang von Spannungen aus der Wärmeaustauschwand 22 oder der Wärmeverteil-Einrichtung 20 auf die Formenwand 12 oder wenigstens vermindert eine solche Spannungsübertragung·

Man wählt das Mittel 32 so aus, dass es unter Berücksichtigung der für die Kammer 30 gewählten Breite eine so ausreichende Leitfähigkeit hat, dass ein gewünschter steiler Temperaturgradient zwischen der Formenwand 12 und der Wärmeaustauschfläche bzw· dem Kühlmittel in den Kanaldurchgängen 26 entsteht und auf diese Weise der Wärmeabfluss aus der Wand 12 zu der Wärmeaustauschfläche und dem Kühlmittel sich einstellt. Metalle und sonstige Materialien mit auf der gegenüberliegenden Seite des Arbeitsbereiches der Form 10 geeigneten Schmelz- und Siedepunkten können für die erflndungsgemässen Zwecke verwendet werden, jedoch setzt man bevorzugt ein Alkalisalz oder ein Gemisch von Alkalisalzen ein. Ein Alkalisalz-Gemisch, das sich im Arbeitsbereich der Form 10 in schmelzflüssigem Zustand befindet und das von der Firma DuPont unter der Handelsbezeichnung "HITEC" auf den Markt gebracht wird, hat im wesentlichen folgende Zusammensetzung: Kaliumnitrat - 53#, Natriumnitrit - 40# und Natriumnitrat -

Wie zuvor erwähnt lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren auch durchführen, wenn das Mittel 32 sich nur teilweise im flüssigen Zustand befindet, während die Form in Betrieb

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ist« d.h. dieses Mittel 32 kann angrenzend an die wärmeabstrahlende Wand 16 geschmolzen sein, während es angrenzend an die Wärmeaustausch-Pläche 22 fest ist, da es erwünscht ist, dass sieh der steile Temperaturgradient über die Breite der Kammer 30 aufbaut. Obwohl der an die Fläche 22 angrenzende , Teil des Mittels 32 fest ist, ist diesem Grundsatz genüge getan, da der Anteil des Mittels 32, der schmelzflüssig ist, jedenfalls den hervorragenden Kontakt für die Übertragung der HJfcze gibt und so Spannungen zwischen den Flächen 16 und 22 vermindert oder gänzlich ausschaltet.

Die Wärmeverteil-Einrichtung 20 baut man vorteilhaft aus Werkstoffen einer solchen Masse und Flexibilität, die im Vergleich zu der Masse und Sprödigkeit der Formenwand 12 ein Verformen dieser Wärmeverteil-Einrichtung 20 erlaubt oder ermöglicht, wenn irgendwelche Spannungen aufgrund der grossen Temperaturunterschiede nicht von der Wand 12 abgeleitet werden, sondern in die Vorrichtung eingehen bzw. eindringen. Dies ist eine weitere Hilfe, um die Bildung von Rissen oder Krakelüren an der Innenfläche der Form zu verhindern O

Fig. 2 veranschaulicht eine Einrichtung, die zur Aufreehterhaltung der gewünschten Arbeitstemperatur an der inneren Fläche 14 der Form während einer bestimmten Zeitspanne, während der ein Glas-Formgebungs-Zyklus abläuft, brachbar ist. Es sind Verteilerrohre 28 vorhanden, die an den beiden Enden der Wärmeverteil-Einrichtung 20 befestigt sind. Durch eine Zuführleitung 4o wird ein geeignetes Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, den Verteilerrohren 28 am Kopf der Zuführung zugeleitet, und von dort fliesst das Kühlmittel durch die Kanaldurchgänge 26, sammelt sich in den Verteilerrohren 28 auf der anderen Seite und gelangt von dort in eine Rückführleitung 42« Die Kanaldurchgänge 26 können im Vergleich untereinander verschieden dimensioniert sein, so dass verschiedene

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Mengen an Kühlmittel entlang unterschiedlicher Bereiche der Wärmeaustausch.Fläche fHessen. Dies ermöglicht es, längs der Höhe der Formenwand 12 vertikale Temperaturgradienten aufzubauen. In dem Leitungssystem ist eine Wärmeaus tauschund -regeleinrichtung 50 vorhanden, und mit der Rückführleitung 42 verbunden, aus der das Kühlmittel in diese Wärmeaustausche inrichtung gelangt, und mit verminderter Temperatur wird das Kühlmittel über eine verstellbare Förderpumpe 60 in die Zuführleitung 40 gepumpt.

Durch bestimmte Auswahl des Mittels 32 mit einer ganz bestimmten Wärmeleitungsgeschwindigkeit, eine geeignete Dimensionierung der Breite der Kammer 30 und die Vornahme und Einregulierung einer ganz bestimmten Abkühlungsspanne in der Wärmeaustausch-Einrichtung 50 ist es in einfacher Weise möglich, die Vorteile des erfindungsgeässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung durch Zuführung und Wiederableiten des Kühlmittels mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu erreichen. Wenn diese Parameter sorgfältig gegeneinander abgewogen eingestellt sind, lässt sich zu Beginn eines Glas-Ausform-Zyklus, wenn der anfängliche Kontakt hergestellt ist, eine ausreichend grosse Menge an Wärme abziehen, ohne dass die Temperatur an der Innenfläche 14 so vermindert ist, dass sie unter derjenigen liegt, die bei einem nachfolgenden Formvorgang ein Abschrecken des Glases bewirken könnte. Es lässt sich darüber hinaus mit der erfindungsgemässen Methode und der erfindungsganässen Vorrichtung während eines Formungs-Zyklus die Menge an abgeführter bzw. abzuführender Wärme variieren, und zwar kann man die Fläche 14 automatisch in einem bestimmten Temperaturbereich während einer bestimmten Zeitspanne, in der ein solcher Zyklus abläuft, halten.

Die Wärmeaustausch- und -regel-Einrichtung 50 lässt sich von Hand mittels eines Regulierknopfes 52 so justieren, dass die

Temperatur des Kühlmittels zyklisch in einem Kreislauf, der einem Glas-Ausform-Zyklus in der Form 10 entspricht, variiert werden kann. Das heisst, die Temperatur des während des anfänglichen Anlaufens des Zyklus zugeführten Kühlmittels kann niedriger eingestellt werden als die Temperatur des Kühlmittels, das zu Ende eines Zyklus zugeführt wird, und damit lässt sich die Wärme anfänglich rasch abziehen, während man später zum Ende des Zyklus hin die Wärme langsamer abführt, um ein Abschrecken des heissen Glases bei Beginn eines weiteren darauffolgenden Zyklus zu vermeiden.

Die Wärmeaustausch- und -regel-Einrichtung 50 kann von solcher Art sein, dass mittels des Regulierknopfes 52 von Hand ein bestimmter Temperaturpunkt fest eingestellt wird, und die Temperatur des rückströmenden Kühlmittels durch ein Thermoelement 54 abgetastet wird. Dann erfasst das Thermoelement 54 den Temperaturanstieg, wenn die Temperatur über den eingestellten Temperaturpunkt ansteigt, und es wird ein Signal an die Einrichtung 50 gegeben, und dadurch wird bewirkt, dass in der Wärmeaustausch-Einrichtung 50 mehr Wärme aus dem Kühlmittel entzogen wird. Umgekehrt gibt das Thermoelement 5^» wenn die Temperatur des Kühlmittels unterhalb des fest eingestellten Temperaturpunktes absinkt, ein Signal an die Wärmeaustausch-Einrichtung 50, durch das veranlasst wird, dass in dem Wärmeaustauscher dem Kühlmittel weniger Wärme entzogen wird.

Es lässt sich die von der Wärmeverteil-Einrichtung 20 abgezogene Wärmemenge auch noch dadurch regeln, dass man die Zirkulationsgeschwindigkeit des Kühlmittels durch die Wärmeverteil-Einrichtung 20 in bestimmter Weise einstellt, in der Wärmeaustausch-Einrichtung 50 dabei einen festeingestellten Wärmeentzug vorsieht, der für eine jeweils bestimmte Menge an hindurchströmendem Kühlmittel gilt.

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An der Regeleinrichtung 62 für die Pumpe kann eine von Hand zu bedienende Justiereinrichtung 64 vorhanden sein, und mit dieser kann man eine bestimmte Fördergeschwindigkeit für die variable Förderpumpe 60 einstellen. Zum Abfühlen der Temperatur des aus der Wärmeverteil-Einrichtung 20 zurückströmenden Kühlmittels kann ein Thermoelement 66 vorgesehen sein. Wenn die Temperatur über die vorbestimmte eingestellte Temperatur ansteigt, wird von dem Thermoelement 66 ein Signal abgegeben, und daraufhin wird mittels der Reguliereinrichtung 62 die Zuführgeschwindigkeit des Kühlmittels zu und durch die Wärmeverteil-Einrichtung 20 erhöht. Umgekehrt wird, wenn die Temperatur auf einen Wert unterhalb einer vorbestimmten eingestellten Temperatur fällt, ein Signal von dem Thermoelement 66 gegeben, durch das der Reguliereinrichtung 62 der Pumpe angezeigt wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit durch die Wärraevertei!-Einrichtung 20 zu hoch ist und vermindert werden muss.

Die Reguliereinrichtung 62 für die Pumpe kann durch eine Justiereinrichtung 64 so eingestellt werden, dass eine zyklische Änderung der Zirkulationsgeschwindigkeit erfolgt. Dies ist möglich in dem Fall, dass alle Parameter des Systems so aufeinander eingestellt sind, dass solche zyklischen Variationen vorgenommen werden können, ohne dass dabei von den durch die Regulierung des Temperaturbereiches an der inneren Fläche 14 eingestellten Verfahrens bedingungen abgewichen wird. Die zyklische Variation der Zirkulationsgeschwindigkeit wird dann so in Einklang gebracht mit dem Glas-Formgebungs-Vorgang, dass ein Zirkulationsgeschwindigkeits-Zyklus einem Glasformgebungs-Zyklus entspricht.

Es sei vermerkt, dass man auch sonstige Einrichtungen zur Abänderung der aus der Wärmeverteil-Einrichtung 20 zu entfernenden Menge an Wärme benutzen kann, in denen andere Mittel zur Änderungen der Kühlmittel-Temperatur und zur Änderung der Zirkulationsgeschwindigkeit eingesetzt sind.

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Das erfindungsgemässe Verfahren besteht also in der zuvor beschriebenen Methode zur Regulierung der Temperatur an der mit dem geschmolzenen Glas in Berührung kommenden Wandfläche einer Metallform, die auch eine wärmeabstrahlende Fläche auf der anderen Seite dieser Wand hat. Dazu wird ein Kühlmittel im Kreislauf durch eine Leitung geführt, die direkt an die wärmeabstrahlende Fläche der Formwand angrenzt, und es wird die Einstellung eines steilen Temperaturgradienten zwischen der wärmeabstrahlenden Fläche der Formenwand und den mit Kühlmittel gefüllten Durchgängen aufgebaut. Dies geschieht in der Weise, dass in den Raum zwischen der wärmeabstrahlenden Fläche und den Kühlmittel-Durchgängen ein Mittel angeordnet wird, dessen Wärmeleitgeschwindigkeit höher liegt als diejenige der Metallformenwand. Dazu wird vorteilhaft ein solches Mittel ausgewählt, das sich in dem Temperaturbereich, in dem die Arbeitstemperaturen der Form liegen, wenigstens teilweise in flüssigem Zustand befindet, denn dadurch wird eine gute Wärmeübertragung gesichert, und es wird verhindert, dass Spannungen übertragen werden« Die Geschwindigkeit, mit dem das im Kreislauf geführte Kühlmittel die Wärme aus diesem wärmeaufnehmenden Mittel abzieht, wird so geregelt, dass die mit dem Glas^komfienSe^Fläche innerhalb eines Temperaturbereiches bleibt, in dem eine Beschädigung des auszuformenden Formkörpers und auch eine unerwünschte Beeinflussung der inneren Fläche der Form selbst ausgeschaltet wird.

Für die einzelnen Vorrichtungsteile und als Baustoffe und Werkstoffe können die dem Fachmann bekannten Mittel und Anordnungen verwendet werden.

Claims

ΙΙΤ/Λ2Ί

- 16 Ansprüche

(ly Vorrichtung zur Formgebung von und zum gewünschtenfalls mit gesteuerter Geschwindigkeit erfolgenden Wärmeentzug aus durch Wärme erweichbarem Material, gekennzeichnet durch

(a) eine Form (10) mit einer mit dem durch Wärme erweichbaren Material in Berührung stehenden Fläche (l4) und einer wärmeabstrahlenden Fläche (16),

(b) eine an die Fläche (16) angrenzende, zur Aufnahme eines eine bestimmte Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Mittels (32) dienende und eine Wärmeaustauschfläche (22) aufweisende Kammer(30) mit steilem Temperaturgradienten zwischen der wärmeabstrahlenden Fläche (16) und der Wärmeaustauschfläche (22),

(c) mit der Wärmeaustauschfläche (22) verbundene Kühlmittel-Kanaldurchgänge (26), und

(d) eine Wärmeverteil-Einrichtung (20) mit Kühlmittel-Kreislauf über Zuführleitung (40), Verteilerrohre (28) zu den Kanaldurchgängen (26) und Rückführleitung (42), sowie einer in dem Kreislauf eingebauten Föitereinrichtung (6o) und einer Wärmeaustausch-Regel-Einrichtung (50).

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlmittel-Kreislauf zusätzlich Regulier- und Einstelleinrichtungen (62, 64) zur Änderung der Zirkulationsgeschwindigkeit des Kühlmittels durch das Rohrsystem vorhanden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtasteinrichtung (66) zum Abfühlen der Temperatur des Kühlmittels und zur Einregulierung der Einstell- und Reguliereinrichtung (62, 64) für die Zirkulationsgeschwindigkeit des Kühlmittels vorhanden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, dass die Einstell- und Reguliereinrichtungen (62, b4) für die Zirkulationsgeschwindigkeit des Kühlmittels zusätz-

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liehe Einrichtungen aufweisen zur zyklischen Änderung der Zirkulationsgesehwindiglceit des Kühlmittels entsprechend den sich wiederholenden Ausform-Zyklen, mit denen die Form (10) gefahren wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlmittel-Kreislauf eine Abtast- (54) und Justier- (50, 52) - Einrichtung zum Abtasten und Justieren der Temperatur des Kühlmittels vorhanden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlmittel-Kreislauf eine Einrichtung zur zyklischen Änderung der Temperatur des Kühlmittels vorhanden ist, die die Temperatur des Kühlmittels entsprechend . den sich wiederholenden Ausform-Zyklen, mit denen die Form (10) gefahren wird,einstellt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Kammer (30) eingeschlossene wärmeleitende Mittel (32) sich bei den Arbeitstemperatüren der Form (10) wenigstens teilweise in flüssigem Zustand befindet und eine Wärmeleitgeschwindigkeit hat, die höher liegt als diejenige des Formen-Werkstoffes.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel eine Flüssigkeit vorhanden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der inneren Wandfläche (14) in Kontakt kommende, durch Wärme erweichbare Material schmelzflitasiges Glas ist.

10c Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Formenwand (12) aus festem Material besteht„

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ΙίλλΛΠ - 18 -

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeverteil- Einrichtung (20) eine durch Werkstoff und Bauart erreichte höhere Flexibilität aufweist als die relativ starre Formenwand (12) und entsprechend den infolge der Temperaturunterschiede auftretenden Spannungen deforraierbar ist.

12. ' Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäriaeverteil-Einrichtung (20) Kanaldurchgänge (26) aufweist, durch die das Kühlmittel zirkulieren kann.

13. Verfahren zur Einstellung der Temperatur an einer mit geschmolzenem Glas in Berührung stehenden Wandfläche einer metallischen Form, die auf der anderen Seite der Wand eine wärmeabstrahlende Fläche besitzt, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte

(a) es wird durch Kanaldurchgänge, die benachbart zu der wärmeableitenden Fläche der Formenwand gelegen sind, ein Kühlmittel im Kreislauf geführt,

(b) es wird ein bestimmter steiler Temperaturgradient zwischen der wärmeabstrahlenden Fläche der Formenwand und den das Kühlmittel enthaltenden Kanaldurchgängen eingestellt und dazu zwischen die wärmeabstrahlende Fläche und die das Kühlmittel enthaltenden Kanaldurchgänge ein Mittel eingebracht, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat als das Metall, aus dem die Formenwand besteht, und

(c) es wird die Geschwindigkeit der Wärmeableitung des im Kreislauf geführten Kühlmittels aus diesem zwischen die Wand und die Kanaldurchgänge eingebrachten Mittel reguliert und damit die mit dem Glas in Berührung stehende Fläche innerhalb eines Rißbildung, Krakelüren, Abschreckeffekte und Ankleben des geschmolzenen Glases verhindernden Temperaturbereichs gehalt en _o

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Ι4_β Verfahren zum mit geregelter Geschwindigkeit erfolgenden Ableitung von Wärme aus einer mit geschmolzenem Glas in Kontakt stehenden Formenfläche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte

(a) es wird ein Mittel eingesetzt, das einen bestimmten Wärmeleitfähigkeits-Koeffizienten aufweist, der höher liegt als die Wärmeleitfähigkeit der Form,

(b) dieses Mittel wird zwischen einer wärmeabstrahlenden Fläche der Form und einer wärmeverteilenden Fläche eingelagert, und dadurch wird ein steiler Temperaturgradient zwischen der Form und der wärmeverteilenden Fläche ausgebildet, und

(c) es wird die Geschwindigkeit, mit der die Wärme aus dieser wärmeverteilenden Fläche abgegeben wird, dadurch reguliert, dass durch diese wärmeabgebende Fläche ein Kühlmittelzirkuliert wird, mit dem die Wärme während des anfänglichen Kontaktes zwischen dem schmelzflüssigen Glas und der damit in Kontakt stehenden Fläche der Form bei einem Glas-Ausform-Zyklus schnell abgeführt, und während des restlichen Ablaufs dieses Zyklus die Wärme langsamer abgezogen wird.

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