DE2843642A1

DE2843642A1 - Glasformende formen, vorrichtung zum kuehlen solcher formen und verfahren zur herstellung der formen

Info

Publication number: DE2843642A1
Application number: DE19782843642
Authority: DE
Inventors: Jun Millard Lawrence Jones
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-10-06
Publication date: 1979-06-28
Also published as: AU4276078A; ZA785342B; IE47340B1; US4142884A; IE781790L; BR7808396A; IT7852282A0; CA1117763A; JPS55130827A; IT1110858B; JPS5491513A; NL168802C; GB2010803A; PH14477A; PH15578A; ES476404A1; JPS55130826A; SE7809530L; JPS5744610B2; DE2843642B2

Description

In den meisten Fallen, in denen glasf orsiexxde Formen eu kühlen sind, war es bisher üblich, dieses Kühlen durch, einwenden von Druckluft vorzunehmen. Die Druckluft führt, wenn sie in turbulentem Strom ausreichender Geschwindigkeit mit den Rückseiten der Formen in Kontakt kommt, eine beträchtliche Wärmemenge ab und bewirkt einen geregelten Wärmedurchgang von den Formen. Bei der Glasflaschenhersteilung wird zuerst ein GlassatK, gewöhnlich mittels Schwerkraft, in eine Külbelform oder eine Rohlingform, wenn sie etwas erwärmt ist, eingeführt und dem Glassatz die vorläufige, als Külbel bezeichnete Fora gegeben. Es ist nicht Aufgabe der Külbelform, in großem Umfang Wärme vom Külbel abzuziehen, weil der Külbel ausreichend plastisch sein muß, so daß er mittels Druckluft ixi einer Blasform oder einer die Endgestalt gebende Form expandierbar ist. Die Blasform ist jedoch dazu bestimmt, deia Glasbehälter oder Gegenstand die endgültige Form zu verleihen und auch ausreichend Wärme vom Gegenstand zu entfernen, so daß die geformte Flasche bzw, der Behälter dann mit dem Boden nach unten auf eine kühlende Abstellplatte' ohne Verformung gestellt und dann in Kühl-, Prüf- und Packsystemen weiterverarbeitet werden kann. Dies ist der Arbeitszyklus der bekannten I.S.-Glasformmaschine. Weil die Verweilzeit des Glases in der Külbelform erheblich kürzer ist als in der Blasform, muß eine größere Wärmemenge von der Blasform entfernt werden, obwohl beide Formen gegenwärtig gekühlt werden·

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Das Problem dez- Wanneabführung ist besonders boi dar industriellen Glasbehälterherstsllung akut geworden, weil die Preßluft niedrigen Drucks nicht in der Lage ist, die geataltgebeiideri Formen hinreichend zu kühlen, wodurch der Produktionsgeschwindigkeit Grenzen gesetzt werden» Preßluft niedrigen Drucks, die verwendet wird, erfordert hohe Volumkapazität, relativ hohe Geschwindigkeit und führt zu einem unangenehmen Geräuschpegel im Fomrangsbereich.

Kürzlich sind mit gewissem Erfolg Versuche durchgeführt wor"den, die glasformender). Formen mit Flüssigkeiten, vie Wasser zu kühlen. Ein Beispiel für ein erfolgreiches wassergekühltes Formsystem ist in der US-PS 3 88? 350 offenbart. In dieser Patentschrift ist sine Wasserkühlung eines Formeinsatzhalters mit sinei* Asbest-Graphit-Verbund-Hülse zwischen dem Halter und dem Form- · einsatz beschrieben. Jede Formeinheit besteht aus drei Haupt« teilen, einem Formeinsatzteil mit einem Hohlraum darin, einer Hülse, die eine peirtielle Wärmedurchgangsbarriere ist, und einem wassergekühlten Einsatzhalter» Diese drei Elemente sind zu einem Verbund zusammengefügt» Beim Kühlen von Glasformungsformen isfc es wichtig, daß die Wärme nicht zu schnell und unlcontroliiert abgezogen wird, weil wenn die Formungsfläche der Fox-isi zu kalt ist, kann es zu Rissen im fertigen Behälter koHBiien bzw, ungleichmäßiges Abkühlen kann zu dicken Bereichen führen, die nicht erwünscht sind. Mit der Verwendung einer isolierenden Hülse, wie in der US-PS beschrieben, wird eine gfeichi/iäßigQre Temperaturverteilting in der Formungsfläche erreicht»

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Ein cindores Formenkühlsyöteis ist in der US-PS h 005' 017 beschrieben. In dieser Patentschrift ist ein Formaufhänger offexjibart, der ein Bett aus partikuliertem Material, wie Gußschrott enthält mit einem System, den Gußschrott in ein Fließbett überzuführen und in Verbindung damit ein flüssiges System zum Kühlen des Gehrotts. Das Fließbett soll relativ hohe Wärmedurchgangseigenschaften aufweisen, wobei das Bett ziemlich isolierend ist, wenn es sicli in Ruhe befindet.

In der oben zitierten US-PS 3 887 350 ist eine glasformende Form mit kontrollierbarer Wärmeentfernung offenbart, wobei die Vanaeisolierende Schicht zwischen der glasformenden Fläche und der Kühlmittelztiführung angeordnet ist. Es sind mehrere Materialien für die Isolierschicht offenbart, wovon. Asbestgewebe bevorzugt wird.

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zLigrunde, ein gegenüber dem aus der US-PS 3 887 350 bekannten verbessertes Barrierenmaterial und ein Konstruktionsverfahren zu schaffen, das loicht durchführbar ist, um den gewünschten Grad an kontrollierbarer und reproduzierbarer Wärmeisolierung zu erhalten. Darüber hinaus soll ein ForELkühlsystem geschaffen werden, das einfach anwendbar ist und keine schwierig bewegbaren Elemente aufweist, die zu unvorhersehbaren Ergebnissen führen könnten. Die Kühlung soll kein Geräusch verursachen.

Di© Aufgabe wird gelüst durch eine glasformende Form mit einer dem geschmolzenen Glas Gestalt gebanden Fläche, ainer

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.»./11

.r 11 - .

Leitung für flüssiges Kühlmittel, die mit der Formings fläche in Wärinedurchgangsverbindung steht und einem Ifärmeisolator im Verlauf der ¥ärmedurchgangsverbir)dung zwischen Formungsflache und Leitung zur Überwachung des Wärmeflusses von der Forniungsflache zur Leitung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Wärineisolator eine fest angeordnete harte poröse Verbundschicht aus verdichteten Partikeln ist«

Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zum Kühlen von glasformenden Formen mit einem Formhohlraum gelöst, dio gekennzeichnet ist durch eine Vielzahl von in radialem Abstand voneinander, im wesentlichen vertikal angeordneten, den Formhohlraum umgebenden Durchgängen; einer ringförmigen Isolierauskleidung in jedem der Durchgänge und einem flüssigkeitsgekühlten Körper in Wärmedurchgangsverbindung mit der Auskleidung«

Es ist gefunden worden, daß ein Mittel zur Vermeidung von Änderungen in der Wärmeleitfähigkeit bekannter Materialien, die in Folienform verwendet werden können und zur Schaffung eines Systems, das beim Zusammenbau von wassergekühlten Formeinheiten der vorstehend beschriebenen bekannten Art weniger empfindlich sind, verdichtete Partikel hervorragend geeignet sind, Während man die Auswahl von Partikeln auf ihre Wärmeleiteigenschaften betrachtete, wurde die Form der Partikel sowie ihre Zusammensetzung erforscht. Verschiedene wichtige Faktoren tauchten auf und die Konfiguration der Struktur für die Verwendung der Partikel als Wärmedurchgangsbarriere mit reproduzierbaren Eigenschaften wurde beachtet.

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,../12

Es lab gefunden worden, daß ein Wärmedurchgangsrohr eine Konfiguration wäre, die sich füx' angemessene Standardreproduktion, oigrien wüi'de, wenn ausgewählte Pulver und Verdichtungsdrücke in Boti-Eicht gesogen werden, uia eine bestimmte Wärmeableitung von einem Formhohlraum zn erreichen, Wärmedurchgangs« rohre aus vei'dichtetem Pulver können aus einer Vielzahl von pulverisierten Materialien hergestellt werden. Metalle, Graphit, Sand und verschiedene anorganische Materialien ■wurden erfolgreich verwendet. Rohre mit Wärmeleitzahlen im Seroich von 0,1 für Diatomeenerde bis 38 Btu/ft.hr.°F für Graphit (0,173 bzw. 65,778 W/mK) geben Wännedurchgangszahlen von 16 bis 325 Btu/ft.²hr.°F (90,9^8 bis 1845,350 W/ei²k) .

Boim Befassen mit pulverförniigen fein zerteilten Materialien für die Verwendung in Verbindung mit Formen mit hohen Wärmebelastungen wurden Systeme mit mittlerer bis hoher Wärmeleitung bei Verwendung von Aluminium- oder G-raphit-Pulvor, augesetzt zu rostfreiem Stahlpulver oder Nickelpulver, erreicht. Die Kombinationen, in variierenden Mengen, geben ausgezeichnete Ergebnisse mit Wärmeleitzahlen im Bereich von 0,5 bis 8 Btu/ft.hr.°F (O,866 bis 13,848 W/mK) _a Sj^steme mit niedrigen Wärmeleitzahlen von 0,1 bis 0,7 Btu/ft.hr» F (0,1731 bis 1,212 W/mK) wurden bei Verwendung von Graphitpulver, zugesetzt zu Diatomeenerde, erreicht.

Die Konfiguration der Wärmedurchgangsrohre besitzt„ wie gefunden wurde, mehrere Vorteile gegenüber den ebenen Plattenisolatoren hinsichtlich Herstellung und Reproduzierbarkeit.

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~ 13 -

Die Prüfung dex' Wärmeleitfähigkeit der Pulver kaim an großem Pulverpartien du.rch.gejTuh.rt werden und es können entweder der Verdichtungsdruck oder die Zusammensetzung des Pulvers eingestellt werden, um die genaue erwünschte Wärmeleitzahl zu erhalten. Ferner ist die maschinelle Bearbeitung von Formtoilen für Formkühlsysteme mit Rohren nicht kritisch, um vorbeatimmte Ergebnisse zu erhalten»

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele no.ch deutlicher werden; die Beispiele beziehen sich insbesondere auf die angewendeten Techniken und Verfahren zur'Erzeugung von ¥ärmedurchgangsroh.ren aus pulverförmiges! Metallen in einem Testapparat. Der Testapparat und das Kühlsystem aind nahezu gleich der funktionellen Wirkung der Erfindung, wenn sie an einer glasfonnendexi Form oder einem Halter angewandt wird.

Der Testapparat hatte die Form eines metallischen Testblocks, in welchen ein vertikales Loch oder Durchgang eines Durchmessers von 1,27 cm der Art, wie in den Figuren 3 ^d 3 gezeigt, gebohrt war. In diesen Durchgang wurde sin Rohr aus rostfreiem Stahl eines Durchmessers von O₅64 cm koaxial gelagert, so daß ein Ringraum gebildet wurde. Dieser Raum wurde dann mit Metallpulver gefüllt, zum Beispiel 316 LSS-Pulver, -100 mesh (lichte Weite -0,1^7 mm). 316 LSS-Pulver ist ein pulverförmiger rostfreier Stahl (der Firma Gliddenj e3 kann aber auch von anderen Lieferanten erhalten werden)*

Dieser pulverförmigs restfreie Stahl -wurde in Stufen von 1 cm unter Benutzung eines Formwerkzeugs, das mit eijisEi Verdichtungs-

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— 1 h -

druck von 2 110 bar la den Itiug-raumeingriff, verdientet.

Dan Uloclcgoi'llge v/urde in eine isolierte Kanunor eingestellt und elektrisch beheizt, wähi'end dux'ch das Innenrohr Kühlwasser strömfco. Dio in. Tabelle 1 idedergcgebeneii Ferte wurden über eine Zeitdauoi· von mehreren Stunden erhalten, wie unter den Sternchen (*) angegeben* Die Werte zoi,gen die ¥ärmednrchgan^e.eigenschaft des Rohren und die Vorteile, zu denen die Erfindung rührt, wezm eine Vielzahl von JRohren₃ die die

Form umgeben, eingesetzt wird. Der im -wesentlichen

konstante Wert k , der n«ch den ersten beiden Ablesungen erhalten imrde wai' 1,131, was als Endwsrt genommen T.

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TABELLE J

Typische Messung des Verhaltens des ¥ä

Matei'lalj Rostfreier Stahl (316L), -100 mesh. (-0,147 nun Siebweite)

•3

in Stufen von 1 cnr bei 2110 bar verdichtet

Rohr: 0,64 cm SS3i6~Rohr in oinem Durchgang eines Durchmessers von 1,27 cm

Iz

Btu

Zeit	U O
	Btu
	ft² hr°P
9x15	71,5
9 J 20	71,8
*
9:35	63,1
	62,9
#
	63,0
	63,1

10:4o	62,3
10:45	62,2
*
10:55	62,5
10:59	62,9
11:30	63,1

(405,977) 1,400 (2,423)

(4o7,680) I₅,405 (2,432)

(358,282) 1,186 (2,053)

(357,145) 1,182 · (2,045)

(357*714) 1,183 (2,o48)

(358,282) 1,187 (2,055)

(353,739) 1,166 (2,018)

(353,172) 1,165 (2,017)

(354,875) 1,172 (2,029)

(357,145) 1,181 (2,044)

(358,282) 1,185 (2,051)

909826/059 A ·*·/¹⁶

Zeit U k

£1; lir°F (ϋ/πΓΚ) . ft hr°F

11:35 62,6 (355,443) 1,175 (2,034)

11:42 63.3 (359,417) 1,191 (2,062)

11:45 63,4 (359,985) 1,195 (2,069)

12s15 62,5 (354,875) 1,172 (2,029)

12:20 62,7 (356,011) 1,176 (2,036)

12:30 63,2 (353,850) 1,188 (2,056)

12:34 63,4 (359,985) 1,194 (2,067)

* thermisch geschockt durch Entfernen des Wassers aus dem System für 5 Minuten

** thermisch geschockt durch Kühlen des Blocks auf 82°C und Wiedererhitzen

Die Gesamt-Wärmedurchgangssahl,bezeichnet mit TJ , besieht sich auf den Bereich dos in die Form gebohrten Loches„ TJ kann aus folgender Gleichung erhalten werden:

^kt^At ^kp ^Ap

in der bedeuten:

U die Gesamt-Wärmedurchgangezahl, bezogen auf den in die Form gebohrten Lochdurchmesser»

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3tu/ft^2oF hr

A der Oberflächenbereicfc. das in die Form gebohrten

Loches, ft" (m )
Ια. die ¥ärmGdurchgangozaiiX liasser/Metall, Btti/ft F hr

(W/m²K)
A. der IimenberGich des Rolii^es (ds:e mit Wasser in

Kontakt stellt), ft² (ta²)
fc. die ¥ärmeleit2!ahl des Metallrohrs, Btu/rt²hr_e°Wft

(¥/eiK)
A, der ejffektive ¥ärmedurchgaiissbereich, des MotallrolrrSj bezogen auf den Log des durdhsciiriittliclieii Radiiis,

ft² (in²)
4r, die Dicke des Metallrohrs, ft (m)

Ic die Wärmeleitzahl des Metallpulvers Btu/ft²hr.°F/ft P

A der effektive Wärmedurcligangsberoich das Pulvers, ft² (m²)
die Pulverdicke, ft (m).

Im Betrieb des Testapparates -wurde die Menge k nach folgenden Gleichungen berechnetι

Q = m G (T -T₁) (1)

ρ Λ Ι

L- °·⁰²³ (%*) °'^a (2m ) ^1/3 (2)

.,,/18

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(3)

υ·	Τι	"D L ο	Q	r	2	/	D ο
	D	ο +	/T, - T. I ^b .JL	D ο	^Δ~Ε +	^Db
υ«	D	±^hi	\ 1	D P	k P
ο		D Av, ο t +
	D₄. k

in der bedeuten:

C die Wärmekapazität des Wassers, Btu/Ib F (S D, der Logarithmus des durchschnittlichen Durchmessers des Metallblocks zwischen den Thermoslesnenten und dem gebohrten Loch, ft (m)

D, der Innendurchmesser des Metall-Wasserrohres, ft (m) D Durchmesser des in den Block gebohrten Loches, ft (m) D Logarithmus des durchschnittlichen. Durchmessers des

"Pulver"-Isolators, ft (m)
U¹ die Gesamt-Wärmedurchgangszahl zwischen dem Block am Thermoelement und den Wasser, bezogen auf den

Durchmesser des in den Testblock gebohrten Loches D. Logarithmus des durchschnittlichen Durchmessers des

Metall-Wasserrohres, ft (m)
G Geschwindigkeit des Wassers im Rohr, lb/ft hr (kg/m²h)

h, Wärmedurchgangszahl vom Wasser zum Rohr, Btu/ft hr, (w/m²K)
Wärmeleitzahl des Metallblocks, 3tu/ft.hr.°F (w/mK)

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~ 19 -

k Wärmeleitzahl des "Pulver "-Xfjolators, Dtu/ft,Hr.⁰F (w/mK)

lc, Wärmeleitzahl des Motallrohrs, Btu/ft.lir.^oF (w/mK)

lc Wärmedurchgangszahl des Wassers, Btu/ft„hr. F (W/nüC)

L Länge des Wärmedurchgangsbereiches, ft (m) ca Wassei-strömungsgQschwittdigkeit, Ib./hr (kg/h)

Ar, Dicke des Metallbloclcs zwischen den Thermo element en b

und dem in den Block gebohrten Loch, ft (in)

^r Dicke des "Pulver"-Isolators, ft (m) ρ

Δτ. Dicke der Wand des Wasserrohrs _t ft (m) T₁ Temperatur des Wassers, das in den Wärmedurchgangs-

bereich fließt, ⁰F (°C)
T_ Temperatur des Wassers, das aus dem Wärmedurchgangs-

bereieh fließt, ⁰F (°C)
T. Durchschnittliche Temperatur des Blocks, ⁰F (°C) (Ar, außerhalb des gebohrten Loches gemessen).

In Erwägung der Möglichkeit der Verwendung anderer Metalipulver wuz-den weitere Materialien ausgewählt, Es wurde der oben beschriebene Testapparat benutzt, bei welchem das Loch bzw. der Durchgang wieder einen Durchmesser von 1,27 c^ra aufwies mit einem koaxial darin angeordneten Rohr aus rostfreiem Stahl eines Außendurchmessers von 0,64 cm, das sich durch, das Loch erstreckte. Der gebildete Ringraum wurde mit reinem Aluminiumpulver gefüllt.

Es ist au bemerken, daß der Verdichtungsdruck mit 1012 bai-

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• ·»/20

niedriger lag als im ersten Beispiel. Es ist zu ersehen, daß die Wärme leitung bei einem sehr hohen ¥ex*t anfing und schnell abfiel. Sie scheint instabil zu sein, steigt aber nach ¥ärme« schock wieder an. .Reines Nickel zeigt das gleiche Verhalten, es gibt unvoraussehbare ¥erte. Keines dieser Materialien zeigte die für ein ¥ärmedurchgangsrohr erwünschten Eigenschaften.

Gemische von Teilchen verschiedener Metalle, wie weiter vorn angegeben, gaben bestimmte voraussehbare Ergebnisse und Gemische von Metallen und feuerfesten Oxiden wurden ebenfalls untersucht. Pulverförmige feuerfeste Oxide und pulverförmiger Graphit führten zu begrenztem Erfolg» Unter feuerfesten Oxiden werden hierin organische Pulver verstanden, wie Steatit und die schon erwähnte Diatomeenerde, die zur Verwendung in den Isolierrohren geeignet sind.

.../21

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Material: Aluminium -60+150 mesh (-0,246-+0,104 mm Siebweite) in Stufen von- 1 cmr bei 1190 bar verdichtet

Rohrj 0,64 ein OD SS316 Rohr in einem 1,27 cm Loch 343 C Blocktemperatur; 29,5 C Wassertemperatur

Zeit U k

Btu B tu

	ft² hr°F
4:1Opm	165,0
4:15	166,9

4; 30	120,5
4:35	117,0
näclxster Tag	133,1 134,7
*
11:30am	112,9
11 :33	112,4
X-*
12*20	107,9
12:22 12:36	108,4 97,9
	98,1

ft hr ⁰F (Ti/mK)

(936,870) 5,809 (10,055)

(947,658) 5,943 (10,287)

(684,199) 3,098 (5,363)

(664,325) 2,945 (5,098)

(755,742) 3,706 (6,415)

(764,827) 3,803 (6,583)

(641,046) 2,769 (4,793)

(638,207) 2,749 (4,759)

(612,656) 2,573 (4,454)

(615,495) 2,593 (4,488)

(555,875) 2,212 (3,829)

(557,012) 2,215 (3*834)

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* thermisch geschockt durch Entfernen des Wasser» aus dem

System für 5 Mimiken.
** thermisch geschockt durch Kühlen des Blocks auf 82°C und

Wiedererhitzen

Andere Metallpulver sowie Gemische solcher Pulver mit Graphit wurden untersucht. Versuche mit nicht verdichtetem Kupfer-, 31OSS, Nickel- und Aluininiura-Pulver wurden durchgeführt! sie waren schwer reproduzierbar, da sich der Verdichtungsgrad des Pulvers als von bedeutender Wirkung enii.es. Kupfer und Nickel wurden mehrere Male getestet, um die Reproduzierbarkeit zu bestimmen. Die Versuche mit Kupfer waren schlecht reproduzierbar, möglicherweise infolge partieller Oxidation des Kupfers bei den hohen Temperaturen.

In dera Bemühen, den Wiederholstreubereichsfaktor bei ausgewählten Pulvern zu untersuchen, wurde der gleiche Testapparat benutzt. Es wurde eine Testreihe durchgeführt, bei der das Kühlrohr auf gleiche ¥eise hergestellt wurde und die Warmefließeigenschaften wurden sorgfältig atif ge zeichnet, so daß man vergleichbare Ergebnisse erhielt«, Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt. Es ist auch hier zu erwähnen, daß der Verdichtungsdruck 3160 bar war, also ein anderer als in den vorhergehenden Beispielen.

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Test au** ¥:Ledornols treiibergicli

Materials Rostfz'eier Stahl 316L -100 mesh (-0,147 mm Siebweite)

ο
in Stufen von 1 cm bei 316Ο bar verdichtet,

Rohrdurchmesser 0,64 cm, Lochdurchmesser 1,27 cm;
Blockteaiperatur 3^3 C; Wassex'temperatur 29₉5°C
Rohr?, 0,64 OD SS316 Rohr in einem 1,27 cm Loch

Test k U

■ ρ _o

BtU ' Btu

ft.hr.°F (¥/mK) ft.²hr.°F (w/m²K)

1 0,563 (o,975) 3^,8 (197,594)

2 0,568 (0,983) 34,6 (196,459)

3 0,522 (O,9O4) 32,1 (182,264)

4 0,559 (0,968) 34,1 (193,620)

5 0,551 (o,954) 33,5 (190,213)

6 0,562 (0,973) 34,5 (195,891)

Durchschnitt 0,554 (O,959)
Std. dev. 3,0$

Die "Wirkung- des Verdi cuttings dx-ucka auf den Väz'inedurchgang bei
rostfreiem Stahl 316SS und Nickel ist in Tabelle IV wiedergegeben.

»../24

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	•	2110	Wirkung dos	TABELLE IV	(w/niK)	(1,317)	(1,876)	den liarmeclurch^catii?	[JI_-OpJ.
			Yerdichtunficsdrucks auf	(0,902)	(1,608)	(2,044)	Wi,ckel_{HE	(W/mK)
Druck			Rostfreier Stahl (-100 mesh)	(0,919)	(1,464)	(2,077)	Ic P	(1,783)
bar		k P	(0,871)	(1,463)	(2,027)	1,03	(2,164)
703		0,521	(0,817)	(1,461)	1,159 (2,005) durchschnittl. +4,5$	1,250
		0,531	0,507 (0,878) durchschnittiβ ί5»1%	0,845 (1,^63) durchschnittl_e + 7,0%			(1,973) .ttl. +13:
	0,503	0,761	1,084		1,14 durchs chni
	0,472	0,929	1,181		(3,150)
	0,846	1,200	1,82	(3,147)
141O	0,845	1,171	1,818
	0,844		(3,149) tti. + o_:
	1,819 durchschxdL

	(3,029)
1,75	(3,756)
2,17	(2,908)
1,68	(3,670)
2,12	1,93 (3,341) durchs chiiit ti, +11,

1,377

(2,384)

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,«,/25

Au;=! dom Vorstehenden ist zu ersehen, daß der Druck ein Isudoutftt dor Faktor mit Be äug auf den Wärmedurchgang des KiUxlsystemri i^

Ein weiterer bei der Auswahl der Konfiguration zu berücksichtigender Faktor und beim Entwerfen einer ',/assergelcühliien Form nach der Erfindung nachzugehenden Parameter für eine bestimmte Gestalt einer Form ist die Zusammensetzung der Partikel, die als verdichtete Schicht 16 verwendet wird. Außer reinen Zusammensetzungen wurden verschiedene Gemische von pulverisierten Materialien untersucht«

Dia folgende Tabelle 5 bringt Vergleiche von k -¥erton verschiedener Gemische von Aluminium-» und Ki ekel »Pulver in rostfreiem Staiii-Pulver, im vorstehend beschriebenen Testapparat bei 2110 bar in Stufen von 1 cm verdichtet₀

TABgLLE_-V

Al Ni Rostfreier Stahl Btu/hr.ft.°F

(316SS)

0	0	100
0	100	0
100	0	0
10	0	90
10	0	90
25	0	75
25	0	75
10	Ί0	60

1,159	(2,005)	370)
1,93	(3,3Ή)	989)
3,80	(6,578)
2,30	(3,981)
2,31	(3,999)
3_?38-3,68	(5,851-6,
3,29-3,^6	(5,695-5,
2,53	(^,379)

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DurcU (Iio Erf.l.nctur?£; vird aucii, wie bereits gesagt, ein System zum Kühlen von ßlaafoiinenden Fonneu geschaffen, das in dein Maße reproduzierbar ist, als bei Anwendung wiederholbarer Techniken die Wärmedurchgangseigenschaften der Formen bekannt sind. Das S^rgtom ist einfach anwendbar und weist keine schwierig bewegbaren Elemente auf, die die Ergebnisse beeinflussen.

Es wird nun auf das erfindungsgeraäße System zum Kühlen von gleis formenden Formen eingegangen, dan in dem Maße reproduzierbar ist, als bei Anwendung wiederholbarer Techniken dio Tiarmedurchgangseigenschaften der Formen bekannt sind. Dieses System ist einfach anwendbar und weist keine schwierig bewegbaren Elemente auf, durch die die Ergebnisse beeinflußt werden könnten.

Ein Merkmal dieses Systems ist eine glasformende Form mit sinsr dem geschmolzenen Glas Gestalt gebende Formungsfläche, einer Leitung für flüssiges Kühlmittel, die mit der ForsnxEigsfläche in Yäriiiedurchgangsverbindung steht und einem ¥ärineisolator im Verlauf der Wärmedurchgangsverbindung zwischen Formungsfläche und Leitung zur Überwachung des ¥ärmeflusses von dar Formungsfläche zur Leitung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der ¥ärme:Lsolator eine fest angeordnete harte poröse 'Verbundschicht aus verdichteten Partikeln ist.

Die glasformende Form wird anhand der hier beigefügten Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig« 1 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühl syst ems.

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der Fig» 1.

Fig* 3 eine Schnitt ansicht, wie Fig, 2, eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigend,

Figo 4 eine Schnittansi-cht, wie Fig« 2, eine dritte Ausführungs·- form nach der Erfindung zeigend,

Fig. 5 eine Schnittansicht, wie Fig, 2, eine vierte Ausführungsform nach dei· Erfindung zeigend,

Fig. 6 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen Wärmeleitzahl und Zusammensetzung von verschiedenen Pulvergemischen zeigt»

Fig. 7 eine graphische Darstellung, die die Beziehung von Wärmeleitzahl und Verdichtungsdruck zeigt«

Nachdem einige der Parameter und Überlegungen, die die Gestaltung von Tfärmeisolierrohren aus verdichtetem Pulver einschließen, beschrieben sind, wird nun auf die Figuren 6 und 7 Bezug genommen, welche Kurven zeigen, die für das Entwerfen von ¥ärmcdurchgangsrohren aus verdichtetem Pulver verwendet werden. Es ist leicht icu erkennen, daß die ¥ärmedurchgangsrohre aus einer großen Anzahl von Pulvern hergestellt werden können,

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..,/28

Kotalle, Graphit, Sand und verschiedene anorganische Materialien o.ind mit Erfolg verwendet vox'den. Die Rohre, die tatsächlich hergestellt itnd getestet worden sind, liegen im Warineleitzahlun-Bereich von 0,1 für Diatomeenerde bis .38 Btu/f t.hr. ⁰F für Graphit (0,173 bzw. 6$, 778 W/mK), was Wärmedurchgangs zahlen von 16 bis 325 Btu/ft.~hr. F («0,848 bis 1845,350 W/m κ) ergibt. Die Punkte an den Kurven in Fig, 6 sind der Durchschnitt von mehreren Tests, die in dem vorstehend beschriebenen Testapparat durchgeführt worden sind, anstelle eines einzigen absoluten Werbe8«

Es wird jetzt besonders auf Fig. 6 Bezug genommen. Die bevorzugten Systeme sind Graphit in Nickel für Wärmeleitzahlen im Bereich von 3 bis 8 (5,193 bis 13,848 W/mX). Im Bereich von 1,3 bis 3 (2,250 bis 5,193) erfüllt Graphit -100 mesh in rostfreiem Stahl die höchsten Erwartungen. Im Bereich von 0,5 bis 1,3 (0,866 bis 2,250 Υ/mIc) erscheint ein System aus rostfreiem Stahl, Pulverdurchmesser -100 mesh (-0,147 mm) bei Drücken im Bereich -von 703 bis 2810 bar am besten, und als System, wo ein Wärmedurchgang im Bereich von 0,1 bis 0,6 (0,173 bis 1,039 W/iflK) erwünscht ist, empfieht sich Graphit in Diatomeenerde, wie Celite 320.

Die fünf in Fig. 6 gezeigten Kurven sind fünf allgemeine Beispiele für Gemische von Metallpulvern und Graphit in Verbindung mit Metallpulver sowie Graphit in Verbindung mit Diatomeenerde, wie oben erläutert. Die Diatoraeenerde Celite 320 hat die nachstehenden Eigenschaften:

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.../29

Farbe: ¥eiß

Dichte: Trocken 0,312 g/cnr

Naß 0,320 g/cra³ SAebanulyse:Rückstand box 15O mesh (0,104 nun)

Sieb: 50$ pH: 10

S 2,30

Chemi s die	39,6
Analyse:	*,o
SiO₂	1,3
Al₂O₃	0,2
Fe₂O₃	0,2
^V2°5	0,5
TiO₂	0,6
CaO	3,3
MgO
Na₉OtKO

Das Graph.itpulver, das mit Gelite in dem in Fig, 6 gezeigten Baispiel gemischt vurds, ist im Handel erhältlich (von der Firma UCiH unter der Katalogbezeichnung GP BB-5). Die Siebanalyse ist: mindestens 5°/& passieren ein 35 mesh Sieb (O,4l7 mm) und bleiben auf einem 65 mesh Sieb (0,208 mm) zurück. Der Gesamtaschegehalt des Graphits liegt unter 2$, Es wurden dxe Standard-Tyler-Siebe benutzt.

Das Verfahren zur Herstellung von Rohren aus pulverförmiger. Partikeln und daa Testen des Rohres aus Diatomeenorde und Graphit wird nachstehend beschrieben.

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Stufe 1 2 Es wurden die erforderlichen Gowichtsmengon jedes der Materialion in einen Becliez' oder 3ohälter gegeben.

Stufe 2; Die Materialien wurden trocken gemischt, bis das Gemisch durchgehend gleiche Farbe aufwies» Es ist daran zu erinnern, daß Graphitpulver sciiwaizund Diatomeenerde weiß ist.

Stufe 2>° Öa3 Pulvergemisch wurde dann in den Testapparat, und zwar in den Ringraum, der durch das Loch und das konzentrisch darin gelagerte Rohr aus rostfreiem Stahl gebildet wird, eingebracht» Das Material trarde

in zwei cm -Anteilen zugefügt und jeder Anteil nachfolgend in der Ringform einem Druck von 2110 bar ausgesetzt.

Stufe 4: Die Testeinheit wurde axif 3^3 °C mit fasser bei Arbeitstemperatur (laboratory temperature) (ca., 83$) durch Umlaufenlassen des Wassers durch das Rohr aas rostfreiem Stahl erhitzt.

Stufe 5* Nachdem das System thermisches Gleichgewicht erreicht hatte, wurden die Temperaturen von Thermoelementen, die in dem Testblock an mit Bezug auf das Loch darin genauen Stollen angeordnet waren, abgelesen und die Temperatur des einfcretenden und austretenden Wassers festgehalten.

Stufe 6: Das System wurde thermisch geschockt, indem das Wasser für 5 Minuten abgelassen wurde, wonach die Stufe 5 wiederholt wurde.

Der Wert wurde dann zur Berechnung der Wärmeleitzahl in

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Btu/iir.ft.°F (w/roK) benutzt mid der Durchschnitt mehrerer Tests, gemessen nachdem die Ergebnisse unter identischen Bedingungen der Vorstehern beschriebenen Stufen konstant waren, wurde verwendet _t tun einen einzigen Punkt auf der Kurve, bezeichnet mit "Graphit in Celite 320" in Fig» 6 sowie der anderen viex' Kurven in den Figuren 6 und 7 einzuzeichnen,

Beispiel 1

Xn diesem Beispiel wurden die sechs vorstehend beschriebenen Stufen mit der Diatomeenerde Gelite 320 und einein Zusatz von 20 Gev,-$ Graphit durchgeführte Das Ergebnis -war ein Durchschnittswert für k von 0,673 Btu/hr.ft.°F ( 1,1 68 Ή/mK.) .

- Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch 10 Gew,-$ Graphit der Diatoineenerde zugesetzt. Es wurde ein Durchschnittswert von 0,385 (0,666 W/mE) erhalten.

Beispiel 3

Das Beisjjiel 1 wurde wiederholt, jedoch 5 Gew„-$ Graphit der Diatomeenerde zugemischt. Es wurde ein Durchschnittswert von 0,295 (0,511 W/mK) erhalten.

Beispiel k

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch der Diatomeenerde kein Grapliib zugesetzt« Der erhaltene Durchschnittswert war

..σ/32

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0.24ο (Ο,415 ¥/mIc)· Die Figur β se igt don Verlauf von Prozentzusatz gegen ¥ärraeloitzalil für die Beispiele 1 bis k, bezeichnet mit »Graphit in Celite 320"=,

Es wurde wie in Beispiel 1 verfaJiren, aber Aluminiumpulver -100 mesh (-0,1^7 mm), zugesetzt zu pulverföi'inigem rostfreiem Stahl -100 mesh, eingesetzt. Der Aluminiumanteil betrug Z6 Gew.-$, Es wurde ein Durchschnittswert füi- k von 3,5 Bttt/ hr.ft.°F (6,059 ¥/mK) erhalten.

Beispiel 6

Es wurde wie in Beispiel 5 gearbeitet, aber 10 Gew«-fo Aluminium eingesetzt. Der durchschnittliche k-¥ert war 2,3 Btu/hr.ft.°P (3,981

Beispiel 7

Es wurde wie in Beispiel 5 gearbeitet, Jedoch Aluminium zugesetzt, Der durchschnittliche 2c-¥ert beti'ug 1,8 Btu/hr.ft.°F (3,1i6 ¥/niK).

Beispiel 8

Es wurde wie in Beispiel 5 gearbeitet, aber dem rostfreien Stahl kein Aluminiumpulver zugesetzt. Der durchschnittliche k~¥ert betrug 1,2· (2,077 ¥/ηιΚ). Die Ergebnisse der Beispiele 5 bis 8 sind in Fig. 6 aufge tragen und mit "Aluminium in rostfreiem Stahl" gekeimseichnet.

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.../33

Es wurden die vorstehend beschriebenen Stufen 1 bis 6 durchgeführt, "wobei Graphitpulver als Additiv zu rostfreiem Stahl -100 mesh verwendet wurde. Der G-raphitanteil betrug 8 Gsw„-$. Es wurde ein durchschnittlicher k-¥ert von 4,1 ßtu/hr.ft,°F (7,097 W/jhK) erhalten,

Beispiel 10

Es wurde wie in Beispiel 9 verfahren, jedoch 5 Gew.-Ja Graphit zugesetzt. Der durchschnittliche Ic-Wert, der erhalten wurde, war 2,9 Etu/hr,ft.°F (5,020 W/mlc)

11

Das Beispiel 9 wurde viederho.lt, ausg-onoinnien, dall 2 Graphit zugesetzt vmrde₄ Der erhaltene k-¥ert war 1,9 Btu/ hr.ft^P (3,289 V/mit).

Beispiel 12

Das Beispiel 9 tvxirde wiederholt, ausgenommen, daß nur 1 Gew,-^ Graphit zugesetzt wurde. Der erhaltene durchschnittliche k-¥ert war 1,6 Btu/hr„f t. °F (2,770 ¥/niK) , Die in. den Beispielen 8 bis 12 erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 6 eingetragen und mit "Graphit in rostfreiem Stahl" bezeichnet.

Das Beispiel 5 wurde wiederholt, jedoch als durchgehendes

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Meditun anstelle von rostfxeism Stahl Nickel verwandet. Der

aiizusata betrug 15 Gow«-^. Ss wurde ein durchschnittlicher k-¥ert von 3,5 Btu/hr.ft. °F (6,059 W/mK) erhalten»

Beispiel

Das Beispiel 13 wurde wiederholt, aber 10 Gew«-5° Aluminium Bugesetat. Der durchschnittliche k-¥art betrug 3,4 Btn./hr,,f t. °F (3,885 W/inlC),

Beispiel

Pas Beispiel I3 wurde wiederholt, ausgenommen, daß das Aluminium in einer Menge von 5 Gew.-fo zugesetzt wurde. Der erhaltene durchschnittliche k-¥ert war 2,8 Btu/hr„:ft. F (4,847 ¥/mS).

Beispiel

Beispiel I3 wurde wiederholt, jedoch kein Aluminium zugesetzt. Für das reine Nickel wurde ein k-¥ert von 1,93 Btu/hr.ft, F (3,341 W/mK) erhalten. Die Beispiele 13 bis i6 sind in Fig. in der Kurve aufgetragen, die mit "Aluminium in Nickel" gekennzeichnet ist.

Es wurde wie in Beispiel I3 gearbeitet, dem Nickelpulver aber Grcvphitpixlver zugesetzt» Das Graphit hatte den gleichen Reinheitsgrad und die gleiche Korngröße wie der, der in den vorhergehenden Beispielen benutzt worden ist„ Der Graphit

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..*/35

■wurde in einer Menge von 8 Gew.-^ eingesetzt. Es wurde ein durchschnittlicher k-Wert von 8 Etu/hr.ft.°F (13,8^8 W/ΐαΚ) erhalten.

Beispiel 18

Das Beispiel 17 wurde wiederholt, ausgenommen, daß 2 Gew.-$ Graphit zugesetzt wurden. Es wurde ein durchschnittlicher k~Wert von 3,3 Btu/hr.ft,°F (5,712 W/mK) erhalten. Die in den Beispielen 16 bis 18 erhaltenen k~Werte sind in Fig. 6 eingetragen; die Kurve ist mit "Graphit in Nickel" gekennzeichnet .

Die in der weiter vorn gebrachten Tabelle IV unter der Rubrik "rostfreier Stahl"(-100 mesh) aufgeführten Werte sind in der in Fig. 7 gezeigten Kurve aufgetragen. Wiederum sind die k-Werte bei Drücken von 10.000 bis 40_o000 psi (703 bie 2810 bar), die für die Kurve in Fig. 7 angewandt wurden, Durchschnittswerte, erhalten aus mehreren Tests, bei denen Rohre aus den Pulvern gemacht und nach dem 6-Stufenverfahren getestet worden sind« Statt ,jeden Test als ein separates Beispiel au numerieren, scheint es klarer und geeigneter, nur anzugeben, daß Fig. 7 eine graphische Wiedergabe einer Anzahl von in Tabelle 4 angegebenen Werten ist»

Wie aus Figo 6 zu- erkennen ist, sind Aluminium- oder Graphit-Pulver, rostfreiem Stahl oder Wickel in Pulverform zugesetzt, für Wärmeleitzahlen im Bereich von 1,3 bis 8 Btu/ft.hr.°F

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(2,230 bis 13,848 W/ϊκΚ) ausgezeichnet. Wärmeleitzahlen im Bereich von 0,1 bis 8 Btu/f t..hr. ⁰F (O.173 bis 13,848 ¥/mIC), iti der Fig, 6 zeigt die untere Kurve diesen Bereich, wird zum Teil durch ein Geraisch von Diatomeenerde und Graphit, wobei Diatomeenerde die durchgehende Phase und Graphit das Additiv ist, abgedockt, Der Wärmeleitzahlbereich für dieses Material ist etwa 0,2 bis 0,7 (0,3^5 bis 1,212 W/ΐηΚ) , Andere Diatoraeenerds-Sorten können für so niedrige Wärmeleitzahlen ■wie 0,1 Btu/ft.hr.°F (0,173 Tf/mK) eingesetzt werden,

Fig. 7 verdeutlicht, wie ausgewählte Wärmeleitzahlen sswischen 0,5 und 1,3 Btu/f t.hr. ⁰F (θ,8όό bis 2,?-50 F/ihE) durch Variieren des beim Verdichten des rostfreien Stahlpulvers angewandten Drucks erreicht werden können. Für den Bereich von 1,3 bis 3 Btu/ft.hr.°F (2,250 bis 5, 1°3 TS/ταΚ) kann ein Geraisch von rostfreiem Stahl "}Λβ und Graphit 5.n Übereinstimmung mit der Kurve der Fig. 6 verwendet werden. Nickel mit Graphit als Additiv liefert "Wärmeleitzahlen im Bereich von 3 bis 8 Btu/ft.hr_a°F (5,193 bis 13,848 W/mK)♦

Während das pulverförmig Matex'ial entsprechend der gewünschten Wärmeleitzahl ausgewählt werden kann, und ein Gemisch von verschiedenen Metallen und/oder Graphit sein kann, ist festzuhalten, daß für die meisten Anwendungszwecke ¥ärmeleitfähig~ keiten zwischen 0,1 tind 38 Btu/ft.hr.°F (0,173 und 65,778 W/mK) die geeignetsten Bereiche für glasformende Formen umfaßt, und dieses bedenkend ist es sehr wahrscheinlich, daß Diatomsenerde-Graphit-Gemische den ganzen gewünschten Wärme~

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liefern, Β.Ιώ. Blick tvui

6 zeigt, daß es

feinen Bereich geben muß, in dem sich der Ic -Wert so schnell mit der Zusammensetzung ändert, daß die Reprodusierbarlceit darunter leidet.

Vom Standpunkt dev Praxis aus ist es auch, erwünscht, daß alle Rolrre mit dem gleichen Verdichtungsdx-uck hergestellt werden, um eine Komplizierung der Inst rule t ionen zur Durchführung der Erfindung in einoxn Glasbehälter-Herstellungsbetrieb zu vex'meiden.

Zusätzlich, au den vorstehend beschriebenen Beispielen, wo bestimmte Materialien als die pulverisierten Medien eingesetzt wurden, wurden auch andere Materialien auspx^obisrt und getestet. Obwohl diese anderen Materialien aus verschiedenen Gründen nicht bevorzugt werden, wird die nachstehende Tabelle VI gebracht, um die Informationen su 'vervollständigen. Die rechte Spalte der Tabelle bringt eine kurze Erläuterung, weshalb das Material nicht bevorzugt wird.

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TABELLE VI

2843842

Rohre aus -verschriedenen verdichteten Pulvern

Material Wärinodurchgangsbereich (Chronologisch). (w/mlQ

Aluminiumpulver 0,4-2,2 (0,692-3,808) Stahlwolle 1,8 (3, 116)

Wolle aus rost- 0,_}6
freiem Stahl 316

60$ rostfreier 2,52 Stahl, 20$ Ni,
105έ Al

Graphit

Talk

Sand

38,6

0,43

(1,039) (4,362)

(66,817) (2,666)

(0,744)

Gebranntes kera- 0,170 (θ,294) misehes Material

Gießbares Harz 0,30-0,34(0,519-0,589)

Gegossenes Gieß- - -

harz (Cement)

Verschiedene 0,10-0,64(0,173-1,108) Diatomeenerden-Graphit

Status

Unstabile Rohre Schwer zu verdichten Schwer zu verdichten

Wärmedurchgangsbereich in anderen Materialien eingeschlossen

7.VL hoher Wärmedurchgang

Schwer zu verdichten, abgedeckt durch rostfreien Stahl

Kein Vorteil über andere bevorzugte Materialien

dto.

dto.
Versagt

Verworfen zugunsten von besseren Sorten

Bei der vorliegenden Erfindung und allen ihren möglichen Ausführungsformen wird pulverförmiges Material in einem Durchgang, der in dex- Form oder dem Formhalter gebildet ist, verdichtet und, wio schon gesagt, die Art und Weise, in welcher das Pulver

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in einer ringförmige«, liammer, die zwischen der ¥and des Durchgangs und einem jsentrischen Rohr oder Leitung gebildet ist, hat einen we sent liehen Einfluß atif den Wärmedurchgang der FornioAnhoit. Diesbezüglich ist dar VerdichtungsVorgang nach der Erfindung gleich dem, der in der Pulvermetallurgie angewendet wii-d, obwohl erfindungsgemäß kein Sintervorgang angeschlossen wird, weil dies eine Konsolidierung des 3?ζ·οβ~ lings und Erhöhung der Wämialeiteigenschaften über den gewünschten ¥ert hinaus bilden würde. Der Verdichtungsprozeß nach der Erfindung umfaßt das Zusammendrücken des Pulvers in einer -verformten Form mit einem Kolbendruck zu einem in der Metallurgie als "Rohrpreßling" bezeichneten Material.

Ss wird nun auf Fig, 1 Besug genommen. Das glasformende Fornigefüge, das sas Eisen, Stahl oder einem anderen hierfür üblichen Material sein kann- ist mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Das dargestellte Formgefüge 10 weist eine glasforiaende Form \Z auf. Sie hat einen Hohlraum mit einer polierten, die Gestalt bestimmenden Fläche 13, der in Verbindung mit einer komplementären Formhälfte den Hohlraum bildet, der die Form der zu bildenden Flasche hat.

Das Formgefüge ist von der Art, die allgemein mit "Doppel-· matrizengefüge" bezeichnet wird und hat die Konstruktion einer mehrteiligen Form. Das vollständige Formgefüge schließt eine weitere Formhälfte für jeden Hohlraum ein, der mit dem in der Fig» 1 gezeigten identisch ist»

909826/0694 '"^/k°

Ώ±<? claßformcnde Form 12 ist mit mehreren Leitungen 14 für flüssiges Kühlmittel versehen, die in vertikale Durchgänge

15 eingesetzt sind. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Form mit zwei Sätzen von vier Durchgängen "15 versehen, für jede separate Fortnhälfte ein Satz. Die Leitungen 14, in Form von üblichen Metallrohren, wie Kupferrohren für wirksamen Wärmedurchgang, sind in jedem Durchgang 15 vorgesehen. Jedes Rohr 14 ist im wesentlichen konzentrisch mit Bezug auf den Durch~ gang 15 und der resultierende Riiigratun ist, wie vorstehend beschrieben, mit einem verdichteten Pulver gefüllt, was in einex"- ringförmigen harten porösen Verbundscbicht 16 resultiert, wie in Fig. 2 zu erkennen ist. Diese Schicht 16 ist somit in dem Weg bzw. dem Verlauf des Wärmedurchgangs von der glasformenden Fläche I3 zur Leitung 14 angeordnet« Die Schicht

16 hat eine Wärmeleitzahl Ic im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 10 Btu/ft.hr.°F (θ,Ο17 bis 17,310 W/mK) und ihre Dicke ist einstellbar, um die gewünschte GeSamtwärmedurchgangsζahl U zu erhalten. Dies sollte so verstanden werden, daß die tatsächliche Dicke der Schicht 16 nicht gleichmäßig zu sein brauchtj es kann tatsächlich zweckmäßig sein, sie entlang des Formprofils an verschiedenen Stellen dicker oder dünner zu machen, um für die wirksamste Formung von Flaschen oder Behältern unterschiedliche Wärmedurchgangsraten zu haben.

Zum Boispiel ist am Halsteil oder im Bereich der glasformenden Fläche eine von der an der Seitenwand oder dem Boden des Glasbehälters sehr verschiedene Wärmedux'chgangsrate erforderlich.

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Wie aus Fig. 1 zu ersehen, sind die Kühlmittelleittingen 1'f bei 17 für die Verteilung des Kühlwassers auf alle Formen ■verzweigt. Eine Kühlini ttelrückführleitung in der in den Figuren 1 , 2 und h gezeigten Ausführungsform erstreckt sich, im wesentlichen koaxial durch die ganze Länge der Leitung 14, Die Rückführ 3.eitungeii 18 einer Vielzahl von Stellen sind bei 19 verzweigt. Die einzelnen Anschlußleitungen zu den Verzweigungen 17 und 19 sind mit 21 bzw» 22 bezeichnet. Sie sind wiederum durch flexible RoInPleitung3abschnitte Zk und 25 mit verhältnismäßig fest gelagerten Leitungen 26 und 27 verbunden* Die Leitungen 26 und 27 erstrecken sich zu den gegenüberliegenden Seiten einer Kühlmittelpump- und Umwälzeinhsit 28» In dem in Fig. 1 dargestellten Umwälzsysten laufen die Abführleitungen 27 von der Einheit 28 durch schematisch angedeutete Regulierventile 30 und 31> die dazu dienen, die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlmittelflüssigkeit einzustellen, um den Grad der Wärmeabführung von den Formhälften 10 genauer zu regeln» Die Überwachung der Kühlraittelströiaungsgeschwindigkeit ist für das Arbeiten mit den Formen der gezeigten Art nicht unbedingt erforderlich, aber zweckmäßig, um die Genauigkeit oder "Feinabstimmung" bereitzustellen, die notwendig ist, um die genauoiliärmedurchgangszahlen zu erhalten, wenn die Geschwindigkeit der Glasformung geändert oder eingestellt wird.

Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, die eine alternative Ausführungsforai der Erfindung wiedergibt. Die Form 12 ist mit

.../42

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einem Durchgang 32 versehen, der sich vollständig von der Spitze zum Boden der Form 12 erstreckt» In dem Durchgang· JZ ist ein Metallrohr 33 koaxial mit Bezug auf den Durchgang vorgesehen und zwischen dem Metallrohr 33 und der ¥and des Durchgangs 32 ist pulverförmiges verdichtetes Material 16", wie bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, vorgesehen. Bsi dieser besonderen Ausführungsform zirkuliert Wasser durch das Rohr 33, und da das Rohr 33 von im "wesentliehen dem gleichen Durchmesser wie das Rohr \k- in Fig. 2 sein kann, wiz-d die Wärmeleitzahl auch im wesentlichen die gleiche sein wie bei der Ausführxxngsf orm der Fig. 2. Die Figuren 4 und 5 zeigen Ausführungsformen., bei denen die Erfindung auf d5.e Formhalter angewandt ist, indem die Durchgänge in dem Formhalter 11 gebildet sind.

In den Figuren h und 5 ist zu erkennen, daß die Erfindung, wenn vielleicht auch nicht bevorzugt, durch. Vorsehuxig der Kühlrohre in einem Formhalter 11 statt in der Form selbst praktisch durchführbar ist, Die Rohre 14 und 33, di.e sich in die in dem Formhalter 11 gebildeten Durchgänge erstrecken, werden mit Wasser oder einem anderen geeigneten flüssigen Kühlmittel zur Ableitung der Wärme von der mit dem geschmolzenen Glas in Kontakt stehenden Oberfläche 13 der Form 12 versorgt.

Obwohl bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform für jede Formhälfte vier Kühlrohre vorgesehen sind, sollte nicht ver«

909826/0B9 4. ...Λ3

gesson werden, daß die Zahl der Rohre größer oder kleiner sein kann; wichtig ist, daß die Zahl der Rohre und ihre Anordnung so gowühlt sein muß, daß relativ gleichmäßige oder regelbar "angleichmäßige Kühlung der formenden Fläche 13 in der Form gewährleistet ist.

Bai den Parametern eines Formkühlsystems, wie das in Fig. 1 gezeigte, müssen die Temperaturen, die in der Form während des normalen Formungszyklus von zum Beispiel Glas-Getränkebehältern, herrschen, mit in die Überlegungen einbezogen werden.

Jn dex' bestimmten₉ in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Formhälfte wird, wenn sie zur Herstellung von Einweg-Bierflaschen benutzt wird, bei normalem Arbeiten eine Dauertempsratur zwischen etwa 3^5 und 400°C an einem Punkt unmittelbar hinter der glasforaienden Fläche 13 erreicht,

Dei der ¥asserströmung, die in dem Testsystem, welches der in den Figui'en 3 bis 5 dargestellten Form nahezu gleich ist, wird die Kühlwassertemperatur durch den die beheizte Form simulierenden Block Ton -11,1 auf 6,67⁰C erhöht, wie der Tabelle I zu entnehmen ist.

Obwohl die Erfindung an einer mehrteiligen Form beschrieben ist, kann sie selbstverständlich auch bei einteiligen Formen und/oder deren Formhaltern, wie sie derzeit benutzt werden, angewendet werden.

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L e e r s e i t e

Claims

■.».ν. -;τλ νν,ν ν ■■: -J IC (·:!)τ:»>·,~ ■ ι·ϊ.. μ;.".ϊ.; .ϊΓ;'*Ι-ϊ.-

IiAMlJUItO - Ml"' Λ ClI H Λ' - D UiVJKI-OOIiI¹'

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Owens-Illinois, Inc, Γ»Oο Box 1035

Toledo, Ohio 43666 'JSA

28431

COOO KAMiUMiO :5ß · NKTTKU V/\LX. ll •ΓΚΙ.Κ1ΌΝ (0!(i! :!(! 71 iS Γί,Ί) 3ii II 1.¹S Tlil.li.V OSII TU!) I\I*V.'r I>

C.\.HI,K NEÜEDAl-VTa?«·!· IIMiItVSO

8000 MÜNCIIHX 2 · MOZARTHTIiASKE 23 TKLIiFON rosiHiS ;!.-) O.-..SÖ UaU 53 f; ί SO CAiJLS MiOIiIJA l'.VTEXT >i C-MUtKN

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CAULS KSUKBAPATliST DÖSSHLBOltF

ZUSTEJ-X/üNOSANSCHKIFT' I'LKASJE REPLY TO:

5. Oktober

Formet*

ü c h. e s

.Ί» Glasformende Form mit einer den g^aoüraolsGiism Glas di.o F'.jna gebencliiix Fomimigsilacixe, &±xi®v Leitung für flüosigoo iCühlißittel, die mit der Formungsfläche in ¥urmQdnrchga3i.gs·" TTorbixidutig stekt, und einem Wärmeisolavox* im Tsrl-auf der

ngangoverb±:iidu:äig zwisclieii dor FormuragsfiäcJie tmd oituixg Kur Überwaclitizig des ¥äx*rasίΊΐΛ»«?3δ3 vosa dsx"

läclie zur Leitung, dadurch, gokeriinoichiiö'*;, daß dar liärineisolatox· eine feat ange ox-duo te Xiax-to poröse·» Vsrb-«jjidschiclit aus verdichtete» Parttteoln ist.

909826/ O H84

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284'<6&2

3?o:cj!i nach AttfspiUü.ol?.. i , dadurch golca-ojagGicliiiOv, daß die Schicht oj.;ip ¥äri.ieluitsaiil k im Buireich von etwa 0.01 biö ot7,ra

L'Tü/.ft²,ar.°:(;Vft (etwa 0,017 bis otva 17,310 tf/iaic) aufweist,

3» ΙίΌχ'-η nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch. gekeimsedLchsjet, daß die Schicht eine ¥ärmeleitaahl Ic im Bereich, -von etwa 0,1 b:Lö etwa 5 ETL^T/ft².lir,^OF/fΐ (etwa 0,173 bia etwa 8,653 aufVeist,

k_a I'^orra nacli einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch, g-ek daß die Schiolit aus Metallpartikcilii besteiii;*

5· ?onn nach.Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daB die Partikel ein Gsmioch von pulverföx-migem Alumini^om lind rostfreiem Stahl sind*

6, Form nach Anspruch 5? dadurch gekeirnzeIchnet, daS das Gemisch zu 0 bis 25 Gsw,-/3 au3 Ali3jniniumpartikeln mid zu 100 bis 75 Gew.-^ aus rootfreien Stahl-Partilceln besteht.

7« Form nach einem dor Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einem Gemisch von Nickel- und Ältaniniumpartikeln besteht,

Form nach Anspruch 7» dadiirch gekennzeichnet, dai3 das Gemisch zn 0 bis I5 Gow,~$ aus Altnainxumpartikeln uud zu 100 bis #5 Ge-wv-';4 aus Iliokolparfcikeln besteht,

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•«■»/ j

9» Form nach ei.ne.rn cior AnsprLUjlio 1 bis 3 j dachrvcli ^ekeixtujseicbsiet, daß dio Schicht aus Partikeln rotier ieatar Oxide besteht,

10» Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3 t dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einem Gemisch von palvsr« fönnigoin Metall und Graphit besteht.

11» Forza nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß daa Gemisch ku 100 bis 92 Ge*/.-$ aus Metallpartikeln i«ad ssu 0 Ms 8 Gew.~/4 aus Graphitpartikeln besteht.

12e Form nach Ansriruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallpartikol Mickolpartikel sind.

13» Form nach Anspruch. 11, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Metallpartikel rostfreie Stahlpartikel sind.

14. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einem Gemisch von Graphit und Biatomeeiierd© besteht«

15. Form nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch zu 0 bis 2h Gev»-$ aus Graphit und zu 100 bis 76 Gew.~io Diatoiusenerde besteht.

16. Form xt&oix einem der vox-hergeheaxäerx Aiisprüche ?nit einer den gößchmolBenen Glas Gestalt gebenden SOrmungsflUche,

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,β,/4

einor Leitung für den Umlauf von Kühlwasser durch die Form, in ¥iirBiedm¹chgangsverbindung mit der Formungsfläche angeordnet, einem ¥ärine±solator in dem ¥eg der WäxTaedurohgangs verbindung mit der Formungsflache zur Überwachung des Tiärmeflusses von der Formungsfläche sur Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß der ¥ärmsisolator eine harte poröse Verbundschicht (16) aus verdichtetem Metallpulver ist und die Schicht eine "Wärmeleitzahl k im Boreich von etwa 0,1

bis etwa 8 BTU/ft².hr.°F/ft (etwa 0,173 bis etwa 13,848 W/mK) aufweist.

17· Form nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (i4) die Gestalt eines Rohres und die Verbundschicht (i6) die einer die .Rohrleitung (14) umgebenden Hülse hat.

18, Form nach Anspruch 16 oder 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (i6) von Partikeln aus rostfreiem Stahl, Aluminium, Nickel, Graphit, Diatomeenerde oder Geraischen davon gebildet ist.

19· Form nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (16) aus rostfreien Stahlpartikeln, die im Bereich von 703 bis 2.810 bar verdichtet sind, gebildet ist und eine ¥ärmeleitzahl im Bereich von 0,3 bis 1,4 BTU/ft².hr.°F/ft (0,519 bis 2,423 ¥/mK) aufweist.

20. Vorrichtung zum Kühlen von glasformenden Formen mit einem,

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_ r; „

Poi'Eiliohlraum nach sinosa dor vorhergohendoxi Anspruch.©, gekennzeichnet durch, eine Vielsaal von in radialem Abstand voneinander angeordneten, im wesentlichen vertikalen Duz*ch~ gäxigen (32), die den Formhohlrauni umgebonj einer ringförmigen Isolierauskleidung (i6) in feuern der Durchgänge

(32) und einem flüssigkeitsgekühlteii Körper (i4) in ¥ärmedurchgangsverbindung mit der Auskleidung (16).

β Vorrichtung nach Anspruch 20 ztun Kühlen von glas formenden Formen mit einer mit dem Glas in Kontakt kommenden Fläche, dio der ¥ärme des Glases ausgesetzt ist, gekennzeichnet durch ein verdichtetes partikulisrtes Material in ¥ärmedurchgangsverbindung zu der glasforaiendsn Fläche (13) und mit dem partikulierten Material in Eingriff stehenden Mitteln zur Entfernung der ¥ärme,

22. 'Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Entfernung der ¥ärme ein umlaufender flüssiger ¥ärmeaustauscher ist»

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Entfernung der ¥ärme wassergekühlte Rohre

(33) sind, die sich in das partikulierte Material hineinerstrecken·

24. Verfahren zur Herstellung einer fiüssigkeiüsgekülilten Form nach einem der Ansprüche 20 bis 23, gekennzeichnet durch die Vorsehung einer Vielzahl von -vertikalen Durchgängen in einer glasferntenden Form mit gleichem Abstand

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von Formhohlraura; Anordnen eines Rohres kleineren Durchmeasors in jedem der" Durchgänge; Verdichten eines pulvorförmigoii Isolienaittels in|dem zwischen dem Durchgang und dem Rohr gebildeten Ringrauia; und Vei"binden der Rohre n:it e ine r Kühlini 11 e Ique He.

25ο Verfahren siach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß als pulverförmiges IsoJ.ierjaittol ein Metallpulver eingesetzt wird.

26. 'Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß als pulverförmiges Isoliermittel ein von feuerfesten Oxiden gebildetes Pulver eingesetzt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung der pulverförmigen Partikel in einer Reihe "von relativ kleinen Verdichtungsstufen bei Drücken im Bereich von 352 bis 2810 bar vorgenommen -wird*

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß als pulverförmiges Isolieriaittel ein Gemisch von Graphit und Diatomeenerde eingesetzt wird.

29» Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge durch Bohren in vertikaler Richtung in die Glasform hergestellt werden.

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30« Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29 zur Bildung eines flüssigkeitsgekühlten Glasformungssystems, in welchem eine Form in Wärmedurchgangsverbindung mit einem Halter auf der Form gebracht wird, gekennzeichnet durch die Vorsehung einer Vielzahl von im wesentlichen vertikalen Durchgängen, die sich wenigstens eine wesentliche Strecke in den Formhalter mit gleichem Abstand vom Formhohlraum erstrecken; Einbringen eines Rohres kleineren Durcuinessers koaxial in den Durchgang; Verdichten eines pulverfömiigen Isolienaittels in dem Ringraum zwischen dem Durchgang und dem Rohr und Verbinden das Rohrs mit einei* Quelle für flüssiges Kühlmittel.

ο Verfahren nach .Anspruch 30» dadurch gekennzeichnet, daß als pulverförmiges Isoliermittel ein Gemisch von Graphit und Diatomeenerde eingesetzt wird.

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