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HVG-DGG Forschung

 
Publication Nr GFOR14390
Author Bergmann, Gesine
 
Title
Verfahren zur präzisen Viskositätsregelung am Glastropfen - AiF-Forschungsvorhaben 14390 N
 
Keywords
Glasschmelzwanne; Temperaturmessung; Tropfentemperatur; Pyrometer
 
Journal
Publication Year 2008
Volume
ISS
Page 49
 
Abstract
Bisher ist die berührungslose Temperaturmessung des Glastropfens mit Pyrometern mit einem Fehler von ca. ± 3 K (oder höher) entsprechend einer Viskositätstoleranz bis zu ± 7,5 % behaftet. Ziel des Projekts war die Reduzierung der Messunsicherheit der Temperaturmessung auf ± 1 K sowie die Ermittlung der Temperaturverteilung in der Mantelfläche des Tropfens, wodurch sich die Möglichkeit einer Korrektur bei asymmetrischer Tropfenbildung eröffnet. Außerdem sollten Konzepte für die Regelung der Tropfentemperatur und Alternativen zu den bisherigen Eingriffsmöglichkeiten diskutiert werden. Bei der Einhaltung enger Produktionstoleranzen kommt es nicht auf die Kenntnis des Absolutwertes der Glasviskosität, sondern auf die Konstanthaltung der Viskosität an. Folglich genügt es, wenn durch eine Relativmessung mit hoher Genauigkeit die Stabilität der Tropfentemperatur kontrolliert werden kann. Die Reduzierung der Messunsicherheit wurde durch eine ständige Vergleichsmessung der Tropfentemperatur mit einem Referenzstrahler konstanter Temperatur erreicht. Die Messunsicherheit der pyrometrischen Temperaturmessung betrug ± 0,7 K zuzüglich der (unbekannten) Messunsicherheit, die durch die Schwankung des Wassergehalts um ± 10 ppm verursacht wird. Als Referenzstrahlungsquelle, die gegenüber einer Verschmutzung durch die Umgebungsbedingungen relativ unempfindlich war, diente ein fensterloser Hohlraumstrahler, der präzise auf einer konstanten Temperatur gehalten wurde. Da die Messung am frei fallenden Tropfen erfolgte, musste ein Pyrometer mit kurzer Signalanstiegszeit (1,6 ms) eingesetzt werden. Die Wellenlänge 3,9 µm des Pyrometers ermöglichte eine durch Umgebungseinflüsse relativ ungestörte Messung der Temperaturverteilung dicht unterhalb der Mantelfläche des Tropfens. Dazu musste die Messanlage in definierten Winkelschritten um den Tropfen gedreht werden können. Unter Berücksichtigung sicherheitsrelevanter Vorgaben wurde in Abstimmung mit einem Projektpartner aus der Glasindustrie eine funktionsfähige Messapparatur entwickelt und aufgebaut, mit der in der Glashütte Testmessungen durchgeführt wurden. Die Testmessungen unter industriellen Bedingungen zeigten die Möglichkeiten und Grenzen des Messsystems auf. Folgende Versuche wurden durchgeführt:
- Untersuchung des Einflusses der Messachsenabweichung des Pyrometers von der Tropfenmitte (Tropfenlängsachse)
- Untersuchung der Reproduzierbarkeit der Einzelmessungen
- Untersuchung des Einflusses der Referenzstrahlertemperatur auf das Messsignal der Tropfentemperaturmessung
- Umfangsmessungen an einem Tropfen während normaler Produktion
- Umfangsmessungen an einem Tropfen vor und nach einem Umbau
- Umfangsmessung an einem Tropfen nach einer Solltemperaturerhöhung im Feederkanal
- Vergleichende Messung von beiden Tropfen am Doppeltropfenspeiser Es wurde mehrfach gezeigt, dass die Temperaturverteilung deutlich von einer axialsymmetrischen Verteilung abweicht. Es wurden radiale und axiale Temperaturdifferenzen von bis zu 23 K bzw. bis zu etwa 32 K gemessen. Im Rahmen des Projekts wurden als alternative Konzepte zur bisherigen klassischen Regelung der Tropfentemperatur im Speiser die direkte Regelung am Tropfen durch Anblasen mit Luft oder Wasserdampf zur Kühlung und das Heizen mit Flammen oder durch Hochfrequenz- bzw. Mikrowellenstrahlung diskutiert.
Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.
Das Forschungsvorhaben (AiF-Nr 14 390 N) des Fraunhofer-Institutes für Silicatforschung (ISC) - Außenstelle Bronnbach und der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie (HVG) wurde im Programm zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung“ (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) finanziert. Laufzeit: 01.05.2005 – 01.10.2007
Forschungsstellen: Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) - Außenstelle Bronnbach
Institut der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie Offenbach
Veröffentlichungen:
Kurzveröff. in dgg Journal 7 (2008) Nr. 2 S. 55
 
Members 30 €
Non Members 30 €
Students 30 €
 
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