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HVG-DGG Forschung

 
Publication Nr GFOR16693
Author Bergmann, Gesine; Müller-Simon, Hayo
 
Title
Aktive Änderung der Glasverteilung in Glasbehältern durch thermische Maßnahmen im System der Verteilerrinnen
 
Keywords
 
Journal
Publication Year 2015
Volume
ISS
Page
 
Abstract
Von August 2012 bis Juni 2015 wurde am Institut der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie (HVG), Offenbach das IGF-Forschungsvorhaben mit dem Thema "Aktive Änderung der Glasverteilung in Glasbehältern durch thermische Maßnahmen im System der Verteilerrinnen" (IGF/AiF-FV Nr. 16693N) bearbeitet.

Im ersten Teil des Projektes wurde an der Weiterentwicklung des im Vorgängervorhaben etablierten Verfahrens zur Vorhersage von Temperaturverteilung der Glasposten vor dem Einfall in die Vorform gearbeitet. Die Hauptaufgabe bestand dabei in der Integration der plastischen Verformung des Tropfens auf seinem Weg durch das Verteilerrinnensystem. Des Weiteren wurden neue Parameter in der Koeffizientenmatrix berücksichtigt, um die Vorhersagegenauigkeit zu erhöhen. Die hierbei gefundenen mathematischen Zusammenhänge bildeten die Basis für ein Softwaretool, welches anwendungsnah die Auswirkungen veränderter Glastemperaturen, Glaszusammensetzungen und Rinnenoberflächenmaterialien aufzeigt.
Der zweite Teil des Projektes beinhaltete eine Reihe von Versuchen, die den Einfluss veränderter Glastemperaturen, Rinnenmaterialien, Beschichtungen und Umgebungsbedingungen auf den Tropfen untersuchen sollten. Es zeigte sich, dass eine Reduzierung des Temperaturgradienten vor dem Einfall in die Vorform nur mit massivem Aufwand durch eine vorgeschaltete Erwärmung der Tropfenoberfläche realisierbar wäre. Wenn es um das stupide Abschalten vorhandenen thermischer Asymmetrien gehen würde, wäre es deutlich einfacher und effektiver die heißere Tropfenseite zu kühlen. Ein Wechsel des Rinnengrundmaterials führt auf jeden Fall zu einem veränderten Wärmeentzug.
Der Wechsel des Rinnengrundmaterials führt natürlich zu einer Änderung des Wärmeübergangs zwischen Tropfen und Rinne aufgrund der veränderten thermischen Leitfähigkeit des eingesetzten Metalls. Nach dem Einbau einer Stahlgussrinne wurden deutlich niedrigere Tropfentemperaturen vor der Vorform gemessen als bei Verwendung der Standardrinne. Allerdings konnten keine wesentlichen Auswirkungen auf die Wandstärkeverteilung der Artikel festgestellt werden. Diese gegensätzlich erscheinenden Aussagen lassen Raum für die Vermutung, dass die Glasposten nicht in jedem Fall während der gesamten Laufzeit in der Mittelrinne immer mit der gleichen Fläche des Tropfens im Austausch mit der Rinne stehen. Im Verlauf des Projektes wurden mehrfach Tropfen beobachtet, die in der Mittelrinne entlang der Längsachse gekippt sind oder sich vollständig entlang dieser Achse gedreht haben. Die Größenordnung der Drehung bestimmt damit auch wesentlich die gemessenen Temperaturen. Rinnenbeschichtungen sollen in erster Linie das Gleitverhalten der Tropfen in Rinnensystem verbessern. Das kann beispielsweise durch eine Änderung des Benetzungsverhaltens erreicht werden. Neben der Oberflächenspannung des Beschichtungssystems spielt dabei auch die Korngrößenverteilung eine Rolle, denn sie bestimmt auch die Anzahl möglicher Kontaktpunkte zwischen Glas und Beschichtung. Die aus diesem Grund durchgeführten Wechsel der Beschichtungsmaterialien zeigten jedoch kein eindeutiges Verhalten. Eine neue Beschichtung verbessert das Gleitverhalten grundsätzlich. Eine Antwort auf die Frage nach der optimalen Korngrößenverteilung in der Beschichtung muss jedoch für jedes Werk und die spezifischen Vorgehensweisen vor Ort gefunden werden. Die langfristige Wirksamkeit ist jedoch vor allem davon abhängig, wie stabil die Beschichtung an den tribologisch am stärksten belasteten Bereichen ist. Die ermittelte Bandbreite der Wärmeübergangskoeffizienten bei Beschichtungswechsel sollte auch hier kritisch bezüglich überlagerter Prozesse hinterfragt werden.
Umgebungseinflüsse können die Maschinencharakteristik stark prägen. Natürliche Schwankungen im Tagesverlauf haben an IS-Maschinen in der Regel einen vergleichsweise geringen Einfluss auf das Rinnensystem, am stärksten betroffen sind die Stationen 1, 2, 11 und 12. Starke, erzwungene Änderungen wie plötzliche Kaltlufteinbrüche wirken sich dagegen meist schnell auf die Rinnentemperaturen aus, auch hier sind die äußeren Stationen immer besonders benachteiligt. Wie stark sich eine Änderung der Umgebungsbedingungen dabei dann auf die Tropfentemperatur auswirkt, ist wiederum von vielen anderen Parametern mit abhängig. Dazu gehört das Rinnenmaterial genauso wie auch die Glasfarbe und das Tropfengewicht. Zu schwerwiegender Beeinflussung der Maschinencharakteristik kommt es jedoch nicht nur durch Auswirkungen auf das Rinnensystem, sondern vor allem durch die Addition der Einflüsse auf alle einzelnen Teilprozesse.
Die Ziele des Vorhabens wurden teilweise erreicht.
Das IGF-Vorhaben 16693 N der Hüttentechnischen Vereinigung der deutschen Glasindustrie (HVG), Offenbach wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Laufzeit: 01.08.2012 - 30.06.2015
Forschungsstellen:
Institut der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie (HVG), Offenbach
 
Members 30 €
Non Members 30 €
Students 30 €
 
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