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HVG-DGG Forschung

 
Publikationsnummer GFOR16547
Autor Müller-Simon, Hayo; Bergmann, Gesine; Löber, Nils-Holger
 
Titel
Stabilisierung der Temperatur- und Viskositätsverteilung in Speiserköpfen bei der Hohlglasproduktion
 
Stichworte
 
Journal
Veröffentlichungsjahr 2013
Band
ISS
Seite 20
 
Kurzbeschreibung
Von September 2010 bis Februar 2013 wurde am Institut der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie (HVG), Offenbach das IGF-Forschungsvorhaben mit dem Thema „Stabilisierung der Temperatur- und Viskositätsverteilung in Speiserköpfen bei der Hohlglasproduktion (IGF/AiF-Forschungsvorhaben Nr. 16547 N)" bearbeitet.
Die Glasverteilung und damit das Gewicht eines Glasbehälters hängen vom Fließverhalten der Schmelze bei der Formgebung ab. Durch die ausgeprägte Temperaturabhängigkeit der Viskosität kommt der Temperaturverteilung im Glasposten ein maßgeblicher Einfluss zu. Ziel des Forschungsvorhabens war es, die am Ende des Speiserkanals gemessene Temperaturverteilung und die Temperaturverteilung im Glasposten über ein Strömungsmodell des Speiserkopfs (FEM) miteinander zu verknüpfen und mit Hilfe einer Software zu visualisieren. Mit dem Modell sollen die Auswirkungen von Änderungen der Speiserparameter auf die Temperaturverteilung im Glasposten vorhergesagt werden. Dadurch kann die Glasverteilung im Produkt optimiert werden.
An Produktionslinien für weißes und braunes Behälterglas sowie Wirtschaftsglas und Geräteglas wurden Temperaturmessungen am Tropfen durchgeführt. Ausgehend von der Geometrie des Speisers, der Temperaturverteilung am Einlauf in den Speiserkopf, den Speiserparametern wie Drehrohrgeschwindigkeit, Spalthöhe etc. wurde die Temperaturverteilung in den Tropfen berechnet.
Es zeigte sich, dass die zur Verfügung stehenden Betriebsdaten in keinem Fall aus-reichen, um einen vollständigen Satz an Randbedingungen für die mathematische Modellierung zu formulieren. Besonders kritisch sind die sehr ungenauen Angaben zu den Brennstoffmengen für die Speiserkopfbeheizung und die exakte Angabe der Spalthöhe und der Auslauföffnung, da sowohl Drehrohr als auch Tropfring einer besonders starken Korrosion unterworfen sind. Hierfür wurden Lösungsansätze entwickelt.
Um belastbare Aussagen über den Einfluss der einzelnen Speiserkomponenten und Steuergrößen zu gewinnen, wurden die relativen Änderungen der Temperaturen bei Parametervariationen untersucht. Für den Einfluss des Durchsatzes, der Einlauftemperatur und der Farbe werden die Änderungen der Tropfentemperaturen durch das Modell korrekt wiedergegeben. Weiter zeigen sowohl die Messungen als auch das Modell, dass die Temperaturverteilung im Tropfen im Wesentlichen im Bereich des Tropfrings aufgeprägt wird.
Die Visualisierung der Zusammenhänge in einem Software-Paket wurde erarbeitet. Die Dynamik der Speiserparameter lässt sich damit allerdings nicht befriedigend erfassen. Das Modell lässt sich jedoch nutzen, um die komplexen Zusammenhänge in Animationen oder Filmen für didaktische Zwecke aufzubereiten.
Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde teilweise erreicht.
Das IGF-Vorhaben 16547 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: 01.09.2010 - 28.02.2013
Forschungsstellen:
Institut der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie (HVG), Offenbach
 
Mitglieder 30 €
Nichtmitglieder 30 €
Studenten 30 €
 
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