Glastechnische Berichte : Zeitschrift für Glaskunde
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Browsing Glastechnische Berichte : Zeitschrift für Glaskunde by Author "Achten, Norbert"
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- ItemDas Düsenschwellphänomen - eine Erscheinung beim Strangpressen von Glasschmelzen(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1981) Roeder, Erwin; Achten, NorbertBeim Strangpressen von Glasschmelzen weicht das Querschnittsprofil des austretenden Stranges, sofern keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, im allgemeinen vom Öffnungsprofil der Matrize in Form einer Aufweitung (Düsenschwellung) ab. Diese beruht auf einer inhomogenen Geschwindigkeits- und Druckverteilung über den Kanalquerschnitt am Matrizenausgang. Die Größe der Düsenschwellung ist sowohl von der äußeren Reibung an der Wand des Matrizenkanals als auch von der inneren Reibung der Glasschmelze abhängig. Experimentelle Untersuchungen im Druckbereich von 50 bis 300 bar ergaben für Matrizen mit Wandhaftung, daß die Strangaufweitung bei L/R₀-Verhältnissen kleiner ≈ 1 gegen Null geht. Ebenso trat bei Verwendung von Matrizen aus Elektrographit infolge der geringen Wandreibung keine Düsenschwellung auf. Demgegenüber wurde eine Zunahme der Strangaufweitung mit abnehmender innerer Reibung (Zähigkeit) der Glasschmelze bis auf 16 % ermittelt. Ein Einfluß des Preßdruckes auf die Düsenschwellung konnte nicht eindeutig festgestellt werden. The die swell phenomenon - a feature of the extrusion of glass melts If no special precautions are taken in the extrusion of glass melts the extruded section usually differs in cross section from that of the opening of the die and shows a swelling. This is related to an inhomogeneous velocity and pressure distribution at the exit of the die. The magnitude of the swelling depends on both the external friction at the die channel wall and on internal friction within the glass melt. Experimental investigations in the pressure range 50 to 300 bar showed that for dies with wetted walls and L/R₀ ratios less than about one the swelling is negligible. Also the use of dies made from electro-graphite gives no die swelling because of the very small wall friction. On the other hand decreasing the viscosity of the glass gave an increased swelling, up to 16 %. The influence of extrusion pressure on the die swelling is not yet sufficiently clear. Le phénomène de renflement à la sortie de la buse lors de l'extrusion de fontes de verre Lors de l'extrusion de fontes de verre le profil de la section du boudin sortant, dans la mesure où on n'effectue aucune intervention spéciale, s'élargit par rapport à celui de la buse. Ceci est dû à une répartition hétérogène des vitesses et des pressions dans la section du canal de la buse à son extrémité. L'importance de ce renflement dépend aussi bien du frottement sur la paroi du canal que du frottement interne de la fonte. Des études expérimentales entre 50 et 300 bar montrent que pour des matrices présentant une certaine adhérence sur les parois, le renflement du boudin pour des rapports L/R₀ ≈ 1 tend vers zéro. De même avec des matrices en électrographite, il n'y a pas de renflement par suite du faible frottement sur les parois. Par contre, la section du boudin peut augmenter jusqu'à 16 % lorsque le frottement interne (viscosité) décroît. Une influence de la pression sur le renflement n'a pas pu être établie de façon nette.
- ItemTheoretische Analyse des Düsenschwellphänomens beim Strangpressen einer Alkali-Kalksilicatglasschmelze Teil 1. Erstellung des Rechenmodells und numerische Lösung des Randwertproblems(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1983) Achten, Norbert; Roeder, ErwinGestützt auf die aus den Navier-Stokesschen Gleichungen erhaltene Differentialgleichung für die Stromfunktion werden die grundlegenden mathematischen Beziehungen und maßgeblichen Randbedingungen für die theoretische Behandlung des Düsenschwellphänomens aufgezeigt. Die Lösung des gestellten Randwertproblems erfolgt mit Hilfe eines numerischen Verfahrens, das sowohl den Verlauf der Stromlinien als auch die axiale und radiale Geschwindigkeits- und Druckverteilung innerhalb des Matrizenkanals und im austretenden Strang sowie den sich schließlich einstellenden Strangenddurchmesser zu berechnen gestattet. Die aus dieser theoretischen Analyse gewonnenen Ergebnisse werden in Teil 2 dieser Arbeit mitgeteilt und mit experimentellen Befunden verglichen. Theoretical analysis of the die swell phenomenon in the extrusion of an alkali-lime-silica glass melt Part 1. Setting up the theoretical model and numerical solution of the boundary value problem The differential equation for the stream function, based on the Navier-Stokes equations, together with appropriate boundary conditions provides the basic mathematical background for a theoretical treatment of the die swell phenomenon. The solution of the boundary value problem is achieved by a numerical method which allows, in addition to the pattern of streamlines, calculation of the axial and radial velocity and pressure distributions in the die channel and in the extruded bar, and of its final diameter. The results of this theoretical analysis will be compared with experimental measurements in part 2. Analyse théorique du phénomène de renflement à la sortie de la buse lors de l'extrusion d'une fonte de verre silicocalcique alcaline 1ère partie. Elaboration du modèle mathématique et résolution numérique du problème aux limites On montre, en s'appuyant sur l'équation différentielle obtenue pour la fonction d'écoulement à partir des équations de Navier-Stokes, les relations mathématiques fondamentales et les conditions aux limites principales pour le traitement théorique du phénomène de renflement à la sortie de la buse. La résolution du problème aux limites posé s'effectue à l'aide d'une méthode numérique qui permet de calculer aussi bien la distribution des lignes de courant que celle axiale et radiale de la vitesse et de la pression à l'intérieur du canal et au-delà, ainsi que le diamètre définitif du produit extrudé. Les résultats tirés de cette analyse théorique sont communiqués dans la 2e partie de ce travail et comparés avec les données expérimentales.
- ItemTheoretische Analyse des Düsenschwellphänomens beim Strangpressen einer Alkali-Kalksilicatglasschmelze Teil 2. Rechenergebnisse und Vergleich mit experimentellen Befunden(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1983) Achten, Norbert; Roeder, ErwinMit Hilfe des in Teil 1 dieser Arbeit [2] beschriebenen Rechenmodells wird die beim Strangpressen einer Alkali-Kalksilicatglasschmelze beobachtete Strangaufweitung bei Kreisprofilen näherungsweise berechnet. Hierbei werden neben dem Verlauf der Stromlinien und der Strangkontur die axiale und radiale Geschwindigkeits- und Druckverteilung innerhalb des Matrizenkanals und im austretenden Strang sowie auch der sich einstehende Strangenddurchmesser ermittelt und grafisch dargestellt. Ferner wird der Einfluß der Preßtemperatur und damit der Viskosität sowie des Preßdruckes auf die Strangaufweitung untersucht. An Hand der erhaltenen Ergebnisse wird eine Erklärung für die Ursache des Düsenschwellphänomens gegeben. Der Vergleich zwischen dem experimentell und dem rechnerisch ermittelten Strangenddurchmesser ergibt eine relative Abweichung von weniger als 5 %. Dies zeigt, daß die angewendete numerische Methode ein geeignetes Verfahren zur Lösung des Problems darstellt. Theoretical analysis of the die swell phenomenon in the extrusion of an alkali-lime-silica glass Part 2. Computed results and comparison with experimental measurements With the aid of the computer model described in part 1 of the present paper [2] the thickening of the rod observed in the extrusion of rod from an alkali-lime-silica glass melt was calculated approximately for circular cross-sections. Besides the distribution of the streamlines and the profile of the rod together with the final diameter, the axial and radial velocities and the pressure distribution in the channel of the die and in the emerging rod were determined and are shown graphically. The influences of extrusion temperature and thus viscosity as well as extrusion pressure were investigated. The available data are used to provide an explanation of the occurrence of swelling at the orifice. Comparison of experimental and calculated rod diameters showed a relative discrepancy of less than 5 %. This shows that the numerical method used is suitable for the solution of the problem. Analyse théorique du phénomène de renflement à la sortie de la buse lors de l'extrusion d'une fonte de verre silicocalcique alcaline 2ème partie. Résultats des calculs et comparaison avec les données expérimentales On calcule par approximation, à l'aide du modèle mathématique décrit dans la première partie de ce travail [2], l'extension de la section d'une fonte de verre silicocalcique alcaline extrudée. En plus de la répartition des lignes de courant et du contour d'extrusion, on calcule et on représente graphiquement la répartition axiale et radiale de la vitesse et de la pression à l'intérieur du canal et au-delà, ainsi que le diamètre définitif du produit extrudé. Puis, on étudie l'influence de la température d'extrusion et donc de la viscosité ainsi que de la pression d'extrusion sur le renflement du produit extrudé. On explique, à l'aide des résultats obtenus, ce phénomène de renflement à la sortie de la buse. La comparaison entre le diamètre définitif d'extrusion établi expérimentalement et mathématiquement révèle un écart relatif inférieur à 5 %. Cela montre que la méthode numérique employée est un procédé approprié pour résoudre ce problème.