Modelltechnische Untersuchung des Fließvorganges in Flaschen-Vorformen mit besonderer Berücksichtigung der Speiserwellenentstehung Teil I. Versuchstechnik und Fließvorgang

Abstract

Das Vorblasen eines kegelförmigen Glaskülbels nach dem Speiser-Blasverfahren wurde mit Hilfe der transparenten Modellstoffe Clophen A 60 und Clophenharz W untersucht. Die zur Nachahmung des Originalvorganges durch den Modellversuch zu erfüllenden theoretischen Ähnlichkeitsbeziehungen werden angegeben und eine Methode zur experimentellen Bestimmung der wichtigsten Versuchsbedingungen dargestellt. Mit Hilfe von Kontrastpartikeln im flüssigen Modellstoff wurde der Strömungsablauf während des Vorblasens sichtbar gemacht. Die Fließgeschwindigkeiten, aufgespalten in die axialen und radialen Anteile, werden abhängig vom Anfangsort der Partikel und der Vorblaszeit dargestellt. Es wird so eine umfassende Beschreibung der durch das Hochsteigen der Luftblase im heißen Glas auftretenden Strömung des zähflüssigen Glases gegeben. Aus dem Fließvorgang folgt die Zuordung des Anfangs- und Endpunktes jedes Flüssigkeitsteilchens. Es zeigt sich eine Umorientierung von einer radialen Schichtung im Tropfen zu einer axialen Schichtung im Übervolumen des Külbels. Im besonderen wird der in der Höhe der Füllebene auftretende Luftring untersucht. Dieser Luftring beeinflußt den vom Glas zur Wand auftretenden Wärmefluß und bewirkt damit eine Zone geringerer Zähigkeit in diesem Bereich. Damit ist ein Zusammenhang zu der an der Fertigflasche auftretenden Speiserwelle gegeben. Der Einfluß der Kontaktzeit bis Vorblasbeginn sowie des Blasdruckes auf Größe und Form des Luftringes wird dargestellt. Es zeigt sich, daß nach dem Vorblasen das viskose Material auf Grund der Schwerkraft „zurückläuft" und damit zum Schluß des Vorblasens der Luftring weitgehend abgebaut wird. Der thermische Einfluß auf den Blasprozeß wird dadurch nicht vermieden. Zur Abschätzung dieses thermischen Einflusses einer dünnen Luftschicht zwischen dem heißen Glas und der Formwand wurde ein Rechenprogramm aufgestellt, mit dessen Hilfe die Fouriersche Differentialgleichung der instationären Wärmeleitung, angewandt auf den vorliegenden Fall, numerisch ausgewertet werden kann. Die Rechnung zeigt, daß bereits eine Luftschicht von der Dicke δ = 0,5 mm den Wärmefluß stark behindert. Wird eine der Praxis entsprechende, zur Zeit der Luftringbildung bestehende Temperaturverteilung angesetzt, dann wirkt der Luftring rückerwärmend auf die Glasaußenschicht, ähnlich wie dies während des Umschwenkens des Külbels in die Fertigform der Fall ist. Die Experimente haben ergeben, daß sich durch Absaugen der Luftring vermeiden läßt.