專利名稱：玻璃制品的制造技術(shù)
本發(fā)明與玻璃制品的制造有關(guān)，具體有關(guān)玻璃容器或其他有一定形狀的玻璃制品的制造，該此制品有內(nèi)壁形成一個腔，與外部連通。
諸如瓶子等玻璃容器，有兩種主要的制造方法壓吹法和吹一吹法。在壓吹法中，將一熔化玻璃料滴放在一個初型模中。一個柱塞升高，將料滴壓成頸模及初型模的形狀。打開模具，取出半成形瓶，作180°顛倒。向所謂成形模的第二模具轉(zhuǎn)移。將加壓空氣吹入中空的預成形瓶，使之最后成形。在吹一吹法中，將熔化玻璃料滴導入雛形模。料滴在模具中定形時，在瓶子倒置的姿態(tài)下形成瓶頸。然后通過瓶頸吹入空氣，使瓶子半成形。然后與壓吹法相似，打開模具，取出半成形瓶，作180°顛倒。將半成形瓶放入成形模，再向瓶內(nèi)吹入空氣，使之最后成形。
美國專利說明書第4，553，999;4，652，292及4，708，730號與一種改進方法有關(guān)，可應用于壓吹法的吹制階段，以及吹一吹法的第二吹制階段。在這改進中，將溫度比環(huán)境空氣低很多的加壓氣體流引入正在模中成形的中空玻璃制品內(nèi)，將模中的熔化玻璃的內(nèi)部直接冷卻，加速玻璃的固化?？稍诖抵齐A段結(jié)束時供給冷氣體，或用冷卻氣體本身作吹制氣體。加壓冷卻氣體流由絕熱歧管供給，加壓氣體可從歧管中抽出，引入同時正在同一機器中成形的若干玻璃制品中。向歧管供給的是干燥環(huán)境空氣與冷致冷劑蒸氣的混合物。這方法提供的主要優(yōu)點是使總模制時間減少為一個分數(shù)，從而在諸如瓶子等玻璃物件的制造中提高生產(chǎn)率。
將冷致冷劑蒸氣(即氮蒸汽)從一個器皿中取出，送入一個供給頭。用一部分氮蒸汽降低進入的加壓氣流的溫度，將氮蒸氣直接引入將空氣送入減濕裝置的管道，使加壓氣流的溫度約下降到50°F。將所產(chǎn)生的相當干燥的空氣送入三通接頭，排入兩個管道中，在里面和另一部分致冷劑蒸汽混合。致冷劑蒸汽向這些管道的引入，由若干流量控制閥控制。管道分別結(jié)尾于絕熱歧管的相對端，絕熱歧管通過滴料管向模具供給氣體。設一溫度控制系統(tǒng)，將模具中玻璃的溫度保持在選度的范圍內(nèi)。在美國專利說明書第4，652，292及4，708，730號中，引入歧管的混合氣體，溫度最好約在30°至34°F(-1至1℃)之間。
上述裝置有兩個主要缺點。首先，致冷劑使用的效率相當?shù)?。其次，假如試圖在比0°低很多的溫度下操作這裝置便會產(chǎn)生困難。不宜在致冷劑蒸汽與引入空氣混合處的上游形成致冷劑蒸汽，因為這樣會浪費大部分的致冷劑致冷能力。并且，致冷劑通向成形模機的路線相當長，致冷劑便有向周圍大量吸熱的傾向。其次，當冷氣體從致冷劑蒸汽供源，流向為成形模機服務的管道時，冷氣體溫度有升高的傾向。溫度的這種上升傾向，如上述美國專利說明書所述，在溫度比0℃低很多時，設備難以操作。一般來說，甚至玻璃模制機相當小時，也有六個別的吹制工位直線排列，于是典型的歧管至少有五公尺長。歧管所處環(huán)境難免很熱。在整個歧管范圍內(nèi)，傾向于有不規(guī)則且不能預測的對流。因此，當空氣與致冷劑蒸汽的冷混合體從歧管端進入歧管，流向中心時傾向于增溫。(事實上，混合氣從混合腔的不同端部排出時，甚至有溫度差異的傾向。美國專利第4，652，292號及4，708，730號揭示一種裝置，可以防止這種傾向。在歧管的兩端用分別的溫度控制器，但這使復雜性增加。)我們認為在歧管中的不同地點產(chǎn)生不同溫度的傾向造成了進入同一機器的不同模具的氣體有不同的溫度。我們認為這樣使機器操作者非常難以保證生產(chǎn)的全部瓶子都有合格的質(zhì)量。因此，非常需要在從歧管伸向模制機每一供給頭作供給的管道中，保持溫度均勻的狀態(tài)。應理解環(huán)境大氣與向歧管供給的氣體的溫度差異增大，沿歧管長度造成的溫度不均勻傾向增高時，困難會逐漸增多，難以維持生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的，是提出一種可以改善這種困難的方法和設備，同時可沿歧管的長度，在比0℃低很多的溫度下產(chǎn)生均勻溫度，可在很大降低液態(tài)致冷劑(一般為液態(tài)氮)消耗的情況下取得這種效果。
本發(fā)明提出一種制造玻璃容器的方法，包括的步驟有將空氣流干燥;將干燥空氣通入真空絕熱混合腔，使混合腔中的液態(tài)致冷劑蒸發(fā);將制成的致冷劑蒸汽與空氣混合，形成-20℃以下的混合物;將混合氣體通入真空絕熱歧管;將混合氣體送出歧管，冷卻在成形的若干玻璃容器的內(nèi)部。
本發(fā)明還提供一種制造玻璃容器的設備，包括烘干空氣流的干燥器;一個真空絕熱混合器有一個進口，和干燥器的一個出口接通，至少另一個液態(tài)致冷劑進口，從而運轉(zhuǎn)時致冷劑蒸發(fā)，在混合腔中形成空氣與蒸發(fā)液態(tài)致冷劑的混合氣;一個真空絕熱歧管有一個進口與混合腔接通，有若干出口可各和正在成形的玻璃容器的內(nèi)部分別接通。
使用本發(fā)明的方法和設備，便可在玻璃容器生產(chǎn)的質(zhì)量和/或速度方向取得很大的進展。實現(xiàn)這種進展的零下溫度可在歧管中取得，液態(tài)致冷劑的消耗，和與美國專利第4，553，999;4，652，292及4，708，730號中敘述的上述先有領域方法中，歧管溫度約為0℃時的液態(tài)致冷劑的消耗相比，微少得出人意外。我們認為本發(fā)明在與制造玻璃器皿模型的機器運轉(zhuǎn)相關(guān)的低氣體流速方面特別有用。與機器關(guān)連的每一吹制頭每分鐘的流速，一般低于2.5標準立方公尺，因此，即使有12個以上吹制頭的大機器，進入歧管的氣體的總流速也是很小的。我們發(fā)現(xiàn)的典型是在將空氣烘干時不對空氣致冷，使用大量的液態(tài)致冷劑，可在歧管中達到負20℃以下的溫度。這種效率的降低，在典型上主要歸咎于與本發(fā)明設備無關(guān)的損耗，(即在液態(tài)致冷劑向貯箱輸送途中，液態(tài)致冷劑貯藏中，和液態(tài)致冷劑從貯箱流向歧管途中等等的損耗。)假如用一個共同貯箱供給一個以上的本發(fā)明設備，則可減少這種損耗(百分比)。因此在這種情況下，即用一個共同的真空絕熱貯藏器，通過一個共同的真空絕熱管道，供給三個以下的本發(fā)明設備，我們認為可取得的使用效率達到90%以上，甚至在供給一個設備時，典型使用效率也可達80%以上。
進入歧管的混合氣體的溫度，最好低于-35℃。我們發(fā)現(xiàn)用少于25%體積的液態(tài)致冷劑與空氣混合，可將溫度維持在這水平。使用真空絕熱混合腔和真空絕熱歧管，甚至溫度在負35℃以下，我們可以沿歧管的長度，保持混合氣體的溫度均勻。
術(shù)語“致冷劑”在本文中指氬或氮。為減低費用一般以用氮為理想。
最好供給混合腔的空氣，平均露點低于混合氣進入歧管時的溫度。這措施可減少在過程中結(jié)冰的量。
但是，一旦空氣干燥到一個-50℃以下的露點，由于含水量傾向于很低，故供入的空氣的露點以高于進入歧管的混合氣體的溫度為宜。
進入混合腔的液態(tài)致冷劑的流速，最好用一個單流控制閥控制，這閥最好隨位于歧管內(nèi)和/或其進口中的一個或多個溫度感測器產(chǎn)生的信號反應。
歧管最好有單一的進口，典型處在中心上。
典型歧管出口，一般是與成形模對正或偏離的活動吹制頭或冷卻頭連接。為實現(xiàn)這種動作，最好每一出口容納一個絕熱軟導管的一端，最好用真空絕熱導管，另一端固定在與出口關(guān)連的吹制頭上。
干燥器最好有吸附劑和/或干燥劑。如有需要可將一個冷卻器放在干燥劑或吸附劑的上游。
本發(fā)明的設備最好有用于給干燥品設旁路和切斷給混合腔供給液態(tài)致冷劑的裝置。因此，如有需要，很容易將本發(fā)明的設備轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)環(huán)境溫度運轉(zhuǎn)。
混合腔最好有一個真空絕熱管，其下游端有一個彎頭。
在實踐中發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的方法和設備的運作中，使吹一吹模制機的玻璃瓶產(chǎn)量和/或質(zhì)量提高，即不合標準的廢品百分比下降。本發(fā)明的方法及設備，也可用于“壓吹”模制機的玻璃容器生產(chǎn)。
現(xiàn)作為舉例參照附圖
對本發(fā)明的方法及設備進行敘述，附圖概示吹一吹模制機的供氣系統(tǒng)。附圖不按比例。
參看附圖，有一個向與干燥器8接通的導管4供給空氣流的豉風機或壓氣機2，空氣壓力典型為2至4絕對大氣壓。進口中空氣的溫度典型可在30至40℃范圍內(nèi)，表示玻璃模制機正常動轉(zhuǎn)的高溫環(huán)境。管道4中有手動或自動的節(jié)流閥6。有一個相似的節(jié)流閥10，位于干燥器8的出口端中。還有一個旁路管道12，有需要時可將空氣流繞過干燥器8。旁路管12內(nèi)有另一節(jié)流閥14，與節(jié)流閥6及10相似。
典型有一個過濾器5，放在節(jié)流閥6與干燥器8之間。
干燥器8最好使用若干吸附劑和/或干燥劑的鋪層的類型。干燥器8的圖示方案，有器皿7及9，其中有顆粒材料的鋪層11及13。每一鋪層有干燥顆粒(砜土)下層(未示)和分子篩顆粒的上層(未示)，分子篩為沸石，可將空氣中的水蒸泡吸附。這樣使用干燥劑和/或分子篩，可能使平均露點達到-40℃以下。干燥器8有傳統(tǒng)的安排，從而將一個鋪層用于制造，另一鋪層用于還原，兩鋪層用于定時在制造與還原之間切換。還原過程典型通過對相應鋪層減壓加熱進行。即干燥器按熱還原循環(huán)運轉(zhuǎn)。也可以使用僅按壓力大小轉(zhuǎn)變運轉(zhuǎn)的干燥器，即水蒸汽的吸附在高壓下進行，還原在第二個低壓階段進行，在吸附與脫附過程之間溫度基本沒有差別。用熱還原理運轉(zhuǎn)的干燥器，產(chǎn)生的干燥空氣有溫度隨干燥器循環(huán)變化的傾向。因此，剛還原后的鋪層，溫度高于其平均運轉(zhuǎn)溫度。空氣流過鋪層時，鋪層溫度傾向于下降，可能達到穩(wěn)定狀態(tài)。假如要求有特別低的露點，例如-60℃以下，便可能要求使用一個冷卻器，對干燥器8上游的空氣減濕。因此，進入干燥器的空氣，露點約在0至10℃之間，這樣便于清除空氣中的全部水蒸汽，僅當下最后的痕量。但是，我們認為，在正常運作中，使用這種冷卻器，以及與之關(guān)連的費用，沒有必要。
干燥空氣由干燥器8向管道18供給，管道18的終點為一個真空絕熱混合腔20。腔20的形式為一段真空絕熱管，管子有彎頭19。如圖示，腔20的主要部分21為臥式，但這關(guān)非并鍵。彎頭19在混合腔20的部分與直立出口部23之間伸展。
混合腔20不僅連接空氣供源，而且與液態(tài)致冷劑(液態(tài)氮)的供源連接。有一個真空絕熱貯箱22，盛放大量的液態(tài)氮。典型腔箱22設有增壓裝置(例如蒸發(fā)器旋管(未示))將供給的液態(tài)氮的壓力，增高到適宜于將其送入混合腔20的數(shù)值。貯箱22的出口24與真空絕熱管路26連接。典型中有手動或自動的節(jié)流閥27，與出口24相關(guān)，使貯箱22可與混合腔20切斷。自動流量控制閥28在管路26中。管路26的終點為T形件30(不需真空絕熱)，有垂直臂32及34，其中分別有自動閥36及38(典型為電磁閥)，終端分別為供液咀40及42(圖中簡示)。噴咀40及42各簡化為有一個定直徑孔從其中穿過的部件。
運轉(zhuǎn)時，典型的安排為在任何時間，僅有閥36或38中的一個開放，每一閥開放時間不多于預定的時間。這樣可保證積存在噴咀40及42上的冰對設備的運轉(zhuǎn)不致有不利的影響。在閥36及38的不混合腔引導液態(tài)致冷液的每一階段中，相應的噴咀40或42不使積冰融化或升華。因此，液態(tài)氮通過閥36及38之一，及其相應的噴咀40或42，進入混合腔20，從而與相應的暖空氣流(典型溫度約40℃)相遇，大部分即時蒸發(fā)。但是可能有一些氮的小點滴在空氣流中夾帶?；旌锨?0帶有彎頭19，有便于液態(tài)氮的這種點滴在通過出口44排出混腔20前完全蒸發(fā)。
混合腔出口44與真空絕熱歧管48的真空絕熱進46連接。歧管48有一個基本臥式的腔，典型內(nèi)徑至少為7.2cm(3英寸)，長度至少五公尺。單一的進口46最好設有中部。歧管48有若干有間距的真空絕熱出口50。出口的數(shù)目等于模制機(未示全部)的被要求向其中供給吹制氣體模型部60的數(shù)目。各出口50從歧管48上垂直向下伸，有一個手動或自動節(jié)流閥52及(在節(jié)流閥52下面的)定時閥54與之關(guān)連，定時閥的開閉典型由模制機的運轉(zhuǎn)循環(huán)控制。在閥54的下游，每一出口50接納一個絕熱軟管56，軟管56的終端為一吹制頭58，其上有裝置(未示)供設置模制機的相應模具60的進出氣口。每一吹制頭58可升降，形成傳統(tǒng)類型模制機的一部分。軟管56有絕熱件，最好用真空絕熱，但這并非必須，在用我們附圖中的設備作實驗時，未用真空絕熱軟管。
至少有一個溫度感測器62處在歧管48中。如圖示，有三個這種溫度感測器62。一個在進口46中，另兩個在歧管48本體中，與進口46等距相同。溫度感測器62通過控制器64，與控制閥28作關(guān)連運作。其安排為將控制閥28設定，保持選定的常溫，最好在-35℃以下。由于進入混合腔的空氣溫度因熱還原干燥器8的運作而傾向于波動，因此注入混合腔20的液態(tài)氮的自動控制是設備的理想特點?？刂蒲b置的安排應能切斷所有液態(tài)氮的供給，例如，當感測到溫度偏離設定溫度達到一個選定量，或不同感測器62的讀數(shù)，在任何時間互相間的差異高于選定量時，則將兩個閥36及38關(guān)閉。執(zhí)行這種關(guān)閉措施需用的設備，在致冷技術(shù)中為熟知，因此本文中不作敘述。假如液態(tài)致冷劑的供給已切斷，而可能設備的運轉(zhuǎn)仍繼續(xù)不止，則在有需要時，可將其繞過空氣干燥器。
在上述設備中，全部真空絕熱部件中也包括在真空絕熱中的超絕熱。超絕熱措施可以是相間的反射金屬層及塑料層。
在模制操作中，可將半成形的瓶或其他容器轉(zhuǎn)移支各模具60中。然后模制機自動降低模制頭58，使之與模具60對正。對正后，定時閥54自動開放，保持一定的時間，時間可由操作者改變，但一般僅為數(shù)秒種(如2至6秒)。在全部這段時間中，由歧管48供給冷氣體，將瓶子吹成完成的形狀，同時使玻璃冷卻，以加速瓶子的固化。吹制階段終了時，閥54再關(guān)閉，吹制頭58與模具60分離。每個模具60按次序運轉(zhuǎn)，使模制機可長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)。
我們在實驗中使液態(tài)氮的使用效率達到80%以上。這效率的定義是空氣冷卻到選定溫度要求使用的液態(tài)致冷劑的量除以液態(tài)致冷劑的總使用量。而且，我們已提高了瓶子的生產(chǎn)率，而減低了廢品率。
權(quán)利要求
1.制造玻璃容器的方法包括步驟為烘干空氣氣流；將干燥空氣送入真空絕熱混合腔；將混合腔中的液態(tài)致冷劑蒸發(fā)，使產(chǎn)生的致冷劑蒸汽與空氣混合，形成溫度在負20℃以下的混合氣；將混合氣導入真空絕熱歧管；將混合氣從歧管中排出，使正在成形的若干玻璃容器的內(nèi)部冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述之方法，其特征為吹入各制品中的氣體流速低于每分鐘2.5立方公尺。
3.如權(quán)利要求1或2所述之方法，其特征為混合氣的溫度低于負35℃。
4.如前列權(quán)利要求中任一所述之方法，其特征為混合氣中含蒸發(fā)液態(tài)致冷劑的含量低于體積的25%。
5.如前列權(quán)利要求中任一所述之方法，其特征為將空氣烘干，使露點低于混合氣進入歧管時的溫度。
6.如前列權(quán)利要求中任一所述之方法，其特征為沿歧管的長度保持混合氣的均勻溫度。
7.如前列權(quán)利要求中任一所述之方法，其特征為液態(tài)致冷劑為液態(tài)氮。
8.如制造玻璃容器的設備，其特征在于烘干空氣流用的干燥器;一種真空絕熱混合腔，腔有一個進口與干燥器的出口相連，至少有另一液態(tài)致冷劑進口;因此動轉(zhuǎn)時，致冷劑蒸發(fā)，在混合腔中形成空氣與蒸發(fā)液態(tài)致冷劑的混合氣;有一個真空絕熱歧管，有進口與混合腔連接，有若干出口，可分別與正在成形的各玻璃容器的內(nèi)部接通。
9.如權(quán)利要求8所述的設備，其特征為歧管有單一的進口。
10.如權(quán)利要求9所述的設備，其特征為該僅有的進口設在歧管的中部。
11.如權(quán)利要求8至10中任一所述的設備，其特征為混合腔為一真空絕熱管，下游端上有一個彎頭。
12.如權(quán)利要求8至11中任一所述之設備，其特征為每一歧管出口通過一個絕熱軟管，與吹制頭或冷卻頭接通。
13.如權(quán)利要求12所述的設備，其特征為軟管用真空絕熱。
14.如權(quán)利要求8至13中任一所述之設備，其另有單獨的流量控制閥，用以控制進入混合腔的液態(tài)致冷劑的流率。
15.如權(quán)利要求14所述的設備，其特征為流量控制閥用于在運轉(zhuǎn)時，隨位于歧管和/或歧管進口中的一個或多個溫度感測器產(chǎn)生的信號起反應。
全文摘要
制造玻璃容器的一種方法包括步驟為將空氣流在干燥器中烘干。將干燥空氣送入真空絕熱混合腔。將液態(tài)致冷劑在混合腔中蒸發(fā)。產(chǎn)生的致冷劑蒸汽與空氣混合，形成溫度低于負20℃的混合氣。將這混合氣送入真空絕熱歧管，使之在正在模具中成型的若干玻璃容器內(nèi)分布。
文檔編號C03B9/14GK1054576SQ9110135
公開日1991年9月18日 申請日期1991年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月1日
發(fā)明者斯蒂文·克萊門茨, 布賴恩·金 申請人:英國氧氣集團有限公司