CN1025427C - 玻璃制品的制造 - Google Patents

Abstract

制造玻璃容器的一种方法包括步骤为：将空气流在干燥器中烘干。将干燥空气送入真空绝热混合腔。将液态致冷剂在混合腔中蒸发。产生的致冷剂蒸汽与空气混合，形成温度低于负20℃的混合气。将这混合气送入真空绝热歧管，使之在正在模具中成型的若干玻璃容器内分布。

Description

本发明与玻璃制品的制造有关，具体有关玻璃容器或其他有一定形状的玻璃制品的制造，该制品具有内壁并形成与外部连通的腔。

诸如瓶子等玻璃容器，有两种主要的制造方法：压吹法和吹一吹法。在压吹法中，将一熔融玻璃料滴放在一个初型模中。一个柱塞升高，将料滴压成颈模及初型模的形状。打开模具，取出半成形瓶颠倒180°。送到所谓成形模的第二模具。将加压空气吹入中空的预成形瓶，使之最后成形。在吹一吹法中，将熔融玻璃料滴导入雏形模。料滴在模具中定形时，在瓶子倒置的姿态下形成瓶颈。然后通过瓶颈吹入空气，使瓶子半成形。然后与压吹法相似，打开模具，取出半成形瓶颠倒180°。将半成形瓶放入成形模，再向瓶内吹入空气，使之最后成形。

美国专利说明书第4，553，999;4，652，292及4，708，730号与一种改进方法有关，该方法可应用于压吹法的吹制阶段，以及吹一吹法的第二吹制阶段。在这一改进中，将其温度比环境空气低很多的加压气体流引入正在模中成形的中空玻璃制品内，以便将模中的熔融玻璃的内部直接冷却，加速玻璃的固化。可在吹制阶段结束时供给冷气体，或用冷却气体本身作吹制气体。加压冷却气体流由绝热歧管供给，加压气体可从歧管中抽出，引入同时正在同一机器中成形的若干玻璃制品中。向歧管供给的是干燥环境空气与冷致冷剂蒸气的混合物。这方法提供的主要优点是使总模制时间相对减少，从而在诸如瓶子等玻璃 物品的制造中提高生产率。

将冷的致冷剂蒸气（即氮蒸汽）从一个容器中取出，送入一个供给头。用一部分氮蒸汽降低进入的加压气流的温度，通过将氮蒸气直接引入到把空气送入减湿装置的管道，使加压气流的温度下降到约50°F。而所产生的相当干燥的空气被送入三通接头并排入两个管道中，在里面和另一部分致冷剂蒸汽混合。向这些管道引入致冷剂蒸汽由若干流量控制阀控制。管道分别终接于绝热歧管的相对端，绝热歧管通过滴料管向模具供给气体。设一温度控制系统，以将模具中玻璃的温度保持在选定的范围内。在美国专利说明书第4，652，292及4，708，730号中，引入歧管的混合气体的温度最好约在30°至34°F（-1至1℃）之间。

上述装置有两个主要缺点。首先，致冷剂使用的效率相当低。其次，假如试图在比0°低很多的温度下操作这装置便会产生困难。不宜在致冷剂蒸汽与引入空气混合处的上游形成致冷剂蒸汽，因为这样会浪费大部分的致冷剂致冷能力。并且，致冷剂通向成吹模机的路线相当长，致冷剂便有向周围大量吸热的倾向。其次，当冷气体从致冷剂蒸汽供源流向用于吹模机的管道时，冷气体温度有升高的倾向。温度的这种上升倾向，在温度比0℃低很多时，使上述美国专利说明书所述的设备难以操作。一般来说，甚至玻璃模制机相当小时，也有六个分开的直线排列的吹制工位，于是典型的歧管至少有五公尺长。歧管所处环境难免很热。在整个歧管范围内，往往有不规则且不能预测的对流。因此，当空气与致冷剂蒸汽的冷混合气从歧管端进入歧管并流向中心时往往会增温。（事实上，混合气从混合腔的不同端部排出时，甚至都有温度差异的倾向。美国专利第4，652，292号及4，708，730号揭示一种装置可以防止这种倾向。在歧管的两端分别采用温度控制器，但这使复杂性增加。）我们认为在歧管中的不同地点 产生不同温度往往造成了进入同一机器的不同模具的气体有不同的温度。我们认为这样使机器操作者非常难保证生产的全部瓶子都有合格的质量。因此，非常需要在从歧管伸向模制机每一供给头的供给的管道中，保持温度均匀的状态。应理解环境大气与向歧管供给的气体的温度差异增大，沿歧管长度造成的温度不均匀倾向增高时，困难会逐渐增多，难以维持生产。

本发明的目的，是提出一种可以改善这种困难的方法和设备，以便可沿歧管的长度，在比0℃低很多的温度下产生均匀温度，并且在大大降低液态致冷剂（一般为液态氮）消耗的情况下取得这种效果。

本发明提出一种制造玻璃容器的方法，包括的步骤有：将空气流干燥;将干燥空气通入真空绝热混合腔，使混合腔中的液态致冷剂蒸发;将制成的致冷剂蒸汽与空气混合，形成-20℃以下的混合气;将混合气体通入真空绝热歧管;并使混合气体流出歧管，以冷却正在成形的若干玻璃容器的内部。

本发明还提供一种制造玻璃容器的设备，包括烘干空气流的干燥器;一个真空绝热混合器有一个进口和干燥器的一个出口接通，并至少有另一个液态致冷剂进口，从而运转时致冷剂蒸发，在混合腔中形成空气与蒸发液态致冷剂的混合气;一个真空绝热歧管有一个进口与混合腔接通并有若干出口，每一出口可与正在成形的玻璃容器的内部分别接通。

使用本发明的方法和设备，便可在玻璃容器生产的质量和/或生产率方面取得很大的进展。实现这种进展的零下温度可在歧管中取得，液态致冷剂的消耗，与美国专利第4，553，999;4，652，292及4，708，730号所述的现有技术方法中，歧管温度约为0℃时的液态致冷剂的消耗相比，微少得出人意外。我们认为本发明在与制造玻璃器皿铸型的机器运转相关的低气体流率方面特别有用。与机器关连的每 一吹制头每分钟的流率一般低于每分钟2.5标准立方公尺，因此，即使有12个以上吹制头的大机器，进入歧管的气体的总流率也是很小的。我们特别发现在将空气烘干时，不对空气致冷，使用大量的液态致冷剂，可在歧管中达到负20℃以下的温度。这种效率的降低一般主要归咎于与本发明设备无关的损耗，（即在液态致冷剂向贮箱输送期间的损耗，液态致冷剂贮藏期间的损耗，和液态致冷剂从贮箱流向歧管途中的损耗等等。）假如用一个共同贮箱供给一个以上的本发明设备，则可减少这种损耗（百分比）。因此在这种情况下，即用一个共同的真空绝热贮藏器，通过一个共同的真空绝热管道，供给三个以下的本发明设备，我们认为可取得的使用效率达到90%以上，甚至在供给一个设备时，典型使用效率也可达80%以上。

进入歧管的混合气体的温度，最好低于-35℃。我们发现用少于25%体积的液态致冷剂与空气混合，可将温度维持在这水平。使用真空绝热混合腔和真空绝热歧管，甚至温度在负35℃以下，我们可以沿歧管的长度，保持混合气体的温度均匀。

术语“致冷剂”在本文中指氩或氮。为减低费用一般以用氮为理想。

最好供给混合腔空气，该空气的平均露点温度低于混合气进入歧管时的温度。这一措施可减少在生产过程中的结冰量。

但是，一旦空气被干燥，达到-50℃以下的露点温度，由于含水量往往很低，故供入的空气的露点以高于进入歧管的混合气体的温度为宜。

进入混合腔的液态致冷剂的流率，最好用一个单独的流量控制阀控制，这阀最好响应随位于歧管内和/或其进口中的一个或多个温度感测器所产生的信号。

歧管最好有单一的进口，它一般处在中心位置上。

歧管出口一般与对正或偏离成形模的活动吹制头或冷却头连接。为实现这种动作，最好每一出口容纳绝热软导管的一端，该软导管最好是真空绝热导管，而其另一端固定在与出口关连的吹制头上。

干燥器最好有吸附剂和/或干燥剂。如有需要可将一个冷却器放在干燥剂或吸附剂的上游。

最好本发明的设备最好有用于便干燥剂分流和切断供给混合腔的液态致冷剂的装置。因此，如有需要，很容易将本发明的设备转变为在传统环境温度下操作。

混合腔最好有一个真空绝热管，其下游端有一个弯头。

在实践中发现，本发明的方法和设备的运作中，使吹一吹模制机的玻璃瓶产量和/或质量提高，而不合标准的废品百分比下降。本发明的方法及设备，也可用于“压吹”模制机的玻璃容器生产。

现参照附图对本发明的方法及设备举例说明，附图概示吹一吹模制机的供气系统。附图不按比例。

参看附图，有一个向接通干燥器8的导管4供给空气流的鼓风机或压气机2，其空气压力一般为2至4绝对大气压。进口中空气的温度可在30至40℃范围内，这显示出玻璃模制机正常动转的高温环境。管道4中有手动或自动的节流阀6。有一个相似的节流阀10位于干燥器8的出口端中。还有一个旁路管道12，有需要时可将空气流过干燥器8。旁路管12内有另一节流阀14，它与节流阀6及10相似。

有一个过滤器5设在节流阀6与干燥器8之间。

干燥器8最好是使用若干吸附剂和/或干燥剂的铺层的类型。干燥器8的图示方案，有容器罐7及9，其中有颗粒材料的铺层11及13。每一铺层有干燥颗粒（矾土）下层（未示）和分子筛颗粒的上层（未示），分子筛为沸石，它可将空气中的水蒸汽吸附。这样使用干燥剂和/或分子筛，可能使平均露点达到-40℃以下。干燥器8有传统 的安排，从而将一个铺层用于制造，另一铺层用于还原，两铺层用于定时在制造与还原之间切换。还原过程一般通过对相应铺层减压加热进行。即干燥器按热还原循环运转。也可以使用仅按压力大小转变运转的干燥器，即水蒸汽的吸附在高压下进行，还原在第二个低压阶段进行，在吸附与脱附过程之间温度基本没有差别。用热还原理运转的干燥器，产生的干燥空气有温度随干燥器循环变化的倾向。因此，刚还原后的铺层，温度高于其平均运转温度。空气流过铺层时，铺层温度倾向于下降，可能达到稳定状态。

假如要求有特别低的露点，例如-60℃以下，便可能要求使用一个冷却器，对干燥器8上游的空气减湿。因此，进入干燥器的空气，露点约在0至10℃之间，这样便于清除空气中的全部水蒸汽，除仅余的微量水蒸汽外。但是，我们认为，在正常运作中，使用这种冷却器，以及与之关连的花费，没有必要。

干燥空气由干燥器8向管道18供给，管道18的终端接一个真空绝热混合腔20。腔20的形式为一段真空绝热管，该管有弯头19。如图示，腔20的主要部分21为卧式，但这关非并键。弯头19在混合腔20的部分与直立出口部23之间延伸。

混合腔20不仅连接空气供源，而且与液态致冷剂（液态氮）的供源连接。有一个真空绝热贮箱22，盛放大量的液态氮。贮箱29设有增压装置（例如蒸发器旋管（未示）），以将供给的液态氮的压力增高到适宜将其送入混合腔20的数值。贮箱22的出口24与真空绝热管路26连接。一般设有手动或自动的节流阀27，它与出口24相连，以使贮箱22可与混合腔20切断。自动流量控制阀28在管路26中。管路26的终端接T形件30。（不需真空绝热），T形件30有垂直臂32及34，两者分别有自动阀36及38（一般为电磁阀）并且终端分别接供液咀40及42（图中简示）。喷咀40及42各简化为有一个规定直径孔从其中穿过的部 件。

运转时，典型的安排为在任何时间，仅有阀36或38中的一个开放，每一阀开放时间不多于预定的时间。这样可保证积存在喷咀40及42上的冰对设备的运转不致有不利的影响。在阀36及38的不向混合腔引导液态致冷液的每一阶段中，流过相应的喷咀40或42的气流可使积冰融化或升华。因此，液态氮通过阀36及38之一及其相应的喷咀40或42，进入混合腔20，从而与相应的暖空气流（典型温度约40℃）相遇，大部分即时蒸发。但是可能有一些氮的小液滴在空气流中夹带。混合腔20带有弯头19，以便于液态氮的这种液滴在通过出口44排出混腔20前完全蒸发。

混合腔出口44与真空绝热歧管48的真空绝热进口46连接。歧管48有一个基本水平的腔，一般内径至少为7.2cm（3英寸），长度至少五公尺。单一的进口46最好设在中部。歧管48有若干有间距的真空绝热出口50。出口的数目等于模制机（未示全部）所需向其中供给吹制气体的模型部60的数目。各出口50从歧管48上垂直向下伸，有一个手动或自动节流阀52及（在节流阀52下面的）定时阀54与之相连，定时阀的开闭一般由模制机的运转循环控制。在阀54的下游，每一出口50接纳一个绝热软管56，软管56的终端为一吹制头58，其上有为模制机的相应模具60的进出气口所设置的装置（未示出）。每一吹制头58可升降，形成传统类型模制机的一部分。软管56有绝热件，最好用真空绝热，但这并非必须，在用我们附图中的设备作实验时，未用真空绝热软管。

至少有一个温度感测器62处在歧管48中。如图示，有三个这种温度感测器62。一个在进口46中，另两个在歧管48本体中，与进口46等距。温度感测器62通过控制器64，与控制阀28作关连运作。其安排为将控制阀28设定，保持选定的恒温，最好在-35℃以下。由于进入混 合腔的空气温度因热还原干燥器8的运作而倾向于波动，因此注入混合腔20的液态氮的自动控制是该设备的理想特点。控制装置的设计应能切断所有液态氮的供给，例如，当感测到温度偏离设定温度达到一个选定量，或不同感测器62的读数，在任何时间互相间的差异高于选定量时，则将两个阀36及38关闭。执行这种关闭措施需用的设备，在致冷技术中为熟知，因此本文中不作叙述。假如液态致冷剂的供给已切断，而可能设备的运转仍继续不止，则在有需要时，可起空气干燥器旁路作用。

在上述设备中，全部真空绝热部件中也包括在真空绝热中的超绝热。超绝热措施可以是相间的反射金属层及塑料层。

在模制操作中，可将半成形的瓶或其他容器送到各模具60中。然后模制机自动降低模制头58，使之与模具60对正。对正后，定时阀54自动开放，保持一定的时间，时间可由操作者改变，但一般仅为数秒钟（如2至6秒）。在这段时间中，由歧管48供给冷气体，将瓶子吹成最终的形状，同时使玻璃冷却，以加速瓶子的固化。吹制阶段终了时，阀54再关闭，吹制头58与模具60分离。每个模具60按次序运转，使模制机可长时间连续运转。

我们在实验中使液态氮的使用效率达到80%以上。这效率的定义是空气冷却到选定温度要求使用的液态致冷剂的量除以液态致冷剂的总使用量。而且，我们已提高了瓶子的生产率，而减低了废品率。

Claims (15)

1、制造玻璃容器的方法包括步骤为：烘干空气气流；将干燥空气送入真空绝热混合腔(20)；将混合腔(20)中的液态致冷剂蒸发，使产生的致冷剂蒸汽与空气混合，形成温度在负20℃以下的混合气；将混合气导入真空绝热歧管(48)；将混合气从歧管(48)中排出，使正在成形的若干玻璃容器的内部冷却。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于吹入各制品中的气体流率低于每分钟2.5立方公尺。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于混合气的温度低于负35℃。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于混合气中含蒸发液态致冷剂的含量低于体积的25%。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于将空气烘干，使露点低于混合气进入歧管（48）时的温度。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于沿歧管（48）的长度保持混合气的均匀温度。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于液态致冷剂为液态氮。

8、制造玻璃容器的设备，包括烘干空气流用的干燥器（8）;一混合腔（20），该腔有一个进口与干燥器（8）的出口相连并至少有另一液态致冷剂进口（40，42）;以便运转时，致冷剂蒸发并在混合腔（20）中形成空气与蒸发液态致冷剂的混合气;有一个歧管（48），该歧管（48）有进口与混合腔连接并有多个出口可分别与正在成形的各玻璃容器的内部接通，其特征在于混合腔（20）和/或歧管（48）是真空绝热的。

9、根据权利要求8所述的设备，其特征在于歧管有单一的进口。

10、根据权利要求8所述的设备，其特征在于真空绝热歧管（48）有一进口（46），该进口（46）设在该歧管（48）的中部。

11、根据权利要求8所述的设备，其特征在于混合腔（20）为一真空绝热管，真空绝热管下游端上有一个弯头（19）。

12、根据权利要求8所述的设备，其特征在于每一歧管出口（50）通过一个绝热软管（56）与吹制头或冷却头（58）接通。

13、根据权利要求8所述的设备，其特征在于每一歧管出口（50）通过真空绝热软管（56）与吹制头或冷却头（50）连接。

14、根据权利要求8所述的设备，其特征在于还设有单独的流量控制阀（28），以控制进入混合腔的液态致冷剂的流率。

15、根据权利要求8所述的设备，其特征在于包括控制进入混合腔（20）的液态氮流率的单独流量控制阀（28），该控制阀（28）响应位于歧管（48）和/或歧管（48）进口中的一个或多个温度感测器（62）所产生的信号。

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