CN1137061C - 直接冷却、侧面燃烧的工作区 - Google Patents
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Abstract
一种用来在来自玻璃熔炉的熔融玻璃流向将该熔融玻璃排到成型机的料盆中时对该熔化玻璃进行冷却的工作区，该区呈一个细长的、且水平延伸的绝热槽的形状，并带有由一排纵向延伸的顶部挡块元件形成的顶部，每个挡块元件是一个整体，并且完全横越所说绝热槽宽度。每个所说挡块元件表面形状包括在工作区边缘附近的凹陷部、一个在工作区中心上方的凹陷部和凸起部，该凸起部将中心凹陷部与侧面凹陷部分隔开以阻挡侧面凹陷部与中心凹陷部之间的热传递。
Description
本发明涉及一种用于冷却从熔化炉流向成型机的熔融玻璃流的工作区。更详细地说，该发明涉及一种具有前述特点的工作区，该工作区直接冷却玻璃流的中心并通过燃烧器对玻璃流的侧面加热，该燃烧器位于工作区的侧面并在工作区的横向上燃烧。
在制造如吹制玻璃容器这样的玻璃产品时，习惯上都有一个相对窄小、细长的调节室，通常称之为工作区，以便当玻璃从玻璃熔融炉向成型机流动时将玻璃冷却到一个适当的、相对均匀的温度。典型的工作区的形状为一个绝热的水平槽，它带有一个绝热的顶部结构。
众所周知，由于经工作区侧面的热损失使得玻璃流的边缘部分比玻璃流的中心部分冷一些，所以流过工作区的玻璃的温度在沿工作区的宽度方向上是不均匀的。众所周知，由于这一原因，需要配备燃烧器或其它的加热设备以便将热量供给工作区中玻璃流的边缘部分，并需要配备冷却设备以便冷却工作区中相对于侧面部分而说的玻璃流的中心部分。
现代玻璃工作区的冷却典型地涉及到使周围的空气沿工作区的中心线并在工作区中的玻璃上方流动。该流动空气可以不与工作区中的玻璃直接接触，这时该工作区常被称为非直接冷却工作区；该流动空气也可以与工作区中的玻璃直接接触，这时该工作区被称为直接冷却工作区。美国专利4,680,051(Blumenfeld等人)和5,169,424(Grinnen等人)揭示了非直接冷却类型的工作区，而美国专利4,511,385(Barkhau等人)和3,999,972(Brax)揭示了直接冷却类型的工作区。每一份前述美国专利的公开内容都作为参考而引入本文中。
在直接冷却或非直接冷却类型的工作区中，玻璃的冷却主要是通过工作区中玻璃流的热的上表面对正好在工作区中心之上的顶部结构的较冷内表面的热辐射。在直接冷却工作区中，冷却空气直接冷却工作区顶部结构的辐射能量接收表面，而在非直接冷却工作区中，冷却空气冷却一个表面，该表面与辐射接收表面被一定厚度的耐火或其它仅具有中度导热性能的材料分开。这样，当玻璃的温度状态偏离了标准的温度状态时，直接冷却工作区中用于控制冷却的温度控制系统能更快地响应，以便修正温度状态，在玻璃D的重量对于控制质量和玻璃容器的体积都非常重要的现代玻璃容器成型的作业中，玻璃温度的均匀度是特别重要的，因为用于形成一个容器的玻璃D的重量依赖于形成该玻璃D的玻璃流的粘度，而该玻璃流的粘度是玻璃温度的函数。
美国专利4,511,385中所说的那种类型的直接冷却工作区的顶部结构是一种非常复杂的结构，该结构由一系列纵向延伸的元件形成，每一个元件都包括一排横向的一组单个零件。在每一横排上的这些零件总的说来在横向具有复杂的形状，以便确定纵向延伸的隔板从而限制冷空气向工作区中心部分的流动以及来自侧面加热燃烧器的燃烧产物向工作区侧面区域的流动。这样的复杂零件的顶部结构安装困难并且在经过一段时间后每个零件都有相互相对移动的可能性，这样在顶部结构的相邻部件的相邻表面之间就出现了裂口或空隙。另外，为了最佳地控制工作区中玻璃流的温度均匀度，最好是使对工作区一侧的燃烧器的燃烧的控制独立于对工作区另一侧的燃烧器的控制，而已知的直接冷却工作区没有配备这种独立燃烧控制系统。这个因素在现代工作区装备中是非常重要的，与早先的工作区相比，现代工作区较宽从而提供更长的玻璃停留时间。
因此，本发明的一个目的是提供一个改进了的中心线冷却玻璃工作区。更具体地说，本发明的目的是提供一种具有上述特点的直接冷却玻璃工作区。
本发明提出一种用来在来自玻璃熔炉的熔融玻璃流向成型机时对该熔融玻璃进行冷却的工作区，包括：一个细长的、通常水平延伸的绝热槽，该槽具有一个适于接收来自一个玻璃熔炉的熔融玻璃的入口端和一个适应于将熔融玻璃排放到一个成型机的出口端；一个覆盖至少所说绝热槽一部分的顶部结构，所说顶部结构包括一排纵向延伸的耐火材料顶部挡块元件，每个顶部挡块元件是一个整体构件，并且横越所说绝热槽从所说绝热槽的一侧向所说绝热槽的另一侧延伸，每个所说顶部挡块元件具有一个内表面，该内表面具有表面朝下的并纵向延伸的第一和第二凹陷部分、一个在所说表面朝下的第一和第二凹陷部分之间的表面朝下并纵向延伸的第三凹陷部分、和表面朝下并纵向延伸的第一和第二凸起部分；第一和第二个凸起部分中的一个位于所说第三凹陷部分与第一和第二凹陷部分中的一个之间，并且适于阻挡该两表面部分之间的热传递；第一、二凸起部分中的另一个位于所说第三凹陷部分与第一和第二凹陷部分中的另一个之间，并适于阻挡该两表面部分之间的热传递；在所说顶部挡块元件中的通道，用于将一种冷却介质引入到工作区中；一个从所说工作区中排出冷却介质的冷却介质出口，所说冷却介质出口与所说通道纵向隔开；通常对置的、横向延伸的第一和第二燃烧器，所说第一和第二燃烧器中的一个向着所说第一凹陷部分以下的第一空间燃烧，所说第一和第二燃烧器中的另一个向着所说第二凹陷部分以下的第二空间燃烧；用于分别排出所说第一和第二空间中的燃烧产物的第一和第二排出通道，所说第一排出通道与所说第一燃烧器纵向隔开，所说第二排出通道与所说第二燃烧器纵向隔开；其特征在于，所说通道在顶部结构中横向延伸并结束于一个位于所说第一和第二凸起表面部分之间的开口上，该通道使该冷却介质以与所说内表面的第三凹陷部分直接接触的方式引入到工作区中。从而在玻璃中心的上方提供精密可控的直接冷却空气。
此外优选在于还包括：位于所说接收熔融玻璃的入口端和所说排放熔融玻璃的出口端之间并横越所说绝热槽的耐火材料的炉桥元件，所说耐火炉桥元件朝着所说工作区中的熔融玻璃的水平面下凸出并将所说工作区分隔成一个冷却段和一个平衡段，从所说的耐火的炉桥元件到所说排放熔融玻璃的出口端，所说工作区的横向宽度逐渐地变窄，所说的顶部挡块元件位于所说冷却段上方。
还包括对置并横向延伸的第三和第四燃烧器，该第三和第四燃烧器其中的一个向着所说的第一空间燃烧并与第一和第二燃烧器中的一个纵向地隔开，所说第三和第四燃烧器中的另一个向着所说第二空间燃烧并与第一和第二燃烧器中的另一个纵向地隔开。
所说的冷却介质出口是由在一个所说顶部挡块元件的一端的凹口和在一个相邻的所说顶部块体元件的一端的对置凹口形成的。
还包括在所说顶部挡块元件中与所说通道对置的第二通道，该第二通道结束于一个位于所说第一和第二凸起表面部分之间的第二开口上，该第二通道用于将另一种冷却介质引入到工作区中并使其与所说内表面的第三凹陷部分直接接触。
所说绝热槽的所说的至少一部分基本上从所述入口端延伸到所说的耐火炉桥元件处。
还包括至少一个平衡段顶部挡块元件覆盖至少所说平衡段的一部分，所说平衡段挡块元件具有一个这样的内表面，其形状在横截面上相似于每一个所说顶部挡块元件，该所说至少一个平衡段顶部块体元件的内表面还在纵向上具有锥度，以便逐渐地减小所说平衡段顶部挡块元件的内表面与在该元件下流动的熔融玻璃流的上表面之间的距离。
还包括一组纵向延伸的基本上覆盖了整个所说平衡段的平衡段顶部挡块元件，每个所说平衡段顶部挡块元件都个有这样的内表面，其形状在横截面上相似于所说顶部挡块元件，各所说平衡段顶部挡块元件的内表面还在纵向上具有一个锥度，以便逐渐地减小所说各平衡段顶部块体元件的内表面与在该元件下流动的熔融玻璃流的上表面之间的距离。
所说的多个纵向延伸的排出孔具有一个平衡段冷却介质出口，该出口中心位于在其下流动的熔融玻璃流的上方。
所说的平衡段冷却介质出口是由在一个所说平衡段顶部挡块元件的一端的凹口部分和在一个相邻的所说平衡段顶部挡块元件的一端的对置凹口形成的。
所说通道为一组具有多个在所说顶部挡块元件中横向延伸的通道。
为了更好地理解本发明及其目的，请注意附图和以下对附图的简单描述，以及对优选实施例的详细描述。
图1是根据本发明的优选实施方案的工作区的局部平面视图；
图2是沿图1中的2-2线的剖视图；
图3是沿图1中的3-3线的剖视图；
图4是图1-3所示的工作区的一个元件的平面视图；
图5是沿图2中的5-5线的剖视图；
图6是沿图2中的6-6线的剖视图；
图7是沿图2中的7-7线的部视图；
图8是图1-3所示工作区的一部分的透视图。
图中的参考数字20都表示根据本发明的优选实施方案的工作区，该工作区20由通常以数字22表示的冷却段和通常由数字24表示的平衡段组成。工作区20是一条细长的、水平延伸的绝热槽26，如图1和2所示，来自未显示出的玻璃熔融炉的熔融玻璃通过该槽26，从图中的右边流向左边，到达玻璃喂料盆28，通过重力，玻璃从该料盆28中排向一个未示出的玻璃成型机。
如图2和3所示，工作区20的冷却部分22上都覆盖着一排纵向延伸的顶部挡块30，其中每一个顶部挡块从绝热槽26的一侧完全延伸到其另一侧，各顶部挡块30由适当的耐火材料浇涛而成，其内表面有凹陷部分30a、30b在工作区侧边附近沿工作区20的纵向延伸，在工作区的中心线上方有一个凹陷部分30c沿工作区20的纵向延伸，还有凸起部分30d和30e分别将凹陷部分30a和30c以及30b和30c分开。最好为气体燃烧型的燃烧器32被安装在工作区20的相对侧边上，并相对于玻璃通过工作区20的流动方向横向地燃烧。燃烧器32加热工作区20中的玻璃流的靠近工作区外侧部分，却不能有效地给工作区中心部分的玻璃加热，这是因为有顶部挡块30的凸起部分30d和30e，它们基本上将来自燃烧器32的燃烧产物流限定在工作区20的外部区域，并且阻止了工作区外部区域与中心区域的辐射热传递。因此，顶部挡块30在其内浇涛有排出通道34，以便在顶部挡块30的凹陷部分30a、30b的下面将来自燃烧器32的燃烧产物排出工作区20。每个顶部挡块30的各侧边的排出通道34排气到纵向延伸的通风槽36中，并在纵向分隔的开口处从各通风槽36中排气，每个开口都配备有一个示意性表示出的可调挡块38，以便控制通风槽36中的风量。优选地对工作区20一侧的燃烧器32的燃烧的控制独立于在工作区20的另一侧的燃烧器32的燃烧，以便使通过工作区20的熔融玻璃流达到最佳的温度均匀度。对于用来处理琥珀色玻璃组合物的工作区来说这是特别重要的，因为这种混合物对高温差相当敏感。
工作区20中在顶部挡块30的凹陷30c下方的那部分熔融玻璃流主要是通过散热冷却凹陷部分30c的内表面来得到冷却的，凹陷部分30c是通过空气或在其下方的其它气态的冷却介质而强制冷却的。空气由一台或数台未示出的风机引入工作区20，并通过多个横向延伸纵向间隔的通道40，沿工作区20的中心线流到纵向排列的一排冷却空气出口42的某个出口处。每个顶部挡块30的内表面的凸起部分30d、30e基本上阻挡了冷却空气流到工作区的外部区域，即在凹陷部分30a、30b以下的区域，并且还基本上阻挡了来自工作区外部区域的燃烧产物流到内表面凹陷部分30c以下的区域。冷却空气出口42由相邻顶部挡块30上相对的凹口42a、42b形成，每一个出口42都配备有一个示意性表示出的可调挡块44，以便控制相应的出口42的风量。挡块44使冷却部分22保持正压。空气的流率由挡块44的位置或通过使用变速风机进行控制。
工作区20的冷却段22和平衡段24的交接处由一个耐火桥元件46隔开，该元件在工作区20的横向上从一个位于向下流动的玻璃上方的位置延伸至一个刚刚在玻璃水平面之上的位置。该桥元件46用于将冷却段22与平衡段24隔开，以防止通过它们之间的热辐射而产生热传递，并使得在需要时可以在冷却段22和平衡段24中保持不同的内部压力。
从图1清楚可见，喂料盆28的玻璃流动部分的横向宽度显著地小于工作区20的冷却段22的玻璃流宽度。为了避免由于喂料盆28的玻璃流动宽度小于冷却段22的玻璃流动宽度而导致在工作区20的平衡段24的熔融玻璃中产生死点，工作区20的平衡段24在熔融玻璃流过工作区20的方向上具有向内的锥度。这样，从平衡段24流向喂料盆28的熔融玻璃流的宽度大体上与喂料盆28的宽度相同，而平衡段24的顶部由一个或两个，不过最好是两个顶部挡块元件50、52所限定。顶部挡块元件50、52在横向方向有一个与各顶部挡块元件30的形状相似的形状，如图8清楚所示。另外，如图2所示，顶部挡块元件50、52在纵向方向上具有向下的锥度以便逐渐地减少各顶部块体元件50、52的内表面和在其下流动的熔融玻璃流之间的距离。如果需要，可在平衡段24的相对侧、最好在其上游或顶部挡块元件50的端部设置附加的燃烧器32，如图6所示。总之，顶部挡块元件50、52带有配合的凹口以限定一个用于来自平衡段24的冷却空气的出口54，而在顶部挡块元件50上带有空气进口通道56，以便在需要对流过的玻璃流进行附加冷却时将冷却空气引入平衡段。
如果想要增加工作区的对玻璃的冷却能力，例如当处理一种其熔化温度比原先玻璃组合物的熔化温度高的玻璃组合物时，可以通过给冷却段22提供一组纵向分隔的底部冷却部件60而提供附加的冷却能力。每个底部冷却部件包括一个在绝热槽26的底侧并沿槽26的纵向中心线对中的盲孔62，最好是在工作区20处于高温时增加孔62，以避免由于热膨胀而引起的变形和不对中，并将一个端部封闭的金属筒塞入盲孔62中。使空气或其它的冷却气体从一个局部示出的输入管66流入每个金属筒64中。如果不再需要由冷却部件提供的附加冷却，可将金属筒64和输入管66移去并将盲孔62用耐火材料封闭。理想的话，每个盲孔62能够穿过耐火材料到达最后一层耐火材料处，或为了达到最大的冷却效果，而完全穿过耐火材料，达到玻璃通道。
尽管由发明者所设想的实施本发明的最佳模式已经在申请日所提供的本发明的资料中被显示和描述，很明显对于熟悉本领域的技术人员来说可以做出适当的改变、变化和同等物而不脱离本发明的范围，该范围完全由后面的本发明的权利要求书中术语和法律上的等同物所限定。
Claims (11)
1.一种用来在来自玻璃熔炉的熔融玻璃流向成型机时对该熔融玻璃进行冷却的工作区(20)，包括：
一个细长的、通常水平延伸的绝热槽(26)，该槽具有一个适于接收来自一个玻璃熔炉的熔融玻璃的入口端和一个适应于将熔融玻璃排放到一个成型机的出口端；
一个覆盖至少所说绝热槽一部分的顶部结构，所说顶部结构包括一排纵向延伸的耐火材料顶部挡块元件(30)，每个顶部挡块元件是一个整体构件，并且横越所说绝热槽(26)从所说绝热槽的一侧向所说绝热槽的另一侧延伸，每个所说顶部挡块元件具有一个内表面，该内表面具有表面朝下的并纵向延伸的第一和第二凹陷部分(30a，30b)、一个在所说表面朝下的第一和第二凹陷部分(30a，30b)之间的表面朝下并纵向延伸的第三凹陷部分(30c)、和表面朝下并纵向延伸的第一和第二凸起部分(30d，30e)；第一和第二个凸起部分中的一个(30d)位于所说第三凹陷部分(30c)与第一和第二凹陷部分中的一个(30a)之间，并且适于阻挡该两表面部分之间的热传递；第一、二凸起部分中的另一个(30e)位于所说第三凹陷部分(30c)与第一和第二凹陷部分中的另一个(30b)之间，并适于阻挡该两表面部分之间的热传递；
在所说顶部挡块元件中的通道(40)，用于将一种冷却介质引入到工作区(20)中；
一个从所说工作区中排出冷却介质的冷却介质出口(42)，所说冷却介质出口与所说通道纵向隔开；
通常对置的、横向延伸的第一和第二燃烧器(32)，所说第一和第二燃烧器中的一个向着所说第一凹陷部分(30a)以下的第一空间燃烧，所说第一和第二燃烧器中的另一个向着所说第二凹陷部分(30b)以下的第二空间燃烧；
用于分别排出所说第一和第二空间中的燃烧产物的第一和第二排出通道，所说第一排出通道与所说第一燃烧器纵向隔开，所说第二排出通道与所说第二燃烧器纵向隔开；其特征在于，
所说通道(40)在顶部结构中横向延伸并结束于一个位于所说第一和第二凸起表面部分之间的开口上，该通道使该冷却介质以与所说内表面的第三凹陷部分(30c)直接接触的方式引入到工作区(20)中。
2.根据权利要求1的工作区，其特征在于还包括：
位于所说接收熔融玻璃的入口端和所说排放熔融玻璃的出口端之间并横越所说绝热槽的耐火材料的炉桥元件(46)，所说耐火炉桥元件朝着所说工作区中的熔融玻璃的水平面下凸出并将所说工作区(20)分隔成一个冷却段(22)和一个平衡段(24)，从所说的耐火的炉桥元件到所说排放熔融玻璃的出口端，所说工作区的横向宽度逐渐地变窄，所说的顶部挡块元件(30)位于所说冷却段上方。
3.根据权利要求1或2的工作区，其特征在于还包括：
对置并横向延伸的第三和第四燃烧器(32)，该第三和第四燃烧器其中的一个向着所说的第一空间燃烧并与第一和第二燃烧器中的一个纵向地隔开，所说第三和第四燃烧器中的另一个向着所说第二空间燃烧并与第一和第二燃烧器中的另一个纵向地隔开。
4.根据权利要求1或2的工作区，其特征在于：所说的冷却介质出口(42)是由在一个所说顶部挡块元件(30)的一端的凹口(42a)和在一个相邻的所说顶部块体元件的一端的对置凹口(42b)形成的。
5.根据权利要求1或2的工作区，其特征在于还包括：
在所说顶部挡块元件中与所说通道对置的第二通道(40)，该第二通道结束于一个位于所说第一和第二凸起表面部分之间的第二开口上，该第二通道用于将另一种冷却介质引入到工作区(20)中并使其与所说内表面的第三凹陷部分(30c)直接接触。
6.根据权利要求2的工作区，其特征在于：所说绝热槽的所说的至少一部分基本上从所述入口端延伸到所说的耐火炉桥元件(46)处。
7.根据权利要求1或2的工作区，其特征在于还包括：
至少一个平衡段顶部挡块元件(50，52)覆盖至少所说平衡段(24)的一部分，所说平衡段挡块元件具有一个这样的内表面，其形状在横截面上相似于每一个所说顶部挡块元件，该所说至少一个平衡段顶部块体元件的内表面还在纵向上具有锥度，以便逐渐地减小所说平衡段顶部挡块元件的内表面与在该元件下流动的熔融玻璃流的上表面之间的距离。
8.根据权利要求1或2的工作区，其特征在于还包括：
一组纵向延伸的基本上覆盖了整个所说平衡段的平衡段顶部挡块元件，每个所说平衡段顶部挡块元件都个有这样的内表面，其形状在横截面上相似于所说顶部挡块元件，各所说平衡段顶部挡块元件的内表面还在纵向上具有一个锥度，以便逐渐地减小所说各平衡段顶部块体元件的内表面与在该元件下流动的熔融玻璃流的上表面之间的距离。
9.根据权利要求8的工作区，其特征在于：所说的多个纵向延伸的排出通道(42)具有一个平衡段冷却介质的出口(54)，该出口中心位于在其下流动的熔融玻璃流的上方。
10.根据权利要求9的工作区，其特征在于：所说的平衡段冷却介质的出口(54)形成在一个所说平衡段顶部挡块元件的一端的凹口部分和在一个相邻的所说平衡段顶部挡块元件的一端的对置凹口处。
11.根据权利要求1或2的工作区，其特征在于：所说通道为一组具有多个在所说顶部挡块元件中横向延伸的通道。
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