CN1461738A - 用于润滑熔融玻璃成型模具的方法和装置 - Google Patents

Abstract

表面混合型燃烧器从燃料管路中接收碳质燃料如乙炔基燃料，并从氧化剂管路中接收氧化剂如较纯净的氧气，该氧化剂以不足以引起燃料完全燃烧的速率提供给燃烧器，从而产生了乌黑的火焰，其可用于对玻璃制造机器的熔融玻璃接触表面施加润滑用的碳黑颗粒。这种燃烧器由氧化剂管路中的电磁阀和燃料管路中的电磁阀来间歇式地操作，并具有沿着燃烧器的末端件的纵向中心轴线而延伸的燃料入口通道，以及围绕着燃料入口通道的环状入口通道。燃料入口通道在其下游端处闭合，并终止于多条以环形阵列设置的独立通道，燃料可通过这些通道以位于氧化剂内部的环状形式离开燃烧器的末端，氧化剂通过燃烧器的末端件和帽体件之间的环形通道以环状形式离开燃烧器。

Description

用于润滑熔融玻璃成型模具的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于润滑玻璃成型模具的熔融玻璃接触表面的方法和装置。更具体地说，本发明涉及具有上述特性的方法和装置，其用于提供由含有乙炔如MAPP气体(甲基乙炔和丙二烯的混合物)的气体的部分氧化而得到的碳黑层。

背景技术

例如从美国专利No.5958099(Morettin)或美国专利No.5679409(Seeman)中已经知道，希望采用碳黑薄层来代替传统的油和石墨基的模具掺合剂而周期性地刷洗玻璃制造机器的熔融玻璃接触表面，例如这种机器的成型模具的内表面，从而对此表面进行润滑。可通过含碳气体经火焰直接引向待覆盖模具表面的燃烧器而形成的部分氧化来获得这种碳黑覆层，含碳气体例如为乙炔，或者是乙炔基气体如甲基乙炔和丙二烯的混合物(有时称为MAPP气体或MAPD气体)。

上述Seeman的’409专利介绍了一种模具表面的碳黑覆层系统，其中MAPD气体和氧气的混合物在被基于天然气的引燃火焰点燃之后被引向待覆盖表面。如在Seeman的’409专利中所提到的那样，由于在玻璃制造机器中碳黑燃烧器操作的固有间歇式特性，因此必须小心地控制MAPD气体和氧气的混合物，以防止火焰从燃烧器到燃烧器喷嘴的回火(第3栏第9-20行)，可以理解，已经证明Seeman的’409专利中的系统能够在Hartford 28型旋转式餐具玻璃成型机器的玻璃制造模具中成功地生成碳黑，其中一个生成碳黑的燃烧器可用于旋转工作台上的所有模具。在这一点上，用于Hartford 28型餐具机器的生成碳黑的燃烧器的脉冲频率发生在相当高的频率下，通过仔细地控制碳黑生成装置的操作条件，可以避免由氧气经空气燃料混合器到燃料管路的回流所引起的任何回火趋势。

然而，Hartford 28型玻璃制造机器并不适合于制造具有严格限制的开口的中空玻璃容器，例如用于包装各种食品和饮料品的容器，这是因为这些产品必须在带有拼合式模具的机器上生产。例如，如共同转让的美国专利No.6098427(Kirkman)或美国专利No.3617233(Mumford)所介绍的行列式制瓶机(I.S.机器)是一种利用拼合式玻璃成型模具来操作的两步成型的机器，上述各专利的公开内容均通过引用结合于本文中。考虑到需要为I.S.机器的各个不同的机器工位提供单独的生成碳黑的燃烧器，因此在I.S.机器中使用生成碳黑的燃烧器的情况远少于Hartford 28型机器。出于这个原因，迄今为止都无法将Seeman的’409专利中所介绍的预混合型燃烧器应用到I.S.机器操作中，这是因为在燃烧器点火脉冲间的较长持续期间中由于氧气从燃料氧气混合器到燃料管路的回流而引发了回火。

前述Morretin的’099专利介绍了一种对应于I.S.机器的玻璃制造机器的毛坯模具的碳黑生成系统。此对比文献介绍了乙炔和氧气的混合物的使用，其对于各燃料管路(26，27)的每个燃烧器来说均需要两个电磁阀，第一电磁阀允许较低的燃料流速率，直到发生了点燃，而第二电磁阀允许在发生点燃后较高的燃料流速率。在这种系统中需要使用第二电磁阀，因此增加了其成本。更具体地说，这种系统对I.S.机器的各个工位来说都需要一套单独的电磁阀，这不仅增加了成本，而且在I.S.机器的多个工位上产生了逐段式的氧气燃料变化。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于在玻璃制造机器如I.S.机器的模具的玻璃接触表面上生成碳黑的方法和装置。在这种必须以比玻璃餐具制造机器如Hartford 28型机器更长的脉冲间停留来间歇式地操作的方法和装置中，火焰由喷嘴表面混合式燃烧器提供，燃料和氧化剂如较纯净的氧气的单独流被引到燃烧器上，这样就不会产生因通过氧化剂的混合器到燃料管路的回流而引起的回火。在本发明的方法和装置中，最好是MAPP气体的燃料在缺乏氧化剂的情况下燃烧以产生碳黑，燃烧流的火焰沿其中心轴线被引导到玻璃制造模具中。

为了促进本发明的方法和装置的实施，提供了一种喷嘴设计来保证燃料和氧化剂在紧接于喷嘴下游处的快速混合，使得待覆盖的模具表面的所有部分都与喷嘴的火焰接触，以便使所有这些部分都正确地生成碳黑。这是通过以从喷嘴的纵向中心轴线中部分向外地散开的环形流束的方式从喷嘴中喷出氧化剂(或燃料)，并通过以围绕燃料流束且大致平行于喷嘴的纵向中心轴线的环状流方式接收燃料(或氧化剂)来实现的；因此，氧化剂流可与燃料流束中的燃料流容易地相交，从而在非常接近于喷嘴的下游末端处形成可燃混合物，而不允许在I.S.机器工位的循环之间的停止周期内一种反应物回流到用于另一反应物的喷嘴通道中。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于对熔融玻璃接触表面施加碳黑的改进的方法和装置。更具体地说，本发明的一个目的是提供一种具有上述特性的方法和装置，其适合于间歇式操作以允许将该方法和装置应用到玻璃容器成型机器如I.S.机器上，即使在连续脉冲之间具有相对较长的停止周期时也是如此。

本发明的另一目的是提供一种表面混合式燃烧器，其能很好地适用于本发明的方法和装置的实施。

为了进一步理解本发明及其目的，应当阅读附图及其下述简短说明、具体实施方式以及所附权利要求。

附图说明

图1是用于实施本发明方法的根据本发明的装置的实施例的示意图；

图2是图1所示装置的一部分的局部放大图；

图3是图2所示装置的另一实施例的与图2类似的视图；

图4是显示了在图1所示方法和装置中使用的燃烧器喷嘴的剖视图，其可对以轮廓线示出的玻璃容器成型机器的模具施加碳黑；

图5是图4所示燃烧器喷嘴的放大比例的正视图；

图6是沿图5中线6-6的剖视图；

图7是沿图5中线7-7的剖视图；和

图8是正视图，其显示了图5-7中的燃烧器喷嘴和火花塞，以及用于清洗火花塞和燃烧器喷嘴自身上的碳黑的元件。

具体实施方式

在图1中以标号10大体上显示了根据本发明的玻璃接触模具表面的碳黑生成系统。碳黑生成系统10具有氧化剂供给总管12和燃料供给总管14。来自供给源(未示出)的加压氧化剂被传送到总管12中，来自供给源(未示出)的加压燃料被传送到总管14中。传送到总管12中的氧化剂最好是较纯净的氧气，如来自商业来源的瓶装氧气，然而也可使用富氧空气供给源。传送到总管14中的燃料最好是MAPP气体。来自总管12的氧化剂通过氧化剂管路18传送到表面混合式燃烧器16中，而来自总管14的燃料通过燃料管路20传送到燃烧器16中。虽然在图1中只显示了一个燃烧器16、一条氧化剂管路18和一条燃料管路20，然而可以理解，对于I.S.玻璃容器成型机器的各个工位都具有一套单独的这种元件，例如对于八工位的I.S.机器需要八套这种元件。

氧化剂总管12内具有截流阀22；同样，燃料总管14内具有截流阀24，应当理解，各截流阀22，24在任何给定时间处都将是打开的或关闭的，这取决于是否希望使用燃烧器16来对玻璃制造机器的熔融玻璃接触表面施加碳黑。类似地，氧化剂总管12内具有位于截流阀22的下游位置处的压力调节器26，而燃料总管14内具有位于截流阀24的下游位置处的压力调节器28，这样进入管路18和20的氧化剂和燃料分别处于调节后的压力下。在这一点上，氧化剂总管12和燃料总管14分别在压力调节器26和28的下游处设有压力计30和32，以保证分别维持于氧化剂总管12和燃料总管14中的压力适合于其所供应到的各燃烧器喷嘴16的正确操作。

氧化剂管路18和燃料管路20分别设有截流阀34和36，以允许关闭其所供应到的燃烧器16，而不用关闭I.S.机器上待关闭工位以外的任何其它工位上的任何其它燃烧器。在这一点上，应当理解，各截流阀34和36在任何给定时间处将是打开的或关闭的，其取决于是否需要使用燃烧器16。当截流阀34打开以允许流通时，通过氧化剂管路18到燃烧器16的流动将取决于双向电磁阀38的操作而接通或切断；同样地，当截流阀36打开以允许流通时，通过燃料管路20到燃烧器16的流动将取决于双向电磁阀40的操作而接通或切断。另外，为了调节在氧化剂管路18和燃料管路20的长度上的变化或偏差，氧化剂管路18设有挠性软管42，而燃料管路20设有挠性软管44。为了防止经氧化剂管路18和燃料管路20的回流，氧化剂管路18设有止回阀46，而燃料管路20设有止回阀48。为了抑制任何可能由于燃烧器16的回火所导致的火焰，氧化剂管路设有火焰抑制器50，而燃料管路20设有火焰抑制器52。

从燃烧器16中流出、即从氧化剂管路18和燃料管路20中接收到的燃料和氧化剂在其离开燃烧器16时立刻开始混合，在所示设置中形成了燃料流围绕着氧化剂流的环形体。不久之后，因与其流动有关的湍流以及正常分子扩散而至少混合在一起的至少部分混合的燃料和氧化剂将形成可燃混合物，该可燃混合物将被火花点火器54(示意性示出)的火花点燃。通过将流经氧化剂管路18的氧化剂的流速维持在比使流经燃料管路20的燃料完全燃烧所需的流速小很多的水平上，燃烧器16的火焰将是非常乌黑的，其碳黑将沉淀在该火焰的流动路径中的任何表面上。虽然图1和2显示了燃烧器16在燃料以围绕着氧化剂的环形体形式流动的情况下操作的设置，然而也可设想设置这样的燃烧器116，如图3所示，其中来自氧化剂管路18的氧化剂以围绕着燃料管路20的燃料流的环形体形式流动。

在图5-7中显示了一种特殊的表面混合式燃烧器216。燃烧器216大体上根据图3所示的设置来操作，即燃料在环形氧化剂流的内部流动，燃烧器216具有同轴地插入到环形帽体58中的末端56。燃料沿着末端56的纵向中心轴线通过在其下游端处封闭的通道60而传送到末端56中，并通过环状阵列的通道62离开末端56，各环状阵列通道62与通道60流体相通。氧化剂通过环状通道66以环状形式流入末端56，并经过环状通道66且平行于末端56的纵向中心轴线而流出燃烧器216，环状通道66围绕着通道62的出口，并由末端56的外部以及环形帽体58的内部限定。由于氧化剂平行于末端56的纵向中心轴线而离开燃烧器216，并且燃料通过多条细流从燃烧器216中流出，因此燃料和氧化剂流将非常快速地混合，并在非常紧接于燃烧器216出口的下游处形成燃料和氧化剂的可燃混合物，以便被火花点火器如火花点火器54点燃。

如图4所示，生成碳黑的喷嘴216定位成其纵向中心轴线与以轮廓线示出的玻璃制造模具M的纵向中心轴线同轴，在燃烧器216的出口和模具M的入口之间只有很短的距离。由于来自燃烧器216的氧化剂和燃料流的快速混合，燃烧器216的火焰将接触到模具M内部的熔融玻璃接触表面的所有部分，从而使所有这些部分有效地生成碳黑，即使在模具M的入口处或非常接近于模具M的入口处也是如此。最好设置以轮廓线示出的环形护罩S，从而限制燃烧器216的火焰以便使其正确地流入模具M。护罩S始于紧接于燃烧器216的出口的下游，并几乎延伸到模具M的入口。

图8显示了带有特定实施例的火花塞154的燃烧器喷嘴216的装配体。火花塞154具有电极70和从清洗空气入口74中延伸出来的接地电极72。火花塞72被周期性地激励，以便在流体脉冲期间点燃从燃烧器喷嘴216中流出的燃料和氧化剂流，火花塞154相对燃烧器喷嘴间隔开一段足以允许燃料和氧化剂流混合到足够燃烧的程度的距离。在循环的碳黑生成的部分中，燃烧器喷嘴216位于模具之上，燃料和氧气被传送到燃烧器喷嘴216处，并激励火花塞154以点燃混合物。

空气清洗喷嘴74接收来自供给源(未示出)的加压空气，并通过向下倾斜的通道76和向上倾斜的通道78从中脉冲式地排出空气，通道76朝向电极70和接地电极72，而通道78朝向在喷嘴的前方。在生成碳黑的头部即燃烧器喷嘴216已经在模具上方留出一段距离之后进行用于去除碳黑积累的头部清洗，此清洗在两个阶段中进行。在第一阶段中，喷嘴216喷出火焰，空气从喷嘴74中引入，其将进一步氧化火焰，从而燃烧任何来自喷嘴216和电极70，72的碳黑积累。在第二阶段中，流至喷嘴的燃料和氧化剂流短暂地间断，且火花塞154未被激励，留下清洗空气并持续一段短暂的时期，从而机械式地除去松散的碳黑。

虽然在本文中已经显示并介绍了由发明人构思的最新的用于实施本发明的最佳模式，然而对本领域的技术人员来说很明显，在不脱离本发明的范围的前提下，可对所显示并介绍的模式进行适当的修改、变更及等效设置，本发明的范围只由下面的权利要求及其合法等效设置来限制。

Claims (18)

1.一种将碳黑颗粒引入到玻璃制造机器的熔融玻璃接触件上的方法，所述方法包括：

将碳质燃料以脉冲方式传送给表面混合型燃烧器；

将氧化剂以重叠的脉冲方式在不足以完全氧化所述燃料的速率下传送给所述燃烧器；

允许所述燃料和氧化剂一起从所述燃烧器中作为单独的流而朝向模具流动，从而在喷嘴的下游位置处形成可燃混合物；和

在所述喷嘴和模具之间的位置处点燃所述燃料和氧化剂的可燃混合物，以便将碳黑引入到所述模具中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料为乙炔基燃料。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述乙炔基燃料包括甲基乙炔和丙二烯的混合物。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧化剂基本上包括纯氧。

5.一种用于产生含碳黑的火焰以用于对玻璃制造机器的熔融玻璃接触表面施加碳黑颗粒的装置，所述装置包括：

用于燃料和氧化剂的单独流从中流过的表面混合型燃烧器；

用于将氧化剂直接传送给所述燃烧器的氧化剂管路；

用于将碳质燃料传送给所述燃烧器而不将所述燃料和氧化剂预先混合的燃料管路；和

用于在所述燃烧器出口的下游位置处点燃所述燃料和氧化剂的可燃混合物的火花点火器。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述氧化剂管路只包括一个用于将氧化剂间歇式地传送给所述燃烧器的电磁阀；和

所述燃料管路只包括一个用于将燃料间歇式地传送给所述燃烧器的电磁阀。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

用于将所述氧化剂传送给所述氧化剂管路的氧化剂总管；和

用于将所述燃料传送给所述燃料管路的燃料总管。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

位于所述氧化剂总管中的第一压力调节器，用于调节氧化剂传送给所述氧化剂管路的压力；和

位于所述燃料总管中的第二压力调节器，用于调节燃料传送给所述燃料管路的压力；

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

氧化剂传送给所述燃烧器，并以平行于所述燃烧器的纵向中心轴线的环状形式流动；和

燃料传送给所述燃烧器，并沿着位于所述氧化剂的流动路径的径向内部的路径而流经所述燃烧器。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述燃烧器包括末端和环状帽体，所述帽体至少围绕着所述末端的下游部分；

燃料沿着所述末端的纵向中心轴线传送给所述燃烧器，并通过多个末端上的独立通道而离开所述末端，所述末端上的独立通道以环状阵列设置；和

氧化剂以位于所述末端外部和所述帽体内部之间的环形体形式并以围绕着燃料所流经的环形通道的流的形式而从所述燃烧器传送出。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述燃料管路包括火焰抑制器。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述氧化剂管路包括火焰抑制器。

13.一种用于部分地氧化燃料和氧化剂的混合物以产生用于玻璃制造工艺的碳黑的燃烧器喷嘴，所述燃烧器喷嘴包括：

内部件；

围绕着所述内部件的至少下游部分并与之一起形成了环形体的外部件；

延伸穿过所述内部件的通道，用于通过所述内部件将第一气体传送给所述内部件的至少一个单独的出口；

以围绕着所述第一通道的环形体的形式而延伸穿过所述内部件的第二通道，用于通过所述外部件和所述内部件之间的所述环形体而从所述燃烧器中传送第二气体。

14.根据权利要求13所述的燃烧器，其特征在于，延伸穿过所述内部件的所述通道包括多个以环形阵列形式而延伸的独立通道。

15.根据权利要求14所述的燃烧器，其特征在于，各所述独立通道以一定的角度延伸，所述角度从所述内部件的纵向中心轴线上聚集在一起。

16.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述火花点火器包括电极和接地电极，并且还包括：

加压空气源，所述加压空气源具有多个朝向所述电极的出口和多个朝向所述接地电极的出口。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述加压空气源还包括多个朝向所述燃烧器的外部下游表面的出口。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述点燃可燃混合物的步骤通过具有电极和接地电极的火花点火器来进行，并且还包括：

在所述碳质燃料和氧化剂的脉冲之间燃烧在所述电极和接地电极处所积累的碳黑。

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