專利名稱：用于潤(rùn)滑熔融玻璃成型模具的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于潤(rùn)滑玻璃成型模具的熔融玻璃接觸表面的方法和裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有上述特性的方法和裝置，其用于提供由含有乙炔如MAPP氣體(甲基乙炔和丙二烯的混合物)的氣體的部分氧化而得到的碳黑層。
上述Seeman的’409專利介紹了一種模具表面的碳黑覆層系統(tǒng)，其中MAPD氣體和氧氣的混合物在被基于天然氣的引燃火焰點(diǎn)燃之后被引向待覆蓋表面。如在Seeman的’409專利中所提到的那樣，由于在玻璃制造機(jī)器中碳黑燃燒器操作的固有間歇式特性，因此必須小心地控制MAPD氣體和氧氣的混合物，以防止火焰從燃燒器到燃燒器噴嘴的回火(第3欄第9-20行)，可以理解，已經(jīng)證明Seeman的’409專利中的系統(tǒng)能夠在Hartford 28型旋轉(zhuǎn)式餐具玻璃成型機(jī)器的玻璃制造模具中成功地生成碳黑，其中一個(gè)生成碳黑的燃燒器可用于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的所有模具。在這一點(diǎn)上，用于Hartford 28型餐具機(jī)器的生成碳黑的燃燒器的脈沖頻率發(fā)生在相當(dāng)高的頻率下，通過(guò)仔細(xì)地控制碳黑生成裝置的操作條件，可以避免由氧氣經(jīng)空氣燃料混合器到燃料管路的回流所引起的任何回火趨勢(shì)。
然而，Hartford 28型玻璃制造機(jī)器并不適合于制造具有嚴(yán)格限制的開(kāi)口的中空玻璃容器，例如用于包裝各種食品和飲料品的容器，這是因?yàn)檫@些產(chǎn)品必須在帶有拼合式模具的機(jī)器上生產(chǎn)。例如，如共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No.6098427(Kirkman)或美國(guó)專利No.3617233(Mumford)所介紹的行列式制瓶機(jī)(I.S.機(jī)器)是一種利用拼合式玻璃成型模具來(lái)操作的兩步成型的機(jī)器，上述各專利的公開(kāi)內(nèi)容均通過(guò)引用結(jié)合于本文中?？紤]到需要為I.S.機(jī)器的各個(gè)不同的機(jī)器工位提供單獨(dú)的生成碳黑的燃燒器，因此在I.S.機(jī)器中使用生成碳黑的燃燒器的情況遠(yuǎn)少于Hartford 28型機(jī)器。出于這個(gè)原因，迄今為止都無(wú)法將Seeman的’409專利中所介紹的預(yù)混合型燃燒器應(yīng)用到I.S.機(jī)器操作中，這是因?yàn)樵谌紵鼽c(diǎn)火脈沖間的較長(zhǎng)持續(xù)期間中由于氧氣從燃料氧氣混合器到燃料管路的回流而引發(fā)了回火。
前述Morretin的’099專利介紹了一種對(duì)應(yīng)于I.S.機(jī)器的玻璃制造機(jī)器的毛坯模具的碳黑生成系統(tǒng)。此對(duì)比文獻(xiàn)介紹了乙炔和氧氣的混合物的使用，其對(duì)于各燃料管路(26，27)的每個(gè)燃燒器來(lái)說(shuō)均需要兩個(gè)電磁閥，第一電磁閥允許較低的燃料流速率，直到發(fā)生了點(diǎn)燃，而第二電磁閥允許在發(fā)生點(diǎn)燃后較高的燃料流速率。在這種系統(tǒng)中需要使用第二電磁閥，因此增加了其成本。更具體地說(shuō)，這種系統(tǒng)對(duì)I.S.機(jī)器的各個(gè)工位來(lái)說(shuō)都需要一套單獨(dú)的電磁閥，這不僅增加了成本，而且在I.S.機(jī)器的多個(gè)工位上產(chǎn)生了逐段式的氧氣燃料變化。
為了促進(jìn)本發(fā)明的方法和裝置的實(shí)施，提供了一種噴嘴設(shè)計(jì)來(lái)保證燃料和氧化劑在緊接于噴嘴下游處的快速混合，使得待覆蓋的模具表面的所有部分都與噴嘴的火焰接觸，以便使所有這些部分都正確地生成碳黑。這是通過(guò)以從噴嘴的縱向中心軸線中部分向外地散開(kāi)的環(huán)形流束的方式從噴嘴中噴出氧化劑(或燃料)，并通過(guò)以圍繞燃料流束且大致平行于噴嘴的縱向中心軸線的環(huán)狀流方式接收燃料(或氧化劑)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；因此，氧化劑流可與燃料流束中的燃料流容易地相交，從而在非常接近于噴嘴的下游末端處形成可燃混合物，而不允許在I.S.機(jī)器工位的循環(huán)之間的停止周期內(nèi)一種反應(yīng)物回流到用于另一反應(yīng)物的噴嘴通道中。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于對(duì)熔融玻璃接觸表面施加碳黑的改進(jìn)的方法和裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有上述特性的方法和裝置，其適合于間歇式操作以允許將該方法和裝置應(yīng)用到玻璃容器成型機(jī)器如I.S.機(jī)器上，即使在連續(xù)脈沖之間具有相對(duì)較長(zhǎng)的停止周期時(shí)也是如此。
本發(fā)明的另一目的是提供一種表面混合式燃燒器，其能很好地適用于本發(fā)明的方法和裝置的實(shí)施。
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明及其目的，應(yīng)當(dāng)閱讀附圖及其下述簡(jiǎn)短說(shuō)明具體實(shí)施方式
以及所附權(quán)利要求。
圖2是

圖1所示裝置的一部分的局部放大圖；圖3是圖2所示裝置的另一實(shí)施例的與圖2類似的視圖；圖4是顯示了在圖1所示方法和裝置中使用的燃燒器噴嘴的剖視圖，其可對(duì)以輪廓線示出的玻璃容器成型機(jī)器的模具施加碳黑；圖5是圖4所示燃燒器噴嘴的放大比例的正視圖；圖6是沿圖5中線6-6的剖視圖；圖7是沿圖5中線7-7的剖視圖；和圖8是正視圖，其顯示了圖5-7中的燃燒器噴嘴和火花塞，以及用于清洗火花塞和燃燒器噴嘴自身上的碳黑的元件。
氧化劑總管12內(nèi)具有截流閥22；同樣，燃料總管14內(nèi)具有截流閥24，應(yīng)當(dāng)理解，各截流閥22，24在任何給定時(shí)間處都將是打開(kāi)的或關(guān)閉的，這取決于是否希望使用燃燒器16來(lái)對(duì)玻璃制造機(jī)器的熔融玻璃接觸表面施加碳黑。類似地，氧化劑總管12內(nèi)具有位于截流閥22的下游位置處的壓力調(diào)節(jié)器26，而燃料總管14內(nèi)具有位于截流閥24的下游位置處的壓力調(diào)節(jié)器28，這樣進(jìn)入管路18和20的氧化劑和燃料分別處于調(diào)節(jié)后的壓力下。在這一點(diǎn)上，氧化劑總管12和燃料總管14分別在壓力調(diào)節(jié)器26和28的下游處設(shè)有壓力計(jì)30和32，以保證分別維持于氧化劑總管12和燃料總管14中的壓力適合于其所供應(yīng)到的各燃燒器噴嘴16的正確操作。
氧化劑管路18和燃料管路20分別設(shè)有截流閥34和36，以允許關(guān)閉其所供應(yīng)到的燃燒器16，而不用關(guān)閉I.S.機(jī)器上待關(guān)閉工位以外的任何其它工位上的任何其它燃燒器。在這一點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)理解，各截流閥34和36在任何給定時(shí)間處將是打開(kāi)的或關(guān)閉的，其取決于是否需要使用燃燒器16。當(dāng)截流閥34打開(kāi)以允許流通時(shí)，通過(guò)氧化劑管路18到燃燒器16的流動(dòng)將取決于雙向電磁閥38的操作而接通或切斷；同樣地，當(dāng)截流閥36打開(kāi)以允許流通時(shí)，通過(guò)燃料管路20到燃燒器16的流動(dòng)將取決于雙向電磁閥40的操作而接通或切斷。另外，為了調(diào)節(jié)在氧化劑管路18和燃料管路20的長(zhǎng)度上的變化或偏差，氧化劑管路18設(shè)有撓性軟管42，而燃料管路20設(shè)有撓性軟管44。為了防止經(jīng)氧化劑管路18和燃料管路20的回流，氧化劑管路18設(shè)有止回閥46，而燃料管路20設(shè)有止回閥48。為了抑制任何可能由于燃燒器16的回火所導(dǎo)致的火焰，氧化劑管路設(shè)有火焰抑制器50，而燃料管路20設(shè)有火焰抑制器52。
從燃燒器16中流出、即從氧化劑管路18和燃料管路20中接收到的燃料和氧化劑在其離開(kāi)燃燒器16時(shí)立刻開(kāi)始混合，在所示設(shè)置中形成了燃料流圍繞著氧化劑流的環(huán)形體。不久之后，因與其流動(dòng)有關(guān)的湍流以及正常分子擴(kuò)散而至少混合在一起的至少部分混合的燃料和氧化劑將形成可燃混合物，該可燃混合物將被火花點(diǎn)火器54(示意性示出)的火花點(diǎn)燃。通過(guò)將流經(jīng)氧化劑管路18的氧化劑的流速維持在比使流經(jīng)燃料管路20的燃料完全燃燒所需的流速小很多的水平上，燃燒器16的火焰將是非常烏黑的，其碳黑將沉淀在該火焰的流動(dòng)路徑中的任何表面上。雖然圖1和2顯示了燃燒器16在燃料以圍繞著氧化劑的環(huán)形體形式流動(dòng)的情況下操作的設(shè)置，然而也可設(shè)想設(shè)置這樣的燃燒器116，如圖3所示，其中來(lái)自氧化劑管路18的氧化劑以圍繞著燃料管路20的燃料流的環(huán)形體形式流動(dòng)。
在圖5-7中顯示了一種特殊的表面混合式燃燒器216。燃燒器216大體上根據(jù)圖3所示的設(shè)置來(lái)操作，即燃料在環(huán)形氧化劑流的內(nèi)部流動(dòng)，燃燒器216具有同軸地插入到環(huán)形帽體58中的末端56。燃料沿著末端56的縱向中心軸線通過(guò)在其下游端處封閉的通道60而傳送到末端56中，并通過(guò)環(huán)狀陣列的通道62離開(kāi)末端56，各環(huán)狀陣列通道62與通道60流體相通。氧化劑通過(guò)環(huán)狀通道66以環(huán)狀形式流入末端56，并經(jīng)過(guò)環(huán)狀通道66且平行于末端56的縱向中心軸線而流出燃燒器216，環(huán)狀通道66圍繞著通道62的出口，并由末端56的外部以及環(huán)形帽體58的內(nèi)部限定。由于氧化劑平行于末端56的縱向中心軸線而離開(kāi)燃燒器216，并且燃料通過(guò)多條細(xì)流從燃燒器216中流出，因此燃料和氧化劑流將非常快速地混合，并在非常緊接于燃燒器216出口的下游處形成燃料和氧化劑的可燃混合物，以便被火花點(diǎn)火器如火花點(diǎn)火器54點(diǎn)燃。
如圖4所示，生成碳黑的噴嘴216定位成其縱向中心軸線與以輪廓線示出的玻璃制造模具M(jìn)的縱向中心軸線同軸，在燃燒器216的出口和模具M(jìn)的入口之間只有很短的距離。由于來(lái)自燃燒器216的氧化劑和燃料流的快速混合，燃燒器216的火焰將接觸到模具M(jìn)內(nèi)部的熔融玻璃接觸表面的所有部分，從而使所有這些部分有效地生成碳黑，即使在模具M(jìn)的入口處或非常接近于模具M(jìn)的入口處也是如此。最好設(shè)置以輪廓線示出的環(huán)形護(hù)罩S，從而限制燃燒器216的火焰以便使其正確地流入模具M(jìn)。護(hù)罩S始于緊接于燃燒器216的出口的下游，并幾乎延伸到模具M(jìn)的入口。
圖8顯示了帶有特定實(shí)施例的火花塞154的燃燒器噴嘴216的裝配體?；鸹ㄈ?54具有電極70和從清洗空氣入口74中延伸出來(lái)的接地電極72?；鸹ㄈ?2被周期性地激勵(lì)，以便在流體脈沖期間點(diǎn)燃從燃燒器噴嘴216中流出的燃料和氧化劑流，火花塞154相對(duì)燃燒器噴嘴間隔開(kāi)一段足以允許燃料和氧化劑流混合到足夠燃燒的程度的距離。在循環(huán)的碳黑生成的部分中，燃燒器噴嘴216位于模具之上，燃料和氧氣被傳送到燃燒器噴嘴216處，并激勵(lì)火花塞154以點(diǎn)燃混合物。
空氣清洗噴嘴74接收來(lái)自供給源(未示出)的加壓空氣，并通過(guò)向下傾斜的通道76和向上傾斜的通道78從中脈沖式地排出空氣，通道76朝向電極70和接地電極72，而通道78朝向在噴嘴的前方。在生成碳黑的頭部即燃燒器噴嘴216已經(jīng)在模具上方留出一段距離之后進(jìn)行用于去除碳黑積累的頭部清洗，此清洗在兩個(gè)階段中進(jìn)行。在第一階段中，噴嘴216噴出火焰，空氣從噴嘴74中引入，其將進(jìn)一步氧化火焰，從而燃燒任何來(lái)自噴嘴216和電極70，72的碳黑積累。在第二階段中，流至噴嘴的燃料和氧化劑流短暫地間斷，且火花塞154未被激勵(lì)，留下清洗空氣并持續(xù)一段短暫的時(shí)期，從而機(jī)械式地除去松散的碳黑。
雖然在本文中已經(jīng)顯示并介紹了由發(fā)明人構(gòu)思的最新的用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，然而對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很明顯，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，可對(duì)所顯示并介紹的模式進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?、變更及等效設(shè)置，本發(fā)明的范圍只由下面的權(quán)利要求及其合法等效設(shè)置來(lái)限制。
權(quán)利要求
1.一種將碳黑顆粒引入到玻璃制造機(jī)器的熔融玻璃接觸件上的方法，所述方法包括將碳質(zhì)燃料以脈沖方式傳送給表面混合型燃燒器；將氧化劑以重疊的脈沖方式在不足以完全氧化所述燃料的速率下傳送給所述燃燒器；允許所述燃料和氧化劑一起從所述燃燒器中作為單獨(dú)的流而朝向模具流動(dòng)，從而在噴嘴的下游位置處形成可燃混合物；和在所述噴嘴和模具之間的位置處點(diǎn)燃所述燃料和氧化劑的可燃混合物，以便將碳黑引入到所述模具中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料為乙炔基燃料。
3.根據(jù)權(quán)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.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧化劑基本上包括純氧。
5.一種用于產(chǎn)生含碳黑的火焰以用于對(duì)玻璃制造機(jī)器的熔融玻璃接觸表面施加碳黑顆粒的裝置，所述裝置包括用于燃料和氧化劑的單獨(dú)流從中流過(guò)的表面混合型燃燒器；用于將氧化劑直接傳送給所述燃燒器的氧化劑管路；用于將碳質(zhì)燃料傳送給所述燃燒器而不將所述燃料和氧化劑預(yù)先混合的燃料管路；和用于在所述燃燒器出口的下游位置處點(diǎn)燃所述燃料和氧化劑的可燃混合物的火花點(diǎn)火器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述氧化劑管路只包括一個(gè)用于將氧化劑間歇式地傳送給所述燃燒器的電磁閥；和所述燃料管路只包括一個(gè)用于將燃料間歇式地傳送給所述燃燒器的電磁閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于將所述氧化劑傳送給所述氧化劑管路的氧化劑總管；和用于將所述燃料傳送給所述燃料管路的燃料總管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括位于所述氧化劑總管中的第一壓力調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)氧化劑傳送給所述氧化劑管路的壓力；和位于所述燃料總管中的第二壓力調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)燃料傳送給所述燃料管路的壓力；
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，氧化劑傳送給所述燃燒器，并以平行于所述燃燒器的縱向中心軸線的環(huán)狀形式流動(dòng)；和燃料傳送給所述燃燒器，并沿著位于所述氧化劑的流動(dòng)路徑的徑向內(nèi)部的路徑而流經(jīng)所述燃燒器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述燃燒器包括末端和環(huán)狀帽體，所述帽體至少圍繞著所述末端的下游部分；燃料沿著所述末端的縱向中心軸線傳送給所述燃燒器，并通過(guò)多個(gè)末端上的獨(dú)立通道而離開(kāi)所述末端，所述末端上的獨(dú)立通道以環(huán)狀陣列設(shè)置；和氧化劑以位于所述末端外部和所述帽體內(nèi)部之間的環(huán)形體形式并以圍繞著燃料所流經(jīng)的環(huán)形通道的流的形式而從所述燃燒器傳送出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述燃料管路包括火焰抑制器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述氧化劑管路包括火焰抑制器。
13.一種用于部分地氧化燃料和氧化劑的混合物以產(chǎn)生用于玻璃制造工藝的碳黑的燃燒器噴嘴，所述燃燒器噴嘴包括內(nèi)部件；圍繞著所述內(nèi)部件的至少下游部分并與之一起形成了環(huán)形體的外部件；延伸穿過(guò)所述內(nèi)部件的通道，用于通過(guò)所述內(nèi)部件將第一氣體傳送給所述內(nèi)部件的至少一個(gè)單獨(dú)的出口；以圍繞著所述第一通道的環(huán)形體的形式而延伸穿過(guò)所述內(nèi)部件的第二通道，用于通過(guò)所述外部件和所述內(nèi)部件之間的所述環(huán)形體而從所述燃燒器中傳送第二氣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃燒器，其特征在于，延伸穿過(guò)所述內(nèi)部件的所述通道包括多個(gè)以環(huán)形陣列形式而延伸的獨(dú)立通道。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃燒器，其特征在于，各所述獨(dú)立通道以一定的角度延伸，所述角度從所述內(nèi)部件的縱向中心軸線上聚集在一起。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述火花點(diǎn)火器包括電極和接地電極，并且還包括加壓空氣源，所述加壓空氣源具有多個(gè)朝向所述電極的出口和多個(gè)朝向所述接地電極的出口。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述加壓空氣源還包括多個(gè)朝向所述燃燒器的外部下游表面的出口。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述點(diǎn)燃可燃混合物的步驟通過(guò)具有電極和接地電極的火花點(diǎn)火器來(lái)進(jìn)行，并且還包括在所述碳質(zhì)燃料和氧化劑的脈沖之間燃燒在所述電極和接地電極處所積累的碳黑。
全文摘要
表面混合型燃燒器從燃料管路中接收碳質(zhì)燃料如乙炔基燃料，并從氧化劑管路中接收氧化劑如較純凈的氧氣，該氧化劑以不足以引起燃料完全燃燒的速率提供給燃燒器，從而產(chǎn)生了烏黑的火焰，其可用于對(duì)玻璃制造機(jī)器的熔融玻璃接觸表面施加潤(rùn)滑用的碳黑顆粒。這種燃燒器由氧化劑管路中的電磁閥和燃料管路中的電磁閥來(lái)間歇式地操作，并具有沿著燃燒器的末端件的縱向中心軸線而延伸的燃料入口通道，以及圍繞著燃料入口通道的環(huán)狀入口通道。燃料入口通道在其下游端處閉合，并終止于多條以環(huán)形陣列設(shè)置的獨(dú)立通道，燃料可通過(guò)這些通道以位于氧化劑內(nèi)部的環(huán)狀形式離開(kāi)燃燒器的末端，氧化劑通過(guò)燃燒器的末端件和帽體件之間的環(huán)形通道以環(huán)狀形式離開(kāi)燃燒器。
文檔編號(hào)C03B40/02GK1461738SQ0313855
公開(kāi)日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月28日
發(fā)明者G·L·斯科特, R·L·博頓, D·W·萊迪, D·L·紐森 申請(qǐng)人:歐文斯-布洛克威玻璃容器有限公司