浅析制瓶过程中的热瓶冷却范文

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摘要:介绍了在制瓶过程中，对热瓶进行冷却几个方面的运用，列举了正吹气、停置板、导向气I和II以及传送带网带上对热瓶的冷却，同时还解释了热瓶冷却不够所产生的各种缺陷。

关键词:制瓶工艺;热瓶;冷却;缺陷

在制瓶工艺过程中玻璃除通过模具(包括初模、成模、口模与模底等)将大量的热量传递出去，同时热瓶的冷却也是一个重要的降温过程。在制瓶过程中热瓶冷却包括以下几点。

1热瓶内部的冷却

在成模中正吹气(Finallow)，当正吹气刚开始时，如果气压过大会对初模料坯冲击太大，对料坯造成损伤(Cut)。而在正吹气后一段时间里，如吹气气压继续维持低气压，则会造成热瓶内部排热效果不够，热玻璃瓶过软，从而产生各种缺陷并影响到机速。众所周知当初模料坯吹涨后，玻璃液已经紧贴成模模壁，此时玻璃外表面已迅速冷却下来，而热瓶的内部却未得到充分的冷却，热瓶内部高温不减，形成了外冷内热的现象。据美国专利USP5372623，1994－12－13报道，在吹－吹法中的初模料，其内部的温度与料滴温度基本相似，高达1100℃以上。因此其正吹气应优化为迅速从低气压转为高气压的正吹气，它可使:(1)玻璃液紧贴成模使得热量传递到成模上，在成模垂直冷却风的作用下使热量迅速散发出去;(2)将热玻璃瓶内的热量通过正吹气的高压力，使得吹气头把热瓶内的热量大量排出，称为瓶内冷却(Internalcooling)，这样内外结合的冷却可加速热玻璃瓶的冷却定型。根据原Emhart公司2010年8月3日调查研究成模处散热情况:成模散热占42%(Transferredtomold)，瓶底散热占16%(Bottomplate)，正吹气散热占22%(Duringfinalblow)，对流散热占13%(Convective)，正吹气内部冷却散热占7%(Internalcooling)。内部冷却散热虽占7%，但此热瓶内部冷却是其他措施所不能替代的，由此可见正吹气对热瓶内冷却的重要性不言而喻。简单地从正吹气开始到结束，均使用单一的气压对某些产品是有局限性的。此热瓶内部冷却过程的优化，对于厚底瓶和葡萄酒瓶等，其作用更是不可小视。吹气头在此起到如此重要的作用，因此建议吹气头进厂或者修复后最好能用专用设备测试一下，检查一下各吹进气与排气通路是否畅通，以确保其热瓶内部冷却效果达到最大值。

2停置冷却板

热瓶钳出后，此时热瓶尚未完全定型，由于瓶底的厚度一般是瓶壁的2倍之多，所以瓶底热量大，往往在钳瓶过程中会产生自重下垂。因此热瓶钳到冷却停置板上后，停置板冷却风必须迅速大量地向上吹风对其进行冷却。一般制瓶机停置板上均装有高、低冷却风转换装置(High/Lowcoolingair)。具体吹风冷却过程应是:当热瓶刚钳至停置板上，热瓶尚未放下悬在上空时，此时应该大风量对瓶底猛吹，进行冷却定型，而当热瓶放至停置板上后，该冷却风转换为小风量对瓶底与瓶跟进行冷却，否则其大风量会造成热瓶站立不稳或倒瓶。冷却风的风量高、低的转换是受制瓶机电脑配时所控制。停置冷却板其高压大风量时可充分冷却热瓶，低压小风量时节约冷却风以供其他制瓶机组的使用。冷却风合理均衡使用，可节约能源并提高产品质量。高、低风转换具体工作原理见图1(摘自原Emhart公司产品说明书)，图中的停置冷却上盖板已经拆除，其下面是一冷却风的风箱，里面有一可伸缩的阀门，当无信号时此阀在弹簧的作用下关闭，但是它有一间隙可以吹出低压冷却风，而且此间隙可以手动调节其大小。而当有信号时，阀门伸出使得原来的间隙增大，大量的冷却风通过此间隙进入风箱，从而可完成停置冷却板上的高、低(High/Low)冷却风压的转换。如果使用得当，在高机速多滴料的实际生产中，可以取得良好的冷却效果。多滴料的热瓶从钳瓶出，在停置冷却板进行合理冷却，到拨瓶拨出，其热瓶温度已降低许多，当热瓶拨出时它已基本定型。

3导向气I冷却和导向气II冷却

导向气I冷却路管安装在停置冷却板的外侧，使用的是压缩空气。其作用:(1)继续对瓶底与瓶跟部冷却;(2)吹动热瓶使得热瓶徐徐地移动，在拨脚固定位置处就位，使得热瓶在拨瓶有一个固定的起始点，以保证网带上的瓶距统一。导向气I要根据玻璃瓶的形状、大小与机速，慢慢地调节其压缩空气量，使得玻璃瓶在停置板上能够慢慢地移动，最后移到拨脚起始点处，拨脚开始拨热瓶到输瓶网带上。制瓶机每组均应细致地调节该压缩空气的压力，以保证网带上的热瓶瓶距。这点对于高机速多滴料(3滴料或4滴料)特别重要。建议此处装有一压力表，记录好其压力值，以便于下次换产时参考。导向气II也是采用压缩空气冷却的，它的管路安装在热瓶传送带的一侧，热瓶在传送带运输时，压缩空气继续对热瓶进行冷却。压缩空气的大小也要根据玻璃瓶的形状、大小与机速调节其压缩空气，它的作用仅仅是冷却热瓶跟部，热玻璃瓶在输瓶网带上不能有丝毫的移动。导向气II冷却一般仅在高机速的工况下使用。此处也要装有一压力表，记录好其压力值以便于下次换产时参考。

4制瓶机网带冷却

热瓶被拨至制瓶机输瓶网带上，网带框架冷却风通过网带向上吹风，继续对热瓶瓶底等处进行冷却，由于此网带较长，因此热瓶冷却时间较长，热瓶冷却效果也较好。鉴于传送带对于热瓶冷却的重要性，在高机速以及生产大瓶、厚底瓶与葡萄酒瓶时，有公司对传送带的网带进行了一些改进:(1)在传送网带中间部分加大其空隙，见图2左，此中间加宽的空隙利于更多的冷却风垂直穿越网带，使得热瓶得到较多的冷却，而网带两侧的空隙缩小，以提高整个网带的机械强度;(2)改变传送带网带上纯平面的结构，而设计为网带上有突出点面，拨到网带上热瓶是“站”立在网带的突出点面上，这样冷却不但有来自网带下方垂直的冷却风，而且热瓶底部也会有水平方向冷却风的流动，这样对热瓶冷却更有利，见图2右。实际工作中常发现网带堵塞较为严重。这是由于:图3输瓶网带清洗前后的效果对比(1)冷却风里含里有杂物灰尘与油泥等，时间长久就会堵塞网带的内表面;(2)网带的正面由于润滑油污染、碎玻璃渣屑和涂模具时烟雾粘附在网带造成网带正面堵塞。因此其冷却效果大大降低。此点常被忽视，偶见有清洗网带的报道，见图3网带清洗前后的对比。它是用专用清洗机器高压热水(蒸汽)喷枪进行清洗，此种网带清洗甚至可以在不停产的情况下进行清洗。

5冷却不佳产生的缺陷

热瓶冷却如效果不佳，会产生一系列的玻璃瓶缺陷。其中典型的缺陷如下。(1)凸底(Droppedbase)瓶底中心向下凸起，它放在水平面上有摇动的现象，它高于瓶底的四周。产生原因:主要是停置板冷却风向上冷却不够，造成热瓶瓶底下垂。(2)瓶底不平(Rockybase)瓶身与瓶底变形，瓶子在水平面上不能站直站稳。产生原因:主要是正吹气热瓶内部进行冷却、停置板、导向气I、II以及网带冷却量不够，造成热瓶底与瓶跟过软，以至热玻璃瓶变形。(3)瓶肩凹陷(Dentedshoulder)在成型时热变形，造成瓶肩塌陷。产生原因:热瓶内热量未带出，热瓶肩软向内凹陷变形。(4)瓶身不圆(椭圆度不合格)(Ovalityovermaximum)椭圆度是瓶身截面从圆到椭圆的差异，通常以瓶身的长短轴之差来表示。产生原因:热瓶内热量未带出，正吹气热瓶内部冷却和停置板冷却不够，使得瓶身一侧软向外凸出变形。(5)垂直度不合格(歪身)(Leaner)瓶口中心线与瓶底中垂线之间的偏差。产生原因:热瓶内热量未带出，正吹气热瓶内部冷却和停置板冷却不够，使得热瓶向一侧倾斜。(6)瓶身鼓(Bulgedpanel)瓶身变形，瓶身向外鼓出超过规定的要求。产生原因:热瓶内热量未带出，热瓶瓶身软向外鼓出变形。(7)瓶身凹陷(凹身)(Sunkenpanel)瓶身变形，瓶身向内凹陷并超出规定的要求。产生原因:热瓶内热量未带出，热瓶身软变形向内凹陷。此外热瓶冷却还有瓶口冷却或是自行安装的各种冷却风管等，由于不太常用，故不作介绍。

作者：赵民生 单位：上海市硅酸盐学会窑炉与设备专业委员会