供料机械与设备

第八章供料机械与设备主讲：郭宏伟陕西科技大学材料科学与工程学院瓶罐的生产工艺流程玻璃供料道与供料机照片吸料式供料机履带式供料机滴料式供料机料滴在匀料筒、料碗、冲头、剪刀等部件作用下形成，原理图如下：供料道结构（1）作用：向供料机提供温度适宜成形且温度均一的玻璃液。工作池玻液温度1300℃，对瓶罐成型过高，不能被剪成料滴，因而必须冷却玻液到准确而均匀的温度，以满足成型机要求。横火焰蓄热式马蹄焰池窑示意图①管道作用：将玻液由熔窑工作池输送给供料机，然后再供给成型机。玻液流过料道常冷却降温200℃左右。玻液温度↓38℃，粘度η↑1倍。距料碗口1200mm左右η=102Pa·s。车间布置应避免拐弯或死角，防止料液温度不均或出现析晶等缺陷。②热交换器：设有加热和冷却装置，玻液流速很慢，大量热通过辐射对流传导而散失。③均化器：接近料盆约1m开始作用，通过加热使料温均匀，还可机械搅拌使料温和成分进一步均匀。（2）结构：标准型供料道长4.2m或4.3m。①闸砖Ⅰ：插入玻液内12～20mm。作用：分隔冷却池与供料道火焰空间，挡住脏玻璃或表面料皮。②冷却段：冷却玻液表面。依靠本身的辐射和强制对流。既设加热喷嘴，又设冷空气入口，长度/整个料道长＞3/4。③闸砖Ⅱ：玻液表面，分隔料道前后两段火焰空间。④调节段：均化玻液温度，标准长度1220mm。设加热喷嘴,表面温度适当提高。上下层玻液温度均一，横断面温差为95℃，较好调节在80℃。改进的料道不仅节能，温差小于2℃。设搅拌棒均化温度和将后面玻璃向前推。⑤料盆区：经匀料筒搅拌。（3）规格、形式：国内：常见A3240-Y型[配QD4制瓶机]近年：D41-66（4460）[配QD6]DT56-91[配QS6]BLLD560[配S10（S.G.）]BLLD660[配S10D.G]型等。均是国外料道引进消化及英制改公制后设计，与国外料道相似。美国哈特福德公司1918年首次试成“叶桨-冲头式”供料机，提供圆柱状的料滴，供压-吹法生产大口瓶，吹-吹法制小口瓶。1922年A型单式供料机（144型），匀料筒代替桨叶。国内的A3240-Y，A-2630，D41-66等是144型的改进型。20世纪40年代81型供料机，50年代的115型、BHF70型供料机（相当国内DT56-91，BLLD560）。60年代出现194、503型，70年代513，113型。这些供料机适应高速生产，出料量大，调温能力大。按出料量、工作池温度、料滴温度来设计。按宽度（料槽内部尺寸）有三种规格：16英寸26英寸36英寸U型W型SW型406mm660mm914mm按加热方式分：K型，气体燃料；Z型，液体燃料；C型，电加热（硅碳棒或钼电）。之相应料道为：KU，ZU，KZU，CU；KW，ZW，KZW，CW；SKW。不论如何其调节段长不变为1220mm，冷却段以610mm的倍数增减。调节段纵向剖面有直形，喇叭形，料盆深度有标准型（6”，7”～7.25”），深型（9.5”，10”）。发展趋势：宽、长方向发展。特殊玻璃如高硼硅玻璃（派来克斯），硼挥发严重，采用通道形式，接近料盆处，设撇料装置。硼硅酸盐玻璃的撇料装置照片来自承德华富玻璃厂（4）料道钢结构及支点位置：钢结构下部由前后两个（或更多）立柱支撑，多采用单点滑动支座。国外料道采用滚柱体支撑，保证烤窑时料道膨胀伸长不受阻碍。料道的膨胀10.41mm/1000mm。与池炉的钢结构分开，料道方向尽可能不出现弯折。（5）安装与布置：①与预计最大产量吨位相适应宽度；②尺寸具备充分冷却和加热的能力（长度）；③两制瓶机间布置5～7m空间；④避免与熔炉的连接有较大的角度；⑤尽可能不布置成弯曲料道，以免成“死角”料滴温度不均；⑥料道后支柱与工作池钢结构用螺钉或焊接方式连接；⑦料道前支柱的位置；⑧料道加热、冷却系统装置；⑨供料机平台位置及高度便于对供料机、料道的操作维修，不可固定在窑炉及料道钢结构上；⑩玻液高度及液面控制仪应保证制瓶机要求，液面在料盆上平面以下25.4mm。落料孔应流出膨胀量。窑炉及料道钢结构照片来自宝鸡育才玻璃厂（6）供料道加热与冷却系统：料槽砖上方，KU或KW型料道是一排喷嘴砖（ZU，ZW型也是），燃烧器通过喷嘴砖向料道内燃烧加热，间距114mm。沿冷却段、均化段及料盆均匀分布。一般燃烧系统如下图：每个料道共有三个系统（冷却段、均化段、料盆各一个），相互独立不干扰。喷嘴砖上为拱脚砖，隔一定距离留出一条冷却风道，与外面冷却风嘴连接，冷却风道截面处有孔洞、盖板砖，同步控制，形成冷却风路，这种结构是常规设计的料道。冷却风主要冷却拱脚砖上的碹。6.2供料道操作及进展：产品规格料重不同，对玻液温度变化进行不同控制。瓶罐生产料温控制±5℃，引进料道适应高速生产控制±2℃，轻量瓶控制＜±0.5℃。不同重量产品成型料温大不相同。（1）操作:先过冷玻璃液,然后再升温调节。①料重很小瓶子，西林瓶，饮料瓶，口服液瓶。滴料温度高（~1200℃）。工作池温度1320℃，料道中耐火材料传热会散失部分热量，但在冷却段仍需加热。②香槟酒瓶:料重大的滴料温度980～1040℃。总趋势为降温。③中等大小的瓶子：500g左右的啤酒瓶。降温趋势较缓。（2）搅拌：均化的好方法，设置在调节段或料盆处。①将玻液推向料盆以维持料盆液面压头；②使玻液温度均匀；③将条纹搅散，使玻液成分均匀。搅拌桨由硅线石或电熔材料制成，转速10转/分，两桨转向相反，左桨右旋，右桨左旋。（3）料道进展：标准料道横截面：玻液面积/耐材面积=1/12玻液重量/耐材重量=1/10现在料道调节滞后严重，须改进。料槽中玻液温度特点：中间高，两侧低。内部高，外部低。通过辐射加热使料槽玻液温度两侧升高，中间降低。6.3供料温度对瓶罐缺陷的影响（1）料温过低：瓶口、瓶颈炸裂，瓶底，瓶口可能出现剪刀疤。外表面出现皱纹。（2）料温过高：扁口，瓶身歪斜，瓶底下凸，瓶肩薄，瓶底厚。（3）料温不均匀：瓶肩过厚，过薄，底歪斜。玻璃表面出现搓板纹或纵向波纹。（4）料道带入的气泡、大气泡：料道中落入碎玻璃及铁器等。6.4供料机械部分供料机必须供给温度均匀一致的料滴，还需符合料形与料重要求，使成形机获得高生产率。为此：①须连续提供温度或粘度满足成形的料滴；②能精确控制料滴的重量；③料形能适合初型模的形状，使成形的装料工序顺利完成。供料机照片照片来自徐州玻璃厂（1）料滴形成：条件是玻液具有稳定的适宜的温度和粘度。一般适合于各种成形方法的料滴形状：料滴在匀料筒、料碗、冲头、剪刀等部件作用下形成，原理图如下：（2）供料机构：由冲头机构、剪刀机构、匀料筒机构组成。1）冲头机构：①冲头及安装：冲头耐火材料制品。冲头固定在冲头夹座内，用压板将冲头夹座与冲头臂固联。供料机照片冲头剪刀匀料筒照片来自户县秦川玻璃厂②高度标尺及作用：冲头高度指冲头在行程下终点时其端头与料碗下底孔平面间距离：若冲头端部与料碗口平面相平时，指针指在0上，为零线位置。新冲头调整时应调节在零线以上，防止冲头碰坏料碗。冲头行程：H=h1-h0。③冲头往复运动的原理。由凸轮-连杆机构实现。向上升起:靠冲头凸轮推动。向下移动:重力使滚轮紧紧靠在凸轮上,运动规律由凸轮外轮廓控制。凸轮机构+四杆机构+杠杆机构④冲剪时间差的调节：冲头降至下终点的时刻与料液被剪断形成料滴时刻的时间差。影响料滴形状最重要因素。但不影响料重。同一料重料滴，时间差↓料形越短粗；时间差↑越细长。粗调节用剪刀凸轮与冲头凸轮相位差，细调节通过冲剪时间差手柄（十三手柄，±6.5°）调整。⑤冲头行程调节装置：更换产品或料温变化时，需要调节料重，方法是改变冲头行程。行程越大料重也越大，反之就越小。粗调节:改变铰接点A、B点来改变冲头行程。范围：A点32~64mm，B点55~112mm。停机进行，粗调时冲头最低点位置并不变。细调节:改变连接杆铰接点C的位置，C点移动导轨为一圆弧。通过行程调节手柄调节。⑥冲头高度调节：改变料重方法之一。冲头高度升高，增加料重。相反减少料重。通过冲头高度调节手柄调节。可改变BAO杆与CO杆夹角，冲头下终点位置发生变化，但不影响冲头行程。冲头行程与冲头高度调节既影响料形，也影响料重。2)剪刀机构:将由冲头挤出的玻璃液剪断，而成为一个料滴。剪刀凸轮照片来自户县秦川玻璃厂①剪切原理：由凸轮-连杆实现上述动作。滚轮与凸轮升程曲线接触时，左右剪刀臂张开，同时拉紧弹簧。滚轮处于回程曲线时，弹簧拉力使左右剪刀合拢剪切料液，剪切速度由回程曲线确定，剪切力由弹簧力实现，可保护剪刀片。若玻液中夹杂耐材硬块用弹簧有缓冲。②剪刀掩闭程度调节装置：两剪刀片剪切时相互重合的程度。应重合，且需稍剪过一点，以保证玻液剪断。用带有左右螺旋的丝杆和丝母与之相连，旋动丝母使连杆长度变化，可保证掩闭约为1.3mm.。③剪切中心调节装置：左右两剪刀片刚闭合位置与料碗口、冲头轴线对中。调节剪刀支架内六角螺钉。④剪刀高度调节：剪刀与料碗底部距离为剪刀高度。依靠调节整个剪刀支架与料碗底部的相对位置，保证剪切在料滴最小颈部处，还可改变料形和料重。剪刀支承座固定在炉头铁壳上，剪刀高度一般是12.7~19.5mm之间。⑤剪刀松紧（摩擦力）调节装置：左右两片剪刀的接触程度可调节。若剪刀片不贴合，则不可能剪断料液或剪断料液处表面粗糙，接触太紧则磨损严重，而且可能剪不断料液，形成一个尾巴。调节剪刀支架支承座右剪刀支架的手柄。⑥托料块调节装置：剪切时左剪刀在下，右剪刀在上，料滴受左剪刀撞击力作用下落时上部向右偏，因而在右剪刀臂上设置托料块，由右剪刀臂上的螺旋装置调节。托料块圆弧直径比料碗大6mm。⑦剪刀片安装及调整：左剪刀用螺钉直接紧固，而右剪刀柄由一个半圆柱体、梯形槽体组成，两端用螺钉紧固。保证左右两剪刀片所在平面平行，准确完成剪切。3）匀料筒机构:匀料筒转动对玻液搅拌并均化，用料筒与料盆底的间隙形成玻液通道控制流量。①匀料筒安装及结构：匀料筒为耐材空心圆筒，悬挂于料盆落料口环上方，与落料口同心，并悬挂在上弹子碗中央，用压圈压住。上弹子碗固连着方框链轮，转速为5~7转/分，上下弹子碗之间装φ22钢球，以弹子的滚动相对运动。料筒托臂架向外伸出挂平衡锤调整机构重心。②匀料筒高度调节：料筒底与料盆底的距离，其高度控制料重，靠空心轴进行调节。4)附属机构A排料机构：当玻璃液不适宜制作制品或成形机停机不需料滴时，用来把玻璃；液导入废玻璃池中。B机台下的控制把手：供料机的机台位于成形机的顶上，为了免除操作人员频繁地往返于上下两层的不便，将一部分调节手把用万向轴接长，引至成形机附近，方便了供料机的调节工作。在机台下可供调节的手把有：匀料筒高度调节，冲头和剪刀时间间隔调节，托料块位置调节，以及还有剪刀刹车，冲头刹车，冲头高度调节和活动排料槽升降等。供料机地主要技术特性A320－型供料机A-表示供料机专配行列式制瓶机之用；320－表示池窑出口到滴料中心距为3240mm；Y－表示用轻柴油加热。（3）影响料形、料重的因素及调节A、料温、机速影响料温↑→料重↑料形变长，狗骨形料温↓→料重↓料形变短，肩部大且粗机速↑→料重↓料形变短粗机速↓→料重↑料形变细长，狗骨形调节供料机前先稳定料温、机速。先易后难。先调料重，得满意料形。顺序：改变匀料筒高度→冲头行程调节→冲头高度调节→料碗口径→液面高度B、料重调节1）匀料筒高度高度↑→料重↑料形变长，狗骨形高度↓→料重↓料形变短，前变尖后宽肩2）冲头行程行程↑→料重↑料形变短尖有肩部行程↓→料重↓料形变长，狗骨形3）冲头位置（高度）高度↑→料重↑料形变长，狗骨形冲头高度↓→料重↓料形变短，尖有肩部4）料碗口径大→料重大料形加粗口径小→料重小料形变细5）液面高度升高→料重↑降低→料重↓6）冲头尺寸形状冲头用大尺寸，圆球头部型，料重↑料形短圆柱体冲头用小尺寸尖端部,料重↓料形长而细。着色料道炉内玻璃——白色料道着色——红、绿、兰、黄等考虑问题：1）有相当长的调节及均化空间，8～9m,甚至15～20m;2）温度梯度小；3）需搅拌（2～4个），且易均化；4）着色的浓缩料，熔点低，易扩散，不易产生气泡。思