1 供料道簡介
按照定義,供料道的功能是在對玻璃熔制為最佳的溫度條件下,從熔化池末端的流液洞經過分配料道再進入到供料道的玻璃液,在供料道內將玻璃液調整到符合供料機料滴成形所需要的溫度、均質條件,提供給供料機。供料的速度與制品成形速度相適應。盛裝和調節玻璃液流溫度的耐火材料結構和金屬結構部分稱為供料道。
現就有關供料機和供料道在理論上需要考慮的幾點簡述于下,當要詳細了解供料設備時,對這些功能有充分的認識是非常必要的。
在許多場合下,玻璃生產工藝中供料道是最難掌握的環節。其困難之處無疑是由于下列原因所引起:
1)玻璃生產過程的高溫度;
2)玻璃溫度與粘度的關系;
3)事實上玻璃液在供料道中被冷卻的同時又被加熱;
4)在調節過程中,玻璃液的流動特性和熱特性均發生劇烈變化。
供料道包括兩個性質截然不同的區:后區稱冷卻區,具有冷卻和加熱兩種手段,裝有用以冷卻和加熱的設備;前區稱為調節區或勻化區,只具有加熱手段,僅裝有加熱設備。
在現代化的高速制瓶機的生產過程中,需要玻璃液的溫度更加穩定,因此玻璃液在流經供料道至供料機的過程中能得到良好的控制,玻璃料滴達到溫度均勻、重量及形狀穩定一致是保證正常高效生產,提高瓶罐產品質量的關鍵之一,是影響生產的主要因素,必須十分重視。
2 供料道的功能
供料道的功能可認為有三重作用。
⑴ 供料道起著一條管道的作用
它就提供一種手段,借此將玻璃液由分配料道送至供料機機構,進而送至成型機。在起管道作用這一點上講,供料道可認為是在其中流過粘性流體的一個敞開槽道。對于任何流體流過一個敞開槽道,同一流體定律都適用。分析供料道效用比較困難的原因,主要是因為玻璃液在通過供料道的流動過程中常常被冷卻幾百度,這對玻璃液粘度有很大的影響(在供料溫度時,如果溫度降低38℃,便會使瓶罐玻璃的粘度增大一倍)。涉及玻璃液在供料道中流動的大多數實際問題都來源于上述事實,這是因為玻璃液在供料道的最后幾英尺中達到的溫度時所對應的粘度值一般相當于1000泊或更高的一個粘度值。為了確保按所要求的速度流動,玻璃液必須自然地形成一個足以維持其流動的傾斜的頂表面。這種狀況通常稱為“玻璃液坡度”。當供料道已達到其流量負荷限度時,這種狀況對于操作人員來講是一個棘手的問題。在這種情況下,操作者將聲明他難以在料盆中保持足夠的玻璃液靜壓頭,從而難以保證料滴重量。這種困難一般通過選用尺寸足夠大的勻化段料槽和料盆、料碗來解決,使玻璃液流不致受到限制,此外應避免玻璃液在供料道的后部區域局部或嚴重過冷。
【留意點】供料道所起的管道功能的另一方面應引起注意的是,為了適應工廠制瓶機布置的特殊需要,有時在供料道冷卻段與熔爐分配料道(工作池)的連接區域需設計拐角,所謂“狗腿”,這也是個困難之處,這樣的拐角會使得通過供料道的玻璃液產生不均勻的流動,使玻璃液加熱和冷卻的不勻稱,同時在供料道的橫斷面寬度的方向上產生不對稱的溫度梯度。這種流動的玻璃液的溫度不均勻性,必須在隨后的勻化段消除,如此給供料道的勻化段增加了負擔。
⑵ 供料道起著一個熱交換器的功用
它包括對玻璃液流進行加熱或冷卻,在玻璃瓶罐生產中,供料道通常是作為一個冷卻裝置,其獨具的特征是起冷卻作用。在玻璃液被冷卻過程中,相對大量的熱通常是加于供料道上,特別是沿著供料道的邊沿。這種獨特的情況是由于玻璃液在流動進程中具有很高的溫度,并以較低的速度流經供料道。如此,玻璃液大量的熱量由于輻射、對流和傳導而損失,但為了維持對其有效的控制,還需向玻璃液流補充一些熱量。
作為一個熱交換器,供料道的復雜性還與另外兩個因素有關:
對玻璃液的冷卻和加熱控制,均是在供料道中流動過程對玻璃液上表面進行的。有時,特別是較深色的玻璃,在冷卻段中通過采用攪拌器來加速冷卻和加熱過程。
當玻璃液被冷卻時,它逐漸地成為一種具有一定溫度梯度的隔熱層,因此,沿著整個供料道,玻璃液流的傳熱性能逐漸發生變化。所以玻璃液面必須保持足夠的流動性,使熱量能傳入或散出玻璃液。
【留意點】當玻璃液流達到冷卻段出口端時,其平均溫度應該接近于成型機所需要的溫度。在進行相當大的冷卻后,玻璃液上表面會稍微過冷,而底部玻璃液溫度又可能稍微過熱。為了獲得最大的操作穩定性,應沿整個冷卻段均勻地施加冷卻,并且在冷卻段的最后幾英尺范圍內,使玻璃液僅有很小的溫度變化。
⑶ 供料道的重要功能是勻化玻璃液
勻化是指實現玻璃液在溫度方面和成分方面的相對均勻。其方法主要是:
通過熱調節手段來實現,簡單地說就是在供料道加上最后一段,即加上所謂的勻化段或調節段。在此段內提供了調節玻璃液在冷卻段中產生的溫度梯度的時間,使其能更為接近勻化,從而使進入供料機料盆中的所有玻璃液都具有相當穩定的溫度。但由于供料道的各區段是一個非勻稱裝置,玻璃液的熱量通過其底部、兩側及頂表面以不同的速率散失,所以要使玻璃液一點不存在溫度梯度也是不可能的。
因此,把勻化段的熱調節看作是將玻璃液調整并保持在一定溫度范圍的一種方法更恰當。按照此溫度范圍,操作人員能夠調節料滴成形溫度達到合適的均勻程度。
【留意點】
通常的做法是通過對勻化段中的玻璃液表面進行再加熱大約7~10℃。對于不透明的玻璃如深琥珀色和深綠色玻璃,可能需要更高的表面再加熱溫度。
對于玻璃液的熱調節,常常采用機械的方法作為輔助,例如在勻化段料槽中采用攪拌裝置,或者在料盆中使用旋轉勻料筒的方法。通過這些機械的輔助方法,能使玻璃液溫度達到一定程度的勻化,并且有助于保持在合乎要求的溫度范圍。這些機械裝置還能將玻璃液中由于化學成分稍有不同而產生的條紋攪混起來,從而使通常稱之為柳紋的缺陷減至最少。攪拌裝置也能推動玻璃液向前流動,有效地增加料盆中的玻璃液靜壓頭。
【關注點】
要制備(料滴成形)符合成型工藝要求的理想料滴(料滴形狀),最基礎的條件是供料道的溫度、玻璃料液溫度(料盆入口三支九點)的均勻系數、料滴溫度的合理性。前提是有一條配置水平較高的供料道和對料滴溫度的(自動)系統控制,這是至關重要的要素。有了以上這幾項穩定的溫度指標,才能給成型操作創造有利而穩定的條件。
上述這些料滴成形的前提條件,并沒有絕對的指標值。它是因不同企業,由不同的制瓶成型工藝條件、不同的產品品種、不同機速而有所差異的。這是該企業“成熟實用技術”和“適用技術”的核心概念。
供料道內玻璃液的勻質,是制備理想料滴的關鍵。從國外對料盆入口前的三點溫度檢測,到對不同成型工藝提出不同勻質的指標要求,說明玻璃液勻質與成型工藝關系的重要性。





