ВРАЩАЮЩИЙСЯ ПЛУНЖЕР ДЛЯ ОТВЕРСТИЙ, ВЫПУСКАЮЩИХ СТЕКЛО Российский патент 2000 года по МПК C03B7/86 

Настоящее изобретение касается конструкции вращающегося плунжера для выталкивания порциями расплавленного стекла через отверстия для выпуска стекла благодаря вращательному движению при одновременном периодическом вертикальном движении.

Плунжерные устройства для выталкивания порциями стекла необходимы для изготовления изделий из полого стекла и прессованного стекла. Выполненные из жаропрочных керамических материалов простые цилиндрические плунжеры выполняют только вертикальное движение или же преобразуют с помощью дискового кулачка вращательное движение в вертикальное движение. Эти плунжеры были заменены в последнее десятилетие плунжерными устройствами, которые в зоне контакта со стеклом имеют оболочку из драгоценного металла или же из сплава драгоценных металлов, расположенную поверх жаропрочных керамических материалов, и имеют центральную ось из молибдена, вольфрама или из сплавов этих металлов, которая не контактирует с кислородом воздуха.

Для получения порций стекла с различным весом предусматриваются вращательные плунжеры с одноходовым или многоходовым винтом, так что в зависимости от числа оборотов, направления вращения и вертикального движения плунжер подает стекло вверх или же вниз к выталкивающему соплу и оно частично выталкивается. Поскольку такие переменные движения вращательного плунжера вызывают необходимость постановки высоких требований к качеству его изготовления и качеству материалов плунжера, то оптимальную его конструкцию, которая требует значительных затрат времени на обслуживание, можно получить только в результате больших затрат. В патентных описаниях DE 4326143 Al и DE-AS 1916817 описываются такие плунжеры, которые представляют собой уровень техники. В патенте DE 4326143 Al описываются плунжеры для расплавленного стекла, центральная ось которых выполнена из молибдена или вольфрама или из сплавов этих металлов, а керамическое тело имеет покрытие из платины или платинового сплава.

В патенте DE-AS 1916817 описывается плунжер и перемешивающее приспособление, в которых камера между центральной осью из молибдена, которая покрыта жаропрочным веществом, и оболочкой из платины или из сплавов платины заполняется газом, являющимся инертным против молибдена, жаропрочного вещества и платины.

В случае таких конструктивных решений слоев с несущей центральной осью из молибдена недостатком является то, что повреждение слоя из драгоценного металла, в частности, механические повреждения или же некачественно выполненные сварные швы приводят к разрушению молибдена и к выходу из строя вращающегося плунжера. Недостаточной является механическая прочность, когда плунжер подвергается частым резким изменениям температуры; в этом случае возможна поломка или другие разрушения несущей центральной оси из молибдена.

Далее из патента DE-OS 42 02 278 известно устройство для получения порций расплавленного стекла, в котором плунжер изготавливается из пористого материала, в частности из керамики. С помощью вакуумной установки создается вакуум под зеркалом расплавленного стекла в граничных поверхностных зонах между плунжером и расплавленным стеклом, чтобы удалить из расплавленного стекла появляющиеся газы. Недостаток этого устройства состоит в том, что оно выполняется из пористого керамического материала и имеет только ограниченную прочность, необходимую при высокой нагрузке, возникающей в результате выдавливания стекла. Поскольку не применяется драгоценный металл, то вращающийся плунжер подвержен чрезвычайно высокому износу вследствие используемого материала и своего подъемного и вращательного движения.

В патентном описании USA 3332766 описывается иглообразная конструкция погружаемого нагнетательного поршня для жидкостей при высокой температуре, например для расплавленного стекла. Такая иглообразная гильза в конструкции поршня выполнена для погружения в жидкость с высокой температурой из жаропрочного сплава платины-родия. Цилиндрическая металлическая гильза имеет внутри продольные соединительные ребра, разделяющие гильзу на несколько камер, отверстия для соединения между камерами и для вентиляции и охлаждения, а также запорный наконечник на своем нижнем конце. Иглообразная гильза соединяется с помощью штифта и соединительного элемента со штоком поршня. Такая конструкция поршня служит для контроля и для запирания выпускного отверстия в установке с расплавленным стеклом и для регулирования равномерного выпуска стекла. Поршневое устройство не вращается, оно остается неподвижным и не предназначено для принудительной подачи жидкостей. Горизонтальный штифт, а также сварной шов показывают, что вся конструкция состоит из двух основных частей.

В соответствии с рефератом к патенту JP C-357, 27 июня 1986 г. известен плунжер, имеющий слоистую конструкцию, которая состоит из несущей центральной оси из молибдена с тонким алюминиевым слоем толщиной примерно 0,2... 0,4 мм, предназначенным для защиты, на который наносится керамический слой для последующего нанесения жаропрочного слоя из платины толщиной примерно 1. ..3 мм.

Недостаток такого плунжера состоит в его сложной конструкции, в результате чего он легко подвержен износу, и тем самым происходит испарение молибдена при неплотных слоях. Другой известный плунжер описан в реферате к патенту JP C-159, 30 марта 1983 г., который состоит из цельного платинового стержня или из сплава платины-родия с установленными винтовыми полостями, концы которых загнуты для придания им дополнительной стабильности. Поскольку для такой конструкции требуется большое количество материалов, то ее недостатком является большой расход материалов, что делает ее дорогой.

В практике, из проспектных материалов и из литературы (Glastechnische Berichte 65, 1992 N 4, стр.99 и ff) известно применение мелкозернистой и дисперсно упрочненной платины или соответствующих сплавов платины для изготовления стекла.

Мешалки, плунжеры или другие гомогенизирующие устройства для расплавленного стекла, а также центрифуги или сопла для изготовления стеклянных волокон изготавливаются преимущественно из таких мелкозернистых дисперсно упрочненных драгоценных металлов или из сплавов драгоценных металлов, особенно из платины или из сплавов платины-родия.

В соответствии с настоящим изобретением состоит задача в том, чтобы таким образом сконструировать основные конструктивные элементы плунжера, чтобы применялись конструктивные элементы только из драгоценного металла или же из сплава драгоценных металлов с незначительной долей по весу и достигалась высокая продолжительность срока эксплуатации плунжера при сохраняющихся постоянными весовыми порциями стекла.

В соответствии с настоящим изобретением эта задача решается благодаря тому, что вращающиеся плунжеры со всеми своими несущими конструктивными элементами и основными конструктивными элементами выполняются в виде полой конструкции каркаса исключительно из драгоценных металлов или же из сплавов драгоценных металлов платиновой группы и в данном случае заполняются дополнительной керамической спекшейся массой. Для уменьшения количества драгоценного металла выполняется их конструкция таким образом, что толщина стенок всех конструктивных элементов составляет пределы 0,5 - 2,5 мм и эти конструктивные элементы выполняются из мелкозернистой стабилизированной или же дисперсно упрочненной платины или же из сплавов платины-родия.

Вращающиеся плунжеры крепятся в соответствии с известными решениями к вращающемуся и перемещающемуся вертикально вверх и вниз держателю вращающегося плунжера, тем самым замена плунжера может выполняться без проблем.

Ось плунжера выполнена конструктивно в соответствии с настоящим изобретением в виде центральной оси вращающегося плунжера и представляет собой тонкостенную цилиндрическую трубу, которая простирается по всей длине плунжера. Диаметр оси вращающегося плунжера d составляет преимущественно от 1/4 до 1/3 диаметра цилиндра с винтовыми лопастями D. На высоте точки перехода горизонтального направления потока жидкого стекла в вертикальный поток имеется конический сбег, представляющий увеличение диаметра оси вращающегося плунжера до диаметра цилиндра с винтовыми лопастями с углом перехода α преимущественно ∠ 45^o.

В соответствии с настоящим изобретением проходящая центральная ось вращающегося плунжера вместе с цилиндром с расположенными на нем винтовыми лопастями упрочняется на своих концах стабилизирующими трубами и профилями.

Крепление цилиндра с винтовыми лопастями реализуется в соответствии с настоящим изобретением с помощью цилиндрических труб, плоских профилей или других профилей, имеющих разную форму контура, которые проходят через центральную ось вращающегося плунжера до поверхности цилиндра с винтовыми лопастями. Эти стабилизирующие трубы или профили закрыты на своих концах и соединяются с поверхностью цилиндра, имеющего винтовые лопасти. Расположение стабилизирующих труб и/или профилей зависит от количества заходов винтовых лопастей и угла их наклона. Преимущественно выполняется в соответствии с настоящим изобретением такое расположение стабилизирующих труб и/или профилей, при котором винтовые лопасти крепятся на всех концах стабилизирующих труб и профилей на поверхности цилиндра с винтовыми лопастями. Такой тип расположения рекомендуется преимущественно при одноходовых или же двухходовых винтовых лопастях. Если будут использоваться трехходовые и многоходовые винтовые лопасти плунжера для выталкивания порциями стекла, то располагаются в соответствии с настоящим изобретением винтовые лопасти в соответствии с технологическими требованиями выталкивания стекла, без необходимости их крепления на концах стабилизирующих труб и профилей. При таком необычном расположении винтовых лопастей на поверхности цилиндра с винтовыми лопастями возможно противоположное крепление винтовых лопастей относительно положения стабилизирующих труб и профилей в соответствии с настоящим изобретением. Это означает, что независимо от положения стабилизирующих труб и/или профилей винтовые лопасти могут крепиться на поверхности цилиндра с винтовыми лопастями в любом месте.

Центральная ось вращающегося плунжера выполняется на нижнем конце в соответствии с настоящим изобретением на несколько мм длиннее, чем цилиндр с винтовыми лопастями, приваривается к цилиндру над отбортованной кромкой и стопорится дополнительно с помощью одного или нескольких штифтов. Эти штифты выполнены на своих концах со срезанными хвостовиками и выступают за пределы центральной оси вращающегося плунжера так, что выполненные со срезанными хвостовиками и расположенные под прямым углом относительно центральной оси вращающегося плунжера штифты позволяют выполнить дополнительную гомогенизацию стекла в нижней части выталкивающего сопла. При угловом расположении концов штифтов получается дополнительное незначительное движение выталкиваемого стекла в направлении вверх и вниз. Аналогичное крепление возможно в верхнем соединении центральной оси вращающегося плунжера с цилиндром, с расположенными на нем винтовыми лопастями. Для повышения прочности вращающегося плунжера и для предотвращения деформаций цилиндра с винтовыми лопастями заполняется в соответствии с настоящим изобретением остающееся полое пространство между центральной осью вращающегося плунжера и цилиндром с винтовыми лопастями керамическим порошкообразным материалом. Этот материал спекается позднее при работе в высокотемпературном диапазоне, получая пористую структуру, так что при последующем применении вращающегося плунжера все заполненное полое пространство обеспечивает постоянный обмен воздуха. Керамический материал заполняется через отверстие в держателе вращающегося плунжера в центральную ось вращающегося плунжера. Через одно или несколько отверстий в верхней части центральной оси вращающегося плунжера заполняется порошкообразный материал в полое пространство между центральной осью вращающегося плунжера и цилиндром с винтовыми лопастями.

Это полое пространство между центральной осью плунжера и цилиндра с винтовыми лопастями заполняется керамическим материалом для повышения прочности всего устройства, так что речь идет не о многослойной конструкции из нескольких металлов и керамического материала согласно известному уровню техники, но только о заполненном керамическим материалом полом металлическом теле.

Преимущество вращающегося плунжера в соответствии с настоящим изобретением состоит в уменьшенном расходе драгоценных металлов и сплавов драгоценных металлов благодаря конструктивным элементам каркаса в соответствии с настоящим изобретением. Благодаря исключительному применению драгоценных металлов исключается известная многослойная конструкция вращающегося плунжера из различных металлических и керамических материалов, состоящих из драгоценного металла платины, керамики, слоя алюминия, молибденовых сердечников, алюминиевого слоя, керамики, платины. Срок эксплуатации вращающегося плунжера в соответствии с настоящим изобретением тем самым значительно повышается.

Ремонт дефектных плунжеров значительно упрощается благодаря их простой конструкции. Полная замена отдельных дефектных конструктивных элементов плунжера может выполняться быстро и с минимальными затратами благодаря их заменяемости. Для повышения прочности конструкции каркаса вращающегося плунжера заполняются все полые пространства керамическим порошкообразным материалом, который спекается в рабочем диапазоне высоких температур, пропуская газ.

Настоящее изобретение должно быть пояснено более подробно на примере его конструктивного выполнения.

На чертежах изображено.

Фиг. 1 показывает боковой разрез известной камеры плунжера с вращающимся плунжером.

Фиг. 2 показывает боковой разрез вращающегося плунжера в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 3 показывает вид сверху согласно фигуре 2.

Фиг. 4 показывает деталировочный вид на крепление винтовой лопасти в разрезе.

Фиг. 5 показывает деталировочный вид на другое крепление винтовой лопасти в разрезе.

Фиг. 6 показывает вид сбоку на наконечник вращающегося плунжера.

Фиг. 7 показывает боковой разрез другого наконечника вращающегося плунжера.

Фиг. 1 показывает известную камеру 1 плунжера, в которую подает поступающее из подающего канала 4 стекло вращающийся плунжер 2 и выталкивает его через выталкивающее сопло 3. Вращающийся плунжер 2 крепится над головкой питателя с помощью держателя 5 вращающегося плунжера.

Конструкцию вращающегося плунжера 2 показывает фиг. 2. К держателю 5 вращающегося плунжера крепится открытая сверху центральная ось 6 вращающегося плунжера с закругленной внизу запорной крышкой 12. На центральной оси 6 вращающегося плунжера в средней его части и на наконечнике вращающегося плунжера устанавливается с помощью штифтов 10 и соответствующих сварных швов цилиндр 7 с винтовыми лопастями. Для получения стабильной конструкции цилиндра 7 с винтовыми лопастями устанавливаются по всей его длине стабилизирующие трубы и/или профили 9.

Цилиндр 7 с винтовыми лопастями крепится к концам стабилизирующих труб и/или профилей 9. Винтовые лопасти 8 крепятся к поверхности цилиндра 7 с винтовыми лопастями и ко всем концам стабилизирующих труб и/или профилей 9, при этом ход винтовых лопастей 8 определяется количеством и конструкцией стабилизирующих труб и/или профилей 9.

На фиг. 3 показан вид сверху в разрезе на вращающийся плунжер 2. Через центральную ось 6 вращающегося плунжера, как показано в примере, крепятся три стабилизирующих трубы и/или профиля со смещением соответственно на 120^o и к ним крепится цилиндр 7 с винтовыми лопастями 8.

Фиг. 4 показывает деталировочный вид сверху на крепление винтовых лопастей 8 на цилиндре 7 с винтовыми лопастями. Каждая стабилизирующая труба и/или профиль 9 должны иметь в цилиндре 7 с винтовыми лопастями и в центральной оси 6 вращающегося плунжера несколько удлиненных отверстий 13. Все полые пространства вращающегося плунжера 2 заполняются порошкообразным керамическим материалом 15.

Дальнейшее крепление винтовых лопастей 8 показано на фиг. 5. Стабилизирующие трубы и/или профили 9 выступают за пределы поверхности цилиндра 7 с винтовыми лопастями, дополнительные болты на винтовых лопастях 8 вставляются в стабилизирующие трубы и/или профили 9.

На фиг. 6 и 7 показаны два варианта наконечника вращающегося плунжера 2. На центральной оси 6 вращающегося плунжера с закругленной запорной крышкой 12 соединяется отбортованная кромка 14 цилиндра 7 с центральной осью 6 вращающегося плунжера. Дополнительно вставляются через стенки центральной оси 6 вращающегося плунжера и отбортованную кромку 14 и крепятся один или несколько штифтов 10. Концы 11 штифтов 10 имеют срезанные хвостовики под таким определенным углом, что подается стекло или же гомогенизируется.

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из полого стекла и прессованного стекла. Вращающийся плунжер для выталкивания порциями расплавленного стекла содержит ось вращающегося плунжера, держатель, винтовые лопасти. Ось расположена по центру плунжера и выполнена полой со стабилизирующими трубами и/или профилями. Винтовые лопасти размещены на цилиндре. Ось плунжера с цилиндром, винтовыми лопастями и стабилизирующими трубами и/или профилями образуют каркас, выполненный из мелкозернистой стабилизированной или дисперсно упрочненной платины или из сплавов платины с толщиной стенок в пределах 0,5-2,5 мм. Стабилизирующие трубы и/или профили, проходя через центральную ось плунжера, крепятся своими срезанными хвостовиками к цилиндру. Изобретение позволит повысить продолжительность срока эксплуатации плунжера. 8 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Вращающийся плунжер для выталкивания порциями расплавленного стекла, состоящий из оси вращающегося плунжера, держателя вращающегося плунжера и винтовых лопастей, отличающийся тем, что ось вращающегося плунжера, цилиндр (7) с винтовыми лопастями и стабилизирующие трубы и/или профили (9) составляют конструкцию каркаса из мелкозернистой стабилизированной или дисперсно упроченной платины или из сплавов платины с толщиной стенок в пределах 0,5 - 2,5 мм, ось вращающегося плунжера выполнена как центральная и полая ось (6) вращающегося плунжера и имеет внутри несколько стабилизирующих труб и/или профилей (9) и стабилизирующие трубы и/или профили (9), проходя через центральную ось (6) вращающегося плунжера, крепятся своими срезанными хвостовиками (11) к цилиндру (7) с винтовыми лопастями. 2. Вращающийся плунжер по п. 1, отличающийся тем, что он состоит из сквозной центральной оси (6) вращающегося плунжера и из расположенного вокруг нее более короткого цилиндра (7) с винтовыми лопастями.

3 Вращающийся плунжер по п. 1, отличающийся тем, что стабилизирующие трубы и/или профили (9) имеют форму различных контуров и располагаются по всей длине цилиндра (7) с винтовыми лопастями с угловым смещением относительно друг друга.