专利名称：石墨导向环的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造玻璃制品的装置和方法，尤其涉及提供一种在玻璃容器加工过程中很有用的导向环。
在玻璃制品的制造中，例如在制造玻璃瓶或其他容器时，在使热玻璃成形容器的时候使用各种各样的模具和成形件使热玻璃成形、导向、定尺寸和将其保持住。在典型的制造玻璃容器的过程中，将熔融玻璃料块传到(最典型的是滴入)一个“雏形”或预成形模中。雏形模的底部包括一个颈环，用于形成一个最终的玻璃容器的颈部。将颈环制成两个半模，这些半模可以打开以便将预成形的玻璃(所谓的半成品)取出，并在半成品上继续进行容器制造过程的操作。颈环还可以用作从(打开的)雏形模中搬运取出半成品，将半成品翻转，并在打开前将其定位于第二个或“吹”模之上。在将半成品从打开的颈环中取出滴出的时候，使第二模围绕着半成品关闭。在吹模中对半成品进行进一步的成形，从而制成玻璃容器。
为了支承颈环半模，在颈环的操作期间保证适当的对齐，并且形成半成品的顶部，典型地采用与颈环相连的导向环。颈环半模在导向环上滑动并由导向环对齐支承。颈环半模和导向环典型地由金属制成，例如青铜、钢或镍合金。在金属环的表面使用润滑剂，以便于环在开启和关闭时的滑动。
典型地，用一个涂抹条在颈环和/或导向环上涂抹润滑剂。也可以将涂抹条浸在一个桶中并使涂抹条与待润滑的部件相接触来完成涂抹。涂抹操作时，可产生(涂抹剂、模具和玻璃容器的)污染问题，并会产生不足够和不可靠的润滑，由此引起操作失败和损失。另外，涂抹在非常自动化的玻璃生产过程中是一种繁重的劳动。
根据本发明提供的导向环(或其他高温可滑动接触的零件)可以克服这些润滑和其他的问题，该导向环包括一个石墨主体，最好具有一个与石墨主体机械连接的环形金属镶嵌件。石墨主体的自润滑性能很好地避免了涂抹或其他单独润滑的步骤。一种优选的两件结构和至少为导向环的一部分的细颗粒石墨组份可以提供在玻璃容器或其他制造步骤中的抵抗碎裂和其他危险的结构牢固性。
细颗粒石墨允许镶嵌件上制成螺纹、压配合、热压配合或与石墨主体的其他机械连接。在玻璃制造的苛刻的条件下或其他困难的应用场合下，这种机械连接足以保持住镶嵌件
图1为一个现有技术的导向环和一个颈环半模的透视图；图2为一个现有技术玻璃生产步骤的前横剖视图；图3为一个颈环半模和根据本发明的组装后的导向环的透视图；图4为一个变化的导向环组件的剖视透视图；和图5为一个螺纹导向环组件的分解的剖视侧视图。
在这些附图中，以相同的标号表示相同的零件或特征。
在生产玻璃容器的时候，过去典型地采用几种不同的生产方法，即“吹-吹”法(即，在这种方法中主要是分两步使用形成玻璃容器的气体压力)和“压-吹”法，在这种方法中是在两步法的第一步中用一个冲头。图1表示一个在“压-吹”法中使用的现有设备的透视图，其中包括一个导向环2，该环支撑着一个对开颈环3。这些环构成了一个雏形模或预成形模(为清楚起见没有全部表示)的底部的一部分，该预成形模间歇地与热玻璃料块接触。虽然表示的是“压-吹”颈和导向环，但是在“吹-吹”法中也使用类似的环。
图2中表示了处于“压-吹”法处理步骤中的现有生产设备的剖视图。雏形模组件4包括一个对开模部分5，一个对开颈环3和一个导向环2，冲头6可以从该导向环中穿过或向上“压”。
“压-吹”法开始时冲头6回缩在下位，留出一个空的预成形或雏形腔9。通过受料漏斗8将玻璃料块7滴入雏形模组件4的预成形腔9中。为清楚起见，以点划线表示设备10的一部分，设备10支撑着雏形模组件4(包括颈环3)并使冲头6向上运动进入腔9。
在滴入玻璃料块7后，将受料漏斗8从模组件4的上部移开，并将一个挡板(未示出)移到雏形模组件54之上，将模腔9封闭。在将模腔9封闭之后便立即使冲头6通过颈环半模3和导向环2向上压入玻璃料块7中，以便形成玻璃半成品，该半成品的外形由模腔9形成，而其内轮廓则由冲头6形成。在将冲头向下收回并打开雏形模部分5的时候，由颈环3和导向环2在颠倒位置夹住半成品夹住玻璃半成品的头部。
然后，将颈环3和被夹住的玻璃半成品提起，翻转，并将其放在一个吹模(为清楚起见图中没有表示)之中和/或之上。在将玻璃半成品放在吹模处之后，打开对开颈环3，从而允许半成品落入将玻璃半成品放入吹模中。将玻璃半成品再加热之后，典型地使气体通过玻璃半成品的颈进入，以便将玻璃半成品“吹成”吹模的形状。也可以在玻璃半成品之外于吹模之中形成真空来完成或辅助吹制的过程。
在吹模中形成玻璃容器之后，打开模具将所形成的容器取出以便进行进一步的冷却和处理。除去主要在雏形模组件中使用真空和/或气体压力代替大的冲头6来预成形玻璃半成品之外，现有技术的“吹-吹”法是类似的。在“吹-吹”法中，也可以在一个雏形模中用真空和/或压缩气体预成形玻璃半成品之前在使用一个小的冲头来产生一个先导腔。
图3表示了本发明一个实施例的石墨导向环11和颈环半模12的透视剖视图。在该实施例中，颈环12最好象现有技术中的颈环3(图1所示)一样由金属构成，但是，导向环11最好由一个石墨主体13和一个金属镶嵌件14。与图1所示的金属导向环2相比，石墨导向环11的尺寸基本不变，但是较好的机械连接和至少部分采用石墨材料的结构使得导向环/颈环自润滑滑动，而保持金属镶嵌件的热和结构的完整性，以承受与热玻璃周期性地接触和操作的载荷。
石墨主体13具有一个平的(石墨)滑动表面15，该面基本上与平的镶嵌件表面16共平面。石墨滑动表面15和(共平面)镶嵌件表面16形成了滑动的对齐的表面。在玻璃半成品的成形过程中，对齐的表面与所示的颈环件12的邻接(金属)面17接触。当玻璃半成品被落入放入一个吹模中的时候，在打开颈环件的时候，对齐面相对邻接面17滑动。
颈环件12具有一个(金属)颈成形面18，导向环镶嵌件具有一个(金属)顶成形面19。在压入料块的步骤中，颈环件被致动，从而形成一个(对开的)颈环，颈成形和顶成形面18和19与热的玻璃料块7(参见图2)相接触，从而形成玻璃半成品的一部分。在将颈环件打开并将玻璃半成品落入放入一个吹模中之后，顶和颈成形表面18和19被暴露在周围的(空气)环境中予以冷却，即出现顶和颈成形面和环的对流冷却。通过金属镶嵌件14和石墨主体13的导热也完成了对顶颈形成面18和19的冷却。
金属镶嵌件14在玻璃容器的生产过程中起加强环和玻璃接触热交换/传导器的作用在形成玻璃半成品的顶面的位置上与石墨主体13的凹陷面20相连。在该位置处，金属镶嵌件可以吸收可能对一个单一零件的导向环造成损坏的冲击和载荷，例如如图2所示的冲头6没有对齐的操作的载荷。对镶嵌件14和主体13的定位形成了共平面的金属和石墨的对齐面，并且也避免了分别润滑的要求。
导向环11包括镶嵌件14的向内的镶嵌面21和向内的主体面22。在冲头的操作、吸收冲击和其他载荷的时候，向内面21和22有助于对齐冲头6(见图2)。主体面22的最佳的石墨组份也使接触冲头面或向内镶嵌件面21的单独润滑的要求降为最小。
主体13最好由细颗粒石墨构成，镶嵌件14最好由镍合金构成。镶嵌件14也可以由其他金属或细颗粒石墨构成。因为，在本实施例中，镶嵌件14是压配合在石墨主体13的凹陷面20中的，压配合镶嵌件典型地受压。如果用压缩强度明显地大于拉伸强度的材料制成镶嵌件14，则即便是主体13和镶嵌件是由相同的材料制成，压缩条件也允许镶嵌件承受比较大的拉力载荷或冲击。
比较好的用于石墨主体13的材料是位于Decatur，Texas的Poco石墨公司提供的GLASSMATE-HT颗粒石墨。表1列出了这种GLASSMATE-HT墨材料典型的物理特性。在与石墨主体13的组装和形状组合的时候，这种石墨材料也可以提供光滑的模具面，用于在不划伤玻璃的情况下控制半成品的形状。这种材料和设计无需对颈环润滑强制空气冷却就对苛刻的温度和腐蚀性的环境提供良好的承受力。结构材料的变换包括也是由Poco石墨公司提供的GLASSMATE石墨、GLASSMATE-SR石墨和GLASSMATE-LT墨。
表1GLASSMATE-HT墨材料的典型的物理特性特性(室温) 典型值密度(g/cc) 1.82硬度(Shore Scleroscope) 57抗弯强度(psi) 12,000(Kg/cm2) 845抗压强度(psi) 20,000(Kg/cm2) 1,400导热性(BTU-ft/ft2-hr-°F) 60(Cal-cm/cm2-sec-°C) 0.21热膨胀系数(MICRONS/METER/°C) 8.4GLASSMATE-HT墨的一个重要的物理特性就是抗弯强度高，即12,000psi的抗弯强度对于石墨材料来说是相当高的。至少8,000psi，最好至少10,000psi的抗弯强度可以使得石墨主体13经受处理而没有损坏、承受冲头的载荷对着颈环件12滑动，并且被机械地与镶嵌件14连接。在玻璃制造过程中典型地要遇到的温度上升的情况下，较好的石墨材料的结构还可以保持其绝大部分的抗弯强度。
GLASSMATE-HT墨的其他的重要特性是其自润滑性(无磨损)和在与机加工的金属例如钢相接触的时候摩擦系数小，大约为0.1-0.2。推荐的石墨材料的小于0.3的摩擦系数和无磨损的特性基本上避免了分别润滑处理步骤的要求。
图4表示了一个导向环组件的变化的全石墨实施例。变化的镶嵌件23和变化的主体24两者实质上由细颗粒石墨构成，例如GLASSMATE-H石墨。上主体表面23(这里的上是指在一个雏形模中进行预成形或半成品的时候导向环的位置)和变化的镶嵌件表面27构成一个可滑动的表面，并且与下主体表面26一起允许变化的导向环组件引导打开和关闭的颈环(为清楚起见没有表示)。
图4中表示变化的镶嵌件23被压入变化的主体24中，但是也可以采用用于将镶嵌件连接于该主体上的变化装置。对于一些场合，将变化的镶嵌件23连接于变化的主体24上的螺纹连接(与图5所示的相似)是一种用于将镶嵌件23与主体24机械连接的推荐的装置。用于将镶嵌件与主体连接的变化的装置包括热压配合和单独夹紧或螺纹紧固件。
对于某些场合，可以在变化的镶嵌件23的表面上采用一种涂层(例如一层硬陶瓷)，以便增加对拉伸和冲击载荷的抵抗性。用作涂层的硬陶瓷材料例如可以是碳化钛和碳化硅。虽然可以将整个镶嵌件23包覆，但也可以将涂层限制于向内的表面21。
图4中所示的全石墨(变化的)实施例不宜用于某些玻璃工业的应用(与图3所示的金属-石墨实施例相比较)，但适用于其他的玻璃工业。在不使用全石墨实施例的时候，玻璃的温度和一个应用的接触次数可以超出石墨的氧化温度。冲头和一个应用的载荷可以予以金属加强。如果使用的温度和载荷允许的话，全石墨实施例的比较小的接触面积可以减少机加工成本和机加工材料的消耗。如果出现损坏或磨损，全石墨实施例的零件的现有的可获得性可以简化零件的更换。
图5表示另一个实施例的分解的剖视图，该实施例是一个推荐的实施例。图5所示的组件包括一个螺纹镶嵌件28和一个螺纹主体29。除去用于(机械)连接变化的镶嵌件和主体的螺纹装置之外，螺纹主体29和28与图4所示的变化的镶嵌件23和变化的主体24相同。在该优选实施例中，螺纹镶嵌件28基本上由镍钢(NI-40)制成，而螺纹主体29基本上由细颗粒石墨构成。(金属)螺纹镶嵌件28具有一个变化的顶成形表面32，与图3中所示的镶嵌件14的顶成形表面19相同。
石墨主体29的螺纹连接装置最好由具有相对较高的抗弯强度推荐的石墨材料制成，例如GLASSMATE-HT。高的抗弯强度使得螺纹导向环组件可以承受在玻璃的生产过程中可能出现的明显高的载荷。
螺纹主体29的厚度尺寸“T”与螺纹镶嵌件28的深度尺寸“D”一样。这些尺寸可以保证由分型面33来支承螺纹主体29并形成一个对齐的表面，该表面具有基本上共平面的螺纹主体顶表面34和螺纹镶嵌件顶表面35。
虽然已经表示并描述了本发明的优选实施例，并且也显示和/或描述了一些变化的实施例，但是其他一些变化和改形仍然没有超出本发明。因此，所有的变化、改形和变化的实施例均在所附的权利要求书的精神和范围之中。
权利要求
1.用于用热玻璃料块生产玻璃容器的一部分的装置，包括一个环形主体，该环形主体具有一个基本上平的表面，所述主体基本上由石墨制成；一个镶嵌件，该镶嵌件与所述主体机械连接并具有用于与所述的热玻璃料块接触的表面；和许多与所述的平的表面滑动接触的环形件。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的镶嵌件包括一个环形镶嵌件，该件具有一个平的镶嵌件表面，该表面基本上与所述主体的表面共平面。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的镶嵌件有金属制成，所述的镶嵌件和主体形成一个导向环。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的主体和镶嵌件具有对中的轴线，这些轴线基本上共轴线。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的主体相对所述的共轴线对中轴线具有一个径向向内的表面，用于与所述的热玻璃料块接触的所述表面的一部分基本上比所有的所述主体的所述向内的表面更靠近所述的共轴线对中轴线。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，用于与所述的热玻璃料块接触的所述表面的一部分形成一个雏形模的顶部，所述的环件的向内的表面形成所述雏形模的颈部。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括用于使所述的环形件相对所述的导向环滑动的装置；用于在所述的环形件与所述的玻璃半成品相接触的时候翻转所述的环形件的装置。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的石墨的抗弯强度至少为8,000磅/英寸2。
9.用作以热玻璃料块生产玻璃容器的导向环的装置，包括一个环形主体，该环形主体具有一个基本上平的表面和一个基本上向内的表面，所述的主体基本上由石墨制成；和一个环形镶嵌件，该件与所述的向内的表面机械连接并具有一个用于与所述的热玻璃料块相接触的接触表面。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述的镶嵌件由所述的主体和所述的镶嵌件上配合的螺纹表面机械地连接。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述的镶嵌件基本上由金属制成。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的平的表面基本上与所述的圆柱形镶嵌件的一个表面共平面。
13.一种在模铸热物质使使用的、用于将一个具有镶嵌件中心线的镶嵌件环组装于一个具有主体的中心线的石墨主体上的方法，包括使所述的中心线基本上共轴对齐；和机械地使所述的镶嵌件和所述的石墨主体连接，从而使所述的主体的一个向内的表面与所述的镶嵌件接触。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括设置许多颈环件，每一个颈环件均具有一个环平面，从而使所述的环平面与所述的主体的一个平的表面接触；和相对所述的主体滑动所述的颈环件，并在没有单独润滑的情况下基本上保持所述的接触。
15.一种在生产玻璃制品时用作导向环的装置，包括一个环形石墨，具有上下基本上水平的表面和内外基本上垂直的表面；和一个环形镶嵌件，具有机械地夹紧与所述的石模主体内表面相接触的外表面和一个用于与热玻璃制品接触的表面。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述的石墨主体的上水平表面与所述的镶嵌件的平的表面共平面。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，镶嵌件的外表面和石墨主体的内表面基本上是圆的，石墨主体的内表面完全与镶嵌件的外表面接触。
18.一种在生产玻璃制品时用作导向环的装置，包括一个环形镶嵌件，具有一个弧形外表面和一个用于与热玻璃制品接触的表面；和一个环形的石墨主体，具有一个机械夹紧地与所述的镶嵌件的弧形外表面接触的弧形内表面，所述的镶嵌件具有另一个用于与第三主体滑动接触的表面。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，镶嵌件具有另一个用于与所述的第三主体接触的表面。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，用于与所述的第三主体接触的表面基本上共平面且形成一个复合的滑动表面。
21.如权利要求21所述的装置，其特征在于，第三主体和镶嵌件基本上由金属制成。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，复合的滑动表面基本上是一个水平面。
全文摘要
一个导向环(11)包括一个石墨主体(13)和一个最好由金属制成的机械连接的镶嵌件(14)。镶嵌件(14)和主体(13)构成一个导向环(11),该导向环围绕着一个对开的在玻璃容器制造过程中使用的颈环(12)。石墨主体(13)避免了分别润滑的要求,同时提供足够的机械地连接镶嵌件(14)强度。装置组合提供了在玻璃容器的制造操作时所需的结构的整体性以及与热玻璃料块接触所需的热特性。
文档编号C03B7/14GK1171092SQ95197094
公开日1998年1月21日 申请日期1995年12月15日 优先权日1994年12月29日
发明者詹姆斯·E·斯威特兰, 托马斯·M·史密斯, 戴维·H·多德森, 蒂莫西·A·斯托弗, 迈克尔·E·伊斯利 申请人:加利福尼亚友联石油公司