玻璃器皿模具的液体冷却方法 【技术领域】
本发明涉及在玻璃器皿成形机中冷却模具的方法，并且更具体地说涉及在行列式制瓶机中的坯模和/或吹塑模的液体冷却方法。背景技术
玻璃容器制造技术当前是通过所谓的行列式制瓶机来实现的。这种机器包括多个分开的或单独的制造区段，每个区段具有多种用来将熔融玻璃的装料或粘块转变成中空玻璃容器并且将这些容器输送通过该机器段的各个连续站。每个机器区段包括：一个或多个坯模，在吹塑或挤压操作中在这些坯模中使玻璃粘块初始成形；翻转臂，用来将这些坯料输送给吹塑模，在这些吹塑模中这些容器被吹制成最终形式；夹钳，用来将成形的容器排出到固定板上；以及驱出机构，用来从固定板将模制好的容器输送到输送装置上。美国专利4362544包含有吹-吹法以及压-吹法玻璃成形工艺的背景技术说明，并且披露了一种适于用在任一种工艺中的电动气动式行列式制瓶机。
过去，玻璃器皿成形机的坯模和吹塑模通常是通过将空气引导至模具部件之上或穿过其中来进行冷却。这种技术增加了周围环境的温度和噪音，并消耗了相当大地能量。另外，生产率受到空气从模具部件中以受控方式除去热量的能力的限制，并且工艺稳定性和容器质量受到在控制空气温度和流速方面上困难的影响。在美国专利3887350和4142884中已经提出例如将流体例如水引导通过模具部件中的通道以改善排热。但是利用液体冷却来排热至少在模具的某些区域是过于迅速和不受控制的，所以必须采取一些措施来阻碍热量从模具部件内部或成型表面传递给其中设有液体冷却通道的外周边。现有技术中已经提出了用于如此控制液体冷却剂排热的各种技术，但是尚不能完全令人满意。
受让给本发明受让人的EP1084994A2披露了一种用于冷却玻璃器皿成形机中的成形模具的系统和方法，其中每个模具包括导热结构的主体，该结构主体具有带有用于使熔融玻璃成型的成型表面的中央部分以及与中央部分径向向外间隔开的周围部分。多条冷却剂通道围绕着模具主体的周围部分在间隔开的阵列中延伸，使冷却剂引导穿过通过这些通道，以便通过从成型表面中进行导热而从模具主体中排出热量。多个孔道轴向延伸进入在径向上位于至少一些液体冷却剂通道和成型表面之间的模具主体中，用于阻止热量从成型表面传递给液体冷却剂通道。这些孔道伸进模具主体的深度可以是模具主体的一部分或者完全穿过该模具主体，它与成形表面的轮廓和其它制造参数协调以控制从成形表面到冷却剂通道的热传递。这些孔道可以全部或部分填充有用于进一步减少从成型表面向冷却剂通道的热转移的材料。模具主体由具有高硅和锰含量的奥氏体耐蚀高镍球墨铸铁构成。端板由模具主体支撑，用来控制多条冷却剂通过冷却剂通道的流量。该模具可以是坯模或吹塑模。
受让给本发明受让人的EP1127856A2披露了一种通过封闭的绕轴回转连接结构，将液体冷却剂引导至玻璃器皿成型机的坯模或吹塑模半模来冷却玻璃器皿模具的系统和方法。冷却管道由每个枢轴模具臂来支撑，并与位于每个模具部分的下端处的冷却剂入口和出口相通。该管道通过浮动轴密封装置、旋转接头组件以及曲柄臂与冷却剂源和在相关机器段的分区箱(section box)中返回的冷却剂相连。每个枢轴连接(即在分区箱和曲柄臂之间、在曲柄臂和旋转接头组件之间、在旋转接头组件和浮动轴密封之间)包括双向旋转接头，用于向管道和模具部分输送液体冷却剂并且使冷却剂从管道以及模具部分返回。在冷却剂管道以及模具部分之间以及在冷却剂管道和旋转接头机构之间的动态浮动密封装置在膜具部分开和关时允许这些部件之间进行相对运动。
尽管在上述申请中披露的在玻璃器皿成型机中冷却模具的系统和方法解决了现有技术中存在的问题，但是仍然需要作出进一步的改进。特别是，希望除去所有的流体软管以及在模具臂外面的其它流体连接机构。液体冷却剂在高温下流动，因此非常希望减少在玻璃器皿成型系统中在恶劣的操作条件下冷却剂流动路径中可能出现的损坏和泄漏。熔融玻璃、研磨玻璃颗粒和用过的润滑剂会对软管、管和旋转装配件造成损坏。由于恶劣的操作条件和在正常操作中的剧烈振动力，所以这些软管、管道和装配件会松开和疲劳，并且妨碍了模具部件和操作机构的快速维护、修理和更换。因此本发明的一个目的在于提供一种冷却玻璃器皿成型机中的坯模或吹塑模的系统和方法，其中冷却剂流动通道完全封装在机器部件中，并且被保护不会在玻璃器皿成型机的恶劣操作条件下磨损和疲劳。发明概述
简单的说，本发明的优选系统和方法利用冷却剂源和延伸穿过其上安装有模具臂的铰柱的回流冷却剂通道，将液体冷却剂引导至玻璃器皿成型机的坯模部件或吹塑模部件或半模，并且穿过模具臂进出每个模具部件。在本发明的优选实施方案中，管道安装在每个模具臂下面，并且在这些模具臂中的冷却剂通道延伸穿过进出相应模具部件的管道。因此根据本发明用于在玻璃成形机中冷却模具的系统包括一对安装在铰柱上以便彼此相向和相离运动的一对模具臂以及有每个模具臂支撑并且用来相互协作以形成玻璃坯模或吹塑模的至少一个模具部件。每个模具部件包括至少一条具有设在该模具部件的一个端部处的出口和入口的液体冷却剂通道，并且每个模具臂具有与安装在那个臂上的模具部件的出口和入口操作连接的入口和出口冷却剂流动通道。冷却剂源和液体冷却剂回流通道设置铰柱附近的固定位置中。第一冷却剂通道延伸穿过位于冷却剂源和模具臂中的入口流动通道之间的铰柱，并且第二冷却剂通道延伸穿过位于模具臂中的出口冷却剂流动通道和冷却剂回流通道之间的铰柱。因此，液体冷却剂在封闭的路径中从冷却剂源穿过铰柱和模具臂流向模具部件，并且从模具部件返回穿过模具臂和铰柱流向回流通道。
铰柱优选包括其上铰接安装着模具臂的细长圆柱形部分。第一和第二冷却剂通道都包括在铰柱内轴向延伸的第一部分和径向延伸到铰柱的圆柱形部分的圆周表面上的第二部分。在模具臂中的入口和出口冷却剂流动通道包括有与第一和第二冷却剂通道的第二部分轴向配准并且径向对准的部分，以便与模具臂在铰柱上的铰接位置无关地输送冷却剂进出铰柱。在本发明的优选实施方案中模具臂支撑着与铰柱的圆柱形部分的圆周表面密封啮合的密封装置，从而使第一和第二通道的第二部分相互密封。模具臂支撑有与铰柱的圆柱形部分的圆周表面啮合的轴承，所述圆周表面优选经过硬化处理并且用作轴承的内圈。因此，在本发明的优选实施方案中铰柱的内部容积完全能够用来形成延伸穿过该铰柱的流体流动通道。
铰柱具有固定在模具支架或在每个机器段的分区箱上的其它合适的固定结构上的下端部分。铰柱的这个下端部分优选为一种锥形结构并且在支架中自对中。该铰柱可以固定在支架并且模具臂可拆卸地从铰柱安装，或者铰柱和模具臂可以可拆卸地作为来自模具支架的组件。冷却剂、源和回流通道可以固定在铰柱的下轴向端上，或者可以通过模具支架中的流体通道与铰柱连接。附图的简要说明
从以下说明书、附属权利要求和附图中可以最清楚地了解本发明及其其它目的、特征和优点，其中：
图1为在装配有根据本发明当前优选实施方案用于冷却吹塑模部件的系统的行列式制瓶机中的吹塑模站的不完全透视图；
图2为沿着安装有吹塑模臂的铰柱剖开的在图1中所示的吹塑模站的不完全剖视图；
图3为在图2中所示的一部分吹塑模站的放大不完全剖视图；
图4为在图3中的圆圈3A内的部分的放大不完全视图；
图5为与图2类似的剖视图，但是现实处拆卸模具臂的方式；
图6为一部分吹塑模站的放大不完全剖视图，它显示出本发明的一个改进实施方案；并且
图7为本发明的另一个实施方案的不完全剖视图。优选实施方案的详细说明
图1和2显示出在装配有根据本发明一个当前优选实施方案的模具冷却剂输送系统的行列式玻璃器皿成形机中的一个段的一部分吹塑模站10。一对模具臂12、14铰接安装在固定铰柱16上。每个模具臂支撑着多个模具半模或部件18。每个模具部件18用来与支撑在相对模具臂上的相对模具部分协作以形成用于模制玻璃器皿工件的模腔。本发明的当前优选实施方案显示出坯模站10，其中每个每对模具部件18与底部模具元件20协同操作并且相互形成一个吹塑模腔。但是，要理解的是根据本发明的冷却剂输送系统同样能在线性机或旋转机中用于在IS机的坯模站处冷却坯模。还要理解的是，虽然站10在图1中所示为一种用于所谓的三粘块IS机的站，它包括三对模具部件18，本发明同样能够用于所谓的单个、双个、四个和其它类型的玻璃器皿成形机。
参照图2和3，铰柱16包括具有其上铰接安装有模具臂12、14的圆柱形外表面24的基本上为圆柱形的上部22以及安装在固定在行列式制瓶机区段的分区箱30上的模具臂支架28内的锥形下部26。第一液体冷却剂通道32轴线延伸穿过铰柱16的下部26进入上部22，然后在34和35处横向延伸到上铰柱部分22的表面24上。同样，第二液体冷却剂通道36轴向延伸穿过铰柱16的下部26进入上部22，然后在38和39处横向延伸到上部22的表面24。横向或侧向液体冷却剂通道34、35、38、39的出口端在铰柱16的纵向方向上彼此间隔开。横向通道34、35在图2和3中所示为处于一个平面中，但是这不是必要的。对于横向通道38、39而言也是一样。下铰柱部分26的锥形几何形状使得铰柱能够在模具支架28的相应孔道41中自对中并且自对准。模具支架28可转动地支撑着一个防偏转支架40，用来啮合铰柱1 6的上端部分22并且使铰柱相对于支架28保持不动。
模具臂12包括轴向形成在铰柱16的圆柱形上部22上的圆柱形孔道42。在模具臂12中的入口冷却剂流动通道44延伸到围绕着与铰柱16中的横向通道35的外端径向和轴向装配对准的孔道42的圆周通道46上。同样，模具臂14包括与围绕着与铰柱16中的横向通道34的端部轴向和径向对准的圆柱形孔道46的圆周通道54相连的入口流体冷却剂流动通道52以及连接在与铰柱16中的横向液体冷却剂通道39轴向且径向对准的圆周通道58上的出口通道56。圆周通道46、50、54、58完全围绕着模具臂12、14的内孔道42、45延伸并且与模具臂12、14在铰柱16上的铰接位置无关地在这些通道中保持连通。
在这些图中所示的本发明的优选实施方案中，在模具臂12中的入口通道44和出口通道48为L形通道，这些通道与沿着模具臂12的下边缘安装的管道64(图1-3)中的一对相应通道60、62连接。同样，在模具臂14中的入口通道52和出口通道56为L形通道，这些通道与沿着模具臂14的下边缘安装的管道70中的通道66、68连接。如在图4中最清楚地看到的一样，在管道64中的通道60、62和在管道70中的通道66、68纵向延伸穿过相应的管道，并且与在模具部件18中的液体冷却剂通道的相应入口和出口连接。在上述作为参考的EP1127856A2中更全面地说明了这些管道与模具部件的连接方式。在图2-3中所示的具体实施方案中，在铰柱16中的第一和第二通道32、36终止在铰柱的轴向下端处。液体冷却剂泵72与容器74连接，用来在压力下将液体冷却剂输送给位于通道32下端处的装配件76，并且容器74接收来自位于通道36下端处的装配件78的回流液体冷却剂。因此，液体冷却剂在压力下穿过通道32输送到横向通道34、35，并且因此输送到管道64、70中的通道60、66。液体冷却剂穿过管道被输送给模具部件，并且回流冷却剂从模具部件输送给管道的通道62、68。该回流冷却剂穿过模具臂12、14中的通道48、56以及在铰柱16中的通道38、39被输送给铰柱内的回流通道36，并且因此被输送给冷却剂槽74(图2)。当然要理解的是，泵72和容器74通常远离机器区段设置，并且通过适当的冷却剂源和延伸穿过分区箱的回流管路与所有区段的装配件76、78连接。
模具臂12通过一对环绕并啮合上铰柱部分22的纵向间隔开的滚柱轴承80铰接支撑在铰柱16上。同样。模具臂14通过一对纵向间隔开的滚柱轴承80铰接支撑在铰柱16上。轴承80环绕并啮合着上铰柱22的外表面24。表面24优选经过硬化处理，并且形成这几个相应轴承的内圈。模具臂在每条冷却剂横向通道管道46、54、50、58的轴向相对的侧面上支撑有一对密封装置88。每个密封装置88包括由轴承材料例如Teflon制成的环形密封件90(图3A)以及设置在位于模具臂的孔道42、45内的通道94中的弹生O形环92。在铰柱16中可以设有附加的通道，用来在必要时排出从相应密封装置中泄漏出的流体。模具臂12在轴向上由铰柱16上的台肩以及模具支架28利用滚针轴承和止推垫圈组96铰接支撑。同样，模具臂14通过滚针轴承和止推垫圈组98轴向地并且铰接地支撑在模具臂12上。在图3的实施方案中，模具臂12、14可以从铰柱16中拆卸下来同时铰柱16仍然保持固定在模具支架28上。在图5中显示出用于拆除模具臂的技术。使防偏转支架40脱离与铰柱16的上端压紧啮合(图2和3)，并且暂时支柱100通过螺栓102固定在铰柱16的上端上。支柱100具有与铰柱16的上部22相同的外径。通过使临时支柱100固定，可以通过使这些模具臂作为一个整体向上滑动到支柱100上、将这些模具臂夹住不动并且然后从铰柱16的上端除去支柱100来使模具臂12、14与铰柱16轴向脱离。然后可以将新的一组模具组和相关的临时支柱设置在支柱16上，并且模具向下滑动到铰柱16上并且通过支架40固定在操作位置中。
图6显示出本发明的可选实施方案，其中模具臂12、14和铰柱104可以作为一个组件从模具臂支架106中拆除。具有管道64、66的模具臂12、14与前面实施方案中的相同。铰柱104具有与在前面实施方案相同的圆柱形上部22以及安装在支架106的锥形孔道110内的锥形下部108。在该实施方案中，支架106包括有入口流体通道112，它向围绕着孔道110的圆周管道114打开以便与连接在铰柱104的第一流体通道32上的交叉通道116轴向且径向装配对准。同样，支架106包括有第二流体通道118，它向围绕着孔道110用于与连接在铰柱中的第二通道36上的下铰柱部分108中的交叉通道122轴向且径向对准的圆周通道120打开。因此，在该实施方案中，在模具支架106中的通道112、116通过装配件76、78连接在冷却剂源和回流管道上，并且将冷却剂源和回流冷却剂与在铰柱104中的通道32、36连接(在图2-5的实施方案中也可以采用这种用于将冷却剂源和回流冷却剂连接在铰柱上的技术)。可以使用夹具123并且使模具臂和铰柱子配件从模具支架升起来从支架106中除去模具臂和铰柱的组件。然后可以将新的模具臂和铰柱子配件插入在孔道110中并且与支架106中的通道112、118自动地流体相通。
图7显示出对图6的实施方案的改进，其中铰柱130通过螺丝134固定在模具支架132。管道114、120通过由铰柱安装的密封件136相互隔离。
因此，已经披露了一种在玻璃器皿成形机中冷却模具的方法和系统，该方法和系统完全满足前面所述所有目的和目标。两个当前的优选实施方案已经披露了本发明，并且已经描述了许多改进和变化。本领域普通技术人员在前面说明书的启示下将很容易想到其它改进和变化。例如，虽然本发明的优选实施方案考虑到将管道固定在模具臂下面以便冷却剂进出模具部件，但是可以将流体通道在纵向上形成穿过模具臂以与模具部件直接相通而不需要这种管道。使用管道在当前是优选的，因为它不需要设置穿过模具臂的通道，从而保持支撑模具部件所需要的模具臂的强度。本发明打算包括落入在附属权利要求的精神和广义范围内的所有这些改进和变化。