Узел плунжера машины для формирования стеклянных контейнеров
Изобретение относится к области производства стеклянных контейнеров, а именно к узлу плунжера, используемого в машине с индивидуальной секцией. Изобретение позволит улучшить узел плунжера машины, формирующей стеклянные контейнеры. Узел плунжера предназначен для выдавливания капель стекла для получения полых изделий, содержит первичный движитель, имеющий удлиненный элемент со свободным концом, который предназначен для передачи возвратно-поступательного движения на плунжер, соединенный без помощи резьбы с указанным свободным концом удлиненного элемента, кольцо, охватывающее свободный конец удлиненного элемента, разрезное кольцо, соединенное встык, которое неподвижно установлено по отношению к плунжеру и удлиненному элементу вдоль продольной центральной оси удлиненного элемента. Кольцо установлено неподвижно по отношению к продольной центральной оси удлиненного элемента. 6 з.п.ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к узлу плунжера такого типа, который используется в машине типа индивидуальной секции (И.С.) (I.S.), предназначенной для формирования стеклянных контейнеров, который используется для производства контейнеров с использованием способа выдавливания узкого горлышка и выдувания (ВУГВ) (NNPB).
Уровень техники
Производство стеклянных контейнеров на И. С. машине с помощью способа ВУГВ, в общем, описано в американском патенте 5707414 (автора Лейди (Leidy)), который был передан правопреемнику настоящей заявки, описание которого приводится здесь в качестве ссылки. При обычном производстве стеклянных контейнеров по способу ВУГВ, заготовки контейнера, которые часто называются баночками или болванками, формируются из капель расплавленного стекла в пустых формах И.С. машины с помощью выдавливания при возвратно-поступательном движении плунжера, который приводится в движение пневматическим цилиндром, и в этом процессе обычно требуется, чтобы плунжер и элементы штока цилиндра плунжерного узла были выполнены как отдельные детали. Эти отдельные детали обычно соединяются с возможностью разъединения друг с другом с помощью специально выполненного резьбового крепления, которое используется для соединения зажимов штоков плунжера и цилиндра друг с другом. Когда это резьбовое крепление новое, оно работает свободно, а когда оно старое, имеет тенденцию сплавлять элементы друг с другом из-за ржавчины, которая неизбежно появляется в условиях высокой температуры машины, формующей стеклянные контейнеры. Кроме того, обычно плунжер имеет внутреннее воздушное охлаждение через входную трубку для воздуха, которая проходит внутрь плунжера через цилиндрический стержень плунжера, и при использовании эта входная трубка для воздуха может ломаться в области свободного или дальнего конца плунжера из-за несовмещения, которое возникает при обслуживании между плунжером и цилиндром плунжера.
Несовмещение плунжера и входной трубки для воздуха, установленной в нем, может также привести к образованию контакта между кончиком входной трубки для воздуха и внутренней поверхностью плунжера, и в результате этого может образоваться нежелательная неравномерность температурных условий внутри плунжера.
Альтернативный вариант узла плунжера машины, формирующей стеклянные контейнеры, описан в американском патенте 3314775 (авторы ДеШетлер и др. (DeShetler et al.)), который был передан предшественнику правопреемника настоящего изобретения, описание которого также приводится здесь в качестве ссылки.
Сущность изобретения
Согласно изобретению узел плунжера, предназначенный для выдавливания капель стекла для получения полых изделий, содержит: первичный движитель, имеющий удлиненный элемент со свободным концом, который предназначен для передачи возвратно-поступательного движения на плунжер; плунжер, который соединяется без помощи резьбы со свободным концом удлиненного элемента; кольцо, охватывающее свободный конец удлиненного элемента, причем указанное кольцо установлено неподвижно по отношению к продольной центральной оси удлиненного элемента; и разрезное кольцо, соединенное встык, которое неподвижно установлено по отношению к плунжеру и удлиненному элементу вдоль продольной центральной оси удлиненного элемента.
Преимущественно, разрезное кольцо содержит первый и второй полуцилиндрические сегменты, и первый и второй полуцилиндрические сегменты соединены встык во время нормальной работы узла плунжера, и который дополнительно содержит: кольцевую гильзу, охватывающую разрезное кольцо при нормальной работе узла плунжера для предотвращения разделения первого и второго полуцилиндрических сегментов, причем плунжер узла плунжера может передвигаться в положение, в котором кольцевая гильза не охватывает разрезное кольцо, благодаря чему первый и второй сегменты разрезного кольца могут быть отделены друг от друга, чтобы плунжер можно было снять с удлиненного элемента.
В одном из вариантов выполнения узел плунжера имеет элемент кольцевой конфигурации и дополнительно содержит: перфорированную трубку для впуска охлаждающего воздуха, установленную внутри плунжера, причем указанная трубка впуска охлаждающего воздуха имеет конец входного отверстия для воздуха, на котором сформирован проходящий наружу фланец на конце входного отверстия для воздуха, причем трубка для впуска охлаждающего воздуха выполнена так, что в нее может подаваться охлаждающий воздух из удлиненного элемента; и в котором разрезное кольцо имеет обращенную внутрь выемку, причем обращенная внутрь выемка соединяется с проходящим наружу фланцем трубки впуска воздуха, когда первый и второй сегменты разрезного кольца соединяются встык с тем, чтобы точно установить по оси трубку впуска воздуха и разрезное кольцо по отношению друг к другу.
Узел плунжера может дополнительно содержать кольцевой удлинитель, причем конец удлинителя соединяется при помощи резьбы со свободным концом удлиненного элемента, причем трубка впуска охлаждающего воздуха соединяется без резьбы с противоположным концом удлинителя, и в нее может подаваться охлаждающий воздух из удлиненного элемента с помощью удлинителя, причем удлинитель имеет обращенную наружу выемку; и разрезное кольцо имеет проходящий внутрь фланец, причем указанный, проходящий внутрь фланец разрезного кольца устанавливается в обращенную наружу выемку удлинителя, когда первый и второй сегменты разрезного кольца соединяются встык для точной установки по оси удлинителя и разрезного кольца по отношению друг к другу.
В узле плунжера удлиненный элемент первичного движителя и кольцевая гильза определяют кольцевое пространство, при этом кольцо содержит сквозные отверстия, а разрезное кольцо содержит сквозные отверстия, при этом кольцевое пространство в кольцевой гильзе соединено с отверстиями в разрезном кольце и кольце, причем отработанный охлаждающий воздух из плунжера выходит из узла плунжера, проходя через отверстия разрезного кольца, отверстия кольца и кольцевое пространство.
Узел плунжера может дополнительно содержать средство, предназначенное для соединения с возможностью отсоединения плунжера и трубки впуска охлаждающего воздуха друг с другом с помощью движения введения и поворота.
Предпочтительно, указанная трубка впуска охлаждающего воздуха имеет кольцевое основание, причем цилиндрическая поверхность указанного кольцевого основания трубки впуска охлаждающего воздуха соединяется за счет трения скольжения с радиальной поверхностью кольцевого удлинителя.
Вышеупомянутые и другие проблемы, связанные с узлами плунжера, формирующего баночки стеклянного контейнера, с пневматическим приводом, устраняются с помощью узла плунжера в соответствии с настоящим изобретением, в котором присоединение плунжера к цилиндру позволяет плунжеру свободно плавать по отношению к стержню цилиндра, к которому он присоединен с возможностью отсоединения, причем этот фактор снижает вероятность разлома охлаждающей трубки плунжера и позволяет поддерживать равномерность температуры поверхности плунжера; этот фактор также снижает время, требуемое для замены плунжера в таком узле плунжера. Эти результаты были достигнуты с помощью присоединения плунжера к штоку цилиндра с помощью разрезного запорного кольца, которое имеет проходящий внутрь фланец на одном из своих торцов, который соединяется с проходящим наружу фланцем плунжера. На другом своем конце разрезное кольцо совмещается, но не соединяется с кольцом, которое имеет проходящий внутрь фланец, который соединяется с проходящим наружу фланцем продолжения цилиндрического штока, и это продолжение цилиндрического штока имеет свободный конец с внутренней резьбой, который устанавливается по резьбе на цилиндрическом штоке узла плунжера; трубка впуска воздуха плунжера установлена с люфтом в плунжере, но удерживается в совмещенном положении с продолжением цилиндрического штока с помощью соединения плунжера разрезным кольцом. В разрезном кольце выполнен ряд отверстий, проходящих через него; и эти отверстия совмещены с соответствующими отверстиями в неподвижном кольце. В нормальном рабочем положении плунжера разрезное запорное кольцо всегда окружено кольцевой гильзой, которая предназначена для удержания сегментов запорного кольца так, что они не разделяются; однако для замены плунжера цилиндр плунжера продвигается вперед так, что он перемещает разрезное запорное кольцо в положение, за пределы кольцевой гильзы, благодаря чему сегменты запорного кольца могут быть разделены без необходимости применения какого-либо специального инструмента, и благодаря этому плунжер может быть отделен от цилиндрического штока. Уплотнение для охлаждающего воздуха формируется между кольцом и разрезным запорным кольцом над ними с помощью уплотнительного кольца, установленного в кольцевой канавке кольца, в месте, которое расположено внутрь по радиусу отверстия в фиксированном кольце так, что оно совмещено с кольцевой поверхностью разрезного кольца, когда сегменты разрезного кольца закрыты.
В этом месте уплотнительное кольцо расширяется при нагревании, что повышает эффективность его уплотнения.
В соответствии с этим настоящее изобретение направлено на улучшенный узел плунжера машины, формирующей стеклянные контейнеры. Более конкретно, настоящее изобретение направлено на узел вышеописанного типа, в котором элемент плунжера может легко отсоединяться от элемента цилиндра, к которому он присоединен, при обслуживании, без необходимости применения какого-либо специального инструмента, предназначенного для облегчения замены плунжера.
Для дальнейшего понимания настоящего изобретения и его целей рассмотрим чертежи, а также их краткое описание совместно с подробным описанием предпочтительного варианта воплощения и прилагаемой формулы изобретения.
Перечень чертежей
Фиг.1 представляет вертикальную проекцию в поперечном сечении узла плунжера в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения в положении, которое элементы такого узла занимают при обычной работе узла;
фиг.2 представляет вид, аналогичный фиг.1, который изображает положение элементов узла по фиг.1 в момент, когда элемент плунжера узла находится в положении, предназначенном для его замены; и
фиг.3 представляет трехмерное изображение элемента узла плунжера по фиг.1 и 2.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Узел плунжера в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения, в общем, обозначен номером 10 ссылки. Узел 10 плунжера имеет плунжер 12, который открыт с одного конца, и шток 14 с кольцевым сечением пневматического цилиндра или другой первичный движитель. Открытый конец плунжера 12 прикреплен с возможностью отсоединения к концу штока 14. Шток 14 совершает возвратно-поступательные движения внутри кольцевой гильзы 16, внутреннее пространство которой вместе с внешней поверхностью штока 14 определяют кольцевое пространство 18. Шток 14 совершает возвратно-поступательные движения по отношению к форме заготовки (не показана) И.С. машины, формирующей стеклянный контейнер, чтобы выдавливать из капель расплавленного стекла заготовки, часто называемые баночками или болванками; в соответствии с этим плунжер 12 постоянно работает в условиях высокой температуры. Для предотвращения перегрева плунжера 12 во время работы внутри плунжера 12 установлена перфорированная трубка 20 для холодного воздуха, которая проходит от открытого конца плунжера 12 приблизительно до его противоположного конца, с тем, чтобы непрерывно подавать охлаждающий воздух во внутреннее пространство плунжера 12.
Трубка 20 впуска воздуха соединяется с кольцевой поверхностью на конце кольцевого удлинителя 22 цилиндрического штока 14, при этом удлинитель соединяется посредством резьбы с внутренней поверхностью свободного конца цилиндрического штока 14. Внешняя поверхность свободного конца цилиндрического штока 14 охватывается кольцом 24, при этом кольцо 24 имеет проходящий внутрь фланец 26, который упирается в проходящий наружу фланец 28 удлинителя 22 цилиндрического штока для точной установки по оси кольца 24 по отношению к удлинителю цилиндрического штока.
Разрезное запорное кольцо 30 с полуцилиндрическими сегментами 32, 34, которые располагаются встык во время нормальной работы узла 10 плунжера, установлено с осевым совмещением с кольцом 24. Сегменты 32, 34 имеют обращенные внутрь по радиусу выемки 36, 38, соответственно выемки 36, 38 соединяются с проходящим наружу по радиусу выступом 40, расположенным во входном отверстии плунжера 12 для точной осевой установки плунжера 12 по отношению к цилиндрическому штоку 14, когда сегменты 32, 34 располагаются встык друг к другу, как они должны быть расположены в течение всего времени нормальной работы узла 10 плунжера, благодаря наличию гильзы 16. При этом для смены плунжера 12 цилиндрический шток 14 передвигается вперед так, что он перемещает разрезанное кольцо 30 за пределы внешних границ гильзы 16, после чего сегменты 32, 34 могут быть свободно отделены друг от друга, что позволяет снять плунжер 12 со штока 14 цилиндра. Разрезное кольцо 30 также удерживается в точном осевом положении по отношению к цилиндрическому стержню во время нормальной работы узла 10 плунжера благодаря тому, что на удлинителе 22 цилиндрического стержня сформирована выемка 42, обращенная наружу, и сегменты 32, 34 имеют обращенные внутрь фланцы 44, 46 соответственно, которые входят в выемку 42, когда сегменты 32, 34 располагаются встык друг к другу.
Охлаждающий воздух поступает по направлению вверх, как обозначено на фиг.1 и 2, через цилиндрический шток 14 и удлинитель 22 цилиндрического штока в перфорированную входную трубку 20 для воздуха, из которой он выходит наружу через перфорацию, выполненную в ней, для охлаждения внутренней поверхности плунжера 12. Охлаждающий воздух затем течет по направлению вниз в пространстве между плунжером 12 и входной трубкой 20 для воздуха и выходит через отверстия 70 в кольцевом основании 72 на противоположном конце трубки 20 впуска воздуха, причем отверстия 70 сформированы в виде расположенного по окружности набора отдельных отверстий. Воздух затем протекает через кольцевую полость 74, которая сформирована сегментами 32, 34, и из полости 74 воздух затем вытекает через отверстия 54 в обращенных внутрь фланцах 44, 46 сегментов 32, 34. Этот воздух затем проходит в кольцевую полость 76 в кольце 24, из которой он выходит через отверстия 52 в кольце 24, причем отверстия 52 сформированы в виде расположенного по окружности набора отдельных отверстий. Воздух затем протекает в кольцевое пространство 18, через отверстия 78 в гильзе 16 и затем в кольцевое пространство 48 в основании гильзы 16, из которого он выходит в атмосферу.
Воздух, выходящий из плунжера 12, будет иметь повышенную температуру, например температуру порядка 400°F (204°C), и металлические элементы узла плунжера при этом существенно расширяются. Однако расширившиеся элементы должны сохранять достаточную степень свободного хода, чтобы компенсировать несовпадение трубки впуска воздуха по отношению к штоку 14 цилиндра. Такое несовпадение компенсируется с помощью уплотнительного кольца, расположенного в кольцевой выемке 58 на конце штока 14 цилиндра, которое соединяется с кольцевой поверхностью кольцевого основания 72 трубки впуска воздуха, причем такая компоновка позволяет трубке впуска воздуха передвигаться в радиальном направлении по отношению к штоку 14 цилиндра. Затем радиальное движение с трением сегментов 32, 34 по отношению к кольцу 24 допускается уплотнительным кольцом в кольцевом пространстве 56 по поверхности кольца 24, которое соединяется с фланцами 44, 46 сегментов 32, 34.
Любая ударная нагрузка, которая может воздействовать на узел 10 плунжера, при его нормальной работе поглощается с помощью сжимающей пружины 59, которая установлена между кольцевым выступом 60 кольцевой гильзы 62 узла 10 плунжера, которая окружает с возможностью скольжения гильзу 16 и кольцевой выступ 64 гильзы.
Кольцевое основание 72 трубки 20 для охлаждающего воздуха имеет множество расположенных по окружности на некотором расстоянии друг от друга выходящих наружу по радиусу лапок 72а, и на удлинителе 22 плунжера 12 сформирован фланец 22а, который имеет множество расположенных по окружности на некотором расстоянии друг от друга, проходящих внутрь по радиусу лапок 14b. Трубка 20 для охлаждающего воздуха может быть быстро закреплена с возможностью отсоединения внутри плунжера с помощью движения вставки и поворота так, что кольцевое основание 72 соединяется с фланцем 14а, и лапки 72а и 14b накладываются друг на друга. Предпочтительно лапки 72а и 14b имеют клиновидные поверхности, которые соединяются друг с другом так, что они гладко, с трением соединяют трубку 20 для охлаждающего воздуха и плунжер 12 друг с другом.
Хотя здесь был представлен и описан наилучший с точки зрения изобретателя способ выполнения настоящего изобретения на день его подачи, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что соответствующие модификации, вариации и эквиваленты могут быть выполнены без отхода от объема настоящего изобретения, причем его объем ограничивается только прилагаемой формулой изобретения и ее юридическими эквивалентами.
1. Узел (10) плунжера, предназначенный для выдавливания капель стекла для получения полых изделий, причем указанный узел плунжера содержит:
первичный движитель, имеющий удлиненный элемент со свободным концом, который предназначен для передачи возвратно-поступательного движения на плунжер;
плунжер (12), который соединяется без помощи резьбы со свободным концом удлиненного элемента;
кольцо (24), охватывающее свободный конец удлиненного элемента, причем кольцо установлено неподвижно по отношению к продольной центральной оси указанного удлиненного элемента; и
разрезное кольцо (30), соединенное встык, которое неподвижно установлено по отношению к плунжеру и удлиненному элементу вдоль указанной продольной центральной оси удлиненного элемента.
2. Узел плунжера по п.1, в котором разрезное кольцо содержит первый и второй полуцилиндрические сегменты (32, 34), и первый и второй полуцилиндрические сегменты соединены встык во время нормальной работы узла плунжера, и который дополнительно содержит кольцевую гильзу (16), охватывающую разрезное кольцо при нормальной работе узла плунжера для предотвращения разделения первого и второго полуцилиндрических сегментов, причем плунжер узла плунжера может передвигаться в положение, в котором кольцевая гильза не охватывает разрезное кольцо, благодаря чему первый и второй сегменты разрезного кольца могут быть отделены друг от друга, чтобы плунжер можно было снять с удлиненного элемента.
3. Узел плунжера по п.2, в котором удлиненный элемент имеет кольцевую конфигурацию и который дополнительно содержит перфорированную трубку (20) для впуска охлаждающего воздуха, установленную внутри плунжера, причем трубка впуска охлаждающего воздуха имеет конец входного отверстия для воздуха, на котором сформирован проходящий наружу фланец на конце входного отверстия для воздуха, причем трубка для впуска охлаждающего воздуха выполнена так, что в нее может подаваться охлаждающий воздух из удлиненного элемента; и в котором разрезное кольцо имеет обращенную внутрь выемку, причем обращенная внутрь выемка соединяется с проходящим наружу фланцем трубки впуска воздуха, когда первый и второй сегменты разрезного кольца соединяются встык с тем, чтобы точно установить по оси трубку впуска воздуха и разрезное кольцо по отношению друг к другу.
4. Узел плунжера по п.3, дополнительно содержащий кольцевой удлинитель (22), причем конец удлинителя соединяется при помощи резьбы со свободным концом удлиненного элемента, причем трубка впуска охлаждающего воздуха соединяется без резьбы с противоположным концом удлинителя и в нее может подаваться охлаждающий воздух из удлиненного элемента с помощью удлинителя, причем удлинитель имеет обращенную наружу выемку (42); и в котором разрезное кольцо имеет проходящий внутрь фланец (44, 46), причем проходящий внутрь фланец разрезного кольца устанавливается в обращенную наружу выемку удлинителя, когда первый и второй сегменты разрезного кольца соединяются встык для точной установки по оси удлинителя и разрезного кольца по отношению друг к другу.
5. Узел плунжера по п.4, в котором удлиненный элемент первичного движителя и кольцевая гильза определяют кольцевое пространство (18), в котором кольцо содержит сквозные отверстия (52) и в котором разрезное кольцо содержит сквозные отверстия (54), при этом кольцевое пространство в кольцевой гильзе соединено с отверстиями в разрезном кольце и кольце, причем отработанный охлаждающий воздух из плунжера выходит из узла плунжера, проходя через отверстия разрезного кольца, отверстия кольца и кольцевое пространство.
6. Узел плунжера по п.3, дополнительно содержащий средство (72a, 14b), предназначенное для соединения с возможностью отсоединения плунжера и трубки впуска охлаждающего воздуха друг с другом с помощью движения введения и поворота.
7. Узел плунжера по п.4, в котором трубка впуска охлаждающего воздуха имеет кольцевое основание (72), причем цилиндрическая поверхность кольцевого основания трубки впуска охлаждающего воздуха соединяется за счет трения скольжения с радиальной поверхностью кольцевого удлинителя.
