Совершенствование конструкции стеклоформующих агрегатов. Исторический обзор

Первыми стеклоформующими машинами, работающими в автоматическом режиме, были выдувные машины с вакуумным питанием стекломассой. М. Оуэнс в 1905 г. спроектировал карусельную машину, которая отбирала порцию стекломассы наборной головкой из специально сконструированной вращающейся чаши за счет вакуума. Следующим операциями были отрезка набранной стекломассы, выдувание пульки, ее передача в чистовую форму, окончательное выдувание и съем изделия с машины. Модели машин Оуэнса имели от 6 до 15 форм, расположенных на циклически вращающемся столе, все перечисленные операции выполнялись при остановке стола, который затем вновь начинал вращаться до следующей остановки. Машины Оуэнса предназначались для производства узкогорлой тары (бутылок). В течение длительного периода (до 60-х годов XX века) различными производителями стеклоформующего оборудования выпускались другие варианты вакуумных машин карусельного типа для изготовления флаконов, медицинской и упаковочной тары.

Однако постепенно вакуумный способ питания стеклоформующих машин стал вытесняться фидерным способом. Благодаря точному регулированию температуры и уровня стекломассы в фидере удалось повысить производительность машин и существенно улучшить качество вырабатываемых изделий. К тому же формование пульки на фидерных машинах допускает более сильное предварительное выдувание, что обеспечивает лучшее распределение стекломассы в форме. В итоге изделия, получаемые на фидерных машинах, оказываются более легкими (при прочих равных условиях). Большим преимуществом фидерных машин является тот факт, что на одной печи их может быть установлено большее количество, чем вакуумно-выдувных машин, поскольку не требуется устройство вращающейся чаши, из которой осуществляется питание автомата стекломассой. Благодаря длинным каналам фидеров и рациональному их расположению у печи достигается большее расстояние между ванной печью и машиной, что важно в случае высокой производительности линий.

В 1910 г. фирмой Линч (США) была создана первая карусельная машина с двумя периодически вращающимися столами, на которых установлено от 6 до 12 форм, обеспечивалось однокапельное либо двухкапельное питание стекломассой. Она и явилась прототипом для всех машин двойного выдувания, работающих при фидерном питании.

Дальнейший технический прогресс в области конструирования стеклоформующих автоматов был связан с появлением роторных карусельных агрегатов, то есть с непрерывным движением карусели. Это объясняется тем, что, несмотря на ряд усовершенствований, производительность машин циклического действия оставалась недостаточно высокой. Основным препятствием на пути увеличения производительности являлась необходимость остановки стола для приема капли. Далее при прерывистом вращении стола возникают значительные нагрузки при разгоне и торможении стола, связанные с инерцией, что обязательно влияет на долговечность и надежность оборудования.

Одной из наиболее удачных моделей роторных выдувных автоматов явилась машина Rоuarant R7, созданная в 1954 г., отечественная модификация которой под названием ВВ-7, до сих пор используется на ряде отечественных заводов тарного стекла. Это семисекционная машина непрерывного вращения с механическим приводом и управлением. Особенностью ее являлось использование вакуума для выдувания пульки в чистовой форме, а также расположение черновых форм над чистовыми на одном столе.

Близкие технические решения имели другие модели автоматов роторного типа S-10, ВВ-12, ВВ-6 и другие, появившиеся позже.

Роторные стеклоформующие машины, в силу их преимуществ перед циклическими, вытеснили последние и доминировали до 70-х годов XX столетия.

Однако параллельно с описанными выше стеклоформующими машинами существовал и совершенствовался другой тип стеклоформующих машин – секционных. Первые секционные выдувные машины с 2-мя, 4-мя, 5-ти и 6-ти секциями были созданы в США конструктором Гартфордом и выпускались под названием Гартфорд IS, начиная с 1925 г. Примерно через 5 лет там же был создан прессовыдувной вариант секционной машины (знаменитый процесс 62). Сочетание IS образовано от начальных букв слов «individual section» – отдельная секция, поскольку в действительности каждая секция является самостоятельной стеклоформующей машиной. Машина являлась автоматической и универсальной, поскольку практически изначально предназначалась для изготовления узкогорлой и широкогорлой стеклотары. Производственные процессы и связанную с ними продолжительность отдельных операций могли регулироваться в каждой секции в широком диапазоне.

К 70-м годам прошлого столетия стеклоформующие машины типа IS благодаря ряду блестящих технических усовершенствований доказали свое полное превосходство над роторными автоматами, после чего за рубежом началось и быстро завершилось техническое перевооружение стеклотарной отрасли, связанное с внедрением секционных машин в технологические процессы. В странах СНГ этот процесс по ряду причин протекает до сих пор, еще часто на предприятиях стеклотарной отрасли можно встретить автоматы роторного и даже циклического действия, функционирующие рядом с новейшими моделями секционных машин.

В качестве примера можно привести Гродненский стеклозавод, где модернизированный вариант ВВ-7 соседствует с 4-х секционной выдувной машиной чешской компании «Sklostroj». ОАО «Стеклозавод Елизово» применяет новейшие модели 10-ти секционных машин фирмы «Emhart Glass» для производства узкогорлой и мелкоразмерной широкогорлой стеклотары, в то время как для получения крупноразмерных широкогорлых изделий (объем 2–4 л) используются карусельные автоматы циклического действия типа ПВМ. Данное инженерное решение оправдывается тем фактом, что преимущества IS-машин наиболее ярко проявляются при выработке мелкоразмерной тары. В развитых же странах производство стеклянной тары ориентировано исключительно на применение секционных машин.

Основными преимуществами секционных машин перед карусельными являются:

– повышенный коэффициент использования (до 0,90–0,93), поскольку каждая секция может включаться и выключаться независимо от работы других секций. В карусельных же машинах неполадки в работе одного из узлов вызывают остановку агрегата;

– универсальность: при небольшой переналадке (3–4 часа работы) на одной и той же машине можно вырабатывать узко- и широкогорлую стеклотару, а также мелкие прессованные изделия, например, баночки для икры;

– возможность одновременной выработки в отдельных секциях различных видов изделий, правда, одинаковой массы и с одинаковой продолжительностью цикла формования. При этом продолжительность цикла формования каждой секции может меняться в широких пределах;

– отсутствие вращающихся столов с формами и, следовательно, исключение необходимости применения больших нагрузок на рабочие органы;

– минимальное количество быстроизнашивающихся деталей;

– легкость и относительная безопасность обслуживания и ремонта;

– возможность установки под одним фидером двух машин, что резко повышает производительность линий.

Особенностью, существенно затруднявшей внедрение секционных машин в отечественное производство, явилась их большая высота. Например, для установки 6-секционного автомата необходимо, чтобы расстояние от пола цеха до уровня зеркала стекломассы в питателе составляло от 3,8 до 4,1 м. Это требует, во-первых, достаточной высоты здания, где размещается машина, а также вызывает необходимость повышения уровня печи и фидера, то есть сопровождается значительными капитальными вложениями.

Конкурировавшие с секционными машинами в период 80–90-тых годов прессовыдувные конвейерные автоматы со струйным и струйно-порционным питанием типа Н1–2, обладая достаточно высокой производительностью 200–600 изделий/мин, существенно уступали секционным машинам в плане сложности и громоздкости конструкции, не обеспечивавшей длительную и стабильную работу машины.

Время доказало, что секционные машины относятся к наиболее надежной и высокопроизводительной разновидности формующих машин для полых изделий с утолщенной стенкой. В настоящее время в мире функционирует около 3500 секционных машин.

Поиск по сайту: