CN101939155A - 用于将压缩空气吹入到吹塑模中的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将压缩空气吹入到型坯中的装置，包括：吹塑气缸；空心轴(2)，所述空心轴在该吹塑气缸的外壳(1)内部沿着该吹塑气缸的纵轴线(A)可移动地设置，所述空心轴的一个末端从外壳(1)中伸出并且设有一个用于与型坯密封连接的连接头(7)；拉伸杆(3)，所述拉伸杆相对于空心轴(2)同轴地设置在空心轴(2)的内部且能够相对于空心轴(2)同轴地移动，与空心轴(2)轴线平行地设置一个双活塞(21、22)。所述双活塞通过一个连接板(25)与空心轴(2)相连接，并且因此所述空心轴沿着它的纵轴线(A)在下部的末端位置和上部的末端位置之间移动。因此空心轴(2)的驱动不再同轴地进行，而是在侧向通过一个平行于空心轴(2)的纵轴线(A)设置的活塞轴(B)实现。因此通过空心轴(2)输送气体的功能和同轴设置的拉伸杆(3)的移动与空心轴(2)的驱动分离。

Description

用于将压缩空气吹入到吹塑模中的装置
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的装置，以及包括这种类型装置的吹塑单元。
背景技术
为了制造塑料瓶，特别是PP(聚丙烯)瓶和PET(聚对苯二酸乙二醇酯)瓶，在一个空心体吹塑机中，通常情况下以两个步骤将坯件或者预成型件吹制成它的最终形状。为此，坯件已经基本上具有制成的瓶头，该瓶头被固定在空心体吹塑机的吹塑模中，并且通过一个吹塑气缸与压缩空气系统相连。通过将压缩空气吹过瓶头来吹制坯件，并且最后形成它的最终形状。
吹制过程通常以两阶段式方法实现，其中，作为第一阶段，通过一个预吹制阀以一个在2bar到20bar之间的压力值实现预吹制，并且随后在第二阶段中以一个在15到40bar之间的压力值通过一个主吹制阀进行最终吹制，亦即将塑料瓶的形状吹制成它的最终形状。这两个阀分别与压缩空气系统的压力源相连接，所述压缩空气系统具有与相应的方法步骤中相对应的压力势能。
为了保证节约地生产，该过程必须尽可能快地进行。为此，通常情况下使用一个包括两个阀(一个预吹制阀和一个吹制阀)的阀装置，它们例如被设置在一个共同的块中。
紧接在这两个吹制阶段后，在可以从与吹塑气缸相连的吹塑模中将塑料瓶移走之前，必须中断与压力源的连接，并且使塑料瓶和输气管中的压力释放。这个过程步骤也被称为排气。
为了有助于吹制过程，通常情况下使用一个拉伸杆，该拉伸杆可轴向移动地设置在吹塑气缸中，并且在吹制过程中伸入到坯件或塑料瓶中。该拉伸杆由一个附加的驱动装置通常气动或者电动地驱动。在此，在第一区段中，拉伸杆从吹塑气缸的内部的起始位置朝向坯件的方向移动穿过它的瓶头直到它的瓶底，并且随后在一个第二区段中，通过压缩空气的吹入相对于吹塑气缸与瓶底共同移动到塑料瓶的底部的最终位置。在排气阶段的过程中，拉伸杆再次被拉回到它的起始位置。
上述两个区段或者顺序地运行，或者被分为两个顺序相对应的所述的区段。
吹塑气缸作为出口具有一个所谓的喷嘴，该喷嘴必须与坯件的头部密封地连接。为此，该喷嘴在通常情况下设置在一个空心轴上，所述空心轴相对于拉伸杆同轴的可移动地设置在吹塑气缸中。在此，下侧面用作为相对于坯件或坯件的头部的密封面。在此，空心轴借助于一个径向向外突出的法兰通过相应构造的压力腔在吹塑气缸的内部被气动地驱动或移动，该法兰用作双作用的环形活塞。瓶头朝向吹塑气缸通常具有一个缓冲环，在拉回空心轴时，该缓冲环在排气阶段的末端用作止挡，并且在此空心轴的全部质量必须弹簧减振。该缓冲环通常情况下设置在空心轴的外侧上，并且因此出于检查目的是从外部可见的。
由于设置空心轴的法兰或环形活塞，吹塑气缸在环形活塞的区域中径向上具有一个较大的外壳，该外壳由于在轴向上分布的不同的直径在加工中是非常昂贵的，这导致高的生产成本。吹塑气缸也因此在它的轴向上被严重地成台阶形，并且具有相对大的空间需求。此外，特别是空心轴在吹塑气缸中的移动或上部末端的止挡只能很差地减振，这对于缓冲环的使用寿命造成负面影响并且也限制了有效的工作速度。
发明内容
现在本发明的目的在于，提供这种类型的吹塑气缸，其中空心轴被更简单和节省空间地驱动。
按照本发明，该目的通过具有如权利要求1所述的特征的装置实现。按照本发明的其他的实施形式由其他的权利要求2到10所述的特征得出。
就用于将压缩空气吹入到型坯中的装置而言，包括：吹塑气缸；空心轴，所述空心轴在该吹塑气缸的外壳内部沿着该吹塑气缸的纵轴线可移动地设置，所述空心轴的一个末端从外壳中伸出并且设有一个用于与型坯密封连接的连接头；拉伸杆，所述拉伸杆相对于空心轴同轴地设置在空心轴的内部且能够相对于空心轴同轴地移动，按本发明，一个双活塞与空心轴轴线平行地设置，所述双活塞通过一个连接板与空心轴相连接，并且因此所述空心轴沿着它的纵轴线在下部的末端位置和上部的末端位置之间移动。空心轴的驱动装置因此不再同轴地起作用，而是在侧向通过一个平行于空心轴的纵轴线设置的活塞轴起作用。因此通过空心轴输送气体的功能和同轴设置的拉伸杆的移动与空心轴的驱动相分离。这一方面导致在横截面上改变吹塑气缸的空间需求，因为由于取消环形活塞而使得围绕空心轴的径向的空间需求变小，为此，对于驱动装置在径向上仅仅在一个方向上需要增大的空间需求。因此吹塑气缸的空间需求至少在一个尺寸上变细，这对于所述装置在拉伸吹塑机上的布置是有利的。
例如双活塞的两个作用面分别设置在一个与单独的控制管道相连接的控制腔中，该控制腔构造在吹塑气缸的外壳中。在此，两个控制腔优选同轴地设置在外壳中并且具有同样的直径，并且因此能够简单地在一个工作过程中制造或加工。
例如所述双活塞由两个单独的活塞构成，所述两个单独的活塞分别具有一个控制面，其中相对置的一侧分别与连接板连接或者接触。因此可以使用两个相同的活塞，这既简化了生产，也简化了安装。
例如双活塞或所述单独的活塞至少部分地由塑料制成，优选完全由塑料制成。因此空心轴的驱动装置能够通过两个能简单且低成本制造的塑料活塞实现。另一个优点在于塑料活塞相对较小的重量，因此也减小了动态质量，并且因此减小了惯性，并且因此能够被更有效和更简化地缓冲。
例如连接板整体地形锁合和力锁合地与空心轴和/或双活塞或活塞相连接。因此在小的空间需求中，活塞的移动被可靠地和精确地传递到空心轴上。
例如连接板构造成直的构件并且四周地包围所述空心轴，其中空心轴具有外螺纹，用于接纳连接板。在此，该外螺纹能够在空心轴的外壁上简单地制出，该空心轴可以有利地由杆材制成。因此空心轴能够从下方拧入到位于吹塑气缸的外壳中的连接板中，并且连接例如借助于锁定螺钉防扭转地被固定，该锁定螺钉穿过连接板导入到空心轴的外壁中。
例如在吹塑气缸中设置撞击缓冲器，该撞击缓冲器实现对连接板的挡靠。因为连接板平行于空心轴移动，它的移动可以通过一个作用在连接板上的缓冲器同样优化地减振。在空心轴和双活塞之间，可以节省位置地设置一个高效的液压的撞击缓冲器，并且例如特别是有效地在空心轴和双活塞之间大致在所述连接板的中央作用到所述连接板上。
例如所述撞击缓冲器这样设置和设计，使得所述撞击缓冲器在空心轴在吹塑气缸的内部从上方的末端位置朝它的下方的末端位置进行部分行程运动之后，才实现对连接板的挡靠。在空心轴的上方的末端位置中(亦即在空心轴的初始状态下)，所述空心轴实际上完全进入吹塑气缸中并且与型坯分离。在这种状态下，拉伸吹塑机的夹钳例如可以移入到吹塑气缸和吹塑模之间，该夹钳抓住位于吹塑模中的型坯或者在瓶螺纹上抓住吹制完成的瓶子，并且将其移入或取出。现在当空心轴为了吹制过程向下移动到它的工作位置中时，在该工作位置中，它与吹塑模上侧或者瓶螺纹实现密封的贴靠，连接板在一定路程或行程之后才与缓冲器贴靠，亦即向下移动的开始是不缓冲地进行的。这可以而有利地应用于所谓的热灌装(HOTFILL)，在那里第一行程应尽可能快速地进行，但是在空心轴的底侧撞到型坯的螺纹的上侧之前，移动应被减慢或缓冲，因为在该方法中所述型坯的螺纹是热的并且因此是软的。在这里通过缓冲元件可以使移动在接触型坯的螺纹不久前才被减速，并且因此避免了螺纹的变形。
为此，可以有利地在一个第二控制阀上放弃双活塞，如这是在传统的装置上的情况。
例如连接板与一个轴线平行于空心轴的纵轴线引导的销相连接。该销防止了连接板的扭转，并且因此特别是防止空心轴围绕它的纵轴线的扭转。
例如吹塑气缸的外壳具有一个矩形的截面。因此该外壳可以由简单的杆材制成，这与传统的装置相比降低了生产成本。通过取消在空心轴上的环形活塞面，它也可以简单地由杆材制成，这又有助于降低吹塑气缸的生产成本。
此外按照本发明建议：具有按照本发明的吹塑气缸的吹塑单元包括一个在侧向直接地设置在较长的横截面侧上的吹塑块和通到吹塑块的端侧的送气管，所述送气管在空心轴及拉伸杆的区域中紧邻于吹塑气缸的较短的横截面侧。因此获得一个横截面非常紧凑的结构类型，其在吹塑单元的单个元件内部具有很短的流动路径，因此减少或避免由于流动损失而造成的功率损失。
例如一个节流阀或者侧向地设置在吹塑块上，或者侧向地设置在吹塑气缸的外壳上。因此可以重新利用(rekuperiert)大部分的工作气体或工作压力。
附图说明
下面借助于附图更加详细地解释本发明的实施例。附图中：
图1传统的吹塑气缸的完全示意的纵剖视图；
图2按照本发明的装置在空心轴的初始状态中的示意的纵剖视图；
图3在空心轴的工作状态中如图2的示意的纵剖视图；
图4安装有按照本发明的吹塑气缸的吹塑站的完全示意的俯视图；以及
图5如图2的按照本发明的装置的连接板的俯视图。
具体实施方式
在图1中示出用于制造例如PET瓶的一个拉伸吹塑机的传统的吹塑气缸的完全示意的纵剖视图。在吹塑气缸的外壳1中相对于空心轴2同轴地设置一个拉伸杆3。该拉伸杆3向上伸出外壳1导引至拉伸杆3的单独的驱动装置(未示出)。拉伸杆3的下端部以下降的状态通至待吹制的PET瓶的型坯4中，该型坯本身在吹塑模5中通过它的颈环6固定。
空心轴2在它的下端部上具有一个密封罩7，在所示的示例中，该密封罩在空心轴2的工作位置中与吹塑模5的上侧紧密接触。现在通过压力管8，压缩空气可以通过空心轴2向下被吹入型坯4中，并且该型坯根据吹塑模5的形状被吹制成它的最终形状。此后，不仅拉伸杆3，而且空心轴2也向上拉到它的初始位置。
在此，空心轴2通过它的构造成环形活塞的法兰9驱动，该法兰位于一个相对于空心轴2同轴地设置的控制腔10中。为此，为了工作位置，上部的控制腔10’通过控制管11与压缩空气联接，并且因此向下移动。
为了缓冲进入初始位置的移动，在密封罩7上，在它的指向吹塑气缸的侧面上设置一个缓冲环12。该缓冲环12必须缓冲空心轴2的全部质量，特别是因此也缓冲法兰9的质量。从这个结构可看出：在吹塑气缸的外壳1中构造多个具有不同直径的、相对于空心轴2的纵轴线A同轴设置的圆柱形腔，它们的制造非常复杂，并且吹塑气缸的外部尺寸以及横截面按标准预先确定。
现在在图2中同样示出一个按照本发明的装置的完全示意的纵剖视图。在吹塑气缸的外壳1中，沿着该外壳的纵轴线A可移动地设置空心轴2，并且在它的内部也同轴地设置拉伸杆3。
现在空心轴2的驱动装置不通过环形法兰作用，而是通过一个双活塞装置20作用，该双活塞装置与轴线A轴线平行地在侧向设置在外壳1中。例如该双活塞装置构造有一个上方的活塞21和一个下方的活塞22，它们分别同轴地相互作用地设置在一个活塞腔23或24中，并且夹紧在连接板25上，该连接板本身与空心轴2形锁合和力锁合地相连接。
在所示出的吹塑气缸的初始位置中，活塞21处在它的上方位置中，并且活塞22由于输入压力在活塞腔24中处在它的上方位置中，因此空心圆柱体保持在它的上方的初始位置中。因此密封罩7从吹塑模5中被抬起地定位。
如传统已知的，例如密封罩7作为可换部件与空心轴2可拆卸地相连接，并且在它的底侧具有贴靠到吹塑模5的上侧的密封件。密封罩7也可以设计成用于贴靠到被保持在吹塑模5中的型坯(未示出)的颈环(未示出)上。
连接板25例如通过螺纹2’在空心轴2的外壁中与所述空心轴拧紧，并且因此形锁合和力锁合地相连接。螺纹2’是作为外螺纹生产技术简单地制出在空心轴2上，该空心轴可有利地由杆材制造，因为不必构造向外突出的法兰。
连接板25围绕空心轴2的纵轴线A的扭曲通过销26避免，所述销通过导向装置27在吹塑气缸的外壳1中导引。
在吹塑气缸的外壳1中，在连接板25的大约中央处的下方设置一个液压的缓冲元件28。通过一个接触销29，缓冲元件28可以与连接板25进行接触，并且因此缓冲连接板25的向下运动。在此，接触销29被压入缓冲元件的内部，它的缓冲特性或者固定地预先给定或设定，或者是可调节的。当连接板25例如由轻金属制成时，销26可以导引穿过连接板25并且同轴地与接触销29对齐。因此接触销29的尖端不是直接接触在连接板25的外壁上，而是通过螺栓26的下端接触，其中不仅接触销29而且螺栓26都可以由耐磨损的钢制成。
在图3中示出空心轴2在它的工作位置中，亦即在它的下方的位置以密封罩7贴靠在吹塑模5的上侧上。在此，密封通过密封环7’实现，该密封环设置在密封罩7的环形的槽中。
拉伸杆3同样继续向下下降，并且伸入到吹塑模5中或到达型坯的底部(未示出)。吹入空气通过输入管8穿过空心轴2同样导入到吹塑模5或型坯(未示出)中，并且将该型坯根据吹塑模5的形状吹制成它的最终形状。
在此，空心轴2的移动通过活塞21触发，该活塞在活塞腔23中的它的作用侧上加载有一个相应的控制压力，并且因此向下压连接板25，并且因此也向下压空心轴2。
通过向下的移动，连接板25与缓冲元件28的接触销29进行接触，并且将其向下压，因此启动缓冲效果，并且移动被减缓。因此一方面可以实现空心轴2的短的闭合时间，另一方面在密封罩7和吹塑模5的上侧之间的闭合接触还相对比较柔和。
特别有利的是，使用一个密封罩7，该密封罩不与吹塑模的上侧接触，而是与型坯的封口的上边缘接触，如这是在开始所述的热灌装(HOTFILL)方法中的情况，在此，封口通过加热变软并且能够通过过强的闭合力变形。
空心轴2的轴向扭曲通过被导入外壳1中的销26而避免。因此密封罩7可以通过螺纹连接与空心轴2相连接，其中，在空心轴2上不需要为拧紧和松开该螺纹连接的反向保持装置，它可以独自通过作用在密封罩7上而实现，该密封罩构造有相应形锁合的作用面。
在图4中示出具有按照本发明的吹塑气缸的按照本发明的吹塑单元的完全示意的俯视图。在此，吹塑气缸的外壳1具有一个带有较窄前部的矩形的横截面。因此可以在侧向上在较长侧上设置一个吹塑块30，该吹塑块带有用于控制吹入空气的控制阀。因此整体上得出一个矩形或者正方形的横截面，该横截面能够优化地集成在吹塑站中。从吹塑站的外侧看，亦即在此从外部的抓取侧，控制活塞21的区域是有利地可接近的，在它的侧面上设置相应的控制阀31，该控制阀具有短的控制管。从机器侧看(通常在吹塑轮的中间，在其上径向设置吹塑块)，吹塑块可以与吹入空气的送气管32相连，并且设置排气装置和必要时节流阀33的排气管。因此可以优化地实现较短的送气管和控制管，它们提高了效率并且因此也提高了整个机器的工作能力。
节流阀33也可以设置在吹塑气缸的外壳1的右侧上，并且因此位于与控制阀31相同的侧面上，因此吹塑单元的侧向的空间需求还进一步减少。
在图5中再次详细示出连接板25的俯视图。在与空心轴2的连接区域中，连接板25具有一个带有内螺纹25’的封闭的环，所述空心轴2的外螺纹2’拧入该环中。此外，为了防止螺纹连接的扭转，设置一个锁定螺钉40，该锁定螺钉拧入一个径向于空心轴2的轴线A的螺钉孔41中，并且实现对空心轴2的贴靠或者在那里嵌入一个盲孔中，并且因此防扭转地固定螺纹连接。此外在图5中可看出用于容纳销26的容纳孔25”，该容纳孔例如也可以配有内螺纹。

Claims (12)

1.用于将压缩空气吹入到型坯中的装置，包括：
吹塑气缸；
空心轴(2)，所述空心轴在该吹塑气缸的外壳(1)内部沿着该吹塑气缸的纵轴线(A)可移动地设置，所述空心轴的一个末端从外壳(1)中伸出并且设有一个用于与型坯密封连接的连接头(7)；
拉伸杆(3)，所述拉伸杆相对于空心轴(2)同轴地设置在空心轴(2)的内部且能够相对于空心轴(2)同轴地移动，
其特征在于，与空心轴(2)轴线平行地设置一个双活塞(21、22)，所述双活塞通过一个连接板(25)与空心轴(2)相连接，并且因此所述空心轴沿着它的纵轴线(A)在下部的末端位置和上部的末端位置之间移动。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双活塞(21、22)的作用面分别设置在一个与单独的控制管路连接的控制腔(23、24)中，所述控制腔构造在吹塑气缸的外壳(1)中。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述双活塞(21、22)由两个单独的活塞构成，所述两个单独的活塞分别具有一个控制面，并且相对置的一侧分别与连接板(25)相连接或者接触。
4.如权利要求1到3之一所述的装置，其特征在于，所述双活塞或所述单独的活塞(21、22)至少部分地由塑料制成，优选完全由塑料制成。
5.如权利要求1到4之一所述的装置，其特征在于，所述连接板(25)整体地形锁合和力锁合地与所述空心轴(2)和/或所述双活塞或所述两个单独的活塞(21、22)相连接。
6.如权利要求1到5之一所述的装置，其特征在于，所述连接板(25)构造成直的构件并且四周地包围所述空心轴(2)，其中空心轴(2)具有外螺纹(2’)，用于接纳连接板(25)。
7.如权利要求1到6之一所述的装置，其特征在于，在吹塑气缸中设置撞击缓冲器(28)，该撞击缓冲器实现对连接板(25)的挡靠。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述撞击缓冲器(28)这样设置和设计，使得所述撞击缓冲器在空心轴(2)在吹塑气缸的内部从上方的末端位置朝它的下方的末端位置进行部分行程运动之后，才实现对连接板(25)的挡靠。
9.如权利要求1到8之一所述的装置，其特征在于，所述连接板(25)和一个与空心轴(2)的纵轴线(A)轴线平行地引导的销(26)相连。
10.如权利要求1到9之一所述的装置，其特征在于，吹塑气缸的外壳(1)具有矩形的横截面。
11.具有如权利要求10所述的吹塑气缸的吹塑单元，包括一个在侧向直接地设置在较长的横截面侧上的吹塑块(30)和通到该吹塑块(30)的端侧的送气管(32)，所述送气管在空心轴(2)及拉伸杆(3)的区域中紧邻于吹塑气缸的较短的横截面侧。
12.如权利要求11所述的吹塑单元，其特征在于，一个节流阀或者侧向地设置在吹塑块(30)上，或者侧向地设置在吹塑气缸的外壳(1)上。
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