CN107139434A - 一种用于塑料桶成型的气针结构 - Google Patents

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Abstract

本发明一种用于塑料桶成型的气针结构，包括：吹气杆，吹气杆外依次套设有绞牙套、隔水套及气针外套，绞牙套包括绞牙套杆体和绞牙套筒体，在绞牙套筒体和绞牙套杆体之间预留有第一间隙，隔水套一端插设在第一间隙中，并与第一间隙之间形成U型通道，隔水套和绞牙套杆体之间形成第二间隙，隔水套和所述气针外套之间形成第三间隙，气针外套上开设有第一进水孔和第一出水孔，绞牙套和气针外套、隔水套和气针外套之间均设置有密封圈，绞牙套的上端外圆设置有第一螺纹，用以完成塑料桶桶口内壁螺纹的成型，气针外套的外圆设置有第二螺纹。能够保证桶口螺纹处的冷却要求，使出针效果达到最佳；同时，消除了工艺之间的等待时间，大大地提高了生产效率。

Description

一种用于塑料桶成型的气针结构
技术领域：
本发明涉及塑料桶成型技术领域，具体涉及一种用于塑料桶成型的气针结构。
背景技术：
大容量塑料桶使用方便、经济耐用，可用叉车直接装卸，并可以码垛储存。桶体便于清洗，可多次重复使用，节约能源，利于环境保护。由于其结构合理，材料强度较高，可靠性好，抗意外跌落和重载堆叠性能优异，能够满足化学危险品的装运要求。一般在桶体的上平面设计两个排液口，排放液体时可以保证内外气压平衡，排放方便、迅速、彻底、安全。现有技术中，这种大容量塑料桶采用中空吹塑模具成型方法制造，它的大体加工过程为：将挤出机挤出的、尚处于高温软化状态的管状塑料型坯放入成型模具内，用气针向型坯内通入高压空气，利用气体压力使型坯沿模腔变形，然后出针、开模，最终形成产品。
在桶体的制造过程中，出针是关键的步骤之一。在实际生产中，经常由于出针效果不佳而使产品报废。由于桶体对密封性的要求，在桶口内侧需要设计有细螺纹，螺纹的形成主要是通过气针的连续动作来实现的。在气针完成螺纹成型的过程中，其主要工作流程为：首先，由下吹机构带动气针运动到指定位置并通入高压空气；然后，由上方模头挤出的软化状态的管状塑料型坯喂入模具，当型坯罩住气针头部足够深度时将左右模闭合，此时，气针螺纹与模具下方进气口相扣合，在合模力的挤压下形成具有内螺纹的桶口；最后，停止供气并微开模具，减小气针螺纹与型坯之间的摩擦，气针旋转退出而脱离型坯，在整个制造过程中，型坯的温度会长时间保持在200℃以上，高温使型坯处于软化状态，桶口处的型坯会与气针螺纹紧密粘合，所以在气针的旋转退出过程中很容易造成型坯细螺纹的损坏。由于型坯材料在60℃以下才具有较好的塑性，因此，大部分工厂的一般做法是在出针前等待20—40分钟，当温度降到接近100℃时再完成出针的动作。但是这样不仅无法达到较好的出针效果，同时又大大地降低了生产效率。因此，这就对气针的冷却性能提出了较高的要求。
气针是高压空气的输出端，其工作时的动作包括周向旋转和轴向位移，加之各种传感器的安放，都给气针内部的水路循环冷却设计带来了困难。气针内部需要通水、通电、通气，而且其运动复杂，必须做到水、电、气隔离。
因此，需要提出一种更能够满足使用需要的用于塑料桶成型的气针结构，以解决上述问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种冷却性能更好、出针效果更佳的用于塑料桶成型的气针结构。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种用于塑料桶成型的气针结构，用于向桶坯内通气和保证桶口内螺纹的降温与成型，其包括：吹气杆，吹气杆外依次套设有绞牙套、隔水套及气针外套，所述绞牙套包括绞牙套杆体和绞牙套筒体，所述绞牙套筒体套装在所述绞牙套杆体的一端，在绞牙套筒体和绞牙套杆体之间预留有第一间隙，所述隔水套一端插设在所述第一间隙中，并与所述第一间隙之间形成U型通道，所述隔水套和所述绞牙套杆体之间形成第二间隙，所述隔水套和所述气针外套之间形成第三间隙，所述气针外套上开设有第一进水孔和第一出水孔，流体由所述第一进水孔流入，沿所述第二间隙进入所述U型通道和第三间隙，自所述第一出水孔流出，所述绞牙套和所述气针外套、所述隔水套和气针外套之间均设置有密封圈，所述绞牙套的上端外圆设置有第一螺纹，用以完成塑料桶桶口内壁螺纹的成型，所述气针外套的外圆设置有第二螺纹。
在所述隔水套及所述绞牙套外圆上均开设有第一凹槽，密封圈装设在所述第一凹槽中。
所述密封圈为格莱圈。
所述绞牙套、隔水套及气针外套依次焊接于所述吹气杆外圆。
所述气针外套和所述绞牙套之间采用充点防松。
所述第一进水孔和所述第一出水孔均设置有多个，且多个所述第一进水孔和第一出水孔分别设置在所述气针外套的两个径向切平面上。
所述U型通道的通流截面面积为350mm2。
所述气针结构安装在气针底座上，所述气针底座上分别开设有第二进水孔和第二出水孔，气针底座内壁还开设有进水槽和出水槽，所述第二进水孔与所述进水槽连通，所述第二出水孔与所述出水槽连通，在进水槽和出水槽两端分别设置有第二凹槽，在所述第二凹槽中装设有格莱圈，将所述进水槽和出水槽隔离，所述气针底座内部嵌装有花键轴，花键轴的外圆上设置有第一花键，所述吹气杆一端的端部穿过所述花键轴并延伸至所述花键轴的下方，所述隔水套下端设置在花键轴上端，在花键轴上端设置有第三凹槽，所述第三凹槽与所述第三间隙连通，且第三凹槽上开设有第三出水孔，所述第三出水孔与所述第一出水孔连通，气针底座上还设置有连接座，连接座内壁设置有第三螺纹，与所述气针外套的外圆设置的第二螺纹相配合。
所述花键轴上套设有从动齿轮，所述从动齿轮内孔壁开设第二花键，所述第一花键和第二花键相配合，套装于电机轴上的主动齿轮与所述从动齿轮相啮合，驱动所述从动齿轮转动。
所述吹气杆通过螺栓固接于所述花键轴。
所述绞牙套上端开设的第一螺纹的螺距等于所述连接座上设置第三螺纹的螺距，二者的进给量相等。
两个相邻所述第二凹槽之间的距离大于或者等于所述第二螺纹的总行程。
本发明一种用于塑料桶成型的气针结构的有益效果：实践表明，这种气针结构能够保证桶口螺纹处的冷却要求，使出针效果达到最佳；同时，消除了工艺之间的等待时间，大大地提高了生产效率。
附图说明：
图1为本发明一种用于塑料桶成型的气针结构的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为吹气杆的结构示意图；
图4为图3的剖视图；
图5为绞牙套的结构示意图；
图6为图5的剖视图；
图7为隔水套的结构示意图；
图8为图7的剖视图；
图9为气针外套的结构示意图；
图10为图9的剖视图；
图11为气针底座的结构示意图；
图12为图11的剖视图；
图13为花键轴的结构示意图；
图14为从动轮的结构示意图；
图15为一种用于塑料桶成型的气针结构作业过程的结构示意图；
图16为U型通道横截面不同尺寸的温度曲线；
图中：1-吹气杆，2-绞牙套，3-隔水套，4-气针外套，5-绞牙套杆体，6-绞牙套筒体，7-第一间隙，8-第二间隙，9-第三间隙，10-第一进水孔，11-第一出水孔，12-第一凹槽，13-密封圈，14-充点防松，15-第一螺纹，16-第二螺纹，17-气针底座，18-第二进水孔，19-第二出水孔，20-进水槽，21-出水槽，22-第二凹槽，23-格莱圈，24-花键轴，25-第一花键，26-连接座，27-第三螺纹，28-从动齿轮，29-第二花键，30-第三凹槽，31-第三出水孔。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
根据图1～图16所示，一种用于塑料桶成型的气针结构，用于向桶坯内通气和保证桶口内螺纹的降温与成型，所述气针结构为装配件，由四个构件组成，其具体包括：用来将高压空气导入桶坯的吹气杆1，所述吹气杆1外依次套设有绞牙套2、隔水套3及气针外套4，上述四个构件之间通过轴肩定位，在构件之间的连接处使用密封圈13隔水，并通过焊接的方式使得上述四个构件成为一个整体的气针结构，这四个构件均为回转体，可直接用不锈钢无缝钢管车削加工而成。
所述绞牙套2包括绞牙套杆体5和绞牙套筒体6，所述绞牙套筒体6套装在所述绞牙套杆体5的一端，在绞牙套筒体6和绞牙套杆体5之间预留有第一间隙7，所述隔水套3一端插设在所述第一间隙7中，并与所述第一间隙7之间形成U型通道，所述隔水套3和所述绞牙套杆体5之间形成第二间隙8，所述隔水套3和所述气针外套4之间形成第三间隙9，所述气针外套4上开设有第一进水孔10和第一出水孔11，流体由所述第一进水孔10流入，沿所述第二间隙8进入所述U型通道和第三间隙9，自所述第一出水孔11流出，用以保证气针结构内部的水流循环流动，实现散热功能，本气针结构冷却使用的原理属于一种表面式换热器，表面式换热器是将温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面的对流而达到使一种流体降温的目的；在所述隔水套3及所述绞牙套2外圆上均开设有第一凹槽12，密封圈13装设在所述第一凹槽12中，使得所述绞牙套2和所述气针外套4、所述隔水套3和气针外套4之间均通过密封圈13进行密封，避免水流逸出，且在本实施例中，具体可采用格莱圈作为密封圈，在所述气针外套4和所述绞牙套2之间还采用充点防松14，所述绞牙套2的上端外圆设置有第一螺纹15，用以完成塑料桶桶口内螺纹的成型，所述气针外套4的外圆设置有第二螺纹16。
进一步地，所述第一进水孔10和所述第一出水孔11均设置有多个，形成第一进水孔群和第一出水孔群，作为气针结构内部循环水出入的通道，且多个所述第一进水孔10和第一出水孔11分别设置在所述气针外套4的两个径向切平面上。
所述气针结构安装在气针底座17上，所述气针底座17上分别开设有第二进水孔18和第二出水孔19，气针底座内壁还开设有进水槽20和出水槽21，所述第二进水孔18与所述进水槽20连通，所述第二出水孔19与所述出水槽21连通，在进水槽20和出水槽21两端分别设置有第二凹槽22，在所述第二凹槽22中装设有格莱圈23，将所述进水槽20和出水槽21隔离，两个相邻所述第二凹槽22之间的距离大于或者等于所述第二螺纹16的总行程，使得气针外套4在进行轴向运动时，第一进水孔10和第一出水孔11的移动距离小于或者等于两个格莱圈23之间的距离，即第一进水孔10和第一出水孔11始终在两个格莱圈23之间运动，从而起到了密封作用，保证了进出水良好的循环，所述气针底座17内部嵌装有花键轴24，花键轴24的外圆上设置有第一花键25，所述吹气杆1一端的端部穿过所述花键轴24并延伸至所述花键轴24的下方，且在本实施例中，所述隔水套3下端设置在花键轴24上端，在花键轴24上端设置有第三凹槽30，所述第三凹槽30与所述第三间隙9连通，且第三凹槽30上开设有第三出水孔31，所述第三出水孔31与所述第一出水孔11连通，气针底座上还设置有连接座26，连接座26内壁设置有第三螺纹27，与所述气针外套4的外圆设置的第二螺纹16相配合，在所述花键轴24上套设有从动齿轮28，所述从动齿轮28内孔壁开设第二花键29，所述第一花键25和第二花键29相配合，套装于电机轴上的主动齿轮与所述从动齿轮28相啮合，主动齿轮驱动所述从动齿轮28转动，在气针结构作业过程中，首先由主动齿轮带动从动齿轮28转动，然后从动齿轮28通过相配合的第一花键25和第二花键29带动所述花键轴24转动，花键轴24带动通过螺栓固接于其上的吹气杆1转动，进而花键轴24带动气针结构完成旋转运动，同时，通过气针外套4与连接座26之间相配合的第二螺纹16和第三螺纹27，在气针完成旋转运动的过程中，还可以实现气针结构轴向的运动，且由于从动齿轮28与花键轴24之间是通过第一花键25和第二花键29相配合，它们彼此在旋转过程中可以实现轴向相对运动，而不会限制花键轴24相对从动齿轮28进行上下的运动，也保证了气针结构沿螺纹路径运动时不会发生干涉。
进一步地，所述绞牙套2上端开设的第一螺纹16的螺距等于所述连接座26上设置第三螺纹27的螺距，二者的进给量相等，使得气针结构的旋转运动不会损坏桶口的螺纹。
且在对塑料桶的桶口螺纹进行成型时，以流道(即所述U型通道)的通流截面面积为优化参数，对所述气针结构进行流体及热耦合场分析。以100mm2的通流截面面积为初始值，100mm2为步长，对气针结构的冷却效率进行迭代分析。求解后分别以U型通道的横截面面积为100mm2、200mm2、300mm2、400mm2在气针螺纹上取同一点绘制时间——温度曲线，绘制得到的曲线如图16所示。气针的冷却时间为240s，当流道的通流截面面积增大到400mm2时，观测点的温度降到60℃以下，达到了气针的冷却要求。因此，通过增大流道的通流截面面积来增加水的流量可以有效的提高气针的冷却效率。又由于气针的尺寸限制，故采用通流截面面积为350mm2的流道作为气针的冷却水路。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于塑料桶成型的气针结构，用于向桶坯内通气和保证桶口内螺纹的降温与成型，其特征在于：其包括：吹气杆，吹气杆外依次套设有绞牙套、隔水套及气针外套，所述绞牙套包括绞牙套杆体和绞牙套筒体，所述绞牙套筒体套装在所述绞牙套杆体的一端，在绞牙套筒体和绞牙套杆体之间预留有第一间隙，所述隔水套一端插设在所述第一间隙中，并与所述第一间隙之间形成U型通道，所述隔水套和所述绞牙套杆体之间形成第二间隙，所述隔水套和所述气针外套之间形成第三间隙，所述气针外套上开设有第一进水孔和第一出水孔，流体由所述第一进水孔流入，沿所述第二间隙进入所述U型通道和第三间隙，自所述第一出水孔流出，所述绞牙套和所述气针外套、所述隔水套和气针外套之间均设置有密封圈，所述绞牙套的上端外圆设置有第一螺纹，用以完成塑料桶桶口内壁螺纹的成型，所述气针外套的外圆设置有第二螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种用于塑料桶成型的气针结构，其特征在于：在所述隔水套及所述绞牙套外圆上均开设有第一凹槽，密封圈装设在所述第一凹槽中。
3.根据权利要求2所述的一种用于塑料桶成型的气针结构，其特征在于：所述密封圈为格莱圈。
4.根据权利要求1所述的一种用于塑料桶成型的气针结构，其特征在于：所述气针外套和所述绞牙套之间采用充点防松。
5.根据权利要求1所述的一种用于塑料桶成型的气针结构，其特征在于：所述第一进水孔和所述第一出水孔均设置有多个，且多个所述第一进水孔和第一出水孔分别设置在所述气针外套的两个径向切平面上。
6.根据权利要求1所述的一种用于塑料桶成型的气针结构，其特征在于：所述U型通道的通流截面面积为350mm2。
7.根据权利要求1所述的一种用于塑料桶成型的气针结构，其特征在于：所述气针结构安装在气针底座上，所述气针底座上分别开设有第二进水孔和第二出水孔，气针底座内壁还开设有进水槽和出水槽，所述第二进水孔与所述进水槽连通，所述第二出水孔与所述出水槽连通，在进水槽和出水槽两端分别设置有第二凹槽，在所述第二凹槽中装设有格莱圈，将所述进水槽和出水槽隔离，所述气针底座内部嵌装有花键轴，花键轴的外圆上设置有第一花键，所述吹气杆一端的端部穿过所述花键轴并延伸至所述花键轴的下方，所述隔水套下端设置在花键轴上端，在花键轴上端设置有第三凹槽，所述第三凹槽与所述第三间隙连通，且第三凹槽上开设有第三出水孔，所述第三出水孔与所述第一出水孔连通，气针底座上还设置有连接座，连接座内壁设置有第三螺纹，与所述气针外套的外圆设置的第二螺纹相配合。
8.根据权利要求7所述的一种用于塑料桶成型的气针结构，其特征在于：所述花键轴上套设有从动齿轮，所述从动齿轮内孔壁开设第二花键，所述第一花键和第二花键相配合，套装于电机轴上的主动齿轮与所述从动齿轮相啮合，驱动所述从动齿轮转动。
9.根据权利要求7所述的一种用于塑料桶成型的气针结构，其特征在于：所述绞牙套上端开设的第一螺纹的螺距等于所述连接座上设置第二螺纹的螺距，二者的进给量相等。
10.根据权利要求7所述的一种用于塑料桶成型的气针结构，其特征在于：两个相邻所述第二凹槽之间的距离大于或者等于所述第三螺纹的总行程。
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