CN108430736A - 喷嘴活塞及操作所述喷嘴活塞的方法 - Google Patents

喷嘴活塞及操作所述喷嘴活塞的方法 Download PDF

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Abstract

由预制件(18)液压吹塑成型出容器的成型系统(10)。该模具包括加压单元(38)、填充头单元(12)、模具组件(14)，其中，加压单元(38)配置成容纳来自源的液体成型介质，填充头单元(12)联接到加压单元(38)以容纳来自加压单元(38)的液体成型介质，模具组件(14)限定呈容器形状的模具型腔(22)。在形成容器期间，喷嘴活塞从回缩位置移动到喷嘴活塞(42)接合以将成型介质注入到预制件中的延伸位置，从而形成并填充容器。填充头单元(12)限定液体成型介质的接收室(48)，在喷嘴活塞在回缩位置与延伸位置之间的移动期间，接收室(48)保持恒定体积。

Description

喷嘴活塞及操作所述喷嘴活塞的方法
背景技术
本发明总体上涉及由预制件成型出塑料容器。更具体地，本发明涉及在液压吹塑成型过程中用于形成塑料容器的喷嘴活塞。
塑料容器通常用于包装产品，具体地用于包装液体产品(包括粘性产品)。一种常见的塑料容器是吹塑成型的塑料容器，其通常由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚酯材料形成。吹塑成型塑料容器通常通过将加热的预制件放置到吹塑模具中并将空气吹入预制件中以使预制件膨胀直到预制件接触型腔模具的内表面而形成，其中，型腔模具的内表面限定期望容器的最终形状。膨胀的预制件通过空气保持在内表面上一段时间，该时间足以“凝固”塑料并允许将吹塑成型的容器从模具中取出。
然后，向吹塑成型的容器填充最终产品。此步骤可包括对容器进行包装并将容器运输到遥远的厂外的位置或可涉及将容器转移到相同的设施内的执行这些最终步骤的另一位置。最后，为容器加盖、贴标签并将容器运输到零售商或终端用户。
利用以上方法，吹塑成型和填充是在生产填充有产品的容器的过程中的不同且独立的步骤。较新的工艺使用液体来成型容器。这种新工艺使用待包装在容器中的液体产品作为容器的成型介质而不是使用空气作为吹塑介质。在本文中，这种成型被称为液压吹塑成型。
在液压吹塑成型期间，液体成型介质连续地存在于填充头单元内，液体成型介质既部分地围绕喷嘴组件又填充喷嘴组件的喷嘴活塞内的中央型腔。在注入液体成型介质之前，关闭加压机构的入口阀以将成型介质限制在系统内。接下来，喷嘴组件下降以密封接合预制件和/或其中悬挂有预制件的主体的模具组件。当喷嘴组件打开时，成型介质通过加压机构加压，以快速增加系统内的压力，并将液体成型介质从喷嘴活塞的出口注入到预制件中。液体成型介质向预制件中的排放迅速将预制件扩展到与模具的限定型腔形状的内表面相符，并且同时利用期望的产品填充最终容器。
在用液体成型介质形成容器时，成型介质中夹带的气体可以由于无法充分地将扩张的预制件的塑料压靠在模具的型腔表面上而影响最终容器的质量。因此，
发明内容
为了克服已知技术的各种缺点和限制，在本发明的一个方面中，提供了一种由塑料预制件液压吹塑成型出高质量容器的系统。为此，该系统包括具有喷嘴活塞的喷嘴组件，喷嘴组件设计成在喷嘴活塞从其回缩位置移动到其延伸位置时在容纳成型介质的区域中保持恒定体积。这将成型介质保持在系统压力下并且避免成型介质的可能的空化。
在另一方面中，用于由预制件液压吹塑成型出容器的成型系统设置有加压单元、填充头单元、模具组件，其中，加压单元配置成容纳来自源的液体成型介质，填充头单元联接到加压单元以容纳液体成型介质，模具组件具有半模，半模限定呈容器的形状的模具型腔，并且模具组件配置成在其中容纳预制件；其中，填充头单元能够移动以接合模具组件和预制件中的至少一个；填充头单元包括壳体、喷嘴活塞和密封销，其中，喷嘴活塞容纳在壳体的孔内并且能够在回缩位置与延伸位置之间在孔内移动，密封销可滑动地容纳在喷嘴活塞内以在打开位置与关闭位置之间移动，在关闭位置中，喷嘴活塞的出口由密封销封闭，喷嘴组件还具有联接到加压单元的接收室以容纳成型介质，并且在喷嘴活塞在回缩位置与延伸位置之间的移动期间，接收室具有恒定体积。
在本发明的又一方面中，喷嘴活塞的引导头密封接合壳体的孔。
在本发明的另外的方面中，喷嘴活塞还包括同样与壳体的孔密封接合的拖动头。
在本发明的再一方面中，拖动头与引导头沿着喷嘴活塞间隔开。
在本发明的又一方面中，引导头和拖动头通过喷嘴活塞的柄部连接，并且柄部设置成其直径小于引导头和拖动头的直径。较大直径的引导头和拖尾头之间的柄部的缩小直径使得接收室能够通过喷嘴活塞限定在四个侧部中的三个侧部上。
在本发明的另外的方面中，接收室限定在引导头与拖动头之间。
在本发明的另一方面中，接收室由喷嘴活塞中形成的凹部限定。
在本发明的又一方面中，接收室随着喷嘴活塞在回缩位置与延伸位置之间的移动而稳定地移动。通过使该室与喷嘴活塞一起移动，该室既不随着喷嘴活塞前进而扩张也不随着喷嘴活塞回缩而收缩。
在本发明的另外的方面中，凹部围绕柄部周向延伸。
在本发明的另一方面中，提供了一种操作用于由预制件液压吹塑成型出容器的成型系统的方法。操作该成型系统的方法包括以下步骤：向填充头单元提供液体形式的成型介质；用成型介质填充填充头单元内的接收室；使填充头单元的喷嘴活塞从回缩位置前进到喷嘴活塞与预制件或模具组件中的至少一个接合的延伸位置；将成型介质通过喷嘴活塞注入到预制件中，使得预制件在成型介质的作用下扩张成容器的形状；以及其中，该方法的特征在于以下步骤：在喷嘴活塞从回缩位置前进到延伸位置以及注射成型介质期间，保持接收室的体积恒定。这将成型介质保持在系统压力下、避免成型介质的可能的空化并且限制可由降低压力的成型介质引起的对喷嘴活塞的移动的任何阻力。
参考所附并构成本说明书的一部分的附图和权利要求，在阅读以下描述之后，本发明的其他目标、特征和优点对于本领域技术人员将变得更显而易见。
附图说明
图1是体现本发明的原理的液压吹塑成型系统的剖视图，并且示出了处于其回缩位置的喷嘴活塞；
图2是图1中所示的系统的剖视图，但是其中，刚好在将液体成型介质注入到预制件中之前，喷嘴活塞处于其与预制件和/或模具组件接合的延伸位置中；
图3是用于液压吹塑成型容器的已知系统的剖视图，并且示出了处于其回缩位置中的喷嘴活塞；以及
图4是图3中所示的系统的剖视图，但是其中，刚好在将液体成型介质注入到预制件中之前，喷嘴活塞处于其与预制件和/或模具组件接合的延伸位置中。
具体实施方式
现在参考附图，图1和图2中示出了结合本发明的原理的液压吹塑成型系统，并且该液压吹塑成型系统通常被指定并称为成型系统10。如上所述，液压吹塑成型使用液体作为成型介质。如本文中所使用的术语，液体旨在不仅包括那些具有与水的粘度近似的液体(例如，饮料和非饮料，包括水，运动饮料，茶等)，而且还包括那些具有比水大得多的粘度的液体，并且该液体通常被称为粘性液体(例如，调味品和家用产品，包括番茄酱，洗碗液等)。作为成型系统10的主要部件，成型系统10包括与模具组件14和加压单元38一起操作的填充头单元12。
模具组件14通常包括铰接连接或以其他方式连接以便打开和关闭的一对半模16，从而允许在一对半模16中容纳预制件18。半模16各自具有协作以限定模具型腔22的内表面20，模具型腔22自身限定通过成型系统10形成的最终容器(未示出)的形状。
预制件18通常形成为长型管状主体24，长型管状主体24以封闭端26和开口端28为界并在封闭端26与开口端28之间延伸。与开口端28相邻的是可具有螺纹的终止部30以及手把环32，终止部30和手把环32分别容纳封闭盖(未示出)并帮助握住预制件18和最终容器。
填充头单元12通常包括壳体34和喷嘴组件36。成型介质40(还作为最终容器中所包装的最终产品)从源(未示出)提供到加压单元38，并且通过壳体34中的入口41从加压单元38提供到喷嘴组件36。喷嘴组件36进而将成型介质40注入到预制件18中，使得预制件18轴向地且径向地扩张成与限定型腔22的内表面20相符。
更具体地，喷嘴组件36包括可滑动地容纳在孔44内的喷嘴活塞42，喷嘴活塞42优选地由壳体34内纵向延伸的圆柱形侧壁限定。放大部分或放大头部46从喷嘴活塞42的柄部45延伸。头部46与孔44面对面地密封接合，从而导致接收室48在壳体34内限定在孔44与柄部45之间。先前提到的成型介质40从加压单元38提供到该接收室48中。可选地，成型介质40可通过同样穿过壳体34设置的出口50连续地循环通过接收室48，以便更好地调节吹塑介质48的温度。
在操作期间，当喷嘴组件36通过其相关的致动器52回缩而处于回缩位置中时，成型系统10开始模制周期，在回缩位置，喷嘴组件36与预制件18脱离。该致动器52以及本文中所讨论的其他致动器可为用于此目的的任何众所周知类型的致动器。另外，以虚线示出的密封销54在喷嘴活塞42内处于关闭位置，并且在喷嘴活塞42的出口56处密封接合喷嘴活塞42，从而防止吹塑介质40通过出口56排出。成型介质40从接收室48提供到限定在喷嘴活塞42的头部46中并且与出口56连通的排放室58中。为了将成型介质40从接收室48提供到排放室58，一系列端口60穿过喷嘴活塞42的壁形成在柄部45与头部46之间的过渡部分62中。端口60优选地围绕喷嘴活塞42的过渡部分62等距地间隔开。
密封销54可滑动地容纳在喷嘴活塞42内，并且密封销54的移动通过致动器64而实现。此滑动移动用于使密封销54在关闭位置与打开位置之间往复运动，各个附图中示出的是关闭位置。并且如上所述，在关闭位置中，密封销54的端部接合喷嘴活塞42以封闭出口58。拉伸杆66可设置为喷嘴组件36的一部分，以便延伸穿过密封销54并且通过另一致动器68实现在回缩位置与延伸位置之间的移动。在其延伸位置中，推进拉伸杆66使得拉伸杆66的尖端70延伸到预制件18的主体24中。
加压单元38可为在成型期间可以对成型介质40加压的任何装置。同样地，加压单元38可为高压泵、活塞和汽缸布置、或将允许成型介质40的压力增加到适合将预制件18成型成容器的压力的任何其他机构/布置。
一旦加压单元38、接收室48和排放室58已经充满成型介质40，关闭到加压单元38的入口阀(未示出)，从而将成型介质40限制在填充头单元12内。通常在关闭入口阀的时间附近，喷嘴活塞42和密封销54共同前进，使得喷嘴活塞42的端部与预制件18的上表面和/或模具组件14的上表面接合。
如到目前为止所描述的，根据本发明的成型系统10的特征总体上是常规的并且通常以已知结构设置。图3和图4示出了一个这种已知结构，并且以上讨论同样适用于图3和图4。因此，在图3和图4中使用相同的附图标记。
进一步参考图3和图4，接收室48是围绕喷嘴活塞42的柄部45的区域。柄部45延伸并穿过通过壳体34纵向限定的直径缩小的孔72，孔72与孔44同轴，柄部45用于帮助使喷嘴活塞42前进和缩回。直径缩小的孔72在接收室48的轴向面向的端壁74处与限定接收室48的孔44合并。参见图3，当喷嘴活塞42处于其回缩位置中时，接收室48轴向地限定在端壁74与过渡部分62之间并且具有图3中标明的第一体积(V1)。
如图4中所示，当喷嘴组件36延伸或前进时，由于过渡部分62进一步远离端壁74移动，因此接收室48的长度增加，从而得到限定第二体积(V2)的接收室，第二体积(V2)相对于第一体积(V1)增加。当填充头单元12和加压单元40内的成型介质40在一端处受关闭的入口阀(未示出)限制并且在另一端处受关闭的密封销54限制时，受到限制的成型介质40的压力降低，并且成型介质40处于局部真空。由于压力的降低，成型介质40可经历空化(cavitation)，并且由于成型介质40所施加的限制，喷嘴组件36的前进可受到阻碍。这些因素中的每个以及由于体积增加和压力降低所产生的其他因素可以导致最终容器的不良成形。
为了克服这些缺点，结合本发明的原理的填充头单元具有在液压吹塑成型循环期间随着喷嘴组件前进或回缩而不发生体积变化的接收室。图1和图2的填充头单元12包含这些原理。
现在参考图1和图2，如图1和图2中所示，接收室48由喷嘴活塞42的外表面以及壳体34的仅一个表面(即，限定孔44的圆柱形表面)限定。在这点上，喷嘴活塞42还形成有与孔44密封结合的第二放大部分或第二放大头部76。该第二头部76设置在柄部45的与先前提到的头部46相对的端部上。因此，柄部45的直径比两个头部46、76中的任一个的直径都小。为了避免在参考喷嘴活塞42的两个头部46、76时产生混淆，其中限定有排放室58的前面的头部46在下文中被称为引导头46。不难推论，后面的头部76在下文中被称为拖动头76。与引导头46的形成类似，拖动过渡部分78限定从柄部45到拖动头76的过渡部。过渡部分78示出为由圆锥表面形成，但是过渡部分78可由不同形状的表面形成，不同形状的表面包括限定与柄部45的中心轴线正交的平面的壁。例如，拖动过渡部分78可形成为从柄部45径向延伸的壁。
以这种方式构造的接收室48是形成在喷嘴活塞42中并且由壳体34的孔44的圆柱形内表面以及喷嘴活塞42的在引导头46与拖动头76之间的外表面限定的凹部。在示出的结构中，喷嘴活塞42的这些外表面是引导过渡部分62和拖动过渡部分78的表面以及柄部45的表面。由于喷嘴活塞42的限定接收室48的表面在液压吹塑成型循环期间在喷嘴活塞42前进和回缩时与喷嘴活塞42一起移动，因此接收室48与喷嘴活塞42一起在壳体34内稳定地移动。换句话说，接收室48与喷嘴活塞42一起作为整体移动，并且相对于喷嘴活塞42固定在其位置中。如图1和图2中所示，由接收室48限定的体积(V3)在图1的回缩位置处、在图2的延伸位置处以及在回缩位置与延伸位置之间的位置处是相同的。接收室48中的成型介质40在喷嘴活塞42的移动期间不经历压力的降低，并且因此，消除了空化以及其他相关的问题。
一旦喷嘴组件36与预制件18和/或模具组件14接合，密封销54回缩并与喷嘴活塞42的出口56脱离。通常在同一时间，加压单元38增加填充头单元12内的压力，从而使得成型介质40注入到预制件18中，由此同时形成并填充最终容器。
一旦最终容器已经形成和填充，密封销54延伸并再次移动到其关闭位置中。然后，喷嘴组件36回缩到容器可以从模具组件14取出的位置。在将新的预制件18移动到模具组件中后，它们的液压吹塑成型循环准备好进行重复。
如本领域技术人员将容易理解的是，以上描述旨在作为本发明的原理的实现的说明。由于在不背离所附权利要求限定的本发明的精神的情况下，本发明易于修改、变化和改变，因此，此描述不旨在对本发明的范围或应用进行限制。

Claims (18)

1.成型系统(10)，用于由预制件(18)液压吹塑成型为容器，所述成型系统(10)包括：
加压单元(38)，配置成容纳来自源的液体成型介质(38)；
填充头单元(12)，联接到所述加压单元(38)，以容纳来自所述加压单元(38)的所述液体成型介质(38)；
模具组件(14)，具有半模(16)，所述半模(16)限定呈现所述容器的形状的模具型腔(22)，所述模具组件(14)配置成在其中容纳所述预制件(18)，其中，所述填充头单元(12)能够移动，以接合所述模具组件(14)和所述预制件(18)中的至少一个；以及
所述填充头单元(12)包括壳体(34)、喷嘴活塞(42)和密封销(54)，所述喷嘴活塞(42)容纳在所述壳体(34)的孔(44)内，并且能够在回缩位置与延伸位置之间在所述孔(44)内移动，所述密封销(54)可滑动地容纳在所述喷嘴活塞(42)内，以在打开位置与关闭位置之间移动，在所述关闭位置，所述喷嘴活塞(42)的出口(56)由所述密封销(54)封闭，所述喷嘴组件(36)还在其中限定接收室(48)，所述接收室(48)联接到所述加压单元(38)，以容纳所述液体成型介质(38)，所述成型系统(10)的特征在于，在所述喷嘴活塞(42)在所述回缩位置与所述延伸位置之间移动期间，所述接收室(48)具有恒定的体积。
2.根据权利要求1所述的成型系统(10)，其中，所述喷嘴活塞(42)的引导头(46)密封接合所述壳体(34)的孔(44)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的成型系统(10)，其中，所述喷嘴活塞(42)还包括密封接合所述壳体(34)的孔(44)的拖动头(76)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的成型系统(10)，其中，所述拖动头(76)与所述引导头(46)沿着所述喷嘴活塞(42)的长度间隔开。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的成型系统(10)，其中，所述引导头(46)和所述拖动头(76)通过所述喷嘴活塞(42)的柄部(45)连接，所述柄部(45)的直径小于所述引导头(46)和所述拖动头(76)的直径。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的成型系统(10)，其中，所述接收室(48)限定在所述引导头(46)与所述拖动头(76)之间。
7.根据权利要求1至7中任一项所述的成型系统(10)，其中，所述接收室(48)由所述喷嘴活塞(42)中形成的凹部限定。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的成型系统(10)，其中，所述接收室(48)随着所述喷嘴活塞(42)在所述回缩位置与所述延伸位置之间的移动而稳定地移动。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的成型系统(10)，其中，所述凹部围绕所述柄部周向延伸。
10.操作用于由预制件(18)液压吹塑成型为容器的成型系统(10)的方法，所述成型系统包括填充头单元(12)，以及所述方法包括以下步骤：
向所述填充头单元(12)提供液体形式的成型介质(40)；
用一定体积的所述成型介质(40)填充所述填充头单元(12)内的接收室(48)；
使所述填充头单元(12)的喷嘴活塞(42)从回缩位置前进到所述喷嘴活塞(42)与所述预制件(18)或模具组件(14)中的至少一个接合的延伸位置；
将所述成型介质(40)通过所述喷嘴活塞(42)注入到所述预制件(18)中，从而使所述预制件(18)在所述成型介质(42)的作用下扩张成所述容器的形状；以及
其中，所述方法的特征在于以下步骤：
在所述喷嘴活塞(42)从所述回缩位置前进到所述延伸位置以及注射所述成型介质(40)期间，保持所述接收室(48)的体积恒定。
11.根据权利要求10所述的操作用于液压吹塑成型的成型系统(10)的方法，其中，所述接收室随着所述喷嘴活塞的前进而前进。
12.根据权利要求10所述的操作用于液压吹塑成型的成型系统(10)的方法，其中，所述一定体积的成型介质随着所述喷嘴活塞的前进而前进。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的操作用于液压吹塑成型的成型系统(10)的方法，其中，在使所述喷嘴活塞前进之后，停止向所述填充头单元提供所述成型介质。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的操作用于液压吹塑成型的成型系统(10)的方法，其中，在使所述喷嘴活塞前进之前，停止向所述填充头单元提供所述成型介质。
15.根据权利要求10至12中任一项所述的操作用于液压吹塑成型的成型系统(10)的方法，其中，在约使所述喷嘴活塞前进的时间，停止向所述填充头单元提供所述成型介质。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的操作用于液压吹塑成型的成型系统(10)的方法，还包括以下步骤：
使位于所述喷嘴活塞内的密封销回缩，以开始将所述成型介质通过所述喷嘴活塞注入到所述预制件中。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的操作用于液压吹塑成型的成型系统(10)的方法，其中，限定所述接收室的体积的拖动壁与所述喷嘴活塞一起前进，以保持所述接收室的体积。
18.根据权利要求10至16中任一项所述的操作用于液压吹塑成型的成型系统(10)的方法，其中，协作以限定所述接收室的体积的引导壁和拖动壁与所述喷嘴活塞一起前进，以保持所述接收室的体积。
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