CN109789623B - 提高塑料注射装置的注射速度的方法 - Google Patents

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Abstract

用于提高熔融塑料注射装置的注射速度的方法，该装置用于将所述熔融塑料注射到模制腔(51)中，所述注射装置包括：第一缸(1)，其设置有界定第一内径d1的管状壳体(2)和能在所述管状壳体(2)内滑动的第一活塞(3)，第一缸适于装载熔融塑料并将所述熔融塑料朝向模制腔(51)注射；第二缸(21)，其被约束到第一缸(1)并且设有第二活塞(23)，并且第二活塞的杆(24)连接到第一活塞(3)并且适于在注射操作期间致动所述第一缸(1)；该方法包括以下步骤：通过从管状壳体(2)抽出第一活塞(3)来释放第二缸(21)和第一缸(1)；将界定小于第一内径d1的第二内径d3的管状体(12)同轴地插入管状壳体(2)中；将第一活塞(3)与杆(24)脱离连接；将第三活塞(13)连接到杆(24)，所述第三活塞(13)被设定尺寸以在所述管状体(12)内滑动；通过将第三活塞(13)插入管状壳体(2)中来约束第二缸(21)和第一缸(1)。

Description

提高塑料注射装置的注射速度的方法
发明领域
本发明涉及一种用于改进注射装置的方法，所述注射装置用于将熔融塑料注射到模具的至少一个腔中。
背景技术
用于生产塑料物品例如瓶子预制件的机器，通常包括用于注射熔融塑料的设备。
为每个要生产的预制件提供与熔融塑料的相应注射器或注射缸配合的缸-活塞系统。注射器连接到设有注射通道的腔室，所述注射通道通向相应的模制腔。缸-活塞系统的活塞的杆部分地插入注射缸中。另外的活塞在杆的一端处被约束，所述活塞可以在缸-活塞系统的偏置下在注射器内滑动。熔融的塑料在给定的输出压力下流出注射器，并决定了注射速度。大规模生产需要越来越多的产量。因此，为了获得更高的生产率，需要设计能够具有更高熔融塑料输出压力的新机器。然而，由于涉及非常复杂的机器，所述机器包括大量的缸-活塞系统和相应的注射器以用于同时生产尽可能最大数目的预制件，因此构造新机器需要大量的资金和人力投资。因此，希望有一种注射装置，并因此有一种包括各种注射装置的机器，具有比现有技术更少的努力就可以获得的高生产率。
发明概述
本发明的目的是提供一种用于提高注射熔融塑料的装置的注射速度的方法。
本发明的另一个目的是提供一种以简单和可负担的方式提高注射熔融塑料的装置的注射速度的方法。
具体而言，本发明的一个目的是提供一种改进注射熔融塑料的装置以提高其注射速度的方法。
本发明通过提供一种用于提高注射熔融塑料以将所述熔融塑料注射到模制腔中的装置的注射速度的方法来实现这些和其它目的，所述目的根据本说明书将变得明显，所述注射装置包括：第一缸，所述第一缸设置有界定第一内径d1的管状壳体，以及在所述管状壳体内可滑动的第一活塞，并且适于装载熔融塑料并将所述熔融塑料朝向模制腔注射；第二缸，第二缸被约束到第一缸并且设有第二活塞，第二活塞的杆连接到所述第一活塞并适于在注射操作期间致动所述第一缸，该方法包括以下步骤：
-通过从管状壳体抽出第一活塞来释放第二缸和第一缸；
-将界定小于第一内径d1的第二内径d3的管状体同轴地插入管状壳体中；
-将第一活塞与杆脱离连接；
-将第三活塞连接到杆，第三活塞被设定尺寸以在所述管状体内滑动；
-通过将第三活塞插入管状壳体中来约束第二缸和第一缸。
通过本发明的方法可以获得用于注射熔融塑料的装置，该装置包括：
第一缸，其适于将熔融的塑料注射到模制腔中；第二缸，其适于致动所述第一缸；其中第一缸包括：具有内径d1的管状壳体和具有比管状壳体的内径d1小的内径d3的管状体，该管状体同轴地插入到管状壳体中，并且其中提供了活塞，所述活塞插入管状体中并被约束到第二缸，所述活塞适于通过在注射操作期间致动第二缸而在管状体内滑动以推动熔融塑料。
可选地，第二缸具有内径d2，所述内径d2界定内部面积A2，管状体的内径d3界定内部面积A3，并且比率A2/A3被包括在6和25之间，优选地在8和20之间，更优选地在10和18之间。
可选地，管状体的内径d3在18mm和30mm之间。
可选地，管状体设置有与管状壳体的外端面邻接的环形径向突起，该外端面远离第二缸。
可选地，第二缸是气压缸。
可选地，管状体固定到管状壳体，从而当活塞在其中滑动时，管状体始终保持固定在合适位置。
可选地，管状体的轴向长度大于管状壳体的轴向长度。
根据一个方面，提供了一种用于执行这种方法的套件(kit)，该套件包括：管状体和第三活塞，管状体界定内径d3，第三活塞被设定尺寸以在所述管状体内滑动。
典型地，用于生产预制件的机器包括多个用于注射熔融塑料的装置。每个注射装置设有注射器，该注射器与相应的缸-活塞系统配合。所述缸-活塞系统优选地是气动型的，例如气压缸，或者是液压油型的。
由于本发明，现有机器的注射器能够以简单快速的方式被修改。通过这种修改可以获得修改的注射器，所述注射器具有更大的输出压力，因此为装配所述注射器的机器提供了更高的生产率。
因为制造商已经有用于生产预制件的非常昂贵和复杂的机器，所以本发明提供的一个很大的优点是能够避免需要设计或购买新的机器或者为了获得熔融塑料的提高的输出压力要求对现有机器进行大幅度的修改。
特别地，由于本发明，不需要修改或更换气压缸。例如不需要具有更大直径的气压缸。这是一个很大的优势，因为这种部件的修改将是费力的、昂贵的，并且将涉及机器的大幅度的重新设计。
有利地，相应的活塞在其中滑动的注射器的内径的减小导致气压缸和注射器的内部面积之间的比率增大，因此熔融塑料的输出压力增大，气压缸的孔相等。
实际上，输出压力大体上由气压缸的内径或孔以及注射器的内径决定。这种内径界定了各自的内部面积。由气压缸内径界定的内部面积和由注射器内径界定的内部面积之间的比率界定了作用在熔融塑料上的力的倍增因子，因此其为影响输出压力且在最终分析中影响注射速度的参数。
根据一个方面，本发明还考虑了一个事实，即注射器内径的减小将根据生产每个预制件所需的熔融塑料量被方便地研究和校准。
实际上，通过在不增加注射器高度的情况下减小内径，必然会减小可由注射缸容纳的熔融塑料的体积。太少量的熔融塑料不能用于获得给定的预制件，因此修改的注射器的内径或以其他术语表示为缸体的内径应被精确地选择。
此外，由于本发明，如果需要具有更大体积容量的注射器，从管状壳体取出管状体就足够了。因此，注射装置有利地是模块化的，它根据生产需要是通用的。
从属权利要求描述了本发明的优选的实施方案。
附图简述
根据对注射装置的优选的但非排他的实施方案的详细描述，本发明的另外的特征和优点将更加明显。参考附图，将通过非限制性示例来提供该描述，所述附图也通过非限制性示例来提供，在附图中：
图1示出了现有技术的注射装置的一部分的截面；
图2示出了根据本发明的注射装置的一部分的截面；
图3示出了本发明的注射装置在操作构造中的一部分的截面；
图4示出了图3中的装置在另一种操作构造中的截面。
在附图中的相同的参考标记表示相同的或等同的元件或部件。
发明优选实施方式详述
图1示出了一种注射装置，该注射装置设置有注射器1、气压缸21和腔室，该腔室也称为热腔室31。注射器1可以通过本发明的方法被修改。
图2示出了本发明的注射装置，其相对于图1中的注射器1具有修改的注射器11。为了更好地理解本发明，图1和图2中省略了注射装置可能设有的其它部件。
注射器也称为定量注射器或缸，且用于注射熔融塑料以生产塑料制品，例如用于生产由热塑性材料如PET制成的瓶子预制件(未示出)。
注射器1包括中空管状壳体2，其大体上是中空圆柱体，具有内径d1。内径d1界定内部面积A1＝π(d1/2)2。这种内部面积A1是管状壳体2沿着与注射器1的纵轴垂直的平面的横截面面积。活塞3设置在管状壳体2内，也称为往复运动件，其大体上是圆柱体。活塞3的外径略小于管状壳体2的内径d1。活塞3可在管状壳体2内滑动，以注入熔融的塑料或树脂。
注射器1的上部被约束到热腔室31。热腔室31包括与注射器1的罐连通的管道32。来自挤出机(未示出)的熔融塑料经过管道32。通过降低活塞3，注射器1的罐通过管道32用熔融的塑料填充。热腔室31还设置有另一个管道33，其与罐1连通，该管道33允许用被活塞3推动的熔融塑料填充模制腔。
活塞3的运动通过气压缸21获得，气压缸21是缸-活塞系统，其包括缸22和双作用活塞23，其中双作用活塞23设有杆24。销25优选设置在杆24的一端处。销25插入活塞3的相应座中。活塞3在气压缸21的偏置下在管状壳体2内移动。
气压缸21的缸22具有内径d2。内径d2界定内部面积A2＝π(d2/2)2。这样的内部面积A2是缸22沿与气压缸21的纵轴垂直的平面的横截面面积。
缸22的内部面积A2和管状壳体2的内部面积A1之间的比率定义为R1＝(A2/A1)。
值R1是用于计算活塞3施加在熔融塑料上的压力的倍增因子。倍增因子的值越高，施加在熔融塑料上的压力越大。
根据本发明，可以通过增加倍增因子的值来进行干预。有利地，为了增加这样的因子，在不需要修改气压缸21的情况下修改注射器1就足够了。
为此，提供一种套件，其包括中空管状体12和也称为往复运动件的活塞13(图2)。管状体12大体上为圆柱体，其内径d3小于管状壳体2的内径d1。内径d3界定了内部面积A3＝π(d3/2)2。这种内部面积A3是管状体12沿与注射器11的纵轴垂直的平面的横截面面积。
管状体12的外径略小于管状壳体2的内径d1。在该实施例中，管状体12在其端部设有环形径向突起15。当管状体12插入管状壳体2中时，突起15邻接管状壳体2的上表面，使管状体12和管状壳体2相互约束。通常，突起15互锁在热腔室31和管状壳体2之间。可选地，管状体12与管状壳体2的下表面可能就足够了，不需要径向突起15。
活塞13大体上是圆柱体，活塞13的外径略小于管状体12的内径d3。显然，图2中活塞13的外径小于图1中活塞3的外径。活塞13可在管状体12内滑动，以将熔融的塑料注入注射器11的罐16中。活塞13可通过去除活塞3碎屑的加工来制造，或者其可以重新制造(madeex novo)。
由于管状体12，注射器11的内径d3小于注射器1的内径d1，注射器1相反没有管状体12。特别地，如上所述，管状体12的内径d3小于管状壳体2的内径d1。
因此，缸22的内部面积A2和管状体12的内部面积A3之间的比率定义为R2＝(A2/A3)。由于A3小于A1，所以R2大于R1。
因此，对于设有管状体12的注射器11，相对于注射器1而言获得了更大的倍增因子。
仅举例来说，如果d3＝18mm，且d2＝70mm，比率R2＝15.12。
优选地，管状壳体2在修改之前和之后保持相同。因此，由于其高度没有改变，所以注射器11具有罐16，相对于注射器1的容积，罐16具有用于熔融塑料的更小的容积。
本发明考虑到这样的事实，即为了获得给定的预制件，需要一定量的熔融塑料，该量应不低于给定的阈值。
因此，优选的是，缸22的内部面积A2和注射器11的内部面积A3(即管状体12的内部面积A3)之间的比率在6和25之间，或者在8和20之间，或者在10和18之间。
优选地，管状体12的内径d3在18和30mm之间，甚至更优选地在20mm和26mm之间。
上述内径d3的尺寸是一种结构特征，其可以单独考虑或与上述的面积之间的比率R2的值的范围相结合来考虑。
显然，当注射器1设有管状体12时，来自挤出机的熔融塑料填充罐16，罐16大体上由管状体12的内壁和活塞13的上表面界定。
用于获得本发明的注射装置的示例性方法包括：
-通过从管状壳体2中抽出活塞3来释放气压缸21和注射器1；
-将界定小于第一内径d1的第二内径d3的管状体12同轴地插入管状壳体2中；
-将活塞3与杆24脱离连接；
-将活塞13连接到杆24，活塞13被设定尺寸以在管状体12内滑动；
-通过将活塞3插入管状壳体2中来使气压缸21和注射器1彼此约束。
通常，如上所述，活塞13与活塞3不同。
本发明还涉及一种机器(未示出)，例如旋转圆盘传送带，用于生产塑料物品，特别是瓶子预制件，该机器包括多个注射装置。
参考图3和图4更详细地描述了注射装置，图3和图4分别描述了在每个模制循环中，装载一定剂量的树脂(或熔融塑料)的步骤的结束和用一定剂量的树脂填充(或注射)模制腔51的步骤的结束。树脂通过与热腔室31相连的定量注射器11内滑动的活塞13的推动被注射到模制腔51中。活塞13由气压缸21致动，气压缸21反过来由阀(图中未示出)控制。在需要时，为注射装置的不同部分提供合适的加热方式，例如用于将树脂保持在设计温度的电阻带加热方式。
注射喷嘴41被布置在热腔室31的顶部处，并且也由例如带型电阻的电阻加热。这种注射喷嘴41允许一定剂量的熔融材料穿过孔42进入模制腔51中。优选地，孔42具有3-5mm的直径，例如4mm。
热腔室31被管道32横穿，管道32连接到从挤出机(未示出)接收树脂的歧管。管道32与管道33相连通，该管道33位于热腔室内，并将定量注射器11的罐16与注射喷嘴41的注射管道52相连。在操作期间，孔42通过开闭器(shutter)43打开或关闭。
致动填充注射器11的步骤及填充模制腔51的步骤之间的连通的机构可以是阀36，阀36例如是滑阀或闸门阀，其能够打开或者关闭用于填充定量注射器11的熔融树脂从管道32朝向罐16的通路。所述阀36借助于布置在阀36的第一端处的致动装置37致动。开闭器43一体地连接到阀36的与第一端相对的第二端。致动装置37、阀36和开闭器43纵向布置并优选地沿同一轴线布置。
致动装置37包括两个分开的圆柱腔室，该圆柱腔室设有相应的彼此成一体的活塞。下圆柱腔室设有两个压缩空气输入/输出的管道。
用于调整双作用活塞23的邻接板27的位置的调整螺钉头26，用以精确地而且精确至一克的百分之一地调整一定剂量的熔融树脂的基础重量，其被设置于定量注射器11的气压缸21的缸22或者缸腔室的底部处。邻接板27的位置可以单独设置，以便更好地设定预制件的尺寸。
气压缸21的双作用活塞23由引入到上部腔室29’和下部腔室29”两者中的压缩空气产生的压力和反作用压力的组合致动，并且由从挤出机出来的通过热腔室31的管道32的熔融树脂致动。
在将树脂装载到定量注射器11中的步骤中，该步骤与活塞23沿箭头G(图3)示出的方向下降相对应，由挤出机推入到罐16内的熔融树脂的压力对活塞13起作用，并且相对于引入到上部腔室29’和下部腔室29”内的压缩空气压力的组合更占优势，其中引入到上部腔室29’内的压缩空气压力常规地在10至40巴之间调整，引入下部腔室29”内的压缩空气压力再次连接到空气回路并优选地在40巴。
在注射熔融树脂的步骤中，该步骤与活塞23沿由G(图4)所示的方向升起相对应，优选在40巴的来自于输入配件48的高压压缩空气作用于下部腔室29”中，而气压缸21本身的上部腔室29’通过阀被连接，该阀通过输出配件47来控制低压空气(0到8巴)的回收回路。
阀36、开闭器43和定量注射器11的协调运动以及此外邻接板27的校准，允许根据要制造的预制件的设计，精准地定量需要被引入到模制腔51内的熔融树脂的量。注射装置的协调运动是通过使用由可编程系统控制的电动阀致动的。
特别地，当定量注射器11的活塞13处于前进或顶部位置(结构未显示)时，阀36由致动装置37打开，因此使管道32打开。阀36通过其向上的运动打开，造成注射喷嘴41的孔42通过开闭器43关闭以及定量注射器11的双作用活塞23在来自于热腔室31并填充罐16的加压熔融树脂的前部的偏置下缩回，如图3所描绘的。
在双作用活塞23到达邻接板27(图3)后，装载的步骤完成，并且定量注射器11已准备好只要相应的控制一被给予，就将该剂量注射到模制腔51内。
注射步骤包括通过由致动装置37造成的通过阀36的向下运动来关闭阀36，并且开闭器43同时打开，开闭器43降低从而释放喷嘴41的出口部分(图4)，即孔42，并且随后通过双作用活塞23使定量注射器11进行连续注射运动。由于阀36在定量注射器11的活塞13向前行进期间关闭，因此熔融树脂被迫通过管道33到达模制腔51内。

Claims (11)

1.一种用于提高熔融塑料注射装置的注射速度的方法，所述注射装置用于将所述熔融塑料注射到模制腔(51)中，所述注射装置包括：
第一缸(1)，所述第一缸设置有界定第一内径d1的管状壳体(2)，以及能够在所述管状壳体(2)内滑动的第一活塞(3)，所述第一缸(1)适于装载熔融塑料并朝向所述模制腔(51)注射所述熔融塑料；
第二缸(21)，所述第二缸被约束到所述第一缸(1)并且设置有第二活塞(23)，所述第二活塞的杆(24)连接到所述第一活塞(3)并且适于在注射操作期间致动所述第一缸(1)；
所述方法包括以下步骤：
-通过从所述管状壳体(2)抽出所述第一活塞(3)来释放所述第二缸(21)和所述第一缸(1)；
-将界定小于所述第一内径d1的第二内径d3的管状体(12)同轴地插入所述管状壳体(2)中；
-将所述第一活塞(3)与所述杆(24)脱离连接；
-将第三活塞(13)连接到所述杆(24)，所述第三活塞(13)被设定尺寸以在所述管状体(12)内滑动；
-通过将所述第三活塞(13)插入所述管状壳体(2)中来约束所述第二缸(21)和所述第一缸(1)。
2.一种根据权利要求1所述的方法可获得的用于注射熔融塑料的注射装置，所述注射装置包括：
-第一缸，所述第一缸适于将所述熔融塑料注射到模制腔(51)中；
-第二缸(21)，所述第二缸适于致动所述第一缸；
其中所述第一缸包括：
-管状壳体(2)和管状体(12)，所述管状壳体(2)具有第一内径d1，所述管状体(12)具有比所述管状壳体(2)的所述第一内径d1小的第二内径d3，所述管状体(12)同轴地插入到所述管状壳体(2)中；
-其中提供了第三活塞(13)，所述第三活塞(13)插入所述管状体(12)中并被约束到所述第二缸(21)，所述第三活塞(13)适于在注射操作期间通过致动所述第二缸(21)而在所述管状体(12)内滑动以推动所述熔融塑料；
并且其中所述第二缸(21)具有界定内部面积A2的内径d2，所述管状体(12)的所述第二内径d3界定内部面积A3，并且比率A2/A3被包括在6和25之间。
3.根据权利要求2所述的注射装置，其中所述比率A2/A3被包括在8和20之间。
4.根据权利要求2所述的注射装置，其中所述比率A2/A3被包括在10和18之间。
5.根据权利要求2、3或4所述的注射装置，其中所述管状体(12)的所述第二内径d3在18mm和30mm之间。
6.根据权利要求2、3或4所述的注射装置，其中所述管状体(12)设置有与所述管状壳体(2)的外端面邻接的环形径向突起(15)，所述外端面远离所述第二缸(21)。
7.根据权利要求2、3或4所述的注射装置，其中所述第二缸(21)是气压缸。
8.根据权利要求2、3或4所述的注射装置，其中所述管状体(12)固定到所述管状壳体(2)，从而当所述第三活塞(13)在其中滑动时，所述管状体(12)始终保持固定在合适位置。
9.根据权利要求2、3或4所述的注射装置，其中所述管状体(12)具有大于所述管状壳体(2)的轴向长度的轴向长度。
10.一种用于执行根据权利要求1所述的方法的套件，所述套件包括：
界定所述第二内径d3的所述管状体(12)和被设定尺寸以在所述管状体(12)内滑动的所述第三活塞(13)。
11.根据权利要求10所述的套件，其中所述管状体(12)的所述第二内径d3在18mm和30mm之间。
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