CN110386754A - 一种制瓶行列机的成型系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制瓶行列机的成型系统，包括成型模具及吹气头，所述吹气头设于所述成型模具的上方；所述吹气头包括吹气头本体及吹气管；所述吹气头本体内设有用于安装所述吹气管的通孔及用于排气的排气管，所述通孔沿竖直方向设置，所述排气管与所述通孔连通；所述吹气管的内腔为渐缩形，所述吹气管套设于所述通孔内，且所述吹气管的上部与所述吹气头本体密封连接，所述吹气管延伸至玻璃瓶的瓶口内。实施本发明，可改善玻璃瓶内腔的空气流速及流向，提高玻璃瓶的成型质量及降低冷却时间。
Description
技术领域
本发明涉及行列机技术领域，尤其涉及一种制瓶行列机的成型系统。
背景技术
玻璃瓶作为常见的容器，一般是采用行列机进行工业化生产。制瓶依次经过初模侧一次成型及成型模侧二次成型得到成品玻璃瓶。物料经模侧一次成型得到料坯；在所述成型模侧，料胚被吹涨后与成模的模壁紧贴，此时玻璃外表面已经冷却下来，而热瓶的内部却得不到充分的冷却，热瓶内部高温不减，形成了所谓“外焦里嫩”现象。根据Emhart公司调查研究成模处散热情况为：成模散热占42％，瓶底散热占16％，正吹气散热占22％，对流散热占13％，正吹气内部冷却散热占7％。此时正吹气要继续吹气欲将热玻璃瓶7％的内部热量快速排出。正吹气通过吹气管源源不断向热瓶里吹冷气，而瓶内的热气体通过气头不断地向外排出如此循环不断，终将成模侧的热瓶7％的内部热量排出，在此吹气头对热瓶内部的冷却排气具有重要意义。
现有的吹气头一般在上方或侧壁开有小孔，吹气头吹出的压缩空气保持一定内部压力的同时让气体流动带走玻璃初胚的热量，冷却固化形成玻璃瓶。此外，吹气头的长度、直径及形状等也影响玻璃瓶的成型及玻璃瓶的冷却速度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种制瓶行列机的成型系统，可改善玻璃瓶内腔的空气流速及流向，提高玻璃瓶的成型质量及降低冷却时间。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种制瓶行列机的成型系统，包括成型模具及吹气头，所述吹气头设于所述成型模具的上方；
所述吹气头包括吹气头本体及吹气管；所述吹气头本体设有用于安装所述吹气管的通孔及用于排出瓶内气体的排气管，所述通孔沿竖直方向设置，所述排气管与所述通孔连通；
所述吹气管的内腔为渐缩形，所述吹气管套设于所述通孔内，且所述吹气管的上部与所述吹气头本体密封连接，所述吹气管延伸至玻璃瓶的瓶口内。
作为上述技术方案的改进，所述吹气管的内腔包括自上而下依次设置的第一渐缩段及第二渐缩段；
所述第一渐缩段的坡度为1:20-1:10，所述第二渐缩段的坡度为1：75-1：20。作为上述技术方案的改进，所述吹气管与所述吹气头本体一体成型；或者
所述吹气管与所述吹气头本体可拆卸连接。
作为上述技术方案的改进，所述吹气管与吹气头本体之间螺纹连接；或者
所述吹气管与所述吹气头本体之间设有滑动连接件。
作为上述技术方案的改进，所述滑动连接件包括设于所述通孔内壁上的滑块、设于所述吹气管外侧壁上的滑轨及用于调节及固定所述滑块的调节固定件；所述滑块及滑轨均沿竖直方向设置；
所述调节固定件包括设于所述滑轨上的齿条、设于所述吹气头本体上的齿轮及固定在所述齿轮上的旋钮。
作为上述技术方案的改进，所述排气管设有3-6条，所述排气管水平设置；或者所述排气管倾斜向上或竖直方向设置。
作为上述技术方案的改进，所述成型模具包括可拆卸的侧模及设于所述侧模下方的底模；所述侧模包括左侧模及右侧模，所述左侧模与所述右侧模卡接。
作为上述技术方案的改进，所述侧模设有用于瓶体成型的模腔，所述模腔自上而下依次分为瓶口段、瓶肩段及瓶身段。
作为上述技术方案的改进，所述侧模与所述模腔之间设有排气通道；
所述排气通道设于所述模腔的瓶肩段。
作为上述技术方案的改进，还包括初模模具，所述初模模具包括初模侧模及初模芯，所述初模侧模的上方依次设有落料斗及闷头。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明包括成型模具及吹气头，所述吹气头设于所述成型模具的上方，所述吹气头包括吹气头本体及吹气管，所述吹气头本体设有通孔及排气管，所述吹气管套设在所述通孔内，所述吹气管的内腔为渐缩形。压缩气体经所述吹气头进入瓶体的内腔中，气体与瓶身碰撞使得瓶身与成型模具的内腔贴合。大部分的热量经由成型模具带走，以降低瓶体的温度，加快固化成型，提高瓶体形成质量。瓶体内的空气从瓶口进入最后经由瓶口、排气管排出，以减低瓶体内的温度，提高固化效率及效果。由于所述吹气管的内腔为渐缩形，与现有技术中采用直筒形的吹气管相比，经模拟计算得出，采用锥形出风截面其单位时间内空气流量增加了19.3％，可以提高空气对流传热的传热量。反之当保持一定传热量的情况下，则可以缩短空气对流时间。根据一般玻璃瓶生产经验，吹气管通过压缩空气冷却时间一般为2.5秒，可满足玻璃瓶内壁冷却固化的需要。原直筒形吹气管通过压缩空气2.5秒流量为6.348×10-3m3，换用渐缩形吹管后时间可缩短至2.1秒，缩短时间0.4秒，节约了吹气时间，提高玻璃瓶的生产效率。
此外，本发明中吹气头本体与吹气管之间设有滑动连接件。所述滑动连接件包括设于所述吹气头上的滑块、设于所述吹气管的滑轨及用于调节及固定所述滑块的调节固定件；所述滑块及滑轨均沿竖直方向设置；所述调节固定件包括设于所述滑块的齿条、与所述齿条配合设置的齿轮及固定在所述齿轮上的旋钮。通过旋转所述旋钮一定的角度，可控制所述吹气管的抬升或下降的高度，可根据瓶体加工要求精确控制所述吹气管伸入瓶口的深度或者进行高度位置的微调，提高瓶体成型质量。
附图说明
图1是本发明涉及的制瓶行列机的成型系统的示意图；
图2是本发明涉及的制瓶行列机的成型系统的全剖图；
图3是图1中吹气头结构示意图；
图4是图3中A-A截面图；
图5是现有技术中直筒形吹气头solidworks流体仿真结果；
图6是本发明设计的渐缩形吹气头solidworks流体仿真结果；
图7是图1中吹气头的另一种实施例；
图8是本发明涉及的制瓶行列机的初模模具的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
需要说明的是，制瓶时提高瓶体的冷却温度可有效降低瓶体的固化时间，提高生产效率及产品质量。根据Emhart公司调查研究成模处散热分析认为：成模散热占42％，瓶底散热占16％，正吹气散热占22％，对流散热占13％，正吹气内部冷却散热占7％。通过改善成型模具的结构及材料，可加快成模散热占42％，瓶底散热占16％，但对于正吹气散热占22％，对流散热占13％，正吹气内部冷却散热占7％的部分，则需要通过改变吹气头的结构及吹气气压等参数来调节。
参见图1至图4，本发明提供了一种制瓶行列机的成型系统，包括成型模具1及吹气头2，所述吹气头2设于所述成型模具1的上方；所述吹气头2包括吹气头本体21及吹气管22；所述吹气头本体21内设有用于安装所述吹气管的通孔211及用于排出瓶内气体的排气管212，所述通孔211沿竖直方向设置，所述排气管212与所述通孔211连通；所述吹气管22的内腔221为渐缩形，所述吹气管22套设于所述通孔211内，且所述吹气管22的上部与所述吹气头本体21密封连接，所述吹气管22延伸至玻璃瓶3的瓶口内。
具体地，所述吹气头2连接在外部的运动机构上，在需要对瓶体吹气时，所述运动机构将所述吹气头2放置在所述成型模具1上，当吹气完成需要钳瓶时，所述运动机构将所述吹气头2移开。所述吹气头2包括吹气头本体21及吹气管22，所述吹气头本体21沿竖直方向设有通孔211，所述吹气管22套设于所述通孔211中，所述吹气管22与所述吹气头本体21密封连接。所述吹气管22的内腔221为渐缩形，压缩气体在所述吹气管22内被进一步地压缩，以改变玻璃瓶3内腔221的空气流速及流向。
为研究内腔221为渐缩形的吹气管22及内腔221为直筒形的吹气管22对瓶体内空气流速的流向的影响，使用了soildworks软件分别对以上两种吹气管22的气流情况作流体分析，分析结果如下：内腔221为直筒形的吹气管，在入口压力2.2Mpa出口压力2.0Mpa的条件下，最大流速为89.83m/s，且玻璃瓶3中部的内部的侧壁直接接触气流的量很小，不利于玻璃瓶3内侧壁的冷却。内腔221为渐缩形的吹气管，在入口压力2.2Mpa出口压力2.0Mpa的条件下，其最大流速为107.16m/s，同等入口条件下流速增加，玻璃瓶3内壁的散热速度加快。
参见图5及图6，从软件模拟的截图中可以看出，采用渐缩形吹起管，瓶身的玻璃内侧壁直接接触气流的量相比直筒形吹气管要多，有利于玻璃瓶3内下半身侧壁的冷却。达到调节气流方向以便改变冷却位置的目的。
为比较直筒形与渐缩形内腔221的出口流量差异，可根据未经温度压力工况修正的气体流量的公式：流量＝截面积×流速(Q＝Av)，计算二者流量差异。本例中，出口(4个直径为3mm的孔)截面积为0.0032÷4×π×4＝2.827×10-5m2
1、直筒形吹气管流量：Q直筒形＝2.827×10-5×89.83＝2.539×10-3(m3/S)
2、渐缩形吹气管流量：Q渐缩形＝2.827×10-5×107.16＝3.029×10-3(m3/S)
3、(Q渐缩形-Q直筒形)÷Q直筒形＝(3.029-2.539)÷2.539×100％＝19.3％
可见单位时间内空气流量增加了19.3％，可以提高空气对流传热的传热量。反之当保持一定传热量的情况下，则可以缩短空气对流时间。根据一般玻璃瓶3生产经验，吹气管通过压缩空气冷却时间一般为2.5秒，可满足玻璃瓶3内壁冷却固化的需要。原直筒形吹气管通过压缩空气2.5秒流量为2.539×10-3×2.5＝6.348×10-3m3，换用渐缩形吹管后时间可缩短至6.348×10-3÷(3.029×10-3)＝2.1秒，缩短时间0.4秒，节约了吹气时间，使得单个瓶体成型速度提高了16％。
其中，所述吹气管22的内腔221包括自上而下依次设有第一渐缩段及第二渐缩段；所述第一渐缩段的坡度为1:20-1:10，所述第二渐缩段的坡度为1：75-1：20。在所述第一渐缩段压缩空气被初步压缩，在第二渐缩段压缩空气被进一步地压缩。由于设置两级压缩的形式，可有效提高压缩空气与吹气管22的内腔221的碰撞率，从而改变其运动方向，提高压缩气体与玻璃瓶3瓶身的碰撞率，以使压缩空气对玻璃瓶3均匀施力，使得玻璃瓶3的各个位置，尤其是瓶身与瓶颈、瓶身与瓶底的连接处与成型模具1贴合，提高瓶身与瓶颈的成型效果。
所述吹气管22与所述吹气头本体21一体成型；或者所述吹气管22与所述吹气头本体21可拆卸连接。具体地，若采用一体成型的吹气头2，则吹气头2的密闭性好，但由于吹气管22的直径及长度不可变，吹气头2的通用性差，难以与不同形状的玻璃瓶3适配。所述吹气头本体21与所述吹气管22可拆卸连接，便于更换吹气头本体21或吹气管22。此外，所述吹气管22相对所述吹气头本体21的高度亦可调节，以适应不同形状的瓶体。
所述吹气管22与吹气头本体21之间螺纹连接；或者所述吹气管22与所述吹气头本体21之间设有滑动连接件4。所述吹气管22与吹气头本体21之间螺纹连接，其连接方式简单，成本低。所述吹气管22与所述吹气头本体21之间设有滑动连接件4，有利于改变吹气管22伸入瓶口的伸入量，以提高吹气头2的通用性。
参见图7，所述滑动连接件4包括设于所述吹气管22外壁上的滑轨41、设于所述通孔211内壁上的滑块42及用于调节及固定所述滑块42的调节固定件43；所述滑块42及滑轨41均沿竖直方向设置；所述调节固定件43包括设于所述滑轨41上的齿条431、与所述齿条431配合设置的齿轮432及固定在所述齿轮432上的旋钮433。具体地，所述旋钮433还设有刻度表，所述刻度表根据齿轮432与齿条431的参数设置对应的刻度，以精确滑块42的抬升或下降的高度值。所述吹气管22的外侧设有与之紧配连接的过渡件23，所述过渡件23与所述吹气头本体21之间设有密封元件(附图中未显示)，所述密封元件包括设于所述过渡件23上的滑动密封圈，但不限于此。所述过渡件23上设有所述滑轨41，所述滑轨41至少设有3条，且3条滑轨41沿周向均匀布置。所述滑轨41的长度小于所述过渡件23的长度，且所述滑轨41的开口向上设置。所述滑轨41的内壁设有齿条431，所述吹气头本体21或滑块42上设有与所述齿条431配合设置的齿轮432。根据瓶体的参数，计算吹气管22的伸入量及对应的旋转角度，旋转所述旋钮433使吹气管22抬升或下降到对应的高度，提高瓶体成型质量。
所述排气管212设有3-6条，所述排气管212水平设置；或者所述排气管212倾斜向上或向下设置。吹气头2将外部的高压气体吹入瓶体的221中，气体与瓶身接触碰撞，使瓶身与成型模具1紧贴，高压气体不断也带走内腔221中的高温，从所述排气管212排出，所述排气管212设于所述瓶口的上方。设置多条排气管212，且沿周向均匀布置，可加快内腔221的空气流动，使内腔221中气体流向及流速稳定，气体与瓶身的碰撞均匀。采用水平设置、向上设置或倾斜向上设置的排气口，可有效降低排气阻力。
所述成型模具1包括可拆卸的侧模12及设于所述侧模12下方的底模13；所述侧模12包括左侧模侧模12a及右侧模侧模12b，所述左侧模侧模12a与所述右侧模侧模12b卡接。所述侧模12设有用于瓶体成型的模腔15，所述模腔15自上而下依次分为瓶口段15a、瓶肩段15b及瓶身段15c。所述侧模12设有排气通道14；所述排气通道14设于所述瓶口段15a及瓶肩段15b。由于玻璃瓶3的头部处的玻璃壁厚较薄，在成型过程中冷却较快，温度也降得比较快，而玻璃瓶3的肩部处的玻璃壁厚比较厚，冷却速度较慢，温度也降得比较慢，从而导致在冷却过程中玻璃瓶3的头部和肩部处出现较大的温度差，这时在吹气压力的作用下，玻璃瓶3内的气体在瓶内腔221中循环一圈后被排出瓶外，最后从行列机吹气头2的排气孔排出，这个过程中玻璃瓶3内外形成了较大的压力差，此时玻璃瓶3的肩部处由于较厚冷却速度较慢，此处温度会较高，温度高抵抗压力差的能力就会较差，容易导致玻璃瓶3的肩部表面凸起、头部歪斜的缺陷。因此，在所述排气通道14设于所述模腔15的瓶肩段13b，快速瓶肩处的降温，降低瓶肩处的缺陷发生率，提高成品质量。
参见图8，还包括初模模具5，所述初模模具5包括初模侧模51及位于所述初模侧模51下方的初模芯52，所述初模侧模51与所述初模芯52可拆卸连接。所述初模侧模51包括左初模51a及右初模51b。所述初模侧模51的上部设有落料斗53及闷头54。具体地，剪断机构(附图中未显示)剪切原料，原料沿所述落料斗53进入初模侧模51的内腔中，所述落料斗53移开，所述闷头54下压并对初模侧模51的内腔扑气以使所述原料与初模芯52贴合；所述初模芯52吹气，得到初模瓶体。所述初模经翻转机构(附图中未显示)翻转至成型模侧，继续正吹气成型工序。
综上，本发明将吹气头2的吹气管22从圆筒形优化为渐缩形，使最大流速为89.83m/s增加至107.16m/s，使单位时间内空气流量增加了19.3％，降低单个瓶体成型时间提高了16％。此外，通过使用渐缩形内腔221的吹气管22，可明显增加压缩气体与瓶身的碰撞率，有利于提高成型效果及带走瓶身热量，提高瓶体的固化时间。进一步地，通过调节所述吹气管22与吹气头本体21的连接方式，可调节吹气管22相对于瓶口的伸入量，提高吹气头2的通用性。此外，也可通过微调使吹气管22相对于瓶口的伸入量为最佳值。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制瓶行列机的成型系统，其特征在于，包括成型模具及吹气头，所述吹气头设于所述成型模具的上方；
所述吹气头包括吹气头本体及吹气管；所述吹气头本体设有用于安装所述吹气管的通孔及用于排出瓶内气体的排气管，所述通孔沿竖直方向设置，所述排气管与所述通孔连通；
所述吹气管的内腔为渐缩形，所述吹气管套设于所述通孔内，且所述吹气管的上部与所述吹气头本体密封连接，所述吹气管延伸至玻璃瓶的瓶口内。
2.根据权利要求1所述的制瓶行列机的制瓶成型系统，其特征在于，所述吹气管的内腔包括自上而下依次设置的第一渐缩段及第二渐缩段；
所述第一渐缩段的坡度为1:20-1:10，所述第二渐缩段的坡度为1：75-1：20。
3.根据权利要求2所述的制瓶行列机的成型系统，其特征在于，所述吹气管与所述吹气头本体一体成型；或者
所述吹气管与所述吹气头本体可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的制瓶行列机的成型系统，其特征在于，所述吹气管与吹气头本体之间螺纹连接；或者
所述吹气管与所述吹气头本体之间设有滑动连接件。
5.根据权利要求4所述的制瓶行列机的成型系统，其特征在于，所述滑动连接件包括设于所述通孔内壁上的滑块、设于所述吹气管外侧壁上的滑轨及用于调节及固定所述滑块的调节固定件；所述滑块及滑轨均沿竖直方向设置；
所述调节固定件包括设于所述滑轨上的齿条、设于所述吹气头本体上的齿轮及固定在所述齿轮上的旋钮。
6.根据权利要求1所述的行列机的成型系统，其特征在于，所述排气管设有3-6条，所述排气管水平设置；或者所述排气管倾斜向上或竖直方向设置。
7.根据权利要求1所述的制瓶行列机的成型系统，其特征在于，所述成型模具包括可拆卸的侧模及设于所述侧模下方的底模；所述侧模包括左侧模及右侧模，所述左侧模与所述右侧模卡接。
8.根据权利要求7所述的制瓶行列机的成型系统，其特征在于，所述侧模设有用于瓶体成型的模腔，所述模腔自上而下依次分为瓶口段、瓶肩段及瓶身段。
9.根据权利要求8所述的制瓶行列机的成型系统，其特征在于，所述侧模与所述模腔之间设有排气通道；
所述排气通道设于所述模腔的瓶口段及瓶肩段。
10.根据权利要求1所述的制瓶行列机的成型系统，其特征在于，还包括初模模具，所述初模模具包括初模侧模及初模芯，所述初模侧模的上方依次设有落料斗及闷头。
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