CN110869327A - 用于生产玻璃容器的热成型工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产玻璃容器的热成型工具(1)，包括：成型辊(2)，其具有成型表面(11)；保持器(3)，其用于接收成型辊(2)；和散热器(4)，其直接或间接连接到保持器(3)，成型辊(2)可旋转地安装在保持器(3)上；其中，成型辊(2)与散热器(4)热接触并且散热器(4)具有用于内部冷却的部件，使得过程热能够从成型辊(2)传递到散热器(4)。

Description

用于生产玻璃容器的热成型工具
技术领域
本发明涉及一种用于生产玻璃容器的热成型工具，该玻璃容器用作药物初级包装装置，并且还涉及一种用于生产玻璃容器的装置。
背景技术
热成型工具如成型辊和成型心轴用于将玻璃热形成药物初级包装装置的工艺中，利用成型心轴形成玻璃容器的内表面而利用成型辊通常形成玻璃容器的外表面。虽然吹塑成型工艺通常用于生产传统饮料瓶，但一般而言，由于在通过容器壁的光学检测方面更高的需求，所以药物初级包装装置由作为半成品的玻璃管生产。因此，饮料瓶和药物初级包装装置的生产工艺截然不同并且在很大程度属于不同的技术领域。
通常通过如下所述的现有技术来生产药物初级包装装置，如注射器、安瓿瓶或小瓶。为了将原材料(在这种情况下是玻璃管)转变成限定的形状，在多个成型站处再成形该玻璃管。在这种情况下，通常在上游加热站处使用煤气灯将玻璃加热到成型温度。通过回转卡盘将热的玻璃管送到成型站，玻璃管的纵向轴线对应于旋转轴线。在成型系统内，通过成型辊和成型心轴来成形玻璃，成型辊位于所得容器的外侧上而成型心轴位于内侧上。为了再成形，成型辊相对于旋转轴线或容器或管段的纵向轴线进行径向移动。心轴用于保证产品的内部形状。在成型周期之间，对辊和心轴进行润滑，以降低玻璃和成型工具之间的摩擦，从而避免表面瑕疵。为此目的，在现有工艺中使用大量的油，油也具有冷却成型工具的作用。为了进一步降低工具温度，还在外部使用空气冷却器以防止玻璃粘附到工具上。
现有技术的缺点是使用大量的成型油来润滑和冷却成型工具。与热成型工具接触时油部分地燃烧掉，结果是沉积物聚集在成型工具上，这会导致容器的几何偏差、颗粒污染以及容器上其它沉积物。必须定期清除工具上的这些沉积物。为此目的，必须拆卸并清洁成型工具，导致生产中断从而使机器冷却。在成型工具恢复到正确温度之前发生启动损耗。此外，通过成型油对成型工具冷却相对不可控，这意味着无法可靠地实现成型工具的恒定温度，并且因此无法可靠地实现热成型工艺的恒定条件。
通过冷空气来冷却成型工具也存在问题，因为强劲的冷空气流使得成型油打旋并分散开，这会导致整个成型机器和生产环境的严重污染。同样，强劲的空气运动意味着颗粒可以到达成型辊的成型表面，这导致不良品。
发明内容
本发明的目的是改进用于生产药物初级包装装置的热成型工艺，以减少由于几何偏差和颗粒污染导致的不良品，并且减少由于清洁过程或更换热成型工具导致的成型机器的停机时间，以及提供一种相应的热成型工具。本发明的目的还在于增加热成型工具的使用寿命。
通过独立权利要求实现上述目的。从属权利要求说明了优选实施例。
根据本发明的用于生产玻璃容器的热成型工具包括：成型辊，其具有成型表面；保持器，其用于接收成型辊；和散热器，其直接或间接连接到保持器(3)，成型辊可旋转地安装在保持器上，其中，成型辊与散热器热接触，并且散热器具有用于内部冷却的部件，使得过程热能够从成型辊传递到散热器。
因此，根据本发明的热成型工具的特征在于，热成型工具包括旋转的成型辊，其可以由非共同旋转的散热器冷却，因为成型辊与具有内部冷却功能的散热器热接触。因此，可以将成型辊经由待成型的玻璃而吸收的过程热输送到散热器，该散热器与成型辊热接触且具有内部冷却功能。因此，可以有利地被省去通过大量的成型油或冷空气对成型辊的外部冷却。使用的成型油的量可以减少到玻璃和成型辊的分离效果所需的最小量。使用根据本发明的成型工具，可以将成型辊冷却至300℃以下以及基本上低于成型油的火焰温度的温度。
成型辊优选地是圆柱形对称盘，其在侧表面的区域中具有成型表面，所述成型表面设置为与玻璃接触。在这种情况下，成型表面的轮廓通常对应于待生产的玻璃容器的外轮廓的一部分。成型辊至少在成型表面的区域中通常由耐高温材料例如钢制成，成型辊也可以部分地由铝或铝合金制成。
保持器用于可旋转安装的成型辊。优选地，保持器具有枢转轴承，枢转轴承可以接收成型辊并确保其平稳的旋转。然而，同样地，枢转轴承也可以是成型辊的一部分。
散热器可以是与成型辊热接触但不与所述成型辊一起旋转的任何类型的主体。优选地，散热器由金属制成，并且更优选地由具有高导热率的金属制成。特别优选地，散热器由铝、铝合金或钢制成。
成型辊和散热器之间的热接触应该理解为是指通过它们的形状或者设置部件的形式来配置成型辊和/或散热器，从而使得存在最佳可能的热接触。特别地，成型辊和散热器之间的热传递大于成型辊和保持器之间的热传递。
在热成型工具的优选实施例中，成型辊和保持器之间的连接是可拆卸的设计，优选地为螺纹连接。这意味着可以快速更换工具并且可以减少系统停机时间。
在热成型工具的优选实施例中，保持器与散热器一体地形成或是散热器的一部分。原则上，根据它们不同的功能，保持器和散热器可以是分开的部件。然而，优选地，保持器与散热器一体地形成或是散热器的一部分，并且是仅一个部件。例如，保持器和散热器可以由铝或铝合金制成。
在热成型工具的另一优选实施例中，散热器周向地布置在保持器周围，结果是可以实现成型辊的最大冷却。
更优选地，成型辊和保持器散热器具有相互对应的接触表面，在相互对应的接触表面之间形成间隙。这意味着可以实现良好的热接触。在这种情况下，对应的接触表面应该理解为是指成型辊或散热器的表面部分，在该表面部分中成型辊和散热器间隔1.0mm或更小。然而，在这些区域中成型辊和散热器之间并非机械接触而是仅热接触。
优选地，成型辊和散热器之间的间隙可以填充有流体，优选地，填充有油。可以设置密封元件以避免油泄漏。油改善了成型辊和散热器之间的热接触。同样，间隙可以以这样的方式形成，使得仅通过粘附力将油保持在间隙中。因此，间隙以这样的方式形成或密封，使得油不会泄露。
在对应的接触表面的区域中，成型辊和散热器之间的距离优选地小于0.5mm、优选地小于0.2mm、并且特别优选地在0.05mm至0.15mm之间。这样的间隙尺寸可以通过金属加工中的常规公差有效地实现，并且为由不同温度或材料导致的成型辊和散热器的不同的热膨胀留下足够的空隙。
在热成型工具的优选实施例中，成型辊和散热器以这样的方式配置，使得成型辊和散热器的对应的接触表面各自具有至少0.25πR2、优选地至少为πR2、特别优选地至少1.5πR2的表面积，其中，R是成型辊的半径。相应的接触面积相对于成型辊的横截面积越大，成型辊的冷却越有效。因此，成型辊和散热器的相应的接触面积甚至大于成型辊的横截面积，例如，这可以通过成型辊中的凹槽实现，散热器延伸到该凹槽中。
在优选实施例中，散热器的用于内部冷却的部件包括传输通道，其用于流体冷却剂、优选地水或者具有添加剂如防腐蚀添加剂的水。
在优选实施例中，散热器在其外部区域中具有环形部分，传输通道延伸穿过该环形部分。传输通道在散热器外部区域的位置相对靠近成型辊的成型表面，使得冷却特别地有效。
在热成型工具的优选实施例中，散热器包括彼此紧密连接的上区段和下区段，传输通道的一部分在上区段和下区段之间行进。两段式构造意味着具有传输通道的散热器可以特别简单地制造。
在热成型工具的优选实施例中，密封元件布置在散热器的上区段和下区段之间，其永久地保证上区段和下区段之间的密封。
在热成型工具的优选实施例中，成型辊由耐高温的钢制成，和/或散热器(4)由铝、铜、铝合金或铜合金制成。由于低的工具温度，成型辊和散热器都可以由铝或铝合金制成。通过使用铝，成型辊的重量可以维持特别低，从而导致低的转动惯量。
本发明还包括用于生产玻璃容器的装置。用于生产玻璃容器的装置的特征在于，其包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的热成型工具。
附图标记列表
1 热成型工具
2 成型辊
3 保持器
4 散热器
5 散热器的环形部分
7 间隙
8 成型辊的对应的接触表面
9 散热器的对应的接触表面
10 传输通道
11 成型表面
12 散热器的上区段
13 散热器的下区段
14 O形环
15 冷却剂连接头
20 管段/药物小瓶
21 颈部区域
22 开口区域
23 保持卡盘
24 成型心轴
附图说明
图1是根据现有技术的药物小瓶的热成型的示意图；
图2是根据本发明的热成型工具的透视图；
图3是根据本发明的热成型工具的俯视图；
图4是根据本发明的热成型工具沿A-A的截面图；和
图5是根据本发明的热成型工具沿B-B的截面图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据现有技术玻璃容器或生产玻璃容器的管段(20)的热成型。管段通过保持卡盘(23)固定。通过成型辊(11)成型玻璃容器的颈部区域(21)和开口区域(22)，成型辊在其外侧表面上具有成型表面。通过成型心轴(24)成型玻璃容器在开口区域中的内表面。根据现有技术，在每个成型循环之前，向成型辊(11)和成型心轴(24)提供成型油，例如通过滴注装置(未示出)。
图2示出了根据本发明的热成型工具的透视图。具有成型表面(11)的成型辊(2)位于保持器(3)上，保持器(3)同时代表用于所述成型辊(2)的散热器。具有散热器的保持器具有用于内部冷却的冷却剂连接头(15)。
图3示出了图2中根据本发明的热成型工具的俯视图。示出了两条垂直的剖面线，B-B穿过成型辊的中心，而A-A在冷却剂连接头所在的平面中穿过成型辊。
图4示出了根据本发明的热成型工具沿图3中的剖面线A-A的截面图。在其侧表面上具有成型表面(11)的成型辊(2)在其下侧具有凹槽，散热器(4)延伸到凹槽中。在散热器(4)和成型辊(2)之间形成间隙(7)，其中，在散热器的侧面上和上侧上，散热器(4)和成型辊(2)形成对应的接触表面(8、9)。用于传输冷却剂的传输通道(10)延伸穿过散热器(4)。散热器(4)包括上区段(12)和下区段(13)，其中，传输通道(10)的一部分在两个区段(12、13)之间行进。在上区段(12)和下区段(13)之间布置O形环(14)，其防止冷却流体泄露。传输通道(10)连接到冷却剂连接头(15)。
图5示出了根据本发明的热成型工具(1)沿图3中的剖面线B-B的截面图。在该穿过成型辊的旋转轴线的截面图中，根据图4还可以看到，成型辊(2)可旋转地安装在保持器(3)或散热器(4)上通过螺纹连接和滚珠轴承实现。此外，可以看到在散热器(4)的上区段(12)和下区段(13)之间的第二内O形环(14)。
根据本发明的热成型工具与迄今为止使用的具有外部冷却的成型辊的热成型工具不同。通过非共同旋转的散热器来间接冷却成型辊，使得在用于药物包装的玻璃容器的传统热成型工艺中可以完全省去成型辊的外部冷却。成型辊的温度可以恒定地保持在基本上300℃以下，这意味着可以避免玻璃粘附到成型辊上以及成型油的燃烧。根据本发明的热成型工具的其它特征在于更长的使用寿命，因为可以显著减少燃烧油残余物的沉积，而且玻璃容器表现出更少的颗粒污染。
由于成型辊与保持器可拆卸的连接，所以可以非常快速地更换成型辊，并且由于低的热容量，更换的成型辊可以快速返回到其正常作业温度。因此，可以将更换热成型工具所引起的停机时间减少到最小。此外，根据本发明的热成型工具具有非常轻的重量，这有利于成型工艺。

Claims (14)

1.一种用于生产玻璃容器的热成型工具(1)，包括：
成型辊(2)，其具有成型表面(11)，
保持器(3)，其用于接收所述成型辊(2)，和
散热器(4)，其直接或间接连接到所述保持器(3)，
其中，所述成型辊(2)可旋转地安装在所述保持器(3)上，
其中，所述成型辊(2)与所述散热器(4)热接触，并且所述散热器(4)具有用于内部冷却的部件，使得过程热能够从所述成型辊(2)传递到所述散热器(4)。
2.根据权利要求1所述的热成型工具，其中，所述成型辊(2)和所述保持器(4)之间的连接是可拆卸的连接，优选地为螺纹连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的热成型工具，其中，所述保持器(3)与所述散热器(4)一体地形成或是所述散热器(4)的一部分。
4.根据前述权利要求中任一项所述的热成型工具，其中，所述散热器(4)周向地布置在所述保持器(3)周围。
5.根据前述权利要求中任一项所述的热成型工具，其中，所述成型辊(2)和所述散热器(3)具有相互对应的接触表面(8、9)，在所述对应的接触表面之间形成间隙(7)。
6.根据权利要求5所述的热成型工具，其中，所述间隙(7)填充有流体，优选地填充有油。
7.根据权利要求5或6所述的热成型工具，其中，在所述对应的接触表面(8、9)的区域中，所述成型辊(2)和所述散热器(3)之间的距离小于0.5mm、优选地小于0.2mm、特别优选地在0.05mm和0.15mm之间。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的热成型工具，其中，所述成型辊和所述散热器以这样的方式配置，使得所述成型辊和散热器的对应的接触表面(8、9)各自具有至少0.25πR2、优选地至少πR2、特别优选地至少1.5πR2的表面积，其中，R是所述成型辊(2)的半径。
9.根据前述权利要求中任一项所述的热成型工具，其中，所述散热器(4)的用于内部冷却的部件包括传输通道(10)，所述传输通道用于流体冷却剂、优选地水。
10.根据权利要求9所述的热成型工具，其中，所述散热器(4)在其外部区域中具有环形部分(5)，所述传输通道(10)延伸穿过所述环形部分(5)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的热成型工具，其中，所述散热器(4)包括彼此紧密连接的上区段(12)和下区段(13)，所述传输通道(10)的一部分在所述上区段和所述下区段之间行进。
12.根据前述权利要求中任一项所述的热成型工具，其中，在所述散热器(4)的上区段(12)和下区段(13)之间布置密封元件(14)，所述密封元件永久地保证所述上区段(12)和所述下区段(13)之间的密封。
13.根据前述权利要求中任一项所述的热成型工具，其中，所述成型辊(2)由耐高温的钢制成和/或所述散热器(4)由铝、铜、铝合金或铜合金制成。
14.一种用于生产玻璃容器的装置，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的热成型工具。
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