CN111511527A - 优化流体循环的整体模底 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模底(7)，其围中央轴线(X)延伸，具有：模制壁(8)，形成为单体件并限定模制面(9)；模制壁(8)内部形成的模腔(10)，具有中央区域(11)、周边区域(12)和中部区域(13)；供给模腔(10)载热流体的中央供给导管(18)，其由一个或多个中央孔(20)通到中央区域(11)；从模腔(10)排出载热流体的至少一个排出管(19)，周边区域(12)通到所述排出导管(19)；根据本发明，该模底(7)具有旁通管(24)，旁通管使中央导管(18)与模腔(10)的围绕中央区域(11)的中部区域(13)直接连通。

Description

优化流体循环的整体模底
技术领域
本发明涉及在具有待成型容器的型腔的模型中，通过吹制或者拉制吹制，从塑料制的坯件成型容器。
背景技术
“坯件”可以是预型件(注塑未处理)，或者是从预型件经过预先吹制操作的中间容器，用于进行其他精加工操作，以形成成品容器。
一个通常的模型一方面具有侧壁(具有容器型号主体的型腔)，侧壁一般分成两个半模型，彼此铰接，以便插入坯件，另一方面具有模底(具有容器型号底部的型腔)，模底通常定位在半模型下部的开口中。
通常的模型进行热调节，确保其保持在稳定温度，或者在成型结束时冷却容器(在大多数情况上)，或者在较少见的情况下加热容器，容器必须进行热定形，以便无变形地接纳热内装物。
热调节一般由载热流体(气态或液态：通常是水或油)在模型中通过至少部分地在模型构件(半模型，模底)中形成的流体回路循环进行。
通常在模底材料中加工蛇形通道，载热流体在其中循环，如美国专利US7025584(Wenworth)所述。但是，在这种结构中，通道仅大体上沿着模底限定的模制面。
另外，公知地，径向通道开成适应模底的凸起。但是，这种技术，尤其由美国专利US5971740(Rees)述及的，不能进行均匀热交换。
实际上，这两种结构可适用(但不理想)在其凸起相当扁平的模底。相反，在模底型腔具有明显凸起例如球形型腔或花瓣状型腔的情况下，是限制的。
具有球形型腔的模底用于成型具有球形底部的容器，球形底部上嵌装底座(通常通过卡扣、胶接或熔接进行固定)。
至于具有花瓣状型腔的底部，其具有交替布置的肋件(相应于容器底部上的谷槽)和中空储留区(相应于容器底部上的腿部)。
在这两种情况下，使用蛇形通道的加工或开通径向通道不足以确保模底的有效热调节，在模底上标示高热梯度，其揭示热交换的不均匀性，有损于成品容器的质量。
近来有人提出，参见文献WO2015/092196(Sidel)，通过附加制造一种整体模底，其模底集成模腔，模底适应模底限定的型腔的凸起，载热流体在模底中循环。
该模底在热调节方面的性能远大于前述模底的性能。但是，用前述专利申请的模底进行冷却热调节的试验表明(通过红外温度记录)，容器底部的某些区域，位于远离(但是不太远)中心的中部区域和在腿部部位，温度仍然太高，表示冷却不够。这样，受牵连的区域在成型时少拉伸，因此，在成品容器上，厚度大，难以冷却。
因此，应当指出，应该改进这种整体模底，使之热调节更有效，更准确地说，使容器底部上相应于厚度厚的区域的难以冷却的某些区域加快冷却。
更具体地说，一个目的是促使载热流体向这些难以冷却的区域流动，增大流量，从而在成型过程中使得与容器的热交换被优化。
发明内容
为此，首先，本发明提出用于从塑料制的坯件通过吹制或者拉制吹制制造容器的模型的模底，该模底围绕中央轴线延伸并具有：
-模制壁，形成为单体件并限定模制面；
-模制壁内部形成的模腔，该模腔具有位于模底的中央轴线附近的中央区域、与中央轴线保持一定距离的周边区域、以及介于中央区域与周边区域之间的中部区域；
-供给模腔载热流体的中央供给导管，中央供给导管通过一个或多个中央孔通到中央区域中；
-从模腔排出载热流体的至少一个排出管，周边区域通到所述排出导管；
该模底特征在于，该模底具有旁通管，旁通管使中央导管与模腔的围绕中央区域的中部区域直接连通。
借助于该旁通管，模腔的中部区域，位于模制面的需要进行重要热交换的区域处，可直接被供给直接来自中央供给导管的载热流体。这可提高成品容器的质量。
单独或组合地，可具有各种附加特征。因此，例如：
-中央供给导管由侧壁径向限定，旁通管开通到侧壁并由内侧孔通到中央导管；
-模底配有加固件，加固件支撑旁通管的内侧孔；
-每个加固件在水平截面上具有径向定向的翼片型面；
-模腔由限定模制面的内皮、和由外皮限定；
-内皮的厚度在0.2毫米至5毫米之间，例如约为0.5毫米；
-模底具有加固网络，加固网络连接内皮和外皮。
根据第一种实施方式，其中，模制面具有花瓣状容器的型腔的凸起，并限定肋件和中空储留区的交替布置，旁通管例如具有：
-主旁通通道，其每个都使中央供给导管与模腔的中部区域的位于中空储留区处的一部分连通；
-辅助旁通通道，其每个都使中央供给导管与模腔的中部区域的位于肋件处的一部分连通。
优选地，主旁通通道和辅助旁通通道围绕中央供给导管交替布置。
根据第二种实施方式，有利地，旁通管呈围绕中央轴线的单一导管的形式。
其次，本发明提出具有这种模底的用于从塑料制的坯件制造容器的模型。
附图说明
根据下面参照附图对一种实施方式所作的说明，本发明的其他目的和优越性将显而易见，附图如下：
-图1是装有一个流体循环优化的整体模底的模型的剖面图；
-图2是一个花瓣状型腔实施例中模底的俯视透视图；
-图3是图2所示模底的俯视图；
-图4是模底沿图3中剖面IV-IV的透视剖面图；
-图5是图4的细部圆圈V中模底的一部分的俯视剖面透视细部图；
-图6是图5所示模底部分的仰视透视剖面细部图；
-图7是模底的沿图3中剖面VII-VII的横剖面图；
-图8.1、8.2、8.3、8.4、8.5和8.6(一般称为图8)是图2至7所示的具有花瓣状型腔的模底的一部分在等距离叠置水平平面上的水平剖面图；
-图9是容器底部另一种形状的型腔的流体循环被优化的整体模底的透视剖面图；
-图10是图9所示底部在圆圈X中的细部图。
具体实施方式
图1示出用于从塑料制的坯件2通过吹制或者拉制吹制成型容器的模型1。
坯件2可以(正如图1所示实施例中那样)是注塑(例如PET)获得的预型件，或者是中间容器，其经过第一次从预型件的吹制操作，用于进行一次或多次精加工操作，转变成成品容器。
首先，模型1具有侧壁3，侧壁限定模制面4，模制面具有待成型容器的主体的型腔的凸起。在所示的实施例中，侧壁3具有两个半模型3A、3B，它们围绕公共垂直轴线彼此铰接在模型1的开模位置和合模位置之间，在开模位置，半模型3A、3B彼此分开，在合模位置，半模型3A、3B彼此贴靠。开模位置可使坯件2插入在模型1中，反之，排出成品容器，合模位置确定容器的型腔，从而坯件2可通过吹制或者拉制吹制进行成型。
侧壁3限定上部开口5和相反的下部开口6，在容器成型期间，预型件2穿过上部开口5延伸。
其次，模型1具有模底7。有利地，模底7安装在称为鞍架的支承件上。模底7与鞍架一起沿轴向方向平移地安装在低位与高位之间，在所述低位，模底处于模型1的开模位置，以便排出成品容器，在所述高位，模底处于合模位置，封闭下部开口6。
模底7围绕中央轴线X(与待成型容器的中央轴线重合)延伸，模底具有模制壁8，限定模制面9，模制面具有待成型的容器底部的至少一部分的型腔。
模底7是功能性组件，具有实心的部分中空的部分，可成型容器底部，同时使用于确保热调节的载热流体循环。
模制壁8是模底7的实心的部分，即模底7的构成材料所处的模底7的部位。
模制壁8由单体件(或者连为一体的构件)形成，即其为单一构件，用没有中间装配步骤的制造方法获得(实施例在后面提供)。换句话说，模制壁8的材料连续延伸，不同部分之间没有连接面。
模底7具有的模腔10形成于模制壁8内。该模腔10用于使载热流体循环，确保在成型过程的容器与模制壁8之间进行热交换。
载热流体尤其可以是水或油。载热流体用于传送热，确保模制面9的热调节：
-或者使模制面保持在比容器底部的温度低的温度(通常是10℃)(通常是冷却的情况)，
-或者使模制面保持在比容器底部的温度高的温度(通常是140℃)(特别是加热的情况，尤其是为了确保材料的热定型)。
模腔10具有：
-中央区域11，其位于中央轴线X附近；
-周边区域12，其与中央轴线X保持一定距离；
-以及中部区域13，其介于中央区域11与周边区域12之间。
不同区域11、12、13之间不一定存在净间隔。但是，其在投影(在几何学上)到容器底部上时，相当于其上因不同的材料厚度而呈现出不同热惯性的区域。
实际上，在轴线X附近，容器底部的厚度很厚，因为这里的材料拉伸少(因此，材料厚度通常大于1毫米)。相反，远离中央轴线X，即在周边，容器底部的厚度薄，因为这里材料拉伸多(因此，材料厚度通常约为十分之一毫米)。
在这两个区域之间，容器底部具有变化的厚度，更准确地说，厚度从内部(容器的中央轴线附近)向外部径向减小。
实际上，这里考虑到：
-模腔10的中央区域11在内部延伸的直径小于或等于模制面9的总直径的15％，优选地，小于或等于所述直径的12％(当在与中央轴线X垂直的平面上测得时)；
-模腔10的中部区域13在中央区域11之外、在直径为模制面9的总直径的12％至40％的内部延伸；
-周边区域12在中部区域13之外延伸。
根据附图所示的一种实施方式，模腔10由限定模制面9的内皮14、和由外皮15限定。内皮14较薄，厚度为0.2毫米至5毫米，例如为0.5毫米。另外，内皮14的厚度基本上不变。
有利地，模底7具有加固网络16，其连接内皮14和外皮15，起加强模底7的作用。
根据一种优选实施方式，模底7开有减压孔17，其穿过内皮4、外皮15和模腔10，从模底的外部与模底7的内部容积连通，从而便于排出空气，在容器成型时，坯件被充气，空气压缩在模制面9与容器底部之间。
模底7还具有：
-供给模腔10载热流体的中央供给导管18；
-从模腔10排出载热流体的至少一个排出管19，周边区域12通到所述排出管19。
中央供给导管18由一个或多个中央孔20通到模腔10的中央区域11。
另外，中央供给导管18在下端面21(最好呈平面)由一个输入孔22通到模底7。
另外，中央供给导管18由侧壁23径向限定。在所示的实施例中，该侧壁23一般呈圆柱形。
流经侧壁23的流体穿过孔或者中央孔20，进入模腔10的中央区域11，确保与模制面9的延伸到中央区域11处的部分进行热交换。然后，流体从中央区域11穿过中部区域13，向周边区域12径向分散。当由中央区域11注入模腔10中的流体流经中部区域13时，因为热交换已经在中央区域11进行，所以其热交换能力减小。
因此，为了在中部区域13处保持载热流体的良好的热交换能力，模底7具有旁通管24，旁通管使中央供给导管18与模腔10的围绕中央区域11的中部区域13直接连通。因此，流体预取到中央供给导管18中，以便直接注入到中部区域13中。这样，流体的总热交换能力在中部区域13增大，有利于模制面9(因而容器)在该部位的热调节。
根据一种优选实施方式，旁通管24在侧孔的通过截面大于或等于在侧孔上游中央供给导管的通过截面的50％，以致载热流体流的一半以上由旁通管预取。如后所述，旁通管分成主旁通通道24A和辅助旁通通道24B，是通道24A、24B的整个截面之和大于或等于侧孔上游中央供给导管的通过截面的50％。
如图所示，旁通管24在中央供给导管18上由内侧孔25开口。为确保其完整性及其机械性能，模底7最好配有加固件26，加固件支撑旁通管24的内侧孔25。
如附图所示，特别是如图5、6和10所示，每个加固件26在水平截面上具有径向定向的翼片型面。该型面的优越性是载热流体的流动阻力小。
然后，由旁通管24注入中部区域13的载热流体向周边区域12分散，再由外皮15上的径向孔28分流到周边总管27中、然后由排出管19输送之前，确保辅助热交换。
如图4、7和9所示，排出管19由输出孔29通到模底7的下端面21上。
因此，中央供给导管18和排出管19两者分别由输入孔22和由输出孔29通到模底7的下端面21上。这种布置是有利的，因为其可在模底7上接入流体供给软管，其配有快速连接插头，同时确保载热流体的供给和排出。
模底7与其模腔10的制造可直接制造，优选地，采用直接附加激光构成技术，英语称为直接金属激光熔结(DMLS)。
这种技术在于，从计算机辅助设计(CAO)环境中形成的模底7的三维模型，在一个型腔中，布置连续层的金属粉(厚度通常为10μm至100μm)，在每次覆盖之后，使用一个功率激光器，在用于成型模制壁8的材料的区域，使金属粉局部熔接。
在最后一层覆盖之后，模底7滤除未熔融的残留金属粉，回收以便再循环使用。这种制造技术可用于例如EOS公司以商品名EOSINT M280销售的机械中。
所用材料可以是钢或铝(可选合金)。如果载热流体是水，则优选地使用不锈钢制造模底7。
这里示出模底7的两种实施方式，其大部分共同特征如上所述。
在第一种实施方式中，如图2至8所示，模底7用于成型花瓣状容器的底部，其尤其耐受充碳酸气饮料产生的压力。
为此，模制面9具有朝这种容器底部的型腔的凸起，限定交替布置的肋件(在容器底部上相应于谷槽)和中空储留区31(在容器底部上相应于支腿)。
在该第一种实施方式中，中央供给导管18在模腔10的中央区域11侧，终止于端壁32，端壁横向(即垂直于中央轴线X)延伸，其上开有中央孔20孔，使中央导管18与模腔10的中央区域11连通。
在这种情况下，如图8所示，旁通管24被分割，具有：
-主旁通通道24A，其每个都使中央供给导管18与中部区域13的位于一个中空储留区31处的一部分连通；
-辅助旁通通道24B，其每个都使中央供给导管18与中部区域13的位于一个肋件30处的一部分连通。
在该实施方式中，通道24A、24B整个截面(其侧孔)之和大于或等于内侧孔25上游中央供给导管18的通过截面的50％(这里约为62.5％)。
如图6所示，主通道24A和辅助通道24B最好围绕中央供给导管18交替布置，这相应于肋件30和中空储留区31的交替布置。
在所示的实施例中，每个通道24A、24B在内侧孔25垂直地布置一个加固件26。在图5和6上，加固件26部分地去除，以显示后面的结构件。
尤其如图5、6和7，模底7在肋件30处具有板33，板33在内皮14与外皮15之间延伸。在这种情况下，模腔10分成上室34和下室35，所述上室34在内皮14与板33之间延伸，所述下室35在板33与外皮15之间延伸。
上室34和下室35由穿孔36连通。这样，中央供给导管18中由辅助旁通通道24B预取的流体，首先注入到下室35中，由此经穿孔36向上室34分散，再流向模腔10的周边区域12。
在肋件30的位于模腔10的中部区域13处的区域，材料由肋件30的凸起拉伸少，因此较厚。相反，在模腔10的中部区域13处的中空储留区31，成型容器的材料拉伸多，比较薄。
流经主通道24A的流体的循环由图8.1上的连续粗线条箭头示出。
流经辅助通道24B的流体的循环由图8.1上的虚线粗线条箭头示出。
图9和10示出第二种实施方式，用以示出其所说明的结构可应用于的模底7，该模底所限定的模制面9的凸起没有花瓣状情况中的那么明显。
所示的实施例是一种极端情况，其模制面9是光滑的。在这种情况下，如图10所示，中央供给导管18由单独一个中央孔20通到模腔10的中央区域11。
另外，如图9所示，旁通管24最好是一个围绕中央轴线X的单一导管。
在所示的实施例中，旁通管24围绕中央轴线X具有回转对称性。在这种情况下，内侧孔25围绕中央供给导管18环形延伸。
这样，中央孔20上游中央供给导管18中预取的流体，均匀地分配在模腔10的中部区域13上。
在所示的实施例中，旁通管24在横截面上具有一个抛物面型面。为保持基本上不变的流速，通过截面在旁通管24中沿高度基本上不变，而旁通管24的径向伸展部分增大。因此，旁通管24表现出在截面上由内向外收缩，如图10所示。
在该实施方式中，旁通管24在内侧孔25的通过截面，最好大于或等于侧孔上游中央导管的通过截面的70％(这里约为75％)。
另外，如图10所示，模底7具有一系列加固件26，其匀称地隔开，分布在环形内侧孔25上。
至于排出管19，在该第二种实施方式中，其围绕外皮15在其之下环形延伸，由单独一个输出孔29通到模底7的下端面21上。
不管保持什么实施方式，中央供给导管的流体分成第一中央流和第二偏流，所述第一中央流由中央孔20轴向注入到中央区域11，所述第二偏流在旁通管24中在侧向偏流，直接注入到中部区域13。因此，中部区域13进行良好的热调节，因而成品容器的材料进行更好的热调节，有利于提高容器的机械性能。

Claims (12)

1.用于从塑料制的坯件(2)通过吹制或者拉制吹制制造容器的模型(1)的模底(7)，该模底(7)围绕中央轴线(X)延伸并具有：
-模制壁(8)，形成为单体件并限定模制面(9)；
-模制壁(8)内部形成的模腔(10)，该模腔(10)具有位于模底(7)的中央轴线(X)附近的中央区域(11)、与中央轴线(X)保持一定距离的周边区域(12)、以及介于中央区域(11)与周边区域(12)之间的中部区域(13)；
-供给模腔(10)载热流体的中央供给导管(18)，中央供给导管通过一个或多个中央孔(20)通到中央区域(11)中；
-从模腔(10)排出载热流体的至少一个排出管(19)，周边区域(12)通到所述排出导管(19)；
其特征在于，该模底(7)具有旁通管(24)，旁通管使中央导管(18)与模腔(10)的围绕中央区域(11)的中部区域(13)直接连通。
2.根据权利要求1所述的模底(7)，其特征在于，中央供给导管(18)由侧壁(23)径向限定，旁通管(24)开通到侧壁(23)并由内侧孔(25)通到中央导管(18)。
3.根据权利要求1或2所述的模底(7)，其特征在于，模底配有加固件(26)，加固件支撑旁通管(24)的内侧孔(25)。
4.根据权利要求3所述的模底(7)，其特征在于，每个加固件(26)在水平截面上具有径向定向的翼片型面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的模底(7)，其特征在于，模腔(10)由限定模制面(9)的内皮(14)、和由外皮(15)限定。
6.根据权利要求5所述的模底(7)，其特征在于，内皮(14)的厚度在0.2毫米至5毫米之间。
7.根据权利要求5或6所述的模底(7)，其特征在于，模底具有加固网络(16)，加固网络连接内皮(14)和外皮(15)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的模底(7)，其特征在于，模制面(9)具有花瓣状容器的型腔的凸起，并限定肋件(30)和中空储留区(31)的交替布置。
9.根据权利要求8所述的模底(7)，其特征在于，旁通管(24)具有：
-主旁通通道(24A)，其每个都使中央供给导管(18)与模腔(10)的中部区域(13)的位于中空储留区(31)处的一部分连通；
-辅助旁通通道(24B)，其每个都使中央供给导管(18)与模腔(10)的中部区域(13)的位于肋件(30)处的一部分连通。
10.根据权利要求9所述的模底(7)，其特征在于，主旁通通道(24A)和辅助旁通通道(24B)围绕中央供给导管(18)交替布置。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的模底(7)，其特征在于，旁通管(24)呈围绕中央轴线(X)的单一导管的形式。
12.从塑料制的坯件(2)制造容器的模型(1)，其特征在于，模型具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的模底(7)。
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