CN1234519C - 模塑的预制品的空气冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明关于冷却模塑的预制品的装置和方法。该装置和方法利用空气增强器在模塑的预制品上产生冷却空气流。在本发明的第一个实施例中，空气增强器放置在部件拆除和冷却自动装置上，在本发明的第二个实施例中，多个空气增强器站放置在转位台周围以冷却模塑的预制品。在本发明的第三个实施例中，提供一个抽真空系统以改进由空气增强器产生的气流对模塑的预制品外表面的附着。在本发明的第四个实施例中，空气增强器安装在可移动板上，每个空气增强器具有一个尺寸做成能接纳要冷却的模塑的预制品的内孔。

Description

模塑的预制品的空气冷却系统

技术领域

本发明关于用于预制品模塑机的空气冷却系统和使用该系统的方法，该预制品模塑机有利地利用空气增强器来冷却模塑的预制品。

发明背景

在美国专利NoS.5728409，5830404，5750162和5817345中都示出了在各个台站上具有部件冷却特征的转位型注塑机。在Ing等的名称为装到转位机上的冷却装置的、1998年10月7日提出的悬而未决的美国专利申请09/167699；Kutalowski的名称为装到转位机上的冷却装置的、1998年12月18日提出的申请09/215819；Domodossola等1999年3月3日提出的名称为转位机的转盘冷却块的申请09/261880；和Kozai等的装到转位机上的冷却装置的在1999年3月5日提出的申请09/263393均示出了用部件拆除和冷却自动装置来冷却转位块上的预制品，所有上述申请均转让到一定的专利申请的受让人，这里提出以供参考。然而这些专利和专利申请中没有一个教导采用空气增强器或在不同的转位块站上采用不同的冷却条件。

在Sumimoto的日本专利公开文件7-171888中示出了在预制品从模具上拆下后用空气吹在它们的表面上来冷却该预制品。另外，授予Fukai的美国专利No.5232715教导了在预制品固定在冷却芯棒上时用空气吹在预制品外侧上。在这个先有技术中，预制品已从模具上取下并在设备的下游块上进行冷却。为了在不出现损坏的情况下从模具上取下预制品，必须使模具进行充分的冷却，从而进行不出现损坏的操作。因此，为了在下游进行冷却，必须付出循环时间的代价。

授予Krishnakumar的美国专利No.4449913示出了在预制品还装在转盘块上的注塑模芯上时就对它的外侧吹气。气流喷嘴处于离预制件固定的距离上。Krishnakumar的专利未教导任何空气增强器或在一个预制品表面的不同区域如何获得不同的冷却效果。

发明概述

因此，本发明的目的在于提供一种改进的预制品的冷却装置和方法。

本发明的进一步的目的在于提供一种改进的预制品的冷却装置和方法，它具有改进的冷却预制品的注口、本体和颈部区域的能力。

本发明还有一个目的在于提供一种改进的预制品的冷却装置和方法，它可使预制品早点从模具芯上脱出。

本发明另有一个目的在于提供一种改进的预制品的冷却装置和方法，它可减小结晶度。

上述目的可由本发明的预制品冷却装置和方法达到。

本发明关于冷却模塑的预制品的装置和方法。该装置和方法有利地利用空气增强器在模塑的预制品上产生冷却空气的气流。在本发明的第一实施例中，空气增强器安装到部件拆除和冷却自动装置上。在本发明的第二个实施例中，多个空气增强器站位于转位块附近，以此来冷却模塑的预制品。在本发明的第三个实施例中，提供一个抽真空气系统，以此来改进由空气增强器产生的气流对模塑的预制品的外表面的附着。在本发明的第四个实施例中，空气增强器安装到可移动板上，每个增强器具有一个内孔，其尺寸能接纳拟冷却的模塑的预制品。

本发明的方法广义上包括在一组模芯上形成多个具有颈部、本体和注口的模塑的预制品；将模塑的预制品移动远离模塑站的位置，在模塑的预制品位于模具芯上的时候将冷却空气吹在模塑预制品的外部表面上。该吹气步骤包括用至少一个空气增强器来产生冷却空气流。

通过下面参照附图和详细的描述可以看出本发明的冷却装置和方法的其它细节及有关的其它目的和优点，其中相同的参照数字表示同样的构件。

附图概述

图1是转位型注塑机的夹紧部分的侧视图，其中空气增强器装置与部件拆除自动装置结合在一起；

图2是说明空气增强器的操作情况的示图；

图3是一个预制品的示图；

图4a是温度下降的基本数据的曲线图；

图4b采用本发明装置获得的温度下降的曲线图；

图5是具有多个空气增强器装置的转位型注塑机的夹紧部分的侧视图；

图6是本发明一个实施例中的空气增强器形成的气流的示图；

图7是本发明的预制品冷却系统的另一实施例的示图；

图8是本发明的预制品冷却系统的又一实施例的示图。

优选实施例的详细描述

参照附图，图1表示注塑机10的转位型夹紧部分，该注塑机用来模塑管状制品或预制品12，如由9921W级的聚对苯二甲酸乙二酯材料模制的、本体部分的平均壁厚为4.00mm的重28克的PET预制品。

该机器10装有具有4个芯组16的48腔热流道模具14，每个芯组安装到四面的转位块24上。模具14还包括一个静止的半模20，在转位块24移到模具封闭位置时，它的半模腔22与一个芯组16配合。当机器10处于模具封闭状态时，融化的模塑塑料通过半模腔22送入模具。将融化的塑料送入模具的机构不构成本发明的部分，因此不作细述了，可以采用先有技术中任何已知的将塑料注入模具的装置。同样，用于使转位块24在模具封闭和打开位置之间的移动、以及使转位块24转动的机构也不形成本发明的部分。因此，就不细述转动和移动机构了，任何合适的已知的移动和转动机构均可采用。

在每个注塑循环和模具14打开以后，块24逆时针转动90°，在模制的预制品12拆除之前保持在模芯16上。如果需要，每个模芯16可用先有技术中任何合适的冷却装置来冷却。在第二批预制品12形成之后，第一批模塑的预制品面向部件拆除和冷却自动装置28。每个块转动的循环时间约为15秒，在这段时间内，模芯16上的预制品朝向部件拆除和冷却自动装置28，经受来自周围或吹在外表面的冷空气的附加的冷却。在该附加的冷却后，预制品12从模芯16脱出，进入冷却部件拆除管30或32中，如果需要，再进行额外的冷却。任何先有技术中已知的合适装置均可用于使冷却的预制品12从模芯16上脱开。由于该脱开机构不构成本发明的一部分，因此不作细述。

按照本发明，该部件拆除和冷却自动装置28包括一个冷却模芯16上的预制12的空气增强器站34。转动头26使管组30和32或空气增强器站34与相应的模芯16上的该组预制品对准。正如图1所示，部件拆除和冷却自动装置28安装在一个可移动的托架36上，托架36由连续的带子38连到电动的线性驱动装置40上，从而使可移动的托架36、因此还有自动装置28可以移向和移离转位块24，从而改变空气增强器站34或部件拆除管30或32和相应的预制品12之间的距离。

空气增强器站34包括一个安装板42，在其上装有多个空气增强器44、如EXAIR超级空气增强器。每个空气增强器44放置成与相应的对面的模具芯16相对应，并对准成使冷却的流体、如室温或冷的空气可直接从增强器44流向装在模芯16上的预制品12。在一个优选实施例中，空气增强器44的数量与模塑的预制品12的数量相等。

图2表示空气增强器44是如何工作的。如图所示，压缩空气进入通过间隙48形成的环形空间46中。当气流仿效出口喷嘴的构形50时遵守Coanda效应，该快速流动的空气在进口52上产生压降，吸进周围的空气，增大了总的气流。EXAIR增强器装有用来产生上述喷气的衬里(未示出)，衬里的厚度影响喷气的速度，这里由于它们而增大了主要气流的速度。

正如图1所示，利用空气增强器44首先冷却一批预制12。在冷却完成后，自动装置28转动，使一组冷却管30或32与冷却的预制品12对准。然后自动装置28移向转位块24，从而使冷却的预制品12脱入冷却管30或32中。然后自动装置从转位块24转回，并转成使空气增强器34转到下一冷却循环的位置。

在预制12在冷却管30或32中进一步冷却后，它们从冷却管30或32脱出。可采用先有技术的任何合适的装置来使预制12从冷却管30或32中脱出。

已经发现，空气增强器、如EXAIR空气增强器非常适用于供给较少的高压空气来用于移动通过一个增强器的大量的周围空气、以冷却预制品的情况。还已发现，可以调节通过这个增强器的气流速度和周围空气流速，从而提供符合要求的冷却程度。

已经发现，在采用空气增强器来冷却预制品时，可大大增强模塑的预制品12的冷却速度。表I表示用本发明的冷却系统获得的测量冷却数据。在图3中示出三个区域测出的预制品12的表面温度。该三个区域包括：注口区60、颈部区域62和预制品本体64。每个空气增强器44通常离注口区60最近，离颈部区62最远。已经测出空气增强器和预制品之间的多个空气压力、流速(由采用不同厚度的衬里设定)和距离，它们如表I所示。

表I

特性			系数
								气压(psi)	距离(mm)	壁厚(in)	温度下降率(℃/s)			空气消耗(cfm)	空气增强(cfm)
Neck	Body	Gate
			30	30	0.001	-1.6397	-1.5856				-1.6551	0.42	10.56
0.0015	-1.7409	-1.6434						-1.6551	1.30	12.90
					0.002	-1.8185	-1.7013				-1.6551	2.18	15.25
80	0.001	-1.6003						-1.5856	-1.6781	0.42				10.56
				0.0015	-1.6779	-1.5435	-1.6781				1.30	12.90
	0.002	-1.7556						-1.7013	-1.6781	2.18			15.25
				130	0.001	-1.5610	-1.5856				-1.7011	0.42		10.56
0.0015	-1.6386	-1.6434						-1.7011	1.30	12.90
					0.002	-1.7162	-1.7013				-1.7011	2.18	15.25
45	30	0.001						-1.6937	-1.6355	-1.7316				0.66	13.93
			0.0015	-1.7713	-1.6934	-1.7316	1.54				16.27
		0.002						-1.8489	-1.7512	-1.7316		2.42	18.62
			80	0.001	-1.6544	-1.6355	-1.7547				2.33			13.93
	0.0015	-1.7320						-1.6934	-1.7547	1.54		16.27
				0.002	-1.8096	-1.7512	-1.7547				2.42		18.62
	130	0.001						-1.6150	-1.6355	-1.7777		0.66		13.93
			0.0015	-1.6926	-1.6934	-1.7777	1.54				16.27
		0.002						-1.7702	-1.7512	-1.7777		2.42	18.62
			60	30	0.001	-1.7477	-1.6855				-1.7188			1.71	17.30
0.0015	-1.8254	-1.7433						-1.7188	2.58	19.65
					0.002	-1.9030	-1.8012				-1.7188	3.46	21.99
80	0.001	-1.7084						-1.6855	-1.7419	1.71				17.30
				0.0015	-1.7860	-1.7433	-1.7419				2.58	19.65
	0.002	-1.8636						-1.8012	-1.7419	3.46			21.99
				130	0.001	-1.6690	-1.6855				-1.7649	1.71		17.30
0.0015	-1.7467	-1.7433						-1.7649	2.58	19.65
					0.002	-1.8243	-1.8012				-1.7649	3.46	21.99

在试验进行期间，预制品12的颈部区域62由形成与其形状相对应的模具插件包围，因此该区域不能露出来进行空气增强器的冷却。尽管如此，还是列出了颈部区域冷却速度的相关数据，这里因为令人惊奇地发现，由于预制品12的相邻的本体部分64的空气冷却而使颈部区域的冷却速度也得到一些增强。

图4a表示在没有空气增强器的情况下，在芯子上的预制品12的注口、颈部和本体部分的典型的冷却速度(温度下降)的曲线。从该图中可以看出，在10秒时，预制品的特征性的上升的表面温度达到约20℃。另外，可以看出在45秒钟后，本体部分64的残余表面温度约为90℃。

图4b表示采用本发明的冷却系统可得出的冷却速度。该图示出在芯子上的同样的预制品的改进的冷却速度。从该图中可以看出，特征性的表面温升仅在5秒内大大减小到小于5℃，在45秒后，本体部分64的表面温度降到约为45℃，改进了约100％。

增强冷却的一个好处是降低结晶度，结晶是在预制品的再次加热降到最小时引起的，直接对预制品外表面进行增强的冷却的第二个好处是由于这些表面硬化得较快，预制品就可早一点从芯子上脱出。脱出时间通常受到预制品外表面抵抗由于刮擦或类似情况而引起的损坏能力的限制，这种刮擦情况在预制品表面较软时脱开部件是常出现的。该增强的空气增强器冷却减少了部件达到安全脱开温度的时间，因此缩短了整个模塑循环的时间。

已经发现，将空气增强器44定位在离预制品不同的距离上会影响已研究的三个不同区域、即注口区60、颈部区62和本体区64的表面冷却的速度。如果仅采用一个空气增强器站，可使空气增强器和预制品之间的距离设置成力图在所有三个区域上均最佳化。然而，如果采用多个空气增强器，在不同的转位块站上，每个均在最佳的设置，从而最大可能地冷却这些特殊区域中的一个，由此改进了系统的整个的冷却效率，图5示出了这样的一个系统。

现在参见图5，它示出转位型注塑机10的夹紧部分的侧部，从该图中可以看出，安装了三个空气增强器站100、104和106。第一个或顶部站100安装在转位块托架102的顶面上，可用先有技术中任何合适的系统(未示出)来使站100移近和移离预制品102。第二或后部站104安装到转位块托架102的后表面上，并可类似地进行移近和移离预制品12的移动。可采用先有技术中任何合适的装置(未示出)来使后部站104移近和移离预制品12。第三或底部站106安装在转位块托架102的下方，它也能移近和移离预制品12，也可采用先有技术中任何合适的装置(未示出)来移离和移近预制品。第三个站也用作卸下预制品12，将它们放置在传送带108上。可采用任何先有技术中的合适的装置装入站106，来卸下预制品12并将它们放到传送带108上。

正如从图5可以看出的，每个站100、104和106均包括多个空气增强器44。在一个优选的实施例中，每个站100、104和106所具有空气增强器的数量等于要冷却的模塑预制品的数量。

图5所示的一组装置，是利用顶部站100来将来自空气增强器44的冷却空气导向预制品12的注口区60，以防止最有可能出现的注口结晶。当预制品12放置在站100对面时，在预制品本体壁和颈部区域上的大量的热能没有从厚壁中移到表面上并且有限数量的冷却流体引导在这些区域中。在后部和底部站104和106上，大多数由空气增强器44产生的冷却空气分别导向预制品12的本体和颈部64和62，从而带走了大量的移到表面上的预制品的热能。

除了将冷却流体导向预制品表面的特殊区域外，还可采用改变冷却流体的量来更有效地利用供给的气体。在顶部站100，与利用高气流速度来除去大量热能的后部和底部站104和106相比它需要较小的空气来冷却注口区。

图6表示气流是如何在预制品表面上流动的。由于每个预制品12位于注模芯16上，注模芯16本身安装在如转位块24那样的模具结构上，在预制品表面上移动的空气流总会遇到使气流改变方向的模具表面110。在模具中没有允许空气流过的构形，因此，随着气流通路受阻，它必然改变方向而移离预制品12。空气移离预制品的点称作为分离点。这些分离点112如图6所示，这些沿预制品本体的一些点上出现的分离点降低了预制品本体的颈部端62附近的冷却预制品表面的空气的效率。

图7表示本发明的冷却系统的另一实施例，在该实施例中，一个排气装置200安装到空气增强器托架板42上。该排气装置200包括一根连到托架板42上的导管202，导管202具有邻近模具表面110的入口204。导管202连到如真空泵那样的真空源206上以抽走模具表面110的空气，从而使从空气增强器44喷射的冷的空气流在从其表面分离之前进一步沿预制品本体前进。请注意在图7中分离点已移到模具表面110(新的分离点112’)。如果需要，可在管道202中装入一个阀208，使一部分抽出的空气进入空气增强器44。该循环特征使空气增强器能最佳地供给空气。

图8表示本发明冷却系统的另一替换实施例。在该实施例中，每个空气增强器44均具有一个内孔220，该内孔具有足够的内径以允许空气增强器能包住要冷却的预制品12。每个空气增强器44安装在一个可移动的板42’上并可在预制品的长度上移动，在可移动板42’移动时能将冷却空气导在预制品的表面上。通过调节空气增强器的内径来适应可以模塑的各种预制品的内径，这样可使在预制品表面的长度上的空气流的冷却效率充分地最佳化。在先有技术中任何合适的装置(未示出)均可用来移动板42’，因此移动空气增强器44，使它们从缩回位置A移到空气增强器44套在预制品上的位置B。

采用本发明的冷却系统，通过调节多个空气增强器装置的冷却模式，可以适应具有各种形状的大小树脂块的不同形状的预制品。

在已经公开了本发明的空气增强器的冷却技术用于转位型注塑机的预制品的同时，通过将该增强器安装在从模具上拆除部件的传统的自动装置的操作板上并在模具冷却操作后再进行处理，也可使用该项技术。另外，通过将增强器设在下游的冷却设备上，也可将该项技术用在自动拆除装置的下游上。

显然，上面已提供了本发明的用于模塑预制品的空气冷却系统。该系统完全能达到本发明的目的和优点。在已用特殊实施例描述了本发明的同时，对于本专业技术人员来说在阅读了本说明书后，显然可进行各种变化、置换和修改。因此，可以看出这些变化、置换和修改均落入所附权利要求的广泛的范围之内。

Claims (31)

1.一种冷却模塑的预制品的装置，上述装置包括：

形成上述模塑的预制品的装置；

上述形成装置包括多个模芯；

在上述模塑的预制品仍位于上述模芯上时将冷却空气吹在上述模塑的预制品上的装置；和

上述吹气装置包括一个位于上述模塑的预制品对面的空气增强器站，

上述空气增强器站包括一块板和多个安装在上述板上的空气增强器。

2.按照权利要求1的装置，还包括一个部件拆除和冷却的自动装置，上述板安装到上述自动装置上。

3.按照权利要求2的装置，还包括：上述自动装置具有至少一组冷却管并可转动，从而将上述空气增强器站移离上述模塑的预制品，并将上述冷却管移到靠近上述模塑的预制品的位置。

4.按照权利要求2的装置，还包括：

上述自动装置具有两组冷却管；

上述板放置在上述两组冷却管之间；和

上述自动装置可转动，以将上述空气增强器站移离上述模塑的预制品，和将上述一组冷却管移到靠近上述模塑的预制品的位置。

5.按照权利要求1的装置，其中安装到上述板上的空气增强器的数量等于模塑的预制品的数量。

6.按照权利要求1的装置，其中上述预制品形成装置包括一个可在模具封闭位置和模具打开位置之间移动的可转动的转位块，和安装在上述转动的转位块表面上的多组上述模芯。

7.按照权利要求6的装置，其中上述空气增强器站位于上述转动转位块的后表面附近。

8.按照权利要求6的装置，还包括三个空气增强器站，它们围绕着上述转动转位块放置，从而同时冷却多组模塑的预制品。

9.按照权利要求8的装置，其中上述三个空气增强器站包括位于上述转动转位块上方的第一增强器站，位于上述转动转位块后表面附近的第二增强器站，和位于上述转动转位块下方的第三增强器站。

10.按照权利要求9的装置，还包括一个转位块托架，每个上述增强器站安装到上述转位块托架上。

11.按照权利要求9的装置，还包括：每个上述增强器站具有多个空气增强器。

12.按照权利要求9的装置，还包括：每个上述预制品具有一个注口区，上述第一增强器站具有至少一个空气增强器导向成使冷却空气吹在每个上述预制品的上述注口区域，以防止注口结晶。

13.按照权利要求9的装置，还包括：每个上述预制品具有一个颈部和一个本体部，每个上述第二和第三空气增强器站具有导向上述预制品的本体和颈部、以带走大量上述预制品的热量的空气增强器。

14.按照权利要求9的装置，其中上述第二和第三空气增强器站将比上述第一空气增强器站要多的冷却空气导向上述预制品。

15.按照权利要求1的装置，还包括：上述安装到模具表面上的多个模芯干扰在模芯上的上述模塑的预制品周围的空气流，并产生空气流分离点；和使上述空气流较少地受到上述模具表面干扰和使上述空气流分离点移近上述模具表面的装置。

16.按照权利要求15的装置，还包括：

上述空气增强器站安装到一个托架板上并具有至少一个空气增强器；

上述引起空气流的装置包括至少一根安装到上述托架板上的管道；和

每个上述管道具有靠近上述模具表面的空气入口和连到一个真空源上。

17.按照权利要求16的装置，还包括将一部分上述管道内的空气再循环到上述至少一个空气增强器中的装置。

18.按照权利要求16的装置，还包括：多个空气增强器安装到上述板上，每个上述空气增强器装有一根管道。

19.按照权利要求1的装置，其中上述空气增强器站具有多个增强器，每个上述空气增强器具有一个孔，该孔具有的内径足以配合在一个上述模塑的预制品的外表面上。

20.按照权利要求19的装置，还包括：上述空气增强器具有一个托架板，上述增强器安装到该托架板上，上述托架板可在上述空气增强器离开上述预制品的第一位置和上述空气增强器靠近上述预制品的第二位置之间移动。

21.一种冷却模塑的预制品的方法，包括下列步骤：

在一组模芯上形成多个具有颈部、本体和注口区域的模塑的预制品；

将上述模塑的预制品移到远离模塑站的位置；

在上述模塑的预制品位于上述模芯上的时候，将冷却空气吹到上述模塑的预制品的外表面上；和

上述吹气步骤包括用至少一个空气增强器来产生冷却空气流。

22.按照权利要求21的方法，其中上述吹气步骤包括用多个位于上述模塑的预制品附近的空气增强器来产生冷却空气流。

23.按照权利要求21的方法，还包括：

在上述远离位置附近提供一个部件拆除和冷却自动装置，上述自动装置具有至少一组冷却管和至少一个放置在垂直于上述至少一组冷却管的一个表面上的空气增强器；和

转动在上述至少一个空气增强器与上述模塑的预制品对准的第一位置和上述至少一组冷却管与上述模塑的预制品对准的第二位置之间转动的上述自动装置。

24.按照权利要求23的方法，还包括在上述自动装置处于上述第二位置时，使模塑的预制品从上述模芯脱入上述至少一组冷却管中。

25.按照权利要求21的方法，还包括：

上述移动步骤包括提供一个转动的转位块并使上述转位块相对于上述模塑站转动；

将装有至少一个空气增强器的第一空气增强器站放置在上述转位块的上方；和

上述吹气步骤包括用上述至少一个位于上述转位块上方的空气增强器来产生第一冷却空气流，并在上述模塑的预制品位于上述第一空气增强器站对面时将上述冷却空气流导向每个上述预制品的上述注口区域。

26.按照权利要求25的方法，还包括：

将装有至少一个空气增压器的第二空气增强器站放置在上述转位站的后表面附近；和

在述吹气步骤包括用上述转位块后表面附近的至少一个空气增强器来产生第二冷却空气流，并将该冷却空气流导向位于上述第二空气增强站对面的每个上述预制品的上述本体和颈部区域。

27.按照权利要求26的方法，还包括：

将装有至少一个空气增强器的第三空气增强器站放置在上述转位块的下方；

上述吹气步骤包括用上述转位块下方的上述至少一个空气增强器来产生第三冷却空气流，并将上述冷却空气流引向位于上述第二空气增强器站对面的每个上述预制品的上述本体和颈部区域。

28.按照权利要求27的方法，其中上述第二和第三空气流的每个气流均比上述第一空气流要大。

29.按照权利要求21的方法，还包括：

上述模芯放置在一个模具表面附近；

抽走上述模具表面附近的冷却空气流，从而使与上述模塑的预制品的上述外表面接触的上述空气较长时间地附着到上述外表面上。

30.按照权利要求21的方法，还包括：

上述吹气步骤包括用多个空气增强器来产生围绕每个上述模塑的预制品的冷却空气流，和

使每个上述空气增强器在相应的一个上述模塑的预制品上移动。

31.按照权利要求30的方法，其中上述移动步骤包括将上述模塑的预制品移入相应的一个上述空气增强器的孔中。

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