CN1471457A - 改进的用于塑性锭料的固定塞 - Google Patents

Abstract

支承和输送热塑树脂锭料用的固定塞，包括一个中心体，适于滑入锭料颈部的接合装置，其中弹性件设在所述装置上，以便将所述装置紧压在所述颈部的壁上，其中所述中心体则设有至少三个，朝向外部的槽状凹部，而所述接合装置则由单一独立的夹持件构成，这些夹持件容纳在相关的所述槽状凹部中；所述弹性件由相关的预加载弹簧构成，该弹簧作用在各个槽状凹部的内壁与相关的单独夹持件内壁之间。所述槽状凹部设有一个，适于接合相关所述单一独立的夹持件终端部分的相关壁龛，使得该夹持件能够随着用枢轴固定在相关所述壁龛中的相关终端部分转动。

Description

改进的用于塑性锭料的固定塞

本发明涉及一种特殊类型的固定塞，即适于接合相关塑性锭料的装置，在锭料进行进一步加工的各种步骤中特别是在温度调节和吹塑成形过程中对其进行支承，定向和转运。

术语“固定塞(pick-up plug)”来源于一般的技术说法，用于特定的领域，这样的其它术语，如“小旋板”、“芯棒”、“锭料夹”、“转运工具”也用于表示同样的装置。

因此，术语“固定塞”在本文中的使用不会对本领域技术人员造成困难或者迷惑。

需要固定塞完成的任务是通过插入锭料，使其接合相关的锭料，然后支承该锭料，并在各种加工步骤中转运该锭料，最后在加工周期结束时，从锭料中滑出而与该锭料分离。

当一连串固定塞被用在吹塑成形装置中时，通常这样的固定塞用量很大，而且由于明显的成本和可靠性原因，要尽可能采用简单的结构。

固定塞可分成两个主要类别，即内接合装置和外接合装置。

用于内接合工作的固定塞插入锭料的颈部，而用于外接合工作的固定塞则使锭料的颈部进入固定塞的一部分。

一般而言，使用这样的固定塞具有以下问题和缺点：

-个别部分的颈部尺寸实际上是可变的，而且经常超出规定的尺寸容差极限；

-可以证明将固定塞插入到超出容差或者在容差极限尺寸很小的锭料中相当困难，几乎多半做不到，因为这会需要许多应变，使锭料具有破坏的危险。

-超出容差或者容差极限尺寸太大的锭料，在其输送过程中脱落。

所有这些可导致整个生产设备的停机和造成相关的停机时间的危险，从而带来严重的可以想象的经济后果。

固定塞在本领域人所公知，它设有一个环形弹簧，滑入其中后，可确保牢固地夹持锭料，这种弹簧可以是环形的或者是圆筒形的。

但是，这些固定塞具有以下缺点：

-夹持力，即弹簧作用力，在很大程度上取决于锭料的实际直径；事实上，很容易产生这种后果，即从一种状态到另一种状态的变化太快，一种状态是在锭料太大时夹持不当或者甚至没有夹持，另一种状态是夹持过紧，因此在锭料太小时，由于阻塞而导致停机。

-在这样一种阻塞或者停机的状况下，相当大的轴向插入或者脱开推力，将环形弹簧推靠在相关壳体边缘，从而增大反抗其收缩的摩擦力(该力事实上能使锭料移动)。

此外，被压缩的环形弹簧弧度产生的作用会造成一种不利后果，这在图1中慨略示出。

使用这样的环形弹簧的装置，由于其固有的特性，不便于以相当精确的方式使其轴线保持在应有位置(该环能移动，并且在其壳体内位移)，并且在通过调节炉期间，锭料以绕着偏心轴转动这样的方式出现；这自然会造成锭料承受不对称的热效应。

所有上面提到的缺点都是关于锭料内接合固定塞的。在锭料外接合固定塞中，存在着类似的缺点，不过这种缺点以相反的方式描述，因为在外接合固定塞与锭料之间存在不同的对称联接。但是，由于这种描述是完整的，容易被本领域技术人员所理解，所以，为简洁起见在此省略。

本领域的人们大多知道，内接合固定塞也有采用弹性聚合材料环的，虽然这些固定塞目前似乎在减少或者克服上述缺点，但是它们仍然具有一些其它的缺点，概述如下：

-难于得到一种稳定不变的质量，以及调整和精加工困难，

-聚合材料对调节炉中产生的热敏感，导致材料质量和性能很快恶化，

-需要提供附加的机械作用，以确保环形弹性接头的压缩和膨胀。

本领域的人们还知道，例如从名为Cincinnati Milacron公司的US4,678,425专利所公开的固定塞，其中，接合相关锭料的作用，由插入到锭料中的固定塞的一个圆柱形弹性部分担当，以及由设在所述弹性部分上的一个适当环形突起(突起70)担当。但是，这种方法存在一些严重的缺点，例如首先是相对于锭料颈部的内径甚至是非常小的误差具有最大刚度(在符合性能的意义上)。

总之，可以证明，当今使用的固定塞难于调整和几乎没有适合于锭料的尺寸误差，结果使得使用该固定塞的生产工厂的生产效率降低，因为在锭料插入或分离时，甚至在输送过程中频繁出现故障。

另外，只要被加工的锭料种类有所变化，不管这种锭料的尺寸与以前加工的有多少相似，都需要对工厂中所有的固定塞及时更换。

基于上述考虑，因此理想的是以及本发明的主要真正目的是提供一种能够将上述缺点自动减至最少或者予以克服的内接合型及外接合型固定塞。

而且，这样的固定塞应能容易地实现，采用容易得到，因而成本效益高的材料和工艺。

本发明的这种目的以及其特性可以如权利要求中所述的制造和操作的这类固定塞来达到。

本发明可以采取优选的形式，尽管不是唯一的实施例，例如在下面通过参照附图，采用非限定实例，说明和详述的一个实施例，其中：

图2是根据本发明固定塞倾斜的外部透视图；

图2a是图1所示固定塞一部分的中心剖视图；

图2b是图2a所示固定塞一部分的特定状态和位置的视图；

图3是根据本发明改进的固定塞中心剖视图；

图4是图3所示固定塞一个部件的透视图；

图4a是图4所示部件垂直于轴线的横剖面图；

图5是图3所示不同部件的透视图；

图6是图5所示部件的平面侧视图；

图7是牢固地用在本发明固定塞上的作用于锭料上的力慨略矢量图；

图8是在锭料被插入到本发明固定塞及与其分离的过程中，作用在锭料上的力的慨略矢量图；

图9是两条曲线的示意图，分别表示包括在现有技术(A)中的固定塞和本发明(B)中的固定塞两个弹性件的弹性强度值特性演变；

图10是本发明固定塞外接合型的中心垂直剖视图；

图11是图10所示固定塞一部分的放大图；

图12是图10所示固定塞的平面剖视图，其沿垂直于固定塞的轴线B-B平面剖取。

参照上面列出的附图，一种根据本发明的内接合型固定塞包括一个中心体1，在其圆柱形外表面上设有多个径向向外开的槽状凹部2。

在这些槽状的凹部的每一个中，布置一个相关的单一且独立的夹持件3，其适于从所述中心体的圆柱形表面向外突出。

为了确保所述夹持件都能够同时径向向外膨胀，从而接合锭料的内表面，这样的夹持件的每一个被迫由一个相关的弹簧4向外压，该弹簧4设在每个这样的夹持件的内壁5与朝向相关槽状凹部外面的表面6之间形成的间隙。结果是，每个这样的槽状凹部都装有一个相关的夹持件和相关的弹簧。

如图2和2a所示，最简单的可能实施例包括一个固定塞，其中在所述槽状凹部的边缘设有一个适合的突起7，而相关的夹持件则设置相应的附件8，以此使有可能在弹簧4的作用下，所述突起7和所述附件8相互接合，其中所述夹持件同时被卡住，防止从相关的槽状凹部脱开。

通过各种有关部件相互合适地按尺寸精加工，使固定塞能够得到保证，其中接合装置能使固定塞在很小插力作用下便可插入，即使锭料可能实际上有一些微小的误差，即其内径有容差也可这样插入。

但是，这种方法还存在前面描述的两个缺点，即：

a)依然证明，当锭料直径减小时，锭料的插入引起的应变还相当大，当上述锭料而后必须分离时，即从中取下时，则排出应变最好尽可能低，不管怎样，都要满足防止锭料不意外地分离和脱落的需要，因为这种情况有可能发生，例如由于振动或在定向突变时发生。很明显这些是相互对立的需要，而且提出的解决办法不能解决这样的矛盾。

b)当加工具有不同内径的锭料时，为了便于适当考虑最大的内径，需要夹持件3突出一定距离h(见图2b)，相反，当最小直径(当然指的是固定塞本体的直径)的锭料被加工时，实际证明，该距离可能过大，因为由此产生相当大的干扰；所以，在这样的情况下，需要固定塞每次都要更换相应的尺寸，这又迫使整个设备停机，结果造成整个生产效率重大损失。

所以，为了克服这样的缺点，采取下面描述的改进措施：参见图3，4，4a，槽状凹部2在其末端设有一个壁龛22，其优选是末端指向将被插入到锭料的固定塞边缘13，下面将详细描述。

相应地，夹持件3还要这样成型，以便提供一个具有下列特性的附件33：

a)所述附件33能够容纳在相应的壁龛22中；

b)选定用于附件和相关壁龛的尺寸和几何形状，从而便于夹持件3绕轴线Y局部转动。轴线Y以所述壁龛22为中心，并且基本上与固定塞的轴线X和径向直线R垂直，该径向直线R使所述壁龛中心与所述轴线X连接起来。

本质上，夹持件似乎是“靠铰链转动”和被限定绕其本身的附件在相关壁龛中转动，使得事实上没有实际的物理铰接件存在，但是瞬时的转动轴靠约束决定，使附件恒定地保持在相关的壁龛里。

就弹簧4而言，它布置的非常合理，以便能作用在所述夹持件的自由侧；这样的装置以及其它结构相关的方法可从图3中容易地表示出来，不需要特别解释。

反之，夹持件3的优选几何形状在图5和6中表示出来。

另外，考虑到相对于锭料实现最大可能的稳定性和对中效果，所述槽状凹部和相关的夹持件数量应当至少是三个，并且进一步优选为沿着固定塞的外表面均匀分布。

图4和4a表示固定塞的环形部分12，该部分包括三个槽状凹部2，未示出相关的夹持件。

以此方式完成的夹持件转动轴相对于锭料摩擦区的定位使所谓的“标枪效应”(harpoon effect)能实现配料合理，以利于锭料的插入，另一方面也防止锭料的分离和脱落。

对上面提到的“标枪效应”可以简化作如下解释：参照图7，夹持件3用OA段表示，锭料用本体15表示，作用在所述夹持件3上的力是唯一的转动力矩F(事实上，除了总体平衡的那些力，没有其它力作用在夹持件3上)。

当锭料15静止时，所述转动力矩F则用力G作用到接触点A，该力G可以分解为分力G1和切向力G2，前者垂直于锭料15的接触壁16，后者，自然与壁16同一方向，即成直线。

所述力G2会引起锭料垂直位移，继而受到一个相应摩擦力的反作用；但是，由于锭料受约束而保持静止，故这样的摩擦力没有出现，并且所述力需要补偿。

当锭料在插入方向垂直位移时，如图8所示，反抗摩擦力的力T同样作用到点A上，而且如果这样的力恢复到力G的力矢量最大程度B，则得到用s表示的力G和T的总力矢量，即由AD段矢量表示。

因此，应当清楚地理解，在锭料插入过程中，作用在锭料上的切向力用CD段表示，该段明显低于CB段。

如果锭料此时，朝脱开方向，即分离的方向垂直位移，则仍如图8所示，力U同样作用到点A上，从而增大了摩擦力，而这样的力如果再次恢复到力G的力矢量最大程度B，则得到由Z表示的两个力G和U的总力矢量，即用AN段矢量表示。

因此，应当清楚地理解，在锭料分离过程中，作用在锭料上的切向力用CN段表示，该段明显高于CD段。

不管怎样，这种“标枪效应”，除了通过描述其工作机制提出技术特征的解释外，是被共同经验验证的普遍公认的事实。

一种更有利的改进是弹簧4适当地预加载，这样以便得到所述夹持件3的永久加力，即偏动进入最外面的位置，使所有能够插入到固定塞中心体中的锭料，都能同时通过所述夹持件，用合理的恒压，(sensibly constant pressure)，并在一定极限范围内接合起来，而不管其内径如何。

参见图9特性曲线，可以看出该图包括两条曲线，表示夹持件的压力演变，作为一般锭料内径的函数。其中用A表示关于未预加载弹簧4的情况的曲线，而B表示关于预加载弹簧的情况的类似曲线：给出所述直径实际可达到的最小和最大误差，可以迅速看出，如果以正确的方式相对于所述误差选择弹簧，则弹簧压力达到的最小值和最大值，分别是min和max(曲线B)几乎是不变的，而且总要比未预加载弹簧(曲线A)取得的压力最小值和最大值，分别是MIN和MAX相互非常接近。

上面描述的本发明的实施例可以有许多进一步的改进：事实上已经看出前面提到的“标枪效应”能够被加强，如果夹持件3的外表面9这样成形，从而构成向外突出的曲率，如图6最佳所示；另外，参见图3，同样发现，为了有利于插入最小内径的锭料，对于靠近所述槽形凹部且对着其插入边缘的固定塞圆柱形部分的外表面10，相对于所述槽状凹部采取截头锥体或者漏斗式形状证明是合适的。

本发明的另一个有利的实施例是在所述单一独立的夹持件3，103与所述相关终端附件33相对的末端设置一个止挡面14，1014，以适于当被弹簧推压时，移动并抵靠中心体1，101的表面10，1010一部分；所述表面自然位于相对于所述终端边13的相对侧。

通过在加工中适合地精制和成形有关部件，能使夹持件3的移动及因此向内或总要向锭料颈部的偏移受到限制；这样的值因此可以自由地选择，以确保夹持件3突出到一个适当的范围，从而能够接合其颈部小到预先设定值的锭料，但不是小到妨碍锭料的移动，或者损坏那些其颈部较大或非常接近仍能使锭料应用到固定塞上的最大值的锭料。

不言而喻，所有结构和各种改进的相关方法均能由本领域技术人员容易地了解，适用和实施，他们在解释相关的编号时不会遇到任何困难，因为这些编号与内接合锭料相应部件采用的编号相同；参见图10，11和12，这些图中表示有外接合的固定塞，所有上面所述情况均采用模拟的方式，事实上应当考虑锭料外接合用的固定塞主要由中心体101构成，该中心体101成外形隆起，其内部设有一个筒形空腔，相关的锭料插入其中，然后牢牢固定。

这种隆起的筒形内侧设置槽状凹部102和夹持件103以及弹性装置104，根据前面事例所描述的情况，基本上采取对称的方式。事实上，这时槽状凹部和夹持件朝向内部，即向着插入锭料的内腔。

从图11所示可易于断定，在锭料外接合用的固定塞中，这种固定塞明显地用其夹持件103接合锭料外表面的相应部分，因此也与相关的螺纹30接合。

因此本领域技术人员易于理解，就这样的功能件和作为凹部102，夹持件103，弹簧104，壁龛122和相关的附件133，以及止挡面1014的有关部件而言，图10，11，12所示的锭料外接合用固定塞与锭料内接合用固定塞基本上是镜象的，例如本说明书中前面所述和图示的类型。事实上，固定塞是一个装置，它包括设有适当装置的表面，该装置适用于将一个控制压力作用在锭料颈部的壁上，其中所述控制压力由适当的弹簧反作用产生，当弹簧从外面作用时，压靠所述颈部的壁外表面，而当弹簧从里面作用时，则压靠相关的内表面。如果从外面施加这样的夹持装置，则将支承在相应的承载件上，即通常定义为外接合固定塞，或其他同类件。如果相反，从内部施加这样的夹持装置，则相应的承载件被称为内接合固定塞，或其他同类件。不管怎样，所有这样的装置和部件都可以以完全相同的方式或等效的方式设计，制造和描述。

Claims (9)

1.一种用于支承和输送热塑树脂锭料的内接合的固定塞，包括：

一个中心体(1)，

接合装置，应用于到所述中心体，并且适于接合该锭料的颈部，其中弹性件设在所述装置上，从而将该装置压靠到所述颈部的壁上，

其特征在于：

所述中心体(1)设有多个槽状凹部(2)，这些凹部朝向其表面，该表面适于接合相关的锭料的颈部，

所述接合装置由单一且独立的夹持件(3)构成，该夹持件容纳在相关的所述槽状凹部中，

所述弹性件由相关的弹簧(4)构成，这些弹簧作用在相关的所述槽状凹部的内壁(6)与所述的单一且独立的夹持件(3)相应的相对壁(5)之间。

2.一种用于支承和输送热塑树脂锭料的外接合的固定塞，包括：

一个筒形中空中心体(101)，

接合装置，应用于所述中心体，并且适于接合该锭料的颈部，其中弹性件设在所述装置上，从而将该装置压靠到所述颈部的壁上，

其特征在于：

所述中空中心体(101)设有多个槽状凹部(102)，这些凹部朝向其表面，该表面适于接合相关锭料的颈部，

所述接合装置由单一且独立的夹持件(103)构成，该夹持件容纳在相关的所述槽状凹部中，

所述弹性件由相关的弹簧(4)构成，这些弹簧作用在相关的所述槽状凹部的内壁(6)与所述的单一且独立的夹持件(103)的相应的相对壁(5)之间。

3.根据权利要求1或2所述的固定塞，其特征在于，有至少三个所述槽状凹部和所述相应的单一且独立的夹持件。

4.根据前面任一项权利要求所述的固定塞，其特征在于，所述槽状凹部设有一个相应的壁龛(22)，该壁龛适于容纳相关一个所述单一且独立的夹持件(3)的终端附件(33)，使得相关的终端附件适于因其用枢轴固定在相关一个所述壁龛(22)中而部分地转动。

5.根据权利要求4所述的固定塞，其特征在于，所述壁龛(22，122)和所述相应终端附件(33，133)布置在朝向施加到相关锭料的相关固定塞终端边缘(13，113)的相关壳体末端。

6.根据前面任一项权利要求所述的固定塞，其特征在于，所述弹性件(4，104)被预加载，使得所述单一且独立的夹持件(103)被永久推向相关的锭料颈部。

7.根据前面任一项权利要求所述的固定塞，其特征在于，朝向相关锭料颈部的所述单一且独立的夹持件表面(9，109)至少部分具有凸形曲率。

8.根据前面任一项权利要求所述的固定塞，其特征在于，所述中心体(1，101)的表面(10，1010)向着相关锭料颈部并且相对于相应的所述单一且独立的夹持件(3、103)位于所述终端边缘(13)相对侧的部分是截头锥体形状。

9.根据前面任一项权利要求所述的或者其任何组合所述的固定塞，其特征在于，所述的单一且独立的夹持件(3，103)在其与所述相关的终端附件(33，133)相对的末端设置一个止挡面(14，1014)，该止挡面适于在预定的位置被位于相对于所述终端边缘(13)相对侧的中心体(1，101)外表面(10，1010)的所述部分接合和停止。

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