CN1498156A - 用于一种管状物体的冷却和热调节的装置和方法 - Google Patents

用于一种管状物体的冷却和热调节的装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于热的预型件或型坯(6)－尤其是用于生产塑料原料制成的吹模塑料瓶的型坯－的冷却和/或热调节的装置(1)通过约束靠近型坯的开口(8)的端部的横向变形来限制和/或减少所述型坯在冷却期间的变形。所述装置设置有一个将型坯完全包围的延长的管状部分，所述型坯以其一部分(9)靠在管状部分的延长部分的内表面上。本文还说明了用于冷却所述型坯(6)的相应方法。

Description

用于一种管状物体的冷却和热调节的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于模制件的热调节的装置和方法，且尤其适用于管状物体例如用于通过吹模生产塑料瓶的型坯的热调节，它减少了型坯从注射模中取出时型坯的变形。
背景技术
在生产塑料原料制成的吹模瓶或容器-例如用于盛放食品、饮料、矿泉水、果汁、果酱等的PET制成的瓶或罐-的过程中，一个生产工序是型坯的注模成形，在随后的拉吹模操作中，可以从所述型坯获得成品容器，但型坯的生产和吹模操作之间间隔的时间相当长；也就是说，在注射模操作后，型坯被冷却和存放起来，或者被送到位于不同生产位置的吹模设备。
当型坯还是热的且塑性较强-但无论如何所述型坯可被抓取并传送到冷却操作在其中完成的具有冷却剂循环的特别的容器例如已知的冷却杯或管或模具中-时，可以通过将它们从注射模中取出而进行冷却。
为了提高注模压机的生产量，一种趋势是将型坯在可能的最高温度下从注射模中取出，但是这增加了型坯处理的危险因素，因为型坯的塑性很强并且在被传送到压机之外的冷却装置期间容易被损坏。
另外一种趋势是尽快地冷却所述型坯，以获得一个较高的生产率并使型坯的塑性材料尽可能不定形。
此外，根据一些现有技术的生产系统，通过使用各种用于机械抓取的装置例如机械抓手将型坯从注射模中取出并将其尽快地传送到冷却杯中。如果取出温度过高，且型坯被过度塑化，型坯也会由于处理期间的机械加速和冲击而变形。因此，在第二个冷却步骤期间可能产生的问题是型坯由于热缩或机械应力而变形，从而呈现出一种弯曲的形状，甚至在型坯的两端之间有几毫米的未对准偏差。
这可能导致各种类型的问题：例如，在随后的吹模操作前的加热型坯操作期间产生很多废品。在一个红外线炉中预热所述型坯，该炉的灯或加热表面经过型坯时离它非常近并且由于型坯的过度形变而碰击它或者不均匀地加热它，因此产生了进一步的变形。此外，形状公差是一个参数，根据该参数衡量一个可能的型坯的外部子供应商的质量和可靠性-并因而确定其利润，通常在任何生产工序无论是内部的或者是外部的衡量。另一个可能产生的缺陷是在利用一个特别的杆进行拉伸操作后，变形的型坯在拉伸的固体底部区域产生不均匀的壁厚，这在随后的瓶的吹模操作中导致(瓶)破裂。
一种根据用于防止几何误差的现有技术的方法是在随后插入冷却杯中的型坯中插入一个用于阻止弯曲发生的模塞，活塞或心轴，但是，这要求有一个额外的运送塞的板和一个额外的机械元件在机器的周期时间中的运动。
已经设计出用于延长型坯在注射模中的冷却时间而不会过多耽误注模压机的生产率的其它方案。
发明内容
本发明试图解决的一个问题是以生产工艺较高的可重复性减少或消除型坯在为热调节进行的冷却中可能产生的变形，或者可能在注模操作完成后、为热调节进行的冷却之前已经产生的变形。
本发明试图实现的另一个目的是简化用于消除上述变形的现有技术装置，例如，不需要使用冷却杯里的型坯中的保持塞。
通过一种具有权利要求1所述的特征的装置和一种具有权利要求16所述的特征的方法实现上述目的。
通过本发明获得的优点是可以将型坯在一个较高的温度下从注射模中取出并且被冷却的型坯上的变形有限，而且上述问题得到了解决且本发明的实施简单。此外，在通常的临时维修操作期间可以由甚至不是特别高水平的人员以非常有限的费用在已有的用于冷却或热调节及吹模的设备上更换根据本发明的冷却杯而不必对所述设备作别的改变。在从属权利要求中介绍的本发明的一些具体实施例与用于将型坯从冷却装置和/或热调节装置中取出的装置有关。
附图说明
对于本领域的技术人员，利用本发明可获得的进一步优点将在下文的参考附图对具体实施例的两个非限制性示例的具体描述中变得明显，其中：
图1是一种根据本发明的一个第一实施例的用于一个管状物体的冷却和/或热调节的装置或冷却杯的内部主体的示意性侧视图；
图1a是根据图1的内部主体的A-A平面的示意性截面图；
图1b是图1的内部主体的示意性三维视图；
图2是根据图1的实施例的两个组合装置的示意性截面图；
图2a是型坯的一个第一示例的示意性侧视图；
图2b是型坯的一个第二示例的示意性侧视图；
图3是根据本发明的一个具体实施例的用于将型坯从多个冷却杯中取出的机械装置的示意性立体图；
图3a是图3中所示的由用于取出的机械装置和冷却杯构成的组件的局部示意性视图；
图4是一种根据本发明的装置的一个第二实施例的示意性侧视图；
图4a是根据图4的装置的B-B平面的示意性截面图；和
图4b是图4的装置的外套筒的示意性立体图。
发明的详细说明
图1、1a、2和2a是一种根据本发明的装置的一个第一优选实施例的一部分和整体的示意性表示，所述装置用于管状物体6-具体地说是型坯-的传送、冷却和/或热调节。在下文中，所述装置作为一个整体以标号1表示，也可以选择以“冷却杯”表示。
这种本身在现有技术中是已知的冷却杯用于在生产型坯的注射模外例如完成它们的冷却以能够提高压机的生产率。当型坯还较热并处于比室温下塑性更强和更容易变形的状态但是其坚固性使它们可被连续地抓取、处理并移动时，将它们从注射模中取出。图2，2a中的冷却杯包括一个内部主体2，一个套筒3从外部插到所述内部主体2上面，所述套筒象主体2一样由一种热传导性良好且优选地较轻的原料例如铝制成。在内部主体2的外表面上有靠近套筒3所包围的螺旋槽4，所述槽形成冷却剂例如水或其它一些合适的液体的通道。
在所述冷却杯的前侧设计有一个将一个待冷却或热调节的型坯6-或至少它的拉长部分10-导入形成于内部主体2中的内腔7的开口前端5。图2a中的型坯6包括一个位于开口端8附近的部分，在该部分上可能形成有例如将来的吹模瓶的螺旋顶部的螺纹，一个用于拆封和用于固定上述瓶顶的拆裂接片(tear tabs)的环形凸出部分，和一个在下文也称为“环”的第二环形凸出部分9，所述第二环形凸出部分也有可以使在下游的加工工位或在用户的设备中的吹模瓶被抓取并运动的用途。对于本发明的目的经常但不必要的是，所述环也是瓶颈区域(或者靠近开口端8的任何区域)的最大径向凸出部分。通常，型坯6上的螺纹区域和环的区域与它们将在吹模瓶上具有的尺寸相同，同时，型坯6的拉长部分10和圆形封闭端11的尺寸以这样的方式确定，即它们可以通过吹模和可能通过双轴拉伸而膨胀以获得成品瓶或容器的尺寸。因为本发明尤其有利于拉长形状的型坯，所以下文中的术语“轴向”或“纵向”将代表平行于型坯的较大尺寸的方向，而“径向”、“横向”或“侧向”是指垂直于较大尺寸和垂直于型坯或管状物体6的轴线的方向。从现有的技术水平来看，有许多已知的用于使拉长部分10具有带容许的公差的形状的系统，其中，非常热且容易变形的所述拉长部分首先被插入冷却杯中；例如，可以只在热的待膨胀部分10的壁和内部主体的内腔7的壁之间留一个最大间隙，如在型坯大约150mm长时该间隙为几十毫米。明显地，在型坯6和内腔7的壁之间的接触区域，所述间隙将减小到零；即型坯和内腔7的壁之间的间隙在型坯6的各个区域之间是局部变化的。这限制了待膨胀部分10的轴向弯曲。
根据已知的技术，型坯的圆形端11和内部主体的内腔7的底部12的接触或相反/不接触的形式是很多的：例如，可以通过以各种方法使端部11变形或将整个型坯朝底部12吸入而使热的型坯的端部11与底部12接触，或者使它插入一段距离并且可能与底部12接触。
根据已知技术的某些方案，尤其在将型坯6导入冷却杯1的时候，允许被插入的型坯6的螺纹端突出杯1之外，同时使环9或型坯的其它径向凸出部分压在所述杯上。在这种情况下，尤其是型坯象图2a中所示时，如果型坯6没有例如由一个插入其中的塞约束，那么如果冷却过快，开口端8，13通常会弯曲得很厉害，因为较窄部分13没有由内腔7的壁包含，并且可能由于开口端8附近的明显的肘状弯曲而产生不合格的型坯；图2a中的型坯有一个开口端8附近的部分13，所述部分13有一个比瓶体(bulb)的其余部分14窄的锥形横截面。申请人曾经看见过大约150mm长、其两端的线性误差甚至有2-3mm或更多的型坯。
型坯的其它变形可能来自于将它从注射模中取出和将其从这里传送到冷却杯的操作中，更可能因为现在的目的是将它提前取出并缩短其在模具中的冷却时间。在某些情况下，型坯因此有过强的塑性，同时，取出-例如利用机械抓手等-和朝冷却杯1运动期间的加速、减速及冲击也可能导致对于客户或对随后的生产步骤来说不合格的变形。
根据本发明，所述冷却杯或装置1的特征在于它包括一个图1中所示的约束/保持结构15，所述结构被设计成通过接触来限制和/或减小开口端8由于发热或以前的处理操作造成的型坯6的变形而产生的径向位移。在图1，1a，2所示的优选实施例中，所述约束结构15基本上由一个具有侧通口/槽的管状部分构成，以获得在内部主体2的前侧部分5上的一对延长部分，所述侧通口优选地位于相对于杯1的中心平面对称的位置并且沿杯的纵向延伸。在不偏离本发明的范围的情况下，形成约束结构15的前侧延长部分甚至可以只有一个，它以一个足够的环绕角度包围型坯6的开口端，或者所述延长部分也可以多于两个。这可以通过在管状部分的壁上形成适当数目的通口而实现。
使所述两个延长部分15成形以在杯的内侧上形成一个支承侧表面16，型坯6的开口端8可以在变形后从侧向即径向靠在所述表面16上。在图2a的示例中，每个延长部分15形成一个大体上为柱形表面的部分，由于热缩而产生形变的型坯的颈圈环形边缘或环9(即型坯的开口端8的代表最大径向凸出的部分)或其它一些选定区域靠在所述柱形表面上。
根据型坯6的几何形状分别或同时限定内腔7和侧支承表面16的形状，以使型坯和内腔、支承表面能够彼此适配。
以这样的方式确定一个或多个支承表面16的形状和尺寸，即在一个或多个表面与用于支承型坯的选定的接触部分之间形成至少一个预设值的最小径向间隙或最大径向过盈。可以参考一个有标称尺寸和几何形状的型坯6的尺寸计算所述最小径向间隙或最大过盈，或等同地参考一个其温度为从注射模中取出时的温度的型坯6的尺寸，例如，在环边缘和相应的形成于延长部分15上的柱形接触表面16之间的径向间隙为几十毫米来计算。在这种情况下，可以通过使型坯的底部11支承在内腔7的底部12而将型坯6有利地插入(内腔)，并且所述环9虽然将被一个或多个圆柱形表面16从侧面环绕，但是由于冷却造成的热缩它可以沿径向自由滑动。
可替代的是，一个或多个接触表面16可以是一个扩口表面的一部分或具有朝杯1的外侧开口的截锥形状，以允许开口端8上的例如环9或其它接触区域的热减径。
上述装置可以使已在前面的自动操作中-例如将型坯从注射模传送到冷却杯-由于加热而变形的型坯6一旦被插入内腔7便能够变直。
柱形表面16上方的表面(图2)可以有利地-例如根据型坯的拉长部分的直径和环的外径之间的比例-形成一个朝外开口的大扩口以构成被插入内腔7中的型坯的入口。
有利地，尽管型坯和内腔7的壁之间的一些区域存在间隙，可以例如通过使空气经过在内腔底部12上开口的通道18被吸入内腔7而产生一个负压以提高型坯6和被冷却的内部主体2之间的热交换率。一开始，当型坯6的原料的塑性仍然很强时，负压也使拉长部分10的壁变形，使拉长部分的壁粘附在内腔7的壁上。
图3和图3a图1的优选实施例的另一方面的示意性表示。根据在先技术，数排多个冷却杯1固定在例如可以通过一个旋转臂移动的一块板或其它支承件上。所述参考标号18代表整个用于将型坯从杯的内腔7中取出的机械装置。
机械装置18包括多个沿杯1的纵向运动并由一个杠杆和液压缸系统致动的提取杆19。每个提取杆19包括多个孔或切口部分20，一个或多个杯1的横截面穿过所述孔或切口部分。切口部分20的边缘上有两个齿21，或其它类似的径向突出部分，它们通过将两个纵向延长部分15彼此分开的纵向槽口22延长到杯1的内部并且在提取杆19位于降低的位置时被插到型坯端部8的横截面的一扩径部分的下方例如在环9的下方。当一个液压缸被致动时，相应的提取杆19被提升，并沿杯1的轴线平移。在槽口22里滑动的多对齿21支承在环9或型坯的部分8的其它扩径区域上，并将一排型坯6从相应的杯1中取出。如果能够将型坯6从杯1中取出，所述径向突出部分21也可以有不同的形状，甚至可以不像齿。
图4，4a和4b涉及本发明的一个第二优选实施例，其中，形成一对延长部分15的管状部分作为外套筒3而不是内部主体2的延伸。确定内部主体2的内腔7的尺寸以及待膨胀的型坯的部分10与开口端8之间的间距和内腔7的壁与支承表面16之间的间隙的标准和上述优选实施例是相似的。所述第二实施例(的装置)的生产较简单，并且可以安装在一个已有的没有设置延长部分15的内部主体2上。此外，可以以一种更简单的方式获得一个“变型”，即，通过改变外套筒3，一个内部主体2可以容纳例如两种用于瓶的型坯6，即图2a中所示的一种型坯，它有一个外径为28mm的标准环，和图2b中所示的一种型坯，它有一个具有标准外径38mm的环。
在不偏离本发明的范围的情况下，上述装置可以有多种变型。例如，除了进行本领域的技术人员可以得到的变型之外，所述装置还可以应用于聚对苯二甲酸乙二酯之外的原料如HDPE，PP和PE制成的容器或模制件的型坯的热调节。

Claims (17)

1.一种用于冷却和/或热调节具有一个第一封闭端和一个第二开口端(8)的热的管状物体(6)的装置(1)，其中，所述装置(1)包括一个设置有一个用于所述管状物体(6)的导入的开口端(5)的管状内腔(7)，并且管状内腔成形为可以接纳设置于所述第一封闭端附近的所述管状物体(6)的一个第一部分(10)和控制所述第一部分的变形；其特征在于，设置有约束结构(15)，所述约束结构被设计成通过与所述第二开口端(8)的内腔附近的所述管状物体(6)的一个第二部分的外侧接触来限制和/或控制在所述管状物体(6)的冷却和/或热调节期间沿轴线的横向产生的变形。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述约束结构包含一个与所述装置的管状内腔(7)同轴的管状部件(15)，它构成一个延长部分并且它的内表面(16)构成一个所述管状物体(6)的第二部分的支承。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述管状部件(15)设置有至少一个形成内支承表面(16)的一个间断的纵向通槽口(22)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述内支承表面(16)有这样一个尺寸，即在热的管状物体(6)被插入内腔(7)的温度下，设置有至少一个最小径向间隙或一个预设的最大径向过盈。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，内支承表面(16)成形为可以靠在包括最大径向突出的所述管状物体(6)的第二部分的部分(9)上。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内腔(7)至少部分地包容和限制所述管状物体(6)的第一部分(10)的变形，并且它的直径与管状物体的壁之间的间隙的大小不大于一个预设的冷却后的最大值。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，它包括一个内部主体(2)和一个安装在内部主体(2)上的同轴外套筒(3)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述管状部件(15)构成所述内部主体(2)的一个轴向延长部分。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述管状部件(15)构成所述外套筒(3)的一个轴向延长部分。
10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，内支承表面(16)基本上是圆柱形的。
11.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，内支承表面(16)基本上具有一个截锥形状，并且朝所述装置的开口端方向变宽。
12.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，设有将管状物体(6)从内腔(7)中取出的机械装置(18)。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述提取机械装置包括一个板，其中，所述板设置有一个直径比管状部件(15)的直径大的孔和至少一个径向齿(21)，所述径向齿被设计成沿所述纵向槽口(22)滑动以沿纵向推动管状物体(6)。
14.一种用于管状物体(6)的冷却塔，其特征在于，它包括多个根据权利要求1至13中的任一项所述的冷却装置(1)。
15.根据权利要求14所述的冷却塔，其特征在于，所述提取机械装置(18)包括一个或多个用于将多个管状物体(6)同时从多个相应的所述冷却装置(1)中取出的提取杆(19)。
16.一种通过一种根据权利1所述的冷却装置(1)实现的用于冷却至少一个热的管状塑料物体(6)的方法，它包括下述步骤：
a)所述管状物体(6)在一个注模压机中的注模成形；
b)将所述管状物体(6)在一个第一温度下取出，在此温度下，结构的塑性仍然很强且可变形；
c)将所述管状物体(6)沿其长度整个插入所述冷却装置(2)的内腔(7)中；和
d)在预设的期间内使所述管状物体(6)保持在所述冷却装置(2)中直到达到一个比所述第一温度低的第二温度。
17.根据权利要求16所述的冷却方法，其特征在于，它设计有利用机械装置(18)实现将管状物体从冷却装置中取出的阶段。
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