CN1964836A - 容器生产的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产容器(2)的方法，包括：成型步骤，在该步骤中热塑预成形件用于形成具有主体(8)和底部(10)的容器(2)；以及后续的，冷却步骤，在该步骤中通过在包括其底部(10)的目标区域以局部方式喷射射流(32)冷却已成型的容器(2)，所述射流(32)由都小于约1巴的相对压力的气体和雾化液体的混合物构成。本发明还涉及一种适于以上述方法生产容器(2)的装置。

Description

容器生产的方法和装置

本发明涉及容器的生产。

本发明特别地涉及用于采用热塑预成形成尤其是瓶子的容器的生产的方法以及装置。

这种方法通常包含在预成形件成列通过隧道式炉时加热预成形件的第一步，以及随后的实际成形操作的第二步，在第二步中，热的预成形件引导到吹塑成形设备或者拉伸吹塑成形设备中以形成容器的形状。加热预成形件的步骤不将构成热成形件的热塑性塑料或者热成形件的需要进行改变以形成容器的最小区域的热塑性塑料加热到超过玻璃态转换温度的一个温度，即所述材料的软化温度。从而，作为例子，当生产的容器由PET制成时，其软化温度为大约80℃，材料加热到大约120℃-140℃。

一旦离开成形单元(实际上即，一旦离开吹塑成形设备或者拉伸吹塑成形设备)，这样形成的容器会被送往存储单元以等待后续的填充或者直接送往填充单元。

无论什么情况，当离开成形单元时，容器应该或者至少在某些区域的局部保持一个温度，在该温度下热塑性塑料还没有回复到允许容器保持在成形操作中所形成的形状的足够硬度。

这种情况特别地影响容器的底部，底部比本体通常要厚，因此底部趋向于比本体冷却的更慢以及在离开成形单元时保持短暂的软化状态。

从而有必要在容器成形以后使容器冷却以固定所给定的形状。作为例子，在高于80℃的温度下初步成形的PET容器，必须冷却到低于70℃的温度(优选地为大约60℃)。

通过吹新鲜空气(即，温度小于等于环境温度)来冷却容器的方法，出现在法国专利申请FR-2 732 002，或者其美国等同专利US-5 996 322中。

虽然这个方法对很少阻挡空气流或者气体流的形状简单的容器是可行的，但其效果对于具有复杂形状的容器如具有花瓣状的底部的瓶子，仍然是不够的。热传递的速度不够快，从而连底部的最小形变都无法避免。这个慢的冷却过程对生产速度具有负面的影响。

还提出过通过对容器喷射由带有小水滴的空气形成的薄雾的喷雾器来冷却容器的方法。

虽然事实上这个方法可以获得比上述简单的空气冷却更快的热传递，从而可以更有效地对容器进行冷却，但其仍然具有某些缺点。

首先，薄雾被证明是难于控制的，即会喷射到整个容器而非仅仅不稳定的区域。这导致了冷却单元的效率不够高，这尤其明显地是消耗了过量的水。

其次，在容器的热的区域没有汽化的水将会沉积和积累，从而必须将其排出。

本发明的目的在于通过提供一种用于容器生产的方法和装置，从而以一种简单而经济的方式来有效地冷却容器并且从而最终可以提高生产速度，最终克服上述的缺点。

为此，根据第一方面，本发明提供一种生产容器的方法，该方法包含：

-成形步骤，从热塑预成形件开始，至形成具有主体和底部的容器，以及随后的，

-冷却步骤，用于冷却已成形的容器，

其中，在冷却步骤，已成形的容器在包括容器底部的目标区域以一种局部的方式被喷射由相对压力都小于约1巴的气体和雾化液体的混合物构成的射流。

根据另一个特性，喷射是在容器的目标区域上方进行的。

发明人注意到一个高的冷却效率，与微粒的细度有关，这种与容器相接触的微粒趋向于完全蒸发，这种相变伴随着相当大的热传递。

根据第二方面，本发明提供一种生产容器的装置，该装置包括：

-成形单元，用于通过成形热塑预成形件来成型容器，以及，

-冷却单元，用于冷却已成形的容器，该冷却单元包括：

-加压气体供应线路；

-加压液体供应线路；

-雾化喷嘴，所述线路连接到该雾化喷嘴，所述喷嘴设计为对已成形的容器喷射由气体和雾化液体构成的混合物的射流。

本发明的其他目的和优点通过下面参照所附的附图给出的说明将更加清晰，其中：

图1为本发明的装置的示意性俯视图；

图2为详细示出图1中装置对应于II部分的俯视图；

图3为图1所示装置的冷却单元的局部正视图；

图4为从图的垂直的角度看图3所示冷却单元的局部侧视图；

图5为图3和图4所示的冷却单元的护罩的俯视图；

图6为图3所示冷却单元的原理图。

图1示出了用于利用热塑预成形件生产容器2如瓶子的装置1。

所述装置1包括用于形成容器2的成形单元3；用于填充容器2的填充单元4；用于将已成形的容器2从成形单元3的出口6向填充单元4输送的输送装置5；以及，冷却单元7，该冷却单元7位于成形单元3的出口6处且沿由输送装置5形成的容器2的路径设置。

容器2由如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或者任意其他的合适的热塑性塑料制成。一旦成形，每个容器2具有主体8(可以是圆柱形的)、颈部9以及位于颈部9的相对端的的底部10。

装置1还包括供应单元11，所述供应单元11将预成形件传送到成形单元3。供应单元11包括，如，存储部12，该存储部12中存储有松散堆叠的通过喷射模塑法预制的预成形件。所述存储部12通过分选机14连接到成形单元3的入口13，其中，所述分选机14将预成形件分开并放置到导板15上。

预成形件随后放置到传递链16上，并在引导到具有多种模型(图中未示出)的圆盘传送带18的吹塑成形设备或者拉伸吹塑成形设备之前，在所述预成形件成列地通过隧道式炉17时加热所述预成形件。

容器2随后通过具有缺口20(如图2所示)的传递轮19从吹塑成形设备向位于成形单元3的出口6处的输送装置5输送，其中，在输送向填充单元4之前冷却容器2。

传递轮19通过连接到圆盘传送带18的传送带21旋转，其中，传递轮19的旋转速度与而圆盘传送带18的切向速度同步。

在填充单元4中，容器2排列在转鼓式填充装置22上，一旦填充容器2，则将容器2取出，然后送到封口设备23。随后容器卸下并送往标记单元(图中未示出)，然后送往包装单元(图中未示出)。

如图3所示，输送装置5包括彼此对置的两轨道24，容器2通过其颈部9悬挂在轨道24上，并在传递轮19的驱动力下相互推动，从而在轨道24上滑动。

轨道24由圆柱支架25支撑，所述圆柱支架25通过框架26支撑，所述框架26构成输送装置5的支承结构。

为了运输具有不同直径的颈部9的容器，轨道24安装成可以在它们的支撑体上横向滑动，通过手轮27可以调整它们的间隔距离。

如图2所示，输送送装置5包括底板28，所述底板28位于成形单元3的出口6处，并设置在下方且朝向容器2的底部10。因为容器2悬挂在轨道24上，所以它们并不在底板28上停留，根据容器2的尺寸，可以调节底板28的垂直位置(即，至轨道24的距离)，从而可以保持底板28和容器2的底部10之间的间隙尽可能地小。

下面我们讨论如何进行上述的调整。

作为该装置一部分的冷却单元7包括：加压气体供应线路29，其中典型的气体为空气；以及，加压液体供应线路30，其中典型的液体为水。如图3及图4所示，所述两个线路连接到喷嘴31，其中，所述喷嘴31设置在底板28的下方并与底板28保持一定的距离。

从而，通过供应空气和水，喷嘴31产生从容器2的外部喷向底部10的射流32，所述射流32由空气和悬浮的水构成，这里从容器2的外部向底部10构成在容器形成后立即需要从外部冷却的目标区域。

喷嘴31具有孔33，该孔33朝向位于成形单元3的出口6处的形成在底板28上的开口34。容器2的底部10成列地且垂直地通过所述开口34。

为了避免液体喷射影响周围装置1的敏感零件，喷嘴31放置到箱体35中，箱体35限定射流32并允许能够回收液化后的水。

箱体35具有侧壁36，所述侧壁36被上端37限定，箱体35通过上端37固定到底板28上，所述侧壁36，在所示的实施例中具有方形截面，作为开口34的限定边。

箱体35还包括，用于回收沿侧壁36流下的液化的水的接收器38，所述接收器38设置在上端37的对立侧。如图4所示，接收器38具有口39，其中，所述口39可以与用于将水排出道装置1的外面的导管(图中未示出)连接。

又如图4中所示，所述在底部封闭箱体35的回收接收器38是可分离的，从而允许接近喷嘴31。实际上，接收器38通过蝶形螺母40安装到侧壁36上，从而允许接不用工具就可以快速地拆卸收器38。

考虑到装置1应该适于生产不同尺寸的容器2，提供调整装置41，用于调整喷嘴31和容器2的底部10之间的间隔距离，即在实际中，用于调整喷嘴31和底板28之间的间隔距离。

如图3和图4所示，这些调整装置41采取安装至少一个间隔套的形式，其中所述间隔套安装到箱体35的上端37上且放置在箱体35和底板28之间，从而提升底板28，所述间隔套具有侧壁42，从而延伸箱体35的侧壁36。

其结果是，输送装置5和冷却单元7具有基于容器2的尺寸的连接组合性。

如图4所示，喷嘴31设计成产生圆锥形的射流32。为了最优地在容器2的底部10上定位射流32并最大可能地避免水雾超过底板28，冷却单元7包括护罩43，所述护罩43横跨开口34安装在箱体35的上端37处，从而限定宽度可调的窗口44。

护罩43包括两个挡片45、46，所述挡片设置在垂直于喷嘴31的轴线(即射流32的总方向)的一平面内，这些具有内边缘47、49的挡片共同限定窗口44。如图5所示，挡片45、46中至少之一可滑动地安装以允许调整窗口44的尺寸(更精确地说是调整宽度)，从而在箱体35的出口处根据尤其是容器2的底部10的直径调整射流32的横截面。

喷嘴31为喷雾嘴，它设计成将水雾化成细微的小滴，即直径小于200μm的小滴。但常规的雾化喷嘴产生大的水滴，即直径大于400μm的水滴。

发明人注意到雾化的微粒一旦与热塑料相接触，即与大于等于约80℃的塑料相接触，雾化的微粒实际上立刻变成气态。伴随这个从液态到气态的变化所产生的热传递，使容器2的暴露部分(在这个实施例中指底部10)冷却。

因为伴随从液态到气态变化所产生的热传递大于伴随简单加热水所产生的热传递(在这个实施例中指通过雾化冷却)，可以证明通过喷射雾化的射流进行冷却是一种比雾化更有效的方法。

本发明还具有如下的优点。

第一，大量地减少了水消耗(直径为200μm的微滴的体积事实上是直径为400μm的体积的八分之一)。

第二，大幅度地降低了容器2的主体8上的污垢，特别地，尽管大的液滴沉积在主体8上并留下必须被清除掉的痕迹，但是因为细微的液滴当与热的底部10相接触时它们汽化了或者因为它们被护罩阻止了细微的液滴则没有机会沉积到主体8上，。从而改进了容器的清洁度。

第三，细微的液滴的汽化避免了对装置1的污染，即喷射到装置1周围部件上的水，特别对电气安全方面具有有害的后果。将喷嘴31围到箱体中也有助于减轻这个污染。

下面结合图3和图6，分别说明加压空气供应线路29和加压水供应线路30的结构装置和装置。

气体供应线路29包括连接到总加压空气线路的供气管(图中未示出，工业中，总加压空气线路的相对空气压力通常为7巴)。

应当注意“相对”空气压力是指测量的空气压力和大气压力的差。

供气管49连接到第一电磁阀50上，所述第一电磁阀50通过控制器(图中未示出)操作，当装置1停止时气体供应线路29关闭，当装置1工作时气体供应线路29打开。

在电磁阀50和喷嘴31之间沿着空气供应线路29放置有压力调节器51(在这个实施例中为安全阀)，所述压力调节阀51设计成其出口处的相对空气压力小于约1巴，优选地为约0.7巴。压力计52(指针式或者数字式)连接到所述压力调节器51上。

作为其一部分的水供应线路30包括连接到总水供应线路(图中未示出)上的供水管53，在本实施例中，所述供水管53通过手动龙头54连接到总水供应线路。

在手动龙头54和喷嘴31之间，沿水供应线路30依次设置有：

第一电磁型的抑垢过滤器55，用于通过留下直径大于7μm的微粒进行水的第一次软化；

通过上述控制器操作的第二电磁阀56，用于当装置1停止时关闭水供应线路30，当装置1工作时打开水供应线路30；

第二抑垢过滤器57，用于通过留下直径大于5μm的微粒进行水的第二次软化；

压力调节器58，其上连接有压力计59，以及，

限流器60。

分别调整压力调节器58和限流器59，从而得到小于1巴(优选地约为0.7巴)的相对水压和小于3升/小时的水流量。

事实上，发明人注意到，通过这些值，结合小于1巴的相对空气压力，冷却单元具有最高的效率。

此外，为了在进水侧清洗喷嘴31以避免其水垢增大，尤其是当装置1长期停止时，空气供应线路29通过旁路线路61连接到水供应线路30上，一方面，所述旁路线路61连接到空气供应线路29的第一电磁阀50的上游，另一方面，所述旁路线路61连接到水供应线路30介于限流器60和喷嘴31之间的位置上。

接下来，旁路线路61包括：第三电磁阀62，所述第三电磁阀62当判定必须进行清洗时通过所述控制器进行操作；以及止回阀63，用于防止水流入空气供应线路29。

下面说明装置1的操作。

预成形件首先通过供应单元11引入到成形单元3。在成形单元3内，由预成形件形成容器2。热的容器2随后通过成形单元3的出口6的轮19向输送装置5输送。

随后，容器2通过开口34，底部10被来自喷嘴31的射流32冲击，从而通过伴随雾化后的水颗粒从液态至气态的变化所产生热传递而冷却。

本发明并不局限于前述的实施例，可以想到的变形例也包括在本发明中。

这样，虽然喷嘴31连续地进行喷射，但是也可以通过对控制器编程，使只有当容器2通过窗口44时才产生间歇性射流32，从而节约水并避免喷射的液体穿过两个连续的容器2之间的间隙。

此外，虽然冷却单元7在上述实施例中为固定的单元，也可以将其安装到滑动支架上，该滑动支架可以随着容器2在输送装置5的输送路径的一部分上移动，以进一步的冷却底部10。

也可以将喷嘴31与传递轮19成直线放置，或者更精确地，与缺口20所遵循的路径成直线放置，以在容器输送向输送装置5时，甚至在其离开成形单元3之前，开始对其进行冷却。这种结构不需要对冷却单元7的实际结构进行特殊的改变。

此外，虽然在上述的实施例中将要冷却的区域(目标区域)由容器2的底部10构成，但是也可以根据容器的形状选择其他的目标区域，例如，可以涉及主体8上具有加强元件的一些区域，这些区域的壁的轮廓和/或厚度有局部变化。

另外，也可以将空气替换成其他任何的惰性气体(如氮气)，并且，也可以用其它液体代替水，优选地为非腐蚀性且无污染的液体。

关于护罩43，虽然其具体形式为挡板45、46，但是也可以用收缩隔板代替这些挡板45、46。

Claims (15)

1、一种生产容器(2)的方法，该方法包括：

成形步骤，从预热的热塑预成形件开始，至形成具有主体(8)和底部(10)的容器(2)；以及后续的，

冷却步骤，用于冷却已成形的容器(2)，

其特征在于，在冷却步骤中，已成形的容器(2)在包括容器(2)的底部(10)的目标区域以局部方式喷射由相对压力小于都约1巴的气体和雾化液体的混合物构成的射流(32)。

2、根据权利要求1所述的方法，其中所述气体的相对压力等于约0.7巴。

3、根据有权利要求1或2所述的方法，其中所述液体的相对压力等于约0.7巴。

4、根据权利要求1至3中任意一权利要求所述的方法，其中所述气体为空气。

5、根据权利要求1至4中任意一权利要求所述的方法，其中所述液体为水。

6、一种用于生产容器(2)的装置(1)，所述装置(1)包括：

成形单元(3)，用于通过成形热塑预成形件来成型容器(2)；以及，

冷却单元(7)，用于冷却已成形的容器(2)，

所述装置(1)，其特征在于，该冷却单元(7)包括：

加压气体供应线路(29)；

加压液体供应线路(30)；以及，

雾化喷嘴(31)，所述线路(29，30)连接到该雾化喷嘴(31)，该喷嘴(31)设计成对已成形的容器(2)喷射由相对压力小于约1巴的气体和雾化液体混合物构成的射流(32)。

7、根据权利要求6所述的装置(1)，其中气体供应线路包括气压调节器(51)。

8、根据权利要求6或7所述的装置(1)，其中液体供应线路(30)包括液体压力调节器(58)。

9、根据权利要求6至8中的任意一个权利要求所述的装置(1)，该装置的冷却单元(7)包括箱体(35)，在所述箱体(35)内放置有雾化喷嘴(31)，所述箱体(35)具有限定开口(34)的上端(37)，其中所述喷嘴(31)朝向所述开口(34)，所述开口(34)垂直于容器(2)的路径放置。

10、根据权利要求9所述的装置(1)，所述装置(1)还包括用于调整开口(34)和喷嘴(31)的间距的调整装置(41)。

11、根据权利要求10所述的装置(1)，其中所述调整装置(41)采取至少一间隔套的形式，其中所述至少一间隔套可以安装到箱体35的上端37上。

12、根据权利要求9至11中的任意一权利要求所述的装置(1)，其中所述箱体(35)包括用于回收液体的接收器(38)，所述接收器(38)设置在所述开口(34)的相对端。

13、根据权利要求6至12中任意一权利要求所述的装置(1)，其中所述冷却单元(7)包括护罩(43)，所述护罩(43)面对喷嘴(31)且沿由喷嘴(31)所产生的射流(32)放置，所述护罩(43)限定窗口(44)，所述窗口(44)垂直于容器(2)的路径放置。

14、根据权利要求13所述的装置(1)，其中，所述护罩(43)包括限定所述窗口(44)的两个挡片(45，46)，挡片(45，46)其中至少之一可以移动以调整窗口(44)的宽度。

15、根据权利要求13或14并结合权利要求9至12中任意一权利要求所述的装置(1)，其中，护罩(43)安装在所述箱体(35)的上端(37)上。

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