FR3083157A1 - POST-COOLING DEVICE FOR PREFORMS - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de post-refroidissement lors de l'injection de préformes en polyéthylène téréphtalate (PET) pour la fabrication de bouteilles par soufflage-étirage. Des tubes externes (1) placés sur un module, supportent des boites à air horizontales (2) qui sont chacune alimentées par des tubes à effet Vortex (3) qui génèrent un flux d'air réfrigéré, tandis que les tubes externes (1) sont munis d'orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) dans la zone interne des boites à air (2), ainsi que des orifices d'évacuation d'air (5) sur leur face avant pour guider le flux d'air réfrigéré le long d'un tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6), solidaire d'un piston (7), et qui se déplacent longitudinalement dans le tube (1) sous une seconde pression d'air réfrigéré, pour coiffer la préforme (9) positionnée sur le poinçon du moule (10) et être ensuite refoulé dans le tube externe (1) au cours de l'éjection de ladite préforme, pour achever son refroidissement dans le tube externe (1).The invention relates to a post-cooling device during the injection of polyethylene terephthalate (PET) preforms for the manufacture of bottles by blow-drawing. External tubes (1) placed on a module, support horizontal air boxes (2) which are each supplied by Vortex tubes (3) which generate a flow of refrigerated air, while the external tubes (1) are provided with refrigerated air supply ports (4) in the internal area of the air boxes (2), as well as air exhaust ports (5) on their front face to guide the flow of refrigerated air along an internal telescopic gripping and cooling tube (6), integral with a piston (7), which move longitudinally in the tube (1) under a second pressure of refrigerated air, to cover the preform (9) positioned on the punch of the mold (10) and then be pushed back into the external tube (1) during the ejection of said preform, to complete its cooling in the external tube (1).
Description
L'invention concerne un dispositif de post-refroidissement lors de l'injection de préformes en polyéthylène téréphtalate (PET) pour la fabrication de bouteilles par soufflage-étirage.The invention relates to a post-cooling device during the injection of polyethylene terephthalate (PET) preforms for the manufacture of bottles by blow-drawing.
La préforme se présente habituellement sous forme d'un tube cylindrique fermé à une extrémité et ouvert à l'autre extrémité qui forme le col de la préforme muni d'une collerette de retenue pour le convoyage dans la machine de soufflage-étirage. La partie inférieure de la préforme située sous la collerette de retenue constitue la zone déformable lors de l'opération d'étirage-soufflage. Cette partie est d'une épaisseur appropriée pour permettre la mise en forme de la bouteille en fonction de la taille et du poids souhaités de ladite bouteille.The preform is usually in the form of a cylindrical tube closed at one end and open at the other end which forms the neck of the preform provided with a retaining flange for conveying in the blow-stretch machine. The lower part of the preform located under the retaining flange constitutes the deformable zone during the stretch-blow molding operation. This part is of a suitable thickness to allow the shaping of the bottle according to the size and the desired weight of said bottle.
Le diamètre externe de la préforme dans la zone de déformation est généralement de l'ordre de quatre à six millimètres inférieurs au diamètre de la collerette de retenue, et l'épaisseur de matière dans cette zone de déformation est définie en fonction de la masse de matière nécessaire à l'opération d'étirage - soufflage.The external diameter of the preform in the deformation zone is generally of the order of four to six millimeters smaller than the diameter of the retaining flange, and the thickness of material in this deformation zone is defined as a function of the mass of material necessary for the stretching - blowing operation.
Cette épaisseur dans la zone de déformation qui peut être de l'ordre de 2 à 4 millimètres ou plus, pénalise fortement le cycle de refroidissement de la préforme lors de l'injection et influence de manière négative la cadence de production desdites préformes.This thickness in the deformation zone which can be of the order of 2 to 4 millimeters or more, greatly penalizes the cooling cycle of the preform during injection and has a negative influence on the rate of production of said preforms.
Pour remédier à cet inconvénient, la technique actuelle consiste à fractionner le refroidissement en effectuant un premier refroidissement dans le moule d'injection,To remedy this drawback, the current technique consists in fractioning the cooling by performing a first cooling in the injection mold,
-2puis en transférant les préformes entre 70°C et 90° C, dans un module de postrefroidissement de trois ou quatre stations qui comportent chacune le même nombre de tubes de post-refroidissement que le nombre d'empreintes du moule, et que ces les tubes sont refroidis par circulation d'eau à 8 ° C, pour finaliser le refroidissement des préformes.-2 then by transferring the preforms between 70 ° C and 90 ° C, in a post-cooling module of three or four stations which each include the same number of post-cooling tubes as the number of mold cavities, and that these tubes are cooled by circulating water to 8 ° C, to finalize the cooling of the preforms.
Selon ce procédé, une préforme d'une longueur de 110 millimètres, d'une épaisseur de paroi de 2.76 millimètres dans la zone déformable et d'un poids de 26.7 grammes, nécessite un temps de cycle total de 10.2 secondes qui se répartit de la manière suivante : 2.6 secondes pour le remplissage de l'empreinte ; 3.2 secondes pour la pression de maintient ; 2.2 secondes pour le premier refroidissement dans le moule afin que la préforme soit suffisamment rigide pour le transfert dans le module de post-refroidissement. Ensuite il faut encore 2.2 secondes pour l'ouverture du moule, le transfert dans le module de post-refroidissement des préformes à une température de l'ordre de 70 ° C, et la fermeture du moule pour un nouveau cycle d'injection. Les préformes continuent alors leur refroidissement dans le module de postrefroidissement pendant la durée de trois ou quatre cycles d'injection en fonction du nombre de stations dans ledit module pour atteindre une température de 50 degrés environ.According to this process, a preform with a length of 110 millimeters, a wall thickness of 2.76 millimeters in the deformable zone and a weight of 26.7 grams, requires a total cycle time of 10.2 seconds which is distributed over the as follows: 2.6 seconds for filling the imprint; 3.2 seconds for the holding pressure; 2.2 seconds for the first cooling in the mold so that the preform is rigid enough for transfer to the post-cooling module. Then it takes another 2.2 seconds to open the mold, transfer the preforms to the post-cooling module at a temperature of around 70 ° C, and close the mold for a new injection cycle. The preforms then continue their cooling in the post-cooling module for the duration of three or four injection cycles depending on the number of stations in said module to reach a temperature of approximately 50 degrees.
La présente invention se propose de réduire d'avantage le temps de cycle total, en transférant vers le module de post-refroidissement le premier temps de refroidissement de 2.2 secondes qui était réalisé dans le moule. Pour cela, le moule d'injection est ouvert dès la fin de la pression de maintient lorsque la préforme estThe present invention proposes to further reduce the total cycle time, by transferring to the post-cooling module the first cooling time of 2.2 seconds which was carried out in the mold. For this, the injection mold is opened at the end of the holding pressure when the preform is
-3encore à une température de 120 ° C, et le transfert de la préforme est réalisé à l'aide d'un tube interne de préhension et de refroidissement télescopique qui vient coiffer la préforme, lorsque celle-ci est encore positionnée et refroidie sur le poinçon du moule, pour l'accompagner sans risque de déformation dans le module de postrefroidissement lors de l'éjection, afin de procéder à un refroidissement plus intensif par air réfrigéré.-3 still at a temperature of 120 ° C, and the transfer of the preform is carried out using an internal tube for grip and telescopic cooling which comes to cover the preform, when the latter is still positioned and cooled on the punch of the mold, to accompany it without risk of deformation in the after-cooling module during ejection, in order to carry out more intensive cooling by refrigerated air.
Dans ce but, l'invention concerne un module de post-refroidissement du genre indiqué en préambule, caractérisée en ce que chaque rangée horizontale de tubes externes de refroidissement, placée sur ledit module, supporte des boites à air horizontales alimentées avec de l'air réfrigéré par des tubes à effet Vortex et que ces tubes externes sont munis d'orifices d'alimentation d'air pour diriger l'air réfrigéré sur un tube de refroidissement interne télescopique qui agit également en moyen de préhension de la préforme pour l'emmener dans le module de post-refroidissement.To this end, the invention relates to a post-cooling module of the type indicated in the preamble, characterized in that each horizontal row of external cooling tubes, placed on said module, supports horizontal air boxes supplied with air. refrigerated by Vortex tubes and that these external tubes are provided with air supply orifices to direct the refrigerated air onto a telescopic internal cooling tube which also acts as a means of gripping the preform to take it in the post-cooling module.
Le premier refroidissement de 2.2 secondes dans le moule est donc transféré vers le module de post refroidissement, combiné à un refroidissement plus intensif par air réfrigéré à moins 20° C, et permet de réduire de 2.2 secondes le cycle total, passant ainsi de 10.2 secondes à 8 secondes pour le type de préforme énoncé en préambule. Soit un gain de productivité de l'ordre de 27.5 %The first cooling of 2.2 seconds in the mold is therefore transferred to the post-cooling module, combined with more intensive cooling by refrigerated air at minus 20 ° C, and allows the total cycle to be reduced by 2.2 seconds, thus going from 10.2 seconds 8 seconds for the type of preform stated in the preamble. A productivity gain of around 27.5%
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante qui représente un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :The present invention and its advantages will appear more clearly in the following description which represents an embodiment given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings, in which:
-4La figure 1 représente une vue en coupe d'un groupe de quatre stations de tubes de refroidissement et de la boite à air réfrigéré correspondante.FIG. 1 represents a sectional view of a group of four stations of cooling tubes and of the corresponding refrigerated air box.
La figure 2 représente un tube externe selon l'invention, avec le tube de refroidissement interne télescopique rentré en position de refroidissement.FIG. 2 represents an external tube according to the invention, with the telescopic internal cooling tube returned to the cooling position.
La figure 3 est une vue en perspective de la figure 1.Figure 3 is a perspective view of Figure 1.
La figure 4 représente un tube externe selon l'invention, avec le tube de refroidissement interne télescopique déployé qui coiffe la préforme.FIG. 4 represents an external tube according to the invention, with the telescopic internal cooling tube deployed which covers the preform.
La figure 5 montre le positionnement du tube de refroidissement interne télescopique lorsqu'il est repoussé en cours d'éjection de la préforme..FIG. 5 shows the positioning of the internal telescopic cooling tube when it is pushed back during ejection of the preform.
En référence aux figures 1 et 2, on peut observer que les tubes externes (1) placés sur le module de refroidissement (non représenté) supportent une boite à air horizontale (2) alimentée par un tube à effet Vortex (3). Le tube externe (1) est muni d'orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) au niveau de la boite à air (2), et d'orifices d'évacuation d'air réfrigéré (5) sur sa face frontale. Le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) est fixé sur un piston (7) muni d'une coupelle de butée (8) pour la préforme (9) qui a été éjectée du poinçon (10) de l'empreinte du moule d'injection. Le piston (7) comporte sur sa face avant un moyeu externe (11) pour fixer le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6), et un moyeu interne (12) de fixation de la coupelle de butée de fond de préforme (8). La longueur de ces moyeux de fixations (11) et (12) dépassants de la face avant du piston (7) correspond à la longueur du col de préforme (13) majorée de la distance deWith reference to FIGS. 1 and 2, it can be observed that the external tubes (1) placed on the cooling module (not shown) support a horizontal air box (2) supplied by a Vortex effect tube (3). The external tube (1) is provided with refrigerated air supply orifices (4) at the level of the air box (2), and refrigerated air evacuation orifices (5) on its front face. . The internal telescopic gripping and cooling tube (6) is fixed on a piston (7) provided with a stop cup (8) for the preform (9) which has been ejected from the punch (10) of the impression of the injection mold. The piston (7) has on its front face an external hub (11) for fixing the internal telescopic gripping and cooling tube (6), and an internal hub (12) for fixing the preform bottom stop cup ( 8). The length of these fixing hubs (11) and (12) projecting from the front face of the piston (7) corresponds to the length of the preform neck (13) increased by the distance of
-5garde (A) qui sépare les cols (13) des préformes (9) positionnées sur les autres tubes (1)) et le fond de la préforme positionnée sur le poinçon (11) lors de l'ouverture du moule d'injection pour le transfert des préformes (9) (Fig.l). La longueur du tube de préhension et de refroidissement interne télescopique (6) est déterminée par la longueur de la zone déformable de la préforme (9), majorée de la longueur du col de préforme (13) et de la distance de garde (A). Le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) et le moyeu externe (11) du piston (7) comportent respectivement des orifices concentriques d'alimentation d'air réfrigéré (14) et (15) alignés aux orifices (4) du tube externe (1) lorsque le piston (7) est en butée en position arrière dans ledit tube. Le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) comporte également des orifices d'évacuation d'air réfrigéré (16) juxtaposés à la coupelle de butée de fond de préforme (8) qui épouse le profil du fond de la préforme (9). La coupelle de butée de fond de préforme (8) et le moyeu interne de fixation (12) de ladite coupelle sont munis d'un orifice central (17) qui débouche dans la chambre (18) située à l'arrière du piston (7) pour le passage d'air de l'effet vacuum de retenue de la préforme (9) dans le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) lors du refroidissement final.-5 guard (A) which separates the necks (13) of the preforms (9) positioned on the other tubes (1)) and the bottom of the preform positioned on the punch (11) when the injection mold is opened for the transfer of the preforms (9) (Fig.l). The length of the telescopic internal gripping and cooling tube (6) is determined by the length of the deformable zone of the preform (9), increased by the length of the preform neck (13) and the clearance distance (A) . The internal telescopic gripping and cooling tube (6) and the external hub (11) of the piston (7) respectively have concentric orifices for supplying refrigerated air (14) and (15) aligned with the orifices (4) of the external tube (1) when the piston (7) is in abutment in the rear position in said tube. The telescopic internal gripping and cooling tube (6) also includes refrigerated air discharge orifices (16) juxtaposed with the preform bottom stop cup (8) which matches the profile of the preform bottom (9 ). The preform bottom stop cup (8) and the internal fixing hub (12) of said cup are provided with a central orifice (17) which opens into the chamber (18) located at the rear of the piston (7 ) for the passage of air from the vacuum effect for retaining the preform (9) in the internal telescopic gripping and cooling tube (6) during the final cooling.
En référence à la figure 3, on voit les tubes de refroidissement externes (1), une boite à air (2), un tube Vortex (3), avec le premier tube externe (1) dont le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) est en position déployée et coiffe la préforme (9) qui est encore positionnée sur le poinçon (10) du mouleReferring to Figure 3, we see the external cooling tubes (1), an air box (2), a Vortex tube (3), with the first external tube (1) including the internal telescopic tube for gripping and cooling (6) is in the deployed position and covers the preform (9) which is still positioned on the punch (10) of the mold
-6d'injection. On voit également les orifices d'évacuation d'air réfrigéré (5) placés sur la partie frontale des tubes externes de refroidissement (1).-6d'injection. We also see the refrigerated air discharge ports (5) placed on the front of the external cooling tubes (1).
En référence à la figure 4, on peut voir le tube externe (1) , muni d'orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) et d'orifices d'évacuation d'air réfrigéré (5) , le tube interne de préhension et de refroidissement (6) qui est déployé et coiffe la zone déformable de la préforme (9), le tube (6) fixé sur le piston (7), muni d'une coupelle de butée de fond de préforme (8) dans sa partie avant et d'une chambre de compression/décompression (18) dans sa partie arrière.Referring to Figure 4, we can see the outer tube (1), provided with refrigerated air supply ports (4) and refrigerated air discharge ports (5), the internal tube gripping and cooling (6) which is deployed and covers the deformable zone of the preform (9), the tube (6) fixed on the piston (7), provided with a preform bottom stop cup (8) in its front part and a compression / decompression chamber (18) in its rear part.
En référence à la figure 5, on remarque que le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) a été refoulé par le tiroir (non représenté) qui forme le col de la préforme(9). Le piston (7) obstrue les orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) du tube externe (1) lorsque le tiroir du col de la préforme arrive en bout de course d'éjection, tandis que la chambre (18) passe en décompression par l'effet vacuum pour la retenue de la préforme (9) dans le tube interne de préhension et de refroidissement (6), pour entrainer le piston(7) en butée arrière dans le tube externe (1) selon la figure 2.Referring to Figure 5, we note that the internal telescopic gripping and cooling tube (6) has been pushed back by the drawer (not shown) which forms the neck of the preform (9). The piston (7) obstructs the refrigerated air supply orifices (4) of the external tube (1) when the drawer of the neck of the preform reaches the end of the ejection stroke, while the chamber (18) passes through. decompression by the vacuum effect for retaining the preform (9) in the internal gripping and cooling tube (6), to drive the piston (7) in rear stop in the external tube (1) according to Figure 2.
Le dispositif objet de la présente invention fonctionne de la manière suivante :The device which is the subject of the present invention operates as follows:
Le module de refroidissement est introduit entre les plateaux du moule qui est ouvert dès la fin de la pression de maintient, lorsque les préformes sont encore à une température de l'ordre de 120°C. Pendant cette phase, les tubes internes de préhension et de refroidissement (6) sont en position rentrés et le flux d'air réfrigéréThe cooling module is introduced between the plates of the mold which is opened at the end of the holding pressure, when the preforms are still at a temperature of the order of 120 ° C. During this phase, the internal gripping and cooling tubes (6) are in the retracted position and the air flow is refrigerated
-7continue de les refroidir, et souffle vers l'avant des tubes externes (1) à travers les orifices (5), tandis que les poinçons (10) des empreintes poursuivent le refroidissement des préformes. Lorsque le module a positionné de manière coaxiale une série de tubes internes de préhension et de refroidissement (6) vides, par rapport aux préformes (9) positionnées sur leurs poinçons (10), une première impulsion de 0.2 seconde d'air comprimé réfrigéré et à une pression de 8 bars dans la chambre (18) fait avancer tubes internes de préhension et de refroidissement (6) vides en butée vers l'avant du tube externe (1). Lors de l'avancée des tubes internes de préhension et de refroidissement (6), les masses d'air réfrigéré contenues entre les tubes externes (1) et les tubes internes (6) sont propulsées par le piston (7) à travers les orifices (5) pour refroidir la surface externe des préformes en cours de recouvrement par les tubes télescopiques (6). Lors de cette avancée des tubes internes télescopiques, une partie de l'air réfrigéré qui est propulsé dans les chambres (18) pour déplacer les pistons (7) vers l'avant du tube externe (1), traverse les orifices (17) des pistons (7) pour refroidir efficacement les fonds de préformes (9) et cette pression d'air à 8 bars permet également d'amortir le contact entre les préformes (9) et les coupelles de butée (8). Lorsque les tubes internes de préhension et de refroidissement (6) ont recouvert la totalité de la zone de déformation des préformes (9), les tiroirs du moule qui façonnent le col (13) poussent en arrière les tubes internes télescopiques (6) lors de l'éjection des préformes (9) pour les extraire des poinçons (10) sans déformation. Cette poussée refoule le piston (7) qui obstrue, momentanément en fin de course d'éjection (Fig.4), les orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) des tubes externes (1), et l'effet vacuum dans les chambres de-7continues to cool them, and blows forward external tubes (1) through the holes (5), while the punches (10) of the impressions continue to cool the preforms. When the module has coaxially positioned a series of empty internal gripping and cooling tubes (6), relative to the preforms (9) positioned on their punches (10), a first pulse of 0.2 seconds of refrigerated compressed air and at a pressure of 8 bars in the chamber (18) advances the empty internal gripping and cooling tubes (6) in abutment towards the front of the external tube (1). During the advance of the internal gripping and cooling tubes (6), the masses of refrigerated air contained between the external tubes (1) and the internal tubes (6) are propelled by the piston (7) through the orifices (5) to cool the external surface of the preforms being covered by the telescopic tubes (6). During this advance of the internal telescopic tubes, part of the refrigerated air which is propelled into the chambers (18) to move the pistons (7) towards the front of the external tube (1), passes through the orifices (17) of the pistons (7) to effectively cool the preform bottoms (9) and this air pressure at 8 bars also makes it possible to dampen the contact between the preforms (9) and the stopper cups (8). When the internal gripping and cooling tubes (6) have covered the entire deformation zone of the preforms (9), the mold drawers which shape the neck (13) push back the internal telescopic tubes (6) when ejecting the preforms (9) to extract them from the punches (10) without deformation. This push pushes back the piston (7) which obstructs, momentarily at the end of the ejection stroke (Fig. 4), the refrigerated air supply orifices (4) of the external tubes (1), and the vacuum effect in the rooms of
-8décompression (18) amène lesdits pistons en butée arrière dans les tubes externes (1). Dés que la partie frontale des pistons (7) se trouve positionnée en arrière des orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4), la pression de 8 bars de l'air réfrigéré maintient les pistons en butée arrière dans le tube externe (1), et le flux d'air réfrigéré à moins 20°C refroidit efficacement les coupelles de butée de fond de préforme ((8) ainsi que les parois externes des tubes internes de préhension et de refroidissement (6).-8decompression (18) brings said pistons into rear stop in the external tubes (1). As soon as the front part of the pistons (7) is positioned behind the refrigerated air supply orifices (4), the pressure of 8 bars of the refrigerated air keeps the pistons in rear stop in the external tube (1 ), and the flow of air cooled to minus 20 ° C effectively cools the preform bottom stop cups ((8) as well as the external walls of the internal gripping and cooling tubes (6).
L'air réfrigéré à moins 20° C assure un refroidissement intensif qui permet d'extraire les préformes (9) immédiatement après la pression de maintient dans le moule, lorsqu'elles sont encore à une température de 120° C, et de les amener à une température d'environ 50° C au cours des quatre cycles d'injection qui ont suivi le transfert desdites préformes (9) dans les tubes de post-refroidissement (1) et (6).The air cooled to minus 20 ° C provides intensive cooling which makes it possible to extract the preforms (9) immediately after the holding pressure in the mold, when they are still at a temperature of 120 ° C, and to bring them at a temperature of around 50 ° C during the four injection cycles which followed the transfer of said preforms (9) into the post-cooling tubes (1) and (6).
Le temps de refroidissement initial de 2.2 secondes réalisé habituellement dans le moule a été transféré dans le module de post-refroidissement, et s'effectue pendant les 2.2 secondes d'ouverture du moule, de transfert des préformes et de la fermeture du moule.The initial cooling time of 2.2 seconds usually carried out in the mold has been transferred to the post-cooling module, and takes place during the 2.2 seconds of opening the mold, transferring the preforms and closing the mold.
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