WO2007041873A1 - Ventileinrichtung für hohlkörperblasmaschinen - Google Patents

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WO2007041873A1
WO2007041873A1 PCT/CH2005/000591 CH2005000591W WO2007041873A1 WO 2007041873 A1 WO2007041873 A1 WO 2007041873A1 CH 2005000591 W CH2005000591 W CH 2005000591W WO 2007041873 A1 WO2007041873 A1 WO 2007041873A1
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blowing
pressure
compressed air
blow
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PCT/CH2005/000591
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Othmar Rymann
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Eugen Seitz Ag
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    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
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Definitions

  • the present invention relates to a valve device for hollow-body blow molding machines according to the preamble of claim 1 and to a method for operating such a valve device according to the preamble of claim 9.
  • a blank or preform is blown in a blow molding machine usually in two steps in its final form.
  • a blow molding machine usually in two steps in its final form.
  • Blank already essentially on the finished bottle head, which is held in the blow mold of the HohlSystemblasmaschine and connected to a compressed air system. By blowing compressed air through the bottle head, the blank is inflated and finally brought to its final shape.
  • This is advantageously carried out in a two-stage process, wherein first a pre-blowing takes place with a pressure value between 4 to 13 bar, and then the final blowing takes place with a pressure value between 15 to 45 bar.
  • valve assembly consisting of three valves, a Vorblasventil, a blow valve and a vent valve, which are usually arranged on a common block, is conventionally used. These valves can be controlled via pilot valves to ensure fast control times.
  • the high compressed air level required for the second blowing stage must be released again for the following work process for the following blank, with a large amount of air being blown into the environment via a bleed valve. Since this pressure level and the amount of air must be generated by means of a pressure generating device, blowing off this amount of air means a relatively large waste of energy.
  • the object of the present invention was to find a device which recuperates as much as possible of the compressed air of the second blowing stage for further processes.
  • valve device for hollow blow molding machines for blowing compressed air into a blowing volume at two different pressure levels with a Vorblasventil and a main blow valve, wherein the main blow valve and the Vorblasventil are connected to each other and
  • Main blower valve having a supply line to the blowing volume and wherein the Vorblasventil and the main blow valve each having a double-acting valve body, which is operatively connected from one side to a pilot valve and is connected from the other side to a feed line, according to the invention the valve body of the Vorblasventils constructed in two parts, with a valve stem and a cap piston, which is arranged axially movable relative to the valve stem.
  • the Valve stem operatively connected to a spring body, which exerts a closing force in the direction of the closed position of the valve stem. Due to the two-part construction of the Vorblasventils invention can be advantageously during the phase, the discharge of the
  • the Vorblasventil to a blast space which is closable via a first vent seat, against which a closing surface of the top piston can be brought into engagement with the environment and connected via a second valve seat, against which a closing surface of the valve stem is brought into abutment, with the supply line is lockable connected.
  • Hutkolben and valve stem achieved which connects the blowing chamber according to the process step with either the environment or the pressure line or completely opposite these two spaces closes.
  • the hat piston preferably has a in the center of the piston crown Opening, which leads to an interior space below the piston head, in which the upper end of the valve stem is inserted as a piston.
  • both hat piston and the end of the valve stem have seals to prevent pressure loss across the piston walls.
  • valve body of the main blow valve is constructed in two parts, with a valve stem and a cap piston, which is arranged axially movable relative to the valve stem, and the valve stem is with a
  • the main blow valve is constructed with a two-part valve body corresponding to that of the Vorblasventils, which allows a particularly compact construction of the valve body. Due to the compact design, the pressure chambers within the valve body can be kept very small, which in turn leads to an improvement in the utilization of the air volume and thus to a reduction of the working air volume.
  • the main blow valve also has one
  • a feed line with a check valve is arranged between the feed line and Vorblasventil.
  • the flow area for blowing the Hauptblasscheres is increased in the Vorblastiktechnisch, which shortens this Einblaszeit and thus reduces or even prevents a possible delay in releasing the pressure.
  • a throttle preferably an adjustable throttle with displaceable piston is arranged between the feed line and Vorblasventil.
  • valve device according to the invention advantageously exhibits a particularly compact design with small external dimensions.
  • control lines of the pilot valves are connected to the pressure line of the main blow valve.
  • the control of hat piston and plunger does not require its own pressure supply, but can be done with the existing facilities.
  • geometric relationships of the control surfaces of the piston and plunger can be optimally adapted to the conditions and can also be used universally for various absolute pressure values.
  • the pressure line of the Vorblasventils is subjected to an air pressure between 4 bar and 15 and the pressure line of the main blow valve is subjected to an air pressure of at least three times the air pressure of the pressure line of the Vorblasventils, preferably between 12 bar to 45 bar.
  • Main blow valve each having a double-acting valve body, which is operatively connected from one side with a pilot valve and is connected from the other side to a feed line for the supply of compressed air, wherein in a first step, the blowing volume is pre-blown with a first pressure level and then the blow volume is blown finished with a second, higher pressure level, according to the invention in discharging the compressed air from the blowing volume in a first step, the Compressed air is returned to the supply line at a lower pressure level before the remaining compressed air is released to the environment. This recovers part of the compressed air from the higher compressed air level for the lower compressed air level, rather than simply into the
  • 1 shows the purely schematic structure of an inventive valve device in longitudinal section
  • 2 shows the pressure curve within the blow volume over the entire blowing process of a valve device according to the invention
  • FIGS 3 - 8 schematically in longitudinal section the position of the valves of the valve device of Figure 1 to the process points A to F according to the diagram of Figure 2;
  • FIG 9 shows the view of a valve device according to the invention.
  • FIG. 1 shows the basic structure of a valve device according to the invention.
  • the main blow valve 2 and the Vorblasventil 3 are arranged parallel to each other.
  • Each valve has a two-part closing element, consisting of a valve stem 4 resp. 5 and a top hat 6 resp. 7, which is slidably disposed in a correspondingly shaped cylinder in the valve body 1 along its longitudinal axis.
  • the hat piston 6, 7 is also designed to be displaceable relative to the valve stem 4, 5 in the direction of the longitudinal axis.
  • blowing chambers 14, 15 are on the one hand in direct communication with each other, for example by one or more channels 16 arranged in the valve body 1.
  • the blow chamber 14 of the main blow valve 2 opens further into the blowing volume 17, for example the blank for a PET bottle.
  • the blowing chamber 15 of the Vorblasventils 3 opens outward into the environment, advantageously via a downstream muffler 18 to release the blown air after the completed inflation of the blowing volume 17, since the change of Blasvolumens 17, respectively. the replacement of the finished blown bottle with a new blank, only pressure-free can be done.
  • FIG. 2 schematically shows the blow pressure diagram of a complete inflation process, as is typical for the inflation of PET blanks
  • the pressure curve P within the blow volume 17 is shown schematically over the process time t.
  • the blowing volume for example a PET blank
  • this volume is subjected to an admission pressure Pv.
  • the blowing volume 17 is acted on by the main blowing pressure Ph by the main blowing valve 2 being opened and the pre-blowing valve 3 being closed.
  • blowing volume 17 When the blowing volume 17 is finished blown, for example, the PET bottle has been finished, the air pressure in the blow volume 17 must be reduced, which conventionally takes place by opening an additional vent valve in the discharge phase c), whereby the pressurized air from the Blasvolumen 17 and the valve body 1 can escape into the environment. Subsequently, the blowing volume 17 can be exchanged, ie the finished PET bottle removed and a new blank to be connected.
  • Valve device now makes it possible to recover the pressure difference between Vorblastik Pv and Hauptblastik Ph for the next blowing process, ie not completely release to the environment.
  • This will be the Efficiency of the blowing process, which usually runs fully automated with high production figures, improves because it reduces the total air requirement. This advantageously reduces the energy consumption for providing the compressed air.
  • valve device is shown in the vented, pressure-free Ausgansdian.
  • the two hatching pistons ⁇ , 7 and the two valve tappets 4, 5 are in their uppermost position. This creates a direct connection between the blowing volume 17 via the blowing chamber 14 of the main blowing valve 2, the connecting channel 16, the blowing chamber 15 of the pre-blowing valve 3 in the muffler 18 and thus the environment.
  • a blown blown volume 17 can be removed and a new blowing volume 17 can be attached.
  • FIG. 3 now shows the valve positions immediately before the pre-blowing phase a) at point A according to FIG. 2.
  • the blowing volume 17 is subjected to a pre-blowing pressure which is in the order of magnitude between 4 and 15 bar for the production of PET bottles.
  • pressure is built up in advance via the pilot valve 11 of the Vorblasventils 3 in the control chamber 9, which first the hat piston 7 presses down against the vent seat 19 and thus the Connection the Blasraums 15 with the muffler 18 concludes resp. suppressed. This prevents that a part of the Vorblas Kunststoff escapes when opening the valve stem 5 via the muffler 18 to the outside as a leakage current.
  • the top piston 6 of the main blow valve 2 is pressed by the Vorblastik in the blowing chamber 14 in its upper end position, respectively. held, since the pilot valve 10 is not activated.
  • a control pressure is now established in the control chamber 8 of the main blow valve 2 via the pilot valve 10, whereby the hat piston 6 is pressed down against its vent seat 24, as shown in FIG.
  • the connection between the Vorblasventil 3 and the blast chamber 14 of the main blow valve 2 is interrupted.
  • the valve stem 4 of the main blow valve 2 is also displaced downwards and is thus released from its valve seat 23.
  • the blowing chamber 14 is connected to the pressure line 12, which is acted upon by the main blowing pressure, which typically has a pressure between 12 to 45 bar, and thus directs it into the blowing volume 17.
  • the pressure in the blowing volume 17 can still be completely reduced via the muffler 18 and the blowing volume 17, as a rule the finished blown-out bottle, can be removed from the valve body 1.
  • the two pilot valves 10 and 11 advantageously the Hauptblastiklus is used, ie, the two pilot valves 10 and 11 are connected to the pressure line 12 of the main blowing pressure.
  • the volume of Blashoffine 14 and 15 of the main blowing valve 2 and the Vorblasventils 3 and the connecting channel 16 can be kept very small, which in turn leads to very small loss volumes and thus reduces the compressed air requirement compared to arrangements with three or four valves.

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Abstract

Es wird eine Ventileinrichtung für Hohlkörperblasmaschinen zum Einblasen von Druckluft in ein Blasvolumen (17) auf zwei unterschiedlichen Druckniveaus mit einem Vorblasventil (3) und einem Hauptblasventil (2) vorgeschlagen, wobei das Hauptblasventil (2) und das Vorblasventil (3) miteinander verbunden sind und das Hauptblasventil (2) eine Zuleitung zum Blasvolumen (17) aufweist und wobei das Vorblasventil (3) und das Hauptblasventil (2) je einen doppelseitig wirkenden Ventilkörper aufweisen, welcher von einer Seite mit einem Pilotventil (10; 11) wirkverbunden ist und von der anderen Seite mit einer Speiseleitung (12; 13) für die Zufuhr von Druckluft verbunden ist. Dabei ist der Ventilkörper des Vorblasventils (3) zweiteilig aufgebaut, mit einem Ventilstössel (5) und einem Hutkolben (7), der axial gegenüber dem Ventilstössel (5) beweglich angeordnet ist. Weiter ist der Ventilstössel (5) mit einem Federkörper (20) wirkverbunden, der in Richtung der Schliesslage des Ventilstössels (5) eine Schliesskraft ausübt. Damit kann ein Teil der Druckluft des Hauptblasdruckes zurückgeführt und als Vorblasdruck wieder verwendet werden, was vorteilhaft den Energiebedarf zur Erzeugung des Vorblasdruckes reduziert.

Description

Ventileinrichtung für Hohlkörperblasmaschinen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für Hohlkörperblasmaschinen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Ventileinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9.
Für die Erzeugung von Kunststoffflaschen, insbesondere von PET-Flaschen, wird ein Rohling oder Vorformling in einer Hohlkörperblasmaschine in der Regel in zwei Schritten in seine endgültige Form aufgeblasen. Hierfür weist der
Rohling bereits im Wesentlichen den fertigen Flaschenkopf auf, welcher in der Blasform der Hohlkörperblasmaschine gehalten und mit einem DruckluftSystem verbunden wird. Durch Einblasen von Druckluft durch den Flaschenkopf wird der Rohling aufgeblasen und schliesslich in seine endgültige Form gebracht.
Dies erfolgt vorteilhaft in einem zweistufigen Verfahren, wobei zuerst ein Vorblasen mit einem Druckwert zwischen 4 bis 13 bar erfolgt, und danach das Fertigblasen mit einem Druckwert zwischen 15 bis 45 bar erfolgt.
Um eine wirtschaftliche Produktion zu gewährleisten müssen diese Prozesse so rasch als möglich ablaufen. Hierfür wird herkömmlicherweise eine Ventilanordnung bestehend aus drei Ventilen, einem Vorblasventil, einem Blasventil und einem Entlüftungsventil, welche meistens auf einem gemeinsamen Block angeordnet sind, eingesetzt. Diese Ventile können über Pilotventile angesteuert werden, um schnelle Steuerzeiten zu gewährleisten. Das für die zweite Blasstufe benötigte hohe Druckluftniveau muss für den folgenden Arbeitsprozess für den folgenden Rohling wieder abgelassen werden, wobei eine grosse Menge an Luft über ein Entlüftungsventil in die Umgebung abgeblasen wird. Da dieses Druckniveau und die Luftmenge mittels einer Druckerzeugungseinrichtung generiert werden müssen, bedeutet das Abblasen dieser Luftmenge eine verhältnismässig grosse Energieverschwendung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, eine Einrichtung zu finden, welche möglichst viel der Druckluft der zweiten Blasstufe für weitere Prozesse rekuperiert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Einrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Weitere, erfindungsgemässe Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der weiteren Ansprüche 2 bis 8.
Bei einer Ventileinrichtung für Hohlkörperblasmaschinen zum Einblasen von Druckluft in ein Blasvolumen auf zwei unterschiedlichen Druckniveaus mit einem Vorblasventil und einem Hauptblasventil, wobei das Hauptblasventil und das Vorblasventil miteinander verbunden sind und das
Hauptblasventil eine Zuleitung zum Blasvolumen aufweist und wobei das Vorblasventil und das Hauptblasventil je einen doppelseitig betätigbaren Ventilkörper aufweisen, welcher von einer Seite mit einem Pilotventil wirkverbunden ist und von der anderen Seite mit einer Speiseleitung verbunden ist, ist erfindungsgemäss der Ventilkörper des Vorblasventils zweiteilig aufgebaut, mit einem Ventilstössel und einem Hutkolben, der axial gegenüber dem Ventilstössel beweglich angeordnet ist. Weiter ist der Ventilstössel mit einem Federkörper wirkverbunden, der in Richtung der Schliesslage des Ventilstössels eine Schliesskraft ausübt. Durch den erfindungsgemäss zweiteiligen Aufbau des Vorblasventils lässt sich vorteilhaft während der Phase das Ablassens des
Hauptblasdruckes aus dem Blasvolumen ein Teil der Druckluft in das Vorblasdrucksystem zurückspeisen, bevor die restliche Luft an die Umgebung abgegeben wird. Damit wird ein Teil der Druckluft für die Verwendung in der Vorblasphase wieder verwenden. Damit wird die Produktion von Druckluft für den Vorblasprozess im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, bei welchem die gesamte Luftmenge einfach in die Umgebung abgelassen wird, reduziert, was zu nicht unerheblichen Einsparungen von Energie führt, die für die Herstellung der Druckluft eingesetzt werden muss, was letztlich auch zu Einsparungen bei den Produktionskosten führt.
Beispielsweise weist das Vorblasventil einen Blasraum auf, der über einen ersten Entlüftungssitz, gegen welchen eine Schliessflache des Hutkolbens in Anschlag bringbar ist, mit der Umgebung verschliessbar in Verbindung steht und über einen zweiten Ventilsitz, gegen welchen eine Schliessflache des Ventilstössels in Anschlag bringbar ist, mit der Speiseleitung verschliessbar in Verbindung steht. Durch diesen Aufbau wird ein optimales Zusammenspiel zwischen
Hutkolben und Ventilstössel erzielt, welches den Blasraum entsprechend dem Verfahrensschritt entweder mit der Umgebung oder der Druckleitung verbindet oder ganz gegenüber diesen beiden Räumen verschliesst . Der Hutkolben weist vorzugsweise in der Mitte des Kolbenbodens eine Öffnung auf, welche zu einem Innenraum unterhalb des Kolbenbodens führt, in welchem das obere Ende des Ventilstössels als Kolben eingeführt ist. Selbstverständlich weisen sowohl Hutkolben wie auch das Ende des Ventilstössels Dichtungen auf, um einen Druckverlust über die Kolbenwände zu verhindern.
Beispielsweise ist der Ventilkörper des Hauptblasventils zweiteilig aufgebaut, mit einem Ventilstössel und einem Hutkolben, der axial gegenüber dem Ventilstössel beweglich angeordnet ist, und der Ventilstössel ist mit einem
Federkörper in Richtung der Schliesslage des Ventilstössels wirkverbunden. Vorteilhaft wird auch das Hauptblasventil mit einem zweiteiligen Ventilkörper entsprechend demjenigen des Vorblasventils aufgebaut, was einen besonders kompakten Aufbau des Ventilkörpers erlaubt. Durch den kompakten Aufbau können auch die Druckräume innerhalb des Ventilkörpers sehr klein gehalten werden, was wiederum zu einer Verbesserung der Ausnutzung der Luftvolumen und damit zu einer Reduktion des Arbeits-Luftvolumens führt. Beispielsweise weist auch das Hauptblasventil einen
Blasraum auf, der über einen ersten Entlüftungssitz, gegen welchen eine Schliessfläche des Hutkolbens in Anschlag bringbar ist, mit dem Blasraum des Vorblasventils verschliessbar in Verbindung steht und der über einen zweiten Ventilsitz, gegen welchen eine Schliessfläche des Ventilstössels in Anschlag bringbar ist, mit der Speiseleitung verschliessbar in Verbindung steht, und dass der Blasraum mit dem Blasvolumen in Verbindung steht, vorzugsweise unmittelbar über einen Kanal in den Blasraum mündet .
Beispielsweise ist zwischen Speiseleitung und Vorblasventil ein Zuleitungsbereich mit einem Rückschlagventil angeordnet. Damit wird der Durchflussquerschnitt für das Einblasen des Hauptblasdruckes in die Vorblasdruckleitung vergrössert, was diese Einblaszeit verkürzt und damit eine mögliche Verzögerung im Ablassen des Druckes verkleinert oder gar verhindert. Beispielsweise ist zwischen Speiseleitung und Vorblasventil eine Drossel, vorzugsweise eine einstellbare Drossel mit verschiebbaren Kolben angeordnet. Damit kann die Zufuhr des Vorblasdruckes fein reguliert resp. eingestellt werden und das Steuerverhalten der Ventileinrichtung vorteilhaft beeinflusst werden.
Neben dem Vorteil der Rückgewinnung eines Teils der Druckluft und damit der Verminderung der für die Erzeugung des Druckes notwendigen Energie zeigt die erfindungsgemässe Ventileinrichtung vorteilhaft einen besonders kompakten Aufbau mit kleinen Aussenabmessungen.
Beispielsweise sind die Steuerleitungen der Pilotventile mit der Druckleitung des Hauptblasventils verbunden. Damit erfordert die Steuerung von Hutkolben und Stössel keine eigene Druckversorgung, sondern kann mit den bestehenden Einrichtungen erfolgen. Auch können damit die geometrischen Verhältnisse der Steuerflächen von Hutkolben und Stössel optimal auf die Verhältnisse abgestimmt werden und können auch für verschiedene absolute Druckwerte universell eingesetzt werden. Beispielsweise ist die Druckleitung des Vorblasventils mit einem Luftdruck zwischen 4 bar und 15 bar beaufschlagt und die Druckleitung des Hauptblasventils ist mit einem Luftdruck mindestens der dreifachen Grosse des Luftdruckes der Druckleitung des Vorblasventils beaufschlagt, vorzugsweise zwischen 12 bar bis 45 bar. Durch dieses Verhältnis zwischen Vorblasdruck und Hauptblasdruck arbeiten die Ventile resp. der Hutkolben und Stössel optimal und erlauben eine besonders effiziente Rückgewinnung der Druckdifferenz zwischen Hauptblasdruck und Vorblasdruck.
Weiter wird die Aufgabe erfindungsgemäss durch die Merkmale des Verfahrens nach Anspruch 9 gelöst.
Beim Verfahren zum Betrieb einer Ventileinrichtung für Hohlkörperblasmaschinen zum Einblasen von Druckluft in ein Blasvolumen auf zwei unterschiedlichen Druckniveaus mit einem Vorblasventil und einem Hauptblasventil, wobei das Hauptblasventil und das Vorblasventil miteinander verbunden sind und das Hauptblasventil eine Zuleitung zum Blasvolumen aufweist und wobei das Vorblasventil und das
Hauptblasventil je einen doppelseitig wirkenden Ventilkörper aufweisen, welcher von einer Seite mit einem Pilotventil wirkverbunden ist und von der anderen Seite mit einer Speiseleitung für die Zufuhr von Druckluft verbunden ist, wobei in einem ersten Schritt das Blasvolumen mit einem ersten Druckniveau vorgeblasen wird und danach das Blasvolumen mit einem zweiten, höheren Druckniveau fertig geblasen wird, wird erfindungsgemäss beim Ablassen der Druckluft aus dem Blasvolumen in einem ersten Schritt die Druckluft in die Speiseleitung mit tieferem Druckniveau zurückgeleitet, bevor die verbleibende Druckluft an die Umgebung abgelassen wird. Damit wird ein Teil der Druckluft des höheren Druckluftniveaus für das tiefere Druckluftniveau zurück gewonnen, anstatt einfach in die
Umgebung abgelassen zu werden. Damit braucht eine kleinere Menge an Druckluft vom tieferen Druckluftniveau erzeugt zu werden, was eine Reduktion des entsprechenden Energiebedarfs bedeutet. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 den rein schematischen Aufbau einer erfindungsgemässen Ventileinrichtung im Längsschnitt; Fig. 2 den Druckverlauf innerhalb des Blasvolumens über den gesamten Blasprozess einer erfindungsgemässen Ventileinrichtung;
Figuren 3 - 8 schematisch im Längsschnitt die Stellung der Ventile der Ventileinrichtung nach Figur 1 zu den Prozesspunkten A bis F entsprechend dem Diagramm nach Figur 2; und
Fig. 9 die Ansicht einer erfindungsgemässen Ventileinrichtung .
In den folgenden Figuren wird rein schematisch die
Funktionsweise der erfindungsgemässen Ventileinrichtung in den verschiedenen Prozessstufen des Aufblasens eines Flaschenrohlings aus Kunststoff beschrieben. _ o _
Aus Figur 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemässen Ventileinrichtung ersichtlich. Im Ventilkörper 1 sind parallel zueinander das Hauptblasventil 2 und das Vorblasventil 3 angeordnet. Jedes Ventil besitzt ein zweiteiliges Schliessorgan, bestehend aus einem Ventilstössel 4 resp. 5 und einem Hutkolben 6 resp. 7, welches in einem entsprechend ausgebildeten Zylinder im Ventilkörper 1 entlang seiner Längsachse verschiebbar angeordnet ist. Der Hutkolben 6, 7 ist gegenüber dem Ventilstössel 4, 5 ebenfalls in Richtung der Längsachse verschiebbar ausgebildet.
Oberhalb des Hutkolbens 6, 7 resp. des Ventilstössels 4, 5 ist der Steuerraum 8, 9 angeordnet, der vorteilhaft pneumatisch mit einem Pilotventil 10, 11 verbunden. Der Zylinderraum unterhalb des Ventilstössels 4, 5 ist vorteilhaft pneumatisch mit einer Druckleitung 12, 13 verbunden. Die mittleren Bereiche der Zylinder des Hauptventils 2 und des Vorblasventils 3 sind als Blasräume 14, 15 ausgebildet. Diese Blasräume 14 und 15 stehen einerseits in direkter Verbindung miteinander, beispielsweise durch einen oder mehrere im Ventilkörper 1 angeordneter Kanäle 16. Der Blasraum 14 des Hauptblasventils 2 mündet weiter in das Blasvolumen 17, beispielsweise dem Rohling für eine PET-Flasche. Der Blasraum 15 des Vorblasventils 3 mündet nach Aussen in die Umgebung, vorteilhaft über einen nachgeschalteten Schalldämpfer 18, um die Blasluft nach dem abgeschlossenen Aufblasen des Blasvolumens 17 abzulassen, da der Wechsel des Blasvolumens 17, resp. das Auswechseln der fertig geblasenen Flasche mit einem neuen Rohling, nur druckfrei erfolgen kann.
In Figur 2 ist schematisch das Blasdruckdiagramm eines vollständigen Aufblasprozesses dargestellt, wie es typischerweise für das Aufblasen von PET-Rohlingen
eingesetzt wird. Dabei ist der Druckverlauf P innerhalb des Blasvolumens 17 über die Prozesszeit t schematisch dargestellt. Nach dem Anschliessen des Blasvolumens, z.B. einem PET-Rohling, an den Ventilkörper 1 wird durch Öffnen des Vorblasventils 3 in der Vorblasphase a) dieses Volumen für mit einem Vordruck Pv beaufschlagt. Anschliessend wird in der Hauptblasphase b) das Blasvolumen 17 mit dem Hauptblasdruck Ph beaufschlagt, indem das Hauptblasventil 2 geöffnet und das Vorblasventil 3 geschlossen wird. Wenn das Blasvolumen 17 fertig geblasen ist, beispielsweise die PET- Flasche fertig erzeugt worden ist, muss der im Blasvolumen 17 befindliche Luftdruck abgebaut werden, was herkömmlicherweise durch Öffnen eines zusätzlichen Entlüftungsventils in der Entleerungsphase c) erfolgt, wodurch die unter Druck stehende Luft aus dem Blasvolumen 17 und dem Ventilkörper 1 in die Umgebung entweichen kann. Anschliessend kann das Blasvolumen 17 ausgetauscht werden, d.h. die fertige PET-Flasche entfernt und ein neuer Rohling angeschlossen werden. Der Aufbau der vorliegenden erfindungsgemässen
Ventileinrichtung erlaubt es nun, die Druckdifferenz zwischen Vorblasdruck Pv und Hauptblasdruck Ph für den nächsten Blasprozess zurückzugewinnen, d.h. nicht vollständig an die Umgebung abzulassen. Damit wird der Wirkungsgrad des Blasprozesses, der in der Regel vollautomatisiert mit hohen Produktionszahlen abläuft, verbessert, da damit der totale Luftbedarf reduziert wird. Damit wird vorteilhaft der Energieverbrauch zur Bereitstellung der Druckluft reduziert.
Die Funktionalität der erfindungsgemässen Ventileinrichtung wird nachfolgend anhand von schematischen Figuren mit den unterschiedlichen Ventilstellungen noch näher erläutert, an durch die Buchstaben A bis F bezeichneten Zeitpunkten resp. Prozessphasen der in Figur 2 dargestellten Druckverlaufkurve .
In Figur 1 ist die Ventileinrichtung in der entlüfteten, druckfreien Ausgansstellung dargestellt. In dieser Stellung befinden sich die beiden Hutkolben β, 7 sowie die beiden Ventilstössel 4, 5 in ihrer obersten Position. Damit wird eine direkte Verbindung vom Blasvolumen 17 über den Blasraum 14 des Hauptblasventils 2, den Verbindungskanal 16, den Blasraum 15 des Vorblasventils 3 in den Schalldämpfer 18 und damit die Umgebung geschaffen. In dieser Stellung kann ein fertig geblasenes Blasvolumen 17 entfernt und ein neues Blasvolumen 17 angebracht werden.
Figur 3 zeigt nun die Ventilstellungen unmittelbar vor der Vorblasphase a) bei Punkt A gemäss Figur 2. Dabei wird das Blasvolumen 17 mit einem Vorblasdruck beaufschlagt, der für die Herstellung von PET-Flaschen in der Grössenordnung zwischen 4 bis 15 bar liegt. Hierfür wird vorgängig über das Pilotventil 11 des Vorblasventils 3 im Steuerraum 9 Druck aufgebaut, welcher zuerst den Hutkolben 7 nach unten gegen den Entlüftungssitz 19 andrückt und damit die Verbindung das Blasraums 15 mit dem Schalldämpfer 18 abschliesst resp. unterdrückt. Damit wird verhindert, dass ein Teil der Vorblasluft beim Öffnen des Ventilstössels 5 über den Schalldämpfer 18 nach Aussen als Verluststrom entweicht.
Durch den Druck des Pilotventils 11, der über eine Öffnung im Kolbenboden des Hutkolbens 7 in den Zylinderraum 90 eindringt, wird nun anschliessend der Ventilstössel 5 des Vorblasventils 3 gegen die Wirkung der Druckfeder 20 und des Vorblasdruckes in der Druckleitung 13 nach unten bewegt und löst die Schliesskante des Ventilsstössels 5 vom Ventilsitz 21, wie in Figur 4 dargestellt ist. Damit kann sich der Vorblasdruck aus der Druckleitung 13 über den Blasraum 15, den Verbindungskanal 16 und den Blasraum 14 in das Blasvolumen 17 ausbreiten, was etwa dem Bereich zwischen den Punkten A und B in Figur 2 entspricht. Der Ventilstössel 4 des Hauptblasventils 2 bleibt dabei in seiner geschlossenen Stellung, da hier der Hauptblasdruck aus der Druckleitung 12 zusammen mit der Druckfeder 22 den Ventilstössel 4 gegen seinen Ventilsitz 23 anpresst. Der Hutkolben 6 des Hauptblasventils 2 wird durch den Vorblasdruck im Blasraum 14 in seine obere Endstellung gedrückt resp. gehalten, da das Pilotventil 10 nicht aktiviert ist. Um nun den Hauptblasprozess entsprechend dem Bereich zwischen den Punkten B und C in Figur 2 einzuleiten, wird über das Pilotventil 10 nun ein Steuerdruck im Steuerraum 8 des Hauptblasventils 2 aufgebaut, womit der Hutkolben 6 nach unten gegen seinen Entlüftungssitz 24 angedrückt wird, wie aus Figur 6 hervorgeht. Damit wird die Verbindung zwischen dem Vorblasventil 3 und dem Blasraum 14 des Hauptblasventils 2 unterbrochen. Anschliessend resp. gleichzeitig wird auch der Ventilstössel 4 des Hauptblasventils 2 nach unten verschoben und wird damit von seinem Ventilsitz 23 gelöst. Damit wird der Blasraum 14 mit der Druckleitung 12 verbunden, welcher mit dem Hauptblasdruck beaufschlagt ist, der typischerweise einen Druck zwischen 12 bis 45 bar aufweist, und diesen damit in das Blasvolumen 17 leitet.
Wenn nun der Hauptblasprozess beendet ist, muss der Druck im Punkt D gemäss Figur 2 aus dem Blasvolumen 17 abgelassen werden, was durch Schliessen des Pilotventils 10 des Hauptblasventils 2 eingeleitet wird, wie in Figur 6 dargestellt ist. Damit wird der Hutkolben 6 des
Hauptblasventils 2 nach oben von seinen Entlüftungssitz 24 abgehoben und öffnet damit die Verbindung zum Verbindungskanal 16 und dem Blasraum 15 des Vorblasventils 2. Nachdem dort sowohl der Hutkolben 7 wie auch der Ventilstössel 5 noch in ihrer unteren Position stehen, kann die Druckluft nur über den Blasraum 15 in die Druckleitung 13 einströmen, da ja der Hauptblasdruck wesentlich höher ist als der Vorblasdruck. Ein Abblasen der Luft über den Schalldämpfer 18 an die Umgebung wird durch den geschlossenen Hutkolben 7 zuverlässig verhindert. Damit dieses Einströmen möglichst schnell erfolgen kann, ist im Zufuhrbereich des Ventilkörpers 1 zur Druckleitung 13 vorteilhaft ein Rückschlagventil 25 angeordnet, dass durch die Druckdifferenz geöffnet wird und einen grossen Durchströmquerschnitt schafft. Hinter der Druckleitung 13 des Vorblasdruckes ist ein Speichergefäss (nicht dargestellt) angeordnet, welches die Luftmenge aufnehmen und speichern kann.
Wenn nun der Druck im Blasvolumen 17 soweit abgefallen ist, dass er im Bereich des Vorblasdruckes liegt, d.h. im
Bereich von Punkt E von Figur 2, wird das Pilotventil 11 geschlossen. Damit wird der Steuerdruck aus dem Steuerraum 9 des Vorblasventils 3 abgelassen, und damit der Ventilstössel 5 des Vorblasventils 3 mit Unterstützung durch die Druckfeder 20 nach oben gegen den Ventilsitz 21 verschoben. Damit wird die Druckluftleitung 13 abgeschlossen, wie in Figur 7 dargestellt ist, wobei nach wie vor der Hutkolben 7 geschlossen ist und kein Druckverlust über das Vorblasventil 3 entsteht. Um nun auch noch den Vorblasdruck aus dem Blasvolumen 17 ausströmen zu lassen, wird nach dem Schliessen des Pilotventils 11 des Vorblasventils 3 der Hutkolben 7 des Vorblasventils 3 durch den Vorblasdruck im Blasraum 15 ebenfalls nach oben verschoben und damit nun der Entlüftungssitz 19 freigegeben, wie dies in Figur 8 dargestellt ist. Damit kann sich der im Blasvolumen 17 befindliche Druck noch vollständig über den Schalldämpfer 18 abbauen und das Blasvolumen 17, in der Regel die fertig ausgeblasene Flasche, vom Ventilkörper 1 entfernt werden. Als Steuerdruck für die beiden Pilotventile 10 und 11 wird vorteilhaft das Hauptblasdruckniveau genutzt, d.h. die beiden Pilotventile 10 und 11 sind mit der Druckleitung 12 des Hauptblasdruckes verbunden. Gerade durch die kompakte Bauweise der erfindungsgemässen Ventileinrichtung, wie sie aus der Ansicht nach Figur 9 hervorgeht, können die Volumen der Blasräuine 14 und 15 des Hauptblasventils 2 und des Vorblasventils 3 sowie des Verbindungskanals 16 sehr klein gehalten werden, was wiederum zu sehr kleinen Verlustvolumina führt und damit den Druckluftbedarf im Vergleich zu Anordnungen mit drei oder vier Ventilen reduziert.
Durch das überdeckende Schalten des Vorblasventils 3 durch Hutkolben 7 und Stössel 5 kann bereits während des Vorblasprozesses vorteilhaft keine Luft über den Schalldämpfer an die Umgebung entweichen. Da Hohlkörperblasmaschinen in der Regel mit einer grossen Anzahl von einzelnen Blasstationen ausgerüstet sind, welche jede mit einer derartigen Ventileinrichtung ausgerüstet werden können, kann eine beträchtliche Menge an Energie und damit Kosten für die Erzeugung des Vorblasdruckes eingespart werden. Auch der kompakte Aufbau der Ventileinrichtung mit den kleinen Verbindungs- und Ventilvolumen trägt weiter zur Einsparung an
Druckluftvolumen bei. Ein weiteres, ebenfalls sehr grosses Einsparpotential wird durch das Rekuperieren eines Anteils der Hauptblasluft in das Vorblasdrucksystem ausgenutzt.

Claims

Patentansprüche
1. Ventileinrichtung für Hohlkörperblasmaschinen zum Einblasen von Druckluft in ein Blasvolumen (17) auf zwei unterschiedlichen Druckniveaus mit einem Vorblasventil (3) und einem Hauptblasventil (2) , wobei das Hauptblasventil (2) und das Vorblasventil (3) miteinander verbunden sind und das Hauptblasventil (2) eine Zuleitung zum Blasvolumen (17) aufweist und wobei das Vorblasventil (3) und das Hauptblasventil (2) je einen doppelseitig wirkenden
Ventilkörper aufweisen, welcher von einer Seite mit einem Pilotventil (10; 11) wirkverbunden ist und von der anderen Seite mit einer Speiseleitung (12; 13) für die Zufuhr von Druckluft verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper des Vorblasventils (3) zweiteilig aufgebaut ist, mit einem Ventilstössel (5) und einem Hutkolben (7), der axial gegenüber dem Ventilstössel (5) beweglich angeordnet ist, und dass der Ventilstössel (5) mit einem Federkörper (20) wirkverbunden ist, der in Richtung der Schliesslage des Ventilstössels (5) eine Schliesskraft ausübt .
2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorblasventil (3) einen Blasraum (15) aufweist, der über einen ersten Entlüftungssitz (19) , gegen welchen eine Schliessflache des Hutkolbens (7) in Anschlag bringbar ist, mit der Umgebung verschliessbar in Verbindung steht und über einen zweiten Ventilsitz (21) , gegen welchen eine Schliessfläche des Ventilstössels (5) in Anschlag bringbar ist, mit der Speiseleitung (13) verschliessbar in Verbindung steht.
3. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper des Hauptblasventils (2) zweiteilig aufgebaut ist, mit einem Ventilstössel (4) und einem Hutkolben (6), der axial gegenüber dem Ventilstössel (4) beweglich angeordnet ist, und dass der Ventilstössel (4) mit einem Federkörper (22) in Richtung der Schliesslage des Ventilstössels (4) wirkverbunden ist.
4. Ventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptblasventil (2) einen Blasraum (14) aufweist, der über einen ersten Entlüftungssitz (24), gegen welchen eine Schliessflache des Hutkolbens (6) in Anschlag bringbar ist, mit den Blasraum (15) des Vorblasventils (3) verschliessbar in Verbindung steht und über einen zweiten Ventilsitz (23) , gegen welchen eine Schliessflache des Ventilstössels (5) in Anschlag bringbar ist, mit der Speiseleitung (12) verschliessbar in Verbindung steht, und dass der Blasraum (14) mit dem Blasvolumen in Verbindung steht, vorzugsweise unmittelbar über einen Kanal in den Blasraum (14) mündet.
5. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Speiseleitung (13) und Vorblasventil (3) ein Zuleitungsbereich mit einem Rückschlagventil (25) angeordnet ist.
6. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Speiseleitung (13) und Vorblasventil (3) eine Drossel (26) , vorzugsweise eine einstellbare Drossel (26) mit verschiebbaren Kolben angeordnet ist.
7. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche a bis β, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitungen der Pilotventile (10; 11) mit der Druckleitung (12) des Hauptblasventils (2) verbunden sind.
8. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (13) des Vorblasventils (3) mit einem Luftdruck zwischen 4 bar und 15 bar beaufschlagt ist und dass die Druckleitung (12) des Hauptblasventils (2) mit einem Luftdruck mindestens der dreifachen Grosse des Luftdruckes der Druckleitung (13) des Vorblasventils (3) beaufschlagt ist, vorzugsweise zwischen 12 bar bis 45 bar.
9. Verfahren zum Betrieb einer Ventileinrichtung für
Hohlkörperblasmaschinen zum Einblasen von Druckluft in ein Blasvolumen (17) auf zwei unterschiedlichen Druckniveaus mit einem Vorblasventil (3) und einem Hauptblasventil (2) , wobei das Hauptblasventil (2) und das Vorblasventil (3) miteinander verbunden sind und das Hauptblasventil (2) eine Zuleitung zum Blasvolumen (17) aufweist und wobei das Vorblasventil (3) und das Hauptblasventil (2) je einen doppelseitig wirkenden Ventilkörper aufweisen, welcher von einer Seite mit einem Pilotventil (10; 11) wirkverbunden ist und von der anderen Seite mit einer Speiseleitung (12; 13) für die Zufuhr von Druckluft verbunden ist, wobei in einem ersten Schritt das Blasvolumen (17) mit einem ersten Druckniveau vorgeblasen wird und danach das Blasvolumen (17) mit einem zweiten, höheren Druckniveau fertig geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ablassen der Druckluft aus dem Blasvolumen in einem ersten Schritt die Druckluft in die Speiseleitung mit tieferem Druckniveau zurückgeleitet wird, bevor die verbleibende Druckluft an die Umgebung abgelassen wird.
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