CN103826973A - 用于同时吹制和灌装塑料容器的旋转*** - Google Patents

用于同时吹制和灌装塑料容器的旋转*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于由塑料型坯同时吹制和灌装塑料容器的***(10；80)，其特征在于包括：旋转设备(12)，其包括：多个模具(14a-n；92)，每个模具都适于包围型坯，多个拉伸装置(20a-n)，所述多个拉伸装置用于各自拉伸所述多个模具中的一个模具内所包围的型坯，多个灌注装置(18a-n；94)，所述多个灌注装置用于各自将液体注入所述多个模具中的一个模具内所包围的型坯中，以便使所述型坯在相应的模具内膨胀，集流装置(22；100)，所述集流装置用于将所述液体在压力下分配到所述多个灌注装置，使得所述型坯同时被吹制和由所述液体灌装；泵装置(30；102)，所述泵装置用于向所述集流装置供给液体。

Description

用于同时吹制和灌装塑料容器的旋转***
技术领域
本发明涉及一种用于由型坯(预成形坯)同时吹制和灌装塑料容器的***。
背景技术
塑料容器(如水瓶)是根据包括吹塑或拉伸吹塑的不同方法来制造和灌装的。
根据这些已知方法之一，首先通过注塑过程制造出塑料型坯，然后在将型坯定位于吹塑模具内之前对型坯加热。
型坯通常为柱形管的形式，该管在其底端封闭，在其相对端开口。
一旦将型坯定位在模具内，从模具上方仅能看到型坯的开口端。
这种方法利用拉伸杆，其向下伸入型坯的开口端中以便靠接其封闭的底端。拉伸杆进一步被致动成推拉封闭端，从而引起对型坯的拉伸。
在拉伸阶段开始之后，液体也经由型坯的开口端注入型坯中，如例如在申请人的专利EP 1 529 620 B1中所公开的那样。这种液体注入使型坯膨胀，直到与模具的内壁接触，从而获得瓶子的最终形状。
到目前为止，用于同时吹制和灌装塑料容器的已知机器或***是竖直定向的，并且一次制造一个容器。
每个机器或***都包括包围型坯的模具、用于在模具内拉伸型坯的拉伸装置和用于将液体在压力下注入型坯中以便使所述型坯在模具内膨胀的灌注装置。
然而，根据上述制造过程操作的这类机器的生产能力是有限的。
因此，存在对具有高生产能力的用于制造和灌装容器的***的需求。
发明内容
对此，本发明提供了如权利要求1中所限定的***。
旋转设备由此配备有用于同时吹制和灌装多个容器的多个旋转台站，而现有技术的机器一次只能吹制和灌装一个容器。
本发明中的每个旋转台站都包括模具、拉伸装置和灌注装置。
应当指出，现有技术的机器使用非常重的模具，并且涉及同时使用可动拉伸杆来吹制容器和用从外部供给的液体来灌装容器的制造过程。
考虑到上述因素，本领域技术人员应会非常自然地将这种机器保持在固定位置，尤其是由于模具的重量和待灌注液体的供给。
鉴于这些技术困难，构想出具有多个旋转的吹制和灌装台站、所述台站与用于将液体分配到各台站的共同的旋转集流装置(manifold)连接的旋转设备因此是创造性的结果。
如上简述，根据本发明的***可显著提高通常设备或机器的生产能力。
设备在被分配到不同灌注装置的大量液体运动的状态下旋转。令人惊奇地，在设备旋转期间灌注液体没有产生任何机械或流体问题，这与本领域技术人员所预期的相反。
根据一个可能的特征，泵装置是旋转设备的一部分，并且，在特定实施例中，是旋转集流装置的一部分。
因此，用于同时吹制和灌装塑料容器的***的每个组成部分都旋转。
根据另一个可能的替代特征，泵装置在包括模具、拉伸装置、灌注装置和集流装置的设备旋转时处在固定位置。
这种布置可减轻***的旋转部分的重量，并且因此使其结构更简单。
将泵装置设置在***的旋转部分之外也可简化固定部分和运动部分之间的旋转电气连接。特别地，这种旋转电气连接不需要任何用于泵装置的专用供电缆线。
然而，这种旋转电气连接需要向设备的不同部件(如电磁阀等)供电。
根据一个可能的特征，所述多个模具在空间上绕着集流装置的周边设置。
这种布置特别简单，并且能容易地将加压液体放射状地分配到集流装置的周边，这与旋转装置中流体的自然运动相对应。
根据另一个可能的特征，集流装置可绕中心竖直轴线旋转，每个模具都具有设置有孔口的上部，每个型坯都具有口部，当型坯被包围在所述模具内时所述口部设置在所述孔口内，所述孔口以朝所述中心竖直轴线倾斜的纵向轴线为中心。
这种布置能避免各个旋转型坯中所容纳的液体在已被注入型坯中之后过度溅出。
这种倾斜考虑了旋转装置中液体的自然运动，它们在离心力的作用下沿径向被向外推送。因此，与本领域技术人员所预期的相反，在液体旋转时将液体注入型坯中由于上述布置不会使液体飞溅到型坯四周。
应当指出，所述多个模具、拉伸装置和灌注装置中的各者都绕着集流装置的周边朝所述中心竖直轴线倾斜。
根据一个可能的更具体特征，所述倾斜的纵向轴线相对于竖直轴线所成的角度大于0°并且小于90°。
适当的倾斜角度尤其考虑设备的旋转速度进行调节。
根据一个可能的特征，集流装置包围有中央区域，泵装置位于所述中央区域内。
这种布置可将泵装置容纳在所述中央区域内以及使设备更加紧凑。
应当指出，泵装置可根据期望位置部分地位于集流装置的中央区域内并且部分地位于集流装置的上方或下方。
根据一种可能的设置，集流装置为环形(annular)。截面可为不同的形状：方形、矩形、圆形，等等。
这种形状可在其中间容纳泵装置的至少一部分，以及设备的其它部分、部件、配件、流体连接和电气连接(缆线、旋转接头等)，等等。
此外，与实心形状相比，环形的重量有所减轻，这在旋转设备中是有利的。
集流装置的形状可以是环形的，并且呈与其外半径相比高度小的筒体的一部分的形状，其中部已被移除。
更特别地，集流装置可为圆环形(toroidal)。这种形状已证明比较容易清理内部。
根据另一个可能的特征，集流装置是柱状的。
因此，集流装置可呈与其外半径相比高度小的柱体的形状。
根据一个可能的特征，泵装置位于集流装置的上方或下方。
根据***的、特别是其其它组成部分的构型可选择这些布置中的一种。
另外，根据***的环境和***周围的可用空间以及***设备的其它部件的布置和它们各者周围的可用空间，可选择泵装置相对于集流装置位于上方或下方。
换言之，泵装置的位置仅根据空间管理标准进行选择。
根据一个可能的特征，每个灌注装置都具有比例阀以控制注入相应型坯中的液体的量。
在根据本发明的***中为可选特征的这种比例阀在某些情况下是期望的以控制灌注液体的量。
应当指出，流量计可与比例阀相关联，用以提供注入各型坯中的液体的流量和/或液体的量。
此外，经***的特定阀或所有阀灌注的液体的总量的信息可能是有用的。
根据一个可能的特征，所述多个模具代表一整个吹制和灌装循环。因此，在设备旋转过程中，包围型坯的各模具进行整个吹制和灌装循环，特别是包括通过使用拉伸装置和灌注装置进行的吹制和液体灌装。
应当指出，吹制和灌装循环还可包括封盖过程或阶段，其中一旦容器已进行了吹制和液体灌装，便将盖子固定在容器上。
对此，***可包括封盖装置。
根据另一个可能的特征，***同时吹制和灌装塑料容器的能力在数量上达每小时72000个。
应当指出，***的旋转设备保持旋转，使得容器的吹制和灌装循环不间断。
附图说明
现将参照附图仅通过示例对本发明的实施例进行说明，在附图中：
-图1是示出根据本发明的用于同时吹制和灌装容器的***及其主要部件的示意性侧视图；
-图2A是图1***的非常示意性的概视图，示出了整个吹制、灌装和封盖循环；
-图2B是图2A的***的示意性俯视图，示出了***的中央集流装置周围的多个周边台站；
-图3是图1***的另一种布置。
具体实施方式
图1示意性地示出用于由塑料型坯同时吹制和灌装塑料容器(例如瓶子)的***10。
***10包括能够如箭头所示绕中心竖直轴线A旋转的设备12。
旋转设备12包括多个模具14a、14b、...、14n，在图1中仅示出了其中两个模具14a和14b。
各个模具是两件式模具，当组装在一起时其形成内部型腔16a、16b。
在图1中未示出的型坯在吹制和灌装过程开始时***到各个型腔中。
型腔的形状对应于所得容器的形状，并且在吹制和灌装过程结束时它将完全被塑料容器占据。
在本实施例中，容器是灌装水的瓶子。
然而，可想到其它容器以及其它液体。
还应当指出，根据制造工艺，各模具也可另选地由多于两个的部分构成。
设备12还包括多个灌注装置18a、18b、...、18n，在图1中仅示出了其中两个灌装装置18a和18b。
这些灌注装置各自包括与已包围在模具内的型坯成密封接触(流体密封)的灌注头。
灌注头包括可在灌注位置和抵靠位置之间移动的灌注喷嘴，灌注位置允许液体注入型坯中，在抵靠位置灌注喷嘴以密封接合的方式抵靠在灌注头的内表面上以便防止液体从灌注头向型坯的任何流动。
设备12还包括拉伸装置20a、20b、...、20n，在图1中仅示出了其中两个拉伸装置20a和20b。
每个拉伸装置包括与相应的灌注喷嘴滑动连接的拉伸杆。每个拉伸装置收到指令后被致动而***型坯中以便拉伸型坯，同时液体注入型坯中以便使所述型坯在相应的模具内膨胀。
为了清楚起见，在图中未示出用于致动拉伸装置的杆的致动装置。
设备12还包括液体分配单元或集流装置22，其相对于所述多个模具、灌注装置和拉伸装置位于***的中央。
例如，竖直轴线A是关于集流装置22的对称轴线。
集流装置22可用于将压力下的液体分配到所述多个灌注装置18a、18b、...、18n，使得包围在模具内的型坯在拉伸装置的共同作用下同时由所述液体吹制和灌装。
如图1所示，每个灌注装置18a、18b(且更普遍地，直至18n的所有灌注装置)分别通过流体管路或管道24a和24b连接到旋转的集流装置22的出口。所述多个流体管路(流体连接部)24a、b、...、n如图2B的实施例所示地以放射状布置。
例如，集流装置22包括一个或多个液体入口，并且在内部是空的以便使其更容易清理。集流装置22还包括多个分别与相应的流体管路或管道连接的出口。
在相应的流体管路上分别安装有流量阀26a和26b，以便分别控制集流装置22和灌注装置28a和b之间的液体流量。
该流量阀例如是比例阀。
这种阀使得液体流量能被精确控制，且因此可将液体灌装曲线(在与容器的吹制一起灌装容器时)调节成对应于特定的曲线。
可选地，相应的流量计28a、28b、...、28n分别与相应的阀26a、26b、...、26n相关联，以便测量集流装置22和相应灌注装置之间的流动液体的流量或体积。
各个灌注装置和集流装置之间的整个连接与这些部件一起旋转。
要分配和灌注的液体从液体源S供给，其将所述液体供应给泵装置30。
泵装置30因此将加压液体供应给旋转的集流装置22。
在本实施例中，泵装置30也是旋转设备12的一部分。
更特别地，泵装置30以常规方式可操作地连接到集流装置22。
应当指出，与泵装置30并行地安装有流量阀32作为安全阀。
该阀例如在压力正在升高时或者没有流体流要供给时(当没有瓶子在制造时)用作放泄阀以便保护泵装置。
泵装置30可例如在与竖直轴线A对齐的位置居中设置。
这种布置可为整个***10提供更紧凑的设计。这种布置也更容易构思，因为泵装置以***的旋转轴线为中心。
然而，也可想到***的其它布置，特别是泵装置相对旋转轴线A侧向(横向)偏移。
如图1所示，泵装置30位于集流装置22的上方。
然而，在一种另选布置中，泵装置可位于集流装置22的下方。
在本实施例中，集流装置22呈筒状。
然而，也可另选地想到用于将液体分配给***灌注装置的其它形状。
应当指出，***的不同旋转部分可由共同的转盘来支撑。
应当认识到，每个包围型坯的模具及其相应的灌注装置和拉伸装置形成一台站，并且所有这些台站在空间上绕着集流装置设置，如图2B示意性地示出。
图2A是根据本发明的***10的示意性的局部视图，并且示出在容器的整个制造循环期间在各个台站上进行的不同操作。
该循环包括吹制、灌装和封盖阶段。
在整个制造循环期间，每个台站都经历上述阶段。
如图2A所示，***10的集流装置22非常示意性地示出在中央位置，并且制造循环的不同阶段示意性地示出在集流装置22的周边并用附图标记40、42、44和46表示。
由附图标记40示出的阶段表示型坯48根据已知方式定位或包围在模具50内。塑料型坯48首先通过已知的注塑过程被制造出来，然后在定位于模具50内之前被加热。
型坯通常为柱形管的形状，在其底端48a封闭，在其相对的上端48b开口。
一旦型坯48定位在模具50内，从模具上方仅能看到型坯的开口端48b。
在由位置P1表示的台站处进行所述过程的阶段40。
位置P1设置在圆C上，圆C示意性地表示供***的不同台站在空间上绕着集流装置22的周边设置的周边线或圆周。
阶段42示出所述过程的利用拉伸杆52的阶段或步骤。拉伸杆52被致动成向下伸入型坯的开口端48b中以便与其封闭底端48a接触。
如在阶段42所示，拉伸杆52然后被进一步致动成向下推拉封闭端48a并以受控的方式相应地拉伸型坯。
在阶段42，拉伸过程进行中。
在拉伸阶段已开始后，液体经型坯的开口端48b注入型坯中，同时拉伸杆仍在被致动。
这种液体注入使型坯伴随着拉伸杆的运动而膨胀，直至与模具型腔的内壁接触，由此获得容器的最终形状。
液体的注入在下一阶段44由箭头54示意性地示出。
用P2表示的位置示出由实现了吹制和灌装过程的台站所占据的位置。在位置P2，每个台站中的容器都已被吹制和用液体灌装。
吹制和灌装过程在沿周边线C的位置P1和位置P2之间进行。
设置在位置P1和P2之间的不同台站经历上面所述的吹制和灌装过程。
在位置P2和P3之间(第二工作区；第一工作区位于P1和P2之间)沿着周边线C分布的***的不同台站进行封盖过程。
盖子分配单元或盖子分配器56相对于沿着周边线C布置的所述多个台站侧向偏移，并且更特别地，与周边线C相切。
盖子分配器56包括多个盖子58，它们布置在盖子分配器的周边并且彼此隔开。
更特别地，盖子分配器56呈从上面看包括圆形支承件60(该支承件的3D形状为大致圆柱形)的旋转装置的形状。
盖子分配器56还包括多个壳罩，它们以可与图2A所示不同的方式在空间上绕着支承件62的周边规则地设置。
如图2A中示意性地示出，盖子分配器56还包括中央元件64，其由于配置在其周边的多个凹部或壳罩66而容纳所述多个盖子58。
更特别地，中央元件64的周边区域可呈圆齿状(scalloped)而由相继的突部和收纳盖子的凹穴形成。
中央元件64固定在支承件62上。
在该实施例中，整个盖子分配器绕其中心轴线68旋转。
然而，在一替代实施例中，仅中央元件64可为可旋转的，而支承件62保持在固定位置。
因此，在***10旋转期间相继的盖子58被相继地分配给经过盖子分配器的不同台站。
尽管在图2A中未示出，但为了给盖子分配器56装载新的盖子，在此实施例中设置有向盖子分配器56供应盖子的装置。
已被分配到经过盖子分配器56的各个台站的盖子58然后分别被定位在容器颈部上方及环绕容器颈部定位，并且以常规的方式盖在其上。为了清楚起见，在图中未示出常规的封盖装置。
例如，盖子被旋拧在各个容器的带螺纹的颈部上。
该封盖过程在位置P4和周边线C上的与盖子分配器56相面对的位置P3之间进行。
在位置P4，盖子58已被固定在容器70(这里，容器是瓶子)的分配开口上。该位置对应于所述过程的阶段46。
位置P1和P4跨越第三工作区，在第三工作区内不同台站的包围了经封盖和灌装的容器的模具被打开，使得在位置P1迎来新的型坯(阶段40)之前能将容器移除。
应当指出，当设备旋转时，液体通过泵装置30供给到集流装置22以及供给到与之连接的不同流体管路或管道。不同的阀26可在收到指令后将连接到灌注装置的管路部分与集流装置隔离。因此，控制整个制造循环(特别是，同时的吹制和灌装过程)的中央处理单元(未示出)可发送控制指令，以关断在时间上与液体灌装不相关的阀96并打开那些之前关闭但现在涉及灌装过程的阀。
图2B是根据本发明另一实施例的***80的非常示意性的俯视图。
***80包括多个台站90，每个台站包括根据制造过程的阶段(吹制、灌装和封盖)而包围型坯或容器的模具92。
每个台站还包括用于拉伸包围在模具内的型坯的拉伸装置。为了清楚起见，在图2B中未示出这种拉伸装置。
每个台站包括示出为94的灌注装置，其通过包含流量阀98的流体管路96与旋转的中央集流装置100连接。
旋转的集流装置100将液体分配给各个上述台站。
不同的台站在空间上绕着集流装置100的周边设置。
集流装置100的形状是环形的，并且包围有泵装置102所在的中央区域。向泵装置102供给液体的流体源在该图中未示出。
在本实施例中，泵装置102也与集流装置100一起旋转，并且与其具有适当的流体连接。
如图2B所示，泵装置102具有放射状延伸的多个臂，例如表示为102a、102b和102c的三个臂，它们在一端与泵装置连接，在另一端与集流装置100的入口连接。应当指出，使用的是多个而不是单个流体输入部，以便不偏向于特定的吹制和灌装台站的分配路径。
液体在压力下由泵装置102传送至集流装置100，如径向箭头所示。更特别地，其经由各入口的规则的空间布置被传送到集流装置100内的空的内空间中，然后配送到与各个台站连接的不同流体管路96。流量阀98用作图1中的流量阀26a、b、...、n，并且根据所述过程的阶段控制从集流装置100到各个灌注装置的液体流动。例如，当灌装阶段正在进行时，阀98被指令打开。
在图2B中在整个吹制、灌装和封盖过程的不同阶段仅示出了少数台站90。
在图2A中示出的各个阶段的角度位置与图2B中相同。
在位置P4之后，下一个台站示出了模具90的打开，以便相继地移除和弹出经吹制、灌装和封盖好的容器并在其中引入新的型坯。
***80还包括如图2A中的盖子分配器，但是为了清楚起见在这里未示出。
应当指出，该盖子分配器不与***80的旋转部分一起旋转，而仅绕它自己的轴线旋转。
然而，在一变型实施例中，盖子分配器可以是***中的旋转设备的一部分。
图3示出根据本发明的***120的另一个实施例。
***120包括与图1所示相同的组成部分。尽管对于设备的各个部件已使用了标号a和b(例如，14a和b、26a和b，等等)，但应当理解，***也包括标号a至n。
为了简便起见，***120的所有不同组成部分采用与图1中的***10相同的附图标记。
关于***10所述的不同特征和优点与图3中的***120是相同的，因此不再重复。
***120与***10之间的区别在于，所述多个台站相对于整个***绕着旋转的中心竖直轴线A是倾斜的，而在图1中不同的台站各自沿与轴线A平行的轴线延伸。
更特别地，在图3中，各个模具14a、14b沿分别与纵向轴线a、b对齐的纵向方向延伸。
所有在该图中未示出的其它台站具有相同的取向。
模具14a、14b具有设置在模具的上部中的孔口15a、15b。
在图3中未示出的具有口部的型坯要被***到模具内部，且更特别地，穿过孔口15a、15b，使得型坯口部从模具突出。
孔口15a、15b分别以朝中心竖直轴线A倾斜的纵向轴线a、b为中心。
更特别地，纵向轴线a、b相对于竖直轴线所成的角度α介于0°和90°之间，且例如为45°。
这种朝中心竖直轴线A的倾斜由于施加在运动液体上的离心力而使得在整个***旋转期间可避免液体飞溅到容器四周。
应当指出，倾斜角度应当根据***的旋转速度及其直径进行适当选择。换句话说，该角度取决于台站旋转的切向速度。
根据本发明的***同时吹制和灌装塑料容器的能力在数量上达每小时72000个。
应当指出，这种高生产能力中也包括了封盖过程。

Claims (15)

1.一种用于由塑料型坯同时吹制和灌装塑料容器的***(10；80)，其特征在于包括：
●旋转设备(12)，其包括：
-多个模具(14a-n；92)，每个模具都适于包围型坯，
-多个拉伸装置(20a-n)，所述多个拉伸装置用于各自拉伸所述多个模具中的一个模具内所包围的型坯，
-多个灌注装置(18a-n；94)，所述多个灌注装置用于各自将液体注入所述多个模具中的一个模具内所包围的型坯中，以便使所述型坯在相应的模具内膨胀，
-集流装置(22；100)，所述集流装置用于将所述液体在压力下分配到所述多个灌注装置，使得所述型坯同时被吹制和由所述液体灌装，
●泵装置(30；102)，所述泵装置用于向所述集流装置供给液体。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述泵装置是所述旋转设备(12)的一部分。
3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述泵装置处在固定位置。
4.如权利要求1至3中任一项所述的***，其特征在于，所述多个模具(92)在空间上绕着所述集流装置的周边设置。
5.如权利要求4所述的***，其特征在于，所述集流装置(22)能绕中心竖直轴线(A)旋转，每个模具(14a-n)具有设置有孔口(15a-n)的上部，每个型坯具有口部，当型坯被包围在所述模具内时所述口部设置在所述孔口内，所述孔口以朝所述竖直轴线倾斜的纵向轴线(a-n)为中心。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述纵向轴线相对于所述竖直轴线所成的角度大于0°并且小于90°。
7.如权利要求1至6中任一项所述的***，其特征在于，所述集流装置(100)包围有中央区域，所述泵装置(102)位于所述中央区域内。
8.如权利要求1至7中任一项所述的***，其特征在于，所述集流装置(100)为环形。
9.如权利要求8所述的***，其特征在于，所述集流装置为圆环形。
10.如权利要求1至8中任一项所述的***，其特征在于，所述集流装置为筒状。
11.如权利要求10所述的***，其特征在于，所述泵装置位于所述集流装置的上方。
12.如权利要求10所述的***，其特征在于，所述泵装置位于所述集流装置的下方。
13.如权利要求1至14中任一项所述的***，其特征在于，所述多个灌注装置中的每个灌注装置(18a-n；94)具有比例阀(26a-n；98)以控制注入相应型坯中的液体的量。
14.如权利要求1至13中任一项所述的***，其特征在于，所述多个模具(14a-n；92)代表一整个吹制和灌装循环。
15.如权利要求1至14中任一项所述的***，其特征在于，所述***同时吹制和灌装塑料容器的能力在数量上达每小时72000个。
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