轻量化PET瓶拉伸吹瓶加温链的设计

邓志军

(广州达意隆包装机械股份有限公司,广州510530)

轻量化PET瓶拉伸吹瓶加温链的设计

邓志军

(广州达意隆包装机械股份有限公司,广州510530)

本文主要介绍了加温链的主要结构、工作原理及主要创新要点。

全自动旋转式吹瓶机;轻量瓶;低碳时代;加温链

1 前言

轻量化是PET瓶走向低碳化的必由之路。可口可乐“冰露”PET瓶轻量化,550mLPET轻量瓶仅重9.8 g,比传统16 g瓶节约PET材料接近40%,相应减少近40%的碳排放。独特的瓶身设计在饮用后可以轻松扭挤瓶身,又节省了70%以上的回收空间[1]。国内轻量化吹瓶设备还处于空白,达意隆公司率先创新研发成功。本文介绍了自主创新的PET轻量化瓶拉伸吹瓶的关键部件—瓶坯加温链的工作原理、结构特点,实际应用表明,其运行可靠、高效,可供专业人士参考。

2 轻量化PET瓶的结构特点

PET轻量瓶的特点在于瓶口短、壁薄、重量轻,较传统16 g PET瓶瓶口高度相差5.6mm。图1为PET轻量瓶瓶坯图,图2传统16 g PET瓶瓶坯图。

图1 PET轻量瓶瓶坯

图2 传统16 g瓶瓶坯

3 轻量化PET瓶拉伸吹塑的瓶坯加温特性

PET轻量瓶在全自动旋转式吹瓶机中成型的难点是瓶口易变形,致使瓶子容易漏气。因此,要想提高轻量瓶的质量,就必须提高轻量瓶瓶坯的加热质量。加热单元的结构和性能显得十分重要。如果加热单元设计不合理,瓶坯加热过程中插坯、卸坯不顺畅、芯轴头温度过高,瓶口就会变形,出现“歪脖子”现象,造成瓶子漏气。从而使吹制出来的瓶子成了废品。造成原材料、人工和能源的极大浪费[2]。

4 瓶坯加温链

瓶坯加温链主要结构如图3所示。

图3 瓶坯加热单元主要结构

4.1 主要结构

图4 加温链结构示意图

加温链结构示意图如图4所示(仅取一组):包括压板-双作用链轮结构、轴自转及上下滑动结构、链节架-链节结构、散热连接套和芯轴头组件。

压板-双作用链轮结构设于轴自转及上下滑动结构中轴的上部,散热连接套和芯轴头组件依次设于轴的下部,链节架-链节结构设于轴上。

压板-双作用链轮结构由链轮1、链轮2和压板3组成。压板3将链轮1和链轮2分别固定在各自轴4的上部,在轴4的下部装有压缩弹簧11及弹簧垫套12、散热连接套14和芯轴头组件15。

轴自转及上下滑动结构由轴4、塑料轴承5、轴用挡圈6和套筒轴7组成。轴4通过塑料轴承5安装在套筒轴7内,套筒轴7用轴用挡圈6固定在链节架-链节结构的链节架10上;轴4在套筒轴7内为转动和上下滑动之结构,其动力由链轮通过压板传递给轴。

链节架-链节结构是通过塑料轴承8和套筒轴7将链节9与链节架10连接在一起,链节9对链节架10作相对转动,并能根据设计要求可以将多组链节架-链节结构装配成所需要长度的加温链,在链节架10上设置有防止套筒轴7转动的凸台,装有使加温链平稳运行的滚轮组件17。芯轴头组件15是由能起插坯导向和能使瓶坯固定或退脱的零件组成。链节架-链节结构的链节架10上设置有两个安装套筒轴7的通孔和两个安装滚轮组件17的螺纹孔,链节9上设置有两个安装塑料轴承8和套筒轴7的通孔。

压板-双作用链轮结构中的链轮1的下部有链齿,而其上部无链齿,并且在无齿端端面开设了安装压板3的直槽;链轮2的下部无链齿,而其上部有链齿,在有齿端端面部开设了安装压板3的直槽,压板3上设置有与该链轮直槽相啮合的凸台。轴4的上端有与压板3相啮合的直槽及固定压板的螺纹孔;下端有限制压缩弹簧11行程的轴用挡圈槽,有固定芯轴头组件15的螺纹孔。套筒轴7下部有阻挡链节架10轴向移动的定位台阶,上部有安装轴用挡圈6的沟槽;下端有安装退料环13的止口和安装O型圈的沟槽。散热连接套14上设有多道散热槽。

4.2 工作原理

压板3将链轮1和链轮2固定在各自的轴4上,并且将扭矩传递给轴4,使轴4能够自转;同时也避免了以往采用销连接而使轴断裂或采用键连接而刮坏塑料轴承法兰面的现象发生。链轮1和链轮2能在拨叉(图3中所示)的作用下,带动轴4向上提升,起到卸坯的作用。套筒轴7起着连接链节9和链节架10的作用,可以根据设计需要装配成各种长度的加温链。塑料轴承5装在轴4和套筒轴7之间,保证轴4上下滑动自如;塑料轴承8装在套筒轴7和链节9之间,使链节9可以在套筒轴7上灵活地转动。压缩弹簧11起着使轴4复位、并进行插坯的作用。退料环13在压缩弹簧11的作用下,起着将瓶坯(本图未画出)从芯轴头组件15退下、并脱离芯轴头组件15的作用,散热连接套14起连接轴4和芯轴头组件15,并把芯轴头组件15上的热量散发出去的作用。芯轴头组件15具有导向和涨紧功能,既可使瓶坯适度的固定在芯轴头组件15上,使瓶坯随轴4一起自转及向前运行,又能使瓶坯可顺利的从芯轴头组件15上退脱下来,完成插坯或卸坯的动作。运行滑轮17使加温链能按设计的轨道正常运行[3]。

4.3 创新要点

(1)结构紧凑,节约能耗

加温链节距为38,与传统的50节距相比,间距缩少了1/4,在相同产量和加温时间的情况下,节约能耗15～20%,目前是国内外同类产品中加温链节距最小的一种,属于国内首创。

(2)结构合理,极大地提高了产品质量

由于该加温链各种结构的综合作用,链条与链轮不会错位和卡齿。双作用链轮既可以保证芯轴头的自转,又可以在需要卸坯、插坯时能在拨叉升降的作用下顺利地完成卸坯、插坯的动作,不至使链节架上的滚轮轴受到提升力,也就避免了滚轮轴折断的现象发生。另外,由于在散热连接套上开设了多道散热槽,可以使瓶坯口部积聚的热量能迅速地散发出去,保证瓶口不易变形或出现掉坯的现象。又由于套筒轴起着连接链节架和链节的作用,并且套筒轴、链节架和链节的精度高,节距公差和整链的补偿误差设计计算合理,从而确保了插坯的准确性,因此也不会产生插坯错位或插歪的现象。

(3)环保,不对瓶坯造成污染

该加温链结构中采用了新型自润滑轴承,该轴承具有自润滑功能,不需要添加任何润滑剂,不会因润滑物受热熔解,而污染瓶坯。

4.4 使用效果

达意隆的环保超轻量瓶吹灌旋一体设备率先在可口可乐7个分装工厂投入运营,成为全球第二家,国内第一家能够生产PET轻量瓶吹灌旋一体设备的企业。而该加温链已应用在环保超轻量瓶吹灌旋一体设备上。经生产实践证明,该瓶坯加温链设计合理,是一种理想的、有效的瓶坯加温传送机构。

5 结束语

PET轻量化瓶拉伸吹瓶技术的创新突破具有极其深远的意义。以全国每年10亿瓶的基础销量计算,轻量瓶的推出将减少使用6200吨PET塑料,相当于降低1.64万吨碳排放,也相当于新增了262 km2森林。如果每个人都可以将环保轻量瓶扭转后再丢弃,则将会为废弃瓶回收节省41万m3的空间,相当于200个标准游泳池的容量。其经济效益和社会效益是非常可观的。

[1] 刘晶.轻量瓶做出环保大文章[N].中国环境报第6版,2010-04-30.

[2] 张友根.我国PET瓶成型设备科学发展的分析研究(Ⅳ)[J].包装与食品机械,2010,28(3):46-49.

[3] 高新荣.塑胶樽优质设计及制造工业手册[M].香港:香港生产力促进局香港包装专业协会,1999.

易格斯公司将举办第五届“manus”工程塑料轴承应用设计竞赛

作为工程塑料研发和轴承产品专家,德国易格斯公司将举办第五届“manu s”工程塑料轴承应用设计竞赛。在前几届成功举办的基础上,今年竞赛首次面向全球范围征集参赛方案。“manus”竞赛的联合发起方还有凯泽斯劳滕复合材料学院和科隆应用技术大学。

竞赛的最终胜出者将获得5,000欧元奖金(第二名和第三名分别获得2,500和1,000欧元)。更多信息可联系:manus组委会,吴伟,电话:021-51303100-3133,E-mail:manus@igu s. com.cn。竞赛报名截止日期为2011年2月28日。颁奖仪式将在2011年4月4～8日德国汉诺威工业展览会期间进行。

(本刊)

Design of the L ight-weight PET Bottle Stretch Blow ing Hea ting Cha in

DENG Zhi-jun
(Guangzhou Tech-long Packing Machine Co.Ltd.,Guangzhou 510530,China)

This article describes the main structure,working p rincip le and major innovation points of the heating chain.

full automatic rotary blow molding machine.;light-weight bottle;low-carbon time;heating chain

book=6,ebook=179

TB486

A

1005-1295(2010)06-0042-03

2010-09-03;

2010-09-14

邓志军(1966-),男,工程师,从事高速全自动旋转式PET吹瓶机的研发设计。通讯地址:510530广东省广州市经济技术开发区云埔工业区云埔一路23号广州达意隆包装机械股份有限公司吹瓶技术部,E-mail:dgdeng_zhijun@163.com。

do i:10.3969/j.issn.1005-1295.2010.06.011