CN1694794B - 具有用于吹塑容器中的自动爆裂检测特设仪器的设备与方法 - Google Patents

Abstract

用于由塑料预成型坯或型坯吹制成中空塑料体的设备，该设备适于检测塑料瓶子中发生的爆裂。为此目的，设备自身包括压差转换装置(10，11)，与相关的第一供应通道(101)一起的低压气体供应源(103)，与相关的第二供应通道(105)一起的高压气体供应源。压差转换装置由在第二供应通道中交叉地设置的一个或多个管(3，4)构成；这些管含有在所述第二供应通道(皮托管)内部的相应的分离的室开口(5，6)。适于检测各自压力的两个传感器(7，8)以不同的方式连接到所述相应的室。处理并比较在吹塑循环期间在预定时刻处的任何可能的压力变化，并且结果表示在给定瓶子的吹塑过程期间是否发生了严重的不规则性，例如爆裂或无声的气体泄漏。

Description

具有用于吹塑容器中的自动爆裂检测特设仪器的设备与方法

技术领域

本发明涉及用于生产中空塑料物品或塑料容器的设备与方法，所述塑料容仪器体而言是瓶子，其中使用特别设置的仪器来识别可能以有缺陷的方式吹塑而成因而必须抛弃的瓶子。

背景技术

尽管为了方便更好的说明，在下面的说明中参考了用于吹制塑性材料瓶子的设备，但是应当意识到，本发明应当被理解为还可应用于其它种类的设备和方法，只要它们落入了权利要求的范围之内。

本领域众所周知的是用于吹制塑料瓶子的设备与方法，所述塑料瓶子是通过向适当加热的塑料半成品元件填充加压气体而获得的，塑料半成品元件在本领域中的技术术语通常被称为“型坯”或“预成型坯”。

举例来说，在该相同申请人的欧洲专利申请No.96114227.0中以及其中引用的各专利出版物中描述了这种设备。

本领域中众所周知的是，在预成型坯吹塑过程期间，由于多种原因(这些原因由于和本发明无关，因此在此不进行讨论)，存在下述可能，即虽然吹塑是规则的，可能发生一定程度的一些生产不规则性或干扰以致导致一些预成型坯以其随机顺序以不正确的方式膨胀直至某一点，即它们可能在获得最终形状之前或刚刚获得最终形状之后爆裂，尽管它们依然位于吹塑模具中。

而且，还出现下述可能性，即上述的预成型坯甚至在进行实际的吹塑过程之前就已经有裂缝和/或有缺陷，从而实际上不可能将上述的预成型坯吹制成其最终形状，即使是不完全地吹制成最终形状。

当这种情形发生时，吹塑设备继续操作，但是这样爆裂因而未能正确完成的瓶子以其完全无用废品的形式和正确生产的瓶子一起继续在随后设置的运输线上传输，并且在被送去最终使用之前这些瓶子再次与所述正确生产的瓶子一起被最终收集在适当的存储箱或类似的容器中。

考虑到该特定步骤，因而需要提供手动或机械式和半自动化的装置来识别可能存在缺陷的瓶子，并从上述的运输、收集和存储装置中去除它们。

这种操作当然不会不产生相应的生产成本和花费，而这在制造竞争方面压力巨大的工业环境中常常是不可接受的。由于它必然意味着通常在离线基础上必须由适当操作者实施的额外辅助操作，所以它无论如何使制造过程复杂化。

为了尝试找到对如上情形的补救办法，由该相同申请人递交的题为“BLOW-MOULDING PLANT WITH APPARATUS FORAUTOMATIC BURST DETECTION IN BLOW-MOULDEDCONTAINERS”的专利申请PCT/EP 01/01571描述了一种识别不合格(即在吹塑过程中爆裂)的瓶子的设备和方法。

为了本说明书的更加方便、简单和简洁，因而直接引用该文献以使更好地理解其公开内容。

简言之，该文献公开了一种吹塑设备，该设备除包括常用元件和组件之外，还包括特别设置的声/电转换装置，该声/电转换装置用于检测由单独模具发往外部的噪声并将该噪声转换成电信号；用于处理该信号并将该信号与参考信号相比较的装置；还包括基于该比较结果识别爆裂或不合格容器的装置，以及适于从生产线自动和有选择地排除所述爆裂或不合格容器的装置。

上述专利申请中描述的设备已被证明能够被实际实施而没有任何实际困难，并且对吹制瓶子相当有效。但是，生产上的实践经验暴露了一些缺点，这类设备仍具有这些缺点：

第一缺点在于整个设备的明显噪声；事实上，这些设备，尤其当它们是单阶设备并且首先当它们被安装在包括其它有噪声工业设备的环境中时，经受来自从外部施加到它们上的噪声和它们自身产生的噪声的连续高强度声学压力。

已经发现，这些设备被暴露到的高噪声级别常常能够掩盖由爆裂预成型坯产生的噪声(由于需要参考信号的强度相应地增加)，从而不能检测到爆裂预成型坯产生的噪声，结果，所得到的残品不能即时从生产线上去除，从而使上述发明的检测设备部分无效；

第二缺点与下述情况有关，即到达用于吹制成最终产品的吹塑工位的预成型坯自身有缺陷或损坏，从而显露裂缝，不论裂缝有多小，由于通过裂缝会泄漏吹制气体，所以该裂缝阻止上述的预成型坯被吹制成其最终瓶子形状。

在这种情形下，即在由于在预成型坯中已经存在的漏洞而产生的这种失败的吹塑操作中，甚至由爆裂预成型坯产生的典型噪声都没有实际产生，从而不可能识别存在废品或从常规的生产流程中去除上述的废品。

为了通过使用用于检测当预成型坯被吹塑爆裂时或者在有裂缝的预成型坯未能被吹塑时产生的压差的装置来尝试找到这些问题的补救方法，解决方法已考虑到使用适当的压力检测器，该压力检测器适于检测当气体流入正在吹制的容器时在气体的流动路径中的气体的压力。然而，已经发现，当顺序单独吹制瓶子时，所使用的压力检测装置在该情形下必须能够耐高达约40巴的高压，并且同时能够承受测量突变和明显的压降。

通过使用目前可在市场上买到的工业组成部件，这是可实际实现的；然而，如果预成型坯是有缺陷的而非吹制时爆裂，即从开始就有裂缝，这种情况下发生的压降可能小到根本不能被压力检测装置检测到或每次规则无误地检测到，所述压力检测装置是为了能够在超高压力下操作或者能够检测所有压降而提供的。相反，在下述最常见的情形中，即在由供应加压气体的单个源同时吹制多个预成型坯(即所谓的联机(in-Iine)吹塑过程)的情形中，所使用的压力检测装置必须能够承受飞快发生的不大的压力变化；除了存在找到这种适当类型的压力检测器的困难外，在考虑到下述事实的情形中也存在这种需要，即在供气管道中测量的压力变化可以指示以无规则方式操作的吹塑模具，但是不能识别实际涉及哪个模具。

因此，希望提供一种能够完成自动预成型坯吹塑过程的设备和相应方法，这实际上是本发明的主要目的，同时，提供能够以基本即时的方式识别其中预成型坯可能被吹爆的那些模具的装置，该装置还能够保持跟踪所有这样得到的废品，以便能够以全自动的方式在所述有缺陷预成型坯本应通过的适当工位处以废品的状态留出所有这些有缺陷的吹制成的预成型坯。

此外，所述装置必须能够没有任何限制地工作在高噪声环境中，同时，还必须能够识别没有产生任何特定噪声信号而实质发生的那些失败的吹塑操作，例如对于已经有裂缝的预成型坯的情形。

这种设备和相关方法还应当可靠、充分有效以及操作有效，并且能够通过使用易于得到的技术和材料来实现。

发明内容

根据本发明，在利用权利要求所限定的特征制备并操作的设备与方法中实现了这些和其它目标。

根据本发明，提供了一种用于由相应的预成型坯生产中空塑性材料体的吹塑设备，包括：含有用于吹制相应预成型坯的相应多个腔的至少一个吹塑模具(100)；用于将气体供应到设置在所述吹塑模具中的所述腔的主管道(1)；经由相应的第一供应通道(101)连接到所述主管道(1)的低压气体供应源(103)；与所述第一供应通道相联的受控阀门(102)；经由相应的第二供应通道(105)连接到所述主管道(1)的高压气体供应源(104)；与所述第二供应通道相联的第二适当受控阀门(106)，其特征在于，所述设备还包括用于检测和测量在已经开始吹塑阶段之后在预定时刻处流经所述第二供应通道(105)的气流的存在与否的装置。

附图说明

本发明可以以下面通过非限制性示例结合附图描述并图示的优选实施例形式来实现，附图中：

图1是根据本发明的设备的示意图；

图1BIS是图1所示设备的部分的放大符号图；

图2是在规则执行并发生吹塑操作期间的瓶子中的内部压力的曲线概图；

图3是在图1图示类型的设备中在吹塑操作过程检测到的压差的典型曲线概图，其具有上述吹塑操作过程的肯定结果；

图4是在上述设备中在吹塑操作期间和吹塑操作之后检测到的压差的曲线概图，其中正被吹制的瓶子已经爆裂；

图5是图1所示的设备的第一变化形式；

图6是图1所示的设备的第二改进变化形式；

图7和图8是在与图4类似的情况下关于有缺陷预成型坯的压差的曲线概图，但是扩大了压力标度。

具体实施方式

本发明主要基于下述观察，即，当在预成型坯的吹塑期间，预成型坯经受撕裂或破损，这种事故的最直接的后果之一是明显可察觉并可检测到的爆裂，这是由于这样吹制的预成型坯中的压缩空气通过在所述预成型坯的壁中这样形成的漏洞而急剧泄漏，并且引起被供应到预成型坯自身之中以将其吹制成最终形状的空气流或气流的相应变化。

为了更有效地描述该特定事故，参考图2中的图示，图2示出了在以规则和正确方式执行并进行吹塑操作期间，在正被吹制的预成型坯内部或者在正被供应用于吹制预成型坯的空气的管道中的压力的实际曲线。可以被标识出四个主要阶段，其中阶段A表示填充有低压供应的气体的预成型坯，而几乎同时经受拉伸动作，该拉伸动作可以在紧跟在开始所述低压气体供应之前或之后发生。因而该阶段显示出气体的明显流动，并且使预成型坯充气并膨胀几乎获得所要生产的瓶子的最终形状，而压力保持在低级别。

在随后的阶段B，为了能够获得最后的具体形状，此时几乎被模制成其最终形状的瓶子必须被压靠在吹塑模具之上，所以以相当高的压力通入气体，所述压力通常大约为40巴。

由于该阶段在几乎恒定体积下进行，所以瓶子内部的压力快速升高到达其几乎最大值，而流动减小到几乎为零。

在接下来的阶段C，为了使瓶子稳定并固定到其最终形状，瓶子内部的高压被保持一段时间。压力被保持在其最大值，而其气体流入量实际为零(假定没有泄漏)。在最后的第四阶段D，瓶子中容纳的气体被释放，从而气体的压力迅速减小到零(大气压值)。

已经观察到，当瓶子被穿孔、破裂或爆裂时，在阶段B的末端以及整个随后的阶段C，在运输40巴的空气的管道内存在大量的气流，并且希望测量的实际上是该气流，这是由于其是存在空气或气体泄漏的最有效的指示。

实际上已经发现，如果瓶子没有被穿孔、破裂或爆裂，则该气流在打开高压气体阀门之后的很短时间内就趋于结束。

反之，如果瓶子被穿孔、破裂或爆裂，则存在表明无规则吹塑操作的泄漏，高压空气在超过阶段C的时段上保持以一定值流动，所述值可以被确定地检测到，并且有时还可以被在一定程度上升高。

为了能够精确且可重现地确定供应管道内的气流大小，需要提供一种仪器和相关方法，其没有将压力损耗改变到任意显著的程度，并且能够承受高达大约40巴的静压力，并且可以耐受湍流条件下的导管中不间断地彼此跟随的工作循环所施加的条件。

设置有根据本发明的仪器的设备由下述组成部件构成(见图1)：

-用于吹塑预成型坯的多个模具100，

-将空气运输进吹塑模具的腔中的主管道1，

-经由相应的第一供应通道101连接到所述主管道1的低压气体供应源103，

-与所述第一供应通道相联的适当受控阀门102，

-经由相应的第二供应通道105连接到所述主管道1的高压气体供应源104，

-与所述第二供应通道相联的第二适当受控阀门106。

在该实施例中，本发明将所述第二供应通道105设置为皮托管装置(其是本领域中众所周知的，因而在这里和下文中将不再描述)的具体实施例。众所周知的是这种仪器能够检测并测量即使非常低的流速：当气体以一定速度V流经皮托管时，在这个管中形成压差，该皮托管装置就是基于该压差的，这种压差与流速的平方成比例。

在该具体情形中，在所述供应通道105中插入两个小管3、4，其中两个小管被设置成垂直地穿过所述通道延伸。这些管必须具有尽可能小的尺寸，以免向所要测量的气流加入任何明显的干扰；它们必须具有严格校准的横截面。

这两个小管都具有相应的孔5、6，孔5、6沿着对齐气流方向的轴线延伸，但以彼此相反的方向定向，即第一孔5在该孔的下游方向上在与气流方向垂直的平面上的投影非零，而其在孔的上游方向上在与气流方向垂直的平面上的投影为零。

如图1Bis所图示的那样，第二孔6的情形与孔5恰好相反。

在所述两个小管的每一个中分别设置有适当的压力传感器7和8，其中所述传感器连接到相同的压差检测装置10。

利用如上定义和描述而配置的设备，已经进行了多个实验以识别下述两个对立条件下的压差特征曲线以及相应的吹制气体流速的典型曲线：

-具有肯定结果(无泄漏)的规则吹塑，以及

-具有否定结果(爆裂或穿孔)的无规则吹塑。

图3以大体方式示出了在16腔模具中进行吹塑期间检测到的压差的典型曲线，其中没有任何瓶子爆裂或破裂，而图4示出了在相同设备中进行吹塑操作期间及进行吹塑操作之后检测到的压差的典型曲线，其中正被吹制的瓶子已经爆裂。

从图3的图示中可以清楚地看出，纵轴描绘的压差以及相应的气流从初始值零增加到最大值，并且随后在吹塑过程的末端再次减小到所述初始值零，并且这仅能够视为成功吹制瓶子的标志，因为这只是在整个充气周期期间气流逐渐减小到零的情况。

在相反的情形中，即当瓶子在吹塑期间爆裂时，如图4中所最佳图示的那样，压差以及气流从初始值零增加到最大值P_M，然后再次减小到无论如何大于零的值，即P_S＞0，并且这仅能被视为在吹塑期间已经爆裂或以任何方式泄漏了的瓶子的标志，因为这只是气流在高压气体吹制期间减小但不会到达零值的情况。

由于图4中的小比例表示，为了能够详细观察并更精确地了解在一些类似情形中检测到的压力曲线，其中瓶子已经在吹塑期间爆裂，所以已经重新进行了一些实验，其结果在图7和图8中示出，其中垂直或压力标度被扩大。具体而言，图7表示尽管没有爆裂但被穿孔的瓶子的典型ΔP的曲线，而图8表示已经爆裂的瓶子的典型ΔP。

继续研究这种现象，已经最清楚地观察到下述现象，即在上面引用的附图中表示的每种情形中，可以确定正(即大于零)的平均压差，其被假定为参考压差P1，P1与开始吹制阶段之后的某个确定时间段T1相关联并且在时间段T1期间持续；然后定义压差的最适当的最大阈值P2，P2通常对应于判断在吹塑期间是否存在泄漏。

当在确定时刻处或者甚至在预定的时间段期间测量的压差超过压差的预定最大阈值P2时，可以以合理的可靠度来推断吹塑操作由于存在或多或少的明显气体泄漏或损耗而未能成功完成。

回到图1Bis，压差检测装置10连接到适当的处理装置11，处理装置11能够接收来自所述压差检测装置10的信号，测量该信号的值，接收并存储由外部操作者设定的参考标准，将所述值与所述参考标准相比较，以及基于该比较的输出结果来产生发送到别的执行装置(未示出)的适当命令和控制信号，所述执行装置以适当的方式被制造和布置，使得能够从生产过程中排除(即去除)由所述比较的输出结果辨认的有缺陷的那些瓶子。

用于处理电气电子信号以及比较并产生控制与执行信号的这些操作与装置是完全容易得到的，并且它们也在本领域技术人员的能力范围之内，因此这里不再详细描述它们。

所描述的发明还可以被实施为包括下述有利的改进：参考图5，两个管51和52基本位于高压气体供应通道105的相同部分处，以便简化构造并将对所述管道中的吹制气的规则气流条件的干扰降低到更小的程度，其中在两个管51和52中设置有相应的孔口53和54，并且相关的压力检测器55、56连接到压差检测装置10。

图6中示出了本发明经进一步改进和简化的实施例，其中在同一管62中设置了两个孔口60和61，管62延伸穿过所述高压气体供应通道105。考虑到压力，这些孔口当然必须设置在彼此隔离的两个室中；为此，在所述同一管62中设置了隔壁63，隔壁63将分别容纳两个孔口60和61以及相关压力检测器(未示出)的室彼此隔离。应当意识到，在不影响本发明的有效性和可行性的条件下，另如图6A所示，所述隔壁63可以具有多种形式和形状。

Claims (8)

1.一种用于由相应的预成型坯生产中空塑性材料体的吹塑设备，包括：

含有用于吹制相应预成型坯的相应多个腔的至少一个吹塑模具(100)，

用于将气体供应到设置在所述吹塑模具中的所述腔的主管道(1)，

经由相应的第一供应通道(101)连接到所述主管道(1)的低压气体供应源(103)，

与所述第一供应通道相联的受控阀门(102)，

经由相应的第二供应通道(105)连接到所述主管道(1)的高压气体供应源(104)，

与所述第二供应通道相联的第二适当受控阀门(106)，

其特征在于，所述设备还包括用于检测和测量在已经开始吹塑阶段之后在预定时刻处流经所述第二供应通道(105)的气流的存在与否的装置。

2.根据权利要求1所述的吹塑设备，其特征在于，所述装置包括压差测量仪器。

3.根据权利要求2所述的吹塑设备，其特征在于，所述压差测量仪器包括：

两个至少部分中空的管(3，4)，所述两个管被设置为交叉地延伸横穿所述第二供应通道，

所述管位于不同部分，即沿着所述第二供应通道(105)的气流路径，一个管(3)位于更下游位置而另一个管(4)位于更上游位置，

每个这种管在其相应表面侧都设置有相应的孔口(5，6)，

每个所述孔口与相应的压力传感器(7，8)相联，所述压力传感器用于检测在相应管中测量的压力。

4.根据权利要求3所述的吹塑设备，其特征在于，一个孔口(5)和另一孔口(6)以分别暴露给由所述气体产生的动压的至少一部分以及负动压的至少一部分的方式分别定向为与从高压气体供应源(104)流入的气流的方向相反以及与所述气流方向相同。

5.根据权利要求2所述的吹塑设备，其特征在于，所述压差测量仪器包括：

两个中空的相互对齐的管(51，52)，所述两个管大体布置在所述第二供应通道(105)的相同部分中，交叉地延伸横穿所述第二供应通道(105)，

每个这种管在其相应表面侧设置有相应孔口(53，54)，所述孔口与所述气流方向对齐，但是以大体相反的方式定向，

每个所述孔口与相应的压力传感器(7，8)相联，所述压力传感器(7，8)用于检测在相应管中测量的压力。

6.根据权利要求2所述的吹塑设备，其特征在于，所述压差测量仪器包括：

单个中空管(62)，该中空管(62)设置为交叉地延伸横穿所述第二供应通道，

所述管在其表面设置有两个不同的孔口(60，61)，

其中第一孔口(60)和另一孔口(61)以分别暴露给由所述气体产生的动压的至少一部分以及负动压的至少一部分的方式分别定向为与从高压气体供应源流入的气流的方向相反以及与所述气流方向相同。

7.根据权利要求6所述的吹塑设备，其特征在于，所述单个横向设置的管(62)在内部通过设置在所述第一孔口(60)和所述第二孔口(61)之间位置处的适当的隔壁(63)，以在所述单个管中建立独立地通向所述第二供应通道(105)的两个不同室(65，66)的方式被封闭。

8.根据权利要求5至7中任一所述的吹塑设备，其特征在于，所述单个管或所述两个管设置有两个不连通的内部腔，并且所述压差测量仪器(10)包括用于检测所述两个腔内的压力的两个不同的压力传感器。

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