一种吹塑机的吹气系统及其吹气工艺的制作方法

本发明涉及一种吹塑机的新型吹气工艺，具体是一种吹塑机的吹气系统及其吹气工艺。

背景技术：

现有的塑料中空成型吹塑机中，一般是将熔融的塑料型坯夹在两个凹模中间并在内部用压缩空气加压使其贴紧模具内壁进而冷却成型的；模具一般通过模具冷却水冷却型腔表面，以带走塑料型坯表面的热量使其冷却；然而，这一冷却工艺却是不完美的，塑料型坯外壁得到了模具冷却水的充分冷却，但是塑料型坯内壁却得不到有效的快速冷却，这就容易造成冷却时间延长，生产效率降低，塑料制品内部产生内应力而发生几何形变，降低产品合格率。

因此，需要进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种设计简单、结构合理、冷却性能可靠、冷却效率高、生产效率提高、产品合格率提升的吹塑机的吹气系统及其吹气工艺。

本发明的目的是这样实现的：

一种吹塑机的吹气系统，包括压缩空气冷冻装置和吹塑模具，压缩空气冷冻装置的进气端连接压缩空气气源，压缩空气冷冻装置的出气端连接吹气杆，且最终连通吹塑模腔；其特征在于：所述吹气杆插入吹塑模具并连通吹塑模腔的吹塑开口，吹气杆通过与吹塑模具共同挤压熔融的塑胶型坯形成塑料制品的颈部、且封闭吹塑模腔；所述吹塑模具与吹气杆之间有用于制成制品颈部的成型间隙；所述吹气杆上设有分别连接吹塑模腔的第一风道和第二风道、及靠近成型间隙设置的冷却风道；所述压缩空气冷冻装置的出气端分支有连接第一风道的第一气路、连接第二风道的第二气路和连接冷却风道的第三气路；所述第一气路上设置有常压吹气阀组；所述第二气路上设置有增压泵、高压储气罐、高压吹气阀组和液体定量雾化机构；所述第三气路上设置有超低温气体发生装置。

所述常压吹气阀组包括常压吹气阀体、第一开关阀和溢流阀，常压吹气阀体分别连接压缩空气冷冻装置的出气端和第一风道，第一开关阀连接在常压吹气阀体与溢流阀之间。

所述常压吹气阀组与第一风道之间设置有压力表和快排阀。

所述高压吹气阀组包括高压吹气阀体和节流阀，高压吹气阀体的进气端经由增压泵和高压储气罐连接压缩空气冷冻装置的出气端，高压吹气阀体的出气端通过液体定量雾化机构连接第二风道。

所述液体定量雾化机构包括液体计量泵、液体雾化器和用于储存冷却液的储液罐，液体雾化器分别连接高压吹气阀体、第二风道和液体计量泵，储液罐连接液体计量泵。

所述超低温气体发生装置包括第二开关阀和涡流管，压缩空气冷冻装置的出气端连接第二开关阀，涡流管连接在第二开关阀与冷却风道之间。

所述吹气杆包括吹气外套和吹气内套，吹气外套间隔式套设于吹气内套外侧，第一风道为吹气内套内腔，第二风道为吹气外套与吹气内套之间的间隙。

所述冷却风道设置于吹气外套上，且包围在第二风道外侧，吹气外套上设有连通冷却风道一端的气体入口和连通冷却风道另一端的气体出口；所述冷却风道呈螺旋状设置。

上述吹塑机的吹气系统的吹气工艺，其特征在于：包括以下步骤：

a、初始状态：熔融状态的塑料型坯夹在吹塑模具中，吹气杆插入吹塑模具并连通吹塑模腔的吹塑开口、通过与吹塑模具共同挤压熔融的塑胶型坯形成制品的颈部从而封闭吹塑模腔；压缩空气经气源进入吹气系统，并在压缩空气冷冻装置的作用下冷冻成为低温压缩空气；部分低温压缩空气经增压泵的增压作用成为低温高压压缩空气储存在储气罐中，此时常压吹气阀、高压吹气阀和第二开关阀均处于常闭状态，所以低温压缩空气止于常压吹气阀和第二开关阀两个阀的前端待用，低温高压压缩空气止于高压吹气阀的前端待用；

b、吹气杆头部冷却：常压吹气阀组和高压吹气阀组分别处于排气状态；部分低温压缩空气进入第三气路，低温压缩空气在超低温气体发生装置的作用下有部分变成超低温压缩气体；超低温压缩气体随即进入冷却风道与塑料制品颈部内侧进行热交换后排出，以完成塑料制品颈部内侧的迅速冷却，塑料制品颈部外侧由吹塑模具上的冷却水道进行冷却；

c、型坯吹胀：常压吹气阀组切换至内导通状态，高压吹气阀组处于常闭状态；部分低温压缩空气进入第一气路，低温压缩空气进入第一风道，随后将尚处在熔融状态的塑料型坯吹胀，使塑料型坯外壁与吹塑模腔的内壁贴合，塑料型坯初步成型为与吹塑模腔形状一致的塑料制品；部分低温压缩空气与塑料型坯进行热交换后变成高温压缩空气，该高温压缩空气经第二风道离开吹塑模腔，最后经高压吹气阀组中的节流阀和消声器排出；

d、高压成型：常压吹气阀组切换至常闭状态，高压吹气阀组切换至导通状态；高压储气罐中的高压低温压缩空气经过高压吹气阀组、液体雾化器和第二风道进入塑料制品内腔，常压吹气阀组中的第一开关阀处于关闭状态，高压气体不会从第一风道倒流，高压低温压缩空气得以在塑料制品内进行高压保压，使塑料制品的外壁与吹塑模腔内壁紧密贴合，塑料制品外壁的大部分热量传到冷却水道中被模具冷却水带走；

e、高压换气排热：高压保压一段时间后，常压吹气阀组中的第一开关阀切换至排气状态，吸收了塑料制品内壁热量的高压低温压缩空气经第一风道离开塑料制品内腔，最后经常压吹气阀组中的常压吹气阀、第一开关阀和溢流阀排出；此时，塑料制品内腔的气压压力大于溢流阀的设定压力，高压储气罐中的高压低温压缩空气源源不断地进入塑料制品的内腔进行热交换并通过溢流阀排出，这样既实现了排气换热又保证了塑料制品内腔的压力不会下降太多；

f、喷雾冷却：高压换气排热一段时间后，液体定量雾化机构输出一定量的冷却液，冷却液在液体雾化器内与高压低温压缩空气相遇并在其作用下变成冰晶颗粒，冰晶颗粒经第二风道进入塑料制品内腔，碰到高温的塑料制品内壁后迅速升华为气态水蒸气，快排阀打开，压缩空气裹挟水蒸气经第一风道和快排阀排出系统，带走了塑料制品内腔中的大量热量，实现了快速冷却；

g、吹干及排气：液体定量雾化机构停止向计量泵发送脉冲，液体泵送脉冲随即停止，泵送冷却液动作停止，高压储气罐中的高压低温压缩空气持续进入塑料制品内腔后经第一风道和快排阀排出系统，此时塑料制品内腔残留的冷却液会彻底排出；当塑料制品内腔的冷却液排净后，高压吹气阀组切换至常闭状态，快排阀仍然打开，塑料制品内腔的压力降至大气压力，吹气工序完成，吹塑模具打开，取出塑料制品。

本发明的有益效果如下：

通过设置吹气杆的吹气工艺，一方面可实现塑料型坯的吹胀成型，一方面可加速塑料制品内壁的冷却，使塑料制品的冷却效率大大提升，进而有效提高生产效率和塑料制品的合格率。生产过程中，低温压缩空气进入冷却风道，配合吹塑模具上的模具冷却水，对塑料制品的颈部的内外壁同时实现冷却，达到迅速定型的目的，保证塑料制品的颈部脱模后不会产生后续变形；低温压缩空气进入第一风道并将尚处在熔融状态的塑料型坯吹胀，使塑料型坯外壁与模具的内壁贴合，达到吹胀成型效果，吹胀成型过程中，吸收了塑料制品内腔热量的低温压缩空气由于温度升高冷却能力降低，所以从高压吹气阀组排出，这样就会使塑料制品内腔形成气流，进一步提高冷却效率；高压储气罐储存高压低温压缩空气，在高压低温压缩空气的作用下，塑料制品实现高压成型，使塑料制品的成型效果更佳，良品率大大提升；高压保压一段时间后，吸收了塑料制品内部热量的高压低温压缩空气排出，此时高压储气罐中的高压低温压缩空气源源不断地进入塑料制品内腔，大大的加速了冷却速度；高压换气排热一段时间后，液体定量雾化机构泵送冷却液，在高压低温压缩空气作用下冷却液变成冰晶颗粒并进入塑料制品内腔，以带走大量热量，实现迅速冷却，有效提高生产效率。

附图说明

图1为本发明一实施例的整体架构图。

图2为本发明一实施例的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1和图2，本吹塑机的吹气系统，包括压缩空气冷冻装置2、吹塑模具12、吹气杆13、增压泵4、储气罐3和液体雾化机构a；压缩空气冷冻装置2的进气端连接压缩空气气源1，压缩空气冷冻装置2的出气端连接吹气杆13且最终连通吹塑模腔1201，压缩空气冷冻装置2能将压缩空气气源1出来的常规压缩空气处理成低温压缩空气；具体是，吹气杆13下部插入吹塑模具12并连通吹塑模腔1201的吹塑开口1203，吹气杆13通过与吹塑模具12共同挤压熔融的塑胶型坯形成塑料制品20的颈部、且封闭吹塑模腔1201；吹塑模具12与吹气杆13之间有用于制成制品颈部的成型间隙1202，即成型间隙1202充满塑胶后形成制品颈部；吹气杆13上设有分别连接吹塑模腔1201的第一风道1306和第二风道1307、及靠近成型间隙1202设置的冷却风道1305；压缩空气冷冻装置2的出气端分支有连接第一风道1306的第一气路、连接第二风道1307的第二气路和连接冷却风道1305的第三气路；第一气路上设置有常压吹气阀组6；第二气路上设置有增压泵4、高压储气罐3、高压吹气阀组7和液体定量雾化机构a；第三气路上设置有超低温气体发生装置11。

进一步地，常压吹气阀组6包括常压吹气阀体601、第一开关阀602、溢流阀603和第一消声器604，常压吹气阀体601分别连接压缩空气冷冻装置2的出气端和第一风道1306，第一开关阀602连接在常压吹气阀体601与溢流阀603之间，第一消声器604连接溢流阀603。常压吹气阀体601为二位三通电磁阀：在其内部的电磁铁失电情况下，常压吹气阀体601处于常闭状态，此时第一风道1306依次连接第一开关阀602、溢流阀603和第一消声器604；在其内部的电磁铁得电情况下、常压吹气阀体601处于内导通状态，此时压缩空气冷冻装置2的出气端连接第一风道1306。

进一步地，常压吹气阀组6与第一风道1306之间设置有压力表9和快排阀10，快排阀10连接有第二消声器1001。

进一步地，高压吹气阀组7包括高压吹气阀体701、节流阀702和第三消声器703，高压吹气阀体701的进气端通过增压泵4及储气罐3连接压缩空气冷冻装置2的出气端，高压吹气阀体701的出气端通过液体定量雾化机构a连接第二风道1307，节流阀702连接高压吹气阀701的排气端，第三消声器703连接节流阀702。高压吹气阀体701为二位三通电磁阀：在其内部的电磁铁失电情况下，高压吹气阀体701处于常闭状态，此时第二风道1307依次连接节流阀702和第三消声器703；在其内部的电磁铁得电情况下、高压吹气阀体701处于内导通状态，此时压缩空气冷冻装置2的出气端依次通过增压泵4、储气罐3和液体定量雾化机构a连接第二风道1307。

进一步地，液体定量雾化机构a包括液体计量泵5、液体雾化器8和用于储存冷却液1401的储液罐14，液体雾化器8分别连接高压吹气阀体701、第二风道1307和液体计量泵5，储液罐14连接液体计量泵5。系统向液体计量泵5输入一个计量脉冲501后，液体计量泵5会按照输入的脉冲数提供定量的液体供给脉冲801给液体雾化器8，使定量的冷却液1401在液体雾化器8内雾化成直径极小的冰晶颗粒，冰晶颗粒能对塑料制品20内腔产生极其有效的冷却作用。

进一步地，高压储气罐3的入口端连接有增压泵4，低温压缩空气经增压泵4加压后成为低温高压压缩空气并储存在高压储气罐3中备用。

进一步地，超低温气体发生装置11包括第二开关阀1101、涡流管1102和第四消声器1103，压缩空气冷冻装置2的出气端连接第二开关阀1101，涡流管1102连接在第二开关阀1101与冷却风道1305之间，第四消声器1103连接涡流管1102。低温压缩空气在涡流管1102内会形成旋转气旋，在气旋的作用下，低温压缩空气被分离成高温气体和温度更低的超低温压缩气体两部分，其中高温气体由第四消声器1102排出系统，超低温压缩空气则供给冷却风道1305；可见，超低温气体发生装置11能将低温压缩空气变成超低温压缩空气

进一步地，吹气杆13包括吹气外套1301和吹气内套1302，吹气外套1301间隔式套设于吹气内套1302外侧，第一风道1306为吹气内套1302内腔，第二风道1307为吹气外套1301与吹气内套1302之间的筒状间隙。

进一步地，冷却风道1305成型在吹气外套1301上，且包围在第二风道1307外侧，吹气外套1301上设有连通冷却风道1305一端的气体入口1303和连通冷却风道1305另一端的气体出口1304，超低温压缩空气经气体入口1303进入冷却风道1305，完成热交换后经气体出口1304排出，该排出的气体还可以对周围的塑料余料进行冷却；冷却风道1305呈螺旋状设置。

上述吹塑机的吹气系统的吹气工艺，其特征在于：包括以下步骤：

a、初始状态：熔融状态的塑料型坯夹在吹塑模具12中，吹气杆13插入吹塑模具12并连通吹塑模腔1201的吹塑开口1203、通过与吹塑模具12共同挤压熔融的塑胶型坯形成制品的颈部从而封闭吹塑模腔1201；压缩空气经气源1进入吹气系统，并在压缩空气冷冻装置2的作用下冷冻成为低温压缩空气；部分低温压缩空气经增压泵4的增压作用成为低温高压压缩空气储存在储气罐3中，此时常压吹气阀601、高压吹气阀701和第二开关阀1101均处于常闭状态，所以低温压缩空气止于常压吹气阀601和第二开关阀1101两个阀的前端待用，低温高压压缩空气止于高压吹气阀701的前端待用；

b、吹气杆13头部冷却：常压吹气阀组6和高压吹气阀组7分别处于排气状态（对于吹塑模腔1201而言）；部分低温压缩空气进入第三气路，当低温压缩空气达到第二开关阀1101时，第二开关阀1101打开，低温压缩空气进入超低温气体发生装置11中的涡流管1102并变成超低温压缩气体；超低温压缩气体随即经气体入口1303进入冷却风道1305与塑料制品20颈部内侧进行热交换后经气体出口1304排出，以完成塑料制品20颈部内侧的迅速冷却，塑料制品20颈部外侧由吹塑模具12上的冷却水道1204进行冷却；这样塑料制品20的颈部的内、外壁同时得到冷却，达到了迅速定型的目的，保证塑料制品20不会在脱模后产生后续的变形；

c、型坯吹胀：常压吹气阀组6切换至导通状态，高压吹气阀组7处于常闭状态，快排阀10处于关闭状态；部分低温压缩空气进入第一气路，低温压缩空气进入第一风道1306，随后将尚处在熔融状态的塑料型坯吹胀，使塑料型坯外壁与吹塑模腔1201的内壁贴合，塑料型坯初步成型为与吹塑模腔1201形状一致的塑料制品20；部分低温压缩空气与塑料型坯进行热交换后变成高温压缩空气，该高温压缩空气经第二风道1307离开吹塑模腔1201，最后经高压吹气阀组7中的节流阀702和第三消声器703排出系统，以带走塑料制品20内腔的部分热量；

d、高压成型：常压吹气阀组6切换至常闭状态，高压吹气阀组7切换至导通状态；高压储气罐3中的高压低温压缩空气经过高压吹气阀组7、液体雾化器8（此时尚无液体被雾化，只是起通道作用）和第二风道1307进入塑料制品20内腔，常压吹气阀组6中的第一开关阀602处于关闭状态，高压气体不会从第一风道1306倒流，高压低温压缩空气得以在塑料制品20内进行高压保压，使塑料制品20的外壁与吹塑模腔1201内壁紧密贴合，塑料制品20外壁的大部分热量传到冷却水道1204中被模具冷却水带走；

e、高压换气排热：高压保压一段时间后，常压吹气阀组6中的第一开关阀602切换至排气状态，吸收了塑料制品20内壁热量的高压低温压缩空气经第一风道1306离开塑料制品20内腔，最后经第一开关阀602来到溢流阀603，因溢流阀603的设定压力小于此时塑料制品20内腔的高压低温压缩空气的压力，所以携带了塑料制品20热量的高压低温压缩空气得以通过溢流阀603经由第一消声器604排出系统；此时，由于溢流阀603的溢流设定值小于塑料制品20内腔高压压力而不断溢流，高压储气罐3中的高压低温压缩空气源源不断地进入塑料制品20内腔进行热交换并通过溢流阀603排出，使塑料制品20内腔成型气流，进而大大加速了塑料制品20内壁的冷却速度，这样既实现了排气换热又保证了塑料制品20内腔的压力不会下降太多；

f、喷雾冷却：高压换气排热一段时间后，快排阀10打开，系统向液体计量泵5发出计量脉冲501，液体计量泵5会输出一定量的冷却液1401到液体雾化器8，冷却液1401在高压低温压缩空气的作用下变成冰晶颗粒，冰晶颗粒经第二风道1307进入塑料制品20内腔，碰到高温的塑料制品20内壁后迅速升华为气态水蒸气，快排阀10打开，压缩空气裹挟水蒸气经第一风道1306和快排阀10排出系统，带走了塑料制品20内腔中的大量热量，实现了快速冷却；

g、吹干及排气：液体定量雾化机构a停止向计量泵502发送脉冲501，液体泵送脉冲801随即停止，液体定量雾化机构a中的液体计量泵5停止泵送冷却液1401给液体雾化器8，高压储气罐3中的高压低温压缩空气持续进入塑料制品20内腔后经第一风道1306和快排阀10排出系统，此时塑料制品20内腔残留的冷却液1401会彻底排出；当塑料制品20内腔的冷却液1401排净后，高压吹气阀组7切换至常闭状态，快排阀10仍然打开，塑料制品20内腔的压力降至大气压力，吹气工序完成，吹塑模具12打开，取出塑料制品20。

上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。