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旋转式和直线式吹瓶机的优缺点对比

Date:2015-05-12
 
        随着液态食品市场的发展,PET瓶在饮料、乳品等行业的应用日益广泛,这为PET包装机械的发展创造了良好的契机。目前市场上吹瓶机主要有旋转式和直线式两大类型,基本采用两步法生产工艺:注坯机生产瓶坯,吹瓶机通过理坯、上坯、加温、拉伸、预吹、高压吹(或增加冷却)、排气和取瓶等工艺生产PET瓶成品。旋转式吹瓶机,产量较高,通用性和稳定性好,同台机能生产不同瓶口和瓶型的瓶子,但是价格较高,适合较高产量的客户;直线式吹瓶机,产量适中,价格较低,兼容性一般,因传动链等结构的影响,容积变化较大的瓶子需要配置不同型号的直线机,适合中低产量的客户。
下面对旋转机吹瓶机和直线机吹瓶机进行分析对比。
 一、平面布局
        因结构上不同,吹瓶机布局方式差别很大,旋转式吹瓶机由理坯机、加温机、主机和电气四大部分组成,每个部分可单独分开,以方便拆卸和运输,适合连续和高速生产,吹瓶方向为正吹;直线式吹瓶机布局方式较多,一种是主机和加温集中在一个机座上,间歇式生产,吹瓶方向为倒吹;一种是主机和加温分开布置,能实现连续生产,吹瓶方向为正吹;这种布局方式,是提高产量的关键所在。
二、生产效率
       两类吹瓶机的生产效率有一定的差距,旋转式吹瓶机最大的优点是模腔数量多,产量高,能连续生产,操作和维护方便。以广州西力为代表的旋转机,单模产量1500瓶/时~1800瓶/时,吹瓶模腔数量6~24,甚至可设计30腔以上,将来要研发单模2000瓶/时~2400瓶/时的高速旋转机,努力缩小与国外同类产品在质量、稳定性及产量上的差距。目前,Sidel等吹瓶机,单模产量可达到1800瓶/时~2000瓶/时,设备的稳定性逐步提高;直线式吹瓶机,国内生产厂家,单模产量800瓶/时~1200瓶/时,模腔数量一般为4~10,有些厂家可设计12~16腔。国外Sipa等全电式直线机,单模产量可达到1500瓶/时以上,结构和布局有其独特的一面,值得研究和借鉴。
 三、传动系统
        直线机主要采用伺服电机驱动,加温链作间歇式运动,少数采用气缸推动加温链作间歇式运动,运行过程中,原点检测受链条和加工件精度的影响,合模易出现夹坯或与加温链干涉现象;全电式直线机,主机和加温分别由伺服电机驱动,同步性容易控制;旋转机大多采用减速电机驱动,由同步带传动,进坯和出瓶同步运行,原点检测较容易。
四、模架结构
       由于两类机型结构不同,模架结构方式有很大的区别,旋转机模架由动模架、定模架、中模套和模具等组成,动、定模架能绕一个轴开合一定的角度,每组模架一般有一个模腔,国外少数厂家可设计2个~3个模腔;为减少旋转惯性,模架质量要轻,并且要有足够的强度。直线机模架多数采用两块动模架和两块定模架组成,动模架可沿导柱或导轨作相对等距离运动,中间可布置2个~10个模腔,模架材料一般为球墨铸铁或碳钢焊接。
 五、锁模机构
       锁模机构是为防止吹瓶过程中出现涨模,涨模量的大小直接影响瓶子的质量。旋转机锁模主要采用插销式或者旋转式锁模,结构简单,由导轨控制开锁和闭锁,为减少运动时冲击、振动和噪音,导轨曲线设计要合理;直线机锁模主要采用液压缸或气缸驱动,由于连杆带动质量较大的模架,运行中容易引起设备振动,特别是开合模振动,需要增设机械或液压系统的缓冲,减缓振动的产生。国外全电式直线机,采用伺服电机或凸轮机构驱动,旋转一周能实现开合模一次,产量可随时提高或减少,开合模引起的振动比液压或气缸驱动要小的多,这种锁模的方式是直线机理想的选择。
旋转式吹瓶机的锁模系统
旋转式吹瓶机的锁模系统
直线式吹瓶机的锁模系统
直线式吹瓶机的锁模系统
 六、开合模
       开合模是实现模具的打开和关闭,方便进坯和出瓶,旋转机开合模是由导轨驱动连杆带动、定模架开合结构复杂,运行中易出现振动和噪音,导轨曲线设计十分重要,应用相关CAD或三维软件优化和选择合适的速度和加速度,有利于提高设备的稳定性和产量;直线机开合模和锁模合并在一起,结构同上所述。
 七、拉伸机构
       拉伸机构是实现瓶坯的纵向拉伸,为预吹和高压吹做准备,瓶坯拉伸的好坏直接影响瓶子的成型质量,不同的瓶子,依据产量,要选择合适的拉伸速度。旋转机拉伸主要是气缸带动拉伸杆运动,由导轨控制下降速度,为保持PET分子链纵向延伸均匀,拉伸时需要匀速,速度过大易开裂,过小会影响产量;随着产量提升,国外旋转机有采用伺服驱动拉伸,这种方法响应速度快,控制较容易,但成本较高,是今后的发展趋势。直线机拉伸和旋转机一样,采用气缸拉伸时,由于没有导轨控制,拉伸速度随气体压力和流量而变化,一个气缸要带动2根~5根拉伸杆,应用2个以上的气缸带动时,拉伸的同步性较难控制;采用伺服驱动拉伸,速度可以调整和控制,Sipa等厂家生产的直线机,大多使用伺服拉伸。
八、上坯与取瓶机械手
        瓶坯进入加温系统或模具,需要上坯机械手传送,吹制完成的瓶子,需要取瓶机械手取出,这个过程完全自动化控制。旋转机由凸轮控制上坯和取瓶,实现同步运行,有些厂家采用电子凸轮上坯和取瓶,维护和使用成本较高。直线机大多采用气动手指结构,同时夹上2个~10个瓶坯,取瓶使用相同的方法,实现这个过程,可采用气缸或伺服驱动。
九、理坯机
        直线机配套的理坯机,由于产量不高,理坯机结构比较简单,大多没有设计回坯装置,理坯辊筒较短,坯斗容量小,容易出现卡坯或供坯不足等现象;旋转机配套的理坯机,主要由输送机构、提升机、理坯机构、回坯装置、打坯装置和安装及维修梯等组成,理坯辊筒长,坯斗容量较大,适合较高的产能,一般可储存10,000只~40,000只瓶坯。
十、加温机
旋转式吹瓶机的加温系统
旋转式吹瓶机的加温系统
直线式吹瓶机的加温系统
直线式吹瓶机的加温系统
       加温机为瓶坯良好的加温提供保障。直线机配置的加温机结构方式比较多,大多与主传动集成在一起,坯间距因瓶子容量大小而不同,700ml以下的瓶子,坯间距为76.2mm;1500ml的瓶子,坯间距为114.3mm,因瓶坯排列间距大,能量损失较大,加温效率低;采用加温和吹瓶分开传动,坯间距缩小到38mm,相同模腔和产量的情况下,可节约能耗25%~35%;广州西力开发的水平加温机,坯间距38.1mm,与原来设计50.8间距的加温机相比,节距缩小3/4,有效节省能耗20%~25%,目前是国内外同类产品加温链节距中最小的一种,属于国内首创。
 
 十一、回收气系统
        回收气系统的目的是为节省能源,旋转机可配置回收气系统,主要是对瓶内的高压气进行回收。由于主吹气量和压力较大,排气之前,瓶内带有压力的气体由高压电磁阀控制回收到一定的容器内,这部分气体经减压后可用于低压气源(压力P=6bar~10bar)和预吹气(压力P=5bar~13bar);使用带有回收气的系统,低压气源可以节省,成本节约15%~20%,同时又节省了能耗。国内直线机配置回收气的较少,主要是产量和成本等因素影响。节能降耗是目前吹瓶机发展的方向,提高产量和质量的同时,降低能耗需要得到重视。
十二、吹瓶多样性
        直线式吹瓶机除生产常用瓶型之外,很适合生产广口瓶和带有把手的特殊瓶型,吹瓶种类优于旋转式吹瓶机。因瓶坯形状的差异,瓶口大而短的瓶坯,较难实现自动理坯,这一课题值得研究和开发。
十三、安全性
       安全性是保护设备和人身安全的重要措施,旋转机高速高产,安全性要求较高,主要措施有:1. 传动系统过载时,主电机或加温机上离合器切断传动,保护同步带等易损件;2. 检修时,打开机罩门,主气路高压气和预吹气自动排放,保护人身安全;3. 机械故障时,弹簧式碟刹紧急制动;4. 吹瓶故障时,自动检测和报警。这些措施提高了设备的安全性,国内直线机安全措施与旋转机相比,有待于进一步完善和提高。
综上所述,旋转式吹瓶机和直线式吹瓶机各有所长,可谓异曲同工。提高产量、稳定质量和节能降耗是今后吹瓶机发展的主流。