技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及塑料桶成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于塑料桶成型的氣針結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
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大容量塑料桶使用方便、經(jīng)濟(jì)耐用，可用叉車(chē)直接裝卸，并可以碼垛儲(chǔ)存。桶體便于清洗，可多次重復(fù)使用，節(jié)約能源，利于環(huán)境保護(hù)。由于其結(jié)構(gòu)合理，材料強(qiáng)度較高，可靠性好，抗意外跌落和重載堆疊性能優(yōu)異，能夠滿足化學(xué)危險(xiǎn)品的裝運(yùn)要求。一般在桶體的上平面設(shè)計(jì)兩個(gè)排液口，排放液體時(shí)可以保證內(nèi)外氣壓平衡，排放方便、迅速、徹底、安全?，F(xiàn)有技術(shù)中，這種大容量塑料桶采用中空吹塑模具成型方法制造，它的大體加工過(guò)程為：將擠出機(jī)擠出的、尚處于高溫軟化狀態(tài)的管狀塑料型坯放入成型模具內(nèi)，用氣針向型坯內(nèi)通入高壓空氣，利用氣體壓力使型坯沿模腔變形，然后出針、開(kāi)模，最終形成產(chǎn)品。

在桶體的制造過(guò)程中，出針是關(guān)鍵的步驟之一。在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常由于出針效果不佳而使產(chǎn)品報(bào)廢。由于桶體對(duì)密封性的要求，在桶口內(nèi)側(cè)需要設(shè)計(jì)有細(xì)螺紋，螺紋的形成主要是通過(guò)氣針的連續(xù)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在氣針完成螺紋成型的過(guò)程中，其主要工作流程為：首先，由下吹機(jī)構(gòu)帶動(dòng)氣針運(yùn)動(dòng)到指定位置并通入高壓空氣；然后，由上方模頭擠出的軟化狀態(tài)的管狀塑料型坯喂入模具，當(dāng)型坯罩住氣針頭部足夠深度時(shí)將左右模閉合，此時(shí)，氣針螺紋與模具下方進(jìn)氣口相扣合，在合模力的擠壓下形成具有內(nèi)螺紋的桶口；最后，停止供氣并微開(kāi)模具，減小氣針螺紋與型坯之間的摩擦，氣針旋轉(zhuǎn)退出而脫離型坯，在整個(gè)制造過(guò)程中，型坯的溫度會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持在200℃以上，高溫使型坯處于軟化狀態(tài)，桶口處的型坯會(huì)與氣針螺紋緊密粘合，所以在氣針的旋轉(zhuǎn)退出過(guò)程中很容易造成型坯細(xì)螺紋的損壞。由于型坯材料在60℃以下才具有較好的塑性，因此，大部分工廠的一般做法是在出針前等待20—40分鐘，當(dāng)溫度降到接近100℃時(shí)再完成出針的動(dòng)作。但是這樣不僅無(wú)法達(dá)到較好的出針效果，同時(shí)又大大地降低了生產(chǎn)效率。因此，這就對(duì)氣針的冷卻性能提出了較高的要求。

氣針是高壓空氣的輸出端，其工作時(shí)的動(dòng)作包括周向旋轉(zhuǎn)和軸向位移，加之各種傳感器的安放，都給氣針內(nèi)部的水路循環(huán)冷卻設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。氣針內(nèi)部需要通水、通電、通氣，而且其運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，必須做到水、電、氣隔離。

因此，需要提出一種更能夠滿足使用需要的用于塑料桶成型的氣針結(jié)構(gòu)，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種冷卻性能更好、出針效果更佳的用于塑料桶成型的氣針結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種用于塑料桶成型的氣針結(jié)構(gòu)，用于向桶坯內(nèi)通氣和保證桶口內(nèi)螺紋的降溫與成型，其包括：吹氣桿，吹氣桿外依次套設(shè)有絞牙套、隔水套及氣針外套，所述絞牙套包括絞牙套桿體和絞牙套筒體，所述絞牙套筒體套裝在所述絞牙套桿體的一端，在絞牙套筒體和絞牙套桿體之間預(yù)留有第一間隙，所述隔水套一端插設(shè)在所述第一間隙中，并與所述第一間隙之間形成u型通道，所述隔水套和所述絞牙套桿體之間形成第二間隙，所述隔水套和所述氣針外套之間形成第三間隙，所述氣針外套上開(kāi)設(shè)有第一進(jìn)水孔和第一出水孔，流體由所述第一進(jìn)水孔流入，沿所述第二間隙進(jìn)入所述u型通道和第三間隙，自所述第一出水孔流出，所述絞牙套和所述氣針外套、所述隔水套和氣針外套之間均設(shè)置有密封圈，所述絞牙套的上端外圓設(shè)置有第一螺紋，用以完成塑料桶桶口內(nèi)壁螺紋的成型，所述氣針外套的外圓設(shè)置有第二螺紋。

在所述隔水套及所述絞牙套外圓上均開(kāi)設(shè)有第一凹槽，密封圈裝設(shè)在所述第一凹槽中。

所述密封圈為格萊圈。

所述絞牙套、隔水套及氣針外套依次焊接于所述吹氣桿外圓。

所述氣針外套和所述絞牙套之間采用充點(diǎn)防松。

所述第一進(jìn)水孔和所述第一出水孔均設(shè)置有多個(gè)，且多個(gè)所述第一進(jìn)水孔和第一出水孔分別設(shè)置在所述氣針外套的兩個(gè)徑向切平面上。

所述u型通道的通流截面面積為350mm²。

所述氣針結(jié)構(gòu)安裝在氣針底座上，所述氣針底座上分別開(kāi)設(shè)有第二進(jìn)水孔和第二出水孔，氣針底座內(nèi)壁還開(kāi)設(shè)有進(jìn)水槽和出水槽，所述第二進(jìn)水孔與所述進(jìn)水槽連通，所述第二出水孔與所述出水槽連通，在進(jìn)水槽和出水槽兩端分別設(shè)置有第二凹槽，在所述第二凹槽中裝設(shè)有格萊圈，將所述進(jìn)水槽和出水槽隔離，所述氣針底座內(nèi)部嵌裝有花鍵軸，花鍵軸的外圓上設(shè)置有第一花鍵，所述吹氣桿一端的端部穿過(guò)所述花鍵軸并延伸至所述花鍵軸的下方，所述隔水套下端設(shè)置在花鍵軸上端，在花鍵軸上端設(shè)置有第三凹槽，所述第三凹槽與所述第三間隙連通，且第三凹槽上開(kāi)設(shè)有第三出水孔，所述第三出水孔與所述第一出水孔連通，氣針底座上還設(shè)置有連接座，連接座內(nèi)壁設(shè)置有第三螺紋，與所述氣針外套的外圓設(shè)置的第二螺紋相配合。

所述花鍵軸上套設(shè)有從動(dòng)齒輪，所述從動(dòng)齒輪內(nèi)孔壁開(kāi)設(shè)第二花鍵，所述第一花鍵和第二花鍵相配合，套裝于電機(jī)軸上的主動(dòng)齒輪與所述從動(dòng)齒輪相嚙合，驅(qū)動(dòng)所述從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述吹氣桿通過(guò)螺栓固接于所述花鍵軸。

所述絞牙套上端開(kāi)設(shè)的第一螺紋的螺距等于所述連接座上設(shè)置第三螺紋的螺距，二者的進(jìn)給量相等。

兩個(gè)相鄰所述第二凹槽之間的距離大于或者等于所述第二螺紋的總行程。

本發(fā)明一種用于塑料桶成型的氣針結(jié)構(gòu)的有益效果：實(shí)踐表明，這種氣針結(jié)構(gòu)能夠保證桶口螺紋處的冷卻要求，使出針效果達(dá)到最佳；同時(shí)，消除了工藝之間的等待時(shí)間，大大地提高了生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明一種用于塑料桶成型的氣針結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的剖視圖；

圖3為吹氣桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的剖視圖；

圖5為絞牙套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5的剖視圖；

圖7為隔水套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖7的剖視圖；

圖9為氣針外套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為圖9的剖視圖；

圖11為氣針底座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為圖11的剖視圖；

圖13為花鍵軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為從動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為一種用于塑料桶成型的氣針結(jié)構(gòu)作業(yè)過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16為u型通道橫截面不同尺寸的溫度曲線；

圖中：1-吹氣桿，2-絞牙套，3-隔水套，4-氣針外套，5-絞牙套桿體，6-絞牙套筒體，7-第一間隙，8-第二間隙，9-第三間隙，10-第一進(jìn)水孔，11-第一出水孔，12-第一凹槽，13-密封圈，14-充點(diǎn)防松，15-第一螺紋，16-第二螺紋，17-氣針底座，18-第二進(jìn)水孔，19-第二出水孔，20-進(jìn)水槽，21-出水槽，22-第二凹槽，23-格萊圈，24-花鍵軸，25-第一花鍵，26-連接座，27-第三螺紋，28-從動(dòng)齒輪，29-第二花鍵，30-第三凹槽，31-第三出水孔。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

根據(jù)圖1～圖16所示，一種用于塑料桶成型的氣針結(jié)構(gòu)，用于向桶坯內(nèi)通氣和保證桶口內(nèi)螺紋的降溫與成型，所述氣針結(jié)構(gòu)為裝配件，由四個(gè)構(gòu)件組成，其具體包括：用來(lái)將高壓空氣導(dǎo)入桶坯的吹氣桿1，所述吹氣桿1外依次套設(shè)有絞牙套2、隔水套3及氣針外套4，上述四個(gè)構(gòu)件之間通過(guò)軸肩定位，在構(gòu)件之間的連接處使用密封圈13隔水，并通過(guò)焊接的方式使得上述四個(gè)構(gòu)件成為一個(gè)整體的氣針結(jié)構(gòu)，這四個(gè)構(gòu)件均為回轉(zhuǎn)體，可直接用不銹鋼無(wú)縫鋼管車(chē)削加工而成。

所述絞牙套2包括絞牙套桿體5和絞牙套筒體6，所述絞牙套筒體6套裝在所述絞牙套桿體5的一端，在絞牙套筒體6和絞牙套桿體5之間預(yù)留有第一間隙7，所述隔水套3一端插設(shè)在所述第一間隙7中，并與所述第一間隙7之間形成u型通道，所述隔水套3和所述絞牙套桿體5之間形成第二間隙8，所述隔水套3和所述氣針外套4之間形成第三間隙9，所述氣針外套4上開(kāi)設(shè)有第一進(jìn)水孔10和第一出水孔11，流體由所述第一進(jìn)水孔10流入，沿所述第二間隙8進(jìn)入所述u型通道和第三間隙9，自所述第一出水孔11流出，用以保證氣針結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水流循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)散熱功能，本氣針結(jié)構(gòu)冷卻使用的原理屬于一種表面式換熱器，表面式換熱器是將溫度不同的兩種流體在被壁面分開(kāi)的空間里流動(dòng)，通過(guò)壁面的導(dǎo)熱和流體在壁表面的對(duì)流而達(dá)到使一種流體降溫的目的；在所述隔水套3及所述絞牙套2外圓上均開(kāi)設(shè)有第一凹槽12，密封圈13裝設(shè)在所述第一凹槽12中，使得所述絞牙套2和所述氣針外套4、所述隔水套3和氣針外套4之間均通過(guò)密封圈13進(jìn)行密封，避免水流逸出，且在本實(shí)施例中，具體可采用格萊圈作為密封圈，在所述氣針外套4和所述絞牙套2之間還采用充點(diǎn)防松14，所述絞牙套2的上端外圓設(shè)置有第一螺紋15，用以完成塑料桶桶口內(nèi)螺紋的成型，所述氣針外套4的外圓設(shè)置有第二螺紋16。

進(jìn)一步地，所述第一進(jìn)水孔10和所述第一出水孔11均設(shè)置有多個(gè)，形成第一進(jìn)水孔群和第一出水孔群，作為氣針結(jié)構(gòu)內(nèi)部循環(huán)水出入的通道，且多個(gè)所述第一進(jìn)水孔10和第一出水孔11分別設(shè)置在所述氣針外套4的兩個(gè)徑向切平面上。

所述氣針結(jié)構(gòu)安裝在氣針底座17上，所述氣針底座17上分別開(kāi)設(shè)有第二進(jìn)水孔18和第二出水孔19，氣針底座內(nèi)壁還開(kāi)設(shè)有進(jìn)水槽20和出水槽21，所述第二進(jìn)水孔18與所述進(jìn)水槽20連通，所述第二出水孔19與所述出水槽21連通，在進(jìn)水槽20和出水槽21兩端分別設(shè)置有第二凹槽22，在所述第二凹槽22中裝設(shè)有格萊圈23，將所述進(jìn)水槽20和出水槽21隔離，兩個(gè)相鄰所述第二凹槽22之間的距離大于或者等于所述第二螺紋16的總行程，使得氣針外套4在進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一進(jìn)水孔10和第一出水孔11的移動(dòng)距離小于或者等于兩個(gè)格萊圈23之間的距離，即第一進(jìn)水孔10和第一出水孔11始終在兩個(gè)格萊圈23之間運(yùn)動(dòng)，從而起到了密封作用，保證了進(jìn)出水良好的循環(huán)，所述氣針底座17內(nèi)部嵌裝有花鍵軸24，花鍵軸24的外圓上設(shè)置有第一花鍵25，所述吹氣桿1一端的端部穿過(guò)所述花鍵軸24并延伸至所述花鍵軸24的下方，且在本實(shí)施例中，所述隔水套3下端設(shè)置在花鍵軸24上端，在花鍵軸24上端設(shè)置有第三凹槽30，所述第三凹槽30與所述第三間隙9連通，且第三凹槽30上開(kāi)設(shè)有第三出水孔31，所述第三出水孔31與所述第一出水孔11連通，氣針底座上還設(shè)置有連接座26，連接座26內(nèi)壁設(shè)置有第三螺紋27，與所述氣針外套4的外圓設(shè)置的第二螺紋16相配合，在所述花鍵軸24上套設(shè)有從動(dòng)齒輪28，所述從動(dòng)齒輪28內(nèi)孔壁開(kāi)設(shè)第二花鍵29，所述第一花鍵25和第二花鍵29相配合，套裝于電機(jī)軸上的主動(dòng)齒輪與所述從動(dòng)齒輪28相嚙合，主動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)所述從動(dòng)齒輪28轉(zhuǎn)動(dòng)，在氣針結(jié)構(gòu)作業(yè)過(guò)程中，首先由主動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪28轉(zhuǎn)動(dòng)，然后從動(dòng)齒輪28通過(guò)相配合的第一花鍵25和第二花鍵29帶動(dòng)所述花鍵軸24轉(zhuǎn)動(dòng)，花鍵軸24帶動(dòng)通過(guò)螺栓固接于其上的吹氣桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而花鍵軸24帶動(dòng)氣針結(jié)構(gòu)完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，通過(guò)氣針外套4與連接座26之間相配合的第二螺紋16和第三螺紋27，在氣針完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，還可以實(shí)現(xiàn)氣針結(jié)構(gòu)軸向的運(yùn)動(dòng)，且由于從動(dòng)齒輪28與花鍵軸24之間是通過(guò)第一花鍵25和第二花鍵29相配合，它們彼此在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)限制花鍵軸24相對(duì)從動(dòng)齒輪28進(jìn)行上下的運(yùn)動(dòng)，也保證了氣針結(jié)構(gòu)沿螺紋路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生干涉。

進(jìn)一步地，所述絞牙套2上端開(kāi)設(shè)的第一螺紋16的螺距等于所述連接座26上設(shè)置第三螺紋27的螺距，二者的進(jìn)給量相等，使得氣針結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不會(huì)損壞桶口的螺紋。

且在對(duì)塑料桶的桶口螺紋進(jìn)行成型時(shí)，以流道(即所述u型通道)的通流截面面積為優(yōu)化參數(shù)，對(duì)所述氣針結(jié)構(gòu)進(jìn)行流體及熱耦合場(chǎng)分析。以100mm²的通流截面面積為初始值，100mm²為步長(zhǎng)，對(duì)氣針結(jié)構(gòu)的冷卻效率進(jìn)行迭代分析。求解后分別以u(píng)型通道的橫截面面積為100mm²、200mm²、300mm²、400mm²在氣針螺紋上取同一點(diǎn)繪制時(shí)間——溫度曲線，繪制得到的曲線如圖16所示。氣針的冷卻時(shí)間為240s，當(dāng)流道的通流截面面積增大到400mm²時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)的溫度降到60℃以下，達(dá)到了氣針的冷卻要求。因此，通過(guò)增大流道的通流截面面積來(lái)增加水的流量可以有效的提高氣針的冷卻效率。又由于氣針的尺寸限制，故采用通流截面面積為350mm²的流道作為氣針的冷卻水路。

最后應(yīng)該說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當(dāng)中。