[发明专利]用于罐成形的气体冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及制罐机工具包，其被构造成用以形成杯状本体，更具体地，本发明涉及用于制罐机工具包的冷却气体系统。

背景技术

在容器成形领域中已知的是形成两件式容器，例如罐，其中容器的壁和底部是一体式杯状本体，顶部或端部闭合件为单独的部件。在容器被填充之后，两个部件连接并密封，由此完成容器的形成。

杯在制罐机中形成，该制罐机具有工具包，该工具包被构造成用以由片材形成杯状本体。也就是，杯状本体通常开始于平坦材料，通常为金属，为片材或箔的形式。坯体(即盘)由片料切割而成，然后被拉延成杯。也就是，通过在设置于撞锤或冲模上的同时使盘运动穿过一系列模具，盘成形为杯，该杯具有底部和悬置的侧壁。杯初始可以在一个制罐机中形成，并被传送到另一个制罐机中以拉延成长形的罐，或者杯可以在单个制罐机中形成并拉延成罐。

在形成罐时，杯可以被拉过额外的模具，以达到选择的长度和壁厚。之后，罐的底部可以形成向内延伸的穹顶部。也就是，罐运动成与制穹顶器接合；制穹顶器具有穹顶形端部，罐可以被压到该穹顶形端部上。这种动作通常发生在冲模的行程结束的时候。在形成穹顶部之后，从冲模移除罐以进一步进行处理。

该过程是反复的过程，因此使用往复式撞锤。例如，假设杯形成并设置在待杯拉到罐中的撞锤上，该过程通常包括以下步骤。撞锤在成形行程期间向前运动，由此使杯穿过至少一个模具包。模具包包括模具环。模具环中的开口的半径稍稍大于冲模的半径。然而，模具环中的开口的半径稍稍小于设置在冲模上的罐的半径。因此，随着冲模运动通过模具环，杯变形，更具体地，杯沿轴向杯拉长，由此使得侧壁变薄，从而杯可以穿过模具环。冲模和杯可以穿过模具包中的一个或多个模具环。

该过程由于摩擦而产生热，这是不期望的。因此，撞锤、冲模和模具包需要进行冷却。另外，期望的是在产生热之前减小摩擦。已知的是在操作期间将诸如水、油或水包油乳液的冷却液体喷洒到冲模和模具包上。水的导热性使得冲模和模具包冷却，而使用油则减小了摩擦。然而，这样的冷却液体具有不期望的特性。例如，由于微生物侵袭或硬水离子积聚，水包油乳液可能随着时间而降解。另外，如果混合物包含毒性添加剂，那么液体可能存在废物处理问题。

已知的是，在许多金属加工操作中，超临界流体可以用来代替冷却液体。超临界流体(例如但不限于超临界CO₂)同样可以灌输有润滑剂。然而，用于产生、操纵和施加超临界流体的系统是昂贵的。另外，在制罐机的情况下，喷洒的超临界流体将作为液体，更具体地作为微液滴施加到冲模和模具包。超临界流体的微液滴将几乎立即蒸发，以进行局部冷却，而不是在冲模和模具包的整个表面上进行大致均匀的冷却。另外，润滑剂在使用的情况下聚集在部件上，最终产生物理/化学破坏而留下必须被清理的残留物。

发明内容

因此，需要一种使用大致干式冷却流体冷却制罐机工具包的系统。在公开的且要求保护的实施例中，用于制罐机工具包的冷却气体系统使用压缩气体来冷却冲模和模具包。也就是，压缩气体被传递到与冲模和模具包相邻的至少一个位置。喷嘴组件将压缩气体引向选择的位置。当压缩气体穿过喷嘴时，或者紧接着穿过喷嘴组件之后，压缩气体膨胀。已知的是，膨胀的气体随着其膨胀而冷却。因此，冷却气体被引导到冲模和模具包的表面。冷却气体从冲模和模具包吸热，由此冷却受热的部件。然后，气体从该系统排出。

在一个实施例中，气体是氮、CO₂或其它气体，被压缩到大约10至50巴之间的压力。当气体通过喷嘴组件或在喷嘴组件之后膨胀时，气体将处于大约-75℃至-200℃之间的温度下。在另一个实施例中，喷嘴组件被构造成用以沿着与冲模或模具环的表面相对应的圆形或涡旋(例如螺旋状)路径引导气体。在这个实施例中，气流优选地是层状的。作为另外一种选择，喷嘴组件可以包括紊流器，该紊流器被构造成用以形成紊流路径。另外，压缩气体可以灌输有液体，例如但不限于水、润滑剂和水包润滑剂乳状液。在一个实施例中，液体是水，水在应用之后立即蒸发。

附图说明

参考附图，从以下优选实施例的说明中可以获得本发明的完整理解，其中：

图1为制罐机的等轴视图。

图2为工具包的示意图。

图3为喷嘴组件的示意图。

具体实施方式

如在此所用的，“联接”意味着两个或更多个元件之间的连接，无论是直接的还是间接的，只要发生连接即可。

如在此所用的，“直接地联接”意味着两个元件彼此直接接触。