DE602004009827T2

DE602004009827T2 - Mit zwei kühlgebläsen versehener ofen zum erwärmen eines vorformlings

Info

Publication number: DE602004009827T2
Application number: DE602004009827T
Authority: DE
Inventors: Doudement; SIDEL PARTICIPATIONS c/o
Original assignee: Sidel Participations SAS
Current assignee: Sidel Participations SAS
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2024-12-18
Also published as: FR2863932A1; DE602004009827D1; JP4414438B2; PT1694493E; FR2863932B1; US7553156B2; ES2294570T3; JP2007514571A; KR20070003802A; CN1898074A; EP1694493B1; EP1694493A1; ATE376920T1; WO2005065917A1; US20070148272A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Erwärmen eines Vorformlings, insbesondere eines Vorformlings für einen Behälter aus Kunststoff.
Die Erfindung betrifft genauer einen Ofen zum Erwärmen eines Vorformlings, insbesondere eines Vorformlings für einen Behälter aus Kunststoff, welcher einen Längstunnel zum Erwärmen aufweist, der quer durch die in Längsrichtung parallelen senkrechten Innenflächen zweier Wände abgegrenzt wird, wobei eine erste Heizwand mit einem Heizsystem ausgestattet ist und die andere belüftete Wand Lüftungsöffnungen aufweist, die dazu bestimmt sind, die Luft quer passieren zu lassen, die von einem stromaufwärts gelegenen Gebläse außerhalb des Heiztunnels stromabwärts in das Innere desselben bewegt wird, und bei welchem ein erster Teil des Vorformlings in dem Heiztunnel erwärmt wird, wohingegen der zweite Teil des Vorformlings durch eine Längsöffnung, die zwischen den Längsrändern der Wände des Heiztunnels vorgesehen ist, außerhalb des Heiztunnels gehalten wird, wobei das Gebläse die Luft quer zum zweiten Teil des Vorformlings bewegt, um das Material, das den zweiten Teil des Vorformlings bildet, auf einer Temperatur zu halten, die geringer ist als die Plastifizierungstemperatur.
Behälter, und insbesondere Flaschen, aus Kunststoff, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), werden üblicherweise aus Vorformlingen hergestellt, die durch einen Blasform- oder Streckform-Blasformvorgang ihres Körpers und ihres Bodens in die Form einer Flasche gebracht werden. Die Vorformlinge weisen im Allgemeinen die Form eines Reagenzglases auf, dessen Hals bereits die endgültige Form des Flaschenhalses des herzustellenden Behälters hat. Der Hals weist zum Beispiel ein Gewinde auf, das dazu bestimmt ist, einen Schraubverschluss aufzunehmen.
Vor der Durchführung des Blasformvorgangs ist es erforderlich, die Vorformlinge in einem Heizofen zu erwärmen, um den Kunststoff zu plastifizieren. Zu diesem Zweck wird der Kunststoff, aus dem die Vorformlinge gebildet sind, auf eine Temperatur oberhalb seiner Glasübergangstemperatur erwärmt.
Es sind bereits Öfen zum Erwärmen von Vorformlingen bekannt, welche einen Längstunnel zum Erwärmen aufweisen. Der kalte Vorformling wird mittels einer Transportvorrichtung von einem ersten Ende des Tunnels transportiert, dann läuft er durch den Tunnel, in welchem er erwärmt wird, bevor er aus dem zweiten Ende des Tunnels austritt. Der so erwärmte Vorformling ist für den Blasformvorgang bereit.
Um das Erwärmen durch die Dicke des Bodens und der zylinderförmigen Wand des Körpers des Vorformlings über den gesamten Umfang sicherzustellen, werden die Vorformlinge im Allgemeinen um sich selber gedreht, während sie den Ofen durchlaufen. Des Weiteren ist eine Wand des Tunnels mit Heizstrahlmitteln ausgestattet, während die andere Wand mit Belüftungsöffnungen ausgestattet ist, um das Durchlassen der bewegten Luft zu ermöglichen, um ein homogenes Erwärmen über die ganze Dicke der zylinderförmigen Wand des Körpers des Vorformlings zu begünstigen, ohne die Oberflächenschicht, welche die Außenfläche der zylinderförmigen Wand des Vorformlings bildet, zu überhitzen.
Die bewegte Luft ermöglicht es nämlich, die von den Heizmitteln erzeugte Wärmeströmung abzuleiten, um das Eindringen der Strahlung, die von diesen erzeugt wird, in die Dicke des den Körper bildenden Materials zu unterstützen.
Jedoch darf der Hals des Vorformlings, der bereits seine endgültige Form und die endgültigen Abmessungen aufweist, nicht während der Vorgänge des Erwärmens und/oder Blasformens verformt werden. Es ist somit unabdingbar, den Hals auf einer Temperatur unterhalb seiner Glasübergangstemperatur zu halten. Zu diesem Zweck wird der Hals des Vorformlings außerhalb des Tunnels gehalten durch eine Öffnung des Tunnels, die eine Längsrille bildet.
Um zu verhindern, dass sich die Wärme des Heiztunnels auf den Hals des Vorformlings überträgt, wird dieser durch von einem Gebläse bewegte Luft gekühlt.
Es ist bekannt, die Öfen mit einem einzigen Gebläse auszustatten, welches einerseits das gleichmäßige Verteilen der Wärme in dem Heiztunnel und andererseits das Kühlen des Halses des Vorformlings ermöglicht. Das Gebläse ist folglich mit einem Ablenker ausgestattet, der am Anfang des Tunnels und des Vorformlings bezogen auf die Strömungsrichtung der Luft angeordnet ist. Der Ablenker ermöglicht also, einen Teil des bewegten Luftstroms zum Hals des Vorformlings umzuleiten.
In der Schrift WO-A1-03.024693 wird ein Heizofen offenbart, der mit einem ersten und einem zweiten Lüfter ausgestattet ist, die derart angeordnet sind, dass die Luft jeweils zu dem Heiztunnel und zu dem Hals des Vorformlings bewegt wird.
Jedoch sind die Lüfter auf beiden Seiten des Heiztunnels angeordnet. Der so gestaltete Ofen ist somit nicht sehr kompakt und braucht viel Platz.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es somit, einen kompakten und wenig Platz erfordernden Ofen vorzusehen, bei welchem die Wirksamkeit des Kühlens des Halses des Vorformlings während des Erwärmungsvorgangs nicht verändert wird. Zu diesem Zweck wird mit der Erfindung ein Ofen der oben beschriebenen Art offenbart, bei welchem das Gebläse zwei unabhängige Lüfter aufweist, welche die Luft jeweils zu der belüfteten Wand und zu dem zweiten Teil des Vorformlings, der außerhalb des Heiztunnels gehalten wird, drängen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die beiden Verdrängungsleitungen aneinander angrenzen und aus dem oberen und unteren Abteil eines gemeinsamen Gehäuses, das eine Trennwand aufweist, gebildet sind.
Gemäß anderen charakteristischen Merkmalen der Erfindung:

– weist das Gebläse zwei getrennte Leitungen zum Einlassen von Luft auf, die jeweils einem Lüfter zugeordnet sind; weist das Gebläse zwei senkrechte koaxiale Wellen auf, die jeweils einen zugeordneten Lüfter antreiben;
– wird die Geschwindigkeit des von dem Lüfter, welcher der belüfteten Wand zugeordnet ist, ausgestoßenen Luftstroms von einer Steuervorrichtung gesteuert;
– werden die Lüfter von zwei getrennten Steuereinheiten gesteuert.

Andere charakteristische Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der nachstehenden genauen Beschreibung offenbar, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungsfiguren Bezug genommen wird, in denen:
1 eine Profilansicht ist, in der ein Vorformling dargestellt ist, der in einem Ofen erwärmt werden soll, bevor er nach einem Blasformvorgang in einen Behälter gewandelt wird;
2 eine Profilansicht ist, in der ein Ofen zum Erwärmen des Vorformlings aus 1 dargestellt ist, der erfindungsgemäß hergestellt wurde;
3 eine Querschnittansicht entlang der Schnittebene 3–3 aus 2 ist, in welcher der Ofen dargestellt ist, der mit einem Gebläse mit zwei Lüftern ausgestattet ist.
In der folgenden Beschreibung wird auf nicht einschränkende Weise eine Richtung längs (L), senkrecht (V) und quer (T) verwendet, wie sie durch das Koordinatensystem in 2 dargestellt ist.
In der folgenden Beschreibung wird eine Richtung stromaufwärts nach stromabwärts verwendet, um die Strömungsrichtung des Luftstroms zu beschreiben.
Ebenfalls werden gleiche Bezugsziffern verwendet, um identische, ähnliche oder analoge Elemente zu kennzeichnen.
In 1 ist ein Vorformling 10 dargestellt, der aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), gebildet ist und der in einen Behälter aus Kunststoff gewandelt werden soll nach einem ersten Vorgang des Erwärmens, um den Kunststoff zu plastifizieren, anschließend einem zweiten Vorgang des Blasformens, um den Vorformling 10 als Behälter anzupassen.
Der Vorformling 10 weist die Form eines Reagenzglases oder eines Probenröhrchens mit senkrechter Achse A auf. Der rohrförmige Körper 12 des Vorformlings 10 ist an seinem oberen Ende durch einen halbkugelförmigen Boden 14 geschlossen, wohingegen sein unteres Ende einen Hals 16 aufweist, der einen Flaschenhals bildet.
Der Hals 16 weist bereits die endgültige Form des fertigen Flaschenhalses auf. Somit müssen einzig der rohrförmige Körper 12 und der Boden 14 durch Blasformen verformt werden, um den fertigen Behälter zu erhalten. Bei dem Vorgang des Blasformens ist es also wichtig, nur einen ersten Teil des Vorformlings 10, welcher aus dem rohrförmigen Körper 12 und dem Boden 14 besteht, auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Kunststoffs zu erhitzen, wobei gleichzeitig die Temperatur des Halses 16, welcher einen zweiten Teil des Vorformlings 10 bildet, unterhalb der Glasübergangstemperatur gehalten wird.
Der Hals 16 wird oben von einem Rand 18 abgegrenzt. Die zylinderförmige Außenseite 20 des Halses weist hier ein Gewinde auf, das dazu dient, einen Schraubverschluss (nicht dargestellt) aufzunehmen, um den Behälter zu verschließen.
In 2 ist ein Ofen 22 zum Erwärmen des Vorformlings 10 während des Heizvorgangs dargestellt. Der Ofen 22 weist hier einen Heiztunnel 24 in Längsrichtung auf, in dessen Innern der Vorformling 10 in der durch den Pfeil F angegebenen Richtung angeordnet wird. Der Tunnel 24 weist ein erstes Ende 26 als Eingang für den Vorformling 10 auf, in 2 rechts, sowie ein zweites Ende 28 als Ausgang für den Vorformling 10, in 2 links.
Wie in 2 dargestellt ist, weist der Ofen 22 eine Vorrichtung 30 zum Transport des Vorformlings 10 vom Eingang 26 bis zum Ausgang 28 des Tunnels 24 auf. Die Transportvorrichtung 30 weist eine Reihe Dornen 32 zum Greifen des Vorformlings 10 auf, die sich senkrecht oberhalb einer unteren Schiene 34, die sich unter dem Tunnel 24 erstreckt, um zu dem Letztgenannten parallel zu sein, erstreckt. Die Dorne 32 dienen dazu, den Vorformling 10 während seines Wegs durch den Tunnel 24 senkrecht zu halten.
Die geradlinige Längsform des Tunnels 24, wie in 2 dargestellt, ist als nicht einschränkendes Beispiel angegeben.
In 3 ist ein Querschnitt des Tunnels 24 dargestellt. Er wird quer von zwei zueinander parallelen senkrechten Innenflächen 36 und 38 in Längsrichtung abgegrenzt, die jeweils zu einer ersten Wand 40, die sich in 3 rechts befindet, und einer zweiten Wand 42, die sich links befindet, gehören.
Der Tunnel 24 ist hier weder nach oben noch nach unten geschlossen. Somit grenzen die unteren Längsränder der Innenflächen 36 und 38 eine untere Öffnung 41 in Form einer Längsrille ab.
Die erste Wand 40 ist mit einer Heizvorrichtung 46 für den Tunnel 24 ausgestattet. In dem in 3 dargestellten Beispiel weist die Heizvorrichtung 46 acht Infrarotlampen auf, die hier mit IR1 bis IR8 gekennzeichnet sind und welche die Form länglicher Röhren aufweisen. Die Röhren IR1 bis IR8 werden jeweils an ihren Enden nahe der Innenfläche 36 der ersten Wand 40 mit Hilfe von Mitteln gehalten, hier senkrecht verteilten Längsfurchen 48, in denen jeweils ein Ende der Lampe IR1 bis IR8 aufgenommen wird.
Die zweite Wand 42 weist hier Öffnungen 50 auf, die quer zu ihrer Dicke durch sie hindurchgehen, um einem von einem Gebläse 52 erzeugten Luftstrom zu ermöglichen, in den Tunnel 24 einzudringen. Wie in der Einleitung erläutert, wird durch den Luftstrom ermöglicht, die Oberflächenschicht des die Außenfläche der zylinderförmigen Wand des Vorformlings 10 bildenden Materials zu kühlen.
Wie in 3 dargestellt ist, werden der rohrförmige Körper 12 und der Boden 14 des Vorformlings 10 innerhalb des wärmenden Tunnels 24 gehalten, wohingegen der Hals 16 und der Rand 18 außerhalb des Tunnels 24 gehalten werden, indem sie durch die untere Öffnung 41 laufen.
Um den Hals 16 auf einer Temperatur unterhalb seiner Glasübergangstemperatur zu halten, wird von dem Gebläse 52 ein kalter Luftstrom quer in Richtung des Halses 16 geblasen.
Das Gebläse 52 ist gemäß 3 quer links von der zweiten Wand 42 angeordnet.
Erfindungsgemäß weist das Gebläse einen gesonderten oberen Lüfter 54a und einen unteren Lüfter 54b auf. In der nachstehenden Beschreibung steht hinter der Bezugsziffer für die Bestandteile des oberen Lüfters 54a der Buchstabe "a", wohingegen hinter der Bezugsziffer für die Bestandteile des unteren Lüfters 54b der Buchstabe "b" steht.
Jeder Lüfter 54a und 54b weist im Wesentlichen ein motorisch angetriebenes Schaufelrad 56a und 56b, auch Turbine genannt, auf, welches um eine senkrechte Achse B drehend angebracht ist, eine senkrechte axiale Einlassleitung für Luft 58a, 58b und quer eine tangentiale Verdrängungs- oder Auslassleitung für Luft 60a, 60b auf. Die Lüfter 54a und 54b sind im Allgemeinen bezogen auf eine waagerechte Mittelebene symmetrisch, das heißt, die Schaufelräder 56a und 56b und die Verdrängungsleitungen 60a und 60b grenzen aneinander an, wohingegen die Einlassleitungen 58a und 58b entgegengesetzt ausgerichtet sind.
Die Schaufelräder 56a und 56b sind in Rotation um die gleiche senkrechte Achse B angeordnet. Sie werden jeweils von einem zugeordneten Motor 62a und 62b mittels einer Welle 64a, 64b zur Rotation angetrieben. Die Motoren 62a und 62b sind hier senkrecht zwischen den beiden Schaufelrädern 56a und 56b angeordnet.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Motoren 62a und 62b mit Abstand von den Lüftern 54a und 54b angeordnet, und sie treiben die Wellen 64a und 64b mittels Bewegungsübertragungsmechanismen wie beispielsweise Riemen an. Die beiden Schaufelräder 56a und 56b können somit senkrecht näher zueinander angeordnet werden, so dass das Gebläse in der Höhe weniger Platz beansprucht.
Die Lufteinlassleitungen 58a und 58b sind senkrecht in der Achse B der Schaufelräder einander gegenüberliegend angeordnet.
Folglich erstreckt sich die Lufteinlassleitung 58a des Lüfters 54a senkrecht oberhalb des Schaufelrads 56a, um die Luft oberhalb des Gebläses 52 nach unten zu dem Schaufelrad 56a anzusaugen.
Die Lufteinlassleitung 58b des Lüfters 54b erstreckt sich senkrecht unterhalb des Schaufelrads 56b, um die Luft unterhalb des Gebläses 52 nach oben zu dem Schaufelrad 56b anzusaugen.
Die Verdrängungsleitungen 60a und 60b sind quer zu dem Tunnel 24 ausgerichtet. Sie grenzen aneinander an.
In dem in 3 dargestellten Beispiel sind sie in einem gemeinsamen Ausgangsgehäuse 66 angeordnet, das mittels einer waagerechten Trennwand 68, die im Wesentlichen in der Symmetrieebene der beiden Lüfter 54a und 54b angeordnet ist, in ein oberes Abteil 60a und ein unteres Abteil 60b geteilt ist. Das erste quer stromaufwärts gelegene Ende 70 des Gehäuses 66, das links und am Ende der Schaufelräder 56a und 56b bezogen auf 3 angeordnet ist, und das zweite quer stromabwärts gelegene Ende 72 weisen Öffnungen auf, so dass quer ein Luftstrom von den Schaufelrädern 56a und 56b jeweils zu dem Tunnel 24 und dem Hals 16 zirkulieren gelassen wird.
Das obere Abteil 60a bildet somit eine Verdrängungsleitung, die sich quer von dem Schaufelrad 56a zu der zweiten Wand 42 des Heiztunnels 24 erstreckt.
Das untere Abteil 60b bildet somit eine Verdrängungsleitung, die sich quer von dem unteren Schaufelrad 56b bis in die Nähe des Halses 16 des Vorformlings 10 erstreckt.
Vorteilhafterweise werden die Motoren 62a und 62b von zwei gesonderten Steuereinheiten gesteuert. Es ist somit möglich, den Luftstrom, der durch die zweite Wand 42 geht, zu regulieren, indem auf den oberen Lüfter 54a eingewirkt wird, ohne den für das Kühlen des Halses 16 erforderlichen Luftstrom zu verändern.
Während des Betriebs des Gebläses 52 treiben die Motoren 62a und 62b die Schaufelräder 56a und 56b drehend an, welche Luft durch die axialen Einlassleitungen 58a und 58b wie durch die Pfeile in 3 dargestellt ansaugen.
Das obere Schaufelrad 56a bewegt die so angesaugte Luft in der oberen Verdrängungsleitung 60a. Die verdrängte Luft geht durch die Öffnungen 50 der zweiten Wand 42, so dass sie ins Innere des Tunnels 24 eindringt.
Das untere Schaufelrad 56b bewegt die so angesaugte Luft in der unteren Verdrängungsleitung 60b. Die verdrängte Luft wird direkt auf den Hals 16 gerichtet, um diesen zu kühlen.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Einlassleitung 58b des unteren Lüfters 54b koaxial im Innern der Einlassleitung 58a des oberen Lüfters 54a enthalten. Das stromabwärts gelegene Ende der Einlassleitung wird nach unten durch eine senkrechte Aussparung verlängert, die in der Nabe des oberen Schaufelrads 56a vorgesehen ist, dann wird die durch die Nabe zirkulierende Luft von dem unteren Schaufelrad 56b angesaugt, bevor sie in die untere Verdrängungsleitung 60b verdrängt wird. Durch diese Anordnung wird vorteilhafterweise ermöglicht, das der untere Lüfter 54b keine Elemente ansaugen kann, die sich unter dem Ofen 22 befinden können, beispielsweise Staub, der den Boden unter dem Ofen 22 bedeckt.

Claims

Ofen (22) zum Erwärmen eines Vorformlings (10), insbesondere eines Vorformlings für einen Behälter aus Kunststoff, welcher einen Längstunnel (24) zum Erwärmen aufweist, der quer durch die in Längsrichtung parallelen senkrechten Innenflächen (36, 38) zweier Wände (40, 42) abgegrenzt wird, wobei eine erste Heizwand (40) mit einem Heizsystem (46) ausgestattet ist und die andere belüftete Wand (42) Lüftungsöffnungen (50) aufweist, die dazu bestimmt sind, die Luft quer passieren zu lassen, die von einem stromaufwärts gelegenen Gebläse (52) außerhalb des Heiztunnels (24) stromabwärts zum Innern desselben bewegt wird, und bei welchem ein erster Teil (12, 14) des Vorformlings (10) in dem Heiztunnel (24) erwärmt wird, wohingegen der zweite Teil (16) des Vorformlings (10) durch eine Längsöffnung (41), die zwischen den Längsrändern der Wände (36, 38) des Heiztunnels (24) vorgesehen ist, außerhalb des Heiztunnels (24) gehalten wird, wobei das Gebläse (52) zwei voneinander unabhängige Lüfter (54a, 54b) aufweist, die jeweils quer die Luft zur belüfteten Wand (42) und zum zweiten Teil (16) des Vorformlings (10) bewegen, um das Material, das den zweiten Teil (16) des Vorformlings bildet, auf einer Temperatur zu halten, die geringer ist als die Plastifizierungstemperatur, und wobei das Gebläse (52) zwei getrennte Luftverdrängungsleitungen (60a, 60b) aufweist, die jeweils einem Lüfter (54a, 54b) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verdrängungsleitungen (60a, 60b) aneinander angrenzen und durch das obere und untere Abteil eines gemeinsamen Gehäuses (66), das eine Trennwand (68) aufweist, gebildet sind.
Ofen gemäß einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (52) zwei getrennte Leitungen zum Einlassen von Luft (58a, 58b) aufweist, die jeweils einem Lüfter (54a, 54b) zugeordnet sind.
Ofen (22) gemäß dem vorausgegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (52) zwei senkrechte koaxiale Wellen (64a, 64b) aufweist, die jeweils einen zugeordneten Lüfter (54a, 54b) antreiben.
Ofen (22) gemäß einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des von dem Lüfter (54a), welcher der belüfteten Wand (42) zugeordnet ist, ausgestoßenen Luftstroms von einer Steuervorrichtung gesteuert wird.
Ofen (22) gemäß einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfter von zwei getrennten Steuereinheiten gesteuert werden.