CN101573567A - 用于产生用于包装装置的处理热的设备 - Google Patents

Abstract

说明了一种用于产生用于包装装置(2)的处理热的设备(1)，该设备(1)能够利用不可控或仅在有限程度上可控的能量源来操作。为此，该设备包括传热介质和蓄热器(7)。

Description

用于产生用于包装装置的处理热的设备

技术领域

本发明涉及一种用于产生包装装置用的处理热(processheat)的设备。

背景技术

用于设备运行的能量成本是不可低估的成本因素，如果使用化石燃料，则在长期内该成本将不可估算。因此，在很多不同的领域已经在努力从如太阳能系统或使用可再生资源的燃烧设备等其它代用能量源来获得需要的能量。然而，到目前为止，这些能量源仅用于加热流体，特别是水。例如在EP 1 705 242中说明了使用太阳能集热器来提供酿酒设备的至少一部分热能消耗，特别是用于进行捣碎、过滤和/或发酵蒸馏(wort-cooking)，还用于清洁设备或操作吸附制冷设备(sorptive refrigerating plant)。该设备利用作为传热介质的水来工作，该水同时还用作处理用水并且被存储在热水蓄热器中。然而，该设备允许最大180℃的流体温度。

到目前为止，特别是已知的收缩(shrinking)装置形式的包装装置主要是使用电加热或偶尔也利用天然气进行加热。例如，在D E 35 16 609、DE 35 43 943、EP 1 288 129或EP678452中公开了收缩装置形式的包装装置的例子。然而，与处理用水的加热或加热目的相比，包装系统需要高得多的温度，例如用于对收缩装置中的空气进行加热，并且需要更深入的温度控制，如果使用不可控或仅在有限程度上可控的能量源，则以前将被认为是不切实际的，如果在太阳能系统或燃烧设备中产生热，则产生使用不可控或仅在有限程度上可控的能量源的情况。

发明内容

因此，本发明基于扩展代用的产生的能量的应用领域的目的。

根据本发明，发现如太阳能或来自可再生资源的燃烧能等代用能量实际上适于产生用于包装装置的处理热。

根据本发明的设备的特别优选的应用领域是用于收缩站的热的产生。

通过使用高温蓄热器来扩展本发明的设备的应用领域。

为了达到需要的高温，并且为了确保所提供的流体温度能够保持基本恒定，优选使用可以根据将提供的温度而有选择地选择的相变材料。

为了提供较高的温度，优选采用金属，并且铋特别适于收缩站。还可以使用熔点在适当的温度范围内的盐，例如结晶氢氧化钠。

为了提供较高的温度，优选使用与处理介质不同的传热介质。优选地，传热介质是传热油。作为可选方案，也可以考虑使用加压水。

优选地，太阳能系统用作能量源，该太阳能系统包括商用太阳能集热器。为了达到较高的温度，槽形抛物面集热器是特别适合的，该槽形抛物面集热器能够达到需要的温度，并且可以用例如真空管集热器来代替该槽形抛物面集热器，或者为了两级操作，可以将槽形抛物面集热器连接到真空管集热器的下游。包括定日镜(heliostat mirror)的集热器同样允许高温水平。

为了度过没有日照或少有日照的时间，能量源可以另外包括特别是使用可再生资源的燃烧单元，然而，该燃烧单元也可用作单独的能量源，然后优选将该燃烧单元联接至上述高温蓄热器。

附图说明

下面将借助于单幅图1来说明本发明，图1示出了用于产生处理热的设备1的示意图。

具体实施方式

在所示的实施例中，采用设备1来为包装装置2、具体是收缩站产生处理热。收缩站2被设计为热空气隧道炉(所谓的收缩隧道)，如瓶子、罐、纸盒、负载托盘等未示出的物体通过该热空气隧道炉连续地移动，这些物体将被单独地或成组地与塑料收缩膜结合或者被设置上收缩标签。任何现有的系统都可用作收缩站。优选地，收缩站利用空气喷嘴来操作，通过空气喷嘴向收缩膜吹送被加热的空气。然而，本发明还可以用于在包装过程中需要热的连续或不连续工作的其它包装装置。

由能量源3提供包装所需的热，能量源3以不可控的方式或以仅在有限程度上可控(不快)的方式提供能量。在所示的实施例中，能量源3包括配备有传统类型的太阳能集热器的太阳能系统4。在所示的实施例中，基于两级来操作太阳能系统4，也就是说，太阳能系统4包括至少一个平板集热器或(优选为)真空管集热器4a，集热器4a可以是例如已经与设备1设置或安装在一起的加热器或工业水(service water)加热器的一部分。然而，太阳能系统4还包括能够比集热器4a提供更高温度的集热器4b。优选地，集热器4b是槽形抛物面集热器。太阳能系统4为传热介质、特别是耐高温的传热油或加压水提供直接或间接加热(取决于集热器的类型)。传热介质经由管道5优选经由泵P1从太阳能系统流到高温蓄热器7中。根据经验，由于日平均仅需要额定容量的一部分，因此，蓄热器7应该存储所产生的过多的热以用于以后的弥补。高温蓄热器7应该能够提供高于185℃的温度，优选是高于200℃且接近300℃的温度，具体优选在250℃至350℃的范围内的温度，也就是说，高温蓄热器7应该能够提供足以使所采用的如收缩站2的包装装置工作的流体温度(flow temperature)。为了借助于空气喷嘴来操作收缩站2，流体温度必须适应于设备1的状态，以使离开空气喷嘴的空气的温度在180℃至250℃之间，其中，使包装膜和/或收缩标签在9～12秒的时间窗内处于80℃至100℃之间的收缩和软化温度，使得收缩膜紧紧地卷绕将被包装的物体，并且可能存在的膜重叠区域被熔接在一起。

蓄热器7可以是例如绝热固体，例如，可以是一块以上的大块的灰铸铁。优选地，蓄热器7包括相变材料，然而，利用该相变材料的凝固和熔化能量。可以以如下方式来选择相变材料：能够存储较高的温度，并且当弥补所存储的温度时，能量保持大致恒定，直至相变过程结束。从而，通过在蓄热器7中使用相变材料，能够提供较高的温度并且在较长的时期内恒定地释放该温度。已知很多形式和温度范围的相变材料。对于本发明的用于提供收缩热的设备1，特别使用具有低熔点或中间熔点的金属。适当的存储介质是例如铅(在熔点为327℃时的比潜热为23J/g)、镉(在熔点为321℃时的比潜热为56J/g)、铋(在熔点为271℃时的比潜热为52.2J/g)、锡(在熔点为232℃时的比潜热为59.6J/g)、锌(在熔点为420℃时的比潜热为111J/g)和这些金属的合金。从温度范围考虑特别优选的是铋。

由传热介质、即从管道5被引导到穿过蓄热器7的线圈6中的传热油来熔化蓄热器7，并且在凝固过程中再次释放在熔化过程中吸收的能量。由于传热介质不与相变材料直接接触，即由于系统因此封闭，因此，原则上也可以使用有毒的相变材料。

传热介质经由管道8离开蓄热器7。为了应对较差的天气期间和日出之前的开始生产的情况，能量源3还另外设置有传统的附加加热器。适于作为传统的附加加热器的是例如包括锅炉的燃烧单元9，该燃烧单元9也可利用代用燃料(例如，生物质，工艺废物等)而被容易地操作。来自蓄热器7的管道8进入燃烧单元9的锅炉中，并且由设置在锅炉中的通常为水的传热介质在管道线圈(duct coil)10中加热传热介质(油)。传热介质(油)经由也设置有泵P2的管道11离开燃烧单元9，然后进入包装装置2，从而在包装装置2中提供包装所需的热，即，例如对用于收缩的空气进行加热。

在包装装置2的下游，传热介质经由循环中的管道12被引导回到太阳能系统4，在该太阳能系统4中再次加热传热介质。

为了使根据本发明的设备1的操作过程尽可能地灵活，设置了多个旁路或副循环。从而，例如，通过绕过蓄热器7，管道5经由管道13被连接到管道8，由阀V1使该管道13与管道5成为一体，经由阀V2引导管道13并且管道13经由阀V3延伸到管道8。通过管道14绕过燃烧单元9，该管道14经由阀V2被连接到管道13，并且经由阀V3被连接到管道8，并且经由另一个阀V4被连接到管道15，并且经由管道15和另一个阀V5在泵P2的上游被连接到管道10。

为了确保在没有太阳能系统4的情况下也能够运行，通过绕过太阳能系统4，经由循环中的管道16、管道14、13和阀V3将管道12连接到燃烧单元9。

所说明的实施例允许设备1在很多个操作状态下进行操作，从而能够连接下面的路径：

1.在没有太阳能集热器的情况下操作：

借助于锅炉提供能量

路径1(“加热ON”)：

附加加热器9→V5→P2→收缩站2→V4→V2→V3→附加加热器9

路径2(“加热OFF”)：过多的热量进入蓄热器7中

附加加热器9→V5→V4→V2→V1→P1→蓄热器7→V3→附加加热器9

2.在具有附加加热器的情况下的太阳能操作：

借助于附加加热器和太阳能集热器提供能量

路径1(“加热ON”)：

太阳能系统4→V1→V2→V3→附加加热器9→V5→P2→收缩站2→太阳能系统4

路径2(“加热OFF”)：蓄热器7储热。

太阳能系统4→V1→P1→蓄热器7→V3→附加加热器9→V5→V4→太阳能系统4

3.在没有附加加热器的情况下的太阳能操作

借助于太阳能集热器提供能量

路径1a(“加热ON”)：(蓄热器是冷的)

太阳能系统4→V1→V2→V4→V5→P2→收缩站→太阳能系统4

路径1b(“加热ON”)：蓄热器被预热，以使温度稳定

太阳能系统4→V1→P1→蓄热器7→V3→V2→V4→V5→P2→收缩站2→太阳能系统4

路径2(“加热OFF”)：蓄热器储热

太阳能系统4→V1→P1→蓄热器7→V3→V2→V4→太阳能系统4

4.蓄热器操作：

借助于蓄热器(和附加加热器)提供能量

路径1(“加热ON”)：

蓄热器7→V3→附加加热器9→V5→P2→收缩站2→V4→V2→V1→P1→蓄热器7

路径2(“加热OFF”)：

蓄热器7→V3→附加加热器9→V5→V4→V2→V1→P1→蓄热器7

具体地，如果使用上述类型的高温蓄热器7，则在没有太阳能系统的情况下，包括锅炉9的燃烧单元也可以用于产生必须使用高温的任何使用目的所需的处理热。然而，在气候条件优良的地区，可以仅设置太阳能系统。在这种情况下，由于使用高温蓄热器，使用目的不限于包装装置。

Claims (12)

1.一种用于产生用于包装装置(2)的处理热的设备(1)，其包括不可控或仅在有限程度上可控的能量源(3)、传热介质和蓄热器(7)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述包装装置(2)包括收缩站。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述蓄热器(7)是高温蓄热器。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述高温蓄热器包括相变材料。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述蓄热器(7)包括金属，特别是铋。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述传热介质是传热油或加压水。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述能量源(3)包括太阳能系统(4)。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述太阳能系统(4)包括真空管集热器(4a)。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，所述太阳能系统(4)包括槽形抛物面集热器(4b)。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述太阳能系统(4)包括两级。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述能量源(3)包括特别是使用可再生资源的燃烧单元(9)。

12.一种用于产生处理热的设备(1)，其包括不可控或仅在有限程度上可控的能量源(3)、传热介质以及高温蓄热器(7)，该高温蓄热器(7)用于提供至少为185℃、优选在250℃至350℃之间的温度。

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