CN102441957B - 用于加热塑料预成型坯的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加热容器(10)尤其是塑料预成型坯(10)的装置(1)，包括至少一个用于产生微波形式的电磁交替场的微波产生部件(20)，用于将微波产生部件(20)产生的微波传输至谐振部件(6)的微波传输部件(2)，还包括用于相对谐振部件(6)输送塑料预成型坯的输送工具(4)，所述谐振部件(6)具有谐振室(8)，该谐振室形成用于加热塑料预成型坯(25)的接收室(10)。根据本发明，所述谐振部件(6)的排布使得用于加热容器(10)的电场的电场线(E)相对于该容器的纵向(L)倾斜。本发明还涉及一种用于加热容器(10)尤其是塑料预成型坯(10)的方法。

Description

用于加热塑料预成型坯的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于加热塑料预成型坯的装置和方法。

背景技术

现有技术中，这种装置和方法已久为熟知。在塑料容器的制作过程中，加热塑料预成型坯及随后在成型步骤(例如拉伸吹塑成型步骤)中将它们扩展成塑料容器是很常见的手段。为了这个目的，在现有技术中，已知常使用红外线烘箱，塑料预成型坯在其中穿过并被加热。除此以外，最近还开始使用微波烘箱，在微波烘箱中，塑料预成型坯被微波加热。

这种用于塑料预成型坯的加热装置在DE102007022386A1中记载。该专利的主要内容作为参考包含在本申请的主要内容中。在谐振腔中利用微波进行拉伸吹塑成型步骤的塑料预成型坯加热存在的问题是对塑料预成型坯均匀加热。从上述文件以及DE101008024108中已知的方法是，尝试均匀地加热塑料预成型坯的纵向侧面。但是，这种塑料预成型坯的圆顶区域(即其底部)出现了问题。

由于两种不同电介质之间的电磁场干扰，与电场平行的迁移的区域的电场比与其垂直的区域中的电场明显较强。

但是，由于电场E的角度根据反射定律而改变，其大小也随之变化。因此，几乎平行入射分界面的E矢量将几乎保持恒定，且对于以锐角进入的矢量，大小将陡然下降。因此，塑料预成型坯的侧面将被相对剧烈地加热，而其圆顶(dome)将保持低温。

此时，现有技术中有时使用所谓的单模谐振腔。由于它们的型号和磁电管辐射的频率，它们仅仅接受所谓的H10模式，因为由于传播定律和分界面长度，不会形成其它共振。由于E电场线在金属表面上是竖直的(因为所有非竖直分量将通过金属导体流失)，所以H10模式的场在谐振腔的两个平行壁之间是竖直的。对于分界面长度λc(低于该值，谐振腔中不会形成任何波)，应用关系式λc＝2a，其中a是较宽边(例如波导的较宽边)的长度。

这意味着加热塑料预成型坯的圆顶区域，尤其是注入点周围，比加热其纵向侧面难得多。

DE102007022386中公开了这个问题的一个可行的解决方法，其中描述了一个反射元件。该金属反射元件引起导电面附近的电场区域的畸变以及合适几何选择下的快速增长。这种本地增长此时使能对圆顶区域的加热增强。但是，该“反射元件”也具有缺点。例如，它们可能会被污染，且因此不得不使用额外的清洁部件(例如永久安装的刷子)对其进行清洗。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种用于加热塑料预成型坯的装置，使得塑料预成型坯被均匀地加热。优选地，不需要上述反射部件。

根据本发明的用于加热容器尤其是塑料预成型坯的装置，包括至少一个微波产生部件，该微波产生部件产生微波形式的电磁交替场。除此以外，该装置还包括微波传输部件，该微波传输部件将微波产生部件产生的微波传输至谐振部件。另外，该装置还包括输送工具，该输送工具相对谐振部件输送塑料预成型坯，所述谐振部件具有谐振室，该谐振室形成用于加热塑料预成型坯的接收室。

根据本发明，设计谐振部件，使得用于加热容器的电场的电场线的排布相对于该容器的纵向至少部分地倾斜。优选地，所有场线的排列或朝向都相对于容器的纵向倾斜，且每条场线还最好相互平行。但是，仅仅谐振室内的部分场线的方向相对塑料预成型坯的纵向倾斜也是可行的。特别地，至少部分地这些场线相对于塑料预成型坯的纵向倾斜，并在加热过程中从几何上传过塑料预成型坯的圆顶区域。然而，每条场线的方向在谐振部件内变化也是可行的。

电场线的朝向最好通过谐振室内壁的特定排布来实现。这些内壁最好相对相应的电场线垂直排布。

现有技术中常常如此排布谐振部件，使得电场的场线平行于塑料预成型坯的纵向延伸。如上所述，这将导致塑料预成型坯的圆顶区域出现问题。

电场的倾斜定位或旋转实现了对塑料预成型坯更均匀的加热。换言之，将谐振部件内的电场相对塑料预成型坯的纵向或预成型坯轴进行了旋转。由于这种旋转，最小电场的位置将移至塑料预成型坯的圆顶的横向区域，且最大电场的位置将移至另一侧。

优选地，所述装置包括旋转工具，该旋转工具至少在加热时旋转容器，尤其是相对于其纵向轴旋转。若现在旋转了塑料预成型坯，电场的最小值和最大值将随着时间的推移进行叠加，因此，在塑料预成型坯移动的过程中，尤其是沿其纵向移动时，它的圆顶将被均匀加热。

在一个优选实施例中，谐振部件使得电场的场线与塑料容器的纵向之间的角度在10°和45°之间，最好在15°和25°之间。原则上，在0°至90°之间倾斜场线是可行的，但是，由于塑料预成型坯的余下区域尤其是边缘区域也必须被加热，例如塑料预成型坯的支撑环以下必须被充分加热，所指出的角度范围10°至45°是最佳的。

在另一优选实施例中，谐振室的排布相对于塑料容器的纵向倾斜。在上一应用中，谐振腔的平行壁相对塑料预成型坯的轴垂直，因此，电场与塑料预成型坯的Z轴平行。若谐振部件现在被旋转偏离该垂直位置，谐振部件中以驻波形式形成的电场也将被旋转。但是，谐振部件具有相应倾斜的内壁也是可行的。

在另一优选实施例中，谐振室包括圆顶区域，微波通过该圆顶区域导入谐振部件。

在另一优选实施例中，所述装置包括移动设备，该移动设备通过沿着谐振部件的纵向或相对其纵向倾斜地将塑料容器移入谐振部件来引导塑料容器。

优选地，该谐振室设于可移动载体上。可以是，例如圆形载体，该圆形载体上排布有多个这样的谐振室。通过这种方式，沿着圆形路径移动塑料预成型坯时可以对其加热。

本发明还涉及一种用于加热塑料容器尤其是塑料预成型坯的方法。在该方法的第一步中，引入塑料预成型坯。随后，向塑料预成型坯施加电场，通过这个电场对塑料预成型坯加热。在该过程中，在微波产生部件中产生上述电场。另外，接下来将塑料预成型坯移出谐振室。根据本发明，用于加热容器的电场的场线相对塑料预成型坯的纵向倾斜地延伸。

优选地，塑料预成型坯分别相对于谐振室移动，但是相反地，移动谐振室也是可行的。

优选地，至少在应用电场时，塑料容器相对其纵向旋转。特别地，通过所述倾斜朝向与塑料预成型坯相对其纵向的旋转这两者之间的交互作用，还可以实现对塑料预成型坯的圆顶区域的均匀加热。优选地，在加热时旋转塑料预成型坯大致一周或一周的整数倍。

在另一优选方法中，通过沿着谐振室的纵向移动塑料容器，将该塑料容器引入谐振室。

附图说明

其它优点和实施例将通过以下附图变得显而易见，其中：

图1是根据现有技术的加热装置的透视图；

图2是根据现有技术的加热装置的另一示意图；

图3是根据现有技术的谐振部件的示意图；

图4是根据本发明的谐振部件的示意图；

图5a、5b是用于说明塑料预成型坯中的场分布的两幅对比示意图；

图6a、6b是对塑料预成型坯加热的另两幅对比示意图。

标号清单

1  装置

4  输送工具

5  机器轴

6  谐振部件

8  谐振室

10   塑料预成型坯

10a  塑料预成型坯的圆顶区域

10b  塑料预成型坯的纵向区域

12   耦合区域

14   输送工具

18   接收室25的纵向剖面

20   微波产生部件

22   微波传输部件或波导

23   调节部件

23a、23b、23c  调节引脚

24   载体

25   接收室

30   微波加热部件

41   孔隙

42   固定组件

L    塑料预成型坯的纵向

L1   谐振室的纵向

E    电场

P1   塑料容器的移动方向

P2   塑料容器的旋转

具体实施方式

图1示出了用于预成型坯10的加热装置1，这里的加热装置1是圆形的，且在加热过程中，通过载体24依据加热装置的圆周沿着圆形路径来移动这些预成型坯。同时，这里的载体24还构成方形波导，并形成输送部件的一部分，输送部件通常用4标识。在该载体上，提供多个微波产生部件20或微波紧凑头20。另外，装置1还包括微波加热部件30，微波加热部件30也环绕机器轴5。

附图标记8指的是谐振室，塑料预成型坯10被引入谐振室。附图标记14指的是输送工具，输送工具14移动塑料预成型坯，例如沿着它们的纵向轴L向谐振室8移动塑料预成型坯。

图2示出了根据现有技术的装置的更详细的示意图。对于这个实施例，在波导旁边提供了三个调节引脚23a、23b和23c，这些调节引脚一起形成调节部件23，用于调节微波功率。附图标记42表示固定组件，附图标记41表示将微波引入谐振室8的孔隙。附图标记25表示用于加热塑料预成型坯(未示出)的接收室。附图标记18指的是接收室25的纵向剖面。附图标记12指的是耦合区域，微波通过该耦合区域耦合到谐振部件6中。

图3示出了根据现有技术的谐振室6的剖面示意图。可以看出，这里，可以沿着该室纵向L将塑料预成型坯引入该室中。其中，谐振部件中的电场E在塑料预成型坯的圆顶区域10a中相当弱，因此，仅仅微弱地给该圆顶区域中的塑料预成型坯加热。因而，在随后的吹塑成型过程中，该微弱加热区域内的任何材料拉伸都将减少到最小。

图4示出了根据本发明的谐振部件6的剖面示意图。可以看出，谐振室8相对于塑料预成型坯的纵向L倾斜排布。更具体地，谐振室8的纵向L1相对于塑料预成型坯的纵向L呈某角度延伸，且不相互垂直。因此，谐振室中产生的电场的场线E不沿着塑料预成型坯的纵向延伸，而是相对它倾斜。通过这种方式，下面还将详细描述，塑料预成型坯的圆顶区域10a也将被充分加热。将塑料预成型坯沿着方向P1引入谐振室并沿着相反于P1的方向移出谐振室8。附图标记P2表示塑料预成型坯相对其纵向轴的旋转。

图5a和5b示出了塑料预成型坯内的场分布。在图5a所示的示意图中，电场的场线平行于塑料预成型坯的纵向L延伸。这意味着在塑料预成型坯的区域10b中，产生了强电场(由长箭头表示)，这导致了对塑料预成型坯的增强的加热。通过对比，在圆顶区域内，仅仅对塑料预成型坯产生了下降的或最少的加热，因为这里的电场明显减弱了。

然而，在图5b所示的示意图中，电场E的方向相对于塑料预成型坯的纵向倾斜。此时，电场在标识为“最大”的区域较强且在标识为“最小”的区域较弱，即具有最小场强的区域偏离塑料预成型坯的纵向L。若现在相对塑料预成型坯的纵向轴L将其旋转，将实现对塑料预成型坯的圆顶区域10a的均匀加热。另外，相对于与塑料预成型坯的纵向轴平行的轴旋转塑料预成型坯，即采用塑料预成型坯的偏心旋转，也是可行的。相对于与塑料预成型坯的纵向相倾斜的轴旋转塑料预成型坯也是可行的。但是，此时，结果可能是电场E至少有时相对于塑料预成型坯的旋转轴倾斜。

图6a和6b示出了根据现有技术(图6a)和根据本发明(图6b)的对塑料预成型坯加热的示意图。如图6a和6b中所示，通过与现有技术对比，通过本发明的步骤，实现了对塑料预成型坯的所有区域的均匀加热。

但是，为了这个目的，还可以使用相对于纵向倾斜的电场，以便有意地加热塑料预成型坯的具有不同标识的不同区域。还可以例如通过相对于平行于其纵向但横向偏离的轴旋转塑料预成型坯，而不是相对于其纵向旋转，来达到这个目的。还可以在加热过程中，有意地旋转塑料预成型坯例如一周半或半周等，而不是一整周。此时，例如，还可以使塑料预成型坯的外壁在某些区域加热较强而在其它区域加热较弱。在接下来的成型过程中，具有非圆形横截面的容器，例如椭圆容器，可以通过这种方式生产。

在另一优选实施例中，在加热时旋转塑料预成型坯，但是不持续以相同的速度，而是阶梯式或以变化的旋转速度。通过这种方式，围墙的某些区域将比其它区域受热更强，使得在延展时又可以吹塑成型非圆形容器。

申请人保留主张本申请文件所公开的所有特征的权利，这些特征对本发明是重要的，它们独立地或组合起来相对现有技术是新颖的。

Claims (10)

1.一种用于加热塑料预成型坯(10)的装置(1)，包括至少一个用于产生微波形式的电磁交替场的微波产生部件(20)，用于将微波产生部件(20)产生的微波传输至谐振部件(6)的微波传输部件(2)，还包括用于相对谐振部件(6)输送塑料预成型坯的输送工具(4)，所述谐振部件(6)具有谐振室(8)，该谐振室形成用于加热塑料预成型坯(10)的接收室(25)，其特征在于，所述谐振部件(6)的排布使得用于加热塑料预成型坯(10)的电场的电场线(E)相对于该塑料预成型坯的纵向(L)至少部分地倾斜；其中，谐振室(8)的排布相对于塑料预成型坯(10)的纵向倾斜。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述装置包括旋转部件(14)，该旋转部件至少在加热时相对于其纵向(L)旋转塑料预成型坯(10)。

3.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，谐振部件(6)的排布使得电场线(E)与塑料预成型坯的纵向(L)之间的角度在10°和45°之间。

4.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，谐振室包括耦合区域(12)，微波通过该耦合区域导入谐振部件(6)。

5.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括移动设备，该移动设备通过沿着谐振部件的纵向(L)将塑料预成型坯移入谐振室来引导塑料预成型坯(10)。

6.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，该谐振室(8)设于可移动载体(24)上。

7.根据权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，谐振部件(6)的排布使得电场线(E)与塑料预成型坯的纵向(L)之间的角度在15°和25°之间。

8.一种用于加热塑料预成型坯(10)的方法，包括以下步骤：

将塑料预成型坯(10)引入谐振室(8)中；

向塑料预成型坯(10)施加电场(E)，并利用所述电场对塑料预成型坯

加热；将塑料预成型坯(10)移出谐振室(8)；

其特征在于，用于加热塑料预成型坯(10)的电场的场线(E)相对塑料预成型坯(10)的纵向(L)至少部分地倾斜地延伸，其中所述谐振室(8)的排布相对于塑料预成型坯(10)的纵向倾斜。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，至少在应用电场时，塑料预成型坯(10)相对其纵向旋转。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过沿着谐振室(8)的纵向移动塑料预成型坯(10)，将该塑料预成型坯(10)引入谐振室(8)。