CN104344585A

CN104344585A - 冷却吹塑机和/或饮料灌装机的元件的方法

Info

Publication number: CN104344585A
Application number: CN201410378473.5A
Authority: CN
Inventors: 乔治·埃尔哈特; 斯特凡·罗伊特迈尔
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2015-02-11
Anticipated expiration: 2034-08-01
Also published as: DE102013108366A1; EP2853841A1; CN104344585B

Abstract

本发明涉及一种通过至少一个制冷设备冷却容器生产设备和/或饮料灌装机在吹塑和/或饮料生产过程中加热的元件的方法，其中所述制冷设备由蒸发器、冷凝器和延伸于蒸发器和冷凝器之间的气体区域组成，所述气体区域配置为将蒸发的工作液体从蒸发器引导至冷凝器，以使蒸发的工作液体在冷凝器内冷凝；其中所述工作液体为环保液体，所述工作液体能够排放到吹塑机和/或饮料灌装机的环境中，而不会引起环境的损害。

Description

冷却吹塑机和/或饮料灌装机的元件的方法

技术领域

根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种冷却容器生产设备和/或饮料灌装机元件的方法；所述元件在吹塑和/或饮料生产过程中加热。根据权利要求12的前序部分，本发明还涉及一种冷却容器生产设备和/或饮料灌装机元件的制冷设备，所述元件在吹塑和/或饮料生产过程中加热。根据权利要求13和14前序部分，本发明还涉及一种容器生产设备和饮料灌装机。

背景技术

用于冷却吹塑模具的制冷设备在现有技术中是已知的，所述制冷设备基于至少很大程度上对环境有毒或有害的制冷剂的蒸发进行工作。例如这种制冷剂是含有氢氟烃(HFC)，或蒸发时产生氢氟烃，或者使用氨的工作液体。众所周知，上述冷却吹塑模具的制冷设备可以特别经济地安装和/或使用，但是基于该种有害环境的工作液体的制冷设备的电效率相对较低。

其次，已知热泵作为工作液体对环境和人类无害，也就是说是环保的。这种工作液体例如是生物可降解的。这种热泵用作例如住宅用地面供热系统，其中工作液体也可以例如是水。由于特别地，地窖区域内有足够的空间安装这种以水为基础的热泵，因此这种热泵也能毫不费力的安置在例如单个家庭住房。然而由于所需空间和/或由于其它结构布局，这种热泵还不能用于例如吹塑过程和/或饮料生产过程的冷却。

发明内容

因此，本发明的目的在于详细说明冷却在吹塑和/或饮料生产过程中加热的元件的方法，所述方法电效率高且环保；因此不损害例如制冷设备操作者的健康。

这个目的通过独立权利要求1得以实现。优选实施例在从属权利要求中加以描述。

此处所述冷却方法使用至少一个制冷设备。其中，制冷设备由蒸发器、冷凝器和延伸于蒸发器和冷凝器之间的气体区域组成。所述气体区域用于将蒸发的工作液体从蒸发器引导至(conduct)冷凝器，以使蒸发的工作液体在冷凝器内冷凝。

现在为了详细说明对在吹塑和/或饮料生产过程中加热的元件进行冷却的方法(其中所述方法高电效率并环保)，本发明和其他一起(amongst others)采用了利用环保液体充当工作液体的概念；其中，所述工作液体可以排放到吹塑机和/或饮料灌装机的环境中，而不造成环境损害。用语“环境损害”包括可以对人和/或吹塑机和/或饮料灌装机的环境产生的一切损害。特别地，环境损害可以是不可逆的损害。

根据至少一个实施例，所述冷却在吹塑过程和/或饮料生产过程中加热的容器生产设备和/或饮料灌装机元件的方法，包括至少一个制冷设备，其中，制冷设备由蒸发器，冷凝器和延伸在蒸发器和冷凝器之间的气体区域组成。所述气体区域用于将蒸发的工作液体从蒸发器引导至冷凝器，以使蒸发的工作液体在冷凝器内冷凝。所述工作液体为环保液体，所述工作液体能够排放到吹塑机和/或饮料灌装机的环境中，而不损害环境。

根据至少一个实施例，所述蒸发的工作液体不含氢氟烃(HFC)。众所周知，氢氟烃不直接损害环境，但是如果氢氟烃排入大气或是地表中，将会对大气或地表，例如地球的大气层或臭氧层产生物理上或化学上的侵略性的作用。因此，通过在工作液体中避免氢氟烃，可以避免因氢氟烃排入环境后引起的大气的变化和/或破坏。

根据至少一个实施例，所述制冷设备容器完全整合在所述容器生产设备和/或饮料灌装机内。这意味着，在这样的实施例中，制冷设备可以是至少部分安装(fit)在容器生产设备和/或饮料灌装机内的部件。某种程度上，这保证了特别紧凑、省时和经济的冷却方法；其中，制冷设备与容器生产设备和/或饮料灌装机一起，可以构造成例如特别容易移动的(mobile)，然后投入使用。因此，这样的制冷设备不仅能以移动的方式进行使用，而且也环保。因此，在本例中，特别优选地，可以获得特别高电效率的冷却方法，同时保证制冷设备的特定移动以及可变的使用性。

根据至少一个实施例，制冷设备用于冷却容器生产设备的吹塑模具；其中所述吹塑模具用于容器的生产。在本例中，吹塑模具可以视为部件。特别地，在模具抽出(extraction)和吹塑过程中，吹塑模具经常暴露于非常高的热源中，由此导致吹塑模具不良加热；例如在吹塑过程中，尤其是吹塑模具具有非常短的循环周期和较高的流通速率时。热量如此高使得吹塑模具，尤其是形成吹塑模具的材料产生材料损害和/或结构变化，例如不良变形。吹塑模具回火不足或冷却不足也意味着不能保证吹塑模具中生产的容器的质量。优选地，使用此处描述的制冷设备避免了吹塑模具的不良过热。

根据至少一个实施例，外界空气用于从吹塑模具到制冷设备工作液体的热传递。这具有以下好处：通过封闭的物理结构(arrangement)，例如吹塑模具到制冷设备的液体线路的封闭物理结构，并通过空气的热传递，实现特别简单的热交换，而无需将制冷设备通过特定的机械结构连接到吹塑模具来进行热传递。

根据至少一个实施例，所述吹塑模具与制冷设备液体线路直接接触，以用于来自吹塑模具的热量的传递。其中，吹塑模具的热量通过与液体线路的直接接触传递到制冷设备的液体线路。“直接接触”指吹塑模具至少在某些地方成型在液体线路上，和/或在吹塑模具和液体线路之间设置至少一个中间层以实现更好的热传递。无论怎样，在本例中都没有使用气隙进行热传递。由于制冷设备具有这样的设计，通过液体线路内持续的流体交换和液体线路与吹塑模具的直接接触，保证了吹塑模具能特别有效地快速冷却。在这种程度上，特别快速的循环速率和流通速率成为可能，以便即使在吹塑过程和/或饮料生产过程中具有如此大的负载时，吹塑模具也总能保持在临界温度之下。临界温度是，在高于这个温度时吹塑模具不再具备(leave)吹塑模具典型的工作参数。工作参数可以是例如温度界限或最低材料硬度。

根据至少一个实施例，在容器生产设备内，制冷设备在吹塑过程之前、过程中和/或之后，对容器生产设备的吹塑模具进行冷却。在这种程度上，尤其时间方面，能够保证独立的冷却。可以想象到，依靠循环速率和流通速率，吹塑模具的冷却能够例如通过前述液体线路来设定。可以想象到，在特别高的循环速率以及具有预期的高热发展时，吹塑模具已经能冷却到吹塑前温度，以预防性地至少暂时延迟过热。

根据至少一个实施例，工作液体是水，蒸发的工作液体是水蒸气；其中，在制冷设备的操作过程中，蒸发器中的压力低于50毫巴，而气体区域中的压力低于200毫巴。已经查明，在这种压力条件下，用水作为工作液体的整个制冷设备的效率最高。特别地，水作为工作液体特别环保；其中，水不仅可以经济地能加入到制冷设备中，而且因为水的物理性能使得水特别适合最大化整个制冷设备的效率，特别是电效率。

根据至少一个实施例，所述制冷设备还包括压缩机，其中，压缩机安置在蒸发器和冷凝器之间。压缩机配置为压缩蒸发的工作液体，并把已压缩的工作液体供应给气体区域的一部分。其中，当所述制冷设备处于操作过程中，所述气体区域的压力比蒸发器的压力更大压力。特别地，冷凝器能够在制冷设备操作安装方向上安装在蒸发器上。虽然通过这种方式质量更重的元件，也就是说存在压缩的工作液体的冷凝器，设置在质量较轻的元件上面；但由于蒸发器包含质量较轻的气蒸发的工作液体，因此这种设备是有利的。

一个优点在于，由于蒸发形式的工作液体更轻，使得该更轻的重量需要更少的能量克服从蒸发器的出口运送到冷凝器的入口的高度差；因此蒸发的工作液体能够节能地从下部运送到上部。

根据至少一个实施例，通过根据前述至少一个实施例所述的至少两个制冷设备进行冷却；其中至少两个制冷设备以级联的形式串联串联以增强压力。特别地，两个制冷设备能完全整合在容器生产设备和/或饮料灌装机内。在这种程度上，得到包括至少两个制冷设备的制冷设备仪器，因此和其他一起，在此处描述的级联式结构中，整个制冷设备仪器在吹塑机和/或饮料灌装机内特别紧凑经济地整合。如果现在两个制冷设备以级联的方式串联，则可以想象，第一制冷设备的废热出口通过中间回路在第二制冷设备入口前串联；从而通过压缩装置例如安装在第一制冷设备的压缩机，在第二制冷设备入口可以施加第一增加的压力以实现压力的进一步增大，进而相关温度上升。在这种程度上，通过预设或预定义数量的制冷设备例如任意的、特别是单个的串联(串联形式为级联)，出口温度和/或出口压力可以实现特定单个的调节。

根据至少一个实施例，通过根据前述至少一个实施例所述的至少两个制冷设备进行冷却；其中至少两个制冷设备相互并联连以提高性能。在这样的实施例中，两个制冷设备的废热出口有共同的端点，且这些废热出口组合到(combine in)例如共同的液气线路和/或液体线路。特别地，这样的并联回路以例如对应于“电并联电路”的形式实施。

原则上，可以混合采用级联形式与并联结构。可以想象，例如两个或更多制冷设备首先并联连接以增强性能，并组合在一起；随后共同流入另一制冷设备的入口，其中所述另一制冷设备连接在并联回路之后。在这种程度上，可以进行任意形式的混合；其中该混合包括制冷设备的并联回路，并随后将具有并联回路的至少一个另外的制冷设备顺序地级联设置在并联回路之后；反之亦然。从而对于制冷设备的单个压力和功率的设置，并由此对于整个制冷设备仪器，特别地，整个制冷设备仪器可以特别高效且环保地增强电效率。

另外，详细说明用于冷却在吹塑过程和/或饮料生产过程中加热的元件的制冷设备。例如通过此处所述制冷设备，实施与前述的一个或多个实施例有关的方法。这意味着，所述方法列出的特征也在此用于所描述的制冷设备，反之亦然。特别地，此处所述制冷设备能够安装例如整合在容器生产设备和/或饮料灌装机中。

根据至少一个实施例，对于冷却容器生产设备和/或饮料灌装机在吹塑过程和/或饮料生产过程加热的元件的方法，其中这些元件通过至少一个制冷设备冷却；其中，制冷设备由蒸发器、冷凝器和延伸在蒸发器和冷凝器之间的气体区域组成，所述气体区域配置为将蒸发的工作液体从蒸发器引导至冷凝器，以使蒸发的工作液体在冷凝器中冷凝。所述工作液体为环保液体，所述工作液体能够排放到吹塑机和/或饮料灌装机的环境中，而不会引起环境的损害。

此处所述制冷设备具有与前述方法相同的优点。

附图说明

以下结合典型实施例和相关附图对这里所述的方法和制冷设备进行详细描述。

图1A-1C概略性地示出这里所述的制冷设备的典型实施例的侧视图；

图2示出这里所述的饮料生产设备的典型实施例，包括通过这里所述方法对元件进行冷却的制冷设备。

标号清单

1 元件

100 容器生产设备

101 吹塑模具

200 饮料灌装机

300 制冷设备

301 蒸发器

302 冷凝器

303 气体区域

304 液体线路

305 压缩机

400 支撑装置

600 冷却制冷剂

700 废热

A 第一水槽

B 第二水槽

W 水

L 空气

具体实施方式

在典型实施例和附图中，相同或同等的部件具有同样的标号。这里描述的元件与实际大小不符，为了更好地理解单个元件可能画的相当大。

图1A显示了此处描述的制冷设备300的第一典型实施例的侧面图。很明显，制冷设备300具有蒸发器301、冷凝器302和气体区域303。气体区域303延伸于蒸发器301和冷凝器302之间，且该气体区域303用于将蒸发的工作液体从蒸发器301引导至冷凝器302，以使蒸发的工作液体在冷凝器302内冷凝。尤其从图1A很明显地看出，引导通过蒸发器301的区域或在蒸发器301区域内的工作液体(水)首先蒸发，然后沿箭头方向上升到在垂直方向(即，机器的安装方向)设置在蒸发器301上方的冷凝器302；并在此处通过安装在蒸发器301和冷凝器302之间的压缩机305进行加压，然后在冷凝器302内重新冷凝成水。因此，可以实现整个且优选为闭合的冷却回路。

图1B示出回路图，其中，在本例中三个制冷设备300首先彼此并联连接以增加性能；且这三个制冷设备300之后在级联回路中与另一制冷设备300串联连接，从而不仅实现性能的增强，而且能实现更大的压力升压，进而获得更高的性能效率，即获得图1B整个制冷设备增强的效率。

图1C示出了两个制冷设备300级联回路，以及两个制冷设备300之间的液体回路的透视图。其中，制冷剂600，例如水，在温度最高为最高20℃，例如大约15℃时，引导传出该第一制冷设备300A；而废热700，也就是热水，从第二制冷设备300B中提取出来(extract from)。特别地，制冷剂可以用来冷却例如元件1，即例如吹塑模具101。

图1C示出了关于在步骤0和步骤1之间水如何在17毫巴(mbar)的压力和15℃的温度下蒸发的例子。

此外，在步骤1和步骤2之间，显示具有P1/P2＝3的压力比的涡轮增压机压力如何把水蒸气的压力从例如17毫巴增加到例如51毫巴。

在步骤2步骤3之间，示出在第一阶段在32℃的温度下冷凝如何发生。其中在步骤3和步骤4之间采用级联回路；在该级联回路中，通过形式为第一制冷设备300的第一阶段和形式为第二制冷设备300的第二阶段之间的中间回路，在大约30℃进行了热交换。到了第二阶段，也就是第二制冷设备300B，在第二阶段时蒸发器提高了水温，将加热到30℃左右的水温提高到32℃。在步骤5和步骤6之间，再次在第二制冷设备300B内，设置了形式为第二阶段的另一涡轮增压机；该涡轮增压机具有P3/P4＝3压力比；其中该涡轮增压机将水蒸气的压力从37毫巴压力增大到最大为110毫巴。在步骤6和步骤7之间，水蒸气在饱和温度大约46℃时进行冷凝；而废热700从整个制冷设备中排出。在这个程度上，通过图1C中描述的级联回路，可以实现压力从起始的例如17毫巴到例如110毫巴的压力特别高效的增加。

图2示出了此处描述的容器生产设备100的典型实施例的侧视图。该容器生产设备100包括此处描述的制冷设备300和支撑装置400；其中吹塑模具101机械牢固地连接在该支撑装置上。很明显，制冷设备300与液体线路304处于热交换的直接接触中(stand in direct heat exchange contact)；其中液体线路304与吹塑模具101直接接触，并将制冷剂600通过该液体线路304运送到吹塑模具101；从而使得通过工作液体(在本例中，该工作液体再次为水)可以进行特别有效的冷却。水槽A也与外界空气处于热交换的接触中，且外界空气把吹塑模具101多余的热传送给水槽A。很明显，吹塑模具101(在本例中可以视为热源)首先将水槽A中水的温度由15℃增加到21℃；之后升温后的水传送到制冷设备300的入口，以在入口蒸发，并以水的形式在温度为46℃时引导至第二水槽B。第二水槽B可以设计为热沉(heat sink)，例如是设置在整个容器生产设备100外部或外表面上的区域。特别地，这样的水槽B可以利用废热700加热空间。标号符号W代表水，L代表空气。相应的，此处描述的制冷设备300可以完全整合在饮料灌装机200中。因此，在图2中可以以一个特别简单的方式获得对容器生产设备100和/或饮料灌装机200的元件1进行环保冷却的方法，该方法紧凑且经济。

本发明不仅限于说明书和上述的典型实施例。本发明包括所有新特征和这些特征的组合，特别地包括权利要求中特征的任意组合，即使这些特征或特征的组合本身没有在权利要求或典型实施例中明确说明。

Claims

1.一种通过至少一个制冷设备(300)冷却容器生产设备(100)和/或饮料灌装机(200)在吹塑和/或饮料生产过程中加热的元件(1)的方法，其中所述制冷设备(300)由蒸发器(301)、冷凝器(302)和延伸于所述蒸发器(301)和所述冷凝器(302)之间的气体区域(303)组成；所述气体区域(303)配置为将蒸发的工作液体从所述蒸发器(301)引导至所述冷凝器(302)，以使所述蒸发的工作液体在所述冷凝器(302)内冷凝；其特征在于，所述工作液体为环保液体，所述工作液体能够排放到吹塑机和/或饮料灌装机的环境中，而不会引起环境的损害。

2.根据权利要求1所述的冷却方法，其特征在于，蒸发的工作液体不含氢氟烃(HFC)。

3.根据前面权利要求中至少一项所述的冷却方法，其特征在于，所述制冷设备(300)完全整合在所述容器生产设备(100)和/或所述饮料灌装机(200)中。

4.根据前面权利要求中至少一项所述的冷却方法，其特征在于，所述制冷设备(300)配置为冷却容器生产设备(100)的吹塑模具(101)；其中所述吹塑模具(101)用于容器的生产。

5.根据前面权利要求中至少一项所述的冷却方法，其特征在于，所述吹塑模具(101)的外界空气用于从吹塑模具(101)到制冷设备(100)的工作液体的热传递。

6.根据权利要求4所述的冷却方法，其特征在于，所述吹塑模具(101)与所述制冷设备(300)的液体线路(304)直接接触，以用于来自所述吹塑模具(101)的热量的传递；其中，吹塑模具(101)的热量通过与液体线路(304)的直接接触传递到所述制冷设备(300)的所述液体线路(304)。

7.根据前面权利要求中至少一项所述的冷却方法，其特征在于，在所述容器生产设备(100)内，并在吹塑过程之前、吹塑过程中和/或吹塑过程之后，所述容器生产设备(100)的吹塑模具(101)通过制冷设备(300)进行冷却。

8.根据前面权利要求中至少一项所述的冷却方法，其特征在于，所述工作液体为水，所述蒸发的工作液体为水蒸气；其中，在制冷设备操作过程中，所述蒸发器中的压力低于50毫巴，且所述气体区域中的压力低于200毫巴。

9.根据前面权利要求中至少一项所述的冷却方法，其特征在于，所述制冷设备(300)还包括压缩机(305)，其中压缩机(305)设置在蒸发器(301)和冷凝器(302)之间；其中，压缩机(305)用于压缩蒸发的工作液体，并将压缩的工作液体供应给所述气体区域的部分；其中当所述制冷设备(300)处于操作过程中，所述气体区域的压力大于所述蒸发器(301)的压力。

10.根据前述至少一个权利要求的冷却方法，其特征在于，通过根据权利要求1-9中至少一项所述的至少两个所述制冷设备(300)进行冷却；其中，所述至少两个制冷设备(300)以级联的形式串联以增强压力。

11.根据前述至少一个权利要求的冷却方法，其特征在于，通过根据权利要求1-9中至少一项所述的至少两个制冷设备(300)进行冷却；其中，所述至少两个制冷设备(300)彼此并联以提高性能。

12.一种制冷设备(300)，用于通过至少一个所述制冷设备(300)对容器生产设备(100)和/或饮料灌装机(200)在吹塑和/或饮料生产过程中加热的元件(1)进行冷却，其中所述制冷设备(300)由蒸发器(301)、冷凝器(302)和延伸于蒸发器和冷凝器之间的气体区域(303)组成，所述气体区域配置为将蒸发的工作液体从所述蒸发器(301)引导至所述冷凝器(302)，以使所述蒸发的工作液体在所述冷凝器(302)内冷凝；其特征在于，所述工作液体为环保液体，所述工作液体能够排放到吹塑机和/或饮料灌装机的环境中，而不会引起环境的损害。

13.一种容器生产设备(100)，包括至少一个根据权利要求13所述的用于冷却所述容器生产设备(100)的元件(1)的制冷设备(300)。

14.一种饮料灌装机(200)，包括根据权利要求13所述的用于冷却所述饮料灌装机(200)的元件(1)的制冷设备(300)。