CN105121131B - 用于容器预制件的加热设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于预制件(20)的加热设备(10)，其包括：‑用于多个预制件(20)的通道的至少一个隧道(3、3')‑沿隧道(3、3')的多个红外辐射灯(6)；‑用于生成经过隧道(3、3')的通风空气流(F2、F3)的强制通风装置(2)，‑布置成接收从隧道(3、3')排出的通风空气流(F2、F3)的至少一个再循环通道(15、15')，‑混合构件(30)，其包括用于环境空气的第一入口(31)、用于通风空气(F2，F3)的第二入口(32)和至少一个混合空气流出口(F1)，其中，混合构件(30)被成形和布置成将混合空气流(F1)朝向强制通风装置(2)输送，‑用于调节入口(31、32)的开口程度的至少一个可移动开闭器(35)，‑热空气源(40)；‑用于将来自源(40)的热空气朝向混合构件(30)输送的流动装置(45)。

Description

用于容器预制件的加热设备
技术领域
本发明涉及用于容器预制件的加热设备，具体地，涉及在塑料容器的吹塑步骤之前使用的加热设备。
背景技术
用于塑性材料容器预制件的包括加热设备(图1和图2)的吹塑机是已知的。一般来说，预制件在吹塑或拉伸吹塑步骤之前被加热，使得预制材料达到适当的温度以便获得高质量的模制容器。
用于加热预制件的热能源通常由红外辐射灯(IR)组成。通过输送链移动的预制件穿过隧道式烘炉1，多个IR灯沿该隧道式烘炉布置。通常提供风扇2，风扇2从环境吸入入口空气流F1并在交付时生成逆着穿过隧道式烘炉1的预制件定向的通风气流F2。因此，预制件的外表面被冷却，从而防止在IR热辐射穿透预制件的厚度时外表面结晶。
加热步骤的最终目标是获得穿过预制件的壁的尽可能均匀的温度分布，使得优化连续吹塑或拉伸吹塑步骤同时确保生产所需质量的容器并从而限制废品。在已穿过预制件隧道之后，空气以出口温度在烘炉1外排出，出口温度通常超出环境温度30℃-40℃。
设有上述通风系统的隧道式烘炉在EP1240807和WO2012172529中详细描述。
通风空气流F2的温度根据环境温度和IR灯产生的辐射功率而改变，其根据吹风机的状态。实际上，由于在IR灯的附近，通风系统除了承受环境温度的变化以外，还承受继吹风机的操作状态之后的本地温度的变化。例如，在容器吹塑步骤期间，IR灯产生的功率和由此的温度达到最大值，而在预制件未穿过烘炉的等待步骤期间，功率值小于最大值。
从烘炉1退出的预制件的温度由下列因素引起，其中连续模制或吹塑或拉伸吹塑步骤的性能在产生的容器的质量和废品的数量方面取决于该温度：
-IR灯产生的辐射功率；
-通风空气流的温度。
至于IR灯产生的辐射功率，炉1通常设有反馈控制设备，该反馈控制设备基于预制件在预定义区域中的温度测量来调节IR灯的功率同时试图保持测量温度恒定并接近预定义值。
通风系统反而不能控制通风空气的温度，因为如上所述，其承受环境温度和吹风机状态的变化。在某些类型的生产中，这不危及吹塑步骤的性能。例如，当生产PET容器时，相对于105-110℃的预制件温度，预制温度接受±3℃的变化是正常的，因为PET的熔化温度等于250℃。
不过在其他情况下，预制件温度的±3℃变化是不可接受的。例如，当吹塑聚丙烯(PP)容器时这种情况发生，因为预制件在135-145℃的温度加热，因此非常接近等于165℃的PP熔化温度。
在这些情况下，需要通风空气的温度在非常小范围例如±1℃内摆动。
这个问题的解决方案在EP0564354中描述，在该专利中，描述用于再循环从炉内排出的空气流F3的设备，该设备允许来自环境的可调节量的空气与从炉内排出的热空气混合，以便保持通风设备空气的温度恒定。此类解决方案具有多个缺陷，主要的缺陷由从炉排出的空气流F3可达到的最大温度无论如何受到限制(比环境温度高30℃-40℃)并因此也限制通风空气可达到的最大温度这一事实引起。这可能涉及当预制件穿过烘炉和当在等待步骤时没有使用IR灯却想要保持高温的问题。
另外的缺陷由在EP0564354中描述的混合构件引起。事实上，此类文献所提供的是，借助介于环境空气入口与再循环管道之间的旋转鳍状物，环境空气与从炉内排出热空气在预制件隧道的上游彼此混合。此类阻塞流动模式可能涉及在鳍状物下游处的混合空气流的湍流的不期望的水平。
因此，我们感到需要制作允许克服前述缺陷的预制件加热设备。
发明内容
本发明的主要目标是制作一种预制件加热设备，其特征在于通风空气的高温，该温度甚至比通过混合环境空气和预制件隧道下游的通风空气正常可获得的温度还高，并且该温度恒定或在任何情况下在非常小的值范围内摆动。
此类目标借助塑性材料预制件加热设备来实现，该设备包括：
-用于多个要加热的预制件的通道的至少一个隧道；
-沿所述至少一个隧道布置的用于加热所述多个预制件的多个红外辐射灯；
-用于产生通风空气流的强制通风装置，所述强制通风装置被成形和布置成经过所述至少一个隧道输送所述通风空气流，
-至少一个再循环通道，其布置成接收从所述至少一个隧道排出的所述通风空气流，
-混合构件，其包括用于环境空气的至少一个第一入口、与所述再循环通道连通以用于接收从所述至少一个隧道排出的所述通风空气流的至少一个第二入口以及至少一个混合空气流出口，所述混合构件被成形和布置成朝向所述强制通风装置的吸入侧输送所述混合空气流，
-至少一个可移动开闭器，其用于调节所述至少一个第一入口或所述至少一个第二入口的打开；特征在于所述加热设备还包括：
-热空气源，
-用于向所述混合构件输送来自所述源的所述热空气的流的流动装置。
另外的热空气源的使用允许：
-达到通风空气的温度值，该温度值高于通过完全回收从炉内排出的热空气可获得的温度值。此类特征特别地但不排他地适合于聚丙烯预制件吹塑的情况，在此情况下，通风空气的足够高温度允许吹塑过程更加独立于环境温度的变化；
-在炉中保持通风空气的高温，而且在等待步骤中，仍没有预制件要加热并且因此IR灯的功率在最小操作值，从而在吹塑机的瞬态步骤(从等待传送到容器吹塑)期间，将通风空气中的温度变化减到最小。
从属权利要求描述了本发明的优选实施例。
附图说明
借助于附图，依据通过非限制性示例示出的预制件加热设备的优选但不排他的实施例的详细描述，本发明的进一步的特征和优点将变得更明显，其中：
图1描绘根据现有技术的加热设备的轴测视图；
图2描绘图1中的设备的横截面；
图3描绘根据本发明的加热设备的轴测视图；
图4描绘图1中的设备的俯视图；
图5描绘沿图4的截面线V-V截取的图1中的设备的横截面；
图6描绘源自图3中的轴测视图的轴测视图，其示出在其第一操作配置中的根据本发明的加热设备的多个内部部件；
图7描绘图6中的细节VII的放大视图；
图8描绘在根据本发明的加热设备的第二操作配置中的在图6中的轴测视图；
图9描绘图8中的细节IX的放大视图；
图10描绘在根据本发明的加热设备的第三操作配置中的在图6中的轴测视图；
图11描绘图10中的细节XI的放大视图；
图12描绘沿对称面XZ截取的图3中的设备的横截面。
附图中的相同标记和相同参考字母识别相同元件或部件。
具体实施方式
参考图3-12，其描绘用于容器预制件的加热设备的实施例，该加热设备由标记10全局表示。要加热的预制件通常由塑性材料例如PET、PP、PLA、PVC制成，但是本发明的设备也可以用于加热由不同塑性材料或这些材料中的某些材料的组合制成的模制预制件或容器。参考图1和图2，本发明的加热设备10与已在上面提到的已知加热设备1部分相同。为此，在图1和图2中的已知设备的描述中使用的相同标记也将在加热设备10的描述中使用。
在图3-12中的实施例中，设备10相对于纵向平面XZ大致对称，纵向平面XZ平行于预制件的运动的纵向方向X和与纵向方向X正交并且正常根据竖直轴线定向的方向Z。
未描绘的实施例是可能的，而不偏离本发明，其中，加热设备包括与下面描述的设备10相同并沿纵向方向X并排连续布置的多个模组。
设备10包括加热体11，其允许接收以预定的和均匀的温度穿过预制件20的厚度加热的多个预制件20。
加热体11包括中间部16和两个侧部17。侧部17相对于对称面XZ是对称的，并分别包括两个隧道3、3’，该两个隧道彼此平行以用于要加热的预制件20的通道。隧道3、3’界定纵向方向X并相对于对称面XZ对称布置。预制件20由设有平板(未示出)的输送链沿隧道3、3’运送。通过沿两个隧道3、3’中的一个隧道行进，预制件20进入加热体11，在该隧道的端部处设有弯曲段(未描绘)，其连接所述隧道3、3’的位于加热体11的一个相同纵向端部处的两个相应端部。预制件在弯曲连接段的端部处传到两个隧道3、3’中的另一个。因此，预制件20根据相应的平行和不一致的穿越方向按顺序穿过两个隧道3、3’。
用于加热穿过相应隧道3、3’的预制件的相应的多个红外辐射灯6沿每个隧道3、3’布置。隧道3、3’的构造和灯6及其在隧道3、3’内的布置本身是已知的和常规的，并且因此未更详细描述。
加热部16大致放置在加热体11的中间，在侧部17之间，并且包括内腔18，强制通风装置容纳在该内腔内，该强制通风装置由风扇2构成，该风扇设有叶轮5，该叶轮具有相对于对称轴线Z平行的轴线。风扇2吸入入口空气流量F1以在交付时生成通风空气流F2。入口空气流量F1差不多根据对称轴线Z。风扇2在中间部16中被成形并布置成引导从叶轮5排出的通风空气流F2流向隧道3、3’中的每个隧道。通风空气流F2根据横向于纵向方向X的相应方向穿过隧道3、3’。
灯6的作用允许穿过隧道3、3’中的每个的预制件20被加热。通风空气流F2的作用允许预制件的表面被强制通风冷却，从而防止所述表面结晶。因此，当穿过隧道3、3’时，预制件20在其大多数内部零部分中也被加热而没有损坏最外部分。灯6和通风空气流F2的组合作用允许在预制件20按顺序穿过隧道3、3’后在加热设备10的出口处以穿过其厚度尽可能均匀的温度获得预制件20。预制件在加热设备10的出口处进入模压机，该模压机用于容器的连续吹塑或拉伸吹塑步骤。既未示出也未描述模压机，因为其不是本发明的目标。
在穿过隧道3、3’并接收通过接触预制件20获得的热量和由灯6产生的热辐射后，通风空气流F2在相对于对称面XZ的两个相应的且相对的对称的出口通道21处从加热体11排出。每个出口通道21相对于对称面XZ倾斜且面向为使得根据具有相对于进入加热体11中的空气流F1平行且不一致的分量的方向与通风空气相交。
设备10包括相对于对称面XZ对称并布置成分别接收两个再循环空气流F3的一对再循环通道15、15’，两个再循环空气流F3由从隧道3、3’和加热体11的隧道21排出的加热通风空气组成。
每个再循环通道15、15'将再循环空气流F3朝向混合构件30引导，混合构件30用作将再循环空气F3与环境空气混合以形成待被朝向风扇2的吸入部引导的混合空气流F1的目的。
混合构件30放置在对称面XZ处并包括中空的平行六面体状外壳体50。外壳体50包括由金属板制成的五个平坦的面30a、30b、30c、30d、51，其分别形成：
-彼此相同的两个相对侧面30a、30b，其平行于对称面XZ并相对于对称面XZ对称布置；
-正交于对称面XZ的两个相对前面30c、30d；
-一个基部51，其正交于对称轴线Z并正交于面30a、30b、30c、30d。
壳体50的与基部51相对的侧是开放的并面向加热体11，以便经过从混合构件30延伸到加热体11的连接管道52将从混合构件30排出的混合空气流F1朝向风扇2的吸入部引导。
两个侧面30a、30b中的每个包括第一多个入口31，所述第一多个入口31为平行于纵向轴线X的狭缝的形状，用于环境空气Fa的入口。附图中的示例中提供了三个狭缝31。
两个侧面30a、30b中的每个包括第二多个入口32，所述第二多个入口32为平行于纵向轴线X的狭缝的形状，其分别与再循环通道15、15’中的一个通道连通，以用于接收再循环空气流F3。附图中的示例中提供了三个狭缝32。
混合构件30设有具有滑动门的类型的可移动开闭器35，其用于调节所述两种多个入口31、32的开口。开闭器35被成形为使得通过在壳体50内滑动来调节两种多个入口31、32的开口。
开闭器35包括两个金属开闭板36，该开闭板在壳体50内滑动并分别接近侧面30a、30b。该两个金属板36设有相应的狭缝56，该狭缝具有与多个入口31、32的狭缝相同的尺寸。狭缝56被布置且彼此隔开，使得根据混合空气流F1的指定温度需要通过沿侧面30a、30b滑动金属板来关闭、打开或阻塞入口31、32是可能的。
参考附图6-11，其中，示出再循环通道15而没有外罩，图示了下列操作模式：
-图6和图7：第一多个入口31是打开的并且第二多个入口是闭合的。这意味着从混合器30排出的混合空气流F1仅由环境空气组成；
-图8和图9：第一多个入口31是闭合的并且第二多个入口是打开的。这意味着从混合器30排出的混合空气流F1仅由再循环空气组成；
-图10和图11：第一多个入口31和第二多个入口两者均是部分打开的。这意味着从混合器30排出的混合空气流F1由环境空气和再循环空气的混合物组成。
开闭器35还包括第一带孔金属板37a和第二带孔金属板37b，其用于在金属开闭板36之间连接并正交于所述金属开闭板和对称面XZ。第一带孔金属板37a和第二带孔板37b布置在壳体50内，使得第一带孔金属板37a与前面30c之间的距离等于第二带孔金属板37b与壳体50的另一前面30d之间的距离。借助正交于对称轴线Z的第三带孔板37c，带孔金属板37a、37b彼此连接。金属连接板37a、37b、37c中的各孔允许混合器内的空气流不明显堵塞。第三板37c连接到基部51上的置于壳体50外的致动器38的杆39。杆39的移动允许由金属开闭板36和带孔金属板37a、37b、37c构成的开闭器组件35可滑动地移动。
致动器38基于置于紧靠在风扇2的直接上游的连接管道52中的温度传感器8提供的温度读数来反馈控制。在例如混合空气流F1中需求高温并且传感器8测量的温度小于这种所需求的温度的情况下，此类控制模式于是提供致动器38将开闭器35逐渐引向图9的位置。
然而，在某些操作配置中，混合空气流F1的温度需要高于再循环空气流F3的温度。为达到这点，设备10还包括热空气源40和用于将来自源40的另外的热空气流F4朝向混合构件30传送的流动装置45。热空气源40通过借助于例如由电阻器构成的合适的可变温度加热装置加热环境空气来获得。流动装置45包括用于向混合构件30发送来自源40的热空气的风扇47和在源40与混合构件30之间的连接管道48。管道48包括单个初始段，两个最终段46、46’从该初始段分岔，以将热空气源40分别连接到再循环通道15、15’中的每个。所述两个最终段46、46’中的每个分别与容纳在再循环通道15、15’中的一个再循环通道中的面向第二多个入口32的相应端部段49端接，以便与进入混合器30的再循环空气流F3混合。
源40的热空气流F4的温度和流量通过调节电阻器和风扇47的功率来控制。根据本发明的相应实施例，不同类型的控制是可能的：
-打开控制：流F4的温度和流量按照根据吹风机状态(例如在吹塑容器的步骤中的吹风机或等待步骤中的吹风机)的预设参数由操作员或通过设备10的通用控制器来设定；
-关闭控制：至于致动器38，流F4的温度和流量基于温度传感器8的读数自动调节。
源40和热气流40的存在允许管理进入风扇2中的空气具有高温而且高于从加热体11排出的空气温度的请求。
因此，参考提及的现有技术，本发明允许达到所建议的目标。
而且，本发明允许实现另外的优点。具体地，参考附图描述的实施例描述了具有平移开闭器和多个相对入口的混合构件30。因此，方便地平衡了由进入混合构件中的空气流产生的力并且入口空气流与开闭器构件之间的干扰造成的湍流受到限制。

Claims (9)

1.一种加热设备(10)，其用于塑性材料预制件(20)，所述加热设备(10)包括：
-至少一个隧道(3、3’)，其用于要加热的多个塑性材料预制件(20)的通道；
-多个红外辐射灯(6)，其沿所述至少一个隧道(3、3’)布置以用于加热所述多个塑性材料预制件(20)；
-强制通风装置(2)，其用于产生通风空气流(F2、F3)，所述强制通风装置(2)被成形和布置为经过所述至少一个隧道(3、3’)输送所述通风空气流(F2、F3)；
-至少一个再循环通道(15、15’)，其布置成接收从所述至少一个隧道(3、3')排出的所述通风空气流(F2、F3)；
-混合构件(30)，其包括用于环境空气的至少一个第一入口(31)、与所述至少一个再循环通道(15、15’)连通以用于接收从所述至少一个隧道(3、3')排出的所述通风空气流(F2、F3)的至少一个第二入口(32)以及至少一个混合空气流(F1)出口，所述混合构件(30)被成形和布置为朝向所述强制通风装置(2)的吸入侧输送所述至少一个混合空气流(F1)；
-至少一个移动开闭器(35)，其用于调节所述至少一个第一入口(31)或所述至少一个第二入口(32)的打开；
特征在于，所述加热设备(10)还包括：
-热空气源(40)；
-流动装置(45)，其用于将来自所述热空气源(40)的热空气的流(F4)向所述混合构件(30)输送。
2.根据权利要求1所述的加热设备(10)，其中，所述至少一个移动开闭器(35)是滑动地可移动的。
3.根据权利要求1或2所述的加热设备(10)，其中，所述至少一个移动开闭器(35)被成形为同时调节所述至少一个第一入口(31)和所述至少一个第二入口(32)的打开。
4.根据权利要求1或2所述的加热设备(10)，其中，所述流动装置(45)包括用于将所述热空气源(40)连接到所述至少一个再循环通道(15、15')的至少一个管道(46、46’)。
5.根据权利要求4所述的加热设备(10)，其中，所述至少一个管道(46、46')在所述热空气源(40)与容纳在所述至少一个再循环通道(15、15')中并面向至少所述至少一个第二入口(32)的最终段(49)之间延伸。
6.根据权利要求1或2所述的加热设备(10)，其中，所述加热设备设有：
-两个隧道(3、3’)，其用于所述塑性材料预制件的通道，所述两个隧道(3、3’)相对于纵向对称面(XZ)对称布置；
-两个再循环通道(15、15’)，其相对于所述纵向对称面(XZ)对称布置以接收从所述两个隧道(3、3’)排出的相应通风空气流(F2、F3)；
-两个管道(46，46’)，其将所述热空气源(40)分别连接到所述两个再循环通道(15、15’)；
并且其中，所述强制通风装置(2)和所述混合构件(30)布置在所述纵向对称面(XZ)处，所述混合构件(30)设有相对于所述纵向对称面(XZ)对称布置的两个侧表面(30a、30b)，所述侧表面(30a、30b)中的每个设有用于环境空气的至少一个第一入口(31)和与所述两个再循环通道(15、15’)中的一个再循环通道连通的至少一个第二入口(32)。
7.根据权利要求1或2所述的加热设备(10)，其中，所述加热设备(10)包括用于移动所述至少一个移动开闭器(35)的致动器(38)和用于测量所述至少一个混合空气流(F1)的温度的温度传感器(8)，所述致动器(38)连接到所述温度传感器(8)，以用于根据所述至少一个混合空气流(F1)的温度来调节所述至少一个第一入口(31)或所述至少一个第二入口(32)的打开。
8.根据权利要求1或2所述的加热设备(10)，其中，所述热空气源(40)包括用于改变所述热空气源(40)的温度的加热装置。
9.根据权利要求8所述的加热设备(10)，其中，所述加热装置连接到布置在所述至少一个混合空气流(F1)处的温度传感器(8)，以便根据所述至少一个混合空气流(F1)的温度来改变所述热空气源(40)的温度。
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