CN117207492A - 包括冷却装置的预型件加热站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热塑性材料制预型件(12)的加热站(10)，加热站用于通过成形预型件(12)生产容器的生产设备，加热站包括传送预型件(12)的传送装置(14)，传送装置包括在闭合回路中通行的单独支撑件(16)，每个单独支撑件(16)用于连续移动地输送预型件(12)，闭合回路包括：加热预型件(12)的加热段(29B)，在其边上布置有至少一排单色电磁辐射发射器(32)；非加热段(29A)，其没有加热所输送的预型件(12)的加热装置；每个非加热段(29A)与相邻加热段通过上游转弯部(31A)和下游转弯部(31B)分开；其特征在于，在非加热段(29A)边上布置有冷却单独支撑件(16)的冷却装置(40)。

Description

包括冷却装置的预型件加热站

技术领域

本发明涉及一种加热热塑性材料制的预型件的加热站，加热站用于通过成形预型件来生产容器的生产设备，加热站包括用于传送预型件的传送装置，传送装置包括在闭合回路中通行的单独支撑件，每个单独支撑件用于连续移动地输送预型件，闭合回路包括至少一个预型件加热段和至少一个非加热段，在加热段边上布置有至少一排单色或伪单色电磁辐射发射器，非加热段没有用于加热所输送的预型件的加热装置。

背景技术

已知通过成形、特别是通过拉伸吹制成形热塑性材料制的预型件来制造容器。形成预型件的材料通常处于不能允许将它们冷成形的非晶态。因此，在成型操作之前，预型件被加热到玻璃化转变温度，该温度使得预型件能够被成形为最终容器。

更具体地，预型件通常具有大体圆柱形的具有厚管状壁的回转主体，该回转主体在其轴向端部之一由厚壁底部封闭，并且在其另一端部由同样为管状的颈部延长。颈部成形为具有其最终的形状和尺寸，而预型件的主体用于经受相对较大的变形，以便在成型步骤时将其成形为容器。

出于该原因，优选将预型件的仅主体加热到超过玻璃化转变温度，而颈部保持在低于所述玻璃化转变温度的温度，以避免颈部在容器制造期间变形。

容器的大批量制造在包括加热站的生产设备中进行，该加热站在加热步骤时允许通过将预型件的主体加热到超过玻璃化转变温度来使预型件的主体变得具有延展性。在加热步骤时，每个预型件沿暴露于加热辐射的加热区进行输送。

生产设备还包括成型站，成型站按预型件在生产设备中的通行方向布置在加热站的下游。在成型步骤时，将热预型件放置在成型单元中，例如放置在成型站的模具中，模具具有与待获得的容器一致的模腔。然后将压力流体例如空气注入预型件的可延展的主体中，以便将其壁压靠到模具的模腔上。通常，注入压力流体之前有和/或伴随有特别是通过插入预型件中的拉伸杆进行的预型件轴向拉伸。以已知的方式，主体因此经受双轴向拉伸。

加热站通常配备有至少一个加热隧道，加热隧道配有卤素型白炽灯，白炽灯在连续光谱上按普朗克定律辐射。

在开始任何生产之前，应预热加热隧道，以便使用灯将加热隧道升温到合适的温度，该温度能够使预型件具有允许随后进行良好成型的热廓线。

这种预热缓慢，需要精细调整。

此外，这些灯通常向各个方向辐射热量。为可提高加热站的效率，已知布置反射器，反射器允许将加热辐射朝预型件的方向反射。

由于灯发射的辐射不是定向的，因此加热站的许多元件，特别是其反射器，在预热时积蓄热量。此外，隧道中包含的空气也被这种辐射加热。因此，已知为加热隧道配备通风冷却装置，以便排出热空气并冷却加热隧道的各种不同部件。

这种装置产生非常高的能耗和特别长的加热时间。

此外，优选的是，在其成型时，预型件的壁具有从其外表面到其内表面在其厚度方向上增加的热梯度。然而，由于卤素灯强烈加热预成型的主体的外表面，因而该热梯度是由热量通过壁向预型件内部被动扩散而产生的。

出于所有这些原因，配备有这种加热装置的加热站通常包括两个加热隧道，所述两个加热隧道分布在用于输送预型件的两个直线段上，它们由转弯部分开，在转弯部中热量开始向壁的内部扩散。

为可实现对预型件的快速、精确和经济的加热，已经提出用激光发射器代替卤素加热灯。这种加热装置有利地允许仅加热预型件的壁而不加热空气。因此，加热站仅配备有单一个加热隧道，该单一个加热隧道明显短于配备有卤素灯的两个加热隧道的累积长度。

此外，由于激光发射器很少加热空气或周围部件，因此不再需要为加热隧道配备冷却装置。

以已知的方式，预型件由配备有冷却散热器的芯轴承载。因此，当预型件通过加热隧道时，预型件将其吸收的部分热量传递到芯轴。散热器可通过在其离开加热隧道之后和再次进入加热隧道之前通过辐射和对流排出热量，来防止热量在芯轴中积蓄。因此，这可防止预型件的颈部被过热的芯轴损坏。

当期望提高容器的生产率时，可以增加预型件的行进速度。然而，如果该速度增加过多，则散热器在芯轴下次进入加热区之前不再有足够的时间来排出芯轴中积蓄的热量。

因此，已经提出再次为加热隧道配备冷却装置，如在目前配备有冷却装置的所有加热站中始终施行的那样。

然而，已经发现，这会干扰对预型件的加热，并再次产生更高的能量消耗以补偿加热期间的冷却。

此外，对预型件的许多检查和/或处理操作必须在预型件通过制造设备的路径上进行。

这些操作在加热站中的输送路径的非常短的区域上、例如转弯部中进行。

然而，不可能在紧邻加热隧道处以可靠的方式执行某些检查操作。从加热隧道端部逸出的加热辐射实际上可能干扰检查装置例如温度传感器或光谱仪的运行。

此外，转弯部中存在的区域可能太短而无法正确执行检查或处理操作。

因此，已经提出过在需要延长加热站长度的较长部分上执行这些操作，而这些较长部分超过了对于简单加热预型件所必需的长度。

根据另一变型，已知在制造设备的通常布置在加热站上游的专用站上执行这些操作。

因此，执行这些检查和/或处理操作需要昂贵和/或笨重的布置。

发明内容

本发明提出一种加热热塑性材料制的预型件的加热站，加热站用于通过成形预型件来生产容器的生产设备，加热站包括用于传送预型件的传送装置，传送装置包括在闭合回路中通行的单独支撑件，每个单独支撑件用于连续移动地输送预型件，闭合回路包括：

-用于加热预型件的至少一个加热段，在加热段边上布置有至少一排单色或伪单色电磁辐射发射器；

-至少一个非加热段，非加热段没有用于加热所输送的预型件的加热装置；

-每个非加热段与相邻的加热段通过至少一个上游转弯部和至少一个下游转弯部开。

根据本发明的加热站的特征在于，在非加热段边上布置有用于冷却单独支撑件的冷却装置。

根据本发明的另一方面，冷却装置由通风装置形成，通风装置发送横穿非加热段的空气流。

根据本发明的另一方面，由通风装置发送的空气流朝与加热段相反的方向取向。

根据本发明的另一方面，每个单独支撑件包括用于插入预型件的颈部的芯轴。

根据本发明的另一方面，每个单独支撑件包括散热器，散热器被布置成排出芯轴所积蓄的热量，当芯轴插入颈部时，散热器被布置在预型件的外部，冷却装置允许冷却散热器。

根据本发明的另一方面，在至少一个非加热段边上布置有用于测量预型件的温度的测量装置。

根据本发明的另一方面，在至少一个非加热段边上布置有用于对预型件进行去污的去污装置。

根据本发明的另一方面，用于对预型件进行去污的去污装置包括紫外线发射器。

根据本发明的另一方面，用于对预型件进行去污的去污装置包括至少一个喷嘴，喷嘴用于喷射去污液，例如过氧化氢。

根据本发明的另一方面，在非加热段边上布置有用于目视检查预型件的装置。

根据本发明的另一方面，在非加热段边上布置有用于检查预型件的光谱仪。

附图说明

本发明的其他的特征和优点将在阅读以下详细描述的过程中体现出来，将参考以下附图以理解该描述。

图1是示出根据本发明教导实施的加热站的示意性俯视图。

图2是示出沿图1的加热站的非加热段输送预型件的单独支撑件的横截面图。

具体实施方式

在本说明书的下文中，具有相同结构或类似功能的元件将用相同的附图标记表示。

在本说明书的下文中，将以非限制性的方式采用按预型件沿其输送路径的移动方向指向的纵向取向、按重力方向指向的竖向取向、以及横向取向，纵向、竖向和横向由图中的坐标系(L,V,T)表示。

在本说明书的下文中，术语“上游”和“下游”将参考预型件沿其输送路径的移动方向来使用。

图1中示出用于加热热塑性材料制的预型件12的加热站10。加热站10属于用于通过成形、特别是拉伸吹制成形所述预型件12来制造热塑性材料制的容器的制造设备(未示出)。

加热站10包括用于成列地传送预型件12的传送装置14。传送装置14包括在加热站10中在闭合回路中通行的单独支撑件16。每个单独支撑件16用于从加热站10的入口点“A”到朝特别是通过吹制或拉伸吹制进行成型的成型站(未示出)方向的出口点“B”、沿预定的输送路径18不间断移动地输送预型件12，入口点被供给一列预型件12。

因此，预型件12通过从加热站10的入口点“A”沿一生产流直到在成型站中成型后以符合的成品容器的形式至设备出口，成列地通过生产设备移动。输送路径18形成预型件12生产流的一区段。

传送装置14这里由与入口点“A”相切布置的转移轮17供给冷预型件12。在其输送路径18结束时，热预型件12由与出口点“B”相切布置的转移轮19单独地接载。从出口点“B”到入口点“A”，传送装置14的单独支撑件16空载通行。

通常，每个单独支撑件16包括能够在预型件沿输送路径18的至少一部分移动时驱动预型件12围绕其主轴线旋转以允许均匀加热预型件12的主体33的装置。这种单独支撑件16有时被称为“转座”。

传送装置14包括多个输送元件22。

根据图1所示的传送装置14的第一实施例，输送元件22形成封闭输送链24的链节。输送链24是柔性的。为此，输送元件22围绕竖直轴线彼此铰接地安装。输送链24相对于相对加热站10地面固定的框架可移动地安装。

传送装置14还包括用于引导输送链24的第一导轮28A和用于引导输送链24的第二导轮28B，每个导轮均安装成在加热站10的框架上可绕各自的竖直轴线“X1，X2”旋转。输送链24围绕两个导轮28A、28B啮合。两个导轮中的至少称为驱动轮的一导轮由电机驱动旋转，以使输送链24运动以便沿闭合回路移动输送元件22。导轮28A、28B这里逆时针旋转，如图1中箭头“F1”所示。

例如，两个导轮28A、28B被驱动旋转或机械连接在一起旋转，以同时驱动输送链24，以便避免链24中的张力变化过大。

在本发明的未示出的变型中，输送链24允许在进入加热区时通过手风琴状折叠来使预型件紧凑，如文献EP-B1-2 623 439中详细描述过的。

在传送装置14的未示出的变型中，输送元件22由独立的往返运送工具(navette)形成。于是传送装置14包括至少一个直线电机，用于控制每个往返运送工具沿闭合回路彼此独立地移动。例如，在文献FR-A1-3 035 651中描述了用于加热站10的这种传送装置。

直线电机包括定子，定子包括沿闭合回路分布的一系列线圈。每个线圈被单独控制，以便以独立于其他线圈的方式局部感应磁场，磁场作用于往返运送工具以引起其移动。为此，往返运送工具装载能够与定子线圈发射的磁场相互作用的磁性元件。线圈例如由适当被编程控制的电子控制单元(未示出)控制。

因此，直线电机包括由磁路形成的单个定子和形成“转子”、沿定子独立地被控制的多个往返运送工具。

无论传送装置14的实施例如何，每个输送元件22承载至少一个单独支撑件16。每个单独支撑件16包括芯轴26，芯轴26用于与预型件12的颈部27配合以输送预型件。

以已知的方式，芯轴26设有弹性装置(未示出)，例如O形圈，其有利地由弹性材料(例如弹性体)制成，当芯轴26插入预型件12的颈部27中时，其将金属扇形件压紧到预型件12的颈部27的内表面上，以确保预型件通过摩擦被保持在颈部27的内壁上。

在本发明的未示出的变型中，芯轴26用于从外部抓持预型件12的颈部27。该变型是本领域技术人员公知的，因此将在下文中不再详细描述。

此外，每个单独支撑件16能够在预型件12沿输送路径18移动期间驱动预型件围绕其轴线旋转，以允许整个围绕所述预型件12进行加热。为此，每个单独支撑件16安装成能在相关的输送元件22中绕竖直轴线“X1”旋转。轴线“X1”与由所述单独支撑件16输送的预型件12的主轴线同轴。

根据未示出的第一例子，单独支撑件16由固连到芯轴26的小齿轮驱动旋转，该小齿轮与加热站10的固定的齿条配合。

在本发明的未示出的变型中，固定的齿条由电动齿带代替。

根据未示出的另一例子，单独支撑件16借助于装载在输送元件22上的电机被驱动旋转。

再次参考图1，闭合回路包括至少两个直线段29A、29B，它们通过转弯部31A、31B彼此分开。更具体的说，闭合回路这里包括两个平行的直线段29A、29B，它们通过180°第一端部上游转弯部31A和180°第二端部下游转弯部31B连接，以形成长圆形的回路。

在本发明的未示出的变型中，闭合回路可以包括多于两个的直线段，转弯部可以具有小于180°的角度。优选地，转弯部具有大于90°的角度。

单独支撑件16用于在沿直线段29A、29B通行时输送预型件12。因此，直线段29A、29B构成输送路径18的组成部分。入口点“A”和出口点“B”两者全都位于同一转弯部、这里是上游转弯部31A上。

加热站10还包括加热区30，输送路径18穿过该加热区30以允许在预型件12移动期间加热预型件。加热区30布置在回路的直线段29B上，直线段29B这里称为加热段29B，这里直接位于预型件12的出口点“B”的上游。

回路的另一直线段29A没有用于加热所输送的预型件12的加热装置。因此，它在下文中将被称为非加热段29A，以区别于加热段29B。非加热段29A这里直接布置在入口点“A”的下游。

在图中所示的实施例中，回路的转弯部31A、31B也没有用于加热预型件12的加热装置。

加热区30用于将预型件12的主体33加热到超过其玻璃化转变温度，以允许将它们在是热的期间由成型站成型。

在加热区30处，加热段29B边上布置有一系列相邻的发射器32，例如在输送路径18的两侧布置两排发射器32。

每个发射器32配备有单色或伪单色电磁辐射源，特别是激光器，其发射光谱基本在红外范围内延伸。

所谓伪单色，理解的是辐射在确定值周围非常窄的光谱带上发射。这种辐射有时被称为准单色辐射。

作为变型，每个发射器配备有在微波范围内发射的电磁辐射源。

有利地，为避免发射器32发射的辐射按横向于加热段29B的方向任何的泄漏到加热区30外部，加热区30由形成用于预型件12通过的隧道34的壁界定。因此，加热辐射仅能够按大体平行于加热段29B的方向通过隧道34的入口或出口泄漏出，如图1中箭头“H”所示。

单色辐射的优点在于，如果选择得当，它可以集中在一个(或多个)频率上，对于所述频率，预型件12的材料在吸收方面的热性能特别有利。

举例来说，为获得在预型件12的表面上的快速加热，可以选择材料具有极高吸收性的红外范围内的一个(或多个)频率。相反，为获得在预型件12的厚度中较慢但更均匀的加热，可以选择材料吸收性相对较低的一个(或多个)频率。

这些源是辐射源，也就是说，发射的辐射被传输到预型件12，而空气不用作传输载体。

与传统的卤素灯式炉相比，使用该技术运行的加热站10具有许多优点。特别地，在这种类型的加热站10中，发射器32在红外线中辐射而不扩散热量，与卤素炉不同地，这使得加热区30中的任何通风都不必要。

然而，在加热区30中由预型件12的主体33吸收的热量的一部分被传递到芯轴26。而每个单独支撑件16在每次新的轮回中被带动循环地再通过加热区30。输送元件行进的速度不允许芯轴26在两次通过加热区30之间排出所有热量。由此导致在加热站10运行一定时间后，芯轴26积蓄热量并可能达到玻璃化转变温度，这可能损坏预型件12的颈部27。

为使芯轴26的温度保持低于颈部27的玻璃化转变温度，提出为单独支撑件16配设散热器36，该散热器36用于在芯轴26插入颈部27时位于预型件12的外部，如图2所示。散热器36布置成与芯轴26直接接触，以便来自芯轴26的热量通过传导朝向散热器36排出，然后经由散热器36的热交换表面朝向空气排出。

散热器36能以与芯轴26的结构元件成单体件的方式制成，又或者由布置成热接触芯轴26的一区分开的构件形成。散热器36由具有高导热率的材料、特别是金属材料如钢或铝制成。

如图2所示，散热器36和空气之间的热交换表面有利地通过布设翅片38、这里是圆形翅片而得以增加。这里，散热器36具有与芯轴26同轴的大致圆柱形的形状。

当期望提高容器的生产率时，可以增加预型件12的行进速度。然而，如果该速度增加太多，则散热器36在下一次进入加热区30之前不再有足够的时间来排出芯轴26中积蓄的热量。

为避免干扰对预型件12的加热，以及为避免不必要地消耗能量来补偿加热期间的冷却，本发明提出设置用于沿非加热段29A冷却单独支撑件16的冷却装置40。更具体地，非加热段29A边上布置有用于冷却单独支撑件16的冷却装置40。

冷却装置40有利地允许优先冷却单独支撑件16的散热器36。

冷却装置40由通风装置42形成。更具体地，涉及的是相对于预型件12沿非加热段29A的移动方向横向地发送空气流“F”的一种通风装置42。因此，空气流“F”横穿非加热段29A。空气流“F”由图1和2中的箭头表示。

空气流“F”朝与加热段29B相反的方向发送，以确保其不会干扰对预型件的加热。更具体地，通风装置42这里布置在闭合回路内部，以便通过横穿过非加热段29A将空气流“F”发送到闭合回路外部。

空气流“F”主要朝向单独支撑件16的散热器36取向，以可加速热量的排出。由于芯轴26插入预型件12的颈部27中，因此将空气流导向芯轴26事实上会是无效的。相反，散热器36保持在预型件12的外部，因此散热器可以与空气流“F”直接接触。

空气流“F”这里形成在非加热段29A的一大部分上延伸的空气层，以便在输送路径18的整一部分上有效地冷却散热器36。还可以产生沿非加热段29A规则分布的多个空气流。

有利地，但非强制性地，除冷却功能之外，回路的非加热段29A也可用于执行对预型件12的其他检查和/或处理操作。

在该非加热段29A上执行这些操作允许受益于比先前可用的更长的持续时间和/或降低设备的制造成本。

根据图1所示的可与其他例子组合或不组合的第一示例，非加热段29A边上布置有用于在行进时测量在非加热段29A上通行的预型件12的温度的测量装置44，例如传感器或热摄像机。这允许尽可能精确地调整发射器32的功率，以获得对预型件12的非常精确的加热。为此，温度的测量装置44与沿非加热段29A通行的预型件12相对安装。这种位置特别适合于温度测量，因为非加热段29A通过两个转弯部31A、31B与加热段29B分开，因此保证了发射器32的辐射不会干扰温度测量，即使在这种辐射由隧道端部泄漏“H”的情况下也如此。

根据可与其他例子组合或不组合的再一例子，非加热段29A边上布置有用于目视检查在非加热段29A上通行的预型件12的装置46。例如这涉及用于捕获预型件12图像的装置，例如摄相机或照相机，其允许捕获能够由设备的电子单元48分析的数字图像，以便确定每个预型件12的某些参数是否符合设定值。在可控制的参数中，作为非限制性例子，可以提及预型件12的高度、预型件12的比色性、预型件12的不透明度率、预型件12的尺寸等。

根据可与其他例子组合或不组合的另一例子，非加热段29A边上布置有光谱仪50，光谱仪50允许测量在非加热段29A上通行的预型件12对红外线的吸收能力。这特别允许在每个预型件12通过加热区30时调整发射器32的功率，以获得最佳加热。

根据可与其他例子组合或不组合的再一例子，非加热段29A边上布置有用于在预型件12在非加热段29A上通行期间对预型件12进行去污的去污装置52。因此，预型件12恰好在被加热之前被去污。通过减少去污和加热之间的时间，降低了成形前再污染的风险。

用于对预型件12进行去污的去污装置52包括例如紫外线发射器。由于非加热段29A的长度，预型件12有利地暴露于紫外线辐射的持续时间大于它们在加热区30中的通过时间。

作为变型，用于对预型件12进行去污的去污装置52包括用于喷射去污液例如过氧化氢的至少一个喷嘴。去污液有利地通过加热被活化。因此，通过恰好在预型件12通过加热区30之前喷射去污液，这使得去污液能够在蒸发之前非常快速地被活化。

根据本发明教导的布置允许获得一种加热站10，这种加热站10能够以高速率加热预型件12，而没有预型件12的颈部27变形的风险，同时节省能量并获得预型件的非常精确的加热廓线。

根据本发明教导的布置允许获得非常紧凑、但仍然能够配备有许多功能的加热站10。

此外，通过将预型件12的检查装置布置在非加热段29A上，来自加热区30的加热辐射不能到达所述检查装置。

Claims (11)

1.一种加热热塑性材料制的预型件(12)的加热站(10)，加热站用于通过成形预型件(12)来生产容器的生产设备，加热站包括用于传送预型件(12)的传送装置(14)，传送装置包括在闭合回路中通行的单独支撑件(16)，每个单独支撑件(16)用于连续移动地输送预型件(12)，闭合回路包括：

-用于加热预型件(12)的至少一个加热段(29B)，在加热段边上布置有至少一排单色或伪单色电磁辐射发射器(32)；

-至少一个非加热段(29A)，非加热段没有用于加热所输送的预型件(12)的加热装置；

每个非加热段(29A)与相邻的加热段通过至少一个上游转弯部(31A)和至少一个下游转弯部(31B)分开；

其特征在于，在非加热段(29A)边上布置有用于冷却单独支撑件(16)的冷却装置(40)。

2.根据权利要求1所述的加热站(10)，其特征在于，冷却装置(40)由通风装置(42)形成，通风装置发送横穿非加热段(29A)的空气流(F)。

3.根据权利要求2所述的加热站(10)，其特征在于，由通风装置(42)发送的空气流朝与加热段(29B)相反的方向取向。

4.根据前述权利要求中任一项所述的加热站(10)，其特征在于，每个单独支撑件(16)包括用于插入预型件(12)的颈部(27)的芯轴(26)。

5.根据权利要求4所述的加热站(10)，其特征在于，每个单独支撑件(16)包括散热器(36)，散热器被布置成排出芯轴(26)所积蓄的热量，当芯轴(26)插入颈部(27)时，散热器被布置在预型件(12)的外部，冷却装置(40)允许冷却散热器(36)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的加热站(10)，其特征在于，在至少一个非加热段(29A)边上布置有用于测量预型件(12)的温度的测量装置(44)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的加热站(10)，其特征在于，在至少一个非加热段(29A)边上布置有用于对预型件(12)进行去污的去污装置(52)。

8.根据权利要求7所述的加热站(10)，其特征在于，用于对预型件(12)进行去污的去污装置(52)包括紫外线发射器(32)。

9.根据权利要求7所述的加热站(10)，其特征在于，用于对预型件进行去污的去污装置(52)包括至少一个喷嘴，喷嘴用于喷射去污液，例如过氧化氢。

10.根据前述权利要求中任一项所述的加热站(10)，其特征在于，在非加热段(29A)边上布置有用于目视检查预型件(12)的装置(46)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的加热站(10)，其特征在于，在非加热段(29A)边上布置有用于检查预型件(12)的光谱仪(50)。