CN117882016A - 用于在金属罐的空腔中形成涂层的干燥装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在金属罐的空腔中形成具有至少一个预定义涂层参数(102)的涂层的干燥装置(1)，其包括：罐能够移动通过的干燥室(4)；具有两个以上可控调节变量(104、106)的调节装置(10、20、20'、24、26、28、34)，其中，调节装置(10、20、20'、24、26、28、34)被布置和设计为调节涂层的至少一个涂层参数(102)；以及以信号传输的方式联接到调节装置(10、20、20'、24、26、28、34)的控制装置(6)，其被配置为根据至少一个罐参数(100)来控制两个以上调节变量(104、106)，使得形成具有至少一个预定义涂层参数(102)的涂层。

Description

用于在金属罐的空腔中形成涂层的干燥装置和方法

技术领域

本发明涉及一种干燥装置，特别是内部干燥器，以及一种用于在特别是饮料罐或食品罐的金属罐的空腔中形成具有至少一个预定义涂层参数的涂层的方法。

背景技术

用于在金属罐的空腔中形成涂层的干燥装置基本上是已知的。这种干燥装置也被称为内部干燥器或内部烘烤炉(也被称为IBO)。在干燥装置之前的处理步骤中，将涂料涂覆到形成空腔的内腔壁上。该涂料在干燥装置中干燥和/或聚合。为此，将罐移动穿过干燥装置，并在此过程期间施加热空气。

涂层的质量对罐的应用范围和罐内储存食品的保质期都有影响。特别是这种具有高矿物质含量的食品会化学侵蚀涂层，因此对涂层的质量提出了很高的要求。

在操作这类干燥装置时，影响涂层质量的各种参数是手动调节的。该调节是在操作干燥装置期间进行的，并且很大程度上取决于操作者的经验。

DE 27 22 999 A1和EP 0 072 638 A1公开了用于干燥罐的装置和方法，但实践表明这类装置和方法不适合用于形成高质量的涂层。

行业要求应能够尽可能独立于单一操作员的经验来操作这类干燥装置。另一个目标是，即使通常使用干燥装置制造不同类型的罐，但在罐的空腔中也要产生质量一致的涂层。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于在金属罐的空腔中形成具有至少一个预定义涂层参数的涂层的干燥装置和方法，该干燥装置和方法减少或消除了一个或多个上述缺点。特别地，本发明的目的是提供一种能够在金属罐的空腔中实现高质量涂层的解决方案。

该目的通过根据独立权利要求的特征的干燥装置和方法来实现。这些方面的其他有利实施例在各从属权利要求中给出。权利要求和说明书中单独列出的特征可以以任何技术上合理的方式相互组合，其中示出了本发明的其他变形实施例。

根据第一方面，上述目的通过一种干燥装置(特别是内部干燥器)来实现，该干燥装置用于在特别是饮料罐或食品罐的金属罐的空腔中形成具有至少一个预定义涂层参数的涂层，该干燥装置包括：罐所能够移动穿过的干燥室；具有两个以上可控调节变量的调节装置，其中，调节装置被布置和设计为调节涂层的至少一个涂层参数；以及以信号传输的方式联接到调节装置的控制装置，该控制装置被配置为根据至少一个罐参数来控制两个以上的调节变量，使得形成具有至少一个预定义涂层参数的涂层。

本发明基于以下认知：金属罐空腔中的涂层的质量取决于针对不同类型的罐和/或涂料而不同的调节变量。例如，与宽且矮的罐相比，高且细长的罐需要不同的调节变量，该调节变量例如是流体流量和温度。此外，可以使用不同的涂料，这些涂料需要不同控制或调节的调节变量来调节涂层参数。

发明人还发现，根据罐类型或罐的罐参数自动调节调节变量能够实现高质量涂层。因此，例如针对每种罐类型，可以将调节变量的调节值存储在控制装置或下面将更详细说明的存储单元中，并因此可以在更改罐类型之后立即调整调节变量的最佳调节值。

金属罐的空腔中的涂层是由干燥装置通过将先前涂覆的涂料经由干燥和聚合形成涂层而形成的。

干燥装置包括干燥室，罐可移动穿过该干燥室。优选地，干燥室包括入口侧和出口侧。优选地，干燥室在入口侧具有用于罐进入的室入口，并且在出口侧具有用于罐离开的室出口。优选地，干燥装置包括下面将更详细说明的输送装置。例如，通过输送装置的输送带，在室入口和室出口之间输送罐。输送带通常被设计为可透过流体的。通常从上方向罐施加热干燥流体，然后该干燥流体穿过输送带并从输送带供应到循环空气和/或排出空气。此外，干燥室可以具有不同的流动介质，以便能够尽可能均匀地向罐施加干燥流体。

此外，优选地，干燥室具有一个、两个或更多个流体供应部，这些流体供应部特别与下面将更详细说明的流体流动装置流体联接。此外，优选地，干燥室被设计为基本上流体密封的，例如通过室壁实现流体密封。

此外，干燥装置包括具有两个以上可控调节变量的调节装置。例如，调节装置可以是用于向罐施加干燥流体的流体流动装置，其中，调节变量可以是干燥流体的温度和干燥流体的流体流量。此外，调节装置可被设计为或包括输送带，并且两个以上可控调节变量中的一者可以是输送带的输送速度。

调节装置被布置和设计为调节涂层的至少一个涂层参数。涂层的涂层参数尤其是通过使调节装置作用在涂层上而由调节装置来调节的。这可以例如通过上述干燥流体进行。优选地，调节装置被布置成在干燥室中发挥作用。

干燥装置还包括以信号传输的方式联接到调节装置的控制装置。控制装置被配置为根据至少一个罐参数来控制两个以上的调节变量，使得形成具有至少一个预定义涂层参数的涂层。可以例如通过实验来确定两个以上调节变量、至少一个罐参数和通过该组合实现的涂层参数之间的相关性。

控制两个以上的调节变量也可以意味着调节和/或调整两个以上的调节变量。例如，罐参数可以描述罐类型。如下面更详细说明的，罐参数可以是罐容积或罐高度。

涂层参数可以是常数。涂层参数可以是孔隙密度。这种罐的孔隙密度通常通过借助于电解质的涂层罐的电阻测量来检测，即通过测量一定时间内的通过电流。

干燥装置的一优选变形实施例包括联接到控制装置的存储单元，在该存储单元中，针对两个以上的调节变量中的每一者存储有至少一个预定义罐参数的调节值以用于调节至少一个涂层参数，并且其中，控制装置被配置为当制造具有至少一个预定义罐参数的罐时，分别调节两个以上调节变量的调节值。

调节值也可以是调节范围。特别优选地，在存储单元中，针对不同的预定义罐参数，存储有两个以上调节变量的调节值。例如，可以为0.5升的罐提供用于调节变量的第一组调节值，并且为容积为0.33升的罐提供用于两个以上调节变量的另一组调节值。

存储单元可被设计为集成到控制装置中。另外，存储单元可以与控制装置分开布置。分开布置也可以是与干燥装置本身间隔开的布置。例如，控制装置可以通过数据连接(例如，经由互联网)联接到存储单元。

通常将罐参数提供给控制装置。这可以例如通过干燥装置上游的生产机器进行。此外，可以设置有中央控制单元，该中央控制单元向控制装置提供罐参数。

在控制装置被告知正在制造具有至少一个预定义罐参数的罐的情况下，控制装置立即调节两个以上调节变量的调节值，使得制造具有至少一个涂层参数的涂层。

干燥装置的另一优选变形实施例的特征在于，调节装置包括或者是用于向罐施加干燥流体的流体流动装置，并且可以用两个以上调节变量中的至少一者来控制流体流动装置。

优选地，流体流动装置包括干燥装置的多个和/或所有单元，这些单元被布置和设计为向罐施加干燥流体。例如，流体流动装置的部件可以是排风机和循环空气风机、气流挡板、加热单元以及作用于干燥流体的其他单元。

干燥装置的另一优选改进示例的特征在于，流体流动装置包括高度可调节的喷嘴单元，其中，两个以上调节变量中的一者是喷嘴单元的位置，使得可以调节喷嘴单元(特别是喷嘴出口)和罐(特别是罐上边缘)之间的净高度。喷嘴单元特别在垂直方向上是高度可调节的。特别地，喷嘴单元以高度可调节的方式布置在输送带的上方，通过输送带使罐移动穿过干燥室。

优选地，喷嘴单元包括两个以上的喷嘴。优选地，喷嘴从喷嘴入口延伸到喷嘴出口。在规定的正常操作过程中，喷嘴优选地具有基本上垂直定向的通道轴线。在规定的正常操作过程中，喷嘴出口还优选地朝向罐。

喷嘴单元的高度(特别是喷嘴出口的高度)对涂层的质量有影响。因此，为了形成具有至少一个预定义涂层参数的涂层，将喷嘴单元设计为高度可调节的是有利的。优选地，喷嘴单元包括大量的单个喷嘴。例如，喷嘴单元可被设计为喷嘴板。此外，优选地，在规定的正常操作过程中，喷嘴单元布置在罐和用于分配干燥流体的穿孔板之间。此外，优选地，喷嘴单元被布置和设计为使得从喷嘴单元喷出的干燥流体朝向罐。

干燥装置的另一优选变形实施例包括联接到喷嘴单元的喷嘴致动器，该喷嘴致动器被布置和设计为调节喷嘴单元的位置，特别是在垂直方向上调节喷嘴单元的位置。此外，优选地，喷嘴致动器以信号传输的方式联接到控制装置，使得可以利用控制装置来控制喷嘴致动器。

干燥装置的另一优选变形实施例的特征在于，两个以上调节变量中的一者是从喷嘴单元流出的干燥流体的干燥流体速度。例如，可以通过下述的循环空气风机或排风机来控制干燥流体速度。

特别地，喷嘴单元被设计为用于将干燥流体直接施加到罐上。由于干燥流体在罐的空腔内的这些流体运动会影响涂层的质量，因此干燥流体速度对罐的涂层有影响。

干燥装置的另一优选变形实施例包括至少一个压力损失传感器，该压力损失传感器用于确定喷嘴单元的喷嘴入口和喷嘴出口之间的压力损失，以便确定干燥流体速度。

优选地，喷嘴单元具有压力损失传感器。优选地，压力损失传感器以信号传输的方式联接到控制装置。此外，优选地，控制装置被配置为基于压力损失确定干燥流体速度。

干燥装置的另一优选改进示例包括用于使干燥室中的干燥流体再循环的循环空气回路，该循环空气回路具有联接到循环空气致动器的循环空气挡板，其中，两个以上调节变量中的一者是循环空气挡板的位置。

优选地，流体流动装置包括循环空气回路、循环空气挡板和/或循环空气致动器。优选地，循环空气致动器以信号传输的方式联接到用于调节循环空气挡板的控制装置。例如，循环空气挡板的位置可以是在0％和100％之间的开度。循环空气挡板的位置会影响输送带宽度上从右到左的气流。

特别优选地，循环空气回路具有两个干燥挡板，这两个干燥挡板侧向地布置在干燥室的第一外侧上和干燥室的与第一外侧相对的第二外侧上。如果生产速度降低，由于成捆的罐翻倒的风险更低，因此罐优选地在输送带的一侧上输送。因此，当干燥装置未充分利用时，循环空气挡板也可用于优化干燥过程。

干燥装置的另一优选变形实施例的特征在于，循环空气回路具有用于实现再循环的循环空气风机，其中，两个以上调节变量中的一者是循环空气风机的转速。优选地，流体流动装置包括循环空气风机。

循环空气风机也可以设置在没有循环空气挡板的循环空气回路中。优选地，循环空气风机联接到干燥室的流体出口和流体入口。然后，施加到罐上的干燥流体可以通过循环空气回路返回到循环空气风机，并从循环空气风机再次供应到干燥室。

此外，优选地，循环空气风机与用于供应新鲜空气的新鲜空气入口流体联接。

此外，优选地，流体流动装置具有用于实现来自干燥室的排出气流的排风机，其中，两个以上调节变量中的一者是排风机的转速。

为了形成涂层，有利的是调节循环气流和排出气流，使得能够以高质量和高能效来制造涂层。来自干燥室的排出气流量越大，控制干燥流体温度所需的加热功率就越高。另一方面，循环次数过多的干燥流体可能性能不足，从而降低涂层的质量。

此外，优选地，干燥装置包括用于以输送速度将罐输送穿过干燥室的输送装置，其中，两个以上调节变量中的一者是输送速度。

此外，优选地，可以在干燥室中调节室温度，特别是通过流体流动装置和/或加热单元进行调节，其中，两个以上调节变量中的一者是室温度。

室温度也可以被指定为一个范围。例如，加热单元可以是加热盘管或燃气燃烧器。此外，优选地，两个以上调节变量中的一者是罐温度。例如，可以通过红外传感器来确定罐温度。优选地，该红外传感器以信号传输的方式联接到控制装置。

干燥装置的另一优选变形实施例的特征在于，罐可以以传输密度输送通过干燥室，传输密度表征每时间单位的罐的罐数量，并且两个以上调节变量中的一者是传输密度。优选地，干燥装置包括输送带，通过该输送带将罐输送穿过干燥室。

此外，优选地，罐参数是罐尺寸、罐形状和/或罐空腔中涂覆的涂层的涂料类型。例如，罐尺寸可以是罐长度、罐直径、罐长度与罐直径的比率和/或罐容积。此外，优选地，至少一个涂层参数是孔隙密度。

根据另一方面，上述目的通过一种用于在特别是饮料罐或食品罐的金属罐的空腔中特别地通过根据其中一个上述变形实施例的干燥装置来形成具有至少一个预定义涂层参数的涂层的方法来实现，该方法包括以下步骤：向罐施加干燥流体，并且根据至少一个罐参数来控制调节装置的两个以上的调节变量，使得形成具有至少一个预定义涂层参数的涂层。

对两个以上的调节变量的控制也可以意味着调节和/或调整。

此外，优选地，该方法包括以下步骤：调节分别用于两个以上调节变量的调节值，其中，调节值是根据预定义的罐参数定义的。此外，该方法可以包括以下步骤：调节喷嘴单元的位置，使得能够调节喷嘴单元和罐之间的净高度。

该方法及其可能的改进示例具有使它们特别适合于在干燥装置及其改进示例中使用的特征和方法步骤。

对于该方法和可能改进示例的其他优点、变形实施例和实施例细节，还可以参考干燥装置的对应特征和改进示例的上述说明。

附图说明

根据附图，示例性地说明了优选的示例性实施例。

图1示出了干燥装置的示例性实施例的示意性二维侧视图。

图2示出了图1所示的干燥装置的示意性二维剖视图。

图3示出了数据处理的示意图。

图4示出了方法的示例性实施例的示意图。

在附图中，相同或基本功能相同或相似的元件用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1示出了用于在金属罐2的空腔中形成具有至少一个预定义涂层参数的涂层的干燥装置1。干燥装置1包括干燥室4，罐2可以移动穿过该干燥室4并被干燥。图1还通过宽箭头示出了干燥装置1内部和外部的流体流动。

干燥装置1还包括多个调节装置，这些调节装置例如是喷嘴单元10、循环空气挡板20、20'、循环空气风机24、排风机26和输送装置34。通过输送装置34以输送速度38向输送方向36输送罐2。调节装置可以分别通过调节变量进行调节。

干燥装置1还包括以信号传输的方式联接到调节装置的控制装置6。控制装置6还包括存储单元8，在该存储单元8中，针对两个以上的调节变量中的每一者存储有至少一个预定义罐参数的调节值，以用于调节至少一个涂层参数。

喷嘴单元10也布置在干燥室4中。喷嘴单元10包括干燥流体12所能够穿过的多个喷嘴。穿孔板32垂直地布置在喷嘴单元10的上方，以便在喷嘴单元10的上方更好地分配干燥流体12。在喷嘴单元10的下方输送罐2，使得穿过喷嘴单元10的干燥流体12撞击到罐2。

喷嘴单元10联接到喷嘴致动器11。通过喷嘴致动器11可以调节喷嘴单元10在垂直方向上的位置。喷嘴单元10通过传动装置联接到喷嘴致动器11。因此，可以在不同的罐上实现更好的涂层。

干燥流体12尤其在循环空气回路18中循环，从而实现更好的能量效率。干燥流体12的一部分可以借助于排风机26通过排气通道44从干燥室4中排出。

如图2所示，干燥流体12以干燥流体速度14穿过喷嘴单元10。喷嘴单元10还包括用于确定喷嘴单元10的喷嘴入口和喷嘴出口之间的压力损失的压力损失传感器16，以便确定干燥流体速度14。

干燥装置1还包括循环空气回路18中的两个循环空气挡板20、20'，这两个循环空气挡板均在图2中示出。循环空气挡板20、20'联接到图1所示的循环空气致动器22，使得可以通过循环空气致动器22调节循环空气量。此外，还通过循环空气风机24调节循环空气流量。循环空气风机24还与同样具有挡板的新鲜空气通道46流体联接。在流体流动方向上，加热室30布置在循环空气风机24的上游，在加热室30内，气体燃烧器28加热干燥流体12。

罐2被从罐入口40输送到干燥室4中。罐2在干燥室4的与罐入口40相对的一侧上再次离开干燥室4。

图3示出了控制装置6的数据处理。至少一个罐参数100和至少一个涂层参数102充当控制装置6的输入变量。在控制装置6中存储有相关性，该相关性基于至少一个罐参数100和至少一个涂层参数102来确定或存储调节变量的调节值。涂层参数102也可以是常数。

在当前情况下，调节变量是喷嘴单元10的位置104和室温度106。基于罐参数100和涂层参数102，控制装置6确定喷嘴单元的位置104具有第一调节值108(例如，第二位置)，并且室温度106具有第二调节值110(例如，185℃)。

图4示出了示意性方法。在步骤200中，提供罐参数100。罐参数100例如可以是罐容积(例如，0.5升)。在步骤202中，向罐2施加干燥流体12。在步骤204中，根据罐参数100控制两个以上的调节变量104、106，使得形成具有至少一个预定义涂层参数102的涂层。

通过上述干燥装置1和相应方法，可以制造具有高质量空腔涂层的罐2。因此，可以增加饮料和食品在罐中的储存时间。此外，由于涂层实现了更好的保护，因此可以提高罐内容物的质量。

附图标记列表

1干燥装置

2罐

4干燥室

6控制装置

8存储单元

10喷嘴单元

11喷嘴致动器

12干燥流体

14干燥流体速度

16压力损失传感器

18循环空气回路

20、20'循环空气挡板

22循环空气致动器

24循环空气风机

26排风机

28气体燃烧器

30加热室

32穿孔板

34输送装置

36输送方向

38输送速度

40罐入口

42循环空气通道

44排气通道

46新鲜空气通道

100罐参数

102涂层参数

104第一调节变量

106第二调节变量

108第一调节值

110第二调节值

Claims (16)

1.一种用于在金属罐(2)的空腔中形成具有至少一个预定义涂层参数(102)的涂层的干燥装置(1)，所述干燥装置包括：

-干燥室(4)，所述罐能够移动穿过所述干燥室；

-调节装置(10、20、20'、24、26、28、34)，其具有两个以上的可控调节变量(104、106)，其中，所述调节装置(10、20、20'、24、26、28、34)被布置和设计为调节所述涂层的所述至少一个涂层参数(102)；以及

-控制装置(6)，其以信号传输的方式联接到所述调节装置(10、20、20'、24、26、28、34)，并且被配置为根据至少一个罐参数(100)来控制所述两个以上的调节变量(104、106)，使得形成具有所述至少一个预定义涂层参数(102)的所述涂层。

2.根据权利要求1所述的干燥装置(1)，其包括：

-联接到所述控制装置(6)的存储单元(8)，在所述存储单元(8)中，针对所述两个以上的调节变量(104、106)中的每一者存储有至少一个预定义罐参数(100)的调节值(108、110)，以用于调节所述至少一个涂层参数(102)，并且

-其中，所述控制装置(6)被配置为当制造具有所述至少一个预定义罐参数(100)的罐时，针对所述两个以上的调节变量调节相应的所述调节值。

3.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其中，

-所述调节装置包括或者是用于向所述罐施加干燥流体(12)的流体流动装置(10、20、20'、24、26、28)，并且

-能够用所述两个以上的调节变量中的至少一者来控制所述流体流动装置(10、20、20'、24、26、28)。

4.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其中，

-所述流体流动装置(10、20、20'、24、26、28)包括高度可调节的喷嘴单元(10)，其中，所述两个以上的调节变量中的一者是所述喷嘴单元(10)的位置，使得所述喷嘴单元(10)和所述罐之间的净高度是能够调节的。

5.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其包括：

-联接到所述喷嘴单元(10)的喷嘴致动器(11)，所述喷嘴致动器(11)被布置和设计为调节所述喷嘴单元(10)的位置。

6.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其中，

-所述两个以上的调节变量中的一者是从所述喷嘴单元流出的所述干燥流体(12)的干燥流体速度(14)。

7.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其包括：

-至少一个压力损失传感器(16)，其用于确定所述喷嘴单元(10)的喷嘴入口和喷嘴出口之间的压力损失，以便确定所述干燥流体速度(14)。

8.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其包括：

-循环空气回路(18)，其用于使所述干燥流体(12)在所述干燥室(4)中再循环，所述循环空气回路(18)具有联接到循环空气致动器(22)的循环空气挡板(20、22')，

-其中，所述两个以上的调节变量中的一者是所述循环空气挡板(20、22')的位置。

9.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其中，

-所述循环空气回路(18)具有用于实现所述再循环的循环空气风机(24)，其中，所述两个以上的调节变量中的一者是所述循环空气风机(24)的转速。

10.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其中，

-所述流体流动装置(10、20、20'、24、26、28)具有用于实现来自所述干燥室(4)的排出气流的排风机(26)，其中，所述两个以上的调节变量中的一者是所述排风机(26)的转速。

11.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其包括：

-输送装置(34)，其用于以输送速度(38)将所述罐输送穿过所述干燥室(4)，其中，所述两个以上的调节变量中的一者是所述输送速度(38)。

12.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其中，

-能够在所述干燥室(4)中调节室温度，其中，所述两个以上的调节变量中的一者是所述室温度。

13.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其中，

-能够以传输密度将所述罐输送穿过所述干燥室(4)，所述传输密度表征每时间单位的所述罐的罐数量，并且所述两个以上的调节变量中的一者是所述传输密度。

14.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其中，

-所述罐参数(100)是罐尺寸、罐形状和/或所述罐的所述空腔中涂覆的所述涂层的涂料类型。

15.根据前述任一项权利要求所述的干燥装置(1)，其中，

-所述至少一个涂层参数(102)是孔隙密度。

16.一种用于在金属罐的空腔中特别地通过根据前述权利要求1-15中任一项所述的干燥装置(1)来形成具有至少一个预定义涂层参数(102)的涂层的方法，所述方法包括以下步骤：

-向所述罐施加干燥流体(12)；以及

-根据至少一个罐参数(100)来控制调节装置的两个以上的调节变量，使得形成具有所述至少一个预定义涂层参数(102)的所述涂层。