CN1399860A - 塑料预型件的温度调节用改进型红外加热炉 - Google Patents

Abstract

用于加热多个预型件的红外线炉，包括：一个允许所述预型件穿过其运动的导管，一个在鼓风机的作用下从一个吸入口通过所述导管流向一个排出口的外部空气流，在所述导管内照射预型件的多个红外线灯，在导管内于所述灯的下游侧设置一个反射面，该反射面上设有多个孔，外部空气流主要通过这些孔。预型件的轴基本上以垂直于所述外部空气流的方向取向。红外线灯基本上设置在预型件的下游侧，相互之间设有一定的间隔，外部空气流通过所述间隔，其中，所述外部空气流首先通过所述隔开预型件的所述间隔，然后通过所述红外线灯之间的间隔。在所述预型件的上游，设置一个其上设有允许外部空气流部分通过的反射栅格。

Description

塑料预型件的温度调节用改进型红外加热炉

本发明涉及一种改进的红外加热炉，用于对在所述炉子的内部以基本上连续的方式移动并且排列成行的单个制品进行温度调节。特别是，本发明优选地适用于能够同时模塑多个塑料制品的模塑机，所述塑料制品在本领域中通常称之为“预型件”，并用于接着被吹塑成适当的最终的容器，特别是吹塑成塑料瓶。

用于模塑成最终产品的机器，也就是把所述预型件吹塑成所述最终容器的机器通常被称之为“单级机器”，因为它们能够完成把进给到该机器的颗粒状的塑料原料转到最终产品，即所述最终容器所必需的全部过程。

但是，对于本发明而言，仅用于把预先模塑成预型件转换成最终容器的机器也可以被认为是单级机器，因为不论如何，吹塑过程必须预先经过一个对预型件的温度调节阶段，所述温度调节阶段则正是本发明所要解决的课题。

对于熟悉本领域的人员而言，单步机和两步机之间所存在的差异是公知的，因此对此将不再进行任何进一步的说明。

为了方便起见，对此感兴趣的人员，可以参见本申请人的专利申请PCT/EP98/08380以及欧洲专利EP 0 768 165。

在本领域中，众所周知，在即将通过实际的吹塑过程之前，预型件被加热到对于吹塑而言一个最佳的预定温度，这通常都在一个利用红外线灯作为加热装置的适当的温度调节炉内来完成。

所述预型件的颈部无论如何必须保持在冷却状态，即，处于低于玻璃软化温度的状态，从而后面的吹塑操作不会使之变形。

另外一个公知的事实是，预型件体的加热是通过把以下效应结合起来达到的：

-穿透预型件体的红外辐射(对流)

-与炉子内部被加热空气的接触(传导)，以及

-预型件壁内部的内部传导造成的热扩散(热稳定/转换)

一般而言，人们普遍认为在炉子的内部和置于炉子内的预型件的外表面之间需要用预先达到一个较低的温度的空气流进行通风，预型件外表面上的材料不会被加热到太高的温度，以便在预型件内部的材料等待达到所需吹塑温度时，防止预型件表面上的材料被加热到使之结晶的过高的温度。

这种通风使得炉内的环境温度保持在所需的水平，同样消除由未被吸收的红外线，即被预型件本身所保留的红外线引起的过热，同时调节预型件的“表面”温度。

炉子内部温度的这种所需的水平实际上可以使炉子的能量效率最佳化。事实是，它是预型件厚度的函数。

为了令人满意的起到这种作用，炉子必须以足够的流速进行通风，同时，需要要求通风本身在炉子的内部很好的分布，使得能够确保必须被加热的预型件的壁整个表面被均匀地进行处理。

同时必须防止流过炉子时被加热的通风用的空气与预型件的颈部接触，也就是防止通风用空气流过预型件的颈部，因为所述颈部应当尽可能地保持在低温状态。

这种能够确保预型件被很好地均匀加热而不会波及到其颈部的问题一直是许多实验和研究工作的课题，并已提出许多相应的解决方案，作为涉及这一问题的各种现有技术的专利申请文献，从其中挑选出一部分列举如下：

-SIDEL的US 5,256,341；根据该文献，在温度调节操作过程中，利用置于单个预型件内部的一个芯体的发射性质对预型件进行直接和间接加热。这一方案肯定对于提高能量效率提供一些有利之处，但由于这种方案必须对所述芯体同步地操作和驱动，从而使其结构和操作复杂化；进而，这种方案不能充分满足上面所提出的尽可能确保预型件的颈部部分不被加热的要求。

-HUSKY INJECTION MOLDING SYSTEMS LTD.的US 4,923,395公开了一种方案，根据该方案，借助一组可以改变位置的加热元件瞄准，即，聚焦到预型件上来进行加热，所述聚焦的方式能够产生一种红外辐射流，它能够精确地满足所要处理的特定类型(其厚度，材料，外径等)的预型件的特殊要求。但是，事实证明，这种方案从实际的角度出发，是很难实现的，这是因为不论从其结构的角度还是从其操作的性质，以及从避免照射预型件的颈部等方面来看都是受到极大的限制，而且其造价也很高。

-BEKUM MASCHINENFABRIK GmbH的US 5,066,222公开了一种方案，其要点是，当预型件通过加热炉沿加热灯移动时，将预型件相互间隔开，同时利用隔热套将预型件的颈部保护起来，在温度调节处理完之后，可以把所述隔热套去掉。但是，这种方案同样具有上面所述的特性和性质，因此同样受到与结构和操作有关的限制，而且其成本也很高。

-SIDEL的US 4,606,723：这一方案具有一系列的技术上的缺点，可归纳如下：

a)首先，冷却空气流只是部分地通过即触及加热灯，以便将灯冷却，从而实际上需要相应地增加冷却气流的速度，但这又会造成未暴露在热辐射之下的预型件会过分冷却的问题；

b)第二，预型件的底部，即与颈部相对的封闭部分不能受到上部的灯的足够照射，从而会导致一种不确定的、通常是不能令人满意的加热效应；如果为了解决这一问题而增加灯的数目，则会引起另外的问题，因为在这种情况下加热灯本身会在很大程度上暴露在冷却空气流中，因此，将会表现出不同的辐射特性；

c)由于加热炉的不对称性以及空气流的循环，预型件被沿纵向向下的方向，即从顶部到底部的而不是横向的空气所包围，所以，预型件以一种不均匀的、从而是不正确的方式被进行温度调节；

d)最后，在所描述的方案中，实际上无论如何也不可能利用冷却预型件的同一个空气流来冷却加热元件的护套；但是，由于这些护套必须被更加强烈的进行冷却，从而需要提供专门的冷却系统，这自然会导致设备结构的复杂性并提高成本。

SIDEL SA的US 5,322,651提出，用加以控制的方式加热多个预型件，所述预型件借助其温度受到控制的空气流进行冷却，所述空气流是通过把将从炉子中排出的空气和外部新鲜空气混合而进行温度控制的，这样可以获得温度恒定的冷却空气。但是，这种方法在其它技术和功能方面，同样受到前面所列举的专利申请中所受到的相同的结构及操作上的限制，从而也存在着和前面的方案所描述的相同缺点。

进而，在这里，看来作为如下简单但重要的考虑是很适当的，即：为了获得恒定的冷却空气气流，需要具有尽可能大的横截面积的相应导管。

与此相反，为了使由同一个导管的壁向位于其内部预型件令人满意地反射红外辐射，则需要导管本身至少在靠近预型件的区域具有非常窄的横截面积。

从而，在这些相互抵触的要求之间存在一个显著的矛盾，利用任何现有技术的方案都不能获得令人满意的解决。

基于上述考虑，本发明的一个主要目的是提供一种预型件的温度调节炉，该炉克服了上面所述的缺点，同时是更加可靠的，并且能够采用很容易获得的技术及和材料很简单地加以实现，而且通过令人满意地相互兼顾达到恒定的空气流和保证导管内壁的特有的反射效率的相互矛盾要求。

本发明的这一主要目的及其它进一步的特性，可以通过制造并操作按照所述权利要求中所述的炉子而达到。

本发明可以采用一种优选的但并非唯一的实施例的形式，所述实施例将在后面以非限定式的举例方式参照附图进行描述，该附图是根据本发明的炉子一部分的剖视图，该图是一个符号式原理图。

根据本发明的加热和温度调节炉主要包括：

-一个导管1，冷却空气被吹入该导管内，同时预型件5沿基本上垂直于所述冷却空气流6的方向运动，所述导管配备有：

-一个用于所述冷却空气的吸入口2，

-一个用于所述冷却空气的排出孔3，

-一组加热灯4，

-一个设置在所述加热灯下游侧的反射壁7，

-一个带有多个孔81的前部栅格8，所述孔81用于使所述空气流通过并向所述预型件运动，

-一个鼓风机22，用于通过所述入口吸入新鲜空气并将其向所述预型件和所述前部栅格8吹入到所述导管。

根据本发明的优选实施例，前端栅格8，一组灯4，以及反射壁7，分别设置在各自的平面上，这些平面基本上与所述所述预型件所处的平面平行，所述预型件在其平面上于导管内进行运动，同时，所述平面与导管横切。

特别是，从能够达到更加平衡和更加均匀地对预型件加热的角度出发，要求至少所述预型件在其上进行运动的平面与灯的设置平面相互平行。

反射壁7必须设置孔10，加热灯4也必须间隔一个适当的间隙40，使得冷却空气能够很顺利地通过。当冷却空气流流过所述灯4并与之接触之后，在所述空气流进一步向排出孔3运动时，到达所述反射壁7并穿过所述孔10，运动到它们的后方并流向排出孔3。

本发明可以进行一系列的改进。第一个这种改进涉及到预型件颈部的冷却。如在说明书中早些时候已经提到过的，由于这种颈部不应该被加热，为了避免这种被加热的可能性，应当把预型件的颈部指向下方，从而令预型件的底部朝上。

但是，为了避免哪怕一点点被所述前部栅格8反射的红外辐射达到并加热所述预型件的颈部，我们发现，在该处设置一个最好是水平间隔开的隔板13是非常有益的，其中，所述隔板13被加工成适当的大小并进行适当的设置，使之能够遮挡并打断由所述栅格8反射的指向下方、即指向预型件的颈部区域的红外辐射。

更为有益的是，在预型件的后侧，在对应于预型件的环形带或其突出环的高度处，设置第二个隔板14，它被设置成可以遮挡直接从所述灯反射的指向预型件颈部的红外辐射。

在所有情况下，最好是把预型件的颈部尽可能地保持冷却的状态，十分有益的是，所述导管能够包容预型件的整个高度，同时设置一个装置15，用于把冷却空气流的一部分25导向所述颈部并使之流向其上方，其中，所述空气流根本不可能被所述灯加热。

进而，撞击预型件并通过加热灯的冷却空气流也可以用来冷却所述灯座(未示出)，因此，无需为此再另外提供一个专门与之不同的额外的空气流，而在现有技术方案中则是必需的。

为了进一步确保预型件的底部部分16能够被恰当地加热，我们发现，在导管面对其内运动的预型件的底部的内壁以及底部部分本身之间进一步设置一个反射壁17是十分有益的，其中，所述反射壁17适合于反射由所述灯4反射的红外辐射，以便确保由所述壁17反射的辐射能够照射到该预型件的底部部分16。

此外，为了能够同时调节流向预型件的空气流的流速以及空气流的分布形态，所述导管设有与所述栅格8的安装边界相对应的适当的锁定狭缝18使得可以很容易地用具有不同特性的但同样可以与所述锁定狭缝接合的其它栅格更换所述栅格。

在操作状态，预型件连续并有规律地绕它们各自的轴旋转。这实际上使得预型件的各主体连续部分被加热灯直接辐照，并将它们加热，而与这些部分相对的其它部分则被冷却，从而使得热量能够穿过预型件的壁并在预型件的内部传播，从而以一种平衡的和逐渐的方式在包括底部在内的整个预型件内达到均匀的温度，而且由于所述连续空气流所确保的冷却作用，预型件从不会被加热到过高的温度。

凡是熟悉本领域的人员将会了解利用本发明所能达到的各种优点以及它的改进之处：

-通过使空气流通过加热灯，获得一种可能性，使得可以在预型件底部的上方采用一个完全的反射壁17，与此同时却可以保持足够的通风用通道，同时确保最有效地利用由加热灯发射的辐射；

-可以限定出一个只涉及到预型件颈部部分的冷却空气流，它不受加热灯的加热作用的任何影响，从而它不会反过来再加热所述颈部部分；

-冷却空气与预型件运动所处的平面正交，这可以在很大程度上确保冷却效应的均匀性；进而，加热灯所处的平面也与预型件平面平行，当把这种平行的情况结合起来时，可以最大限度地确保对预型件温度调节的均匀性；

-冷却空气流从导管的加热灯反向侧进入导管，从而当冷却空气来到排出孔附近时，它只通过所述加热灯；这有助于获得一个总体来说比传统加热炉更冷的加热炉，以及更有效地冷却预型件，从而有利于获得一个更快速的温度调节过程；

-由于栅格8上孔的可变性，从而可以根据各个相关产品以及/或者相关工艺的要求调节预型件的冷却空气的流速，而且丝毫不会影响到对预型件颈部提供的冷却空气的气流，所述冷却空气流事实上直接指向所述颈部，而根本不会受到所述栅格中孔的位置和性质的任何影响；

-最后，空气吸入口2向上方取向有利于新鲜空气的流入，所述新鲜空气自然地向下运动，同时，排出口3也指向上方的状态，由于众所周知的“烟囱”效应，有利于热空气的排出。

当把这些状态结合起来时，会促进冷却空气的自然循环，通过将其附加到被鼓风机22造成的强制性循环上，可以增强其循环作用。

Claims (13)

1.一种适合于加热多个预型件(5)的红外线炉，它包括：

-一个导管(1)，所述预型件按顺序通过其中运动，

-一个空气流(6)，该空气流被从外部引入并借助一个鼓风机(22)从吸入口(2)通向一个排出口(3)以强制的方式沿导管运动，

其特征在于，在所述灯(4)的下游设置一个发射面(7)，所述发射面设有多个孔(10)，这些孔适合于让所述外部空气的气流(6)以一种基本上的方式通过其中。

2.如权利要求1所述的红外线炉，其特征在于，所述预型件的各自的轴基本上以垂直于所述外部空气流(6)的方向取向。

3.如权利要求1或2所述的红外线炉，其特征在于，所述红外线灯(4)相对于所述外部空气流的运动方向而言，基本上设置在所述预型件的下游。

4.如权利要求2所述的红外线炉，其特征在于，所述红外线灯相互隔开一个适当的间隔(40)，所述外部空气流可以穿过所述间隔，并且，这种外部空气流适合于首先流过将所述预型件相互间隔开的间隔，然后穿过在所述红外线灯之间的所述间隔。

5.如权利要求4所述的红外线炉，其特征在于，设有一个发射栅格(8)，该栅格具有孔(81)以适合于让至少一部分所述外部空气的气流通过，所述栅格设置在所述预型件(5)的上游。

6.如前面任何一个权利要求所述的红外线炉，其特征在于，在所述导管(1)的内缘上设置适当的装置，优选地为锁定狭缝(18)，所述适当的装置适合于容纳对于所通过的所述空气流而言具有不同特性的各种所述栅格(8)。

7.如前面任何一个权利要求所述的红外线炉，其特征在于，设置隔离机构，优选地设置水平隔离开的隔板，适合于保护各预型件的颈部部分不受由所述栅格(8)反射的红外辐射。

8.如前面任何一个权利要求所述的红外线炉，其特征在于，设置进一步的装置(14)，适合于拦截从所述灯(4)直接发出的红外辐射，所述进一步的装置被设置在所述灯和各预型件的颈部区域之间。

9.如前面任何一个权利要求所述的红外线炉，其特征在于，设置一个装置，它适合于至少部分地将所述外部空气流(6)转向，并将其指向各预型件的颈部部分。

10.如前面任何一个权利要求所述的红外线炉，其特征在于，当预型件沿所述导管移动时，所述预型件被设置成它们各自的底部(16)朝上，并且，在所述导管内部设置适合于向各个预型件的所述底部部分反射从所述灯(4)发射的红外辐射的适当的反射面(17)。

11.如权利要求10所述的红外线炉，其特征在于，所述反射面(7)和所述前端栅格(8)被设置在相应的平面上，这些平面平行于在所述导管内移动的所述预型件所处的平面。

12.如前面任何一个权利要求所述的红外线炉，其特征在于，所述撞击并冷却所述灯(4)的冷却空气流(6)，也适合于至少利用其一部分冷却支撑所述灯并向其供电的灯座。

13.如前面任何一个权利要求所述的红外线炉，其特征在于，所述空气吸入口(2)和所述空气排出口(3)基本上面朝上。