DE102011110962A1

DE102011110962A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Blasformung von Behältern

Info

Publication number: DE102011110962A1
Application number: DE102011110962A
Authority: DE
Inventors: Michael Litzenberg; Michael Linke; Frank Haesendonckx
Original assignee: KHS Corpoplast GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2013-02-21
Also published as: WO2013023789A1

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Blasformung von Behältern. Ein Vorformling wird nach einer thermischen Konditionierung innerhalb einer Blasform von einer Reckstange gereckt und durch Blasdruckeinwirkung in den Behälter umgeformt. Es wird zunächst ein von einer Niederdruckversorgung bereitgestellter niedriger Blasdruck, danach mindestens ein von einer Mitteldruckversorgung bereitgestellter mittlerer Blasdruck und anschließend ein von einer Hochdruckversorgung bereitgestellter höherer Blasdruck verwendet. Die Blasluft wird über mindestens ein Blasdruckventil zugeführt und nach einer Behälterformung wird wenigstens ein Teil der verwendeten Hochdruckblasluft in die Mitteldruckversorgung eingespeist. Bei der Behälterformung ist ein Umschaltzeitpunkt zwischen der Zufuhr des mittleren Blasdruckes und der Zufuhr des höheren Blasdruckes veränderlich. Der Umschaltzeitpunkt wird von einer Blasluftsteuerung in Anhängigkeit von mindestens einem Parameter vorgegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Blasformung von Behältern, bei dem ein Vorformling nach einer thermischen Konditionierung innerhalb einer Blasform von einer Reckstange gereckt und durch Blasdruckeinwirkung in den Behälter umgeformt wird sowie bei dem zunächst ein von einer Niederdruckversorgung bereitgestellter niedriger Blasdruck, danach mindestens ein von einer Mitteldruckversorgung bereitgestellter mittlerer Blasdruck und anschließend ein von einer Hochdruckversorgung bereitgestellter höherer Blasdruck verwendet und die Blasluft über mindestens ein Blasluftventil zugeführt wird sowie bei dem nach einer Behälterformung wenigstens ein Teil der verwendeten Hochdruckblasluft in die Mitteldruckversorgung eingespeist wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Blasformung von Behältern, die mindestens eine Blasstation mit einer Blasform sowie mindestens einer Reckstange aufweist und bei der die Blasstation sowohl an eine Niederdruckversorgung zur Bereitstellung eines niedrigen Blasdruckes, an eine Mitteldruckversorgung zur Bereitstellung eines mittleren Blasdruckes sowie an eine Hochdruckversorgung zur Bereitstellung eines relativ zum niedrigen und zum mittleren Blasdruck höheren Blasdruckes angeschlossen ist, sowie bei der eine Blasluftrückführung für nach einer Behälterformung der Blasstation entströmender Hochdruckblasluft in die Mitteldruckversorgung verwendet ist.
Bei einer Behälterformung durch Blasdruckeinwirkung werden Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vorformlinge aus PET (Polyethylenterephthalat), innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt. Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine eine Heizeinrichtung sowie eine Blaseinrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe von Druckluft, die in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE-OS 43 40 291 erläutert. Die einleitend erwähnte Einleitung des unter Druck stehenden Gases umfaßt auch die Druckgaseinleitung in die sich entwickelnde Behälterblase sowie die Druckgaseinleitung in den Vorformling zu Beginn des Blasvorganges.
Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung wird in der DE-OS 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten zur Temperierung der Vorformlinge werden in der DE-OS 23 52 926 erläutert.
Innerhalb der Vorrichtung zur Blasformung können die Vorformlinge sowie die geblasenen Behälter mit Hilfe unterschiedlicher Handhabungseinrichtungen transportiert werden. Bewährt hat sich insbesondere die Verwendung von Transportdornen, auf die die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber auch mit anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung von Greifzangen zur Handhabung von Vorformlingen und die Verwendung von Spreizdornen, die zur Halterung in einen Mündungsbereich des Vorformlings einführbar sind, gehören ebenfalls zu den verfügbaren Konstruktionen.
Eine Handhabung von Behältern unter Verwendung von Übergaberädern wird beispielsweise in der DE-OS 199 06 438 bei einer Anordnung des Übergaberades zwischen einem Blasrad und einer Ausgabestrecke beschrieben.
Die bereits erläuterte Handhabung der Vorformlinge erfolgt zum einen bei den sogenannten Zweistufenverfahren, bei denen die Vorformlinge zunächst in einem Spritzgußverfahren hergestellt, anschließend zwischengelagert und erst später hinsichtlich ihrer Temperatur konditioniert und zu einem Behälter aufgeblasen werden. Zum anderen erfolgt eine Anwendung bei den sogenannten Einstufenverfahren, bei denen die Vorformlinge unmittelbar nach ihrer spritzgußtechnischen Herstellung und einer ausreichenden Verfestigung geeignet temperiert und anschließend aufgeblasen werden.
Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzutreffen. Es ist aber auch möglich, relativ zueinander verschiebliche oder andersartig geführte Formträger einzusetzen. Bei ortsfesten Blasstationen, die insbesondere dafür geeignet sind, mehrere Kavitäten zur Behälterformung aufzunehmen, werden typischerweise parallel zueinander angeordnete Platten als Formträger verwendet.
Die Rückführung verbrauchter Blasluft aus einem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich wird bereits in der US-A 4,488,863 beschrieben. Eine gerätetechnische Realisierung zur Mehrfachnutzung von Blasluft wird in der DE 43 40 291 A1 erläutert.
In der JP 11-207808 wird bereits beschrieben, verbrauchte Blasluft sowohl auf ein niedriges Blasdruckniveau als auch auf ein mittleres Blasdruckniveau zurückzuführen. Es liegen aber fest vorgegebene Umschaltpunkte für den stufenweisen Aufbau des Blasdruckes vor.
Die EP 2298534 beschreibt ein Verfahren zur Rückgewinnung von Blasluft, bei dem sowohl im Bereich des Druckabbaus als auch im Bereich des Druckaufbaus ein mehrstufiger Druckverlauf vorgesehen ist. Bei der Rückführung der Blasluft wird in einem ersten Schritt gebrauchte Blasluft des höchsten Druckes in den Rückführbereich für den niedrigsten Blasdruck zurückgeleitet. Jeweilige Umschaltpunkte sowohl im Bereich des Druckabbaus als auch im Bereich des Druckaufbaus sind fest vorgegeben.
Die bislang bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind noch nicht in ausreichender Weise dafür geeignet, eine Optimierung der Blasluftrückführung derart zu erreichen, dass sowohl eine möglichst große Rückführungsmenge gewährleistet als auch eine unerwünschte Prozesszeitverlängerung vermieden wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, dass innerhalb eines zulässigen Arbeitsbereiches eine möglichst große Rückführungsmenge an Blasluft erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der Behälterformung ein Umschaltzeitpunkt zwischen der Zufuhr des mittleren Blasdruckes und der Zufuhr des höheren Blasdruckes veränderlich ist und von einer Blasluftsteuerung in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter vorgegeben wird.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, dass eine optimierte Blasluftrückführung unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Steuerventile zur wahlweisen Verbindung der Blasstationen mit der Niederdruckversorgung, der Mitteldruckversorgung und der Hochdruckversorgung an eine Blasluftsteuerung angeschlossen sind, die einen veränderlichen Umschaltzeitpunkt zwischen der Zufuhr des mittleren Blasdruckes und der Zufuhr des höheren Blasdruckes in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter vorgibt.
Die Veränderlichkeit der zeitlichen Lage beziehungsweise der Druckhöhe für die Umschaltung zwischen der Zufuhr des mittleren Blasdruckes und der Zufuhr des höheren Blasdruckes ermöglicht eine Prozessoptimierung unter Berücksichtigung unterschiedlicher von einem Benutzer vorgegebener Nebenbedingungen. Beispielsweise ist es möglich, die Lage des Umschaltpunktes adaptiv derart zu verändern, dass eine maximale Rückführmenge an Blasluft erreicht wird und somit für eine externe Druckluftversorgung der Blasmaschine nur ein kleinerer Kompressor benötigt wird. Ebenfalls ist es möglich, dass vorstehend beschriebene Verfahren unter der Nebenbedingung einer einzuhaltenden maximalen Prozesszeit durchzuführen. Weitere mögliche Nebenbedingungen sind beispielsweise die Vorgabe einer Mindestzeit für das Anstehen eines maximalen Blasdruckes innerhalb des geblasenen Behälters oder die Vermeidung von Druckeinbrüchen während des Anliegens des maximalen Blasdruckes.
Druckschwankungen können dadurch reduziert werden, dass mindestens für den mittleren Blasdruck ein Speichervolumen verwendet wird.
Eine qualitativ hochwertige Blasdrucksteuerung wird dadurch unterstützt, dass der an der Blasstation anliegende Blasdruck gemessen wird.
Eine weitere Vergleichmäßigung der Druckzufuhr kann dadurch erfolgen, dass die rückgeführte Blasluft einem Zwischenspeicher zugeführt wird.
Zur weiteren Optimierung der nutzbaren Rückführmenge an Blasgas wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Teil der rückgeführten Blasluft der Niederdruckversorgung zugeführt wird.
Eine Optimierung der Blasluftrückführung wird dadurch unterstützt, dass ein von einem Kompressor bereit gestellter Volumenstrom gemessen wird.
Eine Optimierung des gesamten Blasprozesses wird dadurch unterstützt, dass eine Optimierung der Menge an rückgeführter Blasluft unter Berücksichtigung einer vorgebbaren einzuhaltenden Prozesszeit durchgeführt wird.
Eine typische Verfahrensweise besteht darin, dass eine Zuschaltung des höheren Blasdruckes bei Erreichen von etwa 40 Prozent des sich im Behälter ausbildenden Enddruckes erfolgt.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 Eine perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen,
2 einen Längsschnitt durch eine Blasform, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,
3 eine Skizze zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung zur Blasformung von Behältern,
4 eine modifizierte Heizstrecke mit vergrößerter Heizkapazität,
5 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der pneumatischen Funktionskomponenten bei der Blasluftrückführung,
6 eine Blasdruckkurve zur Veranschaulichung eines dreistufigen Druckaufbaus mit Blasluftrückführung,
7 ein Diagramm ähnlich zu 6 zur Veranschaulichung der variablen Lage des Umschaltpunktes zwischen dem mittleren Blasdruck und dem höheren Blasdruck,
8 eine weitere Blasdruckkurve zur Veranschaulichung eines verschobenen Umschaltzeitpunktes für eine zeitlich verkürzte Nutzung des mittleren Blasdruckes.
9 eine weitere Blasdruckkurve für einen Prozess mit verlängerter Nutzung des mittleren Blasdruckes.
Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zur Umformung von Vorformlingen (1) in Behälter (2) ist in 1 und in 2 dargestellt.
Die Vorrichtung zur Formung des Behälters (2) besteht im wesentlichen aus einer Blasstation (3), die mit einer Blasform (4) versehen ist, in die ein Vorformling (1) einsetzbar ist. Der Vorformling (1) kann ein spritzgegossenes Teil aus Polyethylenterephthalat sein. Zur Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings (1) in die Blasform (4) und zur Ermöglichung eines Herausnehmens des fertigen Behälters (2) besteht die Blasform (4) aus Formhälften (5, 6) und einem Bodenteil (7), das von einer Hubvorrichtung (8) positionierbar ist. Der Vorformling (1) kann im Bereich der Blasstation (3) von einem Transportdorn (9) gehalten sein, der gemeinsam mit dem Vorformling (1) eine Mehrzahl von Behandlungsstationen innerhalb der Vorrichtung durchläuft. Es ist aber auch möglich, den Vorformling (1) beispielsweise über Zangen oder andere Handhabungsmittel direkt in die Blasform (4) einzusetzen.
Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist unterhalb des Transportdornes (9) ein Anschlußkolben (10) angeordnet, der dem Vorformling (1) Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transportdorn (9) vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar, feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.
Eine Reckung des Vorformlings (1) erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Reckstange (11), die von einem Zylinder (12) positioniert wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine mechanische Positionierung der Reckstange (11) über Kurvensegmente durchgeführt, die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von Blasstationen (3) auf einem rotierenden Blasrad angeordnet sind
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Recksystem derart ausgebildet, dass eine Tandem-Anordnung von zwei Zylindern (12) bereitgestellt ist. Von einem Primärzylinder (13) wird die Reckstange (11) zunächst vor Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis in den Bereich eines Bodens (14) des Vorformlings (1) gefahren. Während des eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder (13) mit ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder (13) tragenden Schlitten (15) von einem Sekundärzylinder (16) oder über eine Kurvensteuerung positioniert. Insbesondere ist daran gedacht, den Sekundärzylinder (16) derart kurvengesteuert einzusetzen, dass von einer Führungsrolle (17), die während der Durchführung des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlang gleitet, eine aktuelle Reckposition vorgegeben wird, Die Führungsrolle (17) wird vom Sekundärzylinder (16) gegen die Führungsbahn gedrückt. Der Schlitten (15) gleitet entlang von zwei Führungselementen (18).
Nach einem Schließen der im Bereich von Trägern (19, 20) angeordneten Formhälften (5, 6) erfolgt eine Verriegelung der Träger (19, 20) relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung (40).
Zur Anpassung an unterschiedliche Formen eines Mündungsabschnittes (21) des Vorformlings (1) ist gemäß 2 die Verwendung separater Gewindeeinsätze (22) im Bereich der Blasform (4) vorgesehen.
2 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter (2) auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling (1) und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase (23).
3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine, die mit einer Heizstrecke (24) sowie einem rotierenden Blasrad (25) versehen ist. Ausgehend von einer Vorformlingseingabe (26) werden die Vorformlinge (1) von Übergaberädern (27, 26, 29) in den Bereich der Heizstrecke (24) transportiert. Entlang der Heizstrecke (24) sind Heizstrahler (30) sowie Gebläse (31) angeordnet, um die Vorformlinge (1) zu temperieren. Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge (1) werden diese an das Blasrad (25) übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen (3) angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter (2) werden von weiteren Übergaberädern einer Ausgabestrecke (32) zugeführt.
Um einen Vorformling (1) derart in einen Behälter (2) umformen zu können, dass der Behälter (2) Materialeigenschaften aufweist, die eine lange Verwendungsfähigkeit von innerhalb des Behälters (2) abgefüllten Lebensmitteln, insbesondere von Getränken, gewährleisten, müssen spezielle Verfahrensschritte bei der Beheizung und Orientierung der Vorformlinge (1) eingehalten werden. Darüber hinaus können vorteilhafte Wirkungen durch Einhaltung spezieller Dimensionierungsvorschriften erzielt werden.
Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Einsatzfähig sind beispielsweise PET, PEN oder PP.
Die Expansion des Vorformlings (1) während des Orientierungsvorganges erfolgt durch Druckluftzuführung. Die Druckluftzuführung ist in eine Vorblasphase, in der Gas, zum Beispiel Preßluft, mit einem niedrigen Druckniveau zugeführt wird und in eine sich anschließende Hauptblasphase unterteilt, in der Gas mit einem höheren Druckniveau zugeführt wird. Während der Vorblasphase wird typischerweise Druckluft mit einem Druck im Intervall von 10 bar bis 25 bar verwendet und während der Hauptblasphase wird Druckluft mit einem Druck im Intervall von 25 bar bis 40 bar zugeführt.
Aus 3 ist ebenfalls erkennbar, dass bei der dargestellten Ausführungsform die Heizstrecke (24) aus einer Vielzahl umlaufender Transportelemente (33) ausgebildet ist, die kettenartig aneinandergereiht und entlang von Umlenkrädern (34) geführt sind. Insbesondere ist daran gedacht, durch die kettenartige Anordnung eine im wesentlichen rechteckförmige Grundkontur aufzuspannen, Bei der dargestellten Ausführungsform werden im Bereich der dem Übergaberad (29) und einem Eingaberad (35) zugewandten Ausdehnung der Heizstrecke (24) ein einzelnes relativ groß dimensioniertes Umlenkrad (34) und im Bereich von benachbarten Umlenkungen zwei vergleichsweise kleiner dimensionierte Umlenkräder (36) verwendet. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Führungen denkbar.
Zur Ermöglichung einer möglichst dichten Anordnung des Übergaberades (29) und des Eingaberades (35) relativ zueinander erweist sich die dargestellte Anordnung als besonders zweckmäßig, da im Bereich der entsprechenden Ausdehnung der Heizstrecke (24) drei Umlenkräder (34, 36) positioniert sind, und zwar jeweils die kleineren Umlenkräder (36) im Bereich der Überleitung zu den linearen Verläufen der Heizstrecke (24) und das größere Umlenkrad (34) im unmittelbaren Übergabebereich zum Übergaberad (29) und zum Eingaberad (35). Alternativ zur Verwendung von kettenartigen Transportelementen (33) ist es beispielsweise auch möglich, ein rotierendes Heizrad zu verwenden.
Nach einem fertigen Blasen der Behälter (2) werden diese von einem Entnahmerad (37) aus dem Bereich der Blasstationen (3) herausgeführt und über das Übergaberad (28) und ein Ausgaberad (38) zur Ausgabestrecke (32) transportiert.
In der in 4 dargestellten modifizierten Heizstrecke (24) können durch die größere Anzahl von Heizstrahlern (30) eine größere Menge von Vorformlingen (1) je Zeiteinheit temperiert werden. Die Gebläse (31) leiten hier Kühlluft in den Bereich von Kühlluftkanälen (39) ein, die den zugeordneten Heizstrahlern (30) jeweils gegenüberliegen und über Ausstromöffnungen die Kühlluft abgeben. Durch die Anordnung der Ausströmrichtungen wird eine Strömungsrichtung für die Kühlluft im Wesentlichen quer zu einer Transportrichtung der Vorformlinge (1) realisiert. Die Kühlluftkanäle (39) können im Bereich von den Heizstrahlern (30) gegenüberliegenden Oberflächen Reflektoren für die Heizstrahlung bereitstellen, ebenfalls ist es möglich, über die abgegebene Kühlluft auch eine Kühlung der Heizstrahler (30) zu realisieren.
5 zeigt schematisch ein Blockschaltbild der Druckgasversorgung. Der eingezeichnete Vorformling (1) wurde gleichzeitig auch stellvertretend für den Behälter (2) sowie die Behälterblase (23) abgebildet. Über einen Hochdruckkompressor (41) wird Druck eines Ausgangsdruckniveaus, beispielsweise etwa 40 bar, bereitgestellt. Über einen oder mehrere Druckwandler (42, 43) erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Druckabsenkung auf zwei unterschiedliche Versorgungsdruckniveaus. Ein mittleres Druckniveau beträgt hier etwa 10 bis 25 bar, das niedrigere Druckniveau etwa 5 bis 15 bar und das hohe Druckniveau etwa 20 bis 40 bar. Die Druckwandler (42, 43) sind als Reduzierverteilstationen ausgebildet und mit Schalldämpfern für in die Umgebung abgeleitete Druckluft versehen.
Über Kessel (44, 45, 46) wird ein Vorratsvolumen für die jeweiligen Drücke bereitgestellt, so dass auch bei einer getakteten Druckentnahme das jeweilige Druckniveau zumindest näherungsweise aufrecht erhalten bleibt. Die gesteuerte Druckgaszuführung erfolgt unter Verwendung von Ventilen (47, 48, 49). Die Ventile (47, 48, 49) sind an eine Steuerung (50) angeschlossen, die die jeweiligen Schaltzeiten der Ventile (47, 48, 49) koordiniert.
Gemäß einem typischen Verfahrensablauf erfolgt zunächst nach einem Öffnen des Ventils (47) ein Blasen des Behälters (2) mit dem niedrigeren Blasdruck und anschließend nach einem Schließen des Ventils (47) und einem öffnen des Ventils (48) ein Weiterblasen mit dem Mitteldruck. Nach einem Schließen des Ventils (48) und einem öffnen des Ventils (49) erfolgt ein Fertigblasen mit dem höheren Blasdruck. Nach Erreichen einer ausreichenden Stabilität des Behälters (2) innerhalb der Blasform (4) öffnet ein Rückführventil (51) nach einem vorherigen Schließen des Ventils (49) und es erfolgt eine Rückführung von aus dem Behälter (2) herausströmender Blasluft in den Bereich der Mitteldruckversorgung und/oder der Niederdruckversorgung. Nach einem Abschluss des Rückspeisungsvorganges öffnet ein Entlüftungsventil (52) und der Innendruck im Behälter (2) wird auf einen Umgebungsdruck abgesenkt.
Aus dem Bereich einer Blasstation (3) in den Bereich der Mitteldruckversorgung zurückströmende Blasluft wird über das Ventil (48) bei einer im Prozeßablauf nachfolgenden Blasstation wieder verwendet. In Abhängigkeit von der Rückführmenge und der Verbrauchsmenge stellt sich im Bereich der Kessel (44, 45) ein innerhalb eines Toleranzbands variierender Druckverlauf ein.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 5 wird die über das Rückführventil (51) zurückgeführte Blasluft zunächst in einem Kessel (53) gespeichert. Der Kessel besitzt typischerweise ein Druckniveau oberhalb des für die Mitteldruckversorgung vorgesehenen Druckniveaus. Vorzugsweise wird in eine Verbindung zwischen dem Rückführventil (51) und dem Kessel (53) ein Rückschlagventil (54) eingesetzt, das eine Gasströmung nur in Richtung auf den Kessel (53) zulässt.
Weitere Rückschlagventile (55, 56) werden jeweils zwischen den Kesseln (44, 45) und den Ventilen (47, 48) eingesetzt, um hier eine Strömungsrichtung nur von den Kesseln (44, 45) in Richtung auf die Ventile (47, 48) zu ermöglichen.
Zur Unterstützung einer Betriebsaufnahme ist der Kessel (53) über ein Ventil (57) an den Kompressor (41) angeschlossen, um eine Erstbefüllung zu unterstützen. Vorzugsweise ist der Kompressor (41) stationär außerhalb des Blasrades (25) angeordnet und über eine Drehkupplung (58) mit den pneumatischen Bauelementen auf dem Blasrad (45) verbunden. Im stationären Bereich außerhalb des Blasrades (25) wird auch eine Luftversorgungseinheit (59) positioniert.
Zur Unterstützung einer Ablaufsteuerung ist die Steuerung (50) mit Drucksensoren (60, 61) verbunden. Der Drucksensor (60) erfasst den im Bereich der Blasstation (3) herrschenden Druck. Der Drucksensor (61) misst den Druck im Bereich des Kessels (53) und somit den aktuell rückgeführten Druck.
Eine gesteuerte Überleitung von Druck aus dem Kessel (53) in den Bereich der Mitteldruckversorgung erfolgt über ein Ventil (62), das ebenfalls an die Steuerung (50) angeschlossen ist.
Das Entlüftungsventil (52) gibt die Blasluft vorzugsweise über einen Schalldämpfer (63) an die Umgebung ab. Ebenfalls bevorzugt ist die Blasstation (3) mit einer pneumatischen Formzuhaltung (64) ausgestattet. Ein Versorgungsdruck für diese pneumatische Formzuhaltung (64) wird vorzugsweise von einer pneumatischen Versorgungsleitung der Blasstation (3) abgezweigt. Zur Optimierung der Rückführung der verbrauchten Blasluft derart, dass ein möglichst geringer Bedarf an frischer vom Kompressor (41) bereitgestellter Blasluft besteht, kann die konkrete Ausgangsleistung des Kompressors (41) mit einem Flussmesser (65) ermittelt werden. Die Optimierung der Blasluftrückführung kann beispielsweise derart eingestellt werden, dass ein möglichst geringer Volumenfluss je Zeiteinheit an frischer Blasluft vom Kompressor (41) bereit gestellt werden muss.
6 zeigt beispielhaft eine Blasdruckkurve (66). Aufgetragen ist der Druck innerhalb des Vorformlings (1) beziehungsweise des Behälters (2) oder der sich entwickelnden Behälterblase (23) über der Zeit. Zu einem Startzeitpunkt erfolgt eine Zuschaltung des niedrigen Blasdruckes (P1). Typischerweise wird hierbei ein Druckniveau von etwa 10 Prozent des Endwertes erreicht. Zu einem zweiten Zeitpunkt erfolgt eine Zuschaltung des mittleren Blasdruckes (PB). Nach Erreichen eines typischen Wertes von etwa 40 Prozent des Enddruckes erfolgt eine Zuschaltung des höheren Blasdruckes.
Nach einem ausreichend langen Anliegen eines maximalen Blasdruckes erfolgt zu einem weiteren Zeitpunkt ein Beginn der Rückführung der verbrauchten Blasluft. Nach einem ausreichend langen Rückführzeitraum erfolgt eine Entlüftung des Restdruckes gegenüber der Umgebung. Dies erfolgt typischerweise bei einem Druckniveau von etwa 60 Prozent des maximalen Blasdruckes. Die Rückführzeit beträgt bei einem gesamten Prozesswinkel von 360 Grad etwa 40 Grad und somit etwa ein Neuntel der zur Verfügung stehenden Prozesszeit.
7 veranschaulicht in einem Diagramm ähnlich zu 6 die Variabilität des Zuschaltzeitpunktes für den höheren Druck (P2). Die Verschiebung des Zuschaltpunktes kann nach unterschiedlichen Kriterien erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, als Optimierungskriterium eine minimale Zufuhr von frischer Blasluft zu definieren, die vom Kompressor (41) bereit gestellt werden muss. Dies kann beispielsweise unter einer zusätzlichen Nebenbedingung einer höchstzulässigen Gesamtprozesszeit erfolgen.
Eine weitere Optimierungsmöglichkeit besteht darin, den Zeitpunkt für den Beginn der Blasluftrückführung zu verändern. Generell führt eine Vorverlegung des entsprechenden Zeitpunktes zu einer Verkürzung der Kühlzeit für die Behälter (2). Über einen Bediener kann manuell oder automatisch über eine optische Flaschenüberwachung ein noch zulässiger frühstmöglicher Beginn der Blasluftrückführung festgelegt werden.
8 zeigt ausgehend vom Diagramm gemäß 7 eine zeitliche Vorverlegung des Zuschaltzeitpunktes für den höheren Druck (P2). Die Vorverlegung führt dazu, dass eine geringere Menge an Blasluft wieder verwendet werden kann. Auf der anderen Seite ist mit einer verkürzten Prozesszeit sowie einer verlängerten Kühlzeit für den Behälter (2) zu rechnen.
9 zeigt ebenfalls ausgehend vom Diagramm gemäß 7 eine Verlagerung des Zuschaltzeitpunktes für den höheren Blasdruck (2) auf einen späteren Zeitpunkt. Hierdurch kann die Menge an rückgeführter Blasluft vergrößert werden, dafür wird die für die Ausformung beziehungsweise Kühlung des Behälters (2) bereitgestellte Zeit verkürzt beziehungsweise bei einer vorgegebenen festen entsprechenden Zeit die Gesamtprozesszeit verlängert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4340291 A [0003]
DE 4212583 A [0004]
DE 2352926 A [0004]
DE 19906438 A [0006]
US 4488863 A [0009]
DE 4340291 A1 [0009]
JP 11-207808 [0010]
EP 2298534 [0011]

Claims

Verfahren zur Blasformung von Behältern, bei dem ein Vorformling nach einer thermischen Konditionierung innerhalb einer Blasform von einer Reckstange gereckt und durch Blasdruckeinwirkung in den Behälter umgeformt wird sowie bei dem zunächst ein von einer Niederdruckversorgung bereitgestellter niedriger Blasdruck, danach mindestens ein von einer Mitteldruckversorgung bereitgestellter mittlerer Blasdruck und anschließend ein von einer Hochdruckversorgung bereitgestellter höherer Blasdruck verwendet und die Blasluft über mindestens ein Blasluftventil zugeführt wird sowie bei dem nach einer Behälterformung wenigstens ein Teil der verwendeten Hochdruckblasluft in die Mitteldruckversorgung eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Behälterformung ein Umschaltzeitpunkt zwischen der Zufuhr des mittleren Blasdruckes und der Zufuhr des höheren Blasdruckes veränderlich ist und von einer Blasluftsteuerung in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens für den mittleren Blasdruck ein Speichervolumen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Blasstation (3) anliegende Blasdruck gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die rückgeführte Blasluft einem Zwischenspeicher zugeführt wird.
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der rückgeführten Blasluft der Niederdruckversorgung zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem Kompressor (41) bereit gestellter Volumenstrom gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optimierung der Menge an rückgeführter Blasluft unter Berücksichtigung einer vorgebbaren einzuhaltenden Prozesszeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuschaltung des höheren Blasdruckes bei Erreichen von etwa 40 Prozent des sich im Behälter (2) ausbildenden Enddruckes erfolgt.
Vorrichtung zur Blasformung von Behältern, die mindestens eine Blasstation mit mindestens einer Blasform sowie mindestens einer Reckstange aufweist und bei der die Blasstation an eine Niederdruckversorgung zur Bereitstellung eines niedrigen Blasdruckes, an eine Mitteldruckversorgung zur Bereitstellung eines mittleren Blasdruckes sowie an eine Hochdruckversorgung zur Bereitstellung eines relativ zum niedrigen und zum mittleren Blasdruckes höheren Blasdruckes angeschlossen ist und bei der eine Blasluftrückführung für nach einer Behälterformung der Blasstation entströmender Hochdruckblasluft in die Mitteldruckversorgung verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerventil zur wahlweisen Verbindung der Blasstation mit der Niederdruckversorgung und der Hochdruckversorgung an eine Blasluftsteuerung angeschlossen sind, die einen veränderten Umschaltzeitpunkt zwischen der Zufuhr des mittleren Blasdruckes und der Zufuhr des höheren Blasdruckes in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter vorgibt
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Mitteldruckversorgung mindestens ein Speichervolumen angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasstation (3) mit mindestens einem Sensor zur Messung eines Blasdruckes verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasluftrückführung mindestens einen Zwischenspeicher aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasluftrückführung mit der Niederdruckversorgung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines sich von einem Kompressor (41) bis zur Blasstation (3) erstreckenden Strömungsweges ein Flussmesser (45) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (50) für die Blasdruckzuführung die Blasluftrückführung in Abhängigkeit von mindestens einer einzuhaltenden Prozesszeit steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (50) die Blasstation (3) mit der Hochdruckversorgung bei Erreichen von etwa 40 Prozent eines maximal im Behälter (2) anstehenden Blasdruckes verbindet.