DE102012106600A1

DE102012106600A1 - Schrumpfvorrichtung mit optimiertem Energiemanagement

Info

Publication number: DE102012106600A1
Application number: DE102012106600.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Napravnik
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-06-12
Also published as: CN103569419A; CN103569419B; EP2687447B1; EP2687447A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schrumpfvorrichtung (1*) mit einer Fördervorrichtung (10) für Artikel oder Artikelzusammenstellungen (5) und mit mindestens einer Einrichtung (18) zur Erzeugung von Schrumpfmedium. Das Schrumpfmedium wird mit mindestens einer Aufteilungsvorrichtung in mindestens zwei Schrumpfmedium-Teilströme aufgeteilt. Der erste Teilstrom wird mindestens einem ersten Heizmittel (15) zugeführt, über das die Artikel oder Artikelzusammenstellungen (5) von der Seite und / oder von oben her mit Schrumpfmedium (19) beaufschlagt werden. Der zweite Teilstrom wird mindestens einem zweiten Heizmittel (16) zugeführt. Über dieses zweite Heizmittel (16) wird die Fördervorrichtung (10) aufgeheizt und / oder die Unterseite der Artikel oder Artikelzusammenstellungen (5) wird von unten her durch die Fördervorrichtung (10) mit Schrumpfmedium (19) beaufschlagt. Erfindungsgemäß ist der Aufteilungsvorrichtung mindestens eine Einrichtung zur automatisierten Steuerung der Aufteilung des Schrumpfmediumstroms in mindestens zwei Schrumpfmedium-Teilströme zugeordnet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Einstellung unterschiedlicher Betriebszustände einer Schrumpfvorrichtung (1*) mit einer Fördervorrichtung (10). In mindestens einem ersten Produktions-Betriebszustand wird eine definierte erste Soll-Betriebs-Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung (1) eingestellt, indem eine definierte erste Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über mindestens ein erstes Heizmittel (15) und eine definierte zweiten Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über mindestens ein zweites Heizmittel (16) von unten her auf bzw. durch die Fördervorrichtung (10) hindurch auf die Unterseite der Artikel oder Artikelzusammenstellungen (5) erfolgt. In einem zweiten StandBy-Betriebszustand wird eine definierte zweite Soll-StandBy-Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung (1*) eingestellt, wobei eine definierte erste Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über mindestens ein erstes Heizmittel (15) und indem keine Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über das mindestens eine zweite Heizmittel (16) erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrumpfvorrichtung und ein Verfahren zum Heißschrumpfen von Folie um Artikel oder Artikelzusammenstellungen gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 8.
Stand der Technik
Bei der Verpackung von Artikeln, insbesondere von Getränkebehältern, Flaschen etc. zu Gebinden, werden die Artikel in gewünschter Weise zusammengestellt und mit einer Schrumpffolie umhüllt. Die Schrumpffolie wird durch Zufuhr von Schrumpfmedium, beispielsweise Heißluft, in einem Schrumpftunnel um die Artikel herum aufgeschrumpft.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Schrumpfvorrichtung 1 gemäß dem bekannten Stand der Technik. Artikel, insbesondere Getränkebehälter, Flaschen 6, Dosen o.ä. werden in Gruppen zusammengestellt und mit Schrumpffolie 7 umhüllt. Diese umhüllten Artikelzusammenstellungen bezeichnet man auch als Gebinde 5. Die Gebinde 5 werden in Transportrichtung TR auf einem Transportmittel, insbesondere einem Förderband 10 o.ä., über einen Eingangsbereich 3 einem Schrumpftunnel 2 zugeführt. In dem Schrumpftunnel 2 sind Heizmittel angeordnet, über die die Gebinde 5 mit einem Schrumpfmedium 19, beispielsweise mit heißer Luft, beaufschlagt werden. Dadurch schrumpft die Folie 7 der Umverpackung und legt sich dabei allseitig an die Artikel bzw. Flaschen 6 an und bildet somit das fertige Gebinde 5*. Beispielsweise sind die dem Innenraum des Schrumpftunnels 2 zugewandten Seitenwandflächen 14 zumindest teilweise als Düsenflächen 15 mit einer Mehrzahl von Düsen, durch die das Schrumpfmedium 19 in den Innenraum des Schrumpftunnels 2 geblasen wird, ausgebildet. Weiterhin wird Schrumpfmedium 19 durch das Förderband 10 hindurch auf den Bodenbereich der Gebinde 5 geblasen. Das Schrumpfmedium 19 wird beispielsweise durch ein Gebläse 18 erzeugt, einem Heizregister 20 zugeführt, über Drosselklappen 22 aufgetrennt und an die unterschiedlichen Heizmittel des Schrumpftunnels 2 verteilt wird. Insbesondere teilt eine erste Drosselklappe 22a einen Teil des Schrumpfmedium-Stroms für die Düsenfläche 15 und eine zweite Drosselklappe 22b einen weiteren Teil für die bodenseitige Bedüsung 16 der Gebindeunterseite ab. Die Einstellung der Drosselklappen 22a, 22b zur Aufteilung des Schrumpfmedium-Stroms erfolgt dabei manuell.
Die permanente Zufuhr von heißem Schrumpfmedium 19 über die bodenseitige Bedüsung 16 führt zu einer starken Erhitzung des Förderbands 10. Das Förderband 10 kann dadurch die Schmelztemperatur der Schrumpffolie 7 erreichen, wodurch es zu ungewünschten Ablagerungen und Anhaftungen der Schrumpffolie 7 an dem Förderband kommt. Um ein zu starkes Erhitzen des Förderbands 10 zu vermeiden, wird dieses beim Zurückführen entgegen der Transportrichtung TR der Gebinde 5 gezielt gekühlt. Im Ausgangsbereich 4 der Schrumpfvorrichtung 1 sind deshalb erste Kühlmittelgebläse 24a angeordnet, mit denen ein Kühlmittel 26, beispielsweise kalte Luft, auf das Förderband 10 geblasen wird. Alternativ können auch Wärmetauscher o.ä. geeignete Mittel zur Aufnahme der überschüssigen Wärme verwendet werden. Beispielsweise weist das Förderband 10 nach dem Durchlaufen des Schrumpftunnels 2 eine Temperatur T2 von ca. 105°C bis 120°C auf, die sich bei einem erneuten Durchlauf durch den Schrumpftunnel 2 weiter erhöhen würde. Zusätzlich zu dem bereits beschriebenen ersten Kühlmittelgebläse 24a können weitere Gebläse 24b vorgesehen sein, die nach der Richtungsumkehr kalte Luft 26 auf den entgegen der Transportrichtung TR verlaufenden Bereich 10* des Förderbands 10 blasen, so dass dieses auf eine Temperatur T1 von ca. 60°C–80°C abgekühlt wird, bevor es den Eingangsbereich 3 wieder erreicht.
Bei Leerlaufzeiten, d.h. wenn der Tunnel für das nächste Produkt umgerüstet wird o.ä., soll die Temperatur im Schrumpftunnel möglichst auf einer definierten Soll-StandBy-Temperatur gehalten werden, die anschließend eine schnelle Wiederaufnahme der Produktion ermöglicht. Da in diesem Fall keine Artikel mit Schrumpffolie o.ä. durch den Tunnel transportiert werden, ist die benötigte Heizleistung zur Aufrechterhaltung der gewünschten Soll-StandBy-Temperatur gegenüber dem Produktionsbetrieb reduziert. Dies wird herkömmlicherweise durch eine Drosselung der Heizleistung des Gebläses erreicht.
Die Offenlegungsschrift US 2004/0083687 A1 beschreibt ein Kontrollsystem zur Überwachung des Energieverbrauchs in einem Schrumpftunnel. Hierbei ist vorgesehen, dass ein Kontrollmittel den Schrumpftunnel in einen Energiesparmodus versetzt, wenn ein dem Schrumpftunnel vorangehendes Bearbeitungsmodul eine Zeit lang unbenutzt bleibt. Im Energiesparmodus wird die Geschwindigkeit der Fördervorrichtung und die Leistung des Heizgebläses angepasst.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schrumpftunnel mit einem optimierten Energiemanagement bereitzustellen, bei dem insbesondere in StandBy-Phasen eine Grundtemperierung beibehalten werden kann, wobei der Energieverbrauch weitgehend minimiert ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die WakeUp-Zeiten zu verkürzen, d.h. die Zeit, die benötigt wird, um einen Schrumpftunnel von einer StandBy-Temperatur auf eine gewünschte Soll-Betriebs-Temperatur aufzuheizen.
Die obige Aufgabe wird durch eine Schrumpfvorrichtung und ein Verfahren gelöst, die die Merkmale in den Patentansprüchen 1 und 8 umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Schrumpfvorrichtung mit einer Fördervorrichtung für Artikel oder Artikelzusammenstellungen, die vorzugsweise dazu dient, Schrumpffolie und / oder Schrumpfetiketten o.ä. um Artikel oder Artikelzusammenstellungen aufzuschrumpfen. Die Schrumpfvorrichtung umfasst mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung des Schrumpfmediums, beispielsweise ein Heißluftgebläse. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Temperierung des Schrumpfmediums, insbesondere ein Heizregister. Dadurch kann die Temperatur des Schrumpfmediums nach Bedarf reguliert werden. Der Schrumpfmedium-Strom wird über eine Aufteilungsvorrichtung in mindestens zwei Schrumpfmedium-Teilströme aufgeteilt. Der erste Schrumpfmedium-Teilstrom wird mindestens einem ersten Heizmittel zugeführt, über das die Artikel oder Artikelzusammenstellungen von der Seite und / oder von oben her mit Schrumpfmedium beaufschlagt werden. Beispielsweise handelt es sich hierbei um parallel zur Transportstrecke angeordnete Schachtwände mit Düsenflächen, über die das Schrumpfmedium in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung eingedüst wird. Der zweite Schrumpfmedium-Teilstrom wird mindestens einem zweiten Heizmittel zugeführt. Beispielsweise handelt es sich hierbei um einen unterhalb der Transportstrecke angeordneten Schacht mit obenseitig angeordneten Düsenöffnungen. Über diesen Schacht wird die Fördervorrichtung auf eine entsprechende Temperatur erwärmt oder das Schrumpfmedium wird durch die Fördervorrichtung hindurch auf die Unterseite der Artikel oder Artikelzusammenstellungen eingedüst.
Erfindungsgemäß ist der Aufteilungsvorrichtung zur Aufteilung des Schrumpfmedium-Stroms mindestens eine Einrichtung zur automatisierten Steuerung derselben zugeordnet. Diese dient auch als Vorrichtung zur gesteuerten Einstellung vordefinierter Betriebszustände in der Schrumpfvorrichtung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die mindestens eine Aufteilungsvorrichtung zur Aufteilung des Schrumpfmediums mindestens zwei Drosselklappen. Die erste Drosselklappe ist mit einer ersten Zuführung verbunden, über die das Schrumpfmedium des ersten Teilstroms dem ersten Heizmittel zugeführt wird. Die zweite Drosselklappe ist mit einer zweiten Zuführung verbunden, über die das Schrumpfmedium des zweiten Teilstroms dem zweiten Heizmittel zugeführt wird. Die Drosselklappen umfassen jeweils ein Einstellmittel, insbesondere einen Stellantrieb, einen Stellzylinder oder ein anderes geeignetes Mittel, die über eine Steuerungseinheit reguliert werden können. Insbesondere werden die Drosselklappen über die Einstellmittel gemäß vordefinierten Betriebszuständen eingestellt.
Insbesondere können durch die Steuerungseinheit mindestens zwei Betriebszustände eingestellt werden. Ein erster Betriebszustand definiert eine erste Soll-Betriebs-Temperatur, die im laufenden Produktionsbetrieb im Innenraum der Schrumpfvorrichtung vorherrschen soll. Diese Soll-Betriebs-Temperatur wird über eine definierte erste Zufuhr an Schrumpfmedium über das mindestens eine erste Heizmittel und über eine definierte zweite Zufuhr an Schrumpfmedium über das mindestens eine zweite Heizmittel eingestellt. Es können Temperatursensoren innerhalb des Innenraums der Schrumpfvorrichtung und / oder an der Transportstrecke bzw. Fördervorrichtung vorgesehen sein, die die Temperatur des Innenraums und / oder der Fördervorrichtung kontrollieren und überwachen. Durch eine Rückkopplung der Temperatursensoren mit der Steuerungseinheit, wird die Zufuhr an Schrumpfmedium über das erste und / oder das zweite Heizmittel entsprechend angepasst.
Ein zweiter Betriebszustand definiert einen StandBy-Betrieb mit einer definierten zweiten Soll-StandBy-Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung. Dieser StandBy-Betrieb wird insbesondere bei kurzzeitigen Produktionsunterbrechungen verwendet, beispielsweise wenn die Schrumpfvorrichtung für neue Produkte umgerüstet werden muss, wenn eine Unterbrechung des Betriebs aufgrund fehlenden Nachschubs erfolgt etc. Im StandBy-Betrieb wird die Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung auf einem Niveau gehalten, die ein schnelles Aufheizen auf die Produktionstemperatur und somit eine schnelle Wiederaufnahme der Produktion ermöglicht. Im StandBy-Betrieb wird die zweite Drosselklappe o.ä. für die Zufuhr des zweiten Schrumpfmedium-Teilstroms zu dem zweiten Heizmittel vorzugsweise komplett verschlossen. Um die ausreichende Temperierung des Innenraums der Schrumpfvorrichtung zu gewährleisten, muss gegebenenfalls die erste Drosselklappe weiter oder vollständig geöffnet werden und somit der Ausstrom an Schrumpfmedium über das erste Heizmedium erhöht werden. Die StandBy-Temperatur kann wiederum über Sensoren ermittelt und angepasst werden.
Die Steuerungseinheit kann die Programme für weitere Betriebszustände enthalten, beispielsweise unterschiedliche Produktions-Betriebszustände mit unterschiedlichen Produktions-Soll-Temperaturen, unterschiedliche StandBy-Betriebszustände mit unterschiedlichen Soll-StandBy-Temperaturen für längere oder kürzere Unterbrechungen, unterschiedliche Aufheizprogramme mit kürzeren oder längeren Aufheizzeiten, unterschiedliche Abkühlprogramme etc.
Mittels der Steuerungseinheit und dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise definiert werden, dass zum Aufheizen des Schrumpftunnels alle Drosselklappen maximal geöffnet werden, so dass eine maximale erste und eine maximale zweite Zufuhr an Schrumpfmedium über das erste Heizmittel und über das zweite Heizmittel erfolgen, um durch einen hohen Fluss an Schrumpfmedium die Aufheiz- bzw. WakeUp-Zeit der Schrumpfvorrichtung zu minimieren. Unter WakeUp-Zeit versteht man insbesondere die Zeitdauer, die benötigt wird, um den Produktionszustand der Schrumpfvorrichtung herzustellen, d.h. um die Schrumpfvorrichtung von der Soll-StandBy-Temperatur auf die notwendige Soll-Betriebs-Temperatur aufzuheizen. Problematisch könnte hierbei sein, dass die Fördervorrichtung dabei zu stark erwärmt wird und aus diesem Grund bereits beim Aufheizen des Innenraums des Schrumpftunnels durch Kühlen der rücklaufenden Förderkette entsprechend gegengesteuert werden muss. Dies ist energetisch unvorteilhaft. Ist der Zeitfaktor dagegen weniger relevant, kann es energetisch vorteilhafter sein, zum Aufheizen nur die erste Drosselklappe maximal zu öffnen und die zweite Drosselklappe nicht oder nur teilweise zu öffnen, so dass zumindest eine maximale erste Zufuhr an Schrumpfmedium über das erste Heizmittel erfolgt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Einstellung unterschiedlicher Betriebszustände einer Schrumpfvorrichtung. Insbesondere wird die Temperatur im Innenraum des Schrumpftunnels über die Regulierung der Zufuhr an Schrumpfmedium eingestellt. Zum einen kann die Temperatur des zugeführten Schrumpfmediums über die Heizleistung der steuerbaren Einrichtung zur Temperierung des Schrumpfmediums, beispielsweise eines dem Heißluftgebläse zugeordneten Heizregisters, reguliert werden. Weiterhin kann die Zufuhr an Schrumpfmedium zu den unterschiedlichen Heizmitteln der Schrumpfvorrichtung durch eine Steuerungseinheit reguliert werden, vorzugsweise über eine gesteuerte Einstellung einer Aufteilungsvorrichtung, insbesondere über die Einstellung von Drosselklappen. Die Steuerungseinheit enthält die Eckdaten und/ oder Programme für gewünschte Betriebszustände oder kann entsprechend programmiert werden. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit die Aktivierung bestimmter Betriebszustände nach einem definierten Zeitprogramm ansteuern, wobei die Regulierung jeweils durch das Einstellen, insbesondere Öffnen und / oder zumindest teilweise Verschließen der Drosselklappen mittels gesteuerter Stellantriebe erfolgt.
Wie im Rahmen der Vorrichtung schon beschrieben wurde, ist die zweite Drosselklappe im StandBy-Betrieb vorzugsweise komplett verschlossen, so dass die Erwärmung der Fördervorrichtung minimiert ist, da keine Zufuhr von Schrumpfmedium von unten her erfolgt. Stattdessen erwärmt sich die Fördereinrichtung nur noch aufgrund der im Innenraum der Schrumpfvorrichtung vorherrschenden Temperatur. Um die Schrumpfvorrichtung in kürzester Zeit wieder betriebsfertig zu bekommen, können zum Aufheizen des Schrumpftunnels alle Drosselklappen maximal geöffnet werden, um durch einen hohen Fluss an Schrumpfmedium die Aufheiz- bzw. WakeUp-Zeit zu minimieren. Sobald die notwendige Betriebstemperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung und ggf. die gewünschte Temperatur der Fördervorrichtung erreicht ist, werden die Drosselklappen entsprechend dem vorgegebenen Betriebsprogramm eingestellt und die Produktion kann beginnen, insbesondere können die mit Schrumpffolie umhüllten Artikel oder Artikelzusammenstellungen der Schrumpfvorrichtung zugeführt werden.
Im laufenden Produktionsbetrieb kann vorgesehen sein, dass die Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung und / oder die Temperatur der Fördervorrichtung fortlaufend sensorisch überwacht wird. Bei eine Abweichung der gemessenen Ist-Temperatur von der gewünschten Soll-Temperatur wird beispielsweise die Temperatur des zugeführten Schrumpfmediums durch Regulierung der Heizleistung der steuerbaren Einrichtung zur Temperierung des Schrumpfmediums entsprechend angepasst. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erfolgt im laufenden Produktionsbetrieb somit keine Änderung von mindestens einem Volumenstrom.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Einstellung und / oder Beibehaltung der Betriebszustände über mindestens einen Temperatursensor im Innenraum der Schrumpfvorrichtung überwacht werden und durch die Steuerung des Volumenstroms an Schrumpfmedium angepasst werden. Im Falle der Überwachung eines Produktions-Betriebszustands ermittelt ein erster Temperatursensor einen aktuellen Ist-Temperaturwert und übermittelt diesen an die Steuerungseinheit. Der Ist-Temperaturwert wird mit einem Soll-Temperaturwert verglichen, insbesondere wird die Abweichung zwischen Ist-Temperaturwert und Soll-Temperaturwert ermittelt. Bei einer Abweichung ∆T, beispielsweise bei einer Abweichung ∆T von mehr als 1°C, werden die Stellantriebe über die Steuerungseinheit angesteuert und die Drosselklappen neu eingestellt. Liegt der Ist-Temperaturwert unter dem Soll-Temperaturwert, werden die Drosselklappen weiter geöffnet. Liegt der Ist-Temperaturwert dagegen über dem Soll-Temperaturwert, werden die Drosselklappen weiter geschlossen. Für die Überwachung der Produktionsbedingungen kann weiterhin mindestens ein zweiter Temperatursensor vorgesehen sein, der die Ist-Temperatur im Bereich der Fördervorrichtung misst und mit einem vorgegebenen Soll-Temperaturwert abgleicht.
Im Falle der Überwachung eines zweiten StandBy-Betriebszustands gemäß der alternativen Ausführungsform ermittelt ein Temperatursensor die Ist-Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung und gleicht diesen Wert mit der in der Steuerungseinheit gespeicherten Soll-StandBy-Temperatur ab. Bei einer Abweichung ∆T der Ist-Temperatur von der definierten Soll-StandBy-Temperatur, beispielsweise bei einer Abweichung ∆T von mehr als 1°C, werden insbesondere die Stellantriebe der ersten Drosselklappen angesteuert und die Einstellung der ersten Drosselklappen und somit die Zufuhr an Schrumpfmedium zu dem mindestens einen ersten Heizmittel reguliert. Die zweite Drosselklappe zur Zufuhr an Schrumpfmedium zu dem mindestens einen zweiten Heizmittel bleibt dagegen verschlossen.
Mit dem Verfahren ist es somit möglich, über die Steuerungseinheit eine Mehrzahl von in einem vordefinierten Zeitraster aufeinander folgenden Betriebszuständen einzustellen. Insbesondere werden die Betriebszustände automatisiert durch kontrollierte Regulierung der mindestens einen Aufteilungsvorrichtung zur Aufteilung des Schrumpfmediums eingestellt.
Zusammengefasst zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Aufteilung und Zuleitung des Schrumpfmediums zu den unterschiedlichen Heizmitteln über eine intelligente Steuerungseinheit erfolgt. Die Fördervorrichtung stellt den größten Energieverbraucher der Schrumpfvorrichtung dar, da sie zum einen beim Durchlaufen des Schrumpftunnels in Transportrichtung durch Zufuhr von Schrumpfmedium erwärmt und anschließend bei der Rückführung wieder abgekühlt wird. Indem keine Andüsung der Fördervorrichtung mit Schrumpfmedium im Falle eines Produktionsstopps erfolgt, sondern eine Regulierung der Soll-StandBy-Temperatur in der Schrumpfvorrichtung durch eine erhöhte Zufuhr von Schrumpfmedium über das mindestens eine erste Heizmittel erfolgt, wird die Fördervorrichtung im StandBy-Betrieb weniger stark erhitzt. Somit ist es auch nicht notwendig, diese in demselben Umfang wie im normalen Produktionsbetrieb abzukühlen. Indem die Schrumpfvorrichtung auch bei einem Produktionsstopp auf einer Soll-StandBy-Temperatur gehalten wird, können die so genannten WakeUp-Zeiten verkürzt werden. Die Aufheizzeit kann insbesondere minimiert werden, indem alle Drosselklappen der Aufteilungsvorrichtung maximal geöffnet werden. Gleichzeitig besteht dann aber die Gefahr, dass die Fördervorrichtung zu stark erhitzt. Ein Sensor kann die Temperatur der Fördervorrichtung ermitteln und gegebenenfalls kann eine Kühlvorrichtung zur entsprechenden Gegensteuerung aktiviert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erlauben durch eine intelligente Steuerung der Aufteilungsvorrichtung ein schnelleres Aufheizen der Schrumpfvorrichtung auf die Produktionstemperatur. Dies erhöht die Verfügbarkeit der Schrumpfvorrichtung. Mit entsprechender Sensorik kann ein Überhitzen der Fördervorrichtung verhindert werden, was u.a. zu einer Lochbildung im Bodenbereich der Umverpackung der Gebinde führen würde. Vorzugsweise können herkömmliche Schrumpfvorrichtungen gemäß der Erfindung mit Einstellungsmitteln, insbesondere Stellantrieben o.ä., und Steuerungseinheiten nachgerüstet werden, um eine intelligente, automatisierte Steuerung der Aufteilungsvorrichtung zu ermöglichen.
Figurenbeschreibung
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Schrumpfvorrichtung gemäß dem bekannten Stand der Technik und wurde bereits beschrieben.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Schrumpfvorrichtung mit erfindungsgemäßem Energiemanagement.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Schrumpfvorrichtung 1* mit erfindungsgemäßem Energiemanagement. Die Schrumpfvorrichtung 1* ähnelt in großen Teilen der aus dem Stand der Technik bekannten Schrumpfvorrichtung 1 (vgl. 1), auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Den Drosselklappen 22a, 22b sind jeweils Stellantriebe 40a, 40b zugeordnet, mit denen die Drosselklappen 22a, 22b geöffnet oder geschlossen werden können. Die Stellantriebe 40a, 40b sind mit einer Steuerungseinheit 50 verbunden, so dass die Einstellung der Drosselklappen 22a, 22b über die Stellantriebe 40a, 40b durch die Steuerungseinheit 50 insbesondere stufenlos reguliert werden kann. Insbesondere enthält die Steuerungseinheit 50 Parameter unterschiedlicher Betriebszustände. Je nach gewähltem Betriebszustand, werden die Schrumpfmedium-Teilströme entsprechend eingestellt.
In einem ersten Produktions-Betriebszustand ist beispielsweise vorgesehen, dass ein erster definierter Teilstrom an Schrumpfmedium 19 über die erste Drosselklappe 22a und eine erste Zuleitung 30a für die Düsenfläche 15 und ein zweiter definierter Teilstrom über die zweite Drosselklappe 22b und eine zweite Zuleitung 30b für die bodenseitige Bedüsung 16 der Gebindeunterseite abgeteilt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann ein erster Temperatursensor 23a vorgesehen sein. Dieser ermittelt die Temperatur T2 der Förderkette 10 im Ausgangsbereich 4 der Schrumpfvorrichtung 1* und übermittelt die entsprechenden Werte an die Steuerungseinheit 50. Diese steuert die Kühlmittelgebläse 24a und / oder 24b an, so dass die Förderkette 10 entsprechend mit Kühlmittel 26 beaufschlagt wird und abkühlt, bevor erneut Gebinde (vgl. 1) darauf transportiert werden. Im Eingangsbereich 3 der Schrumpfvorrichtung 1* kann ein zweiter Temperatursensor 23b vorgesehen sein, über den die ausreichende Abkühlung der Förderkette 10 kontrolliert wird. Weicht die vom zweiten Temperatursensor 23b ermittelte Temperatur T1 von einer definierten und in der Steuerungseinheit 50 gespeicherten Soll-Temperatur ab, wird die Zufuhr an Kühlmittel 26 durch die Steuerungseinheit 50 angepasst.
Die Steuerungseinheit 50 kontrolliert und steuert weitere programmierte Betriebszustände an. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 50 die gewünschten Eckdaten für einen so genannten StandBy-Betrieb enthalten. Dieser StandBy-Betrieb wird insbesondere bei kurzzeitigen Produktionsunterbrechungen verwendet, beispielsweise wenn die Schrumpfvorrichtung 1* kurzzeitig für neue Produkte umgerüstet werden muss, bei einer kurzen Unterbrechung des Betriebs aufgrund fehlenden Nachschubs an zu verarbeitenden Produkten etc. In diesem StandBy-Betrieb soll die Innentemperatur im Schrumpftunnel 1* nicht unter eine definierte Soll-StandBy-Temperatur sinken, allerdings soll der Energieverbrauch, der anfällt, um diese Soll-StandBy-Temperatur beizubehalten, möglichst gering sein. Wie bereits beschrieben, ist es besonders energieaufwendig, die im Schrumpftunnel 2 durch Zufuhr von Schrumpfmedium 19 erhitzte Förderkette 10 beim Rücklaufen wieder abzukühlen. Aus diesem Grund steuert die Steuerungseinheit 50 die Stellantriebe 40 der Drosselklappen 22 an und bewirkt insbesondere ein weiteres Öffnen der Drosselklappen 22a und somit eine erhöhte Zufuhr an Schrumpfmedium 19 über die erste Zuleitung 30a zu den Düsenflächen 15, während gleichzeitig die Drosselklappen 22b verschlossen werden und somit die Zufuhr von Schrumpfmedium 19 über die zweite Zuleitung 30b zur bodenseitigen Bedüsung 16 der Förderkette 10 bzw. Gebindeunterseite unterbunden wird. Somit erhitzt sich die Förderkette 10 nur noch aufgrund der im Schrumpftunnel 2 vorherrschenden StandBy-Temperatur, nicht jedoch aufgrund zusätzlicher Zufuhr von Schrumpfmedium 19. Die Förderkette 10 muss deswegen auch weniger stark abgekühlt werden, so dass der energieintensive Kühlungsschritt weitgehen entfallen kann. Im Innenraum des Schrumpftunnels 2 ist weiterhin ein Temperatursensor 42 angeordnet, der die Innentemperatur ermittelt und an die Steuerungseinheit 50 übermittelt, woraufhin entweder die Temperatur des zugeführten Schrumpfmediums 19 durch Regulierung der Heizleistung des Heizregisters 20 angepasst werden kann oder woraufhin die Menge an zu den Düsenflächen 15 zugeführtem Schrumpfmedium 19 über den Stellantrieb 40a der Drosselklappe 22a angepasst werden kann. Insbesondere im StandBy-Betrieb und im laufenden Produktionsbetrieb ist vorzugsweise eine Steuerung über die Temperatur des zugeführten Schrumpfmediums 19 vorgesehen, während das schnelle Aufheizen im WakeUp-Betrieb durch eine Erhöhung des Volumenstromes an Schrumpfmedium 19 erfolgt. Insbesondere ist vorgesehen, dass im WakeUp-Betrieb zumindest die Drosselklappen 22a, die die Zufuhr von Schrumpfmedium 19 zu den Düsenflächen 15 regulieren, maximal geöffnet sind.
Über die Steuerungseinheit 50 können weitere Programme weiterer Betriebszustände verfügbar und abrufbar bzw. einstellbar sein. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 50 Programme für unterschiedliche Produktions-Betriebszustände mit unterschiedlichen Produktions-Soll-Temperaturen, unterschiedliche StandBy-Betriebszustände mit unterschiedlichen Soll-StandBy-Temperaturen für längere oder kürzere Unterbrechungen, unterschiedlichen Aufheizprogramme mit kürzeren oder längeren Aufheizzeiten, unterschiedliche Abkühlprogramme etc. umfassen. Mittels der Steuerungseinheit 50 kann beispielsweise eingestellt werden, dass zum Aufheizen des Schrumpftunnels 2 alle Drosselklappen 22a, 22b maximal geöffnet werden, um durch eine hohe Zufuhr an Schrumpfmedium 19 die Aufheizzeit zu minimieren. Problematisch könnte hierbei sein, dass die Förderkette 19 zu stark erwärmt und aus diesem Grund bereits beim Aufheizen des Schrumpftunnels 2 durch Kühlen der rücklaufenden Förderkette 10 mit einem Kühlmittel 26 gegengesteuert werden muss. Ist der Zeitfaktor dagegen weniger relevant, kann es deswegen energetisch vorteilhafter sein, zum Aufheizen nur die erste Drosselklappe 22a für die Zufuhr an Schrumpfmedium 19 zur Düsenfläche 15 maximal zu öffnen und die zweite Drosselklappe 22b nicht oder nur teilweise zu öffnen. Zusätzlich zur Erhöhung des Volumenstroms kann eine Erhöhung der Temperatur des zugeführten Schrumpfmediums 19 durch Regulierung der Heizleistung des Heizregisters 20 vorgesehen sein, um die WakeUp-Zeit weiter zu verkürzen. Die Steuerungseinheit 50 kann mit definierten Programmen ausgestattet oder individuell programmierbar sein.
Gemäß vorliegender Erfindung werden die unterschiedlichen Betriebszustände im Schrumpftunnel 2 über eine intelligente Steuerung der als Aufteilungsvorrichtung dienenden Drosselklappen 22 erzielt. Um nach einer Produktionsunterbrechung den Schrumpftunnel 2 von einer StandBy-Temperatur o.ä. auf die benötigte Betriebstemperatur aufzuheizen, werden zumindest die ersten Drosselklappen 22a für die Zufuhr von Schrumpfmedium 19 zu den seitlichen Düsenflächen 15 maximal geöffnet, um einen möglichst großen Luftumschlag im Schrumpftunnel 2 zu erzielen und die Aufheizzeiten gering zu halten. Im laufenden Produktionsbetrieb ist die Stellung der Drosselklappen 22a, 22b dagegen dem jeweiligen Produkt angepasst, so dass jeweils eine definierte Zufuhr an Schrumpfmedium 19 durch die Düsenflächen 15 und eine definierte Zufuhr an Schrumpfmedium 19 von unten her auf oder durch die Förderkette 10 hindurch erfolgt. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Drosselklappen 22a, 22b im Produktionsbetrieb stark angestellt oder weniger stark angestellt sind. Die erfindungsgemäße intelligente Steuerung erhöht die Verfügbarkeit des Schrumpftunnels 2, ermöglicht eine schnelle Wiederaufnahme der Produktion und erhöht die Energieeffizienz der Vorrichtung 1*. Insbesondere können variable Artikel oder Artikelzusammenstellungen bearbeitet werden, da eine individuelle Anpassung an das jeweilige Verpackungsmaterial möglich ist. Beispielsweise kann bei sehr dünner Verpackungsfolie nur ein schwacher seitlicher Volumenstrom an Schrumpfmedium 19 einer bestimmten Temperatur benötigt werden, um ein optimales Verpackungsergebnis zu erzielen. Durch ein Zusammenspiel der Regulierung der Heizleistung des Heizregisters 20 und der Aufteilung des Schrumpfmittelstroms durch die gesteuerte Einstellung der Drosselklappen 22a, 22b kann die Schrumpfvorrichtung 1* schnell und einfach an das jeweilige Produkt angepasst werden: Insbesondere ist ein gesteuertes Einstellen der Drosselklappen 22a, 22b eine schnelle und einfache Umstellung zwischen dem Aufheiz- bzw. WakeUp-Betrieb und dem Produktionsbetrieb, wodurch die WakeUp-Zeit enorm verkürzt werden kann, da nunmehr kein manuelles Einstellen der Drosselklappen 22a, 22b bei einer Produktumstellung und vor dem Aufheizen der Schrumpfvorrichtung 1* notwendig ist.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1 / 1*: Schrumpfvorrichtung
2: Schrumpftunnel
3: Eingangsbereich
4: Ausgangsbereich
5 / 5*: Gebinde
6: Flaschen
7 / 7*: Schrumpffolie
10: Förderkette / Förderband
14: Seitenwandfläche
15: Düsenfläche
16: bodenseitige Bedüsung
18: Gebläse
19: Schrumpfmedium
20: Heizregister
22: Drosselklappe
23: Temperatursensor
24: Kühlmittelgebläse
26: Kühlmittel
30: Zuführung
40: Stellantrieb
42: Temperatursensor
50: Steuerungseinheit
T1/T2: Temperatur der Förderkette
TR: Transportrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2004/0083687 A1 [0006]

Claims

Schrumpfvorrichtung (1*) mit einer Fördervorrichtung (10) für Artikel oder Artikelzusammenstellungen (5), mit mindestens einer Einrichtung (18) zur Erzeugung von Schrumpfmedium und einer Einrichtung (20) zur Temperierung von Schrumpfmedium und mit mindestens einer Aufteilungsvorrichtung zur Aufteilung des Schrumpfmedium-Stroms in mindestens zwei Schrumpfmedium-Teilströme, wobei der erste Teilstrom mindestens einem ersten Heizmittel (15) zuführbar ist, über das die Artikel oder Artikelzusammenstellungen (5) von der Seite und / oder von oben her mit Schrumpfmedium (19) beaufschlagt werden und wobei der zweite Teilstrom mindestens einem zweiten Heizmittel (16) zuführbar ist und mit dem die Fördervorrichtung (10) aufgeheizt wird und / oder mit dem die Unterseite der Artikel oder Artikelzusammenstellungen (5) von unten her durch die Fördervorrichtung (10) mit Schrumpfmedium (19) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufteilungsvorrichtung mindestens eine Einrichtung zur automatisierten Steuerung der Aufteilung des Schrumpfmedium-Stroms in mindestens zwei Schrumpfmedium-Teilströme (19) zugeordnet ist.
Schrumpfvorrichtung (1*) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Aufteilungsvorrichtung zur Aufteilung des Schrumpfmediums (19) mindestens zwei Drosselklappen (22) umfasst, wobei eine erste Drosselklappe (40a) mit einer ersten Zuführung (30a) verbunden ist, über die Schrumpfmedium (19) dem ersten Heizmittel (15) zuführbar ist und wobei eine zweite Drosselklappe (22b) mit einer zweiten Zuführung (30b) verbunden ist, über die Schrumpfmedium (19) dem zweiten Heizmittel (16) zuführbar ist.
Schrumpfvorrichtung (1*) nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung zur Steuerung der Aufteilungsvorrichtung eine Vorrichtung zur gesteuerten Einstellung vordefinierter Betriebszustände ist, die jeweils ein steuerbares Einstellmittel je Drosselklappe (22a, 22b), insbesondere einen Stellantrieb (40a, 40b), und eine Steuerungseinheit (50) umfasst.
Schrumpfvorrichtung (1*) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei durch die Steuerungseinheit (50) mindestens die folgenden zwei Betriebszustände einstellbar sind: a. erster Betriebszustand für einen Produktionsbetrieb mit einer definierten ersten Soll-Betriebs-Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung (1*) und mit einer definierten ersten Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über das mindestens eine erste Heizmittel (15) und mit einer definierten zweiten Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über das mindestens eine zweite Heizmittel (15) und b. zweiter Betriebszustand für einen StandBy-Betrieb mit einer definierten zweiten Soll-StandBy-Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung (1*), wobei keine oder nur eine reduzierte Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über das mindestens eine zweiten Heizmittel (16) erfolgt.
Schrumpfvorrichtung (1*) nach Anspruch 4, wobei im ersten Produktions-Betriebszustand sowohl die erste Drosselklappe (22a) als auch die zweite Drosselklappe (22b) zumindest teilweise geöffnet sind und wobei im zweiten StandBy-Betriebszustand die erste Drosselklappe (22a) zumindest teilweise geöffnet ist und die zweite Drosselklappe (22b) zumindest weitgehend geschlossen ist.
Schrumpfvorrichtung (1*) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Schrumpfvorrichtung (1*) mindestens einen Temperatursensor (42, 23a, 23b) umfasst, der der Einrichtung zur Steuerung der Aufteilung des Schrumpfmedium-Stroms und / oder der Einrichtung (20) zur Temperierung von Schrumpfmedium zugeordnet ist.
Schrumpfvorrichtung (1*) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Fördervorrichtung (10) mindestens ein Temperatursensor (23a, 23b) zugeordnet ist.
Verfahren zur Einstellung unterschiedlicher Betriebszustände einer Schrumpfvorrichtung (1*) mit einer Fördervorrichtung (10), wobei in mindestens einem ersten Produktions-Betriebszustand eine definierte erste Soll-Betriebs-Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung (1) eingestellt wird, indem eine definierte erste Zufuhr an Schrumpfmedium (19) von oben oder seitlich auf die Artikel oder Artikelzusammenstellungen (5) über mindestens ein erstes Heizmittel (15) erfolgt und indem eine definierte zweiten Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über mindestens ein zweites Heizmittel (16) von unten her auf bzw. durch die Fördervorrichtung (10) hindurch auf die Unterseite der Artikel oder Artikelzusammenstellungen (5) erfolgt und wobei in einem zweiten StandBy-Betriebszustand eine definierte zweite Soll-StandBy-Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung (1*) eingestellt wird, wobei eine definierte erste Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über mindestens ein erstes Heizmittel (15) und indem keine Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über das mindestens eine zweite Heizmittel (16) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei in einem dritten WakeUp-Betrieb die Schrumpfvorrichtung (1*) von einer definierten zweiten Soll-StandBy-Temperatur auf eine definierte erste Soll-Betriebs-Temperatur aufgeheizt wird, wobei zumindest die erste Drosselklappe (22a) komplett geöffnet ist, so dass eine maximale erste Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über ein erstes Heizmittel (15) erfolgt, insbesondere wobei die erste und die zweite Drosselklappe (22a, 22b) komplett geöffnet sind, so dass eine maximale erste und eine maximale zweite Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über ein erstes Heizmittel (15) und über ein zweites Heizmittel (16) erfolgen, wodurch die WakeUp-Zeit beim Aufheizen minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Zufuhr an Schrumpfmedium (19) zu dem mindestens einen ersten und / oder zweiten Heizmittel (15, 16) über mindestens eine Aufteilungsvorrichtung zur Aufteilung des Schrumpfmediums (19) erfolgt, wobei der Aufteilungsvorrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Aufteilungsvorrichtung zugeordnet ist, über die eine gesteuerte Einstellung vordefinierter Betriebszustände erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Regulierung der Zufuhr an Schrumpfmedium (19) über eine Einstellung von Drosselklappen (22a, 22b) erfolgt, die über eine Steuerungseinheit (50) reguliert werden, indem die Eckdaten zu den gewünschten Betriebszuständen in die Steuerungseinheit (50) einprogrammiert werden und wobei nach Auswahl des gewünschten Betriebszustand oder nach Programmierung der einem bestimmten Zeitverlauf folgenden Abfolge von vordefinierten Betriebszuständen, die Steuerungseinheit (50) die Einstellung der Drosselklappen (22a, 22b) über Stellantriebe (40a, 40b) reguliert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei mindestens ein Temperatursensor (23a, 23b) die Temperatur der Fördervorrichtung (10) überwacht, insbesondere wobei im Ausgangsbereich (4) der Schrumpfvorrichtung (1*) ein erster Temperatursensor (23a) angeordnet ist, der die Temperatur der Fördervorrichtung (10) im Ausgangsbereich (4) der Schrumpfvorrichtung (1*) ermittelt, die gemessenen Daten an die Steuerungseinheit (50) übermittelt, die mindestens eine Einrichtung (24a, 24b) zur Abkühlung der Fördervorrichtung (10) ansteuert und / oder wobei im Eingangsbereich (3) der Schrumpfvorrichtung (1*) ein zweiter Temperatursensor (23b) angeordnet ist, der die Temperatur der Fördervorrichtung (10) im Eingangsbereich (3) der Schrumpfvorrichtung (1*) ermittelt, die gemessenen Daten an die Steuerungseinheit (50) übermittelt, die mindestens eine Einrichtung (24a, 24b) zur Abkühlung der Fördervorrichtung (10) ansteuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei ein Temperatursensor (42) die Ist-Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung (1*) ermittelt, diesen Wert mit einer in der Steuerungseinheit (50) für den gewünschten Betriebszustand gespeicherten Soll-Temperatur abgleicht und bei einer Abweichung ∆T zwischen Ist-Temperatur und Soll-Temperatur die Temperatur des zugeführten Schrumpfmittels (19) durch eine Regulierung der Einrichtung (20) zur Temperierung von Schrumpfmedium anpasst oder bei einer Abweichung ∆T zwischen Ist-Temperatur und Soll-Temperatur die Stellantriebe (40a, 40b) ansteuert und dadurch die Einstellung der Drosselklappen (22a, 22b) reguliert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei im zweiten StandBy-Betriebszustand die zweiten Drosselklappen (22b) für die Zufuhr von Schrumpfmedium (19) zu dem zweiten Heizmittel (16) geschlossen gehalten werden und wobei ein Temperatursensor die Ist-Temperatur im Innenraum der Schrumpfvorrichtung (1) ermittelt, diesen Wert mit der in der Steuerungseinheit gespeicherten Soll-StandBy-Temperatur abgleicht und bei einer Abweichung ∆T zwischen Ist-Temperatur und StandBy-Temperatur den Stellantrieb (40a) der ersten Drosselklappe (22a) ansteuert und die Einstellung der ersten Drosselklappe (22a) und somit die Zufuhr an Schrumpfmedium (19) zu dem mindestens einen ersten Heizmittel (15) reguliert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei über die Steuerungseinheit (50) eine Mehrzahl von in einem vordefinierten Zeitraster aufeinander folgenden Betriebszuständen eingestellt werden kann und wobei die unterschiedlichen Betriebszustände automatisiert durch kontrollierte Regulierung der mindestens einen Aufteilungsvorrichtung zur Aufteilung des Schrumpfmediums (19) eingestellt werden.