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Die Erfindung betrifft eine Blasmaschine, insbesondere eine Streck-Blasmaschine, mit einer Heizvorrichtung zur thermischen Konditionierung von aus einem thermoplastischen Material bestehenden Vorformlingen auf ein für eine Blasformung geeignetes Temperaturprofil. Die Heizvorrichtung ist dazu mit Heizeinrichtungen ausgestattet zur Erzeugung der auf die Vorformlinge zu übertragenden Heizenergie. Die Blasmaschine weist weiterhin eine Kühleinrichtung auf zur Bereitstellung eines in einem Kühlkreislauf geführten, gekühlten Kühlmittels. Schließlich weist die Blasmaschine eine Abführeinrichtung zur Abführung von erwärmter Abluft aus der Heizvorrichtung auf.
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Die Erfindung betrifft auch eine Heizvorrichtung für eine Blasmaschine, insbesondere für eine Streck-Blasmaschine, zur thermischen Konditionierung von aus einem thermoplastischen Material bestehenden Vorformlingen auf ein für eine Blasformung geeignetes Temperaturprofil. Die Heizvorrichtung weist Heizeinrichtungen auf zur Erzeugung der auf die Vorformlinge zu übertragenden Heizenergie. Schließlich weist die Heizvorrichtung eine Abführeinrichtung zur Abführung von erwärmter Abluft aus der Heizvorrichtung auf.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer Kühlung für eine Blasmaschine, insbesondere für eine Streck-Blasmaschine, mit einer Heizvorrichtung zur thermischen Konditionierung von aus einem thermoplastischen Material bestehenden Vorformlingen auf ein für eine Blasformung geeignetes Temperaturprofil. Die Heizvorrichtung weist Heizeinrichtungen zur Erzeugung der auf die Vorformlinge zu übertragenden Heizenergie auf. Die Blasmaschine weist weiterhin eine Kühleinrichtung auf zur Bereitstellung eines in einem Kühlkreislauf geführten, gekühlten Kühlmittels. Schließlich weist die Blasmaschine eine Abführeinrichtung zur Abführung von erwärmter Abluft aus der Heizvorrichtung auf.
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Generell liegt die Erfindung auf dem technischen Gebiet der Behälterformung durch Blasdruckeinwirkung. Dabei werden Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vorformlinge aus PET (Polyethylenterephthalat), innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt. Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine eine Heizvorrichtung 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 43 40 291 A erläutert. Bekannt sind aber auch Blasmaschinen, die mit anderen Medien als Druckluft arbeiten, z. B. sind Blasmaschinen bekannt, die das abzufüllende Füllgut zur Behälterexpansion verwenden und simultan die Behälterformung und die Behälterbefüllung bewirken. Die Erfindung betrifft gleichermaßen alle diese Blasmaschinen, auch wenn nachfolgend im Wesentlichen mit Druckluft oder einem anderem gasförmigen Medium arbeitende Blasmaschinen exemplarisch besprochen werden.
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Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung mittels Druckluft wird in der
DE 42 12 583 A1 beschrieben. Möglichkeiten zur Temperierung der Vorformlinge werden in der
DE 23 52 926 A1 erläutert.
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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. Für eine Temperierung haben Transportdorne Vorteile, die in den inneren Mündungsbereich eines Vorformlings klemmend eingreifen, da die Vorformlinge für eine Temperierung frei zugänglich sind.
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Eine Handhabung von Behältern unter Verwendung von Übergaberädern wird beispielsweise in der
DE 199 06 438 A1 bei einer Anordnung des Übergaberades zwischen einem Blasrad und einer Ausgabestrecke beschrieben.
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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.
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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.
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Für die Erwärmung der Vorformlinge weisen die Heizvorrichtungen bekannter Blasmaschinen Heizeinrichtungen auf. Solche Heizeinrichtungen können z. B. sogenannte Heizkästen mit Heizstrahlern sein, die Wärmestrahlung in Richtung auf die Vorformlinge emittieren. Ein solcher Heizkasten kann z. B. auf einer Seite mehrere linienförmige Heizstrahler aufweisen, die in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind. Dieser mit Heizstrahlern bestückten Seite liegt z. B. eine mit einem Reflektor versehene Seite gegenüber, und Vorformlinge werden zum Zwecke ihrer Temperierung durch den von diesen beiden Heizkastenseiten seitlich begrenzten Tunnel hindurchgeführt. Es sind auch Heizkästen bekannt, die auf beiden Seiten mit Heizstrahlern ausgestattet sind. Mehrere dieser beispielhaften Heizkästen sind in der Regel zur Ausbildung eines Linearofens entlang einer Heizstrecke angeordnet und die Vorformlinge werden zur Temperierung entlang der Heizstrecke durch die Heizkästen hindurchgeführt. Dies erfolgt typischerweise in aufrechter Vorformlingsorientierung mit der Mündung nach oben, wobei die Vorformlinge dabei von Transportdornen gehaltert sind, z. B. von Klemmdornen, die innenseitig in den Mündungsbereich des Vorformlings klemmend eingreifen.
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Im Bereich der Heizkästen werden die Transportdorne typischerweise in Rotation versetzt, zum Beispiel indem der Transportdorn an einem Zahnriemen derart vorbeigeführt wird, dass eine an dem Transportdorn befestigte Zahnscheibe in den Zahnriemen greift und dabei zwangsgedreht wird. Durch eine derartige Rotation können die Vorformlinge in Umfangsrichtung gleichmäßig temperiert werden. Gegebenenfalls kann die Rotation streckenweise ausgesetzt werden, um zum Beispiel in Umfangsrichtung ein bestimmtes Temperaturprofil im Vorformling zu erzeugen.
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Innerhalb der Heizkästen sind üblicherweise Nahinfrarot-Heizstrahler (NIR) für die Erzeugung einer Heizstrahlung vorgesehen. Bekannt ist auch, Infrarot-Heizstrahler (IR) zu verwenden. Gewählt werden üblicherweise solche Wellenlängenbereiche, in denen Vorformlinge günstige Absorptionseigenschaften zeigen. Ein typischer Heizkasten enthält darüber hinaus Wärmestrahlung reflektierende Reflexionsstrukturen, um Strahlungsverluste zu reduzieren und um eine geeignete Verteilung der Wärmestrahlung innerhalb des Heizkastens zu ermöglichen.
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Hinter den Strahlern, zuweilen auch im Bodenbereich des Heizkastens und zuweilen auch an der der Strahlerebene gegenüber liegenden Seite des Heizkastens, können Wärmestrahlung reflektierende Reflektoren angeordnet sein, die für eine effektive beziehungsweise für eine gewünschte Verteilung der Wärmestrahlung innerhalb des Heizkastens sorgen. Derartige Reflektoren können aus Metall, zum Beispiel aus einem Blech oder aus poliertem Aluminium, oder aus keramischen oder anderen Materialien hergestellt sein. Je nach Anwendungsfall sind die Reflektoren in unterschiedlichen Geometrien ausgebildet.
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Die bisher üblichen Heizvorrichtungen können nur deutlich weniger als 50% der von den Heizeinrichtungen erzeugten Wärmeenergie in die Vorformlinge einbringen. Die übrige Energie führt zur Erwärmung von umgebenden Elementen der Blasmaschine und zur Erwärmung der Luft im Heizstreckenbereich. Zur Vermeidung einer zu starken Erwärmung weisen die Heizvorrichtungen deshalb in der Regel Abführeinrichtungen zur Abführung erwärmter Abluft aus der Heizvorrichtung auf. Zum Zwecke einer ausreichenden Abluftabführung wird z. B. eine Absaugung realisiert. In der Regel wird die heiße Abluft in die Umgebung abgeblasen.
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Ein anderes Problem bei Blasmaschinen stellt die Notwendigkeit dar, dass bestimmte Elemente einer Blasmaschine einer Kühlung bedürfen. Dies können z. B. temperaturempfindliche elektronische Bauteile sein, die z. B. in Schaltschränken untergebracht sind. Zur aktiven Kühlung werden hierfür Kühlkreisläufe realisiert mit einem darin umlaufend geführten Kühlmittel, z. B. Wasser. Bestandteil des Kühlkreislaufes ist in der Regel eine elektrisch betriebene Kühleinrichtung, die z. B. das im Kühlkreislauf geführte Kühlmittel abkühlt. Es ist auch bekannt, dass z. B. die Blasformen der Blasstationen aktiv gekühlt werden, z. B. die Blasformhälften und/oder Bodenformen einer typischen mehrteilig ausgebildeten Blasform. Dies dient der schnelleren Abkühlung der sich an die Blasformen anlegenden Behälterblasen bzw. der fertig geblasenen Behälter. Bei gekühlten Blasformen ergeben sich Vorteile in den Prozesszeiten, sodass höhere Produktionsleistungen erreichbar sind. Schließlich ist auch bekannt, dass eine Kühlung im Bereich der Heizkästen, z. B. der dort angeordneten Reflektoren, erfolgen kann. Auch hierzu wird im Stand der Technik auf elektrisch betriebene Kühleinrichtungen zurückgegriffen. Derartige Kühleinrichtungen benötigen je nach Maschinengröße und je nach Umgebungstemperatur elektrische Leistungen von ca. 10 kW bis zu 100 kW.
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Es wird als nachteilig angesehen, dass trotz bereits erfolgter Verbesserungen und Optimierungen noch immer ein großer Teil der aufgewendeten Heizenergie nicht von den Vorformlingen aufgenommen werden kann, sondern als Abwärme abzuführen ist. Bei Heizleistungen von z. B. 100 kW werden selbst in optimalen Fällen lediglich 30 bis maximal 40 kW als Erwärmung in die Vorformlinge eingebracht, während die übrige Leistung über die Abwärme abgeführt werden muss.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Vorrichtungen und Verfahren zur blasformenden Herstellung von Behältern bereitzustellen, die eine verbesserte Energieeffizienz im Bereich der Heizenergie aufweisen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kühleinrichtung eine Sorptionskälteeinrichtung umfasst, die von der Abführeinrichtung mit erwärmter Abluft aus der Heizvorrichtung versorgt ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erreicht, dass die in der abgeführten Abluft noch enthaltene Wärmeenergie zumindest teilweise nutzbringend verwendet wird, indem diese Wärmeenergie einer Sorptionskälteeinrichtung zugeführt wird. Diese Sorptionskälteeinrichtung wandelt nach im Stand der Technik bekannten Prinzipien die Wärmeenergie in eine Kühlung eines Kältemittels um. Auf diese Weise ist es möglich, einen Teil der elektrischen Energie, die bisher für Kühleinrichtungen aufzuwenden war, einzusparen. Insgesamt ergibt sich eine verbesserte Energiebilanz. Es ist dadurch auch möglich, die bisher verwendeten, mit elektrischer Energie arbeitenden Kühleinrichtungen kleiner auszubilden, da ein Teil der benötigten Kühlleistung über die anspruchsgemäße Sorptionskälteeinrichtung zur Verfügung gestellt wird. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass weniger überschüssige Wärmeenergie über die abgelassene Abluft in die Produktionshalle abzulassen ist, in der die Blasmaschine steht. Es ergeben sich dadurch Vorteile dahingehend, dass zum Beispiel die Produktionshalle weniger stark klimatisiert werden muss.
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Die anspruchsgemäßen Sorptionskälteeinrichtungen stellen Kältemaschinen dar, die anders als übliche Kompressionskältemaschinen arbeiten, und die angetrieben werden durch die Zufuhr der für die Kälteerzeugung benötigten Energie in Form von Wärme. Bei Sorptionskältemaschinen kann unterschieden werden zum Beispiel zwischen Absorptionskältemaschinen und Adsorptionskältemaschinen. Beide Arten von Sorptionskältemaschinen können im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden und beide haben ihre spezifischen Vorteile. Sorptionskältemaschinen sind grundsätzlich im Stand der Technik bekannt.
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Der wesentliche Unterschied zwischen Kompressionskältemaschinen und den erfindungsgemäßen Sorptionskältemaschinen ist, dass bei Kompressionskältemaschinen die benötigte Energie vollständig als mechanische Arbeit zugeführt wird. Diese mechanische Arbeit wird zur Kompression eines Kältemittels verwendet. Die in Kompressionskältemaschinen eingesetzten Kompressoren arbeiten mit elektrischer Energie. Demgegenüber wird Sorptionskältemaschinen die benötigte Energie in Form von Wärme zugeführt.
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Absorptionskältemaschinen arbeiten mit einem Arbeitsmittel aus zwei Komponenten, nämlich einem Lösungsmittel und einem Kältemittel. Das Kältemittel muss in dem Lösungsmittel vollständig löslich sein. Bekannte Absorptionskältemaschinen arbeiten zum Beispiel mit Wasser als Kältemittel und einer wässrigen Lithiumbromid-Lösung als Lösungsmittel. Es sind auch Absorptionskältemaschinen bekannt, die mit Ammoniak als Kältemittel und Wasser als Lösungsmittel arbeiten. Unabhängig von der konkreten Wahl des Kältemittels und des Lösungsmittels ist die Funktionsweise solcher Absorptionskältemaschinen aber identisch. Das Kältemittel wird in einem Lösungsmittelkreislauf bei geringer Temperatur in dem Lösungsmittel absorbiert und bei höheren Temperaturen desorbiert. Die Absorptionskältemaschinen nutzen dabei die Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit zweier Stoffe aus. Die Abwärme der Heizvorrichtung der erfindungsgemäßen Blasmaschine kann dazu verwendet werden, einer Absorptionskältemaschine die benötigte Wärmeenergie zur Verfügung zu stellen, um eine Temperaturerhöhung und damit eine Änderung der Löslichkeit herbeizuführen.
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Bei Adsorptionskältemaschinen handelt es sich um Sorptionskältemaschinen, die mit einem festen Sorptionsmittel arbeiten. Dieses feste Sorptionsmittel ist das Lösungsmittel, an dem das Kältemittel adsorbiert bzw. desorbiert wird. Dem Prozess wird Wärme bei der Desorption zugeführt und bei der Adsorption entnommen. Die von der Heizvorrichtung zugeführte Wärmeenergie in der Abluft wird also für die Desorption ausgenutzt. Das feste Lösungsmittel von Adsorptionskältemaschinen kann nicht in einem Kreislauf umgewälzt werden. Der Adsorptions- und Desorptionsprozess kann deshalb nur diskontinuierlich ablaufen. Es werden in der Regel zwei Kammern mit einem festen Lösungsmittel verwendet, in denen innerhalb eines Arbeitszyklusses die Adsorption und die Desorption parallel verlaufen. Nach Beendigung eines Arbeitszykluss werden dann Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr zu den beiden Kammern getauscht. Dann beginnt die Adsorption und Desorption erneut parallel.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Mit Vorteil wird eine Absorptionskältemaschine eingesetzt, weil dadurch eine kontinuierliche Kühlung leichter erreichbar ist als bei Adsorptionskältemaschinen. Dort wären z. B. mehrere alternierend arbeitende Adsorptionskältemodule erforderlich oder Schaltmittel, um gezielt das zu kühlende Kühlmittel jeweils durch den Adsorptionsbereich strömen zu lassen.
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Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die von der Sorptionskälteeinrichtung erzeugte Kälteenergie dadurch ausgenutzt wird, dass eine Blasform von dem Kühlmittel durchströmt wird. Zusätzlich oder alternativ können weitere temperaturempfindliche und somit einer Kühlung bedürfende Maschinenelemente von dem Kühlmittel durchströmt werden. Beispiele sind Schaltschränke von Blasmaschinen, in denen elektrische Steuereinheiten oder andere elektrische Komponenten untergebracht sind. Weitere Beispiele sind Heizeinrichtungen, Reflektoren oder in unmittelbarer Umgebung solcher Heizeinrichtung angeordnete temperaturempfindliche Elemente, die ebenfalls von einem Kühlmittel durchströmt werden können, das von der erfindungsgemäßen Sorptionskälteeinrichtung gekühlt wird.
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Die Erfindung ist gleichermaßen für Blasmaschinen in linearer Bauweise als auch für nach dem Rundläuferprinzip arbeitende Blasmaschinen einsetzbar. Letztere weisen z. B. auf einem Blasrad angeordnete Blasstationen auf. Mit Rundläufermaschinen lassen sich in der Regel kürzere Prozesszeiten realisieren, wobei allerdings z. B. die Abkühlung der blasgeformten Behälter vor der Entnahme vom Blasrad durch eine aktive Kühlung unterstützt werden sollte, z. B. durch eine aktive Kühlung der Blasformen. Mit Vorteil kann gerade bei solchen Blasmaschinen rotierender Bauart wenigstens ein Teil der erforderlichen Kühlleistung durch die Verwendung einer Sorptionskältemaschine zur Gewinnung von Kälteenergie aus der Abwärme des Ofens genutzt werden. Insbesondere könnte über einen Drehverteiler der Kühlkreislauf auch auf das rotierende Blasrad geführt sein, z. B. um dort die Blasformen mit einem Kühlmittel zu versorgen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst von einer Heizvorrichtung nach Anspruch 5. Die Vorteile ergeben sich aus den obigen Erläuterungen zu der erfindungsgemäßen Blasmaschine. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst nach Anspruch 6. Auch hier ergeben sich die Vorteile in Analogie zu den Vorteilen der oben diskutierten erfindungsgemäßen Blasmaschine. Auch bezüglich des Verfahrens lassen sich die in den abhängigen Vorrichtungsansprüchen 2 bis 4 angegebenen Weiterbildungen mit Vorteil vorsehen.
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In Verbindung mit den nachfolgenden Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen,
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2 einen Längsschnitt durch eine Blasform, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,
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3 eine Skizze zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung zur Blasformung von Behältern,
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4 eine schematisierte Prinzipskizze zu einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zur Umformung von Vorformlingen (1) in Behälter (2) ist in 1 und in 2 dargestellt. Anhand dieser Figuren soll lediglich in grundsätzlicher Art der Prozess der Blasformung von Behältern (2) aus Vorformlingen (1) erläutert werden.
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Die dargestellte 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 (PET) 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) typischerweise aus Formhälften (5, 6) und aus einem Bodenteil (7), das von einer Hubvorrichtung (8) positionierbar ist, nämlich im vorliegenden Beispiel absenk- und anhebbar. 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. Im gezeigten Beispiel erfolgt die Blasformung von mit Mündung nach unten weisend eingesetzten Vorformlingen. Ebenso üblich sind Blasstationen, in die Vorformlinge mit nach oben gerichteter Mündung eingesetzt werden.
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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.
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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. Im Stand der Technik auch bekannt sind Reckstangen mit linearmotorischem Antrieb.
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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).
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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).
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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.
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2 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter (2) auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling (1) und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase (23).
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3 zeigt zum allgemeinen Verständnis des technischen Umfeldes der Erfindung den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine (B), die mit einer Heizstrecke (24) sowie einem rotierenden Blasrad (25) versehen ist. Ausgehend von einer Vorformlingseingabe (26) werden die Vorformlinge (1) von Übergaberädern (27, 28, 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 z. B. wie zu den 1 und 2 erläutert ausgebildeten Blasstationen (3) angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter (2) werden von weiteren Übergaberädern einer Ausgabestrecke (32) zugeführt.
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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.
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Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden.
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Einsatzfähig sind beispielsweise PET, PEN oder PP.
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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.
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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), das Kopfrad, und im Bereich von benachbarten Umlenkungen zwei vergleichsweise kleiner dimensionierte Umlenkräder (36) verwendet. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Heizstreckenkonturen denkbar.
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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 Umlaufabschnitten der Heizstrecke (24) und das größere Umlenkrad (34, Kopfrad) im unmittelbaren Übergabebereich zum Übergaberad (29) und zum Eingaberad (35). Alternativ zur Verwendung von kettenartig verbundenen Transportelementen (33) ist es beispielsweise auch möglich, ein rotierendes Heizrad zu verwenden.
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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.
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Die in 3 dargestellte Heizstrecke (24) der Heizvorrichtung (H) kann z. B. durch das Vorsehen einer größeren Anzahl von Heizstrahlern (30) modifiziert werden, um z. B. eine größere Menge von Vorformlingen (1) je Zeiteinheit temperieren zu können. Die Gebläse (31) können z. B. Kühlluft in den Bereich von Kühlluftkanälen einblasen, die zugeordneten Heizstrahlern (30) jeweils gegenüberliegen und über Ausströmöffnungen die Kühlluft abgeben. Durch die Anordnung der Ausströmrichtungen kann eine Strömungsrichtung für die Kühlluft im Wesentlichen quer zu einer Transportrichtung der Vorformlinge (1) realisiert werden. Die Kühlluftkanäle 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.
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Die vorstehend geschilderten Heizstrahler (30) sind ebenfalls lediglich als Beispiele für verwendbare Heizeinrichtungen zu verstehen. Es sind im Stand der Technik eine Vielzahl alternativer Konstruktionen bekannt, z. B. als Heizräder ausgebildete Konstruktionen mit Einzelplatzbeheizung. Es sind im Stand der Technik auch andere Heizverfahren bekannt, z. B. Beheizung der Vorformlinge durch Mikrowellenbestrahlung. Die Erfindung ist unabhängig vom konkreten Aussehen der Heizeinrichtungen.
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4 zeigt in stark schematisierter Form ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Blasmaschine (B) weist eine Heizvorrichtung (H) auf. Wie auch bereits zu 3 erläutert, die den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine (B) bereits darstellte, besteht die Heizvorrichtung (H) z. B. aus mehreren Heizkästen (41), zu denen vorliegend mit Bezugszeichen (41) die jeweiligen Steuerungen angedeutet sind. Entlang der Heizstrecke (24) sind mehrere Heizkästen (41) angeordnet, die nacheinander von den Vorformlingen (1) durchlaufen werden, die dabei Wärmeenergie aufnehmen. Weiterhin zeigt 4 ergänzend zu der Darstellung der 3 einen Kühlkreislauf (42). Nach dem Stand der Technik wird das in diesem Kühlkreislauf (42) umlaufend strömende Kühlmedium von einer Kompressionskältemaschine gekühlt. Eine solche Kompressionskältemaschine zeigt Bezugszeichen (43) in Form eines üblichen Industriekühlers. Es ist anzumerken, dass eine Kompressionskältemaschine nur bedarfsweise vorzusehen ist, das heißt in Fällen, in denen die benötigte Kühlenergie auch ohne eine Kompressionskältemaschine zur Verfügung gestellt werden kann, ist z. B. der Industriekühler entbehrlich. Bei Linearmaschinen ist der Kühlbedarf tendenziell geringer als bei den hier exemplarisch gezeigten Rundläufermaschinen, sodass gerade dort eine Versorgung des Kühlkreislaufes allein mit einer Sorptionskältemaschine erfolgen kann. Für Rundläuferblasmaschinen kann dies aber auch ausreichend und erfindungsgemäß vorgesehen sein.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den Kühlkreislauf (42) eine Blasform (4) angeschlossen. Diese Blasform (4) besteht z. B. aus einer Bodenform (7) und aus zwei Blasformhälften (5) und (6), die jeweils aufgrund ihres Anschlusses an den Kühlkreislauf (42) von einem Kühlmittel durchströmt werden. Der Industriekühler (43) ist ebenfalls an den Kühlkreislauf (42) angeschlossen und sorgt für eine Abkühlung des darin geführten Kühlmittels. Weiterhin angeschlossen an den Kühlkreislauf (42) sind ein Schaltschrank (44) mit elektronischen Bauteilen des Blasmaschine, z. B. mit Steuereinrichtungen, sowie die Heizkästen (41).
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Die Blasform (4) ist wie in 4 durch den Pfeil in Richtung auf das Blasrad (25) angedeutet, in der Blasmaschine (B) auf dem rotierenden Blasrad (25) angeordnet. Zur Versorgung der Blasform (4) weist dazu der Kühlkreislauf (42) einen nicht dargestellten Drehverteiler auf, um den stationären Teil des Kühlkreislaufes mit dem rotierenden Teil des Kühlkreislaufes zu verbinden.
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In Alternative zu der dargestellten Ausbildung lediglich eines Kühlkreislaufes (42) ist es auch möglich, mehrere Kühlkreisläufe vorzusehen. Diese Kühlkreisläufe könnten von einer einzigen Kühleinrichtung gekühlt werden oder es könnten auch einzelne oder alle der mehreren Kühlkreisläufe jeweils eigene Kühleinrichtungen aufweisen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Heizvorrichtung (H) eine Abführeinrichtung (45) hat, um die in der Heizstrecke (24) entstehende erhitzte Luft (47) abführen zu können. Die Abführeinrichtung (45) weist zu einer kontinuierlichen und konstanten Abführung der Abluft (47) Absaugmittel (46) auf.
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Die erhitzte Luft (47) wird vor ihrem Ablassen in die Umgebung einer Sorptionskältemaschine (48) zugeführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Sorptionskältemaschine um eine Absorptionskältemaschine. Die erhitzte Luft (47) wird von der Abführeinrichtung (45) einem Verdampfer (49) der Absorptionskältemaschine (48) zugeführt. In diesem Verdampfer (49) wird die Wärmeenergie der erhitzten Luft (47) dazu ausgenutzt, dass Kühlmittel und das Lösungsmittel zu verdampfen. Die weiteren Prozessschritte einer typischen Absorptionskältemaschine sind zeichnerisch nicht dargestellt, entsprechen aber dem im Stand der Technik bekannten Prozessablauf.
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Die Absorptionskältemaschine (48) ist ebenfalls an dem Kühlkreislauf (42) angeschlossen, sodass die von der Absorptionskältemaschine (48) erzeugte Kälteleistung zur Abkühlung des Kühlmittels im Kühlkreislauf (42) verwendet werden kann.
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Es wäre im Rahmen der Erfindung auch möglich, die von der Sorptionskältemaschine (48) erzeugte Kühlenergie nur der Blasform (4) oder nur anderen Elementen der Blasmaschine (B) zuzuführen, die einer Kühlung bedürfen.
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In analoger Weise zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel wäre eine Adsorptionsmaschine anzuordnen. Im Falle der Verwendung einer Adsorptionskältemaschine würde die Abführeinrichtung (45) erhitzte Luft (47) dem Desorptionsprozessschritt zuführen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorformling
- 2
- Behälter
- 3
- Blasstation
- 4
- Blasform
- 5
- erste Formhälfte
- 6
- zweite Formhälfte
- 7
- Bodenteil
- 8
- Hubvorrichtung
- 9
- Transportdorn
- 10
- Anschlusskolben
- 11
- Reckstange
- 12
- Zylinder
- 13
- Primärzylinder
- 14
- Boden
- 15
- Schlitten
- 16
- Sekundärzylinder
- 17
- Führungsrolle
- 18
- Führungselement
- 19
- erster Träger
- 20
- zweiter Träger
- 21
- Mündungsabschnitt
- 22
- Gewindeeinsatz
- 23
- Behälterblase
- 24
- Heizstrecke
- 25
- Blasrad
- 26
- Vorformlingseingabe
- 27
- Übergaberad
- 28
- Übergaberad
- 29
- Übergaberad
- 30, 30'
- Heizeinrichtungen
- 31
- Gebläse
- 32
- Ausgabestrecke
- 33
- Transportmittel
- 34
- Umlenkrad, Kopfrad
- 35
- Übergaberad
- 36
- Umlenkrad
- 37
- Übergaberad
- 38
- Übergaberad
- 39
- Kühlluftkanal
- 40
- Verriegelungseinrichtung
- B
- Blasmaschine
- H
- Heizvorrichtung
- 41
- Heizeinrichtung, Heizkasten
- 42
- Kühlkreislauf
- 43
- Kompressionskältemaschine, Industriekühler
- 44
- Schaltschrank
- 45
- Abführeinrichtung
- 46
- Absaugung, Absaugmittel
- 47
- erhitzte Abluft
- 48
- Sorptionskältemaschine, Absorptionskältemaschine
- 49
- Verdampfer
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4340291 A [0004]
- DE 4212583 A1 [0005]
- DE 2352926 A1 [0005]
- DE 19906438 A1 [0007]
