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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schachtwand, eine Schrumpfvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Schachtwand für eine Schrumpfvorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1, 2 bzw. 11.
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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 Schrumpfmittel, beispielsweise von Heißluft, in einem Schrumpftunnel um die Artikel herum aufgeschrumpft. Aus dem Stand der Technik sind Luftbeaufschlagungen mittels Düsenrohren, Düsenkanälen und Schachtwänden bekannt.
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Häufig werden die Gebinde, abhängig von ihrer jeweiligen Größe, im Schrumpftunnel in mehreren parallel geführten Bahnen verarbeitet. Um alle Gebinde von allen Seiten mit warmer Luft beaufschlagen zu können, müssen auch Mittel zum Einbringen der warmen Luft vorgesehen sein, welche das Schrumpfmittel zwischen den parallel geführten Artikeln eindüsen. Beispielsweise werden für die mehrbahnige Verarbeitung Schrumpftunnel mit mindestens einer so genannten mittleren Schachtwand verwendet. Bei den Schachtwänden handelt es sich um seitliche Bedüsungsvorrichtungen in Form von belochten Hohlkörpern. Eine innere Schachtwand weist Schrumpfmittelaustrittsöffnungen an beiden parallel zur Transportrichtung angeordneten Seitenwandflächen auf, so dass Heißluft nach beiden Seiten in das Innere des Schrumpftunnels einströmt und somit für die seitliche Beaufschlagung der Artikel mit heißem Schrumpfmittel sorgt. Eine äußere Schachtwand weist Schrumpfmittelaustrittsöffnungen nur an der dem Innenraum des Schrumpftunnels zugewandten Seitenwandfläche auf, so dass Heißluft über diese in das Innere des Schrumpftunnels einströmt und somit für die seitliche Beaufschlagung der Artikel mit heißem Schrumpfmittel sorgt. Die bekannten Schachtwände sind Wände mit einem inneren Hohlraum, in den die Schrumpfmittel, beispielsweise Heißluft eingeblasen wird. Hierzu weisen die Schachtwände jeweils mindestens eine, vorzugsweise im oberen Bereich angeordnete Lufteintrittsöffnung auf, durch die das Schrumpfmittel von oben her in die Schachtwand eingeblasen wird und dann durch die Schrumpfmittelaustrittsöffnungen in das Innere des Schrumpftunnels strömt.
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Die Schachtwände werden in der Regel als Schweiß- oder Nietkonstruktionen ausgeführt, bei denen die Austrittsflächen mit verschiedenen Lochmustern ausgestattet sind. Die Löcher dienen als Austrittsdüsen für das Schrumpfmittel, das dadurch in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung gelangt und auf die mit Schrumpffolie umhüllten Artikel oder Artikelzusammenstellungen aufgedüst wird. Da das Schrumpfmittel von oben her in die Schachtwände eingeleitet wird, strömt es in der Regel auch in nach unten weisender Richtung über die Austrittsdüsen in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung ein.
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Ein gattungsbildender Schrumpftunnel mit einer Schachtwand, die eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für das gasförmige Schrumpfmittel aufweist, wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 049 441 A1 beschrieben.
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Es hat sich herausgestellt, dass die Bedüsung der mit Schrumpffolie umhüllten Artikel oder Artikelzusammenstellungen mit einem Schrumpfmittel mit nach unten gerichteter Strömung nicht immer vorteilhaft ist. Die Offenlegungsschrift
DE 10 2011 052 353 A1 beschreibt eine Schrumpfvorrichtung mit einer Umleitvorrichtung innerhalb der Schachtwände, durch die die Strömungsrichtung des Schrumpfmittels umgekehrt wird, so dass dieses durch die Austrittsdüsen nach oben gerichtet austritt. Die Offenlegungsschrift
DE 10 2012 103 402 A1 beschreibt eine vor den Austrittsdüsen anzuordnende Blendenleiste, die unterschiedlich ausgeformte Leiteinrichtungen aufweisen kann, um das aus den Austrittsdüsen in den Innenraum einströmende Schrumpfmittel gezielt in mindestens eine bestimmte Richtung abzulenken, so dass das Schrumpfmittel gerichtet in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung eintritt.
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Die Strömungsgeschwindigkeit des Schrumpfmittels, mit der die Schrumpffolie beaufschlagt werden kann, ohne sie zu verblasen, ist stark eingeschränkt und hängt insbesondere von der jeweiligen Dicke der verwendeten Schrumpffolie ab. Insbesondere sehr dünne Folie, beispielsweise zwischen 25µm und 45µm, bewegt sich leicht in der durch das Schrumpfmittel erzeugten Luftströmung, was zu einer unschönen und ungewünschten Faltenbildung am Gebinde führt. Um dem entgegen zu wirken, muss die Strömungsgeschwindigkeit des Schrumpfmittels reduziert werden, was wiederum zu einer Verlängerung des Schrumpfprozesses und somit einem verringerten Durchsatz führt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Schrumpfvorrichtung bereitzustellen, die die o.g. Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und bei der insbesondere hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Schrumpfmittels zur Bearbeitung von sehr dünner Schrumpffolie mit geringen Durchlaufzeiten möglich sind.
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Die obige Aufgabe wird durch eine Schachtwand, eine Schrumpfvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Schachtwand für eine Schrumpfvorrichtung gelöst, die die Merkmale in den unabhängigen Patentansprüchen umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schachtwand für eine Schrumpfvorrichtung, eine Schrumpfvorrichtung zum Heißschrumpfen von Schrumpffolie um Artikel oder Artikelzusammenstellungen und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schachtwand für eine Schrumpfvorrichtung, bei der ein verbessertes Schrumpfergebnis erzielt wird und das vorzugsweise zudem noch energiesparend und somit kosteneffizienter als bekannte Schrumpfvorrichtungen arbeitet.
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Mindestens eine der Seitenflächen der Schachtwand ist zumindest bereichsweise als Düsenfläche mit einer Mehrzahl von Düsen ausgebildet. Über die Düsen kann ein Schrumpfmittel gerichtet geleitet werden. Die Düsenfläche umfasst mindestens zwei unterschiedlich ausgebildete Düsentypen, über die das Schrumpfmittel in jeweils unterschiedlichen Strömungsrichtungen hindurchströmt.
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Wenn im vorliegenden Zusammenhang, d.h. im Zusammenhang der Ansprüche sowie der gesamten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, ganz allgemein von einem Schrumpfmittel die Rede ist, so ist damit in aller Regel ein geeignetes Schrumpffluid oder Schrumpfmedium, nämlich in aller Regel Heißluft gemeint. Wenn daher an irgendeiner Stelle der vorliegenden Anmeldungsunterlagen der Begriff des Schrumpfmittels auftaucht, der durch die Düsen hindurchtritt und auf die zu schrumpfenden Gebinde gerichtet wird bzw. dorthin strömt, so kann dieser Begriff jeweils durch Heißluft oder durch den Begriff des Schrumpffluids oder des Schrumpfmediums ersetzt werden, sofern dies zweckmäßiger oder zur Konkretisierung im Einzelfall sinnvoll ist.
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Die Schrumpfvorrichtung umfasst mindestens einen Innenraum mit einer Transportstrecke für die Artikel oder Artikelzusammenstellungen und mindestens ein Mittel zur Zuführung eines Schrumpfmittels in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung. Die Schrumpfvorrichtung umfasst mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei Schachtwände mit jeweils mindestens einer dem Innenraum der Schrumpfvorrichtung zugewandten Düsenfläche. Die Düsenfläche umfasst eine Mehrzahl von auf die Artikel oder Artikelzusammenstellungen gerichteten Düsen. Durch die Düsen wird das Schrumpfmittel aus den Schachtwänden gerichtet in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung geleitet.
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Insbesondere sind mindestens zwei unterschiedlich ausgebildete Düsentypen vorgesehen, durch die das Schrumpfmittel in jeweils unterschiedlichen Strömungsrichtungen in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung einströmt bzw. geleitet wird.
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Wird in einer Schrumpfvorrichtung Schrumpffolie als Umverpackung um Artikel oder Artikelzusammenstellungen geschrumpft, so wird zuerst die Schrumpffolie in einer Folieneinschlagvorrichtung um den Artikel oder die Artikelzusammenstellung geschlagen. Seitlich bleiben so genannten Folienaugen offen. Die umhüllten Artikel oder Artikelzusammenstellungen werden auf der Transportstrecke in der Schrumpfvorrichtung so transportiert, dass die Folienaugen in Ebenen parallel zu den Schachtwänden angeordnet sind. Die Mittelachse der Folienaugen ist dementsprechend senkrecht zu den Schachtwänden angeordnet. Beim Schrumpfvorgang wird über die Folienaugen Schrumpfmittel zwischen die Artikel eingetragen, wodurch die Schrumpffolie auch von innen erwärmt wird.
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Die zu verpackenden Artikel können beispielsweise durch Behälter, insbesondere Getränkebehälter, Flaschen, Dosen etc. gebildet werden, wobei mehrere gleichartige oder unterschiedliche Artikel als Gruppe zusammengestellt und vermittels der umhüllenden Schrumpffolie zu Verpackungseinheiten, insbesondere Gebinden oder Mischgebinden, zusammengefasst werden können.
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Wie oben bereits erwähnt und klarstellend erläutert, kann als Schrumpfmittel beispielsweise heiße Luft oder ein anderes geeignetes Schrumpffluid oder Heißgas verwendet werden, das beispielsweise vermittels eines Gebläses erzeugt und unter Überdruck und mit einer definierbaren und/oder veränderlichen Strömungsgeschwindigkeit in die Schachtwand eingeleitet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Düsenfläche der Schachtwand erste Düsen und zweite Düsen bzw. erste Düsentypen und zweite Düsentypen umfasst. Das Schrumpfmittel wird durch die ersten Düsen mit einer in Transportrichtung gerichteten Bewegungskomponente in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung eingeleitet, während das durch die zweiten Düsen in den Innenraum einströmende Schrumpfmittel mit einer entgegen der Transportrichtung gerichteten Bewegungskomponente beaufschlagt wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schachtwänden strömt das Schrumpfmittel somit nicht von der Schachtwand ausgehend senkrecht in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung und senkrecht zur Transportrichtung ein, sondern schräg zur Schachtwand. Insbesondere strömt ein erster Teil des Schrumpfmittels in einer ersten schrägen Strömungsrichtung aus der Schachtwand aus und ein zweiter Teil des Schrumpfmittels strömt in einer der ersten Strömungsrichtung entgegen gerichteten, zweiten schrägen Strömungsrichtung aus der Schachtwand aus.
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Durch den Richtungswechsel des in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung einströmenden Schrumpfmittels durch die unterschiedlichen ausgebildeten ersten und zweiten Düsen wird der stehende Lappen des Folienüberstandes stabilisiert und kann sich in der Strömung des Schrumpfmittels weniger bewegen. Dadurch kann man die Folie mit einer höheren Menge an Schrumpfmittel bzw. mit Schrumpfmittel einer höheren Strömungsgeschwindigkeit beaufschlagen, ohne die um die Artikel oder Artikelzusammenstellung herumgeschlagene Schrumpffolie zu verblasen. Dies führt zu einem höheren Energieeintrag in die Schrumpffolie, was in weiterer Folge zu einem schnelleren Schrumpfprozess und weniger Faltenbildung am entsprechend gebildeten Gebinde führt.
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Insbesondere bewirkt die regelmäßige und/oder alternierende Anordnung von mindestens zwei unterschiedlichen Düsentypen eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse des Schrumpfmittels innerhalb der Schrumpfvorrichtung. Die dadurch erzeugten Verwirbelungen an der Schachtwand bewirken eine gewünschte Temperaturerhöhung innerhalb der Schrumpfvorrichtung, wobei jedoch die um die Artikel oder Artikelzusammenstellungen gewickelte Schrumpffolie nicht direkt mit dem Schrumpfmittel beaufschlagt wird.
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Es hat sich zudem gezeigt, dass Schrumpfvorrichtungen mit derart ausgebildeten Düsenflächen der Schachtwände gleiche oder verbesserte Schrumpfergebnisse auch bei kürzerer Ausbildung zeigen, wodurch wiederum die Kosten für die gesamte Anlage und der benötigte Raumbedarf verringert werden können.
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Das Schrumpfmittel strömt vorzugsweise nicht parallel zur Transportrichtung oder Gegenrichtung an der Seitenfläche der Schachtwand entlang. Stattdessen strömt das Schrumpfmittel in einem durch die Ausbildung der Düsen vorgegebenen Winkel zur Transportrichtung oder zur Gegenrichtung in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung hinein. Der bevorzugte Winkel zwischen der Seitenfläche der Schachtwand und dem ausströmenden Schrumpfmittel liegt zwischen 0° und 75°, vorzugsweise zwischen 10° und 60°, besonders bevorzugt bei ca. 20° (gemeint sind jeweils Winkelgrade zwischen einer durch die Oberfläche der Schachtwand gebildeten Ebene und einer Mittelachse des Durchbruchs der jeweiligen Düse bzw. Düsenausstanzung oder -öffnung).
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Düsen in Düsenreihen angeordnet sind. Besonders bevorzugt enthalten erste Düsenreihen zumindest bereichsweise nur erste Düsen und zweite Düsenreihen zumindest bereichsweise nur zweite Düsen. Die Düsenreihen können bevorzugt parallel zur Transportrichtung ausgebildet sein. Für andere Ausführungsformen ist es denkbar, die Düsenreihen orthogonal zur Transportrichtung auszubilden und anzuordnen.
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Die Schrumpfvorrichtung und dementsprechend die Schachtwand kann über ihre Länge in Transportrichtung in einen Gebindeeintrittsbereich, einen mittleren Bereich und einen Gebindeaustrittsbereich eingeteilt werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die ersten Düsenreihen im Gebindeeintrittsbereich und im mittleren Bereich nur erste Düsen aufweist und im Gebindeaustrittbereich zweite Düsen oder dritte Düsen umfasst. Während im Gebindeeintrittsbereich und im mittleren Bereich durch die ersten Düsen der ersten Düsenreihen das Schrumpfmittel in einem Winkel von beispielsweise 20° zur Transportrichtung ausströmt, strömt es im Gebindeaustrittsbereich dieser ersten Düsenreihen dagegen durch die zweiten oder dritten Düsen entgegen der Transportrichtung, beispielsweise durch zweite Düsen in einem Winkel von ca. 20° entgegen der Transportrichtung oder durch dritte Düsen in einem Winkel von ca. 45° entgegen der Transportrichtung.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die zweiten Düsenreihen im Gebindeaustrittbereich und im mittleren Bereich nur zweite Düsen aufweist und im Gebindeeintrittsbereich erste Düsen oder vierte Düsen umfasst. Während im Gebindeaustrittbereich und im mittleren Bereich durch die zweiten Düsen zweiten Düsenreihen das Schrumpfmittel in einem Winkel von beispielsweise 20° entgegen der Transportrichtung ausströmt, strömt es im Gebindeeintrittsbereich dieser zweiten Düsenreihen dagegen durch die ersten oder vierten Düsen in einem Winkel schräg zur Transportrichtung aus, beispielsweise durch erste Düsen in einem Winkel von ca. 20° zur Transportrichtung oder durch vierte Düsen in einem Winkel von ca. 45° zur Transportrichtung.
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Bei beiden Ausführungsformen ist somit insbesondere vorgesehen, dass das Schrumpfmittel durch die dritten Düsen in einer dritten Strömungsrichtung mit einer Bewegungskomponente entgegen der Transportrichtung gerichtet in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung eingeleitet wird bzw. einströmt und weiterhin, dass das Schrumpfmittel durch die vierten Düsen in einer vierten Strömungsrichtung mit einer Bewegungskomponente in Transportrichtung gerichtet in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung eingeleitet wird bzw. einströmt.
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Bei den beschriebenen Ausführungsform strömt das Schrumpfmittel im Gebindeeintrittsbereich und im Gebindeaustrittbereich jeweils immer in Richtung Innenraum der Schrumpfvorrichtung, wodurch sichergestellt wird, dass das Schrumpfmittel im Inneren der Schrumpfvorrichtung verbleibt und nicht oder nur geringfügig beim Ein- bzw. Ausfahren der Artikel oder Artikelzusammenstellungen in/aus der Schrumpfvorrichtung ausgetragen wird. Eine solchermaßen ausgebildete Düsenanordnung weist einen verbesserten Energieeintrag und somit eine verbesserte Energiebilanz auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die ersten Düsenreihen im mittleren Bereich erste Düsen aufweisen und dass die zweiten Düsenreihen im mittleren Bereich zweite Düsen aufweisen. Im Gebindeaustrittbereich sind dagegen bei den beiden unterschiedlichen (ersten und zweiten) Düsenreihen jeweils dritte Düsen vorgesehen, durch die Schrumpfmittel in einem Winkel entgegen der Transportrichtung ausströmt, beispielsweise in einem Winkel von ca. 45° entgegen der Transportrichtung. Weiterhin sind bei beiden unterschiedlichen (ersten und zweiten) Düsenreihen im Gebindeeintrittsbereich vierte Düsen vorgesehen, durch die Schrumpfmittel in einem Winkel zur Transportrichtung ausströmt, beispielsweise in einem Winkel von ca. 45° zur Transportrichtung. Auch bei dieser Ausführungsform ist somit vorgesehen, dass das Schrumpfmittel im Gebindeeintrittsbereich und im Gebindeaustrittbereich jeweils immer in Richtung Innenraum der Schrumpfvorrichtung strömt, wodurch sichergestellt wird, dass das Schrumpfmittel im Inneren der Schrumpfvorrichtung verbleibt und nicht oder nur geringfügig beim Ein- bzw. Ausfahren der Artikel oder Artikelzusammenstellungen in/aus der Schrumpfvorrichtung ausgetragen wird.
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Die Düsen der Schachtwand werden vorzugsweise durch gestanzte und in den Innenraum zumindest bereichsweise verlängerte Düsenlöcher gebildet, die jeweils eine etwa in horizontaler Ebene geneigte Mittelachse aufweisen. Insbesondere werden die mindestens zwei unterschiedlichen Düsentypen durch ein Verfahren hergestellt, das zeitgleich einen Lochbildungsprozess und einen Umformungsprozess kombiniert. Beispielsweise umfasst das Verfahren eine richtungsweisende Stanzung in Kombination mit einem Ziehvorgang, bei dem zumindest ein Teil des das Düsenloch begrenzende Material in Richtung des Innenraums der Schrumpfvorrichtung verlängert wird und somit eine Leitvorrichtung für das Schrumpfmittel bildet, so dass das Schrumpfmittel entsprechend umgelenkt in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung einströmt.
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Um die unterschiedlichen Strömungsrichtungen des Schrumpfmittels durch die unterschiedlichen Düsentypen zu erzeugen, sind besonders bevorzugt die Mittelachsen der unterschiedlichen Düsentypen jeweils unterschiedlich in horizontaler Ebene geneigt ausgebildet.
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Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schachtwand oder der Schrumpfvorrichtung erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zur erfindungsgemäßen Schachtwand oder Schrumpfvorrichtung von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren. In umgekehrter Weise gilt dasselbe, so dass auch alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte der erfindungsgemäßen Schachtwand oder Schrumpfvorrichtung betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Verfahren von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für die erfindungsgemäße Schachtwand oder Schrumpfvorrichtung.
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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.
- 2A bis 2F zeigen das Schrumpfverhalten einer Schrumpffolie um eine Artikelzusammenstellung in einem Schrumpftunnel gemäß dem bekannten Stand der Technik.
- 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Bereichs eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß modifizierten Schachtwand.
- 4 zeigt eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß modifizierten Schachtwand gemäß 3.
- 5 zeigt eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß modifizierten Schachtwand.
- 6 zeigt eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß modifizierten Schachtwand.
- 7 zeigt eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß modifizierten Schachtwand.
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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.
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Die 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Schrumpfvorrichtung 1 gemäß dem bekannten Stand der Technik. Artikel, insbesondere Getränkebehälter, Flaschen 12, Dosen o.ä. werden in Artikelgruppen zusammengestellt und mit Schrumpffolie 14 umhüllt. Diese Anordnungen bezeichnet man auch als Artikelzusammenstellungen oder Gebinde 10. Die Gebinde 10 werden in Transportrichtung TR auf einem Förderband 4 dem Schrumpftunnel der Schrumpfvorrichtung 1 zugeführt. In dem Schrumpftunnel sind Heizmittel (nicht dargestellt) angeordnet, die die Gebinde 10 mit Schrumpfmittel, beispielsweise mit heißer Luft, beaufschlagen, wodurch die Schrumpffolie 14 um die Flaschen 12 schrumpft. Nachdem die Gebinde 10 den Schrumpftunnel der Schrumpfvorrichtung 1 durchlaufen haben, werden sie durch oberhalb des Förderbands 4 angeordnete Gebläse 20 mit kalter Luft 22 abgekühlt.
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Die 2A bis 2F zeigen das Schrumpfverhalten einer Schrumpffolie 14 um die Flaschen 12 eines Gebindes 10 in einem Schrumpftunnel der Schrumpfvorrichtung 1 gemäß dem bekannten und in 1 beispielhaft dargestelltem Stand der Technik. Bei dem hier dargestellten Schrumpftunnel der Schrumpfvorrichtung 1 handelt es sich um einen einbahnigen Schrumpftunnel mit zwei seitlichen Schachtwänden 2, wobei jeweils die dem Innenraum 5 des Schrumpftunnels zugewandte Seitenfläche der Schachtwände 2 als Ausströmfläche 3 ausgebildet ist. Das Gebinde 10 wird über eine Transportvorrichtung 4, beispielsweise ein Endlosförderband, durch den Schrumpftunnel hindurch befördert. Die 2A bis 2E stellen das Schrumpfen der Schrumpffolie 14 um die Flaschen 12 in verschiedenen Bereichen entlang der Transportstrecke innerhalb des Schrumpftunnels der Schrumpfvorrichtung 1 dar (vgl. auch 1). Die schematische Ansicht der 2F zeigt das Gebinde 10 nach dem Verlassen des Schrumpftunnels.
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Die schematische Draufsicht der 2A auf eine Längsachse des Schrumpftunnels zeigt die Situation im Anfangsbereich des Schrumpftunnels 1, wenn die mit Schrumpffolie 14 umhüllten Artikel bzw. Flaschen 12 in den Schrumpftunnel einfahren. Die Schrumpffolie 14 wurde vorher beispielsweise mittels einer Folieneinschlagvorrichtung (nicht dargestellt) um die Flaschen 12 geschlagen. Im Schrumpftunnel wird das so genannte Gebinde 10 von drei Seiten mit Schrumpfmittel, insbesondere Heißluft o.ä. beaufschlagt. Insbesondere wird über die Ausströmflächen 3 Heißluft 7 oder ein anderes geeignetes Schrumpfmittel seitlich aufgedüst und weiterhin wird Heißluft 7 durch die Förderfläche hindurch von unten auf die Gebinde 10 aufgedüst. Bei Überschreitung der Schrumpfstarttemperatur setzt zunächst der Schrumpfvorgang in Längsrichtung der Schrumpffolie 14 ein. Das seitliche Folienauge 16 wird geformt (Fig. 2C). Je weiter das Gebinde 10 in Transportrichtung TR durch den Schrumpftunnel transportiert wird (vgl. 1), desto mehr schrumpft die Schrumpffolie 14 entsprechend ihren Eigenschaften um die Flaschen 12 herum. Insbesondere legt sich der seitliche Folienüberstand 15 an das Gebinde 10 an, wodurch das Folienauge 16 ausgeformt wird (2D). Die Schrumpffolie 14 schrumpft weiter aus, wobei insbesondere der Schrumpfvorgang quer zur Laufrichtung einsetzt. Die Schrumpffolie 14 an den Stirnflächen des Gebindes wird geglättet (2E). Nachdem das fertige Gebinde 10* den Schrumpftunnel verlassen hat, wird es durch die Umgebungsluft abgekühlt und stabilisiert. Weiterhin kann es zusätzlich von oben abgekühlt werden, indem beispielsweise kalte Luft 22 über Gebläse 20 auf das fertigen Gebinde 10* aufgeblasen wird.
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Anfangs besteht nur ein geringer Abstand zwischen den Ausströmflächen 3 und der Schrumpffolie 14 (vgl. 2A). Der Abstand zwischen den Ausströmflächen 3 und der Schrumpffolie 14 ist bereits im mittleren Bereich des Schrumpftunnels durch das Schrumpfen der Schrumpffolie 14 vergrößert (vgl. 2C). Bevor das Gebinde 10 den Schrumpftunnel 1 verlässt (vgl. 2E), liegt die Schrumpffolie 14 weitgehend vollständig eng an den Mantelflächen der Flaschen 12 an, wodurch ein maximaler Abstand zwischen den Ausströmflächen 3 und den Flaschen 12 des Gebindes 10 besteht (vgl. Fig. E).
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Abhängig von den Eigenschaften der Schrumpffolie 14 werden beispielsweise zwischen dem in 2C und dem in 2D dargestellten Schritt die sich im Bodenbereich des Gebindes 10 überlappenden Folienenden über entsprechende Mittel verbunden, beispielsweise durch eine Schweißvorrichtung verschweißt o.ä.
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Die 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Bereichs eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß modifizierten Schachtwand 2 und 4 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäß modifizierten Schachtwand 2. 5 zeigt eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß modifizierten Schachtwand 2.
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Das Schrumpfmittel, beispielsweise Heißluft 7, wird vermittels eines Heißluftgebläses o.ä. (nicht dargestellt) erzeugt und über eine Eintrittsöffnung 6 in die Schachtwand 2 eingeleitet. Die Schachtwand 2 umfasst mindestens eine dem Innenraum 5 der Schrumpfvorrichtung 1 (vgl. 1, 2) zugewandten Seitenfläche 13, die zumindest bereichsweise als Düsenfläche 8 ausgebildet ist und auch als Ausströmfläche 3 bezeichnet wird. Die Düsenfläche 8 umfasst eine Mehrzahl von auf die Artikel oder Artikelzusammenstellungen gerichteten Düsen 9, die vorzugsweise in parallelen Düsenreihe 11, insbesondere parallel zur Transportrichtung TR der Artikel, angeordnet sind. Durch die Düsen 9 wird das Schrumpfmittel in einer Strömungsrichtung aus der Schachtwand in den Innenraum des Schachtes geleitet.
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Bei allen bekannten Schachtwänden erfolgt eine Bedüsung der Artikel durch Schrumpfmittel, das im Wesentlichen orthogonal zu Transportrichtung TR der Artikel durch die Schrumpfvorrichtung in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung eingeleitet wird. Erfindungsgemäß sind die Ausströmflächen 3 bzw. Düsenflächen 8 der Schachtwände 2 der Schrumpfvorrichtung 1 (vergleiche 1) derart modifiziert, dass das Schrumpfmittel teilweise in einer ersten Strömungsrichtung SR1 und teilweise in einer abweichenden zweiten Strömungsrichtung SR2 in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung einströmt. Hierfür sind die Ausströmflächen 3 bzw. Düsenflächen 8 mit jeweils mindestens zwei unterschiedlichen Düsentypen ausgestattet.
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Die Seitenfläche 13 der Schachtwand 2, die zumindest teilweise als Ausströmfläche bzw. Düsenfläche 8 ausgebildet ist, besteht vorzugsweise aus einem flächigen Material, beispielsweise einer Platte aus einem geeigneten Material, wie Blech, Stahl, Aluminium etc. Vorzugsweise werden die in Düsenreihen 11 angeordneten Düsen 9 beispielsweise durch Ausstanzungen der Seitenfläche 13 der Schachtwand 2 in Kombination mit einem Umformungsprozess gebildet. Dabei werden die Düsen 9 als in den Innenraum zumindest bereichsweise verlängerte Düsenlöcher 30 gebildet. Die Düsenlöcher 30weisen jeweils eine etwa in horizontaler Ebene geneigte Mittelachse auf.
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Um die unterschiedlichen Strömungsrichtungen SR1, SR2 des Schrumpfmittels durch die unterschiedlichen Düsentypen 9-1, 9-2 zu erzeugen, sind die Mittelachsen der unterschiedlichen Düsentypen 9-1, 9-2 jeweils unterschiedlich in horizontaler Ebene geneigt ausgebildet.
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Insbesondere werden die Düsen 9 derart ausgeformt, dass die Düsenöffnungen der Düsen 9 alternierender Düsenreihen 11 abwechselnd in Transportrichtung TR der Artikel oder entgegen der Transportrichtung TR der Artikel geöffnet sind. Insbesondere werden in einer ersten Reihe 11-1 erste Düsen 9-1 mit einer in Transportrichtung TR gerichteten Öffnung ausgebildet, so dass die aus den ersten Düsen 9-1 ausströmende Heißluft 7 in einer ersten Strömungsrichtung SR1, bevorzugt in einem spitzen Winkel zur Transportrichtung TR, in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung einströmt. Weiterhin werden in einer zweiten Reihe 11-2 zweite Düsen 9-2 mit einer entgegen der Transportrichtung TR gerichteten Öffnung ausgebildet, so dass die aus den zweiten Düsen 9-2 ausströmende Heißluft 7 in einer zweiten Strömungsrichtung SR2, bevorzugt in einem spitzen Winkel entgegen der Transportrichtung TR in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung einströmt. Wenn von einem Einströmen des Schrumpfmittels in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung in erster Strömungsrichtung SR1 oder in zweiter Strömungsrichtung SR2 gesprochen wird, so sind darunter insbesondere Strömungen zu verstehen, die zusätzlich zu einer Bewegungskomponente in Transportrichtung TR oder in Gegenrichtung auch eine weitere, orthogonal in Richtung des Innenraums gerichtete Bewegungskomponente aufweisen. Die Heißluft 7 strömt somit nicht parallel zur Transportrichtung TR oder Gegenrichtung an der Seitenfläche 13 der Schachtwand 2 entlang, sondern in einem Winkel zur Transportrichtung TR oder entgegen der Transportrichtung TR in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung hinein. Der bevorzugte Winkel zwischen der Seitenfläche 13 und der Heißluft liegt hierbei zwischen 0° und 75°, vorzugsweise zwischen 10° und 60°, besonders bevorzugt bei ca. 20° oder 45°.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die ersten und zweiten Düsenreihen 11-1, 11-2 jeweils alternierend übereinander ausgebildet. Zwischen den benachbarten Düsen 9 innerhalb einer Reihe 11 ist jeweils ein Abstand A ausgebildet. Der Abstand A zwischen den ersten Düsen 9-1 einer ersten Reihe 11-1 und der Abstand A zwischen den zweiten Düsen 9-2 einer zweiten Reihe 11-2 sind vorzugsweise gleich. Die Reihen 11-1, 11-2 können nunmehr derart angeordnet sein, dass die ersten Düsen 9-1 der ersten Reihe 11-1 versetzt zu den zweiten Düsen 9-2 der zweiten Reihe 11-2 angeordnet sind. 3 und 4 zeigen insbesondere eine Ausführungsform, bei der die ersten Düsen 9-1 der ersten Reihe 11-1 mittig versetzt zu den zweiten Düsen 9-2 der zweiten Reihe 11-2 angeordnet sind. Dagegen sind die ersten Düsen 9-1 und die zweiten Düsen 9-2 gemäß 5 jeweils untereinander angeordnet und bilden jeweils senkrechte Düsenreihen 25, wobei eine senkrechte Düsenreihe 25 eine alternierende Anordnung von ersten und zweiten Düsen 9-1, 9-2 aufweist.
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Durch den Richtungswechsel der Schrumpfmittelströmung in Y-Richtung (Transportrichtung TR der Artikel) wird der stehende Lappen des Folienüberstandes 15 (vergleiche 2A, 2B) stabilisiert und kann sich in der Schrumpfmittelströmung weniger bewegen. Dadurch kann die Schrumpffolie 14 (vergleiche 1 und 2) mit einer höheren Menge an Schrumpfmittel bzw. mit Schrumpfmittel einer höheren Strömungsgeschwindigkeit beaufschlagt werden, ohne dass die Schrumpffolie 14 verblasen wird. Dies führt zu einem höheren Energieeintrag in die Schrumpffolie 14, was in weiterer Folge zu einem schnelleren Schrumpfprozess und weniger Faltenbildung am Gebinde 10 führt.
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Die 6 zeigt eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß modifizierten Schachtwand 2. Hierbei sind jeweils eine Mehrzahl von ersten und zweiten Düsenreihen 11-1, 11-2 alternierend übereinander ausgebildet. Insbesondere sind jeweils zwei erste Düsenreihen 11-1 übereinander angeordnet. Darüber und/oder darunter befinden sich jeweils zwei zweite Düsenreihen 11-2. Auch andere Variationen sind denkbar, beispielsweise kann jeweils eine erste Düsenreihe 11-1 alternierend mit jeweils zwei zweiten Düsenreihen 11-2 angeordnet sein. D.h. es können auch mehrere gleiche erste Düsenreihen 11-1 mit ersten Düsen 9-1 direkt übereinander angeordnet sein. Darunter und/oder darüber können sich ein oder mehrere zweite Düsenreihen 11-2 mit zweiten Düsen 9-2 befinden, die ein Einströmen der Heißluft 7 in der entgegengesetzten Richtung im Vergleich zu den Düsen 9-1 ermöglichen.
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Die 7 zeigt eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß modifizierten Schachtwand 2. Die Düsenfläche 8 ist in Transportrichtung in einen Gebindeeintrittsbereich 17, einen mittleren Bereich 18 und einen Gebindeaustrittsbereich (nicht dargestellt) unterteilt. Im mittleren Bereich 18 sind jeweils zwei erste Düsenreihen 11-1 und zwei zweite Düsenreihen alternierend angeordnet. Dagegen weist die Düsenfläche 8 im Gebindeeintrittsbereich 17 verschiedene Düsen 9 auf, durch die die heiße Luft 7 in unterschiedlichen Strömungsrichtungen in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung einströmt. Alle Düsen im Gebindeeintrittsbereich 17 weisen eine Strömungsrichtung SR-TR mit einer in Transportrichtung gerichteten Bewegungskomponente auf. Weiterhin weisen die Düsen 9 in den oberen Düsenreihen 11 des Gebindeeintrittsbereich 17 eine Strömungsrichtung SR-TR mit einer zusätzlich nach unten gerichteten Bewegungskomponente auf, während die Düsen 99 der unteren Düsenreihen 11 des Gebindeeintrittsbereiches 17 eine Strömungsrichtung SR-TR mit einer zusätzlich nach oben gerichteten Bewegungskomponente aufweisen. Im Gebindeeintrittsbereich 17 wird die einströmende Heißluft 7 durch die Gesamtheit der Düsen 9 des Gebindeeintrittsbereiches 17 in Transportrichtung TR in den Innenraum der Schrumpfvorrichtung und in eine mittlere Höhe gelenkt. Damit wird verhindert, dass es zu einem Energieaustrag durch ausströmende Heißluft 7 aus der Schrumpfvorrichtung kommt.
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Varianten der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und die Figuren, einschließlich ihrer verschiedenen Ansichten oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination verwendet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, sind für alle Ausführungsformen anwendbar, sofern die Merkmale nicht unvereinbar sind. Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale eines der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten eines anderen Beispiels anzuwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schrumpfvorrichtung
- 2
- Schachtwand
- 3
- Ausströmfläche
- 4
- Förderband
- 5
- Innenraum
- 6
- Eintrittsöffnung
- 7
- Heißluft
- 8
- Düsenfläche
- 9
- Düse
- 10
- Gebinde
- 10*
- fertiges Gebinde
- 11
- Düsenreihe
- 12
- Flaschen
- 13
- Seitenfläche
- 14
- Schrumpffolie
- 15
- Folienüberstand
- 16
- Folienauge
- 17
- Gebindeeintrittsbereich
- 18
- mittlerer Bereich
- 20
- Gebläse
- 22
- kalte Luft
- 25
- senkrechte Düsenreihe
- 30
- Düsenlöcher
- A
- Abstand
- SR1
- erste Strömungsrichtung
- SR2
- zweite Strömungsrichtung
- SR-TR
- Strömungsrichtung mit Bewegungskomponente in TR
- TR
- Transportrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007049441 A1 [0005]
- DE 102011052353 A1 [0006]
- DE 102012103402 A1 [0006]