DE1160564B

DE1160564B - Vorrichtung zum Verbinden von Folienmaterial durch Induktionserhitzung unter Druck

Info

Publication number: DE1160564B
Application number: DEN15142A
Authority: DE
Inventors: Lars Goete Waestberg
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1958-05-29
Filing date: 1958-05-29
Publication date: 1964-01-02

Description

Vorrichtung zum Verbinden von Folienmaterial durch Induktionserhitzung unter Druck Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von einander gegenüberliegenden Teilen der Wand eines mit Flüssigkeit oder einem anderen Stoff gefüllten, aus Folienmaterial bestehenden Rohres oder Schlauches, wobei die Wandteile des Schlauches aneinandergepreßt und durch induktive Erhitzung miteinander verschmolzen werden. Zum Andrücken an das Folienmaterial sind Druckorgane vorgesehen mit Berührungsflächen, die eine oder mehrere gegenüber der Breite dieser Berührungsflächen schmale Erhitzungszonen besitzen, und diese Zanen werden momentan erhitzt (Impulserhitzung). An der gegenüberliegenden Seite des Folienmaterials ist ein Gegen drückorgan mit einer Oberfläche entsprechend der Berührungsfläche des Druckorgans vorgesehen. Eine solche Vorrichtung eignet sich dazu, das gefüllte Rohr oder den Schlauch in einzelne Verpackungen zu unterteilen, bei der die einander gegenüberliegenden Wandungsteile in gleichen Abständen miteinander verschmolzen sind.
Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen ein Druckorgan mit einer zum Berühren des Folienmaterials bestimmten Kontaktoberfläche und mit einer oder zwei schmalen Erhitzungszonen versehen ist, die aus Widerstandsdrähten oder Bändem besteht, durch die ein elektrischer Strom fließt, wobei die Drähte oder Bänder momentan erhitzt (Impulserhitzung) und anschließend abgekühlt werden. Solche Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie in mechanischer Hinsicht wenig widerstandsfähig sind und daß das Widerstandsmaterial nach dem Erhitzen langsam abkühlt, da es von Isoliermaterial umgeben sein muß, so daß die zum Herstellen einer Verbindung erforderliche Zeit verhältnismäßig lang wird.
Ein weiterer Nachteil besteht in der Schwierigkeit, das Widerstandsmaterial mit der zum Erhitzen erforderlichen Energie zu speisen. Da das Druckorgan gewöhnlich beweglich ist, muß die Speisung durch Schleifkontakte od. dgl. erfolgen, welche leicht wechselnde Kontaktwiderstände und somit Unregelmäßigkeiten in den hergestellten Verbindungen zur Folge haben.
Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung vermieden, und die Vorrichtung gemäß der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Berührungsflächen der Druckorgane zum größten Teil aus Metall bestehen und in oder an den Druckorganen bzw. in den Gegendruckorganen Induktionsspulen an den Berührungsflächen angeordnet sind, durch die beim Durchfließen von Hochfrequenzstrom infolge Konzentration der induzierten Hochfrequenz- ströme in schmalen Stromwegen die schmalen Erhitzungszonen in den Berührungsflächen entstehen, die von den Rändern der Berührungsflächen entfernt sind, wodurch gegen das Folienmaterial drückende Teile verbleiben, welche verhüten, daß beim Verbinden der einander gegenüberliegenden Wandungen des Schlauchs dessen Inhalt mit den Erhitzungszonen in Berührung kommt. Auf diese Weise ist es möglich, daß die Erhitzungswärme nach dem Erhitzen schnell von der Erhitzungszone bzw. -zonen abgeführt wird, ohne daß sie dabei von Isoliermaterial wie bei den bekannten Vorrichtungen behindert wird. Bei Vorrichtungen nach der Erfindung sind auch die Probleme hinsichtlich der Energiezufuhr zum beweglichen Druckorgan gelöst, da die erforderliche Energie dem Druckorgan induktiv zugeführt werden kann.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der F i g. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung schematich darstellt und F i g. 2 bis 3 Querschnitte dreier verschiedener Ausführungsformen des Druckorgans darstellen.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Schlauch, der eine Flüssigkeit enthält und aus Papier 2 mit einer dünnen Innenschicht 3 aus Kunststoff besteht. Auf einem endlosen Band 4 od. dgl. sind mehrere Druckorgane 5 befestigt, die ebenso schnell wie der Schlauch 1 vorwärts bewegt und einzeln nacheinander gegen den Schlauch gedrückt werden. An der gegenüberliegen-Seite des Schlauchs ist ein weiteres endloses Band 8 od. dgl. mit mehreren Organen 9 vorgesehen, die je eine Berührungsfläche entsprechend der des Druckorgans besitzen und die entsprechend den Druckorganen 5 vorwärts bewegt und auf den Schlauch gedrückt werden, um ein Widerlager für die Druckorgane zu bilden. Jedes Druckorgan 5 ist mit einer äußeren Kopplungsspule 6 versehen, durch die der Hochfrequenzstrom von einer stationären Kopplungsspule 7 als kurzer Impuls einer nicht dargestellten Induktionsspule geführt wird, wenn die Kopplungsspulen aneinander vorbeilaufen. Die stationäre Kopplungsspule 7 ist derart angeordnet, daß der Stromimpuls in dem Augenblick weitergegeben wird, in dem das Druckorgan die Wände des Schlauchs zusammenpreßt, wobei die Wände dann noch einen Augenblick zusammengepreßt gehalten werden, während die Verbindung abkühlt. Da aufeinanderfolgende Verbindungen 10 in Ebenen durchgeführt sind, die senkrecht zueinander stehen, muß ein weiteres Bänderpaar mit Druckorganen zur Herstellung dieser Verbindungen vorgesehen sein, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Die Druckorgane 5 können im Rahmen der Erfindung auf verschiedene Weise gestaltet werden, und in den Fig. 2 bis 4 sind drei beispielhafte Ausführungsformen dargestellt. Der Teil des Druckorgans mit einer Berührungsfläche 11 ist mit 12, die Induktionsspule mit 13 und das Folienmaterial mit 14 bezeichnet.
Zur Herstellung einer Verbindung drückt das Druckorgan das Folienmaterial 14 gegen das Widerlager 15, das eine dem Folienmaterial zugewandte Oberfläche besitzt, die der Gesamtkontaktfläche des Druckorgans entspricht. Fließt ein Hochfrequenzstrom durch die Induktionsspule 13, so werden Hochfrequenzströme in der Kontaktoberfläche 11 induziert, welche somit erhitzt wird. Dabei ist es von größter Wichtigkeit, daß der Teil 12 und die Kontaktoberfläche 11 eine solche Form besitzen und aus einem solchen Material bestehen. daß die Erhitzung und insbesondere die darauffolgende Abkühlung schnell erfolgt. Dazu hat nach dem Beispiel in Fig. 2 das Druckorgan eine Berührungsfläche 11, die teilweise aus der Induktionsspule 13 besteht; zwischen den Spulenseiten liegt ein Teili2a, der von der Berührungsfläche her sich verjüngt, so daß die Randteile 16 von außen nach innen eine zunehmende Wandstärke besitzen. Die von der Induktionsspule 13 erzeugten Ströme konzentrieren sich auf die Randteile 16 und bilden die Erhitzungszonen in diesem Teil, die infolge ihrer geringeren Stärke eine geringe Wärmekapazität gegenüber dem Teill2 des Druckorgans mit der Berührungsfläche 11 haben. Da sowohl die Berührungsfläche 11 als auch der Teil 12 aus einem gut leitenden Material bestehen, wird die Erhitzungswärme nach Beendigung der Erhitzungsperiode schnell von den Erhitzungszonen 16 abgeleitet. Beim Verbinden der einander gegenüberliegenden Wände eines eine Flüssigkeit od. dgl. enthaltenden Schlauchs wird vermieden, daß die Flüssigkeit mit den Erhitzungszonen 16 in Berührung kommt, da die Wände auch zwischen der Induktionsspule 13 und dem Widerlager 15 außerhalb der Erhitzungszonen 16 zusammengepreßt werden.
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann auch nach F i g. 3 ausgebildet sein, wobei die Induktionsspule 13 und die Berührungsfläche 11 des Druckorgans an einander gegenüberliegenden Seiten des Folienmaterials angeordnet sind. Die Erhitzungszone 16 wird dann praktisch längs der Projektion der Induktionsspule 13 auf der Berührungsfläche 11 gebildet. Dadurch, daß die Induktionsspule 13 etwas innerhalb der Grenzlinie der Berührungsfläche 11 angebracht wird, entstehen nicht erhitzte Randteile 17 außerhalb der Erhitzungszonen 16, wodurch die schnelle Wärmeableitung ozon den Erhitzungszonen wesentlich erleichtert wird. Weiterhin ist wie bei der vorigen Ausführungsform vermieden, daß die Flüssigkeit mit den Erhitzungszonen in Berührung kommt.
Ein entsprechender Effekt ergibt sich mit der Ausführungsform nach Fig. 4, bei der die Berührungsfläche aus einer dünnen Metallsehicht 11 a, z. B. aus Blech besteht. in der die Erhitzungszone 16 vorgesehen ist. Zum Erzielen einer guten Energieübertragung von der Spule zur Metallschichtlla ist die Spule in ein Material 12 mit guter magnetischer Leitfähigkeit, wiez.B. Eisenpulver, eingebettet. In diesem Falle ergibt sich eine gute Wärmeübertragung von der Metallschicht zur Spule, wobei letztere mit Wasser gekühlt sein kann. Die Induktionsspule 13 ist in diesem Falle direkt unter der dünnen Metallschicht 11 a angebracht, kann aber auch auf die gleiche Weise wie in den vorhergehenden Ausführungsformen angeordnet sein.
Die dargestellten Ausführungsformen sind nur als Beispiele aufzufassen, und verschiedene Abänderungen im Rahmen der Erfindung sind denkbar. So können als Druckorgane nach den F i g. 2 und 3 Berührungsflä>hen verwendet werden, die aus dünnen Metallschichten mit einer darunterliegenden, wesentlich stärkeren Schicht aus Metallpulver bestehen, wie es in F i g. 4 dargestellt ist. Auch kann bei dem Druckorgan nach F i g. 2 die Induktionsspule 13 im Innern des Organs 15 an einer entsprechenden Stelle angeordnet werden, wobei ein isolierender Teil außerhalb der Erhitzungszonen 16 angebracht ist. Weiterhin kann die Vorrichtung nach der Erfindung mit zwei einander gegenüberliegenden Druckorganen versehen sein, welche das Folienmaterial dazwischen zusammenpressen, wobei die Erhitzungszonen der Druckorgane gegebenenfalls derart angeordnet sind, daß sie praktisch miteinander zusammenfallen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Verbinden von einander gegenüberliegenden Teilen der Wand eines mit Flüssigkeit oder einem anderen Stoff gefüllten. aus Folienmaterial bestehenden Rohres oder Schlauchs, wobei die Wandteile des Schlauchs aneinandergepreßt und durch induktive Erhitzung miteinander verschmolzen werden und zum Andrücken an das Folienmaterial Druckorgane vorgesehen sind mit Berührungsflächen, die eine oder mehrere gegenüber der Breite dieser Berührungsflächen schmale Erhitzungszonen besitzen und diese Zonen momentan erhitzt werden (Impulserhitzung), während an der gegenüberliegenden Seite des Folienmaterials Gegendruckorgane mit einer Oberfläche entsprechend den Berührungsflächen der Druckorgane vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen (11) der Druckorgane (12) zum größten Teil aus Metall bestehen und in oder an den Druckorganen (12) bzw. in den Gegendruckorganen (15) Induktionsspulen (13) an den Berührungflächen (11) angeordnet sind, durch die beim Durchfließen von Hochfrequenzstrom infolge Konzentration der induzierten Hochfrequenzströme in schmalen Stromwegen die schmalen Erhitzungszonen (16) in der Berührungsfläche (11) entstehen, die von den Rändern der Berührungsflächen (11) entfernt sind, wo durch gegen das Folienmaterial drückende Teile verbleiben, welche verhüten, daß beim Verbinden der einander gegenüberliegenden Wandungen des Schlauchs dessen Inhalt mit den Erhitzungszonen (16) in Berührung kommt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckorgan eine Berührungsfläche (11) hat, die teilweise aus der Induktionsspule besteht, und der zwischen den Spulenseiten liegende Teil, von der Berührungsfläche gerechnet, sich verjüngt, so daß Randteile mit von außen nach innen zunehmender Wandstärke gebildet sind, in denen die Konzentration der Hochfrequenzströme die erforderlichen Erhitzungszonen bildet (Fig. 2).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der innere Teil (12a) des Druckorgans mit der Berülirungsfläche (11) die Form eines abgestumpften Kegels oder einer Pyramide hat, dessen bzw. deren Basisfläche gegen das Folienmaterial drückt (Fig. 2).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (13) derart im Gegendruckorgan (15) angebracht ist, daß die Erhitzungszone bzw. -zonen innerhalb der Randteile der Berührungsfiäche (11) des Druckorgans (12) liegen (Fig. 3).
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Berührungsfläche aus einer die Erhitzungszonen (16) enthaltenden dünnen homogenen Metallschicht(lla) besteht, die von einer beträchtlich stärkeren Schicht aus Eisenpulver (12) umgeben ist, und daß die Spule (13) an der an der Metallschicht (lla) anliegenden Seite verhältnismäßig schmal und breiter als an der außenliegenden Seite ausgebildet ist (Fig. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung L 1756 X/39a (be kanntgemacht am 30. 4. 1953).