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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen, insbesondere auf eine Abschirmeinrichtung zum Schutz des Kopfbereichs der Kunststoffvorformlinge vor unerwünschter Erwärmung.
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Bei der Herstellung von Kunststoffbehältnissen mit einer Blasformmaschine stellt die Erwärmung der Kunststoffvorformlinge auf deren Verarbeitungstemperatur einen essenziellen Schritt dar, wobei der untere Teil erwärmt werden soll und sogleich der Kopfbereich der Vorformlinge effektiv von der Erwärmung geschützt bzw. gekühlt werden muss.
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Im Stand der Technik ist aus der
EP 1 425 153 B1 aus dem Hause der Anmelderin eine Lochblende bekannt, welche beim Erwärmen von Kunststoffvorformlingen in einem Infrarotheizofen eingesetzt wird, um den Kopfbereich von der Wärmestrahlung des Heizofens abzuschirmen. Der Innendurchmesser der Lochblende ist etwas größer als der Außendurchmesser des Tragrings eines Kunststoffvorformlings. Dadurch ist nachteiliger Weise der Tragring an seiner Unterseite nicht gegen die Wärmestrahlung geschützt und kann sich unerwünschter Weise erwärmen.
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Außerdem kann durch den Spalt zwischen der Lochblende und dem Tragringaußenrand Heißluft nach oben zum Kopfstück steigen. Der Durchmesser der Lochblende muss prinzipbedingt größer als der Außendurchmesser des Tragrings gewählt werden, weil sowohl beim Aufnehmen der Kunststoffvorformlinge an der Probenzuführung als auch beim Abgeben der temperierten Kunststoffvorformlinge an den darauffolgenden Teilungsverzugsstern die drehbaren und in die Kunststoffvorformling-Öffnung einführbaren Kunststoffvorformling-Dorne nach unten durch die Lochblende bewegbar sein müssen. Bei dieser Aktion darf auch der Tragring eines Kunststoffvorformlings nicht mit der Lochblende kollidieren.
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Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abschirmeinrichtung bereitzustellen, welche eine effiziente Abschirmung der Unterseite des Tragrings eines Kunststoffvorformlings vor unerwünschter Erwärmung ermöglicht, wobei die Kunststoffvorformlinge zugleich drehbar bleiben. Die unten genauer beschriebene Idee ist das Vorsehen eine Abschirmeinrichtung, welche unterhalb der Blende angeordnet ist und über bewegliche Teile verfügt.
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Die Blende wird so modifiziert, dass wenigstens ein bewegliches Abschirmteil und bevorzugt bewegliche Abschirmteile vorgesehen werden, die aus einer Betriebsstellung in eine Bereitschaftsstellung und umgekehrt überführbar sind, wobei in der Betriebsstellung diese Abschirmteile die Unterseite der Tragringfläche möglichst vollflächig abschirmen, andererseits eine Drehung der Kunststoffvorformlinge beim Durchfahren des Heizofens durch die Kunststoffvorformling-Haltedorne weiterhin ermöglichen.
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Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen, welche eine Mantelfläche und einen Kopfbereich mit einer Mündung, einem Außengewinde und einem Tragring aufweisen werden die Kunststoffvorformlinge mit einer Transporteinrichtung entlang eines vorgegebenen Transportpfades transportiert, welcher bevorzugt gerade und/oder gekrümmte Abschnitte aufweist.
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Die Transporteinrichtung weist ein bewegbares und insbesondere umlaufendes Transportmittel und bevorzugt eine bewegbare Transportkette auf, an dem bzw. an der eine Vielzahl von Halteeinrichtungen zum Halten der Kunststoffvorformlinge angeordnet ist, wobei die Halteeinrichtungen die Kunststoffvorformlinge (bevorzugt zwischen deren Tragring und Mündung) erfassen.
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Bevorzugt ist jeder Halteeinrichtung eine von der Transporteinrichtung (zumindest mittelbar) getragene und/oder gehaltene Abschirmeinrichtung zum Schutz des zwischen Tragring und Mündung befindlichen Kopfbereiches der Kunststoffvorformlinge gegen Erwärmung zugeordnet.
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Jede Abschirmeinrichtung weist eine Blende auf, welche mit einer den Tragring umgebenden Öffnung ausgebildet ist, wobei bevorzugt jede Blende scheibenartig ausgebildet ist und durch wenigstens ein Befestigungselement mit der Transporteinrichtung verbunden ist.
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Die Vorrichtung weist weiterhin eine Vielzahl an Heizelementen auf, welche (insbesondere stationär) entlang des Transportpfades angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß weist die Abschirmeinrichtung unterhalb der Blende wenigstens ein gegenüber der Blende bewegliches Abschirmteil auf, welches wenigstens in einer Stellung derart angeordnet ist, dass die Unterseite des Tragrings im Wesentlichen wenigstens teilweise abgeschirmt wird.
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Dies bedeutet insbesondere, dass Wärmestrahlung nicht unmittelbar durch die Abschirmeinrichtung auf den Tragring treten kann.
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Die Transporteinrichtung ist bevorzugt zwischen einem Einlaufstern und einem Transferstern, welcher die erwärmten Kunststoffvorformlinge an ein Blasrad übergibt, angeordnet. Die Transporteinrichtung weist bevorzugt ein umlaufendes und/oder endloses Transportmittel auf, etwa eine endlose Förderkette mit einer Vielzahl gleichartiger, durch Bolzen gelenkig miteinander verbundener Kettenglieder mit (insbesondere seitlich abstehenden) Ansätzen, die bevorzugt über ein Antriebsrad und ein Umlenkrad in einer horizontalen Ebene umläuft.
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Zwischen Antriebsrad und Umlenkrad sind bevorzugt zwei parallele, lineare Umlaufbereiche ausgebildet, in denen die Kettenglieder (bevorzugt mittels drehbar an ihnen gelagerten Rollen und/oder stationären Schienen) exakt geführt sind.
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In jeder Halteeinrichtungen ist bevorzugt jeweils ein Halteelement wie etwa eine Hülse mit einer senkrechten Drehachse gelagert, die bevorzugt drehfest mit einem Antriebsmittel wie einem Zahnrad verbunden ist. Dieses kämmt bevorzugt mit einer stationären Zahnstange oder einer endlos umlaufenden Rollenkette und versetzt die Hülsen in eine kontinuierliche Eigenrotation, wenn die Förderkette kontinuierlich umläuft. Es wäre jedoch auch ein individueller Antrieb jedes einzelnen Halteelements (beispielsweise mittels eines Elektromotors) möglich.
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In jeder Hülse ist ein Haltedorn drehfest, jedoch bevorzugt höhenverstellbar aufgenommen. Der Haltedorn ragt an der Unterseite der Hülse heraus und ist starr mit einer am oberen Ende der Hülse hinausragenden Steuerstange verbunden. Zwischen einem (insbesondere verbreiterten) Ende der Steuerstange und der Hülse ist eine Druckfeder eingesetzt, welche den Haltedorn in seine obere Endposition drückt, die bevorzugt durch Anschläge definiert ist.
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Mit Hilfe der Steuerstange und/oder stationärer Kurvenrampen kann der Haltedorn entgegen der Kraft der Druckfeder in seine untere Endposition verfahren werden. Diese Hubbewegung dient zum Einführen des bevorzugt mit einem Federring ausgestatteten Haltedorns in die offene Mündung des Kunststoffvorformlings im Bereich des Einlaufsterns bzw. beim Herausziehen aus der Mündung im Bereich des Transfersterns.
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Bevorzugt weist wenigstens eine und weist bevorzugt jede Halteeinrichtung einen Haltedorn auf, der in die Mündungen der Kunststoffvorformlinge einführbar ist. Bevorzugt weist die Vorrichtung auch eine Bewegungseinrichtung auf, welche eine Bewegung des oder der Haltedorne in der Längsrichtung der Kunststoffvorformlinge bewirkt.
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Bevorzugt ist jeder Halteeinrichtung eine von der Transporteinrichtung (zumindest mittelbar) getragene Abschirmeinrichtung zugeordnet. Unter mittelbar getragen wird dabei verstanden, dass die Halteeinrichtung nicht unmittelbar an dem Transportmittel angeordnet sein muss, sondern auch etwa an der Blende angeordnet sein kann oder aber über ein Gestänge oder dergleichen an der Blende oder dem Transportmittel angeordnet sein kann.
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Diese Abschirmeinrichtung weist bevorzugt unterhalb der Förderkette eine horizontale scheibenartige Blende auf, welche mit einem Abstand mittels wenigstens einem Befestigungselement an der Förderkette befestigt ist. Die Blende besteht bevorzugt aus einem ebenen Blech von mehreren Millimetern Dicke oder aus einem profilierten Formteil.
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Die Blende weist bevorzugt eine zentrale Öffnung auf, welche konzentrisch zur Hülse und zum Haltedorn liegt. Der Durchmesser der Öffnung ist bevorzugt geringfügig größer als der Außendurchmesser des Tragrings. Die Höhe und Dicke der Blende ist derart gewählt, dass der Tragring eines Kunststoffvorformlings mit einem geringen Abstand zur Unterseite der Blende (insbesondere mittig) in der Öffnung liegt und der größte Teil des Kopfes über die Oberseite der Blende heraussteht, wenn der Haltedorn mit aufgestecktem Kunststoffvorformling seine obere Endposition einnimmt.
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In der unteren Endposition dagegen befindet sich bevorzugt ein vom Haltedorn zu erfassender oder freizugebender Kunststoffvorformling mit seiner Mündung mit etwas Abstand unterhalb der Blende.
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Entlang des Transportpfades ist eine Vielzahl an Heizelementen angeordnet, genauer gesagt bevorzugt entlang der Außenbereiche des linearen Umlaufbereichs der Förderkette bzw. des Transportmittels. Bevorzugt handelt es sich bei diesen Heizelementen um Infrarot-Heizelemente.
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Die in einer Linie angeordneten Heizelemente bilden bevorzugt zusammen mit an der Innenseite des linearen Umlaufbereichs der Förderkette in einer Linie angeordneten plattenförmigen, keramischen Reflektoren und einer keramischen Bodenplatte einen linearen Heizkanal, in den die in aufrechter Normalposition transportierten Kunststoffvorformlinge von oben her mit ihrem zu verformenden Rumpfbereich hineinragen.
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Auch nach oben hin ist der Heizkanal bevorzugt durch die einander berührenden oder mit geringem Abstand gegenüber liegenden Blenden, die ein umlaufendes Blendenband bilden, in Verbindung mit einer Kühleinrichtung, beispielsweise einem linearen, mit Wasser durchflossenen Kühlschild auf der Seite der Heizkästen und/oder einem Leitblech auf der Seite der Reflektoren weitestgehend geschlossen.
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Die aufeinander zuweisenden, geradlinigen Kanten des Kühlschildes und des Leitblechs verlaufen bevorzugt parallel zueinander und weisen einen kleinen Abstand zu den Blenden auf oder berühren diese. Durch die Ausbildung eines allseitig geschlossenen Heizkanals für den zu verformenden Rumpfbereichs unterhalb des Tragrings der Vorformlinge wird eine äußerst effektive und energiesparende Erwärmung ermöglicht.
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Um eine Überhitzung der Oberfläche der Kunststoffvorformlinge zu vermeiden, ist bevorzugt weiterhin eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Außenoberflächen der Kunststoffvorformlinge vorgesehen. Bevorzugt sind hierbei zwischen den Heizelementen schmale Schlitzdüsen mit einem angeschlossenen Gebläse vorgesehen, die Raumluft konzentriert auf die Oberfläche der vorbei rotierenden Kunststoffvorformlinge blasen.
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Außerdem ist bevorzugt an der Außenseite eines jeden Heizelements ein Kühlgebläse angeschlossen, das zur Kühlung der Infrarotstrahler dient. Die Abfuhr der durch die Gebläse in den Heizkanal mit Überdruck eingeleiteten Luft erfolgt bevorzugt durch zwischen den einzelnen Reflektoren ausgebildete senkrechte, spaltenförmige Öffnungen.
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Aufgrund der vorbeschriebenen Anordnung liegt bevorzugt der Kopfbereich der Kunststoffvorformlinge vollständig außerhalb des Heizkanals und ist durch die von der Förderkette getragenen Blenden gegen eine direkte Erwärmung durch die Infrarotstrahler optimal geschützt. Um auch jegliche indirekte Erwärmung durch erwärmte Vorrichtungsteile usw. zu verhindern, ist für die Köpfe bevorzugt eine eigene Kühleinrichtung vorgesehen.
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Diese weist eine oder mehrere an der Innenseite des linearen Umlaufbereichs des Förderkette angeordnete Düsen, die durch Gebläse mit Umgebungsluft versorgt werden, auf.
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Erforderlichenfalls ist in den Düsen ein Wärmetauscher, der von einem Kühlmittel durchflossen ist, angeordnet. Durch die Kühleinrichtung wird eine intensive Kühlung des weitgehend frei zugänglichen Kopfs der Kunststoffvorformlinge bewirkt. Außerdem werden hierdurch die benachbarten Teile der Vorrichtung wie Haltedorne usw. gekühlt. Die Luftführung erfolgt durch entsprechende Leitbleche im Gegenstrom zur Luftführung im Heizkanal, teilweise auch durch den Kühlschild.
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Durch den beschriebenen Aufbau wird zwar der Kopfbereich der Kunststoffvorformlinge effektiv vor unerwünschter Erwärmung geschützt, allerdings nicht die Unterseite der Tragringe.
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Eine vorteilhafte Abschirmeinrichtung weist unterhalb der Blende wenigstens ein gegenüber der Blende bewegliches Abschirmteil auf, welches wenigstens in einer Stellung derart angeordnet ist, dass die Unterseite des Tragrings im Wesentlichen wenigstens teilweise abgeschirmt wird. Eine solch bewegliches Abschirmteil könnte ein Bauteil sein, welches verschiebbar oder schwenkbar unterhalb der Blende angeordnet ist.
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Die beweglichen Abschirmteile sind möglichst nahe unterhalb an der Blende angeordnet und weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 3 mm und besonders bevorzugt weniger als 1 mm von dieser beabstandet.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Abschirmeinrichtung wenigstens zwei gegenüber der Blende bewegliche Abschirmteile auf. Die wenigstens zwei beweglichen Abschirmteile können hierbei baugleich geformt sein aber auch unterschiedlich geformte Abschirmteile sind denkbar, wobei in beiden Fällen die beweglichen Abschirmteile in einem aneinander gefügten Zustand eine Form ergeben, welche einen Kunststoffvorformling unterhalb des Tragrings umfassen kann, wobei die Unterseite des Tragrings im Wesentlichen vollflächig abgeschirmt wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteile klammerartig ausgeprägt und um wenigstens eine Schwenkachse schwenkbar. Hierbei können zwei bewegliche Abschirmteile derart gestaltet sein, dass sie im Wesentlichen halbkreisförmige Ausnehmungen aufweisen, welche im aneinander gefügten Zustand eine kreisförmige Ausnehmung bilden, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser des Kunststoffvorformlings und gleichzeitig kleiner als der Durchmesser des Tragrings.
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Hierbei wäre eine mögliche Ausführungsform eine beispielsweise zweiteilige, klammerartige Ausprägung der beweglichen Abschirmteile, die schwenkbar an der Blende (Unterseite) oder deren Tragkonstruktion gelagert sind. Eine derartige Klammer kann ähnlich zu den Neckhandling-Greifern, welche aus dem Hause der Anmelderin bekannt sind, ausgeführt sein, d.h. mit zwei gegensinnig verschwenkbaren beweglichen Abschirmteilen/ Klammerarmen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens eine Schwenkwelle, welche als Schwenkachse fungiert, an der Blende befestigt. Die beiden beweglichen Abschirmteile können hierbei über eine gemeinsame Schwenkachse gelagert sein, welche als Schwenkwelle ausgeführt ist. Eine derartige Schwenkwelle könnte an der Blende befestigt sein oder könnte auch zusätzlich zur Erhöhung der Stabilität mit der Transporteinrichtung verbunden sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist jede Blende wenigstens zwei Befestigungselemente auf, welche als Schwenkachsen (insbesondere zum Schwenken der Abschirmteile) fungieren. Jede Blende ist über wenigstens zwei Befestigungselemente, welche als Stangen, Schienen, Leisten, Schrauben, Nieten, Blechstreifen oder einer anderen beliebigen Ausführungsform einer Befestigung, mit der Transporteinrichtung verbunden.
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Es wäre denkbar, die beiden Befestigungsstangen/Befestigungselemente der Blende nach unten zu verlängern und daran jeweils einen Klammerarm/ein bewegliches Abschirmteil zu befestigen, wobei diese zugleich als Schwenkachsen für die beweglichen Abschirmteile fungieren können.
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Hierbei ist es denkbar, dass entweder pro Schwenkachse bevorzugt ein bewegliches Abschirmteil angeordnet ist, aber auch mehrere bewegliche Abschirmteile pro Schwenkachse sind denkbar.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteile wenigstens in einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung anordenbar. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Abstand zwischen den gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteilen in der ersten Stellung größer als der Durchmesser des Tragrings und/oder der Abstand zwischen den gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteilen ist in der zweiten Stellung kleiner als der Durchmesser der Öffnung der Blende.
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Die beweglichen Teile, unabhängig davon, ob sie an einer oder mehreren Schwenkachsen gelagert sind, können in einer ersten Stellung angeordnet sein, wobei in dieser Stellung, welche als Bereitschaftsstellung bezeichnet werden könnte, die beiden beweglichen Abschirmteile so weit voneinander beabstandet sind, dass ein Kunststoffvorformling während der Hubbewegung des Kunststoffvorformling-Dorns kollisionsfrei angehoben bzw. abgesenkt werden kann.
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Die beweglichen Abschirmteile können in einer zweiten Stellung, welche als Betriebsstellung bezeichnet werden könnte (und bei der es sich insbesondere um diejenige Stellung handelt, in der die Kunststoffvorformlinge an den Heizelementen vorbeitransportiert werden), so angeordnet sein, dass der Abstand zwischen diesen nur geringfügig größer als der Durchmesser eines Kunststoffvorformlings im Bereich der Mantelfläche ist, wobei diese nicht berührt wird und zugleich die Unterseite des Tragrings im Wesentlichen vollflächig abgeschirmt ist. Die Kontur der beweglichen Abschirmteile ist so gewählt, dass in der Betriebsstellung die beweglichen Abschirmteile eine Öffnung bilden, die einerseits kleiner als die der Blende aber andererseits die beweglichen Abschirmteile an ihren zueinander weisenden Kanten nicht an der Mantelfläche der Kunststoffvorformlinge unterhalb des Tragrings anliegt. Befindet sich ein vom Kunststoffvorformling-Dorn gehaltener Kunststoffvorformling in der zum Heizen richtigen Höhenposition, wechseln die beweglichen Abschirmteile in eine Betriebsposition/Betriebsstellung, in der sie den Tragring an seiner Unterseite abdecken, aber dieser sich trotzdem zusammen mit dem Kunststoffvorformling-Dorn frei drehen kann. Auf diese Weise bleibt eine Drehung der Kunststoffvorformlinge bezüglich deren Längsachse beim Durchfahren des Heizkanals durch die Kunststoffvorformling-Haltedorne möglich.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform schirmen die gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteile in der zweiten Stellung die Unterseite des Tragrings im Wesentlichen vollflächig ab und/oder in der zweiten Stellung berühren die gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteile einander und/oder überlappen sich. Hierbei werden bevorzugt mehr als 70 %, bevorzugt mehr als 80 % und besonders bevorzugt mehr als 90 % der Fläche der Tragringunterseite abgeschirmt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform berühren die gegenüber der Blende beweglichen Teile in der zweiten Stellung die Mantelfläche nicht und der Abstand zwischen der Mantelfläche und jedem der gegenüber der Blende beweglichen Teile ist geringer als 3 mm, bevorzugt geringer als 2 mm und besonders bevorzugt geringer als 1 mm.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verlaufen die zueinander weisenden Kanten der gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteile zueinander verjüngt. Hierbei sind bevorzugt die zueinander weisenden Kanten derart gestaltet sind, dass sie in einem Bereich, mit dem sie mit einem anderen beweglichen Abschirmteil in Kontakt kommen komplementär zueinander verjüngt ausgebildet sein können, wobei sich die beweglichen Teile in der zweiten Stellung im Bereich der Verjüngung überlappen und ein flächiger Kontakt zwischen den beweglichen Teilen besteht.
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Die zueinander weisenden Kanten der beweglichen Abschirmteile, welche in der zweiten Stellung die die Mantelfläche der Kunststoffvorformlinge umgebenden Öffnung ausbilden, können verjüngt verlaufend ausgebildet sein, um die Mantelfläche eines Kunststoffvorformlings bis unmittelbar an die Unterseite des Tragrings bestrahlen/beheizen zu können. Die zueinander weisenden Kanten der beweglichen Abschirmteile können in der Betriebsstellung spaltfrei Stoß and Stoß liegen oder sich gegebenenfalls überlappen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist an jedem gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteil jeweils ein Steuerarm befestigt und/oder die gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteile werden jeweils durch ein Federelement in der zweiten Stellung gehalten.
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An jedem Klammerarm/beweglichen Abschirmteil kann ein Steuerarm angeformt sein, der im Umlaufbereich zwischen der Kunststoffvorformlingabgabestelle (am Teilungsverzugsstern) und der Kunststoffvorformlingaufnahmestelle (Sägezahnstern am Zulauf) mit einer beispielsweisen ortsfesten Steuerkurve in die Anlage kommen kann, um die voneinander beabstandete Bereitschaftsstellung einnehmen zu können. Im übrigen Umlaufbereich des Heizofens/Heizkanals kann die Betriebsstellung durch Federelemente erreicht werden. An jedem Klammerarm/beweglichen Abschirmteil kann eine Drehfeder angreifen, um die Betriebsstellung erreichen zu können.
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Jede Schwenkachse, an der wenigstens ein bewegliches Abschirmteil befestigt ist, weist bevorzugt ein Federelement auf, welches das wenigstens eine bewegliches Abschirmteil in der zweiten Stellung hält. Im Bereich einer Steuerkurve werden die beweglichen Abschirmteile entgegen der durch die Federn erzeuge Kraft in die erste Stellung gebracht und sobald das Ende der Steuerkurve erreicht ist, werden die beweglichen Abschirmteile durch die von den Federn ausgeübte Kraft in die zweite Stellung gebracht.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Unterseite der Blende eine Oberflächenstruktur oder ein Element zur Zentrierung der gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteilteile auf.
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Durch eine Nase oder dergleichen an der Unterseite der Blende kann eine genau definierte/zentrierte Stellung beider Klammerarme/beweglicher Abschirmteile sichergestellt werden, die eine Berührung eines Kunststoffvorformlings an seiner Mantelfläche durch die Klammerteile/beweglichen Abschirmteile zuverlässig verhindert. Hierbei ist eine Oberflächenstruktur denkbar, die als Anschlag für die beweglichen Abschirmteile dient.
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Eine solche Oberflächenstruktur kann beispielsweise in Form einer gekrümmten Nut ausgeführt sein, in der ein an einem beweglichen Abschirmteil angeordneter Zapfen oder Bolzen geführt werden kann und auf diesem Weg sehr einfach eine geführte Bewegung der Abschirmteile von der ersten in die zweite Stellung ausgeführt werden kann. Auf diesem Weg kann sehr leicht ein präziser Endanschlag für die Bewegung des beweglichen Abschirmteils erhalten werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteilteile aus einem dünnen Blech gefertigt und/oder die gegenüber der Blende beweglichen Abschirmteilteile sind verschiebbar an der Unterseite der Blende gelagert.
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Da die Klammerarme/ beweglichen Abschirmteile bevorzugt keinerlei tragende Funktion haben, können diese aus einem dünnen Blech aus Eisen, Stahl, Edelstahl, Messing, Kupfer, Aluminium, oder dergleichen gefertigt, beispielsweise gestanzt werden. Eines solches Blech weist bevorzugt eine Dicke von weniger als 1.5 mm, bevorzugt weniger als 1 mm und besonders bevorzugt weniger als 0.5 mm auf.
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Die beweglichen Abschirmteile müssen nicht notwendigerweise als schwenkbare Klammern ausgebildet sein. Alternativ wären auch verschiebbar an der Blende (Unterseite) geführte/gelagerte flache Teile denkbar.
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In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die beweglichen Abschirmteile nicht rotativ oder schwenkbar gelagert, sondern in einer verschiebbaren Form ausgeführt. Hierbei können an der Unterseite der Blende seitlich entsprechende Führungsschienen angeordnet sein, in den denen beispielsweise bewegliche Abschirmteile von zweiten Seiten an die Mantelfläche der Kunststoffvorformlinge herangeführt werden können.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen, welche eine Mantelfläche und einen Kopfbereich bestehend aus einer Mündung, einem Außengewinde und einem Tragring aufweisen werden diese mit einer Transporteinrichtung entlang eines vorgegebenen Transportpfades transportiert, welcher bevorzugt gerade und/oder gekrümmte Abschnitte aufweist, wobei die Transporteinrichtung ein (insbesondere umlaufend) bewegbares Transportmittel und bevorzugt eine Transportkette aufweist.
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An dieser ist eine Vielzahl von Halteeinrichtungen zum Halten der Kunststoffvorformlinge angeordnet, wobei die Halteeinrichtungen bevorzugt den Kopfbereich der Kunststoffvorformlinge zwischen Tragring und Mündung erfassen.
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Jede Halteeinrichtung weist eine von der Transporteinrichtung getragene Abschirmeinrichtung zum Schutz des zwischen Tragring und Mündung befindlichen Kopfbereiches der Kunststoffvorformlinge gegen Erwärmung auf. Jede Abschirmeinrichtung weist eine Blende auf, welche mit einer den Tragring umgebenden Öffnung ausgebildet ist, wobei jede Blende scheibenartig ausgebildet ist und durch wenigstens ein Befestigungselement mit der Transporteinrichtung verbunden ist.
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Die Kunststoffvorformlinge werden an einer Vielzahl an Heizelementen vorbei transportiert, welche (bevorzugt stationär) entlang des Transportpfades angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß weist die Abschirmeinrichtung unterhalb der Blende wenigstens ein gegenüber der Blende bewegliches Abschirmteil auf, welches wenigstens in einer Stellung derart angeordnet wird, dass die Unterseite des Tragrings im Wesentlichen wenigstens teilweise abgeschirmt wird.
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Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die bestehende Blendenkonstruktion mit geringem Aufwand dahingehend modifiziert werden kann, dass der Tragring von Kunststoffvorformlingen im Heizofen an seiner Unterseite gut gegen Aufwärmen abschirmbar ist und zugleich besteht dann auch eine Verliersicherung der Kunststoffvorformlinge, weil sie vom Kunststoffvorformling-Dorn nicht mehr nach unten in den Ofen rutschen/fallen können.
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Diese Lösung wäre außerdem bei Bedarf bei bereits bestehenden Blasmaschinen ohne großen Aufwand nachrüstbar, weil der Heizofen konstruktiv unverändert gleich bleiben kann.
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Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen: Darin zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung;
- 3 eine Detailansicht einer Ausgestaltung der in 1 gezeigten Vorrichtung;
- 4 eine Darstellung einer Halteeinrichtung der in 1 gezeigten Vorrichtung;
- 5 eine Draufsicht auf eine Halteeinrichtung;
- 6 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
- 7 eine Ansicht von unten auf die in 6 gezeigte Halteeinrichtung; und
- 8 die Halteeinrichtung aus 7 in einem geschlossenen Zustand.
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Die Vorrichtung 1 nach 1 bis 4 ist zum Erwärmen von mit Raumtemperatur zugeführten Kunststoffvorformlingen 2 aus PET auf die zum Streckblasen erforderliche Verarbeitungstemperatur in etwa zwischen 90° und 110°C eingerichtet. Sie ist in eine nur teilweise sowie schematisch dargestellte Streckblasmaschine mit einem Einlaufstern 13, einem Transferstern 14 und einem Blasrad 15 integriert, in der aus den erwärmten Kunststoffvorformlingen 2 durch Streckblasen Hohlkörper in Form von Getränkeflaschen hergestellt werden.
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Die am Boden geschlossenen Kunststoffvorformlinge 2 weisen in ihrem oberen Bereich einen Tragring 3 auf, wobei der zwischen der offenen Mündung 4 und dem Tragring 3 befindliche Kopf 5 ein Außengewinde trägt und bereits seine Endform aufweist. Der Kopf 5 nimmt am Streckblasvorgang nicht teil und darf daher zur Vermeidung unerwünschter Verformungen keinesfalls bis in die Nähe der Verarbeitungstemperatur erwärmt werden.
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Die Vorrichtung 1 weist eine endlose Förderkette 12 mit einer Vielzahl gleichartiger, durch Bolzen gelenkig miteinander verbundener Kettenglieder 12a mit seitlich abstehenden Ansätzen 12b auf, die über ein Antriebsrad 16 und ein Umlenkrad 17 in einer horizontalen Ebene umläuft. Zwischen Antriebsrad 16 und Umlenkrad 17 sind zwei parallele, lineare Umlaufbereiche ausgebildet, in denen die Kettenglieder 12a mittels drehbar an ihnen gelagerten Rollen 18 und stationären Schienen 19 exakt geführt sind.
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In mindestens einem der beiden linearen Umlaufbereiche sind an der Bewegungsbahn der von der Förderkette 12 getragenen Kunststoffvorformlinge2 mehrere gleichartige stationäre Heizkästen 7 angeordnet, die jeweils mit mehreren horizontal ausgerichteten röhrenförmigen Infrarotstrahlern 36 ausgestattet sind.
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In jedem Ansatz 12b der Förderkette 12 ist eine Hülse 20 mit senkrechter Drehachse gelagert, die drehfest mit einem Zahnrad 21 verbunden ist. Dieses kämmt mit einer stationären Zahnstange oder einer endlos umlaufenden Rollenkette und versetzt die Hülse 20 in kontinuierliche Eigenrotation, wenn die Förderkette 12 kontinuierlich umläuft. In jeder Hülse 20 ist ein Haltedorn 6 drehfest, jedoch höhenverschieblich aufgenommen. Der Haltedorn 6 ragt an der Unterseite der Hülse 20 heraus und ist starr mit einer am oberen Ende der Hülse 20 herausragenden Steuerstange 22 verbunden. Zwischen das verbreiterte Ende der Steuerstange 22 und der Hülse 20 ist eine Druckfeder 23 eingesetzt, die den Haltedorn 6 in seine in 2 und 4 gezeigte obere Endposition drückt, die durch nicht gezeigte Anschläge definiert ist. Mit Hilfe der Steuerstange 22 und nicht gezeigter stationärer Kurvenrampen kann der Haltedorn 6 entgegen der Kraft der Druckfeder 23 in seine in 2 strichpunktiert angedeutete untere Endposition verfahren werden. Diese Hubbewegung dient zum Einführen des mit einem Federring ausgestatteten Haltedorns in die offene Mündung 4 des Kunststoffvorformlings 2 im Bereich des Einlaufsterns 13 bzw. zum Herausziehen aus der Mündung 4 im Bereich des Transfersterns 14.
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An der Unterseite jedes Ansatzes 12b der Förderkette 12 ist mit Abstand mittels vier dünner, senkrechter Stangen (Befestigungselement 11) eine horizontale Blende 8 mit quadratischem Umfang befestigt. Die Blende 8 besteht aus einem im Wesentlichen ebenen Stück Blech von mehreren Millimetern Dicke oder aus einem profilierten Formteil und weist eine zentrale Öffnung 9 auf, die konzentrisch zur Hülse 20 und zum Haltedorn 6 liegt. Der Durchmesser der Öffnung 9 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Tragrings 3. Die Höhe und Dicke der Blenden 8 ist derart gewählt, dass der Tragring 3 eines Kunststoffvorformlings 1 mit einem geringen Abstand von z. B. 2 bis 3mm zur Unterseite der Blende 8 mittig in der Öffnung 9 liegt und der größte Teil des Kopfs 5 über der Oberseite der Blende 8 heraussteht und so zwischen den vier Befestigungselementen 11 hindurch praktisch von allen Seiten her frei zugänglich ist, wenn der Haltedorn 6 mit dem aufgesteckten Kunststoffvorformling 2 seine obere Endposition einnimmt (siehe 4). In der unteren Endposition dagegen befindet sich ein vom Haltedorn 6 zu erfassender oder freizugebender Kunststoffvorformling 2 mit seiner Mündung 4 mit etwas Abstand unterhalb der Blende 8.
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Die an der Außenseite des linearen Umlaufbereichs der Förderkette 12 in einer Linie angeordneten Heizkästen 7 bilden zusammen mit an der Innenseite des linearen Umlaufbereichs in einer Linie angeordneten plattenförmigen, keramischen Reflektoren 25 und einer keramischen Bodenplatte 26 einen linearen Heizkanal K, in den die in aufrechter Normalposition transportierten Kunststoffvorformlinge 2 von oben her mit ihrem zu verformenden Rumpfbereich (Mantelfläche 24) hineinragen. Auch nach oben hin ist der Heizkanal K durch die einander berührenden oder mit geringem Abstand gegenüberliegenden Blenden 8, die ein umlaufendes Blendenband bilden, in Verbindung mit einem linearen, mit Wasser durchflossenen Kühlschild 27 auf der Seite der Heizkästen 7 und einem Leitblech 28 auf der Seite der Reflektoren 25 weitestgehend geschlossen. Die aufeinander zuweisenden, geradlinigen Kanten des Kühlschilds 27 und des Leitblechs 28 verlaufen parallel zueinander und weisen einen kleinen Abstand zu den Blenden 8 auf oder berühren diese. Durch die Ausbildung eines allseitig geschlossenen Heizkanals K für den zu verformenden Rumpfbereichs (Mantelfläche 24) unterhalb des Tragrings 3 der Kunststoffvorformlinge 2 wird eine äußerst effektive und energiesparende Erwärmung ermöglicht.
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Um eine Überhitzung der Oberfläche der Kunststoffvorformlinge 2 zu vermeiden, sind zwischen den Heizkästen 7 schmale Schlitzdüsen 29 mit angeschlossenen Gebläsen 30 vorgesehen, die Raumluft konzentriert auf die Oberfläche der vorbeirotierenden Kunststoffvorformlinge 2 blasen. Außerdem ist an der Außenseite jedes Heizkastens 7 ein Kühlgebläse 31 angeschlossen, das zur Kühlung der Infrarotstrahler 36 dient. Die Abfuhr der durch die Gebläse 30 und 31 in den Heizkanal K mit Überdruck eingeleiteten Luft erfolgt durch zwischen den einzelnen Reflektoren 25 ausgebildete senkrechte, spaltenförmige Öffnungen 37. Die Öffnungen 37 sind entweder, wie in 1 gezeigt, einfach gegenüber der Strahlungsrichtung der Infrarotstrahlern 36 schräggestellt oder, wie in 3 dargestellt ist, zweifach schräg gestellt. Auf diese Weise wird verhindert, dass die von den Infrarotstrahlern 36 ausgehende Wärmestrahlung direkt durch die Öffnungen 37 entweichen kann. Die Öffnungen 37 münden in einen Sammelkanal 38 ein, durch den die erwärmte, von den Gebläsen 30, 31 stammende Luft aus dem Heizkanal K gezielt aus der Vorrichtung 1 abgeleitet wird.
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Auf Grund der vorbeschriebenen Anordnung liegt der Kopf 5 der Kunststoffvorformlinge 2 vollständig außerhalb des Heizkanals K und ist durch die von der Förderkette 12 getragenen Blenden 8 gegen eine direkte Erwärmung durch die Infrarotstrahler 36 optimal geschützt. Um auch jegliche indirekte Erwärmung durch erwärmte Vorrichtungsteile usw. zu verhindern, ist für die Köpfe 5 eine eigene Kühleinrichtung 10 vorgesehen. Diese weist eine oder mehrere an der Innenseite des linearen Umlaufbereichs der Förderkette 12 angeordnete Düsen 39 auf, die durch Gebläse 40 mit Umgebungsluft versorgt werden. Erforderlichenfalls ist in den Düsen 39 ein Wärmetauscher 41, der von einem Kühlmittel durchflossen ist, angeordnet. Durch die Kühleinrichtung 10 wird eine intensive Kühlung des weitgehend frei zugänglichen Kopfs 5 der Kunststoffvorformlinge 2 bewirkt. Außerdem werden hierdurch die benachbarten Teile der Vorrichtung 1 wie Haltedorne 6 usw. mit gekühlt. Die Luftführung erfolgt durch entsprechende Leitbleche im Gegenstrom zur Luftführung im Heizkanal K, teilweise auch durch den Kühlschild 27.
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Gemäß 5 sind an der Unterseite der Blenden 8 (nur gestrichelt angedeutet) flächig anliegend jeweils zwei flache Abschirmteile 50, 51 um Lagerbolzen (Schwenkachsen 52, 53) gegensinnig zueinander schwenkbar gelagert, wobei diese in der Betriebsstellung den Tragring 3 eines Kunststoffvorformlings 2 vollständig unterfassen und nur einen minimalen Spalt zur Umfangsfläche des Kunststoffvorformlings 2 aufweisen, damit dieser beim Durchlaufen der Heizstrecke noch gedreht werden kann. Die Betriebsstellung der beiden Abschirmteile 50, 51 wird durch einen Anschlagstift 54 definiert, an dem die Abschirmbleche 50, 51 anliegen. Auf beiden Schwenkachsen 52, 53 befinden sich nicht näher gezeigte Drehfedern, die die Abschirmteile 50, 51 in Richtung zum Anschlagstift 54 beaufschlagen. Das in Umlaufrichtung vorauslaufende Abschirmteil 50 ist mit einem radial nach innen weisenden, schrägen Steuerarm 55 versehen, der mit einer in 1 gezeigten ortsfesten Steuerkurve 60 in Eingriff kommen kann und dabei das Abschirmteil 50 vom Kunststoffvorformling gegen den Uhrzeigersinn wegschwenken kann. Durch ein Koppelstück 56 ist das zweite Abschirmteil 51 derart mit dem Steuerarm 55 mechanisch verbunden, dass es gleichzeitig im Uhrzeigersinn bewegt wird, wenn der Steuerarm 55 an der Steuerkurve 60 zur Anlage kommt. Am Ende der Steuerkurve 60 wird der Steuerarm 55 freigegeben und es werden beide Abschirmteile 50, 51 durch die zuvor genannten Drehfedern wieder durch eine gegensinnige Schwenkbewegung mit dem Anschlagstift 54 in Anlage gebracht. Im Umlaufbereich der Steuerkurve 60 wird ein temperierter Kunststoffvorformling bei geöffneten Abschirmteilen 50, 51 entnommen und ein neuer Kunststoffvorformling 2 aufgenommen.
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Ein zweites, schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel ist in den 6 bis 8 dargestellt, wo die beiden Abschirmteil 50, 51 um nur einen gemeinsamen Bolzen (Schwenkachse 58) schwenkbar gelagert sind.
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Es sind auch Varianten denkbar, bei denen die Abschirmteile durch eine im Wesentlichen parallele Verschiebebewegung von der Betriebsstellung in eine Bereitschaftsstellung und umgekehrt überführbar sind.
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Durch die neuerungsgemäßen Abschirmteile wird ein Aufsteigen heißer Luft im Heizofen in Richtung zum Tragring und Kopfstück eines Kunststoffvorformlings noch wirkungsvoller als bisher verhindert. Derartige Abschirmteile können mit nur geringem Aufwand bei bereits bestehenden Heizeinrichtungen nachgerüstet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Kunststoffvorformling
- 3
- Tragring
- 4
- Mündung
- 5
- Kopf
- 6
- Haltedorn
- 7
- Heizkasten
- 8
- Blende
- 9
- zentrale Öffnung
- 11
- Befestigungselement
- 12
- Förderkette
- 12a
- verbundene Kettenglieder
- 12b
- Ansätze
- 13
- Einlaufstern
- 14
- Transferstern
- 15
- Blasrad
- 16
- Antriebsrad
- 17
- Umlenkrad
- 18
- Rollen
- 19
- Schiene
- 20
- Hülse
- 21
- Zahnrad
- 22
- Steuerstange
- 23
- Druckfeder
- 24
- Mantelfläche
- 25
- keramische Reflektoren
- 26
- keramische Bodenplatte
- 27
- Kühlschild
- 28
- Leitblech
- 29
- Schlitzdüsen
- 30
- Gebläse
- 31
- Kühlgebläse
- 36
- Infrarotstrahler
- 37
- spaltförmige Öffnung
- 38
- Sammelkanal
- 39
- Düse
- 40
- Gebläse
- 41
- Wärmetauscher
- 50
- Abschirmteil
- 51
- Abschirmteil
- 52
- Schwenkachse
- 53
- Schwenkachse
- 54
- Anschlagstift
- 55
- Steuerarm
- 56
- Koppelstück
- 58
- Schwenkachse
- 60
- Steuerkurve
- 62
- Abschirmeinrichtung
- K
- Heizkanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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