DE29916315U1

DE29916315U1 - Vorrichtung zum thermischen Konditionieren

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Publication number: DE29916315U1
Application number: DE29916315U
Authority: DE
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2009-09-17

Description

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KRONES AG 08. September 1999

93 0 68 NEUTRAUBLING pat-wm/812-DE

Vorrichtung zum thermischen Konditionieren Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Beim Streckblasformen von Getränkeflaschen oder dgl. werden vorgefertigte Spritzguß-Vorformlinge zunächst thermisch konditioniert, ehe daraus nachfolgend Getränkeflaschen hergestellt werden. Jeder Vorformling ist im Mündungsbereich bereits fertig geformt. Aus diesem Grund soll dort, in einem bestimmten Höhenbereich des Vorformlings nicht mehr nennenswert thermisch konditioniert werden, um die Abmessungen, die Oberflächengüte und den Querschnitt in diesem für den späteren dichten Verschluß wichtigen Höhenbereich des Vorformlings nicht mehr zu ändern.

Bei der aus DE-C-31 09 267 bekannten Vorrichtung kann eine Kühleinrichtung für den Drehtisch vorgesehen sein, die aus einem in den Drehtisch integrierten Kühlsystem mit Wasserzirkulation besteht. Damit läßt sich der Drehtisch in den die Vorformlinge aufnehmenden Tischabschnitten kühlhalten. Dennoch werden die kritischen Höhenbereiche der Vorformlinge zumindest indirekt der Heizbeaufschlagung ausgesetzt, und auch einer Wärmeabstrahlung, die von sich

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zunehmend erwärmenden Komponenten des Drehtisches von innen, von oben und von unten einwirkt.

Die aus DE-C-39 08 354 bekannte Vorrichtung hat in die Vorformlings-Träger integrierte, zylindrische Abschirmhülsen, die den kritischen Höhenbereich jedes Vorformlings umfassen und gegen eine direkte Beaufschlagung abschirmen. Jedoch beaufschlagt ein allgemeiner Wärmefluß, heiße Luft, die Wärmeabstrahlung benachbarter Maschinenkomponenten und die Einwirkung der Heizeinrichtungen die Abschirmhülsen, so daß diese relativ schnell heiß werden und keine zufriedenstellende Schutzfunktion leisten.

Die aus DE-U-29 81 0567 bekannte Vorrichtung enthält einen außerhalb der Peripherie des Drehtisches stationär angeordneten, wassergekühlten Kühlkörper als Halterung von Heizeinrichtungen. Die kritischen Höhenbereiche der Vorformlinge werden zusätzlich durch aus stationären Blasdüsen austretendes Druckgas aktiv gekühlt, d.h. mit einer Kombination aus aktiver und passiver Kühlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf baulich einfache Weise eine gleichbleibende Kühlung des kritischen Höhenbereichs jedes Vorformlings gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs gelöst.

Jeder Vorformling wird nicht nur nach innen und nach außen, d.h. in den hauptsächlichen Wärmebeaufschlagungsrichtungen, gegenüber dem Wärmefluß abgeschirmt,, sondern auch durch die von dem Kühlmedium durchströmten Kühlelemente gekühlt. Dabei führen die Kühlelemente nicht nur die von außen her zum kritischen Höhenbereich des Vorformlings strömende Wärme ab, sondern auch gegebenenfalls innen zum zu schützenden

Höhenbereich vordringende Wärme. Um den zu schützenden Höhenbereich wird somit ein gleichmäßiges, kühles Klima aufrechterhalten, das eine unerwünschte thermische Konditionierung verhindert. Die Kühlelemente, die sich direkt bei dem zu schützenden Höhenbereich befinden, lassen sich baulich einfach an dem Drehtisch anordnen und mit der Kühlmittelversorgung verbinden. Durch die Kombination einer Abschirmung und einer Kühlung läßt sich das Klima sehr präzise steuern und ist der Kühlungs-Energieaufwand relativ gering.

Zweckmäßigerweise umfassen die Kühlelemente jeden Vorformling über mehr als 180°. Damit wird ein guter Abschirm- und Kühleffekt erzielt, und bleibt - falls erforderlich - die Möglichkeit eines seitlichen Zugriffs erhalten. Umfassen die Kühlelemente die Vorformlinge über den gesamten Umfang, so ist zwar kein seitlicher Zugriff mehr möglich, jedoch wird sehr wirksam gekühlt und abgeschirmt.

Um eine lokal zu starke Kühlung oder gegebenenfalls einen Kontakt mit dem zu schützenden Höhenbereich zu vermeiden, sollte um den zu schützenden Höhenbereich ein Zwischenraum vorgesehen sein. Der Zwischenraum ermöglicht es auch, wahlweise Vorformlinge mit unterschiedlichen Durchmessern bei dem zu schützenden Höhenbereich zu konditionieren.

Baulich einfach ist jedes Kühlelement hohl und mit einem zirkulierenden Kühlmedium gefüllt und auf der Oberseite des Drehtisches angebracht, so daß es nach oben übersteht und die Abschirm- und Kühlfunktion bringt. Während der thermischen Konditionierung jedes Vorformlings befindet sich dessen zu schützender Höhenbereich innerhalb des Überstandes der Kühlelemente über der Oberseite des Drehtisches.

Besonders zweckmäßig ist es, zwei als konzentrische Kühlringe ausgebildete Kühlelemente auf dem Drehtisch anzuordnen,

zwischen denen die Vorformlinge positioniert sind. Die Kühlringe können einstückig ausgebildet oder auch aus Ringsegmenten zusammengesetzt sein. Die Kühlringe werden entweder in Halterungen des Drehtisches befestigt (Austauschbarkeit) oder auf andere Weise mit dem Drehtisch verbunden. Gegebenenfalls sind die Kühlringe gegenüber dem Drehtisch wärmeisoliert. Eine in den Drehtisch selbst integrierte Kühleinrichtung ist dann nicht mehr nötig. Allerdings ist es nicht ausgeschlossen, eine in den Drehtisch integrierte kühleinrichtung mit den Kühlelementen baulich zu kombinieren, und gegebenenfalls an gemeinsame Versorgungen anzuschließen oder die Leitungen zu den Kühlringen zumindest teilweise im Drehtisch auszubilden.

Alternativ können die Kühlelemente Kühlringe sein, deren jeder mindestens einen Vorformlings-Höhenbereich umfaßt. Dies bedeutet, daß ein solcher Kühlring für eine Gruppe von Vorformlingen vorgesehen sein könnte. Der Vorzug ist jedoch einer Lösung zu geben, bei der jeder Kühlring nur einen Vorformling umfaßt und für dessen Kühlung allein verantwortlich ist.

Baulich einfach sind die Kühlringe gebogene Hohlprofile. Hochkantstehende Rechteck-Hohlprofile sind besonders zweckmäßig, da sie in beliebigen Dimensionen handelsüblich sind. Die Hohlprofile müssen nicht notwendigerweise rund gebogen sein, sondern könnten einfacher aus einzelnen abknickenden Profilabschnitten bestehen.

Um das Eindringen von Wärme in den Zwischenraum von oben her so weit wie möglich zu behindern, sind den Zwischenraum oben abdeckende Abdeckungen zweckmäßig.

Ferner könnten die Kühlelemente an ihren nach außen weisenden Seiten wärmereflektierende oder isolierende Abdeckungen haben. Damit wird vermieden, daß die Kühleinrichtung

unzweckmäßig viel der zur thermischen Konditionierung eingesetzten Wärmeenergie abführt bzw. erreicht, daß der innenliegende Bereich mit moderater Kühlleistung ausreichend kühl bleibt.

Damit die Kühlelemente die Zufuhr und die Abfuhr der Vorformlinge zu den Vorformlings-Trägern nicht beeinträchtigen, sollten die drehbaren Dorne der Vorformlings-Träger mindestens um das Maß des Überstands der Kühlelemente "über die Drehtischoberfläche anhebbar und absenkbar sein.

Wenigstens eine zentrale Kühlmittel-Drehverteilvorrichtung für die Kühlelemente trägt dazu bei, Abdichtungs- und Verschleißprobleme zu vermeiden.

Das Klima in den Zwischenräumen läßt sich dann besonders gleichmäßig kühlhalten, wenn die den zu schützenden Vorformlings-Höhenbereichen zugewandten Oberflächen der Kühlelemente möglichst groß sind, z.B. mittels Kühlrippen oder anderen oberflächenvergrößernden Strukturen.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum thermischen Konditionieren von thermoplastischen Vorformlingen,

Fig. 2 einen Detailschnitt im Schnittbereich II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf zwei Detailvarianten.

Eine Vorrichtung C in Fig. 1 zum thermischen Konditionieren thermoplastischer Vorformlinge V, beispielsweise in einer

Maschine zum Streckblasformen von Getränkeflaschen, weist einen um ihre Mitte 1 rotierenden Drehtisch T auf, nahe dessen Peripherie mit Umfangsabständen mehrere Vorformlings-Träger A angeordnet sind. Jeder Träger A übernimmt einen Vorformling V von einem Zufuhrstern 2, transportiert ihn entlang stationärer, der Peripherie des Drehtisches T zugeordneten Heizeinrichtungen H, und übergibt den thermisch konditionierten Vorformling an einen Abfuhrstern 3. In den Drehtisch T ist eine mit einem Kühlmittel, z.B. Kühlwasser, durchströmte 'Kühleinrichtung K baulich eingegliedert, die in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 aus zwei konzentrischen Kühlringen Kl und K2, Zufuhr- und Abfuhrleitungen 4, 5 und einem Drehverteiler D in der Drehtischmitte besteht. Der Kühlring Kl ist der äußere Kühlring und schirmt die Vorformlinge V nach außen ab. Der Kühlring K2 ist der innere Kühlring und schirmt die Vorformlinge V nach innen ab. Zwischen den Kühlringen Kl, K2 liegt ein Zwischenraum 6 vor, in dem ein gekühltes, gleichmäßiges Klima herrscht. Der Zwischenraum 6 kann nach oben abgedeckt sein, zumindest zwischen den Vorformlings-Trägern A.

Anhand Fig. 2 wird die Ausführungsform der Fig. 1 näher erläutert. Es ist eine Betriebsphase angedeutet, in der ein Vorformling V gerade vom Zufuhrstern 2 mittels eines Schwenkbügels 8 an den Vorformlings-Träger A übergeben worden ist. Der Vorformlings-Träger A enthält einen Dorn 9, auf den der Vorformling V aufgesteckt ist. Bei der Übergabe befindet sich der Dorn 9 in einer angehobenen Lage. Eine Hilfseinrichtung 18, die mit dem Zuführstern 2 rotiert, kann die ordnungsgemäße Übergabe unterstützen.

Der Dorn 9 ist auf einem Drehzapfen 10 befestigt, der sich durch den Drehtisch T nach unten erstreckt und mit einer Hebesteuereinrichtung 11 gekoppelt ist. Der Drehzapfen 10 ist drehfest in einer Büchse 13 gehalten, die in Lagern 12 im Drehtisch T drehbar ist. Antriebsvorrichtungen 26 rotieren

die Büchse 13 mit dem Drehzapfen 10 und damit den Vorformling V um die Achse des Drehzapfens 10.

Vor dem Eintreten des Vorformlings V in den Bereich der Heizeinrichtungen wird der Dorn 9 abgesenkt, bis der Vorformling die in dünn gezeichneten Linien angedeutete, abgesenkte Position einnimmt.

Der Vorformling V ist aus einem thermoplastischen Kunststoff spritzgußgeformt und besitzt einen Hohlkörper 14 sowie einen Mündungsbereich 15, in dem beispielsweise eine Behälterdichtfläche und ein Verschlußgewinde bereits endgültig fertig geformt sind. Dieser Mündungsbereich 15 soll an der thermischen Konditionierung des Vorformlings so wenig wie möglich teilnehmen. Er definiert einen Höhenbereich B des Vorformlings V, den es gegen unzulässige Wärmebeaufschlagung zu schützen gilt.

In der in dünnen Linien angedeuteten, abgesenkten Position des Drehzapfens 10 befindet sich der zu schützende Mündungsbereich 15 in einem Zwischenraum 6 oberhalb des Drehtisches T, der nach außen und innen durch die Kühlelemente Kl und K2 abgeschirmt und zudem gekühlt ist. Die Kühlelemente Kl, K2 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel konzentrische Kühlringe aus hochkant stehenden Rechteckprofilen 16, in denen das Kühlmittel 17 zirkuliert. Die Kühlelemente sind mit nicht gezeigten Halterungen auf dem Drehtisch T festgelegt, oder an diesem verschraubt oder verlötet. Sie sollen sich über eine Höhe erstrecken, die in etwa dem zu schützenden Mündungsbereich 15 des Vorformlings V entspricht. Oben sind auf den Kühlelementen Kl, K2 Abdeckungen 20 angebracht, die den Zwischenraum 6 nach oben so weit abschließen, daß der Vorformling V gerade noch anhebbar, absenkbar und drehbar bleibt. Die in Umfangsrichtung vorliegenden Zwischenabstände zwischen benachbarten Vorformlings-Trägern können nach oben

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vollständig verschlossen sein, um in dem Zwischenraum 6 über den gesamten Umfang des Drehtisches T ein möglichst gleichmäßiges kühles Klima aufrechtzuerhalten. Die Peripherie 7 des Drehtisches liegt in Fig. 2 links. An den Kühlelementen K könnten, z.B. außen, wärmereflektierende oder isolierende Auflagen 19 (gestrichelt gezeigt) vorgesehen sein. Ferner ist es denkbar, zumindest innenseitig an den Kühlelementen Kl, K2 gestrichelt angedeutete Kühlrippen R oder ähnliche, oberflächenvergrößernde Strukturen vorzusehen.

In Fig. 3, linke Seite, ist jeder Vorformling V auf seinem Träger A von einem eigenen Kühlring Kl umfaßt, der über Leitungen 22 an einen innenliegenden Versorgungskanal 21 angeschlossen ist.

In Fig. 3, rechte Seite, ist jeder Vorformling V ebenfalls von einem eigenen kreisförmigen Kühlring K2 umfaßt, der über Leitungen 23, 24 an die Versorgungsstränge 21, 25 angeschlossen ist.

In Fig. 3 könnten vor den Kühlelementen Kl, K2 Abschirmungen (nicht gezeigt) auf dem Drehtisch angebracht sein, die eine direkte Beaufschlagung der Kühlelemente Kl, K2 durch die Heizeinrichtungen vermeiden. Es wäre möglich, solche Abschirmungen bei den Heizeinrichtungen vorzusehen, um die Heizbeaufschlagung exakt auf den Hohlkörper 14 zu begrenzen und die Kühlelemente Kl, K2 zu entlasten.

Die Kombination einer Abschirmung der zu schützenden Höhenbereiche der Vorformlinge mit einer Kühlung erzeugt im Zwischenraum 6 ein sehr gleichmäßiges kühles Klima. Dabei ist die Wärmeabfuhr über das Kühlmittel wichtig, weil nicht nur die direkte Heizeinwirkung der Heizeinrichtungen auf den zu schützenden Höhenbereich jedes Vorformlings zu vermeiden ist, sondern auch die indirekte Aufheizung durch praktisch alle Komponenten des Drehtisches, die mit längerer Betriebsdauer

unvermeidlich aufgeheizt werden und dann parasitäre Heizquellen bilden, die Wärme an den zu schützenden Höhenbereich des Vorformlings abzugeben trachten. Denn bei den relativ hohen Temperaturen für die thermische Konditionierung der Vorformlinge ist in der ganzen Vorrichtung eine immense Wärmemenge bevorratet, die es von den zu schützenden Oberflächenbereich des Vorformlings fernzuhalten gilt.

Wie die Fig. *1 zeigt, ist jedes Kühlelement Kl, K2 durch zwei Trennwände 31, 32 in zwei 180° umfassende Abschnitte unterteilt. Hierdurch läßt sich in Verbindung mit einer entsprechenden Anordnung der Zufuhrleitungen 4 und der Abfuhrleitungen 5 eine gezielte Strömung des Kühlmittels 17, vorzugsweise Wasser, realisieren. Die Strömungsrichtung ist durch Pfeile angedeutet und erbringt eine besonders gleichmäßige Kühlwirkung. In einfacheren Fällen genügt eine einzige Trennwand 31, 32, auf deren einer Seite die Zufuhrleitung 4 und auf deren anderer Seite die Abfuhrleitung 5 einmündet.

Claims

1. Vorrichtung (C) zum thermischen Konditionieren thermoplastischer Vorformlinge (V), insbesondere bei der Streckblasformung von Flaschen, mit einem nahe seiner Peripherie (7) mehrere Vorformlings-Träger (A) aufweisenden, drehantreibbaren Drehtisch (T), dem außen stationäre, die vom Drehtisch geförderten Vorformlinge beaufschlagende Heizeinrichtungen (H) zugeordnet sind, und mit einer drehtischfesten, von einem Kühlmedium durchströmten Kühleinrichtung (K), dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (K) die Vorformlinge (V) über einen Bereich (B) ihrer Höhe zumindest nach außen gegenüber den Heizeinrichtungen (H) und nach innen zur Drehtischmitte (1) abschirmende und kühlende Kühlelemente (K1, K2) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (K1, K2) den abzuschirmenden Höhenbereich (B) jedes Vorformlings (V) über mehr als 180° des Umfangs, vorzugsweise über den gesamten Umfang, umfassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem abzuschirmenden Höhenbereich (B) und jedem Kühlelement (K1, K2) ein Zwischenraum (6) vorgesehen ist, dessen kleinste Weite kleiner ist als das Maß des Höhenbereichs (B).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlelement (K1, K2) hohl ist und ein zirkulierendes Kühlmittel (17) enthält und von der Oberseite des Drehtisches (D) über dessen Oberseite nach oben vorsteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (K1, K2) im wesentlichen konzentrische innere und äußere Kühlringe bilden, zwischen denen ein die Vorformlinge (V) aufnehmender Zwischenraum (6) begrenzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (K1, K2) Kühlringe bilden, deren jeder mindestens einen, vorzugsweise nur einen einzigen, Vorformling (V) umfaßt.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlringe gebogene Hohlprofile (16) sind, vorzugsweise hochkantstehende Rechteck-Hohlprofile.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Kühlelemente (K1, K2) nach innen über den Zwischenraum (6) greifende Abdeckungen (20) vorgesehen sind, die vorzugsweise auf den Kühlelementen (K1, K2) angebracht sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (K1, K2) zumindest an ihrer zu den Heizeinrichtungen (H) weisenden Seite wärmereflektierende oder isolierende Auflagen (19) aufweisen.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformlingsträger (A) einen Haltedorn (9) aufweist, der um seine Achse drehbar und in Richtung seiner Achse relativ zum Drehtisch (T) um ein Maß höhenverstellbar ist, das mindestens dem Überstand der Kühlelemente (K1, K2) über die Drehtischoberseite entspricht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (K1, K2) an wenigstens eine, Vor- und Rücklauf aufweisende Kühlmittel-Drehverteil- Vorrichtung (D) angeschlossen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (K1, K2) dem Vorformling (V) zugewandte Kühlrippen (R) aufweisen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (K1, K2) mindestens eine innere Trennwand (31, 32) aufweisen die die Stömung des Kühlmediums (17) beeinflußt.