DE3210676A1 - Quarzlampen-strahlungsofen - Google Patents
Quarzlampen-strahlungsofenInfo
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Description
16. März 1982
Re/hö Case 8103F
Anmelderin: CINCINNATI MILACRON INC., 4701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 45209, USA
Quarz lampen-Strahiungsofen
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft im allgemeinen das Erhitzen von
Vorformlingen thermoplastischer Gegenstände in Vorbereitung
auf das Expandieren der Vorformlinge zur Herstellung molekular ausgerichteter thermoplastischer Gegenstände.
Spezieller bezieht sich die Erfindung auf kontrolliertes
Strahlungserhitzen von Vorformlingen unter der Verwendung von Wolfram-Fadenquarzlampen.
Das Strahlungserhitzen ist seit langem als die effizienteste
Methode des Erhitzens im Vergleich zur Wärmekon-
vektion und zur Wärmeleitung bekannt. Verfahren zur 30
Strahlungserwärmung unterscheiden sich von der Erwärmung
durch Konvektion und von der Erwärmung durch Wärmeleitung dadurch, daß die Energie von der Quelle zum Objekt mit
Hilfe elektromagnetischer Strahlen mit Lichtgeschwindigkeit übertragen wird und das Objektmaterial die einfallen-35
de Strahlungsenergie in Wärme umwandelt. Bei der Konvektions erwärmung wird die Wärme durch Zirkulation eines
erwärmten Mediums, beispielsweise Luft, zwischen der Wärme-
quelle und dem Objekt/Übertragen, und bei der Wärmeleitung
wird die Wärme durch den inkremetalen Fluß der Wärme durch
ein hochleitfähiges Medium wie Aluminium oder Kupfer übertragen.
Im Gegensatz zur Wärmeübertragung durch Strahlungswärme machen es diese Verfahren notwendig, daß das Medium,
um eineEnergieübertragung zu erreichen, die Energie in
Wärme umwandelt, wodurch sich in der Folge Wärmeverluste
an die Umgebung vergrößern.
Um die Heizeffizienz beim Erwärmen mittels Wärmestrahlung
zu maximieren, müssen erhebliche Mengen solcherEnergie
abgestrahlt werden, die ihre Wellenlängen in solchen Bandbereichen hat, die vom Material weitergeleitet werden und
hierdurch hinter die Oberfläche des Vorformlings eindringen. Da jedoch ein schwarzer Körper als Strahler alle
Wellenlängen erzeugt, hat das Betreiben einer Quelle zum Erzeugen hoher Niveaus von Übertragungsbandenergie notwendigerweise
angehobene Niveaus von Absorptionsbandenergie
zur Folge. Ein Versuch beim Stand der Technik, um die hiermit zusammenhänge ungewünschte überhitzung der Oberfläche,
die sich andernfalls ergeben würde, zu vermeiden, besteht darin, die Oberflächenwärme mit einem Glühgas abzuführen.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine geeignete Vorrichtung vorgesehen sein muß, um den Fluß des
Gases bei einer annehmbaren Temperatur aufrechtzuerhalten.
Man trifft auf zusätzliche Probleme, wenn man es mit Vorformlingen
zu tun hat, die über die Länge der orientierbaren Abschnitte eine nicht-gleichförmige Wanddiche aufweisen.
Eine Lösung gemäß dem Stand der Technik hierfür besteht darin, die den Quellen zugeführte Leistung zu
vermindern, deren Ausgangsleistung vornehmlich gegen die
dünneren Wandbereiche gerichtet ist. Diese Lösung jedoch weist den ihr innewohnenden Nachteil auf, daß die spektrale
Verteilung der abgestrahlten Energie in Richtung auf längere Wellenlängen verschoben wird und daß hieraus eine wesentliche
Verminderung der gesamten H3he der abgestrahlten
321067$
Strahlung resultiert.
Weiterhin wurde da, wo der Stand der Technik den Betrieb
von Quarzlampenquellen bei andauernd hoher Leistungsauf-5
nähme gezeigt hat, eine annehmbare Lebensdauer der Lampe
nur dadurch erreicht, daß die Lampenoberflächen mit einem wärmeaustauschenden Gas gekühlt wurden.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die ~
Wärmeübertragung von Strahlungsquellen auf thermoplastische
Vorformlinge in solcher Weise zu steuern, daß der Wirkungsgrad
der Wärmeübertragung aufgrund Strahlungswärme ausgenutzt werden kann, ohne von einem Wärmeaustauschmittel
,_ für die Quelle oder für den Vorformling Gebrauch machen 15
zu müssen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine vollkommen flexible Steuerung des Heizungszyklusses für den Vorform-2_ ling zu schaffen, so daß Variationen in der Materialdicke und in der Größe des Vorformlings leicht ausgeglichen werden können.
Gemäß einer Verwirklichungsform der Erfindung werden ein
Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, zum Strahlungserwärmen von Vorform!ingen für Getränkeflaschen aus Polyethylenterephthalat . Die thermoplastischen Vorformlinge
müssen vor ihrer Blasverformung in die endgültige Form auf die Temperatur erhitzt werden, die als sogenannte
molekulare Orientierungstemperatur bekannt ist. Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt röhrenförmige Wolfram-Fadenquarzlampen und Zeitglieder zur Steuerung der Heizzyklen. Die Lampen sind in einer einzigen Ebene angeordnet und die Vorformlinge werden mit ihrer Längsachse
parallel zur Ebene der Lampen gehalten. Die Lampen werden abwechselnd während voneinander unabhängig programmierbarer Zeitabschnitte mit hoher bzw. niedrider Eingangsleistung betrieben, während die Vorformlinge gleichzeitig
321067S
um ihre Längsachse gedreht werden. Die gesamte Heizzeit
wird unabhängig bestimmt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Strahlungserhitzen von Vorform!ingen thermoplastischer
Gegenstände,
IO
IO
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Vorform!ings, in seiner
raummäßigen Beziehung zu den Heizstrahlelementen,
Fig. 3 eine grafische Darstellung der Absorption von PET in Abhängigkeit von der Wellenlänge der einfallenden
Strahlung,
Fig. 4 eine Darstellung eines Wandabschnittes eines Vorform!
in gs und
20
20
Fig. 5 grafische Darstellungen der spektralen Energieverteilung schwarzer Körper bei mehreren Temperaturen
und die thermischen Ansprechzeiten verschiedener
Strahlungsquei1 en.
25
25
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Strahlungserhitzen von
Vorform!ingen thermoplastischer Gegenstände. In der Heizanordnung
nach der bevorzugten Ausführungsform werden die
Vorform!inge 10 durch eine Anordnung getragen, die einen
Träger 18 und eine Anzahl von Greiferanordnungen 15 mit
Bechern 14 und Fingern 16 umfassen. In Fig. 1 ist der Träger 18 teilweise im Schnitt dargestellt, um die Greiferanordnungen
15 darstellen zu können, von denen eine aufgeschnitten dargestellt ist, so daß deren geformter Abschnitt
12 (typischerweise mit einem Gewinde versehen für einen Verschluß)
des Vorformlings 10 in Erscheinung tritt. Die Becher 14 schirmen den geformten Abschnitt 12 der Vorform-
Tinge 10 von den Wärmequellen ab. Die Greifer 15 sind an Wellen 20 befestigt, die in Wellenführungen 21 gelagert
sind, um eine Rotation der Vorformlinge während der Zeit,
in der sie den Wärmequellen ausgesetzt sind, zu ermög-5
liehen. Die Drehgeschwindigkeiten variieren in Abhängigkeit von der Dicke der jeweiligen Wandabschnitte der Vorformlinge und von dem Abstand der Vorformlinge von den ·
Wärmequellen. Im Falle des bevorzugten Ausführungsbeispiels liegt die Rotationsgeschwindigkeit zwischen ungefähr 15 U.p.M. und 120 U.p.M.
Die Heizanordnung 25 besteht aus Heizelementen 22, die in einem Ofenrahmen 29 befestigt sind, in dem die Heizelemente ineiner vertikalen Ebene und untereinander parallel
15
ausgerichtet sind. Die von der Anmelderin gewählten Heizelemente sind im Handel erhältlich und sich von der Bauart, bei der in einem rohrförmigen Quarzmantel Wolfram-Drähte eingeschlossen sind. Die gewählten Lampen haben
eine kontinuierliche Nennleistung von 3800 Watt und eine
20
Betriebsspannung von 550 bis 600 Volt. Bei diesem Leistungsniveau erreichen die Lampen eine maximale Temperatur von
ungefähr 2500° Kelvin (annäherungsweise 4040° Fahrenheit).
über eine Wechselstromquelle 24 wird den Quarzelementen
25
einen Seite mit den Klemmen 23 an einem Ende aller Heizelemente 22 verbunden ist. Die andere Seite der Wechselstromqueile 24 speist Verstärker 26, die ihrerseits je-
Q0 weils einzeln mit den Heizelementen 22 an den Klemmen 27
verbunden sind. Jeder der Verstärker 26 kann eine hohe und eine niedrige Ausgangsleistung erzeugen. Die Anmelderin hat kommerziell verfügbare phasengesteuerte Schaltverstärker gewählt, die eine Überstrom-Begrenzungsschal-
gg tung einschließen, um die Schaltgeräte vor Beschädigung
zu schützen, die sich anderenfalls aus der Einschaltstromspitze bei kaltem Heizfaden der gewählten Lampen ergeben könnte. Das Niveau der hohen Ausgangsleistung ist so
eingestellt, daß sie ungefähr 80 % der Dauernennleistung der Lampen liefert, um die Lampenstromkreise gegen
Spannungsänderungen der Quelle 24 unempfindlich zu machen
und die Beanspruchung der Lampin/reduzieren. Die Einstellung
wird mit Hilfe einer kontinuierlich variablen
Eingangseinrichtung, beispielsweise mit Hilfe eines
Potentiometers vorgenommen. Das Niveau der niedrigen Ausgangsleistung ist so eingestellt, daß zwischen ungefähr
1 % und 10 % der Dauernennleistung der Lampen geliefert
wird. Die Verstärker nehmen auch Inputs auf zum Auswählen, ob die Ausgangsleistung hoch oder niedrig
sein soll. Bei der bevorzugten Anordnung der Anmelderin werden diese Inputs durch unabhängig vorwählbare Timer
28 und 30 gebildet, einer für die Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung und der andere für die Zeitdauer der
niedrigen Ausgangsleistung. Das Niveau der niedrigen Ausgangsleistung ist auf einen Punkt eingestellt, bei
dem die abgegebene Strahlungsenergie des Quarzelementes
iro Vergleich zum Erhitzen der Vorformlinge unbedeutend
ist, während zur gleichen Zeit für die Lampen ausreichend Energiezufuhr aufrechterhalten wird, um die ungewünschten.
Effekte des "full swing thermocycling" zu reduzieren, die
sich ergeben wurden, wenn der Strom vollständig abgeschaltet werden würde.
Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform unabhängige Timer 28 und 30 die Dauer der hohen Ausgangsleistung und
die Dauer der niedrigen Ausgangsleistung für jeden Verstärker
26 steuern und auf diese Weise die Anpassung des Steuerungssystems an eine größere Vielfalt der Größe der
Vorformlinge erlauben, könnte eine gleichermaßen geeignete Steuerung durch Verwendung eines einzelnen Prozent-Timers
für jeden Verstärker 26 erreicht werden. Bei einer solchen Anordnung ist die gesamte Zykluszeit durch die Zeit des
Prozent-Timers festgelegt und die Zeitdauer der hohen Leistung oder der niedrigen Leistung ist als ein Prozent-
satz dieser gesamten Zeitdauer eingestellt. Die Anmelderin hat herausgefunden, daß zum Erzielen optimaler Resultate
die Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung nicht geringer als die Zeitdauer einer vollständigen Rotation des Vorformlings
sein sollte.
Wie im folgenden in größerer Ausführlichkeit beschrieben
wird, ist die Geschwindigkeit der Strahlungserhitzung durch
die thermische Leitfähigkeit des Materials des Vorformlings
begrenzt. Die vorliegende Erfindung zieht aus der Tatsache Nutzen, daß die Quarzelemente wesentliche Strahlungsmengen
bei Wellenlängen produzieren, die durch das Material des Vorformlings transmittiert werden. Während der Perioden
._ der hohen Ausgangsleistung wird die Strahlungsenergie durch
das Material des Vorformlings sowohl absorbiert als auch
transmittiert. Nachdem die den Vorformling erreichende
Energiedichte an der Oberfläche am höchsten ist, ist die Bestrahlungsdauer jedes beliebigen Wandabschnittes des
Vorformlings durch die Fähigkeit des Vorformlings begrenzt, die an der Oberfläche erzeugte Hitze in das Innere
des Wandabschnittes abzuführen. Der innere Wandabschnitt wird durch die kombinierten Effekte der Eindringung der
Strahlungsenergie in das Transmissionsband des Materials und der Wärmeleitung von der Oberfläche in das Innere erhitzt.
Während der Periode der niedrigen Ausgangsleistung ist die Energiedichte der Strahlungsemission am Wandabschnitt
des Vorformlings unbedeutend und das Erhitzen des
inneren Bereiches des Wandabschnittes vollzieht sich
durch/
primär ,wärmeleitung. Das unabhängige Einstellen der jeweiligen
Zeitdauer für die hohe und für die niedrige Ausgangsleistung wird benutzt, um Änderungen in der Wandstärke
ausgleichen zu können. Die unabhängige Steuerung der Leistung für jedes der Heizelemente schafft eine Einrichtung
zum Ermöglichen einer thermischen Formgebung der Körper der Vorformlinge.
In Fig. 2 sind die Quarzlampen 22 mit den Achsen ihrer Lampenquerschnitte in einer Reihe dargestellt, umgeben mit
einem Mantel 86 und Glühdraht 88, angeordnet in einer Ebene
_ P1 unter einem festliegenden Abstand D von der longitudi-I
nalen Linie des Teilquerschnittes 80 des Vorformlings 10,
wobei die longitudinale Mittellinie in einer parallelen
Ebene P« liegt. Der Abstand D und der Achsabstand zwischen
den Elementen 22 sind so gewählt, daß die in Richtung des Vorformlings 10 abgestrahlte Energie in bestimmte Segmente,
die sich an der parallelen Ebene P2 überlappen, verteilt
wird. Die Überlappung ist durch das sich überschneiden der gestrichelten Linien der Strahlungsenergiemuster mit der
Ebene P2 angedeutet. Hieraus folgt, daß diese Strahlungsenergiemuster
zumindest benachbart "über der Oberfläche des orientierbaren Abschnittes des Vorformlings 10 verteilt
sind. Der Bereich des Wandabschnittes des Vorformlings bei 82 ist im Vergleich zu dem Bereich bei 84 ersichtlich
wesentlich dünner und tatsächlich näher an der Mittellinie der Quarzlampen 22 angeordnet, und zwar aufgrund des konischen
Profils des Vorformlings 10. Um aus den kombinierten Aufheizeffekten der Wärmeleitung und der Strahlung Nutzen
zu ziehen und gleichzeitig die vorgenannten Unterschiede im tatsächlichen Abstand und in der Wandstärke des Vorformlings
auszugleichen, sind die Timer 28 und 30 für die hohe Ausgangsleistung und die niedrige Ausgangsleistung
unabhängig voneinander einstellbar ausgebildet, und zwar für jeden der die Leistungsaufnahme der Quarzlampen 22
steuernden Verstärker 26. Auf diese Weise kann die Strahlungsenergiedichte in jedem Abschnitt des nicht-abgeschirmten
Bereiches des Vorformlings gesteuert werden.
Im folgenden wird auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen, anhand derer die kombinierten Effekte der Strahlungserwärmung
und der Erwärmung durch Wärmeleitung innerhalb eines Wandabschnittes der Vorformlings am besten erklärt
werden können. Fig. 3 stellt eine grafische Darstellung
der prozentualen Transmittanz von Polyethylenterephthalat für Strahlung im Wellenlängenbereich von ungefähr
2 bis ungefähr 14 Mikrometer dar. Im Wellenlängenbereich
von ungefähr 2 bis ungefähr 5,5 Mikrometer, mit der Aus-5
nähme eines Absorpitonsbandes direkt unterhalb von 3 Mikrometer, ist die prozentuale Transmittanz über 80 %. Unter
Bezugnahme auf Fig. 4 und unter Beachtung, daß der Wandabschnitt des Vorform!ings Schichten 210 mit einer Dicke,
die gleich ist derjenigen, für die die Transmission von
Strahlung einer Wellenlänge von 2 Mikrometer ungefähr 80 % ist, umfaßt, kann gesehen werden, daß annähernd 10 %
der einfallenden Strahlung an der Oberfläche 200 durch einen Wandabschnitt transmittiert wird, der eine Dicke
aufweist, die gleich ist der Dicke von zehn solcher Schich-
ten. Mit hohen, auf die Oberfläche des Vorform!ings auftreffenden Energiedichten und vorausgesetzt, daß ein
wesentlicher Anteil dieser einfallenden Energie eine Wellenlänge aufweist, die vom Material des Vorformlings
transmittiert werden kann, erzeugt daher dann die Transmittanz dieser Wellenlängen durch das Material eine signifikante Erhitzung innerhalb des Materials. Zur gleichen
Zeit bestimmt die thermische Leitfähigkeit des Materials die Geschwindigkeit, mit der die an der Oberfläche ab
sorbierte und hier in Wärme umgewandelte einfallende Ener
gie in das Innere des Wandabschnittes übertragen wird.
Der Vorteil von Hochtemperatur-Quarzlampen in Hinblick auf die Quantität von Strahlung des Wellenlängenbereiches im
nahen Infrarot(WeI1enlängen im Bereich von ungefähr 1 bis
ungefähr 2 Mikrometer) kann am besten unter Bezugnahme auf Fig. 5 beurteilt werden. Die Kurven 42, 44, 46 und
der grafischen Darstellung 40 stellen die Strahlungsenergie (Wp),gemessen entlang der vertikalen Achse, in
Abhängigkeit von der Wellenlänge (λ) der Strahlung, gemessen entlang der horizontalen Achse, dar. Diese Kurven
entsprechen der durch das Plank'sche Strahlungsgesetz definierten Beziehung, die wie folgt lautet:
= 2 V he
he
he
κ
λδ(β -D
λδ(β -D
in
1U
15
wobei Wp die Strahlungsdichte,
T die Konstante 3,14159,
c die Lichtgeschwindigkeit = 2,9979 · 10
h das Plank'sche Wirkungsquantum = 6,62
K die Boltzman - Konstante = 1,38
10
_2
m/Sek.,
-34
· 10
· 10
Joule Sek.
Joule pro Grad Kelvin,
T die Körpertemperatur in Grad Kelvin und λ die Wellenlänge der Strahlungsemission in Mikrometer
ist.
20
Die Kurve 42 ist für einen schwarzen Körper bei einer Temperatur von ungefähr 2500° Kelvin gezogen. Die Kurve
ist für einen schwarzen Körper bei einer Temperatur von ungefähr 2000° Kelvin gezogen. Die Kurve 46 ist für einen
schwarzen Körper bei einer Temperatur von ungefähr 1800° Kelvin und die Kurve 48 für einen schwarzen Körper bei
einer Temperatur von ungefähr 1000° Kelvin gezogen. Während metal!ummantelte Heizelemente typischerweise bei einer
Temperatur von ungefähr 1000° Kelvin arbeiten, arbeiten die Quarzlampen desjenigen Typs, der in der bevorzugten
Ausführungsform Verwendung findet, bei einer Spitzentemperatur von ungefähr 2500° Kelvin. Wie aus der grafischen
Darstellung 40 gesehen werden kann, liegt das Maximum der Strahlungsenergie für den schwarzen Körper
der Kurve 42 über hundertmal höher als das Maximum der Strahlungsenergie für einen schwarzen Körper der Kurve
48; und in signifikanter Weise tritt das Maximum der
Strahlungsenergie für den schwarzen Körper mit höherer Temperatur bei sehr viel kürzeren Wellenlängen auf. Insbesondere
liegt das Maximum der Strahlungsenergie für
einen schwarzen Körper der Temperatur von 2500° Kelvin
bei einer Wellenlänge von ungefähr 1,15 Mikrometer,
während das Maximum der Strahlungsenergie für einen schwarzen Körper der Temperatur von 1000°Kelvin bei einer
Wellenlänge von ungefähr 2,9 Mikrometer liegt. 5
Die grafischen Darstellungen 41 und 43 zeigen die thermischen Empfindlichkeiten einer Anzahl von Heizelementen.
Entlang der vertikalen Achse ist der Prozentsatz der maximalen Ausgangsleistung und auf der horizontalen Achse die
Zeit aufgetragen. Die grafische Darstellung 41 zeigt die Empfindlichkeit für Heizelemente, von einem kalten Start
zu ihrer maximalen Ausgangsleistung, und die grafische Darstellung zeigt die Ansprechzeit für Heizelemente, von
,_ ihrer maximalen Ausgangsleistung bis zu ihrem kalten Zu-15
stand. Die Kurven 54 und 60 entsprechen dem Verhalten für metal 1 ummantelte Heizer. Die Kurven 52 und 58 entsprechen
der Ansprechzeit für Quarzröhrenelemente und die Kurven 50 und 56 entsprechen den Ansprechzeiten für Quarzlampenelemente
gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Es ist festzustellen, daß die Quarzlampenkurven 50 und 56
zeigen, daß eine kalte Quarzlampe ein Niveau von 80 % fast augenblicklich erreicht, und daß eine heiße Quarzlampe
ihre Ausgangsleistung auf ein Niveau von 20 % fast augenblicklich reduziert. Hieraus folgt, daß, wenn die
Verstärker 26 gemäß Fig. 1 mit Zeitabschnitten für ihre hohe Ausganasleistung von wesentlich weniger als einer
betrieben/Wercien
Minute, die Quarzelemente nichts desto weniger während der Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung bei Temperaturen über in etwa 2000° Kelvin betrieben werden. Unter Bezugnahme auf die grafische Darstellung 40 folgt aus dieser Temperatur eine Strahlungsemission entsprechend derjenigen eines schwarzen Körpers gemäß der Kurve 44. Wie man sieht, sind sogar in diesen kurzen Perioden hoher Ausgangsleistung erhebliche Mengen an Strahlung einer Wellenlänge im Bereich des nahen Infrarots von den Quarzlampen-Heizelementen erhältlich. Eine weitere Charakteristik dieser Quarzlampen besteht darin, daß der Quarzmantel für Strahlung aus dem
Minute, die Quarzelemente nichts desto weniger während der Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung bei Temperaturen über in etwa 2000° Kelvin betrieben werden. Unter Bezugnahme auf die grafische Darstellung 40 folgt aus dieser Temperatur eine Strahlungsemission entsprechend derjenigen eines schwarzen Körpers gemäß der Kurve 44. Wie man sieht, sind sogar in diesen kurzen Perioden hoher Ausgangsleistung erhebliche Mengen an Strahlung einer Wellenlänge im Bereich des nahen Infrarots von den Quarzlampen-Heizelementen erhältlich. Eine weitere Charakteristik dieser Quarzlampen besteht darin, daß der Quarzmantel für Strahlung aus dem
Wolfram-Glühdraht der Wellenlängen größer als ungefähr 7 Mikrometer im wesentlichen opak ist. Daher tragen die
Lampen dazu bei, an der Oberfläche des Vorformlings die Energiedichte eines Teils des Emissionsvermögens des
Absorptionsbandes weiter zu reduzieren.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf Fig. 1 und die Möglichkeit im Gedächtnis behaltend, daß Perioden hoher Ausgangsleistung
von deutlich weniger als 1 Minute verwendet werden können, kann gesehen werden, daß die Zeitsteuerung für
die hohe Ausgangsleistung für jedes der Heizelemente die
effizienteste Maßnahme darstellt, um das gewünschte Erhitzen der Vorformlinge zu erreichen. Insbesondere, wenn
die Heizelemente 22 in größter Nähe zu dem dünnsten Wandabschnitt 82 gemäß Fig. 2 bei reduzierter Temperatur betrieben
werden wurden, dann würde die Strahlungsemission
herabgesetzt werden, wie dies durch die Kurven in der grafischen Darstellung 40 angedeutet ist, und die spektrale
Verteilung der Strahlungsenergie würde in nachteiliger Weise eine hiermit zusammenhängende Verschiebung in Richtung
längere Wellenlängen erfahren. Unter Verwendung des Verfahrens der Anmelderin, die dünneren Wandbereiche und ihre
größere Nähe an die Heizelemente anzupassen, während zur gleichen Zeit die gewünschte molikulare Orientierungstemperatur für das Material in den dickeren Wandabschnitten
erreicht wird, ist es nur erforderlich, die Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung und die Zeitdauer der niedrigen
Ausgangsleistung für die entsprechenden Verstärker einzustellen,
um die gewünschte Temperatur im dünneren Wandabschnitt aufrechtzuerhalten, während in den dickeren
Wandabschnitten die gewünschte Temperatur erreicht wird. Demnach ist die gesamte oder totale Heizzeit für einen
Vorformling bestimmt durch die Dicke des Wandschnittes und dem Abstand von den Heizelementen.
Es wurde herausgefunden, daß für VorformlInge, die zum
Erzeugen einer derartigen Flasche mit einem ungefähren Volumen von 0,5 1 geeignet sind, wobei die Dicke des
Wandabschnitts ungefähr 0,125 inch beträgt, der geeignetste
Abstand D im Bereich von ungefähr 1 inch bis ungefähr 3 inch liegt. Bei diesem Anwendungsfall beträgt der Abstand
der Lampenzentren ungefähr 1 inch. Die Timer sind so eingestellt, daß die Zeitdauer der niedrigen Ausgangsleistung
unter etwa 10 Sekunden und die Zeitdauer der hohen Aus-IO
gangsleistung unter etwa 10 Sekunden und die Rotationsgeschwindigkeit auf ungefähr 18 U.p.M. eingestellt ist.
Während die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles gemäß den beigefügten Zeichnungen in einigen
15
Einzelheiten dargestellt ist und während die dargestellten bevorzugten Ausführungsformen im Detail beschrieben
sind, besteht nicht die Absicht, die Erfindung auf diese Details zu beschränken. Im Gegenteil ist es beabsichtigt,
alle Modifikationen, Änderungen und Äquivalente, die unter
den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, abzudecken.
Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung,
oc einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher
Anordnungen können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Leerseite
Claims (4)
- te ABROSE DK"BROSEÄ«°D-8023 München-Pullach. Wiener Str. 2; Tel. (089) 7 BO ZQ 71; Tylex 5212147 O;Qa d; CäulflSJ «Petentibiis» MünchenAnmelderin: CINCINNATI MIL"A"CRO"N IN"C.,"470i M'arburg Avenue, Cincinnati, Ohio 45209, USAIhr Zeichen: Tag: 16. März 1982Yourref: Case 8103F Data: Re/höPATENTANSPRÜCHE1J Vorrichtung zum Strahlungserhitzen eins Vorform!ings ■ür einen thermoplastischen Gegenstand auf die molekulare Orientierungstemperatur, wobei der Vorformling einen geformten Abschnitt und einen orientierbaren Abschnitt umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt:a) Eine Heizanordnung mit Quarzlampen, die in einer ersten Ebene angeordnet sind, um die individuellen Muster der Strahlungsenergie der Lampen sich über Abschnitte von zu der ersten Ebene parallelen Ebenen verteilen zu lassen,b) eine Einrichtung zum drehbaren Tragen des Vorformlings an seinem geformten Abschnitt, wobei seine longitudinale Mittellinie in einer von der ersten Ebene beabstandeten und mit dieser parallelen Ebene unter einem solchen Abstand liegt, daß die Muster der Strahlungsenergie über die Oberfläche des orientierbaren Abschnittes so verteilt sind, daß sie mindestens aneinander anschließen (oder näher zu-sammenliegen), und durchc) eine Einrichtung zum abwechselnden Betreiben der Lampen mit hoher Leistung und mit niedriger Leistung während vorwählbarer Zeitabschnitte von weniger als ungefähr 30 Sekun den zum Erhitzen des orientierbaren Abschnittes auf die molekulare Orientierungstemperatur.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum abwechselnden Betreiben jeder Lampe mit hoher und mit niedriger Leistung weiterhin eine unabhängig vorwählbare Steuereinrichtung zum Betreiben jeder Lampe umfaßt.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum abwechselnden Betreiben jeder Lampe mit hoher Leistung und mit niedriger Leistung weiterhin einen phasenkontrollierten Leistungsschaltungsverstärker mit einer Dberstrom-Begrenzungs-Schaltanordnung umfaßt.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschaltungsverstarker während der Zeitdauer der hohen Leistung genug Leistung liefert, um eine Lampentemperatur zwischen ungefähr 2000° Kelvin und 2500° Kelvin zu erzeugen und daß er während der Zeitdauer der niedrigen Leistung genug Leistung erzeugt, um die Lampentemperatur bei nicht mehr als ungefähr 1000° Kelvinaufrechtzuerhalten.
30
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