DE69503401T2 - Vorrichtung zur Heizung der Innenfläche der offenen Enden schlauchförmiger Kunststoffbehälter - Google Patents

Vorrichtung zur Heizung der Innenfläche der offenen Enden schlauchförmiger Kunststoffbehälter

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Heizung der Innenfläche des offenen Endes von rohrförmigen Behältern aus Kunststoff oder geschichtetem Kunststoff, um das Erweichen des Materials des Endes für eine nachfolgende Druckabdichtung zu ermöglichen.
  • Derartige rohrförrnige Behälter, Flaschen oder ähnliche Gegenstände, bestehen normalerweise aus Rohren, die aus Plastik oder plastikbeschichtetem Metall hergestellt sind, deren eines Ende mittels einer Kappe oder einem ähnlichen Gegenstand geschlossen ist, um Nahrungsmittel, kosmetische, pharmazeutische und ähnliche Produkte zu enthalten.
  • Wie dies bekannt ist, werden Tuben mit einer Kappe für die Aufnahme von Lebensmitteln, kosmetischen, pharmazeutischen und ähnlichen Produkten mittels automatischer Füllmaschinen über das offene Ende gefüllt.
  • Das besagte offene Ende der Tuben wird sodann geschlossen und hermetisch abgedichtet, nachdem sie mittels verschiedener Techniken gefüllt sind, welche eine Hochfrequenz-Verschweißung, eine Ultraschall-Verschweißung oder eine Verschweißung mittels von Zangen umfässen, welche geheizt werden und in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Endes des abzudichtenden Körpers gebracht werden.
  • In anderen Fällen wird das Schließen der rohrförmigen Enden ausgeführt durch Einführung eines geeigneten Stopfens innerhalb der zylindrischen Tube, wodurch ein teilweises Schmelzen der inneren Oberfläche derselben hervorgerufen wird.
  • Nachfolgend wird mit Hilfe von geeigneten Klemmgreifern, die quer bezüglich der Längsachse des Körpers gerichtet werden, eine Abdichtung des Endes ausgeführt. Ein Beispiel dieser Technik ist in der US-2 926 474 offenbart.
  • Das technische Problem, welches sich daher stellt, liegt darin, eine Vorrichtung zum Heizen der inneren Endzone von rohrförrnigen Kunststoffbehältern vorzugeben, die so strukturiert ist, daß sie die Nachteile vermeidet, die den verschiedenen bekannten Einrichtungen zugeordnet sind.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Heizeinrichtung vorzugeben, die in der Lage ist, die Wärrne direkt mittels Kontakt mit der inneren zylindrischen Wand des Endes der abzudichtenden Tube vorzugeben, um die erforderliche Erweichung hauptsächlich der inneren Zone des Endes zu ermöglichen und somit die Gefahr der Deformation des Tubenkörpers zu vermeiden.
  • Diese und weitere Ziele, die klarer aus der folgenden Beschreibung verständlich werden, werden erreicht mittels einer Vorrichtung zum Heizen der Innenfläche des offenen Endes von rohrförmigen Kunststoff- oder beschichteten Kunststoffbehältem gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den Ansprüchen 2 bis 6 wiedergegeben.
  • Die vorliegende Erfindung ergibt sich klarer aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, die nur beispielsweise vorgegeben werden und in welchen:
  • Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch die Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung am Beginn des Zyklus zeigt;
  • Figur 2 einen Querschnitt durch die Druckgruppe zeigt;
  • Figur 3 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht der Vorrichtung während der Heizung der Innenfläche des rohrförmigen Behälters und die aus einem elastisch nachgiebigen Material hergestellte Druckeinrichtung zeigt;
  • Figur 4 eine Konstruktionsvariante des Heizkopfes zeigt;
  • Figuren 5 und 6 eine Konstruktionsvariante der Druckgruppe während des Heizzyklus zeigt;
  • Figur 7 eine weitere Konstruktionsvariante des Heizkopfes zeigt;
  • Figuren 8a und 8b während des Einsatzes in die Tube und während des Heizens einen entsprechenden Schnitt entlang der Ebene zeigt, die durch VIII-VIII in Figur 7 angezeigt ist.
  • Unter spezieller Bezugnahme auf die Figuren 1, 2 und 3 besteht die Heizvorrichtung, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, aus einem Heizkopf 1, der im Inneren mit elektrischen Widerständen 2 versehen ist, die so positioniert sind, daß sie gleichmäßig die Umfängszone des Kopfes heizen, welcher in dem in der Figur gezeigten Beispiel eine zylindrische Form besitzt, aber auch eine Form einnehmen kann, entsprechend derjenigen des rohrförmigen Behälters.
  • Dieser Heizkopflist auf einer automatischen Maschine angeordnet, die für sich bekannt ist und daher nicht dargestellt ist und er kann axial mit im voraus definierten Stopstellungen mittels bekannter technischer Mittel verschoben werden, so daß er in der Lage ist, axial innerhalb des offenen Endes 3a eines rohrförmigen Behälters, einer Flasche oder eines ähnlichen Gegenstandes 3, eingesetzt zu werden, der aus Kunststoff oder Kunststoff-beschichtetem Metall besteht, der bereits mit einem Produkt 4 gefüllt ist; wobei die Tube 3 vertikal in einer aufgerichteten Position durch eine rotierende Plattform oder einen ähnlichen Gegenstand der zuvor erwähnten automatischen Abdichtmaschine abgestützt ist, was nicht dargestellt ist.
  • Das untere Ende des zylindrischen Körpers 1 wird innerhalb des offenen Endes 3a der Tube 3 entlang eines Abschnittes eingesetzt, der im wesentlichen dem einzigen Endteil entspricht, der abzudichten ist, um nachfolgend die Abdichtung mittels von Greifern auszuführen, welche eine Kompressionsschweißung entlang einer Linie quer in bezug auf die Tubenachse ausführen.
  • Das freie Ende la des Heizkopfes 1 besitzt eine im wesentlichen konische Form, um den Eintritt in die Tube 3 durch seinen eigenen zylindrischen Abschnitt zu erleichtern, dessen Durchmesser dergestalt ist, daß er den Eintritt desselben in das offene Ende der Tube 3 gestattet, wobei er zur gleichen Zeit die letztere um ihre eigene Oberfläche zentriert und den erforderlichen Kontakt für die Übertragung der Wärrne herstellt.
  • Um einen perfekten Kontakt zwischen dem Ende 3a der Tube und dem Ende des Heizkopfes 1 während der Heizstufe sicherzustellen, wird eine Druckgruppe, die durch 7 in den Figuren 1 und 2 bezeichnet ist, koaxial außerhalb der Tube 3 positioniert, wobei die Gruppe aus einem starren ringförmigen Körper 7a besteht, der koaxial fixiert zu dem Ende 3a des Behälters gehalten wird, der der Heizung unterliegt und die mit Öffnungen 7b und 7c entsprechend für die Zuführung und die Abgabe eines unter Druck zugeführten Fluids versehen ist; wobei die Löcher in einen ringförmigen Sitz 7d austreten, der eine Hülle 8 aus einem elastisch nachgiebigem Material, wie beispielsweise aus natürlichem oder synthetischem Gummi oder ähnlichem Material, aufnimmt und die so geformt ist, daß sie gegen den Ringkörper 7a durch mit dem Körper 7a integrale Gegenplatten 8a gehalten werden kann.
  • Auf diese Weise ruft die Einführung eines Fluids unter Druck in den Ringsitz 7d über die Zuführungsöffnung 7b eine radiale Ausdehnung der Hülle 8 (Figur 3) in Richtung der Längsachse der Tube 3 hervor, welche somit um den Heizkopf 1 zusammengedrückt wird, was die gleichförmige Übertragung von Wärme auf die Irmenfläche der Tube fördert.
  • Am Ende der Heizstufe wird das Fluid unter Druck über die Öffnung 7c abgegeben, was die elastische Rückziehung der Hülle 8 in ihren Sitz verursacht; auf diese Weise kann der rohrförmige Behälter 3 aus dem Eingriff mit dem Heizkopf befreit werden und wegbefördert werden für eine nachfolgende Abdichtung.
  • Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung, das in Figur 4 veranschaulicht ist, kann das Ende des Heizkopfes 1, welches in den Abschnitt 3a der aufzuweichenden Tube 3 einzuführen ist, in einer austauschbaren Weise aufgebaut sein unter Verwendung von getrennten Gewinderingen lola, die mit einer Gewindeaufnahme 101b versehen sind und welche mit einem entsprechenden Gewinde ib verbunden werden können, das auf einem Zapfen 1c von vermindertem Durchmesser gebildet ist und aus einem Stück mit dem Ende des zylindrischen Körpers 1 besteht.
  • Diese Gewinderinge 101a müssen offensichtlich einen Außendurchmesser entsprechend dem Innendurchmesser der zu heizenden Tube besitzen, wobei es offensichtlich ist, daß in dieser Weise es möglich ist, ebenfalls Tuben zu erweichen, die einen in großem Umfang veränderlichen Innendurchmesser besitzen, in dem einfach der Gewindering 101a gewechselt wird.
  • Um erneut das Erfordernis zur Neuausrüstung der Maschine immer dann, wenn eine Variation des Durchmessers der Tube vorliegt, zu beschränken, ist ebenfalls beabsichtigt, daß die Druckgruppe 7 mittels zweier haibzylindrischer Zangen 11a aufgebaut wird, die auf Armen 11 gelagert sind, die um eine Achse 11b rotieren, welche in bezug auf die Tube festliegt, wie dies in den Figuren 5 und 6 veranschaulicht ist.
  • Der halbzylindrische Teil 11a wird in Kontakt gebracht und gegen den Endteil 3a der Tube während der Heizstufe gepreßt; die Handhabungseinrichtungen sind von bekanntem Typ und daher nicht in Einzelheiten dargestellt.
  • Figur 7 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des Heizkopfes 1 gemäß der Erfindung, gemäß welchem das Ende des Kopfes, welches in die Tube 3 einzusetzen ist, aus Kreissegmenten 1001a besteht, durch welches der Widerstand 2 in axialer Richtung hindurchläuft; die Kreissegmente 1001a sind in radialer Richtung durch die Druckwirkung eines konischen Zapfens 14 beweglich, welcher seinerseits über bekannte, nicht dargestellte Einrichtungen in axialer Richtung betätigt werden kann und welcher der Rückwirkung von weiteren, beispielsweise an sich bekannter elastischer Einrichtungen, entgegenwirken kann, die ebenfalls nicht dargestellt sind und der so wirkt, daß er die Kreissegmente zurück in ihren Anfangszustand bringt, in dem sie einen kleineren Durchmesser aufweisen.
  • Die axiale Bewegung des konischen Zapfens 14 ruft daher die gegenseitige Bewegung der Segmente gegen die Innenfläche der Tube und von dieser hinweg, hervor.
  • Wie in den Figuren 8a, 8b veranschaulicht, hat das freie Ende des Halskopfes den konischen Zapfen 14 angehoben und die Segmente 101a sind normalerweise in Kontakt miteinander entlang der entsprechenden radialen Oberflächen, um das leichte Einsetzen bzw. die Entfernung des Endes in oder aus der Tube 3 (Figur 8a) zu ermöglichen, während während der Heizstufe der konische Zapfen 14 abgesenkt wird und die Bewegung der Segmente 101a weg voneinander und in Kontakt mit ihren äußeren Umfangsflächen mit der Innenfläche der Tube 3 veranlaßt, um die Erweichung der letzteren zu erzielen (Figur 8b).
  • Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist zu vervollständigen durch die äußeren gegenüberliegenden Einrichtungen 7, 11, die zuvor beschrieben wurden und in den Figuren 7, 8 durch gestrichelte Linien gezeigt sind.
  • Schließlich kann eine Durchführung 12 koaxial innerhalb des Heizkopfes 1 gebildet werden, wobei die Durchführung in der Lage ist, die Einführung eines Inertgases unter einem leichten Druck in die Zone 13 zwischen dem Boden des zylindrischen Körpers und der Oberfläche des Produktes 4 zu gestatten, was es ermöglicht, irgendwelche Wärrneübertragung auf das Produkt selbst während der Heizstufe zu vermeiden.
  • Die Durchführung 12 dient ebenfalls als eine Entlüftung für die in dem Raum zwischen dem Ende des Kopfes 1 und der Oberfläche des Produlttes 4 während der Einführung des Kopfes 1 in den Behälter 3 enthaltene Luft.
  • Am Ende der Aufheizung wird die Verschweißung des erweichten Endes 3a der Tube mittels Greifern durchgeführt, die in der Folge auf einer an sich bekannten automatischen Maschine angeordnet sind und daher weder gezeigt noch beschrieben werden.

Claims (6)

1.Vorrichtung zur Heizung der Innenfläche des offenen Endes von rohrförmigen Kunststoffbehältern, aufweisend einen Heiz- und Zentrierkopf (1), der einen Querschnitt entsprechend der Form des rohrförmigen Behälters besitzt und der koaxial eingesetzt werden kann, um Kontakt innerhalb des offenen Endes des rohrförmigen Behälters (3) entlang eines Abschnittes herzustellen, der dem inneren weichzumachenden Abschnitt (3a) entspricht, wobei der Heizkopf im Inneren mit elektrischen Heizwiderständen (2) versehen ist, so daß die Wärme zu der Innenfläche des Behälters durch direkte Kontaktleitung übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ebenfalls Mittel vorgesehen sind, um die Tubenwand gegen den Heizkopf (1) während der Heizung zu pressen.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßmittel (7) im wesentlichen aus einem starren Ringkörper (7a) bestehen, der zu dem Ende (3a) des der Heizung unterzogenen Behälters (3) koaxial festgehalten wird und der mit Durchführungen (7b, 7c) entsprechend versehen ist, zur Zuführung und zur Abgabe eines Fluids unter Druck, wobei die Öffnungen in einen Ringsitz (7d) austreten, der eine Hülle (8) aus elastisch nachgiebigern Material, wie z.B. natürlichem oder synthetischem Gummi oder einem ähniichen Material aufnimmt, die so geformt ist, daß sie gegen den Ringkörper (7a) durch mit dem Körper (7a) integrale Gegenplatten (8a) gehalten werden kann, so daß die Einführung eines Fluids unter Druck in den Ringsitz (7d) die radiale Ausdehnung der Hülle (8) in Richtung der Längsachse der Tube (3) hervorruft, welches somit um den Heiz- und Zentrierkopf (1) gedrückt wird.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßmittel aus wenigstens einem Paar von Zangen (11a) bestehen, die auf Armen (11) gelagert sind, welche um eine Achse (11b) schwenkbar sind, die in bezug auf die Längsachse des Heiz- und Zentrierkopfes (1) festliegt.
4. Heizvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil des Kopfes zur Heizung und Zentrierung der Innenwand der Endzone (3a) des Behälters (3) durch austauschbare Gewinderinge (lola) gebildet wird, die unterschiedliche Außendurchmesser besitzen und mit dem Ende des Heizkörpers (1) durch eine Gewindeaufnahme (lolb) verbunden werden können, die mit einem entsprechenden Gewinde (ib) zusammenwirken, das auf einen Zapfen von vermindertem Durchmesser gebildet ist und koaxial von dem Kopf (1) vorsteht.
5. Heizvorrichtung nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Durchführung (12) koaxial zu dem Kopf (1) gebildet ist, wobei die Durchführung geeignet ist, eine Entlüftung der Luft zu gestatten, die in dem Raum zwischen dem Produkt (4) und dem Kopf (1) während der Eihführung des letzteren in den Behälter enthalten ist und ebenso für die Einführung eines Inertgases unter leichtem Druck in dem Raum (13) geeignet ist, der zwischen dem Ende des Kopfes (1) und dem darunterliegenden Produkt (4) vorliegt.
6. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des in den Behälter (3) einzusetzenden Kopfes aus Kreissegmenten (1001a) besteht, durch welche jeweils der Widerstand (2) in axialer Richtung verläuft, wobei die Kreissegmente (1001a) in radialer Richtung durch die Druckwirkung eines konischen Zapfens (14) beweglich sind, welcher seinereits in axialer Richtung über entsprechende Mittel betätigt werden kann und der der Wirkung der elastischen Mittel entgegenwirkt, die den Kreissegmenten (1001a) selbst zugeordnet sind.
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