DE69704191T2

DE69704191T2 - Vorrichtung zum Induktionssiegeln einer Folienkappe auf einer Behälteröffnung

Info

Publication number: DE69704191T2
Application number: DE69704191T
Authority: DE
Inventors: Kenneth J. Herzog; William Sarles
Original assignee: AUTO MATE TECHNOLOGIES LLC
Current assignee: Auto-Kaps Riverhead Ny Us LLC
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2001-08-16
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: CA2221048A1; ATE199525T1; MXPA97008815A; ES2156353T3; CA2221048C; EP0842854A2; EP0842854A3; EP0842854B1; DE69704191D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Induktionssiegeln, welche ein Folienblatt oder eine -einlage an der Öffnung eines Behälters versiegelt, und insbesondere eine luftgekühlte Vorrichtung zum Induktionssiegeln.

2. Verwandter Stand der Technik

Einheiten zum Induktionssiegeln zum Versiegeln, zum hermetischen Verschließen oder zum gegen unsachgemäße Eingriffe gesicherten Verschließen eines Behälters mit einer Folieneinlage sind typischerweise in Fördersystemen für Hochvolumenanwendungen enthalten. Diese Systeme haben gewöhnlicherweise flache oder Tunnelsiegelköpfe, welche über einer Fördervorrichtung angeordnet sind, welche eine Vielzahl von zu versiegelnden Behältern in die Nähe des Siegelkopfes trägt.
Die zu versiegelnden Behälter sind so vorbehandelt, daß sie eine Folieneinlage enthalten, welche über der Öffnung des Behälters angebracht ist. Die Folieneinlage wird gewöhnlicherweise durch eine aufschraubbare oder einrastbare Kappe an Ort und Stelle gehalten, wie dies im Stand der Technik bekannt ist.
Manchmal sind über der Folieneinlage eine Wachsverbindung und ein Kartonabschnitt enthalten.
Sobald der vorkonditionierte Behälter innerhalb eines vorbestimmten Abstandes vom Siegelkopf gebracht wird, erzeugt eine Spule innerhalb des Siegelkopfes ein elektromagnetisches Feld nahe der Folieneinlage, welche innerhalb der Kappe liegt. Der elektromagnetische Fluß, welcher durch das Feld erzeugt wird, verursacht, daß Strom in die Folieneinlage fließt, welcher bewirkt, daß sich die Folieneinlage erwärmt und an der Behälterlippe (und Wachsverbindung, falls verwendet) anschmilzt. Der geschmolzene Kunststoff klebt die Folieneinlage an die Behälteröffnung und, wenn der Kunststoff abkühlt, wird eine Versiegelung erzeugt. Die abwärtsgerichtete Kraft, welche von der Kappe ausgeübt wird, gewährleistet eine richtige Verbindung zwischen der Folieneinlage und der Öffnung des Behälters, insbesondere wenn sich der geschmolzene Kunststoff abkühlt.
Stromversorgungen, welche Festkörper-Schaltkreise enthalten, erzeugen typischerweise Hochfrequenzströme zur Lieferung an die Spule im Siegelkopf, um das benötigte elektromagnetische Feld zum Erwärmen der Folieneinlage zu erzeugen. Zusätzlich ist die Spule im Siegelkopf um dichte Ferritmaterialien herum angeordnet, um das elektromagnetische Feld zu kanalisieren und den Feldfluß für eine verbesserte Durchführung zur Folieneinlage hin zu richten. Im allgemeinen liefern die Stromversorgungen ungefähr 2 bis 4 Kilowatt Strom zum Siegelkopf, um den Behälter richtig zu versiegeln.
In herkömmlichen Systemen werden hohe Ströme in der Spule des Siegelkopfes erzeugt und führen aufgrund des relativ hohen Widerstandes der Spule zu einer drastischen Erhöhung der Temperatur der Spule und aller sie umgebenden Strukturen. Deshalb verwenden Einheiten zum Induktionssiegeln des Standes der Technik hohle Kupferrohrleitungen, wenn die Spule im Siegelkopf gebildet wird, um es Kühlwasser zu ermöglichen, durch die hohle Kupferrohrspule zu fließen und den Siegelkopf zu kühlen.
Unglücklicherweise sind die Wasserkühlungssysteme, welche die Siegelköpfe kühlen (über hohle Kupferrohrspulen) teuer, sperrig und ineffizient. Solche Wasserkühlungssysteme erfordern Rohrleitungen, Kühler, Kühlerventilatoren, Zirkulatoren, Pumpen und ähnliches, um das System angemessen zu kühlen.
Das deutsche Patent DE-A-42 13 830 ofenbart ein Induktionsheizelement zum Versiegeln eines Behälters mit einer kunststoffbeschichteten Folieneinlage, welche einen mehrteiligen ferromagnetischen Kern verwendet, in welchem eine elektrische Spule um die Flanken des Kernstückes gewunden ist. Eine Reihe von Ventilatoren bläst Luft durch die Spule um aufgestaute Wärme zu zerstreuen. Der Kern hat so eine Größe, daß er geringfügig breiter ist als die Folie, um so zu gewährleisten, daß das induktive Feld zur Folie passt, welche am flachen Induktionsheizelementniveau entlang geführt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einheit zum Induktionssiegeln zu schaffen, welche keine teuren und sperrigen Wasserkühlungssysteme benötigt.
Ein anderes Ziel ist, so einen Induktionssiegelkopf zu schaffen, welcher einen luftgekühlten Siegelkopf enthält.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Induktionssiegelkopf zu schaffen, welcher energieeffizienter ist.
Es ist auch ein Ziel, solch einen Induktionssiegelkopf zu schaffen, welcher leicht zu verwenden, herzustellen und zu warten ist.
Es wurde herausgefunden, daß die obigen und andere Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht werden durch eine Verschlußkappen-Siegeleinheit mit einem Rahmen; einen Ferritkern, welcher im Rahmen angeordnet ist; eine Litzendrahtspule, welche unmittelbar beim Ferritkern angeordnet ist zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes im Ferritkern. Der Ferritkern und die Litzendrahtspule bilden vorzugsweise eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Öffnungsabschnitts eines Behälters und einer Folie, welche unmittelbar am Öffnungsabschnitt angeordnet ist, wobei die Ausnehmung so angepaßt ist, daß sie das elektromagnetische Feld zu einer Folie hin richtet, um die Öffnung des Behälters mit der Folie zu versiegeln.
Die Verschlußkappen-Siegeleinheit kann auch einen Wärmeableiter enthalten, welcher mit dem Gehäuse gekoppelt ist, wobei mindestens ein Teil des Ferritkerns mit dem Wärmeableiter verbunden oder betriebsmäßig gekoppelt ist, um Wärme zu ihm zu übertragen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung enthält die Verschlußkappen-Siegeleinheit einen Ferritkern; eine Litzendrahtspule mit einem Widerstand, wobei die Spule, welche unmittelbar beim Ferritkern angeordnet ist, eine Induktivität erzeugt; einen Abstimmungskondensator, welcher betriebsmäßig mit der Spule, welche einen Resonanzschaltkreis mit einer Resonanzfrequenz bildet, in Reihe gekoppelt ist; und eine Stromversorgungseinheit, welche so angepaßt ist, daß sie einen Ausgangsstrom bei einer Ausgangsfrequenz an den abgestimmten Schaltkreis liefert, wobei die Stromversorgungseinheit, welche einen Steuerschaltkreis enthält, so angepaßt ist, daß sie die Ausgangsfrequenz so steuert, daß sie im wesentlichen zur Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises paßt.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung offensichtlich, welch sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Zum Zweck der Darstellung der Erfindung sind in den Zeichnungen Ausführungsformen dargestellt, welche gegenwärtig bevorzugt sind, es ist jedoch zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf die genauen dargestellten Anordnungen und instrumentelle Ausrüstung beschränkt ist.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Induktionssiegel-Fördersystems, welches einen luftgekühlten Siegelkopf gemäß der vorliegenden Erfindung anwendet;
Fig. 2a ist eine Vorderansicht einer Induktionssiegeleinheit, welche den luftgekühlten Siegelkopf der vorliegenden Erfindung anwendet;
Fig. 2b ist eine Seitenansicht der Induktionssiegeleinheit von Fig. 2a;
Fig. 2c ist eine Vorderansicht eines alternativen Aufbaus der Induktionssiegeleinheit von Fig. 2a;
Fig. 2d ist eine Vorderansicht eines anderen alternativen Aufbaus der Induktionssiegeleinheit vom Fig. 2a;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Siegelkopfes der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3a-3g sind Seitenansichten von alternativen Ausführungsformen des Siegelkopfes von Fig. 3;
Fig. 4a ist eine Bodenansicht der Spule und des Ferritkerns des Siegelkopfes der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4b ist eine Seitenansicht von Fig. 4a, welche eine schematische Darstellung der Flußlinien eines elektromagnetischen Feldes enthält, welches durch die Spule und den Ferritkern des Siegelkopfes erzeugt wird;
Fig. 5a ist eine Seitenansicht der Ferritkernanordnung des Siegelkopfes der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5b zeigt eine Draufsicht auf die Ferritkernanordnung von Fig. 5a;
Fig. 5c zeigt eine Seitenansicht der Ferritkernanordnung von Fig. 5a;
Fig. 6a und 6b zeigen Explosionsdarstellungen der Siegelköpfe von Fig. 3 bzw. 3a;
Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Stromversorgung zum Betreiben des Siegelkopfes der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 8a-8d zeigen ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführung der Stromversorgung von Fig. 7.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Mit Bezug auf die Zeichnungen, wo gleiche Zahlen gleiche Elemente bezeichnen, ist in Fig. 1 ein Induktionssiegel- Fördersystem 10 dargestellt. Das Induktionssiegel- Fördersystem 10 enthält eine Induktionssiegeleinheit 100, einen Einstellmechanismus 300, eine Fördervorrichtung 400 und eine Basis 500. Der Einstellmechanismus 300 kuppelt die Induktionssiegeleinheit 100 einstellbar mit der Basis 500. Die Induktionssiegeleinheit 100 kann so mit Bezug auf die Basis 500 und die Fördervorrichtung 400 angehoben oder abgesenkt werden, um sicherzustellen, daß die Induktionssiegeleinheit den richtigen Abstand von einem zu versiegelnden Behälter hat (nicht dargestellt), welcher sich entlang der Fördervorrichtung 400 bewegt. Der Einstellmechanismus 300 und die Fördervorrichtung 400 sind im Stand der Technik allgemein bekannt und jeder der bekannten Einstellmechanismen und Fördervorrichtungen kann mit der Induktionssiegeleinheit 100 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Mit Bezug auf Fig. 2a enthält die Induktionssiegeleinheit ein Gehäuse 102 und Start- und Stoppschalter 110, welche am Gehäuse 102 zur Aktivierung und Deaktivierung der Induktionssiegeleinheit 100 angebracht sind. Die Komponenten im Gehäuse 102 enthalten einen Ventilator 104, einen Kondensator 106, einen Transformator 108, einen Siegelkopf 120 und eine Stromversorgung (nicht dargestellt), deren Betrieb unten beschrieben wird. Der Siegelkopf 120 erstreckt sich vom Boden des Gehäuses 102.
Fig. 2b zeigt eine Seitenansicht des Siegelkopfes 120, welcher sich vom Boden des Gehäuses 102 erstreckt und Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht desselben. Es wird festgestellt, daß der Kondensator 106 vorzugsweise einen Wärmeableiter 106a mit Rippen zur Luftkühlung des Kondensators 106 enthält.
Mit Bezug auf Fig. 3 ist der Siegelkopf 120 so angepaßt, daß er mindestens einen Abschnitt eines Behälters 20 aufnimmt, vorzugsweise einen oberen Abschnitt 20a. Wie dargestellt, enthält der obere Abschnitt 20a eine Lippe 24, welche eine Öffnung im Behälter 20 bildet, eine Folieneinlage 23, eine Wachsverbindung 22, einen Kartonabschnitt 22a und eine Kappe 21. Es wird jedoch bevorzugt, daß der obere Abschnitt des Behälters 20a nur die Lippe 24 enthält und die Folieneinlage 23 in der Kappe 21 untergebracht ist.
Die Induktionssiegeleinheit 100 versiegelt den Behälter 20 durch Versiegeln der Folieneinlage 23 an der Lippe 24 des Behälters. Bei der Anwendung wird die Kappe 21, welche die Folieneinlage 23 enthält, auf den Behälter 20 geschraubt oder am Behälter 20 durch irgendeines der bekannten Verfahren befestigt. Der obere Abschnitt 20a des Behälters 20 wird dann in die Nähe des Siegelkopfes 120 gebracht, vorzugsweise innerhalb eines Abschnittes 125 des Siegelkopfes 120 mit einer Ausnehmung, so daß ein elektromagnetischer Fluß 148 (Fig. 4b), welcher durch den Siegelkopf 120 erzeugt wird, zum oberen Abschnitt 20a hin gerichtet wird.
Wenn der elektromagnetische Fluß durch die Folieneinlage 23 fließt, wird ein Strom in der Folieneinlage 23 erzeugt, welcher verursacht, daß sie sich erwärmt. Das Erwärmen der Folieneinlage 23 bewirkt, daß das Kunststoffmaterial der Behälterlippe 24 sich erwärmt und schmilzt, so daß die Behälterlippe 24 mit der Folieneinlage 23 verschmilzt. Wenn das Kunststoffmaterial der Behälterlippe 24 abkühlt, wird der Behälter 20 versiegelt, zum Beispiel flüssigkeitsdicht versieglt, luftdicht versiegelt, gegen unbefugte Eingriffe offensichtlich versiegelt oder gegen unbefugte Eingriffe gesichert versiegelt, je nach dem, was bevorzugt ist. Der Behälter 20 kann dadurch jedes der bekannten Verfahren luftdicht versiegelt werden. Wenn die Wachsverbindung 22 und der Kartonabschnitt 22a verwendet werden, erhitzt sich die Wachsverbindung 22 auch und schmilzt als Reaktion auf die erwärmte Folieneinlage 23, wodurch sich die Folieneinlage 23 vom Kartonabschnitt 22a ablöst.
Der Siegelkopf 120 enthält einen Spulen-Wärmeableiter 122 mit Rippen 123, welche sich nach oben erstrecken und von den wärmeerzeugenden Abschnitten des Siegelkopfes 120 weg, welche unten detaillierter beschrieben werden. Der Siegelkopf 120 enthält ferner einen Rahmen 124, vorzugsweise aus Kunststoff, welcher mit dem Wärmeableiter 122 gekoppelt ist.
Innerhalb des Rahmens 124 sind ein Ferritkern 126 (vorzugsweise aus einzelnen Kernen 126a, 126b, 126c) gebildet) und eine Litzendrahtspule 128, welche neben dem Ferritkern 126 angeordnet ist, untergebracht. Wie unten detaillierter beschrieben wird, ist die Litzendrahtspule 128 um oder nahe beim Ferritkern 126 angeordnet, um das elektromagnetische Feld zu kanalisieren und den Feldfluß 148 (Fig. 4b) für eine richtige Ausführung zur Folieneinlage 23 hin zu richten. Der Litzendraht 128 wird um den Ferritkern 126 gewickelt, so daß das elektromagnetische Feld, welches sich um den Litzendraht 128 entwickelt, in den Ferritkern 126 kanalisiert wird.
Ausgleichselemente 132, vorzugsweise aus Aluminium, könnten zwischen dem Ferritkern 126 und dem Rahmen 124 angeordnet werden, um den Ferritkern 126 richtig innerhalb des Rahmens zu positionieren. Der Ferritkern 126 wird betriebsmäßig mit der Unterseite des Spulen-Wärmeableiters 122 gekoppelt und kann betriebsmäßig mit den Auslgeichselementen 132 (falls verwendet) gekoppelt werden.
Ein Dichtungsband 130 kann an den Ecken des Ferritkerns 126 angeordnet werden, um ein Durchsickern einer unten beschriebenen Vergußverbindung 136 zu verhindern. Ferner kann ein elektrisch isolierendes und thermisch leitfähiges Polster 134 auf der Oberfläche des Ferritkerns 126 angeordnet sein, um die Litzendraht 128 vom Ferritkern 126 zu isolieren.
Der Litzendraht 128 enthält vorzugsweise tausende von einzeln isolierten elektrischen Leitern, welche von einer isolierenden Umhüllung (nicht dargestellt) umgeben werden, welche aus Polyethylen, Polypropylen, Teflon oder ähnlichem hergestellt ist, welche den Litzendraht 128 auch von ihn umgebenden Strukturen, einschließlich des Ferritkerns 126, isoliert. Deshalb wird es bevorzugt, daß der Siegelkopf 120 nicht das elektrisch isolierende Polster 134 enthält zugunsten der isolierenden Umhüllung direkt auf dem Litzendraht 128.
Eine Vergußverbindung 136 wird in den durch den Rahmen 124, den Ferritkern 126 und die Litzendrahtspule 128 begrenzten Bereich des Siegelkopfes 120 eingeführt, um die Elemente miteinander zu verbinden und die Form der Struktur steif zu halten.
Nun wird auf die Fig. 3a Bezug genommen, welche eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform des Siegelkopfes 120 der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Siegelkopf von Fig. 3a ist so angepaßt, daß er Behälter 20 aufnimmt, welche verschieden große Verschlußkappen 21a, 21b haben.
Der Siegelkopf 120 enthält insbesondere einen abgestuften Bereich 125a innerhalb der Ausnehmung 125. Der abgestufte Bereich 125a enthält einen ersten unteren Öffnungsabschnitt 125b und einen zweiten oberen Öffnungsabschnitt 125c, wo der erste Öffnungsabschnitt 125b größer ist als der zweite Öffnungsabschnitt 125c. Behälter 20, welche größere Verschlußkappen 21b haben, können innerhalb des ersten Öffnungsabschnittes 125b plaziert werden, und Behälter 20 mit kleineren Verschlußkappen 21a können innerhalb des zweiten Öffnungsabschnittes 125c plaziert werden. Die Verschlußkappe 21 kann so in der Ausnehmung des Siegelkopfes 120 aufgenommen werden und einer optimalen Menge elektromagnetischem Fluß ausgesetzt werden, unabhängig von der Größe der Verschlußkappe 21.
Wie in Fig. 3 und 3a dargestellt, ist der Ferritkern 126 so angepaßt, daß er einen Tunnel oder eine U-förmige Ausnehmung 125 liefert, um den Behälter 20 aufzunehmen. Der Ferritkern 126 liefert insbesondere einen im wesentlichen horizontal ausgerichteten Abschnitt 140, zwei gegenüberliegend angeordnete und im wesentlichen vertikal ausgerichtete Abschnitte 142, welche sich von den jeweiligen Kanten des horizontalen Abschnittes 140 wegerstrecken, und einen zentralen Stachelteil 126c, welches sich im wesentlichen vertikal vom horizontalen Abschnitt 140 wegerstreckt, aber zwischen den gegenüberliegend angeordneten vertikalen Abschnitten 142.
Es wurde herausgefunden, daß Behälter 20, welche kleinere Verschlußkappen 21a haben, eine verstärkte Flußmenge aufnehmen, wenn man sie sich in den zweiten Öffnungabschnitt bewegen läßt und sie eine unmittelbarere Nähe zum zentralen Stachelteil 126c erhalten.
Es wurde auch herausgefunden, daß die Anwendung nach innen gerichteter Kerne 126b (Fig. 3a) von den unteren Kanten 144 der gegenüberliegend angeordneten vertikalen Abschnitt 142 den Fluß in so einer Weise zum Behälter 20 hin richten, daß sie das Erwärmen der Folieneinlage 23 verbessern.
Nun wird auf Fig. 3b-3d Bezug genommen, welche alternative Ausführungsformen des Siegelkopfes 120 der vorliegenden Erfindung darstellen. Die Siegelköpfe 120 der Fig. 3b-3d sind so angepaßt, daß sie Behälter 20 aufnehmen, welche relativ breite Verschlußkappen 21 haben, von 120 mm oder mehr. Diese breiten Verschlußkappen 21 enthalten auch relativ breite Folieneinlagen 23 (nicht dargestellt). Es wurde herausgefunden, daß breitere Folieneinlagen 23 sich wirkungvoller erwärmen, wenn der vertikale Abstand D vom zentralen Stachelteil 126c zu den nach innen gerichteten Abschnitten 126b relativ klein ist. Wenn der vertikale Abstand D klein ist, sind die Flußlinien des Feldes relativ flach und im wesentlichen horizontal zur Folieneinlage 23 hin gerichtet. Die relativ flachen Flußlinien werden so durch Anordnen des Ferritkerns 126 erreicht, um einen Siegelkopf 120 mit breiterem und kürzerem Querschnitt zu bilden.
Folglich wird die Litzendrahtspule 128 des Siegelkopfes 120 von Fig. 3b so angeordnet, daß sie gegen den oberen Abschnitt 140 des Ferritkerns 126 flach ist und die U- förmige Ausnehmung 125 zur Aufnahme der Verschlußkappe 21 ist flacher. Fig. 3c und 3d zeigen Ferritkern 126- Konstruktionen, welche noch kleinere vertikale Abstände D haben, wo, im Aufbau von Fig. 3d, der Abstand D nahe oder gleich Null ist und deshalb der Siegelkopf 120 überhaupt keine U-förmige Ausnehmung enthält.
Nun wird auf Fig. 3e-3g bezug genommen, welche weitere alternative Ausführungsformen des Siegelkopfes 120 der vorliegenden Erfindung darstellen. Die Siegelköpfe 120 der Fig. 3e-3g sind so angepaßt, daß sie Behälter 20 aufnehmen, welche relativ schmale und hohe Verschlußkappen 21 aufweisen, wie "Senf"-Verschlußkappen 21c zur Anwendung auf Senfbehältern, Aufziehverschlußkappen 21d (zur Verwendung bei Wasserflaschen, Sportflaschen oder ähnlichem) oder andere Typen von relativ hohen und schmalen Verschlußkappen 21. Diese schmalen Verschlußkappen 21 enthalten auch relativ schmale Folieneinlagen 23 (nicht dargestellt). Es wurde herausgefunden, daß schmale Folieneinlagen 23 sich wirkungsvoller erwärmen, wenn der vertikale Abstand D vom zentralen Stachelteil 126c zum nach innen gezüchteten Abschnitt 126b relativ groß ist. Wenn der vertikale Abstand D relativ groß ist, sind die Flußlinien des Feldes relativ tief und im wesentlichen vertikal ausgerichtet im Verhältnis zur Verschlußkappe. Diese Ausrichtung der Flußlinen wurde gebildet, um sich wirkungsvoller mit der Folieneinlage 23 zu verbinden. Die relativ tiefen und im wesentlichen vertikal ausgerichteten Flußlinien werden deshalb erhalten durch Anordnen des Ferritkerns 126, um einen Siegelkopf 120 mit höherem und schmälerem Querschnitt zu bilden.
Folglich sind die Litzendrahtspulen 128 der Siegelköpfe 120 der Fig. 3e-3g so angeordnet, daß sie mit Abstand voneinander im wesentlichen vom oberen Abschnitt 140 des Ferritkerns 126 nach unten und gegen die vertikal ausgerichteten Abschnitte 142 des Ferritkerns 126 gerichtet sind. Daher ist die U-förmige Ausnehmung 125 zur Aufnahme der Verschlußkappe 21 wesentlich tiefer.
Fig. 5a zeigt eine bevorzugte Konstruktion des Ferritkerns 126 gemäß der Erfindung, obwohl klar sein sollte, daß jede Ferritkernanordnung verwendet werden kann, so lange sie das elektromagnetische Feld zur Folieneinlage 23 hin richtet, um die Folienauskleidung 23 zu erwärmen. Es wird bevorzugt, daß den Ferritkern 126 aus "E"-Kernen 126a und aus "I"- Kernen 126b herzustellen, wobei die Kerne 126a, 126B abwechselnd angeordnet sind und aneinanderstoßen, um die Endgestalt des Ferritkerns 126 zu bilden, obwohl alle "E"- Kerne 126a oder alle "I"-Kerne 126b auch verwendet werden können. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ungefähr sechsundfünfzig (56) "I"-Kerne 126b und ungefähr achtundvierzig (48) "E"-Kerne 126a verwendet, um den Ferritkern 126 herzustellen. Die "E"- und "I"-Kerne können von jedem der bekannten Lieferanten erhalten werden.
Wie in Fig. 5b dargestellt, zeigt eine Draufsicht auf eine erste Schicht von Kernen 126a, 126b des Ferritkerns 126 (d. h. des oberen Abschnitts 140 des Ferritkerns 126) die spezifische Anordnung von "E"-Kernen und "I"-Kernen. Die Anordnung von links nach rechts in der Figur ist wie folgt: ein "I"-Kern 126b, zwei gegenüberliegend angeordnete und aneinander anstoßende "E"-Kerne 126a, zwei weitere gegenüberliegend angeordnete und aneinander anstoßende "E"- Kerne 126a, gefolgt von einem "I"-Kern 126b. Fig. 5c zeigt eine Seitenansicht des Ferritkerns 126 wo von oben nach unten, abwechselnd "I"-Kerne 126b und "E"-Kerne 126a angeordnet sind, um den Ferritkern 126 zu bilden. Wie am besten in Fig. 5a zu sehen ist, sind "I"-Kerne im oberen Abschnitt 140 des Ferritkerns 126 angeordnet, um den zentralen Stachelteil 126c zu bilden.
Mit Bezug auf die Fig. 3-3g und im Licht der obigen Lehre wird festgestellt, daß die Anordnung von "l"- und "E"- Kernen 126a, 126b durch einen Fachmann eingestellt werden kann, um die gewünschte Form des Ferritkerns 126 zu erzielen. Es wird auch festgestellt, daß Fig. 5a noch eine andere vorauszusehende Konfiguration des Litzendrahtes 128 zeigt.
Es wird wieder auf die spezifische Ausrichtung der "E"- Kerne von Fig. 5b und 5c Bezug genommen. Wie dargstellt sind Schlitze 127 im Ferritkern 126 gebildet als Ergebnis der gegenüberliegenden aneinander anstoßenden Anordnung der "E"-Kerne 126a. Ein wichtiges Merkmal der Schlitze 127 ist, daß sie eine vergrößerte Aggregatsoberfläche liefern, von welcher Wärme vom Ferritkern 126 abgezogen wird. In der Tat ist das Ferritmaterial nicht besonders dienlich zur Wärmeleitung, und der Einschluß von Schlitzen 127 bietet ein nützliches Mittel zum Abführen von Wärme vom Ferritmaterial 126. Es wird festgestellt, daß die "E"-Kerne 126a mit den Schlitzen 127 darin hergestellt werden; die besondere Anordnung der Schlitze 127, wie in den Fig. 5b und 5c dargestellt, gewährleistet jedoch, daß die Schlitze 127 einen "Kanal" bilden, welcher zum Wärmeableiter 122 hin gerichtet ist.
Die Schlitze 127 können mit einem thermisch leitfähigen Material mit hohem Aluminiumgehalt gefüllt werden, um einen Weg zum Ableiten der Wärme vom Ferritkern 126, insbesondere der "E"-Kerne 126a und "I"-Kerne 126b, zum Wärmeableiter zu schaffen. Es wird am meisten bevorzugt, daß die Schlitze 127 mit einem keramischen Material gefüllt werden, wie Aremco CERAMACAST 510-Pulver (welches mit Wasser gemischt wird und unter Anwendung der Anweisungen auf dem Behälter davon aufgetragen wird) oder anderen geeigneten Materialien. Das CERAMACAST 510-Pulver kann von Aremco Products, Inc. oder von jedem der bekannten Lieferanten erhalten werden.
Alternativ können die Schlitze mit einer Vergußverbindung 136 gefüllt werden, welche für beides geeignet ist: (i) zum Bereitstellen eines thermisch leitfähigen Mediums, durch welches Wärme vom Oberflächenbereich innerhalb der Schlitze 127 des Ferritkerns 126 zum Wärmeableiter 122 übertragen wird, und (ii) zum Verbinden des Rahmens 124, des Ferritkerns 126 und der Litzendrahtspule 128 des Siegelkopfes 120 miteinander, um die Form der Struktur steif zu halten.
Ferner können die Schlitze 127 im wesentlichen ohne Materialien belassen werden(d. h. mit Luft gefüllt), da die Schlitze 127 noch mit dem Wärmeableiter 122 kommunizieren würden und Wärme dorthin übertragen würden.
Es wird auch festgestellt, daß die Schlitze 127 in einer Richtung parallel zur Richtung der Ausbreitung des Feldflusses innerhalb des Ferritkerns 126 ausgerichtet sein sollten. Dies gewährleistet, daß der Feldfluß innerhalb des Ferritkerns 126 nicht unnötig behindert wird.
Bei der Konstruktion des Siegelkopfes 120 wird es bevorzugt, daß die Ferritkerne 126a, 126b zuerst an eine Platte aus wärmeleitfähigem Material gebunden werden, z. B. Aluminium. Das wärmeleitfähige Material kann der Wärmeableiter 122 selbst sein, jedoch wird es am meisten bevorzugt, daß die Ferritkerne 126a, 126b zuerst an eine separate Aluminiumplatte (nicht dargestellt) gebunden werden, welche später am Wärmeableiter 122 montiert wird.
Wenn die Aluminiumplatte verwendet wird, wird eine erste Schicht von Ferritkernen 126a, 126b (Fig. 5b) an die Aluminiumplatte gebunden unter Verwendung eines geeigneten Epoxidmaterials, wie Aremco Nr. 568 Zweikomponenten- Epoxidharz (angewendet und ausgehärtet wie auf den Behältern davon angegeben) oder anderen geeigneten Materialien. Das Aremco Nr. 568 Zweikomponenten-Epoxidharz ist mit Aluminium gefüllt zur besseren Ferrit-Aluminium-Verbindung.
Als nächstes wird der Ferritkern 126 weiter so zusammengebaut, daß er zusätzliche Ferritkerne 126a, 126b enthält, welche mit der ersten Schicht von Ferritkernen 126a, 126b verbunden werden (Fig. 5a). Es wird bevorzugt, daß die Ferrit-zu-Ferrit-Verbindung unter Verwendung eines Epoxidmaterials ausgeführt wird, wie Aremco Nr. 631 Zweikomponenten-Epoxidharz (aufgetragen, wie auf den Behältern davon angegeben) oder anderen geeigneten Materialien. So wird die Grundform des in Fig. 5a dargestellten Ferritkerns 126 erzielt.
An diesem Punkt des Zusammenbaus des Siegelkopfes 120 werden die Schlitze 127 des Ferritkerns 126 mit dem thermisch leitfähigen Keramikmaterial gefüllt wie oben beschrieben.
Als nächstes wird der Litzendraht 128 neben dem Ferritkern 126 angeordnet, wie in Fig. 4a dargestellt, d. h. in einer aufgewickelten Anordnung. Es wird festgestellt, daß für ein Fördersystem 10 (Fig. 1) der Ferritkern 126 länglicher sein kann, als in Fig. 4a dargestellt; es ist jedoch zu verstehen, daß die Länge des Ferritkerns 126 schnell durch einen Fachmann festgelegt werden kann. Der Litzendraht 128 wird vorzugsweise mit dem Ferritkern 126 verbunden unter Verwendung eines geeigneten Epoxidharzmaterials, z. B. Aremco Nr. 526 N Zweikomponenten-Epoxidharz (angewendet und ausgehärtet, wie auf den Verpackungen davon angegeben) oder anderen geeigneten Materialien.
Wie oben erörtert, kann das Dichtungsband 130 (Fig. 3) an den Ecken des Ferritkerns 126 angebracht werden (um ein Heraussickern einer unten beschriebenen Vergußverbindung 136 zu verhindern), und ein elektrisch isolierendes und thermisch leitendes Polster 134 kann auf der Oberfläche des Ferritkerns 126 angebracht werden (um den Litzendraht 128 vom Ferritkern 126 zu isolieren) vor dem Verbinden des Litzendrahtes 128 mit dem Ferritkern 126. Wie oben erörtert, wird es jedoch bevorzugt, daß das Dichtungsband und das Polster 134 weggelassen werden.
Als nächstes wird die Vergußverbindung 136 in den Bereich des Siegelkopfes 120 eingeführt, welcher durch den Rahmen 124, den Ferritkern 126 und die Litzendrahtspule 128 begrenzt ist, um die Elemente miteinander zu verbinden und die Form der Struktur steif zu halten. Dies wird durch irgendeines der bekannten Verfahren erzielt, z. B. durch Einführen einer Polyethylengußform in den Bereich, um die Kontur der Außenfläche der Vergußverbindung 136 zu begrenzen und dann Einfüllen der Vergußverbindung 136 in den Bereich. Mit Bezug auf Fig. 6a und 6b wird es bevorzugt, daß der Rahmen 124 zuerst mit der Vergußverbindung 136 gefüllt, wird und dann der Rahmen 124 über den Ferritkern 126 und die Litzendraht 128-Baugruppe bewegt wird, um die vollständige Siegelkopfeinheit 120 zu bilden.
Mit Bezug auf Fig. 2a bis 2d liefert eine Stromversorgung 109 (in Fig. 2d dargestellt), welche Festkörper- Schaltkomponenten und einen Steuerschaltkreis enthält, einen Antriebsstrom zum Siegelkopf 120. Der Kondensator 106 liefert eine Quelle kapazitiver Reaktanz (C) zur Entwicklung eines LCR-Schaltkreises mit dem Widerstand (R) und der Induktivität (L) der Litzendrahtspule 128 und des Ferritkerns 126. Der Transformator 108 paßt genau die Spannung und den Strom an, welcher von der Quelle der Schaltkomponenten der Stromversorgung 109 zum LCR- Schaltkreis kommt.
Die Stromversorgung 109 erzeugt Hochfreguenzströme in der Litzendrahtspule 128 des Siegelkopfes 120, um ein elektromagentisches Feld mit ausreichender Stärke zu schaffen, um zu bewirken, daß die Folieneinlage 23 des Behälters 20 sich erwärmt (Fig. 3). Die Stromversorgung sollte ungefähr 2 bis 4 kW Strom zum Siegelkopf 120 liefern, um den Behälter 20 richtig zu versiegeln.
Die vorliegende Erfindung kann durch Stromversorgungen des Standes der Technik angetrieben werde (welche Steuerelektronik und Festkörper-Schaltkomponenten enthalten). Die Stromversorgung des 2KW COMPAK System- Induktionssiegelungs-Verschlußkappenversieglers von Enercon Industries Corporation, Menomonee Falls, WI kann dazu verwendet werden, den Siegelkopf 120 der vorliegenden Erfindung anzutreiben, obwohl einige Modifikationen notwendig sein können. Wenn die Enercon COMPAK System- Energieversorgung verwendet wird, kann der Siegelkopf 120 der vorliegenden Erfindung angetrieben werden unter Verwendung des Kondensators und Transformators des Enercon COMPAK Systems oder des Kondensators 106 (vorzugsweise 1 uF) und des Transformators 108 (vorzugsweise mit einem Spannungserniedrigungsverhältnis von 6 : 1) der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung erwägt die Verwendung von Stromversorgungen, welche der Litzendrahtspule 128 weswentlich höhere Ströme (vorzugsweise 4mal höher als die Stromversorgungen des Standes der Technik) liefern, da die Litzendrahtspule 128 überlegene Stromgebrauchseigenschaften gegenüber den wassergekühlten Spulen des Standes der Technik aufweist. Die speziellen Vorteile der Verwendung einer Litzendrahtspule 128 werden unten detaillierter erörtert.
Es wird festgestellt, daß der Reihen-LCR-Schaltkreis einen Q-Faktor hat, welcher eine Funktion der spezifischen Werte der Induktivität (L) der Kombination der Litzendrahtspule 128 und des Ferritkerns 126, der Kapazität (C) des Kondensators 106 und des Widerstandes (R) der Litzendrahtspule 128 ist. Die Übertragungsfunktion des LCR- Schaltkreises hat einen Verstärkungsspitzenwert bei Resonanz, welcher sich mit erhöhtem Q erhöht. Da in einem LCR getunten Schaltkreis (wie bei Siegelkopf 120 der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung) der Q-Faktor umgekehrt proportional zu R ist, ist der Q-Faktor des Siegelkopfes 120 viel höher als der Q-Faktor der herkömmlichen Siegelköpfe.
Folglich gibt es sehr wenig Spielraum für Fehler bei der Lieferung eines Wechselstromes, welcher eine richtige Frequenz für den getunten LCR-Schaltkreis hat. Tatsächlich wird die Verstärkung des LCR-Schaltkreises wesentlich reduziert, wenn die Frequenz des gelieferten Stromes sich vom Resonanzwert des LCR-Schaltkreises wegbewegt und der Strom unter das fällt, was notwendig ist, um die gewünschte Erwärmung der Folieneinlage 23 zu erzeugen. Es wird festgestellt, daß die Siegelköpfe des Standes der Technik auch Q-Faktoren haben, jedoch sind solche Q-Faktoren des Standes der Technik viel niedriger als die der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Deshalb wird es bevorzugt, daß die Elektronik, speziell die Steuerelektronik der Stromversorgung, Schaltungsanordnungen enthält, welche die Frequenz des gelieferten Stromes zum Siegelkopf 120 (speziell des LCR-Schaltkreises) bei oder nahe bei der Resonanz halten.
Nehmen wir nun auf Fig. 7 Bezug, welche ein Blockdiagramm einer bevorzugten Stromversorgung 200 zum Antrieb des Siegelkopfes 120 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Stromversorgung 200 enthält eine Stromstufe 210 (welche die Festkörper-Halbleiterkomponenten enthält, d. h. den Halbbrückentreiber 218) und Steuerschaltungsanordnungen (welche einen Strommeßtransformator 212, einen Stromsteuerschaltkreis 214 und einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 216 aufweisen).
Der Betrieb der Stormversorgung 200 wird nun beschrieben. Der Strom in der Primärseite des Transformators 108 wird durch den Strommeßtransformator 212 erfaßt und zum Stromsteuerschaltkreis 214 geliefert. Daher verwendet der Stromsteuerschaltkreis 214 ein Signal, welches für den Strom, welcher im Siegelkopf 120 fließt (speziell im getunten LCR-Schaltkreis) bezeichnend ist. Der Stromsteuerschaltkreis 214 gibt auf die Leitung 214a ein Signal aus, welches sich ändert, wenn der Strom im Siegelkopf 120 von einem optimalen Niveau abweicht. Das Signal auf der Leitung 214a steuert die Ausgangsfrequenz des VCO 216.
Der VCO 216 steuert die Schalteigenschaften des Halbbrücken-Treiberschaltkreises 218, welcher die Frequenz des Sti-omes, welcher dem Transformator 108 geliefert wird, und schließlich die Frequenz des Stromes, welcher dem Siegelkopf 120 geliefert wird, steuert. Daher ist die Ausgangsfrequenz der Stromversorgung 200 eine Funktion des Stromflusses im Siegelkopf 120. Wie oben erörtert, variiert der Strom im Siegelkopf stark (aufgrund des hohen Q des LCR-Schaltkreises), wenn die Frequenz des Stromes, welcher von der Stromversorgung 200 geliefert wird, von einem optimalen Niveau abweicht. Der Steuerschaltkreis der Stromversorgung 200 hält jedoch den Strom im Siegelkopf 120 auf einem gewünschten Niveau (durch Steuern der Frequenz des dorthin gelieferten Stroms), selbst wenn das Q des LCR- Schaltkreises sich verschiebt oder die Ausgangsfrequenz der Stromversorgung 200 versucht, von einem optimalen Wert abzuweichen.
Fig. 8a-8c sind enthalten, um spezifische Schaltkreisdiagramme der Elektronik zu zeigen, welche die Funktion der Stromversorgung 200 wie oben beschrieben erzeugen kann. Es wird festgestellt, daß die spezifischen Schaltkreiskomponenten und Verbindungen, welche in Fig. 8a- 8c dargestellt sind, nur eine durchführbare Ausführungsform der Stromversorgung 200 darstellen und die Erfindung keineswegs darauf beschränkt ist.
Mit Bezug auf Fig. 4 ist die Litzendrahtspule 128 um den Ferritkern 126 herum angeordnet, um das elekromagnetische Feld zu kanalisieren und den Feldfluß 148 (Fig. 4b) zur Folieneinlage 23 hin zu richten zum richtigen Funktionieren. Der Litzendraht 128 wird so um den Ferritkern 126 gewickelt, daß das elektromagnetische Feld, welches sich um den Litzendraht 128 entwickelt, in den Ferritkern 126 kanalisiert wird. Die Positionierung und die Gestalt des Ferritkerns 126 im Rahmen 124 richtet das elektromagnetische Feld so aus, daß es sich nahe eines Endes des zu versiegelnden Behälters 20 ausbreitet (Fig. 3- 3g und 4b).
Die hohen Ströme, welche in der Litzendrahtspule 128 fließen, und das resultierende hohe elektromagnetische Feld, welches innerhalb des Ferritkerns 126 konzentriert ist, verursachen ein Ansteigen der Temperaturen in der Spule 128 und im Kern 126, was zu einem Gesamtanstieg der Temperatur im Siegelkopf 120 führt. Der Spulen- Wärmeableiter 122 wirkt so, daß er die im Ferritkern 126 und in der Litzendrahtspule 128 erzeugte Wärme zerstreut. Wie oben erörtert, ist der Ferritkern 126 vorteilhafterweise mit Schlitzen 127 versehen, welche vorzugsweise mit einem keramischen Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit gefüllt ist, um Wärme vom Ferritkern 126 zum Wärmeableiter 122 zu transportieren.
Die Litzendrahtspule 128 hat vorteilhafterweise einen sehr niedrigen Widerstand für den Stromfluß darin, verglichen mit herkömmlichen Kupferröhren, welche in Vorrichtungen des Standes der Technik verwendet wurden. Genauer gesagt, da Hochfrequenzströme dazu neigen, nahe der Drahtoberfläche zu fließen (als "Hauteffekt" bekannt), verringert die Verwendung von Vielfachlitzen-Litzendraht in der Spule 128 den Widerstand der Spule 128 für den Stromfluß. Litzendraht mit ungefähr 4000 Litzen einzeln isolierter Leiter sind im Handel erhältlich. Es wird jedoch am meisten bevorzugt, daß Litzendraht mit ungefähr 10 000 isolierten Litzen darin im Litzendrahtkern 128 verwendet wird. Solch ein Litzendraht mit 10000 Litzen kann von jedem der bekannten Lieferanten hergestellt werden.
Daher ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Litzendrahtspule 128 so bemessen, daß der Wirkwiderstand pro Längeneinheit nur ungefähr 0,1-0,01 des Widerstandes pro Längeneinheit der Kupferleitungen des Standes der Technik ist.
Folglich wird die Wärme, welche innerhalb der Litzendrahtspule 128 erzeugt wird (aufgrund der I2R- Verluste), um einen Faktor von 10-100 reduziert, und es ist keine Wasserkühlung des Siegelkopfes 120 erforderlich. In der Tat liefert der Spulen-Wärmeableiter 122 die ganze Wärmezerstreuung, welche notwendig ist, um die Induktionssiegeleinheit 100 sicher und wirkungsvoll zu betreiben.
Mit Bezug auf Fig. 2a muß die Wärme vom Spulenwärmeableiter 122 und dem Gehäuse 102 entfernt werden, um den Betrieb des Spulenwärmeableiters 122 und den sicheren Betrieb der Induktionssiegeleinheit zu verbessern. Dies wird erreicht, indem durch den Ventilator 104 kühle Luft in Lüftungsschlitze 112 in der durch den Pfeil A1 dargestellten Richtung gezogen wird. Als nächstes streicht die Luft über den Kondensator 106 (d. h. über die Rippen des Wärmeableiters 106a), den Transformator 108 und die Rippen 123 des Spulenwärmeableiters 122 in der durch den Pfeil A2 dargestellten Richtung. Die Luft entfernt die Wärme von den Rippen des Wärmeableiters 106a, dem Transformator 108 und am wichtigsten, von den Rippen 123 des Wärmeableiters 122.
Die Verwendung der Litzendrahtspule 128 verbessert den Wirkungsgrad des Siegelkopfes 100 und verringert die Wärmemenge, welche entfernt werden muß von zum Beispiel dem Kondensator-Wärmeableiter 106a und dem Spulenwärmeableiter 122. Folglich können der Kondensator 106, die Spule 128 und der Ferritkern 126 gekühlt werden nur unter der Verwendung von Luft, was ein Vorteil ist gegenüber der Wasserkühlung des Standes der Technik.
Die Luft, welche über die Wärmeableiter-Rippen 123gezogen ist, bewegt sich dann in ein oberes Volumen 100a der Induktionssiegeleinheit 100 in der durch den Pfeil A3 gezeigten Richtung. Es wird bevorzugt, daß die Stromversorgung (Steuerelektronik und Festkörper- Schaltkomponenten) im oberen Volumen 100 der Siegeleinheit 100 angeordnet sind.
Als nächstes bewegt sich die Luft quer durch das obere Volumen 100 der Siegeleinheit 100 in Richtung des Pfeiles A4 (und entfernt vorzugsweise Wärme von der Stromversorgung 109). Zuletzt bewegt sich die Luft an einem Ablenkelement 113 in der durch den Pfeil A5 gezeigten Richtung vorbei durch die Öffnung 114 in die Atmosphäre. So wird Wärme, welche durch den Siegelkopf 120 erzeugt wurde, daraus entfernt, und dadurch der Siegelkopf 120 bei einer sicheren Betriebstemepratur gehalten ohne den Bedarf an Wasserkühlung wie beim Stand der Technik.
Beziehen wir uns wieder auf Fig. 2a, wo ein zweiter Ventilator (nicht dargestellt) im oberen Volumen 100a der Siegeleinehit angeordnet sein kann, um die Bewegung der Luft in Richtung von Pfeil A4 zu unterstützen. Mit Bezug auf Fig. 2c, einer alternativen Ausführungsform, sind zwei Ventilatoren 104a und 104b in dem unteren 100b bzw. oberen Volumen 100a der Siegeleinheit 100 angeordnet. Der Ventilator 104a zieht Luft A1 in den Lüftungsschlitz 112 und bläst die Luft in der Richtung von Pfeil A2 und aus einer Entlüftungsöffnung an der rechten Seite der Siegeleinheit 100, so daß die Luft die Siegeleinheit 100 bei A3 verlassen kann. Der Ventilator 104b zieht Luft A4 in den Lüftungsschlitz 114 und bläst die Luft in Richtung von Pfeil A5 und aus einer Entlüftungsöffnung an der rechten Seite der Siegeleinheit 100, so daß die Luft die Siegeleinheit bei A6 verlassen kann.
Bei der Konstruktion von Fig. 2c wird vorerwärmte Luft nicht vom unteren Volumen der Siegeleinheit 100 zum oberen Volumen übertragen. Die kühle Luft wird eher unabhängig in die oberen und unteren Volumen der Siegeleinheit 100 durch Ventilatoren 104a bzw. 104b gezogen. Dies ist vorteilhaft, da heiße Luft nicht zur Stromversorgung 109 befördert wird, was die Stromversorgung unnötigerweise erwärmen würde.
Fig. 2d zeigt ein anderes alternatives Design zur Kühlung der Siegeleinheit 100. Die in Fig. 2d dargestellte Konstruktion ist von der entgegengesetzten Seite der Siegeleinheit 100 dargestellt, wie die in den Fig. 2a und 2c dargestellte. Die Konstruktion von Fig. 2d verwendet auch zwei Ventilatoren 104a und 104b in den oberen und unteren Volumen 100a bzw. 100b der Siegeleinheit 100.
In der Siegeleinheit 100 von Fig. 2c zieht der Ventilator 104a Luft A1 in den Lüftungsschlitz 112 und bläst die Luft in Richtung von Pfeil A2 und aus einer Entlüftungsöffnung an der gegenüberliegenden Seite der Siegeleinheit 100, so daß die Luft die Siegeleinheit 100 bei A3 verlassen kann. Der Ventilator 104b zieht Luft A4 in den Belüftungsschlitz 114 und bläst die Luft in Richtung von Pfeil A5 über die Stromversorgungselektronik 109 und aus einer Entlüftungsöffnung an der gegenüberliegenden Seite der Siegeleinheit 100, so daß die Luft die Siegeleinheit 100 bei A6 verlassen kann.
Wie es der Fall war bei der Konstruktion von Fig. 2c wird bei der Konstruktion von Fig. 2d die vorerwärmte Luft nicht vom unteren Volumen der Siegeleinheit 100 zur Stromversorgungselektronik 109 im oberen Volumen übertragen. Die kühle Luft wird eher unabhängig in die oberen und unteren Volumen der Siegeleinheit 100 mit Hilfe von Ventilatoren 104a bzw. 104b gezogen.
Der Siegelkopf 100 von Fig. 2d kann einen Stlllstandsensor 150 enthalten, um festzustellen, ob der Förderer 400 gestoppt hat und ob die Stromzufuhr zur Spule 128 unterbrochen werden sollte. Der Siegelkopf 100 von Fig. 2d kann auch einen Detektor für fehlende Folien und einen Flaschenzählsensor 154, wie er im Stand der Technik bekannt ist, enthalten.
Die vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde zum Zweck der Darstellung und Beschreibung dargelegt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form beschränken. Viele Abwandlungen und Variationen sind im Licht der obigen Lehre möglich.

Claims

1. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses, umfassend

einen Rahmen,

einen Ferritkern (126), angeordnet im Rahmen, und

eine Litzenspule (128), angeordnet unmittelbar beim Ferritkern zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes im Ferritkern, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritkern (126) und die Litzenspule (128) eine Ausnehmung (125) formen zur Aufnahme eines offenen Teils (24) eines Behälters (20) und einer unmittelbar am offenen Teil angeordneten Folie (23), wobei die Ausnehmung (125) adaptiert ist, das elektromagnetische Feld zur Folie zu richten, um die Öffnung des Behälters mit der Folie zu versiegeln.

2. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei die Folie (23) elektrisch leitend ist.

3. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei das Feld ein Erhitzen der Folie (23) und Anschmelzen an den Behälter bewirkt.

4. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei das Feld bewirkt, dass die Folie (23) erhitzt wird und der Behälter (20) unmittelbar an der Öffnung (24) geschmolzen wird, um die Folie (23) an den Behälter (20) anzuschmelzen.

5. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei die Litzenspule (128) im Wesentlichen gefüllt ist mit Litzen von im Wesentlichen feinen, einzeln isolierten Leitern.

6. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 5, wobei die Litzenspule (128) ungefähr 10.000 Litzen von im Wesentlichen feinen, einzeln isolierten Leitern umfasst.

7. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 6, wobei die Litzenspule (128) eine isolierende Umhüllung umfasst, die im Wesentlichen die Litzen einschließt, so dass die Litzen vom Ferritkern elektrisch isoliert sind.

8. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 7, wobei die isolierende Umhüllung aus Polyethylen, Polypropylen oder Teflon gebildet ist.

9. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei der Widerstand pro Längeneinheit der Litzenspule (128) ungefähr bei 0,1 bis 0,01 des Widerstands pro Längeneinheit eines Kupferrohrstranges liegt.

10. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (125) im Wesentlichen U-förmig ist.

11. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (125) einen Tunnel formt.

12. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Ansprach 1, wobei der Ferritkern der Ausnehmung umfasst: einen im Wesentlichen horizontal gerichteten Teil (140) und zwei gegenüber liegend angeordnete und im Wesentlichen vertikal gerichtete Teile, die sich von den jeweiligen Enden des horizontalen Teils (140) erstrecken, und wobei die vertikal gerichteten Teile gestaltet sind, um das elektromagnetische Feld zum Behälter zu richten.

13. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 12, wobei der Ferritkern ferner einen zentralen Stachelteil (126c), der sich im Wesentlichen vertikal vom horizontalen Teil (140) erstreckt, und zwar zwischen den gegenüber liegend angeordneten vertikalen Teilen (142), umfasst.

14. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 12, wobei der Ferritkern (126) ferner mindestens einen nach innen gerichteten Teil (126b), der sich vom unteren Ende (144) mindestens eines der gegenüber liegend angeordneten vertikalen Teile erstreckt, umfasst, und wobei der nach innen gerichtete Teil (126b) gestaltet ist, das Feld zum Behälter zu richten.

15. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 13. wobei eine vertikale Distanz vom zentralen Stachelteil (126c) zu dem einwärts gerichteten Teil (126b) relativ klein für starke Folien und relativ groß für weniger starke Folien ist.

16. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (125) gestaltet ist, Behälteröffnungen von verschiedener Größe aufzunehmen.

17. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 16, wobei die Ausnehmung (125) eine stufenförmige Öffnung (125a) umfasst, die eine erste größere Öffnung (125b) und eine zweite kleinere Öffnung (125c) zur Aufnahme von Behältern unterschiedlicher Größe aufweist.

18. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 16, wobei der Ferritkern eine Mehrzahl einzelner Ferritkerne, die unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, umfasst.

19. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 18, wobei die Mehrzahl der Ferritkerne E-Kerne oder I-Kerne einschließt.

20. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 19, wobei die Kerne an einer thermisch leitenden Platte angeordnet sind.

21. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 20, weiters umfassend einen Wärmeableiter (122), konstruktiv gekoppelt zur Platte und gestaltet, Hitze von der Platte abzuziehen und zu zerstreuen.

22. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 18, ferner umfassend einen Wärmeableiter (122), gekoppelt mit dem Rahmen, wobei mindestens einige der Ferritkerne konstruktiv mit dem Wärmeableiter gekoppelt sind, um Wärme in ihn zu transferieren.

23. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 22, wobei der Wärmeableiter (122) Rippen (123) zum Transferieren der Wärme vom Wärmeableiter in Luft, die über die Rippen streift, umfasst.

24. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 23, weiters umfassend ein Gehäuse, wobei sich der Wärmeableiter zumindest teilweise in das Gehäuse erstreckt.

25. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 24, weiters umfassend einen ersten Ventilator (104), gekoppelt ans Gehäuse zwecks Blasens von Luft über die Rippen.

26. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 25, wobei der erste Ventilator Luft durch eine Öffnung des Gehäuses ansaugt, so dass die Luft über die Rippen des Wärmeableiters strömt und über eine Entlüftungsöffnung des Gehäuses ausströmt.

27. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 26, wobei der erste Ventilator in einem unteren Raum des Gehäuses angeordnet ist.

28. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 27, weiters umfassend einen zweiten Ventilator, der in einem oberen Raum des Gehäuses angeordnet ist.

29. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, weiters umfassend einen Detektor (152) zum Bestimmen, ob am Behälter eine Folie fehlt.

30. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, weiters umfassend eine Zähleinrichtung (154) zum Bestimmen, wie viele Behälter versiegelt wurden.

31. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei die Versiegelungsvorrichtung den Behälter unmittelbar mit dem elektromagnetischen Feld bewegt, wobei die Versiegelungsvorrichtung weiters einen Detektor umfasst zwecks Bestimmens, ob die Versiegelungsvorrichtung den Behälter nicht bewegen kann.

32. Ein Verfahren zum Versiegeln einer Öffnung eines Behälter mit einer Folie, wobei das Verfahren folgende Stufen umfasst:

a) Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes mit einer Quelle;

b) Richten des elektromagnetischen Feldes zu einer elektrisch leitenden Folie zum Versiegeln einer Öffnung (24) eines Behälters durch Adaptieren eines Ferritkerns und einer Litzenspule zur Bildung einer Ausnehmung (125) zur Aufnahme eines offenen Teils (24) eines Behälters (20) und einer unmittelbar am offenen Teil (24) angeordneten Folie (23); und

c) wasserloses Kühlen der Quelle des elektromagnetischen Feldes.

33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei eine Litzenspule (128) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes verwendet wird.

34. Verfahren nach Ansprach 32, wobei ein Ferritkern (126) verwendet wird, um das elektromagnetische Feld zur elektrisch leitenden Folie zu richten.

35. Verfahren nach Anspruch 32, wobei Luft zum wasserlosen Kühlen der Quelle des elektromagnetischen Feldes verwendet wird.

36. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei der Behälter einen Verschluss (21) umfasst und die Ausnehmung gestaltet ist, Behälterverschlüsse verschiedener Größe aufzunehmen.

37. Vorrichtung zum Versiegeln eines Verschlusses nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (125) das elektromagnetische Feld veranlasst, den offenen Teil zumindest teilweise zu umgeben.

38. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Ausnehmung (125) das elektromagnetische Feld veranlasst, den offenen Teil (24) zumindest teilweise zu umgeben.

39. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Ausnehmung (125) im Wesentlichen U- förmig ist.