EP0136654B1

EP0136654B1 - Schrumpftunnel

Info

Publication number: EP0136654B1
Application number: EP84111455A
Authority: EP
Inventors: Karl-Heinz Kallfass
Original assignee: KALLFASS VERPACKUNGSMASCHINEN GmbH
Current assignee: KALLFASS VERPACKUNGSMASCHINEN GmbH
Priority date: 1983-10-01
Filing date: 1984-09-26
Publication date: 1987-12-23
Also published as: ATE31515T1; DE3468200D1; EP0136654A3; EP0136654A2; US4597193A; JPS6090116A; DE3335790A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schrumpftunnel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-A-2 205 975 ist ein derartiger Schrumpftunnel zur Wärmebehandlung von mit Schrumpffolie umgebenen Güter mit Heißluft bekanntgeworden, die von einem Axiallüfter in den Tunnelinnenraum eingeblasen wird und durch eine zentrale Ansaugöffnung zum Lüfter zurückströmt. Die Einblasung erfolgt über mehrere schlitzförmige Düsen, die in Form eines viereckigen Rahmens am Bodenumfang des Schrumpftunnels angeordnet sind. Dem Lüfter ist eine Heizung nachgeschaltet und die Einheit Lüfter/Heizung/Ausblasdüsen ist in einem eine stationäre Einheit bildenden Block angeordnet, der die Heißlufthaube trägt. Die Umströmung des mit der Schrumpffolie umgebenen, zu verpackenden Gutes ist dabei recht gut, wenn auch die Rückströmung etwas behindert ist. Infolge der Schlitzdüsen ergeben sich jedoch Ungleichmäßigkeiten und teilweise auch zu hohe Strömungsgeschwindigkeiten, die die Folie, die meist vor dem Schrumpfen unten offen ist, unzulässig anheben können.
Bei anderen bekannten Schrumpftunneln wird normalerweise die Doppelwandung des Schrumpftunnels zur Luftführung verwendet. Bei der DE-OS 1 945 047 ist ein in die Tunnelabdeckung eingesetzter, portalartiger Luftführungskanal vorgesehen, durch den eine Fördereinrichtung hindurchgereicht und der an seinem Umfang mit zahlreichen verstellbaren Öffnungen versehen ist, über die Luft eintritt. Die Luftrückführung erfolgt in Transportrichtung vorn und hinten anschließend an das Portal. Die Heißluftversorgung erfolgt über einen unter der Transporteinrichtung liegenden Lüfter mit einem vorgeschalteten Heizraum mit U-förmigen Rohrheizkörpern. Ähnliche Anordnungen, auch mit obenliegendem Lüfter und Luftzuführung nur von unten oder von oben und unten über zahlreiche Schlitze sind aus den US-PS 3 378 989, 3 389 478 und 3 430 358 sowie der DE-OS 1 511 562 bekanntgeworden.
Bei diesen Anordnungen ist man bestrebt, über möglichst viele einzelne Einlaßöffnungen, die möglichst verstellbar sind, die Luftführung so gestalten zu können, daß die Schrumpffolie möglichst gleichmäßig in dem beabsichtigten Maße um den zu verpackenden Gegenstand herumschrumpft, wobei eine Luftführung bevorzugt wurde, die den zu verpackenden Gegenstand in dem jeweiligen Bereich möglichst senkrecht traf, um infolge der Strömungswirkung der Luft keine Verschiebung der Folie während des Schrumpfens auf dem Gegenstand hervorzurufen.
Die bekannten Schrumpftunnel waren wegen ihrer komplizierten Luftführungskanäle mit ggf. verstellbaren Auslaßschlitzen sehr schwierig herzustellen und mußten ggf. auf jedem zu verpackenden Gegenstand neu eingestellt werden. Wegen der teilweisen Einbeziehung der Gehäusewände mußte zu einer guten Isolierung ein großer Aufwand getrieben werden, vor allem, da die Heißluftführung teilweise auch große Bereiche außerhalb des Schrumpftunnels einnahm. Ferner erhöhten die großflächigen Luftführungskanäle den Geräuschpegel.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schrumpftunnel zu schaffen, der bei weiter vereinfachter Luftführung eine gute und gleichmäßige Schrumpfwirkung und insbesondere eine gute Wärmeübertragung auf die Schrumpffolie ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Anordnung mit einer großen Ringdüse bei Beibehaltung einer mittleren Rückströmöffnung ergibt eine Grundströmung, die eine apfel- bzw. nierenförmige Gestalt hat. Die Luft strömt aus der Ringdüse mit relativ großem Austrittsquerschnitt im Randbereich abwärts und in der Mitte wieder aufwärts. Es hat sich nun erstaunlicherweise gezeigt, daß trotz dieses recht klaren und stabilen Strömungsverlaufs zu schrumpfende Gegenstände außerordentlich gleichmäßig beheizt werden. Jeder Teil des Gegenstandes wird bei seinem Transport durch das in sich geschlossene Luftführungssystem zweimal durch einen senkrecht gerichteten « weichen •, aber gleichmäßigen Luftvorhang hindurchtransportiert. Die Wärmeverluste haben sich als geringer erwiesen. Es wurde jedenfalls festgestellt, daß bei gleicher Leistung gegenüber herkömmlichen Schrumpftunneln eine Energieeinsparung um etwa 30 % zu erreichen war.
Da bei einem Radiallüfter die austretende Luft eine Umfangsgeschwindigkeitskomponente hat, wird üblicherweise bei Radiallüftern durch entsprechende Ausbildung des Austritt-Leitkanals, insbesondere mit Leitschaufeln, dafür gesorgt, daß diese Komponente aufgehoben wird. Dadurch, daß der Austritt-Leitkanal ohne Leitschaufein ausgebildet ist. bewirkt die verbleibende Umfangskomponente der Strömung eine Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen Heißluft und Schrumpffolie, ohne daß hohe Luftgeschwindigkeiten mit auf die Schrumpffolie einwirkenden unerwünschten Turbulenzen nötig wären.
Obwohl die Ringdüse auch quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein könnte, ist sie vorzugsweise kreisförmig, und die Rückströmöffnung liegt zentrisch darin. Dadurch ergeben sich ideale Strömungsverhältnisse.
Im Austrittskanal können als elektrische Rohrheizkörper ausgebildete Heizungen angeordnet sein, die vorzugsweise als mäander-, zickzack-oder wellenförmig geführte Kreisbogenoder Spiralabschnitte um das Lüfterrad herum angeordnet sind. Sie haben eine gewisse, aber die erwünschte Rest-Umfangskomponente der Strömung nicht verhindernde Leitwirkung. Ferner können vorzugsweise die die Ringdüse begrenzenden Gehäuseteile, die das Lüftergehäuse bilden, aus zwei ineinander angeordneten, schalenförmigen Blechteilen bestehen, von denen der innere die vorzugsweise wulst- bzw. düsenförmig ausgeformte Rückströmöffnung enthält. Außer den unmittelbar zum Lüfter gehörenden Gehäuseteilen, nämlich dem Austrittsleitkanal und der zentralen Ansaugöffnung, sind also keinerlei Luftführungskanäle erforderlich. Außerdem ist das gesamte Aggregat innerhalb der eigentlichen Tunnelwandungen angeordnet, so daß diese der reinen Isolierung dienen können. Dadurch ergeben sich erhebliche Einsparungen bei der Herstellung und vor allem Energieeinsparungen im Betrieb, weil auch die aufzuheizende Masse sehr gering ist und keine außerhalb des Schrumpftunnels liegenden Luftführungsteile aufzuheizen oder zu isolieren sind. Dadurch ist eine Aufheizung auf Betriebstemperatur zum Teil in einem Drittel der bisherigen Zeit möglich. Durch den Wegfall der langen und großflächigen Luftführungskanäle sind nicht nur die Strömungswiderstände gering, sondern die Geräuschentwicklung, d. h. die Übertragung des Lüftergehäuses auf die Luft ist gut zu dämpfen. Die Ausbildung der Gehäuseteile aus zwei einfachen Blechteilen erleichtert die Herstellung und sorgt für eine gute Luftführung. Die Ringdüse hat vorteilhaft einen großen Düsenquerschnitt für niedrige Luftgeschwindigkeiten.
Vorzugsweise kann der Lüfter mit seinem die Ringdüse, Rückströmöffnung und Heizung enthaltenden Lüftergehäuse und einem ggf. isolierten Basisteil sowie dem an der Außenseite des Basisteils angeordneten Lüftermotor eine Baueinheit bilden, wobei das Basisteil vorzugsweise diese verschließend in einer Öffnung der Schrumpftunnelwandung einsetzbar ist. Der Lüfter ist vorzugsweise innerhalb des Schrumpftunnels angeordnet, und die Ringdüse sowie die Rückströmöffnung sind Teile des Austritt-Leikanals. Keines der für Lüftung und Beheizung notwendigen Bauteile braucht gesondert am Schrumpftunnel montiert zu werden, sondern die gesamte Heißlufteinheit kann als vormontiertes Bauteil in den Schrumpftunnel eingesetzt werden ; sie braucht nur noch elektrisch angeschlossen zu werden.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführung, bei der wenigstens eine Ringdüsenanordnung an der oberen Schrumpftunnelwandung vorgesehen ist. Diese Luftführung mit einem außen nach unten verlaufenden Warmluftvorhang ist besonders vorteilhaft. Es ist jedoch, teilweise auch unabhängig von der Form der Gegenstände und von den Stellen, an denen die Schrumpfung in verstärktem Maße auftreten soll, auch möglich, statt dieser Anordnung oder zusätzlich an anderen Seiten entsprechende Ringdüsen, bevorzugt in Form der beschriebenen Heißlufteinheiten, einzusetzen. So kann beispielsweise für überwiegend senkrecht stehende Gegenstände, beispielsweise in Reihen hintereinanderstehende Flaschen, eine Anordnung mit zwei einander gegenüberliegenden seitlichen Ringdüsen vorgesehen sein, während bei einer bevorzugten Schrumpfung im unteren Bereich eine Ringdüse unterhalb des luftdurchlässigen Förderers anzuordnen wäre. Obwohl es wegen der guten Wirksamkeit der Luftführung normalerweise ausreicht, den Schrumpftunnel in seiner Länge mit nur einer Ringdüseneinheit zu versehen, könnten aber für bestimmte Anwendungen auch mehrere Ringdüseneinheiten hintereinander angeordnet werden.
Wenn vorzugsweise das innere Gehäuseteil an seinem inneren, die Rückströmöffnung begrenzenden und an die ringwulstförmige Ausprägung anschließenden Rand mit einem Ringrand des Lüfterrades unter Bildung eines mit dem innerhalb der Ausprägung liegenden Teil des Austrittsleitkanals in Verbindung stehenden Spaltes zusammenwirkt, so bildet sich innerhalb des Austrittsleitkanals eine den Wirkungsgrad des Lüfters erhöhende Rückströmung, wozu aufgrund der günstigen Formgestaltung des beschriebenen Lüftergehäuses keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind.
Es ist auch zu erkennen, daß die Heizung in ihrer Anordnung unmittelbar am Außenumfang der Lüfterschaufeln ideale Wärmeübertragungsbedingungen antrifft und daher trotz hoher relativer Heizflächenbelastung mit geringen Oberflächentemperaturen arbeiten kann. Die Heizungen liegen aufgrund ihrer Gestaltung als mäanderförmiger Bogen oder Kreis wie ein Gitter vor dem Austritt des Radiallüfterrades und werden zu bester Wärmeübertragung quer angeströmt.
Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Schrumpftunnel und
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch den Schrumpftunnel..

Der dargestellte Schrumpftunnel 11 dient zur Wärmebehandlung einer Schrumpffolie, d. h. einer vorgereckten Folie, die unter Wärmebehandlung in starkem Maße schrumpft und dabei nicht dargestellte, zu verpackende Gegenstände eng umschließt. Der Schrumpftunnel 11 besitzt ein rechteckiges Gehäuse in Form eines Kastens mit Ein- und Ausgangsöffnungen 41, die durch flexible Vorhänge 42 abgeschlossen sind. Durch den Schrumpftunnel-Innenraum 16 werden die Gegenstände auf einer Transporteinrichtung 17 gefördert, die beispielsweise aus beidseitig an umlaufenden Ketten geführten Stäben bestehen kann. Das Gehäuse 12 des Schrumpftunnels besteht aus einem Außengehäuse 13 und einem Innengehäuse 14 mit dazwischen eingelegter Isolierung 15, die bis auf einen noch zu erläuternden Bereich an der Oberseite 19 des Gehäuses den gesamten Tunnel umschließt.
In dem Tunnelinnenraum 16 wird eine Heißluftströmung durch eine Heißlufteinheit 20 aufrechterhalten, die einen Lüfter 21 aufweist, der das Lüfterrad 22 eines Radiallüfters enthält, das eine untere mittlere Ansaugöffnung und am Außenumfang angeordnete radiale Schaufeln 23 hat. Die vertikale Lüfterwelle 25 wird von einem Lüftermotor 24 angetrieben. Der Motor 24 ist auf einer Basisplatte 38 montiert, die über Stehbolzen 39 mit dem äußeren Gehäuseteil 27 eines Lüftergehäuses 26 verbunden ist. Zwischen Basisplatte und äußeres Gehäuseteil ist ebenfalls eine Isolation 15 eingelegt. Das äußere Gehäuseteil 27 hat die Form einer umgekehrten Schale oder Schüssel aus Blech. In ihr ist ein inneres Gehäuseteil 28 angeordnet, das ebenfalls aus verformtem Blech besteht und etwas flachere Schüsselform hat, die in der Mitte einen nach unten ausgewölbten Wulst 31 aufweist, dessen innerer Rand eine zentrale Rückströmöffnung 32 begrenzt. Dieses Gehäuseteil hat also die Form eines Rotationskörpers, dessen Querschnittsfläche etwa S-förmig ist. Die beiden Gehäuseteile 27, 28 sind ebenfalls über Stehbolzen 37 miteinander verbunden und nehmen in sich das Lüfterrad 22 so auf, daß der zwischen ihnen eingeschlossene Raum den Austrittleitkanal 35 des Lüfters bildet. In diesem Kanal sind Heizungen 36 angeordnet, die aus elektrischen Rohrheizkörpern bestehen, die in Form eines Wellenbandes gebogen sind, das seinerseits in eine Kreisbogen- oder Spiralabschnittsform gebogen ist, so daß sie um den Umfang des Lüfterrades herum angeordnet sind und unmittelbar von der aus dem Lüfterrad austretenden Luft quer angeströmt werden. Der in diesem Bereich relativ weite Austrittsleitkanal 35 verengt sich, während er der kreisrunden Schüsselform der beiden Gehäuseteile folgt, zu einer Ringdüse 30, deren ringförmige Austrittsöffnung die Strömung vertikal richtet. Der Strömungskanal zwischen dem Austrittsleitkanal 35 und der Ringdüse hat also die Form einer sich gleichzeitig verengenden und um 90° umlenkenden Düse, die jedoch ringförmig um das ganze Lüftergehäuse umläuft.
Es ist zu erkennen und durch die Strömungspfeile 40 angedeutet, daß sich dadurch eine Luftströmung bildet, die von der Ringdüse 30 als geschlossener zylindrischer Luftvorhang vertikal abwärts läuft, dann ihre Richtung umkehrt und in der Mitte aufwärts verläuft, um durch die Rückströmöffnung 32, die gleichzeitig die Ansaugöffnung für den Lüfter bildet, unmittelbar wieder ins Lüfterrad einzutreten. Dabei bilden die Wülste 31 einen strömungstechnisch günstigen Eintrittsquerschnitt heraus. Der Wulstinnenrand 44 greift dabei in eine axial gerichtete Kante des unteren Verbindungsringes der Lüfterschaufeln 23, so daß zwischen ihnen ein Spalt 45 entsteht, durch den eine infolge des Lüfterspalts bedingte Strömungsrücksaugung ins Lüfterrad aus dem Wulstinnenraum 33 erfolgt. Infolge der nahezu torusförmigen Gestaltung dieses Wulstinnenraumes 33 ergibt sich eine Strömung, die den Wirkungsgrad des Lüfters verbessert.
Das Lüftergehäuse 26 nimmt einen sehr wesentlichen, nämlich den größten Teil, einer Tunnelinnenwand, nämlich der oberen Wandung 19, ein. In Querrichtung reicht es fast bis an die Seitenwände 18 heran, während es in Längsrichtung einen nicht zu großen Abstand von den Ein- und Austrittsöffnungen 41 hat. Die Ringdüse umfaßt also einen wesentlichen Teil einer Tunnelwandfläche, so daß im dargestellten 8eispiel der gesamte Tunnelinnenraum 16 von ihrer Strömung erfaßt wird. Selbst im Falle der Anordnung mehrerer Ringdüsen sind sie so angeordnet, daß sie im wesentlichen ihren eigenen Strömungsverlauf im Sinne eines fast geschlossenen Systems aufrechterhalten, d. h. Jeder Ringdüse ist eine eigene Rückströmöffnung zugeordnet, und es findet vorteilhaft nur ein relativ geringer Luftaustausch zwischen den Strömungssysten der einzelnen Heißlufteinheiten statt, und dadurch wäre es auch möglich, ggf. unterschiedliche Geschwindigkeiten und/oder Temperaturen bei mehreren Heißlufteinheiten im gleichen Schrumpftunnel einzustellen. Die Regelung kann sehr leicht über die Drehzahl des Motors 24 und/oder eine stufenlose, stufige oder taktende Regelung der elektrischen Beheizung erfolgen. Dazu können im Austrittsleitkanal Temperaturfühler angeordnet sein.
Es ist zu erkennen, daß der gesamte Lüfter 21 mit Motor und Lütterrad, dem Lüftergehäuse 26 und der Basisplatte 38 einschließlich der Isolierung eine funktionsfähige, vormontierbare Baueinheit bildet, die in einem in der oberen Tunnelwandung 19 vorgesehenen Ausschnitt 46 von unten her eingesetzt werden kann, weil die Basisplatte 38 an vorstehenden Außenwandabschnitten 47 angeschraubt wird. Dabei bildet dann die Basisplatte mit der zwischengeschalteten Isolierung und dem äußeren Lüftergehäuseteil einen kreisförmigen Teil der isolierten Außenwand, der lediglich von dem Führungsrohr für die Lüfterwelle 25 unterbrochen ist. Der Schrumpftunnel kann also vollständig doppelwandig isoliert sein. Im nicht dargestellter Weise ist normalerweise der obere Gehäuseteil des Schrumpftunnels abnehmbar, um die Transporteinrichtung warten zu können.

Claims

1. Schrumpftunnel zur Wärmebehandlung von mit Schrumpffolie umgebenen Gütern mit Heißluft, die von einem Lüfter (21) in den TunnelInnenraum (16) eingeblasen wird und zum Lüfter (21) zurückströmt, wobei die Einblasung im Bereich eines wenigstens einen wesentlichen Teil einer Tunnelwandungsfläche (19) umfassenden Ringes mit axialer Einblas-Düsenausrichtung erfolgt, wobei der Ring eine mittlere Rückströmöffnung (32) umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einblasung eine Ringdüse (30) dient, die am Außenumfang eines ohne Leitschaufeln ausgebildeten Austritts-Leitkanals (35) des als Radiallüfter ausgebildeten Lüfters (21) angeordnet ist.

2. Schrumpftunnel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse (30) kreisförmig ist.

3. Schrumpftunnel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Austritt-Leitkanal eine durch elektrische Rohrheizkörper gebildete Heizung (36) angeordnet ist, die vorzugsweise mäander-, zickzack- oder wellenförmig geführte Kreisbogen- oder Spiralabschnitte enthält, die um das Lüfterrad (22) herum angeordnet sind.

4. Schrumpftunnel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise innerhalb des Schrumpftunnel-Innenraums (16) angeordnete Lüfter (21) mit seinem die Ringdüse (30), die Rückströmöffnung (32) und Heizung (36) enthaltenden Lüftergehäuse (26) und einem ggf. isolierten Basisteil (38) sowie dem an der Außenseite des Basisteils (38) angeordneten Lüftermotor (24) eine Baueinheit bildet, wobei das Basisteil (38) vorzugsweise, diese verschließend, in einen Ausschnitt (46) der Schrumpftunnelwandung einsetzbar ist.

5. Schrumpftunnel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ringdüse (30) begrenzenden Gehäuseteile (27, 28), die das Lüftergehäuse (26) bilden, aus zwei ineinander angeordneten, schalenförmigen Blechteilen bestehen, von denen der innere Gehäuseteil (28) die vorzugsweise wulst- bzw. düseneintrittsförmig ausgeformte Rückströmöffnung (32) enthält.

6. Schrumpftunnel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Gehäuseteil (28) an seinem inneren, die Rückströmöffnung (32) begrenzenden und an seine ringwulstförmige Ausprägung (31) anschließenden Rand (44) mit einem Ringrand (34) des Lüfterrades (22) unter Bildung eines mit dem innerhalb der Ausprägung (31) liegenden Teil (33) des Austritt-Leitkanals (35) in Verbindung stehenden Spaltes (45) zusammenwirkt.

7. Schrumpftunnel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ringdüse (30) im Bereich der oberen Schrumpftunnelwandung (19) vorgesehen ist.