EP2835317A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schrumpfen von Materialien auf Artikel und/oder auf eine Zusammenstellung von Artikeln - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Schrumpfen von Materialien auf Artikel und/oder auf eine Zusammenstellung von Artikeln Download PDF

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EP2835317A1
EP2835317A1 EP14176289.8A EP14176289A EP2835317A1 EP 2835317 A1 EP2835317 A1 EP 2835317A1 EP 14176289 A EP14176289 A EP 14176289A EP 2835317 A1 EP2835317 A1 EP 2835317A1
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EP
European Patent Office
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gaseous
internal combustion
combustion engine
temperature
thermal energy
Prior art date
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Granted
Application number
EP14176289.8A
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French (fr)
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EP2835317B1 (de
Inventor
Christian Napravnik
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Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Publication date
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Publication of EP2835317B1 publication Critical patent/EP2835317B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B53/00—Shrinking wrappers, containers, or container covers during or after packaging
    • B65B53/02—Shrinking wrappers, containers, or container covers during or after packaging by heat
    • B65B53/06—Shrinking wrappers, containers, or container covers during or after packaging by heat supplied by gases, e.g. hot-air jets
    • B65B53/063—Tunnels

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for shrinking materials onto articles and / or to a collection of articles.
  • shrink tunnel In prior art devices for shrinking materials, articles such as PET bottles are transported along a transport path through the so-called "shrink tunnel". During their transport, the articles are provided with shrink material before entering the shrink tunnel, which heats shrink material and thereby shrunk onto the respective article.
  • shrink tunnels include, for example, electric heaters for heating the material to be shrunk.
  • a shrink tunnel in which an electric heater is used for example, from DE 199 20 057 A1 known.
  • heated air is conducted through the heating devices into the interior of the shrink tunnel via hot air outlets.
  • the hot air outlets are provided in the form of a jalousine in hot air ducts and are adjustable in terms of direction and passage cross section.
  • the electrical energy for the heaters is obtained from a public network, so the resulting costs for heating the shrinking medium are bound to the respective price of the electrical energy. Reducing the cost of shrinking the particular material would be desirable in practice.
  • the temperature is applied via a gas heater.
  • a gas heater or burner unit as can be used for a shrink tunnel, is for example from the DE Patent No. 10 2007 030 2645 known.
  • the gas burner of the DE patent comprises a gas inlet, a gas outlet and a pore element, in which the combustion takes place.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for shrinking materials available, in which the investment and operating costs can be kept low by technical means. Furthermore, the Device have a simple structure and the process can be easily implemented.
  • the method according to the invention is intended for shrinking materials onto articles and / or on a collection of articles.
  • the materials may be formed as thermoplastic films and / or as shrinkable labels. It is conceivable, for example, that after shrinking a collection of articles on the material as a so-called container is held together.
  • the shrinking of materials to the respective article and / or on the respective compilation of articles within a defined space is preferably formed as a shrink tunnel and optionally comprises an inlet and an outlet for the respective article or for the respective compilation of articles.
  • the inlet and the outlet can in this case be formed as part of a housing and aligned with each other in the transport direction of the respective article.
  • the respective articles and / or the respective combination of articles can be put up on articles on a horizontal conveyor.
  • the horizontal conveyor expediently extends through the housing and passes through the entrance and the exit.
  • the horizontal conveyor may be formed as a circulating conveyor belt.
  • the housing can have only one entrance open to the outside and one exit open to the outside, and moreover can be designed to be at least substantially closed.
  • thermal energy of the gaseous shrinkage medium is supplied by waste heat of at least one internal combustion engine and / or heating energy of at least one electrically operated additional heater.
  • the internal combustion engine passes on waste heat to a heat exchanger, which heat exchanger supplies thermal energy for the gaseous shrinkage medium.
  • waste heat of the at least one internal combustion engine is supplied to the gaseous shrinkage medium by an exhaust gas volume flow of the at least one internal combustion engine.
  • the thermal energy possessed by the gaseous shrinkage medium before the material is applied must be such that the material can be shrink-wrapped on the respective articles and / or on the respective assortment of articles.
  • the thermal energy of the gaseous shrinkage medium is expediently to be embodied in such a way that no damage to the respective articles and / or the respective compilation of articles takes place during the shrinking process or while the material is being exposed to the gaseous shrinkage medium.
  • the supply of thermal energy to the gaseous shrinkage medium by the at least one internal combustion engine and / or the at least one additional heater is preferably to be designed such that the temperature of the gaseous shrinkage medium before loading of the material corresponds to a predefined target temperature.
  • the at least one internal combustion engine drives at least one converter for converting mechanical shaft power into electrical power.
  • the converter may be driven by the at least one internal combustion engine to provide at least an approximately constant output voltage throughout.
  • the at least one internal combustion engine can drive the converter via a shaft.
  • the electrical power is provided for at least partial operation of the at least one electric auxiliary heater. It makes sense for the converter to be designed as a generator and preferably as a rotary generator for electrical energy.
  • one or more inverters can be arranged downstream of the generator. Since the electric power of the converter or the generator can be continued over a short distance to the respective at least one electrical auxiliary heater, only low transmission losses are associated with the continuation of the inventive method.
  • the method according to the invention thus offers further advantages with regard to the energy balance compared to relating to electrical energy from a public pipeline network with resulting transmission losses.
  • auxiliary heater may be that the converter or the generator is connected to an electrical distribution system, via which an electrical power generated by the converter or by the generator is forwarded to the respective auxiliary heaters as required.
  • the at least one additional electric heater comprises one or more heating elements, such as heating wires, heating coils or the like, past which flows the gaseous energy source.
  • the thermal energy of the gaseous shrink medium may be completely supplied via the at least one internal combustion engine so that no operation of the at least one additional electric heater is necessary, at least over the given period of time gaseous shrink medium continue to heat to certain target temperature. Since electrical power which is made available via the converter or the generator is not necessary for the operation of the at least one auxiliary heater, the entire electric power produced by the converter can be transmitted to other electrical components and / or to the at least one certain time period a public pipeline network.
  • electrical power which is not necessary for the operation of the at least one additional heater over the certain period of time, is temporarily stored and used at a later time for operating at least one additional heater and / or for operating further electrical devices.
  • accumulators or the like are suitable for temporary storage.
  • a control device which by means of an intelligent distribution logic and taking into account the respective remuneration for feeding electrical power into the public network between the Infeed and a caching and / or a transfer to additional electrical components chooses.
  • the electrical power which is generated via the at least one converter is not completely sufficient for the operation of the at least one additional electric heater, at least over a certain period of time.
  • additional electrical energy can be obtained from a public power supply network and / or from accumulators for operating the at least one additional electric heater over the given period of time.
  • the previously mentioned control device may make a decision as a function of the respective energy price as to whether the respective electrical power is obtained from the public transmission network and / or from an intermediate storage.
  • the temperature of the gaseous shrinkage medium should be in a certain range when the material is acted upon or have a certain nominal temperature.
  • embodiments have proven in which of the at least one internal combustion engine continuously a substantially constant amount of thermal energy is supplied to the gaseous shrinkage medium.
  • a further amount of thermal energy can be supplied to the shrinking medium, which is designed such that the temperature of the shrinking medium is before the loading of the material in the respective specific area or has the predefined target temperature.
  • the amount of thermal energy delivered by the at least one internal combustion engine for the gaseous shrinkage medium over the course of time is preferably at least substantially constant while the amount of thermal energy delivered by the at least one additional heater varies over the course of time.
  • the electrical power provided across the converter consistently meets at least the need for which at least one auxiliary heater is required for operation. If the electrical power is greater than the need for at least one additional heater, there is also the possibility to deliver an excess of electrical power beyond the demand of the additional heater to other electrical components, to store them in accumulators and / or to forward them to a public pipeline network , A decision on this can, like previously mentioned, by means of a control device with intelligent distribution logic.
  • the at least one internal combustion engine is coupled via one or more gear stages to the converter.
  • the one or more gear stages can optionally be selected as a function of the power of the respective internal combustion engine and depending on the design of the respective converter.
  • the respective material is charged with the gaseous energy carrier. It may be that within the defined space several nozzles are present, which lead the gaseous energy carrier against the material to be shrunk.
  • the nozzles may for example be installed in shaft walls of the shrink tunnel.
  • the at least one internal combustion engine can provide thermal energy in the form of an exhaust gas volume flow for the subsequent temperature control via the at least one additional electric heater.
  • the at least one internal combustion engine may be coupled to at least one physical line connection, which continues the exhaust gas volume flow directly to the at least one auxiliary heater.
  • one or more pollutant filters may be arranged in the at least one physical line connection.
  • the at least one physical line connection can branch, wherein the exhaust gas volume flow can be continued to one of the additional heaters via at least one branch in each case.
  • the continuation of the exhaust gas volume flow of the at least one internal combustion engine is not directly to the at least one additional heater.
  • the at least one internal combustion engine may be coupled to at least one physical line connection, which continues the exhaust gas volume flow preferably filtered into the interior of the shrink tunnel.
  • the at least one physical line connection can open into the shrink tunnel in the region of the at least one additional heater.
  • the at least one additional heater can receive the preferably filtered exhaust gas volume flow from the shrink tunnel and deliver further thermal energy for the gaseous shrinkage medium.
  • the at least one electric auxiliary heater is formed as part of a recirculation system, in which by gaseous shrinking medium material is applied, then again thermal energy is supplied by the at least one electric auxiliary heater to the gaseous shrinking medium and then a renewed Loading of material via the gaseous shrinkage medium takes place.
  • the at least one physical line connection branches may be that the at least one physical line connection branches, with at least one branch in the region of an additional heater discharging into the shrinking tunnel.
  • the more than one additional heater can in each case receive the preferably filtered exhaust gas volume flow from the shrink tunnel and deliver further thermal energy for the gaseous shrinkage medium.
  • the amount of delivered thermal energy from a first auxiliary heater may in this case be different from the amount of delivered thermal energy of a second auxiliary heater.
  • Each of the several additional heaters can be designed as a previously described circulating air system.
  • the demand for electrical power from the at least one additional heater for supplying the necessary thermal energy over the course of time is not constant.
  • the redelivered by the one or more additional heaters for the gaseous shrinkage medium or must be compensated by the respective additional heating so that the gaseous shrinkage medium upon application of the material, if necessary has certain setpoint temperature.
  • the loss of thermal energy from the shrink tunnel may also vary over time.
  • the respective electrical power demand required by the at least one auxiliary electric heater may vary over time.
  • thermal energy for combustion air of the at least one internal combustion engine is provided by an exhaust gas volume flow of the at least one internal combustion engine. If an exhaust gas volume flow is also provided by the at least one internal combustion engine, which supplies thermal energy for the gaseous shrinkage medium, the entire exhaust gas volume flow of the at least one internal combustion engine can branch and proportionally provide thermal energy for combustion air of the at least one internal combustion engine.
  • the at least one internal combustion engine is coupled to the previously mentioned at least one physical line connection, which continues the exhaust gas flow rate and / or in the direction of at least one electric auxiliary heater.
  • the at least one physical line connection can branch, with one branch continuing the exhaust gas volume flow to a supply for combustion air of the at least one internal combustion engine.
  • Embodiments are also conceivable in which the exhaust gas volume flow of the at least one internal combustion engine at least partially passes through a heat exchanger and the combustion air of the at least one internal combustion engine via the heat exchanger thermal energy is supplied or wherein the combustion air of at least one internal combustion engine is preheated via the heat exchanger.
  • the at least one internal combustion engine is designed in preferred embodiments as a gas turbine and / or as a gas engine. Accordingly, the at least one internal combustion engine in these preferred embodiments can be driven by fuel gas.
  • the at least one internal combustion engine can provide thermal energy for the fuel gas via its exhaust gas volume flow or the at least one internal combustion engine can preheat the fuel gas via its exhaust gas volume flow. For example, the supply of thermal energy or the preheating of the fuel gas by mixing the fuel gas with an at least partially derived from the at least one internal combustion engine exhaust gas volume flow.
  • an actual temperature of the gaseous shrinkage medium is determined by means of a sensor system and, depending on the detected actual temperature, the at least one additional electric heater is controlled at least approximately in real time.
  • the sensor system may be in connection with a previously mentioned control device which, if necessary, after the transmission of values of the sensor draws conclusions about the respective actual temperature of the gaseous shrinkage medium. It is also conceivable that the actual temperature of the gaseous shrinkage medium is detected by the sensor directly within the defined space or within the shrink tunnel.
  • the gaseous shrinkage medium can be heated to a specific temperature or to a specific setpoint temperature before the material is acted upon. If the determined by means of the sensor actual temperature of the gaseous shrinkage medium deviates from the specific setpoint temperature, the controller can regulate the respective additional heater such that more thermal energy is supplied to the gaseous shrinkage medium from the respective additional heater to achieve the desired temperature.
  • At least two additional heaters may be present, wherein a first temperature zone with the first setpoint temperature of the gaseous shrinkage medium is associated with a first of the at least two additional heaters and a second temperature zone with second setpoint temperature of the gaseous shrinkage medium is associated with a second of the at least two additional heaters ,
  • the first setpoint temperature and the second setpoint temperature can be designed differently.
  • a regulation of the first and the second of the at least two additional heaters can take place taking into account the respective setpoint temperature and the respective determined actual values.
  • the at least one first auxiliary electric heater and the at least one second additional electric heater can be arranged at different positions along a transport path of the articles and / or the article assembly during their movement through the shrink tunnel and optionally in the region of the respective temperature zone.
  • the first and the second temperature zones can thus run along the transport path of the articles and / or the article assemblies in the shrink tunnel.
  • the regulation of the at least one first auxiliary electric heater and the at least a second electric auxiliary heater can be done via a previously mentioned control device.
  • more than two additional heaters can be used, each of the more than two additional heaters is assigned its own temperature zone with its own set temperature for the gaseous shrinking medium.
  • the desired temperatures of the temperature zones can be designed completely different or partially identical. It is also conceivable that one or more of the temperature zones are assigned a plurality of additional heaters.
  • the first temperature zone and the second temperature zone may each be assigned at least one actuator, via which actuators the respective temperature zone for supplying thermal energy for the gaseous shrinkage medium is selectively connected to the at least one internal combustion engine.
  • the actuators can be designed, for example, as valves which at least partially prevent the transfer of a gaseous exhaust gas volume flow of the at least one internal combustion engine to the shrink tunnel or, depending on the specification, permit it completely.
  • a control device may be provided. Taking into account the respective desired temperature in the temperature zones via the actuators, the control device can connect the at least one internal combustion engine to one or more of the temperature zones. In particular, it can be provided here that the control device selectively distributes the amount of available thermal energy of the at least one internal combustion engine for the respective temperature zones in operative connection with the actuators.
  • the control device may have an intelligent logic, which, taking into account the respective target temperatures in the temperature zones, the most energetically sensible distribution for the thermal energy of the at least one Internal combustion engine chooses.
  • the amount of deliverable thermal energy of the at least one internal combustion engine can be formed substantially constant over the course of time and optionally deposited on the control unit or detected via sensors. A distribution can take place with an intelligent distribution logic taking into account economic aspects and the subsequent temperature control over the several additional heaters.
  • the defined space or the shrink tunnel has an input and an output for the articles and / or the assembly of articles, it can be provided that thermal energy is tapped in the region of the input and / or in the region of the output and for combustion air of the at least one internal combustion engine is provided.
  • the loss of thermal energy from the shrink tunnel in practice is undesirable, but due to the necessary entry of articles and / or the compilation of articles in the shrink tunnel and the outlet of the article and / or the compilation of articles from the Shrink tunnel unavoidable up to a certain amount.
  • an exhaust gas flow volume is continued to supply thermal energy to the shrink tunnel, the loss volume of gaseous medium from the shrink tunnel corresponds at least to the volume of the exhaust gas flow. It makes sense that the shrink tunnel can therefore be designed to be largely sealed, the loss volume formed as a gaseous medium being tapped as extensively as possible in the area of the container inlet and the container outlet.
  • a suction device on the input side and / or output side is in communication with the shrink tunnel, receives emerging gaseous medium, continues to the combustion air and mixes it with the combustion air for temperature control.
  • the entire device can thus be designed as a circulating air system.
  • funnel-like devices For receiving the exiting gaseous medium funnel-like devices can be used, the cross section of which tapers in the direction of the entrance and / or the exit.
  • thermal energy which is tapped in the region of the input and / or output of the shrink tunnel, is provided for fuel material of the at least one internal combustion engine or is provided for preheating fuel of the at least one internal combustion engine.
  • the fuel may further be formed by fuel gas.
  • a preheating of the fuel can be done for example by mixing the gaseous medium with the fuel or with the fuel gas.
  • thermal energy consumed in the region of the input and / or output is used for further heat recovery systems.
  • Transport of gaseous medium taken from the shrink tunnel in the area of the input and / or output can preferably be effected via physical line connections.
  • the articles and / or the assembly of articles may be moved upright during shrinkage of materials on a horizontal conveyor through the defined space, wherein thermal energy is derived from the horizontal conveyor and provided for combustion air of the at least one internal combustion engine. Since the horizontal conveyor extends in such embodiments through the defined space or through the shrink tunnel, thermal energy of the shrinking process is absorbed by the horizontal conveyor. Cooling is imperative to avoid damage to the horizontal conveyor, for example due to material distortion.
  • thermal energy is derived from the horizontal conveyor.
  • the horizontal conveyor having thermal energy is acted upon by an air volume flow, the air volume flow is tapped heated after exposure to the horizontal conveyor and further processes for energy recovery is supplied.
  • the heated air volume flow can be mixed after removal with combustion air for the at least one internal combustion engine.
  • methods and devices are conceivable in which the air volume flow for preheating fuel for the at least one internal combustion engine Use finds.
  • the fuel may, as previously mentioned, be formed by fuel gas.
  • the optionally derived from the horizontal conveyor thermal energy can be used.
  • the at least one electrically operated auxiliary heater is connected to a flow generator, which forms, maintains and / or amplifies a volume flow from the gaseous energy carrier.
  • the flow generator can form a recirculation system together with the respective additional electric heater.
  • each auxiliary heater can be assigned at least one flow generator.
  • the flow generator (s) are operated at least proportionally with an electrical power generated by the converter.
  • such operation may be useful if the at least one electrical booster heater can be fully powered by the generated electrical power of the converter and the converter produces an excess of electrical power.
  • An at least proportional operation of one or more of the flow generators by the electrical power generated via the converter or generator may optionally be decided by a control device having an intelligent logic.
  • the operation of one or more of the flow generators on the electric power generated by the converter can be specified by the control device, if necessary, if this makes sense from an energetic point of view. Possibly.
  • the control device can compare, by means of the intelligent logic, a supply of the flow generator (s) with a return to the public pipeline network from an economically advantageous point of view.
  • the electrical power generated by the converter is made available to further processes.
  • the electrical power generated by the converter processes of container manufacturing and / or the filling and / or sealing technology is provided.
  • the invention further relates to a device for shrinking materials on articles and / or on a collection of articles by means of a gaseous shrinking medium and within a defined space.
  • the apparatus comprises at least one internal combustion engine, which is coupled to at least one converter for converting mechanical shaft power into electrical power and designed to provide thermal energy for the gaseous shrinkage medium.
  • At least one additional electric heater which is in communication with the converter for electrical power supply.
  • the converter is preferably formed in the inventive device as an electric generator or as a rotary generator, the defined space usefully as a shrink tunnel.
  • the at least one internal combustion engine is formed in preferred embodiments as a gas turbine and / or as a gas engine.
  • a gas turbine as can also be used for the at least one internal combustion engine of the device according to the invention, comprises an inlet for combustion air, a compressor, a combustion chamber, and a turbine and is designed for the rotational drive of a shaft. If necessary, the shaft can be connected to the converter or the rotary generator via one or more gear stages.
  • the gas turbine can deliver thermal energy for the gaseous shrinkage medium via an exhaust gas volume flow.
  • the gas turbine is driven at a constant operating point or in which the rotational speed of the gas turbine is kept at least substantially constant over the course of time can preferably be used. If a regulation of the internal combustion engine or the gas turbine and / or the gas engine takes place, unwanted compositions in the exhaust gas volume flow can result from this. In addition, gas turbines per se have a sluggish control dynamics.
  • a constant amount of thermal energy can be made available over the course of time over the gas turbine at a constant operating point, preferably via its exhaust gas volume flow, while a further amount of thermal energy for a specific setpoint temperature of the gaseous shrinking medium is available through the at least one additional electric heater is provided. Because of losses of thermal energy from the shrink tunnel the need for further thermal energy over time is not constant, the at least one electrically auxiliary heater can be controlled dynamically.
  • At least one gas engine is used for the at least one internal combustion engine, this can be designed, for example, as a piston engine or rotary engine and can be connected to the converter or to the generator via a shaft. Furthermore, embodiments are conceivable in which the gas engine is designed as a Wankel engine.
  • thermal energy for the gaseous shrinkage medium can be supplied via the exhaust gas volume flow and the gas engine preferably be driven at a constant operating point or the speed of the gas engine over the course of time are kept at least substantially constant.
  • the operating point of the gas engine or the gas turbine is preferably to be selected such that the gas engine or the gas turbine is at least approximately in the range of its optimum efficiency.
  • embodiments have proven in which one or more of the electric booster heaters a sensor for detecting an actual temperature of the gaseous shrinkage medium is associated and the device comprises a control device via which depending on the detected actual temperature, the respective electric booster at least approximately in Real time is adjustable.
  • the at least one internal combustion engine can be coupled to physical connections, such as lines, pipes or the like, for passing on an exhaust gas volume flow as thermal energy for the gaseous shrinkage medium.
  • the sensor system can be arranged at least proportionally in the region of the physical connection, detect the temperature of the exhaust gas volume flow and transmit it to a control device which, taking into account the temperature of the exhaust gas volume flow, regulates the at least one auxiliary heater.
  • the respective sensor system is arranged in the shrink tunnel, the temperature of the gaseous shrinkage medium is detected in the shrink tunnel and transmitted to a control device which, taking into account the temperature of the gaseous shrinkage medium in the shrink tunnel, controls the at least one additional electric heater.
  • the transmission of the respective detected by the sensor temperature can be wired or wireless.
  • the Sensors are designed here as temperature sensors. Are, as previously mentioned, formed in the shrink tunnel several temperature zones, each associated with at least one additional heating, it may be provided for each of the temperature zones own sensor or for each of the temperature zones own actual temperature can be determined.
  • the at least one electrically operated auxiliary heater is associated with a flow generator for the formation, maintenance and / or amplification of a volumetric flow formed from the gaseous energy carrier.
  • the at least one electrically operated additional heater can be arranged with the associated flow generator within the defined space or within the shrink tunnel.
  • the at least one electrically operated auxiliary heater and the respective flow generator can jointly form a recirculation system. If several additional heaters are present, then in preferred embodiments, each of the additional heaters can be assigned at least one flow generator.
  • the converter or the generator can be connected to a public power line network and / or further electrical components. Accordingly, it can also be provided for various embodiments of the device according to the invention, a feed of electrical power into the public line network and / or an intermediate storage via an accumulator or the like. A decision on this can, as previously mentioned, be made via a controller with intelligent distribution logic.
  • thermal energy of the at least one internal combustion engine is used at least proportionally for further processes.
  • thermal energy of the at least one internal combustion engine can be used at least partially for preheating combustion air and / or fuel of the at least one internal combustion engine.
  • a return system for an exhaust gas volume flow of the at least one internal combustion engine is provided, which feedback system is brought into contact with a supply for combustion air of the at least one internal combustion engine.
  • the at least one Internal combustion engine via one or more physical line connections for passing an exhaust gas flow volume with the supply of combustion air in connection.
  • thermal energy from the shrink tunnel can furthermore be provided for preheating combustion air and / or fuel of the at least one internal combustion engine.
  • a container inlet and a container outlet can be at least largely closed during the exposure of the shrinking process, so that thermal energy does not escape from the shrink tunnel via the container inlet and the container outlet.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a device 1 for shrinking materials, as known from the prior art.
  • the device 1 is designed as a shrinking device 3 and comprises a shrink tunnel 2 through which article 10 and in the present case container 11 (see FIG. FIGS. 6 to 8 ) are transported for shrinking of materials.
  • the materials may serve, for example, to combine several of the containers 11 and as a thermoplastic film 12, as exemplified in FIG. 6 be recognized, be trained.
  • the materials to be shrunk may be formed by labels, for example.
  • Such materials are preferably already arranged in the shrinking tunnel 2 on the respective container or containers 11 prior to entry of the respective containers 11.
  • the shrink tunnel 2 has a container inlet BE, through which the container 11 enter the shrink tunnel 2 and a container outlet BA, through which container 11 after shrinking of the material from the shrink tunnel 2 exit.
  • the containers 11 can through the shrink tunnel 2 by means of a in FIG. 1 can not be detected horizontal conveyor 14 to be moved.
  • one or more heating devices 50 and 50 ' may be present, which are formed for example as electric heaters and / or gas heating.
  • electric heaters 50 and 50 ' is the necessary for the operation of the heaters 50 and 50' energy obtained from a public network 16.
  • the resulting costs which are necessary for heating the shrinking medium and for the operation of the electric heaters 50 and 50 ', are tied to the respective price for the electrical energy.
  • Further embodiments, which instead of or in addition to the electric heaters 50 and 50 'provide a gas burner, are characterized by high acquisition costs. A reduction of the costs for the shrinkage is made possible by the embodiments of the device 1 according to the invention shown in the following figures.
  • Reference numerals 7 and 7 ' refer to FIG. 1 each to a flow generating device, wherein each of the heaters 50 and 50 'is associated with a flow generating device 7 or 7'.
  • a volume flow of air or a flow of shrinkage means via the flow generating means 7 and 7 ' is sucked, the heating means 5 and 5' passively heated and then directed against the respective material to be shrunk.
  • the housing 2 already has a temperature level which is increased in relation to the temperature level outside the housing 2, the volume flow passing through the heaters 50 and 50 'already before heating has a higher temperature level than the ambient air outside the housing 2.
  • Reference numeral 18 also refers to a cabinet in which electrical components for supplying the heaters 7 and 7 'can be arranged with electrical energy. Furthermore, for example, 18 fuses and / or control devices may be arranged in the cabinet.
  • FIG. 2 An embodiment of a device 1 according to the invention, which allows a shrinkage of materials to Article 10 or container 11 by means of gaseous shrinkage medium with cost savings, is in FIG. 2 shown. Further clarified FIG. 2 the implementation of a method according to the invention.
  • the device 1 and a method 20 that can be implemented by means of the device 1 are provided for shrinking materials onto article 10 (cf. FIGS. 6 to 8 ).
  • the shrinking of the respective materials on the article 10 takes place within a defined space, which in the present case is usefully designed as a shrink tunnel 2.
  • the shrink tunnel 2 has, analogous to the representation from FIG. 1 , one Container inlet BE for the respective article 10 and a container outlet BA through which the respective articles 10 exit from the shrink tunnel 2.
  • the container inlet BE and / or the container outlet BA are closed by means such as slatted curtains or the like to a leakage of gaseous medium from the shrink tunnel 2 to reduce at least and thus to reduce a loss of thermal energy from the shrink tunnel 2.
  • the container inlet BE and the container outlet BA can be aligned with each other in the longitudinal direction of the shrinking tunnel 2, so that the respective articles 10 can be transported standing without deflection and by means of a horizontal conveyor 14 through the shrink tunnel 2.
  • the horizontal conveyor 14 expediently extends through the shrink tunnel 2 and the container inlet BE and the container outlet BA.
  • Thermal energy for the gaseous shrinkage medium is provided by the internal combustion engine exemplified by reference numeral 30, which in the embodiment of the FIG. 2 is designed as a gas turbine 31.
  • the thermal energy is supplied by the gas turbine 31 in the form of an exhaust gas volumetric flow discharged via the gas turbine 31.
  • a line connection 18 to the internal combustion engine 30 and the gas turbine 31 is coupled, which is provided for guiding the exhaust gas flow rate.
  • the exhaust gas volume flow is in FIG. 2 directly to the additional heaters 5 and 5 'continued, which supply the exhaust gas flow volume for heating more thermal energy.
  • a plurality of pollutant filters are arranged so that the exhaust gas volume flow filtered to the additional heaters 5 and 5 'can be continued.
  • the line connection 18 branches, wherein one branch leads the exhaust gas volume flow in the direction of the first additional heater 5 and another branch leads the exhaust gas volume flow in the direction of the second additional heater 5'.
  • the at least one internal combustion engine 30 or the gas turbine 31 drives the converter 13, designed as an electric generator 15, for converting its mechanical shaft power into electrical power.
  • the gas turbine 31 is driven for this purpose with a constant operating point.
  • the constant operating point is preferably to be selected such that the internal combustion engine 30 or the gas turbine 31 has a high degree of efficiency with regard to a drive of the converter 13 and its supply of thermal energy via the exhaust gas volume flow. Due to the constant operating point of the internal combustion engine 30 and the gas turbine 31, pollutants in the exhaust gas volume flow of the internal combustion engine 30 and the gas turbine 31 are kept low compared to a dynamic control.
  • An output voltage, which is supplied by the electric generator 15, is thus at least substantially constant over time as a result of the constant operating point of the internal combustion engine 30 or of the gas turbine 31.
  • one or more inverters may be arranged downstream of the converter 13 or the generator 15. Since the additional heaters 5 and 5 'in the present case are operated with direct current, such inverters are not necessary for the supply of electrical power to the additional heaters 5 and 5'. However, one or more such inverters may be interposed between the public line network 16 and the converter 13 or the generator 15 described in more detail below.
  • the additional heaters 5 and 5 'each comprise a plurality of heating wires and / or heating coils 42 and 42' (see FIG. FIG. 5 ). Not necessarily all additional heaters must be designed as electrical booster heaters 5 and 5 '. It is also conceivable for further embodiments that supplemental heaters find use, for example, have a gas burner.
  • a control cabinet 22 in which an electrical distribution system and possibly one or more fuses are arranged in order to continue the electric power generated by the generator 15, if necessary, at least proportionally to the electric booster heaters 5 and 5 '.
  • the electrical power generated by the converter 13 and the generator 15 is in this case designed such that the demand for electrical energy of the additional heaters 5 and 5 'is completely covered by the electric power generated by the converter 13 and the generator 15. Obtaining electrical energy from the public network 16 in order to meet the needs of electric booster heaters 5 and 5 ', is therefore not necessary in the present case.
  • the internal combustion engine 30 or the gas turbine 31 is driven to a constant operating point.
  • the amount of thermal energy which is made available by the internal combustion engine 30 or the gas turbine 31 in the form of an exhaust gas volumetric flow is, for this reason, at least largely constant over the course of time.
  • the temperature of the gaseous shrinkage medium In order to be able to shrink the material down to the respective article 10, the temperature of the gaseous shrinkage medium must be within a certain range or have a certain desired temperature when the articles 10 are acted upon. In particular, due to the entry and exit of articles 10 in and out of the shrink tunnel 2, the temperature level in the shrink tunnel 2 over the course of time is not formed constant.
  • the gaseous shrinkage medium loses thermal energy upon exposure of the material to be shrunk because the material to be shrunk has a lower temperature level than the gaseous shrinkage medium and is heated by the gaseous shrinkage medium.
  • the additional heaters 5 and 5 'for temperature control of the gaseous shrinking medium must be set to desired temperature be controlled dynamically.
  • sensors S1 and S2 can be used for this purpose, as they are FIG. 5 are described in detail.
  • the thermal energy supplied via the internal combustion engine 30 or the gas turbine 31 is sufficient to be able to temper the gaseous shrinkage medium for the specific temperature range.
  • a further temperature control via the additional heaters 5 and 5 ' is not necessary here over the certain period of time, so that the electric power produced via the converter 13 or the generator 15 can be completely fed into a public pipeline network 16.
  • an intermediate storage of the electric power with the aid of one or more accumulators 17 for the electric power is conceivable. A decision on this can be made with the aid of a control device 34 and with the aid of a distribution logic stored on the control device 34.
  • the distribution logic may consist of a feed into the public network 16 and an intermediate storage via one or more accumulators 17, taking into account the respective remuneration when fed into the public Select line network 16.
  • the converter 13 or the generator 15 is connected to further electrical components, wherein a possible transfer of electrical power to the respective further electrical components is taken into account by the intelligent distribution logic of the control unit 34.
  • the further electrical components can be designed, for example, as a flow-generating device 7 or 7 '. It is also conceivable that the converter 13 or the generator 15 supplies additional electrical components of a stretch blow molding and / or filling station for the containers 11 with its generated electrical power.
  • the method can be optimized from an economic point of view or an operation of the device 1 can be optimized from an economic point of view.
  • the electrical power which is generated via the converter 13 or the generator 15 is not completely sufficient for the operation of the additional heaters 5 or 5 ', if necessary electrical energy can be obtained from the public network 16.
  • devices 1 can preferably be used for economical implementation, in which the electrical power generated by the generator 15 is sufficient for the complete operation of the additional heaters 5 and 5 'and, if necessary, beyond the need of the additional heaters 5 and 5 'goes out. If the electric power generated by the converter 13 or the generator 15 is greater than the respective requirements of the additional heaters 5 and 5 ', there is still the possibility to feed the excess into the public network 16 with compensation, via one or more accumulators 17 store and / or supply additional electrical components.
  • each of the additional heaters 5 and 5 'or each of the temperature zones T1 and T2 of the shrinking tunnel 2 described in more detail below is associated with an actuator 9 or 9' via which the additional heaters 5 and 5 'for supplying thermal energy for the shrinking medium selectively the internal combustion engine 30 can be put in communication.
  • the transmission of the expelled through the internal combustion engine 30 exhaust gas volume flow as thermal energy to the first auxiliary heater 5 and the second auxiliary heater 5 'via the actuators 9 and 9' optionally allowed or be prevented.
  • the amount of thermal energy to be supplied by the internal combustion engine 30 or the gas turbine 31 for the temperature control of the gaseous shrinkage medium can be predetermined by connection to the respective additional heater 5 and 5 'via the actuators 9 and 9'. So it may be, for example, that due to the actuators 9 and 9 ', a larger amount of expelled by the gas turbine 31 exhaust gas volume flow of the first auxiliary heater 5 for controlling the temperature of the gaseous shrinking medium is available, while a smaller amount of expelled by the gas turbine 31 exhaust gas volume flow of the second Additional heating 5 'is provided for the temperature control of the gaseous shrinking medium.
  • each of the additional heaters 5 and 5 ' is a flow generator 7 or 7' in conjunction, which formed from the gaseous energy carrier, a volume flow, maintains and / or amplified.
  • the electrical power required by the flow generators 7 or 7 'for the respective operation is made available completely by the converter 13 or by the electric generator 15.
  • the flow generating devices 7 and 7 'to meet their needs for electrical power with one or more accumulators 17 and / or a public network 16 are connected. A decision about the respective source of the supply can be made for the flow generation device 7 and 7 'via the control device 34 shown schematically.
  • FIG. 2 also shows by way of example the possible construction of a gas turbine 31, as it can be used for the inventive device 1 and for implementing the method according to the invention.
  • the gas turbine 31 comprises a compressor 4, a shaft 6 coupled to the generator 15, a turbine 8 and a combustion chamber 19.
  • Reference numeral 36 also refers to a heat exchanger, which is brought into operative connection with the gas turbine 31 and via which combustion air of the gas turbine 31 preheated can be.
  • the heat exchanger 36 is supplied to the preheating of the combustion air thermal energy from the exhaust gas flow of the gas turbine 31.
  • FIG. 3 shows a schematic view of another embodiment of a device according to the invention 1.
  • Analogous to the embodiment of FIG. 2 owns the device 1 in FIG. 3 an internal combustion engine 30, which serves as a gas turbine 31 is formed, two additional heaters 5 and 5 ', flow generating means 7, and 7', designed as a generator 15 converter 13 and actuators 9 and 9 '.
  • a shrink tunnel 2 within which Article 10 shrinking material is applied to a gaseous shrinking medium.
  • a gear 33 is provided, via which the shaft 6 of the gas turbine 31 is coupled to the converter 13 and to the electric generator 15.
  • FIG. 2 owns the device 1 according to FIG. 3 a return line 38, by means of which an exhaust gas volume flow provided for controlling the temperature of the gaseous shrinkage medium is proportionately branched off from the gas turbine 31 and used for preheating combustion air VL of the gas turbine 31.
  • the combustion air VL is in FIG. 3 symbolically indicated by arrow.
  • a preheating of the combustion air VL by the exhaust gas volume flow takes place by merging in a mixing region, which is schematically illustrated by reference numeral MB.
  • heated gaseous medium is passed on to the mixing area MB via the feed lines 40, 40 'and 40 ".
  • the feed line 40 is in operative connection with a suction device which picks up gaseous medium in the area of a container inlet BE
  • the feed line 40' is connected to a further suction device in operative connection, which taps off gaseous medium in the region of a container outlet BA.
  • the third supply line 40 "communicates with a device 52 for cooling the horizontal conveyor 14, as described in detail in FIG FIG. 5 is shown and described.
  • a continuation of the heated combustion air VL is, as previously to FIG. 2 already shown, provided via a compressor 4 of the gas turbine 31.
  • a schematic feed for fuel in this case for fuel gas, characterized.
  • FIG. 4 shows a schematic view of another embodiment of a device 1 according to the invention.
  • FIG. 4 As in the embodiments of the Figures 2 and 3 are in FIG. 4 an internal combustion engine 30, two additional heaters 5 and 5 ', flow generating means 7, and 7', a trained as a generator 15 converter 13 and actuators 9 and 9 'are provided.
  • FIG. 3 owns the device 1 according to FIG. 4 three supply lines 40, 40 'and 40 "by means of which heated gaseous medium for combustion air preheating in the direction of a mixing region MB is transported.
  • a transmission 33 is provided, via which a drive shaft 6 is coupled to a converter 13 and an electric generator 15.
  • a supply of combustion air to the mixing area MB is indicated by means of an arrow.
  • fuel in this case fuel gas.
  • the internal combustion engine 30 is in contrast to the embodiments of the Figures 2 and 3 in FIG. 4 designed as a gas engine 32. Even when the internal combustion engine 30 is designed as a gas engine 32, thermal energy in the form of an exhaust gas exhaust gas flow discharged through the gas engine 32 can be used to control the temperature of the gaseous shrinkage medium. If a gas engine 32 is used for the device 1 according to the invention or for implementing the method according to the invention, the gas engine 32 can be set to a predetermined operating point or to a predetermined rotational speed, so that the output voltage of the converter 13 or of the generator 15 over the time course at least approximately constant. Compared to the dynamic control of the gas engine 32, high pollutants in the exhaust gas volume flow of the gas engine 32 can be avoided at a constant operating point. In the physical line connection 18, which is designed to pass on the exhaust gas volume flow with subsequent admission of the material to be shrunk, one or more pollutant filters can be arranged.
  • gas engine 32 is designed as a rotary piston engine are suitable for forming the gas engine 32.
  • embodiments with the formation of the gas engine 32 as a Wankel engine are suitable for forming the gas engine 32.
  • FIG. 5 shows in detail an embodiment of a shrink tunnel 2 in longitudinal section, as it can be used as part of various embodiments of the device 1 according to the invention.
  • thermal energy loss which can be used for other uses such as combustion air and / or fuel pre-heating.
  • the articles 10 and the container 11 are transported on a horizontal conveyor 14 upstanding by the shrink tunnel 2.
  • the articles 10 or the containers 11 enter the shrinking tunnel 2 via the container inlet BE and out of the container outlet BA out of the shrinking tunnel 2.
  • the horizontal conveyor 14 is formed as a circulating conveyor belt, passes through the container inlet BE and the container outlet BA and extends through the shrink tunnel. 2
  • FIG. 5 further shows a device 52 for cooling the horizontal conveyor 14. About the device 52 and in the Figures 3 and 4 shown supply line 42 "thermal energy of the horizontal conveyor 14 is continued to the mixing area MB.
  • the first of the two additional heaters 5 is in FIG. 5 a first temperature zone T1 associated with the first setpoint temperature of the gaseous shrinkage medium, while the second auxiliary heater 5 'is associated with a second temperature zone T2 with second setpoint temperature of the gaseous shrinkage medium.
  • the first temperature zone T1 extends over a first region of the shrink tunnel 2 along the horizontal conveyor 14, the second temperature zone T2 extends over a further region of the shrink tunnel 2 along the horizontal conveyor 14th
  • a separate sensor system S1 or S2 is provided, with which the respective actual temperature of the gaseous shrinkage medium in the respective temperature zone T1 or T2 is detected.
  • the respective detected actual temperature is then transmitted to the control device 34, which takes into account the respective detected actual temperature and for the gaseous Shrinking medium in the temperature zones T1 and T2 provided desired temperatures, the additional heaters 5 and 5 'regulates.
  • the target temperature for the temperature zones T1 and T2 is formed differently, so that the gaseous shrinkage medium of the temperature zone T1 relative to the gaseous shrinkage medium of the temperature zone T2 has a greater or lesser thermal energy.
  • FIG. 6 shows an end view of a shrink tunnel 2, as he can find for various embodiments of the device 1 according to the invention use.
  • FIG. 6 It is very good to recognize the material to be shrunk for the respective article 10 or container 11, which is designed as a thermoplastic film 12.
  • the container entrance BE which has already been described in the previous figures.
  • FIG. 7 shows the schematic view of the shrink tunnel 2 from FIG. 5 with reference to the supply of an exhaust gas volume flow as thermal energy of the internal combustion engine 30.
  • the shrink tunnel 2 off FIG. 7 analogous to the shrink tunnel 2 according to FIG. 5 constructed and has two additional heaters 5 and 5 'for the two temperature zones T1 and T2. Each of the additional heaters 5 and 5 'comprises a heating coil 42 or 42'. Likewise, a control device 34 is present.
  • the shrink tunnel 2 has a container inlet BE and a container outlet BA.
  • a first possibility of supplying thermal energy in the form of an exhaust gas volume flow through the internal combustion engine 30 to the auxiliary heaters 5 and 5' or to the respective temperature zones T1 and T2 of the shrink tunnel 2 is illustrated.
  • the exhaust gas volume flow is here on the pressure side the two additional heaters 5 and 5 'continued.
  • a second possibility of supplying thermal energy in the form of an exhaust gas volume flow through the internal combustion engine 30 to the auxiliary heaters 5 and 5' or to the respective temperature zones T1 and T2 of the shrinking tunnel 2 is illustrated.
  • the exhaust gas volume flow is in this case continued on the suction side of the two additional heaters 5 and 5 '. Since the additional heaters 5 and 5 'are formed together with the respective flow generating devices 7 and 7' as recirculation systems, they can absorb the designed in the form of an exhaust gas flow volume thermal energy from the shrink tunnel 2 and 42 'supply further thermal energy through their heating register. Subsequently, the admission of the respective material to be shrunk over the gaseous shrinkage medium can take place.
  • FIG. 8 shows a schematic view of an additional heater 5 and 5 ', as they can be found in various embodiments of the device 1 according to the invention use.
  • the additional heater 5 or 5 ' has an electrical heating register 42 and is formed together with the flow generating device 7 or 7' as a circulating air system.
  • the arrow depicts the direction of flow when thermal energy is supplied to the gaseous shrinkage medium.
  • distribution systems 45 and 45 'for the gaseous shrinkage medium are shown, which distribution systems 45 and 45, respectively.
  • 45 ', the gaseous shrinkage medium for example, to several as part of shaft walls (see. FIG. 6 ) continue trained nozzles.

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Abstract

Es sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schrumpfen von Materialien auf Artikel (10) und/oder auf eine Zusammenstellung von Artikeln (10) mittels gasförmigen Schrumpfmediums innerhalb eines definierten Raumes (2) offenbart. Thermische Energie des gasförmigen Schrumpfmediums wird durch Abwärme wenigstens einer Brennkraftmaschine (30) und/oder Heizenergie wenigstens einer elektrisch betriebenen Zusatzheizung (5, 5') geliefert. Die wenigstens eine Brennkraftmaschine (30) treibt jeweils mindestens einen Wandler (13) zur Umwandlung mechanischer Wellenleistung in elektirsche Leistung zum zumindest teilweisen Betrieb der wenigstens einen Zusatzheizung (5, 5') an.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schrumpfen von Materialien auf Artikel und/oder auf eine Zusammenstellung von Artikeln.
  • Bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Schrumpfen von Materialien werden Artikel, wie beispielsweise PET-Flaschen, entlang eines Transportpfades durch den sog. "Schrumpftunnel" transportiert. Während ihres Transportes werden die Artikel vor Eintritt in den Schrumpftunnel mit Schrumpfmaterial versehen, welches Schrumpfmaterial erwärmt und hierdurch auf die jeweiligen Artikel aufgeschrumpft wird. Bekannte Schrumpftunnel umfassen beispielsweise elektrische Heizungen zur Erwärmung des zu schrumpfenden Materials.
  • Ein Schrumpftunnel, bei welchem eine elektrische Heizeinrichtung Verwendung findet, ist beispielsweise aus der DE 199 20 057 A1 bekannt. Bei dem aus der DE-Anmeldung bekannten Schrumpftunnel wird durch die Heizeinrichtungen erwärmte Luft über Heissluftaustritte in das Innere des Schrumpftunnels geführt. Die Heißluftaustritte sind jalousieartig in Heißluftkanälen versehen und hinsichtlich Richtung und Durchlassquerschnitt einstellbar ausgebildet. Die elektrische Energie für die Heizeinrichtungen wird aus einem öffentlichen Leitungsnetz bezogen, weshalb die resultierenden Kosten zur Erwärmung des Schrumpfmediums an den jeweiligen Preis für die elektrische Energie gebunden sind. Eine Reduzierung der Kosten zur Schrumpfung des jeweiligen Materials wäre in der Praxis wünschenswert.
  • Bei weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten zur Erwärmung des Schrumpfmediums erfolgt die Temperaturbeaufschlagung über eine Gasheizung. Eine derartige Gasheizung bzw. Brennereinheit, wie sie für einen Schrumpftunnel Verwendung finden kann, ist beispielsweise aus dem DE-Patent Nr.: 10 2007 030 2645 bekannt. Der Gasbrenner des DE-Patentes umfasst einen Gaseinlass, einen Gasauslass sowie ein Porenelement, in dem die Verbrennung erfolgt.
  • Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schrumpfen von Materialien zur Verfügung zu stellen, bei welchen mit technischen Mitteln die Investitions- und Betriebskosten gering gehalten werden können. Weiterhin soll die Vorrichtung einen unkomplizierten Aufbau besitzen und das Verfahren einfach umsetzbar sein.
  • Die obigen Aufgaben werden durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale in den Patentansprüchen 1 und 11 umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorgesehen zum Schrumpfen von Materialien auf Artikel und/oder auf eine Zusammenstellung von Artikeln. Beispielsweise können die Materialien als thermoplastische Folien und/oder als schrumpfbare Etiketten ausgebildet sein. Vorstellbar ist beispielsweise, dass nach Schrumpfen eine Zusammenstellung von Artikeln über das Material als sog. Gebinde zusammengehalten wird.
  • Erfindungsgemäß erfolgt das Schrumpfen von Materialien auf die jeweiligen Artikel und/oder auf die jeweilige Zusammenstellung von Artikeln innerhalb eines definierten Raumes. Der definierte Raum ist bevorzugt als Schrumpftunnel ausgebildet und umfasst ggf. einen Einlass und einen Auslass für die jeweiligen Artikel bzw. für die jeweilige Zusammenstellung von Artikeln. Der Einlass und der Auslass können hierbei als Bestandteil eines Gehäuses ausgebildet sein und miteinander in Transportrichtung der jeweiligen Artikel fluchten. Um die jeweiligen Artikel und/oder die jeweilige Zusammenstellung an Artikeln durch den Schrumpftunnel zu transportieren, können die jeweiligen Artikel und/oder die jeweilige Zusammenstellung an Artikeln auf einer Horizontalfördereinrichtung aufstehen. Die Horizontalfördereinrichtung erstreckt sich sinnvollerweise durch das Gehäuse und verläuft durch den Eingang sowie den Ausgang. In bevorzugten Ausführungsformen kann die Horizontalfördereinrichtung als umlaufendes Transportband ausgebildet sein.
  • Um ungehinderten Austritt von Wärme zu verhindern, kann das Gehäuse in lediglich einen nach außen offenen Eingang und einen nach außen offenen Ausgang aufweisen und darüber hinaus zumindest weitgehend geschlossen ausgebildet sein.
  • Weiter wird thermische Energie des gasförmigen Schrumpfmediums durch Abwärme wenigstens einer Brennkraftmaschine und/oder Heizenergie wenigstens einer elektrisch betriebenen Zusatzheizung geliefert. In diversen Ausführungsformen kann es hierbei sein, dass die Brennkraftmaschine Abwärme an einen Wärmetauscher weitergibt, welcher Wärmetauscher thermische Energie für das gasförmige Schrumpfmedium liefert.
  • In bevorzugten Ausführungsformen wird, wie nachfolgend noch detailliert dargestellt, Abwärme der wenigstens einen Brennkraftmaschine durch einen Abgasvolumenstrom der wenigstens einen Brennkraftmaschine an das gasförmige Schrumpfmedium geliefert.
  • Die thermische Energie, welche das gasförmige Schrumpfmedium vor Beaufschlagung des Materials besitzt, muss derart ausgebildet sein, dass das Material auf die jeweiligen Artikel und/oder auf die jeweilige Zusammenstellung an Artikeln aufschrumpfbar ist. Weiterhin ist die thermische Energie des gasförmigen Schrumpfmediums sinnvollerweise derart auszubilden, dass während des Schrumpfprozesses bzw. während Beaufschlagung des Materials mit dem gasförmigen Schrumpfmedium keine Beschädigung der jeweiligen Artikel und/oder der jeweiligen Zusammenstellung von Artikeln erfolgt. Demnach ist die Lieferung von thermischer Energie an das gasförmige Schrumpfmedium durch die wenigstens eine Brennkraftmaschine und/oder die wenigstens eine Zusatzheizung bevorzugt derart auszubilden, dass die Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums vor Beaufschlagung des Materials einer vordefinierten Soll-Temperatur entspricht.
  • Zudem treibt die wenigstens eine Brennkraftmaschine jeweils mindestens einen Wandler zur Umwandlung mechanischer Wellenleistung in elektrische Leistung an. Der Wandler kann von der wenigstens einen Brennkraftmaschine derart angetrieben werden, dass er durchgehend eine zumindest annäherungsweise konstante Ausgangsspannung liefert. Hierbei kann die wenigstens eine Brennkraftmaschine über eine Welle den Wandler antreiben.
  • Die elektrische Leistung ist zum zumindest teilweisen Betrieb der wenigstens einen elektrischen Zusatzheizung vorgesehen. Sinnvollerweise ist der Wandler als Generator und bevorzugt als Drehgenerator für elektrische Energie ausgebildet.
  • Falls notwendig, können dem Generator ein oder mehrere Wechselrichter nachgeordnet sein. Da die elektrische Leistung von dem Wandler bzw. dem Generator auf kurzem Wege an die jeweilige wenigstens eine elektrische Zusatzheizung weitergeführt werden kann, sind mit der Weiterführung bei erfindungsgemäßem Verfahren nur geringe Übertragungsverluste einhergehend. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit weitere Vorteile hinsichtlich der Energiebilanz gegenüber einem Beziehen an elektrischer Energie aus einem öffentlichen Leitungsnetz mit resultierenden Übertragungsverlusten.
  • Sofern in diversen Ausführungsformen mehr als eine Zusatzheizung vorhanden sind, kann es sein, dass der Wandler bzw. der Generator mit einem elektrischen Verteilsystem in Verbindung steht, über welches eine vom Wandler bzw. vom Generator erzeugte elektrische Leistung bedarfsabhängig an die jeweiligen Zusatzheizungen weitergeleitet wird.
  • Um thermische Energie von der wenigstens einen elektrischen Zusatzheizung für das gasförmige Schrumpfmedium zu liefern, kann es sein, dass die wenigstens eine elektrische Zusatzheizung ein oder mehrere Heizelemente, wie Heizdrähte, Heizregister oder dgl. umfasst, an denen der gasförmige Energieträger vorbeiströmt.
  • Beispielsweise kann es sein, dass während eines Betriebes des Schrumpftunnels zumindest über einen gewissen Zeitabschnitt die thermische Energie des gasförmigen Schrumpfmediums vollständig über die wenigstens eine Brennkraftmaschine geliefert wird, so dass zumindest über den gewissen Zeitabschnitt kein Betrieb der wenigstens einen elektrischen Zusatzheizung notwendig ist, um das gasförmige Schrumpfmedium weiter auf bestimmte Soll-Temperatur zu erwärmen. Da elektrische Leistung, welche über den Wandler bzw. den Generator zur Verfügung gestellt wird hierbei nicht notwendig für den Betrieb der wenigstens einen Zusatzheizung ist, kann die gesamte über den Wandler produzierte elektrische Leistung zumindest über den gewissen Zeitabschnitt an weitere elektrische Komponenten und/oder an ein öffentliches Leitungsnetz abgegeben werden.
  • Durch die mögliche Einspeisung in ein öffentliches Leitungsnetz ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass ein Überschuss an elektrischer Leistung nicht verloren geht sondern eine Einspeisung in das öffentliche Leitungsnetz mit Vergütung eine ökonomisch optimierte Umsetzung des Verfahrens erlaubt.
  • Auch ist vorstellbar, dass elektrische Leistung, die über den gewissen Zeitabschnitt nicht notwendig zum Betrieb der wenigstens einen Zusatzheizung ist, zwischengespeichert wird und zu einem späteren Zeitpunkt zum Betrieb wenigstens einer der Zusatzheizung und/oder zum Betrieb weiterer elektrischer Einrichtungen Verwendung findet. Zum Zwischenspeichern eignen sich beispielsweise Akkumulatoren oder dergleichen.
  • Es kann sein, dass eine Steuerungseinrichtung vorhanden ist, die vermittels einer intelligenten Verteillogik und unter Berücksichtigung der jeweiligen Vergütung bei Einspeisung von elektrischer Leistung in das öffentliche Leitungsnetz zwischen der Einspeisung und einer Zwischenspeicherung und/oder einer Weitergabe an zusätzliche elektrische Komponenten wählt.
  • Darüber hinaus kann ebenso vorgesehen sein, dass die elektrische Leistung, welche über den mindestens einen Wandler erzeugt wird, zumindest über einen gewissen Zeitabschnitt nicht vollständig für den Betrieb der wenigstens einen elektrischen Zusatzheizung ausreicht. In diesem Fall kann zusätzlich elektrische Energie aus einem öffentlichen Leitungsnetz und/oder aus Akkumulatoren zum Betrieb der wenigstens einen elektrischen Zusatzheizung über den gewissen Zeitabschnitt gewonnen werden. Beispielsweise kann die vorherig erwähnte Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit des jeweiligen Energiepreises eine Entscheidung treffen, ob die jeweilige elektrische Leistung aus dem öffentlichen Leitungsnetz und/oder aus einem Zwischenspeicher gewonnen wird.
  • Wie vorhergehend bereits erwähnt, soll sich die Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums bei Beaufschlagung des Materials in einem bestimmten Bereich befinden bzw. eine bestimmte Soll-Temperatur aufweisen. Insbesondere haben sich Ausführungsformen bewährt, bei welchen von der wenigstens einen Brennkraftmaschine durchgehend ein im Wesentlichen gleichbleibender Betrag an thermischer Energie an das gasförmige Schrumpfmedium geliefert wird. Weiter kann von der wenigstens einen Zusatzheizung ein weiterer Betrag an thermischer Energie an das Schrumpfmedium geliefert werden, welcher derart ausgebildet ist, dass sich die Temperatur des Schrumpfmediums vor Beaufschlagung des Materials in dem jeweiligen bestimmten Bereich befindet bzw. die vordefinierte Soll-Temperatur aufweist. Bevorzugt ist der von der wenigstens einen Brennkraftmaschine gelieferte Betrag an thermischer Energie für das gasförmige Schrumpfmedium über den Zeitverlauf zumindest weitgehend konstant während der von der wenigstens einen Zusatzheizung gelieferte Betrag an thermischer Energie über den Zeitverlauf variiert.
  • In bevorzugten Ausführungsformen entspricht die elektrische Leistung, welche über den Wandler zur Verfügung gestellt wird, durchgehend zumindest dem Bedarf, welcher von der wenigstens einen Zusatzheizung zum Betrieb benötigt wird. Sofern die elektrische Leistung größer als der Bedarf der wenigstens einen Zusatzheizung ist, besteht weiterhin die Möglichkeit, einen über den Bedarf der wenigstens einen Zusatzheizung hinausgehenden Überschuss an elektrischer Leistung an weitere elektrische Komponenten abzugeben, in Akkumulatoren zu speichern und/oder an ein öffentliches Leitungsnetz weiterzuleiten. Eine Entscheidung hierüber kann, wie vorhergehend bereits erwähnt, vermittels einer Steuerungseinrichtung mit intelligenter Verteillogik erfolgen.
  • Vorstellbar ist zudem, dass die wenigstens eine Brennkraftmaschine über ein oder mehrere Getriebestufen an den Wandler gekoppelt ist. Die ein oder mehreren Getriebestufen können ggf. in Abhängigkeit der Leistung der jeweiligen Brennkraftmaschine und in Abhängigkeit der Ausbildung des jeweiligen Wandlers gewählt werden.
  • Zum Schrumpfen des Materials wird das jeweilige Material mit dem gasförmigen Energieträger beaufschlagt. Hierbei kann es sein, dass innerhalb des definierten Raumes mehrere Düsen vorhanden sind, welche den gasförmigen Energieträger gegen das zu schrumpfende Material führen. Die Düsen können beispielsweise in Schachtwänden des Schrumpftunnels installiert sein.
  • Insbesondere kann die wenigstens eine Brennkraftmaschine thermische Energie in Form eines Abgasvolumenstroms zur nachfolgenden Temperierung über die wenigstens eine elektrische Zusatzheizung bereitstellen. Beispielsweise kann die wenigstens eine Brennkraftmaschine an mindestens eine physische Leitungsverbindung gekoppelt sein, welche den Abgasvolumenstrom direkt an die wenigstens eine Zusatzheizung weiterführt. In der mindestens einen physischen Leitungsverbindung können, wie vorhergehend bereits erwähnt, ein oder mehrere Schadstoffilter angeordnet sein.
  • Sind mehr als eine Zusatzheizung vorhanden, so kann sich die mindestens eine physische Leitungsverbindung verzweigen, wobei über jeweils wenigstens einen Zweig der Abgasvolumenstrom an eine der Zusatzheizungen weiterführbar ist.
  • In weiteren Ausführungsformen kann es sein, dass die Weiterführung des Abgasvolumenstroms der wenigstens einen Brennkraftmaschine nicht direkt an die wenigstens eine Zusatzheizung erfolgt. Beispielsweise kann hierzu die wenigstens eine Brennkraftmaschine an mindestens eine physische Leitungsverbindung gekoppelt sein, welche den Abgasvolumenstrom vorzugsweise gefiltert in das Innere des Schrumpftunnels weiterführt. Die mindestens eine physische Leitungsverbindung kann hierbei im Bereich der wenigstens einen Zusatzheizung in den Schrumpftunnel münden. Die wenigstens eine Zusatzheizung kann den vorzugsweise gefilterten Abgasvolumenstrom aus dem Schrumpftunnel entgegennehmen und für das gasförmige Schrumpfmedium weitere thermische Energie liefern.
  • Insbesondere haben sich hierbei Ausführungsformen bewährt, bei welchen die wenigstens eine elektrische Zusatzheizung als Bestandteil eines Umluftsystems ausgebildet ist, bei welchem mittels gasförmigem Schrumpfmedium Material beaufschlagt wird, anschließend erneut thermische Energie durch die wenigstens eine elektrische Zusatzheizung an das gasförmige Schrumpfmedium geliefert wird und hierauf eine erneute Beaufschlagung von Material über das gasförmige Schrumpfmedium stattfindet.
  • Sind mehr als eine elektrische Zusatzheizung vorhanden, so kann es sein, dass sich die mindestens eine physische Leitungsverbindung verzweigt, wobei jeweils mindestens ein Zweig im Bereich einer Zusatzheizung in den Schrumpftunnel mündet. Die mehr als eine Zusatzheizung können jeweils den vorzugsweise gefilterten Abgasvolumenstrom aus dem Schrumpftunnel entgegennehmen und für das gasförmige Schrumpfmedium weitere thermische Energie liefern. Der Betrag an gelieferter thermischer Energie von einer ersten Zusatzheizung kann hierbei unterschiedlich zum Betrag an gelieferter thermischer Energie einer zweiten Zusatzheizung ausgebildet sein. Jede der mehreren Zusatzheizungen kann als vorher beschriebenes Umluftsystem ausgebildet sein.
  • In der Praxis hat sich gezeigt, dass der Bedarf an elektrischer Leistung von der wenigstens einen Zusatzheizung zur Lieferung der notwendigen thermischen Energie über den Zeitverlauf nicht konstant ausgebildet ist. Insbesondere im Bereich des Eingangs sowie des Ausgangs des Schrumpftunnels können Verluste an thermischer Energie auftreten, die von der oder den jeweiligen Zusatzheizungen für das gasförmige Schrumpfmedium nachgeliefert bzw. von der jeweiligen Zusatzheizung kompensiert werden müssen, damit das gasförmige Schrumpfmedium bei Beaufschlagung des Materials ggf. die bestimmte Soll-Temperatur besitzt. Der Verlust an thermischer Energie aus dem Schrumpftunnel kann ebenso über den Zeitverlauf variieren.
  • Beispielsweise ist bei Eintritt von Artikeln und/oder Zusammenstellungen von Artikeln in den Schrumpftunnel ein stärkerer Verlust an thermischer Energie zu verzeichnen als bei Nichteintritt bzw. Nichtaustritt der jeweiligen Artikel und/oder der jeweiligen Zusammenstellungen von Artikeln aus dem Schrumpftunnel. Um den Bedarf an thermischer Energie für das gasförmige Schrumpfmedium zu liefern und das gasförmige Schrumpfmedium bei Beaufschlagung des Materials innerhalb eines bestimmten Bereichs zu temperieren, kann der jeweilige von der mindestens einen elektrischen Zusatzheizung benötigte Bedarf an elektrischer Leistung über den Zeitverlauf variieren.
  • Denkbar sind zudem Ausführungsformen, bei welchen durch einen Abgasvolumenstrom der wenigstens einen Brennkraftmaschine thermische Energie für Verbrennungsluft der wenigstens einen Brennkraftmaschine bereitgestellt wird. Ist ebenso durch die wenigstens eine Brennkraftmaschine ein Abgasvolumenstrom bereitgestellt, welcher thermische Energie für das gasförmige Schrumpfmedium liefert, so kann sich der gesamte Abgasvolumenstrom der wenigstens einen Brennkraftmaschine verzweigen und anteilig thermische Energie für Verbrennungsluft der wenigstens einen Brennkraftmaschine bereitstellen.
  • Insbesondere haben sich hierbei Ausführungsformen bewährt, bei welchen die wenigstens eine Brennkraftmaschine an die vorherig bereits erwähnte mindestens eine physische Leitungsverbindung gekoppelt ist, welche den Abgasvolumenstrom an und/oder in Richtung der wenigstens einen elektrischen Zusatzheizung weiterführt. Die mindestens eine physische Leitungsverbindung kann sich verzweigen, wobei ein Zweig den Abgasvolumenstrom an eine Zuführung für Verbrennungsluft der wenigstens einen Brennkraftmaschine weiterführt.
  • Vorstellbar sind zudem Ausführungsformen, bei welchen der Abgasvolumenstrom der wenigstens einen Brennkraftmaschine zumindest anteilig einen Wärmetauscher passiert und der Verbrennungsluft der wenigstens einen Brennkraftmaschine über den Wärmetauscher thermische Energie zugeführt wird bzw. wobei die Verbrennungsluft der wenigstens einen Brennkraftmaschine über den Wärmetauscher vorgewärmt wird.
  • Außerdem besteht die Möglichkeit, durch einen Abgasvolumenstrom der wenigstens einen Brennkraftmaschine thermische Energie für Brennmaterial der wenigstens einen Brennkraftmaschine bereit zu stellen. Wie nachfolgend noch detailliert dargestellt ist, ist die wenigstens eine Brennkraftmaschine in bevorzugten Ausführungsformen als Gasturbine und/oder als Gasmotor ausgebildet. Demnach ist die wenigstens eine Brennkraftmaschine in diesen bevorzugten Ausführungsformen durch Brenngas antreibbar. Die wenigstens eine Brennkraftmaschine kann über ihren Abgasvolumenstrom thermische Energie für das Brenngas zur Verfügung stellen bzw. die wenigstens eine Brennkraftmaschine kann über ihren Abgasvolumenstrom das Brenngas vorerwärmen. Beispielsweise kann die Zuführung von thermischer Energie bzw. die Vorerwärmung des Brenngases durch Vermischen des Brenngases mit einem zumindest anteilig von der wenigstens einen Brennkraftmaschine abgeleiteten Abgasvolumenstrom erfolgen.
  • Weiter kann es sein, dass eine Ist-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums vermittels einer Sensorik festgestellt wird und in Abhängigkeit der festgestellten Ist-Temperatur die wenigstens eine elektrische Zusatzheizung zumindest annäherungsweise in Echtzeit geregelt wird. Die Sensorik kann hierzu mit einer vorherig bereits erwähnten Steuerungseinrichtung in Verbindung stehen, welche ggf. nach Übermittlung von Werten der Sensorik Rückschlüsse zur jeweiligen Ist-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums zieht. Ebenso ist vorstellbar, dass die Ist-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums durch die Sensorik direkt innerhalb des definierten Raumes bzw. innerhalb des Schrumpftunnels erfasst wird.
  • Wie bereits erwähnt, kann vorgesehen sein, dass das gasförmige Schrumpfmedium vor Beaufschlagung des Materials auf eine bestimmte Temperatur bzw. auf eine bestimmte Soll-Temperatur erwärmt wird. Sofern die vermittels der Sensorik festgestellte Ist-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums von der bestimmten Soll-Temperatur abweicht, kann die Steuerungseinrichtung die jeweilige Zusatzheizung derart regeln, dass an das gasförmige Schrumpfmedium von der jeweiligen Zusatzheizung zum Erreichen der Soll-Temperatur weitere thermische Energie geliefert wird.
  • In weiteren Ausführungsformen können mindestens zwei Zusatzheizungen vorhanden sein, wobei einer ersten der mindestens zwei Zusatzheizungen eine erste Temperaturzone mit erster Soll-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums zugeordnet ist und einer zweiten der mindestens zwei Zusatzheizungen eine zweite Temperaturzone mit zweiter Soll-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums zugeordnet ist. Die erste Soll-Temperatur und die zweite Soll-Temperatur können unterschiedlich ausgebildet sein. Eine Regelung der ersten und der zweiten der mindestens zwei Zusatzheizungen kann unter Berücksichtigung der jeweiligen Soll-Temperatur und der jeweiligen festgestellten Ist-Werte erfolgen.
  • Die wenigstens eine erste elektrische Zusatzheizung und die wenigstens eine zweite elektrische Zusatzheizung können an unterschiedlichen Positionen entlang einer Transportstrecke der Artikel und/oder der Artikelzusammenstellung während ihrer Bewegung durch den Schrumpftunnel und ggf. im Bereich der jeweiligen Temperaturzone angeordnet sein.
  • Die erste und die zweite Temperaturzone können somit entlang der Transportstrecke der Artikel und/oder der Artikelzusammenstellungen im Schrumpftunnel verlaufen. Die Regelung der wenigstens einen ersten elektrischen Zusatzheizung und der wenigstens einen zweiten elektrischen Zusatzheizung kann über eine vorherig bereits erwähnt Steuerungseinrichtung erfolgen. In der Praxis können mehr als zwei Zusatzheizungen Verwendung finden, wobei jeder der mehr als zwei Zusatzheizungen eine eigene Temperaturzone mit eigener Soll-Temperatur für das gasförmige Schrumpfmedium zugeordnet ist. Die Soll-Temperaturen der Temperaturzonen können hierbei gänzlich verschieden oder teilweise identisch ausgebildet sein. Auch ist vorstellbar, dass einer oder mehrerer der Temperaturzonen mehrere Zusatzheizungen zugeordnet sind.
  • In vorstellbaren Ausführungsformen können der ersten Temperaturzone und der zweiten Temperaturzone jeweils mindestens ein Stellglied zugeordnet sein, über welche Stellglieder die jeweilige Temperaturzone zur Lieferung von thermischer Energie für das gasförmige Schrumpfmedium mit der wenigstens einen Brennkraftmaschine selektiv in Verbindung gesetzt wird.
  • Beispielsweise ist denkbar, dass vermittels Betätigung einer oder mehrerer der Stellglieder eine Lieferung von thermischer Energie durch die wenigstens eine Brennkraftmaschine und für die jeweilige dem Stellglied zugeordnete Temperaturzone vollständig unterbunden wird. In bevorzugten Ausführungsformen kann über die Stellglieder jeweils der Betrag an zu liefernder thermischer Energie der wenigstens einen Brennraftmaschine für die jeweiligen Temperaturzonen vorgegeben werden. Die Stellglieder können beispielsweise als Ventile ausgebildet sein, welche die Weitergabe eines gasförmigen Abgasvolumenstroms der wenigstens einen Brennkraftmaschine an den Schrumpftunnel zumindest anteilig unterbinden oder, je nach Vorgabe, vollständig erlauben.
  • Beispielsweise kann, wie vorhergehend bereits erwähnt, eine Steuerungseinrichtung vorgesehen sein. Die Steuerungseinrichtung kann unter Berücksichtigung der jeweiligen Soll-Temperatur in den Temperaturzonen über die Stellglieder die wenigstens eine Brennkraftmaschine mit einer oder mehrerer der Temperaturzonen in Verbindung setzen. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung den Betrag an lieferbarer thermischer Energie der wenigstens einen Brennkraftmaschine für die jeweiligen Temperaturzonen unter Wirkverbindung mit den Stellgliedern selektiv verteilt. Hierzu kann die Steuerungseinrichtung über eine intelligente Logik verfügen, welche unter Berücksichtigung der jeweiligen Soll-Temperaturen in den Temperaturzonen die energetisch sinnvollste Verteilung für die thermische Energie der wenigstens einen Brennkraftmaschine wählt. Der Betrag an lieferbarer thermischer Energie der wenigstens einen Brennkraftmaschine kann über den Zeitverlauf im Wesentlichen konstant ausgebildet und ggf. auf der Steuerungseinheit hinterlegt oder via Sensorik erfasst werden. Eine Verteilung kann mit einer intelligenten Verteillogik unter Berücksichtigung ökonomischer Gesichtspunkte und der nachfolgenden Temperierung über die mehreren Zusatzheizungen erfolgen.
  • Sofern der definierte Raum bzw. der Schrumpftunnel, wie vorhergehend bereits beschriebenen, einen Eingang und einen Ausgang für die Artikel und/oder die Zusammenstellung an Artikeln aufweist, kann vorgesehen sein, dass thermische Energie im Bereich des Eingangs und/oder im Bereich des Ausgangs abgegriffen und für Verbrennungsluft der wenigstens einen Brennkraftmaschine bereitgestellt wird. Zur energiesparenden Umsetzung des Verfahrens ist der Verlust an thermischer Energie aus dem Schrumpftunnel in der Praxis unerwünscht, jedoch aufgrund des notwendigen Eintritts der Artikel und/oder der Zusammenstellung an Artikeln in den Schrumpftunnel und des Austritts der Artikel und/oder der Zusammenstellung an Artikeln aus dem Schrumpftunnel bis zu einem gewissen Betrag nicht vermeidbar. Da in bevorzugten Ausführungsformen, wie vorhergehend bereits erwähnt, ein Abgasvolumenstrom zur Lieferung von thermischer Energie an den Schrumpftunnel weitergeführt wird, entspricht das Verlustvolumen an gasförmigem Medium aus dem Schrumpftunnel wenigstens dem Volumen des Abgasstroms. Sinnvollerweise kann der Schrumpftunnel daher weitgehend abgedichtet ausgebildet sein, wobei das als gasförmiges Medium ausgebildete Verlustvolumen möglichst umfangreich im Bereich des Behältereingangs und des Behälterausgangs abgegriffen wird.
  • Um die thermische Energie weiter nutzen zu können, kann diese daher in bevorzugten Ausführungsformen zur Vorerwärmung der Verbrennungsluft für die wenigstens eine Brennkraftmaschine genutzt werden. Beispielsweise kann es sein, dass eine Saugeinrichtung eingangsseitig und/oder ausgangsseitig mit dem Schrumpftunnel in Verbindung steht, austretendes gasförmiges Medium aufnimmt, an die Verbrennungsluft weiterführt und zur Temperierung mit der Verbrennungsluft vermischt. Die gesamte Vorrichtung kann somit als Umluftsystem ausgebildet sein.
  • Zur Aufnahme des austretenden gasförmigen Mediums können trichterartige Einrichtungen Verwendung finden, deren Querschnitt sich in Richtung weg des Eingangs und/oder des Ausgangs verjüngt.
  • Zudem kann alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, dass thermische Energie, welche im Bereich des Eingangs und/oder des Ausgangs des Schrumpftunnel abgegriffen wird, für Brennmaterials der wenigstens einen Brennkraftmaschine bereitgestellt wird bzw. zur Vorerwärmung von Brennmaterial der wenigstens einen Brennkraftmaschine bereitgestellt wird. Das Brennmaterial kann weiterhin durch Brenngas ausgebildet sein. Eine Vorerwärmung des Brennmaterials kann beispielsweise durch Vermischen des gasförmigen Mediums mit dem Brennmaterial bzw. mit dem Brenngas erfolgen. Auch sind Ausführungsformen vorstellbar, bei welchen im Bereich des Eingangs und/oder des Ausgangs abgegriffene thermische Energie für weitere Wärmerückgewinnungsanlagen Verwendung findet. Eine Beförderung von aus dem Schrumpftunnel im Bereich des Eingangs und/oder des Ausgangs abgegriffenem gasförmigem Medium kann bevorzugt über physische Leitungsverbindungen erfolgen.
  • In weiteren Ausführungsformen können die Artikel und/oder die Zusammenstellung von Artikeln während des Schrumpfens von Materialien auf einer Horizontalfördereinrichtung aufstehend durch den definierten Raum bewegt werden, wobei thermische Energie von der Horizontalfördereinrichtung abgeleitet und für Verbrennungsluft der wenigstens einen Brennkraftmaschine bereitgestellt wird. Da die Horizontalfördereinrichtung sich bei derartigen Ausführungsformen durch den definierten Raum bzw. durch den Schrumpftunnel erstreckt, wird thermische Energie des Schrumpfprozesses durch die Horizontalfördereinrichtung aufgenommen. Eine Kühlung ist zur Vermeidung von Beschädigungen der Horizontalfördereinrichtung, beispielsweise aufgrund Materialverzugs, zwingend notwendig.
  • Um das erfindungsgemäße Verfahren energetisch zu optimierten, haben sich derartige Ausführungsformen bewährt, bei welchen thermische Energie von der Horizontalfördereinrichtung abgeleitet wird. Vorstellbar ist hierzu beispielweise, dass die thermische Energie aufweisende Horizontalfördereinrichtung durch einen Luftvolumenstrom beaufschlagt wird, der Luftvolumenstrom nach Beaufschlagung der Horizontalfördereinrichtung erwärmt abgegriffen wird und weiteren Prozessen zur energetischen Verwertung zugeführt wird. Denkbar sind hierbei prinzipiell jegliche Prozesse, welche eine Weiterverwertung von erwärmtem gasförmigem Medium zulassen. Beispielsweise kann der erwärmte Luftvolumenstrom nach Abführung mit Verbrennungsluft für die wenigstens eine Brennkraftmaschine vermischt werden. Auch sind Verfahren und Vorrichtungen vorstellbar, bei welchen der Luftvolumenstrom zur Vorerwärmung von Brennmaterial für die wenigstens eine Brennkraftmaschine Verwendung findet. Das Brennmaterial kann, wie vorhergehend bereits erwähnt, durch Brenngas ausgebildet sein.
  • Auch für weitere Wärmerückgewinnungsanlagen kann die von der Horizontalfördereinrichtung ggf. abgeleitete thermische Energie genutzt werden.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine elektrisch betriebene Zusatzheizung mit einem Strömungserzeuger in Verbindung steht, der aus dem gasförmigen Energieträger einen Volumenstrom ausbildet, aufrechterhält und/oder verstärkt. Der Strömungserzeuger kann zusammen mit der jeweiligen elektrischen Zusatzheizung ein Umluftsystem ausbilden. Beispielsweise kann jeder Zusatzheizung wenigstens ein Strömungserzeuger zugeordnet sein.
  • Weiter ist denkbar, dass der oder die Strömungserzeuger zumindest anteilig mit einer durch den Umwandler erzeugten elektrischen Leistung betrieben werden. Insbesondere kann ein derartiger Betrieb sinnvoll sein, wenn die wenigstens eine elektrische Zusatzheizung vollständig durch die erzeugte elektrische Leistung des Umwandlers versorgt werden kann und der Umwandler einen Überschuss an elektrischer Leistung produziert. Über einen wenigstens anteiligen Betrieb einer oder mehrerer der Strömungserzeuger durch die über den Umwandler bzw. Generator erzeugte elektrische Leistung kann ggf. eine Steuerungseinrichtung mit einer intelligenten Logik entscheiden.
  • Der Betrieb einer oder mehrerer der Strömungserzeuger über die durch den Umwandler erzeugte elektrische Leistung kann von der Steuerungseinrichtung ggf. dann vorgegeben werden, wenn dieser unter energetischen Gesichtspunkten sinnvoll erscheint. Ggf. kann die Steuerungseinrichtung durch die intelligente Logik eine Versorgung des oder der Strömungserzeuger mit einer Rückspeisung in das öffentliche Leitungsnetz unter ökonomisch vorteilhaften Gesichtspunkten vergleichen.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die durch den Wandler erzeugte elektrische Leistung weiteren Prozessen zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere ist denkbar, dass die durch den Wandler erzeugte elektrische Leistung Prozessen der Behälterherstellung und/oder der Füll- und/oder Verschließtechnik zur Verfügung gestellt wird.
  • Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Schrumpfen von Materialien auf Artikel und/oder auf eine Zusammenstellung von Artikeln mittels eines gasförmigen Schrumpfmediums und innerhalb eines definierten Raumes.
  • Vorab sei erwähnt, dass sämtliche Merkmale, welche für das vorherig dargestellte Verfahren beschrieben wurden, ebenso für die erfindungsgemäße Vorrichtung Verwendung finden können. Ebenso können sämtliche Merkmale, welche nachfolgend für die Vorrichtung beschrieben werden, zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein.
  • Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine Brennkraftmaschine, die an mindestens einen Wandler zur Umwandlung mechanischer Wellenleistung in elektrische Leistung gekoppelt und zur Bereitstellung von thermischer Energie für das gasförmige Schrumpfmedium ausgebildet ist. Weiter wenigstens eine elektrische Zusatzheizung, die mit dem Wandler zur elektrischen Energieversorgung in Verbindung steht. Der Wandler ist bei erfindungsgemäßer Vorrichtung bevorzugt als elektrischer Generator bzw. als Drehgenerator ausgebildet, der definierte Raum sinnvollerweise als Schrumpftunnel.
  • Weiter ist die wenigstens eine Brennkraftmaschine in bevorzugten Ausführungsformen als Gasturbine und/oder als Gasmotor ausgebildet. Eine Gasturbine, wie sie auch für die wenigstens eine Brennkraftmaschine der erfindungsgemäßen Vorrichtung Verwendung finden kann, umfasst einen Einlauf für Verbrennungsluft, einen Verdichter, eine Brennkammer, und eine Turbine und ist zum rotatorischen Antrieb einer Welle ausgebildet. Die Welle kann ggf. über ein oder mehrere Getriebestufen mit dem Wandler bzw. dem Drehgenerator in Verbindung stehen.
  • Sofern die wenigstens eine Brennkraftmaschine als Gasturbine ausgebildet ist, kann die Gasturbine über einen Abgasvolumenstrom thermische Energie für das gasförmige Schrumpfmedium liefern. In der Praxis hat sich gezeigt, dass Ausführungsformen, bei welchen die Gasturbine auf einem konstanten Betriebspunkt gefahren wird bzw. bei welcher die Drehzahl der Gasturbine über den Zeitverlauf zumindest weitgehend konstant gehalten wird, bevorzugt Verwendung finden können. Sofern eine Regelung der Brennkraftmaschine bzw. der Gasturbine und/oder des Gasmotors stattfindet, können hieraus unerwünschte Zusammensetzungen im Abgasvolumenstrom resultieren. Zudem besitzen Gasturbinen per se eine träge Regeldynamik. Insofern kann über die Gasturbine bei konstantem Betriebspunkt bevorzugt über ihren Abgasvolumenstrom ein konstanter Betrag an thermischer Energie über den Zeitverlauf zur Verfügung gestellt werden, während ein weiterer Betrag an thermischer Energie für eine bestimmte Soll-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums durch die wenigstens eine elektrische Zusatzheizung zur Verfügung gestellt wird. Da aufgrund von Verlusten an thermischer Energie aus dem Schrumpftunnel der Bedarf an weiterer thermischer Energie über den Zeitverlauf nicht konstant ist, kann die wenigstens eine elektrisch Zusatzheizung dynamisch geregelt werden.
  • Sofern für die wenigstens eine Brennkraftmaschine wenigstens ein Gasmotor Verwendung findet, kann dieser beispielsweise als Kolbenmotor bzw. Drehkolbenmotor ausgebildet sein und über eine Welle mit dem Wandler bzw. mit dem Generator in Verbindung stehen. Weiter sind Ausführungsformen denkbar, bei welchen der Gasmotor als Wankelmotor ausgebildet ist. Auch bei Ausführungsformen mit Ausbildung der wenigstens einen Brennkraftmaschine als Gasmotor kann über dessen Abgasvolumenstrom thermische Energie für das gasförmige Schrumpfmedium geliefert werden sowie der Gasmotor bevorzugt auf einem konstanten Betriebspunkt gefahren werden bzw. die Drehzahl des Gasmotors über den Zeitverlauf zumindest weitgehend konstant gehalten werden. Der Betriebspunkt des Gasmotors bzw. der Gasturbine ist bevorzugt derart zu wählen, dass der Gasmotor bzw. die Gasturbine sich zumindest näherungsweise im Bereich ihres optimalen Wirkungsgrades befindet.
  • Insbesondere haben sich Ausführungsformen bewährt, bei welchen einer oder mehreren der elektrischen Zusatzheizungen eine Sensorik zur Feststellung einer Ist-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums zugeordnet ist und die Vorrichtung eine Steuereinrichtung umfasst, über welche in Abhängigkeit der festgestellten Ist-Temperatur die jeweilige elektrische Zusatzheizung zumindest annäherungsweise in Echtzeit regelbar ist.
  • Beispielsweise kann die wenigstens eine Brennkraftmaschine mit physischen Verbindungen, wie Leitungen, Rohre oder dergleichen, zur Weitergabe eines Abgasvolumenstroms als thermische Energie für das gasförmige Schrumpfmedium gekoppelt sein. Hierbei kann die Sensorik zumindest anteilig im Bereich der physischen Verbindung angeordnet sein, die Temperatur des Abgasvolumenstroms erfassen und an eine Steuerungseinrichtung übermitteln, welche unter Berücksichtigung der Temperatur des Abgasvolumenstrom eine Regelung der wenigstens einen Zusatzheizung vornimmt.
  • Auch ist denkbar, dass die jeweilige Sensorik im Schrumpftunnel angeordnet ist, die Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums im Schrumpftunnel erfasst und an eine Steuerungseinrichtung übermittelt wird, welche unter Berücksichtigung der Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums im Schrumpftunnel eine Regelung der wenigstens einen elektrischen Zusatzheizung vornimmt. Die Übermittlung der jeweiligen durch die Sensorik erfassten Temperatur kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Die Sensoren sind hierbei als Temperatursensoren ausgebildet. Sind, wie vorhergehend bereits erwähnt, im Schrumpftunnel mehrere Temperaturzonen ausgebildet, denen jeweils mindestens eine Zusatzheizung zugeordnet ist, so kann für jede der Temperaturzonen eine eigene Sensorik vorgesehen sein bzw. für jede der Temperaturzonen eine eigene Ist-Temperatur ermittelt werden.
  • Um die jeweiligen Artikel bzw. die jeweilige Zusammenstellung an Artikeln mit dem gasförmigen Energieträger zu beaufschlagen, ist in bevorzugten Ausführungsformen der wenigstens eine elektrisch betriebenen Zusatzheizung ein Strömungserzeuger zur Ausbildung, Aufrechterhaltung und/oder Verstärkung eines aus dem gasförmigen Energieträgers gebildeten Volumenstroms zugeordnet. Die wenigstens eine elektrisch betriebene Zusatzheizung kann mit dem zugeordneten Strömungserzeuger innerhalb des definierten Raumes bzw. innerhalb des Schrumpftunnels angeordnet sein. Die wenigstens eine elektrisch betriebene Zusatzheizung sowie der jeweilige Strömungserzeuger können gemeinsam ein Umluftsystem ausbilden. Sind mehrere Zusatzheizungen vorhanden, so kann in bevorzugten Ausführungsformen jeder der Zusatzheizungen zumindest ein Strömungserzeuger zugeordnet sein.
  • Um eine ökonomisch sinnvolle Weiterverwertung eines durch den Wandler produzierten Überschusses an elektrischer Leistung sicherzustellen, kann der Wandler bzw. der Generator mit einem öffentlichen Leitungsnetz und/oder weiteren elektrischen Komponenten in Verbindung gebracht sein. Demnach kann auch für diverse Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Einspeisung von elektrischer Leistung in das öffentliche Leitungsnetz und/oder eine Zwischenspeicherung über einen Akkumulator oder dergleichen vorgesehen sein. Eine Entscheidung hierüber kann, wie vorhergehend bereits erwähnt, über eine Steuerungseinrichtung mit intelligenter Verteillogik getroffen werden.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass thermische Energie der wenigstens einen Brennkraftmaschine zumindest anteilig für weitere Prozesse Verwendung findet. Beispielsweise kann thermische Energie der wenigstens einen Brennkraftmaschine zumindest anteilig zur Vorerwärmung von Verbrennungsluft und/oder Brennmaterial der wenigstens einen Brennkraftmaschine Verwendung finden. Insbesondere haben sich hierfür Ausführungsformen bewährt, bei welchen ein Rückführsystem für einen Abgasvolumenstrom der wenigstens einen Brennkraftmaschine vorgesehen ist, welches Rückführsystem mit einer Zuführung für Verbrennungsluft der wenigstens einen Brennkraftmaschine in Verbindung gebracht ist. Beispielsweise kann die wenigstens eine Brennkraftmaschine über ein oder mehrere physische Leitungsverbindungen zur Weitergabe eines Abgasvolumenstroms mit der Zuführung für Verbrennungsluft in Verbindung stehen.
  • Denkbar ist zudem, dass bei Aussetzen des Schrumpfprozesses über einen längeren Zeitabschnitt die wenigstens eine Brennkraftmaschine zur Erzeugung von elektrischer Leistung weiterhin betrieben wird. Hierbei kann thermische Energie aus dem Schrumpftunnel weiterhin zur Vorerwärmung von Verbrennungsluft und/oder Brennmaterial der wenigstens einen Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. Ein Behältereingang und ein Behälterausgang können hierbei während des Aussetzens des Schrumpfprozesses zumindest weitgehend verschlossen werden, so dass thermische Energie aus dem Schrumpftunnel nicht über den Behältereingang und den Behälterausgang austritt.
  • Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
    • Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Schrumpfen von Materialien, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist;
    • Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schrumpfen von Materialien;
    • Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • Figur 5 zeigt detailliert eine Ausführungsform für einen Schrumpftunnel im Längsschnitt, wie er als Bestandteil für diverse Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung Verwendung finden kann;
    • Figur 6 zeigt eine stirnseitige Ansicht auf einen Schrumpftunnel, wie er für diverse Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung Verwendung finden kann;
    • Figur 7 zeigt die schematische Ansicht des Schrumpftunnels aus Figur 5 unter Verdeutlichung der Zuführung eines Abgasvolumenstroms als thermische Energie der Brennkraftmaschine;
    • Figur 8 zeigt eine schematische Ansicht einer Zusatzheizung, wie sie bei diversen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung Verwendung finden kann;
  • Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zum Schrumpfen von Materialien, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
  • Die Vorrichtung 1 ist als Schrumpfvorrichtung 3 ausgebildet und umfasst einen Schrumpftunnel 2, durch welchen Artikel 10 und vorliegend Behälter 11 (vgl. Figuren 6 bis 8) zum Aufschrumpfen von Materialien transportiert werden. Die Materialien können beispielsweise zum Zusammenfassen mehrerer der Behälter 11 dienen und als thermoplastische Folie 12, wie sie beispielhaft in Figur 6 zu erkennen sind, ausgebildet sein. In weiteren Ausführungsformen können die aufzuschrumpfenden Materialien beispielsweise durch Etiketten ausgebildet sein. Bevorzugt werden derartige Materialien bereits vor Eintritt der jeweiligen Behälter 11 in den Schrumpftunnel 2 an dem oder den jeweiligen Behältern 11 angeordnet.
  • Wie in Figur 1 dargestellt, besitzt der Schrumpftunnel 2 einen Behältereingang BE, durch welchen die Behälter 11 in den Schrumpftunnel 2 eintreten und einen Behälterausgang BA, durch welchen Behälter 11 nach Aufschrumpfen des Materials aus dem Schrumpftunnel 2 austreten. Die Behälter 11 können durch den Schrumpftunnel 2 mittels einer in Figur 1 nicht zu erkennenden Horizontalfördereinrichtung 14 bewegt werden.
  • Bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen 1 können ein oder mehrere Heizeinrichtungen 50 und 50' vorhanden sein, die beispielsweise als elektrische Heizungen und/oder als Gasheizung ausgebildet sind. Bei elektrischen Heizeinrichtungen 50 bzw. 50' wird die zum Betrieb der Heizeinrichtungen 50 bzw. 50' notwendige Energie aus einem öffentlichen Leitungsnetz 16 bezogen. Aus diesem Grunde sind die resultierenden Kosten, welche zur Erwärmung des Schrumpfmediums und für den Betrieb der elektrischen Heizeinrichtungen 50 bzw. 50' notwendig sind, an den jeweiligen Preis für die elektrische Energie gebunden. Weitere Ausführungen, welche anstelle oder ergänzend zu den elektrischen Heizeinrichtungen 50 bzw. 50' einen Gasbrenner vorsehen, sind durch hohe Anschaffungskosten gekennzeichnet. Eine Reduzierung der Kosten für die Schrumpfung ermöglichen die in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
  • Bezugsziffern 7 und 7' verweisen in Figur 1 jeweils auf eine Strömungserzeugungseinrichtung, wobei jeder der Heizeinrichtungen 50 und 50' eine Strömungserzeugungseinrichtung 7 bzw. 7' zugeordnet ist. Wie mittels Pfeildarstellung in Figur 1 symbolisch angedeutet, wird ein Volumenstrom an Luft bzw. ein Volumenstrom an Schrumpfmittel via den Strömungserzeugungseinrichtungen 7 und 7' angesaugt, die Heizeinrichtungen 5 und 5' passierend erwärmt und anschließend gegen das jeweilige zu schrumpfende Material gelenkt.
  • Da im Gehäuse 2 bereits ein Temperaturniveau herrscht, welches gegenüber dem Temperaturniveau außerhalb des Gehäuses 2 vergrößert ausgebildet ist, besitzt der die Heizeinrichtungen 50 und 50' passierende Volumenstrom bereits vor Erwärmung ein höheres Temperaturniveau als die Umgebungsluft außerhalb des Gehäuses 2.
  • Bezugsziffer 18 verweist zudem auf einen Schaltschrank, in welchem elektrische Komponenten zur Versorgung der Heizeinrichtungen 7 und 7' mit elektrischer Energie angeordnet sein können. Weiterhin können beispielsweise im Schaltschrank 18 Sicherungen und/oder Steuerungseinrichtungen angeordnet sein.
  • Eine Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, welche eine Schrumpfung von Materialien auf Artikel 10 bzw. Behälter 11 mittels gasförmigem Schrumpfmedium unter Einsparung von Kosten ermöglicht, ist in Figur 2 dargestellt. Weiterhin verdeutlicht Figur 2 die Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Vorrichtung 1 sowie ein vermittels der Vorrichtung 1 umsetzbares Verfahren 20 sind vorgesehen zum Schrumpfen von Materialien auf Artikel 10 (vgl. Figuren 6 bis 8).
  • Das Schrumpfen der jeweiligen Materialien auf die Artikel 10 erfolgt innerhalb eines definierten Raumes, der vorliegend sinnvollerweise als Schrumpftunnel 2 ausgebildet ist. Der Schrumpftunnel 2 besitzt, analog zur Darstellung aus Figur 1, einen Behältereingang BE für die jeweiligen Artikel 10 und einen Behälterausgang BA, durch welche die jeweiligen Artikel 10 aus dem Schrumpftunnel 2 austreten.
  • Vorstellbar ist beispielsweise, dass bei Nichteintritt der Artikel 10 in den Schrumpftunnel 2 und/oder bei Nichtaustritt der Artikel 10 aus dem Schrumpftunnel 2 der Behältereingang BE und/oder der Behälterausgang BA über Mittel wie Lamellenvorhänge oder dergleichen verschlossen sind, um einen Austritt von gasförmigem Medium aus dem Schrumpftunnel 2 wenigstens reduzieren zu können und somit einen Verlust von thermischer Energie aus dem Schrumpftunnel 2 zu verringern.
  • Der Behältereingang BE und der Behälterausgang BA können in Längsrichtung des Schrumpftunnels 2 miteinander fluchten, so dass die jeweiligen Artikel 10 ohne Umlenkung und mittels einer Horizontalfördereinrichtung 14 durch den Schrumpftunnel 2 stehend transportiert werden können. Die Horizontalfördereinrichtung 14 erstreckt sich hierbei sinnvollerweise durch den Schrumpftunnel 2 sowie den Behältereingang BE und den Behälterausgang BA.
  • Thermische Energie für das gasförmige Schrumpfmedium wird durch die unter Verweis mit Bezugsziffer 30 beispielhaft dargestellte Brennkraftmaschine geliefert, die im Ausführungsbeispiel der Figur 2 als Gasturbine 31 ausgebildet ist. Zudem sind mehrere elektrische Zusatzheizungen 5 und 5' dargestellt, welche ebenso zur Lieferung von thermischer Energie für das gasförmige Schrumpfmedium vorgesehen sind.
  • Die thermische Energie wird durch die Gasturbine 31 in Form eines über die Gasturbine 31 ausgestoßenen Abgasvolumenstroms geliefert. Wie in Figur 2 zu erkennen, ist eine Leitungsverbindung 18 an die Brennkraftmaschine 30 bzw. die Gasturbine 31 gekoppelt, welche zur Führung des Abgasvolumenstroms vorgesehen ist. Der Abgasvolumenstrom wird in Figur 2 direkt an die Zusatzheizungen 5 und 5' weitergeführt, welche dem Abgasvolumenstrom zur Erwärmung weitere thermische Energie zuführen. In der Leitungsverbindung 18 sind mehrere Schadstofffilter angeordnet, so dass der Abgasvolumenstrom gefiltert an die Zusatzheizungen 5 bzw. 5' weiterführbar ist. Um den Abgasvolumenstrom an beide Zusatzheizungen 5 und 5' weiterführen zu können, verzweigt sich die Leitungsverbindung 18, wobei ein Zweig den Abgasvolumenstrom in Richtung der ersten Zusatzheizung 5 führt und ein weiterer Zweig den Abgasvolumenstrom in Richtung der zweiten Zusatzheizung 5' führt.
  • Die wenigstens eine Brennkraftmaschine 30 bzw. die Gasturbine 31 treibt den Wandler 13, ausgebildet als elektrischer Generator 15, zur Umwandlung ihrer mechanischen Wellenleistung in elektrische Leistung an. Die Gasturbine 31 wird hierzu mit konstantem Betriebspunkt gefahren. Der konstante Betriebspunkt ist vorzugsweise derart zu wählen, dass die Brennkraftmaschine 30 bzw. die Gasturbine 31 einen hohen Wirkungsrad hinsichtlich eines Antriebs des Wandlers 13 sowie ihrer Lieferung an thermischer Energie über den Abgasvolumenstrom besitzt. Durch den konstanten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 30 bzw. der Gasturbine 31 werden gegenüber einer dynamischen Regelung Schadstoffe im Abgasvolumenstrom der Brennkraftmaschine 30 bzw. der Gasturbine 31 gering gehalten.
  • Eine Ausgangsspannung, welche durch den elektrischen Generator 15 geliefert wird, ist somit aufgrund des konstanten Betriebspunktes der Brennkraftmaschine 30 bzw. der Gasturbine 31 über den Zeitverlauf zumindest weitgehend konstant ausgebildet.
  • In möglichen Ausführungsformen können dem Wandler 13 bzw. dem Generator 15 ein oder mehrere Wechselrichter nachgeordnet sein. Da die Zusatzheizungen 5 und 5' vorliegend mit Gleichstrom betrieben werden, sind derartige Wechselrichter zur Lieferung von elektrischer Leistung an die Zusatzheizungen 5 und 5' nicht notwendig. Dem nachstehend noch näher beschriebenen öffentlichen Leitungsnetz 16 und dem Wandler 13 bzw. dem Generator 15 können jedoch ein oder mehrere derartige Wechselrichter zwischengeordnet sein. Um das gasförmige Schrumpfmedium temperieren zu können, umfassen die Zusatzheizungen 5 und 5' jeweils mehrere Heizdrähte und/oder Heizregister 42 bzw. 42' (vgl. Figur 5). Nicht zwingend müssen sämtliche Zusatzheizungen als elektrische Zusatzheizungen 5 und 5' ausgebildet sein. Auch ist für weitere Ausführungsformen vorstellbar, dass ergänzend Zusatzheizungen Verwendung finden, die beispielsweise einen Gasbrenner aufweisen.
  • Zu erkennen ist in Figur 2 zudem ein Schaltschrank 22, in welchem ein elektrisches Verteilsystem und ggf. ein oder mehrere Sicherungen angeordnet sind, um die durch den Generator 15 erzeugte elektrische Leistung bei Bedarf zumindest anteilig an die elektrischen Zusatzheizungen 5 bzw. 5' weiterzuführen zu können. Die durch den Wandler 13 bzw. den Generator 15 erzeugte elektrische Leistung ist vorliegend derart ausgebildet, dass der Bedarf an elektrischer Energie der Zusatzheizungen 5 und 5' vollständig durch die über den Wandler 13 bzw. den Generator 15 erzeugte elektrische Leistung abgedeckt ist. Ein Beziehen von elektrischer Energie aus dem öffentlichen Leitungsnetz 16, um den Bedarf der elektrischen Zusatzheizungen 5 und 5' decken zu können, ist vorliegend daher nicht notwendig.
  • Wie vorhergehend bereits erwähnt, wird die Brennkraftmaschine 30 bzw. die Gasturbine 31 auf konstantem Betriebspunkt gefahren. Der Betrag an thermischer Energie, welcher durch die Brennkraftmaschine 30 bzw. die Gasturbine 31 in Form eines Abgasvolumenstroms zur Verfügung gestellt wird, ist aus diesem Grunde über den Zeitverlauf zumindest weitgehend konstant ausgebildet. Um das Material auf die jeweiligen Artikel 10 aufschrumpfen zu können, muss sich die Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums bei Beaufschlagung der Artikel 10 in einem bestimmten Bereich befinden bzw. eine bestimmte Soll-Temperatur aufweisen. Insbesondere aufgrund des Eintritts und des Austritts von Artikeln 10 in und aus dem Schrumpftunnel 2 ist das Temperaturniveau im Schrumpftunnel 2 über den Zeitverlauf nicht konstant ausgebildet. Auch verliert das gasförmige Schrumpfmedium bei Beaufschlagung des zu schrumpfenden Materials an thermischer Energie, da das zu schrumpfende Material gegenüber dem gasförmigen Schrumpfmedium ein geringeres Temperaturniveau besitzt und über das gasförmige Schrumpfmedium erwärmt wird.
  • Da der Betrag an thermischer Energie, welcher durch die Brennkraftmaschine 30 bzw. die Gasturbine 31 über den Zeitverlauf in Form eines Abgasvolumenstroms zur Verfügung gestellt wird zumindest weitgehend konstant ausgebildet ist, müssen die Zusatzheizungen 5 und 5' zur Temperierung des gasförmigen Schrumpfmediums auf Soll-Temperatur dynamisch geregelt werden. Beispielsweise können hierzu mehrere Sensoren S1 und S2 verwendet werden, wie sie zu Figur 5 detailliert beschrieben sind.
  • Vorstellbar ist für das Ausführungsbeispiel aus Figur 2, dass über einen gewissen Zeitabschnitt die über die Brennkraftmaschine 30 bzw. die Gasturbine 31 gelieferte thermische Energie ausreicht, um das gasförmige Schrumpfmedium für den bestimmten Temperaturbereich temperieren zu können. Eine weitere Temperierung über die Zusatzheizungen 5 und 5' ist hierbei über den gewissen Zeitabschnitt nicht notwendig, so dass die über den Wandler 13 bzw. den Generator 15 produzierte elektrische Leistung vollständig in ein öffentliches Leitungsnetz 16 eingespeist werden kann. Alternativ oder ergänzend ist eine Zwischenspeicherung der elektrischen Leistung unter Zuhilfenahme eines oder mehrerer Akkumulatoren 17 für die elektrische Leistung denkbar. Eine Entscheidung hierzu kann unter Zuhilfenahme einer Steuerungseinrichtung 34 und unter Zuhilfenahme einer auf der Steuerungseinrichtung 34 hinterlegten Verteillogik erfolgen.
  • Die Verteillogik kann aus einer Einspeisung in das öffentliche Leitungsnetz 16 und einer Zwischenspeicherung über einen oder mehrere Akkumulatoren 17 unter Berücksichtigung der jeweiligen Vergütung bei Einspeisung in das öffentliche Leitungsnetz 16 wählen. Ebenso ist denkbar, dass der Wandler 13 bzw. der Generator 15 mit weiteren elektrischen Komponenten in Verbindung steht, wobei eine mögliche Weitergabe von elektrischer Leistung an die jeweiligen weiteren elektrischen Komponenten von der intelligenten Verteillogik der Steuerungseinheit 34 berücksichtigt wird. Die weiteren elektrischen Komponenten können beispielsweise als Strömungserzeugungseinrichtung 7 bzw. 7' ausgebildet sein. Auch ist vorstellbar, dass der Wandler 13 bzw. der Generator 15 mit seiner erzeugten elektrischen Leistung weitere elektrische Komponenten einer Streckblas- und/oder Füllstation für die Behälter 11 versorgt.
  • Durch die Ausgestaltung gemäß Figur 2 mit Einspeisung von elektrischer Leistung in das öffentliche Leitungsnetz 16 und/oder Zwischenspeicherung über einen oder mehrere Akkumulatoren 17 und/oder Weitergabe an zusätzliche elektrische Komponenten kann das Verfahren unter ökonomischen Gesichtspunkten optimiert werden bzw. kann ein Betrieb der Vorrichtung 1 unter ökonomischen Gesichtspunkten optimiert erfolgen.
  • Sofern die elektrische Leistung, welche über den Wandler 13 bzw. den Generator 15 erzeugt wird nicht vollständig zum Betrieb der Zusatzheizungen 5 bzw. 5' ausreicht, kann ggf. elektrische Energie aus dem öffentlichen Leitungsnetz 16 bezogen werden. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass zur ökonomischen Umsetzung bevorzugt Vorrichtungen 1 Verwendung finden können, bei welchen die durch den Generator 15 erzeugte elektrische Leistung zum vollständigen Betrieb der Zusatzheizungen 5 und 5' ausreicht und ggf. über den Bedarf der Zusatzheizungen 5 und 5' hinausgeht. Sofern die durch den Wandler 13 bzw. den Generator 15 erzeugte elektrische Leistung größer als der jeweilige Bedarf der Zusatzheizungen 5 und 5' ist, besteht weiterhin die Möglichkeit, den Überschuss in das öffentliche Leitungsnetz 16 unter Vergütung einzuspeisen, über ein oder mehrere Akkumulatoren 17 zu speichern und/oder weiteren elektrischen Komponenten zuzuführen.
  • In Figur 2 ist jeder der Zusatzheizungen 5 und 5' bzw. jeder der nachfolgend noch näher beschriebenen Temperaturzonen T1 und T2 des Schrumpftunnels 2 ein Stellglied 9 bzw. 9' zugeordnet, über welche die Zusatzheizungen 5 und 5' zur Lieferung von thermischer Energie für das Schrumpfmedium selektiv mit der Brennkraftmaschine 30 in Verbindung gesetzt werden können. Die Stellglieder 9 und 9' sind jeweils als Ventil ausgebildet. So kann die Weitergabe des durch die Brennkraftmaschine 30 ausgestoßenen Abgasvolumenstrom als thermische Energie an die erste Zusatzheizung 5 und die zweite Zusatzheizung 5' über die Stellglieder 9 und 9' wahlweise erlaubt oder unterbunden werden. Die Stellglieder 9 und 9' sind in Figur 2 derart ausgebildet, dass der Betrag an durch die Brennkraftmaschine 30 bzw. die Gasturbine 31 zu liefernder thermischer Energie für die Temperierung des gasförmigen Schrumpfmediums unter Verbindung mit der jeweiligen Zusatzheizung 5 und 5' über die Stellglieder 9 und 9' vorgegeben werden kann. So kann es beispielsweise sein, dass aufgrund der Stellglieder 9 und 9' ein größerer Betrag des durch die Gasturbine 31 ausgestoßenen Abgasvolumenstroms der ersten Zusatzheizung 5 zur Temperierung des gasförmigen Schrumpfmediums zur Verfügung wird, während ein kleinerer Betrag des durch die Gasturbine 31 ausgestoßenen Abgasvolumenstroms der zweiten Zusatzheizung 5' zur Temperierung des gasförmigen Schrumpfmediums zur Verfügung gestellt wird.
  • Mit jeder der Zusatzheizungen 5 und 5' steht ein Strömungserzeuger 7 bzw. 7' in Verbindung, der aus dem gasförmigen Energieträger einen Volumenstrom ausgebildet, aufrechterhält und/oder verstärkt. Hierbei kann in diversen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass die von den Strömungserzeugern 7 bzw. 7' zum jeweiligen Betrieb benötigte elektrische Leistung vollständig durch den Wandler 13 bzw. durch den elektrischen Generator 15 zur Verfügung gestellt wird. Auch können die Strömungserzeugungseinrichtungen 7 bzw. 7' zur Deckung ihres Bedarfs an elektrischer Leistung mit einem oder mehreren Akkumulatoren 17 und/oder einem öffentlichen Leitungsnetz 16 in Verbindung stehen. Eine Entscheidung über die jeweilige Quelle der Versorgung kann für die Strömungserzeugungseinrichtung 7 und 7'über die schematisch dargestellte Steuerungseinrichtung 34 erfolgen.
  • Figur 2 zeigt zudem beispielhaft den möglichen Aufbau einer Gasturbine 31, wie sie für die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann. Die Gasturbine 31 umfasst einen Verdichter 4, eine mit dem Generator 15 gekoppelte Welle 6, eine Turbine 8 sowie eine Brennkammer 19. Bezugsziffer 36 verweist zudem auf einen Wärmetauscher, der mit der Gasturbine 31 in Wirkverbindung gebracht ist und über welchen Verbrennungsluft der Gasturbine 31 vortemperiert werden kann. Dem Wärmetauscher 36 wird zur Vortemperierung der Verbrennungsluft thermische Energie aus dem Abgasvolumenstrom der Gasturbine 31 zugeführt.
  • Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Analog zum Ausführungsbeispiels aus Figur 2 besitzt die Vorrichtung 1 in Figur 3 eine Brennkraftmaschine 30, die als Gasturbine 31 ausgebildet ist, zwei Zusatzheizungen 5 und 5', Strömungserzeugungseinrichtungen 7, und 7', einen als Generator 15 ausgebildeten Wandler 13 sowie Stellglieder 9 und 9'.
  • Weiter einen Schrumpftunnel 2, innerhalb dessen auf Artikel 10 zu schrumpfendes Material mit einem gasförmigen Schrumpfmedium beaufschlag wird.
  • In Figur 3 ist zusätzlich ein Getriebe 33 vorgesehen, über welches die Welle 6 der Gasturbine 31 an den Wandler 13 bzw. an den elektrischen Generator 15 gekoppelt ist.
  • Ergänzend zum Ausführungsbeispiel aus Figur 2 besitzt die Vorrichtung 1 gemäß Figur 3 eine Rückführleitung 38, mittels welcher ein zur Temperierung des gasförmigen Schrumpfmediums vorgesehener Abgasvolumenstrom das Gasturbine 31 anteilig abgezweigt und zur Vorerwärmung von Verbrennungsluft VL der Gasturbine 31 genutzt wird. Die Verbrennungsluft VL ist in Figur 3 symbolisch mittels Pfeildarstellung angedeutet. Eine Vorerwärmung der Verbrennungsluft VL durch den Abgasvolumenstrom erfolgt durch Zusammenführung in einem Mischbereich, welcher schematisch unter Verweis mit Bezugszeichen MB dargestellt ist. Weiter wird erwärmtes gasförmiges Medium über die Zuführleitungen 40, 40' und 40" an den Mischbereich MB weitergegeben. Die Zuführleitung 40 steht mit einer Saugeinrichtung in Wirkverbindung, welche gasförmiges Medium im Bereich eines Behältereingangs BE abgreift. Die Zuführleitung 40' steht mit einer weiteren Saugeinrichtung in Wirkverbindung, welche gasförmiges Medium im Bereich eines Behälterausgangs BA abgreift. Die dritte Zuführleitung 40" steht mit einer Einrichtung 52 zur Kühlung der Horizontalfördereinrichtung 14 in Verbindung, wie sie detailliert in Figur 5 dargestellt und beschrieben ist.
  • Eine Weiterführung der erwärmten Verbrennungsluft VL ist, wie vorhergehend zu Figur 2 bereits dargestellt, über einen Verdichter 4 der Gasturbine 31 vorgesehen. Mittels weiterer Pfeildarstellung und unter Verweis mit ZB ist eine schematische Zuführung für Brennmaterial, vorliegend für Brenngas, gekennzeichnet.
  • Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
  • Ebenso wie in den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 sind in Figur 4 eine Brennkraftmaschine 30, zwei Zusatzheizungen 5 und 5', Strömungserzeugungseinrichtungen 7, und 7', ein als Generator 15 ausgebildeter Wandler 13 sowie Stellglieder 9 und 9' vorgesehen. Analog zum Ausführungsbeispiel aus Figur 3 besitzt die Vorrichtung 1 gemäß Figur 4 drei Zuführleitungen 40, 40' und 40" mittels welchen erwärmtes gasförmiges Mediums zur Verbrennungsluftvorerwärmung in Richtung eines Mischbereichs MB transportiert wird. Auch ist ein Getriebe 33 vorgesehen, über das eine Antriebswelle 6 an einen Wandler 13 bzw. einen elektrischen Generator 15 gekoppelt ist.
  • Unter Verweis mit VL ist mittels Pfeildarstellung eine Zuführung für Verbrennungsluft an den Mischbereich MB gekennzeichnet. ZB verweist auf die Zuführung von Brennmaterial, vorliegend Brenngas.
  • Die Brennkraftmaschine 30 ist gegensätzlich zu den Ausführungsbeispielen aus den Figuren 2 und 3 in Figur 4 als Gasmotor 32 ausgebildet. Auch bei Ausbildung der Brennkraftmaschine 30 als Gasmotor 32 kann thermische Energie in Form eines durch den Gasmotor 32 ausgestoßenen Abgasvolumenstroms zur Temperierung des gasförmigen Schrumpfmediums genutzt werden. Sofern ein Gasmotor 32 für die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bzw. zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens Verwendung findet, kann der Gasmotor 32 auf einen vorgegebenen Betriebspunkt bzw. auf vorgegebene Drehzahl eingestellt werden, so dass die Ausgangsspannung des Wandlers 13 bzw. des Generators 15 über den Zeitverlauf zumindest annäherungsweise konstant gehalten wird. Vergleichend zur dynamischen Regelung des Gasmotors 32 lassen sich hohe Schadstoffe im Abgasvolumenstrom des Gasmotors 32 bei konstantem Betriebspunkt vermeiden. In der physischen Leitungsverbindung 18, welche zur Weitergabe des Abgasvolumenstroms mit nachfolgender Beaufschlagung des zu schrumpfenden Materials ausgebildet ist, können ein oder mehrere Schadstoffilter angeordnet sein.
  • Zur Ausbildung des Gasmotors 32 eignen sich beispielsweise Ausführungsformen, bei welchen der Gasmotor 32 als Drehkolbenmotor ausgebildet ist. Vorstellbar sind zudem Ausführungsformen mit Ausbildung des Gasmotors 32 als Wankelmotor.
  • Figur 5 zeigt detailliert eine Ausführungsform für einen Schrumpftunnel 2 im Längsschnitt, wie er als Bestandteil für diverse Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 Verwendung finden kann. Insbesondere zeigt Figur 5 thermische Verlustenergie, welche für weitere Verwendungszwecke wie eine Verbrennungsluft -und/oder Brennmaterialvorerwärmung genutzt werden kann.
  • So sind im Bereich des Behältereingangs BE sowie im Bereich des Behälterausgangs BA schematische Konvektionsverluste dargestellt, welche abgegriffen werden und zur Verbrennungsluftvorerwärmung dem in Figur 4 dargestellten Mischbereich MB zugeführt werden.
  • Wie in Figur 5 weiter zu erkennen, werden die Artikel 10 bzw. die Behälter 11 auf einer Horizontalfördereinrichtung 14 aufstehend durch den Schrumpftunnel 2 transportiert. Die Artikel 10 bzw. die Behälter 11 treten über den Behältereingang BE in den Schrumpftunnel 2 ein und aus dem Behälterausgang BA aus dem Schrumpftunnel 2 aus. Die Horizontalfördereinrichtung 14 ist als umlaufendes Transportband ausgebildet, verläuft durch den Behältereingang BE und den Behälterausgang BA und erstreckt sich durch den Schrumpftunnel 2.
  • Zur Lieferung von thermischer Energie an das gasförmige Schrumpfmedium besitzen die elektrischen Zusatzheizungen 5 und 5' jeweils ein Heizregister 42 bzw. 42'.Weiter wird durch die Zusatzheizungen 5 und 5', wie mittels Pfeildarstellung angedeutet, gasförmiges Mediums aus dem Schrumpftunnel 2 aufgenommen und über die Heizregister 42 temperiert. Die Zusatzheizungen 5 und 5' stehen mit jeweils einer zugeordneten Strömungserzeugungseinrichtung 7 und 7' in Verbindung und sind zusammen mit der Strömungserzeugungseinrichtung 7 und 7' jeweils als Umluftsystem ausgebildet.
  • Figur 5 zeigt weiter eine Einrichtung 52 zur Kühlung der Horizontalfördereinrichtung 14. Über die Einrichtung 52 und die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Zuführleitung 42" wird thermische Energie der Horizontalfördereinrichtung 14 an den Mischbereich MB weitergeführt.
  • Der ersten der beiden Zusatzheizungen 5 ist in Figur 5 eine erste Temperaturzone T1 mit erster Soll-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums zugeordnet, während der zweiten Zusatzheizung 5' eine zweite Temperaturzone T2 mit zweiter Soll-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums zugeordnet ist. Die erste Temperaturzone T1 erstreckt sich über einen ersten Bereich des Schrumpftunnel 2 entlang der Horizontalfördereinrichtung 14, die zweite Temperaturzone T2 erstreckt sich über einen weiteren Bereich des Schrumpftunnels 2 entlang der Horizontalfördereinrichtung 14.
  • Für jede der Temperaturzonen T1 und T2 ist eine eigene Sensorik S1 bzw. S2 vorgesehen, mit der die jeweilige Ist-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums in der jeweiligen Temperaturzone T1 bzw. T2 erfasst wird. Die jeweilige erfasste Ist-Temperatur wird sodann an die Steuerungseinrichtung 34 übermittelt, welche unter Berücksichtigung der jeweiligen erfassten Ist-Temperatur und der für das gasförmige Schrumpfmedium in den Temperaturzonen T1 und T2 vorgesehenen Soll-Temperaturen die Zusatzheizungen 5 und 5' regelt. In Figur 5 ist die Soll-Temperatur für die Temperaturzonen T1 und T2 unterschiedlich ausgebildet, so dass das gasförmige Schrumpfmedium der Temperaturzone T1 gegenüber dem gasförmigen Schrumpfmedium der Temperaturzone T2 eine größere oder eine geringere thermische Energie besitzt. Alternativ oder ergänzend können ebenso Sensoren Verwendung finden, welche die thermische Energie des durch die Brennkraftmaschine 30 ausgestoßenen Abgasvolumenstroms erfassen, wobei unter Berücksichtigung der erfassten Ist-Werte und der jeweiligen Soll-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums in den Temperaturzonen T1 und T2 die Zusatzheizungen 5 und 5' geregelt werden.
  • Figur 6 zeigt eine stirnseitige Ansicht auf einen Schrumpftunnel 2, wie er für diverse Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 Verwendung finden kann. In Figur 6 ist sehr gut das aufzuschrumpfende Material für die jeweiligen Artikel 10 bzw. Behälter 11 zu erkennen, das als thermoplastische Folie 12 ausgebildet ist. Weiter der Behältereingang BE, welcher in den vorherigen Figuren bereits beschrieben wurde.
  • Zudem ist mittels Pfeildarstellung die Beaufschlagung des zu schrumpfenden Materials mit dem gasförmigen Schrumpfmedium angedeutet. Die Artikel 10 bzw. die Behälter 11 werden in Figur 6 zweireihig durch den Schrumpftunnel 2 geführt. Jede Reihe ist zwischen zwei parallel verlaufenden Schachtwänden bewegt, welche Schachtwände jeweils Düsen aufweisen, die das gasförmige Schrumpfmedium gegen die jeweiligen Artikel 10 bzw. Behälter 11 führen.
  • Figur 7 zeigt die schematische Ansicht des Schrumpftunnels 2 aus Figur 5 unter Verdeutlichung der Zuführung eines Abgasvolumenstroms als thermische Energie der Brennkraftmaschine 30.
  • Der Schrumpftunnel 2 aus Figur 7 analog zum Schrumpftunnel 2 gemäß Figur 5 aufgebaut und besitzt zwei Zusatzheizungen 5 und 5' für die beiden Temperaturzonen T1 und T2. Jede der Zusatzheizungen 5 und 5' umfasst ein Heizregister 42 bzw. 42'. Ebenso ist eine Steuerungseinrichtung 34 vorhanden. Der Schrumpftunnel 2 besitzt einen Behältereingang BE sowie einen Behälterausgang BA.
  • Mittels Pfeildarstellung P1 und P1' ist eine erste Möglichkeit der Lieferung von thermischer Energie in Form eines Abgasvolumenstroms durch die Brennkraftmaschine 30 an die Zusatzheizungen 5 und 5' bzw. an die jeweiligen Temperaturzonen T1 und T2 des Schrumpftunnels 2 verdeutlicht. Der Abgasvolumenstrom wird hierbei druckseitig an die beiden Zusatzheizungen 5 und 5' weitergeführt. Den Betrag an thermischer Energie, welcher über den Abgasvolumenstrom den jeweiligen Zusatzheizungen 5 und 5' bereitgestellt wird kann, wie vorhergehend bereits erwähnt, über die in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Stellglieder 9 und 9' vorgegeben werden.
  • Mittels Pfeildarstellung P2 und P2' ist eine zweite Möglichkeit der Lieferung von thermischer Energie in Form eines Abgasvolumenstroms durch die Brennkraftmaschine 30 an die Zusatzheizungen 5 und 5' bzw. an die jeweiligen Temperaturzonen T1 und T2 des Schrumpftunnels 2 verdeutlicht. Der Abgasvolumenstrom wird hierbei saugseitig an die beiden Zusatzheizungen 5 und 5' weitergeführt. Da die Zusatzheizungen 5 und 5' zusammen mit den jeweiligen Strömungserzeugungseinrichtungen 7 und 7' als Umluftsysteme ausgebildet sind, können sie den in Form eines Abgasvolumenstroms ausgebildeten thermischen Energieträger aus dem Schrumpftunnel 2 aufnehmen und über ihre Heizregister 42 und 42' weitere thermische Energie zuführen. Nachfolgend kann die Beaufschlagung des jeweiligen zu schrumpfenden Materials über das gasförmige Schrumpfmedium erfolgen.
  • Zum Verständnis sei weiter erwähnt, dass keine physische Trennung der beiden Temperaturzonen T1 und T2 vorgesehen ist, so dass thermische Energie zwischen den beiden Temperaturzonen T1 und T2 ausgetauscht werden kann. Um eine definierte Soll-Temperatur für die jeweiligen Temperaturzonen T1 und T2 durch Lieferung von thermische Energie an das gasförmige Schrumpfmedium über die Zusatzheizungen 5 und 5' zu erreichen, kann eine Regelung mit Sensoren S1 und S2, wie in Figur 5 beschrieben, erfolgen. Selbstverständlich sind die in den Figuren 5 und 7 dargestellte erste Temperaturzone T1 und zweite Temperaturzone T2 lediglich beispielhaft zu verstehen, so dass in der Praxis mehr als zwei Temperaturzonen mit jeweiliger Zusatzheizung sowie ggf. Sensorik Verwendung finden können.
  • Figur 8 zeigt eine schematische Ansicht einer Zusatzheizung 5 bzw. 5', wie sie bei diversen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 Verwendung finden kann.
  • Die Zusatzheizung 5 bzw. 5' besitzt ein elektrisches Heizregister 42 und ist zusammen mit der Strömungserzeugungseinrichtung 7 bzw. 7' als Umluftsystem ausgebildet. Die Pfeildarstellung verdeutlicht die Strömungsrichtung bei Lieferung von thermischer Energie an das gasförmige Schrumpfmedium. Weiter sind Verteilsysteme 45 und 45' für das gasförmige Schrumpfmedium dargestellt, welche Verteilsysteme 45 bzw. 45' das gasförmige Schrumpfmedium beispielsweise an mehrere als Bestandteil von Schachtwänden (vgl. Figur 6) ausgebildete Düsen weiterführen.
  • Aus Gründen der Vollständigkeit sei erwähnt, dass im Falle mehrerer Zusatzheizungen 5 bzw. 5' für diverse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht sämtliche der Zusatzheizungen 5 bzw. 5' über elektrische Heizregister 42 verfügen müssen. Weiter sind Ausführungsformen vorstellbar, bei welchen eine oder mehrere der Zusatzheizungen 5 bzw. 5' anstelle eines elektrischen Heizregisters 42 einen Gasbrenner aufweisen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Schrumpftunnel
    3
    Schrumpfvorrichtung
    4
    Verdichter
    5
    Zusatzheizung
    6
    Welle
    7
    Strömungserzeugungseinrichtung
    8
    Turbine
    9
    Stellglied
    10
    Artikel
    11
    Behälter
    12
    Thermoplastische Folie
    13
    Wandler
    14
    Horizontalfördereinrichtung
    15
    Generator
    16
    Öffentliches Leitungsnetz
    18
    Physisch Leitungsverbindung
    19
    Brennkammer
    22
    Schaltschrank
    30
    Brennkraftmaschine
    31
    Gasturbine
    32
    Gasmotor
    33
    Getriebe
    34
    Steuerungseinrichtung
    36
    Wärmetauscher
    38
    Rückführleitung
    40
    Zuführleitung
    42
    Heizregister
    45
    Verteilsystem
    50
    Heizeinrichtung
    52
    Einrichtung zur Kühlung der Horizontalfördereinrichtung
    BA
    Behälterausgang
    BE
    Behältereingang
    MB
    Mischbereich
    S1
    Sensor
    S2
    Sensor
    T1
    Erste Temperaturzone
    T2
    Zweite Temperaturzone
    VL
    Verbrennungsluft

Claims (15)

  1. Verfahren zum Schrumpfen von Materialien auf Artikel (10) und/oder auf eine Zusammenstellung von Artikeln (10) mittels gasförmigem Schrumpfmedium innerhalb eines definierten Raumes (2), wobei thermische Energie des gasförmigen Schrumpfmediums durch Abwärme wenigstens einer Brennkraftmaschine (30) und/oder Heizenergie wenigstens einer elektrisch betriebenen Zusatzheizung (5, 5') geliefert wird und die wenigstens eine Brennkraftmaschine (30) jeweils mindestens einen Wandler (13) zur Umwandlung mechanischer Wellenleistung in elektrische Leistung zum zumindest teilweisen Betrieb der wenigstens einen elektrischen Zusatzheizung (5, 5') antreibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die wenigstens eine Brennkraftmaschine (30) thermische Energie in Form eines Abgasvolumenstroms zur nachfolgenden Temperierung über die wenigstens eine Zusatzheizung (5, 5') bereitstellt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem durch einen Abgasvolumenstrom der wenigstens einen Brennkraftmaschine (30) thermische Energie für Verbrennungsluft (VL) der wenigstens einen Brennkraftmaschine (30) bereitgestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein Temperaturniveau des gasförmigen Schrumpfmediums vermittels einer oder mehrerer Temperatursensoren (S1, S2) festgestellt wird und in Abhängigkeit des erfassten Temperaturniveaus die wenigstens eine elektrische Zusatzheizung (5, 5') zumindest annäherungsweise in Echtzeit geregelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem mindestens zwei Zusatzheizungen (5, 5') vorhanden sind, wobei einer ersten der mindestens zwei Zusatzheizungen (5) eine erste Temperaturzone (T1) mit erster Soll-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums zugeordnet ist und einer zweiten der mindestens zwei Zusatzheizungen (5') eine zweite Temperaturzone (T2) mit zweiter Soll-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums zugeordnet ist, wobei die erste Soll-Temperatur und die zweite Soll-Temperatur unterschiedlich ausgebildet sind und eine Regelung der ersten und der zweiten der mindestens zwei Zusatzheizungen (5, 5') unter Berücksichtigung der jeweiligen Soll-Temperatur und der jeweiligen erfassten Ist-Werte erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der ersten Temperaturzone (T1) und der zweiten Temperaturzone (T1, T2) jeweils mindestens ein Stellglied (9, 9') zugeordnet ist, über welche Stellglieder (9, 9') die jeweilige Temperaturzone (T1, T2) zur Lieferung von thermischer Energie für das gasförmige Schrumpfmedium mit der wenigstens einen Brennkraftmaschine (30) selektiv in Verbindung gesetzt wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der definierte Raum (2) einen Eingang (BE) und einen Ausgang (BA) für die Artikel (10) und/oder die Zusammenstellung an Artikeln (10) aufweist, wobei thermische Energie im Bereich des Eingangs (BE) und/oder im Bereich des Ausgangs (BA) abgegriffen und für Verbrennungsluft (VL) der wenigstens einen Brennkraftmaschine (30) bereitgestellt wird.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis7, bei welchem die Artikel (10) und/oder die Zusammenstellung von Artikeln (10) während des Schrumpfens von Materialien auf einer Horizontalfördereinrichtung (14) aufstehend durch den definierten Raum (2) bewegt werden, wobei thermische Energie von der Horizontalfördereinrichtung (14) abgeleitet und für Verbrennungsluft (VL) der wenigstens einen Brennkraftmaschine (30) bereitgestellt wird.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die wenigstens eine elektrisch betriebene Zusatzheizung (5, 5') mit einem Strömungserzeuger (7, 7') in Verbindung steht, der aus dem gasförmigen Schrumpfmedium einen Volumenstrom ausbildet, aufrechterhält und/oder verstärkt.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem durch den mindestens einen Wandler (13) erzeugte elektrische Leistung zumindest anteilig in ein öffentliches Leitungsnetz (16) eingespeist und/oder weiteren Prozessen zur Verfügung gestellt wird.
  11. Vorrichtung (1) zum Schrumpfen von Materialien auf Artikel (10) und/oder auf eine Zusammenstellung von Artikeln (10) mittels eines gasförmigen Schrumpfmediums und innerhalb eines definierten Raumes (2), umfassend wenigstens eine Brennkraftmaschine (30), die an mindestens einen Wandler (13) zur Umwandlung mechanischer Wellenleistung in elektrische Leistung gekoppelt und zur Bereitstellung von thermischer Energie für das gasförmige Schrumpfmedium ausgebildet ist sowie wenigstens eine elektrische Zusatzheizung (5, 5'), die mit dem Wandler (13) zur elektrischen Energieversorgung in Verbindung steht.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Brennkraftmaschine (30) als Gasturbine (31) und/oder als Gasmotor (32) ausgebildet ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei welcher einer oder mehreren der Zusatzheizungen (5, 5') ein Temperatursensor (S1, S2) zur Feststellung einer Ist-Temperatur des gasförmigen Schrumpfmediums zugeordnet ist und wobei die Vorrichtung eine Steuereinrichtung (34) umfasst, über welche in Abhängigkeit der festgestellten Ist-Temperatur die jeweilige Zusatzheizung (5, 5') zumindest annäherungsweise in Echtzeit regelbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, bei welcher der wenigstens einen elektrisch betriebenen Zusatzheizung (5, 5') ein Strömungserzeuger (7, 7') zur Ausbildung, Aufrechterhaltung und/oder Verstärkung eines aus dem gasförmigen Energieträger gebildeten Volumenstroms zugeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, umfassend eine Rückführsystem (38) für einen Abgasvolumenstrom der wenigstens einen Brennkraftmaschine (30), welches Rückführsystem (38) mit einer Zuführung für Verbrennungsluft (VL) der wenigstens einen Brennkraftmaschine (30) in Verbindung gebracht ist.
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