EP3546382A1 - Dampfbalken und schrumpftunnel - Google Patents

Dampfbalken und schrumpftunnel Download PDF

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EP3546382A1
EP3546382A1 EP19165910.1A EP19165910A EP3546382A1 EP 3546382 A1 EP3546382 A1 EP 3546382A1 EP 19165910 A EP19165910 A EP 19165910A EP 3546382 A1 EP3546382 A1 EP 3546382A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steam
openings
shrink tunnel
bar
steam beam
Prior art date
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Granted
Application number
EP19165910.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3546382B1 (de
Inventor
Mario Voigt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP3546382A1 publication Critical patent/EP3546382A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3546382B1 publication Critical patent/EP3546382B1/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 invention relates to a steam beam for use in a shrink tunnel and a shrink tunnel with such a steam beam.
  • shrink tunnel in which shrink labels and other shrink wrap and the like can be shrunk.
  • a shrink label or shrink wrap or the like is typically applied to an article to which it is to be shrunk by steam (hereinafter the article including shrink label or shrink wrap also uses the term "article to be coated").
  • the use of a tunnel is advantageous because heat can at least partially remain in the tunnel and the shrinkable label (or the like) shrinks as evenly as possible and at the same time reduces the energy required.
  • a shrinkage with steam offers the advantage over hot air that the shrinking process, due to the simpler control, takes place more evenly.
  • Steam bars are devices for supplying steam in a shrink tunnel. They are typically hollow inside and suitable for receiving steam and then pass it through openings again.
  • a uniform distribution of the speed of the occurring steam over the entire length of the steam beam is advantageous, however, since it has a positive effect on shrinkage processes and facilitates adjustment of the parameters to be set.
  • the invention comprises a steam beam according to protection claim 1 and a shrink tunnel according to protection claim 13.
  • Advantageous embodiments are described in the dependent claims.
  • steam bars typically have a bar form, i. an extent in a first direction that is significantly greater than the extent in the other two directions perpendicular thereto (e.g., at least three times as large, at least five times as large, or at least eight times as large).
  • beam length refers to the expansion in the first direction (with greater extension). It typically extends in particular with approximately cylindrical or rectangular steam bars along the respective cylindrical or rectangular axis. Steam bars may in particular be tubular.
  • ends of the vapor barrier are typically closed with a vapor beam, and optionally each end may include a drain for condensate, one compared to the closure or compared to the openings to the outlet typically small hole (eg, 50% smaller cross-sectional area of the drain of the condensate than the smallest opening to the outlet of steam) or other passage for condensate (not hereafter referred to as openings).
  • the ends are connected by side surfaces (hereinafter also: sides) of the steam beam. Vents for venting vapor typically pass along one (or more) side surface of the vapor bar.
  • a steam beam for use in a shrink tunnel comprises a supply device for supplying steam into the steam beam and openings for the outlet of steam, wherein in the different areas of the steam beam openings for the outlet of steam with different opening cross sections are used.
  • the opening cross section here is a cross section of the openings, wherein the opening cross section can be measured perpendicular to the intended steam outlet direction, ie perpendicular to the direction in which steam would escape if it were present at constant pressure within the steam bar and no turbulence occurs in the steam bar.
  • the opening cross section may be, for example, the cross section of the bore opening or punching in the drilling or punching direction.
  • Each of the openings may be formed so that their opening cross-section along the entire Length of the opening is constant, for example, a hole along the entire length of the bore / at a punch along the entire length of the punching.
  • apertures having different opening cross-sections may allow the velocity profile of the occurring vapor to be kept approximately constant over the length of the vapor bar, so that each port exits vapor in approximately the same direction and velocity.
  • openings with exactly two different opening cross-sections or openings with more than two different opening cross-sections for example three, four, five or more different opening cross-sections, can be used in one beam.
  • the area of the cross section is different for each different opening cross section.
  • the feed device for supplying steam can be arranged perpendicular to the course direction (that is to say perpendicular to the bar length) of the steam bar.
  • the feeder may be arranged or arranged such that steam, when the steam bar is operated with steam (operated state), is supplied from above.
  • the feed device can be arranged perpendicular to the bar length of the steam bar and perpendicular to the intended steam outlet direction.
  • the intended steam outlet direction horizontally and the feeder vertically be arranged or arranged.
  • the openings can be arranged perpendicular to the tube axis along a line and the feed device perpendicular to the tube axis and perpendicular to the intended vapor exit direction (the intended vapor exit direction corresponds, for example, to the direction of the bore in the case of bores).
  • a steam beam may have a condensate drain at one or each end (eg, a hole or passage).
  • the steam beam may be configured so that when the steam beam is operated with steam (operated state), at least one drain for condensate is located at the lowest point of the interior of the steam beam.
  • a drain for condensate may be present, which is in each case formed in the lower state of the steam bar - in the operated state, in particular, for example, at the lower edge of the end .
  • a steam beam, which is designed to obliquely arranged can be, in particular at the end, which is designed to be located lower than the other end, a drain for condensate on - in the operated state - lower portion of the end have, for example, at the bottom. If both ends can be used as the lower end, optionally, both lower portions of the ends may include a drain for condensate.
  • the supply means for supplying steam may be arranged centrally between the two ends of the steam beam and perpendicular to the steam beam. In alternative embodiments, it may be located closer to one end than to another end (with respect to the direction of travel of the vapor bar, i.e. along the bar length) and perpendicular to the vapor bar.
  • the feeding device for supplying steam can be used in particular in the first third, e.g. lie in the first quarter or in the first fifth of the beam length of the steam beam.
  • An opening which is closer to the supply means for supplying steam may have a larger opening cross-section than an opening which is farther from the supply means.
  • the vapor distribution is typically more uniform, e.g. in the central arrangement of the feeder along the beam length at the ends of the steam beam is most uniform. Using larger openings near the many swirls than smaller openings on the side with less swirling within the vapor bar can result in a more consistent overall velocity profile of the exiting vapor over the entire length of the vapor bar.
  • all orifices having a distance from the feeder less than or equal to a first distance A1 may have a larger opening cross-section than all orifices having a greater distance (than the first distance A1) from the feeder.
  • the openings may be arranged along the length of the beam (on the side of the beam) in a line (row), and may in particular be arranged at equal distances from each other (ie equidistant, eg such that the respective centers of gravity of the cross sections or centers of the cross sections have the same distance from each other).
  • a steam beam may be configured to be attached to one side of the shrink tunnel. Vents for discharging steam are typically located only on one side of the vapor bar.
  • openings for the outlet of steam may be formed so that steam can escape in different directions.
  • openings may be disposed on two opposite lines along the length of the vapor bar.
  • Such a steam bar can be designed, for example, to be mounted in such a way that objects to be steamed are guided along the right and left of the steam bar.
  • the openings may in particular be bores.
  • Holes have the advantage that they are inexpensive to manufacture and typically can be produced quickly and easily in various sizes.
  • an opening in the steam bar can be cut in any other way.
  • the openings in the steam beam are made through the wall of the vapor bar having a uniform cross section.
  • the wall thickness of an exemplary steam bar at the ends and / or sides may be between 1 mm and 8 mm, e.g. between 1.5 mm and 2.5 mm.
  • the tube thickness and / or the thickness of the lids between 1 mm and 8 mm, e.g. between 1.5 mm and 2.5 mm.
  • a steam bar according to the invention may in particular comprise a square tube with openings for the outlet of steam, which are optionally arranged on (exactly) one side.
  • a square tube is typically closed at both ends (optionally in one or both ends may provide a drain for condensate) so that the steam is trapped within the square tube and exits only through the openings to the outlet of steam.
  • a feeder is attached to supply the steam to the square tube (typically from above and centrally with respect to the beam length).
  • the corresponding attachment is typically designed so that no steam escapes through it.
  • the feed device for example, be screwed on a corrugated hose, and / or welded.
  • the inner dimensions of the square tube may be, for example, between 30 and 40 mm (along one side), for example between 34 mm and 38 mm.
  • a round tube may be included in the vapor bar, the inside dimensions of which may also be between 30 and 40 mm in diameter.
  • a steam beam may have, for example, between 10 and 30 openings for the outlet of steam (along one side). If the steam bar has openings to the outlet from the steam along two (or more) sides, it can have between 10 and 30 openings for the outlet of steam per side.
  • the larger openings may have an opening cross section of between 10 mm 2 and 19 mm 2
  • the smaller openings have an opening cross section of between 4 mm 2 and 10 mm 2 .
  • the larger holes have a diameter between 3.5 and 4.5 mm and the smaller holes have a diameter of between 2.5 and 3.5 mm.
  • the steam beam itself may have a beam length of between 150 and 900 mm, e.g. from between 300 and 450 mm.
  • the individual openings for the outlet of steam of the steam beam may each have, for example, a distance of between 15 and 25 mm from each other.
  • they can each have the same distance from the next opening, that is, they can be arranged equidistantly.
  • a uniform distance is advantageous because then a uniform vapor deposition of the shrinking label or packaging can be done.
  • the steam beam may in particular be designed so that a steam temperature between 95 ° and 110 ° C can be used and / or mixed with hot air steam can be used, which may have corresponding temperatures greater than 110 ° C, wherein the outlet temperature of the hot air mixed steam can be 400 ° - 600 °.
  • all components of the steam beam must be designed so that they withstand the corresponding hot humidity and resulting pressure conditions, so in particular not corrode, otherwise not damaged by pressure, heat and moisture and have no wear parts at such temperatures, pressures and humidity Suffer.
  • the invention further includes a shrink tunnel comprising a steam beam previously described.
  • the steam beam may in particular be arranged such that it is arranged or can be arranged parallel to the direction of movement of containers to be steamed in the shrink tunnel.
  • the steam beam may be skewed or slanted in the shrink tunnel.
  • the steam beam can optionally be designed such that it can be arranged in the shrink tunnel parallel to the direction of movement of containers to be steamed and, alternatively, obliquely.
  • the shrink tunnel can be designed so that wet steam at temperatures between 95 and 110 ° C can be used or mixed with hot air steam, which can then have temperatures of more than 110 ° C.
  • a shrink tunnel as described above may comprise two opposing steam beams (each steam beam may be formed as a previously described steam beam).
  • each steam beam may be formed as a previously described steam beam.
  • FIG. 1 schematically shows an exemplary steam bar.
  • the steam beam 1 comprises a supply device for steam 1a, which may be arranged, for example, in the middle along the (beam) length I.
  • the steam bar may be configured and / or arrangeable such that the steam supply 1a is in operative or powered condition from above and optionally perpendicular to the steam bar.
  • Also drawn are optionally existing drains 20 for condensate, which can be arranged, for example, as openings on (in the operated state) at the bottom arranged areas at the ends E of the steam beam.
  • a steam bar may include only one drain for condensate (eg, at one end) or more than two drains for condensate, eg, additionally or alternatively to (in the powered state) downwardly facing portions of the sides.
  • the steam beam has a length l and is in this example, for example, formed as a square tube that is closed at the two ends (in this case, only the perspective visible end E drawn in the drawing).
  • the steam beam includes one or more side surfaces, in the example shown, by way of example, four side surfaces of which the side surfaces S1 and S2 are visible (the other two sides are not visible due to perspective).
  • the steam beam may be configured differently, e.g. as a round tube.
  • the side surfaces may be formed as a lateral surface.
  • openings O1 to O10 are shown for the outlet of steam (in this case, corresponding openings with the same distance from the supply device for steam (here in the middle of the beam length) are equal).
  • the openings extend in this example, starting from the middle of the beam length I along the beam length I on a line (in the direction of both ends).
  • the openings may be differently distributed, e.g. starting from the supply device for steam do not extend in the same length along the side.
  • the openings are arranged equidistant, so that the center of gravity of an opening cross section from the center of gravity of the opening cross section of the directly adjacent opening is the same distance away.
  • the numbering of the openings takes place in the figure by way of example starting from the openings which are arranged closest to the feed device 1a and increases with the distance from the feed device 1a.
  • the openings O1 to O10 now have at least two different opening cross-sections, in particular they may have, for example, exactly two different opening cross-sections.
  • three or more different opening cross sections in particular three or more different opening cross sections with different sized cross-sectional areas
  • This can be particularly advantageous if a sufficiently uniform velocity distribution of exiting steam with only two different opening cross sections can not be achieved.
  • the supply device for steam 1a is arranged perpendicular to the length I of the steam beam and perpendicular to the intended steam outlet direction.
  • the openings closer to the feeder time may have a larger cross-section than the openings farther from the feeder entry 1a.
  • dO1 to O4 may have a diameter D1
  • openings O5 to O10 may have a second diameter D2, where D2 ⁇ D1.
  • Such an arrangement of the opening can lead to a uniform velocity distribution of the occurring steam, as in areas of large turbulence in the steam beam, in particular near the feeder 1a, larger opening are provided, so that there can leak sufficient amount of steam there.
  • openings of smaller cross-section may be arranged near the feeder than further away from the feeder.
  • an exemplary steam beam may have 20 openings (along one side, e.g., along a line parallel to the length 1 of the vapor beam), which may be configured as holes, by way of example.
  • 20 openings O1 to O6 have a diameter of 4.3 mm and holes O7 to O10 have a diameter of 3.2 mm.
  • more or fewer than 20 openings may be arranged along one side.
  • the openings may, as shown, be arranged symmetrically to the middle of the beam length, but need not be.
  • a steam bar may also have an odd number of openings.
  • the internal dimension of such a square tube may be between 30 and 40 mm (along the sides), for example 36 mm x 36 mm.
  • the length I of the steam beam may be between 380 and 450 mm (in other embodiments it may also be larger, the length of the steam beam typically depends on the field of application and the parameters required therefor).
  • the steam bar may have a length of 415 mm.
  • the wall thickness of a pipe used for the steam beam (the same time in holes, for example, determines the length of the holes, as they pass through the entire wall thickness) may for example be between 1.5 and 2.5 mm, for example about 2 mm.
  • the distances between the respective adjacent openings i. whose focal points of the opening cross sections are arranged equidistantly.
  • a possible distance is between 15 and 25 mm, e.g. 20 mm between the respective centers of gravity of the opening cross-sections (center points for holes).
  • the openings may not be equidistant.
  • a steam beam may be exemplified in a steam tunnel on a (side) wall (not shown).
  • the steam beam may be arranged to be movable, wherein it may optionally be movable from the outside. This may be advantageous if the steam beam is to be moved (e.g., to accommodate the shrink tunnel for different vessel sizes or products), since then cooling down of the shrink tunnel need not be awaited.
  • objects to be vaporized can be guided along the steam beam.
  • the distance of steam beam to the objects to be coated in a shrink tunnel can be set small, for example, the distance from the steam beam 1 between 10 mm and 60 mm, for example between 10 mm and 30 mm, typically the transport of the objects to be coated so is done so that they (and in particular the steam-to-be-treated parts of the items, such as shrink labels) are located at the level of the openings to the outlet of steam and thus can be uniformly vaporized.
  • the steam beam 1 can also be arranged in horizontal arrangements (not shown) in the shrinking tunnel or can be arranged, for example obliquely, so that its Length I includes an angle with the horizontal, which is typically less than or equal to 45 °.
  • Such an arrangement may be particularly advantageous when it is desired to vapor-coat objects in which e.g. Shrink labels extend vertically over a certain height.
  • steam is typically fed via the feed 1a into the steam bar 1 and introduced through openings O into the shrink tunnel.
  • the steam exits the respective openings O at the same speed and direction (e.g., horizontal orientation of length I horizontally).
  • An article to be vaporized can then be passed at the height of the openings O (preferably with the label or packaging to be shrunk at the level of the openings O).
  • the steam which then rebounds on the opposite wall of the shrink tunnel, forms currents and turbulence.
  • a discharge of the steam no longer needed can be done by suction, for example, upwards.
  • removal of the unneeded vapor may be accomplished in other ways.
  • FIGS. 2a to 2c are shown by way of example and schematically cross-sections through various exemplary half steam bars and the resulting velocity distribution of steam.
  • the center of an exemplary steam bar lies on the left edge of the picture.
  • FIG. 2a shows a steam bar with nozzles (prior art), which can be seen that he can produce a relatively uniform speed and height profile of the occurring steam through the use of nozzles.
  • the use of nozzles as stated above, expensive and expensive and the invention is based on the object To obtain a comparable spray pattern (image of the velocity distribution of the exiting vapor) in a simpler manner.
  • FIG. 2b shows an unclaimed steam beam with equal opening cross-sections (length 415 mm, dimensions of an exemplary square tube inside 36 mm ⁇ 36 mm, 20 openings (10 shown because only half steam bar is shown)).
  • the openings are formed as holes, have 8 mm in diameter and are arranged at an equidistant distance from each other, here with a distance of 20 mm from a center of a hole to the next hole.
  • the resulting image of the velocity distribution of the exiting vapor is uneven, in particular the vapor in the middle is conveyed out of the vapor beam at a lower velocity than at the two ends.
  • FIG. 2c now shows a corresponding cross section for a steam bar according to the invention.
  • a steam beam with different opening cross sections is used.
  • the openings located near the steam supply 1a are larger than the openings nearer the ends of the steam beam (for example, between 3.5 and 5 mm diameter of the holes at the openings closer to the center of the steam beam) Steam bar and between 2 and 3.5 mm diameter at the openings at the ends of the steam bar).
  • steam emerges at about the same speed, as exemplified in FIG Figure 2c recognizable.
  • FIGS. 3a to 3d For a steam bar as exemplified in FIG. 1 shown, the show FIGS. 3a to 3d the (simulated) velocity vectors of the exiting vapor for different openings, which may be formed as holes for example.
  • FIG. 3a the velocity vectors for opening 1
  • FIG. 3b the velocity vectors for opening 6
  • Figure 3c the velocity vectors for opening 7 and 3d figure the velocity vectors for opening 10.
  • opening O1 which is arranged close to the supply device for steam, there is a strong flow vortex in the steam beam, which, among other things, results in the fact that the vapor exiting opening O1 is deflected slightly upwards in its course.
  • the most regular distribution is accordingly at the opening farthest from the feeder 1a, which in the example shown is also closest to the end of the steam bar (here, for example, at opening O10), where the steam within the steam bar barely has flow. Consequently, the vapor from O10 exits the steam beam 1 very evenly and very accurately in the horizontal direction.
  • the openings which lie closer to the feed device, in particular O1 are typically formed with a larger opening cross-section than the openings closer to the end of the steam beam (in particular 010).
  • the openings closer to the end of the steam beam in particular 010.
  • exactly two different sizes of opening cross-sections can be used or more.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Commercial Cooking Devices (AREA)

Abstract

Dampfbalken (1) zur Verwendung in einem Schrumpftunnel, umfassend eine Zuführeinrichtung (1a) zum Zuführen von Dampf und Öffnungen (O1-O10) zum Auslass von Dampf, wobei in verschiedenen Bereichen des Dampfbalkens (1) Öffnungen (O1-O10) zum Auslass von Dampf mit verschiedenen Öffnungsquerschnitten zum Einsatz kommen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampfbalken zur Verwendung in einem Schrumpftunnel und einen Schrumpftunnel mit einem solchen Dampfbalken.
  • Es ist bekannt, einen Schrumpftunnel zu verwenden, in dem Schrumpfetiketten und andere Schrumpfverpackungen und Ähnliches geschrumpft werden können. Ein solches Schrumpfetikett oder eine Schrumpfverpackung oder ähnliches ist typischerweise auf einem Gegenstand angebracht, auf den sie durch Dampf angeschrumpft werden soll (im Folgenden wird für den Gegenstand samt Schrumpfetikett oder Schrumpfverpackung auch der Begriff "zu bedampfender Gegenstand" verwendet). Die Verwendung eines Tunnels ist vorteilhaft, da Wärme mindestens teilweise im Tunnel verbleiben kann und das zu schrumpfende Etikett (oder Ähnliches) möglichst gleichmäßig schrumpft und gleichzeitig die benötigte Energie reduziert.
  • Eine Schrumpfung mit Dampf bietet gegenüber Heißluft den Vorteil, dass der Schrumpfvorgang, aufgrund der einfacheren Steuerung, gleichmäßiger erfolgt.
  • Dampfbalken sind Vorrichtungen zum Zuführen von Dampf in einem Schrumpftunnel. Sie sind typischerweise innen hohl und zur Aufnahme von Dampf geeignet und geben diesen dann durch Öffnungen wieder ab.
  • Im Stand der Technik werden solche Dampfbalken typischerweise mit Einschraubdüsen oder düsenartigen Fortsätzen gefertigt, die einen Gegendruck aufbauen, so dass Dampf möglichst gleichmäßig entlang des gesamten Balkens austritt. Es ist auch bekannt, Dampfbalken mit Schlitzen zu verwenden. Insbesondere bei Schlitzen kann sich aber, aufgrund des fehlenden Gegendruckaufbaus, ein ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil des austretenden Dampfes bilden.
  • Dampfbalken nach dem Stand der Technik haben den Nachteil, dass sie durch zusätzliche Einrichtungen wie Düsen oder düsenartige Fortsätze teuer zu fertigen sein können und/oder ein ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil des auftretenden Dampfes über die Balkenlänge entsteht.
  • Eine gleichmäßige Verteilung der Geschwindigkeit des auftretenden Dampfes über der gesamten Länge des Dampfbalkens ist jedoch vorteilhaft, da sie sich positiv auf Schrumpfprozesse auswirkt und eine Einstellung der einzustellenden Parameter erleichtert.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Dampfbalken anzugeben, der insbesondere z.B. bei niedrigen Fertigungskosten ein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil des austretenden Dampfes aufweist. Die Erfindung umfasst einen Dampfbalken nach Schutzanspruch 1 und einen Schrumpftunnel nach Schutzanspruch 13. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Schutzansprüchen beschrieben.
  • Wenn man die Zuführeinrichtung für Dampf, z.B. ein entsprechendes Rohr oder Ähnliches, nicht berücksichtigt, haben Dampfbalken typischerweise eine Balkenform, d.h. eine Ausdehnung in einer ersten Richtung, die erheblich größer ist als die Ausdehnung in die anderen beiden Richtungen senkrecht dazu (z.B. mindestens dreimal so groß, mindestens fünfmal so groß oder mindestens achtmal so groß). "Balkenlänge" bezeichnet im Folgenden die Ausdehnung in der ersten Richtung (mit größerer Ausdehnung). Sie erstreckt sich typischerweise insbesondere bei etwa zylinderförmigen oder rechteckigen Dampfbalken entlang der jeweiligen Zylinder- oder Rechtecksachse. Dampfbalken können insbesondere rohrförmig sein. Die Bereiche, die mit den Enden der Balkenlänge abschließen (im Folgenden: Enden des Dampfbalkens) sind bei einem Dampfbalken typischerweise verschlossen, wobei optional jedes Ende einen Ablauf für Kondensat umfassen kann, also ein im Vergleich zum Verschluss oder im Vergleich zu den Öffnungen zum Auslass von Dampf typischerweise kleines Loch (z.B. 50% kleinere Querschnittsfläche des Ablaufs des Kondensats als die kleinste Öffnung zum Auslass von Dampf) oder einen sonstigen Durchlass für Kondensat (die im Folgenden nicht als Öffnungen bezeichnet oder betrachtet werden). Die Enden sind durch Seitenflächen (im Folgenden auch: Seiten) des Dampfbalkens verbunden. Öffnungen zum Auslass von Dampf verlaufen typischerweise entlang einer (oder mehrerer) Seitenfläche des Dampfbalkens.
  • Erfindungsgemäß umfasst ein Dampfbalken zur Verwendung in einem Schrumpftunnel eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Dampf in den Dampfbalken sowie Öffnungen zum Auslass von Dampf, wobei in den verschiedenen Bereichen des Dampfbalkens Öffnungen zum Auslass von Dampf mit verschiedenen Öffnungsquerschnitten zum Einsatz kommen.
  • Als Öffnungsquerschnitt wird hierbei ein Querschnitt der Öffnungen bezeichnet, wobei der Öffnungsquerschnitt senkrecht zur intendierten Dampfaustrittsrichtung gemessen werden kann, d.h. senkrecht zur Richtung, in die Dampf austreten würde, wenn er mit konstantem Druck innerhalb des Dampfbalkens vorhanden wäre und keine Verwirbelungen im Dampfbalken auftreten. Bei einer Bohrung oder Stanzung kann der Öffnungsquerschnitt beispielsweise der Querschnitt der Bohrungsöffnung oder Stanzung in Bohr- oder Stanzrichtung sein. Jede der Öffnungen kann so ausgebildet sein, dass ihr Öffnungsquerschnitt entlang der gesamten Länge der Öffnung konstant ist, z.B. bei einer Bohrung entlang der gesamten Länge der Bohrung/bei einer Stanzung entlang der gesamten Länge der Stanzung.
  • Die Verwendung von Öffnungen mit verschiedenen Öffnungsquerschnitten kann ermöglichen, das Geschwindigkeitsprofil des auftretenden Dampfes über die Länge des Dampfbalkens annähernd konstant zu halten, so dass aus jeder Öffnung Dampf ungefähr in die gleiche Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit austritt.
  • Erfindungsgemäß können in einem Balken Öffnungen mit genau zwei verschiedenen Öffnungsquerschnitten oder Öffnungen mit mehr als zwei verschiedenen Öffnungsquerschnitten, beispielsweise drei, vier, fünf oder mehr verschiedenen Öffnungsquerschnitten zum Einsatz kommen. Typischerweise ist bei jedem verschiedenen Öffnungsquerschnitt auch die Fläche des Querschnitts verschieden.
  • Erfindungsgemäß kann die Zuführeinrichtung zum Zuführen von Dampf senkrecht zur Verlaufsrichtung (also senkrecht zur Balkenlänge) des Dampfbalkens angeordnet sein. Die Zuführeinrichtung kann so angeordnet sein oder angeordnet werden, dass Dampf, wenn der Dampfbalken mit Dampf betrieben wird (betriebener Zustand), von oben zugeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass sich gegebenenfalls bildendes Kondensat in den Dampfbalken abläuft, statt sich in der Zuführeinrichtung abzusetzen. Beispielsweise kann die Zuführeinrichtung senkrecht zur Balkenlänge des Dampfbalkens und senkrecht zur intendierten Dampfaustrittsrichtung angeordnet sein. Insbesondere kann z.B. bei waagrechter Anordnung des Dampfbalkens (also Balkenlänge entlang der Horizontalen), im betriebenen Zustand die intendierte Dampfaustrittsrichtung horizontal und die Zuführeinrichtung vertikal anordenbar oder angeordnet sein. Bei einem rohrförmigen Dampfbalken können insbesondere die Öffnungen senkrecht zur Rohrachse entlang einer Linie angeordnet sein und die Zuführeinrichtung senkrecht zur Rohrachse und senkrecht zur intendierten Dampfaustrittsrichtung (wobei die intendierte Dampfaustrittsrichtung z.B. bei Bohrungen der Richtung der Bohrung entspricht).
  • Ein Dampfbalken kann an einem oder jedem Ende einen (z.B. als Loch oder Durchlass ausgebildeten) Ablauf für Kondensat haben. Der Dampfbalken kann so ausgebildet sein, dass, wenn der Dampfbalken mit Dampf betrieben wird (betriebener Zustand), mindestens ein Ablauf für Kondensat am tiefsten Punkt des Inneren des Dampfbalkens angeordnet ist. Bei einem Dampfbalken, der dazu ausgebildet ist, horizontal angebracht zu werden, kann z.B. in einem oder beiden Enden ein Ablauf für Kondensat vorhanden sein, der jeweils am - im betriebenen Zustand - unteren Bereich des Dampfbalkens ausgebildet ist, insbesondere beispielsweise am unteren Rand des Endes. Ein Dampfbalken, der dazu ausgebildet ist, schräg angeordnet zu werden, kann insbesondere am Ende, das dazu ausgebildet ist, tiefer als das andere Ende angeordnet zu werden, einen Ablauf für Kondensat am - im betriebenen Zustand - unteren Bereich des Endes haben, z.B. am unteren Rand. Wenn beide Enden als unteres Ende eingesetzt werden können, können optional beide unteren Bereiche der Enden einen Ablauf für Kondensat umfassen.
  • Die Zuführeinrichtung zum Zuführen von Dampf kann mittig zwischen den beiden Enden des Dampfbalkens und senkrecht zum Dampfbalken angeordnet sein. In alternativen Ausführungsformen kann sie näher an einem Ende als an einem anderen Ende (in Bezug auf Verlaufsrichtung des Dampfbalkens, d.h. entlang der Balkenlänge) und senkrecht zum Dampfbalken angeordnet sein. Die Zuführeinrichtung zum Zuführen von Dampf kann insbesondere im ersten Drittel, z.B. im ersten Viertel oder im ersten Fünftel der Balkenlänge des Dampfbalkens liegen.
  • Eine Öffnung, die näher an der Zuführeinrichtung zum Zuführen von Dampf liegt, kann einen größeren Öffnungsquerschnitt haben als eine Öffnung, die weiter von der Zuführeinrichtung entfernt ist.
  • Dies kann vorteilhaft sein, da sich typischerweise im Bereich der Zuführeinrichtung, wo die Zuführung des Dampfes erfolgt, im Dampfbalken erhebliche Verwirbelungen bilden. Weiter entfernt von der Zuführeinrichtung hingegen ist die Dampfverteilung typischerweise gleichmäßiger, wobei sie z.B. bei mittiger Anordnung der Zuführeinrichtung entlang der Balkenlänge an den Enden des Dampfbalkens am gleichmäßigsten ist. Bei Verwendung von größeren Öffnungen in der Nähe der vielen Verwirbelungen gegenüber kleineren Öffnungen auf der Seite mit weniger Verwirbelungen innerhalb des Dampfbalkens kann es insgesamt zu einem gleichmäßigeren Geschwindigkeitsprofil des austretenden Dampfes gegenüber der gesamten Länge des Dampfbalkens kommen.
  • Optional können alle Öffnungen, die einen Abstand von der Zuführeinrichtung kleiner oder gleich einem ersten Abstand A1 haben, einen größeren Öffnungsquerschnitt haben als alle Öffnungen, die einen größeren Abstand (als dem ersten Abstand A1) von der Zuführeinrichtung haben.
  • Die Öffnungen können entlang der Balkenlänge (an der Seite des Balkens) in einer Linie (Reihe) angeordnet sein, und können dabei insbesondere in gleichen Abständen zueinander angeordnet sein (also äquidistant, z.B. so, dass die jeweiligen Schwerpunkte der Querschnitte oder Mittelpunkte der Querschnitte den gleichen Abstand voneinander haben). Ein Dampfbalken kann dazu ausgebildet sein, an einer Seite des Schrumpftunnels befestigt zu werden. Öffnungen zum Auslass von Dampf sind typischerweise nur auf einer Seite des Dampfbalkens angeordnet.
  • In anderen Ausführungsformen können Öffnungen zum Auslass von Dampf so ausgebildet sein, dass Dampf in verschiedene Richtungen entweichen kann. Beispielsweise können Öffnungen auf zwei einander gegenüberliegenden Linien entlang der Länge des Dampfbalkens angeordnet sein. Ein solcher Dampfbalken kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, so montiert zu werden, dass zu bedampfende Gegenstände rechts und links des Dampfbalkens entlanggeführt werden.
  • Eine Anordnung der Öffnungen in einer Linie (Reihe) entlang der Seite eines Balkens (parallel zur Balkenlänge) hat sich als vorteilhaft erwiesen. Bei Anordnung von Öffnungen zum Auslass von Dampf in mehreren horizontalen Ebenen (betrachtet bei Anordnung des Balkens bzw. der Balkenlänge in einer horizontalen Ebene) weist der aus übereinanderliegenden Öffnungen austretende Dampf insbesondere im Bereich der Zuführeinrichtung stark verschiedene Geschwindigkeiten auf. Dies kann insbesondere an den Verwirbelungen im Dampfbalken liegen.
  • Erfindungsgemäß können die Öffnungen insbesondere Bohrungen sein. Bohrungen haben den Vorteil, dass sie günstig zu fertigen sind und typischerweise schnell und unkompliziert in verschiedenen Größen hergestellt werden können.
  • In anderen Ausführungsformen kann, statt einer (runden) Bohrung, auch in sonstiger Weise eine Öffnung in den Dampfbalken geschnitten werden. Typischerweise sind die Öffnungen im Dampfbalken durch die Wand des Dampfbalkens mit einem gleichmäßigen Querschnitt ausgeführt.
  • Die Wanddicke eines beispielhaften Dampfbalkens an den Enden und/oder Seiten, also die Dicke der Wände oder Begrenzungen, die das Innere des Dampfbalkens von dem Außenraum trennt, kann zwischen 1 mm und 8 mm, z.B. zwischen 1,5 mm und 2,5 mm betragen. Bei einem rohrförmigen Dampfbalken, bei dem das Rohr an den Enden durch Deckel verschlossen ist, können jeweils z.B. die Rohrdicke und/oder die Dicke der Deckel zwischen 1 mm und 8 mm, z.B. zwischen 1,5 mm und 2,5 mm betragen.
  • Ein erfindungsgemäßer Dampfbalken kann insbesondere ein Quadratrohr mit Öffnungen zum Auslass von Dampf umfassen, die optional an (genau) einer Seite angeordnet sind. Ein solches Quadratrohr ist typischerweise an beiden Enden verschlossen (wobei optional in einem oder beiden Enden ein Ablauf für Kondensat vorgesehen sein kann), so dass der Dampf innerhalb des Quadratrohrs eingeschlossen ist und nur durch die Öffnungen zum Auslass von Dampf austritt. Typischerweise ist eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Dampf an dem Quadratrohr (typischerweise von oben und mittig bezüglich der Balkenlänge) befestigt. Die entsprechende Befestigung ist typischerweise so ausgebildet, dass durch sie kein Dampf austritt. Beispielsweise kann die Zuführeinrichtung, z.B. über einen Wellenschlauch, angeschraubt sein, und/oder angeschweißt sein.
  • Bei einem solchen Quadratrohr können die Innenmaße des Quadratrohrs beispielhaft zwischen 30 und 40 mm (entlang einer Seite) liegen, beispielsweise zwischen 34 mm und 38 mm betragen.
  • In anderen Ausführungsformen kann statt eines Quadratrohrs beispielsweise ein rundes Rohr vom Dampfbalken umfasst sein, dessen Innenmaße ebenfalls bei einem Durchmesser zwischen 30 und 40 mm liegen können.
  • Ein Dampfbalken kann (entlang einer Seite) beispielsweise zwischen 10 und 30 Öffnungen zum Auslass von Dampf haben. Wenn der Dampfbalken entlang zwei (oder mehr) Seiten Öffnungen zum Auslass vom Dampf hat, kann er pro Seite jeweils zwischen 10 und 30 Öffnungen zum Auslass von Dampf haben.
  • In einem erfindungsgemäßen Dampfbalken können z.B. die größeren Öffnungen einen Öffnungsquerschnitt von zwischen 10 mm2 und 19 mm2 haben und die kleineren Öffnungen einen Öffnungsquerschnitt von zwischen 4 mm2 und 10 mm2.
  • Bei einem Dampfbalken, in dem die Öffnungen Bohrungen sind, können insbesondere die größeren Bohrungen einen Durchmesser zwischen 3,5 und 4,5 mm haben und die kleineren Bohrungen einen Durchmesser von zwischen 2,5 und 3,5 mm.
  • Der Dampfbalken selber kann eine Balkenlänge von zwischen 150 und 900 mm haben, z.B. von zwischen 300 und 450 mm.
  • Die einzelnen Öffnungen zum Auslass von Dampf des Dampfbalkens können voneinander jeweils beispielsweise einen Abstand zwischen 15 und 25 mm haben. Sie können insbesondere jeweils einen gleichen Abstand von der nächsten Öffnung aufweisen, also äquidistant angeordnet sein. Ein gleichmäßiger Abstand ist vorteilhaft, da dann eine gleichmäßige Bedampfung des zu schrumpfenden Etiketts oder Verpackung erfolgen kann.
  • Der Dampfbalken kann insbesondere dazu ausgebildet sein, dass eine Dampftemperaturzwischen 95° und 110 °C eingesetzt werden kann und/oder dass mit Heißluft vermischter Dampf eingesetzt werden kann, der entsprechend Temperaturen von mehr als 110 °C haben kann, wobei die Austrittstemperatur des mit Heißluft vermischten Dampfes 400°- 600° betragen kann. Insbesondere müssen alle Bauteile des Dampfbalkens so ausgebildet sein, dass sie die entsprechende heiße Feuchtigkeit und resultierenden Druckverhältnisse aushalten, also insbesondere nicht korrodieren, durch Druck, Hitze und Feuchtigkeit auch anderweitig nicht beschädigt werden und keine Verschleißteile aufweisen, die bei solchen Temperaturen, Drücken und Feuchtigkeit leiden.
  • Die Erfindung umfasst des Weiteren einen Schrumpftunnel, der einen zuvor beschriebenen Dampfbalken umfasst. In oder an einem Tunnel gemäß der Erfindung kann der Dampfbalken insbesondere so angeordnet sein, dass er parallel zur Bewegungsrichtung von zu bedampfenden Behältern im Schrumpftunnel angeordnet ist oder angeordnet werden kann. In anderen Ausführungsformen kann der Dampfbalken im Schrumpftunnel schräg angeordnet oder schräg anordenbar sein. Der Dampfbalken kann optional so ausgebildet sein, dass er im Schrumpftunnel parallel zur Bewegungsrichtung von zu bedampfenden Behältern und alternativ schräg angeordnet werden kann.
  • Der Schrumpftunnel kann so ausgebildet sein, dass Nassdampf bei Temperaturen zwischen 95 und 110 °C eingesetzt werden kann oder mit Heißluft vermischter Dampf, der dann auch Temperaturen von mehr als 110 °C haben kann.
  • Ein Schrumpftunnel, wie er zuvor beschrieben wurde, kann insbesondere zwei einander gegenüberliegende Dampfbalken umfassen (wobei jeder Dampfbalken als ein zuvor beschriebener Dampfbalken ausgebildet sein kann). Somit zu bedampfende Gegenstände von beiden Seiten gleichmäßig bedampft werden.
  • Weitere Details der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren beschrieben. Hierbei zeigt
    • Figur 1 schematisch einen beispielhaften Dampfbalken;
    • Figur 2a einen Querschnitt durch einen Teil eines Dampfbalkens aus dem Stand der Technik;
    • Figur 2b einen Querschnitt durch einen Dampfbalken;
    • Figur 2c einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dampfbalken;
    • Figuren 3a - 3d Querschnitte durch verschiedene Öffnungen eines beispielhaften Dampfbalkens.
  • Figur 1 zeigt schematisch einen beispielhaften Dampfbalken. Der Dampfbalken 1 umfasst eine Zuführeinrichtung für Dampf 1a, die beispielsweise in der Mitte entlang der (Balken)Llänge I angeordnet sein kann. Wie gezeigt, kann der Dampfbalken so ausgebildet und/oder anordenbar sein, dass die Zuführeinrichtung für Dampf 1a im betriebsbereiten oder betriebenen Zustand von oben und optional senkrecht auf den Dampfbalken trifft. Eingezeichnet sind ebenfalls optional vorhandende Abläufe für Kondensat 20, die beispielsweise als Öffnungen an (im betriebenen Zustand) unten angeordneten Bereichen an den Enden E des Dampfbalkens angeordnet sein können. Optional kann ein Dampfbalken auch nur einen Ablauf für Kondensat (z.B. an einem Ende) oder mehr als zwei Abläufe für Kondensat, z.B. zusätzlich oder alternativ an (im betriebenen Zustand) unten angeordeten Bereichen der Seiten - umfassen.
  • Der Dampfbalken hat eine Länge l und ist in diesem Beispiel beispielhaft als Quadratrohr ausgebildet, dass an den beiden Enden (hierbei ist das in der Zeichnung nur das perspektivisch sichtbare Ende E eingezeichnet) geschlossen ist. Der Dampfbalken umfasst eine oder mehrere Seitenflächen, in dem gezeigten Beispiel beispielhaft vier Seitenflächen von denen die Seitenflächen S1 und S2 sichtbar sind (die anderen zwei Seiten aufgrund der Perspektive nicht). In anderen Ausführungsformen kann der Dampfbalken anders ausgebildet sein, z.B. als Rundrohr. In solchen Ausführungsformen können die Seitenflächen als eine Mantelfläche ausgebildet sein. In den Seitenflächen sind beispielhaft Öffnungen O1 bis O10 zum Auslass von Dampf eingezeichnet (hierbei werden entsprechende Öffnungen mit gleicher Entfernung von Zuführeinrichtung für Dampf (hier in der Mitte der Balkenlänge) gleich bezeichnet). Die Öffnungen erstrecken sich in diesem Beispiel ausgehend von der Mitte der Balkenlänge I entlang der Balkenlänge I auf einer Linie (in Richtung beider Enden). In anderen Ausführungsformen können die Öffnungen anders verteilt sein, z.B. ausgehend von der Zuführeinrichtung für Dampf sich nicht in gleicher Länge entlang der Seite erstrecken.
  • Typischerweise sind die Öffnungen äquidistant angeordnet, also so, dass der Schwerpunkt eines Öffnungsquerschnitts vom Schwerpunkt des Öffnungsquerschnitts der direkt danebenliegenden Öffnung jeweils gleich weit entfernt ist. Die Nummerierung der Öffnungen erfolgt in der Figur beispielhaft beginnend von den Öffnungen, die am nächsten an der Zuführeinrichtung 1a angeordnet sind und steigt mit der Entfernung von der Zuführeinrichtung 1a. Erfindungsgemäß haben nun die Öffnungen O1 bis O10 mindestens zwei verschiedene Öffnungsquerschnitte, insbesondere können sie beispielsweise genau zwei verschiedene Öffnungsquerschnitte haben. In anderen Ausführungsformen können drei oder mehr verschiedene Öffnungsquerschnitte (insbesondere drei oder mehr verschiedene Öffnungsquerschnitte mit verschieden großen Querschnittsflächen) zum Einsatz kommen. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn eine hinreichend gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung austretenden Dampfes mit nur zwei verschiedenen Öffnungsquerschnitten nicht erreicht werden kann.
  • Bei dem beispielhaft gezeigten Dampfbalken ist die Zuführeinrichtung für Dampf 1a senkrecht zur Länge I des Dampfbalkens angeordnet und senkrecht zur intendierten Dampfaustrittsrichtung. Die näher an der Zuführeinrichtungszeit liegenden Öffnungen können einen größeren Querschnitt aufweisen als die Öffnungen, die weiter entfernt von der Zuführeinführung 1a sind. Wenn die Öffnungen als (runde) Bohrungen ausgeführt sind, können beispielsweise dO1 bis O4 einen Durchmesser D1 haben, während Öffnungen O5 bis O10 einen zweiten Durchmesser D2 haben können, wobei D2<D1 ist.
  • Eine derartige Anordnung der Öffnung kann zu einer gleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung des auftretenden Dampfes führen, da in Bereichen großer Verwirbelung im Dampfbalken, insbesondere nahe der Zuführeinrichtung 1a, größere Öffnung vorgesehen sind, so dass auch dort hinreichend viel Dampf austreten kann.
  • In anderen Ausführungsformen (hier nicht gezeigt), z.B. wenn die Zuführeinrichtung für Dampf 1a gegenüber den Öffnungen angeordnet ist, können nahe der Zuführeinrichtung Öffnungen mit kleinerem Querschnitt angeordnet sein, als weiter von der Zuführeinrichtung entfernt.
  • Ein beispielhafter Dampfbalken kann zum Beispiel 20 Öffnungen (entlang einer Seite, z.B. entlang einer Linie parallel zur Länge l des Dampfbalkens) haben, die beispielhaft als Bohrungen ausgebildet sein können. Beispielsweise können bei 20 Bohrungen O1 bis O6 einen Durchmesser von 4,3 mm haben und Bohrungen O7 bis O10 einen Durchmesser von 3,2 mm. In anderen Ausführungsformen können mehr oder weniger als 20 Öffnungen entlang einer Seite angeordnet sein. Die Öffnungen können, wie gezeigt, symmetrisch zur Mitte der Balkenlänge angeordnet sein, müssen dies aber nicht sein. Ein Dampfbalken kann insbesondere auch eine ungerade Anzahl von Öffnungen haben.
  • Beispielhaft kann zum Beispiel das Innenmaß eines solchen Quadratrohrs jeweils zwischen 30 und 40 mm (entlang der Seiten) betragen, beispielsweise 36 mm × 36 mm.
  • Wie beschrieben kann die Länge I des Dampfbalkens zwischen 380 und 450 mm liegen (in anderen Ausführungsformen kann sie auch größer sein, die Länge des Dampfbalkens hängt typischerweise von dem Anwendungsbereich und den dafür notwendigen Parametern ab). Beispielsweise kann der Dampfbalken eine Länge von 415 mm haben.
  • Die Wandstärke eines verwendeten Rohrs für den Dampfbalken (das gleichzeitig bei Bohrungen, zum Beispiel auch die Länge der Bohrungen bestimmt, da diese durch die gesamte Wandstärke hindurchgehen) kann beispielsweise zwischen 1,5 und 2,5 mm betragen, beispielsweise etwa 2 mm.
  • Typischerweise sind die Abstände zwischen den jeweils nebeneinanderliegenden Öffnungen, d.h. deren Schwerpunkte der Öffnungsquerschnitte äquidistant angeordnet. Eine mögliche Entfernung beträgt beispielsweise zwischen 15 und 25 mm, z.B. 20 mm zwischen den jeweiligen Schwerpunkten der Öffnungsquerschnitte (Mittelpunkten bei Bohrungen). In anderen Ausführungsformen können die Öffnungen nicht äquidistant angeordnet sein.
  • Ein Dampfbalken kann beispielhaft in einem Dampftunnel an einer (Seiten)Wand angeordnet sein (nicht gezeigt). Der Dampfbalken kann bewegbar angeordnet sein, wobei er optional von außen bewegbar sein kann. Dies kann vorteilhaft sein, wenn der Dampfbalken bewegt werden soll (z.B. um den Schrumpftunnel auf verschiedene Behältergrößen oder Produkte anzupassen), da dann nicht eine Abkühlung des Schrumpftunnels abgewartet werden muss. In dem Schrumpftunnel können zu bedampfende Gegenstände am Dampfbalken entlanggeführt werden. Typischerweise kann der Abstand von Dampfbalken zu den zu bedampfenden Gegenständen in einem Schrumpftunnel klein eingestellt werden, beispielsweise der Abstand vom Dampfbalken 1 zwischen 10 mm und 60 mm betragen, beispielsweise zwischen 10 mm und 30 mm betragen, wobei typischerweise die Beförderung der zu bedampfenden Gegenständen so erfolgt, dass sie (und insbesondere die mit Dampf zu behandelnden Teile der Gegenstände, z.B. Schrumpfetiketten) auf der Höhe der Öffnungen zum Auslass von Dampf angeordnet sind und somit gleichmäßig bedampft werden können.
  • Dies kann entweder durch das Einstellen der Höhe der Transporteinrichtungen für zu bedampfende Gegenstände im Schrumpftunnel und/oder durch eine Verstellbarkeit des Dampfbalkens 1 in seiner Höhe erfolgen.
  • Optional kann der Dampfbalken 1 auch in anderen Anordnungen als waagrecht (nicht gezeigt) im Schrumpftunnel angeordnet oder anordenbar sein, beispielsweise schräg, so dass seine Länge I einen Winkel mit der Horizontalen einschließt, der typischerweise kleiner oder gleich 45° ist.
  • Eine solche Anordnung kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn Gegenstände bedampft werden sollen, bei denen z.B. Schrumpfetiketten sich vertikal über eine gewisse Höhe ausdehnen.
  • In einem Dampftunnel wird typischerweise Dampf über die Zuführung 1a in den Dampfbalken 1 geführt und durch Öffnungen O in den Schrumpftunnel eingeleitet. Hier tritt der Dampf idealerweise mit gleicher Geschwindigkeit und Richtung (z.B. bei horizontaler Ausrichtung der Länge I horizontal) aus den jeweiligen Öffnungen O aus.
  • Ein zu bedampfender Gegenstand kann dann entsprechend auf der Höhe der Öffnungen O (vorzugsweise mit dem zu schrumpfenden Etikett oder Verpackung auf Höhe der Öffnungen O) vorbeigeführt werden. Durch den Dampf, der dann an der gegenüberliegenden Wand des Schrumpftunnels abprallt, bilden sich Strömungen und Verwirbelungen. Eine Abführung des nicht mehr benötigten Dampfes kann beispielhaft durch Absaugung nach oben erfolgen. In anderen Ausführungsformen kann eine Abführung des nicht mehr benötigten Dampfes in anderer Weise erfolgen.
  • Je gleichmäßiger das Geschwindigkeitsprofil und die Richtung des Dampfes, der aus den Öffnungen O herauskommt, ist, desto gleichmäßiger und besser kann der Schrumpfprozess stattfindenden. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund der Verwirbelungen im Dampfbalken bei gleichgroßen Öffnungen der Dampfaustritt aus dem Dampfbalken mit verschiedenen Geschwindigkeiten und Höhenprofilen erfolgt. Dies kann z.B. dazu führen, dass in einigen Bereichen die Geschwindigkeit so hoch ist, dass der Dampf förmlich an den zu bedampfenden Gegenständen abprallt und nicht, wie gewünscht, diese erhitzt und dadurch eine Schrumpfwirkung erzeugt.
  • In den Figuren 2a bis 2c sind beispielhaft und schematisch Querschnitte durch verschiedene beispielhafte halbe Dampfbalken und daraus resultierende Geschwindigkeitsverteilung von Dampf gezeigt. Hierbei liegt jeweils die Mitte eines beispielhaften Dampfbalkens am linken Bildrand.
  • Figur 2a zeigt einen Dampfbalken mit Düsen (Stand der Technik), an dem man erkennen kann, dass er durch die Verwendung von Düsen ein relativ gleichmäßiges Geschwindigkeits- und Höhenprofil des auftretenden Dampfes erzeugen kann. Allerdings ist die Verwendung von Düsen, wie oben ausgeführt, teuer und aufwendig und der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein vergleichbares Spritzbild (Bild der Geschwindigkeitsverteilung des austretenden Dampfes) in einfacherer Weise zu erhalten.
  • Figur 2b zeigt einen nicht beanspruchten Dampfbalken mit gleichen Öffnungsquerschnitten (Länge 415 mm, Abmessungen eines beispielhaften Quadratrohres innen 36 mm × 36 mm, 20 Öffnungen (10 gezeigt, da nur halber Dampfbalken dargestellt ist)). Die Öffnungen sind als Bohrungen ausgebildet, haben 8 mm Durchmesser und sind in äquidistantem Abstand voneinander angeordnet, hier mit einem Abstand von 20 mm von einem Mittelpunkt einer Bohrung zur jeweils nächsten Bohrung.
  • Das resultierende Bild der Geschwindigkeitsverteilung des austretenden Dampfes ist ungleichmäßig, insbesondere wird der Dampf in der Mitte mit einer kleineren Geschwindigkeit aus dem Dampfbalken befördert als an den zwei Enden.
  • Figur 2c zeigt nun einen entsprechenden Querschnitt für einen erfindungsgemäßen Dampfbalken. Erfindungsgemäß wird ein Dampfbalken mit verschiedenen Öffnungsquerschnitten verwendet. In dem in Figur 2c gezeigten Beispiel sind die Öffnungen, die nahe bei der Zuführeinrichtung für Dampf 1a angeordnet sind, größer als die Öffnungen, die näher an den Enden des Dampfbalkens liegen (beispielsweise zwischen 3,5 und 5 mm Durchmesser der Bohrungen bei den Öffnungen näher an der Mitte des Dampfbalkens und zwischen 2 und 3,5 mm Durchmesser bei den Öffnungen an den Enden des Dampfbalkens). Dadurch tritt Dampf mit etwa gleicher Geschwindigkeit aus, wie beispielhaft in Figur 2c erkennbar.
  • Für einen Dampfbalken wie beispielhaft in Figur 1 gezeigt, zeigen die Figuren 3a bis 3d die (simulierten) Geschwindigkeitsvektoren des austretenden Dampfes für verschiedene Öffnungen, die beispielhaft als Bohrungen ausgebildet sein können.
  • Hierbei zeigt Figur 3a die Geschwindigkeitsvektoren für Öffnung 1, Figur 3b die Geschwindigkeitsvektoren für Öffnung 6, Figur 3c die Geschwindigkeitsvektoren für Öffnung 7 und Figur 3d die Geschwindigkeitsvektoren für Öffnung 10.
  • In der Nähe von Öffnung O1, die nahe an der Zuführungseinrichtung für Dampf angeordnet ist, ergibt sich ein starker Strömungswirbel im Dampfbalken, der unter anderem auch dazu führt, dass aus Öffnung O1 austretender Dampf in seinem Verlauf leicht nach oben abgelenkt wird.
  • Bei Öffnung O6 ist im Dampfbalken 1 keine so starke Strömung mehr erkennbar, so dass Dampf ziemlich gerade aus der Öffnung O6 befördert wird. Gleiches gilt für Öffnung O7, aus der Dampf noch ein bisschen gerader austritt.
  • Die regelmäßigste Verteilung findet sich dementsprechend bei der Öffnung, die am weitesten entfernt von der Zuführeinrichtung 1a ist, die im gezeigten Beispiel auch am nähesten am Ende des Dampfbalkens liegt (hier beispielhaft bei Öffnung O10), wo der Dampf innerhalb des Dampfbalkens kaum Strömung aufweist. Folglich tritt der Dampf aus O10 vom Dampfbalken 1 sehr gleichmäßig und sehr genau in horizontaler Richtung aus.
  • In einem erfindungsgemäßen Dampfbalken 1 sind daher die Öffnungen, die näher an der Zuführeinrichtung liegen, insbesondere O1, typischerweise mit einem größeren Öffnungsquerschnitt ausgebildet als die Öffnungen näher am Ende des Dampfbalkens (insbesondere 010). Hierbei können genau zwei verschiedene Größen von Öffnungsquerschnitten zum Einsatz kommen oder mehr. Typischerweise wählt man so viele verschieden Öffnungsquerschnitte wie notwendig, um ein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil zu erreichen, aber so wenige wie möglich.

Claims (16)

  1. Dampfbalken (1) zur Verwendung in einem Schrumpftunnel (2), umfassend eine Zuführeinrichtung (1a) zum Zuführen von Dampf und Öffnungen (O1-O10) zum Auslass von Dampf, wobei in verschiedenen Bereichen des Dampfbalkens (1) Öffnungen (O1-O10) zum Auslass von Dampf mit verschiedenen Öffnungsquerschnitten zum Einsatz kommen.
  2. Dampfbalken nach Schutzanspruch 1, wobei die Zuführeinrichtung (1a) zum Zuführen von Dampf so angeordnet ist, dass Dampf im betriebenen Zustand von oben zugeführt werden kann.
  3. Dampfbalken nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, wobei eine erste Öffnung einen größeren Öffnungsquerschnitt hat als eine zweite Öffnung, die weiter entfernt von der Zuführeinrichtung ist, wobei optional alle Öffnungen, die einen Abstand von der Zuführeinrichtung kleiner oder gleich einem ersten Abstand haben, einen größeren Öffnungsquerschnitt haben, als alle Öffnungen, die einen größeren Abstand von der Zuführeinrichtung haben.
  4. Dampfbalken (1) nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, wobei die Öffnungen (O1-O10) Bohrungen sind.
  5. Dampfbalken (1) nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, wobei der Dampfbalken (1) ein Quadratrohr mit Öffnungen zum Auslass von Dampf umfasst.
  6. Dampfbalken (1) nach Schutzanspruch 5, wobei die Innenmaße des Quadratrohrs zwischen 30 und 40 mm liegen.
  7. Dampfbalken (1) nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, wobei der Dampfbalken (1) zwischen 10 und 30 Öffnungen (O1-O10) umfasst.
  8. Dampfbalken (1) nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, wobei die größeren Öffnungen einen Öffnungsquerschnitt von zwischen 10 mm2 und 19 mm2 haben und die kleineren Öffnungen einen Öffnungsquerschnitt von zwischen 4 mm2 und 10 mm2 haben.
  9. Dampfbalken (1) nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, wobei die Öffnungen Bohrungen sind, und die größeren Bohrungen einen Durchmesser zwischen 3,5 und 4,5 mm haben und die kleineren Bohrungen einen Durchmesser von zwischen 2,5 und 3,5 mm haben.
  10. Dampfbalken (1) nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, wobei der Dampfbalken eine Länge (l) von zwischen 380 und 450 mm hat.
  11. Dampfbalken (1) nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, wobei die Öffnungen (O1-O10) einen Abstand voneinander von zwischen 15 mm und 25 mm haben.
  12. Dampfbalken (1) nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche, wobei der Dampfbalken (1) dazu ausgebildet ist, dass Nassdampf bei Temperaturen zwischen 95° und 110° C eingesetzt werden kann und/oder dass mit Heißluft vermischter Dampf eingesetzt werden kann.
  13. Schrumpftunnel (2), umfassend einen Dampfbalken (1) nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche.
  14. Schrumpftunnel (2) nach Schutzanspruch 13, wobei der Dampfbalken im Schrumpftunnel (2) schräg angeordnet oder schräg anordenbar ist.
  15. Schrumpftunnel (2) nach Schutzanspruch 13 oder Schutzanspruch 14, wobei der Schrumpftunnel (2) dazu ausgebildet ist, dass Nassdampf bei Temperaturen zwischen 95° und 110° eingesetzt werden kann und/oder mit Heißluft vermischter Dampf.
  16. Schrumpftunnel (2) nach einem der Schutzansprüche 13 bis 15, wobei der Schrumpftunnel (2) zwei gegenüberliegende Dampfbalken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
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