EP4356054A2 - Trocknungsvorrichtung zur trocknung von behältereinheiten und verfahren - Google Patents

Trocknungsvorrichtung zur trocknung von behältereinheiten und verfahren

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Publication number
EP4356054A2
EP4356054A2 EP22733173.3A EP22733173A EP4356054A2 EP 4356054 A2 EP4356054 A2 EP 4356054A2 EP 22733173 A EP22733173 A EP 22733173A EP 4356054 A2 EP4356054 A2 EP 4356054A2
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EP
European Patent Office
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container
unit
fluid flow
drying
fluid
Prior art date
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Pending
Application number
EP22733173.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilko Harms
Ulf Reinhardt
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.)
Belvac Production Machinery Inc
Original Assignee
Belvac Production Machinery Inc
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Belvac Production Machinery Inc filed Critical Belvac Production Machinery Inc
Publication of EP4356054A2 publication Critical patent/EP4356054A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F26B15/00—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form
    • F26B15/10—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions
    • F26B15/12—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions the lines being all horizontal or slightly inclined
    • F26B15/122—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions the lines being all horizontal or slightly inclined the objects or batches of material being carried by transversely moving rollers or rods which may rotate
    • F26B15/128—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions the lines being all horizontal or slightly inclined the objects or batches of material being carried by transversely moving rollers or rods which may rotate the rods being attached at one end to an endless conveying means, the other end being free to receive hollow articles, e.g. cans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B15/00—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form
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    • F26B15/22—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions the lines being all vertical or steeply inclined the objects or batches of materials being carried by endless belts the objects or batches of material being carried by trays or holders supported by endless belts or chains
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    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
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    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/12—Velocity of flow; Quantity of flow, e.g. by varying fan speed, by modifying cross flow area
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/009—Alarm systems; Safety sytems, e.g. preventing fire and explosions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/04—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour circulating over or surrounding the materials or objects to be dried

Definitions

  • Drying device for drying container units and method
  • the invention relates to a drying device and a method for drying container units, in particular cans, for example beverage cans.
  • Drying devices in particular pin ovens and continuous drying ovens, also referred to as internal bake ovens (IBO), are known in principle.
  • Container units such as cans for beverages, often have a coating on an outer surface, which is designed as a coating of lacquer or paint.
  • a coating can, for example, show the brand name of the provider, instructions for use or other content.
  • the inner surfaces of the cans are usually coated in a process step after the pin oven and then dried in the continuous drying oven.
  • paints are used that relate to the manufacturing process of the can.
  • the cans are provided with such a lacquer on an underside of the can in order to adjust the slidability of the cans on the different conveyor belts.
  • a device for applying such a coating to container units is also referred to as a printing device.
  • this coating In order for this coating to remain stable, it usually has to be cured after it has been applied. Pin furnaces, for example, are used for this curing of the coating, in which the coating is convectively heated, dried, cured and/or baked.
  • Pin ovens usually have a conveyor unit.
  • the conveyor unit can be a chain conveyor which has transport pins arranged at a distance from one another along its main extension direction.
  • the container units are positioned using the transport pins.
  • the transport pins protrude into the container units, which are open at one end.
  • pin ovens In order to enable the aforesaid drying of the coating, pin ovens usually have fans which supply the different sections within the pin oven with an air flow. High fluid flow conversions are required, particularly in a furnace unit in which the container units are heated to approximately 180 degrees.
  • pin stoves In order to meet the increasing ecological requirements and increasing sustainability criteria, the energy consumption of pin stoves must be reduced. Another disadvantage of known pin ovens is that electronic transmission of relevant information regarding can density and paint type is considered unsafe. Therefore, a minimum amount of exhaust air or a minimum exhaust air flow in combination with a maximum solvent entry for the pin furnace must be defined.
  • the object is achieved by a drying device, in particular a pin oven, for drying
  • Container units in particular of cans, comprising a conveyor unit, in particular with transport pins, wherein the conveyor unit is designed to convey the container units along a drying path, a fluid flow device which is designed to act on the container units at least in sections along the drying path with a fluid flow, and a with the Fluid flow device signal-coupled control device, which is set up to adjust the fluid flow device as a function of a container property of the container units substantially steplessly in order to apply the fluid flow to the container units having a predefined fluid flow property.
  • the invention is based on the finding that the known settings of fluid flow devices with, for example, three to five stages do not allows energy-efficient use of drying devices, since no fluid flow that meets the requirements can be set with these. Furthermore, the inventors have found that coupling the adjustment of the fluid flow devices with container properties enables efficient control of the drying device. In particular, depending on kinetic, material-specific and/or geometric container properties, an advantageous control can be made possible, which leads to better resource efficiency. For example, such a
  • Drying device characterized by lower generation of carbon dioxide.
  • the fluid flow device can be controlled by the controller depending on the container property, in particular in such a way that an exhaust air flow and/or a circulating air flow of the drying device is adjusted in such a way that on the one hand the legal and container-specific requirements are met and on the other hand a minimal energy consumption of the fluid flow device is ensured.
  • the solvent input into the drying device can be used as a control parameter and not primarily the frequently used one
  • the invention thus enables an energy-efficient drying device, so that the container units produced with such a drying device, for example beverage cans, also have an optimized ecological footprint.
  • the drying device can be, for example, a pin oven or a continuous drying oven (IBO).
  • IBO continuous drying oven
  • the invention is described below using a pin furnace.
  • the features, properties and advantages described apply analogously to the drying device in general and to the continuous drying oven in particular.
  • the container units are intended in particular for storing food, in particular liquid food. It can be, for example, cans, in particular beverage cans.
  • the container units can be made of steel or aluminum, for example, or can include these materials. Furthermore, composite materials for the Conceivable container units.
  • the container units usually have a cylindrical lateral surface that can be closed at their front ends.
  • the container units can be a deep-drawn component that is open at one end after the deep-drawing process and can be closed there with an openable closure.
  • the pin oven includes in particular the conveyor unit with transport pins.
  • the conveyor unit can be a chain, for example.
  • the conveyor unit is in particular coupled to a drive unit so that it can be moved along the drying section.
  • the transport pins are preferably arranged at a distance from one another on the conveyor unit.
  • the transport pins are in particular arranged and designed on the conveyor unit in order to position container units, in particular cans, on these, so that the container units can be moved in a substantially stable position along the drying path.
  • the pin oven also includes the fluid flow device, which is designed to apply a fluid flow to the container units at least in sections along the drying section.
  • the fluid flow device can have two or more fluid flow units, which each provide a fluid flow at least in sections along the drying section.
  • the fluid flow device is designed in particular to introduce a supply air flow from the surroundings of the pin furnace into the pin furnace, in particular into a furnace space, and to lead an exhaust air flow out of the pin furnace, in particular out of the furnace space.
  • the fluid flow device can generate a circulating air flow within the pin oven, in particular within the oven space.
  • the fluid flow device can be designed as a fan, for example. It is particularly preferred that the fluid flow device has two or more or a plurality of fans.
  • the pin oven also includes the controller signally coupled to the fluid flow device.
  • the control device is set up to adjust the fluid flow device essentially steplessly depending on a container property of the container units. Adjusting the fluid flow device relates in particular to adjusting a predefined fluid flow characteristic.
  • the fluid flow property can be, for example, a fluid pressure, which is specified in bar, for example, and/or a fluid volume flow, which can be specified in cubic meters per hour, for example.
  • Different fluid flow characteristics may be relevant in different sections of the pin furnace.
  • it is a goal to apply a specific fluid pressure to the outer bottom of the tray units to ensure secure positioning of the tray units on the transport pins.
  • one goal within the furnace chamber is to set a specific fluid volume flow.
  • the container property can be a conveying speed, a container unit density, a length, a diameter, a wall thickness, a paint composition, a paint and/or solvent quantity of the container unit.
  • the fluid flow device is set essentially steplessly by means of the control device as a function of the container property.
  • Substantially continuously means in particular substantially continuously.
  • Substantially stepless can also mean that the fluid flow device is not adjusted discretely.
  • Substantially stepless can also mean that a set fluid flow, for example measured in volume per unit of time, deviates by less than 10%, less than 5% or less than 2.5% from a predefined fluid flow, for example specified in volume per unit of time.
  • substantially infinitely variable can mean that the fluid flow device is adjustable with more than 10 levels, more than 20 levels or more than 100 levels.
  • substantially stepless can mean that a step distance between two consecutive steps is less than 10% of a setting range of the fluid flow device, less than 5% of the
  • the fluid flow device is adjusted such that the fluid flow has a predefined fluid flow characteristic.
  • the fluid flow property can be, for example, a fluid pressure and/or a fluid volume provided per unit of time.
  • the energy consumption for the fluid flow device is reduced by means of a fluid flow device to be set in this way, since the distance between an energy-optimal setting and an adjustable setting is small.
  • energy consumption for example gas consumption or electricity consumption, can be reduced for the heating furnace since optimized drying is made possible by means of the fluid flow. Furthermore, this reduces the effort for the exhaust gas aftertreatment, so that the energy required for this is reduced.
  • the pin oven comprises a heating unit, preferably the aforesaid gas burner, arranged and adapted to heat the fluid flow in the oven cavity such that the container units are heated to a predetermined temperature for a predetermined time.
  • the predetermined temperature can be more than 180 degrees Celsius, for example.
  • the predetermined time can be at least 0.5 seconds, for example, preferably at least 1 second.
  • the bin property is a kinematic bin property.
  • the bin property is a kinematic bin property.
  • Container property indicates a conveying speed at which the conveying unit promotes the container units. Furthermore, it is preferable that the container property is a container unit density, which indicates a carried number of container units per unit time.
  • the container unit density describes in particular the number of container units entering the pin furnace and/or conveyed through the pin furnace per unit of time. For example, the container unit density can be 2,500 container units per minute.
  • a preferred embodiment variant of the pin oven includes a density measuring unit, which is set up to record the container unit density. It is preferred that the density measurement unit is set up, a the
  • the density measuring unit has two or has more density measurement sensors for redundantly detecting the container unit density.
  • the density measurement unit can be a counting unit, for example.
  • the density measuring unit preferably includes one, two or more optical sensors, for example light barriers, inductance sensors, color sensors and/or infrared sensors.
  • the density measuring unit can have inductance sensors, capacitance sensors, magnetic sensors and/or proximity sensors, for example ultrasonic sensors.
  • the density measurement sensors can be designed as such.
  • the density measuring unit can have a camera or a line control.
  • a further preferred embodiment of the pin furnace is characterized in that it comprises a fluid flow measuring unit for detecting the exhaust air stream exiting the pin furnace, in particular from the furnace chamber, with the fluid flow measuring unit preferably having two or more
  • Fluid flow measuring sensors for redundantly detecting the exhaust air flow exiting from the pin oven, in particular the oven chamber.
  • the fluid flow device is or comprises a fluid flow unit of a furnace chamber.
  • a fluid flow unit is designed in particular to form the supply air flow and the exhaust air flow into and out of the furnace chamber.
  • the pin oven has the density measuring unit and the fluid flow measuring unit, each of which is designed to measure redundantly.
  • the safety regulations of some regions can be met without a fixed minimum exhaust air volume having to be guaranteed.
  • This also enables a reliable method of measuring the solvent concentration in the furnace chamber, as required by the EN1539 standard, for example. As a result, it can be refrained from specifying a minimum exhaust air volume and a maximum solvent input for the pin furnace. It is therefore sufficient to have a maximum solvent entry per can and a maximum Set container unit density of the pin oven to set a minimum exhaust air flow.
  • the pin oven includes a speed measuring unit that is set up to detect the conveying speed.
  • the speed measuring unit is preferably set up to generate and/or provide a speed signal characterizing the conveying speed.
  • the speed measuring unit can have a light barrier and/or an induction sensor, for example. It is particularly preferred that the speed measuring unit has a light barrier and an induction sensor in order to enable redundant detection of the conveying speed.
  • Another preferred embodiment variant of the pin furnace is characterized in that the control device is set up to adjust the fluid flow device based on the density signal and/or the speed signal. For example, the greater the container unit density, the greater the solvent input into the pin furnace.
  • a larger fluid flow is usually required to ensure the drying of the coating of the container units.
  • Another preferred embodiment of the pin furnace is characterized in that the control device is set up to continuously adjust the fluid flow device in such a way that a predefined fluid pressure and/or a delivered fluid volume per unit of time can be provided.
  • the control device is set up to adjust the fluid flow device as a function of at least one container property of the container units.
  • the container properties describe, for example, a length, a diameter, a wall thickness, a quantity of paint and/or solvent, a type of paint, a paint composition and/or a paint density.
  • the fluid flow to be set depends, among other things, on the nature of the container units. For example, container units with a large wall thickness have a different heating curve than container units with a small wall thickness.
  • the length of the container units can also be a container property to consider, since the effect of the
  • Fluid flow to the different areas of a long container unit is different than on a short container unit.
  • Fluid flow property is set.
  • the required energy expenditure can be further reduced.
  • a preferred development of the pin oven is characterized in that it comprises a condition measuring device which is arranged and designed to record the at least one container condition, with the at least one container condition preferably being a lateral surface of the container units, with the control device being set up based on a solvent input to be determined on the recorded container quality and the recorded container unit density. It is preferred that the condition measuring device is arranged and designed to generate and/or provide a condition signal characterizing the container condition. The control device is set up in particular to receive and process the condition signal and to determine the solvent input on the basis of the condition signal.
  • the quality measuring device can be arranged and designed, for example, to detect a color of the container units. Based on a Color for container units can be inferred from their amount of solvent. With information characterizing the color of a container unit, the control device can, for example, determine the solvent input per container unit. In addition, the control device can determine the solvent input, taking into account the container unit density.
  • the introduction of solvent is to be understood in particular in relation to a unit of time.
  • the condition measuring device is arranged in particular in a pre-drying frame of the pin oven.
  • the minimum exhaust air volume or a minimum exhaust air flow mentioned at the outset is usually determined on the basis of a maximum container size, for example 500 ml, a maximum paint quantity per container unit and a maximum container unit density, for example 2,500 container units per minute. This minimum exhaust air flow must not be fallen below. The minimum exhaust air flow reduces the possibility of adjusting the fluid flow device in an energy-optimal manner.
  • the invention is also based on the knowledge that the minimum exhaust air flow can be designed to be variable if the container size, the amount of paint per container and/or the container unit density can be reliably determined. For example, when the container size is reliably determined, the minimum exhaust air flow can be reduced, since the actual size and, for example, not the aforementioned maximum container size is to be used.
  • the control device is set up to determine a minimum exhaust air flow, taking into account a determined entry of solvent. It is preferred that the control device is set up to determine the solvent entry based on a container unit size, a solvent quantity per container unit and/or the container unit density. If there is no reliable measured value for one of these parameters, a maximum value is used for this. Furthermore, it is preferred that the control device controls the fluid flow device in such a way that the fluid flow device transports the minimum exhaust air flow out of the pin oven, in particular the oven chamber. Furthermore, the Control device may be set up to take into account a safety factor when determining the exhaust air flow, so that the exhaust air flow to be set is greater than the minimum exhaust air flow.
  • the container unit size can be determined, for example, based on the lateral surface.
  • the solvent input can be determined, for example, as a function of the unit density of the container, the surface area and the amount of solvent, in particular the weight per volume, and can be specified in weight per time. On the basis of such a determination, the amount of solvent actually introduced per unit of time is taken into account, so that it is not necessary to measure the amount of solvent in the air.
  • control device is set up to adjust the fluid flow device depending on a power output of the heating unit.
  • the lower the solvent entry the lower the exhaust air flow. This results in less supply air and recirculation air, so there is less energy loss.
  • a lower output of the heating unit in particular a lower output of the burner, is required, so that the flow of exhaust air can be reduced.
  • a further preferred development of the pin oven is characterized in that it comprises a fluid inlet unit for admitting an inlet air flow into the pin oven, with the control device being signal-coupled to the fluid inlet unit and set up to control the fluid inlet unit in such a way that the inlet air flow entering the pin oven is Essentially corresponds to the exhaust air flow emerging from the pin oven.
  • Controlling the fluid inlet unit in this way avoids significant amounts of fluid flow entering or exiting through a tank unit inlet and tank unit outlet.
  • the fluid flow within the pin furnace can thus be controlled in a targeted manner.
  • the fluid inlet unit can be controlled and/or regulated in particular by the control device.
  • the fact that the supply air flow entering the pin oven essentially corresponds to the exhaust air flow exiting from the pin oven means in particular that the incoming fluid flow and the exiting Fluid flows differ by no more than 10%, no more than 20% or no more than 30%.
  • a further preferred embodiment of the pin furnace is characterized in that it comprises a furnace chamber for applying a heated fluid to the container units, the fluid flow device comprising a circulating air fluid unit which is arranged and designed to circulate fluid within the furnace chamber.
  • the furnace space may be the aforementioned furnace space.
  • a differential pressure of the air circulating unit in particular in a flow direction of the fluid before and after the air circulating fluid unit, is determined.
  • the differential pressure can be based, for example, on a measured pressure in a flow direction of the fluid before the forced air fluid unit and a measured pressure in a flow direction of the fluid after the forced air fluid unit.
  • the control device is also preferably set up to detect a material deposit when the differential pressure changes at a reference speed of the circulating air fluid unit and a reference temperature.
  • the reference speed and the reference temperature can essentially be chosen arbitrarily. It is crucial that the differential pressure remains essentially constant at the same speed and the same temperature without material deposits, so that material deposits can be inferred if the differential pressure changes.
  • the exhaust air flow is in particular the fluid flow emerging from the furnace space, for example caused by the previously mentioned fluid flow unit of the furnace space.
  • the control device is preferably set up to output a warning signal when a fault is detected.
  • the furnace chamber is designed in particular to heat the fluid in such a way that the container units are heated to a temperature of at least 180 degrees Celsius for at least a predetermined period of time, in particular a short period of time, for example 0.5 seconds or 1 second.
  • a further preferred variant of the pin oven is characterized in that it has at least two signals connected to the control device coupled temperature sensors, which are set up to detect a container temperature of the container units along the drying section within the oven space, wherein the control device is set up to determine a temperature profile of the container units along the drying section.
  • the pin oven includes a plurality of temperature sensors.
  • the temperature sensors can be infrared sensors, for example.
  • a further preferred embodiment of the pin furnace is characterized in that the fluid flow device includes or is a stabilization unit designed to stabilize the container units, wherein the
  • Stabilization unit can be adjusted by the control device in such a way that the container units are stabilized on the transport pins depending on the container property.
  • the stabilization unit can act in sections or completely along the drying path.
  • the stabilization unit is arranged and designed to direct the fluid flow onto the bottoms of the container units, so that these are pressed onto the transport pins.
  • the adjustment of the stabilization unit as a function of the container properties is advantageous, for example, in that less contact pressure is required at low conveying speeds than at high conveying speeds. Consequently, energy costs of the stabilization unit can be reduced.
  • a further preferred development of the pin furnace is characterized in that the fluid flow device comprises or is a cooling unit designed for cooling the container units, the cooling unit being adjustable by the control device such that the container units are cooled depending on the container properties.
  • the cooling unit is designed in particular by the discharge of the fluid flow for cooling the container units.
  • the cooling unit is arranged and designed to apply a fluid flow to the container units, so that the container units are cooled.
  • the control device is preferably set up to control the cooling unit as a function of the container unit density and/or the conveying speed. For example, a dwell time of the container units in the cooling unit is longer when the conveying speed is lower, so that they are subjected to a fluid flow over a longer period of time. As a result, the fluid flow can be throttled to bring about the same temperature of the tank units at the exit of the refrigeration unit.
  • one or more temperature measuring sensors are arranged at the outlet of the cooling unit for measuring a temperature of the container units and the control device is set up to control the fluid flow device based on the temperature of the container units.
  • the pin furnace has a condensate separator.
  • the condensate separator is arranged within a circulating air system of the pin furnace.
  • the condensate separator can be arranged in a pipeline downstream of the exhaust air purification system.
  • the condensate separator it is preferable for the condensate separator to be coupled in terms of signaling to the control device and for the control device to be set up to control the condensate separator depending on the container properties of the container units.
  • the fluid flow device comprises or is a container removal unit designed for removing the container units from the transport pins, the container removal unit being adjustable by the control device based on the container properties.
  • the container removal unit generates a negative pressure in order to remove the container units from the transport pins.
  • the container removal unit removes the container units in particular shortly before a radius, so that the radius of the container removal unit, the mass of the container units and the conveying speed in the area of the container removal unit are relevant container properties. It is preferred that the individual units or components of the fluid flow device are arranged in a defined sequence along the drying path. It is preferred that the stabilization unit is arranged at the beginning of the drying section, adjacent to a printing device. A tank unit bottom coater is preferably arranged downstream of the stabilization unit. The furnace chamber with the fluid flow unit and the circulating air fluid unit is preferably arranged further downstream. Further downstream, it is preferable that the cooling unit is arranged to cool the tank units heated in the furnace room. The container removal unit is preferably arranged further downstream from the cooling unit.
  • the object mentioned at the beginning is achieved by a method for drying container units, in particular cans, comprising the steps: conveying the container units with transport pins along a drying section, subjecting the container units to at least sections along the drying section with a fluid flow, essentially continuously Adjusting the fluid flow depending on a tank property of the tank units.
  • the method comprises one, two or more of the following steps: detecting a container unit density, detecting a conveying speed, adjusting the fluid flow device based on the container unit density and/or the conveying speed, setting a predefined fluid pressure and/or a conveyed fluid volume per time unit, adjusting the fluid flow depending on at least one container property of the container units, detecting at least one container property, determining a solvent entry based on the detected container property and the container unit density, adjusting the fluid flow based on the solvent entry such that a predefined solvent entry is not substantially exceeded, controlling an incoming fluid flow in such a way that it essentially corresponds to an exiting fluid flow, detecting an exiting fluid flow, circulating fluid within a furnace chamber, detecting a material deposit depending on the container property, in particular the conveying speed, the container property, and an exhaust air fluid volume, detecting a container temperature of the container units along the drying section within the oven space, determining a temperature profile of the
  • Container units along the drying section stabilizing the container units depending on the container property on the
  • Transport pins cooling the container units as a function of the container property with the fluid flow, removing the container units from the transport pins, the fluid flow required for this purpose being set based on the container property.
  • the method and its possible developments have features or method steps that make them particularly suitable for being used for a pin furnace and its developments.
  • FIG. 1 a schematic, two-dimensional side view of an exemplary embodiment of a pin furnace
  • Figure 2 a schematic, two-dimensional detailed view of the in
  • FIG. 3 a schematic representation of an exemplary method.
  • Figure 1 shows a pin oven 100.
  • the pin oven 100 includes a conveyor unit 102, which is designed as a chain.
  • the conveyor unit 102 comprises the transport pins 104, 104', 104'' shown in FIG.
  • Container units 1, T can be arranged on the transport pins 104, 104', 104'' and thus transported along the meandering drying path.
  • the pin oven 100 further includes a fluidic device 108.
  • the fluidic device 108 includes a
  • a stabilization unit 110 stabilization unit 110, a forced air fluid unit 112, a fluid flow unit 115, a cooling fluid unit 118 and a canister extraction unit 120.
  • the container units 1, T are coated in a printing device 134 that is not included in the pin oven 100, in particular with a paint that contains solvents. From the printing device 134 are the
  • Container units 1, T transferred to the pin oven 100.
  • the printing device 134 and the pin oven 100 can be coupled to one another in such a way that the printing device 134 drives the conveyor unit 102 .
  • the container units 1, T first get into a pre-drying frame 124.
  • the pre-drying frame 124 acts a stabilization unit 110, the
  • the stabilization unit 110 is coupled to a control device 122 and is adjusted by it in such a way that the container units 1, T are stabilized on the transport pins 104, 104′, 104′′ depending on container properties.
  • a chain tensioner 154 is provided within the pre-drying frame 124, which tensions the chain of the conveyor unit 102 so that it always has a predefined tension.
  • the pin oven 100 also has a density measuring unit 140 which measures the container units 1, T entering the pin oven per unit of time.
  • the density measurement unit 140 may have two or more density measurement sensors to enable redundant measurement of the container unit density.
  • the pin oven 100 has a speed measuring unit 142 which measures the conveying speed at which the container units 1, T are conveyed through the pin oven. Further, the pin oven 100 has a container measuring unit 144, which is set up to measure container properties, for example a length, a wall thickness, a container structure.
  • the pin oven 100 Downstream of the pre-drying frame 124 the pin oven 100 has a bottom coater 126 . Downstream from the bottom coater 126, the pin oven 100 includes an oven unit 128.
  • FIG. The oven unit 128 forms an oven space 152 in which the container units 1, 1' are heated to a high temperature, for example more than 180 degrees Celsius for at least 0.5 seconds.
  • the oven unit 128 has a heating unit 114 for this purpose.
  • the heating unit 114 can be a gas burner, for example.
  • the heating unit 114 is coupled to a circulating air fluid unit 112, which moves the fluid flow in the fluid flow direction 116, i.e. first out of the furnace chamber 152 into the heating unit 114, then into the circulating air fluid unit 112 and then back into the furnace chamber 152. A heated fluid flow is thus conveyed to the furnace chamber 152 made available.
  • Furnace unit 128 is also coupled to a fluid flow unit 115 .
  • the fluid flow unit 115 is arranged and configured to provide the furnace unit 128 with a fluid from the environment of the pin furnace 100 and to lead a fluid out of the furnace unit 128 .
  • the pin furnace has a fluid inlet device 136 and a fluid outlet device 138 .
  • the fluid outlet device 138 is further coupled to a fluid flow sensor 146 configured to measure fluid flow.
  • a first temperature sensor 148 and a second temperature sensor 150 are arranged in the oven chamber 152 and are set up to detect a container temperature of the container units 1, T along the drying section.
  • the control device 122 is preferably set up to determine a temperature profile of the container units 1, T along the drying section. Furthermore, it can be preferred to arrange three or more, in particular a large number, of temperature sensors in order to determine a detailed temperature profile, for example.
  • a cooling zone 130 is provided downstream of the furnace unit 128 .
  • the cooling zone 130 is optional for the pin oven 100 and is usually not mandatory.
  • a cooling fluid unit 118 is arranged and designed in the cooling zone 130 in order to cool the container units 1, T with a fluid flow.
  • At the A container puller 132 is located at the outlet of the cooling fluid unit 118.
  • the container puller 132 has a container removal unit 120, which uses a fluid flow to apply a vacuum to the bottoms of the container units 1, 1' and thus removes them from the conveyor unit 102 and can move them to a downstream process step .
  • this section of the conveyor unit 102 moves back to the entrance of the pin oven 100.
  • the conveyor unit 102 is guided with a plurality of rollers 156.
  • FIG. 2 shows a detail of the pin oven 100, namely the stabilization unit 110.
  • the stabilization unit 110 comprises an air duct 158. Openings 160 are provided on one side of the air duct 158. A fluid flow 162 guided in the air channel 158 emerges through the opening 160 and from there exerts fluid pressure on the container units 1, 1'. Due to this pressure, the container units 1, 1' are pressed onto the transport pins 104, 104', 104'' or onto the holding element 106 of the transport pins 104, 104', 104''. As a result, the container units 1, T are stabilized.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a method for drying container units 1, T, in particular cans.
  • the container units 1, T are conveyed with transport pins 104, 104', 104'' along a drying path.
  • the container units 1, T are subjected to a fluid flow at least in sections along the drying section.
  • the fluid flow is set essentially steplessly depending on a container property of the container units 1, T.
  • An efficient drying process for the container units 1, T with the pin oven 100 can be provided by continuously adjusting the fluid flow device 108 depending on the container properties of the container units 1, T.
  • Such a pin oven 100 is resource-saving in comparison to known pin ovens and requires less energy. Further energy savings can be achieved by components of the pin oven 100, such as the detection of speeds and container properties or container properties, so that the fluid flow device 108 can be controlled in such a way that the necessary technical effects, such as drying and reduction of the
  • Solvent entry can be achieved and yet the lowest possible energy is consumed.
  • fluid flow direction 118 cooling fluid unit 120 container extraction unit 122 control device 124 pre-drying frame 126 bottom coater 128 oven unit 130 cooling zone 132 container stripper 134 printing device 136 fluid inlet device 138 fluid outlet device

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung zur Trocknung von Behältereinheiten (1, 1'), insbesondere von Dosen, umfassend eine Fördereinheit (102), insbesondere mit Transportstiften, wobei die Fördereinheit (102) zur Beförderung der Behältereinheiten (1, 1') entlang einer Trocknungsstrecke ausgebildet ist, eine Fluidstromvorrichtung (108), die zur Beaufschlagung der Behältereinheiten (1, 1') zumindest abschnittsweise entlang der Trocknungsstrecke mit einem Fluidstrom ausgebildet ist, und eine mit der Fluidstromvorrichtung (108) signaltechnisch gekoppelte Steuerungsvorrichtung (122), die eingerichtet ist, die Fluidstromvorrichtung (108) in Abhängigkeit einer Behältereigenschaft der Behältereinheiten (1, 1') im Wesentlichen stufenlos einzustellen, um die Behältereinheit mit dem Fluidstrom aufweisend eine vordefinierte Fluidstromeigenschaft zu beaufschlagen.

Description

Trocknungsvorrichtung zur Trocknung von Behältereinheiten und Verfahren
Die Erfindung betrifft eine T rocknungsvorrichtung und ein Verfahren zur T rocknung von Behältereinheiten, insbesondere von Dosen, beispielsweise Getränkedosen.
Trocknungsvorrichtungen, insbesondere Stiftöfen und Durchlauftrocknungsöfen, auch als Internal Bake Oven (IBO) bezeichnet, sind grundsätzlich bekannt. Behältereinheiten, wie beispielsweise Dosen für Getränke, weisen häufig eine Beschichtung an einer äußeren Mantelfläche auf, die als ein Überzug aus Lack oder Farbe ausgebildet ist. Eine solche Beschichtung kann beispielsweise den Markennamen des Anbieters, Verwendungshinweise oder sonstige Inhalte darstellen. Darüber hinaus werden die Innenoberflächen der Dosen üblicherweise in einem Prozessschritt nach den Stiftofen beschichtet und anschließend in dem Durchlauftrocknungsofen getrocknet. Ferner werden solche Lacke eingesetzt, die den Herstellungsprozess der Dose betreffen. Beispielsweise werden die Dosen mit einem solchen Lack auf einer Unterseite der Dose versehen, um die Gleitfähigkeit der Dosen auf den unterschiedlichen Förderbändern einzustellen. Eine Vorrichtung zur Auftragung einer solchen Beschichtung auf Behältereinheiten wird auch als Bedruckungseinrichtung bezeichnet. Damit diese Beschichtung beständig bleibt, ist diese üblicherweise nach dem Aufbringen auszuhärten. Für diese Aushärtung der Beschichtung werden beispielsweise Stiftöfen verwendet, in denen die Beschichtung konvektiv erwärmt, getrocknet, ausgehärtet und/oder eingebrannt wird.
Stiftöfen weisen in der Regel eine Fördereinheit auf. Die Fördereinheit kann ein Kettenförderer sein, der entlang seiner Haupterstreckungsrichtung beabstandet voneinander angeordnete Transportstifte aufweist. Die Behältereinheiten werden mittels der Transportstifte positioniert. Hierfür ragen die Transportstifte in die an einem Ende offenen Behältereinheiten hinein.
Um die im Vorherigen genannte Trocknung der Beschichtung zu ermöglichen, weisen Stiftöfen in der Regel Ventilatoren auf, die die unterschiedlichen Abschnitte innerhalb des Stiftofens mit einem Luftstrom versorgen. Insbesondere in einer Ofeneinheit, in der die Behältereinheiten auf ca. 180 Grad erwärmt werden, sind hohe Fluidstromumsätze erforderlich.
Für Stiftöfen sind große Abluftventilatoren und Umluftventilatoren erforderlich, um unterschiedlichste Anforderungen zu erfüllen. Zum einen ist die Trocknung sicher durchzuführen. Darüber hinaus ist sicherzustellen, dass der Lösemitteleintrag einen Grenzwert nicht überschreitet, um eine Explosionsgefahr zu minimieren. Darüber hinaus ist unabhängig von der gesetzlichen Regelung sicherzustellen, dass sich keine wesentlichen Ablagerungen des Lösemittels, des Lacks, Lackbestandteile oder von Staub einstellen, um die Funktonalität des Stiftofens zu gewährleisten. Ein Nachteil bestehender Stiftofen besteht darin, dass deren Energieverbrauch hoch ist. Insbesondere die eingesetzten Ventilatoren, insbesondere für einen Ofenraum, zeichnen sich durch einen hohen Stromverbrauch aus. Darüber hinaus wird zur Aufheizung des Fluids im Ofenraum eine Heizeinheit, beispielsweise ein Gasbrenner oder ein Elektroheizregister, verwendet, der ebenfalls Energie benötigt. Um die steigenden ökologischen Anforderungen und steigenden Nachhaltigkeitskriterien zu erfüllen, ist der Energieverbrauch von Stiftöfen zu reduzieren. Ein weiterer Nachteil bekannter Stiftofen besteht darin, dass die elektronische Übertragung von relevanten Informationen betreffend die Dosendichte und den Lacktyp als unsicher gelten. Daher muss eine Mindestabluftmenge bzw. ein Mindestabluftstrom in Kombination mit einem maximalen Lösemitteleintrag für den Stiftofen definiert werden.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Trocknungsvorrichtung, insbesondere einen Stiftofen, und ein Verfahren zur Trocknung von
Behältereinheiten bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die den Energieverbrauch von Trocknungsvorrichtungen reduziert.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Trocknungsvorrichtung und einem Verfahren nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen und der
Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Trocknungsvorrichtung, insbesondere einen Stiftofen, zur Trocknung von
Behältereinheiten, insbesondere von Dosen, umfassend eine Fördereinheit, insbesondere mit Transportstiften, wobei die Fördereinheit zur Beförderung der Behältereinheiten entlang einer Trocknungsstrecke ausgebildet ist, eine Fluidstromvorrichtung, die zur Beaufschlagung der Behältereinheiten zumindest abschnittsweise entlang der Trocknungsstrecke mit einem Fluidstrom ausgebildet ist, und eine mit der Fluidstromvorrichtung signaltechnisch gekoppelte Steuerungsvorrichtung, die eingerichtet ist, die Fluidstromvorrichtung in Abhängigkeit einer Behältereigenschaft der Behältereinheiten im Wesentlichen stufenlos einzustellen, um die Behältereinheiten mit dem Fluidstrom aufweisend eine vordefinierte Fluidstromeigenschaft zu beaufschlagen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die bekannten Einstellungen von Fluidstromvorrichtungen mit beispielsweise drei bis fünf Stufen keine energieeffiziente Verwendung von Trocknungsvorrichtungen ermöglicht, da mit diesen kein anforderungsgerechter Fluidstrom einstellbar ist. Darüber hinaus haben die Erfinder herausgefunden, dass eine Kopplung der Einstellung der Fluidstromvorrichtungen mit Behältereigenschaften eine effiziente Steuerung der Trocknungsvorrichtung ermöglicht. Insbesondere kann in Abhängigkeit von kinetischen, materialspezifischen und/oder geometrischen Behältereigenschaften eine vorteilhafte Steuerung ermöglicht werden, die zur einer besseren Ressourceneffizienz führt. Beispielsweise zeichnet sich eine solche
Trocknungsvorrichtung durch eine geringere Erzeugung von Kohlenstoffdioxid aus.
Die Fluidstromvorrichtung kann durch die Steuerung in Abhängigkeit der Behältereigenschaft insbesondere derart gesteuert werden, dass ein Abluftstrom und/oder ein Umluftstrom der Trocknungsvorrichtung so eingestellt wird, dass einerseits die gesetzlichen und behälterspezifischen Anforderungen erfüllt werden und andererseits ein minimaler Energieverbrauch der Fluidstromvorrichtung sichergestellt wird. Auf Basis einer solchen Steuerung kann beispielsweise der Lösemitteleintrag in die Trocknungsvorrichtung als ein Steuerungsparameter verwendet werden und nicht primär die häufig herangezogene
Mindestabluftmenge. Somit ermöglicht die Erfindung eine energieeffiziente Trocknungsvorrichtung, sodass die mit einer solchen Trocknungsvorrichtung hergestellten Behältereinheiten beispielsweise Getränkedosen, ebenfalls einen optimierten ökologischen Fußabdruck aufweisen.
Die Trocknungsvorrichtung kann beispielsweise ein Stiftofen oder ein Durchlauftrocknungsofen (IBO) sein. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Stiftofens beschrieben. Die beschriebenen Merkmale, Eigenschaften und Vorteile gelten analog für die Trocknungsvorrichtung im Allgemeinen und für den Durchlauftrocknungsofen im Speziellen.
Die Behältereinheiten sind insbesondere zur Bevorratung von Lebensmitteln, insbesondere von flüssigen Lebensmitteln, vorgesehen. Es kann sich beispielsweise um Dosen, insbesondere Getränkedosen, handeln. Die Behältereinheiten können beispielsweise aus Stahl oder Aluminium bestehen oder diese Materialien umfassen. Ferner sind auch Kompositmaterialien für die Behältereinheiten denkbar. Die Behältereinheiten weisen üblicherweise eine zylindrische Mantelfläche auf, die an ihren Stirnenden schließbar ist. Beispielsweise können die Behältereinheiten ein tiefgezogenes Bauteil sein, das an einem Ende nach dem Tiefziehprozess offen ist und dort mit einem öffenbaren Verschluss verschließbar sind.
Der Stiftofen umfasst insbesondere die Fördereinheit mit Transportstiften. Die Fördereinheit kann beispielsweise eine Kette sein. Die Fördereinheit ist insbesondere mit einer Antriebseinheit gekoppelt, sodass diese entlang der Trocknungsstrecke bewegbar ist. Die Transportstifte sind vorzugsweise beabstandet voneinander an der Fördereinheit angeordnet. Die Transportstifte sind an der Fördereinheit insbesondere angeordnet und ausgebildet, um an diesen Behältereinheiten, insbesondere Dosen, zu positionieren, sodass die Behältereinheiten in einer im Wesentlichen stabilen Lage entlang der Trocknungsstrecke bewegbar sind. Der Stiftofen umfasst ferner die Fluidstromvorrichtung, die zur Beaufschlagung der Behältereinheiten zumindest abschnittsweise entlang der Trocknungsstrecke mit einem Fluidstrom ausgebildet ist. Wie im Folgenden noch näher erläutert, kann die Fluidstromvorrichtung zwei oder mehr Fluidstromeinheiten aufweisen, die entlang der Trocknungsstrecke zumindest abschnittsweise jeweils einen Fluidstrom bereitstellen.
Die Fluidstromvorrichtung ist insbesondere ausgebildet, um einen Zuluftstrom aus der Umgebung des Stiftofens in den Stiftofen, insbesondere in einen Ofenraum, hineinzuführen und einen Abluftstrom aus dem Stiftofen, insbesondere aus dem Ofenraum, herauszuführen. Darüber hinaus kann die Fluidstromvorrichtung einen Umluftstrom innerhalb des Stiftofens, insbesondere innerhalb des Ofenraums, erzeugen. Die Fluidstromvorrichtung kann beispielsweise als ein Ventilator ausgebildet werden. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Fluidstromvorrichtung zwei oder mehr oder eine Vielzahl an Ventilatoren aufweist.
Der Stiftofen umfasst darüber hinaus die Steuerungsvorrichtung, die mit der Fluidstromvorrichtung signaltechnisch gekoppelt ist. Die Steuerungsvorrichtung ist eingerichtet, die Fluidstromvorrichtung in Abhängigkeit einer Behältereigenschaft der Behältereinheiten im Wesentlichen stufenlos einzustellen. Das Einstellen der Fluidstromvorrichtung betrifft insbesondere das Einstellen einer vordefinierten Fluidstromeigenschaft. Die Fluidstromeigenschaft kann beispielsweise ein Fluiddruck, der beispielsweise in bar angegeben wird, und/oder einen Fluidvolumenstrom, der beispielsweise in Kubikmeter pro Stunde angegeben werden kann.
In unterschiedlichen Abschnitten des Stiftofens können unterschiedliche Fluidstromeigenschaften relevant sein. Beispielsweise ist es innerhalb des Vortrockenrahmens ein Ziel, einen spezifischen Fluiddruck auf den äußeren Boden der Behältereinheiten zu bewirken, um eine sichere Positionierung der Behältereinheiten an den Transportstiften zu gewährleisten. Innerhalb des Ofenraums ist es hingegen ein Ziel, einen spezifischen Fluidvolumenstrom einzustellen.
Wie im Folgenden noch näher erläutert, kann die Behältereigenschaft eine Fördergeschwindigkeit, eine Behältereinheitsdichte, eine Länge, ein Durchmesser, eine Wandstärke, eine Lackzusammensetzung, eine Lack- und/oder Lösemittelmenge der Behältereinheit sein.
Die Fluidstromvorrichtung wird mittels der Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit der Behältereigenschaft im Wesentlichen stufenlos eingestellt. Im Wesentlichen stufenlos bedeutet insbesondere im Wesentlichen kontinuierlich. Im Wesentlich stufenlos kann darüber hinaus bedeuten, dass die Fluidstromvorrichtung nicht diskret eingestellt wird.
Im Wesentlich stufenlos kann darüber hinaus bedeuten, dass ein eingestellter Fluidstrom, beispielsweise gemessen in Volumen pro Zeiteinheit, weniger als 10 %, weniger als 5 % oder weniger als 2,5 % von einem vordefinierten Fluidstrom, beispielsweise angegeben in Volumen pro Zeiteinheit, abweicht. Des Weiteren kann im Wesentlichen stufenlos bedeuten, dass die Fluidstromvorrichtung mit mehr als 10 Stufen, mehr als 20 Stufen oder mehr als 100 Stufen einstellbar ist. Ferner kann im Wesentlichen stufenlos bedeuten, dass ein Stufenabstand zwischen zwei aufeinander folgenden Stufen weniger als 10 % eines Einstellungsbereichs der Fluidstromvorrichtung, weniger als 5 % des
Einstellungsbereichs oder weniger als 2,5 % des Einstellungsbereichs beträgt. Die Fluidstromvorrichtung wird derart eingestellt, dass der Fluidstrom eine vordefinierte Fluidstromeigenschaft aufweist. Die Fluidstromeigenschaft kann beispielsweise ein Fluiddruck und/oder ein bereitgestelltes Fluidvolumen je Zeiteinheit sein. Mittels einer derart einzustellenden Fluidstromvorrichtung wird der Energieverbrauch für die Fluidstromvorrichtung reduziert, da der Abstand zwischen einer energieoptimalen Einstellung und einer einstellbaren Einstellung gering ist. Darüber hinaus kann ein Energieverbrauch, beispielsweise ein Gasverbrauch oder ein Stromverbrauch, für den Heizofen reduziert werden, da mittels des Fluidstroms eine optimierte Trocknung ermöglicht wird. Ferner wird dadurch der Aufwand für die Abgasnachbehandlung reduziert, sodass bei dieser der erforderliche Energieaufwand reduziert wird.
Es ist bevorzugt, dass der Stiftofen eine Heizeinheit, vorzugsweise den im Vorherigen genannten Gasbrenner, umfasst, die angeordnet und ausgebildet ist, den Fluidstrom im Ofenraum derart zu beheizen, dass die Behältereinheiten für eine vorbestimmte Zeit auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden. Die vorbestimmte Temperatur kann beispielsweise mehr als 180 Grad Celsius betragen. Die vorbestimmte Zeit kann beispielsweise mindestens 0,5 Sekunden, vorzugsweise mindestens 1 Sekunde betragen.
Es ist bevorzugt, dass die Behältereigenschaft eine kinematische Behältereigenschaft ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die
Behältereigenschaft eine Fördergeschwindigkeit, mit der die Fördereinheit die Behältereinheiten fördert, kennzeichnet. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Behältereigenschaft eine Behältereinheitsdichte ist, die eine beförderte Anzahl an Behältereinheiten pro Zeiteinheit kennzeichnet. Die Behältereinheitsdichte beschreibt insbesondere die in den Stiftofen eintretenden und/oder durch den Stiftofen geförderte Anzahl an Behältereinheiten pro Zeiteinheit. Beispielsweise kann die Behältereinheitsdichte 2.500 Behältereinheiten pro Minute betragen.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante des Stiftofens umfasst eine Dichtemesseinheit, die zum Erfassen der Behältereinheitsdichte eingerichtet ist. Es ist bevorzugt, dass die Dichtemesseinheit eingerichtet ist, ein die
Behältereinheitsdichte charakterisierendes Dichtesignal zu erzeugen und/oder bereitzustellen. Ferner ist es bevorzugt, dass die Dichtemesseinheit zwei oder mehr Dichtemesssensoren zum redundanten Erfassen der Behältereinheitsdichte aufweist.
Die Dichtemesseinheit kann beispielsweise eine Zähleinheit sein. Die Dichtemesseinheit umfasst vorzugsweise einen, zwei oder mehrere optische Sensoren, beispielsweise Lichtschranken, Induktivitätssensoren, Farbsensoren und/oder Infrarotsensoren. Ferner kann die Dichtemesseinheit Induktivitätssensoren, Kapazitätssensoren, magnetische Sensoren und/oder Annäherungssensoren, beispielsweise Ultraschallsensoren, aufweisen. Insbesondere können die Dichtemesssensoren als solche ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann die Dichtemesseinheit eine Kamera oder eine Linienkontrolle aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass dieser eine Fluidstrommesseinheit zur Erfassung des aus dem Stiftofen, insbesondere aus dem Ofenraum, austretenden Abluftstroms umfasst, wobei vorzugsweise die Fluidstrommesseinheit zwei oder mehr
Fluidstrommesssensoren zum redundanten Erfassen des aus dem Stiftofen, insbesondere dem Ofenraum, austretenden Abluftstroms aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die Fluidstromvorrichtung eine Fluidstromeinheit eines Ofenraums ist oder umfasst. Eine solche Fluidstromeinheit ist insbesondere zur Ausbildung des Zuluftstroms und des Abluftstroms in bzw. aus dem Ofenraum ausgebildet.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Stiftofen die Dichtemesseinheit und die Fluidstrommesseinheit aufweist, wobei diese jeweils ausgebildet sind, redundant zu messen. Mit einem solchen Stiftofen wird in vorteilhafterweise ermöglicht, dass eine variable Dosendichte und eine variable Abluftmenge gemessen werden. Somit können die Sicherheitsbestimmungen einiger Regionen erfüllen werden, ohne dass eine fixe Mindestabluftmenge gewährleistet sein muss. Somit wird auch eine sichere Methode der Messung der Lösemittelkonzentration im Ofenraum, wie sie beispielsweise in der Norm EN1539 gefordert wird, ermöglicht. Infolgedessen kann davon abgesehen werden, dass für den Stiftofen eine Mindestabluftmenge and ein maximaler Lösemitteleintrag festzulegen ist. Es ist somit ausreichend, einen maximalen Lösemitteleintrag je Dose sowie eine maximale Behältereinheitsdichte des Stiftofens festzulegen, um einen minimalen Abluftstrom einzustellen. Der Lösemitteleintrag ermittelt sich aus der maximalen Dosenoberfläche, insbesondere der Mantelfläche und einer Angabe, wie groß die zur Beschichtung der Dosenoberfläche erforderliche Lackmenge ist. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass der Stiftofen eine Geschwindigkeitsmesseinheit umfasst, die zum Erfassen der Fördergeschwindigkeit eingerichtet ist. Die Geschwindigkeitsmesseinheit ist vorzugsweise eingerichtet, um ein die Fördergeschwindigkeit charakterisierendes Geschwindigkeitssignal zu erzeugen und/oder bereitzustellen. Die Geschwindigkeitsmesseinheit kann beispielsweise eine Lichtschranke und/oder ein Induktionssensor aufweisen. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Geschwindigkeitsmesseinheit eine Lichtschranke und einen Induktionssensor aufweist, um eine redundante Erfassung der Fördergeschwindigkeit zu ermöglichen. Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Fluidstromvorrichtung basierend auf dem Dichtesignal und/oder dem Geschwindigkeitssignal einzustellen. Je größer beispielsweise die Behältereinheitsdichte ist, je größer ist ein Lösemitteleintrag in den Stiftofen. Darüber hinaus ist ein größerer Fluidstrom üblicherweise erforderlich, wenn die Behältereinheiten mit einer hohen Geschwindigkeit durch den Stiftofen gefördert werden, um die Trocknung der Beschichtung der Behältereinheiten zu gewährleisten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Fluidstromvorrichtung derart stufenlos einzustellen, dass ein vordefinierter Fluiddruck und/oder ein gefördertes Fluidvolumen pro Zeiteinheit bereitstellbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Stiftofens ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Fluidstromvorrichtung in Abhängigkeit mindestens einer Behälterbeschaffenheit der Behältereinheiten einzustellen. Die Behälterbeschaffenheit beschreibt beispielsweise eine Länge, einen Durchmesser, eine Wandstärke, eine Lack- und/oder Lösemittelmenge, eine Lackart, eine Lackzusammensetzung und/oder eine Lackdichte. Der einzustellende Fluidstrom ist u.a. davon abhängig, wie die Behältereinheiten beschaffen sind. Beispielsweise weisen Behältereinheiten mit einer großen Wandstärke eine andere Erwärmungskurve auf als Behältereinheiten mit einer geringen Wandstärke. Darüber hinaus kann auch die Länge der Behältereinheiten eine zu berücksichtigende Behältereigenschaft sein, da die Wirkung des
Fluidstroms auf die unterschiedlichen Bereiche einer langen Behältereinheit anders ist als auf eine kurze Behältereinheit.
Die Berücksichtigung der Behälterbeschaffenheit bei der Einstellung der Fluidstromvorrichtung ermöglicht eine präzisere Einstellung, sodass die eingestellte Fluidstromeigenschaft möglichst nah an einer optimalen
Fluidstromeigenschaft eingestellt ist. Somit kann der erforderliche Energieaufwand weiter reduziert werden.
Eine bevorzugte Fortbildung des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass dieser eine Beschaffenheitsmessvorrichtung umfasst, die angeordnet und ausgebildet ist, die mindestens eine Behälterbeschaffenheit zu erfassen, wobei vorzugsweise die mindestens eine Behälterbeschaffenheit eine Mantelfläche der Behältereinheiten ist, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, einen Lösemitteleintrag basierend auf der erfassten Behälterbeschaffenheit und der erfassten Behältereinheitsdichte zu ermitteln. Es ist bevorzugt, dass die Beschaffenheitsmessvorrichtung angeordnet und ausgebildet ist, ein die Behälterbeschaffenheit charakterisierendes Beschaffenheitssignal zu erzeugen und/oder bereitzustellen. Die Steuerungsvorrichtung ist insbesondere eingerichtet, um das Beschaffenheitssignal zu empfangen und zu verarbeiten und auf Basis des Beschaffenheitssignals den Lösemitteleintrag zu ermitteln.
Da die Mantelfläche Einfluss auf die Lackmenge bzw. den Lösemitteleintrag je Dose hat, kann anhand der Mantelfläche eine nach Dosengröße spezifizierte Lösemittelmenge bestimmt werden, um den erforderlichen minimalen Abluftstrom noch genauer ermitteln zu können. Die Beschaffenheitsmessvorrichtung kann beispielsweise angeordnet und ausgebildet sein, um eine Farbe der Behältereinheiten zu erfassen. Auf Basis einer Farbe für Behältereinheiten kann auf deren Lösemittelmenge geschlossen werden. Mit einer Information charakterisierend die Farbe einer Behältereinheit kann die Steuerungsvorrichtung beispielsweise den Lösemitteleintrag pro Behältereinheit bestimmen. Unter Berücksichtigung der Behältereinheitsdichte kann die Steuerungsvorrichtung darüber hinaus den Lösemitteleintrag ermitteln. Der Lösemitteleintrag ist insbesondere bezogen auf eine Zeiteinheit zu verstehen. Die Beschaffenheitsmessvorrichtung ist insbesondere in einem Vortrockenrahmen des Stiftofens angeordnet.
Die eingangs genannte Mindestabluftmenge bzw. ein Mindestabluftstrom wird üblicherweise auf Grundlage einer Behältermaximalgröße, beispielsweise 500 ml, einer Maximallackmenge je Behältereinheit und einer maximalen Behältereinheitsdichte, beispielsweise 2.500 Behältereinheiten pro Minute, ermittelt. Dieser Mindestabluftstrom darf grundsätzlich nicht unterschritten werden. Der Mindestabluftstrom reduziert die Möglichkeit, die Fluidstromvorrichtung energieoptimal einzustellen.
Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass der Mindestabluftstrom variabel zu gestalten ist, wenn die Behältergröße, die Lackmenge je Behälter und/oder die Behältereinheitsdichte sicher bestimmbar sind. Beispielsweise kann bei einer sicheren Bestimmung der Behältergröße, eine Reduktion des Mindestabluftstroms erfolgen, da die die tatsächliche Größe und beispielsweise nicht die zuvor genannte Behältermaximalgröße heranzuziehen ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, einen Mindestabluftstrom unter Berücksichtigung eines ermittelten Lösemitteleintrags zu bestimmen. Es ist bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, den Lösemitteleintrag basierend auf einer Behältereinheitsgröße, einer Lösemittelmenge je Behältereinheit und/oder der Behältereinheitsdichte zu ermitteln. Wenn für eine dieser Parameter kein zuverlässiger Messwert vorliegt, wird für diesen ein Maximalwert herangezogen. Ferner ist es bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung die Fluidstromvorrichtung derart steuert, dass die Fluidstromvorrichtung den Mindestabluftstrom aus dem Stiftofen, insbesondere dem Ofenraum, befördert. Ferner kann die Steuerungsvorrichtung eingerichtet sein, einen Sicherheitsfaktor bei einer Bestimmung des Abluftstroms zu berücksichtigen, sodass der einzustellende Abluftstrom größer als der Mindestabluftstrom ist.
Die Behältereinheitsgröße kann beispielsweise anhand der Mantelfläche ermittelt werden. Der Lösemitteleintrag kann beispielsweise als Funktion der Behältereinheitsdichte, der Mantelfläche und der Lösemittelmenge, insbesondere dem Gewicht pro Volumen, ermittelt und in Gewicht pro Zeit angegeben werden. Auf Basis einer derartigen Ermittlung wird die tatsächlich eingetragene Lösemittelmenge je Zeiteinheit berücksichtigt, sodass keine Messung der Lösemittelmenge in der Luft erforderlich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Fluidstromvorrichtung in Abhängigkeit einer Leistung der Heizeinheit einzustellen. Je geringer der Lösemitteleintrag ist, desto geringer ist der Abluftstrom. Dies führt zu einer geringeren Zuluft und Umluft, sodass ein geringer Energieverlust auftritt. Infolgedessen ist eine geringere Leistung der Heizeinheit, insbesondere eine geringere Brennerleistung, erforderlich, sodass der Abluftstrom verringert werden kann.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass diese eine Fluideinlasseinheit zum Einlassen eines Zuluftstroms in den Stiftofen umfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung mit der Fluideinlasseinheit signaltechnisch gekoppelt und eingerichtet ist, die Fluideinlasseinheit derart zu steuern, dass der in den Stiftofen eintretende Zuluftstrom im Wesentlichen dem aus dem Stiftofen austretenden Abluftstrom entspricht.
Durch eine derartige Steuerung der Fluideinlasseinheit wird vermieden, dass wesentliche Mengen des Fluidstroms durch einen Behältereinheitseinlass und Behältereinheitsauslass ein- oder austreten. Somit kann der Fluidstrom innerhalb des Stiftofens gezielt gesteuert werden.
Die Fluideinlasseinheit ist insbesondere von der Steuerungsvorrichtung steuerbar und/oder regelbar. Dass der in den Stiftofen eintretende Zuluftstrom im Wesentlichen dem aus dem Stiftofen austretenden Abluftstrom entspricht, bedeutet insbesondere, dass der eintretende Fluidstrom und der austretende Fluidstrom nicht mehr als 10 %, nicht mehr als 20 % oder nicht mehr als 30 % voneinander abweichen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass dieser einen Ofenraum zur Beaufschlagung der Behältereinheiten mit einem aufgeheizten Fluid umfasst, wobei die Fluidstromvorrichtung eine Umluftfluideinheit umfasst, die angeordnet und ausgebildet ist, Fluid innerhalb des Ofenraums umzuwälzen. Der Ofenraum kann der im Vorherigen genannte Ofenraum sein.
Ferner ist es bevorzugt, dass ein Differenzdruck der Umlufteinheit, insbesondere in einer Strömungsrichtung des Fluids vor und nach der Umluftfluideinheit, ermittelt wird. Der Differenzdruck kann beispielsweise auf einem gemessenen Druck in Strömungsrichtung des Fluids vor der Umluftfluideinheit und einem gemessenem Druck in einer Strömungsrichtung des Fluids nach der Umluftfluideinheit basieren.
Die Steuerungsvorrichtung ist ferner vorzugsweise eingerichtet, eine Materialablagerung zu detektieren, wenn sich der Differenzdruck bei einer Referenzdrehzahl der Umluftfluideinheit und einer Referenztemperatur ändert. Die Referenzdrehzahl und die Referenztemperatur können im Wesentlichen beliebig gewählt sein. Entscheidend ist, dass der Differenzdruck bei gleicher Drehzahl und gleicher Temperatur ohne Materialablagerungen im Wesentlichen konstant bleibt, sodass bei einem sich verändernden Differenzdruck auf eine Materialablagerung geschlossen werden kann.
Der Abluftstrom ist insbesondere der aus dem Ofenraum austretende Fluidstrom, beispielsweise bewirkt mit der im Vorherigen genannten Fluidstromeinheit des Ofenraums. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, um bei Detektion einer Störung ein Warnsignal auszugeben. Der Ofenraum ist insbesondere derart ausgebildet, um das Fluid derart aufzuheizen, dass die Behältereinheiten zumindest für eine vorbestimmte Zeitdauer, insbesondere eine kurzzeitige Zeitdauer, beispielsweise 0,5 Sekunden oder 1 Sekunde, auf eine Temperatur von mindestens 180 Grad Celsius aufgewärmt werden. Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass dieser mindestens zwei mit der Steuerungsvorrichtung signaltechnisch gekoppelte Temperatursensoren umfasst, die zum Erfassen einer Behältertemperatur der Behältereinheiten entlang der Trocknungsstrecke innerhalb des Ofenraums eingerichtet sind, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, einen Temperaturverlauf der Behältereinheiten entlang der Trocknungsstrecke zu ermitteln. Vorzugsweise umfasst der Stiftofen eine Vielzahl an Temperatursensoren. Auf Basis des Temperaturverlaufs kann in vorteilhafter Weise ermittelt werden, ob die Behältereinheiten der erforderlichen Maximaltemperatur ausreichend lange ausgesetzt sind. Die Temperatursensoren können beispielsweise Infrarotsensoren sein. Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass die Fluidstromvorrichtung eine Stabilisierungseinheit ausgebildet zur Stabilisierung der Behältereinheiten umfasst oder ist, wobei die
Stabilisierungseinheit von der Steuerungsvorrichtung derart einstellbar ist, dass die Behältereinheiten in Abhängigkeit der Behältereigenschaft auf den Transportstiften stabilisiert werden. Die Stabilisierungseinheit kann abschnittsweise oder vollständig entlang der Trocknungsstrecke wirken.
Die Stabilisierungseinheit ist insbesondere angeordnet und ausgebildet, um den Fluidstrom auf die Böden der Behältereinheiten zu richten, sodass diese auf die Transportstifte gedrückt werden. Die Einstellung der Stabilisierungseinheit in Abhängigkeit der Behältereigenschaft ist beispielsweise dahingehend vorteilhaft, da bei geringer Fördergeschwindigkeit ein geringerer Andruck erforderlich ist als bei hohen Fördergeschwindigkeiten. Folglich können Energiekosten der Stabilisierungseinheit reduziert werden.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass die Fluidstromvorrichtung eine Kühleinheit ausgebildet zum Kühlen der Behältereinheiten umfasst oder ist, wobei die Kühleinheit von der Steuerungsvorrichtung derart einstellbar ist, dass die Behältereinheiten in Abhängigkeit der Behältereigenschaft gekühlt werden.
Beispielsweise ist eine Behältereinheit mit einer großen Länge oder einer dicken Wandstärke stärker zu kühlen als eine kurze Behältereinheit mit einer dünnen Wandstärke. Die Kühleinheit ist insbesondere durch die Abgabe des Fluidstroms zum Kühlen der Behältereinheiten ausgebildet. Die Kühleinheit ist insbesondere angeordnet und ausgebildet, die Behältereinheiten mit einem Fluidstrom zu beaufschlagen, sodass die Behältereinheiten gekühlt werden. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, die Kühleinheit in Abhängigkeit der Behältereinheitsdichte und/oder der Fördergeschwindigkeit zu steuern. Beispielsweise ist eine Verweilzeit der Behältereinheiten in der Kühleinheit länger, wenn die Fördergeschwindigkeit geringer ist, sodass diese über einen längeren Zeitraum mit Fluidstrom beaufschlagt werden. Infolgedessen kann der Fluidstrom gedrosselt werden, um die gleiche Temperatur der Behältereinheiten am Ausgang der Kühleinheit zu bewirken.
Es ist bevorzugt, dass einer der oder ein Temperaturmesssensor am Ausgang der Kühleinheit zur Messung einer Temperatur der Behältereinheiten angeordnet ist und die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Fluidstromvorrichtung basierend auf der Temperatur der Behältereinheiten zu steuern. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Stiftofen einen Kondensatabscheider aufweist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Kondensatabscheider innerhalb eines Umluftsystems des Stiftofens angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend kann der Kondensatabscheider in einer der Abluftreinigungsanlage nachgeschalteten Rohrleitung angeordnet sein. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass der Kondensatabscheider mit der Steuerungsvorrichtung signaltechnisch gekoppelt ist und die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, den Kondensatabscheider in Abhängigkeit der Behältereigenschaft der Behältereinheiten zu steuern.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung des Stiftofens zeichnet sich dadurch aus, dass die Fluidstromvorrichtung eine Behälterentnahmeeinheit ausgebildet zum Entnehmen der Behältereinheiten von den Transportstiften umfasst oder ist, wobei die Behälterentnahmeeinheit von der Steuerungsvorrichtung basierend auf der Behältereigenschaft einstellbar ist. Die Behälterentnahmeeinheit erzeugt insbesondere einen Unterdrück, um die Behältereinheiten von den Transportstiften zu entnehmen.
Insbesondere wird dieser Unterdrück auf die Böden der Behältereinheiten ausgeübt. Die Behälterentnahmeeinheit entnimmt die Behältereinheiten insbesondere kurz vor einem Radius, sodass der Radius der Behälterentnahmeeinheit, die Masse der Behältereinheiten und die Fördergeschwindigkeit im Bereich der Behälterentnahmeeinheit relevante Behältereigenschaften sind. Es ist bevorzugt, dass die einzelnen Einheiten bzw. Bestandteile der Fluidstromvorrichtung in einer definierten Reihenfolge entlang der Trocknungsstrecke angeordnet sind. Es ist bevorzugt, dass am Beginn der Trocknungsstrecke, benachbart zu einer Bedruckungseinrichtung, die Stabilisierungseinheit angeordnet ist. Stromabwärts von der Stabilisierungseinheit ist vorzugsweise ein Behältereinheitbodenbeschichter angeordnet. Weiter stromabwärts ist vorzugsweise der Ofenraum mit der Fluidstromeinheit und der Umluftfluideinheit angeordnet. Weiter stromabwärts ist es bevorzugt, dass die Kühleinheit angeordnet ist, um die in dem Ofenraum aufgeheizten Behältereinheiten zu kühlen. Weiter stromabwärts von der Kühleinheit ist vorzugsweise die Behälterentnahmeeinheit angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Trocknung von Behältereinheiten, insbesondere von Dosen, umfassend die Schritte: Fördern der Behältereinheiten mit Transportstiften entlang einer Trocknungsstrecke, Beaufschlagen der Behältereinheiten zumindest abschnittsweise entlang der Trocknungsstrecke mit einem Fluidstrom, im Wesentlichen stufenloses Einstellen des Fluidstroms in Abhängigkeit einer Behältereigenschaft der Behältereinheiten.
Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das Verfahren einen, zwei oder mehrere der folgenden Schritte umfasst: Erfassen einer Behältereinheitsdichte, Erfassen einer Fördergeschwindigkeit, Einstellen der Fluidstromvorrichtung basierend auf der Behältereinheitsdichte und/oder der Fördergeschwindigkeit, Einstellen eines vordefinierten Fluiddrucks und/oder eines geförderten Fluidvolumens pro Zeiteinheit, Einstellen des Fluidstroms in Abhängigkeit mindestens einer Behälterbeschaffenheit der Behältereinheiten, Erfassen mindestens einer Behälterbeschaffenheit, Ermitteln eines Lösemitteleintrags basierend auf der erfassten Behälterbeschaffenheit und der Behältereinheitsdichte, Einstellen des Fluidstroms basierend auf dem Lösemitteleintrag derart, dass ein vordefinierter Lösemitteleintrag im Wesentlichen nicht überschritten wird, Steuern eines eintretenden Fluidstroms, derart, dass dieser im Wesentlichen einem austretenden Fluidstrom entspricht, Erfassen eines austretenden Fluidstroms, Umwälzen von Fluid innerhalb eines Ofenraums, Detektieren einer Materialablagerung in Abhängigkeit der Behältereigenschaft, insbesondere der Fördergeschwindigkeit, der Behälterbeschaffenheit, und eines Abluftfluidvolumens, Erfassen einer Behältertemperatur der Behältereinheiten entlang der Trocknungsstrecke innerhalb des Ofenraums, Ermitteln eines Temperaturverlaufs der
Behältereinheiten entlang der Trocknungsstrecke, Stabilisieren der Behältereinheiten in Abhängigkeit der Behältereigenschaft auf den
Transportstiften, Kühlen der Behältereinheiten in Abhängigkeit der Behältereigenschaft mit dem Fluidstrom, Entnehmen der Behältereinheiten von den Transportstiften, wobei der hierfür erforderliche Fluidstrom basierend auf der Behältereigenschaft eingestellt wird. Das Verfahren und seine möglichen Fortbildungen weisen Merkmale bzw. Verfahrensschritte auf, die sie insbesondere dafür geeignet machen, für einen Stiftofen und seine Fortbildungen verwendet zu werden.
Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails des Verfahrens und seiner möglichen Fortbildungen wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen des
Stiftofens verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische, zweidimensionale Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Stiftofens;
Figur 2: eine schematische, zweidimensionale Detailansicht des in
Figur 1 gezeigten Stiftofens; und
Figur 3: eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens.
In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche bzw. -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Figur 1 zeigt einen Stiftofen 100. Der Stiftofen 100 umfasst eine Fördereinheit 102, die als Kette ausgebildet ist. Die Fördereinheit 102 umfasst die in Figur 2 gezeigten Transportstifte 104, 104‘, 104“. An den Transportstiften 104, 104’, 104” können Behältereinheiten 1, T angeordnet werden und somit entlang der mäanderförmigen T rocknungsstrecke befördert werden. Der Stiftofen 100 umfasst ferner eine Fluidvorrichtung 108. Die Fluidvorrichtung 108 umfasst eine
Stabilisierungseinheit 110, eine Umluftfluideinheit 112, eine Fluidstromeinheit 115, eine Kühlfluideinheit 118 und eine Behälterentnahmeeinheit 120.
Die Behältereinheiten 1, T werden in einer nicht von dem Stiftofen 100 umfassten Bedruckungsvorrichtung 134 beschichtet, insbesondere mit einem Lack, der Lösungsmittel enthält. Von der Bedruckungsvorrichtung 134 werden die
Behältereinheiten 1, T an den Stiftofen 100 übergeben. Die
Bedruckungsvorrichtung 134 und der Stiftofen 100 können derart miteinander gekoppelt sein, dass die Bedruckungsvorrichtung 134 die Fördereinheit 102 antreibt.
Die Behältereinheiten 1, T gelangen zunächst in einen Vortrockenrahmen 124. In dem Vortrockenrahmen 124 wirkt eine Stabilisierungseinheit 110, die die
Behältereinheiten 1, T mit einem Fluidstrom an der Fördereinheit 102 stabilisieren. Die Stabilisierungseinheit 110 ist mit einer Steuerungsvorrichtung 122 gekoppelt und wird von dieser derart eingestellt, dass die Behältereinheiten 1, T in Abhängigkeit von Behältereigenschaften auf den Transportstiften 104, 104’, 104” stabilisiert werden. Darüber hinaus ist innerhalb des Vortrockenrahmens 124 ein Kettenspanner 154 vorgesehen, der die Kette der Fördereinheit 102 spannt, sodass diese stets eine vordefinierte Spannung aufweist. Der Stiftofen 100 weist darüber hinaus eine Dichtemesseinheit 140 auf, der die in den Stiftofen eintretenden Behältereinheiten 1, T pro Zeiteinheit misst. Die Dichtemesseinheit 140 kann zwei oder mehr Dichtemesssensoren aufweisen, um eine redundante Messung der Behältereinheitsdichte zu ermöglichen. Darüber hinaus weist der Stiftofen 100 eine Geschwindigkeitsmesseinheit 142 auf, die die Fördergeschwindigkeit, mit der die Behältereinheiten 1, T durch den Stiftofen befördert werden, misst. Ferner weist der Stiftofen 100 eine Behältermesseinheit 144 auf, die eingerichtet ist, um Behältereigenschaften, beispielsweise eine Länge, eine Wandstärke, eine Behälterbeschaffenheit zu bemessen.
Stromabwärts von dem Vortrockenrahmen 124 weist der Stiftofen 100 einen Bodenbeschichter 126 auf. Stromabwärts von dem Bodenbeschichter 126 weist der Stiftofen 100 eine Ofeneinheit 128 auf. Die Ofeneinheit 128 bildet einen Ofenraum 152 aus, in dem die Behältereinheiten 1, 1’ auf eine hohe Temperatur, beispielsweise mehr als 180 Grad Celsius für mindestens 0,5 Sekunden, erwärmt werden. Hierfür weist die Ofeneinheit 128 eine Heizeinheit 114 auf. Die Heizeinheit 114 kann beispielsweise ein Gasbrenner sein. Die Heizeinheit 114 ist mit einer Umluftfluideinheit 112 gekoppelt, die den Fluidstrom in der Fluidstromrichtung 116 bewegt, also zunächst aus dem Ofenraum152 in die Heizeinheit 114, anschließend in die Umluftfluideinheit 112 und anschließend zurück in den Ofenraum 152. Somit wird ein aufgeheizter Fluidstrom dem Ofenraum 152 zur Verfügung gestellt.
Die Ofeneinheit 128 ist darüber hinaus mit einer Fluidstromeinheit 115 gekoppelt. Die Fluidstromeinheit 115 ist angeordnet und ausgebildet, um der Ofeneinheit 128 ein Fluid aus der Umgebung des Stiftofens 100 zur Verfügung zu stellen und um ein Fluid aus der Ofeneinheit 128 herauszuführen. Hierfür weist der Stiftofen eine Fluideinlassvorrichtung 136 und eine Fluidauslassvorrichtung 138 auf. Die Fluidauslassvorrichtung 138 ist ferner mit einem Fluidstromsensor 146 gekoppelt, der eingerichtet ist, um den Fluidstrom zu messen.
Darüber hinaus sind in dem Ofenraum 152 ein erster Temperatursensor 148 und ein zweiter Temperatursensor 150 angeordnet, die zum Erfassen einer Behältertemperatur der Behältereinheiten 1, T entlang der Trocknungsstrecke eingerichtet sind. Die Steuerungsvorrichtung 122 ist vorzugsweise eingerichtet, um einen Temperaturverlauf der Behältereinheiten 1, T entlang der Trocknungsstrecke zu ermitteln. Ferner kann es bevorzugt sein, drei oder mehr, insbesondere eine Vielzahl, Temperatursensoren anzuordnen, um beispielsweise einen detaillierten Temperaturverlauf zu ermitteln.
Stromabwärts von der Ofeneinheit 128 ist eine Kühlzone 130 vorgesehen. Die Kühlzone 130 ist fakultativ für Stiftofen 100 und in der Regel nicht zwingend erforderlich. In der Kühlzone 130 ist eine Kühlfluideinheit 118 angeordnet und ausgebildet, um die Behältereinheiten 1, T mit einem Fluidstrom zu kühlen. Am Ausgang der Kühlfluideinheit 118 befindet sich ein Behälterabzieher 132. Der Behälterabzieher 132 weist eine Behälterentnahmeeinheit 120 auf, die mittels eines Fluidstroms einen Unterdrück auf die Böden der Behältereinheiten 1, 1’ ausübt und diese somit von der Fördereinheit 102 entnimmt und zu einem nachgelagerten Prozessschritt bewegen kann.
Diese Abschnitt der Fördereinheit 102 bewegt sich von dort aus zurück zum Eingang des Stiftofens 100. Die Fördereinheit 102 ist mit einer Vielzahl an Rollen 156 geführt.
Figur 2 zeigt ein Detail des Stiftofens 100, nämlich die Stabilisierungseinheit 110. Die Stabilisierungseinheit 110 umfasst einen Luftkanal 158. Auf einer Seite des Luftkanals 158 sind Öffnungen 160 vorgesehen. Ein in dem Luftkanal 158 geführter Fluidstrom 162 tritt durch die Öffnung 160 aus und übt von dort aus einen Fluiddruck auf die Behältereinheiten 1, 1’ aus. Aufgrund dieses Drucks werden die Behältereinheiten 1, 1’ auf die Transportstifte 104, 104’, 104” zw. auf das Halteelement 106 der Transportstifte 104, 104’, 104” gedrückt. Infolgedessen sind die Behältereinheiten 1, T stabilisiert.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Trocknung von Behältereinheiten 1, T, insbesondere von Dosen. In Schritt 200 werden die Behältereinheiten 1, T mit Transportstiften 104, 104’, 104” entlang einer Trocknungsstrecke gefördert. In Schritt 202, der teilweise oder vollständig parallel zu Schritt 200 ablaufen kann, werden die Behältereinheiten 1, T zumindest abschnittsweise entlang der Trocknungsstrecke mit einem Fluidstrom beaufschlagt. Währenddessen wird in Schritt 204 der Fluidstrom in Abhängigkeit einer Behältereigenschaft der Behältereinheiten 1, T im Wesentlichen stufenlos eingestellt.
Durch das stufenlose Einstellen der Fluidstromvorrichtung 108 in Abhängigkeit der Behältereigenschaften der Behältereinheiten 1, T kann ein effizienter Trocknungsprozess für die Behältereinheiten 1, T mit dem Stiftofen 100 bereitgestellt werden. Ein solcher Stiftofen 100 ist im Vergleich zu bekannten Stiftöfen ressourcenschonend und benötigt weniger Energie. Durch Komponenten des Stiftofens 100, wie beispielsweise der Erkennung von Geschwindigkeiten und Behältereigenschaften bzw. Behälterbeschaffenheiten können weitere Energieeinsparungen erreicht werden, sodass die Fluidstromvorrichtung 108 so gesteuert werden kann, dass die erforderlichen technischen Effekte, wie beispielsweise Trocknung und Reduzierung des
Lösemitteleintrags erreicht werden und dennoch eine möglichst geringe Energie verbraucht wird.
BEZUGSZEICHEN
1, 1' Behältereinheit
100 Stiftofen
102 Fördereinheit
104, 104', 104" T ransportstift
106 Halteelement
108 Fluidstromvorrichtung
110 Stabilisierungseinheit
112 Umluftfluideinheit
114 Heizeinheit
115 Fluidstromeinheit
116 Fluidstromrichtung 118 Kühlfluideinheit 120 Behälterentnahmeeinheit 122 Steuerungsvorrichtung 124 Vortrockenrahmen 126 Bodenbeschichter 128 Ofeneinheit 130 Kühlzone 132 Behälterabzieher 134 Bedruckungsvorrichtung 136 Fluideinlassvorrichtung 138 Fluidauslassvorrichtung
140 Dichtemesseinheit 142 Geschwindigkeitsmesseinheit
144 Behältermesseinheit
146 Fluidstromsensor
148 erster Temperatursensor 150 zweiter Temperatursensor
152 Ofenraum 154 Kettenspanner 156 Rolle 158 Luftkanal 160 Öffnungen 162 Fluidstrom

Claims

ANSPRÜCHE
1. Trocknungsvorrichtung, insbesondere Stiftofen (100), zur Trocknung von Behältereinheiten (1, T), insbesondere von Dosen, umfassend eine Fördereinheit (102), insbesondere mit Transportstiften (104, 104', 104"), wobei die Fördereinheit (102) zur Beförderung der
Behältereinheiten (1, T) entlang einer Trocknungsstrecke ausgebildet ist, eine Fluidstromvorrichtung (108), die zur Beaufschlagung der Behältereinheiten (1, T) zumindest abschnittsweise entlang der Trocknungsstrecke mit einem Fluidstrom ausgebildet ist, und eine mit der Fluidstromvorrichtung (108) signaltechnisch gekoppelte Steuerungsvorrichtung (122), die eingerichtet ist, die
Fluidstromvorrichtung (108) in Abhängigkeit einer Behältereigenschaft der Behältereinheiten (1, T) im Wesentlichen stufenlos einzustellen, um die Behältereinheiten (1, T) mit dem Fluidstrom aufweisend eine vordefinierte Fluidstromeigenschaft zu beaufschlagen.
2. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Behältereigenschaft eine Fördergeschwindigkeit, mit der die Fördereinheit (102) die Behältereinheiten (1, T) fördert, und/odereine Behältereinheitsdichte ist, die eine beförderte Anzahl an Behältereinheiten (1, T) pro Zeiteinheit kennzeichnet.
3. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Dichtemesseinheit (140), eingerichtet zum Erfassen der
Behältereinheitsdichte, wobei vorzugsweise die Dichtemesseinheit zwei oder mehr Dichtemesssensoren zum redundanten Erfassen der Behältereinheitsdichte aufweist.
4. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Fluidstrommesseinheit (146) zur Erfassung des aus dem Stiftofen (100) austretenden Abluftstroms, wobei vorzugsweise die Fluidstrommesseinheit zwei oder mehr Fluidstrommesssensoren zum redundanten Erfassen des aus dem Stiftofen austretenden Abluftstroms aufweist.
5. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Geschwindigkeitsmesseinheit (142), eingerichtet zum Erfassen der
Fördergeschwindigkeit, wobei vorzugsweise die
Geschwindigkeitsmesseinheit (142) eine Lichtschranke und/oder einen Induktionssensor aufweist.
6. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerungsvorrichtung (122) eingerichtet ist, die Fluidstromvorrichtung (108) derart stufenlos einzustellen, dass ein vordefinierter Fluiddruck und/oder ein gefördertes Fluidvolumen pro Zeiteinheit bereitstellbar ist.
7. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Steuerungsvorrichtung (122) eingerichtet ist, die Fluidstromvorrichtung (108) in Abhängigkeit mindestens einer Behälterbeschaffenheit der Behältereinheiten (1, T) einzustellen.
8. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Beschaffenheitsmessvorrichtung (144), die angeordnet und ausgebildet ist, die mindestens eine Behälterbeschaffenheit zu erfassen, wobei vorzugsweise die mindestens eine Behälterbeschaffenheit eine Mantelfläche der Behältereinheiten (1, T) ist, wobei die Steuerungsvorrichtung (122) eingerichtet ist, einen Lösemitteleintrag basierend auf der erfassten Behälterbeschaffenheit und der erfassten Behältereinheitsdichte zu ermitteln.
9. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, einen Mindestabluftstrom unter Berücksichtigung des Lösemitteleintrags zu bestimmen und vorzugsweise dass die Steuerungsvorrichtung die Fluidstromvorrichtung derart steuert, dass die Fluidstromvorrichtung den Mindestabluftstrom aus dem Stiftofen, insbesondere dem Ofenraum, befördert.
10. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, den Lösemitteleintrag basierend auf einer Behältereinheitsgröße, einer Lösemittelmenge je Behältereinheit und der Behältereinheitsdichte zu bestimmen.
11. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Fluideinlasseinheit (136) zum Einlassen eines Zuluftstroms in den
Stiftofen (100), wobei die Steuerungsvorrichtung (122) mit der Fluideinlasseinheit (136) signaltechnisch gekoppelt und eingerichtet ist, die Fluideinlasseinheit (136) derart zu steuern, dass der in den Stiftofen (100) eintretende Zuluftstrom im Wesentlichen dem aus dem Stiftofen (100) austretenden Abluftstrom entspricht.
12. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen Ofenraum (152) zur Beaufschlagung der Behältereinheiten (1, T) mit einem aufgeheizten Fluid, wobei - die Fluidstromvorrichtung (108) eine Umluftfluideinheit (112) umfasst, die angeordnet und ausgebildet ist, Fluid innerhalb des Ofenraums (152) umzuwälzen, und die Steuerungsvorrichtung (122) eingerichtet ist, eine Materialablagerung zu detektieren, wenn sich ein Differenzdruck der Umlufteinheit bei einer Referenzdrehzahl der Umluftfluideinheit und einer Referenztemperatur ändert.
13. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend mindestens zwei mit der Steuerungsvorrichtung (122) signaltechnisch gekoppelte Temperatursensoren (148, 150), die zum Erfassen einer
Behältertemperatur der Behältereinheiten (1, T) entlang der Trocknungsstrecke innerhalb des Ofenraums eingerichtet sind, wobei die Steuerungsvorrichtung (122) eingerichtet ist, einen Temperaturverlauf der Behältereinheiten (1, T) entlang der Trocknungsstrecke zu ermitteln.
14. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Fluidstromvorrichtung (108) eine Stabilisierungseinheit (110) ausgebildet zur Stabilisierung der Behältereinheiten (1, T) umfasst oder ist, und wobei die Stabilisierungseinheit (110) von der Steuerungsvorrichtung (122) derart einstellbar ist, dass die Behältereinheiten (1, T) in
Abhängigkeit der Behältereigenschaft auf den Transportstiften (104, 104', 104") stabilisiert werden.
15. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fluidstromvorrichtung (108) eine Kühleinheit (118) ausgebildet zum Kühlen der Behältereinheiten (1, T) umfasst oder ist, wobei die Kühleinheit (118) von der Steuerungsvorrichtung (122) derart einstellbar ist, dass die Behältereinheiten (1, T) in Abhängigkeit der Behältereigenschaft gekühlt werden.
16. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fluidstromvorrichtung (108) eine Behälterentnahmeeinheit (120) ausgebildet zum Entnehmen der Behältereinheiten (1, T) von den Transportstiften (104, 104', 104") umfasst oder ist, wobei die Behälterentnahmeeinheit (120) von der Steuerungsvorrichtung (122) basierend auf der Behältereigenschaft einstellbar ist.
17. Verfahren zur Trocknung von Behältereinheiten (1, T), insbesondere von Dosen, umfassend die Schritte:
Fördern der Behältereinheiten (1, T), insbesondere mit
Transportstiften (104, 104', 104"), entlang einer Trocknungsstrecke; Beaufschlagen der Behältereinheiten (1, T) zumindest abschnittsweise entlang der Trocknungsstrecke mit einem Fluidstrom; im Wesentlichen stufenloses Einstellen des Fluidstroms in Abhängigkeit einer Behältereigenschaft der Behältereinheiten (1, T).
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