ES2295700T3 - Horno para calentar de forma pasante piezas en bruto para recipientes de material termoplastico. - Google Patents
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Abstract
Horno (1) para el calentamiento de forma pasante de piezas en bruto, en especial preformas o recipientes intermedios, de material termoplástico, comprendiendo dicho horno medios de transporte (2) apropiados para soportar y desplazar las piezas en bruto unas después de otras, haciendo girar cada una de ellas alrededor de su propio eje, y medios de calentamiento (3) dispuestos lateralmente con respecto a los medios de transporte (2) de forma que calientan los cuerpos de dichas piezas en bruto en desplazamiento, estando dispuestos los medios de transporte (2) de manera que presenten, por lo menos, dos ramales de transporte (4, 5) que se extienden de forma sensiblemente paralela uno al otro y en sentido inverso del transporte, encontrándose los dos ramales indicados recorridos, uno después del otro, por las piezas en bruto, estando dispuestos los medios de calentamiento (3) entre los dos ramales mencionados de transporte (4, 5) paralelos que se extienden uno en las proximidades del otro, caracterizado porque los medios de calentamiento (3) comprenden un solo conjunto de lámparas de calentamiento con radiación por infrarrojos que están dispuestas entre las dos ramas de transporte, siendo gracias a ello que estas lámparas calientan bilateralmente y simultáneamente las piezas en bruto que pasan en sentido inverso, respectivamente, en los dos ramales de transporte.
Description
Horno para calentar de forma pasante piezas en
bruto para recipientes de material termoplástico.
La presente invención se sitúa, de manera
general, en el campo de la fabricación de recipientes, tales como
botellas, frascos, etc., de material termoplástico, tales como PET o
PEN, por soplado o estirado de recipientes iniciales o piezas en
bruto (preformadas, recipientes intermedios) y, de manera más
específica, la invención se refiere a la fase de calentamiento de
dichas piezas iniciales o piezas en bruto, efectuada previamente a
la etapa de soplado o de estirado-soplado con la
finalidad de reblandecer y hacer deformable el material
plástico.
De manera más precisa, la invención se refiere a
perfeccionamientos aportados a los hornos para calentamiento
pasante de las piezas iniciales o piezas en bruto, especialmente
preformas o recipientes intermedios, de material termoplástico, tal
como se indica en el preámbulo de la reivindicación 1.
Para que el proceso de estirado se desarrolle de
manera correcta y regular en el conjunto del cuerpo de la pieza en
bruto, es necesario que la totalidad del material termoplástico se
haya llevado a una temperatura suficiente para su reblandecimiento
sin que, por otra parte, esta temperatura sea excesiva para evitar
la cristalización del material. Esto implica que, a pesar de la
mala conductividad de material termoplástico, una cantidad de calor
suficiente (engendrada, por ejemplo, de forma conocida por
radiaciones infrarrojas) se propaga a través de la totalidad del
grosor de la pared de la pieza en bruto (calentamiento a
núcleo).
En el caso de ciertos medios de calentamiento,
tales como lámparas de radiación por infrarrojos, no sirve el
forzar la potencia de emisión de la radiación de infrarrojos para
intentar llegar de manera más rápida a este resultado, puesto que
la mala conductividad térmica del material termoplástico implica un
cierto lapso de tiempo para llegar a un calentamiento a núcleo y
una reducción de este periodo por el aumento de la potencia de la
radiación de infrarrojos tiene el riesgo de provocar una
cristalización del material superficial de la cara externa de la
pared. Por lo tanto, una solución de este tipo debe ser
imperativamente descartada.
Por lo tanto, se debe buscar solución al
problema en una prolongación del tiempo de exposición del material
termoplástico a los medios de calentamiento.
Una solución podría consistir, de manera
previsible, en hacer más lento el paso de las piezas en bruto por
delante de los medios de calentamiento dispuestos lateralmente. No
obstante, se debe observar que, por otra parte, los fabricantes de
recipientes buscan constantemente aumentar las cadencias de
producción, lo que puede ser obtenido especialmente por el aumento
de las velocidades de las máquinas. Esta aspiración de los
fabricantes es contraria, por lo tanto, a la reducción de la
velocidad de desplazamiento de la cadena de fabricación en
cualquier punto de ésta. Por lo tanto, esta solución debe ser
también descartada.
Ciertamente, se podría prever una reducción de
la velocidad de paso de las piezas en bruto en el horno (por
ejemplo, por reducción de la velocidad a la mitad), pero poniendo en
práctica dos hornos alimentados en paralelo: la capacidad total de
tratamiento se conservaría. Sin embargo esta solución sería
demasiado onerosa, simultáneamente en material y en energía, y
debería de ser igualmente descartada.
Una solución interesante puede consistir en
aumentar la longitud del horno lo que, para una velocidad de paso
determinado de las piezas en bruto, conduciría a aumentar la
duración de la exposición. Resulta entonces posible prever la
reducción de la potencia de emisión de los medios de calentamiento,
lo que no es posible por el hecho de que no se dispone entonces del
tiempo necesario para que el calor se propague por el grosor de la
pared de las piezas en bruto. Esta solución comporta, ciertamente,
un coste adicional de material para alargar el horno, pero en la
utilización se muestra económica por la reducción (que puede llegar
al 35%) de la energía necesaria para el tratamiento térmico de las
piezas en bruto.
No obstante, esta solución, si bien globalmente
es interesante por las razones que se han indicado, presenta un
inconveniente debido a la gran longitud del horno que se constituye
de este modo, que se muestra difícil de realizar en la
práctica.
El documento US 3 787 170 divulga una
instalación de calentamiento de preformas de elementos de
calentamiento dispuestos entre dos ramales paralelos de un
transportador de preformas. No obstante, cada uno de los elementos
de calentamiento está constituido por paneles radiantes formados
cada uno de ellos por resistencias de calentamiento montadas a un
lado y otro de una placa de soporte que es sensiblemente aislante y
que impide que el calor generado por las resistencias de
calentamiento situadas a un lado de la placa de soporte pueda llegar
al otro lado a través de la placa.
Esta instalación conocida funciona, por lo
tanto, como instalación doble en la que las resistencias de
calentamiento montadas sobre las caras respectivas de la placa de
soporte, espalda contra espalda, calientan solamente el semiespacio
hacia el que están dirigidas.
Una instalación de este tipo no confiere, de
manera alguna a los medios de calentamiento, condiciones de
funcionamiento óptimas.
El documento US 4 025 294 divulga una
instalación de calentamiento con bandas de calentamiento que está
dispuesta sensiblemente como el anteriormente explicado y que
presenta, por lo tanto, los mismos inconvenientes.
Es en estas condiciones que la invención propone
una solución perfeccionada que permite satisfacer las necesidades
indicadas de una exposición más prolongada de los elementos de
partida a los medios de calentamiento, evitando los diferentes
inconvenientes de las soluciones que se han explicado
anteriormente.
Con esta finalidad, la invención propone un
horno para calentamiento pasante de las piezas en bruto,
especialmente preformas o recipientes intermedios, de material
termoplástico, tal como se ha mencionado en el preámbulo de la
reivindicación 1, cuyo horno está dispuesto de acuerdo con la
invención, caracterizándose por las disposiciones indicadas en la
parte caracterizante de la reivindicación 1.
Preferentemente, los dos ramales se encuentran
reunidos, en uno de sus extremos, por un tramo de transporte en
forma de bucle que está situado más allá de la zona de acción de los
medios de calentamiento y que por este hecho constituye una zona de
estabilización térmica de dichas piezas en bruto.
Gracias a esta disposición, cada una de las
piezas en bruto pasa, por lo menos, dos veces por el horno, con una
interrupción entre estas dos fases de calentamiento que corresponde
a la trayectoria del retorno de los medios de transporte y que
constituye una etapa de estabilización en el curso de la cual, el
calor continúa difundiéndose en el seno del material. La duración
del calentamiento queda, por lo tanto, doblada y conduce a un
tratamiento térmico del material termoplástico efectuado en
condiciones óptimas, produciendo un calentamiento homogéneo y hasta
el núcleo de la totalidad del material plástico.
En cuanto a las cuestiones estructurales, el
resultado interesante precitado se obtiene con un solo conjunto de
medios de calentamiento, cuya eficacia queda doblada por el hecho de
que se aprovecha, en este caso, su radiación de forma bidireccional
y no monodireccional como en un horno clásico.
Ciertamente, se conocen de anteriormente (ver
por ejemplo los documentos EP-A-0
868 284 y DE-A-24 27 611)
disposiciones de horno con dos filas de paso de los objetos a tratar
a un lado y otro de los medios de calentamiento. No obstante, en
estas disposiciones de tipo conocido, las dos filas de objetos a
calentar se desplazan en el mismo sentido. Estos hornos conocidos
permiten doblar la capacidad de tratamiento, pero cada uno de los
objetos efectúa solamente un único recorrido a lo largo del horno.
Por este hecho, el tiempo de exposición de cada objeto no queda
prolongado con respecto al tiempo de exposición de un objeto que
pasa por un horno tradicional (es decir, con una sola hilera de
objetos) de la misma longitud.
Además, se observará que, en un horno con doble
paso en sentido inverso, tal como se ha preconizado por la
invención, las dos exposiciones sucesivas de cada objeto a los
medios de calentamiento se traducen por un aumento del tiempo de
exposición, pudiéndose acompañar ventajosamente por una reducción de
la potencia de la radiación emitida por dichos medios de
calentamiento y, por lo tanto, por una reducción de la potencia
eléctrica consumida, lo que es especialmente interesante para el
usuario (ensayos efectuados han puesto en evidencia que la economía
obtenida, con lámparas de radiación de infrarrojos, alcanza o
incluso supera 50%).
En una forma de realización interesante, el
horno presenta dos pares de ramales de transporte paralelos con
medios de calentamiento, dispuestos respectivamente en los dos
ramales de cada par, estando conectados los cuatro ramales de
transporte en serie unos con otros por tramos de transporte en
bucles situados más allá de las zonas de acción de los medios de
calentamiento. Para constituir un horno compacto es ventajoso que
los cuatro ramales de transporte sean paralelos entre sí y,
preferentemente, que dichos ramales sean sensiblemente
rectilíneos.
De forma conocida, se pueden asociar
preferentemente a los medios de calentamiento reflectores que están
dispuestos en el lado de cada ramal de transporte opuesto al
ocupado por los medios de calentamiento.
La invención se comprenderá mejor por la lectura
de la descripción detallada siguiente de ciertas formas de
realización que tienen carácter de ejemplo no limitativo. En esta
descripción, se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
- la figura 1 es un esquema simplificado que
muestra una disposición de horno que utiliza las disposiciones de
la invención, y
- la figura 2 es un esquema simplificado que
muestra un ejemplo ventajoso de realización de un horno que
aprovecha las disposiciones de la figura 1.
Haciendo referencia inicialmente a la figura 1,
un horno (1) está destinado a calentar de forma pasante las piezas
en bruto o piezas de partida, especialmente preformas o recipientes
intermedios de material termoplástico, tal como PET o PEN, pudiendo
estar dispuesto dicho horno, en especial, más arriba de una
instalación de soplado o de estirado-soplado para la
fabricación de recipientes.
El horno (1) comprende medios de transporte (2)
apropiados para soportar y desplazar las piezas en bruto (no
representadas) unas después de otras, haciendo girar cada una de
ellas alrededor de su propio eje. De manera conocida, estos medios
transportadores pueden consistir en una serie articulada o cadena de
dispositivos de soporte ("placas giratorias") apropiados para
soportar las piezas en bruto por el cuello de las mismas, al mismo
tiempo que estos dispositivos de soporte son puestos en rotación
(por ejemplo, por engranaje de una rueda dentada, que es solidaria
de los mismos, con una cadena o cremallera lateral fija), de manera
tal que cada pieza en bruto, al mismo tiempo que es desplazada, es
puesta en rotación para que su cuerpo quede expuesto en toda su
periferia a medios de calentamiento (3) dispuestos lateralmente a
los medios transportadores.
De acuerdo con la invención, los medios
transportadores (2) están dispuestos de manera que, como mínimo, dos
ramales (4), (5) de transporte se extienden sensiblemente de forma
paralela uno a otro y en proximidad entre sí, con sentidos de
desplazamiento inversos. Los dos ramales (4), (5) son recorridos uno
después del otro (en serie) por las piezas en bruto, tal como se ha
mostrado por los vectores (6).
Los medios de calentamiento (3) están dispuestos
entre los dos ramales (4), (5) de los medios de transporte (2) y
están dispuestos de manera que funcionen bilateralmente y para
calentar simultáneamente las piezas en bruto que circulan en
sentidos inversos respectivamente sobre los dos ramales (4), (5) de
los medios de transporte.
A título de ejemplo, se han representado en la
figura 1 los medios de calentamiento (3), en este caso en forma de
tres conjuntos sucesivos (7) de lámparas de calentamiento por
radiación de infrarrojos.
De manera simple, los dos ramales (4), (5) de
los medios de transporte, que en la forma de realización preferente
son sensiblemente rectilíneos en el interior del horno, tal como se
ha mostrado en la figura 1, están unidos uno a otro en un extremo
(el de la derecha de la figura 1) del horno (1), por un tramo (8) de
los medios de transporte conformado en forma de bucle.
El tramo (8) en forma de bucle de los medios de
transporte, además de su función de enlace entre los ramales (4),
(5) que atraviesan el horno, desempaña igualmente el papel de zona
de estabilización que permite que el calor pueda continuar
propagándose en el interior del material termoplástico, evitando un
calentamiento excesivo de la cara externa del cuerpo de las piezas
en bruto.
De manera conocida, el horno (1) está dotado de
reflectores (9) dispuestos de forma enfrentada a los medios de
calentamiento (3), al otro lado de los ramales (4), (5) de los
medios de transporte.
En un horno dispuesto según la invención, cada
una de las piezas en bruto pasan dos veces seguidas por delante de
los medios de calentamiento con un periodo intermedio de
estabilización térmica. Para un horno de longitud determinada, se
obtiene igual duración de calentamiento de cada preforma con
reducción importante de la potencia de los medios de calentamiento
y, por lo tanto, de la potencia eléctrica consumida, sin aumento del
número de lámparas de calentamiento, y sin aumento de la longitud
del horno, con respecto a un horno tradicional con una sola hilera
de transporte, mientras que las preformas son calentadas de manera
más homogénea y hasta el núcleo.
En la figura 2 se ha mostrado de forma
esquemática un ejemplo concreto de horno que utiliza las
disposiciones anteriormente mencionadas. En la práctica, la
disposición ilustrada en la figura 1 consiste en doblar (partes A y
B) la disposición representada en la figura 1, efectuando entonces
las piezas en bruto cuatro desplazamientos sucesivos del horno y,
por lo tanto, cuatro calentamientos sucesivos, con períodos de
estabilización térmica intercalados.
Las piezas en bruto que llegan en (E) son
suministradas por medios de carga (10) (tales como una rueda de
alimentación) a los medios de transporte (2) constituidos en forma
de una cadena (2), en forma de bucle cerrado, de dispositivos de
soporte. La cadena (2) penetra entonces en la parte A del horno (1)
por la rama (4A) en la que las piezas en bruto sufren un primer
calentamiento y a continuación, después del paso sobre el tramo
(8A) en forma de bucle, un segundo calentamiento en el ramal
(5A).
Las piezas en bruto pasan entonces sobre el
tramo (11) de unión, que define igualmente una zona de
estabilización térmica, llevándolas a la segunda parte (B) del
horno en la que siguen un recorrido análogo: ramal (4B) con
calentamiento, tramo (8B) en bucle con estabilización térmica, ramal
(5B) con calentamiento.
A la salida del ramal (5B), un tramo (12) lleva
a las piezas en bruto a medios de descarga (13) (tales como una
rueda de "salida") donde son desacopladas de los dispositivos
de soporte de la cadena (2) (la cual vuelve hacia los medios de
carga -10-) y son evacuados en (S) hacia, por ejemplo, una unidad de
soplado o de estirado-soplado. Por el hecho de que
los medios de descarga (13) no estén dispuestos inmediatamente a la
salida del horno, el tramo (12) constituye, por su parte, una zona
de estabilización térmica que termina la difusión del calor en el
seno del material termoplástico.
Los cuatro ramales (4A), (5A), (4B), (5B) pueden
ser paralelos entre sí, de manera que es posible constituir un
horno en disposición simple y compacta, con menor pérdida de calor.
Además, se pueden disponer en la parte central, entre dichas partes
(A) y (B) del horno, órganos comunes al funcionamiento de estas dos
partes (A) y (B) y, en especial, un dispositivo de soplado que
suministra el gas de enfriamiento superficial de las piezas en
bruto.
Claims (6)
1. Horno (1) para el calentamiento de forma
pasante de piezas en bruto, en especial preformas o recipientes
intermedios, de material termoplástico, comprendiendo dicho horno
medios de transporte (2) apropiados para soportar y desplazar las
piezas en bruto unas después de otras, haciendo girar cada una de
ellas alrededor de su propio eje, y medios de calentamiento (3)
dispuestos lateralmente con respecto a los medios de transporte (2)
de forma que calientan los cuerpos de dichas piezas en bruto en
desplazamiento, estando dispuestos los medios de transporte (2) de
manera que presenten, por lo menos, dos ramales de transporte (4, 5)
que se extienden de forma sensiblemente paralela uno al otro y en
sentido inverso del transporte, encontrándose los dos ramales
indicados recorridos, uno después del otro, por las piezas en bruto,
estando dispuestos los medios de calentamiento (3) entre los dos
ramales mencionados de transporte (4, 5) paralelos que se extienden
uno en las proximidades del otro, caracterizado porque los
medios de calentamiento (3) comprenden un solo conjunto de lámparas
de calentamiento con radiación por infrarrojos que están dispuestas
entre las dos ramas de transporte, siendo gracias a ello que estas
lámparas calientan bilateralmente y simultáneamente las piezas en
bruto que pasan en sentido inverso, respectivamente, en los dos
ramales de transporte.
2. Horno, según la reivindicación 1,
caracterizado porque los dos ramales de transporte (4, 5) se
encuentran, en uno de sus extremos, reunidos por un tramo de
transporte (8) formando bucle que está situado fuera de la zona de
acción de las lámparas de calentamiento.
3. Horno, según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por comportar dos pares de ramales de
transporte paralelos (4A, 5A; 4B, 5B) con lámparas de calentamiento
(3A; 3B) dispuestas respectivamente entre los dos ramales de cada
par, estando unidos los cuatro ramales de transporte unos a otros
por tramos de transporte (8A; 8B) en forma de bucle situados fuera
de las zonas de acción de las lámparas de calentamiento.
4. Horno, según la reivindicación 3,
caracterizado porque los cuatro ramales de transporte (4A,
5A; 4B, 5B) son paralelos entre sí.
5. Horno, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los ramales de
transporte (4, 5) son sensiblemente rectilíneos.
6. Horno, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque unos reflectores
(9) están dispuestos al lado de cada uno de los ramales de
transporte en oposición al ocupado por las lámparas de calentamiento
(3).
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