ITPR20110037A1 - NECK COOLING CIRCUIT OF A PREFORM - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION having the title
"CIRCUITO DI RAFFREDDAMENTO DEL COLLO DI UNA PREFORMA" "NECK COOLING CIRCUIT OF A PREFORM"
La presente invenzione ha per oggetto un circuito di raffreddamento del collo di una preforma. In particolare, tale circuito di raffreddamento trova applicazione in un apparato di formatura per stirosoffiaggio di contenitori a partire da preforme in materiale plastico. The present invention relates to a cooling circuit for the neck of a preform. In particular, this cooling circuit finds application in a forming apparatus by stretch blow molding of containers starting from preforms in plastic material.
Ciascuna preforma è costituita da un corpo tubolare, sottoposto a formatura per stiro-soffiaggio, e da un collo non soggetto a lavorazione. Prima della formatura, il corpo tubolare della preforma è sottoposto a riscaldamento al fine di raggiungere un profilo termico predefinito (variabile con dimensioni e geometria della preforma) compatibile con la successiva fase di stirosoffiaggio. In pratica, la temperatura nella parte centrale della preforma arriva a circa 100° C. Each preform is constituted by a tubular body, subjected to forming by stretch-blow molding, and by a neck which is not subject to processing. Before forming, the tubular body of the preform is subjected to heating in order to reach a predefined thermal profile (variable with dimensions and geometry of the preform) compatible with the subsequent stretch blow molding phase. In practice, the temperature in the central part of the preform reaches about 100 ° C.
La zona del collo, invece, deve essere mantenuta ad una temperatura inferiore a circa 60°C (in base al tipo di performa) al fine di sopportare l'elevata forza in direzione assiale dovuta al soffiaggio in alta pressione (fino a circa 40 bar) a cui la preforma è sottoposta nella cavità dello stampo di formatura. In pratica, il collo della preforma deve essere sufficientemente rigido da contrastare tale forza quando l'anello sotto baga va in battuta contro una porzione sottostante dello stampo. Per tali motivi, sono già stati sviluppati sistemi di riscaldamento delle preforme dotati di un opportuno circuito di raffreddamento della zona del collo. The neck area, on the other hand, must be kept at a temperature below about 60 ° C (depending on the type of performance) in order to withstand the high force in the axial direction due to the blowing in high pressure (up to about 40 bar ) to which the preform is subjected in the cavity of the forming mold. In practice, the neck of the preform must be sufficiently rigid to counteract this force when the ring underneath abuts against an underlying portion of the mold. For these reasons, preform heating systems have already been developed equipped with a suitable cooling circuit in the neck area.
Ad esempio, il documento W001/49075 descrive un forno ad infrarossi per il riscaldamento delle preforme, il quale è provvisto di schermi di protezione in prossimità del collo per impedire che esso sia raggiunto dalle radiazioni e di mezzi per direzionare verso il collo parte dell'aria inviata nel tunnel del forno per il riscaldamento convettivo. For example, document W001 / 49075 describes an infrared oven for heating the preforms, which is provided with protection screens near the neck to prevent it from being reached by radiation and with means for directing part of the neck towards the neck. air sent into the oven tunnel for convective heating.
Un'altra soluzione, prevista nel documento W02009/003687 prevede l'invio di flussi di aria fredda sul collo. Another solution, envisaged in document W02009 / 003687 provides for the sending of cold air flows on the package.
Nel settore dell'imbottigliamento in asettico, si pongono però alcune problematiche di seguito discusse. Tra la fase di riscaldamento e quella di formatura per stiro-soffiaggio, le preforme possono essere sottoposte ad una fase di sterilizzazione. Ad esempio, la sterilizzazione avviene per via chimica, tramite l'invio di vapori di perossido di idrogeno a temperature intorno a 100°C. Mentre il profilo termico del corpo tubolare della preforma subisce variazioni trascurabili, il collo può addirittura superare la temperatura di rammollimento (ad esempio circa 60°C) rendendo impossibile il successivo stiro-soffiaggio. In the aseptic bottling sector, however, there are some problems discussed below. Between the heating phase and the stretch-blow molding phase, the preforms can be subjected to a sterilization phase. For example, sterilization takes place chemically, by sending hydrogen peroxide vapors at temperatures around 100 ° C. While the thermal profile of the tubular body of the preform undergoes negligible variations, the neck can even exceed the softening temperature (for example about 60 ° C) making subsequent stretch-blow molding impossible.
In pratica, i sistemi ad oggi noti per raffreddare il collo delle preforme sono inadeguati all'impiego in processi di formatura in asettico in quanto il raffreddamento è vanificato dalla sterilizzazione con vapori caldi. In practice, the systems known to date for cooling the neck of the preforms are unsuitable for use in aseptic forming processes since the cooling is nullified by sterilization with hot vapors.
Anche aumentando consistentemente il flusso di aria fredda che lambisce il collo, sarebbe molto difficile ottenere ulteriori abbassamenti della temperatura che consentano di contrastare il successivo riscaldamento dovuto alla sterilizzazione con vapori caldi di perossido di idrogeno. Inoltre, tale soluzione sarebbe oltremodo costosa. Even by consistently increasing the flow of cold air that laps the neck, it would be very difficult to obtain further lowering of the temperature that would allow to counteract the subsequent heating due to sterilization with hot vapors of hydrogen peroxide. Furthermore, such a solution would be extremely expensive.
In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un circuito di raffreddamento del collo di una preforma, che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati. In this context, the technical task underlying the present invention is to propose a cooling circuit for the neck of a preform, which overcomes the aforementioned drawbacks of the known art.
In particolare, scopo della presente invenzione è proporre un circuito di raffreddamento del collo di una preforma impiegabile in un processo di formatura in asettico, in cui è prevista una fase di sterilizzazione con vapori caldi di perossido di idrogeno. In particular, the object of the present invention is to propose a cooling circuit for the neck of a preform that can be used in an aseptic forming process, in which a sterilization step with hot hydrogen peroxide vapors is provided.
Ulteriore scopo della presente invenzione è rendere disponibile un circuito di raffreddamento del collo di una preforma, il quale consenta un raffreddamento efficiente e localizzato solo nella zona del collo, evitando di interferire con il riscaldamento in atto nel corpo tubolare della preforma stessa. A further object of the present invention is to make available a cooling circuit for the neck of a preform, which allows efficient and localized cooling only in the neck area, avoiding interfering with the heating taking place in the tubular body of the preform itself.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un circuito di raffreddamento del collo di una preforma, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni. The specified technical task and the specified purposes are substantially achieved by a cooling circuit for the neck of a preform, comprising the technical characteristics set out in one or more of the appended claims.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un circuito di raffreddamento del collo di una preforma, come illustrato negli uniti disegni in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the indicative, and therefore non-limiting, description of a preferred but not exclusive embodiment of a preform neck cooling circuit, as illustrated in the accompanying drawings in which:
- la figura 1 illustra una preforma in materiale plastico, in vista laterale; - figure 1 is a side view of a preform made of plastic material;
- la figura 2 illustra un apparato di formatura in asettico di contenitori in materiale plastico, in accordo con l'arte nota, in pianta; Figure 2 shows a plan view of an aseptic forming apparatus for containers made of plastic material, in accordance with the known art;
- la figura 3 illustra un circuito di raffreddamento del collo di una preforma, secondo la presente invenzione, in vista laterale sezionata. Figure 3 illustrates a cooling circuit of the neck of a preform, according to the present invention, in a sectional side view.
Con riferimento alle figure, con 1 è stato indicato un apparato di formatura in asettico di contenitori in materiale plastico. In particolare, l'apparato di formatura 1 è di tipo noto e comprende: With reference to the figures, 1 indicates an aseptic forming apparatus for containers made of plastic material. In particular, the forming apparatus 1 is of a known type and comprises:
- una unità di riscaldamento 2 per il condizionamento termico di preforme 100 in materiale plastico; - a heating unit 2 for the thermal conditioning of preforms 100 made of plastic material;
- una unità di sterilizzazione 3 delle preforme 100; - a sterilization unit 3 of the preforms 100;
- una unità di formatura 4 per stiro-soffiaggio delle preforme 100. - a forming unit 4 for stretch-blow molding of the preforms 100.
L'unità di riscaldamento 2 delle preforme 100 comprende un circuito di raffreddamento 5 del collo 100a delle preforme 100. The heating unit 2 of the preforms 100 comprises a cooling circuit 5 of the neck 100a of the preforms 100.
Il circuito di raffreddamento 5 comprende, in combinazione, primi mezzi 6a, 6b di canalizzazione dell'aria e secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione dell'acqua. In particolare, i primi mezzi 6a, 6b ed i secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione hanno entrambi uno sviluppo affiancato ad un percorso di avanzamento del collo 100a della preforma 100. In particolare, i primi mezzi 6a, 6b di canalizzazione sono conformati in modo tale da consentire la fuoriuscita di aria verso il collo 100a delle preforme 100. The cooling circuit 5 comprises, in combination, first means 6a, 6b for channeling the air and second means 7a, 7b for channeling the water. In particular, the first channeling means 6a, 6b and the second channeling means 7a, 7b both have an extension alongside a path of advancement of the neck 100a of the preform 100. In particular, the first channeling means 6a, 6b are shaped so such as to allow air to escape towards the neck 100a of the preforms 100.
Originalmente, i primi mezzi 6a, 6b di canalizzazione sono ricavati all'interno dei secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione in modo tale che l'aria passante nei primi mezzi 6a, 6b sia raffreddata per conduzione dall'acqua a temperature comprese tra 10°C e 22°C che scorre nei secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione. Originally, the first channeling means 6a, 6b are obtained inside the second channeling means 7a, 7b so that the air passing through the first means 6a, 6b is cooled by conduction by the water at temperatures ranging from 10 ° C and 22 ° C flowing in the second channeling means 7a, 7b.
I primi mezzi 6a, 6b e i secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione hanno uno sviluppo sostanzialmente lineare che segue il percorso di avanzamento lineare del collo 100a delle preforme 100. The first channeling means 6a, 6b and the second channeling means 7a, 7b have a substantially linear development which follows the linear advancement path of the neck 100a of the preforms 100.
Preferibilmente, i secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione comprendono almeno un tubo 8a all'interno del quale sono ricavati almeno un condotto di mandata 9 ed almeno un condotto di ritorno 10 dell'acqua. Nella forma realizzativa illustrata in figura 3, sono presenti due condotti di mandata 9 e due condotti di ritorno 10 dell'acqua . Preferably, the second channeling means 7a, 7b comprise at least one pipe 8a inside which at least one delivery pipe 9 and at least one water return pipe 10 are formed. In the embodiment illustrated in Figure 3, there are two delivery ducts 9 and two return ducts 10 of the water.
All'interno del tubo 8a è ricavato un ulteriore condotto 6a, il quale fa parte dei primi mezzi 6a, 6b di canalizzazione . Inside the tube 8a there is a further conduit 6a, which is part of the first channeling means 6a, 6b.
Vantaggiosamente, sulla superficie laterale del tubo 8a sono presenti fori passanti 12 in comunicazione di fluido con l'ulteriore condotto 11 in cui passa l'aria. I fori passanti 12 hanno sbocco in prossimità del percorso di avanzamento del collo 100a delle preforme 100 in modo tale che l'aria sia indirizzata localmente sul collo 100a. Advantageously, on the lateral surface of the tube 8a there are through holes 12 in fluid communication with the further duct 11 through which the air passes. The through holes 12 have an outlet near the path of advancement of the neck 100a of the preforms 100 in such a way that the air is directed locally on the neck 100a.
Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, i secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione comprendono due tubi 8a, 8b situati su lati opposti del percorso di avanzamento del collo 100a delle preforme 100. In tal caso, i primi mezzi 6a, 6b di canalizzazione comprendono due ulteriori condotti i quali sono ricavati centralmente nei corrispondenti tubi 8a, 8b. In the embodiment described and illustrated here, the second channeling means 7a, 7b comprise two tubes 8a, 8b located on opposite sides of the path of advancement of the neck 100a of the preforms 100. In this case, the first channeling means 6a, 6b comprise two further ducts which are centrally obtained in the corresponding pipes 8a, 8b.
Il funzionamento del circuito di raffreddamento del collo di una preforma, secondo la presente invenzione, è descritto nel seguito. The operation of the cooling circuit of the neck of a preform, according to the present invention, is described below.
La preforma 100, avanzando all'interno dell'unità di riscaldamento 2, è investita da radiazioni dirette verso il suo corpo tubolare 100b, il quale viene riscaldato fino a raggiungere temperature comprese tra 90°C e 110°C. The preform 100, advancing inside the heating unit 2, is hit by radiations directed towards its tubular body 100b, which is heated until it reaches temperatures between 90 ° C and 110 ° C.
La zona del collo 100a, invece, segue il percorso di avanzamento tra i tubi 8a, 8b. The area of the neck 100a, on the other hand, follows the path of advancement between the tubes 8a, 8b.
L'acqua, che scorre nei condotti di mandata 9 ad una temperatura compresa tra 10°C e 22°C, raffredda l'aria nei due ulteriori condotti 11 in modo tale che essa raggiunga una temperatura compresa tra 12°C e 30°C. The water, which flows in the delivery ducts 9 at a temperature between 10 ° C and 22 ° C, cools the air in the two further ducts 11 so that it reaches a temperature between 12 ° C and 30 ° C .
L'aria così raffreddata fuoriesce dai fori passanti 12 e viene indirizzata direttamente e solo sul collo 100a della preforma 100 andando ad incrementare l'asportazione di calore tramite convezione in maniera localizzata sul collo 100a stesso. The air thus cooled escapes from the through holes 12 and is directed directly and only onto the neck 100a of the preform 100, increasing the heat removal by convection in a localized manner on the neck 100a itself.
Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del circuito di raffreddamento del collo di una preforma, secondo la presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi. From the above description the characteristics of the cooling circuit of the neck of a preform according to the present invention are clear, as are the advantages.
In particolare, la disposizione dei primi mezzi di canalizzazione all'interno dei secondi mezzi di canalizzazione consente di raffreddare per conduzione l'aria da inviare sul collo della preforma. Poiché la temperatura dell'acqua all'interno dei secondi mezzi di canalizzazione è compresa tra 10°C e 22°C, l'aria raggiunge temperature comprese tra 12°C e 30°C. In particular, the arrangement of the first channeling means inside the second channeling means allows the air to be sent to the neck of the preform to be cooled by conduction. Since the temperature of the water inside the second channeling means is between 10 ° C and 22 ° C, the air reaches temperatures between 12 ° C and 30 ° C.
In tal modo, la preforma arriva all'unità di sterilizzazione con il collo già molto freddo, cioè notevolmente inferiore a 60°C. Sottoposto ai vapori di perossido di idrogeno alla temperatura di circa 100°C, il collo della preforma viene riscaldato ma non supera mai la temperatura critica di rammollimento (circa 60°C) , al di sopra della quale la formatura per stirosoffiaggio non è praticabile. In this way, the preform arrives at the sterilization unit with the neck already very cold, i.e. considerably below 60 ° C. Subjected to hydrogen peroxide vapors at a temperature of about 100 ° C, the preform neck is heated but never exceeds the critical softening temperature (about 60 ° C), above which forming by stretch blow molding is not practicable.
Inoltre, poiché il raffreddamento dell'aria è ottenuto per conduzione di calore, il circuito di raffreddamento proposto è semplice, efficiente ed economico. Infatti, non è necessario alcun dispositivo dedicato per il raffreddamento dell'aria visto che viene sfruttata una sorgente fredda già normalmente presente sulle macchine termoformatrici . Furthermore, since the cooling of the air is obtained by conduction of heat, the proposed cooling circuit is simple, efficient and economical. In fact, there is no need for any dedicated device for cooling the air since a cold source already normally present on thermoforming machines is used.
Inoltre, poiché i condotti in cui scorre l'aria sono ricavati all'interno dei tubi in cui scorre l'acqua, il circuito di raffreddamento proposto è compatto e strutturalmente semplice. Furthermore, since the ducts in which the air flows are obtained inside the pipes in which the water flows, the proposed cooling circuit is compact and structurally simple.
Infine, la presenza di fori passanti nel tubo consente di direzionare l'aria direttamente sul collo della preforma, ottenendo un raffreddamento localizzato, efficiente e tale da non interferire con il riscaldamento in atto nel corpo tubolare della preforma stessa . Finally, the presence of through holes in the tube allows the air to be directed directly onto the preform neck, obtaining a localized, efficient cooling that does not interfere with the heating taking place in the tubular body of the preform itself.
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2011
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