NO179241B

NO179241B - Oppvarmingsanordning for emballasjemateriale

Info

Publication number: NO179241B
Application number: NO905058A
Authority: NO
Inventors: Roland Andersson; Lars Svensson
Original assignee: Tetra Laval Holdings & Finance; Tetra Pak Holdings Sa; Tetra Pak Holdings & Finance
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1996-05-28
Also published as: YU224190A; SE465082B; JPH03200523A; NO179241C; FI93092C; YU48012B; AU633381B2; HU205313B; CA2029192A1; MX172886B; CA2029192C; AU6693390A; HUT56516A; CN1025177C; FI905703A; NO905058L; RU1813056C; DK0436085T3; US5155799A; EP0436085A1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en oppvarmingsanordning for emballasjematerial, omfattende en luftkanal med en oppvarmingsinnretning, et munnstykke og en til munnstykket tilgrensende, med åpninger utstyrt sugekasse, som via en resirkulasjonskanal er forbundet med sugesiden til et luftstrømdannende organ.

Fremstilling av emballasjebeholdere av engangstypen for flytende innhold, f.eks. melk, juice eller lignende, skjer ofte ved omforming og forsegling av laminert emballasjematerial. Emballasjematerialet består helt eller delvis av termoplastisk material, som under omformingen til beholdere oppvarmes til myknings- eller smeltetemperatur for å muliggjøre omforming og/eller forsegling av materialet. En arbeidsoperasjon som ofte foretas er å oppvarme kantområdene på et materialark inntil laminatets utvendige termoplastsjikt smelter, hvoretter kantområdene presses sammen og avkjøles slik at det dannes en væsketett forsegling.

De kjente oppvarmingsanordninger som anvendes for å utføre de ovenfor nevnte oppvarmingsoperasjoner er av varierende typer, men arbeider meget ofte med varmluft som ledes mot de flater på materialet som skal oppvarmes. Varmluftoppvarming foretrekkes i mange tilfeller, ettersom et stort antall kjente oppvarmingsaggregater finnes på markedet til en forholdsvis rimelig pris, og felles for disse er at varmluftoppvarmingen gjør det mulig å begrense oppvarmingen til et avgrenset, valgbart utformet område samtidig med at oppvarmingsgraden enkelt kan reguleres. Oppvarmingsanordningene omfatter vanligvis et luftmunnstykke, som er rettet mot det området av materialet som skal oppvarmes. Luft tilføres til munnstykket ved hjelp av en vifte, som suger inn omgivelsesluft, som før den kommer til munnstykket passerer en oppvarmingsanordning, vanligvis et slags elektrisk motstandselement, slik at luften når den strømmer ut av munnstykket har ønsket temperatur, vanligvis mellom 200 og 500°C.

Ulempene med noen av de kjente oppvarmingsanordninger av varmlufttypen er først og fremst at de er meget energikrevende, ettersom den oppvarmede luften etter å ha kommet i kontakt med materialet og avgitt bare en liten del av sin varme til dette, strømmer ut i omgivelsesluften, hvilket ikke bare er en ulempe sett fra et energisynspunkt, men også innebærer en unødig og i mange tilfeller generende oppvarming av omgivelsene. En annen ulempe som bidrar til dårlig varmeøkonomi er den treghet med hvilken oppvarmingsanordninger av motstandstypen lar seg regulere med. For å sikre at en tilstrekkelig mengde luft med ønsket temperatur er tilgjengelig i de tilfeller når materialet skal oppvarmes, arbeider oppvarmingsanordningen vanligvis kontinuerlig, og varmluften som dannes ledes til omgivelsene slik at den ikke treffer materialet når dette ikke er ønskelig.

Ulempen med lav virkningsgrad og utslipp av varm luft kan unngås ved resirkulering av luften. Dette er bl. annet beskrevet i US-patent 4511426, som angår en oppvarmingsanordning av den innledningsvis angitte typen. Skriftet viser en oppvarmingsanordning med et munnstykke som har luftutstrømningsåpninger rettet på skrå sideveis, tilnærmet i innbyrdes motsatte retninger, og oppvarmingsanordningen er beregnet til å føres delvis inn i en beholder, for oppvarming av kantpartier på beholderen fra innsiden ved blåsing av varm luft. Hvert kantparti tilføres varm luft bare fra innsiden.

For å oppnå resirkulering av luften må det vanligvis benyttes en luftpumpe, som kan være en vifte, f.eks. elektrisk drevet. Et slikt arrangement vil imidlertid være dårlig egnet til å arbeide i temperaturer på 200 - 500°C.

Med den foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til en oppvarmingsanordning av varmlufttypen som er særlig egnet for oppvarming av kantområder på termoplastbelagt emballasjematerial, idet anordningen har en pumpe som tåler høye temperaturer, og dessuten oppnås det en mere effektiv oppvarming av kantområder på emballasjematerialer, sammenlignet med den anordning som er kjent fra US-patent 4511426.

Oppvarmingsanordningen i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at det luftstrømdannende organ er en ejektor, at to mot hverandre rettede deler av munnstykket sammen med sugekassen danner tre vegger av et utad åpent, langstrakt behandlingskammer for de deler av materialet som skal oppvarmes, og at ejektoren skal føre luft i en sløyfe fra behandlingskammeret og tilbake til dette via resirkulasjonskanalen og luftkanalen.

Foretrukne utførelsesformer av anordningen i henhold til oppfinnelsen kjennes ved de trekk som fremgår av de uselvsten-dige patentkrav.

Ved at oppvarmingsanordningen omfatter en resirkulasjonskanal er det mulig å samle opp en meget stor del av den varmluften som strømmer ut mot materialet og resirkulere luften, hvilket tildels i høy grad minsker utslippet til omgivelsene og tildels øker anordningens virkningsgrad betydelig sammenlignet med den oppvarmingen av ny omgivelsesluft som ellers-ville være nødvendig. Bruken av en ejektor som luftpumpe gjør pumpen lite følsom overfor høye temperaturer. Ved at det er dannet et behandlingskammer avgrenset av tre vegger muliggjøres det innføring av kantpartier av emballasjematerialer, slik at varmluft strømmer langs begge sider av materialene.

En foretrukket utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under særlig henvisning til den vedføyde tegning, som bare viser de detaljer som er nødvendige for forståelse av oppfinnelsen.

Fig. 1 viser anordningen i henhold til oppfinnelsen sett

fra siden og delvis i snitt.

Fig. 2 er et snitt gjennom anordningen vist i fig. 1.

Oppvarmingsanordningen i henhold til oppfinnelsen er beregnet til å anbringes i en emballasjemaskin for fremstilling av emballasjebehoIdere av et laminat som omfatter utvendige sjikt av termoplastisk material som utnyttes for å oppnå en væsketett forsegling på beholderen. Anordningen er beregnet til å oppvarme et kantområde av materialet til termoplast-sjiktets mykningstemperatur før forseglingen. Etter behov kan anordningen eventuelt også anvendes separat, f.eks. ved prefabrikering av hylseformede beholdereinner eller ved omforming av en materialbane til slange- eller rørform og sammenføyning av de to langsgående kanter.

Den foretrukne utførelsesform av oppvarmingsanordningen som er vist i figurene er kompakt utformet og innelukket i et hylster 1, som har hovedsakelig rektangulær form og omfatter et lokk 2 og en underdel 3. Både lokket 2 og underdelen 3 består av vegger med en indre isolasjon 4. Den undre vegg til underdelen 3 oppviser et sentralt beliggende, langsgående spor 5 for emballasjematerialet samt har tilsvarende utsparinger i endeveggene. Gjennom sporet 5 rager det i figurene ikke viste materialet opp i et behandlingskammer 6, som sideveis begrenses av to identiske, mot hverandre vendende munnstykker 7 samt en ovenpå disse beliggende sugekasse 8, hvilke tilsammen avgrenser behandlingskammeret 6 slik at det er åpent utad langs én side (nedover slik anordningen er vist). De to munnstykkene 7 har mot hverandre vendende rader av utstrøm-ningshull 9, gjennom hvilke varmluft kan strømme ut og bevirke en hovedsakelig linjeformet oppvarming av emballasjematerialet (ikke vist) som befinner seg i behandlingskammeret 6. Den øvre, av sugekassen 8 dannede begrensningsvegg til behandlingskammeret 6 oppviser flere åpninger 10 i form av hull med varierende diameter. For å sikre en ensartet luftstrøm har det lengst til høyre i fig. 1 beliggende hullet størst diameter, idet hullenes størrelse suksessivt avtar i retning mot venstre, d.v.s. i luftens strømningsretning (se pilene). Sugekassen 8 er ved sin venstre ende tilkoblet en resirkulasjonskanal 11, hvilken via en 180° bøy leder til et luftstrømdannende organ i form av en ejektor 12. Den motsatte enden av ejektoren 12 er forbundet med en oppvarmingsinnretning 13, som omfatter en kassett 14 med flere elektriske motstandselementer 15 av kjent type. Ved den i forhold til ejektoren 12 motsatte enden av kassetten 14 finnes en luftkanal 16, som via en 180° bøy leder luften til de to parallelt med hverandre beliggende munnstykkene 7.

Ved slutten av det ene munnstykket 7 regnet i strømningsret-ningen finnes et termoelement 17, som er elektrisk forbundet med en ikke vist, konvensjonell regulator som regulerer strømtilførselen til motstandselementene 15. Ejektoren 12 er via et rør 18 forbundet med en ikke vist trykkluftkilde, fra hvilken trykkluft for drift av ejektoren kan tilføres. TrykkluftkiIden bør ha en slik kapasitet at ejektoren kan tilføres trykkluft som har et trykk mellom 0,6 og 0,8 bar ved en strømningsmengde på 50 til 100 l/min. Derved kan ejektoren gi en luftstrøm på 200 til 300 l/min.

For anvendelse av anordningen i henhold til oppfinnelsen forbindes røret 18 til ejektoren 12 med trykkluftkiIden, slik at ejektoren suger luft via åpningene 10 i sugekassen 8, slik at det dannes en luftstrøm inn i kassetten 14 til oppvarmingsinnretningen 13. Motstandselementene 15 kobles til en strømkilde, hvilket gjør det mulig å oppvarme den passerende luften til en temperatur på mellom 300 og 500°C. Den således oppvarmede luften føres via den bøyde luftkanalen 16 til et grenrør, som fordeler luften til de to parallelle munnstykkene 7. Via munnstykkenes linjeformet anordnede hull 9 strømmer luften ut med høy hastighet i retning mot den kanten av emballasjematerialet som skal oppvarmes (ikke vist) og som befinner seg i behandlingskammeret 6. Når luften kommer til overflaten av materialet ledes den bort, men på grunn av den umiddelbart ovenfor de to munnstykkene 7 beliggende sugekassen 8 samles luften umiddelbart opp og suges inn i sugekassen, for via resirkulasjonskanalen 11 på nytt å komme til ejektoren 12 og resirkuleres via oppvarmingsinnretningen 13 til de to munnstykkene 7. Den nødvendige oppvarmingen av luften styres derved av termoelementet 17, som avføler luftens temperatur og sørger for at elementene 15 reguleres slik at det oppnås ønsket temperaturøkning når luften strømmer forbi.

Utnyttelsen av returluften, som etter passering gjennom sugekassen fortsatt har en høy temperatur (ca. 200 til 300°C) , muliggjøres takket være utnyttelsen av en ejektor som luftstrømdannende organ i stedet for f.eks. en elektrisk vifte, som ikke ville tåle de høye temperaturene. Utformingen av sugekassens åpninger 10 med i strømningsretningen suksessivt minskende diameter har vist seg å gjøre det mulig å oppnå en forholdsvis jevn utsugning av returluften langs hele lengden av munnstykkene 7, hvilket medfører en ensartet oppvarming av emballasjematerialet. Trykkluften til ejektoren 12 kan eventuelt forvarmes ved at røret 18 rager en lengre eller kortere lengde inne i hylsteret 1.

Det har ved praktisk anvendelse av anordningen i henhold til oppfinnelsen vist seg mulig betydelig grad å begrense energi-behovet ved oppvarming av en langsgående kant på et emballasjematerial, samtidig med at arbeidsbetingelsene med hensyn til temperatur er gunstige på grunn av den lave varmeavgivelsen fra anordningen.

Claims

1. Oppvarmingsanordning for emballasjematerial, omfattende en luftkanal (16) med en oppvarmingsinnretning (13), et munnstykke (7) og en til munnstykket (7) tilgrensende, med åpninger utstyrt sugekasse (8), som via en resirkulasjonskanal (11) er forbundet med sugesiden til et luftstrømdannende organ, karakterisert ved at det luftstrømdannende organ er en ejektor (12), at to mot hverandre rettede deler av munnstykket (7) sammen med sugekassen (8) danner tre vegger av et utad åpent, langstrakt behandlingskammer (6) for de deler av materialet som skal

oppvarmes, og at ejektoren skal føre luft i en sløyfe fra behandlingskammeret (6) og tilbake til dette via resirkulasjonskanalen (11) og luftkanalen (16).

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert ved at sugekassen (8) rager parallelt med munnstykket (7), idet sugekassens åpninger (10) er rettet mot munnstykket.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert ved at åpningene (10) til sugekassen (8) har suksessivt minskende areal i luftstrømmens retning.

4. Anordning som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at ejektoren (12) er forbundet med en trykkluftkilde via en luftforvarmings-anordning.

5. Anordning som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter et termoelement (17) for styring av oppvarmingsinnretningen (13), hvilket termoelement befinner seg foran ejektoren (12), sett i luftstrømmens retning.

6. Anordning som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at oppvarmingsinnretningen (13) omfatter elektriske motstandselementer (15) som er anbragt i en kassett (14) som utgjør en del av den nevnte sløyfe.

7. Anordning som angitt i krav 6,karakterisert ved at kassetten (14) befinner seg parallelt med munnstykket (7) og sugekassen (8) og er omgitt av en varmeisolerende vegg.