RU2337005C2 - Индукционное сварочное устройство и способ индукционной сварки, которые могут быть использованы для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов - Google Patents

Индукционное сварочное устройство и способ индукционной сварки, которые могут быть использованы для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов Download PDF

Info

Publication number
RU2337005C2
RU2337005C2 RU2005133218/12A RU2005133218A RU2337005C2 RU 2337005 C2 RU2337005 C2 RU 2337005C2 RU 2005133218/12 A RU2005133218/12 A RU 2005133218/12A RU 2005133218 A RU2005133218 A RU 2005133218A RU 2337005 C2 RU2337005 C2 RU 2337005C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding device
inductor
induction
welding
matching circuit
Prior art date
Application number
RU2005133218/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005133218A (ru
Inventor
Клаудио ФЕРРАРИ (IT)
Клаудио Феррари
Антонио МЕЛАНДРИ (IT)
Антонио МЕЛАНДРИ
Саквиб ДЖАВЕД (IT)
Саквиб Джавед
Джорджо ГАЛАВОТТИ (IT)
Джорджо ГАЛАВОТТИ
Original Assignee
Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А.
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 Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А. filed Critical Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А.
Publication of RU2005133218A publication Critical patent/RU2005133218A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2337005C2 publication Critical patent/RU2337005C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03J—TUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J5/00—Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner
    • H03J5/24—Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner with a number of separate pretuned tuning circuits or separate tuning elements selectively brought into circuit, e.g. for waveband selection or for television channel selection
    • H03J5/246—Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner with a number of separate pretuned tuning circuits or separate tuning elements selectively brought into circuit, e.g. for waveband selection or for television channel selection using electronic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3604—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/3656—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the type of elements heated by induction which remain in the joint being a layer of a multilayer part to be joined, e.g. for joining plastic-metal laminates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/36—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction
    • B29C65/3672—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint
    • B29C65/3676—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint being metallic
    • B29C65/368—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" heated by induction characterised by the composition of the elements heated by induction which remain in the joint being metallic with a polymer coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43—Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • B29C66/431—Joining the articles to themselves
    • B29C66/4312—Joining the articles to themselves for making flat seams in tubular or hollow articles, e.g. transversal seams
    • B29C66/43121—Closing the ends of tubular or hollow single articles, e.g. closing the ends of bags
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/723—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered
    • B29C66/7232—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered comprising a non-plastics layer
    • B29C66/72321—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered comprising a non-plastics layer consisting of metals or their alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/84—Specific machine types or machines suitable for specific applications
    • B29C66/849—Packaging machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/912—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9131—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the heat or the thermal flux, i.e. the heat flux
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/914—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9161—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the heat or the thermal flux, i.e. the heat flux
    • B29C66/91651—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the heat or the thermal flux, i.e. the heat flux by controlling or regulating the heat generated by Joule heating or induction heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/96—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process
    • B29C66/961—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process involving a feedback loop mechanism, e.g. comparison with a desired value
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B51/00—Devices for, or methods of, sealing or securing package folds or closures; Devices for gathering or twisting wrappers, or necks of bags
    • B65B51/10—Applying or generating heat or pressure or combinations thereof
    • B65B51/22—Applying or generating heat or pressure or combinations thereof by friction or ultrasonic or high-frequency electrical means, i.e. by friction or ultrasonic or induction welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B51/00—Devices for, or methods of, sealing or securing package folds or closures; Devices for gathering or twisting wrappers, or necks of bags
    • B65B51/10—Applying or generating heat or pressure or combinations thereof
    • B65B51/22—Applying or generating heat or pressure or combinations thereof by friction or ultrasonic or high-frequency electrical means, i.e. by friction or ultrasonic or induction welding
    • B65B51/227—Applying or generating heat or pressure or combinations thereof by friction or ultrasonic or high-frequency electrical means, i.e. by friction or ultrasonic or induction welding by induction welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B57/00—Automatic control, checking, warning, or safety devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/93—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the speed
    • B29C66/934—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the speed by controlling or regulating the speed
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03J—TUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J2200/00—Indexing scheme relating to tuning resonant circuits and selecting resonant circuits
    • H03J2200/10—Tuning of a resonator by means of digitally controlled capacitor bank

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Package Closures (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Containers And Plastic Fillers For Packaging (AREA)
  • General Preparation And Processing Of Foods (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Индукционное сварочное устройство может быть использовано для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов путем поперечного сваривания трубки из листового упаковочного материала, содержащего по меньшей мере один слой индукционно-нагреваемого материала, покрытого пластиковым материалом. Сварочное устройство содержит: генератор для генерирования сигнала S(ω) переменной мощности; по меньшей мере один индуктор, принимающий сигнал S(ω) переменной мощности для индуцирования в слое паразитного электрического тока и локального плавления пластикового материала с образованием поперечного шва; и согласующую схему для достижения оптимальной передачи мощности между генератором и индуктором. Согласующая схема содержит индуктивно-емкостную цепь, в которой емкость емкостного элемента с переменной емкостью является регулируемой таким образом, что угол сдвига фаз между током и напряжением близок к нулю. Достигаемый при этом технический результат заключается в устранении отклонения от оптимальных условий фазирования, которое ведет к уменьшению передачи мощности на индуктор. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к индукционному сварочному устройству и способу индукционной сварки, которые могут быть использованы для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов.
В частности, изобретение предпочтительно, но не исключительно, может быть использовано в формовочно-сварочном агрегате, предназначенном для формовки и запечатывания упаковок из трубки листового упаковочного материала, которые непрерывно заполняются разливаемым продуктом.
Уровень техники
Как известно, многие разливаемые пищевые продукты, такие как фруктовый или овощной сок, пастеризованное или стерилизованное (т.е. обработанное при очень высокой температуре) молоко, вино и т.п. продают в упаковках, выполненных из стерилизованного упаковочного материала.
Типичным примером этого типа упаковок являются упаковки в форме параллелепипеда, предназначенные для разливаемых пищевых продуктов и известные как Tetra Brik Aseptic®, которые изготавливают путем сгибания и сваривания полотна многослойного упаковочного материала.
Многослойный упаковочный материал содержит слои из волокнистого материала, например, бумаги, покрытые с обеих сторон термоплавким пластиковым материалом, например полиэтиленом и, в случае асептических упаковок для продуктов длительного хранения, таких как стерилизованное молоко, также содержит с той стороны в упаковке, которая в итоге контактирует с пищевым продуктом, слой кислородонепроницаемого материала, например лист из алюминия или этиленвинилового спирта (EVOH), который, в свою очередь, покрыт одним или более слоями термоплавкого пластикового материала.
Как известно, такие упаковки производят на полностью автоматизированных упаковочных машинах, на которых формируется непрерывная трубка из подаваемого в виде полотна упаковочного материала; это полотно упаковочного материала стерилизуют на самой упаковочной машине, например, путем применения химического стерилизующего средства, такого как раствор перекиси водорода, который, после того как стерилизация завершена, удаляют, например испаряют путем нагревания, с поверхностей упаковочного материала; и это полотно стерилизованного таким образом упаковочного материала поддерживают в замкнутой, стерильной среде и свертывают и сваривают его в продольном направлении для формирования вертикальной трубки.
Затем эту трубку заполняют сверху стерилизованным или стерильно обработанным разливаемым пищевым продуктом и перехватывают на размещенных через одинаковые промежутки поперечных участках двумя парами захватов. Более конкретно, пары захватов действуют на трубке циклически и последовательно, сваривая упаковочный материал трубки и формируя непрерывную ленту упаковок типа «подушка», соединенных между собой соответствующими поперечными сварочными поясками.
Упаковки типа «подушка» разделяют путем разрезания соответствующих сварочных поясков, а затем передают на станцию завершающего свертывания, где их механически свертывают с приданием окончательной формы параллелепипеда.
В случае асептических упаковок с алюминиевым слоем в качестве защитного (кислородонепроницаемого) материала поперечные участки трубки обычно сваривают путем использования сварочного устройства, возбуждающего паразитный электрический ток в алюминиевом слое для местного плавления термоплавкого пластикового материала (пластмассы).
Более конкретно, один из захватов в каждой паре содержит главное тело, выполненное из непроводящего материала, и индуктор, заключенный в переднем гнезде на главном теле; а другой захват имеет прижимные накладки, выполненные из упругого материала, такого как резина.
Питание на индуктор подают тогда, когда соответствующая пара захватов зажимает трубку таким образом, чтобы сварить поперечный участок трубки путем сваривания покрытия из пластикового материала.
Более конкретно, в дополнение к индуктору, сварочное устройство содержит также генератор сигнала переменной мощности и согласующую схему для оптимизации передачи мощности между генератором и индуктором. Генератор в действительности выдает максимальную мощность тогда, когда угол сдвига фаз между током и напряжением близок к нулю.
Известные согласующие схемы обычно образованы индуктивно-емкостной цепью, в которой емкостной элемент (обычно образованный несколькими параллельными конденсаторами) соединен параллельно с индуктивным элементом (обычно образованным трансформатором); и при этом значения емкости емкостного элемента и значение индуктивности индуктивного элемента выбирают таким образом, чтобы получить фазирование, при котором угол сдвига фаз между током и напряжением близок к нулю. Такое фазирование, однако, является наилучшим для заданной электрической нагрузки, связанной с данными условиями эксплуатации (например, объемом упаковки, производительностью заливочной машины и скоростью работы, типом индуктора и т.д.).
Следовательно, вместе с варьированием электрической нагрузки, вызванным изменением условий эксплуатации, существуют заметные отклонения от оптимальных условий фазирования, что ведет к уменьшению передачи мощности на индуктор.
Описание изобретения
Целью настоящего изобретения является создание сварочного устройства, предназначенного для устранения недостатков, присущих известным устройствам.
Согласно настоящему изобретению предлагается индукционное сварочное устройство, которое может быть использовано для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов путем поперечного сваривания (запечатывания) трубки из листового упаковочного материала, содержащего по меньшей мере один слой индукционно-нагреваемого материала, покрытого пластиковым материалом, причем упомянутое сварочное устройство содержит: генерирующее средство для генерирования сигнала S(ω) переменной мощности; по меньшей мере один индуктор, принимающий сигнал S(ω) переменной мощности, для индуцирования в упомянутом слое паразитного электрического тока и локального плавления упомянутого пластикового материала с образованием поперечного шва; и согласующую схему для достижения оптимальной передачи мощности между упомянутым генератором и упомянутым индуктором; отличающееся тем, что упомянутая согласующая схема содержит индуктивно-емкостную цепь, в которой по меньшей мере один индуктивный элемент соединен с по меньшей мере одним емкостным элементом с переменной емкостью, причем емкость емкостного элемента является регулируемой таким образом, что угол сдвига фаз между током и напряжением близок к нулю.
Настоящее изобретение относится также к способу индукционной сварки, который может быть использован для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов путем поперечного сваривания трубки из листового упаковочного материала, содержащего по меньшей мере один слой индукционно-нагреваемого материала, покрытого пластиковым материалом, причем упомянутый способ включает в себя этапы: генерирования сигнала S(ω) переменной мощности; подачи упомянутого сигнала S(ω) переменной мощности на по меньшей мере один индуктор для индуцирования в упомянутом слое паразитного электрического тока и локального плавления упомянутого пластикового материала с образованием поперечного шва; и оптимизации передачи мощности между упомянутым генератором и упомянутым индуктором посредством согласующей схемы; отличающемуся тем, что упомянутый этап оптимизации включает в себя этапы регулирования емкости по меньшей мере одного емкостного элемента, соединенного с по меньшей мере одним индуктивным элементом, таким образом, что угол сдвига фаз между током и напряжением близок к нулю.
Краткое описание чертежей
Предпочтительный, неограничивающий вариант реализации изобретения будет описан в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 показана упрощенная электрическая схема индукционного сварочного устройства, которое может быть использовано для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов;
на фиг.2 более детально показана часть устройства по фиг.1;
на фиг.3 показан вариант устройства по фиг.1.
Наилучшие варианты реализации изобретения
Позицией 1 на фиг.1 обозначено в целом устройство индукционной сварки, которое может быть использовано для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов.
Более конкретно, сварочное устройство 1 содержит генератор 3, предназначенный для генерирования сигнала S(ω) переменной мощности; индуктор 4, который принимает сигнал S(ω) переменной мощности; и согласующую схему 7, предназначенную для оптимизации передачи мощности между генератором 3 и индуктором 4.
Более конкретно, генератор 3 может удобным образом генерировать сигнал переменного напряжения (т.е. синусоидальный сигнал) средней частоты (например, 530 кГц) с пиковым напряжением порядка нескольких сот (например, 540) вольт, может генерировать непрерывный или импульсный сигнал S(ω) переменной мощности и выдает максимальную мощность (например, 2500 ватт), когда угол сдвига фаз между током и напряжением (которые обе измеряются на выходе генератора 3) близок к нулю.
Индуктор 4 обычно образован обмоткой 10, которая принимает сигнал S(ω) переменной мощности для генерирования пульсирующего магнитного поля, которое, в свою очередь, создает паразитный электрический ток в алюминиевом листе 12, образующем часть вертикальной трубки 13 (показана частично и не в масштабе), выполненной из должным образом сформованного полотна из многослойного упаковочного материала.
Многослойный упаковочный материал содержит центральный слой 15 из волокнистого материала (например, бумаги), покрытый с обеих сторон термоплавким пластиковым материалом 16, например полиэтиленом; между центральным слоем 15 из волокнистого материала и одним из слоев пластикового материала 16 проложен алюминиевый лист 12; и при этом паразитный ток локально плавит пластиковый материал 16 двух соприкасающихся участков вертикальной трубки 13 для поперечного сваривания трубки 13.
Согласующая схема 7 содержит по меньшей мере один первый конденсатор 20, помещенный между первой и второй электрическими линиями 21, 22; и некоторое количество конденсаторов 24, 25, 26, 27 (в примере показаны четыре, однако очевидно, что может быть любое другое число), подсоединяемых к электрическим линиям 21, 22 и отсоединяемых от электрических линий 21, 22 на основе управляющих сигналов, воздействующих на соответствующие переключатели 24а, 25а, 26а, 27а. Конденсатор 20 обычно может быть образован некоторым количеством параллельных конденсаторов (например, тремя - не показано) и обычно может иметь емкость порядка 14-40 нФ.
Более конкретно, первые концы 21а, 22а электрических линий 21, 22 образуют вход согласующей схемы 7, а вторые концы 21b, 22b электрических линий 21, 22 соединены с концевыми клеммами первичной обмотки 23а трансформатора 23, имеющего вторичную обмотку 23b, образующую выход согласующей схемы 7. Трансформатор 23 предпочтительно имеет ферритовый сердечник, а обмотки 23а, 23b выполнены из литцендратов для того, чтобы значительно уменьшить внутренние потери.
Поэтому согласующая схема 7 образует индуктивно-емкостную цепь, содержащую индуктивный элемент (образованный обмоткой 23а трансформатора 23), параллельный емкостному элементу с переменной емкостью, который модифицирован путем подсоединения одного или более конденсаторов 24, 25, 26, 27 параллельно конденсатору 20.
Согласно настоящему изобретению величину емкости емкостного элемента регулируют таким образом, что угол сдвига фаз между током и напряжением был близок к нулю.
Емкость обычно регулируют с помощью схемы 30 управления, которая измеряет параметры (например, мгновенное значение угла φ сдвига фаз между током и напряжением на выходе генератора 3 и/или импеданс на выходе генератора 3, т.е. входной импеданс согласующей схемы 7) во время процесса производства упаковок и определяет целевую емкость Сtarg, которую должен иметь емкостной элемент для того, чтобы получить близкий к нулю угол сдвига фаз между током и напряжением. Ток и напряжение измеряют на выходе генератора 3 известным прибором (не показан), который измеряет мгновенные значения напряжения V, силы тока I и фазового угла φ.
Управляющий сигнал направляется, таким образом, на один или более переключателей 24а, 25а, 26а, 27а для подсоединения одного или более конденсаторов 24, 25, 26, 27 параллельно конденсатору 20 и достижения определенной целевой емкости Сtarg. Поэтому изменения в производственных условиях изменяют параметры, направляемые на схему 30 управления, которая открывает или закрывает заданную комбинацию переключателей 24а, 25а, 26а, 27а, так что суммарная емкость удовлетворяет вышеупомянутому условию.
На фиг.2 показан примерный вариант реализации одного из переключателей 24а-27а. Более конкретно, каждый из переключателей 24а-27а содержит первый и второй IGBT-транзисторы 40а, 40b (биполярные транзисторы с изолированным затвором), имеющие соединенные между собой эмиттеры (Е) и коллекторы (С), соединенные соответственно с электрической линией 21 и с концевой клеммой соответствующего конденсатора 24-27. Затворы (G) IGBT-транзисторов 40а, 40b соединены между собой электрической линией 42, которая через резистор 44 принимает команду по напряжению Vdc (например, 24 В), представляющую собой управляющий сигнал на включение/выключение IGBT-транзисторов 40а, 40b. Между затворами (G) и эмиттерами (Е) IGBT-транзисторов 40а, 40b помещен резистор 46 для разряда тока (электричества), накопленного во внутренних конденсаторах IGBT-транзисторов в то время, когда они отключены. Также между затворами (G) и эмиттерами (Е) IGBT-транзисторов 40а, 40b помещен стабилитрон 48 для ограничения напряжения Vge IGBT-транзисторов заданным максимальным значением (например, 16 В).
Между коллектором (С) и эмиттером (Е) каждого IGBT-транзистора помещен реверсивный диод для пропускания тока во время полупериода, противоположного полупериоду прямого тока через IGBT-транзистор (который является односторонним устройством).
Альтернативно, могут быть использованы первый и второй MOSFET-транзисторы (полевые МОП-транзисторы) (не показаны) с соединенными между собой истоками (S) и стоками (D), соединенными соответственно с электрической линией 21 и с концевой клеммой соответствующего конденсатора 24-27.
В варианте, показанном на фиг.3, устройство 1 также имеет индуктивный элемент с переменной индуктивностью, параллельный емкостному элементу с переменной емкостью.
В неограничивающем варианте реализации по фиг.3 переменная индуктивность задается трансформатором 23, имеющим первичную обмотку 23а с некоторым количеством вводов 50, связанных с соответствующими витками и таким образом дающих, при их выборе, различные коэффициенты трансформации трансформатора 23. Вводы 50 избирательно присоединяются к линиям 21 и 22 на основе управляющего сигнала от схемы 30 управления. Более конкретно, вводы 50 выбирают для изменения импеданса согласующей схемы, так что входной импеданс согласующей схемы 7 (т.е. импеданс, который «видит» генератор 3 сигналов) принимает значение, близкое к оптимальному значению импеданса Zott (например, 50 ), для максимизации передачи мощности от генератора 3 к индуктору 4.

Claims (11)

1. Индукционное сварочное устройство, которое может быть использовано для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов путем поперечного сваривания трубки (13) из листового упаковочного материала, содержащего по меньшей мере один слой (12) индукционно-нагреваемого материала, покрытого пластиковым материалом (16), причем упомянутое сварочное устройство содержит генерирующее средство (3) для генерирования сигнала S(ω) переменной мощности; по меньшей мере один индуктор (4), принимающий сигнал S(ω) переменной мощности, для индуцирования в упомянутом слое (12) паразитного электрического тока и локального плавления упомянутого пластикового материала (16) с образованием поперечного шва; и согласующую схему (7) для достижения оптимальной передачи мощности между упомянутым генерирующим средством (3) и упомянутым индуктором (4); отличающееся тем, что упомянутая согласующая схема (7) содержит индуктивно-емкостную цепь, в которой по меньшей мере один индуктивный элемент (23а, 23) соединен с по меньшей мере одним емкостным элементом (20, 24, 25, 26, 27) с переменной емкостью, причем емкость емкостного элемента является регулируемой таким образом, что угол сдвига фаз между током и напряжением близок к нулю.
2. Сварочное устройство по п.1, в котором упомянутый индуктивный элемент (23) и упомянутый емкостной элемент (20, 24, 25, 26, 27) включены параллельно друг другу.
3. Сварочное устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый емкостной элемент (20, 24, 25, 26, 27) содержит по меньшей мере один главный конденсатор (20) и некоторое количество вспомогательных конденсаторов (24, 25, 26, 27), избирательно подсоединяемых/отсоединяемых параллельно упомянутому главному конденсатору (20).
4. Сварочное устройство по п.3, в котором с соответствующими вспомогательными конденсаторами (24, 25, 26, 27) соединены переключающие устройства (24а, 25а, 26а, 27а) для включения и выключения соответствующих вспомогательных конденсаторов (24, 25, 26, 27).
5. Сварочное устройство по п.4, в котором каждое переключающее устройство (24а, 25а, 26а, 27а) содержит первый и второй IGBT-транзистор (40а, 40b), имеющие соединенные между собой эмиттеры (Е) и коллекторы (С), сообщающиеся соответственно с электрической линией (21), сообщающейся с главным конденсатором (20), и с концевой клеммой соответствующего вспомогательного конденсатора (24-27), причем затворы (G) упомянутых IGBT-транзисторов (40а, 40b) соединены между собой и принимают команду по напряжению Vdc на включение и выключение упомянутых IGBT-транзисторов (40а, 40b).
6. Сварочное устройство по п.5, в котором между затворами (G) и эмиттерами (Е) IGBT-транзисторов (40а, 40b) помещен по меньшей мере один резистор (46), который обеспечивает разряд тока, накопленного во внутренних конденсаторах IGBT-транзисторов, когда они отключены.
7. Сварочное устройство по п.5, в котором между затвором (G) и эмиттером (Е) каждого IGBT-транзистора (40а, 40b) помещен по меньшей мере один стабилитрон (48), который ограничивает напряжение Vge IGBT-транзистора заданным максимальным значением.
8. Сварочное устройство по п.1, в котором упомянутый индуктивный элемент (23а, 23) имеет переменное значение индуктивности, причем упомянутое значение индуктивности регулируется таким образом, что импеданс упомянутой согласующей схемы принимает значение, близкое к оптимальному значению импеданса Zott, например, в 50 Ом, для максимизации передачи мощности от упомянутого генерирующего средства (3) к упомянутому индуктору (4).
9. Сварочное устройство по п.8, в котором упомянутый индуктивный элемент (23а, 23) содержит трансформатор (23), имеющий первичную обмотку (23а) с рядом вводов (50), связанных с различными витками и таким образом дающих, при их выборе, различные коэффициенты трансформации трансформатора (23).
10. Способ индукционной сварки, который может быть использован для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов путем поперечного сваривания трубки (13) из листового упаковочного материала, содержащего по меньшей мере один слой (12) индукционно-нагреваемого материала, покрытого пластиковым материалом (16), причем упомянутый способ содержит этапы генерирования (3) сигнала S(ω) переменной мощности посредством генератора (3); подачи упомянутого сигнала S(ω) переменной мощности на по меньшей мере один индуктор (4) для индуцирования в упомянутом слое (12) паразитного электрического тока и локального плавления упомянутого пластикового материала (16) с образованием поперечного шва; и оптимизации передачи мощности между упомянутым генератором (3) и упомянутым индуктором (4) посредством согласующей схемы (7); отличающийся тем, что упомянутый этап оптимизации включает в себя этап регулирования емкости по меньшей мере одного емкостного элемента (20, 24, 25, 26, 27), соединенного с по меньшей мере одним индуктивным элементом (23а, 23), таким образом, что угол сдвига фаз между током и напряжением близок к нулю.
11. Способ сварки по п.10, включающий в себя этап регулирования значения индуктивности упомянутого индуктивного элемента таким образом, что импеданс, наблюдаемый упомянутым генератором, принимает значение, близкое к оптимальному значению импеданса Zott, например, в 50 Ом, для максимизации передачи мощности от упомянутого генерирующего средства (3) к упомянутому индуктору (4).
RU2005133218/12A 2003-03-28 2004-03-26 Индукционное сварочное устройство и способ индукционной сварки, которые могут быть использованы для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов RU2337005C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000238A ITTO20030238A1 (it) 2003-03-28 2003-03-28 Dispositivo e metodo di saldatura ad induzione utilizzabile
ITTO2003A000238 2003-03-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005133218A RU2005133218A (ru) 2006-03-10
RU2337005C2 true RU2337005C2 (ru) 2008-10-27

Family

ID=33042724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005133218/12A RU2337005C2 (ru) 2003-03-28 2004-03-26 Индукционное сварочное устройство и способ индукционной сварки, которые могут быть использованы для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов

Country Status (19)

Country Link
US (1) US7538302B2 (ru)
EP (1) EP1620249B1 (ru)
JP (1) JP4486959B2 (ru)
KR (1) KR101152474B1 (ru)
CN (1) CN1332803C (ru)
AT (1) ATE337160T1 (ru)
AU (1) AU2004224099B2 (ru)
BR (1) BRPI0408793B1 (ru)
CA (1) CA2519721C (ru)
DE (1) DE602004002111T2 (ru)
ES (1) ES2270369T3 (ru)
HK (1) HK1091439A1 (ru)
IT (1) ITTO20030238A1 (ru)
MX (1) MXPA05010280A (ru)
PL (1) PL1620249T3 (ru)
PT (1) PT1620249E (ru)
RU (1) RU2337005C2 (ru)
UA (1) UA81801C2 (ru)
WO (1) WO2004085253A2 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006061939A1 (ja) * 2004-12-10 2006-06-15 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. 包装機及び包装方法
JP2006294866A (ja) * 2005-04-11 2006-10-26 Toshiba Corp 半導体装置
ATE522343T1 (de) 2007-06-28 2011-09-15 Tetra Laval Holdings & Finance INDUKTIONSVERSIEGELUNGSVORRICHTUNG ZUR WÄRMEVERSIEGELUNG VON VERPACKUNGSMATERIAL ZUR HERSTELLUNG VERSIEGELTER VERPACKUNGEN FÜR AUSGIEßBARE LEBENSMITTELPRODUKTE
ATE460824T1 (de) * 2007-08-14 2010-03-15 Tetra Laval Holdings & Finance SELBSTKONFIGURIERENDE INDUKTIONSDICHTVORRICHTUNG ZUR VERWENDUNG BEI DER HERSTELLUNG VON VERPACKUNGEN FÜR AUSGIEßBARE LEBENSMITTELPRODUKTE
CN104199492A (zh) * 2014-08-15 2014-12-10 北京无线电计量测试研究所 一种用于射频/微波功率测量的控温装置
DE102014017425A1 (de) * 2014-11-25 2016-05-25 Valtronic Technologies (Holding) Sa Kunststoffschlauchschweißgerät
EP3408069A1 (en) * 2016-01-25 2018-12-05 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. A sealing device and a method for heat sealing packaging material, and a filling machine
EP3355662B1 (en) * 2017-01-25 2020-06-17 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. A method of controlling an inductive heating circuit to seal a packaging material
CN108357732B (zh) * 2018-03-27 2020-10-09 广州市铭慧机械股份有限公司 一种高频感应加热机构
US10766672B2 (en) 2018-12-12 2020-09-08 Yeti Coolers, Llc Insulating container
US11970313B2 (en) 2018-12-12 2024-04-30 Yeti Coolers, Llc Insulating container
CN113904421B (zh) * 2021-10-28 2024-09-13 丰码科技(南京)有限公司 一种用于自动导向车的信号源
USD1040617S1 (en) 2022-05-12 2024-09-03 Yeti Coolers, Llc Insulating container

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS523146Y2 (ru) * 1972-07-05 1977-01-24
US3925139A (en) * 1974-01-10 1975-12-09 Package Machinery Co Seal monitoring apparatus
US4511956A (en) * 1981-11-30 1985-04-16 Park-Ohio Industries, Inc. Power inverter using separate starting inverter
SU1001510A1 (ru) 1981-11-05 1983-02-28 Научно-производственное объединение по технологии машиностроения Индукционна нагревательна установка
US4825625A (en) * 1986-12-17 1989-05-02 International Paper Company Sealing method and apparatus for high capacity aseptic form, fill, and seal machines
JPH0513557Y2 (ru) * 1987-02-12 1993-04-09
US4941306A (en) * 1988-10-07 1990-07-17 Continental Can Company, Inc. Apparatus and method for sealing a lid onto a container
DE3942593A1 (de) * 1989-12-22 1991-06-27 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur energieversorgung einer heizscheibe aus dem fahrzeugbordnetz
US5250777A (en) * 1990-04-02 1993-10-05 Inductotherm Corp. Method and apparatus for variable phase induction heating and stirring
JP3327346B2 (ja) * 1992-08-05 2002-09-24 テルモ株式会社 熱融着性材料の高周波融着装置
JP2560190B2 (ja) * 1993-02-17 1996-12-04 呉羽化学工業株式会社 高周波溶着装置およびこれを用いたフィルム包装装置
US5523631A (en) * 1993-08-25 1996-06-04 Inductotherm Corp. Control system for powering plural inductive loads from a single inverter source
US5710413A (en) 1995-03-29 1998-01-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company H-field electromagnetic heating system for fusion bonding
SE506190C2 (sv) 1996-03-20 1997-11-17 Tetra Laval Holdings & Finance Anordning och metod för induktionsförsegling av termoplastbelagt förpackningsmaterial
RU2121416C1 (ru) 1996-06-05 1998-11-10 Военный инженерно-технический университет Устройство для сварки
ES2206676T3 (es) 1997-06-27 2004-05-16 TETRA LAVAL HOLDINGS & FINANCE SA Unidad envasadora para la produccion continua envases sellados, que contienen productos alimenticios, a partir de un tubo de material de de envasar.
EP0950608B1 (en) * 1998-04-15 2003-11-26 Tetra Laval Holdings & Finance SA Method of monitoring transverse sealing in a packaging unit for continuously forming sealed packages containing pourable food products and packaging unit

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004085253A2 (en) 2004-10-07
BRPI0408793A (pt) 2006-03-28
CN1767937A (zh) 2006-05-03
HK1091439A1 (en) 2007-01-19
CA2519721A1 (en) 2004-10-07
DE602004002111T2 (de) 2007-02-08
RU2005133218A (ru) 2006-03-10
EP1620249A2 (en) 2006-02-01
AU2004224099B2 (en) 2008-09-11
MXPA05010280A (es) 2005-11-17
PT1620249E (pt) 2006-12-29
WO2004085253A3 (en) 2005-03-10
CA2519721C (en) 2010-08-10
DE602004002111D1 (de) 2006-10-05
US20060242928A1 (en) 2006-11-02
US7538302B2 (en) 2009-05-26
CN1332803C (zh) 2007-08-22
AU2004224099A1 (en) 2004-10-07
EP1620249B1 (en) 2006-08-23
KR20060002885A (ko) 2006-01-09
PL1620249T3 (pl) 2006-12-29
ES2270369T3 (es) 2007-04-01
ITTO20030238A1 (it) 2004-09-29
BRPI0408793B1 (pt) 2014-03-25
UA81801C2 (ru) 2008-02-11
KR101152474B1 (ko) 2012-06-01
JP2006521248A (ja) 2006-09-21
JP4486959B2 (ja) 2010-06-23
ATE337160T1 (de) 2006-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8286406B2 (en) Induction sealing device for producing pourable food packages
RU2337005C2 (ru) Индукционное сварочное устройство и способ индукционной сварки, которые могут быть использованы для производства упаковок разливаемых пищевых продуктов
KR101328311B1 (ko) 유동성 식품의 패키지를 제조하는 밀봉 장치 및 방법
GB2500680A (en) Packet sterilizer for packaged articles
US20150173411A1 (en) Apparatus and Method for Disinfection of Packaged Articles

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190327