SE442004B - Anordning for induktionsvermeforsegling av behallare - Google Patents

Description

7907645-1 15 20 25 30 :så 40 2 hållare. En Fördel med föreliggande uppfinning är att foliememhranen för- seglas på behållarna utan att rynka eller vecka membranet eller bränna dess kanter. Ytterligare en fördel med föreliggande uppfinning är att foliemem- branet förseglas vid en behållare oberoende av oreqelhundenheter i tätninga- ytan eller förekomsten av en omvikt flik på membranel.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommas en anordning för induktions- värmeförsegling av en melallförslutning på en behållare innefattande ett runt sin vertikala axel roterande torn som mottager behållaren med däqfiiliggande metallförslutning; ett medel för att trycka förslutningen mot den _underliggande behållaren; och en induktionsvârmeapparat invid det roterande tornets bana för att upphetta förslutningen. Enligt uppfinningen inbegriper anordningen ett flertal spindlar i tornet för att rotera behâ1lare-förslut- ningsaggregatet runt behållarens vertikala axel när aggregatet roteras runt tornets axel, varvid induktionsvärmeapparaten är belägen delvis runt tornet tätt intill de roterande huvudena. Anordningen inbegriper vidare ett roterande behållarbârorgan under-varje spindel, varvid behållarbäroiganet är V-monterat på kompressionsfjädrar för att fjädrande uppbära behållare~förslut- ningsaggregatet under förseglingen. Anordningen avser induktionevärmeför- segling av metallförslutningar på behållare hos ett oförseglat behållare-för~ slutningsaggregat, som innefattar en behållare med en öppen ände med en tätníngsyta däromkring och ett meta]lförslutningselement, som täcker behålla- rens öppna ände och är belägen mot tätningsytan, varvid förslutningselementet och/eller tätningsytan är försedda med ett värmetätningsharts. Det oför- seglade behållerförslutningsaggregatet inmatas till en förseglingsmaskin innefattande ett roterande torn, som har ett flertal spindlar, varvid varje , spindel har ett icke-metalliskt roterande huvud för samverkan med förslut- ningselementet på en underliggande behållare för att rotera behållare-för- slutningsaggregatet omkring behållarens vertikala axel, allteftersom aggre- gatet roteras omkring tornets axel. Förseglingsmaskinen har en induktions- värmespole belägen åtminstone delvis omkring tornet tätt intill de roterande -huvudena för att åstadkomma ett magnetiskt fält i området för huvudena.

Behå1lare-förslutningsaggregaten roteras genom det magnetiska fältet för att uppvärma förslutningselementet vid dess beröring med behållarens lätningsyta 'och uppvärma hartset under samtidig minímering av uppvärmningen av íürulut~ ningselementet utanför nämnda kontaktyta. Slutligen utlages behållare-för- slutningsaggregatet ur magnetfältet för att kyla värmeförseglíngahartset och försegla varje förslutningselement vid dess behållare.

I Vid utnyttjande av anordningen enligt uppfinningen alstras det önskade värmet för att mjukgöra förbíndningsmaterialet och avges värmet mycket snabbt utan att åstadkomma veckning eller bränning av foliemembranet. Man kan därför 15 20 25 30 40 7907645-1 3 åstadkomma en tillförlitlig försegling vid produktionshastígheter överskrid- ande 600 behållare/min. Rotatíon av behållarna mer än 2 varv i magnetfältet åstadkommer en dubbel, kontinuerlig, periferiell värmetillförsel vid tät- ningsområdet, vilket åstadkommer bättre förseglingsresultat.

En fördel med denna apparat är att placeringen och rörelsen av be- hållare-förslutningsaggregatets förseglingsomrâde noggrant styres när det rör sig genom magnetfältet för att åstadkomma noggrann reglering av det värme som induceras i foliemembranet.

Uvanstående och ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen fram- går närmare av nedanstående beskrivning av en föredragen utföringsform av uppfinningen under hänvisning till ritningarna. Därvid är fig. 1 en vy i tvärsnitt genom en behållare, ett foliemembran och en förslutning anordnade att induktionsvärmeförseglas medelst förfarandet enligt uppfinningen. Fig. 2 är en förstorad fragmentarisk tvärsnittsvy genom ett toppkantparti av ett behållare-förslutningsaggregat anordnat att förseglas enligt uppfinningen.

Fig. 3 är en planvy över apparaten enligt uppfinningen. Fig. 4 är en tvär- snittsvy genom ett torn, ett huvud, ett behållare-förslutningsaggregat och en induktionsvärmespole enligt uppfinningen.

Med hänvisning till fíg. 1 och 2 visas där ett behå1lare-förslutnings- aggregat anordnat att förseglas. Aggregatet innefattar en sammansatt be- hållare 10, ett foliemembran 12 över behållarens öppna ände och ett plast- lock 14 över membranet 12. En ringformad läpp 16 på lorket 14 kan snäppas under en rullad kant 18 på behållaren 10 för att hålla locket på behållaren.

Vid utförande av uppfinningen införas företrädesvis först membranet 12 i plastlocket 14, varefter aggregatet placeras på behållaren 10 för induk- tionsvärmeförsegling av membranet vid behållaren. Fig. 2 visar behållare-för- slutningsaggregatet färdigt för värmeförsegling.

Den sammansatta behållaren 10 kan utgöras av en spirallindad rörkon- struktion, som är avskuren till rätt längd och har sin övre kant rullad utåt för att bilda en periferiellt förlöpande vulst 18 vid behållarens topp. Sido- väggen hos den rörformade behållaren kan inbegripa flera lager, såsom ett papplager 10 och ett metallfoliefoder 22 företrädesvis aluminiumfolie, som på sin inre yta är belägen med ett termoplastiskt material såsom SURLYN, poly- propen eller andra material. Den övre kanten av behållaren är företrädesvis rullad till en kant för att bilda en uppåt vettande tätningsyta, vid vilken fnliomemhrnnvl 12 kan induklznnuvñrmvlorsvglnn. Hvhållnrvnn hela ljnrklvk kan rullas till en kant såsom visas på ritningen eller alternativ! kan ett lager av pappen avskäras eller avskrapas från behållarens ände innan kanten rullas.

Spirallindade sammansatta behållare har spiralformade överlappnings- sömmar som har extra tjockt material, vilket åstadkommer en ojämnhet eller 77907645-1 10 '15 20 25 30 V 35 40 4 diskontinuitet i sidoväggen hos den omvikta kanten 18 hos behållaren. Det är denna ojämnhet i den omvikta kanten 18 som gör induktionsvärmeförsegling av sammansatta behållare minst sagt svår. _ Foliemembranet 12 är företrädesvis tillverkat av aluminium eller en aluminiumlegering och kan ha ett termoplastiskt värmeförseglingsharts på åt- minstone sin underyta, som skall förseglas mot behållarens omvikta kant.

Membranet 12 kan.också ha en i ett stycke med membranet utformad flik (ej visad), som kan vara vikt över membranets övre yta, såsom anges i den ameri- kanska patentskríften 3.892.351, för att underlätta avtagningen av membranet från den förseglade behållaren. En sådan vikt flik medför att induktions- värmeförsegling av behållaren blir svårare eftersom det bildas ett dubbelt lager av metall där fliken befinner sig ovanför membranet, vilket resulterar' i en olikformad uppvärmning av membranet. Exempelvis anges i den amerikanska patentskríften 3.892.351 att fliken kan vara 3200 kallare än övriga delar 'av den periferiella förseglingen under induktionsvärmeförsegling av be-- hållaren. _ Såsom ett alternativ till nämnda flik, som är vikt över membranet 12, kan en dragremsa bildas medelst skårlinjer i foliemembranet med eller utan ett separat flikelement fäst vid dragremsan för att underlätta avskilj- ningen av dragremsan och membranet från en behållare. Användningen av en sådan dragremsa bidrager till att undvika problemen med olikformig upp- värmning av membranet när det förseglas vid behållarfodret.

I fig. 3_och 4 visas en roterande tornmaskin 30. som är anordnad för induktionsvärmeförsegling av behållare 10 enligt uppfinningen. Maskinen 30 innefattar ett torn 30, som roterar kring en vertikal axel och har ett flertal spindlar 34, som vardera uppbär ett icke metalliskt roterande huvud 36. Tornet 32 för en lockpåsättningsmaskin enligt uppfinningen kan innefatta en central bärpelare 54, ett tornnav 56, en tornram 58 med utåt öppna slítsar för upptagning av spindlarna, en kam 60, ett kugghjul 62, en bärhylsa 64 för tornet, ett övre kambärorgan 68 och en stor mutter 70. Varje spindel 34 kan innefatta ett bärok 72 monterat på en axel 74 medelst en hylsa 76 och ett hölje 78 med en kamföljare 80 fäst vid okets övre ände. Kamföljaren 80 är belägen i ett kamspår 82 i den övre kammen 60 och följer det uppåt och nedåt gående spåret för att förflytta oket 72 uppåt och nedåt allteftersom spindeln roteras omkring tornet. Hylsan 76 uppbäres på ett hölje 78, som är styvt fäst vid axeln 74 medelst en mutter 88, som är gängad vid höljets 78 ände för att frfästa oket 72 därvid. En andra mutter 90 är gängad på änden av axeln 74 så att okets vertikala rörelse verkar på axeln. Spindeln innefattar vidare en drivhylsa 84 med ett drivet kugghjul 86 fäst därvid. Hylsan 84 är monterad på axeln 74 under höljet 78 så att hylsan 84 och kugghjulet 86 fritt kan rotera 10 15 20 25 30 35 40 7907645-1 5 på axeln 74. Under lookpåsättningen drives kugghjulet B6 kontinuerligt av kugghjulet 62 för att rotera drivhylsan 84 och huvudet 36 på hylsan.

Tornet enligt föreliggande upfinning är likadant som det som anges i den amerikanska patentskriften 3.760.561 förutom att enligt föreliggande upp- finning används ett icke-metalliskt roterande huvud 36 i stället för spinn- huvudaggregaten på påsättningsspindlarna enligt nämnda patent. Ett torn 303 enligt föreliggande uppfinning kan anordnas att ha spinnhuvudaggregat monte- rade på spindlarna 34 och tornet kan innefatta en nedre kam, spindelstyr- ningar 92 och andra apparater för drivning av nämnda spinnhuvudaggregat.

Apparaten enligt föreliggande uppfinning innefattar vidare en induk- tionsvärmespole 40 belägen delvis omkring tornet tätt intill de roterande huvudena 36 för att alstra ett magnetiskt fält i området för huvudena. För att medge rotation av behållarna omkring sina axlar innefattar maskinen ett fritt roterbart bärorgan 42 för behållarna i det roterande bordet 44 under spindlarna 34 hos tornet. Bärorganen 42 är fjäderbelastade för att åstadkomma lämpligt förseglingstryck och kompensera för höjdvariationer hos behållarna.

En högfrekvensgenerator 46 för växelström är anordnad intill tornet 30 för att tillföra högfrekvensväxelström till spolen 40. Generatorn 46 är före- trädesvis förbunden med en vattenkälla (ej visad) för att cirkulera vatten eller annat kylmedel genom spolen. Högfrekvensgeneratorer är tillgängliga från flera tillverkare, såsom Lepel High Frequency Laboratories, Inc. och Induction Heating Corporation. Dessa generatorer kan alstra växelström vid olika frekvenser, exempelvis 350-450 kHz och inom olika effektområden be- roende på tillämpningen.

Induktionsvärmespolen 40 kan innefatta en eller flera ledningsspola eller varv tillverkade av kopparrör med strömning av kylmedel genom dess ihåliga mitt. Lindningarna är företrädesvis inbäddade i ett plastmaterial 48 såsom visas i fig. 4 för att elektriskt isolera dem och fasthålla dem. Lind- ningarna är belägna tätt intill behållarnas 10 övre kant som skall förseglas och under nämnda kant för att koncentrera magnetfältet i det område som skall förseglas. Plasthuvudena 36 som tryckes mot blockets 14 övre yta är belägna mellan varma spolen och metallen i behållaraggregatet som skall värmas.

Emellertid uppvärmes inte huvudena 36 eftersom dessa är icke metalliska och inte påverkas av det magnetiska fältet.

Vid användningen av föreliggande uppfinning tillföres behållare-förslut- ningsaggregat anordnade för induktionsvärmeförsegling i serie till tornet medelst ett stjärnhjul 50 (fig. 3), vilket bringar behållarna att glida på behållarbärorganen från ett bord eller en plattform, som har en övre yta som är åtminstone så hög som bårorganens övre yta så att behållarna kan styras till bärorganen. När behållaraggregaten förflyttas under spindlarna 34 för- 7907645-1 , 6 flyttar kamspåret 82 spindlarna och huvudena 36 nedåt mot locket 14 på varje' »behållare 10 för att pressa foliemembranet 12 mot behållarens kant och rotera, behållaraggregatet. Rotation av tornet 32 förflyttar huvudena 56 och behållaraggregaten omkring tornet genom det magnetiska fält som alstras av 5 spolen. Det magnetiska fältet uppvärmer de yttre partierna av foliemembranet och den rullade kanten hos foliefodret för att smälta värmeförseglingshartset på en eller bägge av ytorna när behållaren roteras omkring sin axel.

I Efter det att ett behållaraggregat har roterats genom det magnetiska *fältet lyftes huvudet 36 från behållaraggregatet, som därefter avges från 10 tornet via stjärnhulet 52. Såsom framgår ur fig. 3 avslutas spolen 40 strax innan stjärnhjulet 52 så att huvudena É6 bibehåller trycket mot behållar- aggregatet under ett kort tidsintervall efter det att aggregatet lämnat magnetfältet som alstras av spolen. Under detta korta tidsintervall kommer foliemembranet att kylas tillräckligt för att medge frigöríng av trycket utan 15 att förseglingen äventyras. Detta är möjligt eftersom endast kantpartierna av foliemembranet och fodret har uppvärmts och därför kyles snabbt. Ûm hela ~ membranet skulle ha upphettats skulle avsevärt mycket längre tid ha erford- rats för att kyla membranet och hartset och en alltför tidig frigöring av trycket på behållaren innan fullständig kylning skett skulle kunna inverka -20 negativt på förseglingen. Enligt föreliggande uppfinning underlättas snabb uppvärmning och kylning och därför erfordras att trycket bibehålles endast ett mycket kort tidsintervall efter det att behållaraggregatet uttagits från magnetfältet eftersom endast det parti som befinner sig i magnetfältet har' utsatts för uppvärmning. 25 Igen föredragen utföringsform kan tornet 32 innefatta åtta eller flera huvuden och kan roteras med 50 eller fler varv per minut för att värmeför- segla 400 eller fler behållare per minut. Vid sådan drift befinner sig be- hållare-förslutningsaggregaten i magnetfältet under ungefär 1/2 sek. och roteras ungefär 2,25 varv omkring sin vertikala axel. Detta innebär att under 30 sådan rotation förflyttas varje del av den periferiella kanten hos folie- membranet in i och ut ur magnetfältet två gånger. Vanligen uppvärmes och för- seglas kanten progressivt omkring behållaren och en viss punkt hos kanten befinner sig i fältet mindre än ungefär 0,1 sek.

Effekten från generatorn 46 inställes till en relativt hög nivå för att 35 alstra ett kraftigt magnetfält som snabbt uppvärmer kanten på foliemembranet såsom erfordras för tillförlitlig försegling. Därvid smälter värmeförseg- lingshartset hos membranet eller behållarfodret så att det kan strömma in í å och_omkring oregelbundenheter hos behållarens tätningsyta. I Belastningen för att åstadkomma förseglingstryck tillföres på varje 40 behållare genom den nedåtriktade kraften hos huvudet mot behållaren som upp- 10 15 20 25 30 40 7907645-1 7 bäras av behållarbärorganet. Fjädrarna i behållarbärorganet reglerar det tryck som utövas mot behållaren och kompenserar för skillnader i behållarens höjd. Det är önskvärt att minimera den krafty som utövas mot behållaren för att undvika att skada dem. Enligt föreliggande uppfinning möjliggöres an- vändning av en relativt liten kraft på behållaren därigenom att tätninga- ytorna uppvärmes till en relativt hög temperatur för att smälta värmeför- seglingshartset så att det strömmar in i och omkring oregelbundenheter i förseglingsytan även utan ett högt förseglingstryck.

En föredragen utföringsform av uppfinningen och dess funktionesëtt har beskrivits här ovan och en fackman inser att olika ändringar och möodifieringar darav kan utföras utan att frångå uppfinningens ram sådan den definieras av nedanstående patentkrav. Exempelvis kan uppfinningen användas för att försegla glas- och plastbehållare likaväl som sammansatta behållare, vilket valts för att beskriva uppfinningen.

Claims (2)

l79o764s-1 i É 8 10 15 20 25 30 33 '40 , PATENTKRAV _

1. Anordning för induktionsvärmeförsegling av en metallförslutning på en behållare innefattande ett runt sin vertikala axel roterande torn som mot- tager behållaren med därpå liggande metallförslutning; ett medel för att trycka förslutningen mot den underliggande behållaren; och en induktionsvärmeapparat invid det roterande tornets bana för att upphetta förslutningen, k ä n n e- t e c k n a d av ett flertal spindlar i tornet för att rotera behållare- -Förslutningsaggregatet runt behållarens vertikala axel när aggregatet roteras runt tornets axel, varvid induktionsvärmeapparaten är belägen delvis runt tornet tätt intill de roterande huvudena.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av ett roterande behållarbärorgan under varje spindel, varvid behållarbärorganet är monterat på kompressionsfjädrar för att fjädrande uppbära behållare-Förslutningsaggregatet under förseglingen.