SE528880C2 - Förfarande och anordning för tillförsel av en gas eller gasblandning - Google Patents

Description

20 25 30 528 880 och kostsamma driftsavbrott som följd. l samband med driftsavbrott av detta slag kan det dessutom vara svårt att ha kontroll över spridningen av partiklar från förstörda element. Dessutom är det så att det i många fall i beroende av vald applikation är önskvärt att kunna variera såväl temperatur som gasflöde tämligen snabbt. Speciellt ifall den gas som önskas uppvärmd inte utgörs av luft, är det önskvärt att ibland kunna göra varmgasflödet intermittent. Detta är av ovan beskrivna skäl inte möjligt att uppnå med en traditionell lösning. inte heller kan alstring av varm gas på en acceptabelt pålitlig temperaturnivå garanteras förrän kanske 30 minuter efter initiering. Till yttermera visso representerar kända lösningar det icke oansenliga problemet att den uppvärmda gasen utgör en ansenlig källa till kraftiga energiförluster på kanske uppemot 300W/dm2 röryta, genom att den transporteras ioisolerade rör till sitt applikationsställe. Detta är av naturliga skäl inte önskvärt vare sig ur kostnadssynpunkt eller mot bakgrund av i sådana fall uppkommande lokal uppvärmning av områden i en maskin där så inte är önskvärt. Samtidigt representerar en sådan icke önskvärd lokal uppvärmning oftast en oönskad uppvärmning av maskinens omgivning. l den svenska utläggningsskriften 7104736-9 beskrivs hur tryckiuft under reglerat tryck tillförs till ett flerkärnigt keramiskt värmeblock. Detta innehåller elektriska värmeelement. Strömmen genom elementen är reglerbar i beroende av signaler från en termoomkopplare som utsätts för den varmluft som lämnar det keramiska värmeblocket. Signalen fràn termoomkopplaren áterkopplas till en elektronisk temperaturregleranordning. Skriften ifråga får emellertid närmast ses som en bekräftelse på det som fortfarande betraktas som teknikens ståndpunkt.

Uppfinningen i korthet Det är sålunda ett huvudändamål med föreliggande uppfinning att på ett nytt men framförallt enkelt sätt tillgodose behovet av omedelbar tillgänglighet till varm gas. Den varma gasen skall kunna tillhandahållas med en på förhand vald temperatur samt från ett stand-by läge kunna tillföras inom loppet av sekunder.

Ett annat ändamål är att tillhandahålla ett sätt att alstra varm gas av vad slag det må vara utan att detta i sig är beroende av en viss bestämd hastighet eller ett visst bestämt tryck hos den tillförda gasen. 10 15 20 25 30 528 880 Ett särskilt ändamål med sättet enligt uppfinningen är att därmed kunna tillhandahålla snabbare och mera flexibla maskinutrustningar, vilka omedelbart och oberoende av installationsparametrar snabbt kan regleras med avseende pà flöde och/eller temperatur. Detta torde vara särskilt värdefullt i samband med maskiner i cyklisk eller intermittent drift.

Det är även ett ändamål med uppfinningen att anvisa en anordning som kan tillgodose behovet av omedelbar tillgänglighet trots kanske intermittent och kanske rentav oregelbunden drift och som dessutom jämfört med tidigare kända anordningar är mycket enkelt uppbyggd och därigenom uppvisar en jämfört med tidigare kända anordningar väsentligt ökad driftsäkerhet.

Enligt uppfinningen tillhandahålls ett sätt av det i beskrivningsinledningen angivna slaget med vilket ovan beskrivna ändamål uppnås genom att värmningsenheten utbildas till ett elektriskt ledande skal med en av skalet begränsad kavitet genom vilken gasen eller gasblandningen passeras, varvid skalet kopplas till en via en reglerenhet reglerad spänning i en elektrisk strömkrets, varvid genom den ström som drivs av kretsen, främst som en följd av skalmaterialets resistans, skalet värms upp och därmed gasen och gasblandningen, varefter temperaturen i skalet registreras och àterkopplas till reglerenheten, sä att spänningen över eller strömmen i kretsen med skalet som resistans inregleras mot en gastemperatur som svarar mot den som önskas utströmma frán skalet. Genom att gasvärmaren utformas på detta sätt fås en mycket enkel och driftsäker sådan, vilken ger en jämfört med tidigare känd teknik med avseende på bl.a. variationer i gasflöde i det närmaste okänslig enhet.

Dessutom kan regleringen ske på ett mycket smidigt sätt.

Enligt ett vidareutvecklat förfarande enligt uppfinningen används resistansen hos det elektriskt ledande materialet i skalet vid varje tidpunkt som mätstorhet för att återspegla temperaturen däri och för att àterkopplas till reglerenheten.

Eftersom resistansen hos ett elektriskt ledande material är proportionell mot materialets temperatur ger detta en mycket exakt mätning och följaktligen mycket exakta värden àterkopplade till reglerenheten.

Enligt ett ytterligare vidareutvecklat utförande av förfarandet enligt uppfinningen utförs resistansmätningen i skalmaterialet i ett omrâde av detsamma som omfattar en eller flera utloppsmynningar. Detta leder till att den uppmätta 10 15 20 25 30 528 880 resistansen på ett mera exakt sätt kommer att återspegla temperaturen hos gasen i anslutning till utloppsmynningarna.

Enligt ett ytterligare vidareutvecklat utförande av uppfinningen utformas skalet på ett med avseende på den aktuella tillämpningen anpassat sätt. Detta kan ske genom att det skal som värmningsenheten utgörs av och som vid tilloppsidan utgörs av odeformerad elektriskt ledande slang/rör, i området av applikationsstället för den alstrade varma gasen genom anpassningsformning av ett sådant slangelement ges en form som väl ansluter till den aktuella applikationen. Formningen kan exempelvis ske genom vacuumformning.

Avgivningen av den varma gasen sker lämpligen via hål utförda i det eventuellt specialutformade slangskalet. Genom sådan specialutformning kan gas med mycket noggrant kontrollerad temperatur tillföras till applikationsställen som annars vore en praktisk omöjlighet att nå och därigenom också effekten av applikationen av den varma gasen ökas.

Enligt ett ytterligare vidareutvecklat utförande av uppfinningen utformas skalets insida med flänsliknande utspràng. Härigenom ökar skalets värmeöverföringsyta, vilket ökar uppvärmningsprocessens effektivitet.

Enligt ett ytterligare vidareutvecklat utförande av uppfinningen matas ett penetrerat slangskal med gas eller gasblandning från båda dess ändar. Detta innebär framförallt att en större gasmångd kan tillföras per tidsenhet, vilket gör att värmningssteget inte längre kan anses som en trång sektion.

Enligt ett ytterligare vidareutvecklat utförande av uppfinningen värmeisoleras skalet utvändigt. Detta leder helt naturligt till att den värmemängd som oavsiktligt avges till omgivningen minskar, vilket är såväl ekonomiskt som miljömässigt positivt.

Härutöver tillhandahålls enligt uppfinningen en anordning för genomförande av förfarandet, vilken innefattar en vad avser den varma gasens applikation anpassat formgiven kropp, som är avsedd att medge att gas i beroende av dess tryck relativt atmosfärstrycket lagras eller passerar därigenom, vilken kropp är framställd av ett elektriskt ledande material och via kontakter därpå är ansluten till en elektrisk spänning på ett sådant vis att kroppen fungerar som ett godtyckligt resistanselement. En så utformad skalkropp ger såväl omedelbar tillgänglighet till varm gas som möjlighet att applicera den varma gasen pà ett för varje tillämpning 10 15 20 25 30 528 880 optimalt sätt.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen skall l det följande närmare beskrivas med hänvisning till ett pà bifogade ritningar visat utföringsexempel, där Fig 1 visar schematiskt förhärskande tillvägagångssätt av idag, Fig 2a och 2b visar schematiskt tvà utföringsexempel av principen enligt uppfinningen, Fig 3a visar ytterligare ett utföringsexempel av uppfinningen i form av en skalformig värmningsenhet i perspektiv, och Fig 3b visar utföringsexemplet enligt Fig 3a som ett tvärsnitt från lllb-lllb i Fig 3a med ett förpackningsmaterialark i ett värmningsläge.

Detaljerad beskrivning föredragna utföringsexemgel.

Av Fig 1 framgår en anordning 1 som återspeglar ett hitintills tillämpat tillvägagångssätt som används för att möjliggöra en kraftig temperaturhöjning hos en gas eller gasblandning. Kall eller normaltempererad gas inmatas vid den i figuren vänstra änden av anordningen 1 till ett värmeelement 2 som omfattar ett eller flera glödtràdselement omgivna av ett eller flera keramiska element 3. De keramiska elementen 3 är som en följd av att de skall lagra och avge en förhållandevis stor mängd energi samt att de är värmeisolerade, förhållandevis skrymmande och kan bl. a av detta skäl inte placeras i anslutning till applikationsstället för den varma gasen. Därför leds den uppvärmda gasen in i ledningar 4 för att transporteras ut till dessa ställen där munstycken 5 är anordnade. I eller vid munstyckena 5 är temperatursensorer (ej visade) inkopplade, vilkas signaler är återkopplade till en reglerenhet R.

Figur 2a visar en anordning 7 för realisering av ett tillvägagångssätt enligt uppfinningen. Kall eller normaltempererad gas under reglerbart tryck matas enligt 10 15 20 25 30 528 880 detta utföringsexempel in i två parallella elektriskt ledande och kortslutna rör 6. a Rören 6 spänningsmatas så att en ström l flyter genom dem. Rören representerar genom att de är ledare ett bestämt elektriskt motstånd. Olika materialval samt form hos rören 6 ger olika egenskaper, men det får närmast anses som en självklarhet att en så hög resistans som möjligt är önskvärd så länge hållfasthetsmässiga gränsvärden kan garanteras. Resistansen hos ett material är en temperaturberoende egenskap och används därför som en indikation på just den aktuella temperaturen. Då kall gas inmatas kyls sålunda rören av och det uppkommer en temperaturgradient i materialet. Genom anpassning av materialet i rören, deras längd samt matningsspänningen har det kunnat konstateras att man, om rören matas med en 50 V likström och rören görs mellan 0,5 och 0,8 m långa, uppnår en successivt minskad sådan gradient, vilken i det närmaste blir noll i ett närområde av den högra änden av rören. l detta område mäts spänningsfallet U* - U' upp vid ett antal olika temperaturer samt matas förhållandet in i en ändamålsenlig mycket snabb reglerenhet (ej visad). Värdet av potentialskillnaden mellan dessa punkter återkopplas till reglerenheten, vilken jämför detta ärvärde mot ett önskat börvärde och reglerar spänningsmatningen till rören 6 i enlighet därmed. De rör som används är företrädesvis utförda av rostfritt stål och är korrugerade. Genom valet av korrugerade rör erhålls såväl en större värmeöverföringsarea som ett strömningselement som ger upphov till turbulensvirvlar. Båda dessa egenskaper ökar effektiviteten i tillvägagàngssättet enligt uppfinningen genom att värmeutbytet ökar. Fiören 6 isoleras lämpligen utvändigt med ett lämpligt såväl elektriskt som värmeisolerande material, dels av säkerhetsskäl, dels av energihushållningsskäl.

Fig 2b visar en anordning 7 enligt uppfinningen i ett enklaste möjligt utförande. Anordningen 7 är uppbyggd av ett enda företrädesvis korrugerat rostfritt rör 6, vilket spänningsmatas pà motsvarande sätt som anordningen enligt Fig 2a. Röret 6 tillförs vid sina ändar kall eller normaltempererad gas under reglerbart tryck. Ftesistansen i röret 6 mäts i anslutning till öppningar 10 som tagits upp i rörets 6 mantelyta. På tidigare beskrivet sätt återkopplas den mätta resistansen till en snabb reglerenhet (ej visad), som har till uppgift att reglera spänningsmatningen till röret, sålunda i beroende av dess temperatur och till 10 15 20 528 880 temperaturen hos den däri belägna gasen, som härnäst står i begrepp att lämna röret via öppningarna 10.

Det elektriskt ledande skalet, som utgör grundbulten för alla tänkbara utföranden av uppfinningen, kan utformas på ett i princip obegränsat antal sätt i beroende av anordningens användning. Detta illustreras med Fig Sa och 3b, pà vilka en variant av anordningen återges schematiskt. Värmningsanordningen 7 omfattar i detta utförande huvudsakligen ett rör 6. Utmed en del av rörets 6 längd är ett lángsträckt med gasutlopp 10 försett gasinföringselement 12 fast anordnat.

Sagda element bildar därigenom en skalenhet tillsammans med röret 6. Kall luft som inmatas från rörets 6 båda tilloppsändar kommer sålunda att efter uppvärmning strömma ut genom mynningar 10 i gasinföringselementet.

Genom att en så enkel form som möjligt, såsom ett rör med på lämpligt vis strypta mynningar kan användas som värmningsanordning, uppkommer möjligheter såsom dykapplicering då gas önskas inmatad i olika slag av formade kaviteter, såsom exempelvis för steriliseringsändamål och därmed sammanhängande behandling. Pàpekas bör återigen att anordningen, kanske främst genom sin mycket snabba temperaturinreglering, är okänslig för variationer i flöde av den tvångsmässigt tillförda gasen. Överhuvudtaget är anordningen enligt uppfinningen i all sin enkelhet mycket robust och tillförlitlig.

Uppfinningen skall inte anses begränsad endast till de här beskrivna utföringsexemplen utan begränsas endast genom bifogade patentkrav.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 528 880 PATENTKFIAV Förfarande i samband med tillförsel av en gas eller gasblandning med bestämd temperatur till en bearbetningsstation i en förpackningsmaskin, vari överatmosfäriskt trycksatt gas eller gasblandning förs genom en elektriskt uppvärmd värmningsenhet (2,3; 6,7), som innefattar en gasens temperatur avkännande sensor, vars utsignal àterkopplas till en gastemperaturreglerenhet (ej visad), vilken i sin tur kopplas till värmningsenheten i syfte att reglera in temperaturen hos den från värmningsenheten (2,3; 6,7) utströmmande gasen, k ä n n e t e c k n at av att värmningsenheten (7) utbildas till ett elektriskt ledande skal eller en kavitet (6) genom vilken gasen eller gasblandningen passeras, varvid skalet kopplas till en via en reglerenhet reglerad spänning i en elektrisk strömkrets varvid genom den ström som drivs av kretsen, som en följd av materialets resistans, skalet värms upp och därmed gasen och gasblandningen, varefter temperaturen i skalet registreras och àterkopplas till reglerenheten som reglerar in spänningen mot en gastemperatur som svarar mot den som önskas utströmma från skalet eller kaviteten (6). Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att resistansen vid varje tidpunkt hos det elektriskt ledande materialet i skalet (6) används som mätstorhet att återspegla temperaturen däri och att àterkopplas till reglerenheten. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n at av att resistansmätningen i skalmaterialet utförs i ett område av skalet (6) som omfattar en eller flera utloppsmynningar. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e o k n at av att skalet (6) utformas godtyckligt med avseende pà den varma gasens eller gasblandningens tillämpning eller applikation. 10 15 20 25 30 10. 528 880 Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n at av att skalets insida utformas med fenliknande utsprång. Förfarande enligt krav 4 eller 5, kännetecknat av att skalet utförs som en efter dess applikation godtyckligt penetrerad vacuumformad slang. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n at av att den penetrerade slangen matas med applikationsgas eller gasblandning från båda dess ändan Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n at av att skalet värmeisoleras utvändigt. Anordning för att tillföra en gas eller gasblandning med bestämd temperatur till ett applikationsställe i en förpackningsmaskin, omfattande en enhet för inmatning av gasen eller gasblandningen för uppvärmning, medel (6, 10) i anordningen (7) dels för höjning av gasens eller gasblandningens temperatur dels (10) för avkänning av densamma i syfte att àterkoppla denna till en i en temperaturreglerenhet, samt medel för att avge den uppvärmda gasen, k ä n e t e c k n a d av att den innefattar en godtyckligt formad kropp (7) , som är avsedd att medge att gas i beroende av dess tryck relativt atmosfärstrycket lagras i eller passerar därigenom, vilken kropp (7) är framställd av ett elektriskt ledande material och via kontakter därpå är ansluten till en elektrisk spänning pà ett sådant vis att kroppen fungerar som ett godtyckligt resistanselement som driver en ström genom kroppen (7). Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att kroppen har medel för avkänning av en ändamålsenlig parameter i gasen och/eller i sig själv som utgör en indikation pá temperaturen hos den gas- eller gasblandningsvolym som stàr i begrepp att lämna kroppen. 10 15 20 11. 12. 13. 14. 528 880 10 Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att den ändamålsenliga parametern är kroppens resistans. Anordning enligt krav 11, k ä n n et e c k n a d av att den aktuella resistansen utgör det medel som för reglerenheten indikerar temperaturen hos gasen och som är den storhet som är kontinuerligt àterkopplad till reglerenheten. Anordning enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d av att temperaturreglerenheten omfattar en mycket snabb regulator av typen ”switch mode power controller' som extremt snabbt reglerar den energi som upptas av kroppen genom att reglera strömmen som flyter genom densamma. Anordning enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att de punkter mellan vilka resistansmätningen sker är belägna i ett område av skalet (7) som omfattar en eller flera utloppsmynningar (9).