用于对预制坯件进行调温的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于借助具有反射壁的加热通道对吹塑机中的预制坯件进行调温的方法和设备，所述加热通道由加热箱形成。出于将温度调节到吹塑成型温度的目的，将预制坯件引导穿过所述加热通道。此外，加热箱具有冷却装置，所述冷却装置具有至少一个鼓风机。冷却装置特别是借助于仅仅在加热通道外部沿着反射壁流动的空气量对加热通道的反射壁进行冷却，其中，加热器件的加热功率是能调节的。

背景技术：

这种方法和装置由现有技术公知并且例如在由申请人出售的吹塑机中用于热预处理预制坯件并且接着吹塑成型。

这种方法和装置的目的在于，使大多数在注射成型方法中制造的预制坯件对于吹塑成型的后续的步骤达到适当的温度。所述温度例如对于PET而言处于大约120°并且必须保持在一个窄区间内，以便避免由与材料的过度延展或者相态变化导致材料改变。通常也给预制坯件印上确定的温度曲线。

在运行这种方法和装置中，预制坯件例如通过热辐射器的辐射热量加热。优选地使用IR辐射器和/或NIR辐射器。在预制坯件之间穿过到达的射束或者在穿过预制坯件未被吸收的射束在此被加热通道的反射壁反射，以便提高加热箱的效率并且改善预制坯件材料的深度加热。在此，加热通道的反射壁必然也发热。

加热通道的壁大多数由在IR和/或NIR区域内良好反射的铝材料构成，然而所述铝材料在高于180°的温度下倾向于加强地腐蚀并且因此必须被冷却。

公知了下述的方法和装置，其中，预制坯件在输送期间通过加热路段以冷空气来施加，所述加热路段例如由多个在输送方向上前后相继布置的加热通道构成，所述冷空气通过所述壁中的开口来供应。例如US2011/0300497 A1示出了吹塑机的这种加热器件。在所述吹塑机中，朝向预制坯件的方向输出的冷空气首先实现冷却预制坯件，这也是冷却的目的。流过预制坯件的空气也被施加给热辐射器的壁并且由此实现对所述壁的冷却。热辐射器的加热功率和冷空气功率被预先确定，以便实现预制坯件的期望的温度曲线。

在这种方法和装置中，预制坯件的期望的温度曲线通过相应地调节热辐射器来实现。通常不需要在要进行调温的区域中主动地冷却预制坯件，从而出于所述目的不必将冷却气体输出到加热通道中。然而在现有技术中公知的是，主动地冷却预制坯件的颈部区域。

在这种方法和装置中通常对反射壁进行冷却，其方式是，将冷却的空气在所述反射壁上引导通过。为了可靠地实现避免使反射壁过热在此这样调节所述冷却，即在热辐射器的最大加热功率下不达到临界温度。公知的是，在需要时手操作地调节冷却功率。

因为在吹塑机中不同的预制坯件以不同的温度特性并且在不同的速度下被加工，所以加热通道的加热器件的加热功率必须是能调节的。所述加热功率在现有技术中例如根据不同的参数来调节或者控制。在吹塑机运行中，不是所有的加热器件被调节到到最大功率。因为然而目前所公知的冷却装置这样构造和运行，以使得在任何情况下防止使反射壁过热，也就是说，也在最大加热功率的情况中，冷却功率对于在机器运行中所施加的加热功率而言是非常大的。

符合自然规律地通过冷却装置从加热通道带走热量，因此降低了加热器件的效率，其中，相对的热量损失恰恰在加热功率减少时变得特别大。

技术实现要素：

为此，本发明的目的在于，提供用于对吹塑机中的预制坯件进行调温的方法和设备，该方法和设备关于效率特别是在减少加热功率方面被改善。

该目的根据本发明通过根据权利要求1所述的方法以及通过根据权利要求11所述的设备实现。所述方法和所述设备通过下述方式进一步设计，即：设置控制装置，所述控制装置设计用于根据加热通道的加热器件的相应的加热功率来控制或者调节由冷却装置施加的冷却功率。为此，所述加热功率可以例如被检测并且作为测量参数传送至控制装置。本发明的其它有利的实施方案在从属权利要求中给出。

通过目前未公知的、根据加热通道的加热器件的相应的加热功率对冷却装置所输送的空气量进行控制或者调节实现了：仅仅在一定程度上冷却反射壁，并且由此从加热通道相应地仅仅带走仅仅如同用于保持所述壁的由材料决定的温度极限实际所需那样多的热。

根据本发明，沿着输送路段优选地多个加热箱在输送方向上前后相继地布置，所述加热箱形成加热路段。在此可能的是，每个加热箱具有自身的冷却装置和/或自身的控制装置。具有集成的冷却装置和/或控制装置的所述加热箱可以称为加热模块并且具有与目前传统的加热箱相比复杂的结构，目前传统的加热箱不具有集成的冷却装置和复杂的控制装置。然而也可能的是，使用目前传统的加热箱，并且使该加热箱与对应的冷却装置和对应的控制装置相连接。所述对应的冷却装置和控制装置也可以同时配置给多个目前传统的加热箱。所有变体是要求保护的本发明的内容。

在关于进行调温的下述吹塑成型步骤中，仅仅预制坯件的待拉伸的和待延展的容器区域被成型，而形成容器开口的颈部区域已经在注射成型期间获得其最终形状。因为颈部区域在吹塑成型步骤中用于固定预制坯件并且用以阻止不期望的变形，因此所述颈部区域通常被保护在预处理预制坯件期间免受过度加热的影响。为此，一方面在加热通道中输出的加热辐射通过隔板与预制坯件的颈部区域相隔离。另一方面，根据本发明的改进方案，由冷却装置施加的冷却功率的一部分(例如被输送的空气量的一部分)用于冷却预制坯件的颈部区域，例如使冷空气沿着所述颈部区域被引导。

在根据本发明的方法和根据本发明的设备的优选的实施变体中，温度传感器设置用于监测反射壁的温度和/或预制坯件的颈部区域的温度。所述温度传感器能够实现了监测相应的温度并且由此可以有助于更准确地控制或者调节冷却功率并且实现避免在冷却功率减小的情况下使所述壁和/或预制坯件的颈部区域发生不利地过热。

为了控制或调节冷却功率(例如被输送的空气量)可以考虑不同的技术解决方案。根据本发明的方法和根据本发明的设备的优选的实施方案中，冷却装置为此包括至少一个通风装置，所述通风装置具有调节转速的马达。结果调节转速的马达由此特别是实现了直接地、可再现地并且线性地调节被输送的空气量。

按照根据本发明的装置的另外的实施方案，冷却装置具有至少一个影响被输送的冷空气量的节气门。借助于如下节气门可以特别简单地调节被输送的空气量，该节气门可以特别是构造为能自动控制的节气门。

在根据本发明的方法和根据本发明的设备的优选的实施变体中，控制装置设计用于：按照预设的特性曲线根据加热箱的相应的加热功率来调节被输送的空气量。在此，预设的特性曲线在本发明的意义中特别是理解为，对于加热箱的每个可调节的加热功率预定出确定的被输送的空气量。这样设计的控制装置可以特别简单地构造。

根据本发明的优选的改进方案，在所述方法中或者在所述设备中设置多个能单独控制的、具有加热器件的加热箱，所述加热箱的多个加热通道形成用于预制坯件的加热路段，并且控制装置设计用于：按照预设的特性曲线族根据各个加热箱的加热器件的相应的加热功率来调节被输送的空气量。

当多个可单独控制的加热箱形成加热路段时，特别有利于使吹塑机具有高的生产率。在此，例如不是所有加热箱以相同的功率运行。单个加热箱也可以在功率方面被减小或者完全或者部分地被关闭，而其它加热箱以高的或者全部的功率运行。通过该改进方案可以例如根据多个加热箱的运行功率模式选出所述特性曲线族中的一个确定的特性曲线，由该特性曲线接着基于被调节的总加热功率确定出待输送的空气量或待施加的冷却功率。

在根据本发明的方法和根据本发明的设备的优选的实施变体中，控制装置设计用于：当反射壁的温度和/或预制坯件的颈部区域的温度分别高于预定的临界温度时，提高被输送的空气量。

也可能的是，控制装置设计为实现转变成表示较低的冷却功率的特性曲线，直至达到预设的临界极限温度。

以这种方式可以这样选出特性曲线，即根据特性曲线确定的被输送的空气量是足够大，用以使壁温度和/或颈部温度保持低于预定的临界温度。在吹塑机运行中，接着可以逐步地或者连续地进一步减小冷却功率或者被输送的空气量，直至达到临界温度。在此，预定的临界温度优选地这样选择，使得相对于估计为消极影响的温度而言还保持有足够的安全缓冲。

当由于改变吹塑机的运行状态而使所测量的温度升高时，控制装置可以又提高冷却功率(例如被输送的空气量)，直至又低于临界温度。

附图说明

下面应根据实施例进一步说明本发明，所述实施例在附图中示出。附图中：

图1：示出用于将预制坯件制造成容器的吹塑站的立体图，

图2：示出吹塑模具的纵截面，预制坯件在所述吹塑模具中被拉伸和延展，

图3：示出用于说明用于吹塑成型容器的吹塑机的基本结构的草图，

图4：示出加热箱的示意性的横截面图，

图5：示出冷却装置的实施方式的示意图，和

图6：示出用于调节设定冷却装置的冷空气量的特性曲线族的示意图。

具体实施方式

在图1中并且在图2中示出用于将预制坯件1成型为容器2的设备的原理结构。

用于使容器2成型的设备基本上由吹塑站3构成，所述吹塑站3设置有吹塑模具4，预制坯件1能够装入到所述吹塑模具4中。预制坯件1在不限制通用性的情况下能够是由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)构成的注射成型件。然而其它适合的热塑性材料也是公知的，预制坯件可以由所述热塑性材料构成。为了实现将预制坯件1装入到吹塑模具4中并且为了实现将完成的容器2取出，吹塑模具4由模具半件5、6和底部件7构成，所述底部件能够由升降装置8定位。预制坯件1可以由输送芯杆9保持在吹塑站3的区域中，所述输送芯杆9与预制坯件1一起经过所述设备内部的多个处理站。然而也可能的是，预制坯件1例如通过钳子或其它操纵件直接装入到吹塑模具4中。

为了实现输入压力空气，将连接活塞10布置在输送芯杆9下方，所述连接活塞10将压力空气输送给预制坯件1并且同时相对于输送芯杆9进行密封。在修改的结构中，原则上也可以考虑使用固定的压力空气管路。

在该实施例中，预制坯件1的拉伸借助于拉伸杆11进行，所述拉伸杆由缸12定位。根据一个另外的实施方式，对拉伸杆11的机械定位通过凸轮区段进行，所述凸轮区段由耦合滚子加载。当将多个吹塑站3布置在旋转的吹塑轮上时，则凸轮区段的使用特别是符合目的。

在图1中所示的实施方式中，拉伸系统构造为，提供两个缸12的串联式布置(Tandem-Anordnung)。拉伸杆11首先在开始原本的拉伸过程之前从初级缸13移动直到预制坯件1的底部14的区域中。在原本的拉伸过程期间，初级缸13与移动出来的拉伸杆一起利用承载初级缸13的滑座15由次级缸16或者通过凸轮控制装置定位。可考虑的特别是，如此由凸轮控制地使用次级缸16，使得由导向轮17预定当前的拉伸位置，所述导向轮17在进行拉伸过程期间沿着弯曲轨道被引导。导向轮17被次级缸16压向导轨。滑座15沿着两个导向元件18滑动。

在布置在承载件19、20的区域中的模具半件5、6闭合之后实现借助于锁定装置40使承载件19、20相对彼此锁定。

为了与预制坯件1的入口区段21的不同的形状相匹配，根据图2设置在吹塑模具4的区域中使用单独的螺纹插件22。

图2除了已吹塑的容器2外也示出以虚线标出的预制坯件1并且示意性地示出容器泡23。

图3示出吹塑机的基本结构，所述吹塑机设置有加热路段24以及旋转的吹塑轮25。从预制坯件输入装置26起，预制坯件1从转送轮27、28、29输送到加热路段24的区域中。

沿着加热路段24布置有加热箱30以及鼓风机31，用以对预制坯件1进行调温。在对预制坯件1进行足够的调温之后，预制坯件1被转送到吹塑轮25上，吹塑站3布置在所述吹塑轮的区域中。完成吹塑的容器2由另外的转送轮输送给输出路段32。为了可以这样将预制坯件1成型为容器2，用以使容器2具有下述的材料特性，即所述材料特性确保了装入容器2内部的食品(例如饮料)的长期可用性，则必须在对预制坯件1加热和定位时遵照特别的方法步骤。此外，可以通过遵照特别的确定尺寸规则实现有利的作用。

不同的塑料可以用作热塑性材料。例如能够使用PET、PEN或PP。

预制坯件1在定位过程期间的延展通过输入压力空气来实现。压力空气的输入是在预吹塑阶段中和在接着的主吹塑阶段中进行，在预吹塑阶段中，气体(例如压力空气)以低的压力水平被输送，在主吹塑阶段中，气体以高的压力水平被输送。在预吹塑阶段期间，典型地使用具有10bar至25bar的区间内的压力的压力空气，并且在主吹塑阶段期间，输送具有25bar至40bar的区间内的压力的压力空气。

同样由图3可以看到，在所示的实施方式中，加热路段24由多个回转的输送元件33构成，所述输送元件33链状地彼此成列并且沿着转向轮34被引导。特别是可以考虑的是，通过链状的布置撑起了基本上矩形的基本轮廓。在所示的实施方式中，在加热路段24朝向转送轮29以及输入轮35延伸的区域中，使用一个单独的、确定相对大尺寸的转向轮34，并且在相邻的转向器件的区域中，使用两个确定相对小尺寸的转向轮36。然而原则上也可以考虑其它任意的导向装置。

为了实现转送轮29和输入轮35相对彼此尽可能紧密的布置，所示的布置表明是特别符合目的，因为三个转向轮34，36定位在加热路段24的相应延伸区域中，确切地说分别是：较小的转向轮36定位在过渡至加热路段24的直线延伸区域中，并且较大的转向轮34定位在至转送轮29和输入轮35的直接转送区域中。替代地使用链状的输送元件33例如也可以使用旋转的加热轮。

在容器2完成吹塑之后，所述容器2由提取轮37从吹塑站3的区域中输送出去并且经过转送轮28和输出轮38输送到输出路段32。

在现代的吹塑机中，加热路段24大多具有一个或多个加热箱30，所述加热箱30形成闭合的加热通道50。在图4中以横截面示意性地示出加热箱30，所述加热箱具有由其形成的加热通道50。

加热箱30具有反射壁51，所述反射壁51包围加热通道50。在加热箱30中沿着竖直方向上下重叠放置地布置有多个热辐射器39，所述热辐射器39使热射束朝向穿过加热通道50运动的预制坯件1的方向发射到加热通道50中。所述壁51在热辐射器39的区域中具有反射结构52，所述反射结构52将由热辐射器39在背离预制坯件的方向上发射的射束平均地射回到加热通道50的内部中、例如在热辐射器39周围。

预制坯件1在所示的实例中借助于输送元件33输送穿过加热箱30。

为了避免使预制坯件1的颈部区域和加热箱30的壁51过热，设置有冷却装置52，所述冷却装置52具有鼓风机53和空气箱54。鼓风机53由调节转速的马达55驱动。

由鼓风机53输送的空气沿着所述壁51流过空气箱54并且在此冷却所述空气箱。在此，由鼓风机53输送的空气的一部分通过转向器件56输送到预制坯件1的颈部区域57，用以使所述颈部区域冷却。

在加热通道50的区域中布置多个温度传感器58、59、60、61。传感器58构造为辐射温度计(例如高温计)，用于测量预制坯件1的颈部区域57的温度。传感器59、60和61设计用于测量热通道50的壁51的温度。在此，传感器59例如是用于线性测量壁温度的PT100传感器，而传感器60和61设计为简单的双金属开关(Bimetallschalter)。温度传感器58、59、60、61的信号被输送给控制装置62。

热辐射器39的加热功率被设备控制装置63调节设定并且被传送给控制装置62。除了调节设定总功率以外，通过设备控制装置也预定在各个布置在不同高度水平上的热辐射器之间以及在多个沿着加热路段24布置的加热箱30之间的功率分布。

基于热辐射器39的已调节设定的加热功率(或者说加热功率分布)，控制装置62改变马达55的转速。在冷却装置51的在图5中画出草图的替换的实施变体中，可控制的节气门64布置在通风装置53的下游，通过所述节气门64调节被输送的空气量。在替换的冷却装置中，设置替换的调节件，用以实现期望地调节设定冷却功率。

在图6中示出特性曲线族。所述特性曲线族表示出被输送的空气量Q_K与加热功率P_HZ的关系。对于每个特性曲线而言，确定的加热功率对应于确定的冷空气量。

第一实线特性曲线70表示出如下空气量：在不同的加热功率下需要所述空气量，用以将所述壁51的温度保持在临界温度，所述临界温度在通常的铝材料的情况下是大约180℃。第一虚线特性曲线71表示出所需的空气量，用以在相同的加热功率下将温度大约保持在临界温度以下，例如保持在175℃。

点划线的特性曲线72表示出如下空气量，在所述空气量的情况下，温度还进一步远离于临界温度，例如处于160℃。

在吹塑机运行中，首先通过控制装置62根据特性曲线72调节设定空气量，并且，已调节设定的温度借助于温度传感器58、59、60检测。只要不达到临界温度，就通过控制装置62缓慢地减小空气量，由此，使被检测的温度升高。一旦壁61的温度和/或预制坯件1的颈部区域57的温度接近其临界温度，则当前已调节设定的空气量被保持恒定或者又被提高。

在此，对壁51的临界温度的监测借助于简单的双金属开关60、61实现。双金属开关60这样确定尺寸，使得所述双金属开关在仍低于临界温度的温度的情况下、即例如在175℃被接通。只要双金属开关60闭合，则控制装置62可以减小空气量。一旦双金属开关60达到其接通温度并且断开，则空气量必须保持不变。双金属开关61被调节设定成所述壁51的实际临界温度、例如180℃，并且一旦所述双金属开关达到其接通温度并且由此确定出控制装置62发生功能故障，所述双金属开关61促成应急断开。

对预制坯件1的颈部区域57的临界温度的监测通过辐射温度计58实现。

在多个加热箱30其它加热功率分布的情况下，得出用于保持期望的温度的、用于要吹入的冷空气量的、其它特性曲线73、74。特性曲线70、71、72、73、74形成特性曲线族，控制装置62按照所述特性曲线族来确定出相应地由冷却装置施加的冷却功率、例如所需的冷空气量。

各个特性曲线70、71、72、73、74可以例如在吹塑机投入运行时以经验为依据地求取并且接着储存在控制装置62中。然而，所述特性曲线也可以在工厂已经在交付机器时被预设。