塑料坯加热装置的制作方法

专利名称：塑料坯加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种塑料预制件加热方法，也涉及一种塑料预制件加热装置。
背景技术：
在生产中空塑料体时，通常使用的方法是先将预制件进行加热，然后就成 型。本技术所应用的领域尤其涉及，例如食品容器所用的从预制件生产成的塑 料瓶的生产。出于该目的，这些预制件被加热，紧接着，最后成型以形成容器。 所述加热通常是使用红外线或近红外线。这种使用红外线的加热装置的缺点是
加热效率很低，加热效率大约为20%。

发明内容
本发明的目的是提供一种加热方法、加热装置、及加热布置，通过该加热 方法、加热装置、加热布置可以以节能的方式加热塑料预带J件。
本发明所提供的加热方法的目的是通过权利要求1所述方法来实现地，所 述加热装置的目的是通过权利要求29所述装置来实现地，所述加热布置的目 的是通过权利要求59所述布置来实现地。
本发明提供的方法用于加热预制件，需知预制件主要由塑料构成的，且加 热后尤其是以吹模或拉伸吹模再次成型的。优选地，预制件为塑料预制件，通 过所述塑料预制件可以生产用于食品业的容器，尤其是饮料瓶。塑料通常为热 塑性塑料，优选PET。但是，也可以使用其它材料，例如，PET系列/共聚酯、 其它聚酯、聚酰胺、聚压克力、聚碳酸酯、乙烯聚合物(例如，PVC; EV0H; PVA)或聚烯烃。在这种塑料的选择中，良好的激发性能必须是首选的。衡量 这种良好激发性能的标准是高介质损耗因子。这意味着即使塑料自身不具有高 介质损耗因子，但是其可以通过添加添加剂或通过对塑料进行有目的的改造后也可以用于加热。
这些塑料预制件包括开口区、主体区、及底座区，所述开口区优选的包括 螺纹或多个凹槽，至少一个凹槽优选作为支撑环。在大多数情况下，不需要将 预制件的上部即开口部分也进行加热，因为该部分最终不会进行再成型。要进 行成型的预制件因此被分为不同的部分，即不被加热部份或仅轻微的加热部 分。可选的是，要轻微加热的部分或不加热的部分也可以为非常薄，且因此不 需要大量成型。
很明显，预制件中要加热整个区域可以一步同时加热，至今，通过所述新 的加热方法，优选的是预制件中要加热的所有部分为同时加热。本发明优选的 方法是预制件中要加热的部分以逐步加热的方式或部分式(连续地)的加热方 式进行加热。逐步加热意味着预制件中要加热的区域是按时间连续的一步步的
被加热的。在该情况下，预制件被分为多个连续进行加热的小部分-优选3个 到9个。
虽然要加热的部分是同时加热的，部分式加热是指对其在高度或厚度上进 行不同的加热。而且，部分式加热也可以理解为对预制件的周边进行不同的加 热。对周边进行的不同加热使能得到不同形状的容器，例如，更易于生产出椭 圆形容器或其它形状容器。
根据本发明的一优选实施例，预制件的加热是在共振件内进行的。共振件
理解为这样的部件其可引进电磁辐射且在其内，电磁辐射在一预定的时间段 内通过连续的反射进行发热。在共振件内，其辐射出具有适当的磁场强度分布 的适当微波场。
在这种情况下，磁场强度的分布取决于共振件的几何性及其它的部件(如 微波压紧头)。适当的磁场强度分布意味着微波尽量均匀的利于等方性的加热， 而非均匀的磁场强度分布用于各向异性的加热。为了实现最适宜的磁场强度分 布，其也可以覆盖多个微波，该多个微波可以具有相同的或不同的频率。
共振件这样设计以使其高度，及微波场的范围优选的与要加热的预制件的
高度的一部分相对应。优选的，所述高度为0.01cm到20cm，更优选的是0.5cm 到lcm。而且，所述共振件是开放的圆形的或盘状装置，预制件可以插入该共振件内。因此，共振件优选的包括圆形开口，开口的直径大约为预制件的直径
的1.1倍到2倍以使其能包围预制件的整个外围，且包围预制件的部分高度， 以该方式，预制件可以移进或移出共振件。共振件的宽度介于lcm到15cm之 间，优选大约为4cm。
共振件的开口选择其直径小于对预制件进行加热的辐射波的波长以阻止 辐射波射出共振件。共振件的这种几何结构使其能成为基于微波加热的装置， 其适用于在屏蔽方面不需要严格满足要求的预制件。取决于共振件的几何性， 阻止泄露辐射波的逃逸的保护装置可以设置在共振件的上面和/或下面。优选 的保护装置为几何性与共振件的几何性(例如，波长等)相匹配的空心圆柱体。
所述共振件的开口优选设置为使预制件沿其纵轴方向移进或穿过共振件。 然而共振件也可以包括使预帝il件能相对于其纵轴横向移进共振件的开口。
根据本发明的一优选实施伊!f，加热设备的共振件被分配给每个预制件。本 发明的实施例中，预制件沿下述的路径进行传送该路径在现有技术中经常使 用，即沿末端以回动部分各自相互连接的两路径进行传送。
根据本发明的一优选实施例，然而，共振件沿画定器件轴(fixedmachine axis)以圆周运动进行旋转。因此，预制件沿垂直于固定器件轴的平面的圆形 路径移动。该变量具有可以实现非常高的器件速度的优点。优选的，该加热设 备包括10个到80个共振件，更优选的是20个到40个共振件。
对预制件的被加热区的加热优选的是将预制件通过共振件沿其纵轴一个 方向进行移动，且接着沿相反的方向移动。其可以实现预制件通过共振件不止 一次的或两次或多次的以进行加热。预制件通过共振件进行直线移动，例如两 次、四次、或6次移动是该情况下尤其适合的。
为了加热预制件，也可以使用共振件腔体，该腔体可被插入预制件的整个 需要加热的部分，即优选的，每个预制件在完全包围其要加热部分的腔体内进 行加热。
加热过程可以在不将预制件沿其纵轴，即预制件被插入所沿的纵轴，进行 移动下进行，例如在腔体内径向移动。同时也可以将预制件垂直的移进或移 出腔体。优选的，腔体沿圆形路径移动。也可以使用共振件堆(resonator stack)代替使用腔体，其中，大量不同的 共振件一个接一个的堆积以形成"腔体"，在该腔体内，预制件可以全部被插入， 或在长度上大部分可以被插入。
所述加热方法优选的包括，在加热前和/或加热中和/或加热后至少对预制 件的温度进行一次测量。所述方法因此具有使预带i件实现十分准确的温度调节 或温度曲线的优点，该方法也可以为在预制件的内部和/或外部测量温度。该 测量通过适宜的传感器实现的，例如，高温计或玻璃光纤传感器，后者具有不 受微波影响且微波也不受传感器影响的优点，高温计具有操作快速且不用接触 的优点。所测量的温度值优选的被传给开环和闭环控制装置以尽可能准确的实 现预制件的温度控制，本发明优选的，在预制件穿过共振件的多个穿越中，在 第一个穿越后进行温度测量以实现在预制件的第二次穿移过程中进行适应加 热操作。以该方式， 一方面可实现非常准确的温度曲线且，另一方面，对于外 围环境，例如，预制件的湿度，可以以非常适宜的方式进行。
优选的，所测量的温度值被用来调节接下来的加热过程。优选的，至少一 个所测量的预制件的温度值被用来调节接下来的加热过程。
作为整个加热操作的控制变量，可以不仅仅使用预制件的温度，也可以使 用微波的反射能量。
所述加热操作尤其包括温度测量，在此，在第一步中，预制件通过共振件 沿其纵轴移动，在第二步中，尤其是在第一次穿越共振件之后，和/或在该加 热过程中，预制件的温度在微波场依然作用的区域内进行测量，在第三步中， 将预制件实际的温度曲线与指定的温度曲线进行比较，且在第四步中共振f^内 微波能量/磁场强度分布立即适应，这样当预制件在微波场作用的区域内的进 一步移动过程中，适宜的辐射能量已经被应用于预制件。适应性调节也可以在 预制件再次离开共振件之前进行的。
这种方法的优点在于其具有对外围环境十分快速的反应，例如，预制件的 湿度。因此，可以用最少的时间进行加热，且可以使得穿过共振件的进出圆形 通路更少。
加热的进一步方法在于，在第一步中，预制件通过共振件(微波应用于此)沿其纵轴方向移动，在第二步中，停止预制件沿其纵轴方向的移动，在第三步 中，决定温度曲线的预制件通过垂直可移的温度传感器或通过可移温度传感器 从预制件的内部和/或外部测得，在第四步中，预制件实际的温度曲线与指定 的温度曲线进行比较在倒数第二步中，对共振件的辐射能量/磁场强度分布进 行适应性调节，且在最后一步，本成品通过调节了的共振件沿相反的方向移动。 这种不同的方法具有以下优点在先的温度测量使预伟时牛处于调整期，在此期 间所采用的热量可以分布的更好。因此，预制件所需的温度曲线可以得到更准 确的值。
所述预制件也可以沿其纵轴方向通过共振件，以将微波应用到共振件并移 动所述预制件以通过微波应用到的共振件。明显的，也可以加热预制件以在加 热操作的末欺决定得到的温度曲线，且以决定在对预制件的下一步的加热的设 置。这种变化操作具有以下优点不要求任何强大的或非常快速的反馈控制运 算法则或反馈控制结构。
进一步可行的加热操作包括将预制件在微波被关闭时放置于共振件内，且 当微波被打开时从共振件内取出。这使简单的(并非剧烈成形的)加热操作可 以节能方式快速的实现。
根据本发明的优选实施例，所述预制件(至少部分的)在加热过程中沿自 身的纵轴进行旋转。 一方面，所述旋转可以匀速的实现，其结合均匀的磁场强 度分布可以得到有关环境的均匀温度曲线，但其也可以非匀速的方式实现以得 到有关环境的温度曲线。还可以使用第二种不同的方式，例如，在成型的容器 的生产中，例如，椭圆形容器。在共振件或腔体内产生的各向异性的磁场强度 分布内可支持生产成型的容器，在所述共振件或腔体内，即使所述预制件不旋 转或不移动也可以实现不同的加热。另一种可以进一步用于实现预制件不同的 温度区的方法是在微波场内不同的保留时间。
根据本发明，微波加热单元包括至少一个微波生成器、微波导体、及共振 件。所述微波生成器可以例如为磁电管、速调管、或陀螺振子，所述波任何方 式产生。所述微波导体优选的是空心导体，优选为圆形或矩形横截面。不排除 使用同轴的导体。根据本发明的一优选实施方式，所述微波生成器位于微波压紧头内，后者
还进一步包括至少水载荷(water load)、循环器、微波导体及热量转换器，还 包括接线端以连接微波生成器及热量转换器。微波压紧头内的水载荷用于吸收 多余的微波能量及使其无害化。所述水载荷优选为填水的硅树脂或塑料管，回 路中的水循环使得其能连续吸收剩余能量。
本发明还提供在循环器内优选包括三个交叉的共轴导体，且其功能是在每 种情况下以正确的方向发送微波给压紧头。循环器是必需的，因为从微波生成 器发送到共振件且再次回来的微波禁止流回磁电管，否则后者会有被损坏的危 险。在这种情况下，因此，必须将其传送到水载荷。为了该目的，所述循环器 包括完整的将微波传送给各个准确的输出口的合成铁氧体(integrated ferrites)。
本发明优选的还包括微波调谐器，其使能将能量置于共振件内。在该情况 下，其可以使用手动的调谐器，而非自动的调谐器，优选的，本发明还包括至 少一个温度传感器。
根据本发明的一实施例，用于预制件加热的加热烤箱含有将其产生的微波 传送给各个发生器的中央微波生成器。该方法具有所用技术可得的优点，例如， 微波生成器只要求用一次。
本发明的另一实施例使用多个微波生成器，每个微波生成器各自供给微波 给数个共振件。因此，例如，可以使用四个微波生成器用于共振件。该方法具 有下述优点，当一个微波生成器失效时，至少还有四分之三的加热进程可以继 续进行。根据本发明的又一优选实施例，每个共振件各自包括带有微波生成器 的微波压紧头。该特性使能每个预制件接收最单独的加热方式。
本发明的进一步有利方式在于，每个共振件，及分配给它们各自的微波生 成器均位于旋转木(carousel)之上，所述旋转木沿中心轴旋转。所述旋转木 的布置具有非常高的器件容量，且可实现预制件的批量生产。
然而也可以因为所述共振件将要紧固于所述的承载件上，其不是一环形路 径，而是至少部分为直线的路径，例如，在直线的烤箱内。因此，可以使所述 共振件紧固于承载件上，且后者在链条的辅助下沿线路进行移动。
所述至少一个微波生成器的输出功率优选的在1KW到IOKW之间，使用输出功率为2KW到3KW的发生器可以实现更好的效果。
用于加热的微波的频率在300MHZ到300GHZ之间，尤其优选的频率为 915MHZ、 2.45GHZ及5.8GHZ。
根据本发明的一有利实施例，每个共振件包括用于容纳预制件的接收单 元。所述接收单元优选的可以旋转以使预制件沿其自身轴移动。然而，为了将 预制件移进或移出共振件，预制件沿其纵轴移动也是需要的。优选地，移动单 元包括组合的升/降/旋转驱动器。虽然预制件移近或移进共振件优选的是沿其 纵轴或接近其纵轴的方向进行实现，但是接近其它的轴的移动也是可行的。因 此可以使，例如，预制件不接近其纵轴旋转，而是通过共振件接近其纵轴进行 共振移动也是可行的。该方法具有让微波能使预制件内的热量更随机的分布的 优点。
然而可选择的，所述共振件也可以相对预制件移动。
本发明 一更优选的实施例包括每个预制件均分配有微波加热单元。因此， 也可以采用其它的布置，其中，本装置也适用采用比预制件更少的加热单元。
为了增加这种加热装置的性能，也可以采用多个加热级(heatinglevel), 这些加热级中的一个装载在另一个上。这些加热级可以一个个的独立装载，或 作为在通道，在该通道中，当预制件在一级上被引入装置时将预制件导入该通 道中的另一级上的装置。该加热方式的又一优点是其可以实现预制件在其纵轴 上没有任何移动，但共振件沿预制件移动。
对每个或多组预制件的加热可以完全独立的方式进行。可以相互独立的设 置的各个参数，例如，升力、升速、转速、微波能量、微波调谐设置、磁场强 度在共振件内的分布或独立于测量的绝缘常量的阻抗匹配。各个参数在不同的 原因下需要进行设置，例如，因为预制件不同的湿度。
该加热装置优选的是用于生产PET瓶的预带]#。因此，这种加热装置适 合于放置于机械装置内，包括例如，拉伸吹模、滤波装置、闭合器(closer)、 标签机，或类似的装置。
本发明一优选实施例在于加热装置包括高压滑环式连接器(slipring joint),以使能量可以从固定部分传送给移动部分。根据本发明的一优选实施例，如果对预制件不仅应用微波，还应用红外线 是更有利的。因此可以，例如，通过红外线给预制件提供基本的热量，且仅通 过微波可得到准确的温度曲线。也可以将该过程颠倒，即仅通过微波提供基本 的热量，且通过红外线可以得到预制件的更准确的温度曲线。然而，在该情况 下，也可以将红外发射体另外设置在微波炉内，以使所述两种加热方法可以任 意顺序，在任意区域，且在任意强度内相互组合。


下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中-
图l是加热装置的等轴视图； 图2是根据图1的加热装置的局部视图； 图3是加热装置的局部放大图； 图4是微波压紧头的示意图5a至5e是预制件加热的示意性操作顺序的示意图； 图6是制造容器的装置的顶视图； 图7是共振件的侧视图8是从共振件出来和到共振件的传输状态的侧视图9是实现加热装置的等轴视图10是根据图9的装置的局部视图11是微波导体与共振件的进一步的实施例的示意图。
具体实施例方式
图1是预制件1的圆形加热装置，在加热操作过程中，预制件1在沿着加 热装置的圆周的圆形轨道上行进。加热装置具有承载件(carrier)4，其同时构成 矩形空心导体。固定在该承载件4上的是各种结构单元，例如八个微波压紧头 20和40个微波加热单元3。这些固定在承载件4上的单元共同绕机械轴5旋 转。从上游单元到烤箱40的传输依靠星形件进行，例如锯齿星形或回行星形 (clip star)。图2是根据图1的烤箱的局部示意图，在此更好地图解了微波加热单元3。 从图中可以看出，产生微波并直接连接到承载件4的微波压紧头20组成中空 导体22。注入件8安装在从承载件4朝微波加热单元3的方向上，该注入件8 将由微波压紧头20产生的微波从承载件4注入到微波加热单元3。
微波加热单元3包括S形弯曲的矩形微波中空导体，其第一端固定在承 载件4上，共振件11固定在其第二端上。共振件11是碟形/盘形的中空件， 其中心设有圆孔。可选择该圆孔的面积以使可轻易地为每个被加热的预制件1 导向，共振件11的高度对应于预带M牛高度的一部分。中空共振件11构成微波 加热单元3的扩展部，与中空导体相同，其具有流过其中的微波。在共振件 11区域，温度感应器24固定在微波加热单元3上，在预制件1降入至或升入 至共振件11或者被引导出共振件11时，温度感应器24将测量预制件1的温 度。
此外，微波调谐器23固定在微波加热单元3上，该微波调谐器23可以通 过改变微波加热单元3的传导空间来改变微波，即优化场强分布，预制件被插 入后，最小化被反射而不是被预制件1吸收的能量，从而影响加热预制^l^操作 的开环或闭环控制。
接收单元25径向向外设置在微波加热单元3前面，其基本作用是接收预 制件1并可控制预制件1移动以有效地加热。接收单元25包括预制件支撑单 元26和移动单元27(用于预制件)。在此，预制支撑单元26是一根杆，其进入 预制件1的开口以支撑预制件1。优选地，预制件支撑单元的至少一部分由合 适的非金属材料制成，因为否则泄露的辐射可能从空腔中溢出。优选的材料是 具有低介电损耗因子的塑料，例如，聚四氟乙烯(Teflon)。
在此，不仅可以通过内部夹子来支撑预制件l，还可以通过外部夹子来进行。
移动单元27优选地是一多功能驱动件，其具有组合形成移动单元27的不 同驱动件，或者移动单元27由满足所有移动需要的驱动件组成。 一方面，需 要向下移动，将预制件1从上沿预制件的纵向轴A注入到共振件11中。另一 方面，还需要向上移动，将预制件1沿预制件的纵向轴从共振件11中取出。旋转移动可以使加热处理更加灵活，这种旋转移动使预制件1绕其纵向轴A 旋转。
图3是预制件1的加热单元的另一实施例的示意图。其主要区别在于，每 个微波加热单元3具有其本身指定的微波压紧头20。为此目的，微波加热单 元3在此同样以矩形微波中空导体实现，并以C形径向向外弯曲。既然这样， 微波加热单元3的一端通向微波压紧头20，而另一端上还固定有一共振4牛11。 此外，微波加热单元3还具有微波调谐器23，其执行与依照图2的调谐器相 同的作用。在此，预制件l同样由接收单元25支撑，其包括预制件支撑单元 26和移动单元27。
图4是微波压紧头20的剖视图。位于其中的是一微波生成器21，如磁电 管或速调管，通过微波生成器21产生微波，并依靠微波导体22传送到循环器 29及循环器的加热器输出30。微波压紧头20设有两个终端(termination) 32， 一个为加热电压的插入式终端，另一个为微波生成器21的高压终端。
从加热器输出30传送至微波加热单元3的微波(图4中未示出)被连接反 射，因而返回至微波压紧头20的循环器29。为了防止微波渗透微波生成器21， 循环器29能选择性地在水载荷(water load) 28的方向上传送反射的辐射。在 此，水载荷28由U形硅树脂管构成，该管具有流过其中的冷水。该微波压紧 头20能产生微波，用于在非常紧凑和有限的空间加热预制件1 。
图5是预制件1在加热单元中的加热期间的不同位置的五个步骤的示意 图。预制件1具有受热区域2、不受热区域10及位于区域10中的支撑环9。 预制件l同心放置在预制件支撑单元26上。依靠图2及图3所述的移动，现 在可以通过共振件11在箭头17和18的方向上移动预制件1。黑条33表示共 振件11的作用(influence) 23的微波区域，在此并未示出。在第一歩骤，根 据图5a，预制件开始在箭头17的方向上沿其纵向轴A被移动至作用23的微 波区域。
图5b是预制件1移动到经过作用33的微波区域外部的位置的示意图。 安装在共振件平面TE下较短距离处的温度感应器24已记录下预制件1 的外部温度，该温度已经由微波改变。所有可以想到的预制件1中的温度测量都是可行的。
图5c是将被加热的预制件1已经在或正在作用33的微波区域的整个区域 的位置的示意图。这个位置也是反转点，到达该点后，预制件1在箭头18的 方向上沿纵向轴A被导出作用33的微波区域。
图5d是对应图5b的位置的示意图，在此在箭头18的方向上沿其纵向轴 移动预制件1。基于开始从作用33的微波区域来的预制件1的移动，执行依 靠微波的加热的自适应，这样能准确获得预制件l的特定温度。通过结合温度 感应器24和微波的自适应，在预制件1上施加尽可能准确的温度分布。预制 件支撑单元26具有一个孔(未示出)，温度感应器通过该孔伸入将被加热的预 制件1内部，或者特殊媒介(即制冷媒介)通过该孔进入其中，以达到温度均衡 目的。
图5e是对应图5a的位置的示意图，在此己完成加热操作。
接下来可以是一静息期，但是也可由经过作用33的微波区域的通道，执 行第二次或第三次加热操作。
图6是制造容器的装置的示意图。该装置具有预制件存储装置34，在未 分类的情况下，可将预制件放入其中。
辊式分级机(roller sorter) 35具有分开和分类预制^牛1的功能，这些预制 件1然后被引导至将预制件1送入烤箱40的进料槽36。
在烤箱40中，预制件l被加热，如上所述。加热后，预制件l被传输至 制造成品容器的拉伸吹塑机14中。制造成容器后，容器被传至填充机(filling machine) 15及封口和/或标签机，在此并未进一步示出。按照这种方式，制造 出完整填充及封口的容器(例如饮料瓶)。安装在烤箱40和拉伸吹塑机14之间 的优选地是至少两个传送星形件，其影响加热预制件1的主动和/或被动冷却。 在制造过程中的该点上，加热预制件有必要具有一个调整期(equalization period),以便使施加的能量分布均匀。例如，通过安装传送星形件可提供该调 整期。在拉伸吹塑操作后，调整期或冷却期也是必要的。在此，再次提供容器 的主动和/或被动冷却。通过水、空气、氮气或其它媒介可以从内部或从外部 影响主动冷却。通过提供拉伸吹塑机14和下游器件之间的传送过程可以影响被动冷却。
图7是共振件11的示意图，共振件11在其下侧和上侧分别具有中空圆柱 体lla。该中空圆柱主要作用是屏蔽微波。在此，该保护装置是圆柱的形式， 本领域的技术人员应知悉，该保护装置也可设计成其它形式，例如，具有一有 角的横截面。在共振件ll中的是一个在微波的有效区域中的反射体19。该反 射体19额外地用于加热预制件1的尖端。反射体19使微波辐射在预制件1 尖端的方向上集中起来。
优选地，反射体19的作用在于，在通过共振件11的预制件1的移动过程 中，至少在微波的有效区域中，反射体19与预制件1尖端的距离相同。这能 以如下方式实现，例如，反射体19通过共振件11在预制件1的纵向轴A的 方向上同时移动。反射体在垂直于预制件1的纵向轴A的方向移动也是可行 的。然而，多个反射体19安装在微波的有效区域中同样可行，这些反射体可 以安装在不同高度上。然后反射体19可以被分别旋转至预制件1的移动路径 上。反射体19设计为可轻易更换的。如此具有以下优点，即在各种情况下， 可以在共振件11中最理想地处理不同的预制件共振件。
图8是预制件1到装置的优选传输状态的示意图，图中还同时示出了在预 制件进一步从共振件11被传送到下一器件前的预制件接收状态。预制件1传 送到共振件11并离开共振件11在此由夹子50a、 50b来执行。所述夹子优选 地是传送和接收星形件的部件，其在此仅由夹子50a和50b以及中心圆柱37 示意性的表示出来。夹子50a从上游器件接收预制件l，例如，从预制件分离 装置，然后将该预制件传送到预制件支撑件26，该支撑件26再执行上述的处 理操作，其中预制件1沿预制件的纵向轴A，至少一次通过共振件11。处理 后，当预制件位于共振件11的下侧时，其可以被可操作地连接到相同的中心 圆柱37的夹子50a和50b夹住，并被传送到位于下游的器件，例如，标签机 或填充机。在旋转机的情况下，这种设置具有将非常大角度的旋转用作处理时 间的优点。按照这种设置，可以达到300度至355度之间的处理角度。另夕卜， 这是一个非常节省空间的方式，因为仅需要一个传送星形件作为入口和出口星 形件(intake and discharge star)，而在传统方案中设置了两个传送星形件。图9是以旋转方式实现的微波加热装置的另一实施例的等轴视图。该装置 具有安装在接收承载件38上的多个接收单元25(至少两个)。每个接收承载件 都具有移动单元27，用于预制件l在共振件ll的方向上的向上移动。另外， 预制件支撑件26具有一用于在预制件1中引起旋转移动的驱动件。微波加热 装置包括多个微波压紧头20，每个都包括微波调谐器23、水载荷28及微波生 成器21。考虑到空间的因素，接收单元25的一个微波压紧头20均位于碟形 微波导体22的上侧，而一个微波压紧头20位于下侧。微波导体22作为承载 件4实现并具有平面碟的形状，微波导体22内部中空，以使来自微波生成器 21的微波在共振件11方向上传送。这样，微波导体22可以是两个这样安装
的碟，其中一个碟安装于另一个之上，然后形成内部空腔而变成中空导体，虽 然导体可以构造成一个装配到于另一个之上的段(segment),这样不用制造连
续的、圆形的碟形中空导体，而是每个共振件11形成其限定的中空导体22。 图10是根据图9的穿过微波导体22的局部示意图。可以看出，两个中空 导体段39以一个安装于另一个上的形式装配在共振件平面TE上，因而形成 微波导体22。两个中空导体段39的每个具有环形结构。共振件ll在圆周方 向上于中空导体段39外面，共振件11具有分别设置在上下方的中空圆柱体 lla。在图中可以清楚地看到通过微波中空导体22的单个元件。微波生成器 21以及循环器29和水载荷28位于中空导体段39的下侧。依靠循环器，微波 从生成器21被传送至微波导体22中，然后在共振件11的方向上经过调谐器 23。调谐器的三个调谐针23a、 23b和23c伸展至微波导体22中，从而影响导 体的横截面。按照这种方式，可以调节共振件11中的预制件1的加热。图中 示出了正在共振件11中的预制件1。
图11是微波导体22的进一步的实施例的示意图。与图IO所示的实施例 不同，在此微波导体22并不是由两个环形的或碟形的中空导体段39构成，而 是一个中空导体剖面，来自中空导体剖面的多个纵向部件连接在一起形成整个 中空导体。在此，微波调谐器23同样具有三针23a、 23b和23c。此外在从微 波生成器21(在此未示出)到调谐器11的方向上还设有孔板41，用于在共振件 11中设定一个最适宜的微波分布，该孔板41引起微波导体22的直径中断(diameter discontinuity)。固定在孔盘41上面的紧固件42在此用作安装的目 的。在这种情况下，紧固件42具有与那些孔板41类似的通道面积。
优选地，预制件在其纵向轴A的方向上被移动至碟形或盘形共振件11， 其环绕了预制件1的整个圆周。同样优选地，预制件1在垂直于其纵向轴A 的方向上被移动至/通过共振件11。
优选地，在加热操作过程中伸向共振件平面TE中的预制件1的移动路径 是圆形路径。更有利地，移动被加热的预制件1的每部分7以穿过共振件11 几次(至少两次)。
如上所述，塑料(特别是PET)预制件1通过吹塑机操作来重定形，特别是 通过拉伸吹塑机操作。
红外线和微波辐射都可以施加给预制件。
优选地，预制件1的移动单元27是至少一个提升/拉低驱动件以及至少一 个旋转驱动件。同样，预制件支撑单元26优选地包括一个预制件1的外部和/ 或内部夹子。微波加热单元3以及微波压紧头20优选地分配到每个预制件1。
优选地，中心式微波生成器21通过微波导体22连接到至少一个微波加热 单元3。
在优选的实施例中，所述装置具有n个微波生成器21和m个微波加热单 元3，其中m〉n。优选地，所述装置作为旋转设计的器件实现，优选地，所述 装置具有至少两个并行的水平面，预制件1可以在其中被加热。上述承载件4 优选地包括微波导体22。
优选地，所述装置用于加热由塑料制成的预制件l，特别用于加热由PET 制成的预制件l。
同样优选地，所述装置被安装至机械装置中，其包括至少一个拉伸吹塑机 14，其中拉伸吹塑机14优选地是旋转拉伸吹塑机。
同样优选地，在烤箱40之前和/或之后还设有红外线加热装置。烤箱40 的外围优选地设有红外线加热装置。
本发明还涉及一种制造容器的系统，其至少包括如上所述的加热预制件1 以及拉伸吹塑机14。优选地，安装于所述预制件1加热装置和拉伸吹塑机14之间的是主动和/ 或被动冷却的装置。同样，被动冷却至少设有传送星形件。此外，还设有至少 一个填充机15和封口机16。
权利要求
1、一种热塑性材料预制件(1)的加热方法，其中预制件(1)包括被加热的区域(2)及不被加热的区域(6)，预制件(1)在加热后进行重定形操作，其特征在于，至少在部分加热过程中，微波在共振件(11)中被施加到被加热的预制件(1)的区域(2)。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，连续加热将被加热的预制 件(1)的整个区域(2)。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以逐步加热的方式和/或部 分连续加热的方式加热将被加热的预制件的区域(2)。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过连续地移动和/或连续 加热来加热被加热的预制件(1)的区域(2)。
5、 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述预制件 在其纵向轴(A)的方向上被移动至/经过碟形或盘形共振件(11)，该共振件(ll) 包围预制件(l)的整个圆周。
6、 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述预制件 (1)在垂直于其纵向轴(A)的方向上被移动至/经过所述共振件(11)。
7、 根据前述权利要求中至少一个所述的方法，其特征在于，在加热操作 中延伸至共振件平面CTE)中的预制件(1)的移动路径是圆形路径。
8、 根据权利要求3至7中至少一个所述的方法，其特征在于，将被加热 的预制件(l)的每部分经过所述共振件(ll)几次，至少经过两次。
9、 根据权利要求3至8中至少一个所述的方法，其特征在于，所述预制 件(l)在沿圆形路径移动的过程中在其纵向轴(A)的方向上被引导至共振件(ll) 中，然后在相反的方向从共振件(ll)中被引导出来。
10、 根据前述权利要求中至少一个所述的方法，其特征在于，每个预制件 (1)在一完全包围其受热区域(2)的腔内被加热。
11、 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述腔在一圆形路径上 移动。
12、 根据前述权利要求中至少一个所述的方法，其特征在于，至少在加热 前/后湖间测量所述预制件(l)的温度。
13、 根据前述权利要求中至少一个所述的方法，其特征在于，在所述预制 件(l)的外部和/或内部测量其温度。
14、 根据权利要求12和B中至少一个所述的方法，其特征在于，所述测 量的温度值被传送至一开环和闭环控制装置(13)。
15、 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述测量的温度值用于 校准后续的加热处理。
16、 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一个预制件(l) 的测量温度值用于校准相同的加热操作。
17、 根据权利要求8至16中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤a、在预制件(l)的纵向轴(A)方向上将其移动经过被施加微波的所述共振件(11》b、在第一个预制件(l)经过共振件(ll)后测量预制件(l)的温度； C、将预制件(l)的实际温度曲线与特定的温度曲线进行对比；d、 调节在共振件(ll)中的场强分布；e、 在纵向轴(A)的相反方向上移动所述预制件(l)经过施加了微波的调节后 的共振件(ll)。
18、 根据权利要求8至16中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下 步骤a、在预制件(l)的纵向轴(A)方向上将其移动经过施加了微波的所述共振件(11);b、在该加热阶段测量所述预制件(l)的温度； C、将预制件(l)的实际温度曲线与特定的温度曲线进行对比； d、在所述预制件离开共振件(ll)之前，再次调节共振件(ll)中的场强分布。
19、 根据权利要求8至16中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下 步骤a、 在预制件(l)的纵向轴(A)方向上将其移动经过施加了微波的所述共振件(11);b、 停止所述预制件(l)的移动；C、依靠可移动的温度感应器，从内部和减外部确定预制件(l)的温度曲线；d、 将预制件(l)的实际温度曲线与特定的温度曲线进行对比；e、 将预制件(l)在相反的方向上移动经过所述施加了微波的调节后的共振 件(ll)。
20、 根据权利要求8至16中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下a、 在预制件(1)的纵向轴(A)方向上将其移动经过所述共振件(11);b、 将微波施加至共振件(ll);c、 将预制件(l)移动经过施加了微波的共振件(ll)。
21、 根据前述权利要求中至少一个所述的方法，其特征在于，所述共振件 (11)包括一反射体(19),用于反射额外加热的预制件的密闭侧的辐射。
22、 根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述反射体(19)与预制 件(l)之间的距离至少在微波的有效区是相同的。
23、 根据权利要求1至20中至少一个所述的方法，其特征在于，所述预 制件(1)至少部分地绕其纵向轴(A)旋转。
24、 根据权利要求1至23中至少一个所述的方法，其特征在于，所述预 制件(1)在加热过程中以非均速的方式绕其纵向轴(A)旋转。
25、 根据前述权利要求中至少一个所述的方法，其特征在于，塑料预制件 (1)，特别是PET预带i件(l)，通过吹塑操作被重定形，特别是通过拉伸吹塑操 作。
26、 根据前述权利要求中至少一个所述的方法，其特征在于，所述预制件 (1)相对于其长度和/或其厚度以非均匀的方式被加热。
27、 根据前述权利要求中至少一个所述的方法，其特征在于，所述预制件 (1)相对于其圆周以非均匀的方式被加热。
28、 根据前述权利要求中至少一个所述的方法，其特征在于，将红外线和微波辐射都施加至所述预制件。
29、 一种微波加热预制件(l)的装置，其特征在于，包括至少一个微波生 成器(21)、微波导体(22)以及共振件(11)。
30、 根据权利要求29所述的装置，其特征在于，所述共振件(ll)是环形 的并设有一开口，通过该开口可以引导预制件(l)。
31、 根据权利要求29所述的装置，其特征在于，所述共振件(ll)的开口 被一中空圆柱体环绕。
32、 根据权利要求29至31中任一项所述的装置，其特征在于，所述共振 件(11)中设有一反射体(19)。
33、 根据权利要求32所述的装置，其特征在于，所述反射体(19)是可移 动的。
34、 根据权利要求32所述的装置，其特征在于，所述反射体(19)在预制 件(l)的纵向方向上和/或垂直于其纵向方向上是可移动的。
35、 根据权利要求29所述的装置，其特征在于，所述微波生成器(21)是 微波压紧头(20)的一部分，该微波压紧头(20)依次包括至少一个水载荷(28)、至 少一个微波导体(22)、至少一个加热变压器(31)以及微波生成器(21)与加热变压 器(31)的端接导线(32)。
36、 根据权利要求29至35中至少一个所述的装置，其特征在于，其进一 步设有至少一个微波调谐器(23)和/或至少一个温度感应器(24)。
37、 根据权利要求29至36中至少一个所述的装置，其特征在于，其进一 步包括至少一个预制件的接收单元(25)。
38、 根据权利要求37所述的装置，其特征在于，所述接收单元(25)包括 预制件支撑单元(26)和至少用于一个预制件(1)的移动单元(27)。
39、 根据权利要求38所述的装置，其特征在于，所述预制件(l)的移动单 元是组合式提升/降低/旋转驱动件。
40、 根据权利要求38所述的装置，其特征在于，所述预制件(l)的移动单 元为至少一个提升/降低驱动件以及至少一个旋转驱动件。
41、 根据权利要求29至40中至少一个所述的装置，其特征在于，所述预制件支撑单元(26)包括预制件(l)的外部和/或内部夹子。
42、 根据权利要求29至41中至少一个所述的装置，其特征在于，所述装 置具有至少一个微波加热单元(3)，所述微波加热单元(3)包括至少一个共振件 (11)、微波导体(22)、调谐器(23)和接收单元(25)。
43、 根据权利要求42所述的装置，其特征在于，每个预制件(l)均分配有 一微波加热单元(3)。
44、 根据权利要求43所述的装置，其特征在于，所述微波加热单元(3)可 操作地在一端连接到微波压紧头(20)，在另一端连接到所述共振件(ll)。
45、 根据权利要求42至44中任一项所述的装置，其特征在于，每个预制 件(1)均分配有微波加热单元(3)以及微波压紧头(20)。
46、 根据权利要求42至44中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置 还包括中央微波生成器(21)，其通过微波导体(22)连接到至少一个微波加热单 元(3)。
47、 根据权利要求42至44中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置 具有n个微波生成器(21)和m个微波加热单元(3)，其中m〉n。
48、 根据权利要求29至47中至少一个所述的装置，其特征在于，所述装 置以旋转式器件的形式实现。
49、 根据权利要求48所述的装置，其特征在于，所述装置具有至少两个 平行水平面，预制件(l)可以在其中加热。
50、 根据权利要求42至48中至少一个所述的装置，其特征在于，所述微 波加热单元(3)被固定在一承载体(4)上，该承载体(4)可操作地连接到机械轴 (5)。
51、 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述承载体(4)包括一微 波导体(22)。
52、 根据权利要求42至51中至少一个所述的装置，其特征在于，所述装 置包括m个微波加热单元(3)和o个接收单元(25)，其中o>=m。
53、 根据权利要求52所述的装置，其特征在于，其中0=2*111。
54、 根据权利要求29至51所述的装置，其特征在于，所述加热预制件(l)由塑料制成，特别地由PET制成。
55、 根据权利要求29至54中至少一个所述的装置，其特征在于，所述装 置安装进机械系统中，该机械系统包括至少一个拉伸吹塑机(14)。
56、 根据权利要求55所述的装置，其特征在于，所述拉伸吹塑机(14)是 旋转式拉伸吹塑机。
57、 根据权利要求29至56中至少一个所述的装置，其特征在于，烤箱(40) 前和/或后设置有红外加热装置。
58、 根据权利要求29至56中至少一个所述的装置，其特征在于，烤箱(40) 的外围设置有红外线加热装置。
59、 一种容器制造系统，至少包括依照权利要求42至58中至少一个所述 的预制件加热装置以及拉伸吹塑机(14)。
60、 根据权利要求59所述的容器制造系统，其特征在于，所述预制件(l) 加热装置与拉伸吹塑机(14)之间安装有主动和/或被动冷却装置。
61、 根据权利要求60所述的系统，其特征在于，被动冷却装置设有至少 两个传送星形件。
62、 根据权利要求59至61中任一项所述的容器制造系统，其特征在于， 该系统进一步包括至少一个填充机(15)和封口机(16)。
全文摘要
本发明涉及一种热塑性材料预制件的加热方法和装置，其中预制件在加热后进行重定形操作，至少在部分加热过程中，在共振件中将微波施加到将被加热的预制件。
文档编号B29C49/64GK101454142SQ200780017734
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月10日 优先权日2006年5月11日
发明者克里斯蒂安·德特罗伊斯, 海因茨·胡梅勒, 约亨·福斯特霍夫, 约翰·齐默勒, 马丁·施勒格 申请人:克朗斯股份有限公司