专利名称：用于塑料容器的受控加热的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种加热塑料材料容器，特别是塑料材料预制件的设备和方法。
背景技术：
在饮料生产工业领域中，人们越来越倾向于使用塑料材料容器和PET容器来替 代玻璃瓶子。在这些容器的制造过程中，首先制造可用的塑料材料预制件，然后将它们 加热，并供给至膨胀过程，以便通过这种方式获得成品塑料材料容器。该情况下，现有 技术中的惯例是使塑料材料预制件穿过加热路径，在加热路径中通常利用红外线辐射对 它们进行加热。然而，除此之外，现有技术中也已知的是利用微波辐射以加热塑料材料预制 件。该情况下，利用磁控管等微波产生装置产生微波，并通过波导等传导装置传输至被 加热的塑料材料预制件。该情况下，到达预制件的微波能量可以通过调谐装置控制。应 用到塑料材料预制件上的强度(force)通常在设备开始运行前设定，之后设备以该固定的 强度运行。然而，该情况下产生的问题是，应用到塑料材料预制件上的微波能量也可能基 于预制件自身的性质，这样，不能够总是保证单个预制件中能量的均等应用或均等加 热。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种允许能量的均一输入和预制件的均一加热 的设备和方法。这根据本发明通过依据权利要求1的设备和依据权利要求10的方法来实 现。有利的实施方式和进一步的改进构成从属权利要求的主题。依据本发明，一种用于塑料材料容器和特别是塑料材料预制件的加热的设备， 具有传输装置，该传输装置沿预定的传输路径传输塑料材料容器。另外，还提供微波产 生装置和在被加热塑料材料容器的方向上传输微波的传导装置，该传导装置设计成至少 部分为波导形式。依据本发明，所述设备具有控制装置，该控制装置设计成其在加热过 程中控制到达容器的微波能量。所述传输装置可以是例如传输轮、传输链或类似装置。被加热的预制件在该类 型的传输轮上沿基本圆形的路径传输。然而，依据本发明的设备也可以用于加热其它材料的容器，例如尤其是玻璃瓶子。所述微波产生装置特别是磁控管(微波产生装置是磁控管的例子并非是排他 的)，该情况下由磁控管产生的微波能量或微波分别通过设计成部分为波导形式的传导装 置供给至容器。虽然现有技术中作用到容器上的强度通常在开始运行之前设定，依据本发明的 所述设备允许在加热过程中控制或调节到达容器的微波能量。这样可能的是，快速和灵活地对不同物理条件作出反应，例如不同预制件的不同程度的吸收。该情况下，微波能 量的控制应理解意指在单个预制件的加热过程中微波能量的变化尤其也是可能的。在一有利实施方式中，所述设备具有能量调节单元，该能量调节单元设置在所 述传导装置的区域中，并影响到达塑料材料容器的微波能量。它尤其是改变到达微波的 微波能量的调谐元件(tuning element)。优选地，通过能量调节单元改变到达塑料材料容器的微波能量。然而也可能的 是，通过改变塑料材料容器相对所述设备，特别是相对所述微波产生装置的谐振器的运 动量来改变到达塑料材料容器的微波能量。这样，塑料材料容器中能量的输入可以通过 例如增加容器相对谐振器的移动速度来减少。另外，上述详细说明的用于改变到达塑料材料容器的微波能量的步骤可以相互组合。在一较佳实施方式中，所述能量调节单元具有至少一个调节部件，该调节部件 伸入所述传导装置中，且其位置能够相对所述传导装置的内截面改变以调节能量。该情 况下优选地，该调节部件为调谐针(tuning pin)或类似部件，其可以伸入波导内，且其伸 入量可以改变。该调谐针伸入波导内越长，到达塑料材料的预制件的微波能量减少得越多。在另一有利实施方式中，所述调节部件借助线性马达相对所述传导装置是可移 动的。现有技术中，步进马达通常用于移动该调节部件或调谐针。通过使用线性马达， 所述调节部件实质上可能更快的移动，从而尤其是，即使在加热过程中，可以进行所述 调节部件的快速移动，以快速调节到达预制件的强度。在另一有利实施方式中，所述设备具有用于加热塑料材料容器的谐振器。其优 为这样的谐振器将被加热的预制件引入其内部，并通过将微波能量作用到预制件上来 加热。在另一有利实施方式中，所述设备具有测量从塑料材料容器返回的微波传输的 传感器装置。该有利实施方式中建议，所述传感器装置不应测量到达塑料材料容器的强 度，而是测量由塑料材料预制件反射或返回的强度。这样，可以直接得出由塑料材料容 器吸收的微波能量。加热过程可以依据由该传感器检测的强度来控制或调节。优选地，同时提供检测到达塑料材料预制件的强度的传感器和检测从塑料材料 预制件返回的微波能量的传感器。在另一有利实施方式中，所述控制装置为调节装置，其基于从塑料材料容器返 回的微波能量的调节到达塑料材料容器的微波能量。特别地，该情况下所述控制装置基 于所述传感器的输出信号调节微波能量。这样，即使在容器的当前加热过程中，可以单 独地改变到达每个容器的微波能量。优选地，所述调节装置具有可以相对所述传导装置改变所述能量调节单元的调 节部件的位置的作用。在该实施方式中，信号通过调节装置传输到所述调节部件的线性 马达或驱动装置，通过该信号，改变所述调节部件的位置，并直接作用于到达塑料材料 预制件的微波能量。这样推荐的是，在通过闭合调节电路加热的过程中，应改变到达预 制件的微波能量，优选地连续改变。在另一有利实施方式中，所述能量调节单元具有多个调节部件，调节部件相对所述传导装置的位置能够改变。优选地，所述能量调节单元具有多个调节部件，调节部件相对所述传导装置的 位置能够改变。然而，该情况下优选地，仅一个该类型的调节部件通过所述调节装置驱 动，或者在容器的加热过程中调节调节部件的位置。调节部件在开始运行之前设定的越 远，在之后的运行中优选地维持其位置。优选地，所述设备具有温度检测装置，该温度检测装置在加热塑料材料容器的 过程中确立塑料材料容器的温度。该情况下优选为无接触地检测温度的温度检测装置， 例如高温计。本发明还涉及一种加热塑料材料容器和特别是塑料材料预制件的方法，所述塑 料材料容器通过传输装置沿预定路径传输，并通过微波加热，这些微波由微波产生装置产 生，并通过传导装置传输到塑料材料容器。优选地，这些微波至少部分地在波导内传输。依据本发明，控制装置在塑料材料容器的加热过程中控制到达塑料材料容器的 微波能量。该情况下，相比于现有技术，在加热过程中微波能量不保持恒定，而是以灵 活方式适应不同的物理条件。优选地，在加热过程中至少改变微波能量一次。例如，若确认相对高比例的微 波能量没有被塑料材料预制件吸收，而对其加热没有贡献，可以相应地增加微波能量。优选地，基于塑料材料容器返回的微波能量调节到达塑料材料容器的微波能 量。另外也可能的是，基于塑料材料容器在加热过程中的温度控制或调节到达塑料材料 容器的微波能量，优选无接触地检测该温度，例如通过高温计。在另一较佳方法中，借助能量调节单元改变到达容器的微波能量，该能量调节 单元具有至少一个伸入所述传导装置中的调节部件，且改变该调节部件相对所述传导装 置的位置，以改变微波能量。该情况下例如，作为对塑料材料容器消耗超低比例能量的 反应，所述调节部件从所述传导装置中抽出更长，以便通过这种方式增加应用到塑料材 料预制件的能量。在另一较佳方法中，所述能量调节单元具有多个调节部件，但在塑料材料容器 的加热过程中仅改变一些调节部件，在一特别优选方式中仅准确地改变一个调节部件相 对所述传导装置的位置。这样，设备的非常快速和灵活的反应是可能的。特别地，不需 要在调节过程中完成可能有相互作用的多个步骤。在另一较佳方法中，基于塑料材料容器返回的微波能量调节所述调节部件相对 所述传导装置的位置。该情况下就所述方法建议，微波能量应通过闭合调节电路调节。
本发明的其它优点和实施方式可从附图得知。附图中图1是用于加热容器的设备的概略性示意图；图2是依据本发明第一实施方式的设备的概略性示意图；及图3是依据本发明第二实施方式的设备的概略性示意图。
具体实施例方式图1示出了用于加热容器10的设备1。该情况下，设备1具有多个微波产生装置4，由这些微波产生装置4产生的微波通过传导装置到达谐振器16，并从这些谐振器16 插入容器10 (该情况下为预制件)中。然而，该设备也可以用于加热已完成的塑料材料容器。该情况下，标号2指传输装置，其具有围绕旋转轴X旋转各个容器的作用。标 号14指作为整个能量调节单元，其调节应用到容器的能量。容器10相对谐振器16在Y 方向上的位置可以借助驱动装置28改变，方向Y平行于旋转轴X延伸。图2示出了依据本发明第一实施方式的设备1。该设备具有磁控管4，加热装置 (未示出)整合于其中。微波在该磁控管4中产生，并在环行器32中传输。从该环行器开始，微波借助耦合装置33进入微波波导或矩形波导形式的传导装 置6中，微波从那里到达谐振器16或设置在该谐振器中的容器10 (未示出)。该情况下， 在箭头P1方向上将容器压装入谐振器16中。标号34指设置在谐振器上并无接触地测量预制件温度的高温计。从容器返回 的微波反过来进入环行器，并从那里进入水载荷(waterload)38。返回的微波能量可借助 二极管形式的传感器装置20来测量。测量的值接着由控制装置12记录，并用于调节功 率。然而也可能的是，为调节功率或能量，除了由传感器装置测量的值之外或替代之， 利用由高温计34给出的值。另外，高温计也可以用于改变加热期。标号14指整个能量调节单元，该情况下其具有两个线性马达形式的驱动装置 26。另外，能量调节单元14具有两个调节部件或调谐针24、24a,在箭头PI方向上可相 对波导6改变它们的位置。若需要，在当前运行中，即容器的当前加热过程中，控制装 置12改变调节部件24相对矩形波导的位置，从而调节应用到容器的微波能量。在现有 技术中已知设备的情况下，在某种程度上提供至少三个调节部件。然而，在此处建议的 实施方式的情况下，甚至两个该类型的调节部件是足够的。图3示出依据本发明另一实施方式的设备。该实施方式中，类似地提供磁控管 4，及与磁控管4分离的加热装置18。该情况下，标号36指带整合的环行器和水载荷的 矩形波导。该情况下通过矩形波导36完成到矩形波导6中的耦合。该情况下，标号14 也仍然指由控制装置12控制的能量调节装置。线性马达26允许调节部件的动态或快速 移动，进而允许在当前运行中的功率调节。由容器反射且是由容器吸收的微波能量的测 量手段的功率被用作调节参数。优选地，如上所述，仅调节左侧调节部件24的位置和仅 控制左侧调节部件24a的位置，例如在运行过程开始之前设定。优选地，总是调节较为 靠近被加热容器10的的调节部件的位置。优选地，调节部件的局部位置在其纵向上是可 移动的。本申请文件中公开的所有特征对本发明而言均是必需的，不论是单独或相互结 合，相比于现有技术均是新颖的。
权利要求
1.一种用于塑料材料容器(10)和特别是塑料材料预制件的加热的设备(1)，具有沿 预定的传输路径传输塑料材料容器(10)的传输装置(2)、微波产生装置(4)和在被加热塑 料材料容器(10)的方向上传输微波的传导装置(6)，其中，该传导装置(6)设计成至少部 分为波导形式，其特征在于，所述设备(1)具有控制装置(12)，该控制装置(12)设计成 其在加热过程中控制到达塑料材料容器(10)的微波能量。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)具有能量调节单元 (14)，该能量调节单元(14)设置在所述传导装置(6)的区域中，并影响到达塑料材料容 器的微波能量。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，所述能量调节单元(14)具有至少一 个调节部件(24、24a),该调节部件(24、24a)伸入所述传导装置(6)中，且其位置能够 相对所述传导装置(6)的内截面改变以调节能量。
4.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，所述调节部件(24)可借助线性马达 (26)相对所述传导装置(6)移动的。
5.根据至少一项前述权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)具有用于 加热塑料材料容器(10)的谐振器(16)。
6.根据至少一项前述权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)具有测量 从塑料材料容器(10)返回的微波能量的传感器装置(20)。
7.根据至少一项前述权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述控制装置为调节装 置，其基于从塑料材料容器(10)返回的微波能量调节到达塑料材料容器(10)的微波能 量。
8.根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，所述调节装置(12)具有相对所述传 导装置(6)改变所述能量调节单元(14)的所述调节部件(24)的位置的作用。
9.根据至少一项前述权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述能量调节单元(14) 具有多个调节部件(24、24a)，所述调节部件(24、24a)相对所述传导装置(6)的位置能 够改变。
10.—种加热塑料材料容器(10)和特别是塑料材料预制件(10)的方法，其中，所述 塑料材料容器(10)通过传输装置(2)沿预定路径传输，并通过微波加热，微波由微波产 生装置(4)产生，并通过传导装置(6)传输到塑料材料容器(10)，其特征在于，控制装置 (12)在塑料材料容器(10)的加热过程中控制到达塑料材料容器(10)的微波能量。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在加热过程中至少改变微波能量一次。
12.根据至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，基于从塑料材料容器返回 的微波能量调节到达塑料材料容器的微波能量。
13.根据至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，借助能量调节单元(14)改 变到达容器(10)的微波能量，其中，该能量调节单元(14)具有至少一个伸入所述传导装 置(6)中的调节部件(24)，且改变该调节部件(24)相对所述传导装置(6)的位置，以改 变微波能量。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述能量调节单元具有多个调节部件 (24、24a),但在塑料材料容器(10)的加热过程中仅准确地改变一个调节部件(24)相对所述传导装置(16)的位置。
15.根据至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，基于从塑料材料容器(10) 返回的微波能量调节所述调节部件(24)相对所述传导装置(16)的位置。
全文摘要
本发明公开了一种用于塑料容器(10)和特别是塑料材料型坯(10)的加热的设备(1)，具有沿预定的传输路径传输塑料材料容器(10)的传输装置(2)、微波产生装置(4)和在被加热塑料材料容器(10)的方向上传输微波的传导装置(6)，所述传导装置(6)设计成至少部分为空心导管形式。依据本发明，所述设备(1)具有控制装置(12)，该控制装置(12)设计成其在加热过程中控制击中塑料容器(10)的微波能量。
文档编号H05B6/78GK102027803SQ200980118365
公开日2011年4月20日 申请日期2009年4月30日 优先权日2008年5月17日
发明者古恩斯·温科勒, 安德列斯·阿佩斯梅尔, 康拉德·森, 约翰·齐默勒, 雷纳·恩格尔布雷赫特 申请人:克朗斯股份有限公司