DE20311657U1

DE20311657U1 - Vorrichtung zum Erwärmen von Vorformlingen aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE20311657U1
Application number: DE20311657U
Authority: DE
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2013-07-30

Abstract

Vorrichtung (1) zum Erwärmen von Vorformlingen (2) aus thermoplastischem Kunststoff mit einem zu verformenden Rumpfbereich (24) und einem nicht zu verformenden Kopfbereich (5), die mindestens einen den Rumpfbereich beaufschlagenden Heizstrahler (36) sowie mindestens einen den Kopfbereich vor der Strahlung abschirmenden Kühlschild (27) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschild (27) überwiegend aus Keramik besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von Vorformlingen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen die Kühlschilde aus Metall bestehen und mit Kanälen versehen sind, durch die eine Kühlflüssigkeit zirkuliert ( DE 298 10 567 U1 , DE 101 45 456 A1 ). Die Abschirmung und Kühlfunktion dieser bekannten Kühlschilde ist gut, so dass eine unzulässige Erwärmung des nicht zu verformenden Kopfbereichs der im Anschluss an die Erwärmung zu Flaschen oder dgl. aufgeblasenen Vorformlinge zuverlässig verhindert wird. Ungünstig sind jedoch die relativ hohen Herstellungs- und Betriebskosten. Außerdem kann sich bei ungünstigen klimatischen Verhältnissen an den Kühlschilden störendes Kondenswasser bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde bei einer vorrichtung der eingangs genannten Art mit geringen Herstellungs- und Betriebskosten eine optimale Abschirmung des nicht zu verformenden Kopfbereichs der Vorformlinge zu realisieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ein im wesentlichen aus Keramik bestehender Kühlschild ohne Innenkühlung eine unzulässige Bestrahlung der Vorformlinge zuverlässig verhindern kann. Auf Grund des hohen Reflexionsgrads für Infrarotstrahlung und der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Keramikmaterial stellt sich an der den Heizstrahlen abgewandten Seite des Kühlschilds in der Regel keine kritische Temperatur ein, die die Vorformlinge negativ beeinflussen könnte. Auch kann der keramische Kühlschild auf Grund seiner Temperaturunempfindlichkeit sehr dicht an den Heizstrahlern angeordnet werden, bzw. ein Teil des Gehäuses für die Heizstrahler bilden, wodurch sich eine optimale Abschattung ergibt. Kondenswasser tritt nicht auf.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Nachstehenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 die schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Vorformlingen
2 den Schnitt A–B nach 1
3 den senkrechten Schnitt durch einen Heizkasten mit einem abgeänderten Kühlschild
4 ein Detail des Heizkastens nach 3 mit einem abgeänderten Kühlschild.
Die Vorrichtung 1 nach 1 und 2 ist zum Erwärmen von mit Raumtemperatur zugeführten Vorformlingen 2 aus PET auf die zum Streckblasen erforderliche Verarbeitungstemperatur in etwa zwischen 90° und 110° C eingerichtet. Sie ist in eine nur teilweise sowie schematisch dargestellte Streckblasmaschine mit einem Einlaufstern 13, einem Transferstern 14 und einem Blasrad 15 integriert, in der aus den erwärmten Vorformlingen 2 durch Streckblasen Hohlkörper in Form von Getränkeflaschen hergestellt werden.
Die am Boden geschlossenen Vorformlinge 2 weisen in ihrem oberen Bereich einen Tragring 3 auf, wobei der zwischen der offenen Mündung 4 und dem Tragring 3 befindliche Kopfbereich 5 ein Außengewinde trägt und bereits seine Endform aufweist. Der Kopfbereich 5 nimmt im Gegensatz zum Rumpfbereich 24 unterhalb des Tragrings 3 am Streckblasvorgang nicht teil und darf daher zur Vermeidung unerwünschter Verformungen keinesfalls bis in die Nähe der Verarbeitungstemperatur erwärmt werden.
Die Vorrichtung 1 weist eine endlose Förderkette 12 mit einer Vielzahl gleichartiger, durch Bolzen gelenkig miteinander verbundener Kettenglieder 12a mit seitlich abstehenden Ansätzen 12b auf, die über ein Antriebsrad 16 und ein Umlenkrad 17 in einer horizontalen Ebene umläuft. Zwischen Antriebsrad 16 und Umlenkrad 17 sind zwei parallele, lineare Umlaufbereiche ausgebildet, in denen die Kettenglieder 12a mittels drehbar an ihnen gelagerten Rollen 18 und stationären Schienen 19 exakt geführt sind.
In mindestens einem der beiden linearen Umlaufbereiche sind an der Bewegungsbahn der von der Förderkette 12 getragenen Vorformlinge 2 mehrere gleichartige stationäre Heizkästen 7 angeordnet, die jeweils mit mehreren horizontal ausgerichteten röhrenförmigen Infrarotstrahlern 36 ausgestattet sind.
In jedem Ansatz 12b der Förderkette 12 ist eine Hülse 20 mit senkrechter Drehachse gelagert, die drehfest mit einem Zahnrad 21 verbunden ist. Dieses kämmt mit einer stationären Zahnstange oder einer endlos umlaufenden Rollenkette 32 und versetzt die Hülse 20 in kontinuierliche Eigenrotation, wenn die Förderkette 12 kontinuierlich umläuft. In jeder Hülse 20 ist ein Haltedorn 6 drehfest, jedoch höhenverschieblich aufgenommen. Der Haltedorn 6 ragt an der Unterseite der Hülse 20 heraus und ist starr mit einer am oberen Ende der Hülse 20 herausragenden Steuerstange 22 verbunden. Zwischen das verbreiterte Ende der Steuerstange 22 und der Hülse 20 ist eine Druckfeder 23 eingesetzt, die den Haltedorn 6 in seine in 2 gezeigte obere Endposition drückt, die durch nicht gezeigte Anschläge definiert ist. Mit Hilfe der Steuerstange 22 und nicht gezeigter stationärer Kurvenrampen kann der Haltedorn 6 entgegen der Kraft der Druckfeder 23 in seine in 2 strichpunktiert angedeutete untere Endposition verfahren werden. Diese Hubbewegung dient zum Einführen des mit einem Federring ausgestatteten Haltedorns in die offene Mündung 4 des Vorformlings 2 im Bereich des Einlaufsterns 13 bzw. zum Herausziehen aus der Mündung 4 im Bereich des Transfersterns 14.
An der Unterseite jedes Ansatzes 12b der Förderkette 12 ist mit Abstand mittels vier dünner, senkrechter Stangen 11 eine horizontale Blende 8 mit quadratischem Umfang befestigt. Die Blende 8 besteht aus einem im Wesentlichen ebenen Stück Blech von mehreren Millimetern Dicke oder aus einem profilierten Formteil und weist eine zentrale Bohrung 9 auf, die konzentrisch zur Hülse 20 und zum Haltedorn 6 liegt. Der Durchmesser der Bohrung 9 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Tragrings 3. Die Höhe und Dicke der Blenden 8 ist derart gewählt, dass der Tragring 3 eines Vorformlings 1 mit einem geringen Abstand von z. B. 2 bis 3mm zur Unterseite der Blende mittig in der Bohrung 9 liegt und der größte Teil des Kopfs 5 über der Oberseite der Blende 8 heraussteht und so zwischen den vier Stangen 11 hindurch praktisch von allen Seiten her frei zugänglich ist, wenn der Haltedorn 6 mit dem aufgesteckten Vorformling 2 seine obere Endposition einnimmt (siehe 3). In der unteren Endposition dagegen befindet sich ein vom Haltedorn 6 zu erfassender oder freizugebender Vorformling 2 mit seiner Mündung 4 mit etwas Abstand unterhalb der Blende 8.
Die an der Außenseite des linearen Umlaufbereichs der Förderkette 12 in einer Linie angeordneten Heizkästen 7 bilden zusammen mit an der Innenseite des linearen Umlaufbereichs in einer Linie angeordneten plattenförmigen, keramischen Reflektoren 25 und einer keramischen Bodenplatte 26 einen linearen Heizkanal K, in den die in aufrechter Normalposition transportierten Vorformlinge 2 von oben her mit ihrem zu verformenden Rumpfbereich 24 hineinragen. Auch nach oben hin ist der Heizkanal K durch die einander berührenden oder mit geringem Abstand gegenüberliegenden Blenden 8, die ein umlaufendes Blendenband bilden, in Verbindung mit einem oder mehreren linearen Kühlschildern 27 auf der Seite der Heizkästen 7 und einem Leitblech 28 auf der Seite der Reflektoren 25 weitestgehend geschlossen. Die aufeinander zuweisenden, geradlinigen Kanten des Kühlschilds 27 und des Leitblechs 28 verlaufen parallel zueinander und weisen einen kleinen Abstand zu den Blenden 8 auf oder berühren diese. Durch die Ausbildung eines allseitig geschlossenen Heizkanals K für den zu verformenden Rumpfbereichs 26 unterhalb des Tragrings 3 der Vorformlinge 2 wird eine äußerst effektive und energiesparende Erwärmung ermöglicht.
Um eine Überhitzung der Oberfläche der Vorformlinge 2 zu vermeiden, sind zwischen den Heizkästen 7 schmale Schlitzdüsen 29 mit angeschlossenen Gebläsen 30 vorgesehen, die Raumluft konzentriert auf die Oberfläche der vorbeirotierenden Vorformlinge 2 blasen. Außerdem ist an der Außenseite jedes Heizkastens 7 ein Kühlgebläse 31 angeschlossen, das zur Kühlung der Infrarotstrahler 36 dient.
Die Abfuhr der durch die Gebläse 30 und 31 in den Heizkanal K mit Überdruck eingeleiteten Luft erfolgt durch zwischen den einzelnen Reflektoren 25 ausgebildete senkrechte, spaltenförmige Öffnungen 37. Die Öffnungen 37 sind entweder, wie in 1 gezeigt, einfach gegenüber der Strahlungsrichtung der Infrarotstrahlern 36 schräggestellt oder zweifach bzw. winkelartig schräg gestellt. Auf diese Weise wird verhindert, dass die von den Infrarotstrahlern 36 ausgehende Wärmestrahlung direkt durch die Öffnungen 37 entweichen kann. Die Öffnungen 37 münden in einen Sammelkanal 38 ein, durch den die erwärmte, von den Gebläsen 30, 31 stammende Luft aus dem Heizkanal K gezielt aus der Vorrichtung 1 abgeleitet wird.
Auf Grund der vorbeschriebenen Anordnung liegt der Kopf 5 der Vorformlinge 2 vollständig außerhalb des Heizkanals K und ist durch die von der Förderkette 12 getragenen Blenden 8 in Verbindung mit den Kühlschilden 27 gegen eine direkte Erwärmung durch die Infrarotstrahler 36 optimal geschützt. Um auch jegliche indirekte Erwärmung durch erwärmte Vorrichtungsteile usw. zu verhindern, ist für die Köpfe 5 eine eigene Kühleinrichtung 10 vorgesehen. Diese weist eine oder mehrere an der Innenseite des linearen Umlaufbereichs der Förderkette 12 angeordnete Düsen 39 auf, die durch Gebläse 40 mit Umgebungsluft versorgt werden. Erforderlichenfalls ist in den Düsen 39 ein Wärmetauscher 41, der von einem Kühlmittel durchflossen ist, angeordnet. Durch die Kühleinrichtung 10 wird eine intensive Kühlung des weitgehend frei zugänglichen Kopfs 5 der Vorformlinge 2 bewirkt. Außerdem werden hierdurch die benachbarten Teile der Vorrichtung 1 wie Haltedorne 6 usw. mit gekühlt. Die Luftführung erfolgt durch entsprechende Leitbleche im Gegenstrom zur Luftführung im Heizkanal K und über die Oberseite des Kühlschilds 27 hinweg.
Jeder Kühlschild 27 wird durch einen länglichen, profilierten Formkörper aus Keramik gebildet und ist durchgehend massiv, d. h. frei von Kühlmittelkanälen. Er ist zur linearen Bewegungsbahn der in aufrechter Normalposition transportierten Vorformlinge 2 hin konisch verjüngt und an seiner freien Kante etwas nach unten hin abgewinkelt. Die freie, senkrechte Fläche des abgewinkelten Bereichs liegt den senkrechten Seitenflächen der vorbeilaufenden Blenden 8 mit geringem Abstand gegenüber (3). Die Unterseiten der Blenden 8 bilden so zusammen mit den Unterseiten der Kühlschilde 27 eine nahezu durchgehende Abschirmung, die eine direkte Bestrahlung des Kopfbereichs 5 der Vorformlinge 2 wirkungsvoll verhindert.
Der keramische Kühlschild 27 kann auf der Oberseite des Heizkastens 7 (2) oder direkt auf dem gleichfalls aus Keramik bestehenden Reflektor 34 befestigt sein, der senkrecht hinter den Heizstrahlern 36 angeordnet ist (3). Auch kann die den Vorformlingen 2 zuweisende untere Kante der Kühlschilde 27 durch einen metallischen Einsatz 33 verstärkt werden, der an der für die Abschattung wichtigen Stelle verschleißbedingte Veränderungen der Geometrie verhindert (3, 4).
Wie die 4 zeigt, kann der metallische Einsatz 33 gekröpft sein und vom keramischen Grundkörper des Kühlschilds 27 etwas abstehen und bis zur Übergangsstelle zwischen Tragring 3 und Rumpfbereich 24 herangeführt werden. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft bei Vorrichtungen, die keine mit den Vorformlingen 2 mitlaufende Blende 8 oder dgl. aufweisen. Bei Vorrichtungen, in denen die Vorformlinge 2 mit der Mündung 4 nach unten weisend erwärmt werden, sind die keramischen Kühlschilde 27 nach 1 bis 4 entsprechend spiegelbildlich gewendet an der Unterseite der Heizkästen 7 anzuordnen.

Claims

Vorrichtung (1) zum Erwärmen von Vorformlingen (2) aus thermoplastischem Kunststoff mit einem zu verformenden Rumpfbereich (24) und einem nicht zu verformenden Kopfbereich (5), die mindestens einen den Rumpfbereich beaufschlagenden Heizstrahler (36) sowie mindestens einen den Kopfbereich vor der Strahlung abschirmenden Kühlschild (27) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschild (27) überwiegend aus Keramik besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschild (27) frei von Kanälen für ein Kühlmittel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschild (27) an der den Vorformlingen (2) zugewandten Längsseite konisch verjüngt und/oder gekröpft ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschild (27) an der den Vorformlingen (2) zugewandten Kante einen Einsatz (33) aus Metall aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf Höhe des Tragrings (3) der Vorformlinge (2) Blenden (8) mit einer den Tragring (3) mit geringem Abstand umgebenden Bohrung (9) vorgesehen sind und die keramischen Kühlschilde (27) mit geringem Abstand an die Blenden (8) heranreichen, so dass sie mit diesen eine nahezu durchgehende Abschirmung für den Kopfbereich (5) der Vorformlinge (2) bilden.