CN100473517C - 用于热调节塑料制品的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在吹模工艺中热调节模制塑料制品的设备，包括：形成适于输送塑料制品的螺线型路径的链或其它连续输送装置；包括管道的第一热调节台，塑料制品可以被输送穿过管道，该管道被一定长度的链或其它连续输送装置穿过并适于通过加热和/或冷却塑料制品来进行热调节；其中，链或其它连续输送装置沿这样的路径运动，该路径包括：将塑料制品进给穿过第一热调节台的段；将塑料制品移出第一加热台预定时间量的段，该段用于使塑料制品内部的温度重新分布成预定的一致程度；以及将塑料制品重新进给到第一热调节台中的段。所述管道被链或其它连续输送装置的至少两个并排设置的段穿过，其中，所述段分别属于链或其它连续输送装置的不同螺线。

Description

用于热调节塑料制品的设备

技术领域

本发明涉及用于热调节塑料制品—例如在吹模工艺中用于形成瓶、罐或其它容器的预制件—的设备和方法。更具体地，本发明涉及用于将使用所谓的“冷循环”进行吹模的预制件的加热站或冷却站。

背景技术

目前，采用所谓的“冷循环”生产不同形状和尺寸的吹模容器—例如塑料瓶、罐或其它制品—的过程包括注入、压制或挤出由适当的塑料—例如PET—制成的模制预制件或型坯，然后在吹模工序之前对工件进行冷却和储存。

为了以可能的最有效的方式来使用注入或其它类型的压制机，通过尽可能快地将预制件输送到完成冷却的特定的外部冷却站而使模具内的预制件冷却台保持最小。

为实现这一点，可使用现有技术的顺序冷却站。这里，通过将预制件放入由水冷却的特定的冷却用碗形保持件中对预制件进行冷却(例如，在本申请人提交的专利申请WO 01/54883中说明了一种顺序冷却站)。所述保持件分组—通常形成正方形或矩形布局—放置在顺序地使用的冷却板上，即，依次处理预制件组：将一组从模具中取出的预制件—通常是由单次压制冲击制造出的所有预制件—放入板的保持件中以便同时冷却这些预制件；然后，从板上取下已冷却的预制件，(冷却)站重复该操作循环。

目前还没有连续冷却站，即能够处理来自连续模制站—例如专利EP759 844或US 5 071 339中所述的回转模制站—的连续预制件流(的冷却站)。当前还不便于将顺序冷却站与连续模制单元特别是高产量的连续模制单元配合使用。

即使不考虑模制站，也希望能够制造出足够紧凑并且尺寸小的冷却站，以便占据尽可能小的设备面积。

如已经提到的那样，预制件或型坯在冷却后必须再次加热—通常，通过将它们放置在链或带输送机上并将其进给(供给)穿过适当的炉—以使它们达到适于吹模工艺的温度；通常，所述加热炉是红外炉。

目前的红外炉的缺点在于，在设备的生产率较高，链式输送机的速度特别快的情况下，炉非常大—特别是纵向。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于连续热调节塑料制品特别是预制件的设备。此外，该设备必须具有有限尺寸，尤其是要使所述制造设备所占据的面积最小。

根据本发明的第一方面，通过包括下列步骤的用于热调节塑料制品的方法来实现该目的：

-将至少一个塑料制品放置在链式输送机或其它连续输送装置上；

-将所述至少一个塑料制品输送穿过第一热调节台并使其经受第一加热或冷却热交换，该第一热交换产生的热交换量显著地多于将所述至少一个塑料制品放置在所述第一热调节台外部的环境中相同时间所产生的热交换量；

-将所述至少一个塑料制品移出所述第一热调节台并将其保持在所述(第一热调节)台外部预定时间量，以便使所述至少一个塑料制品内部的温度重新分布成预定的一致程度；

-使所述至少一个塑料制品经受至少一次第二热交换，该第二热交换产生的热交换量显著地多于将所述至少一个塑料制品放置在所述第一热调节台外部的环境中相同时间所产生的热交换量。

根据本发明的第二方面，通过适于执行上述方法的用于对将要进行吹模的塑料制品进行热调节的设备来实现上述目的，其中所述设备包括下列部件：

-适于输送至少一个将要被热调节的塑料制品的链或其它连续输送装置；

-第一和第二热调节台，其中各调节台被一段所述链穿过并且适于通过加热和/或冷却在所述链上输送的所述至少一个塑料制品来进行热调节；

其中所述链或其它连续输送装置沿这样的路径运动，该路径适于将所述至少一个将要被热调节的塑料制品进给穿过所述第一热调节台，适于将该塑料制品移出所述第一加热台预定时间量，以便使所述至少一个塑料制品内部的温度重新分布成预定的一致程度，并且适于将该塑料制品进给穿过第二热调节台。

根据本发明的第三方面，通过用于对将要进行吹模的塑料制品进行热调节的设备来实现上述目的，其中所述设备包括：

-适于输送至少一个将要被热调节的塑料制品的链或其它连续输送装置；

-至少一第一热调节台，其中该调节台被一段所述链穿过并且适于通过加热和/或冷却在所述链上输送的所述至少一个塑料制品来进行热调节；

其中所述链或其它连续输送装置沿这样的路径运动，该路径适于将所述至少一个将要被热调节的塑料制品进给穿过所述第一热调节台，适于将所述至少一个塑料制品移出所述第一加热台预定时间量，以便使所述塑料制品内部的温度重新分布成预定的一致程度，并适于将所述至少一个塑料制品重新进给到所述第一热调节台中。

这样，通过具有多个共同的或者至少非常相似的部件—例如导向装置和链式输送机以及炉或加热装置的壳体—的机械结构，可以容易地构造加热站形式的用于热调节制品的设备例如红外炉和冷却站形式的用于调节制品的设备例如具有强制通风的室，从而允许设备厂商在两种工作模式(即加热和冷却)中实现构件的高度标准化。

本发明使得能够制造尺寸非常紧凑的预制件加热和冷却单元，特别是在冷却/加热单元的尺寸和在设备占地面积方面。此外，本发明可用于制造具有长度有限的炉的加热单元和具有长度有限的通风道的冷却单元。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于在吹模工艺中热调节模制塑料制品的设备，该设备包括：-形成适于输送至少一个塑料制品的螺线型路径的链或其它连续输送装置；-包括至少一个管道的至少一个第一热调节台，所述至少一个塑料制品可以被输送穿过该至少一个管道，该至少一个管道被一定长度的所述链或其它连续输送装置穿过并适于通过加热和/或冷却所述至少一个塑料制品来进行热调节；其中，所述链或其它连续输送装置沿这样的路径运动，该路径包括：将所述至少一个塑料制品进给穿过所述第一热调节台的段；将所述至少一个塑料制品移出所述第一热调节台预定时间量的段，该段用于使所述至少一个塑料制品内部的温度重新分布成预定的一致程度；以及将所述至少一个塑料制品重新进给到所述第一热调节台中的段，其中，所述至少一个管道被所述链或其它连续输送装置的至少两个并排设置的段穿过，其中，所述段分别属于所述链或其它连续输送装置的不同螺线。

此外，根据本发明的用于加热和冷却预制件的热调节设备不是在顺序模式而是在连续模式下工作的设备。因此，该设备特别适合于与以高生产率操作的预制件的连续吹模设备一起使用，在这里“特别适合”表示该设备不会形成为生产线的瓶颈；因此，可以建造以高生产率操作的整个连续的预制件生产线，而不会严重损失效率。

附图说明

从对结合附图并作为非限制性示例给出的本发明两个具体方案的详细说明中，本领域的专家可以清楚看到本发明的这些和其它优点。在附图中：

图1和2示出根据本发明第一实施例的用来将预制件输送进用于加热预制件的炉内的链式输送机的路径的示意性透视图；

图3示出根据垂直于链式输送机的视平面截取的图1所示加热炉的示意性横向剖视图；

图4示出图1的炉的加热通道内部两段链的细部的示意性透视图；

图5示出预制件在图1的炉内经受的热循环的示意图；

图6示出根据本发明的第二实施例的用来将预制件输送进用于冷却预制件的设备内的链式输送机的路径的示意性透视图；

图7示出根据垂直于链式输送机的视平面截取的图6的冷却设备的示意性横向剖面图；

图8示出图1和6的设备的链的细部的示意性透视图；

图9示出图8的链的示意性分解图。

具体实施方式

图1-5示出根据本发明的用于加热塑料制品—尤其是由PET制成的用于吹模瓶或罐的预制件—的设备的第一实施例。

该用于加热预制件的设备包括利用红外线操作的加热炉1和适于将多个预制件P输送进所述炉的链式输送机2。

炉1可类似于例如由本申请人提交的专利申请WO 01/49075中所说明的炉，并根据本说明对其进行适当的修改。参见图3，所述炉包括下列部件：

-多个红外灯L，这些红外灯优选地但不是必须地在链式输送机2(图3中未示出)的两条螺线两侧—下文将更深入地说明—沿一个或多个从炉的内侧加工形成的通道或管道6、7设置，并且待加热的预制件P可在输送预制件的链式输送机2上进给穿过该通道或管道；

-放置在灯L后面以反射灯辐射的红外线的一个或多个反射屏R；如专利申请WO01/49075中详细说明的那样，所述屏优选地被穿孔，以便风扇V吹出的气流可以通过；

-包住灯L、反射装置R以及加热气流从中流过的管道的金属壳体M。

预制件—或其它待加热的制品—在炉1内主要通过辐射和对流来加热。

红外灯L沿链式输送机2的路径围绕链式输送机设置，并以一列或通常以多个垂直列S1、S2、...SN彼此靠近地排列(参见图4)，并且根据不同因素—包括链2的进给速度和预制件P离开炉时必须达到的温度，所述红外灯可加热不同长度的链。

在下文中，炉的用于加热链2包括在炉进口4和出口5之间的区段的部分将称作“加热台”。

图1-3示出根据本发明的加热设备的一个具体方案。在该方案中，链式输送机2形成一闭合回路并包括两条螺线SP1、SP2。待加热的预制件P进入第一加热台8(参见图3)，并沿第一螺线SP1的第一直线段RL1被传送(参见图1、2)，然后离开第一加热台。然后，作为示例但不是必须的，该预制件继续沿另一直线段传送，然后沿暴露在外部环境中的第一曲线段C1传送，该曲线段位于炉外部并且远离红外灯或其它加热元件。然后，预制件重新进入炉1，通过第二加热台9(参见图3)并且沿螺线SP1的第二直线段RL2运动。预制件P再一次离开炉1，沿第二曲线段C2—该曲线段同样暴露在炉外面的外部环境中并且远离红外灯或其它加热元件—运动，并且第三次重新进入炉内，并沿第二螺线SP2的直线段RL3运动，其中第二螺线SP2可能但不是必须地位于第一螺线SP1内侧。

然后，预制件P再次穿过第一加热台8，第三次离开炉1，在沿第二螺线SP2的曲线段C3运动后再次进入炉内，沿穿过第二加热台9的第四直线段RL4运动，然后再次离开炉1。然后，预制件沿曲线段C4运动，其中在该曲线段C4中链从螺线SP1、SP2的高度下降到一较低的高度—事实上在该具体示例中螺线SP1、SP2和曲线段C1-C3基本上处于一水平面—并且到达装载/卸载站3。在该装载/卸载站处，待加热的预制件P被装载到链2上，而已被加热到适当温度的预制件则从链上取下，继续进行下面的吹模步骤，其中在吹模步骤中预制件P成形为最终形式的瓶、罐、或其它类型的容器。

链式输送机2在经过装载/卸载站3后，沿曲线段C5—像第四曲线段C4一样，曲线段C5可设置在一垂直面上—运动，从而上升到较高的高度，以便沿最外面的螺线SP1的第一直线段RL1重新开始移动另一预制件P。

为了能够沿相对于两条螺线SP1、SP2的高度下降和上升而形成基本不是平的路径的曲线段C4、C5运动，链2以这种方式铰接，即，使链2能够在三维空间弯曲：在由本申请人提交的专利申请WO 99/62693中说明了具有所述特性的链的示例，并且在图8和9中示意性地示出该示例。

图1-4示出各预制件P在其中经受图5中示意性示出的热循环的加热设备，其中在图5中横坐标表示时间或预制件沿链式输送机2的路径的位置，而纵坐标则表示单位时间内由预制件接收或释放的热能：在炉内的直线段RL1-RL4中—在四个加热台期间—预制件P接收热能并变热；不同的是，在曲线段C1-C4，预制件位于炉的外部并暴露在外部环境中或者暴露在释放的热能多于吸收的热能的区域，由此微微冷却—这对于通过传导向预制件的最内层传播热量的较热的预制件的外层尤其如此，由此在整个厚度上获得更均匀的热能分布。

因此，链式输送机2沿其运动的螺线型路径使得能够以交替的炉内加热阶段和炉外“恢复”阶段来加热预制件，从而防止预制件的外层变得过热：事实上，在红外加热炉中，炉中产生的热量通常是通过辐射从预制件的朝向炉的加热元件—红外灯或反射器—的外层开始加热(预制件)；预制件还通过与炉内产生的任意热气流的对流来加热；然后，热量通过传导扩散到预制件的最内层。因此，在所述炉内，通常需要采取适当措施以避免过度加热预制件的外层—事实上，过度加热可使预制件的部分材料发生不期望的燃烧或者结晶。

根据本发明这一方案的所述措施包括交替的炉内加热阶段和炉外“恢复”阶段，在炉外“恢复”阶段由预制件表面接收的热量有时间通过传导传播到预制件的最内层，使得整个预制件的温度变得更加一致。

链式输送机的螺线形路径使得可在不增大设备尺寸尤其是炉的长度的情况下容易地实现较多数量的“恢复”阶段和热量均匀化阶段。下文进一步说明的示例的数据将使这一点更加清楚。

图1-4示出本发明的一个方案，其中有利地，链2经过的不同加热台8、9包含在单一的炉1内：与其中不同加热台位于多于一个炉内的情况相比，这使得炉的热损失最小，并使设备和方法的热效率最大。

有利地，多条螺线—两条或更多条—同时且并排包含在各加热台中。图3示出其中两条螺线SP1和SP2的两个直线段并排包含在两个加热台的每一个中的方案。此外，在本发明的这一优选方案中，在各加热台中红外灯R设置在两条螺线SP1、SP2的两侧，以便使对预制件的加热更加均匀，并且与其中灯仅设置在两条螺线SP1、SP2的一侧的炉相比尽管增加了链每单位长度的辐射能量且减小了设备的热散射，但仍可防止PET在所述预制件的一侧结晶。

有利地，两条螺线SP1、SP2的直线段RL1、RL3和RL2、RL4并排设置在炉的不同的管道或通道6、7内，以便固定在这些直线段上的预制件P以基本上为五点形的布局(quincunx layout)布置：这一布局使得位于炉的加热管道每一侧的灯能够辐射在面前经过的两条螺线上的预制件，从而防止不同预制件彼此挡住并使炉的能量效率最优化。

示例

为了更好地说明本发明，给出一具有与设备相关的数据的示例，该设备由本申请人根据图1-4中所示的本发明的方案制成。

在所述设备中，链式输送机2形成具有两条螺线SP1、SP2的路径，如图2所示，该路径四次进入和离开单一的炉1。两条链的螺线SP1、SP2在两个管道8、9中穿过这一事实减小了炉的热量损失，使得炉的热效率—定义为使一定数量的预制件从初始温度达到期望温度所需的热能与炉消耗的能量之间的比—达到大约21-28％，而不是已知类型红外炉—例如WO0149075中说明的仅具有一个管道的类型的炉—的15-20％。炉的更高的效率能使预制件对着红外灯的总路径为WO0149075中所述类型的炉中相应的路径的大约0.7倍，从而可获得更短的炉1。

此外，两条螺线SP1、SP2在各管道中并排设置使得对着红外灯的管道的总长度可以减半：因此，对着红外灯的管道总长度减少为0.7×0.5＝0.35，即，比WO01/49075中所述类型的炉的长度减少大约2/3。

上述数据纯粹是说明性的：在某些情况下，为了使预制件不暴露在过强的红外线中—其结果是预制件外部表面结晶，可能需要降低单位长度(由红外线产生)的热能，从而为了保持所需的总能量需要稍微增加炉的长度。无论如何，可以估计，利用本发明可使用于加热预制件的(加热)站的总长度尺寸L_ToT(见图1)与根据WO01/49075的说明建造的炉的长度相比至少减少一半。

图6、7示出根据本发明的用于冷却塑料制品尤其是预制件的设备的第二方案。

该设备包括通风冷却单元1’和预制件链式输送机2’。通风冷却单元—在下文中称为“通风单元1’”—包括下列部件：

-限定进气口和管道的金属壳体，通过固定在壳体上的风扇10吸入的新鲜空气经过该管道传送到待冷却的预制件P处(参见图7)；

-预制件链式输送机2’可从中穿过的一个或多个管道8’、9’。

根据本发明的优选方案，多个例如具有由本申请人提交的前述专利申请WO02/074518所述类型的冷却保持件附装在链上：每个保持件包括用于待冷却的预制件的壳体；该壳体制成通过热调节来冷却预制件并适当地保持预制件以防止冷却期间的热变形或使该热变形最小。各保持件可配备有适当的冷却翼片，该冷却翼片可加速保持件和由通风单元1’产生的冷却气流之间的热交换。

在图6和7所示的冷却设备中，预制件链式输送机2’沿具有三条螺线SP1、SP2、SP3的路径运动，该三条螺线将各预制件P带入和带出炉1’六次。

链2’沿例如位于一垂直面或倾斜面中的曲线段C6下降至较低高度，并沿类似于图2所示设备的卸载区3的装载/卸载区3’运动。然后，链2’沿上升的曲线段C7升至三条螺线SP1、SP2、SP3所在的顶部高度。

在炉1’内部，三条螺线SP1、SP2、SP3并排设置在两个管道8’、9’内：通过在同一管道内并排设置链2’的多条螺线可优化操作、效率以及风扇10的调节。

在作为专门用于冷却的单元的情况下，图6和7所示的方案形成连续的而不是顺序的冷却单元，并可在生产线的生产率方面比顺序冷却站更加有效地连接到连续模制站。具有在相同冷却通道内并排放置的同心螺线的链式输送机的路径使得能够以较有限的尺寸实现冷却站并且在制造设备中占据较小面积。

上述方案可在本发明的范围内进行多种修改和变型：更一般地，根据本发明，链2、2’或其它连续输送装置沿适于传送至少一待加热和/或待冷却的塑料制品—不只是预制件P—穿过第一加热或冷却调节台的路径运动，其中，在相同时间内，使预制件穿过第一加热或冷却调节台所交换的热量比将所述塑料制品放置在所述第一热调节台外面的环境中所交换的热量多；将所述塑料制品从所述第一热调节台移开预定量的时间，以便使该塑料制品内部的温度重新分布成预定的一致程度；然后将所述塑料制品传送到第二热调节台。链式输送机可沿不是螺线而是例如简单的环的形状的闭合路径运动，并可多次穿过相同的加热台或者可穿过不同炉中而不是同一个炉1中的多个加热台。加热炉不一定是红外炉：它们可以是具有电阻器或其它加热元件的炉。在相同管道6、7、6’、7’内并排放置的螺线的数目可从1个螺线变化到N个螺线。冷却单元1’不一定是强制通风的对流型冷却单元：它可以是其它类型—例如喷雾冷却单元或浸入式冷却单元。

本发明还适用于落入权利要求书的范围内的以及类型相似的任意方案、修改和变型。

Claims (11)

1.一种用于在吹模工艺中热调节模制塑料制品的设备，该设备包括：

-形成适于输送至少一个塑料制品的螺线型路径的链或其它连续输送装置(2)；

-包括至少一个管道(6，7)的至少一个第一热调节台，所述至少一个塑料制品可以被输送穿过该至少一个管道，该至少一个管道被一定长度的所述链或其它连续输送装置(2)穿过并适于通过加热和/或冷却所述至少一个塑料制品来进行热调节；

其中，所述链或其它连续输送装置(2)沿这样的路径运动，该路径包括：将所述至少一个塑料制品进给穿过所述第一热调节台的段；将所述至少一个塑料制品移出所述第一热调节台预定时间量的段，该段用于使所述至少一个塑料制品内部的温度重新分布成预定的一致程度；以及将所述至少一个塑料制品重新进给到所述第一热调节台中的段，

其特征在于，所述至少一个管道(6，7)被所述链或其它连续输送装置(2)的至少两个并排设置的段穿过，其中，所述段分别属于所述链或其它连续输送装置(2)的不同螺线(SP1，SP2，SP3)。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个加热元件，该加热元件适于在所述塑料制品并排通过至少一个所述管道(6，7)时通过辐射加热多个布置在所述链的至少两个段上的所述塑料制品，其中各段属于所述链的不同螺线(SP1，SP2，SP3)。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述链或其它连续输送装置(2)适于将所述至少一个将要热调节的塑料制品进给穿过所述第一热调节台和一第二热调节台。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述螺线(SP1，SP2，SP3)设置成一个位于另一个的内侧。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述链或其它连续输送装置(2)形成闭合路径。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述链或其它连续输送装置(2)被铰接以便能够在三维空间弯曲并形成不是平的路径。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个塑料制品是指多个预制件(P)，所述链的至少两个段配备有多个适于容纳多个预制件(P)的固定装置，并且所述至少两个段并排通过所述至少一个管道，以便所述预制件以五点形的布局布置，使得位于炉的加热管道每一侧的灯能够辐射在面前经过的不同螺线上的预制件。

8.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一和第二热调节台位于一个或多个适于加热所述预制件(P)的加热炉(1)内。

9.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一和第二热调节台都位于冷却站内，该冷却站适于比将所述至少一个塑料制品放置在所述第一和第二热调节台外部的环境中更快速地冷却所述至少一个塑料制品。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括加热炉，其中，所述第一热调节台和一第二热调节台都位于所述炉内。

11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括冷却单元，其中，所述第一热调节台和一第二热调节台都位于所述冷却单元内。

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