專利名稱：用于將容器加熱的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于將容器加熱的設備，特別是將預制件(preforms) 加熱的設備。
背景技術：
在現有技術中，最近出現了使用塑料容器代替玻璃容器的轉變。在這些 塑料容器的生產過程中，使用由壓縮空氣進行膨脹的塑料預制件。為了進行 或促進這個膨脹過程，預制件通常被傳送經過加熱部分。
DE 3020150 Al公開了一種用于對熱塑性預制件進行預加熱的設備。為 了加熱預制件，使用熱空氣來對整個預制件進行預加熱，并且將預制件的基 本上所有部位都充分地加熱到相同的溫度。
EP 1366886 Al描述了一種用于預制件的預加熱裝置。在這個專利中， 有意地在預制件中形成一定的溫度變化，從而用這種方法來提高生產出的產 品的質量。
US 5718853公開了一種用于在加熱容器之前對該容器進行預加熱的設 備。這是為了得到這樣的結果，被每一個預制件吸收的熱量相等，并且在預 制件上均勻地分布。
由申請人的國內現有技術可以知道，不是使用紅外輻射加熱預制件而是 使用微波輻射來代替或者選擇性地外加進行。使用微波輻射可以更快地加熱 預制件。
由于物理學原理，微波加熱需要要有諧振腔，因此這個過程不能像紅外 加熱過程那樣能夠連續(xù)的進行，而是必須使用單個的微波站(microwave station)。為了使需要的站的數量盡可能少，加工時間應該盡可能的短。微波傳遞給材料的熱量與電場的平方以及介電損耗因子成比例-

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是增加用于預制件的基于微波加熱的裝置的效率。還要提 高這種加熱裝置的生產能力。
通過根據權利要求1的用于將容器加熱的設備和根據權利要求9的用于 將容器加熱的方法來實現這個目的。
有利的實施方式和更進一步的發(fā)展方案構成了從屬權利要求的主題。 根據本發(fā)明的用于將容器加熱，特別是將預制件加熱的設備，該設備包 括具有微波發(fā)生器和微波傳導器的微波加熱裝置。另外，該設備包括用來傳 送容器的傳送裝置。根據本發(fā)明，所述設備包括用來將容器加熱的另外加熱 裝置，其中，該另外加熱裝置為在所述容器的傳送方向上設置在所述微波加 熱裝置的上游的預熱單元。預加熱單元在這里可以理解為是指本身并不對預 制件進行完全加熱，而是在后續(xù)的加熱過程之前對該預制件進行預加熱的加 熱單元。
因此，本發(fā)明提出使用另外加熱裝置來對容器進行預加熱，為了而后將 所述容器提供給由微波發(fā)生單元進行的加熱過程。如上所述，用微波傳遞給 材料的熱量還依賴于損耗因子s"。由于微波電場不能被運轉到所期望的高， 否則會有等離子體點火(plasmaignition)的危險，所以本發(fā)明提出了由介電 損耗因子來增加發(fā)熱量。
為此，本發(fā)明利用了介電損耗因子的溫度依賴性。在綜合測試中發(fā)現， 在溫度范圍從l(TC到IO(TC之間，PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)的介電損 耗因子的數值上升到大約四倍。因此，通過對預制件進行預加熱，可以提高 損耗因子，從而也可以在恒定的電場下相應地增加發(fā)熱量。優(yōu)選地，所述另外加熱裝置包括供氣單元，該供氣單元為容器提供被加 熱的氣流。從而以預加熱為目的地將容器置于此，特別是受到熱空氣的作用， 從而用這種方法來增加微波加熱裝置的效率。優(yōu)選地，微波加熱裝置包括諧 振器。
在一種有利的實施方式中，該設備包括熱交換器，該熱交換器與微波發(fā) 生單元或微波發(fā)生器具有熱交換連接。在微波加熱預制件時，在磁電管中產
生廢熱，這就是說微波源所浪費的熱量超過總能量的30%。這些熱能通常通 過冷卻水回路從磁電管中被轉移掉，并且經由現有技術的熱交換器消散于外 界。在本優(yōu)選實施方式中，提出也要利用這些能量來加熱PET預制件。這樣， 設備整體的能量效率就可以提高了。此外，可以通過另外的裝置來加熱由熱 交換器加熱的空氣，因而可以達到高于熱交換器的溫度水平。這可以特別有 用，因為任何的預加熱都對后面的微波輻射過程的能力有積極的影響。
還應該注意的是，微波加熱的情況下，由于預制件的幾何形狀，內側被 加熱的程度要超過外側。為了抵消在外壁和內壁的溫度梯度，加熱裝置被優(yōu) 選設計為特別地對預制件的外壁進行加熱。這樣，可以預先在預制件上提供 反方向的梯度，這樣可以達到對預制件的整體進行一致的加熱，即可以達到 兩個梯度差不多相互抵消的結果。在本實施方式中，因此提出了另外加熱裝 置，該另外加熱裝置被設計為首先對容器的外壁進行加熱，例如將被加熱的 空氣導向容器的外壁上。
在另一種有利的實施方式中，加熱裝置被設計成對容器的不同局部區(qū)域 以不同的方式加熱。更具體的說，在這種情況下，能夠通過單獨供給以定向 的方式對預制件的特定區(qū)域進行加熱。在用微波輻射加熱的情況下，會出現 某些難以對付的區(qū)域，例如預制件的下方區(qū)域的基底圓拱形。可以將這些難 以對付的區(qū)域加熱到更強的程度，而另一方面例如接口或螺紋(thread)卻 不被加熱甚至同時被冷卻。也可以僅對預制件的特定區(qū)域進行預加熱。在另一種有利的實施方式中，所述設備包括了傳送裝置，其中，該傳送 裝置具有至少兩個不同的溫度區(qū)域，其中容器在不同的區(qū)域中被不同地加 熱。例如，容器可以被引導穿過一個通道，而在這個通道中可以形成兩個不 同的溫度區(qū)域。用這種方式，容器的螺紋被安排在通道的上面。這樣，就能 避免對螺紋的任何加熱。
通過該傳送槽傳送容器，此處的傳送槽由側壁和底部限定。
優(yōu)選地，提供屏蔽裝置來防止容器的螺紋區(qū)域被加熱。在對容器的處理 過程中，容器的螺紋區(qū)域是非常敏感的，因為過度的加熱會導致該區(qū)域的變 形，并且可能因此導致整個預制件被毀掉。
本發(fā)明還涉及一種用于膨脹預制件來形成容器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上述
類型的設備和鼓風裝置(blowing device),該鼓風裝置在容器的傳送方向上 被安置在所述設備之后，用壓縮空氣膨脹預制件來形成容器。此處，由上述 設備加熱的預制件在鼓風點被膨脹(在鼓風/拉伸過程的環(huán)境中)形成容器。 為了實施該鼓風過程，需要對容器進行適當的加熱。優(yōu)選地，用于加熱容器 的設備被設計成這樣，待加熱容器要至少在某些部分被單獨地引導，并且被 單獨地傳送到下游的鼓風裝置。
本發(fā)明還涉及一種將容器，特別是預制件加熱的方法，其中使用第一傳 送裝置轉送容器，并在傳送過程中，以加熱為目的地使用微波加熱裝置對所 述容器進行微波輻射。根據本發(fā)明，在接受微波輻射之前，使用另外加熱裝 置對該容器進行加熱。
優(yōu)選地，用來對容器進行加熱的另外加熱裝置使用來自微波加熱裝置的 廢熱。
在另一種有利的方法中，使用另外加熱裝置分別對容器的不同區(qū)域進行 不同的加熱。通過這個過程，如上所述，容器的某些難以對付的區(qū)域可以進 行比其它區(qū)域更大程度的加熱，以用這種方法使微波裝置對容器的整體均勻在另一種優(yōu)選的方法中，待加熱的容器的區(qū)域被連續(xù)地移動和/或加熱， 特別是相對于微波加熱裝置被連續(xù)地移動。優(yōu)選地，容器相對于另外加熱裝 置被單獨地引導。
優(yōu)選地，容器的某個區(qū)域不被微波加熱裝置加熱，尤其是上面所提到的， 容器的接口或螺紋區(qū)域。優(yōu)選地，這一區(qū)域也不被另外加熱裝置加熱，或者 被屏蔽以防止被加熱裝置加熱。
在另一優(yōu)選方法中，容器在加熱過程中被沿著垂直于容器縱軸的方向傳 送通過微波加熱裝置。這就是說優(yōu)選地豎直傳送該容器。
在另一種優(yōu)選的方法中，所述另外加熱裝置將容器的中間區(qū)域加熱到
40-6(TC的溫度，優(yōu)選為45-55t:。通過由15'C預加熱到約55°C，損失因子 大約變成原來的兩倍，因此，如上所述，輸出的熱量也變成了約原來的兩倍。 容器的中間區(qū)域應理解為特別指位于支撐環(huán)和基底圓拱形之間的區(qū)域。
在另一種優(yōu)選的方法中，所述另外加熱裝置將容器的下方區(qū)域加熱到 50-80。C的溫度，優(yōu)選為60-70。C。如上所述，該容器的下方區(qū)域是難以對付 的區(qū)域，即，對該基底圓拱形進行更強程度的加熱才能使該微波加熱裝置對 整個容器的加熱均勻。


通過附圖，可以看出更多的優(yōu)點和實施方式。 附圖中
圖1表示用于預制件的加熱設備，該加熱設備包括微波加熱裝置; 圖2為說明本發(fā)明的用于將容器加熱的設備的示意圖； 圖3為說明介電損耗因子與溫度之間的關系的圖表； 圖4為用于本發(fā)明的設備的另外加熱裝置的局部視圖；圖5為用于本發(fā)明的設備的另外加熱裝置的局部視圖。
具體實施例方式
圖1表示了用于預制件10的循環(huán)加熱設備，其中，預制件IO在加熱處 理的過程中沿著該加熱設備的外圍移動，即，在這種情況下是在圓周線路上。
為了達到這個目的，提供了第一傳送裝置，該第一傳送裝置總體標記為12。 所述加熱設備包括傳送器25，該傳送器25同時被設計為矩形空心管路，也 就是用作導波器。各種結構單元(例如8個微波發(fā)生器22)均附著到所述傳 送器。附著到所述傳送器的單元一起繞著機械軸X旋轉。
附圖標記24表示諧振器，此處該諧振器形成所述微波加熱單元的部分。 所述諧振器24為中空的圓片形的或圓盤形的器件，并在該器件的中心設置 有圓孔。選擇所述圓孔的外部尺寸使得待加熱的預制件能夠通過該孔，所述 諧振器24的厚度僅相當于所述預制件的高度的一部分。
附圖標記26表示運動單元，通過該運動單元使所述預制品能相對于所 述諧振器發(fā)生移動。附圖標記23表示微波調諧器，使用該微波調諧器可以 通過改變該微波加熱單元的傳導空間來影響微波，也就是，例如，分配給插 入的預制件的場強必須最優(yōu)化，使得反射的能量以及沒有被該預制件吸收的 能量最小化。本發(fā)明的發(fā)明人已經在德國專利申請No. [102007022386.4]中 詳細地描述了圖l所示的設備，該專利申請現在還沒有被公開，此處將該申 請的內容一并全部引入作為本申請的參考。
圖2表示本發(fā)明的設備的示意圖，以對本發(fā)明進行說明。此處，也是再 次地表示出了微波加熱單元20，該微波加熱單元包括諧振器和微波傳導器 25。所述微波加熱單元20與用于所述容器的另外加熱裝置(整個標記為4) 之間熱交換連接。這樣，來自微波加熱裝置的廢熱用于預加熱該容器。更具 體地，附圖標記8表示熱交換器，通過該熱交換器生成被加熱的空氣。附圖標記5表示鼓風機，通過該鼓風機可以將被加熱的空氣提供給所述容器。
將整個微波過程產生的熱量(即，特別是來自磁電管、水載荷和中空傳
導器冷卻的廢熱)收集到冷卻水回路中，并且傳遞給熱交換器8。所述熱交 換器8向由通風設備或鼓風機5產生的氣流輸出熱量。然后，在所述預制件 被所述微波加熱裝置加熱之前，該氣流從所述預制件上流過。可以是向所述 被加熱的空氣鼓風，也可以是吸氣。可以經由供給線7向斜槽32提供熱量， 在斜槽32中放置所述預制件。附圖標記34表示傳送裝置，例如，將所述預 制件供入另外傳送裝置14的向上傾斜的帶子。在這個區(qū)域，也是可以通過 空氣供給線6將被加熱的空氣提供給預制件。在這個區(qū)域，可以向已經被分 隔開的預制器提供熱空氣。在傳送裝置34 (即，向上傾斜的帶子)上傳送的 過程中，也可以選擇性地使用另外供氣裝置(未表示出)對容器10進行加 熱。另外，還可以通過附加的裝置(未示出)向空氣提供額外的熱量。結果， 發(fā)生對氣流的加熱超出該熱交換器的水平。因而可以確保十分有效的微波加 熱。
此外，還可以使用用于預制器的特別延長的單一供給，在其中所述預制 件停留更長的時間，這樣為了使被加熱的時間更長。在這種情況下，可以使 被加熱的空氣在該預制件的不同區(qū)域處于不同的溫度，下面將會對此進行更 詳細的解釋。如果該預制件已經在斜槽32中被加熱，此處使用的熱空氣的 溫度為25-40°C，優(yōu)選為25-35°C，特別優(yōu)選為約30。C。為了在另外傳送裝 置14中的加熱，所使用的熱空氣可以處于約6(TC的溫度。
圖3為說明PET的介電損耗因子s"與溫度之間的關系的圖表?？梢钥?出，在溫度為20-8(TC之間時，介電損耗因子變成了原來的3倍。即使將該 預制件加熱到約60°C，也會使得介電常數變成原來的兩倍，從而PET的熱 吸收也變成原來的兩倍。
圖4只表示了所述另外加熱裝置4的部分視圖，具體地為所述另外傳送裝置14的一部分。在這種實施方式中，所述另外傳送裝置14具有形成在兩 個室內或者傳送槽15和13內的溫度區(qū)域16和17。此處，所述容器10的不 同區(qū)域被不同地加熱。例如，容器10的底部或基底拱形區(qū)10b與中間區(qū)域 10c被不同地加熱。
還可以將所述被加熱的空氣還用于傳送或運輸所述預制件，或者所述另 外傳送裝置14被設計成空氣傳送器，或者提供所述被加熱的空氣從而至少 協(xié)助傳送所述預制件。
在這種情況下，所述容器的支撐環(huán)10d可以支撐在所述另外傳送裝置14 的外壁或上側28上。這樣，可以將所述預制件的螺紋區(qū)域10a置于所述傳 送裝置的外面，因而不對其進行加熱。因此，該上側同時用作屏蔽裝置。這 樣，所述螺紋區(qū)域10a置于室溫的溫度環(huán)境中。通過這種方式，以定向的方 式對所述預制件的某些區(qū)域進行預加熱。此處，所述難以對付的基底拱形區(qū) 10b可以被更大程度地加熱，例如，加熱到約65'C。在本實施方式的容器中， 該容器的中間區(qū)域10c可以被加熱到50。C。此外，由于所述螺紋區(qū)域10a位 于所述另外傳送裝置14的外側，甚至可以對該區(qū)域進行冷卻。
附圖標記18表示將兩個溫度區(qū)域16和17彼此分隔開的網。從而可以 向較低的溫度區(qū)域16和較高的溫度區(qū)域17提供不同溫度的空氣，優(yōu)選地使 用不同的供給線。
對所述預制件進行預熱的溫度優(yōu)選越高越好，但是優(yōu)選地低于該材料的 玻璃化轉變溫度。當使用PET時，這個溫度約為70-75。C。此外，如圖2所 示，在將所述預制件從所述斜道中分離出來前，溫度不應該太高，這樣該預 制器不會彼此粘住，然后阻礙分離過程。如上所述，該區(qū)域的優(yōu)選溫度為 30-40°C。還應該注意的是，預制件的接口 (即螺紋區(qū)域10a)以及支撐環(huán)10d 不應該被加熱到50°C以上。
圖5表示了本發(fā)明的設備的另一種實施方式。在這種實施方式中，在溫度區(qū)域16和17中額外地使用了紅外線發(fā)射器27和21，該紅外線發(fā)射器27 和21額外地對關鍵的基底拱形區(qū)10b和支撐環(huán)10d的下方區(qū)域10e進行加 熱。使用這些額外的紅外線發(fā)射器21、 27或紅外加熱單元，可以預先或隨 后糾正這些區(qū)域的溫度(向更高溫度方向)。
本申請文件中公開的本發(fā)明的全部實質性特征單獨地具有新穎性，或者 與相關的現有技術結合具有新穎性。
權利要求
1、一種用于將容器(10)加熱的設備(1)，特別是用于將預制件(10)加熱的設備(1)，該設備(1)包括具有微波發(fā)生器(22)和微波傳導器(25)的微波加熱裝置(20)，以及傳送所述容器(10)的傳送裝置(12)，其中，該設備(1)包括將容器(10)加熱的另外加熱裝置(4)，其中，所述另外加熱裝置(4)為在所述容器(10)的傳送方向上被設置在所述微波加熱裝置(20)的上游的預熱單元(4)。
2、 根據權利要求l所述的設備(1)，其中，所述另外加熱裝置(4)包 括供氣單元(6， 7),該供氣單元(6， 7)使所述容器(10)受到被加熱的 氣流的作用。
3、 根據前述任意一項權利要求所述的設備(1)，其中，該設備(1)包 括熱交換器(8)，該熱交換器(8)與所述微波發(fā)生單元(20)之間熱交換 連接。
4、 根據前述任意一項權利要求所述的設備(1)，其中，所述另外加熱 裝置(4)被設計成對所述容器(10)的不同局部區(qū)域以不同的方式進行加 熱。
5、 根據前述任意一項權利要求所述的設備(1)，其中，該設備(1)包 括另外傳送裝置(14)，其中，該另外傳送裝置(14)具有至少兩個不同的 溫度區(qū)域(16， 17)，在該至少兩個不同的溫度區(qū)域(16， 17)中對所述容 器(10)的不同區(qū)域進行不同的加熱。
6、 根據前述任意一項權利要求所述的設備(1)，其中，所述另外傳送裝置(14)具有傳送槽(15)，所述容器通過該傳送槽進行傳送。
7、 根據前述任意一項權利要求所述的設備(1)，其中，該設備(1)具 有屏蔽裝置(28)，該屏蔽裝置(28)防止所述容器(10)的螺紋區(qū)域(10a) 被加熱。
8、 一種用于將預制件(10)膨脹以形成容器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括前述 任意一項權利要求所述的設備，以及在所述容器的傳送方向上設置在所述設 備(1)后面的鼓風裝置，該鼓風裝置使用壓縮空氣來將所述預制件(10) 膨脹以形成容器。
9、 一種用于將容器(10)加熱的方法，特別是用于將預制件(10)加 熱的方法，其中，使用第一傳送裝置(12)傳送該容器(10)，在該傳送過 程中，以加熱為目的地用微波加熱裝置(20)對所述容器(10)進行微波輻 射，其中，在受到微波輻射之前，使用另外加熱裝置(4)對所述容器(10) 進行加熱。
10、 根據權利要求8所述的方法，其中，用于加熱所述容器(10)的所 述另外加熱裝置(4)使用來自所述微波加熱裝置(20)的廢熱。
11、 根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，由所述另外加熱裝 置(4)對所述容器(10)的不同區(qū)域進行不同的加熱。
12、 根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，所述容器(10)的 待加熱的區(qū)域被連續(xù)地移動和/或加熱。
13、 根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，所述容器(10)的區(qū)域被屏蔽以防止被所述另外加熱裝置(4)加熱。
14、 根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，所述另外加熱裝置 (4)將所述容器(10)的中間區(qū)域(10c)加熱到4(rC-6(TC，優(yōu)選為45°C-55°C。
15、 根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，所述另外加熱裝置 (4)將所述容器(IO)的下方區(qū)域(10b)加熱到50°C-80°C ，優(yōu)選為60°C-70°C 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種設備(1)，該設備(1)用于將容器(10)加熱，特別是用于將預制件(10)加熱，該設備包括具有微波發(fā)生器(22)和微波傳導器的微波加熱裝置(20)，以及用于傳送所述容器的傳送裝置(12)。根據本發(fā)明，該設備還包括對容器(10)進行加熱的另外加熱裝置(4)，其中，所述另外加熱裝置(4)為預熱單元(4)，該預熱單元(4)在所述容器(10)的傳送方向上被設置在所述微波加熱裝置(20)的上游。
文檔編號B29C49/58GK101531057SQ20091011878
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權日2008年3月13日
發(fā)明者康拉德·森 申請人:克朗斯股份有限公司