DE2522592B2

DE2522592B2 - Erwärmvorrichtung zum Erwärmen von als Vorformling dienenden Rohrabschnitten aus thermoplastischem Kunststoff und Arbeitsverfahren zum Betrieb der Erwärmvorrichtung

Info

Publication number: DE2522592B2
Application number: DE2522592A
Authority: DE
Inventors: Edward D. Beachler; Wis. Beloit; Robert A. Rockton Ill. Daane; Nickolas N. Cheshire Mass. Skolow; Raymond C. Vonderau
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1975-05-22
Publication date: 1978-10-05
Also published as: FR2272355B1; JPS517065A; US3930788A; DE2522592C3; CA1131428A; JPS5340221B2; FR2272355A1; DE2522592A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Erwärmvorrichtung zum Erwärmen von als Vorformling dienenden Rohrabschnitten aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In den letzten Jahren wurden Verfahren entwickelt, Blasformerzeugnisse mit einer zweiachsigen Orientierung herzustellen, die eine außergewöhnliche Festigkeit und besondere physikalische Eigenschaften, wie z. B. Durchsichtigkeit, aufweisen. Derartige Verfahren zur Formgebung von Rohrabschnitten aus thermoplastischem Kunststoff sehen eine Abkühlung bis weit unter den Schmelzpunkt des Kunststoffes und danach das Erhitzen auf eine Orientierungstemperatur vor, die gerade unter dem Kristallit-Schmelzpunkt bei kristallinen Kunststoffen und 4,5 bis 107° C unter dem Fließbereich bei nichtkristallinen Kunststoffen liegt.

Die ordnungsgemäße Durchführung dieser Blasverfahren hängt weitgehend von der Erwärmung der Rohrabschnitte in einer Erwärmvorrichtung ab. Derartige bekannte Erwärmvorrichtungen (US-PS 37 52 641 und US-PS 37 40 868) haben innerhalb des Erwärmraumes eine Transporteinrichtung zum Bewegen der mit Abstand und parallel zueinander getragenen Rohrabschnitte entlang einer Anzahl von im wesentlich parallel zueinander verlaufenden Bahnen. Die Heißluft strömt horizontal und quer zu den Rohrabschnitten durch den Erwärmraum. Hierbei treten zwei spezifische Probleme auf: Man benötigt nicht nur viel Zeit, um gewisse Kunststoffe wie beispielsweise Polypropylen zu erhitzen, sondern besteht auch die Neigung, daß die äußere Wand der Rohrabschnitte in axialer Richtung heißer wird als die zugeordnete innere Wand, wodurch letztlich eine unregelmäßige Form des Blaserzeugnisses entsteht.
Bei einer anderen bekannten Erwärmvorrichtung ist der Erwärmraum in Heizzonen zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft unterteilt, um ein Überhitzen der Rohrabschnitte zu vermeiden (US-PS 38 01 623). Auch bei dieser bekannten Erwärmvorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, werden die Rohrabschnitte auf zueinander parallelen Bahnen hin- und hergeführt, jedoch sind die verschiedenen Heizzonen in Längsrichtung der Vorrichtung hintereinander angeordnet. Dies bedeutet, daß jeder Rohrabschnitt die in der Strömungsgeschwindigkeit unterschiedlich eingestellten Ströme der Heißluft mehrfach passiert, und zwar in entgegengesetzten Richtungen. Wenn also ein Rohrabschnitt zunächst eine heißere Zone und danach weniger heiße Zonen durchläuft, so ist es nach der ersten Umlenkung der Transporteinrichtung schon umgekehrt. Diese Umkehr ist mehrfach gegeben.

Hieraus ergibt sich eine lange Verweilzeit für die Rohrabschnitle in der Erwärmvorrichtung und damit eine beträchtliche Länge derselben.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung

•Ό liegt die Aufgabe zugrunde, die benötigte Zeit zum Erhitzen der Rohrabschnitte herabzusetzen und die Produktion zu erhöhen, ohne daß damit eine unterschiedliche Temperatur zwischen dem äußeren und dem inneren Umfang der Rohrabschnitte verbunden ist. Dies wäre nämlich zu befürchten, wenn man einfach die Strömungsgeschwindigkeit und Temperatur der Heißluft bis an eine zulässige Grenze erhöhen würde. Nur bei einer sehr langen Verweilzeit der Rohrabschnitte innerhalb der Erwärmungsvorrichtung könnte man sich dann auf einen gewissen Temperaturausgleich zwischen der äußeren und der inneren Umfangswand der Rohrabschnitte verlassen. Die Merkmale der zur Lösung der gestellten Aufgabe geschaffenen Erwärmvorrichtung sind Gegenstand des Patentanspruchs 1.

Durch die Erfindung werden zwei Heizzonen mit gegeneinandergerichteten Luftströmen geschaffen, von denen jeder Luftstrom nur die innerhalb einer jeden Heizzone hin- und hergeführten Rohrabschnitte beaufschlagt. Es ergibt sicher hierbei die vorteilhafte Wirkung, daß alle die erste Heizzone durchwandernden Rohrabschnitte möglichst schnell und in'.ensiv erhitzt werden können, womit allen die zweite Heizzone durchwandernden Rohrabschnitten durch Einstellen einer Heißluft mit anderen Charakteristiken Gelegenheit gegeben wird, Temperaturunterschiede auszugleichen, um die Rohrabschnitte mit einer gleichmäßigen Formtemperatur der Blasformmaschine zuzuführen. Indem eine zweite Heizzone zum Nachheizen und

Egalisieren geschaffen wird, die alle Rohrabschnitte ausschließlich am Ende ihrer Verweilzeit in der Erwärmvorrichtung durchlaufen, wird es ermöglicht, in der ersten Heizzons die Strömungsgeschwindigkeit und Temperaturen der Heißluft zu steigern. Die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit in der ersten Heizzone bedeutet gleichzeitig eine entsprechende Abnahme der Streuluft oder der Wirbelströme, was eine gleichmäßige Aufheizung aller in die erste Heizzone durchlaufenden Rohrabschnitte bedeutet Die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit in der ersten Heizzone bringt auch einen geringeren Wärmeverlust wegen Wärmeaustausch mit den Wänden der Erwärmvorrichtung mit sich. Ferner ist mit der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit in der ersten Heizzone eine Abnahme der natürlichen Konvektionsluftströme und damit eine gleichförmigere konstante Lufttemperatur in der gesamten Erwärmvorrichtung verbunden. Alle diese Wirkungen führen zu einem schnelleren Erwärmen der Rohrabschnitte auf die Formtemperatur in einer verbesserten Gleichförmigkeit.

Die Merkmale der Patentansprüche 2 und 3 richten sich darauf, die Verweilzeit der Rohrabschnitte in der ersten Heizzone größer einzustellen als diejenige in der zweiten Heizzone, da zum Erwärmen der Rohrabschnitte normalerweise eine längere Zeit benötigt wird als zum Nachheizen und Egalisieren eventueller Temperaturgefälle zwischen der Außenwand und der Innenwand der Rohrabschnitte.

Patentanspruch 4 gibt ein vorteilhaftes Arbeitsverfahren zum Betrieb einer Erwärmvorrichtung gemäß der Erfindung an. Mit dieser Verfahrensweise wird die erforderliche Erwärmungszeit für die Rohrabschnitte weitgehend verringert, unter einer für die nachfolgende Blasformbehandlung optimalen gleichförmigen Erwärmung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Erwärmvorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Erwärmvorrichtung mit abgeschnittener Abdeckung und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II in Fig. 1 in größerer Darstellung.

Die Erwärmvorrichtung wird von einer Bodenplatte 11 getragen und umfaßt eine Außenwand 13 und eine Innenwand 15 mit einer dazwischenliegenden Isolationsschicht 16. Eine erste Eirilaßkammer 18 äst an einer ersten Wand 17 der Erwärmvorrichtung angeordnet. Die Einlaßkammer 18 hat eine Wand 19, die nach dem Inneren der Erwärmvorrichtung gerichtet ist, wobei die Wand 19 einen festen Bodenteil 20, einen festen oberen, isolierten Teil 21 und eine mittlere Lochplatte 22 umfaßt. Eine Einlaßöffnung 24 ist in der Bodenplatte U im Bereich der Einlaßkammer· 18 angeordnet.

An einer Längswand 26 der Erwärmvorrichtung ist eine zweite Einlaßkammer 28 angeordnet. Eine Wand 29 der Einlaßkammer 28, die nach der Erwärmvorrichtung gerichtet ist, umfaßt einen festen Bodenteil 30, einen festen oberen Teil 31 und einen mittleren Teil mit einer Lochplatte 32. In der Bodenplatte 11 ist im Bereich der zweiten Einlaßkammer 28 eine Einlaßöffnung 34 angeordnet.

Eine Auslaßkammer 36 befindet sich zwischen der ersten Einlaßkammer 18 und der zweiten Einlaßkammer 28. Die Auslaßkammer 36 umfaßt eine Wand 39 die sich zwischen einer Decke 33 und der Bodenplatte Il der Erwärmvorrichtung erstreckt. Die Wand 39 umfaßt einen Bodenteil 40, einen oberen Teil 41 und einen mittleren Teil mit einer darai: befestigten Lochplatte 42. Die Wand 39 der Auslaßkammer 36 und die Wand 19 der ersten Einlaßkammer 18 bilden eine erste Heizzone 44. Eine andere Wand 46, die einen anderen Teil der Auslaßkammer 36 bildet, umfaßt einen Bodenteil 47, eineti oberen Teil 48 und einen mittleren Teil mit einer Lochplatte 49. Die Lochplatte 49 ist an dem Bodenteil 47 und dem oberen Teil 48 befestigL An dem Boden der Auslaßkammer 36 befindet sich in der Bodenplatte 11

ίο eine Auslaßöffnung 51. Die Wand 46 der Auslaßkammer 36 und die Wand 29 der zweiten Einiaßkammer 28 bilden eine zweite Heizzone 53.

Die Transporteinrichtung 55 für zu erwärmende Rohrabschnitte umfaßt eine Kette 56, die sechs Bahnen in der ersten Heizzone 44 und zwei Bahnen in der zweiten Heizzone 53 bildet. Ein Antriebsrad 57, das außerhalb der Erwärmvorrichtung angeordnet ist, treibt die Kette 56 um Umlenkräder 58 bis 67 in den zueinander parallel verlaufenden Bahnen.

Die Kette 56 ist in Trägern 69 eingeschlossen, die am Boden der Erwärmvorrichtung angeordnet sind (Fig. 2). An dem oberen Teil jedes der Träger 69 ist wechselweise je ein Reibungselement 70 an dem Träger

69 angeordnet, und zwar in Abhängigkeit von den aufeinanderfolgenden Durchgängen. Spitz zulaufende Haltedorne 73 werden von der Kette 56 getragen und sind in Abständen voneinander angeordnet, mit drehbaren daran befestigten Sternrädern 72. Wenn die Kette 56 von dem Antriebsrad 57 angetrieben wird, )<> kommen die Sternräder 72 mit den Reibungselementen

70 in Berührung, um die Sternräder 72, die Haltedorne 73 und die darauf angeordneten Rohrabschnitte (strichpunktiert dargestellt) zu drehen.

Elektrische Widerstandsheizstreifen 75 sind zwischen den zwei letzten Kettendurchgängen in der ersten Heizzone 44 angeordnet. Zwischen den zwei Kettendurchgängen in der zweiten Heizzone 53 sind Heizstreifen 76 angeordnet. Nach dem letzten Kettendurchgang, in der zweiten Heizzone 53, bewegt sich die Kette 56 zwischen Heizstreifen 79 hindurch zur Abstreifstation 78.

Zwei der Rohrabschnitte werden jeweils an der Abstreifstation 78 mit Hilfe eines nicht dargestellten Greifarms (von den Haltedornen 73 entnommen und zu einer Blasformeinrichtung 81) gebracht.

Die Kette 56 bewegt sich um das Umlenkrad 67 herum und verläßt die Erwärmvorrichtung. Etwa auf den Haltedornen 73 zurückgebliebene Rohrabschnitte werden an der Abnahmestation 84 entfernt. Die Kette

so 56 bewegt sich dann zum Antriebsrad 57, wo neue Rohrabschnitte auf die Haltedorne 73 in einer Zuführstation 86 aufgesteckt werden.

Heiße Luft wird von einem Zentrifugalgebläse 88 durch einen Lufterhitzer 89 an die Einlaßöffnung 24 der ersten Einlaßkammer 18 gebracht, wo die Heißluft durch die Lochplatte 22 gedrückt wird. Die Heißluft strömt quer durch die erste Heizzone 44 und wird durch die Lochplatte 42 abgeführt. Es wird ebenfalls Luft durch ein Zentrifugalgebläse 91 und einen Lufterhitzer

ω 92 nach der Einlaßöffnung 34 der zweiten Einlaßkammer 28 geblasen. Die Luft wird durch die Lochplatte 32 gedrückt und strömt quer durch die zweite Heizzone 53. Die Luft wird durch die Lochplatte 49 abgeführt. Die Lufi wird dann durch die Auslaßöffnung 51 der

b^r> Auslaßkammer 36 herausgeführt und wird den beiden Zentrifugalgebiäsen 88 und 91 wieder zugeführt. Notwendige Frischluft wird durch eine Leitung 94 zugeführt.

Die Erwärmvorrichtung ist so geformt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft, die von der ersten Einlaßkammer 18 in die erste Heizzone 44 geblasen wird, gerade unter der Strömungsgeschwindigkeit liegt, bei der eine einen schadhaften Behaltet hervorrufende Biegung entsteht, wobei diese ober« Grenze nachfolgend als »Biegeströmungsgeschwindig keit« bezeichnet wird.

Beispiel

Eine Erwärmvorrichtung für Rohrabschnitte aus Polypropylen mit einer Länge von 15 cm und einer Wanddicke von 0,23 cm hat folgende Parameter: In der ersten Heizzone 44 wird die Heißluft mit 85 m³ pro Minute bei einer Temperatur von 177° C zugeführt. Die Heißluft hat 163°C in der zweiten Heizzone 53 bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 28 m³ pro Minute. In de ersten Heizzone 44 werden sechs Kettendurchgängf ausgeführt und zwei Kettendurchgänge in der Heizzoni 53. Achtzehn Rohrabschnitte werden pro Minute de Blasformeinrichtung 81 zugeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Erwärmvorrichtung zum Erwärmen von als Vorformling dienenden Rohrabschnitten aus thermoplastischem Kunststoff auf eine Formtemperatur, mit einer innerhalb eines Erwärmraumes angeordneten Transporteinrichtung zum Bewegen der mit Abstand und parallel zueinander getragenen Rohrabschnitte entlang einer Anzahl von im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Bahnen, mit einer an einer Längswand angeordneten, an einen Lufterhitzer angeschlossenen Einlaßkammer, aus der Heißluft horizontal und quer zu den Rohrabschnitten ausströmt, und mit einer Auslaßkammer zum Abführen der Heißluft, wobei der Erwärmraum in Heizzonen zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft unterteilt ist, um eine Überhitzung der Rohrabschnitte zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, daß an der einer ersten Einlaßkammer (18) gegenüberliegenden Längswand (26) der Erwärmvorrichtung eine zweite, an einen zweiten Lufterhitzer (92) angeschlossene Einlaßkammer (28) angeordnet ist und daß sich die Auslaßkammer (36) zwischen den beiden Einlaßkammern (18 und 28) derart befindet, daß die erste Einlaßkammer (18) mit der Auslaßkammer (36) die erste Heizzone (44) und die zweite Einlaßkammer (28) mit der Auslaßkammer (36) die zweite Heizzone (53) bilden.

2. Erwärmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Heizzone (44) mehr parallele Bahnen der Transporteinrichtung (55) aufweist als die zweite Heizzone (53).

3. Erwärmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Heizzone (44) sechs und die zweite Heizzone (53) zwei Bahnen der Transporteinrichtung (55) aufweist.

4. Arbeitsverfahren zum Betrieb einer Erwärmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Heizzone (44) die Heißluft auf eine Temperatur leicht unter der Schmelztemperatur des Kunststoffes der Rohrabschnitte sowie die Strömungsgeschwindigkeit leicht unter die Biegeströmungsgeschwindigkeit der Rohrabschnitte und daß in der zweiten Heizzone (53) die Heißluft auf die Formtemperatur der Rohrabschnitte und die Strömungsgeschwindigkeit kleiner als in der ersten Heizzone (44) eingestellt wird.