DE102007015753B4

DE102007015753B4 - Schrumpftunnel, Schrumpfgaserhitzer und Verfahren zum Aufschrumpfen von Schrumpffolien auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten

Info

Publication number: DE102007015753B4
Application number: DE102007015753.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas LELIE
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2018-08-09
Anticipated expiration: 2027-03-31
Also published as: PL2142434T3; JP2010522668A; CN101641260A; PT2142434E; RU2009140093A; US20100077702A1; DK2142434T3; EP2142434A1; JP5230720B2; ES2394289T3; MX2009010463A; WO2008119369A1; DE102007015753A1; US11958646B2; EP2142434B1; RU2440283C2; BRPI0721244A2

Abstract

Schrumpftunnel zum Aufschrumpfen einer Schrumpffolie (3)auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten (4) unter Verwendung eines heißen Schrumpfgases, mit einem Schrumpfgaserhitzer (5), der zu Erzeugung des heißen Schrumpfgases wenigstens einen Brenner aufweist, der unmittelbar in den Strom des Schrumpfgases einwirkt oder in diesem angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Brenner ein Porenbrenner (25) mit einem von wenigstens einem Porenkörper oder Reaktor (26) gebildeten Brennraum ist, der auf eine in einem Heizraum (19) angeordnete Heizkassette (20) eines Heizes (21) wirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schrumpftunnel gemäß Patentanspruch 1. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen Schrumpfgaserhitzer zur Verwendung bei einem Schrumpftunnel gemäß Patentanspruch 7 sowie auf ein Verfahren zum Aufschrumpfen einer Schrumpffolie auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten gemäß Patentanspruch 10 oder 11.
Schrumpftunnel zum Aufschrumpfen von Schrumpffolien auf Produkte, z.B. auf Verpackungseinheiten beispielsweise zur Bildung von Gebinden aus mehreren Einzelverpackungen oder -verpackungseinheiten sind bekannt. Das Aufschrumpfen erfolgt hierbei durch ein Heißluft- oder Heißgasstrom, der nachstehend als Schrumpfgasstrom bezeichnet wird und beispielsweise seitlich auf die jeweilige, mit der Schrumpffolie bereits umhüllte Verpackungseinheit aufgebracht wird, um die Schrumpffolie auf die Verpackungseinheit aufzuschrumpfen. Weiterhin ist der Schrumpfgasstrom auch auf die Unterseite des mit der Schrumpffolie umhüllten Produktes gerichtet, um die dortigen, sich überlappenden Enden der Schrumpffolie zu versiegeln, d.h. zu verschweißen oder zu verkleben.
Der Schrumpfgasstrom wird von einem Heißgas- oder Schrumpfgaserhitzer zur Verfügung gestellt, welcher wenigstens eine Heizeinrichtung aufweist, die beispielsweise elektrisch oder mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff betrieben wird. Im letzten Fall weist der Heißgaserhitzer einen Brenner auf, der für ein Verbrennen des gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes mit offener Flamme ausgebildet ist und in einen von dem Schrumpfgasstrom getrennten Innenraum einer Brennkammer wirkt, die nach Art eines Wärmetauschers die Wärmeenergie an den Schrumpfgasstrom abgibt.
Bekannt sind weiterhin auch sogenannte Porenbrenner beispielsweise in Form von Gasbrennern, bei denen eine flammenlose, volumetrische Verbrennung (glühender Schaum) in wenigstens einem Reaktor erfolgt, der aus einem oder aber mehreren Porenkörpern besteht.
Bekannt ist speziell auch ein Schrumpftunnel ( DE 20 15 893 A ) mit einem gasbetriebenen Brenner mit offener Flamme, der in einem von dem Schrumpfgasstrom durchströmten Heizraum angeordnet ist. Zumindest ohne eine aufwendige Flammenüberwachung ist dieser bekannte Schrumpftunnel im höchsten Maße betriebsunsicher, da bei einem Erlöschen der Flamme durch Ausblasen durch den Schrumpfgasstrom unverbrannter gasförmiger Brennstoff in den Schrumpfgasstrom gelangt und insbesondere bei ständig ungewälztem Schrumpfgasstrom sich in diesem ein explosives Gas (Luft-Gemisch) ausbildet.
Bekannt ist weiterhin eine „offene“ Vorrichtung zum Aufschrumpfen von Schrumpffolien auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten ( DE 22 16 822 A ), und zwar im Wesentlichen bestehend aus einem in vertikaler Richtung bewegbaren Rahmen, der während des Aufschrumpfens die jeweilige mit der Schrumpffolie versehene Verpackung oder Verpackungseinheit umschließt und mit auf die Schrumpffolie einwirkenden Infrarot-Heizelementen versehen ist, so dass beim Auf- oder Abbewegen des Rahmens entlang der jeweiligen Verpackung bzw. Verpackungseinheit das Erhitzen und damit das Aufschrumpfen der Schrumpffolie durch die direkt auf diese einwirkende Infrarot-Strahlung erfolgt. Die Infrarot-Heizelemente sind für eine flammenlose, katalytische Verbrennung des zugeführten gasförmigen Brennstoffs bzw. Energieträgers ausgebildet, und zwar mit einer porösen, nicht entflammbaren und einen Katalysator enthaltenen Lage, die durch elektrische Heizelemente auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der eine katalytische, flammenlose Oxidation bzw. Verbrennung des gasförmigen Energieträgers erfolgt.
Ebenfalls bekannt wurde ein Schrumpftunnel entsprechend der EP 1 247 745 A1 . Insbesondere offenbart diese Schrift einen Schrumpftunnel, bei welchem zur Beheizung die katalytische Verbrennung von Flüssiggas oder Methan vorgesehen ist. Nachteilig an einer katalytischen Verbrennung sind beispielsweise die hohen Kosten des Katalysators, insbesondere auch, da solche Katalysatoren in der Regel aus Platin oder sonstigen Edelmetallen bestehen. Ebenfalls ist es von Nachteil, dass nicht vollständig ausgeschlossen werden kann, dass unverbranntes Gas durch den Katalysator gelangt und somit ein nicht unerhebliches Explosionsrisiko darstellt. Dieses Risiko besteht insbesondere dann, wenn der Katalysator bereits über mehrere Jahre betrieben wurde und sich eventuell im Brennstoff vorhandene Schmutzpartikel auf der Oberfläche des Katalysators abgesetzt haben und die wirksame Oberfläche des Katalysators somit vermindert wurde.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schrumpftunnel bzw. einen Heißgas- bzw. Schrumpfgaserhitzer für einen solchen Schrumpftunnel aufzuzeigen, der sich durch einen verbesserten Wirkungsgrad auszeichnet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Schrumpftunnel entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Schrumpfgaserhitzer zur Verwendung bei einem Schrumpftunnel ist Gegenstand des Patentanspruchs 7. Ein Verfahren zum Aufschrumpfen einer Schrumpffolie auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten ist Gegenstand des Patentanspruchs 10 oder 11.
Bei der Erfindung wirkt der wenigstens eine, als Porenbrenner ausgebildete Brenner unmittelbar in den zum Aufschrumpfen der Schrumpffolie verwendeten Schrumpfgasstrom, wodurch sich ein besonders hoher Wirkungsgrad, eine Reduzierung der Aufheizzeit und eine insbesondere auch im Vergleich zu elektrisch betriebenen Heißgaserhitzern erhebliche Reduzierung der Energiekosten ergeben.
Da bei Ausbildung des wenigstens einen Brenners als Porenbrenner eine Verbrennung des Brennstoffes ohne offene Flamme in einem homogenen, stabilen volumetrischen Verbrennungsprozess (glühender Schaum) innerhalb des Porenkörpers erfolgt, und somit die Gefahr eines Ausblasens einer offenen Flamme nicht besteht, kann entsprechend einer der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis der Porenbrenner unmittelbar auf den Heißgasstrom einwirken bzw. diesem angeordnet sein, und zwar insbesondere auch ohne die Gefahr einer Explosion innerhalb des Schrumpftunnels durch nicht verbrannten Brennstoff.
Als Brennstoff wird vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff, z.B. Erdgas oder Flüssiggas, z.B. Propangas verwendet. Grundsätzlich können viele Kohlenwasserstoffhaltige Brennstoffe verwendet werden, insbesondere auch flüssige Brennstoffe, wie Heizöle. Im Falle der Verwendung von Heizölen weist der Porenbrenner zusätzlich eine Verdampfungskammer auf, dem der flüssige Brennstoff und Sauerstoff bzw. Luft zugeführt werden. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Von der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren umfasst, bei welchem ein Schrumpftunnel und/oder ein Schrumpfgaserhitzer in einer der in der Beschreibung und den Ansprüchen beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt wird.
Es zeigt Fig. 1in vereinfachter Darstellung und im Schnitt einen Schrumpftunnel gemäß der Erfindung;
2 in vereinfachter schematischer Darstellung den Luft- oder Schrumpfgaserhitzer des Schrumpftunnels der 1 zum Bereitstellen des für das Aufschrumpfen der Schrumpffolie sowie zum Versiegeln der überlappenden Schrumpffolienenden benötigten heißen Schrumpfgases (Heißluft).
In den Figuren ist 1 ein Schrumpftunnel, durch den auf einem Transporteur 2 bereits mit einer Schrumpffolie 3 umhüllte Verpackungseinheiten 4 in einer horizontalen Transportrichtung senkrecht zur Zeichenebene der 1 bewegt werden und in dem das Aufschrumpfen der Schrumpffolie 3 auf die Verpackungseinheiten 4 sowie auch das Versiegeln, d.h. das Verschweißen und/oder Verkleben der an der Unterseite der Verpackungseinheiten 4 befindlichen sich überlappenden Enden der Schrumpffolie 3 durch Hitzeeinwirkung (seitlich und von unten) erfolgt, sodass dann jede Verpackungseinheit 4 den Schrumpftunnel 1 mit der aufgeschrumpften Schrumpffolie 3 verlässt.
Die Verpackungseinheiten 4 sind dabei beispielsweise Behälter oder andere Einzelverpackungen, die zu einer Verpackungs- oder Gebindeeinheit zusammengestellt durch die aufgeschrumpfte Schrumpffolie 3 zu einem Gebinde zusammengefasst werden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Transporteur 2 für einen zweispurigen Strom der Verpackungseinheiten 4 ausgebildet.
Das Aufschrumpfen der Schrumpffolie 3 sowie das Versiegeln der Folienenden an der Unterseite jeder Verpackungseinheit 4 erfolgt mit heißem Schrumpfgas, das in einem Schrumpfgaserhitzer 5 erzeugt über von Elektromotoren 7 angetriebene Gebläse 8 und eine Vielzahl von Luftaustrittsöffnungen, die jeweils an Verteilerkanälen 9 vorgesehen sind, in den Innenraum 3 ausgebracht wird, und zwar derart, dass das heiße Schrumpfgas als „Oberluft“ jeweils im Wesentlichen seitlich auf die vorbeibewegten Verpackungseinheiten 4 auftrifft, wie dies mit den Pfeilen A angedeutet ist..
Der Schrumpfgaserhitzer stellt weiterhin die sogenannte „Unterluft“ bereit, die über von den Elektromotoren 7 angetriebene Gebläse 10 und einen unterhalb des Transporteurs 2 angeordneten Verteilerkanal bzw. über dort vorgesehene Luftaustrittsöffnungen auf die Unterseite der mit der Schrumpffolie 3 umhüllten Verpackungseinheiten 4 zum Versiegeln der sich überlappenden Schrumpffolienenden auftrifft, wie dies mit den Pfeilen B angedeutet ist.
Die Besonderheit der Erfindung besteht in dem an der Oberseite des Schrumpftunnelgehäuses 12 vorgesehenen Schrumpfgaserhitzer 5. Eine mögliche Ausbildung des Schrumpfgaserhitzers 5 ist in der 2 generell dargestellt. In einem Gehäuse 13 sind bei dieser Ausführungsform zwei Strömungskanäle oderwege gebildet, und zwar ein Strömungsweg 14 für die Oberluft und ein Strömungsweg 15 für die Unterluft. In jedem Strömungsweg 14 bzw. 15 sind am Auslass 16 (Strömungsweg 14) bzw. am Auslass 17 (Strömungsweg 15) die Gebläse 8 bzw. 10 vorgesehen, wobei in der 2 der einfacheren Darstellung wegen für die Oberluft und Unterluft nur jeweils ein Gebläse gezeigt ist. Beide Strömungskanäle 14 und 15 besitzen einen gemeinsamen Einlass 18 zum Ansaugen der Luft aus dem Innenraum 6 des Schrumpftunnels 1 (Pfeile C der 1 und 2).
Im Inneren des Gehäuses 13 ist ein Heizraum 19 gebildet, in welchem u.a. eine Heizkassette 20 eines Heizregisters bzw. eines Heizers 21 angeordnet ist. Durch den Heizraum 19 seitlich begrenzende Trennwände 22 sind für jeden Strömungsweg 14 und 15 zwei Zweige oder Abschnitte gebildet, und zwar für den Strömungsweg 14 der durch den Heizraum 19 führende Abschnitt 14.1 und der seitlich vom Heizraum 19 an diesem vorbeiführende Bypass oder Abschnitt 14.2 sowie für den Strömungsweg 15 in analoger Weise der durch den Heizraum 19 führende Abschnitt 15.1 und der seitlich vom Heizraum vorbeiführende Bypass oder Abschnitt 15.2. In Strömungsrichtung nach dem Heizraum 19 sind die beiden Abschnitte jedes Strömungsweges 14 bzw. 15 wiederum zusammengeführt, und zwar über steuerbare Luftführungen 23 bzw. 24 zur Regelung des Mischungsverhältnisses der den Heizraum 19 durchströmenden Schrumpfgasmenge und der am Heizraum vorbeigeführten Schrumpfgasmenge, d.h. zur Temperaturregelung. Die Heizkassette 20 besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Platten oder Rippen, die jeweils mit ihren Oberflächenseiten parallel zur Strömungsrichtung der den Heizraum 19 bzw. die Heizkassette 20 durchströmenden Luft orientiert sind.
Das Herzstück des Heizers 21 ist ein flammenlos arbeitender und mit Gas betriebener Porenbrenner 25, der an der Oberseite der Heizkassette 20 und von dieser etwas beabstandet vorgesehen ist und der unmittelbar in den Heizraum 19 wirkt, d.h. dessen heiße Verbrennungsgase unmittelbar dem Heizraum 19 zugeführt werden, dort die Heizkassette 20 erhitzen sowie auch der diese Heizkassette 20 durchströmenden Luft beigemischt werden. Der Porenbrenner 25 besteht im Wesentlichen aus einem Brennraum oder Reaktor 26, der von einem oder mehreren Porenkörper mit einer Vielzahl von Durchlässen oder Kanälen, beispielsweise von wenigsten einem Porenkörper aus einem keramischen Material gebildet ist und dem über ein Gebläse 27 ein Gemisch aus einem gasförmigen Energieträger, beispielsweise Erdgas oder Propangas, und Luft zugeführt wird. Im Inneren des Porenkörpers oder Reaktors 26 erfolgt die Verbrennung des gasförmigen Energieträgers ohne Flammenbildung an der Außenfläche des Porenkörpers 26.
Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung sind u.a.:

• Senkung der Energiekosten
• Senkung der CO2-Belastung
• Reduzierung der Aufheizzeit

Durch saubere und nahezu schadstoffarme Verbrennung können Abgase des Porenbrenners 25 ohne weitere Maßnahmen, wie z.B. Kamine direkt am Aufstellungsort in den Schrumpfgasstrom oder aber auch in eine umgebende Produktionshalle abgegeben werden. So lässt sich beispielsweise durch den Betrieb des Schrumpfgaserhitzers 5 mit Erdgas oder Flüssiggas bzw. Propangas eine Energiekosteneinsparung bis zu 50 % im Vergleich zu einem elektrisch betriebenen Schrumpfgaserhitzer erreichen. Auch der CO₂-Ausstoß, d.h. die CO₂-Belastung reduziert sich bei dem gasbetriebenen Schrumpfgaserhitzer 5 gegenüber einem elektrisch betriebenen Schrumpfgaserhitzer gleicher Leistung um etwa 60 %. Der Heizer 21 kann als komplette Baueinheit eingebaut und ausgetauscht werden. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, den Heizer 21 bei entsprechender konstruktiver Ausbildung in bereits bestehende Schrumpftunnel 1 einzubauen, beispielsweise zum Austausch von bisher verwendeten elektrischen Heißluft- oder Schrumpfgaserhitzern. Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, insbesondere auch hinsichtlich der Ausbildung des Schrumpfgaserzeugers bzw. - erhitzers 5. Allen Ausführungen ist aber gemeinsam, dass der Brenner bzw. die Wärmequelle des Heizers 21 ein flammenloser Porenbrenner 25 ist, bei dem der gasförmige Energieträger ohne offene Flamme verbrennt.
Bezugszeichenliste

1: Schrumpftunnel
2: Transporteur
3: Schrumpffolie
4: Verpackungseinheit
5: Schrumpfgaserhitzer
6: Innenraum
7: Elektromotor
8: Gebläse
9: Austritt
10: Gebläse
11: Austritt
12: Schrumpftunnelgehäuse
13: Gehäuse
14: Strömungsweg
14.1, 14.2: Abschnitt
15: Strömungsweg
15.1, 15.2: Abschnitt
16, 17: Auslass
18: Einlass
19: Heizraum
20: Heizkassette
21: Heizer
22: Trennwände
23, 24: Luftführung
25: Porenbrenner
26: Reaktor
A, B, C: Strömung

Claims

Schrumpftunnel zum Aufschrumpfen einer Schrumpffolie (3)auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten (4) unter Verwendung eines heißen Schrumpfgases, mit einem Schrumpfgaserhitzer (5), der zu Erzeugung des heißen Schrumpfgases wenigstens einen Brenner aufweist, der unmittelbar in den Strom des Schrumpfgases einwirkt oder in diesem angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Brenner ein Porenbrenner (25) mit einem von wenigstens einem Porenkörper oder Reaktor (26) gebildeten Brennraum ist, der auf eine in einem Heizraum (19) angeordnete Heizkassette (20) eines Heizes (21) wirkt.
Schrumpftunnel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Porenbrenner (25) mit seinem Porenkörper oder Reaktor (26) an der Oberseite der in dem Heizraum (19) angeordneten Heizkassette (20) vorgesehen und von dieser etwas beabstandet ist, so dass die dem Heizraum (19) unmittelbar zugeführten heißen Verbrennungsgase des Porenbrenners (25) die Heizkassette (20) erhitzen und dem diese Heizkassette (20) durchströmenden Luft beigemischt werden.
Schrumpftunnel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Schrumpftunnelgehäuse (2), durch dessen Innenraum (6) die mit der Schrumpffolie (3) umfüllten Verpackungseinheiten (4) auf wenigstens einem Transporteur (2) hindurchbewegt werden, sowie durch im Innenraum (6) vorgesehene Austritte (9, 11) für das heiße Schrumpfgas.
Schrumpftunnel nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Porenbrenner (25) für den Betrieb mit einem gasförmigen Brennstoff, beispielsweise mit Erdgas oder mit Flüssiggas, z. B. Propangas ausgebildet ist.
Schrumpftunnel nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Porenbrenner (25) für den Betrieb mit einem flüssigen Brennstoff, beispielweise Heizöl ausgebildet ist,
Schrumpftunnel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfgaserhitzer (5) zusammen mit dem wenigstens einen Porenbrenner (25) eine komplette Baueinheit bildet, die als solche einbaubar und/oder austauschbar ist.
Schrumpfgaserhitzer mit einer Heizkassette (20) eines Heizes (21) zur Verwendung bei einem Schrumpftunnel (1) zum Aufschrumpfen einer Schrumpffolie (3) auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten (4) unter Verwendung eines heißen Schrumpfgases, mit wenigstens einem Brenner, der unmittelbar in den Strom des Schrumpfgases einwirkt oder in diesem angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Brenner ein Porenbrenner (25) mit einem von wenigstens einem Porenkörper oder Reaktor (26) gebildeten Brennraum ist, der auf eine in einem Heizraum (19) angeordnete Heizkassette (20) eines Heizes (21) wirkt.
Schrumpfgaserhitzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Porenbrenner (25) für den Betrieb mit einem gasförmigen Brennstoff, beispielweise mit Erdgas oder mit Flüssiggas, z. B. mit Propangas ausgebildet ist.
Schrumpfgaserhitzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Porenbrenner (25) für den Betrieb mit einem flüssigen Brennstoff, beispielweise mit Heizöl ausgebildet ist.
Verfahren zum Aufschrumpfen einer Schrumpffolie (3) auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten (4) unter Verwendung eines heißen Schrumpfgases in einem Schrumpftunnel (1), mit wenigstens einen Brenner aufweisenden Schrumpfgaserhitzer (5) zur Erzeugung des heißen Schrumpfgases, wobei die Schrumpffolie (3) mittels eines Schrumpftunnels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten (4) aufgeschrumpft_wird.
Verfahren zum Aufschrumpfen einer Schrumpffolie (3) auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten (4) unter Verwendung eines heißen Schrumpfgases und wenigstens eines einen Brenner aufweisenden Schrumpfgaserhitzer (5) zur Erzeugung des heißen Schrumpfgases, wobei die Schrumpffolie (3) mittels eines Schrumpfgaserhitzers (5) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 auf Verpackungen oder Verpackungseinheiten (4) aufgeschrumpft_wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das als Brennstoff für den Porenbrenner (25) ein gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoff eingesetzt wird, insbesondere Erdgas oder Rohöle.