-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen. Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Üblicherweise werden hierbei zunächst Kunststoffvorformlinge erwärmt und anschließend, insbesondere im Rahmen eines Streckblasprozesses, zu Kunststoffbehältnissen, wie beispielsweise Kunststoffflaschen expandiert. Im Rahmen dieses Vorgangs werden die Kunststoffvorformlinge üblicherweise einer Vielzahl von Umformungsstationen übergeben und in diesen durch Beaufschlagung mit Druckluft zu den Kunststoffbehältnissen expandiert. Üblicherweise werden dabei im Stand der Technik auch sogenannte Reckstangen eingesetzt, welche die Kunststoffvorformlinge während des Expansionsvorgangs in ihrer Längsrichtung dehnen. Derartige Vorrichtungen und Verfahren benötigen daher eine Menge von Ressourcen, insbesondere von Druckluft und bei elektrisch angetriebenen Reckstangen auch elektrische Energie. Im Stand der Technik ist man stets bestrebt, Möglichkeiten zu entwickeln, um einen derartigen Ressourcenverbrauch herabzusenken.
-
Auch ist es bekannt, die Umformung der Kunststoffvorformlinge mit unterschiedlichen Druckstufen durchzuführen, beispielsweise einem Vorblasdruck und einem Fertigblasdruck.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ressourceneffizienz derartiger Vorrichtungen im Verfahren weiter zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen werden Kunststoffvorformlinge in eine Blasform bzw. eine Vielzahl von Blasstationen eingebracht. Weiterhin werden die in der Blasform angeordneten Kunststoffvorformlinge mittels eines fließfähigen und insbesondere eines gasförmigen Mediums beaufschlagt, um so expandiert zu werden. Weiterhin werden die Kunststoffvorformlinge mittels eines stangenförmigen Körpers gedehnt, wobei dieser stangenförmige Körper durch eine Mündung des Kunststoffvorformlings in diesen eingeführt wird, wobei hierzu eine Bewegung in einer ersten Bewegungsrichtung des stangenartigen Körpers gegenüber dem Kunststoffvorformling erfolgt. Weiterhin wird der stangenartige Körper wieder mittels einer Bewegung dieses stangenartigen Körpers in einer zweiten Bewegungsrichtung, welche der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzt ist, zurückgeführt. Der Zeitpunkt der ersten Druckluftzufuhr kann vor oder nach dem Einführen des stangenartigen Körpers liegen.
-
Erfindungsgemäß wird der Kunststoffvorformling während seiner Expansion mit unterschiedlichen Drücken des gasförmigen Mediums beaufschlagt, und eine Rückführung des stangenartigen Körpers erfolgt wenigstens teilweise durch einen in dem Behältnis vorhandenen Überdruck, wobei weiterhin eine Druckzufuhr in das Kunststoffbehältnis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt unterbrochen wird und dieser Zeitpunkt zeitlich vor dem Abschluss der Rückführungsbewegung des stangenartigen Körpers in der zweiten Bewegungsrichtung liegt.
-
Es wird daher im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, dass zur Rückführung des stangenartigen Körpers der in dem Behältnis bestehende Überdruck, insbesondere der Überdruck, der gegen Ende des Expansionsvorgangs aufgebaut ist, genutzt wird.
-
Weiterhin wurde jedoch auch festgestellt, dass, um diese Rückführungsbewegung zu erreichen, nicht notwendig das Behältnis weiter unter Druck gesetzt werden muss, sondern es ausreichend sein kann, wenn die Druckzufuhr vor oder während dem Rückführen des stangenartigen Körpers bereits abgeschaltet wird. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise möglich, dass ein Hochdruckventil, welches den Kunststoffvorformling bzw. das Kunststoffbehältnis mit einem Druck versorgt, geschlossen wird.
-
Durch den nach dem Zeitpunkt in der Blasform vorhandenen (möglichst hohen) Druck ist es möglich, eine (möglichst hohe) Kraft auf das untere Ende des stangenartigen Körpers auszuüben, wobei gleichzeitig das Volumen des stangenartigen Körpers durch das Schließen der Druckluftzufuhr nicht mit neuer Druckluft aufgefüllt werden muss.
-
Bei einem bevorzugten Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge bzw. Kunststoffbehältnisse während ihrer Expansion entlang einer kreisförmigen Bahn bewegt.
-
Zum Antreiben des stangenartigen Körpers wird bevorzugt ein elektrischer Antrieb und insbesondere ein Elektromotor und insbesondere ein Linearmotor verwendet. Daneben wäre es jedoch auch möglich, für die Bewegung des stangenartigen Körpers einen Gewindespindelantrieb vorzusehen. Vorteilhaft wird der Kunststoffvorformling wenigstens zeitweise sowohl in seiner Längsrichtung gedehnt als auch durch Druckluft expandiert, so dass wenigstens zeitweise eine Verstreckung des Materials des Kunststoffvorformlings biaxial erfolgt.
-
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist es auch möglich, dass dieser Elektromotor mittels einer Kraftkompensationseinrichtung eine durch den Innendruck des Gases in dem Behältnis erzeugte und auf den Motor wirkende Kraft wenigstens teilweise und bevorzugt auch wenigstens zeitweise kompensiert.
-
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren kann auch durch die erwähnte Rückwärtsbewegung des stangenartigen Körpers Energie erzeugt werden, beispielsweise, indem ein entsprechender Antrieb hier als Generator wirkt.
-
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wäre es jedoch auch möglich, dass ein derartiger generatorischer Betrieb eines Elektromotors absichtlich verhindert ist oder verhindert wird. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren kann ein Federelement vorgesehen sein, welches einer Rückführung des stangenartigen Körpers entgegenwirkt. So ist es möglich, dass eine Kraftkompensation, wie oben erwähnt, mittels eines Federelements durchgeführt wird.
-
Dabei wäre es auch möglich, dass für die besagte Kraftkompensation ein Innendruck innerhalb des Behältnisses genutzt wird.
-
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge während ihrer Expansion zunächst mit einem ersten Druckniveau beaufschlagt und anschließend mit einem zweiten Druckniveau, welches höher liegt als das erste Druckniveau. So kann beispielsweise das erste Druckniveau in einem Bereich zwischen 5 und 15 bar liegen und beispielsweise das zweite Druckniveau in einem Bereich zwischen 20 bar und 40 bar.
-
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren liegt der oben genannte Zeitpunkt, zu dem die Druckzufuhr in das Behältnis unterbrochen wird, vor oder bei dem Beginn der Rückwärtsbewegung des stangenartigen Körpers. Wie oben erwähnt, wurde ermittelt, dass es auch für die Rückführung des stangenartigen Körpers ausreichend sein kann, wenn dessen vollständige Rückwärtsbewegung durch den Druck in dem Behältnis gestützt oder erreicht wird, ohne dass hierbei dem Behältnis weiterer Druck zugeführt wird. Auf diese Weise ist eine hohe Energieeinsparung möglich.
-
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren erfolgt die Rückführbewegung des stangenartigen Körpers entgegen der Schwerkraft. Es wurde herausgefunden, dass der Innendruck in dem Behältnis sogar ausreichend sein kann, um den stangenartigen Körper gegen seine eigene Schwerkraft und gegebenenfalls auch gegen die Schwerkraft weiterer Elemente, wie etwa eines Führungsschlittens, durchzuführen. Bei diesem bevorzugten Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge bevorzugt expandiert, während deren Mündung oben liegt.
-
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird der Kunststoffvorformling während seiner Expansion mit einem dritten Druckniveau beaufschlagt, welches sich von dem ersten Druckniveau und dem zweiten Druckniveau unterscheidet. So wäre es beispielsweise möglich, dass zunächst ein Vorblasen der Kunststoffvorformlinge erfolgt, anschließend eine Beaufschlagung mit einem Zwischenblasdruck und schließlich mittels eines noch höher liegenden Fertigblasdrucks die vollständige Ausformung der Kunststoffbehältnisse erfolgt.
-
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird wenigstens ein Anteil des zu der Expansion der Kunststoffbehältnisse verwendeten fließfähigen Mediums nach dieser Verwendung einem Reservoir zugeführt, um für einen weiteren Expansionsvorgang wenigstens eines weiteren Kunststoffbehältnisses verwendet zu werden. Dabei ist es möglich, dass die oben erwähnten unterschiedlichen Druckstufen über mehrere Gasreservoirs zur Verfügung gestellt werden, die beispielsweise als Ringkanäle ausgebildet sein können. Dabei ist es möglich, dass beim Entlasten des Behältnisses ein bestimmter Anteil des Gases in ein Reservoir rückgeführt wird, welches einen geringeren Druck aufweist.
-
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird nach dem Rückführen des stangenartigen Körpers das expandierte Kunststoffbehältnis druckentlastet. Nach dieser Druckentlastung kann das Kunststoffbehältnis aus seiner Blasform bevorzugt entnommen werden.
-
Die Entlastung kann auch zu einem Zeitpunkt stattfinden, zu dem der stangenartige Körper noch nicht ganz aus der Blasform rückgeführt ist, insbesondere bei ca. 10–95% des in der Blasform zurückzulegenden (einfachen) Weges des stangenartigen Körpers.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform findet der Umformungsvorgang der Kunststoffbehältnisse innerhalb eines Reinraums statt. Dies bedeutet, dass die Kunststoffbehältnisse bevorzugt während ihrer Expansion durch einen Reinraum gefördert werden.
-
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird auch eine Beaufschlagungseinrichtung zum Beaufschlagen der Kunststoffvorformlinge mit dem gasförmigen Medium in einer Längsrichtung des Behältnisses gegenüber dem Behältnis bewegt, und wenigstens zeitweise eine Bewegung der Beaufschlagungseinrichtung mit der Bewegung des stangenartigen Körpers gekoppelt. Dabei ist es möglich, dass die Beaufschlagungseinrichtung, beispielsweise eine Blasdüse, auf den Kunststoffvorformling zugestellt wird.
-
Durch diese gleichzeitige Bewegung kann eine weitere Energieeinsparung erreicht werden. Weiter ist es bei dieser Ausgestaltung möglich, sich spezielle Führungskurven für die Beaufschlagungseinrichtung, bei der es sich insbesondere um eine Blasdüse handelt, einzusparen.
-
Dabei kann beispielsweise zeitweise und insbesondere beim Rückführen des stangenförmigen Körpers die besagte Kopplung mit der Bewegung der Beaufschlagungseinrichtung bestehen. Ein Mitnehmer des stangenartigen Körpers zur Rückführung der Beaufschlagungseinrichtung kommt insbesondere mit dieser zum Anheben dieser erst in Kontakt, wenn mehr als 70%, bevorzugt mehr als 85% und noch bevorzugter mehr als 95% des in der Blasform zurückzulegenden (einfachen) Weges des stangenartigen Körpers zurückgelegt wurde. Auf diese Weise wirkt länger eine Kraft durch den Blasdruck auf den stangenartigen Körper ein, weil ein Anheben der Beaufschlagungsvorrichtung weg von ihrer Dichtposition auf dem Hohlkörper eine Entlüftung nach sich zieht.
-
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen gerichtet. Diese Vorrichtung weist einen beweglichen Träger auf, an dem eine Vielzahl von Umformungsstationen angeordnet ist, wobei jede dieser Umformungsstationen eine Blasformeinrichtung aufweist, welche einen Hohlraum ausbildet, innerhalb dessen die Kunststoffvorformlinge durch Beaufschlagung mit einem fließfähigen und insbesondere gasförmigen Medium zu den Kunststoffbehältnissen umformbar sind. Dabei weist jede dieser Umformungsstationen eine Beaufschlagungseinrichtung auf, welche gegenüber den Kunststoffvorformlingen bzw. Kunststoffbehältnissen in deren Längsrichtung bewegbar ist, um die Kunststoffvorformlinge bzw. Kunststoffbehältnisse mit dem fließfähigen Medium zu beaufschlagen. Weiterhin weist jede dieser Umformungsstationen einen in die Kunststoffvorformlinge bzw. Kunststoffbehältnisse einführbaren stangenartigen Körper auf, der in der Längsrichtung der Kunststoffvorformlinge bzw. Kunststoffbehältnisse diesen gegenüber beweglich ist, um diese Kunststoffvorformlinge bzw. Kunststoffbehältnisse in ihrer Längsrichtung zu dehnen. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, um die Zufuhr des gasförmigen Mediums zu den Behältnissen mit wenigstens zwei unterschiedlichen Druckniveaus zu steuern, wobei diese Steuerungseinrichtung wenigstens eine Ventileinrichtung aufweist (bzw. steuert), um eine Zufuhr des fließfähigen Mediums zu einem vorgegebenen Zeitpunkt zu unterbrechen.
-
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Bewegungseinrichtung auf, um den stangenartigen Körper mittels einer Bewegung in einer ersten vorgegebenen Bewegungsrichtung in die Kunststoffvorformlinge bzw. Kunststoffbehältnisse einzuführen, wobei eine Rückführung des stangenartigen Körpers in eine der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung mittels eines in dem Kunststoffbehältnis aufgebauten Drucks des fließfähigen Mediums ermöglicht ist und wobei die Steuerungseinrichtung derart gestaltet ist, dass eine Druckzufuhr in das Kunststoffbehältnis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt unterbrochen wird und dieser Zeitpunkt zeitlich vor dem Abschluss der Rückführungsbewegung des stangenartigen Körpers in der zweiten Bewegungsrichtung liegt.
-
Es wird daher vorrichtungsseitig eine Kombination vorgeschlagen dahingehend, dass einerseits die Rückführung des stangenartigen Körpers durch einen Innendruck in dem Behältnis durchgeführt oder zumindest gefördert wird und andererseits noch vor dem Abschluss der Rückführungsbewegung eine Gaszufuhr in das Behältnis unterbrochen wird, um auf diese Weise Druck einzusparen.
-
Vorteilhaft weist die Vorrichtung wenigstens zwei weitere Ventile auf, um die Zufuhr des gasförmigen Mediums in die Kunststoffbehältnisse zu steuern. Bevorzugt sind wenigstens drei und bevorzugt wenigstens vier derartiger Ventile vorgesehen. Bei diesen Ventilen kann es sich insbesondere um 2/2-Wegeventile handeln.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens ein Reservoir zum Speichern des gasförmigen Mediums auf, wobei dieses Reservoir insbesondere als Ringkanal ausgebildet ist, der die einzelnen Umformungsstationen mit Druckluft versorgen kann. Vorteilhaft sind mehrere derartiger Reservoirs für das gasförmige Medium vorgesehen, damit so das gasförmige Medium den Kunststoffbehältnissen unter unterschiedlichen Drücken zugeführt werden kann.
-
Vorteilhaft sind die oben beschriebenen einzelnen Ventile an oder in einem Ventilblock angeordnet. Dabei kann auch dieser Ventilblock gegenüber dem zu expandierenden Behältnis beweglich sein.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung bzw. insbesondere jede Umformungsstation auch wenigstens ein Ventil auf, welches ein Entlassen von Luft aus dem expandierten Behältnis ermöglicht. Dabei ist es möglich, dass wenigstens zeitweise eine Entlassung dieses gasförmigen Mediums in eines der oben genannten Reservoire erfolgt.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Kopplungseinrichtung auf, welche eine Bewegung des stangenartigen Körpers gegenüber dem Kunststoffbehältnis wenigstens zeitweise mit einer Bewegung der Beaufschlagungseinrichtung gegenüber dem Kunststoffbehältnis koppelt. Dabei kann es sich insbesondere um eine mechanische Kopplungseinrichtung handeln, welche wenigstens einen Teilabschnitt der Bewegung, beispielsweise eine Zustellbewegung oder eine Rückführbewegung des stangenartigen Körpers mit der Bewegung der Beaufschlagungseinrichtung koppelt.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der stangenartige Körper als Reckstange ausgebildet, der das Kunststoffbehältnis mechanisch dehnt. Dabei ist es weiterhin möglich, dass der stangenartige Körper einen Hohlraum bzw. eine Leitung aufweist, sodass auch durch den stangenartigen Körper hindurch dem Behältnis Druckluft zugeführt werden kann oder Druckluft aus dem Behältnis abgeführt werden kann.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform steuert die Steuerungseinrichtung die Zufuhr von Druckluft zu den Behältnissen in Abhängigkeit von einer Drehposition der an dem Träger angeordneten Umformungsstation. Vorteilhaft handelt es sich bei dem oben erwähnten Träger, an den die Umformungsstationen angeordnet sind, um einen um eine vorgegebene Drehachse drehbaren Träger und insbesondere ein sogenanntes Blasrad.
-
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen: Darin zeigen:
-
1 Eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Herstellen von Kunststoffbehältnissen;
-
2 eine schematische Darstellung einer Ventilanordnung für eine Blasstation;
-
3 eine Schnittdarstellung der in 2 gezeigten Ventilanordnung;
-
4 eine Darstellung zum Verlauf der einzelnen Ventilstellungen; und
-
5a–5d vier weitere mögliche Verläufe der Ventilstellungen.
-
1 zeigt eine schematische Draufsicht einer Anlage 100 zum Herstellen von Kunststoffbehältnissen. In diesem Falle handelt es sich bei dieser Maschine um eine Streckblasmaschine und insbesondere eine kontinuierlich arbeitende Streckblasmaschine. Dabei werden Kunststoffvorformlinge 10 zunächst über einen nur schematisch dargestellten Sägezahnstern 140 einer Heizeinrichtung 150 zugeführt. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Infrarotofen handeln, denkbar wäre jedoch auch die Verwendung eines Mikrowellenofens. Im Laufe dieser Erwärmung werden die Kunststoffvorformlinge 10 an einer Vielzahl von Heizdornen geführt, welche in Mündungen der Kunststoffvorformlinge 10 eingeführt werden, wobei diese Heizdorne wiederum an einer umlaufenden Kette geführt werden. Anstelle des hier gezeigten Ofens könnte jedoch zum Erwärmen auch ein Rundläufer verwendet werden, an dem eine Vielzahl von Erwärmungsstationen vorgesehen ist.
-
Nach der Temperierung werden die Kunststoffvorformlinge 10 von Halteelementen bzw. Greifelementen 131 weiter transportiert. Das Bezugszeichen 130 kennzeichnet einen Einlaufstern, der zum Übergeben der Kunststoffvorformlinge 10 an die eigentliche Blasformmaschine bzw. deren (nur teilweise dargestellte) Umformungsstationen 8 dient.
-
Nach dem Umformungsprozess werden die nunmehr gefertigten Behältnisse 20 von einem Entnahmestern 120 abgeführt. Weiterhin können die Behältnisse 20 zu weiteren Stationen, wie beispielsweise einer Etikettiermaschine, einer Füllmaschine oder einem Verschließer, gefördert werden. Die Transportwege der Kunststoffvorformlinge 10 und der Flaschen 20 sind hier jeweils mit Pfeilen angedeutet.
-
Die einzelnen Blasstationen 8 werden hier mittels eines Kompressors 160, der eine Vielzahl von Kompressorstufen 161 aufweist, mit einem gasförmigen Medium, insbesondere mit Druckluft, versorgt. So kann beispielsweise in der rechts dargestellten ersten Stufe des Kompressors 160 Luft auf einen Druck von beispielsweise 5 bar komprimiert werden. In der sich anschließenden Stufe können beispielsweise 10 bar komprimiert werden usw.
-
Anschließend wird die Luft über eine Zuführleitung 162 einem Drehverteiler 165 zugeführt, welcher hier mit einem stationären Teil der Maschine 100 mit einem drehbaren Teil, nämlich dem Blasrad 170 verbindet. Nach dem Durchlaufen des Drehverteilers wird die Hochdruckblasluft vorteilhaft zu mehreren nicht dargestellten Druckminderern geführt, welche den von dem Kompressor 160 bereitgestellten Druck auf unterschiedliche Druckniveaus reduzieren. Zu diesem Zweck sind an dem Blasrad 170, an dem auch die Umformungsstationen 8 angeordnet sind, mehrere Ringkanäle S1–S4 angeordnet, welche auch die oben erwähnten Druckluftreservoirs darstellen. Damit dienen hier diese Ringleitungen als Druckverteiler für die einzelnen Blasstationen 8 auf dem Blasrad 170. Bei größerer Auslegung können sie auch als Speicher genutzt werden. So wird beispielsweise in der Ringleitung bzw. dem Reservoir S3 ein Vorblasdruck von beispielsweise 10 bar bereitgestellt. In der Ringleitung S2 wird ein Zwischenblasdruck von beispielsweise 20 bar bereitgestellt und in der Ringleitung S1 ein Fertigblasdruck von beispielsweise 35 bar.
-
Vorteilhaft weist jede einzelne Blasstation auch eine Ventileinheit bzw. einen Ventilblock 5 auf, der mit den einzelnen Ringleitungen S1–S4 verbunden ist. An diesen Ventilblock ist, wie unten genauer erläutert wird, eine Vielzahl von Ventilen angeordnet, welche die einzelnen Drücke steuern. Damit verbindet diese Ventileinheit 5 die einzelnen Ringleitungen S1–S4 wahlweise mit dem aufzublasenden Kunststoffvorformling.
-
Nach dem Abdichten des Kunststoffvorformlings 10 mittels einer Blasdüse 12 (vgl. 3) wird dieser nacheinander und in vorgegebener Reihenfolge mit den einzelnen Ringkanälen verbunden. Zunächst erfolgt ein Vorblasen durch eine Verbindung mit dem Ringkanal S3, anschließend ein Zwischenblasen durch Verbindung mit dem Ringkanal S2 (wobei bevorzugt die Verbindung zum Ringkanal S3 wieder geschlossen wird) und schließlich ein Fertigblasen durch Verbindung mit dem Ringkanal S1, wobei hier wiederum bevorzugt die Verbindungen zu den beiden erstgenannten Ringkanälen geschlossen sind.
-
Nach dem fertigen Expandieren wird die Luft aus dem Behältnis 20 (welches bevorzugt immer noch unter dem Fertigblasdruck steht), bevorzugt zuerst wieder in den Ringkanal S2 zurückgeführt und zwar vorteilhaft so lange, bis der Druck in dem Behältnis annähernd den Druck in diesem Ringkanal S2 erreicht hat. Anschließend wird die Luft in dem Behältnis 20 (welche jetzt annähernd unter dem Druck des Ringkanals S2 steht) bevorzugt noch dem Kanal S3 zugeführt.
-
Es wäre jedoch auch möglich, dass zunächst der Vorblaskanal S3 für eine Rückführung der Luft genutzt wird, insbesondere, wenn sichergestellt werden soll, dass in diesem immer ein Mindestdruck bereitgestellt werden soll. Daneben wäre es auch denkbar, die Rückführzeit über den Druck in einen der Kanäle S2, S3, S4 mittels eines nicht dargestellten Drucksensors zu regeln.
-
Es wäre auch denkbar, auf die Druckminderer, welche den Druck für die Kanäle S2 und S3 zur Verfügung stellen, während der Produktion zu verzichten, wenn genügend Luft recycelt werden kann. Für ein Anfahren der Blasmaschine sind diese Druckminderer jedoch vorteilhaft.
-
Anstatt die nun verbleibende Luft über einen Auslass in die Atmosphäre entweichen zu lassen, ist es auch denkbar, dass die Blasluft anschließend nochmals bis zu einem Niveau von ca. 3 bis 5 bar in den Kanal S4 zurückgespeist wird. Da das Vorblasen aus dem Kanal S3 unter einem gewissen Druck von hier 10 bar den ersten Schritt in der Herstellung des Hohlkörpers darstellen muss, dient dieser vierte Ringkanal S4 aufgrund seines niedrigeren Druckniveaus in der gezeigten Ausführungsform insbesondere und bevorzugt ausschließlich dem Einsammeln, insbesondere aber auch der (Zwischen-)speicherung, von rückgeführter Luft aus dem Behältnis 20 und nicht zum Blasen. Von dort aus kann die Luft entweder noch auf dem Blasrad 170 beispielsweise Vorsteuerventilen oder anderen Antrieben der einzelnen Blasstationen 8 (zum Beispiel einem Antrieb für Reckstangen) zur Verfügung gestellt werden. Daneben wäre es auch denkbar, dass diese Luft über eine weitere Leitung und durch den Drehverteiler 165 zurück in den stationären Teil der Maschine, beispielsweise über eine Leitung 163, überführt wird. Von dort kann die Luft beispielsweise in eine Zwischenstufe des Kompressors 161 zurückgespeist werden oder wiederum über eine Leitung 164 einem Hallendruckluftnetz oder anderen Verwendungen wie einer Flaschenbodennachkühlung oder einer Etikettier- oder Füllmaschine zugeführt werden.
-
Es wäre dabei auch möglich, dass die gezeigten Ringleitungen S1–S4 nur bereichsweise ringförmig ausgebildet sind. Beispielsweise könnte ein derartiger Ringkanal auch durch zwei halbkreisförmige Hälften gebildet werden. Das Bezugszeichen 14 (hier nur sehr schematisch dargestellt) bezeichnet eine Antriebseinheit zum Bewegen einer Reckstange 16.
-
Wie oben erwähnt, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, dass die Versorgung mit Hochdruckluft, das heißt hier die Verbindung zu dem Ringkanal S3, unterbrochen wird, bevor oder während die Reckstange aus den Behältnissen rückgeführt wird. Das Bezugszeichen 40 kennzeichnet grob schematisch eine Steuerungseinrichtung, welche die Zufuhr des gasförmigen Mediums in die Kunststoffvorformlinge steuert. Diese Steuerungseinrichtung kann dabei insbesondere die Zufuhr der Druckluft unter den unterschiedlichen Drücken steuern sowie auch die zeitliche Abfolge des Öffnens und Schließen der einzelnen Ventile, welche dem Kunststoffvorformling Luft zuführen oder Luft von diesem abführen. Es kann auch an jeder einzelnen Blasstation eine Steuerung angeordnet sein.
-
2 zeigt eine detailliertere Darstellung einer Blasstation bzw. deren Ventilanordnung 5. Dabei ist hier auch die Reckstange 16 gezeigt, die sich zum Dehnen der Kunststoffvorformlinge senkrecht zur Figurenebene bewegt. Weiterhin sind die einzelnen Ventile 22, 24, 26, 28 und 32 gezeigt. Diese einzelnen Ventile weisen hier jeweils Vorsteuerventile 22a, 24a, 26a und 28a auf, die letztlich zum Ansteuern der eigentlichen Ventilkörper dienen. Dabei dient das Ventil 26 zum Vorblasen und ist daher mit der Ringleitung S3 in Strömungsverbindung. Das Bezugszeichen 24 kennzeichnet ein Ventil zum Zwischenblasen, und dieses Ventil steht daher mit der Ringleitung S2 in 1 in Strömungsverbindung. Das Bezugszeichen 22 kennzeichnet das Ventil zum Fertigblasen, und dieses Ventil steht daher mit der Ringleitung S1 in Strömungsverbindung. Die Verbindungsbohrungen im Ventilblock 5 zu den Ringleitungen sind in dieser Schnittansicht nicht gezeigt – diese verlaufen senkrecht zur Figurenebene an den Stellen zwischen den gezeigten Kolben und deren Abdichtflächen in Richtung Reckstange 16.
-
Das Bezugszeichen 32 kennzeichnet ein Auslassventil, welches, wie oben erwähnt, die Druckluft beispielsweise in eine der anderen Ringleitungen rückführen kann. Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet ein weiteres Auslassventil, welches ebenfalls Druckluft zu den Ringleitungen führen kann oder auch zu einer weiteren Verwendung zuführen kann. Das Bezugszeichen 44 kennzeichnet einen Träger, an dem die Ventilanordnung 5 angeordnet ist.
-
3 zeigt eine Schnittdarstellung der in 2 gezeigten Ventilanordnung. Hierbei erkennt man, dass über die Verbindungsleitungen 26b und 32b jeweils Verbindungen zu Reservoirs hergestellt werden können. So steht beispielsweise die Verbindungsleitung 26b in Strömungsverbindung mit dem Kanal S3.
-
Auch ist hier wieder die Reckstange 16 gezeigt, die, hier in einer vertikalen Richtung durch den Pfeil P1 angezeigt, bewegt werden kann. Auch ist schematisch teilweise der zu expandierende Kunststoffvorformling 10 dargestellt.
-
Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet eine Beaufschlagungseinrichtung wie eine Blasdüse, die hier mittels Dichtungseinrichtungen 54 gegenüber einem Tragring 10a des Kunststoffvorformlings abgedichtet werden kann. Das Bezugszeichen 56 kennzeichnet einen Umlaufkörper, der während des Expansionsvorgangs den Mündungsbereich des Kunststoffvorformlings umgibt.
-
Auch die Beaufschlagungseinrichtung 12 ist hier in Richtung des Pfeils P1 beweglich, um so auf den Kunststoffvorformling zugestellt zu werden. Wie oben erwähnt, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform diese Bewegung des Kunststoffvorformlings wenigstens zeitweise an eine Bewegung der Reckstange 16 gekoppelt. Die Beaufschlagungseinrichtung 12 kann fest mit dem Ventilblock 5 verbunden sein, oder zu diesem bewegbar angeordnet sein. Im zweiten Fall ist der Ventilblock 5 unbeweglich an der Blasstation angeordnet.
-
Wie oben erwähnt, herrscht während des Fertigblasens des Behältnisses 10 ein vergleichsweiser hoher Innendruck in dem Behältnis. Dieser Druck kann genutzt werden, um die Reckstange 16 wieder aus dem Kunststoffbehältnis 10 herauszudrücken. Das Bezugszeichen 58 kennzeichnet Dichtungseinrichtungen, welche verhindern, dass Luft seitlich an der Reckstange 16 vorbei austreten kann.
-
Eine derartige Kopplung zwischen der Reckstangenbewegung und der Bewegung der Beaufschlagungseinrichtung 12 könnte hier, beispielsweise mechanisch, so ausgeführt sein, dass auch ein Rückführen oder auch ein Einführen der Reckstange zeitweise mit der Bewegung der Beaufschlagungseinrichtung gekoppelt ist. Hier würden sich dann die Reckstange 16 und die Beaufschlagungseinrichtung 12 zumindest zeitweise in die gleiche Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen.
-
4 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung der einzelnen Druckverläufe. Dabei sind jeweils die Öffnungs- und Schließstellungen der einzelnen Ventile 26, 24, 22 und 28 gezeigt, wobei der waagerecht höher liegende Balken jeweils eine Öffnungsstellung veranschaulicht und der tiefer liegende Balken eine Schließstellung. Man erkennt, dass zunächst das Vorblasventil 26 für einen vorgegebenen Zeitraum geöffnet wird, anschließend dieses geschlossen wird und das Zwischenblasventil 24 geöffnet wird. Anschließend wird auch das Zwischenblasventil 24 wieder geschlossen und Fertigblasventil 22 geöffnet. Man erkennt, dass zu diesem Moment die Reckstange (vgl. die unterste Linie) wieder rückgeführt wird (vgl. Bereich A4). In dieser Position sind sämtliche Luftzuführventile geschlossen, sodass das Volumen der Reckstange nicht aufgefüllt werden muss. Auf das Zwischenblasen und das zugörige Ventil könnte auch verzichtet werden.
-
Bevorzugt handelt es sich bei dem stangenartigen Körper 26 um einen Hohlkörper, das heißt es kann auch durch diese Stange hindurch Luft zugeführt werden. Da sich jedoch in dem Behältnis noch Druck befindet, wird die Reckstange aus dem Behältnis herausgedrückt, da zumindest in dem Bereich der Rückführbewegung A4 auch die Auslassventile ebenfalls noch geschlossen sind. Das Auslassventil 28 wird, wie hier gesehen, erst geöffnet, wenn die Reckstange vollständig wieder aus dem Behältnis herausgeführt ist, es könnte aber auch schon früher öffnen, um Prozesszeit zu gewinnen – dies ist u.a. auch sehr von der Flasche abhängig.
-
Durch nicht dargestellte Sensoren ist die Ventilschaltung über die Steuerung 40 auch regelbar, so dass bei einzugebender Gesamtausstoßleistung und Qualität der Betriebsmodus ermittelt werden kann, in dem ein optimaler Energieverbrauch vorliegt. Die Qualität wird mittels einer Wandstärkenmessung oder Gewichtsverteilungsmessung ermittelt. Zusätzlich wird die Leistung des Kompressors und ggf. die elektrische Leistung der Antriebe (Reckstange, Hauptantrieb) gemessen.
-
Die 5a–5d zeigen weitere mögliche Ausgestaltungen einer derartigen Ventilbeschaltung. Während des eigentlichen Expansionsvorgangs ist der Verlauf ähnlich wie bei der Ausgestaltung in 1. Das heißt es werden in der Abfolge die Ventile 26, 24 und 22 geöffnet. Nach dem Rückführen der Reckstange in dem Bereich A4 wird jedoch erneut das Zwischenblasventil 24 geöffnet, um so in den zugehörigen Kanal S2 die Luft aus dem Behältnis entweichen zu lassen. Anschließend wird dieses Ventil 24 wieder geschlossen und noch das Ventil 26 geöffnet, um auch in den Ringkanal S3 zu recyceln. Erst am Ende des Prozesses wird auch das Auslassventil 28 geöffnet. Auch bei dieser Ausgestaltung wird die Reckstange bzw. der stangenartige Körper von dem höchsten Druck hochgedrückt, was sich beispielsweise besonders eignet, falls in diesem Bereich mit einem generatorischen Betrieb einer elektrischen Antriebseinrichtung Strom erzeugt werden soll. Hinsichtlich des Luftverbrauches sind bessere Lösungen denkbar, da das Volumen der Reckstange innerhalb der Blasform von dem Druck P2 noch aufgefüllt werden muss.
-
Ggf. können zum Recyceln der Luft auch Kanäle oder Reservoirs verwendet werden, in die nur Luft rückgeführt wird. In diesem Fall kann ein Rückschlagventil zwischen dem Reservoir und dem Hohlkörper angeordnet werden, welches genau den Effekt des Wiederauffüllens ausschließt. Von diesem Reservoir könnte eine Rückführung der Luft zu den Reservoirs erfolgen, welche wiederum dem Aufblasen dienen, beispielsweise via einem Druckminderer.
-
5b zeigt eine weitere Ausgestaltung der Ventilschaltung, wobei im Unterschied zu der in 5a gezeigten Ausgestaltung zunächst ein Luftrecycling in die beiden Kanäle S2 und S3 durchgeführt wird und erst anschließend die Reckstange rückgeführt wird und schließlich das Auslassventil 28 geöffnet ist. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders zur Minimierung des Luftverbrauchs, da das hohe Druckniveau genutzt werden kann, um die anderen Kanäle aufzufüllen.
-
Bei dem in 5c gezeigten Verfahren wird ähnlich vorgegangen, wie bei dem in 5b gezeigten Verfahren, nur mit dem Unterschied, dass die Reckstangenbewegung eingesetzt wird, während das Ventil 26 geschlossen wird und während das Auslassventil 28 geöffnet wird. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere, um Prozesszeit zu gewinnen. Die einzelnen Figuren sind nicht maßstäblich dargestellt. Bei den 4 bis 5c kann auch auf das Zwischenblasen verzichtet werden. Wenn es doch eingesetzt wird, kann auch die Luft bei der Rückführung zuerst in den Vorblaskanal und erst dann in den Zwischenblaskanal geleitet werden. Es könnte auch gänzlich auf eine Rückführung verzichtet werden, wenn die benötigte Prozesszeit dies verlangt.
-
Bei dem in 5d gezeigten Verfahren wird ebenfalls während der Reckstangenbewegung ein Recyclingventil geöffnet. Damit wird der Verfahrweg der Reckstange unterteilt in einen ersten Abschnitt, in dem die volle Kraft auf die Reckstange wirkt (verursacht durch den Druck in dem Behältnis) und einen darauffolgenden Abschnitt, in dem die Kraft auf die Reckstange bzw. einen diese antreibenden Elektromotor geringer wird (der Druckabbau durch das zurückgezogene Volumen der Reckstange nicht mitgezählt). Bei dieser Ausgestaltung kann ein zusätzlicher Recyclingkanal vorgesehen sein, der beispielsweise über ein Rückschlagventil mit dem Behältnis bzw. der Blasform verbunden ist. Über diesen weiteren Recyclingkanal kann Druckluft wieder, beispielsweise dem P1-Kanal oder anderen Verbrauchern, zugeführt werden.
-
Wie oben erwähnt, ist der Stangenkörper bzw. die Reckstange vorzugsweise hohl. Auf diese Weise kann man das Behältnis, wie erwähnt, auch durch die Reckstange hindurch (gegen die Atmosphäre oder einen weiteren Ringkanal) spülen. Dies kann beispielsweise für einen sogenannten „Heatset-Prozess“ interessant sein.
-
Es wäre jedoch auch möglich, dass die Reckstange hochgefahren wird, während eine derartige Spülphase noch stattfindet.
-
Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
-
Bezugszeichenliste
-
Bezugszeichenliste
-
- 5
- Ventilblock
- 8
- Blasstationen
- 10
- Kunststoffvorformlinge
- 10a
- Tragring
- 12
- Blasdüse/Beaufschlagungseinrichtung
- 14
- Antriebseinheit
- 16
- Reckstange
- 20
- Behältnisse/Flaschen
- 22, 24, 26, 28
- Ventile
- 22a, 24a, 26a, 28a
- Vorsteuerventile
- 26b, 32b
- Verbindungsleitungen
- 32
- Auslassventil
- 44
- Träger
- 54
- Dichtungseinrichtung
- 56
- Umlaufkörper
- 58
- Dichtungseinrichtungen
- 100
- Anlage
- 120
- Entnahmestern
- 130
- Einlaufstern
- 131
- Greifelement
- 140
- Sägezahnstern
- 150
- Heizeinrichtung
- 160
- Kompressor
- 161
- Kompressorstufen
- 162–164
- Zuführleitungen
- 165
- Drehverteiler
- 170
- Blasrad
- S1–S4
- Ringkanäle
- P1
- vertikale Bewegungsrichtung der Reckstange/Ventil
- A4
- Bereich der Rückführbewegung