專(zhuān)利名稱：用于加熱塑料預(yù)成型坯的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于加熱塑料預(yù)成型坯的裝置和方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，這種裝置和方法已久為熟知。在塑料容器的制作過(guò)程中，加熱塑料預(yù)成型坯及隨后在成型步驟(例如拉伸吹塑成型步驟)中將它們擴(kuò)展成塑料容器是很常見(jiàn)的手段。為了這個(gè)目的，在現(xiàn)有技術(shù)中，已知常使用紅外線烘箱，塑料預(yù)成型坯在其中穿過(guò)并被加熱。除此以外，最近還開(kāi)始使用微波烘箱，在微波烘箱中，塑料預(yù)成型坯被微波加熱。這種用于塑料預(yù)成型坯的加熱裝置在DE 102007022386A1中記載。該專(zhuān)利的主要內(nèi)容作為參考包含在本申請(qǐng)的主要內(nèi)容中。在諧振腔中利用微波進(jìn)行拉伸吹塑成型步驟的塑料預(yù)成型坯加熱存在的問(wèn)題是對(duì)塑料預(yù)成型坯均勻加熱。從上述文件以及DE 101008024108中已知的方法是，嘗試均勻地加熱塑料預(yù)成型坯的縱向側(cè)面。但是，這種塑料預(yù)成型坯的圓頂區(qū)域(即其底部)出現(xiàn)了問(wèn)題。由于兩種不同電介質(zhì)之間的電磁場(chǎng)干擾，與電場(chǎng)平行的遷移的區(qū)域的電場(chǎng)比與其垂直的區(qū)域中的電場(chǎng)明顯較強(qiáng)。但是，由于電場(chǎng)E的角度根據(jù)反射定律而改變，其大小也隨之變化。因此，幾乎平行入射分界面的E矢量將幾乎保持恒定，且對(duì)于以銳角進(jìn)入的矢量，大小將陡然下降。因此，塑料預(yù)成型坯的側(cè)面將被相對(duì)劇烈地加熱，而其圓頂(dome)將保持低溫。此時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中有時(shí)使用所謂的單模諧振腔。由于它們的型號(hào)和磁電管輻射的頻率，它們僅僅接受所謂的HlO模式，因?yàn)橛捎趥鞑ザ珊头纸缑骈L(zhǎng)度，不會(huì)形成其它共振。由于E電場(chǎng)線在金屬表面上是豎直的(因?yàn)樗蟹秦Q直分量將通過(guò)金屬導(dǎo)體流失)，所以HlO模式的場(chǎng)在諧振腔的兩個(gè)平行壁之間是豎直的。對(duì)于分界面長(zhǎng)度λ c(低于該值，諧振腔中不會(huì)形成任何波)，應(yīng)用關(guān)系式Xc = 2a，其中a是較寬邊(例如波導(dǎo)的較寬邊)的長(zhǎng)度。這意味著加熱塑料預(yù)成型坯的圓頂區(qū)域，尤其是注入點(diǎn)周?chē)?，比加熱其縱向側(cè)面
難得多。DE 102007022386中公開(kāi)了這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)可行的解決方法，其中描述了一個(gè)反射元件。該金屬反射元件引起導(dǎo)電面附近的電場(chǎng)區(qū)域的畸變以及合適幾何選擇下的快速增長(zhǎng)。這種本地增長(zhǎng)此時(shí)使能對(duì)圓頂區(qū)域的加熱增強(qiáng)。但是，該“反射元件”也具有缺點(diǎn)。例如，它們可能會(huì)被污染，且因此不得不使用額外的清潔部件(例如永久安裝的刷子)對(duì)其進(jìn)行清洗。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在提供一種用于加熱塑料預(yù)成型坯的裝置，使得塑料預(yù)成型坯被均勻地加熱。優(yōu)選地，不需要上述反射部件。根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主要內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施例和擴(kuò)展是從屬權(quán)利要求的主要內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明的用于加熱容器尤其是塑料預(yù)成型坯的裝置，包括至少一個(gè)微波產(chǎn)生部件，該微波產(chǎn)生部件產(chǎn)生微波形式的電磁交替場(chǎng)。除此以外，該裝置還包括微波傳輸部件，該微波傳輸部件將微波產(chǎn)生部件產(chǎn)生的微波傳輸至諧振部件。另外，該裝置還包括輸送工具，該輸送工具相對(duì)諧振部件輸送塑料預(yù)成型坯，所述諧振部件具有諧振室，該諧振室形成用于加熱塑料預(yù)成型坯的接收室。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)諧振部件，使得用于加熱容器的電場(chǎng)的電場(chǎng)線的排布相對(duì)于該容器的縱向至少部分地傾斜。優(yōu)選地，所有場(chǎng)線的排列或朝向都相對(duì)于容器的縱向傾斜，且每條場(chǎng)線還最好相互平行。但是，僅僅諧振室內(nèi)的部分場(chǎng)線的方向相對(duì)塑料預(yù)成型坯的縱向傾斜也是可行的。特別地，至少部分地這些場(chǎng)線相對(duì)于塑料預(yù)成型坯的縱向傾斜，并在加熱過(guò)程中從幾何上傳過(guò)塑料預(yù)成型坯的圓頂區(qū)域。然而，每條場(chǎng)線的方向在諧振部件內(nèi)變化也是可行的。電場(chǎng)線的朝向最好通過(guò)諧振室內(nèi)壁的特定排布來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些內(nèi)壁最好相對(duì)相應(yīng)的電場(chǎng)線垂直排布?，F(xiàn)有技術(shù)中常常如此排布諧振部件，使得電場(chǎng)的場(chǎng)線平行于塑料預(yù)成型坯的縱向延伸。如上所述，這將導(dǎo)致塑料預(yù)成型坯的圓頂區(qū)域出現(xiàn)問(wèn)題。電場(chǎng)的傾斜定位或旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)塑料預(yù)成型坯更均勻的加熱。換言之，將諧振部件內(nèi)的電場(chǎng)相對(duì)塑料預(yù)成型坯的縱向或預(yù)成型坯軸進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)。由于這種旋轉(zhuǎn)，最小電場(chǎng)的位置將移至塑料預(yù)成型坯的圓頂?shù)臋M向區(qū)域，且最大電場(chǎng)的位置將移至另一側(cè)。優(yōu)選地，所述裝置包括旋轉(zhuǎn)工具，該旋轉(zhuǎn)工具至少在加熱時(shí)旋轉(zhuǎn)容器，尤其是相對(duì)于其縱向軸旋轉(zhuǎn)。若現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)了塑料預(yù)成型坯，電場(chǎng)的最小值和最大值將隨著時(shí)間的推移進(jìn)行疊加，因此，在塑料預(yù)成型坯移動(dòng)的過(guò)程中，尤其是沿其縱向移動(dòng)時(shí)，它的圓頂將被均勻加熱。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，諧振部件使得電場(chǎng)的場(chǎng)線與塑料容器的縱向之間的角度在 10°和45°之間，最好在15°和25°之間。原則上，在0°至90°之間傾斜場(chǎng)線是可行的， 但是，由于塑料預(yù)成型坯的余下區(qū)域尤其是邊緣區(qū)域也必須被加熱，例如塑料預(yù)成型坯的支撐環(huán)以下必須被充分加熱，所指出的角度范圍10°至45°是最佳的。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，諧振室的排布相對(duì)于塑料容器的縱向傾斜。在上一應(yīng)用中， 諧振腔的平行壁相對(duì)塑料預(yù)成型坯的軸垂直，因此，電場(chǎng)與塑料預(yù)成型坯的Z軸平行。若諧振部件現(xiàn)在被旋轉(zhuǎn)偏離該垂直位置，諧振部件中以駐波形式形成的電場(chǎng)也將被旋轉(zhuǎn)。但是， 諧振部件具有相應(yīng)傾斜的內(nèi)壁也是可行的。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，諧振室包括圓頂區(qū)域，微波通過(guò)該圓頂區(qū)域?qū)胫C振部件。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述裝置包括移動(dòng)設(shè)備，該移動(dòng)設(shè)備通過(guò)沿著諧振部件的縱向或相對(duì)其縱向傾斜地將塑料容器移入諧振部件來(lái)弓I導(dǎo)塑料容器。優(yōu)選地，該諧振室設(shè)于可移動(dòng)載體上?？梢允?，例如圓形載體，該圓形載體上排布有多個(gè)這樣的諧振室。通過(guò)這種方式，沿著圓形路徑移動(dòng)塑料預(yù)成型坯時(shí)可以對(duì)其加熱。本發(fā)明還涉及一種用于加熱塑料容器尤其是塑料預(yù)成型坯的方法。在該方法的第一步中，弓丨入塑料預(yù)成型坯。隨后，向塑料預(yù)成型坯施加電場(chǎng)，通過(guò)這個(gè)電場(chǎng)對(duì)塑料預(yù)成型坯加熱。在該過(guò)程中，在微波產(chǎn)生部件中產(chǎn)生上述電場(chǎng)。另外，接下來(lái)將塑料預(yù)成型坯移出諧振室。根據(jù)本發(fā)明，用于加熱容器的電場(chǎng)的場(chǎng)線相對(duì)塑料預(yù)成型坯的縱向傾斜地延伸。優(yōu)選地，塑料預(yù)成型坯分別相對(duì)于諧振室移動(dòng)，但是相反地，移動(dòng)諧振室也是可行的。優(yōu)選地，至少在應(yīng)用電場(chǎng)時(shí)，塑料容器相對(duì)其縱向旋轉(zhuǎn)。特別地，通過(guò)所述傾斜朝向與塑料預(yù)成型坯相對(duì)其縱向的旋轉(zhuǎn)這兩者之間的交互作用，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料預(yù)成型坯的圓頂區(qū)域的均勻加熱。優(yōu)選地，在加熱時(shí)旋轉(zhuǎn)塑料預(yù)成型坯大致一周或一周的整數(shù)倍。在另一優(yōu)選方法中，通過(guò)沿著諧振室的縱向移動(dòng)塑料容器，將該塑料容器引入諧振室。


其它優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例將通過(guò)以下附圖變得顯而易見(jiàn)，其中
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的加熱裝置的透視圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的加熱裝置的另一示意圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的諧振部件的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的諧振部件的示意圖5ajb是用于說(shuō)明塑料預(yù)成型坯中的場(chǎng)分布的兩幅對(duì)比示意圖
圖6a、6b是對(duì)塑料預(yù)成型坯加熱的另兩幅對(duì)比示意圖。
標(biāo)號(hào)清單
1裝置
4輸送工具
5機(jī)器軸
6諧振部件
8諧振室
10塑料預(yù)成型坯
IOa塑料預(yù)成型坯的圓頂區(qū)域
IOb塑料預(yù)成型坯的縱向區(qū)域
12耦合區(qū)域
14輸送工具
18接收室25的縱向剖面
20微波產(chǎn)生部件
22微波傳輸部件或波導(dǎo)
23調(diào)節(jié)部件
23a、23b、23c調(diào)節(jié)引腳
24載體
25接收室
30微波加熱部件
41孔隙
42固定組件
L塑料預(yù)成型坯的縱向
Ll諧振室的縱向E 電場(chǎng)Pl塑料容器的移動(dòng)方向P2塑料容器的旋轉(zhuǎn)
具體實(shí)施例方式圖1示出了用于預(yù)成型坯10的加熱裝置1，這里的加熱裝置1是圓形的，且在加熱過(guò)程中，通過(guò)載體M依據(jù)加熱裝置的圓周沿著圓形路徑來(lái)移動(dòng)這些預(yù)成型坯。同時(shí)，這里的載體M還構(gòu)成方形波導(dǎo)，并形成輸送部件的一部分，輸送部件通常用4標(biāo)識(shí)。在該載體上，提供多個(gè)微波產(chǎn)生部件20或微波緊湊頭20。另外，裝置1還包括微波加熱部件30，微波加熱部件30也環(huán)繞機(jī)器軸5。附圖標(biāo)記8指的是諧振室，塑料預(yù)成型坯10被引入諧振室。附圖標(biāo)記14指的是輸送工具，輸送工具14移動(dòng)塑料預(yù)成型坯，例如沿著它們的縱向軸L向諧振室8移動(dòng)塑料預(yù)成型坯。圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置的更詳細(xì)的示意圖。對(duì)于這個(gè)實(shí)施例，在波導(dǎo)旁邊提供了三個(gè)調(diào)節(jié)引腳23a、2!3b和23c，這些調(diào)節(jié)引腳一起形成調(diào)節(jié)部件23，用于調(diào)節(jié)微波功率。附圖標(biāo)記42表示固定組件，附圖標(biāo)記41表示將微波引入諧振室8的孔隙。附圖標(biāo)記25表示用于加熱塑料預(yù)成型坯(未示出)的接收室。附圖標(biāo)記18指的是接收室25的縱向剖面。附圖標(biāo)記12指的是耦合區(qū)域，微波通過(guò)該耦合區(qū)域耦合到諧振部件6中。圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的諧振室6的剖面示意圖?？梢钥闯?，這里，可以沿著該室縱向L將塑料預(yù)成型坯引入該室中。其中，諧振部件中的電場(chǎng)E在塑料預(yù)成型坯的圓頂區(qū)域IOa中相當(dāng)弱，因此，僅僅微弱地給該圓頂區(qū)域中的塑料預(yù)成型坯加熱。因而，在隨后的吹塑成型過(guò)程中，該微弱加熱區(qū)域內(nèi)的任何材料拉伸都將減少到最小。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的諧振部件6的剖面示意圖?？梢钥闯?，諧振室8相對(duì)于塑料預(yù)成型坯的縱向L傾斜排布。更具體地，諧振室8的縱向Ll相對(duì)于塑料預(yù)成型坯的縱向L呈某角度延伸，且不相互垂直。因此，諧振室中產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)線E不沿著塑料預(yù)成型坯的縱向延伸，而是相對(duì)它傾斜。通過(guò)這種方式，下面還將詳細(xì)描述，塑料預(yù)成型坯的圓頂區(qū)域IOa也將被充分加熱。將塑料預(yù)成型坯沿著方向Pl引入諧振室并沿著相反于Pl的方向移出諧振室8。附圖標(biāo)記P2表示塑料預(yù)成型坯相對(duì)其縱向軸的旋轉(zhuǎn)。圖如和恥示出了塑料預(yù)成型坯內(nèi)的場(chǎng)分布。在圖fe所示的示意圖中，電場(chǎng)的場(chǎng)線平行于塑料預(yù)成型坯的縱向L延伸。這意味著在塑料預(yù)成型坯的區(qū)域IOb中，產(chǎn)生了強(qiáng)電場(chǎng)(由長(zhǎng)箭頭表示)，這導(dǎo)致了對(duì)塑料預(yù)成型坯的增強(qiáng)的加熱。通過(guò)對(duì)比，在圓頂區(qū)域內(nèi)， 僅僅對(duì)塑料預(yù)成型坯產(chǎn)生了下降的或最少的加熱，因?yàn)檫@里的電場(chǎng)明顯減弱了。然而，在圖恥所示的示意圖中，電場(chǎng)E的方向相對(duì)于塑料預(yù)成型坯的縱向傾斜。此時(shí)，電場(chǎng)在標(biāo)識(shí)為“最大”的區(qū)域較強(qiáng)且在標(biāo)識(shí)為“最小”的區(qū)域較弱，即具有最小場(chǎng)強(qiáng)的區(qū)域偏離塑料預(yù)成型坯的縱向L。若現(xiàn)在相對(duì)塑料預(yù)成型坯的縱向軸L將其旋轉(zhuǎn)，將實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料預(yù)成型坯的圓頂區(qū)域IOa的均勻加熱。另外，相對(duì)于與塑料預(yù)成型坯的縱向軸平行的軸旋轉(zhuǎn)塑料預(yù)成型坯，即采用塑料預(yù)成型坯的偏心旋轉(zhuǎn)，也是可行的。相對(duì)于與塑料預(yù)成型坯的縱向相傾斜的軸旋轉(zhuǎn)塑料預(yù)成型坯也是可行的。但是，此時(shí)，結(jié)果可能是電場(chǎng)E至少有時(shí)相對(duì)于塑料預(yù)成型坯的旋轉(zhuǎn)軸傾斜。圖6a和6b示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(圖6a)和根據(jù)本發(fā)明(圖6b)的對(duì)塑料預(yù)成型坯加熱的示意圖。如圖6a和6b中所示，通過(guò)與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，通過(guò)本發(fā)明的步驟，實(shí)現(xiàn)了對(duì)塑料預(yù)成型坯的所有區(qū)域的均勻加熱。但是，為了這個(gè)目的，還可以使用相對(duì)于縱向傾斜的電場(chǎng)，以便有意地加熱塑料預(yù)成型坯的具有不同標(biāo)識(shí)的不同區(qū)域。還可以例如通過(guò)相對(duì)于平行于其縱向但橫向偏離的軸旋轉(zhuǎn)塑料預(yù)成型坯，而不是相對(duì)于其縱向旋轉(zhuǎn)，來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。還可以在加熱過(guò)程中，有意地旋轉(zhuǎn)塑料預(yù)成型坯例如一周半或半周等，而不是一整周。此時(shí)，例如，還可以使塑料預(yù)成型坯的外壁在某些區(qū)域加熱較強(qiáng)而在其它區(qū)域加熱較弱。在接下來(lái)的成型過(guò)程中，具有非圓形橫截面的容器，例如橢圓容器，可以通過(guò)這種方式生產(chǎn)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，在加熱時(shí)旋轉(zhuǎn)塑料預(yù)成型坯，但是不持續(xù)以相同的速度，而是階梯式或以變化的旋轉(zhuǎn)速度。通過(guò)這種方式，圍墻的某些區(qū)域?qū)⒈绕渌鼌^(qū)域受熱更強(qiáng)，使得在延展時(shí)又可以吹塑成型非圓形容器。申請(qǐng)人:保留主張本申請(qǐng)文件所公開(kāi)的所有特征的權(quán)利，這些特征對(duì)本發(fā)明是重要的，它們獨(dú)立地或組合起來(lái)相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)是新穎的。
權(quán)利要求
1.一種用于加熱容器(10)尤其是塑料預(yù)成型坯(10)的裝置(1)，包括至少一個(gè)用于產(chǎn)生微波形式的電磁交替場(chǎng)的微波產(chǎn)生部件(20)，用于將微波產(chǎn)生部件00)產(chǎn)生的微波傳輸至諧振部件(6)的微波傳輸部件O)，還包括用于相對(duì)諧振部件(6)輸送塑料預(yù)成型坯的輸送工具G)，所述諧振部件(6)具有諧振室(8)，該諧振室形成用于加熱塑料預(yù)成型坯 (25)的接收室(10)，其特征在于，所述諧振部件(6)的排布使得用于加熱容器(10)的電場(chǎng)的電場(chǎng)線(E)相對(duì)于該容器的縱向(L)至少部分地傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其特征在于，所述裝置包括旋轉(zhuǎn)部件(14)，該旋轉(zhuǎn)部件至少在加熱時(shí)相對(duì)于其縱向軸(L)旋轉(zhuǎn)容器(10)。
3.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(1)，其特征在于，諧振部件(6)的排布使得場(chǎng)線(E)與塑料容器的縱向(L)之間的角度在10°和45°之間，最好在15°和25°之間。
4.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(1)，其特征在于，諧振室(8)的排布相對(duì)于塑料容器(10)的縱向傾斜。
5.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(1)，其特征在于，諧振室包括耦合區(qū)域(12)， 微波通過(guò)該耦合區(qū)域?qū)胫C振部件(6)。
6.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(1)，其特征在于，所述裝置(1)包括移動(dòng)設(shè)備，該移動(dòng)設(shè)備通過(guò)沿著諧振部件的縱向(L)將塑料預(yù)成型坯移入諧振室來(lái)引導(dǎo)塑料容ο
7.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(1)，其特征在于，該諧振室(8)設(shè)于可移動(dòng)載體(24)上。
8.一種用于加熱塑料容器(10)尤其是塑料預(yù)成型坯的方法，包括以下步驟將塑料預(yù)成型坯(10)引入諧振室(8)中；向塑料容器(10)施加電場(chǎng)(E)，并利用所述電場(chǎng)對(duì)塑料預(yù)成型坯加熱；將塑料預(yù)成型坯移出諧振室(8)；其特征在于，用于加熱容器的電場(chǎng)的場(chǎng)線(E)相對(duì)塑料預(yù)成型坯(10)的縱向(L)至少部分地傾斜地延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，至少在應(yīng)用電場(chǎng)時(shí)，塑料容器(10)相對(duì)其縱向旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過(guò)沿著諧振室(8)的縱向移動(dòng)塑料容器(10)，將該塑料容器(10)引入諧振室(S)0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于加熱容器(10)尤其是塑料預(yù)成型坯(10)的裝置(1)，包括至少一個(gè)用于產(chǎn)生微波形式的電磁交替場(chǎng)的微波產(chǎn)生部件(20)，用于將微波產(chǎn)生部件(20)產(chǎn)生的微波傳輸至諧振部件(6)的微波傳輸部件(2)，還包括用于相對(duì)諧振部件(6)輸送塑料預(yù)成型坯的輸送工具(4)，所述諧振部件(6)具有諧振室(8)，該諧振室形成用于加熱塑料預(yù)成型坯(25)的接收室(10)。根據(jù)本發(fā)明，所述諧振部件(6)的排布使得用于加熱容器(10)的電場(chǎng)的電場(chǎng)線(E)相對(duì)于該容器的縱向(L)傾斜。本發(fā)明還涉及一種用于加熱容器(10)尤其是塑料預(yù)成型坯(10)的方法。
文檔編號(hào)B29C35/08GK102441957SQ20111029987
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月4日
發(fā)明者康拉德·森 申請(qǐng)人:克朗斯股份有限公司