CH690095A5 - Dispositif de chauffage pour machines de transformation de matières plastiques. - Google Patents

Description

  
 



  La présente invention concerne un dispositif de chauffage pour machine de transformation de matière plastique comportant, agencé le long d'un chemin de guidage, un dispositif de chauffage agencé pour coopérer avec au moins une rangée de préformes portées par des supports acheminés à travers le dispositif de chauffage, ce dernier présentant un corps de chauffe agencé en regard des préformes. 



  On connaît du brevet CH 683 757 une machine pour la transformation de matières plastiques, sous forme d'une machine pour la fabrication de récipients en PET, comportant un dispositif de chauffage. Dans ce dispositif, les préformes alignées en une seule rangée sont déplacées dans le dispositif de chauffage qui comprend des lampes infra-rouge disposées des deux côtés le long de la rangée de préformes. 



  Pour chauffer une seule rangée de préformes, le dispositif de chauffage présente donc deux corps de chauffe à lampes infra-rouge. Une grande partie de l'énergie de ces dernières n'est pas spécifiquement dirigée vers les préformes à chauffer, mais dispersée latéralement et vers le haut et vers le bas dans l'environnement général du dispositif de chauffage et de la machine. Le dispositif de chauffage connu est donc peu économique et produit une élévation de la température environnante indésirable, voire nuisible. 



  La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et elle est caractérisée à cet effet par le fait que le corps de chauffe comprend au moins quatre tubes de chauffage contenant chacun une lame de chauffe bidirectionnelle agencé pour émettre un rayonnement chauffant sur deux cotés opposés, les préformes étant disposées en au moins deux rangées parallèles de préformes dans le disositif de chauffage (10), les quatre tubes pouvant être agencés entre les deux rangées parallèles de préformes pour former un corps de chauffe à section polygonale,

   chacune des lames de chauffe étant inclinée d'un angle prédéterminé par rapport à un plan vertical tel qu'une première de ses faces émet un rayonnement chauffant en direction de la rangée de préformes voisines et tel que la deuxième face émet un rayonnement chauffant sensiblement en direction de l'espace libre entre les tubes de chauffe opposés vers la rangée de préformes plus éloignée. 



  On obtient ainsi un dispositif de chauffage avec un très haut rendement énergétique. Le rayonnement émis par chaque tube de chauffe est dirigé avec précision vers les préformes à chauffer et un seul corps de chauffe suffit pour chauffer simultanément deux rangées de préformes. Des zones d'ombre du rayonnement chauffant sur les préformes sont évitées. La puissance de chauffage peut ainsi être diminuée très fortement, d'où d'importantes économies d'énergie. L'environnement général de la machine peut ainsi rester à une température peu élevée. 



  Selon un mode d'exécution préféré, le corps de chauffe présente une section sensiblement rectangulaire et la po sition horizontale et verticale des tubes de chauffage par rapport au bâti du corps de chauffe et ledit angle prédéterminé sont ajustables en fonction de la taille des préformes. 



  Ces caractéristiques assurent un chauffage très efficace et à haut rendement. Il est également possible de chauffer différentiellement certaines zones en fonction de la transformation ultérieure désirée. 



  Très favorablement, le dispositif de chauffage comprend des réflecteurs agencés dans une position extérieure par rapport aux tubes de chauffe et aux préformes et conformés de façon à réfléchir le rayonnement chauffant émis par les tubes de chauffe disposés plus près des réflecteurs en direction des préformes de la rangée la plus éloignée de préformes à travers l'espace libre entre deux préformes successives de la rangée la plus proche. 



  On obtient ainsi également une répartition thermique horizontale optimale concentrant l'ensemble du rayonnement vers les préformes à chauffer. Le rendement est ainsi encore significativement amélioré, amenant des économies d'énergie importantes. 



  Avantageusement, les réflecteurs sont de forme cylindrique incurvée et d'une largeur sensiblement égale à la distance séparant les centres de deux préformes successives. 



  Cette disposition permet une construction simple et assurant un haut rendement énergétique. 



  Selon un mode d'exécution avantageux, le dispositif de chauffage comprend un dispositif de ventilation comprenant  des moyens destinés à diriger des flux d'aération séparés vers les tubes de chauffe, vers les deux rangées de préformes et vers leurs supports. 



  Ces caractéristiques assurent une ventilation et un refroidissement séparé efficace. 



  Le dispositif de ventilation comprend ainsi favorablement une paroi horizontale destinée à séparer un canal d'aération inférieur dans lequel se trouvent les supports de trois canaux d'aération supérieurs comportant un canal central destiné à diriger de l'air vers les tubes de chauffe et deux canaux latéraux destinés à diriger de l'air vers les préformes. 



  Chaque partie du dispositif de chauffage peut ainsi être refroidie ou soumise à un renouvellement d'air de façon différenciée. 



  Avantageusement, lesdits réflecteurs constituent simultanément des déflecteurs destinés à diriger l'air des canaux latéraux vers les préformes. 



  On obtient ainsi une construction particulièrement simple, tout en évitant efficacement un échauffement indésiré des réflecteurs. 



  D'autres avantages ressortent des caractéristiques exprimées dans les revendications dépendantes et de la description exposant ci-après l'invention plus en détail à l'aide de dessins qui représentent schématiquement et à titre d'exemple un mode d'exécution. 
 
   La fig. 1 est une vue schématique en plan d'une machine pour la transformation de matières plastiques dans laquelle le dispositif de chauffage selon l'invention est  intégré. 
   La fig. 2 est une vue en plan du dispositif de chauffage. 
   La fig. 3 est une vue en coupe longitudinale à travers le dispositif de chauffage. 
   La fig. 4 est une vue en coupe transversale à travers le dispositif de chauffage. 
   La fig. 5 est une vue en coupe partielle horizontale à travers le dispositif de chauffage. 
 



  En référence à la fig. 1, la machine pour la transformation de matière plastique, telle qu'une machine pour la fabrication de récipients en matière plastique par étirage-soufflage dans laquelle le dispositif de chauffage 10 selon l'invention est intégré, comprend un châssis 12 sur lequel les différents dispositifs et organes de la machine sont montés de façon modulaire. Des préformes 14 pour les récipients à fabriquer sont fournies par l'intermédiaire d'un rail double 15 formant un plan incliné pour arriver dans un dispositif de chargement par retournement connu en soi illustré schématiquement en 16, dans lequel les préformes sont retournées et disposées col en bas dans des supports 17 portés par des transporteurs 18, chaque transporteur portant deux supports 17. 



  Les préformes 14 sont alors chauffées dans le dispositif de chauffage 10 et acheminées vers un dispositif soufflage 19 ou d'étirage-soufflage. Après leur formation, les récipients sont enlevés des supports 17 dans un dispositif de déchargement par retournement, d'où ils peuvent être conditionnés en vue de leur future utilisation ou achemi nés vers des stations de stérilisation, de remplissage, d'étiquetage, d'emballage, etc. 



  Les supports 17 vides portés par les transporteurs 18 sont ensuite acheminés vers le dispositif de chargement 16 des préformes. 



  Les transporteurs 18 sont constitués par des plaques 22 (fig. 4) de forme rectangulaire allongée avec des extrémités arrondies comportant deux alésages 23 dans lesquels les supports 17 sont maintenus. Ces plaques 22 reposent latéralement sur un chemin de guidage 24 comportant deux rails latéraux 25, 26 et se touchent mutuellement. Ce chemin de guidage comprend deux parties 28, 29 distinctes. 



  Une première partie 28 comprend la sortie du dispositif de chauffage 10, le dispositif d'étirage-soufflage 19, le dispositif de déchargement et le parcours de liaison vers le dispositif de chargement 16 et le dispositif de chargement 16 des préformes 14. Dans cette première partie 28, les plaques 22 se touchent par leurs extrémités arrondies et sont alignées les unes derrière les autres formant une seule rangée unique de supports 17 et de préformes 14. 



  Au contraire, dans la seconde partie 29 du chemin de guidage 20, les plaques 18 se touchent en particulier par leurs côtés longs et forment ainsi deux rangées parallèles de préformes 14, les deux supports 17 de chaque transporteur 18 étant alignés suivant une direction perpendiculaire à la direction de déplacement des transporteurs. 



  Il est bien entendu que le nombre parallèle de rangées de transporteurs 18 dans la seconde partie 29 pourrait être supérieur à 1 selon les applications et la grandeur  de la machine. Cette seconde partie 29 comprendra néanmoins au moins une rangée de transporteurs 18, donc deux rangées parallèles de préformes 14 et de supports 17 alignées suivant le sens de déplacement dans le parcours du chemin de guidage dans le dispositif de chauffage 10, ainsi que dans son entrée et dans sa sortie. 



  Le déplacement des transporteurs 18 dans la première et la seconde partie 28, 29 du chemin de guidage est obtenu par poussée au moyen de vérins schématiquement indiqués en 32 et 33. Etant donné que ce chemin de guidage 24 constitue un circuit fermé, la vitesse linéaire de déplacement est plus grande dans la première partie 28 par rapport à la seconde partie 29. Ceci permet un échauffement graduel et optimal des préformes pendant une durée prolongée. Comme la phase d'échauffement des préformes nécessite une durée plus longue que les autres phases et opérations de fabrication, on obtient un fonctionnement en continu avec un rendement très élevé, tout en réduisant la longueur du parcours de fabrication et donc l'encombrement général de la machine. 



  La construction de ce dispositif d'échauffement 10 est expliquée plus en détail en référence aux fig. 2 à 5 et comprend un four 35 avec un bâti mobile 36 monté de façon coulissante verticalement sur le châssis 12. Grâce à des vérins pneumatiques 37, ce four 35 peut être monté d'une position active (fig. 3 et 4) vers une position inactive lors d'une interruption dans la chaîne de fabrication ou lors d'un arrêt ou du démarrage de la machine. Ainsi, le grand nombre de préformes se trouvant dans le four n'est pas détérioré. En effet, même lorsqu'on éteint le four  lors d'une interruption, la chaleur rémanente persistant après le déclenchement du four risque d'endommager sévèrement les préformes se trouvant dans le four. Avec un four mobile, on remédie entièrement à cet inconvénient. 



  Le four 35 comprend un corps de chauffe 39 suspendu au bâti mobile 36. Ce corps de chauffe comprend quatre tubes à lame de chauffe bidirectionnelle en carbone 40 s'étendant longitudinalement sur la majeure partie du four. Ces tubes 40 sont agencés de façon à émettre un rayonnement chauffant dirigé de deux côtés opposés. 



  Le corps de chauffe 39 est en position active placé entre deux rangées 41, 42 de préformes de façon à chauffer simultanément les préformes 2 des deux rangées entre lesquelles il est disposé. Ce corps de chauffe 39 et les deux rangées de préformes associées sont entourés par une hotte de chauffe 46 fixée au bâti 36. Au niveau du four, les supports 17 pour les préformes sont protégés par un profilé de protection 48. Un ventilateur 71 (fig. 2, 3) disposé à la sortie du four 40 assure le renouvellement d'air dans la zone d'échauffement. 



  En référence à la fig. 4, les préformes 14 sont disposées, col en bas, dans la partie supérieure du support 17 constitué par un organe annulaire de retenue 50. Ces supports 17 comportent une partie tubulaire traversant des paliers engagés dans les alésages 23 des plaques 18. Ces paliers sont également retenus au moyen d'une rainure annulaire sur les rails du chemin de guidage 24 sur lequel les plaques 18 reposent. 



  Les supports 17 sont, à leur extrémité inférieure, solidaires d'un pignon d'entraînement 51. 



  La seconde partie 29 du chemin de guidage 24 est munie d'un mécanisme d'entraînement en rotation des préformes 14. Ce mécanisme, non illustré, comprend une chaîne ou courroie agencée parallèlement au chemin de guidage entre deux pignons et entraînée par un moteur, pour coopérer avec les pignons 51 de façon à mettre en rotation les supports 17 et les préformes 14 pendant leur passage dans le dispositif de chauffage 10. 



  En référence à la fig. 4, les quatre tubes 40 à lame de chauffe bidirectionnelle 54 du corps de chauffe 39 sont arrangées suivant une disposition générale rectangulaire avec des écartements horizontal A et vertical B réglables. Chaque lame de chauffe 54 présente un angle  alpha  réglable avec un plan vertical, de façon que sa face antérieure émet son rayonnement chauffant sensiblement sous un angle d'incidence de 90 DEG - alpha  vers les préformes 41, 42 voisines et de façon que sa face postérieure émet son rayonnement chauffant entre les tubes opposés vers les préformes de la rangée plus éloignée. Les centres des faisceaux antérieur et postérieur de rayonnement chauffant émis par chaque tube 40 sont schématiquement indiqués par les   flèches 55, 56 à la fig. 4. 



  Le rayonnement chauffant combiné antérieur et postérieur des quatre tubes 40 permet donc d'obtenir un échauffement très efficace dirigé sur toute la hauteur des préformes 14, mais limité à cette hauteur. Vers le haut et vers le bas, le rayonnement chauffant diminue très fortement dans la partie centrale comme cela est indique par les courbes 58, 59 à allure hyperbolique correspondant à des courbes isothermes. Les pertes énergétiques dues à un  rayonnement dirigé vers le haut et vers le bas sont donc fortement réduites. Etant donné que la majeure partie du rayonnement chauffant émis par la face postérieure des lames chauffantes 54 est dirigée entre les tubes chauffant opposés, des zones d'ombres du rayonnement chauffant sur les préformes 14 sont évitées. 



  Par un réglage en translation horizontale et verticale de chacun des tubes chauffant 40 par rapport au bâti du corps de chauffe 39 et par un ajustage de l'angle d'inclinaison  alpha  adéquat, il est possible d'optimaliser la répartition géométrique exacte du rayonnement chauffant dans un plan perpendiculaire au corps de chauffe 39 et ceci pour toutes  formes et dimensions des préformes 14. Des économies d'énergie considérables peuvent ainsi être réalisées par cette disposition favorable des éléments du corps de chauffe. Il est également possible de chauffer différentiellement certaines zones des préformes plus ou moins fortement en fonction de la transformation ultérieure désirée de la matière plastique. 



  En référence aux fig. 2 et 5, le dispositif chauffant 10 comprend également des moyens destinés à diriger de façon adéquate le rayonnement chauffant en vue d'obtenir une répartition thermique horizontale optimale. Ces moyens sont constitués par des réflecteurs 60 fixés au bâti mobile 36 à l'extérieur des préformes 14. Ces réflecteurs 60 à forme cylindrique à section incurvée sont conformés de façon à réfléchir le rayonnement 62 émis entre deux préformes voisines d'une rangée 41, de manière que le rayonnement réfléchi 63 soit concentré sur une préforme 14 située sur la rangée opposée 42. Les réflecteurs  60 sont disposés en rangée les uns à la suite des autres avec une distance de centre à centre correspondant à celle de deux préformes 14 successives d'une rangée. Leur largeur est sensiblement égale à la distance séparant les centres de deux préformes 14 successives (fig. 2). 



  Ainsi, sur le plan horizontal également pratiquement aucun rayonnement chauffant n'est perdu par des émissions non dirigées sur des préformes, ce qui permet encore de réaliser d'importantes économies d'énergie. 



  L'ensemble des moyens verticaux et horizontaux destinés à diriger le rayonnement chauffant a pour résultat que l'énergie émise par le corps chauffant est dirigée de façon optimale et réglable sur les préformes. Les pertes calorifiques sont donc évitées aussi efficacement que possible. Le corps chauffant 39 pourra donc fonctionner avec une puissance fortement réduite, ce qui permet de diminuer de façon importante la température ambiante de la machine 12 dans laquelle le dispositif chauffant 10 est intégré. 



  Il est bien entendu que le corps chauffant 39 pourra présenter un nombre supérieur à quatre de tubes chauffants 40. Ainsi, pour des préformes de hauteur très importante deux, voire quatre ou davantage, de tubes à lames de chauffe 54 inclinées pourront être superposées pour former deux rangées parallèles séparées par la distance A. 



  En référence aux fig. 2 et 3, le dispositif de chauffage 10 est équipé d'un dispositif de ventilation 70 comportant un ventilateur 71 agencé à la sortie du four 35 et destiné à envoyer de l'air frais dans les différentes parties du four 35 suivant une direction 72 opposée à la direction d'avancement 73 des préformes. 



  Ce dispositif de ventilation comprend quatre canaux de ventilation séparés sur le plan horizontal et le plan vertical. Le profilé de protection 48 sépare des canaux supérieurs 75, 76, 77 d'un canal inférieur 78, dans lequel les supports 17 et les transporteurs 18 sont refroidis. Au dessus du profilé 48, on obtient par un canal central supérieur 75 un renouvellement de l'air entourant les tubes chauffants 40, tandis que deux canaux latéraux supérieurs 76, 77, séparés du canal central supérieur 75 par les réflecteurs 60, permettent de diriger de l'air vers les préformes 14. Du fait de leur forme incurvée, les réflecteurs 60 seront simultanément de déflecteurs destinés à diriger l'air de ventilation en direction des préformes 14 et des supports 17. On obtient ainsi une aération efficace autour des préformes 14 tout en refroidissant les réflecteurs 60.

   L'air de ventilation est évacué du four par un conduit de sortie 79. 



  Il est bien entendu que le mode de réalisation décrit ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et qu'il peut recevoir toute modification désirable à l'intérieur du cadre tel que défini par la revendication 1. 



  Ainsi, le dispositif de chauffage 10 pourrait être conçu pour un plus grand nombre de paires de rangées parallèles de préformes et comporte alors plusieurs corps de chauffe 39 arrangés parallèlement les uns aux autres. 



  La machine pour transformation de matières plastiques 12 pourrait être de toute autre nature. En particulier, le déplacement des transporteurs 18 pourra être réalisé par tous autres moyens d'actionnement tels que courroies et chaînes d'entraînement, roues indexées coopérant avec les  supports 17 ou avec les transporteurs 18. Le chemin de guidage 24 pourra, en particulier dans sa première partie 28, avoir une toute autre forme, par exemple en demi-cercle ou irrégulière. 



  La machine pourra être reliée directement ou indirectement à d'autres dispositifs assurant un traitement ultérieur des récipients. Elle pourra également être précédée d'une installation de fabrication des préformes. 



  Le dispositif de ventilation pourrait être réalisé de façon différente, par exemple avec un flux d'air empruntant un chemin différent et comportant un nombre différent de canaux. 



  Il pourra également comporter plus d'un ventilateur ou des clapets réglables. 



  Les réflecteurs 60 pourraient présenter une toute autre forme, par exemple des surfaces inclinées planes. 



  La machine et son dispositif de chauffage sont particulièrement bien adaptés à la fabrication de récipients en téréphtalate de polyéthylène, mais pourraient également être adaptés à un usage avec d'autres matériaux plastiques. 

Claims (11)

1. Dispositif de chauffage pour machine de transformation de matière plastique (12) comportant, agencé le long d'un chemin de guidage (24), un dispositif de chauffage (10) agencé pour coopérer avec au moins une rangée de préformes (14) portées par des supports (17) acheminés à travers le dispositif de chauffage (10), ce dernier présentant un corps de chauffe (39) agencé en regard des préformes (14), caractérisé par le fait que le corps de chauffe (39) comprend au moins quatre tubes de chauffage (40) contenant chacun une lame de chauffe bidirectionnelle (54) agencé pour émettre un rayonnement chauffant sur deux côtés opposés, les préformes étant disposées en au moins deux rangées parallèles de préformes dans le dispositif de chauffage (10),

les quatre tubes étant destinés à être agencés entre les deux rangées parallèles de préformes pour former un corps de chauffe à section polygonale, chacune des lames de chauffe (54) étant inclinée d'un angle prédéterminé ( alpha ) par rapport à un plan vertical tel qu'une première de ses faces émet un rayonnement chauffant (55) en direction de la rangée de préformes voisines et tel que la deuxième face émet un rayonnement chauffant (56) sensiblement en direction de l'espace libre entre les tubes de chauffe opposés vers la rangée de préformes plus éloignée.

2.

Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps de chauffe (39) présente une section sensiblement rectangulaire et par le fait que la position horizontale et verticale des tubes de chauffage (40) par rapport au bâti (36) du corps de chauffe et ledit angle prédéterminé ( alpha ) sont ajustables en fonction de la taille des préformes (14).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend des réflecteurs (60) agencés dans une position extérieure par rapport aux tubes de chauffe (40) et aux préformes (14) et conformés de façon à réfléchir le rayonnement chauffant émis par les tubes de chauffe (40) disposés plus près des réflecteurs (60) en direction des préformes (14) de la rangée la plus éloignée de préformes à travers l'espace libre entre deux préformes successives de la rangée la plus proche.

4.

Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les réflecteurs (60) sont de forme cylindrique incurvée et d'une largeur sensiblement égale à la distance séparant les centres de deux préformes successives.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de ventilation (70) comprenant des moyens destinés à diriger des flux d'aération séparés vers les tubes de chauffe (40), vers les deux rangées (41, 42) de préformes (14) et vers leurs supports (17).

6.

Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le dispositif de ventilation (70) comprend une paroi horizontale (48) destinée à séparer un canal d'aéra tion inférieur (78) dans lequel se trouvent les supports (17) de trois canaux d'aération supérieurs (75, 76, 77), comportant un canal central (75) destiné à diriger de l'air vers les tubes de chauffe (40) et deux canaux latéraux (76, 77) destinés à diriger de l'air vers les préformes (14).

7. Dispositif selon les revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que lesdits réflecteurs (60) constituent simultanément des déflecteurs destinés à diriger l'air des canaux latéraux (76, 77) vers les préformes (14).

8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que lesdits flux d'aération (75, 76, 77) sont dirigés dans un sens (72) opposé à celui (73) de l'avancement des préformes (14).

9.

Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des transporteurs (18) portant chacun deux supports (17) et deux préformes (14) agencés côte à côte perpendiculairement à la direction d'avancement des préformes au niveau du dispositif de chauffage (10), chaque transporteur (18) étant en contact avec celui qui le précède et celui qui le suit de façon à constituer deux rangées parallèles (41, 42) de préformes (14) entre lesquelles le corps de chauffe (39) est susceptible d'être placé.

10.

Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le corps de chauffe (39) est monté de façon mobile par rapport audit chemin de guidage (24) pour pouvoir être déplacé d'une position active dans laquelle il est disposé sensiblement en regard des préformes (14) vers une position inactive dans laquelle il est éloigné des préformes.

11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le corps de chauffe (39) est monté sur un bâti mobile (36), ce dernier pouvant être déplacé verticalement grâce à l'action d'un dispositif de levage (37).