ITPR20110037A1

ITPR20110037A1 - Circuito di raffreddamento del collo di una preforma

Info

Publication number: ITPR20110037A1
Application number: IT000037A
Authority: IT
Inventors: Claudio Dordoni
Original assignee: Gea Procomac Spa
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-11-11

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

"CIRCUITO DI RAFFREDDAMENTO DEL COLLO DI UNA PREFORMA"

La presente invenzione ha per oggetto un circuito di raffreddamento del collo di una preforma. In particolare, tale circuito di raffreddamento trova applicazione in un apparato di formatura per stirosoffiaggio di contenitori a partire da preforme in materiale plastico.

Ciascuna preforma è costituita da un corpo tubolare, sottoposto a formatura per stiro-soffiaggio, e da un collo non soggetto a lavorazione. Prima della formatura, il corpo tubolare della preforma è sottoposto a riscaldamento al fine di raggiungere un profilo termico predefinito (variabile con dimensioni e geometria della preforma) compatibile con la successiva fase di stirosoffiaggio. In pratica, la temperatura nella parte centrale della preforma arriva a circa 100° C.

La zona del collo, invece, deve essere mantenuta ad una temperatura inferiore a circa 60°C (in base al tipo di performa) al fine di sopportare l'elevata forza in direzione assiale dovuta al soffiaggio in alta pressione (fino a circa 40 bar) a cui la preforma è sottoposta nella cavità dello stampo di formatura. In pratica, il collo della preforma deve essere sufficientemente rigido da contrastare tale forza quando l'anello sotto baga va in battuta contro una porzione sottostante dello stampo. Per tali motivi, sono già stati sviluppati sistemi di riscaldamento delle preforme dotati di un opportuno circuito di raffreddamento della zona del collo.

Ad esempio, il documento W001/49075 descrive un forno ad infrarossi per il riscaldamento delle preforme, il quale è provvisto di schermi di protezione in prossimità del collo per impedire che esso sia raggiunto dalle radiazioni e di mezzi per direzionare verso il collo parte dell'aria inviata nel tunnel del forno per il riscaldamento convettivo.

Un'altra soluzione, prevista nel documento W02009/003687 prevede l'invio di flussi di aria fredda sul collo.

Nel settore dell'imbottigliamento in asettico, si pongono però alcune problematiche di seguito discusse. Tra la fase di riscaldamento e quella di formatura per stiro-soffiaggio, le preforme possono essere sottoposte ad una fase di sterilizzazione. Ad esempio, la sterilizzazione avviene per via chimica, tramite l'invio di vapori di perossido di idrogeno a temperature intorno a 100°C. Mentre il profilo termico del corpo tubolare della preforma subisce variazioni trascurabili, il collo può addirittura superare la temperatura di rammollimento (ad esempio circa 60°C) rendendo impossibile il successivo stiro-soffiaggio.

In pratica, i sistemi ad oggi noti per raffreddare il collo delle preforme sono inadeguati all'impiego in processi di formatura in asettico in quanto il raffreddamento è vanificato dalla sterilizzazione con vapori caldi.

Anche aumentando consistentemente il flusso di aria fredda che lambisce il collo, sarebbe molto difficile ottenere ulteriori abbassamenti della temperatura che consentano di contrastare il successivo riscaldamento dovuto alla sterilizzazione con vapori caldi di perossido di idrogeno. Inoltre, tale soluzione sarebbe oltremodo costosa.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un circuito di raffreddamento del collo di una preforma, che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, scopo della presente invenzione è proporre un circuito di raffreddamento del collo di una preforma impiegabile in un processo di formatura in asettico, in cui è prevista una fase di sterilizzazione con vapori caldi di perossido di idrogeno.

Ulteriore scopo della presente invenzione è rendere disponibile un circuito di raffreddamento del collo di una preforma, il quale consenta un raffreddamento efficiente e localizzato solo nella zona del collo, evitando di interferire con il riscaldamento in atto nel corpo tubolare della preforma stessa.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un circuito di raffreddamento del collo di una preforma, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un circuito di raffreddamento del collo di una preforma, come illustrato negli uniti disegni in cui:

- la figura 1 illustra una preforma in materiale plastico, in vista laterale;

- la figura 2 illustra un apparato di formatura in asettico di contenitori in materiale plastico, in accordo con l'arte nota, in pianta;

- la figura 3 illustra un circuito di raffreddamento del collo di una preforma, secondo la presente invenzione, in vista laterale sezionata.

Con riferimento alle figure, con 1 è stato indicato un apparato di formatura in asettico di contenitori in materiale plastico. In particolare, l'apparato di formatura 1 è di tipo noto e comprende:

- una unità di riscaldamento 2 per il condizionamento termico di preforme 100 in materiale plastico;

- una unità di sterilizzazione 3 delle preforme 100;

- una unità di formatura 4 per stiro-soffiaggio delle preforme 100.

L'unità di riscaldamento 2 delle preforme 100 comprende un circuito di raffreddamento 5 del collo 100a delle preforme 100.

Il circuito di raffreddamento 5 comprende, in combinazione, primi mezzi 6a, 6b di canalizzazione dell'aria e secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione dell'acqua. In particolare, i primi mezzi 6a, 6b ed i secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione hanno entrambi uno sviluppo affiancato ad un percorso di avanzamento del collo 100a della preforma 100. In particolare, i primi mezzi 6a, 6b di canalizzazione sono conformati in modo tale da consentire la fuoriuscita di aria verso il collo 100a delle preforme 100.

Originalmente, i primi mezzi 6a, 6b di canalizzazione sono ricavati all'interno dei secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione in modo tale che l'aria passante nei primi mezzi 6a, 6b sia raffreddata per conduzione dall'acqua a temperature comprese tra 10°C e 22°C che scorre nei secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione.

I primi mezzi 6a, 6b e i secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione hanno uno sviluppo sostanzialmente lineare che segue il percorso di avanzamento lineare del collo 100a delle preforme 100.

Preferibilmente, i secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione comprendono almeno un tubo 8a all'interno del quale sono ricavati almeno un condotto di mandata 9 ed almeno un condotto di ritorno 10 dell'acqua. Nella forma realizzativa illustrata in figura 3, sono presenti due condotti di mandata 9 e due condotti di ritorno 10 dell'acqua .

All'interno del tubo 8a è ricavato un ulteriore condotto 6a, il quale fa parte dei primi mezzi 6a, 6b di canalizzazione .

Vantaggiosamente, sulla superficie laterale del tubo 8a sono presenti fori passanti 12 in comunicazione di fluido con l'ulteriore condotto 11 in cui passa l'aria. I fori passanti 12 hanno sbocco in prossimità del percorso di avanzamento del collo 100a delle preforme 100 in modo tale che l'aria sia indirizzata localmente sul collo 100a.

Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, i secondi mezzi 7a, 7b di canalizzazione comprendono due tubi 8a, 8b situati su lati opposti del percorso di avanzamento del collo 100a delle preforme 100. In tal caso, i primi mezzi 6a, 6b di canalizzazione comprendono due ulteriori condotti i quali sono ricavati centralmente nei corrispondenti tubi 8a, 8b.

Il funzionamento del circuito di raffreddamento del collo di una preforma, secondo la presente invenzione, è descritto nel seguito.

La preforma 100, avanzando all'interno dell'unità di riscaldamento 2, è investita da radiazioni dirette verso il suo corpo tubolare 100b, il quale viene riscaldato fino a raggiungere temperature comprese tra 90°C e 110°C.

La zona del collo 100a, invece, segue il percorso di avanzamento tra i tubi 8a, 8b.

L'acqua, che scorre nei condotti di mandata 9 ad una temperatura compresa tra 10°C e 22°C, raffredda l'aria nei due ulteriori condotti 11 in modo tale che essa raggiunga una temperatura compresa tra 12°C e 30°C.

L'aria così raffreddata fuoriesce dai fori passanti 12 e viene indirizzata direttamente e solo sul collo 100a della preforma 100 andando ad incrementare l'asportazione di calore tramite convezione in maniera localizzata sul collo 100a stesso.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del circuito di raffreddamento del collo di una preforma, secondo la presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi.

In particolare, la disposizione dei primi mezzi di canalizzazione all'interno dei secondi mezzi di canalizzazione consente di raffreddare per conduzione l'aria da inviare sul collo della preforma. Poiché la temperatura dell'acqua all'interno dei secondi mezzi di canalizzazione è compresa tra 10°C e 22°C, l'aria raggiunge temperature comprese tra 12°C e 30°C.

In tal modo, la preforma arriva all'unità di sterilizzazione con il collo già molto freddo, cioè notevolmente inferiore a 60°C. Sottoposto ai vapori di perossido di idrogeno alla temperatura di circa 100°C, il collo della preforma viene riscaldato ma non supera mai la temperatura critica di rammollimento (circa 60°C) , al di sopra della quale la formatura per stirosoffiaggio non è praticabile.

Inoltre, poiché il raffreddamento dell'aria è ottenuto per conduzione di calore, il circuito di raffreddamento proposto è semplice, efficiente ed economico. Infatti, non è necessario alcun dispositivo dedicato per il raffreddamento dell'aria visto che viene sfruttata una sorgente fredda già normalmente presente sulle macchine termoformatrici .

Inoltre, poiché i condotti in cui scorre l'aria sono ricavati all'interno dei tubi in cui scorre l'acqua, il circuito di raffreddamento proposto è compatto e strutturalmente semplice.

Infine, la presenza di fori passanti nel tubo consente di direzionare l'aria direttamente sul collo della preforma, ottenendo un raffreddamento localizzato, efficiente e tale da non interferire con il riscaldamento in atto nel corpo tubolare della preforma stessa .

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Circuito di raffreddamento (5) del collo (100a) di una preforma (100) , caratterizzato dal fatto di comprendere, in combinazione: primi mezzi (6a, 6b) di canalizzazione dell'aria aventi sviluppo affiancato ad un percorso di avanzamento del collo (100a) della preforma (100) e conformati in modo tale da consentire la fuoriuscita di aria verso detto collo (100a) ; secondi mezzi (7a, 7b) di canalizzazione dell'acqua aventi sviluppo affiancato a detto percorso di avanzamento del collo (100a) della preforma (100), detti primi mezzi (6a, 6b) di canalizzazione essendo ricavati all'interno di detti secondi mezzi (7a, 7b) di canalizzazione in modo tale che l'aria passante nei primi mezzi (6a, 6b) sia raffreddata per conduzione dall'acqua ad una temperatura compresa tra 10°C e 22°C che scorre nei secondi mezzi (7a, 7b).
2. Circuito di raffreddamento (5) secondo la rivendicazione 1, in cui detti secondi mezzi (7a, 7b) di canalizzazione comprendono almeno un tubo (8a) all'interno del quale sono ricavati almeno un condotto di mandata (9) ed almeno un condotto di ritorno (10) dell'acqua, detti primi mezzi (6a, 6b) di canalizzazione comprendendo un ulteriore condotto (11) il quale è ricavato centralmente a detto almeno un tubo (8a).
3. Circuito di raffreddamento (5) secondo la rivendicazione 2, in cui detto almeno un tubo (8a) è provvisto di una pluralità di fori passanti (12) in comunicazione di fluido con detto ulteriore condotto (11), detti fori passanti (12) avendo sbocco in prossimità del percorso di avanzamento del collo (100a) della preforma (100).
4. Circuito di raffreddamento (5) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti secondi mezzi (7a, 7b) di canalizzazione comprendono due tubi (8a, 8b) situati su lati opposti del percorso di avanzamento del collo (100a) della preforma (100).
5. Unità di riscaldamento (2) di una preforma (100) in materiale plastico, comprendente un circuito di raffreddamento (5) del collo (100a) della preforma (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.