КОЛЕСО С ОПРАВКАМИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПАКОВОК
WHEEL WITH MANDRELS FOR MANUFACTURING OF PACKAGES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к колесу с оправками для изготовления упаковок, включающему: вал колеса с оправками с центральной осью, несколько закрепленных на валу оправок, впускной канал для охлаждающей среды и выпускной канал для охлаждающей среды, причем оправки образуют, по меньшей мере, группу оправок, оправки которой расположены в плоскости перпендикулярно центральной оси вала колеса с оправками, и, причем каждая оправка имеет полость для охлаждающей среды, которая соединена с впускным отверстием и с отделенным от него выпускным отверстием.
Уровень техники
Упаковки могут изготавливаться различными способами и из самых различных материалов. Широко распространенная возможность их изготовления предоставляется изготовлением выкройки из упаковочного материала, из которой путем складывания и других этапов сначала получается заготовка упаковки и затем сама упаковка. Этот вид изготовления имеет среди других преимущество, что выкройки совершенно плоские и таким могут укладываться штабелем и, таким образом экономя место. Таким образом, выкройки, соответственно заготовки упаковки, могут изготавливаться в другом месте, чем то, в котором осуществляется складывание или заполнение упаковка. В качестве материала часто применяются комбинированные материалы, например, комбинированный материал из нескольких тонких слоев из бумаги, картона, синтетического материала или металла, в частности, алюминия. Подобные упаковки находят широкое распространение, в частности, в производстве пищевых продуктов.
В области техники упаковки известны многочисленные устройства и способы, с которыми закрытые с одной стороны, сложенные плоско заготовки упаковки могут развертываться, заполняться содержимым и затем окончательно закрываться.
Особую сложность представляет заделывание заготовки, так как с помощью заделывания должно обеспечиваться надежная герметизация заготовки упаковки, которая должна выдерживать последующий транспорт и другие нагрузки. Герметизация часто осуществляется в несколько этапов. Сначала заготовка упаковки нагревается (“активируется“) в области, подлежащей закрыванию, Затем противоположные стороны заготовки упаковки в подлежащей закрыванию области сдавливаются (“запрессовываются“). Соединением между сжатыми вместе областями достигается, например, с помощью того, что предусмотрен лежащий внутри слой синтетического материала, который при нагревании становится вязким и таким образом при последующем прессовании создает склейку. Этот процесс также называется “ укупориванием посредством термосваривания”.
Для выполнения, в частности, для заделки нижней стороны заготовки упаковки, часто применятся так называемые «колеса с оправками», на радиально отстоящие оправки которых надвигаются еще не заполненные заготовки упаковок. Поперечное сечение оправок соответствует примерно поперечному сечению подлежащих изготовлению упаковок, так что заготовки упаковок уже при надвигании на оправки приобретают желательную форму поперечного сечения.
В то время как заготовка упаковки находится на оправке, циклическим способом осуществляется обработка заготовки упаковки в области отстоящего конца оправки. Это с одной стороны имеет преимущество, что заготовки упаковки благодаря вращению колеса с оправками поочередно могут обрабатываться различными инструментами. Например, в первом положении колеса с оправками может осуществляться нагревание и затем после этого во втором положении колеса с оправками может осуществляться запрессовка. Второе преимущество обработки заготовки упаковки на колесе с оправками заключается в том, что форма отстоящих концов оправок может подбираться к форме подлежащих изготовлению упаковок, так что концы оправок при запрессовке могут служить в качестве контропоры.
Колеса с оправками для изготовления упаковок известны, например, из DE 103 58 750 A, EP 0 589 157 A 1, DE 19 53 727 A, US 3,207, 049 A и US 3,303, 761 A.
Сложность при применении колес с оправками заключается в высоких термических нагрузках оправок, которые вследствие теплового излучения (например, нагревательными устройствам) или давления (например, запрессовывающими устройствами) воздействуют на оправки. Поэтому в указанных выше документах описываются различные попытки сделать оправку полой и охлаждать ее с помощью охлаждающей среды.
Описанные технические решения, тем не менее, оказались с недостатками. Недостаток некоторых технических решений заключается в том, что не осуществляется никакого сплошного разделения подвода и отвода охлаждающей среды, что имеет следствием смешивание «свежей» (то есть холодной) охлаждающей среды и уже использованной (то есть более теплой) охлаждающей среды. Недостатком других технических решений является то, что не каждая оправка снабжается «свежей» охлаждающей средой, а, что через некоторые оправки пропускается охлаждающая среда, которая уже перед этим пропускалась через другую оправку и при этом уже нагрелась («последовательное включение». Оба технических решения ведут к уменьшенной производительности по теплосъему и таким образом к ограничению скорости, с которой заготовки упаковок могут обрабатываться на колесе с оправками. Недостатки, среди прочего, обоснованы тем, что подключение каждой оправки к отдельному подведению и отведению для охлаждающей среды из-за установки на опорах колес с оправками с возможностью вращения оказалось конструктивно требующим затрат. Особенно затратным является установка эффективного охлаждающего устройства в колесах с оправками с несколькими группами оправок.
Раскрытие изобретения
В изобретении лежит задача развития и усовершенствование устройства таким образом, что будет достигаться улучшенное охлаждение оправок.
Эта задача в колесе с оправками согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения решается с помощью, по меньшей мере, распределительного элемента, который соединяет все впускные отверстия одной группы оправок с впускным каналом и который соединяет все выпускные отверстия той самой группы оправок с выпускным каналом.
Предложенное согласно изобретению колесо с оправками для изготовления упаковок отличается в первую очередь валом колеса с оправками с центральной осью. Вал колеса с оправками оформлен преимущественно цилиндрически и центральная ось проходит в продольном направлении - то есть в осевом направлении – центрально через вал колеса с оправками. Вал колеса с оправками может быть изготовлен из металла, например, из стали, в частности из хромоникелевого сплава (CrNi). К тому же колесо с оправками имеет несколько закрепленных оправок. Крепление служит цели, что оправки при вращении вала колеса с оправками вокруг своей центральной оси точно также вращаются вокруг центральной оси вала колеса с оправками. Однако, речь может идти о разъемном креплении, чтобы иметь возможность заменять оправки. Поверхность поперечного сечения оправок может быть выполнена прямоугольной, в частности, квадратной. Дальше колесо с оправками включает впускной канал и выпускной канал для охлаждающей среды. Впускной канал и выпускной канал выполнены отдельно, чтобы предотвратить смешивание подводящей и отводящей охлаждающей среды. Закрепленные на колесе оправки образуют, по меньшей мере, одну группу оправок, оправки которой расположены в плоскости перпендикулярно к центральной оси вала колеса с оправками. Расположение в одной плоскости служат цели, что оправки этой группы оправок при вращении вала колеса с оправками могут оказываться одна за другой в тех самых положениях, чтобы там сделать возможной обработку заготовки упаковки с помощью различных стационарных инструментов. Наконец, каждая оправка имеет полость для охлаждающей среды, которая соединена с впускным отверстием и отделенным от него выпускным отверстием. Разделение впускного отверстия и выпускного отверстия оправки служит – точно также как разделение впускного канала и выпускного канала охлаждающей среды – цели предотвращения смешивания подводящей и отводящей охлаждающей среды.
Колесо с оправками согласно изобретению дополняется, по меньшей мере, одним распределительным элементом, который соединяет все впускные отверстия одной группы оправок с впускным каналом и который соединяет все выпускные отверстия этой же группы оправок с выпускным каналом. Таким образом, распределительный элемент создает соединение, в частности, прямое соединение, между каждым впускным отверстием одной группы оправок и впускным каналом колеса с оправками. Точно также распределительный элемент создает соединение, в частности, прямое соединение между каждым выпускным отверстием одной группы оправок и выпускным каналом. Преимущественно соединение между впускными отверстиями и впускным каналом сплошь отделено от соединения между выпускными отверстиями и выпускным каналом. Таким образом, распределительный элемент создает предпосылки для того, чтобы все оправки одной группы оправок снабжались от впускного канала колеса с оправками «свежей» охлаждающей средой, то есть охлаждающей средой, которая прежде еще не применялась для охлаждения другой оправки этой же или другой группы оправок. Точно также распределительный элемент создает предпосылки для того, чтобы охлаждающая среда из всех оправок одной группы оправок направлялась к выпускному каналу колеса с оправками, не применяясь по пути туда для охлаждения других оправок этой же или другой группы оправок. Отсюда распределительный элемент обеспечивает существенно более эффективное охлаждение оправок. При одинаковом расходе охлаждающей среды может достигаться большая производительность по теплосъему, соответственно одинаковая производительность по теплосъему может достигаться при меньшем расходе охлаждающей среды. Другое преимущество применения, по меньшей мере, одного отдельного распределительного элемента заключается в том, что распределительный элемент может устанавливаться дополнительно или заменяться и может приспосабливаться к числу и положению оправок и групп оправок колеса с оправками. Распределительный элемент может быть изготовлен из термопластичного синтетического материала как РОМ (полиоксиметилен). Синтетический материал имеет преимущество особо вариабельного формирования.
Согласно одному исполнению колеса с оправками предусмотрено, что оправки образуют, по меньшей мере, две группы оправок, оправки которых расположены в одной плоскости перпендикулярно к центральной оси вала колеса с оправками. Благодаря двум или большего числа групп оправок в различных плоскостях может повышаться производственная мощность колеса с оправками, так как одновременно могут обрабатываться несколько производственных линий заготовок упаковок. Преимущественно в колесах с несколькими группами оправок предусмотрено также несколько распределительных элементов, которые, например могут устанавливаться последовательно один за другим или вставляться один в другой. При соответствующем исполнении распределительных элементов также в нескольких группах оправок может достигаться, что все оправки снабжаются «свежей» охлаждающей средой от впускного канала колеса с оправками, то есть охлаждающей средой, которая перед этим еще не применялась для охлаждения другой оправки или группы оправок.
Другое образование колеса с оправками предусматривает, что вал колеса с оправками является полым валом. Исполнение вала колеса с оправками в виде полого вала имеет в первую очередь преимущество уменьшенной массы, которая при циклической работе колеса с оправками ведет к сниженному расходу энергии. Другое преимущество полой конструкции заключается в том, что внутреннее пространство вала колеса с оправками может использоваться для снабжения оправок охлаждающей средой.
В этом образовании колеса с оправками дальше предлагается, что распределительный элемент расположен в вале колеса с оправками. Расположение распределительного элемента в вале колеса с оправками имеет по сравнению с расположением вне вала колеса с оправками преимущество в конструкции, которая особенно экономит место. К тому же благодаря центральному расположению внутри вала колеса с оправками может получаться симметричная конструкция, что ведет к тому, что охлаждающая среда для охлаждения всех оправок одной группы оправок должна проходить путь протекания одной длины. Это позволяет равномерное охлаждение всех оправок, благодаря чему предотвращаются колебания качества при обработке заготовок упаковок. Другое преимущество заключается в том, что распределительный элемент при расположении внутри вала колеса с оправками защищается от механических и тепловых нагрузок.
В другом исполнении колеса с оправками предусмотрено, что распределительный элемент имеет, по меньшей мере, один опорный участок, наружный диаметр которого примерно соответствует внутреннему диаметру вала колеса с оправками. С помощью опорного участка («распределительная головка») распределительный элемент может точно позиционироваться в вале колеса с оправками, так что распределительный элемент может смещаться и/или поворачиваться только в осевом направлении (то есть вдоль центральной оси вала колеса с оправками), в то время как смещение в радиальном направлении (то есть поперек к центральной оси вала колеса с оправками) исключено. Преимущественно между опорным участком и внутренней стенкой вала колеса с оправками предусмотрена посадка с зазором или переходная посадка. Распределительный элемент в области опорного участка может иметь уплотнение, чтобы воспрепятствовать тому, чтобы охлаждающая среда протекала между опорным участком и внутренней стенкой вала колеса с оправками.
Согласно другому образованию колеса с оправками распределительный элемент может иметь проходящий по оси внутренний канал. Внутренний канал может использоваться либо для подведения или в качестве альтернативы для отведения охлаждающей среды. Преимущественно внутренний канал простирается в осевом направлении по всей длине распределительного элемента. Таким образом, с помощью нанизывания нескольких распределительных элементов может образовываться внутренний канал, который проходит через несколько распределительных элементов. Внутренний канал может быть оформлен, например, цилиндрически и иметь любой приспособленный к расходу потока диаметр.
В этом образовании дальше предлагается, что распределительный элемент имеет, по меньшей мере, один ответвляющийся от внутреннего канала и проходящий радиально распределительный канал. Распределительные каналы ответвляются от внутреннего канала, так что с помощью распределительных каналов может образовываться соединение между внутренним каналом и отдельными оправками одной группы оправок. Преимущественно число и положение распределительных каналов соответствует числу и положению приданным им оправок. Предпочтительно распределительные каналы распределены на равномерном расстоянии по периметру распределительного элемента. Преимущественно распределительный элемент имеет, по меньшей мере, четыре, в частности, по меньшей мере, шесть распределительных каналов.
Другое исполнение колеса с оправками предусматривает, что распределительный элемент имеет, по меньшей мере, один проходящий по оси наружный канал. Как и внутренний канал, также и наружный канал может использоваться либо для подведения либо в качестве альтернативы для отведения охлаждающей среды. Преимущественно наружный канал сплошь отделен от внутреннего канала, чтобы предотвратить смешивания притекающей и вытекающей охлаждающей среды. Так как и внутренний канал, так и наружный канал проходят по оси, внутренний канал и наружный канал расположены концентрично.
В этом исполнении дальше предлагается, что наружный канал, по меньшей мере, участками оформлен в виде идущей по кругу выточки, наружный диаметр которой меньше, чем внутренний диаметр вала колеса с оправками. Благодаря этому исполнению наружный канал с одной стороны ограничивается внутренней стенкой вала колеса с оправками. Благодаря полностью идущему по кругу исполнению наружного канала достаточно одного отдельного наружного канала, чтобы обеспечить подключение ко всем оправкам одной группы оправок. В качестве альтернативы этому в распределительном элементе для каждой оправки может быть предусмотрен отдельный наружный канал. Во всяком случае, по меньшей мере, один наружный канал должен быть оформлен и расположен таким образом, что он может принимать выходящую из оправок охлаждающую среду и может направлять ее к выпускному каналу.
В отношении наружного канала дальше может быть предусмотрено, что наружный канал, по меньшей мере, участками оформлен в виде осевого отверстия. Чтобы обеспечить надежное отведение охлаждающей среды также при применении нескольких расположенных последовательно один за другим распределительных элементов, может быть предусмотрено, что наружные каналы участками, в частности, в области опорного участка оформлены в виде осевых отверстий. Чтобы воспрепятствовать смешиванию свежей охлаждающей среды с уже нагретой охлаждающей средой, осевые отверстия расположены преимущественно между точно также расположенными в опорном участке распределительными каналами.
В другом образовании колеса с оправками предлагается, что длина распределительного элемента соответствует расстоянию между плоскостями двух соседних групп оправок. Таким образом, каждый распределительный элемент может подгоняться к соответствующей группы оправок и, в частности, к положению впускных отверстий и выпускных отверстий этой группы оправок. В колесах с оправками с двумя или больше группами оправок несколько распределительных элементов могут вдвигаться один за другим в полый вал колеса с оправками и вместе образовывать сплошное подведение (например, через внутренние каналы) соответственно сплошное отведение (например, через наружные каналы) охлаждающей среды.
Согласно другому исполнению колеса с оправками предусмотрено, что полость для охлаждающей среды образуется с помощью двух соединенных друг с другом охлаждающих каналов. Благодаря тому, что полость образуется двумя охлаждающими каналами, охлаждающая среда может сначала направляться сквозь первый охлаждающий канал от вала колеса с оправками через всю оправку до отстоящего на расстоянии конца оправки («плита оправки), там отбирать тепло и затем через второй охлаждающий канал направляться назад в вал колеса с оправками. Благодаря двум отдельным охлаждающим каналам в каждой оправке, таким образом, может достигаться разделение притекающей и вытекающей охлаждающей среды, что ведет к более эффективному охлаждению оправок.
Другое образование колеса с оправками предусматривает, что впускной канал для охлаждающей среды и выпускной канал для охлаждающей среды расположены на противоположных концах вала колеса с оправками. Благодаря этому исполнению достигается хорошее пространственное разделение притекающей (холодной) и вытекающей (более теплой) охлаждающей среды. Таким образом, в значительной степени предотвращается, чтобы притекающая охлаждающая среда нагревалась вытекающей охлаждающей средой и в сравнении с односторонним расположением впускного канала и выпускного канала на той же стороне вала колеса с оправками достигается более эффективное охлаждение.
В другом исполнении колеса с оправками предусмотрено, что колесо с оправками включает, по меньшей мере, две, в частности, четыре или, по меньшей мере, шесть групп оправок. Другое образование изобретения предусматривает, что каждая группа оправок включает, по меньшей мере, четыре оправки, в частности, по меньшей мере, шесть оправок. С помощью большего числа групп оправок могут одновременно обрабатываться несколько линий заготовок упаковок. С помощью большего числа оправок в каждой группе оправок может осуществляться большее число этапов обработки заготовок упаковок.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью только одного представляющего предпочтительный пример осуществления чертежа. На чертеже показывают:
фиг. 1: предложенное в соответствии с изобретением колесо с оправками для изготовления упаковок, вид сбоку, и
фиг. 2: увеличенный вид колеса с оправками из фиг. 1.
Осуществление изобретения
0
Фиг. 1 показывает предложенное в соответствии с изобретением колесо 1 с оправками для изготовления упаковок в виде сбоку. Колесо 1 с оправками включает вал 2 колеса с оправками, который проходит вдоль центрально расположенной центральной оси 3. Вал 2 колеса с оправками может быть выполнен в виде полого вала. На вале 2 колеса с оправками закреплено несколько оправок 4. Оправки 4 образуют группы 5А-5F оправок, оправки 4 которых расположены соответственно в плоскости 6А-6F перпендикулярно к центральной оси 3 вала 2 колеса с поправками. В показанном на фиг. 1 и в данном случае предпочтительном колесе 1 с оправками каждая группа 5А-5F оправок включает четыре оправки 4, так что всего имеется двадцать четыре оправки 4. Оправки 4 одной группы 5А-5F преимущественно равномерно распределены по периметру вала колеса с оправками, так что при конфигурации с четырьмя оправками 4 в каждой группе 5А-5F расстояние между оправками получается 90.
Показанное на фиг. 1 колесо 1 с оправками включает дальше впускной канал 7 для охлаждающей среды, а также выпускной канал 8 для охлаждающей среды. Впускной канал 7 и выпускной канал 8 расположены на противоположных концах колеса 1 с оправками. Каждая оправка 4 имеет полость 9 для охлаждающей среды, причем полость может быть образована с помощью двух соединенных друг с другом охлаждающих каналов 9А, 9В. Каждая полость 9 соединена с впускным отверстием 10 и отделенным от него выпускным отверстием 11. Колесо 1 с оправками к тому же включает несколько распределительных элементов 12А-12Е. Распределительные элементы 12А-12Е соединяют впускные отверстия 10 одной группы 5А-5F оправок с впускным каналом 7 и выпускные отверстия 11 этой же группы 5А-5F оправок с выпускным каналом 8. В показанном и в данном случае предпочтительном колесе 1 с оправками длина распределительных элементов 12А-12Е соответствует расстоянию между плоскостями 6А-6F двух соседних групп 5А-5F оправок. Таким образом, может вставляться различное число распределительных элементов 12А-12Е, благодаря чему возможно приспосабливание к числу групп 5А-5F оправок.
A
I
На фиг. 2 представлен увеличенный вид колеса 1 с оправками из фиг. 1. В увеличенном виде можно видеть, в частности, конструкцию распределительного элемента 12А и его расположение в вале 2 колеса с оправками. Другие – не изображенные на фиг. 2 – распределительные элементы 12В-12Е имеют идентичную конструкцию. Распределительный элемент 12А имеет опорный элемент 13, наружный диаметр D которого соответствует примерно внутреннему диаметру D вала колеса с оправками. Благодаря подобному исполнению опорного участка 13 распределительный элемент 12А точно позиционируется в вале 2 колеса с оправками, так что распределительный элемент 12А может смещаться или поворачиваться только в осевом направлении (то есть вдоль центральной оси 3), в то время как смещение в радиальном направлении (то есть поперек к центральной оси 3) исключено.
0
Распределительный элемент 12А имеет проходящий по оси внутренний канал 14, который простирается сквозь через весь распределительный элемент 12А. От этого внутреннего канала 14 ответвляется несколько проходящих радиально распределительных каналов 15. Число и положение распределительных каналов 15 соответствует числу и положению приданных распределительному элементу 12А оправок 4. Это ведет к тому, что изображенный распределительный элемент 12А имеет четыре распределительных канала 15, которые на равномерном расстоянии в 90 распределены по периметру распределительного элемента 12А. Распределительные каналы 15 расположены преимущественно в области опорного участка 13, так что наружные концы распределительных каналов 15 ведут к внутренней поверхности полого вала 2 колеса с оправками и там охлаждающая среда может поступать во впускные отверстия оправок 4.
a
I
Наряду с внутренним каналом 14 распределительный элемент 12А имеет также, по меньшей мере, один проходящий по оси наружный канал 16. Может быть предусмотрен один отдельный наружный канал 16, причем в этом случае предпочтительным становится, что наружный канал 16, по меньшей мере, участками оформлен в виде идущей по кругу выточки, наружный диаметр D которой меньше, чем внутренний диаметр D вала 2 с оправками. В качестве альтернативы этому в распределительном элементе 12А также для каждой оправки 4 может быть предусмотрен отдельный наружный канал 16. Во всяком случае, по меньшей мере, один наружный канал 16 должен быть оформлен и расположен таким образом, что он может принимать выходящую из выпускных отверстий 11 оправок 4 охлаждающую среду и может направлять ее к выпускному каналу 8. Чтобы обеспечить надежное отведение охлаждающей среды также при применении нескольких расположенных последовательно один за другим распределительных элементов 12А-12Е, может быть предусмотрено, что наружные каналы 16 в области опорного участка 13 оформлены в виде осевых отверстий 17. Чтобы предотвратить смешивание свежей охлаждающей среды и уже нагретой охлаждающей среды, осевые отверстия 17 расположены преимущественно между точно также расположенными в опорном участке 13 распределительными каналами 15. К тому же первый распределительный элемент 12А – в отличие от других распределительных элементов 12В-12Е – не должен иметь никаких осевых отверстий 17, чтобы предотвратить обратный поток уже нагретой охлаждающей среды.
A
B
На фиг. 2 можно видеть, что длина Lраспределительного элемента 12А соответствует расстоянию L между плоскостями 6А, 6В двух соседних групп 5А, 5В оправок. Таким образом, распределительный элемент 12А может индивидуально приспосабливаться к соответствующей группе 5А оправок и, в частности, к положению впускных отверстий 10 и выпускных отверстий 11 этой группы 5А оправок. В колесах 1 с оправками с больше чем двумя группами 5А-5F оправок несколько распределительных элементов 12А-12Е могут вдвигаться один за другим в полый вал 2 колеса с оправками и вместе образовывать сплошное подведение (через внутренние каналы 14) соответственно сплошное отведение (через наружные каналы 16/осевые отверстия 17) для охлаждающей среды. Колесо 1 с оправками имеет наконец (изображенный только на фиг. 1) концевой элемент 18, который с уплотнением закрывает внутренний канал 11 последнего распределительного элемента 12Е и который собирает текущую через наружный канал 16 последнего распределительного элемента 12Е в центрально расположенном сливном канале 19 охлаждающую среду и оттуда направляет ее в выпускной канал 8 колеса 1 с оправками.
Перечень ссылочных обозначений
1: Колесо с оправками
2: Вал колеса с оправками
3: Центральная ось
4: Оправка
5А-5F: Группа оправок
6А-6F: Плоскость
7: Впускной канал (для охлаждающей среды)
8: Выпускной канал (для охлаждающей среды)
9: Полость
9А, 9В: Охлаждающий канал
10: Впускное отверстие
11: Выпускное отверстие
12А-12Е: Распределительный элемент
13: Опорный участок
14: Внутренний канал
15: Распределительный канал
16: Наружный канал
17: Осевое отверстие
18: Концевой элемент
19: Сливной канал
A
D: Наружный диаметр (в области опорного участка 13)
a
D: Наружный диаметр (в области наружного канала 16)
I
D: Внутренний диаметр (вала 2 колеса с оправками)
A
L: Длина (распределительного элемента 12)
B
L: Расстояние (между плоскостями 6)