Procédé et dispositif pour le chauffage de plastiques au moyen d'un rayonnement infrarouge Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine du chauffage de plastiques, en particulier de préformes en polyéthylènetéréphtalate (PET), au moyen d'un rayonnement infrarouge émis par l'intermédiaire d'un courant alternatif.

L'invention concerne plus particulièrement des améliorations apportées aux procédés et aux installations permettant d'assurer un tel chauffage.

Etat de la technique Les procédés de transformation des emballages en plastique, notamment en PET, exigent la maîtrise de gradients de température dans la matière. La qualité du produit fini et la stabilité des procédés sont directement liées à la constance de la puissance de chauffe et à l'obtention de temps de réponse courts pour un chauffage préférentiel. La puissance de chauffe est fournie le plus souvent par des lampes à infrarouge émettant dans des longueurs d'onde adaptées au produit chauffé. De tels dispositifs de chauffage sont décrits dans les documents DE 39 08 129 A1 et US 5,256, 341.

A ce jour, la puissance de chauffage est régulée selon l'un ou l'autre des trois principes suivants : - Commutation à angle de phase, - Modulation de largeur d'impulsion, - Modulation de largeur d'impulsion syncopé avancé.

Que l'on utilise l'un quelconque des trois principes exposés ci-dessus, des variations non contrôlées de la température de chauffage sont observées.

Dans les trois cas, les variations non contrôlées de la température de chauffage sont dues notamment au fait que la puissance de chauffage est assujettie aux variations usuelles du réseau électrique.

Chaque procédé de chauffage présente en outre des facteurs de perturbation qui lui sont propres : Avec la commutation à angles de phase, les harmoniques générées perturbent l'environnement. Avec la modulation de largeur d'impulsion, les temps de cycle de plusieurs centaines de millisecondes provoquent des coupures importantes, ce qui résulte en l'apparition de zones"froides"non contrôlées. Avec la modulation de largeur d'impulsion syncopé avancé, les temps de cycle, basés sur des nombres entiers d'alternance, sont automatiquement optimisés et plus courts que pour la largeur d'impulsion. Dans bien des cas, les temps de cycle sont relativement longs, ce qui résulte également en l'apparition de zones"froides"non contrôlées.

Afin de réduire une partie des perturbations, on pourrait envisager un chauffage par alimentation de courant continu. Il convient cependant de relever que ce mode de chauffage est caractérisé par un faible rendement et un prix très élevé.

Il existe par conséquent un besoin d'améliorer la régulation de la puissance de chauffage de plastiques au moyen d'un rayonnement infrarouge tout en bénéficiant des avantages offerts par l'utilisation d'un courant alternatif pour le chauffage.

Résumé de l'invention La présente invention concerne un procédé pour le chauffage de plastiques, en particulier de préformes en PET, au moyen d'un rayonnement infrarouge émis par l'intermédiaire d'un courant alternatif qui est obtenu par transformation d'un courant continu redressé à partir du courant de réseau.

Selon un mode de réalisation préférentiel, la fréquence du courant alternatif se situe entre 20 et 100 Hz. On a en effet remarqué qu'une fréquence inférieure à

20 Hz perturbe la régularité du chauffage et qu'une fréquence supérieure à 100 Hz interfère sur les temps de réaction du filament des lampes infrarouges lorsque la puissance de chauffage est variée. En particulier, la (nécessaire) longueur des filaments des lampes infrarouges implique la réalisation d'un grand nombre de spirales, ce qui génère une inductance non négligeable au dessus de 100 Hz.

La présente invention concerne également une installation pour le chauffage de préformes en PET au moyen d'un rayonnement infrarouge, l'installation comprenant une source infrarouge alimentée par un courant alternatif.

L'installation comprend en outre un convertisseur de fréquence permettant d'obtenir ledit courant alternatif par transformation d'un courant continu redressé à partir du courant de réseau.

L'invention offre l'avantage d'utiliser un courant alternatif de chauffage stable, indépendant des variations usuelles du réseau électrique.

Par ailleurs, en permettant de réaliser un chauffage à basse fréquence (20-100 Hz), l'invention permet de réduire considérablement, voire éliminer, les temps de réponse.

On notera également que la présente invention offre les possibilités suivantes : - Contrôle permanent du courant de sortie avec comparaison aux limites fixées permettant la détection de rupture des éléments de chauffe, - Programmation de puissance réduite de préchauffage ou de rampe de préchauffage pour éviter les chocs thermiques et prolonger la durée de vie des éléments de chauffage, - Limitation du courant de sortie, - Sorties digitales d'indication de défaut de charge.

Brève description des figures La figure 1 illustre de manière schématique une installation de chauffage selon l'invention

La figure 2 illustre de manière schématique le principe de fonctionnement d'un convertisseur de fréquence utilisé avec l'invention.

La figure 3 illustre une variante d'une installation de chauffage selon l'invention.

Description détaillée de l'invention L'installation illustrée à la figure 1 comprend : 10 1 ou plusieurs éléments de chauffage branchés à la sortie de puissance 16 11 le convertisseur de fréquence 12 des éléments de limitation de courant de démarrage, optionnels selon le convertisseur de fréquence 13 une liaison digitale transmettant les commandes et permettant le retour des signaux depuis le convertisseur de fréquence 14 une liaison analogique transmettant la consigne de puissance de chauffe.

15 une liaison sérielle (optionnelle) transmettant au besoin les paramètres de réglage et/ou la consigne de puissance.

16 la sortie de puissance biphasée ou triphasée.

20 l'alimentation réseau monophasée, biphasée ou triphasée 21 un disjoncteur de protection en accord avec la puissance du convertisseur de fréquence 22 un contacteur de ligne permettant de séparer le convertisseur de fréquence du réseau pour sa mise hors tension.

La figure 2 illustre un convertisseur de fréquence qui peut tre utilisé dans le cadre de la présente invention, notamment avec l'installation illustrée à la figure 1. Le fonctionnement du convertisseur de fréquence est le suivant : Le redresseur 30 transforme la tension du réseau électrique 40 monophasée, biphasée ou triphasée en une tension continue au moyen d'un pont de diodes 35 et du condensateur C1.

Cette tension continue est régulée et stabilisée par le régulateur de tension 31 et le condensateur C2. A ce niveau les variations de tension usuelles du réseau électrique ne sont plus perceptibles.

Un modulateur de largeur d'impulsions 34 commande l'étage de puissance T1 à T6 de l'onduleur 32 pour reconstruire une tension alternative pseudo-sinusoïdale biphasée ou triphasée. En cas de sortie biphasée 41, seuls les 4 étages de puissance T1 à T4 sont nécessaires.

La fréquence et la valeur de la tension alternative de sortie 41 sont déterminées par l'électronique de commande et de régulation 33.

Les ordres de commande et les informations de défaut sont transmises par des signaux digitaux 13 sous forme parallèle.

La consigne 14 commandant la puissance de chauffe est transmise par une tension analogique de 0 à 10 V ou par un courant de 0 ou 4 mA à 20 mA.

Les paramètres de réglage, les modes de fonctionnement et la consigne de chauffe peuvent-tre transmis par une liaison sérielle 15 optionnelle.

La figure 3 illustre une configuration dans laquelle l'alimentation 31 et 35, transformant la tension alternative du réseau en tension continue, est séparée des onduleurs 32. Ceux-ci, de construction monophasée ou triphasée, sont raccordés à l'unique bus DC de l'alimentation et se partagent la puissance disponible.

L'invention n'est bien entendue pas limitée aux cas de figure et exemples décrits de façon explicite dans le présent texte. Elle couvre tout procédé ou installation utilisant une ou plusieurs sources de rayonnement infrarouge, celles-ci pouvant tre de n'importe quel type. De mme, l'invention ne se limite pas à une configuration particulière des éléments de chauffage ou à une configuration

particulière du ou des convertisseurs de fréquence, ces derniers pouvant d'ailleurs tre de n'importe quel type.