CN100564174C - 用于气体填充容器中的管道的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于气体填充可折叠型容器(1)中的管道(7)的装置(20)，所述管道(7)由容器(1)的第一和第二侧壁(2)限定，所述第一和第二侧壁(2)沿共用的连接部(4)被连接，所述管道(7)包括设置在第一侧壁(2)中的入口(15)。所述装置(20)包括支座(21)和具有出口(28)的气体模块(26)，该出口(28)设置在气体模块(26)的面向支座(21)的表面中，夹持装置(29)设置在出口(28)的外侧；所述夹持装置(29)可应用于支座(21)以夹持容器(1)；以及所述出口(28)可与容器(1)的夹持相关联地应用于所述入口(15)，以将气体供给到所述容器的管道(7)。该装置(20)的特征在于凹槽(30)，其形成在气体模块(26)的所述表面中，该凹槽环绕出口(28)，并且定位在所述夹持装置(29)的径向内侧，设置所述凹槽(30)以当向所述用于填充气体的管道(7)供给气体时，防止在第一侧壁(2)的环绕所述入口(15)的、面向气体模块的侧面上形成高于大气压的压力。本发明还涉及一种用气体填充管道的方法。

Description

用于气体填充容器中的管道的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于气体填充可折叠型容器中的管道的装置，所述管道被容器的第一和第二侧壁限定，所述第一和第二侧壁沿共同的连接部被连接，所述管道包括设置在第一侧壁中的入口。本发明还涉及一种用气体填充这种管道的方法。
背景技术
长期以来，可折叠型容器的使用已广为公知，其内容物可以是液体和粉末形态。
可折叠型容器的含义是指这样类型的容器，其由薄的柔性壁组成，该柔性壁连接在连接部上以限定出隔室。该隔室的容积取决于侧壁之间的相对距离，这意味着该容积取决于容器的填充比率。这种类型的容器可以具有多种不同的把手类型，例如用于提高可抓持性能的气体填充把手。
可折叠型容器按照惯例通过由容器的两个相对壁限定出的管道或开口填充。在容器处于直立位置时采用这种填充，在这种情况下，填充喷嘴可以基本上在竖直方向上进行操作，并且引入到两壁之间的管道中。当供给液体形式的流体时，这种方法能够被很好地使用并且具有很好的功能。然而，同样的方法在供给气态形式的流体时会产生很大问题，这是由于在供给气体时，提供喷嘴周围的气密密封比较困难。当气体填充后的管道要密封时也会出现其它的问题。
这些问题的一种解决方式是通过与容器结成一体的单向阀将管道中填充气体。这种技术应用于大批量生产的容器时非常昂贵，该容器为例如其中管道仅要被填充一次的食品容器。
WO2005/030599公开了一种用于气体填充和密封管道的装置和方法，该管道用于被气体填充，并且设置在可折叠型容器中，其中，所述管道具有设置在容器的其中一个侧壁中的入口。在气体填充过程中，容器的包括入口的那部分被夹持在支座和气体模块之间，所述气体模块可以朝向支座轴向移动，从而使得包括在管道中的两个侧壁中的一个可以凸起以形成进入管道中的自由通路，以响应于从气体模块提供的气体流。气体填充完毕之后，管道被密封。然而，由于在填充过程中入口的密封相当困难，因此这种方式难以确保管道的正确的填充比率，也就是可重复的充分高的压力。这可以通过基于因泄漏而造成的估算压力损失提供来自压缩空气的使用源的高于大气压的压力来补偿。然而，可重复性是不充分的，这导致一些管道不能够被充分填充，而另外一些管道则被填充到非常容易爆破的程度。
因此，独立于被填充气体的管道的目的，需要一种用于气体填充可折叠型容器中的这种管道的装置和方法，其中，可以确保必要的可重复性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于气体填充可折叠型容器中的管道的装置和方法。
所述装置和方法应当便于使用，并且具有高的生产效率和非常好的可靠性。
所述装置和方法设置成不需要将新的材料或元件(例如为单向阀的形式)增加到容器坯或容器上。
所述装置和方法还应当适用于容器坯。
为了获得至少一个上述目的，以及其它的从下面的描述中可知的目的，根据本发明提供一种装置和一种方法。
具体来说，本发明提供一种用于气体填充可折叠型容器中的管道的装置，所述管道由容器的第一和第二侧壁限定，所述第一和第二侧壁沿共用的连接部被连接，所述管道包括设置在第一侧壁中的入口，所述装置包括支座和具有出口的气体模块，该出口设置在气体模块的面向支座的表面中，夹持装置设置在出口的外侧；所述夹持装置可应用于支座以夹持容器；以及所述出口可与容器的夹持相关联地应用于所述入口，以将气体供给到所述容器的管道。该装置的特征在于凹槽，其形成在气体模块的所述表面中，该凹槽环绕出口，并且定位在所述夹持装置的径向内侧，设置所述凹槽以当向所述用于填充气体的管道供给气体时，防止在第一侧壁的环绕所述入口的、面向气体模块的侧面上形成高于大气压的压力。
本发明的装置可以确保在向用于填充气体的管道供给气体时，由于防止了在所述第一侧壁的环绕所述入口的、面向气体模块的侧面上(即在第一侧壁的上侧面上)形成高于大气压的压力，因此该第一侧壁可以采取相对于第二侧壁分离的位置。这意味着管道被打开，从而消除了与气体填充相关的气体的泄露，或者至少使该气体的泄露最小化。这确保了与在气体填充和密封后的管道中的最终气体压力有关的很高的可重复性。通过使用该装置，由于不合格品的减少，将会提高经济效益。
所述装置的结构非常简单。气体模块允许相同的操作命令用于所有功能，即容器的夹持、用气体填充管道以及随后的密封。此外，本装置不需要容器上的额外的例如单向阀形式的装置。本装置可应用于容器以及容器坯。
一管道可以形成在所述气体模块中，通过该管道，所述凹槽与外界环境相通。因此可以容易地实现这样的效果，即凹槽起作用以防止在所述第一侧壁的上侧面上形成高于大气压的压力。
该装置的支座可以具有凹进部，该凹进部用于允许第二侧壁突起，以当所述出口与容器的夹持相关联地应用于所述入口以将气体供给到所述容器的管道时，提供进入所述用于填充气体的管道的通路。
支座中的凹进部可以具有这样的广度(extent)，即当将容器夹持在夹持装置和支座之间时，所述凹进部延伸通过所述夹持装置。这样的广度可以在容器被夹持时提供额外的稳定性和导向，但是首要的是防止夹持危及进入管道的自由通路。
气体模块可以轴向应用于支座以提供容器的所述夹持。
该装置可以进一步包括密封装置，该密封装置适于在用气体填充管道后通过密封使入口从管道上脱离连接。采用该密封装置，无需阀或特定装置来确保管道的气密密封，尤其是不需要增加容器的额外成本。
所述密封装置可以包括设置在支座外部的加热夹具和设置在气体模块外部的芯轴，所述芯轴可与所述加热夹具接合。采用该分别位于气体模块和支座外部的位置，密封装置可以很容易的实现与气体模块的同步运动。
支座可以由具有低热传导率的材料制成。此外，支座可以包括冷却装置，尤其是如果支座被加热夹具围绕。这样可以消除支座达到容器材料被热影响以及使得容器材料的连接无法控制的温度的危险。
根据本发明的另一方面，本发明涉及一种气体填充可折叠型容器中的管道的方法，所述管道由容器的第一和第二侧壁限定，所述第一和第二侧壁沿共用的连接部被连接，所述管道包括设置在第一侧壁中的入口。该方法包括以下步骤：
将容器夹持在支座和可以朝向支座轴向移动的气体模块之间，在该夹持中，包括所述入口的第一侧壁相对于凹槽定位成使得该凹槽环绕所述入口，其中该凹槽设置在气体模块的面向支座的表面中，第二侧壁可以响应于通过所述入口供给到管道的气流突起，以形成用于用气体填充该管道的通路；使所述凹槽与外界环境连通；通过气体模块中的出口将气流通过所述入口供给到所述管道，由此，与外界环境连通的凹槽防止在所述第一侧壁的环绕所述入口的、面向气体模块的侧面上形成高于大气压的压力；以及在完成气体填充后，密封该管道。
如上文所述，由于防止了在第一侧壁的上侧面上形成高于大气压的压力，因此根据本发明的方法确保了在供给气体时，管道被打开，从而消除了气体的泄漏或至少使气体的泄漏最小化。这确保了与在气体填充和密封后的管道中的最终气体压力有关的很高的可重复性。通过使用该方法，由于不合格品的减少，将会提高经济效益。
容器的夹持可以通过设置在出口外部的夹持装置来实现。
管道可以被填充到高于大气压1-3巴范围内的压力。应该理解到该压力是基于管道的功能和所期望的刚性来选择的。
气体填充结束后，通过应用热和压力将管道有利地密封。该管道可以被密封装置密封，该密封装置包括设置在气体模块外部的芯轴和设置在支座外部的加热夹具，其中所述加热夹具在密封过程中轴向接合所述芯轴。
为了便于用气体填充管道时侧壁的分离，以及便于第二侧壁的突起，该第二侧壁在它的在夹持过程中可以突起的表面上有利地设有压花。
附图说明
下面通过实施例并参照附图对本发明进行更详细的描述，这些附图说明了装置、方法、容器坯以及由其制造的容器的目前的优选实施例。
图1显示了包括气体填充的、把手成形的管道的可折叠型容器的实施例；
图2显示了对应于图1中示出的容器的容器坯；
图3为本发明的装置的示意横截面图；
图4显示了根据本发明的支座；
图5显示了当向管道中填充气体时夹持在气体模块和支座之间的容器；
图6a-6f示意性地显示了根据本发明的装置和方法的气体填充和密封管道方法。
具体实施方式
参照图1，其显示了应用本发明的装置和方法的可折叠容器1的一个实施例。
该容器尤其适用于液体食品，但是，当然还可以用于一些其它形式的产品或用于其它目的。
该容器包括三个柔性壁，其中两个构成侧壁2，第三个构成底壁3所述壁沿连接部4连接，以形成隔室5。壁2，3由可弯曲的柔性材料制成，这意味着隔室5的容积由壁2，3之间的相对距离决定。因此隔室5的容积直接由容器1的填充比率决定。换句话说，容器是可折叠型的。
把手6在容器1后端设置在连接部4上。把手6由气体填充的管道7组成，该管道由连接部4和容器1的侧壁2限定。气体优选是空气，当然其它的气体，甚至液体也可以使用。把手6的几何形状和填充比率使得形成一个易于抓持的卷边。把手6还可以通过其几何形状和气体填充以相当大地提升容器1的刚性。
通常，用于选定的容器材料理想是由包括矿物基填充剂的芯层和聚烯烃粘合剂的层压制品组成。应该理解到其它材料也是可能的。
参考图2，其显示了与图1所示的容器相对应的容器坯10。
在容器坯10的后端处，用于填充气体的把手成形管道7如图所示。在图示的实施例中，管道7被分成三段，它们彼此相通。第一段12适于形成实际的把手6。因此第一段12是给成品容器提供预期功能的段，如图中所示和所描述的实施例，它包括把手，或提供某种其他功能，例如加固作用。第二段13直接连接到第一段12上，并且构成一个狭窄的管道，下面将描述该管道。第三段14直接连接到第二段13上。第三段14的最简单形式是由一个具有在侧壁2中的孔15的区域构成。该孔15形成管道7的入口15，通过该入口，在管道被填充气体和密封之前，该管道与外界环境相通。在下文对装置和方法的描述中，使用了术语“自由表面”16。该术语的含义是第三段14的包括入口15的、且被环绕第三段14的连接部17限定的表面。
第三段的第二侧壁有利地具有压花(图中未示出)。该压花的目的在下面描述。
如上文所述，第二段13包括一狭窄的管道。其主要作用是形成一个表面，在该表面上可以设置有一用于在气体填充完成后密封管道7的装置。第二段13的横截面面积充分小于第一段12的横截面面积。这种情形下的横截面面积意味着，侧壁可以在它们之间横向于管道的纵向形成的表面面积。横截面面积的差意味着在气体填充的密封管道7中的气体压力能够扩张第一段12而非第二段13到所需的容积。因此，第二段13在管道7被填充气体时还将形成一个基本上平坦的表面。因此可以执行管道7的横向于第二段13的密封，而无需首先在限定管道7的两相对侧壁2相互接触以密封之前排出相当大量的气体。为了获得这种作用，在圆形横截面的几何形状下，第二段13的横截面面积与第一段12的横截面面积的比率应当为至少1∶150。然而，应该理解到管道7也可以是其它形状和通过其它方式密封。
下文中用于气体填充上述管道的装置将会参考图3进行描述。该装置可以包括用于从容器坯制造成品容器的设备模块(图中未示出)。该装置将会结合容器进行详细描述。然而，应该理解到该装置还可以用于容器坯。
装置20包括支座21，该支座21在其上表面22中具有凹进部23，如图3和4所示。该凹进部23的几何形状与上述的管道7的第三段14和第二段13相对应。在该所示实施例中，凹进部23具有圆形的第一部分24和第二部分25，该第二部分具有相对于第一部分24的径向延伸，该径向延伸与管道7的第二段13的延伸一致。然而，凹进部23的第二部分25比管道7的第二段13宽。
尽管如图所示的凹进部23在支座21的表面22中具有杯形的几何形状，但是它可以形成为延伸穿过支座的整个厚度的凹进部。该凹进部优选地设有柔软的半径，以防止容器材料被损坏。
支座21应当由低热传导率的材料制成，例如，绝热的玻璃纤维。这里所说的低热传导率是指，即使支座被具有足以熔化容器材料的高温的加热夹具环绕，该支座的温度能够防止邻接支座的容器材料被熔化。
支座还可以包括冷却装置(未示出)，以确保合适的温度。
再次参考图3，装置20还包括气体模块26，该气体模块26在轴向上可以朝向支座21移动，以在支座21和气体模块26之间夹持容器。在夹持期间，容器相对于支座定位，这样管道的第二段设置在凹进部的第二部分之上，管道的第三段设置在凹进部的第一部分之上。
气体模块26具有用于供给气体的第一轴向管道27。该管道27在其下端开口，面向支座21，进入出口28。出口28优选为圆形横截面。管道27在其另一端连接到压缩空气源(未示出)上。
气体模块26还具有设置在气体模块26的面向支座21的表面上的夹持装置29。夹持装置29可以包括柔性材料的O形环，该O形环设置在所述表面中的凹槽内。然而，夹持装置还可以设计成其它形式，例如，为与气体模块形成一体的凸肩形式。在夹持过程中，夹持装置29适于作用在支座26的在径向上位于凹进部23的外部的表面上。应该理解到在凹进部第二部分之上的区域内没有夹持作用。
气体模块26还可以在相同的平面中、在夹持装置29的径向内部具有环绕出口28的凹槽30。该凹槽30相对于支座21的凹进部23的第一部分24设置，使得在图3所示的平面中看时，该凹槽30定位在第一部分24的外围界线的径向内部。
参照附图3，凹槽30通过形成在气体模块26中的第二轴向管道33与外界环境相通。
现在参见附图5，其示出了当夹持容器时，凹槽30相对于容器管道7的入口设置在一位置，从而使得凹槽30环绕入口15，但同时定位在连接部17的径向内部，参见图1中的限定管道的第三段14的容器1。
凹槽30相对入口15的位置意味着当容器1夹持在支座21和气体模块26之间时，且气体通过管道27供给时，将防止在第一侧壁的围绕所述入口15的、面向气体模块的侧面上形成高于大气压的压力。尤其是通过以可控制的方式使气体通过管道33泄漏到外界环境中来防止形成高于大气压的压力，下文将对此进行详细的描述。
当管道7被填充达到必需的压力时，管道被密封。可以通过多种方式实现密封。一种简单的优选方式是使用密封装置34，如图3所示。密封装置34合适地包括芯轴35和加热夹具36。芯轴35设置成同心地围绕气体模块36。芯轴35还进一步设置成面向支座21，且可以朝向支座21轴向移动以与加热夹具36接合。芯轴35可以以不同的方式设计，例如，设计成具有柔性的O形环37。在操作装置时，芯轴35适于形成用于加热夹具36的凸出部38的支座表面。在示出的实施例中，加热夹具36同心地环绕支座。
加热夹具36具有凸出部38，该凸出部38具有与管道7的所需密封表面39相对应的广度，如图1所示，也就是使得管道7的第一段12与管道7的其余部分断开的密封。在所示情况下，环形凸出部38提供一个围绕第三段14中的入口端15的环形密封表面39。该密封表面39还可以遍布第二段13的一部分。
该装置的功能以及因此所述方法将在下面进行描述，该描述参照附图6a-6f进行。
从图6a开始，容器1插入在支座21和气体模块26之间。该容器被定向(未示出)成使得管道的第二段设置在支座中的凹进部的第二部分之上，以及管道的第三段设置在支座中的凹进部的第一部分之上。容器1还被定向成使得管道7的入口15面向气体模块26中的出口28。
参考附图6b，通过气体模块26轴向移动进入支座并抵靠支座21，容器1被夹持在支座21和气体模块26之间，由此，夹持装置29与支座21的上表面22相协作地作用以夹持容器1。
参见图6，随后，气体源(未示出)启动，由此，气体P1通过入口15供给到管道7。
气体供给最初使得第三段中的第一和第二侧壁突起进入支座21中的凹进部23。然而，第二侧壁(也就是下侧壁)将突起到大于第一侧壁的程度。为此目的，第二侧壁上可以设有下文将要所述的压花。通过使供给的气体碰撞在第二侧壁的、被入口15暴露的表面上，也可以使得第二侧壁突起。因此气体供给提供了第三段中的侧壁的初始分离，这又导致开始在侧壁之间的第三段中形成高于大气压的压力。如上文所述，凹槽设置成防止在所述第一侧壁的面向气体模块的、围绕所述入口15的侧面上(也就是在第一侧壁的上侧面上)形成高于大气压的压力。因此，第一侧壁的柔性与在第三段中形成的高于大气压的压力相结合导致第一侧壁伸直，如图6d所示，这又导致管道的第二段被打开，从而形成用于供给气体进入管道的第一段的自由通路。由于凹槽30防止在所述第一侧壁的上侧面上形成高于大气压的压力，因此气体供给可以以可控的方式进行，而无需考虑泄漏。应该理解到，在第一侧壁被伸直之前，也就是说只要凹槽起作用以防止形成高于大气压的压力，就会出现少量的气体泄漏，但是一旦气体打开，第一侧壁的伸直就会相当立即地发生。
通过第三段中的第二侧壁2(也就是与自由表面16相对的侧壁)被压花(未示出)，在供给气体时，会促进突起以及两个侧壁的分离。压花尤其会导致局部表面增大，该局部表面增大会促进突起。
当管道7达到所需压力时，气体P1的供给结束。所需的压力可以是例如高于大气压1-3巴。然后密封管道7，如图6e所示。密封优选通过芯轴35移动进入支座抵靠加热夹具36、由此形成密封表面39来进行。
最后，参见附图6f，气体模块26和支座21分离。同时芯轴35和加热夹具36也移动分离。从而容器1可以从装置中自由移出。
在上面的描述中，容器的夹持通过气体模块的轴向运动、由此将容器夹持在气体模块的夹持装置和支座之间来实现。应该理解到，容器可以以多种不同的方式被夹持。
在上面的描述中，气体模块可以朝向固定设置的支座轴向移动。应该理解到，也可以将这种原理反过来运用，即支座可以朝向固定设置的气体模块轴向移动。
在上面的描述中，高于大气压1-3巴的压力被描述为一个合适的气压。高于大气压的压力取决于所使用的容器材料，尤其是其厚度。
应该理解到，本发明并不局限于所示实施例。因此可以在本发明的范围内设想出多种修改和变形，本发明的范围由附属的权利要求专有地限定。

Claims (15)

1、一种用于气体填充可折叠型容器(1)中的管道(7)的装置(20)，所述管道(7)由容器(1)的第一和第二侧壁(2)限定，所述第一和第二侧壁(2)沿共用的连接部(4)被连接，所述管道(7)包括设置在第一侧壁(2)中的入口(15)，所述装置(20)包括：
支座(21)；和
具有出口(28)的气体模块(26)，该出口(28)设置在气体模块(26)的面向支座(21)的表面中，夹持装置(29)设置在出口(28)的外侧；
所述夹持装置(29)可应用于支座(21)以夹持容器(1)；以及
所述出口(28)可与容器(1)的夹持相关联地应用于所述入口(15)，以将气体供给到所述容器的管道(7)；
其特征在于：
凹槽(30)，其形成在气体模块(26)的所述表面中，该凹槽环绕出口(28)，并且定位在所述夹持装置(29)的径向内侧，
设置所述凹槽(30)以当向所述用于填充气体的管道(7)供给气体时，防止在所述第一侧壁(2)的环绕所述入口(15)的、面向气体模块的侧面上形成高于大气压的压力。
2、如权利要求1所述的装置，其中，一管道(33)形成在所述气体模块(26)中，所述凹槽(30)通过所述管道(33)与外界环境相通。
3、如权利要求1或2所述的装置，其中，支座(21)具有凹进部(23)，该凹进部(23)用于允许第二侧壁(2)突起，以当所述出口(28)与容器(1)的夹持相关联地应用于所述入口(15)以将气体供给到所述容器的管道(7)时，提供进入所述用于填充气体的管道(7)的通路。
4、如权利要求3所述的装置，其中，当将容器(1)夹持在夹持装置(29)和支座(21)之间时，所述凹进部(23)延伸通过所述夹持装置。
5、如权利要求1所述的装置，其中，气体模块(26)在轴向上可应用于支座(21)以提供容器的所述夹持。
6、如权利要求1所述的装置，还包括密封装置(34)，该密封装置(34)适于在用气体填充管道后通过密封使入口(15)从管道(7)上脱离连接。
7、如权利要求6所述的装置，其中，所述密封装置(34)包括设置在支座(21)外部的加热夹具(36)和设置在气体模块(26)外部的芯轴(35)，所述芯轴(35)可与所述加热夹具(36)接合。
8、如权利要求1所述的装置，其中，支座(21)由具有低热传导率的材料制成。
9、如权利要求1所述的装置，其中，支座(21)包括冷却装置。
10、一种气体填充可折叠型容器(1)中的管道(7)的方法，所述管道(7)由容器的第一和第二侧壁(2)限定，所述第一和第二侧壁(2)沿共用的连接部(4)被连接，所述管道(7)包括设置在第一侧壁(2)中的入口(15)，该方法包括以下步骤：
将容器(1)夹持在支座(21)和可以朝向支座(21)轴向移动的气体模块(26)之间，在该夹持中，包括所述入口(15)的第一侧壁(2)相对于凹槽(30)定位成使得该凹槽(30)环绕所述入口(15)，其中该凹槽(30)设置在气体模块(26)的面向支座(21)的表面中，第二侧壁(2)可以响应于通过所述入口端(15)供给到管道(7)的气流(P2)突起，以形成用气体填充该管道的通路；
使所述凹槽(30)与外界环境连通；
通过气体模块(26)中的出口(28)将气流(P2)通过所述入口(15)供给到所述管道(7)，由此，与外界环境连通的凹槽(30)防止在所述第一侧壁(2)的环绕所述入口(15)的、面向气体模块(26)的侧面上形成高于大气压的压力；以及
在完成气体填充后，密封管道。
11、如权利要求10所述的方法，其中，容器的夹持通过设置在出口(28)外部的夹持装置(29)提供。
12、如权利要求10或11所述的方法，其中，管道(7)被填充到压力高于大气压1-3巴的范围。
13、如权利要求10或11所述的方法，其中，管道(7)通过应用热和压力来密封。
14、如权利要求13所述的方法，其中，管道(7)被密封装置(34)密封，该密封装置(34)包括设置在气体模块(26)外部的芯轴(35)和设置在支座(21)外部的加热夹具(36)，其中所述加热夹具(36)在密封过程中轴向接合所述芯轴(35)。
15、如权利要求11所述的方法，其中，第二侧壁(2)在它的在夹持过程中可以突起的表面上设有压花。
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