CN103687712A - 用于由预成形坯制造灌装的容器的方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

用于由预成形坯制造灌装的容器（2）的方法和装置，所述预成形坯由热塑性材料制成，其中，所述预成形坯（3）分别传递给一成形和灌装工位（4）的一成形和灌装元件并且在所述成形和灌装工位的模具（5）中的接下来的成形和灌装过程中通过所输入的灌装物的压力作用变形成对应的所述容器，并且其中，对应的容器在成形和灌装之后被从所述成形和灌装工位的成形和灌装元件取下。

Description

用于由预成形坯制造灌装的容器的方法以及装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的方法以及一种根据权利要求8的前序部分所述的装置。
背景技术
通过吹塑成形由热塑性材料预成形坯，例如由PET（聚对苯二甲酸乙二酯）预成形坯制成容器是公知的，其中，所述预成形坯在一吹塑机之内被输送给不同的加工站（DE-OS 43 40 291）。典型地，吹塑机具有一用于调温或预加热（热处理）所述预成形坯的加热装置以及一具有至少一个吹塑站的吹塑装置，在其区域中，各事先被调温的预成形坯双轴地或多轴地膨胀成容器。该膨胀借助作为以成形压力被导入到待膨胀的预成形坯中的压力介质的压缩气体（压缩空气）来进行。在预成形坯的这类膨胀的情况下的方法技术上的流程在DE-OS 43 40 291中阐明。
吹塑站的基本结构在DE-OS 42 12 583中描述。调温预成形坯的可能性在DE-OS 23 52 926中阐明。
根据一典型的改进加工方法，将通过吹塑成形制造的容器输送给随后的灌装装置并在此灌装以设置的产品或灌装物。因此而使用了单独的吹塑机和单独的灌装机。在此也公知的是，所述单独的吹塑机和单独的灌装机组合成一机器组、即一成组的吹塑-灌装装置，其中，所述吹塑成形和灌装在单独的机器部件上和时间上前后相继地进行。
此外已经提出：尤其瓶子形式的容器由经热处理或预热的预成形坯来制造并且在此以液体灌装物来灌装，所述灌装物作为液压压力介质被输送用于以成形和灌装压力来膨胀所述预成形坯或者说成型所述容器，从而使得与所述灌装时间相同地将对应的预成形坯变形成容器。在这类方法中，一确定的问题在于：必须避免对应的成形和灌装工位的弄脏或形成所述站的模具的弄脏，所述模具实施得类似于用于通过以压缩气体吹塑来制造由热处理的预成形坯制成的容器的吹塑成形机的吹塑模具。特别在所述灌装物的完全碳酸化作用或部分碳酸化作用的情况下，特别存在对应的成形和灌装工位的由于灌装物损失而弄脏的危险，尤其在容器内压下降的情况下，也就是在容器从正确的高的成形和灌装压力卸载到环境压力的情况下。这类灌装物损失尤其由所述卸载时的庞大的泡沫形成所造成，从而使得在使用预成形坯的情况下和在使用灌装物作为压力介质的情况下（液压成型技术）的所述容器的同时的成形和灌装尤其对于含CO2的产品而言迄今为止不能使用。
此外，在对应的成形和灌装过程结束时，灌装物不可避免地保留在所述成形和灌装元件上或中。所述灌装物至少部分地滴落和/或基于空气运动而分布在所述成形和灌装工位的模具的内腔中并且在此尤其还弄脏重要的表面，也就是这样的表面，它们在以灌装物成形和灌装期间接触容器的灌装物附近的和/或接触灌装物的面，从而使得由于以灌装物弄脏的面的细菌污染而出现灌装物、还有人员、尤其是操作人员的微生物危害。
发明内容
本发明的任务是示出一种方法，所述方法至少在正常的成形和灌装运行期间可靠地避免了对应的成形和灌装工位的模具的弄脏。为了解决该任务构造了相应于权利要求1的方法。用于灌装容器的装置是权利要求8的主题。
在根据本发明的方法中，在每个成形和灌装过程结束之前，也就是在对应的灌装的容器取下之前且必要时在所述灌装的容器的最终卸载之前将所述成形和灌装工位的运行状态由成形和灌装状态改变成保护状态，在所述成形和灌装状态中进行容器的成形和灌装，在所述保护状态中，所述成形和灌装元件或所述成形和灌装元件的与对应的预成形坯和然后与正在成形的容器共同作用的并且用于置入灌装物和用于所述容器成形的部分处在所述模具之外，至少所述模具的如下部分之外，所述部分用于成形所述容器的重要的区域，即用于成形容器通入口和直接邻接的容器区域。
在另一预成形坯传递到所述成形和灌装位置上用于另一成形和灌装过程之后才将对应的成形和灌装工位返回移动到其成形和灌装状态中。由此来实现，在正常的成形和灌装运行期间，在任何时间点上没有不被一预成形坯或容器占据的成形和灌装元件处在模具的内腔中或伸入到该内腔中并且由此尤其也没有灌装物残余能够达到所述模具中或所述模具的内腔中，所述灌装物残余在容器的灌装和成形之后留在所述成形和灌装元件上或在所述容器的最终的卸载时被释放。
在一优选的实施方式中，附加地设置有用于清洁和/或灭菌或者说消毒所述成形和灌装工位和其模具的器件，其中，所述清洁和灭菌或者说消毒要么周期地在一独立的清洁和灭菌或消毒运行中进行，要么在分别处在保护状态中的成形和灌装工位的情况下，例如也在成形和灌装过程运转期间被执行。
“灌装物附近的区域”在本发明的意义中被理解为成形和灌装工位的这样的区域或面，它们直接与灌装物接触，也就是尤其引导所述灌装物的区域，还有这样的区域或面，它们与所述预成形坯和正在成形的容器的面、尤其还与开口边缘和内表面接触和/或在成形和灌装过程期间进入到所述预成形坯中或正在形成的容器中。“灌装物附近的区域”在本发明的意义中但是尤其是所述预成形坯或容器的这样的区域，这些区域在成形和灌装期间和/或之后与灌装物连接，因此尤其是容器通入口和直接邻接所述容器通入口的容器区域。
表述“基本上”或“大致”在本发明的意义中意味着与各精确的值偏离+/-10%、优选+/-5%和/或形式为对所述功能无意义的改变的偏离。
本发明的改进方案、优点和应用可能性也由实施例的随后的描述和附图获得。在此，所有被描述的和/或图片示出的特征单独地或以任意组合地原则上都是本发明的主题，与它们在权利要求或其引用部分中的总结无关。权利要求的内容也被做成说明书的组成部分。
附图说明
本发明下面根据实施例的附图来详细阐释。其中：
图1在简化的立体视图中示出了用于制造灌装的容器的环绕结构类型的机器或装置；
图2在示意图中示出了穿过图1的装置的竖直截面图；
图3示出了图2的放大的部分视图；
图4在示意图中示出了到图1-3的装置上的俯视图；
图5在简化的示意部分视图中示出了图1-4的装置的成形和灌装元件之一。
具体实施方式
在图1-4中一般性以1表示的装置用于在使用预成形坯3（Preforms）的情况下制造形式为瓶子的灌装的容器2，所述预成形坯由热塑性材料，例如由聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚乙烯（PEE）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）或聚丙烯（PP）制成。所述预成形坯3以公知的方式套筒式地构造有一敞开的、形成稍后的容器通入口的端部和构造有一闭合的、形成稍后的容器底部的底部以及构造有一形成容器2的稍后的通入口凸缘的凸缘（对此也见图5）。
以液体灌装物灌装的容器2的制造原则上以如下方式进行，即，各经处理的、也就是至少经预热的并且布置在成形和灌装工位4中或那里被闭合的模具5的内腔5.1中的预成形坯3利用处在高的成形和灌装压力下的并且例如为了热灭菌的灌装而加热的灌装物来加载，从而使得所述预成形坯3在一成形和灌装过程中通过所述灌装物被液压地变形为对应的容器2并且在此情况下同时灌装所述容器2。每个因此成形的并且灌装的容器2然后在其由所述成形和灌装压力卸载到环境压力之后并且在由模具5取出之后被以适当的方式封闭。
为了执行所述成形和灌装过程，所述装置1在形式为能绕一竖直的机器轴线MA环绕式驱动的转子6（箭头A）的能环绕式驱动的传送元件上具有大量成形和灌装工位4，它们以与所述机器轴线MA的相同径向间隔和以均匀的角度间距绕所述轴线彼此错开地设置。每个成形和灌装工位4附加于其模具5包括一在该示出的实施方式中布置在所述模具之上的成形和灌装元件7，所述成形和灌装元件至少在对应的成形和灌装过程期间以一灌装元件区段或成形和灌装头8进入到所述闭合的模具5中并且对应的预成形坯3或正在成形的容器2在通入口凸缘上通过保持器件7.1保持地以其敞开的端部在密封位态中挤压式地相对所述成形和灌装元件贴靠。
在所述成形和灌装头8中，沿竖直方向，即沿成形和灌装元件轴线FA能沿轴向移动地设置有一伸展杆9，所述伸展杆以其在图5中倒圆的下端部在所述成形和灌装过程期间至少暂时地首先相对涉及的预成形坯3的底部并且然后相对正在成形的容器2的底部贴靠地受控制地向下运动进而沿轴线FA控制所述预成形坯3变形或伸展成对应的容器2。在所示的实施方式中也进行所述液体灌装物到所述预成形坯3或逐渐增加地正在成形的容器2中的通过一液体通道的导入，所述液体通道构造在所述伸展杆9中并且在所述伸展杆9的下端部的区域内的开口11处通入。在所述液体通道10中，在所述开口11之前布置有一止回阀10.1，所述液体通道10的空运转利用所述止回阀在所述成形和灌装过程终止之后被避免。
在转子6上设置有一环形锅12，该环形锅在装置1的成形和灌装运行期间以处在所述成形和灌装压力下的灌装物来至少部分灌装并且通过具有控制阀13.1的管道13与所述成形和灌装元件7连接。在所述成形和灌装工位4之下，在转子6上设置有一环形锅14，所述环形锅尤其用作收集锅或收集容器，用于收集液体残余，所述液体残余例如通过在成形和灌装过程期间的有缺陷的预成形坯3和/或容器2的破裂而达到所述模具5中，并且用于收集在所述成形和灌装工位4或所述模具5的清洁和/或消毒期间或在所述装置1的清洁和消毒运行期间的液体清洁和消毒介质。通过优选柔性的管道15将模具5与所述环形锅14连接。
所述预成形坯3在所示的实施方式中通过传送星16输送给各个成形和灌装工位4。被灌装的容器2由成形和灌装之后又打开的模具5通过一传送星17取出。
如已实施的那样，在对应的成形和灌装过程之后，灌装物不可避免地留在成形和灌装元件7上，尤其在其成形和灌装头8中或上和留在所述伸展杆9上。此外，原则上也不可避免的是，在灌装的容器2卸载时，灌装物流出。所述灌装物残余也基于空气运动而导致模具5以灌装物的内部和外部弄脏，确切地说伴随灌装物残余在所述模具5的内侧面和外侧面上的细菌污染的危险和灌装到所述容器2中的灌装物和/或人员、例如装置1的操作人员的微生物危害。为了避免这些，所述装置1的成形和灌装工位4以随后详细描述的方式这样地构造，即，每个成形和灌装工位4的运行状态能够受控制地在成形和灌装过程期间的成形和灌装状态和保护状态之间改变。
为了所述运行状态的改变，每个成形和灌装工位4的模具5能够相对于所属的成形和灌装元件7和所属的保持件7.1运动，确切地说在所示的实施方式中，在相对于所述机器轴线MA的径向上，在关于该轴线沿径向外置的成形和灌装位置和关于所述机器轴线MA沿径向进一步内置的驻留位置之间，所述成形和灌装位置相应于成形和灌装状态并且在该成形和灌装位置中对应的成形和灌装元件7至少以其灌装和成形头8伸入到所属的模具5的内腔5.1中，所述驻留位置相应于保护状态并且在该驻留位置中所述模具5相对于所属的成形和灌装元件7或所述元件的竖直轴线FA并相对于所述保持件7.1如下程度地沿径向向内运动，即，至少所述成形和灌装元件7的和保持件7.1的如下的重要区域明显处在所属的模具5的内腔5.1之外，所述这些重要的区域在所述成形和灌装过程期间与置入到所述预成形坯3或正在成形的容器2中的灌装物接触和/或在取下灌装的容器2之后在其上留有灌装物残余。所述重要的区域尤其也是所述灌装和成形头8的形成用于灌装物的对应的排出开口的区域，也就是在所示的实施方式中的所述开口11和伸展杆9。相反于模具5，成形和灌装元件7和其承载件7.1牢固地设置在所述转子6上或分别在一转子区段或支架6.1上设置。
所述模具5在其成形和灌装位置与所述驻留位置之间的运动与转子6的转动运动或转动位置相关地受指控，例如通过相应的、未示出的控制曲线，确切地说以如下方式，即，每个预成形坯3通过传送星16传递给处在所述驻留位置中的成形和灌装工位4并且然后利用所属的保持件7.1在密封位态中相对所述灌装和成形头挤压。此后才将所属的敞开的模具5运动到成形和灌装位置中并且在此情况下所述预成形坯3置入到所述模具中，从而使得然后在转子6的转动运动的接下来的角度范围上能够在闭合的模具5的情况下进行对应的容器2的成形和灌装。就在对应的成形和灌装工位4基于转子6的转动运动达到由传送星17所形成的容器输出装置之前，对应的模具5被打开并且由它的成形和灌装位置返回运动到驻留位置中。灌装的容器首先此外保留在所述成形和灌装元件7上的密封位态中。在达到所述容器输出装置时才将灌装的容器2从成形和灌装元件7和承载件7.1取下并且通过传送星17运走。在对应的成形和灌装元件7上可能附着的灌装物残余可能滴落到所述转子6的转动运动的在由传送星17所形成的容器输出装置和由所述传送星16所形成的预成形坯传递装置之间的角度范围上，确切地说直至重新地一预成形坯3定位在所述成形和灌装元件7上。在任何情况下，没有装置1的成形和灌装运行的任何时间点存在如下状况，在该状况中，没有被预成形坯3或容器2占据的成形和灌装元件7处在所属的成形和灌装工位4的模具5之内或伸入到该模具中并且因此在取下各灌装的容器之后由于灌装物能够出现所述模具5的成形腔或内腔5.1的污染。
为了避免打开的模具5由于灌装物在转子6的转动运动的在容器输出装置和预成形坯传递装置之间的角度范围上的污染，在转子6的转动运动的该角度范围上设置有形式为分离板或壁18的保护装置。所述壁18绕所述机器轴线MA圆弧形弯曲地这样布置，即，处在驻留位置中的模具5的运动轨道在壁18的面朝机器轴线MA的凹侧上走向并且所述成形和灌装元件7的和保持件7.1的运动轨道在所述壁18的背离机器轴线MA的凸侧上走向。代替或附加于壁18也可以设置由气态和/或蒸汽态的介质的流动所形成的“幕”作为保护。
本发明以上地在一实施例上进行描述。显而易见地，改变以及变换是可行的，由此不会离开基于本发明的发明构思。因此，前述的由如下出发，即，模具5相对于其所属的成形和灌装元件7在成形和灌装位置和驻留位置之间运动。尽管该实施方案由结构上的视点示出了一特别适宜和有利的解决方案，但是也可行的是，为了实现前述优点而将模具5牢固地设置在转子6上或另外的、环绕的传送元件上并且所述成形和灌装元件7与其保持件7.1一起在成形和灌装位置和驻留位置之间运动。
此外，前述的由如下出发，即，所述成形和灌装位置和所述驻留位置之间的运动径向相对于所述机器轴线MA地进行。沿另外的方向或以另外的方式例如摆动运动的运动也是可行的。
此外，前述的由如下出发，即，在模具5在所述成形和灌装位置和所述驻留位置之间的运动中分别运动整个模具。在多件式构造所述模具5的情况下也可以是足够的是，仅所述模具5的这样的部分构造用于成形和灌装位置和驻留位置之间的运动，所述部分用于容器的灌装物附近的区域的成形。
附图标记列表
1、1a    装置
2        容器
3        预成形坯
4        成形和灌装工位
5        模具
5.1      内腔
6        转子
6.1-6.3  转子区段
7        成形和灌装元件
7.1      保持件
8        成形和灌装头
9        伸展杆
10       液体通道
10.1     止回阀
11       开口
12       环形锅
13       管道
13.1     控制阀
14       环形锅
15       管道
16、17   传送星
18       保护装置或保护壁
A        转子6的转动方向
FA       成形和灌装元件7的竖直轴线
MA       竖直的机器轴线

Claims (14)

1.用于由预成形坯（3）制造灌装的容器（2）的方法，所述预成形坯由热塑性材料制成，其中，所述预成形坯（3）分别传递给一成形和灌装工位（4）的一成形和灌装元件（7）并且在接下来的成形和灌装过程中在处在成形和灌装状态下的所述成形和灌装工位（4）的模具（5）中通过所输入的灌装物的压力作用变形成对应的所述容器（5），并且其中，所述容器（2）在成形和灌装之后被从所述成形和灌装工位（4）的所述成形和灌装元件（7）取下，其特征在于，
所述灌装工位（4）在取下成形的和灌装的容器（2）之前被转化到保护状态中，在所述保护状态中，对应的所述模具（5）的内腔或对应的所述模具（5）的至少成形所述容器（2）的容器通入口的部分区域从所述成形和灌装元件（7）的在所述成形和灌装期间与所述灌装物和所述预成形坯（3）或正在成形的容器（2）接触的区域分离开并受保护。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在成形和灌装工位（4）的所述保护状态中，所述成形和灌装工位的成形和灌装元件（7）或所述成形和灌装元件（7）的至少在所述成形和灌装期间与所述灌装物并与所述预成形坯（3）或正在成形的容器（2）接触的区域，由所属的所述模具（5）的内腔或所述模具（5）的至少成形所述容器（2）的所述容器通入口的部分区域分隔开。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在对应的成形和灌装过程结束之后，所述成形和灌装工位（4）的保护状态被如下长时间地维持，直至一预成形坯重新被传递到所述成形和灌装工位（4）上或所述成形和灌装工位的成形和灌装元件（7）上。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述成形和灌装工位（4）在所述成形和灌装状态与所述保护状态之间的转化通过所述成形和灌装元件（7）或该元件的一部分与所属的所述模具（5）或该模具的一部分之间的相对运动来进行，例如通过沿至少一个轴向方向的线性运动和/或通过摆动运动。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在大量成形和灌装工位（4）在一能环绕式驱动的传送元件上，例如在一能环绕竖直的机器轴线（MA）驱动的转子（6）上的情况下，所述成形和灌装工位（4）由所述成形和灌装状态到所述保护状态中的切换分别在到达一容器输出装置（17）之前进行，在所述容器输出装置处，将所述灌装的容器（2）被从所述成形和灌装工位（4）取出，并且，所述成形和灌装工位（4）到其成形和灌装状态中的返回导向在经过一输入装置（16）之后进行，在所述输入装置处，所述预成形坯（3）被传递给所述成形和灌装工位（4）。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在大量成形和灌装工位（4）在一能环绕式驱动的传送元件上，例如在一能环绕竖直的机器轴线（MA）驱动的转子（6）上的情况下，所述成形和灌装工位（4）在其成形和灌装状态与其保护状态之间的转化通过对应的所述成形和灌装元件（7）或该元件的一部分与所属的所述模具（5）或该模具的一部分之间的、横向于环绕的传送元件（6）的运动方向的相对运动来进行。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，对应的所述预成形坯（3）或由该预成形坯成形的所述容器（2）至少暂时地通过伸展杆（9）被导向和/或沿轴向方向、优选沿相应于所述容器（2）的轴线的轴向方向（FA）伸展。
8.用于由预成形坯（3）制造以液体灌装物灌装的容器（2）的装置，所述预成形坯由热塑性材料制成，所述装置具有至少一个具有一模具（5）以及一成形和灌装元件（7）的成形和灌装工位（4），优选具有在一能环绕式驱动的传送元件上，例如能环绕竖直的机器轴线（MA）驱动的转子（6）上的多个成形和灌装工位（4），其中，每个成形和灌装工位（4）具有至少一个成形和灌装元件（7）以及至少一个模具（5），所述灌装物通过所述至少一个成形和灌装元件在所述成形和灌装期间被置入到对应的所述预成形坯和正在成形的容器中，所述至少一个模具具有在其轮廓上相应于所述容器（2）的造型的模具内腔（5.1），其特征在于，所述成形和灌装元件（7）或所述成形和灌装元件（7）的在所述成形和灌装时与所述预成形坯（3）和所述容器（2）共同作用的部分以及所述模具（5）或所述模具的一部分能够为了所述成形和灌装工位（4）的状态改变而在成形和灌装状态和保护状态之间运动，在所述保护状态中，所述成形和灌装元件（7）或形成灌装物排出装置的部分处在所述模具（5）或所述模具的一部分之外。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述相对运动是沿一轴向方向，例如沿一相对于所述机器轴线（MA）在径向方向上的轴向方向的至少一个运动分量，和/或，所述相对运动是绕至少一个轴线的摆动运动。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，对应的所述成形和灌装工位（4）的所述模具（5）或所述模具的一部分和/或所述成形和灌装元件（7）或所述成形和灌装元件（7）的一部分能够在相对于所述机器轴线（MA）的径向上在相应于所述成形和灌装状态的成形和灌装位置与相应于所述保护状态的驻留位置之间运动。
11.根据权利要求8-10之一所述的装置，其特征在于，在相应于所述模具（5）的或所述成形和灌装元件（7）的所述驻留位置的运动轨道和相应于所述成形和灌装元件（7）的或所述模具（5）的所述成形和灌装位置的运动轨道之间，沿所述传送元件的传送方向（A）在容器输出装置（17）和用于所述预成形坯（3）的输入装置（16）之间设置有一保护装置，例如形式为保护壁（18）和/或形式为由气态和/或蒸汽态介质的流动构成的幕。
12.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于用于清洁和/或灭菌对应的所述模具（5）的器件，例如在至少一个所述成形和灌装工位（4）的所述保护状态下清洁和/或灭菌对应的所述模具（5）的器件。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，用于清洁和/或灭菌的所述器件构造用于排放至少一种液体清洁和/或消毒介质和/或蒸汽态和/或气态介质到至少一个所述成形和灌装工位（4）和/或其模具（5）的内表面或外表面上。
14.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述至少一个模具（5）多件式地构造，优选构造有至少两个成形所述容器（2）的壳面的模具部件并构造有至少一个成形容器底部的模具部件，优选构造有至少两个钳子式地且铰接地彼此连接的、成形所述容器的壳面的模具部件。
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