CN104229700B - 用填充产品来填充容器的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置（1），用来用填充产品来填充容器，优选用来在饮料灌装设备中用碳酸饮料来填充容器，该装置包含驱动装置（5），该驱动装置用来把密封套筒（3）安放在待填充的容器的容器入口上，其中该驱动装置（5）包含活塞（54），该活塞将工作腔（58）从预压腔（56）上分开，该预压腔为了使活塞（54）复位可用预加压力加载，其中在预压腔（56）和工作腔（58）之间设置压力平衡装置（7），其中该压力平衡装置（7）设置得用来保持预压腔 （56）中的预设的预加压力范围，优选保持在上限值和下限值之间。

Description

用填充产品来填充容器的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种装置和一种方法，用来用填充产品来填充容器，优选用来在饮料灌装设备中用碳酸化的填充产品来填充容器。

背景技术

为了在饮料灌装设备中将碳酸饮料灌装到容器中，已知的是，各容器借助其容器入口这样压在灌装机构上，使得容器与填充机构形成气密的密封，以避免压缩气体的泄露，该压缩气体在灌装碳酸饮料时形成必要的反压力。

为了把容器或容器入口压在各填充部件上以实现气密的密封，已知的是，引导提升部件上的各容器并且借助该提升部件来提升容器，并因此使容器入口压在位于它上面的填充机构上。为此必要的是，待填充的容器相对于设置在它上面的填充机构进行相对运动，并且对于每个具有相应提升装置的容器来说都需要提升部件。这种提升元件的设置需要相当坚固地构建整个填充器，以承受出现的力。

在已知的变形方案中，提升元件拼凑在待填充的容器的容器入口上方的平面中，因此在待填充的容器的上方设置有其它构件，在这些构件上可例如形成冷凝水，并且这些构件由此需要更高的卫生费用，因为冷凝水例如可能滴到敞开的容器中。

在变形方案中从DE 20 2006 001 234 U1已知一种填充机器的理念，其中通过可活动的定心钟来这样密封待填充的容器，即定心钟降到待填充的容器上并且能以这种方式实现气密的密封。在填充过程结速之后，相应地再次提升该定心钟。该定心钟的复位再次通过压缩弹簧或通过压缩垫的预应力来实现。

发明内容

从现有技术中得出本发明的目的，即说明一种用来填充容器的装置和方法，它们可实现可靠的长时间运行。

此目的通过一种用于用填充产品来填充容器的装置得以实现，该装置包含驱动装置，该驱动装置用来把密封套筒安放在待填充的容器的容器入口上，其中该驱动装置包含活塞，该活塞将工作腔从预压腔上分开，该预压腔为了使活塞复位能够用预加压力加载，其中在预压腔和工作腔之间设置压力平衡装置，其中该压力平衡装置设置得用来保持预压腔中的预设的预加压力范围，压力平衡装置包含第一止回阀和第二止回阀，其中第一止回阀和第二止回阀能够在预压腔和工作腔实现反向的体积流。

相应地提出了一种装置，用来用填充产品来填充容器，优选用来在饮料灌装设备中用碳酸饮料来填充容器，该装置包含驱动装置，该驱动装置用来把密封套筒安放在待填充的容器的容器入口上，其中该驱动装置包含活塞，该活塞将工作腔从预压腔上分开，该预压腔为了使活塞复位能够用预加压力加载。按本发明，在预压腔和工作腔之间设置压力平衡装置，其中该压力平衡装置设置得用来保持预压腔中的预设的预加压力范围（优选在上限值和下限值之间）。

由于压力平衡装置设置得用来保持预压腔中的预设的预加压力范围，所以这些预压腔能够总是保持在预设的压力范围内。因此能够在预压腔内实现压力的定义范围，并优选在上限和下限之间。因此能够确保，预压腔中的压力总是如此之高，使得密封套筒可靠地复位到原始位置中。通过预压腔中的预设的预加压力范围还可确保，借助预设的挤压力总是使密封套筒完全压在各容器入口上，并因此例如当用碳酸饮料来填充容器时实现可靠的密封。因此避免了由现有技术已知的、预压腔中的不受控制的压力上升，该压力上升是由抽吸效应或由汽缸腔和活塞之间的泄露引起的。因此相应地避免了下述情况，即存在于预压腔中的预加压力过高，并且由于引起的对抗力而妨碍密封套筒的稳固挤压。

压力平衡装置优选包含第一止回阀和第二止回阀，其中第一止回阀和第二止回阀可在预压腔和工作腔实现反向的体积流。通过这些反向的体积流能够保持该预设的预加压力范围，因为超压要么能从工作腔流入预压腔中，以提升预压腔中的过低压力。如果应该在预压腔中形成过高的超压，则超压能够从预压腔中排到工作腔中。在此，第一止回阀优选这样预紧，使得预压腔用超压加载，优选用相对于通风的工作腔的超压加载。第二止回阀优选这样预紧，使得超过预加压力范围的压力从预压腔中降低。

优选设置第一止回阀，它可实现从工作腔至预压腔的体积流，并且由于止回阀的预应力允许在预压腔中存在比工作腔中更低的压力。此外优选还设置第二止回阀，它可实现从预压腔至工作腔的体积流，其中第二止回阀这样具有预应力，使得预压腔中的压力在工作腔抽出空气的情况下下降到预设的起始水平上。换言之，避免了例如由于抽吸效应和/或泄露而在预压腔中产生过度的压力。

通过第一止回阀的预紧，优选在预压腔中引起了预加压力，该预加压力相当于预加压力范围的下限值。通过第二止回阀的预紧，优选在预压腔中引起了预加压力，该预加压力相当于预加压力范围的上限值。各压力总是涉及活塞在起始状态中（即在工作腔排出空气的情况下）的位置。

压力平衡装置尤其优选这样构成，即它在预压腔中形成预加压力范围，该预加压力范围可使活塞复位到起始位置中，因此密封套筒同样移动到起始位置中。

通过设置第一和第二止回阀（它们可实现反向的体积流），一方面可确保在工作腔加载压缩空气时在预压腔中进行发生体积流，该体积流在预压腔中一直升至由止回阀的预紧力预先设定的压力。在此需注意，随后由于工作腔中的压力相对于预压腔继续相对地上升，活塞在预压腔的方向上移动，因此容纳在预压腔中的气体被压缩并且预压腔中的压力相应地继续增大。以这种方式构建的压力垫或在预压腔中以这种方式构建的压力的作用是，在填充过程结束之后密封套筒继续回驱动到起始位置中。

在工作腔中构建压力以及在预压腔的方向上移动活动的作用是，使密封套筒压在相应的容器入口上。预压腔中的通过第一止回阀或其预紧力调节的压力相应地这样设定，即尽管在预压腔中存在着压力，该压力为安放密封套筒而抵抗活塞的运动，借助预先设定的挤压力仍能够把密封套筒压在容器入口上。换言之，通过第一止回阀可调节的压力这样进行调节，即在预压腔中构建压力垫，它可在工作腔排出空气的情况下（优选在工作腔排出空气以达到大气压力时）使密封套筒完全复位或拉回。相应地，在密封套筒完全复位的情况下还能在预压腔中存在一定的超压，以确保稳固的复位。

第一止回阀的未经证明的情况是，如果在密封套筒的完全复位的位置中在预压腔中存在着环境压力，则可能引起的情况是，由于活塞在汽缸腔上的未能避免的摩擦以及活塞和密封套筒的自重，密封套筒不能完全复位。因此，预压腔中的轻微超压尤其是优选的，至少用来也在起始位置中克服活塞的摩擦和自重。

第二止回阀可实现从预压腔至工作腔的体积流，该第二止回阀确保了，在预压腔中在一定时间内不会产生压力，该压力在完全复位的位置（即起始位置）中超过了上限值。换言之，在工作腔排出空气时预压腔中的压力再次离开，直至只有对密封套筒的完全复位来说必要的压力留在预压腔中。第二止回阀可相应地这样构成，即通过预紧力的调节使压力从预压腔中排出，直到只留下相对于环境大气而言较低的超压。

通过例如以这种方式构成的压力平衡装置，还能在预压腔中总是存在压力，该压力一方面可实现密封套筒的完整配备，并因此实现容器的完全密封。

因此，为了每个填充过程，并且相应地为了密封套筒的每次下降，以便密封容器孔口，以使容器用碳酸饮料来填充，并且随后实现密封套筒的回拉，以便容器再次从各填充装置中排出，必要的是，在预压腔中达到定义的起始压力、压缩压力和最终压力。

密封套筒优选与驱动装置磁性地耦合。尤其优选地在活塞和密封套筒之间存在着气密的分隔，使得驱动装置和密封套筒之间在卫生方面相互隔开。

在改进方案中，压力平衡装置包含至少一个节流止回阀。

通过预压腔的建议的构造，还可进一步省略复位弹簧，因此也不必动用易磨损的部件。换言之，该预设的预加压力范围的作用是使活塞在起始位置中预紧。相应地能够省略其它的预紧器件。

为了进一步降低装置中的磨损，密封套筒优选具有密封环，该密封环具有比通过气密的分隔壁预先设定的直径更大的直径，其中该密封环优选设置得与密封套筒同心。通过出现的变形，来实现可靠的密封。密封环尤其优选具有特弗龙（Teflon）合成物。以这种方式能够避免常规的密封件上的过度磨损。

相应地提出了一种方法，用来用填充产品来填充容器，优选用来在饮料灌装设备中用碳酸化的填充产品来填充容器，该方法包含，通过操纵与密封套筒耦合的驱动装置，将密封套筒安放在待填充的容器的容器入口上，该驱动装置包含活塞，该活塞将工作腔从预压腔上分开，该预压腔为了使活塞复位能够用预加压力加载。按本发明，预压腔中的预加压力借助压力平衡装置保持在预加压力范围内，优选保持在上限值和下限值之间。

附图说明

本发明的其它优选实施例和角度通过附图的以下描述进行详细阐述。其中：

图1在示意性的剖视图中示出了用来用填充产品来填充容器的装置；以及

图2在示意性的剖视图中示出了填充机构。

参考标记清单

1 用填充产品来填充容器的装置

2 产品阀

20 排出套筒

22 阀体

24 入口

28 容积传感器

3 密封套筒

30 永久磁铁

32 密封环

36 引导环

38 密封件

4 气体通道

40 降压阀

42 压缩气体阀

5 驱动装置

50 永久磁铁

52 汽缸腔

54 活塞

56 预压腔

58 工作腔

59 气动通道

540 密封件

6 分隔壁

7 压力平衡装置

70 第一止回阀

72 第二止回阀。

具体实施方式

下面借助附图描述了优选的实施例。在此，相同的、类似的或相同作用的元件在不同附图中标有一致的参考标记，并且在随后的描述中部分地省略这些元件的重复描述，以避免说明书中的冗长。

图1和2示意性地示出了一种装置1，用来用填充产品来填充容器，优选用来在饮料灌装设备中用碳酸饮料来填充容器。该饮料通过示意性标出的产品阀2排放到未示出的、待填充的容器中，该产品阀具有相应的排出套筒20。如图2示意性示出的一样，该产品阀2具有用来控制流出量或流出速度的阀体22，然后填充产品基本上以自由射束的形式从入口24中排出。

设置有密封套筒3，它在箭头方向上可朝上和朝下推移，其中密封套筒3的图1和2所示的上方位置起始位置，在该起始位置中可将新的待填充的容器带到该装置1的下方。那么，密封套筒3在朝下偏转的位置中的作用是，使待填充的容器挤压在容器入口上且相对于产品阀2的排出套筒20的入口24定中心，并且同时还提供气密的密封。因此，在填充产品通过产品阀2流入容器之前，该待填充碳酸饮料的容器能够借助预加压缩气体来预压。通过该容器的预压，能够在填充时避免产生过量的泡沫。此外，能够避免压力突然地施加到容器上，因此能够避免容器损坏、尤其是容器爆裂。此外通过借助密封套筒3实现的气密封闭，能够使待填充的、应加载填充产品的容器在填充之前用气体冲刷，这例如对于氧气敏感的产品而言是很重要的。在此，该容器例如借助CO₂如此冲刷，使得空气中的氧基本上能够从容器容积中挤出。

在密封套筒3降低且密封套筒3压在容器入口上之后，该容器相应地要么立即用压缩气体预压，要么在气体冲刷过程之后用压缩气体预压，并且产品阀2随后由于阀体22的提升而打开，因此填充产品能够流出。在填充过程结束之后（例如受容积传感器28的控制），阀体22再次降低，因此中断了来自产品阀2的入口24的产品流。随后，处于压力之下的、完全填满的容器能够通过减压阀40减压，并且密封套筒3能够再次驶回到图1和2所示的起始位置中。新的容器能够再次从该起始位置开始驶到该密封套筒3的下方，并且重新开始该工艺。

通过气体通道4能够用冲刷气体、压缩气体和产品气体来实现该容器的预压、冲刷和/或降压，该气体通道与相应的降压阀40和压缩气体阀42相通并且同时与产品出口相通。

密封套筒3与驱动装置5相连。密封套筒3和驱动装置5之间的耦合是磁性的。为此，密封套筒3具有第一永久磁铁30，它设置在驱动装置5的第二永久磁铁50的对面。驱动装置5呈环形地设置在密封套筒3的周围并且移动到汽缸腔52中，该汽缸腔在所示的实施例中构成为环形腔。驱动装置5具有活塞54，它在所示的实施例中同样构成为环状的并且与密封套筒3同中心地延伸。该活塞54将汽缸腔52划分为预压腔56和工作腔58。

该预压腔56借助活塞54相对于工作腔58基本上气密地密封。

工作腔58能够通过液压通道59用压缩空气加载，或者排出空气以达到环境压力。在工作腔58经由气动导管59加载压力时，活塞54在预压腔56的方向上这样移动，使得预压腔56中的容积压缩。由于活塞54在预压腔56的方向上或在图1和2中朝下运动，密封套筒3也同时通过磁性耦合器朝下一起运动，因此密封套筒3能够压在容器入口4上，该磁性耦合器通过两个磁性磁铁30、50制成。

通过磁性耦合器能够在汽缸腔52（形式为环形腔）和产品腔62之间提供气密和液密的分隔壁6，填充产品以及压缩气体或冲刷气体抵达该在该产品腔中。就此而言，在卫生方面无问题地划分为产品区域和驱动区域，因此能够简单地符合卫生标准。

该活塞54不必相应地满足特别的卫生要求，该活塞将汽缸腔52划分为工作腔58和预压腔56并且相应地设置有密封件540，该密封件可实现相应的气密密封。

为了能在工作腔58中构建气动压力期间同时在预压腔56中构建预加压力，并因此相应地在预压腔56中实现一定的超压，该超压能够在填充过程结束之后使活塞54可靠地复位到原始位置中，设置有第一止回阀70，该第一止回阀可实现从工作腔58至预压腔56的体积流。

第一止回阀70在此通过其相应的预紧装置在闭合装置中这样预紧，即施加到预压腔56中的压力比施加到工作腔58中的压力更小。由于工作腔58中的气动压力大于预压腔56中的气动压力，所以通过接通工作腔58中的气动压力可使活塞54朝下运动。因此，这样产生了密封套筒3的指向下方的运动，即密封套筒3压在容器的入口上。

如果工作腔58排出空气（即带到环境压力下），则活塞54由于预压腔56中的预加压力回驱动图1和2所示的起始位置中。

在此过程中可能出现的情况是，在预压腔56中构建的预加压力经过多个工艺循环而增大，该预加压力是必要的，以使活塞54能完全回移到它的起始位置中。由于在活塞54的密封件540中不会相对于汽缸腔52出现泄露，所以会出现这样的压力上升。但如果预压腔56中的预加压力太高，则密封套筒3不能再可靠地压在各容器入口上，因为施加到工作腔58中的压力不能再充分地克服施加到预压腔56中的预加压力。

相应地在此所示的实施例中设置第二止回阀72，它可实现从预压腔56至工作腔58的体积流。该第二预紧阀72由于它的预应力在工作腔58排出空气之后使位于预压腔56中的气压排出，使得只有预定的、对活塞54的完全复位来说必要的压力还留在预压腔56中。

第一预紧阀70和第二预紧阀72相应地构成为压力平衡装置7，使得它们允许反向的体积流通行。止回阀70、72中的各预紧元件是这样构成的，即位于预压腔56中的压力总是保持在预设的预加压力范围内，使得一方面能够可靠地复位到起始位置中，原因是在该起始位置中在预压腔56中相对于环境压力存在着轻微的超压。但另一方面，预压腔56中的预加压力还不会如此之高，使得施加到工作腔58上的压力不再能实现密封套筒3的完全压入。

换言之，压力平衡装置7可使预压腔56中的压力保持在预定的预加压力范围内，该预加压力范围可使密封套筒3可靠地安放在入口区域中以实现密封，并且可使密封套筒3可靠地复位到起始位置中。

该密封套筒3优选这样构成，即它们能够被完整地倒冲，以实现清洁。尤其设置上方的密封环32，它在完全拉入的位置中（如同在图1和2中所示的一样）提供了倒冲通道，它可实现完整的倒冲。该上方的密封环32在此优选这样构成，即它比通过气密的分隔壁6预先规定的直径略微膨胀得更宽一点。相应地，在密封套筒3朝下降低时上方的密封环32与气密的分隔壁6直接接触，并且在此轻微变形，从而在此实现液密的密封。相应地在该下降的位置中可实现完全的密封，在该下降位置中容器用压缩气体、冲刷气体和产品来加载。

该密封环32优选包含特弗龙合成物，因此将气密的分隔壁6上的摩擦降至最低，并且仅由于在预压腔56中接收的预加压力就能稳固的复位。

密封套筒3还在下方区域中借助引导环36引导，该引导环同样优选包含特弗龙合成物-材料，以提供灵活性。该引导环36优选同样中轻微压缩的，因为它具有比密封套筒3的外径更小的内径。以这种方式能够实现整个装置的稳固密封。

图1和2所示的用来填充容器的装置1优选容纳在回转填充器中，因此在机器分开的每个位置中都设置这种相应的填充机构。该装置1例如以饮料灌装设备的填充机构的形式构成，它经常设置在饮料灌装设备中的回转填充器中。通常根据回转填充器的机器分开来设置多个填充机构，其中每个单个的填充机构的作用是，用填充产品来填充设置在它下方的且待填充的容器。

通过该建议的填充机构，饮料灌装设备以及填充器还可这样构成，即它设置得用来填充碳酸饮料，其中密封套筒3总是向下移动到待填充容器的容器入口上。但也可应用以自由射束进行填充的装置1，例如填充非碳酸饮料（如静止的水）。相应地，所示的装置注定用来灌装矿泉水，其中碳酸化的以及未碳酸化的矿泉水都能借助相同的填充机构来灌装。在灌装未碳酸化的矿泉水时，密封套筒3相应地不必向下移动，因此该填充机构原侧上像自由射束填充器一样工作。

为了在密封套筒3不驶出的情况下也能稳固地实现灌装，还在密封套筒3和排出套筒20之间设置密封件38，该密封件在回拉状态下（即在图1和2所示的起始位置中）在密封套筒3和产品阀2的排出套筒20之间实现了密封。

就此而言，所有在单个实施例中描述的单个特征都可彼此组合和/或替换，而不会离开本发明的范围。

Claims (22)

1.一种用于用填充产品来填充容器的装置（1），该装置包含驱动装置（5），该驱动装置用来把密封套筒（3）安放在待填充的容器的容器入口上，其中该驱动装置（5）包含活塞（54），该活塞将工作腔（58）从预压腔（56）上分开，该预压腔为了使活塞（54）复位能够用预加压力加载，其中在预压腔（56）和工作腔（58）之间设置压力平衡装置（7），其中该压力平衡装置（7）设置得用来保持预压腔 （56）中的预设的预加压力范围，其特征在于，压力平衡装置（7）包含第一止回阀（70）和第二止回阀 （72），其中第一止回阀（70）和第二止回阀（72）能够在预压腔（56）和工作腔（58）实现反向的体积流。

2.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，装置（1）被设置为在饮料灌装设备中用碳酸饮料来填充容器。

3.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，压力平衡装置（7）被设置为在预压腔（56）中保持处于上限值和下限值之间的预设预加压力范围。

4.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，第一止回阀（70）这样预紧，使得预压腔（56）用超压加载。

5.根据权利要求4所述的装置（1），其特征在于，预压腔（56）采用相对于通风的工作腔（58）的超压加载。

6.根据权利要求3至5任一项所述的装置（1），其特征在于，第一止回阀（70）根据预加压力范围的下限值来预紧。

7.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，第二止回阀（72）这样预紧，使得超过预加压力范围的压力在预压腔（56）中下降。

8.根据权利要求3或7所述的装置（1），其特征在于，其中第二止回阀（72）根据预加压力范围的上限值来预紧。

9.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，压力平衡装置（7）这样构成，即它在预压腔（56）中形成预加压力范围，该预加压力范围既能够使活塞复位（54）到起始位置中，也能够使密封套筒（3）可靠地安放在容器入口上。

10.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，该驱动装置（5）通过气密的分隔壁（6）与密封套筒（3）分隔开来。

11.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，压力平衡装置（7）包含至少一个节流止回阀。

12.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，该驱动装置（5）能够与密封套筒（3）磁性耦合。

13.根据权利要求12所述的装置（1），其特征在于，该驱动装置（5）和密封套筒（3）分别包含用于耦合的永久磁铁（30、50）。

14.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，密封套筒（3）具有密封环（32），该密封环具有比通过气密的分隔壁（6）预先设定的直径更大的直径。

15.根据权利要求14所述的装置（1），其特征在于，该密封环（32）设置得与密封套筒（3）同心。

16.根据权利要求14或15所述的装置（1），其特征在于，密封环包含特弗龙合成物。

17.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，密封套筒（3）设置得与驱动装置（5）的活塞（54）同心，并且驱动装置（5）和密封套筒（3）都具有永久磁铁（30、50），通过这些永久磁铁实现了驱动装置（5）和密封套筒（3）之间的耦合。

18.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，密封套筒（3）设置得能够倒冲。

19.根据权利要求18所述的装置（1），其特征在于，设置倒冲通道。

20.一种用于用填充产品来填充容器的方法，该方法包含，通过操纵与密封套筒（3）耦合的驱动装置（5），将密封套筒（3）安放在待填充的容器的容器入口上，该驱动装置包含活塞（54），该活塞将工作腔（58）从预压腔（56）上分开，该预压腔为了使活塞复位（54）能够用预加压力加载，其中预压腔（56）中的预加压力借助压力平衡装置（7）保持在预加压力范围内，其特征在于，压力平衡装置（7）包含第一止回阀（70）和第二止回阀 （72），其中第一止回阀（70）和第二止回阀（72）能够在预压腔（56）和工作腔（58）实现反向的体积流。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，该方法被设置为在饮料灌装设备中用碳酸化的填充产品来填充容器。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，预压腔（56）中的预加压力借助压力平衡装置（7）保持在处于上限值和下限值之间的预加压力范围内。