CN105109019B - 用于包装液体食品的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于包装液体食品的设备。本发明涉及一种将饮料输送到由被加热的预成型件(110)形成的热塑性容器中的设备,该预成型件大致为圆柱形并且被定位在模具中,其特征在于,该设备包括喷射装置,所述喷射装置用于将至少一种饮料喷射到预成型件中的凹部中以便促进该预成型件在模具内部膨胀,该模具限定了容器的形状,所述喷射装置包括喷射头(18),所述喷射头被设计成喷射至少一种饮料通过凹部的嘴部,所述喷射头与所述模具成一体。

Description

用于包装液体食品的设备
技术领域
本发明涉及制造由聚合物材料、尤其是聚酯制成的容器的领域。更特别地，本发明涉及制造容纳液体(例如矿泉水或风味饮料、苏打水、果汁或液态酸奶)的聚酯瓶(优选地为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶)的领域。
背景技术
多年来，市场上通常发现的PET瓶是利用压缩空气通过PET预成型件的吹塑或拉伸吹塑制造的。
预成型件通常呈现在其一端封闭而在其相对端开口的圆柱形管的形式。预成型件的开口端对应于容器的颈部。
在由预成型件制造容器的常规过程期间，预成型件被滑动到连续输送带的圆柱形支架上，该连续输送带从而将该预成型件传输通过基本由在各侧由辐射加热装置限定边界的直线部分形成的烤炉，以便对于随后的拉伸吹塑步骤来调节塑料的温度条件。
热的预成型件然后被取下然后被传输到吹塑机的模具中。该传输运动与吹塑机的运动协调一致。
该吹塑机通常以传送带、例如围绕其垂直轴线连续旋转并且在其周边承载一系列相同模具的旋转传送带的形式生产。
紧接在该模具已被打开并且先前形成的容器已被移除之后，该预成型件被安置在该模具中。
该预成型件被预先加热，以便以高于玻璃化转变温度(大约100℃)的温度位于模具中，以使其能够通过拉伸吹塑被成形。
在加热步骤结束时预成型件的温度稍高于吹塑机的模具内所需的温度，以便考虑到经过在加热点与吹塑点之间存在的距离发生的冷却。
由于数个模具的同时存在，这种吹塑机可以非常高的速率(每模具每小时大约1000到2000个瓶、即每个设备每小时大约数万单位)生产容器。
拉伸吹塑通过以下操作进行：使用金属杆进行拉伸并且喷射在3至40bar(3×105Pa至4×106Pa)的压力下的空气。该空气通过喷嘴被喷射，喷嘴的端部被引入预成型件的头部中的开口。
仅在瓶已被形成之后采用填充装置，这些在填充之前以及之后产生机械移动尤其导致饮料喷溅。
应理解，在维护阶段以及在需要重新调整操作参数的操作中，这样使用的设备需要相当多的人为干预。
特别地，用于饮料的高压力具有必须定期中断已知设备的影响。
此外，在填充之后，必须通过盖或旋拧或扣板式盖来密封该容器，此过程不能广泛自动化，这是因为其包括在吹塑机外部的装置。
在此上下文中，本发明的目的是提供用于以最终确定的方式以及有限的步骤数连续输送一定体积的饮料的紧凑的设备，该设备在操作时需要很少的维护。
发明内容
因此，申请人开发了一种用于将饮料输送到由被加热的预成型件形成的热塑性容器中的设备，所述预成型件大致为圆柱形并且被定位在模具中，所述设备包括用于将至少一种饮料喷射到所述预成型件中的凹部中以便促进所述预成型件在所述模具中膨胀的喷射装置，所述模具限定所述容器的形状，所述喷射装置包括设计成将至少所述饮料喷射到所述预成型件中的凹部中以便促进所述预成型件在所述模具中膨胀的喷射头，所述喷射装置包括设计成喷射至少所述饮料通过所述凹部的嘴部的喷射头，所述喷射头与所述模具成一体。
喷射头合并入所述模具中这一事实消除了/避免了在现有技术的使用外部喷射头的设备中的与喷射头相关联的饮料的喷溅，当所述喷射头在输送设备的使用期间经历纵向移动时尤其如此。
根据本发明的本质特征，由于该凹部的所述颈部限定了所述容器的颈部，所述设备进一步包括用于将阻塞器固定在所述颈部上的装置。
因此，由于用于制造容器的液体为将被输送到该容器中的饮料，根据本发明的设备使得能够省去随后的填充和密封容器的步骤。
因此，制造、填充和密封步骤被集合成一个步骤，并且该同一步骤由集成的设备执行。
此解决方案具有明显的经济优点，并且还限制了空的或未密封的容器的污染、尤其是细菌污染。
根据一个有利特征，该喷射头被布置成允许阻塞器固定装置操作。特别地，其与填充台成一体。
根据一个实施例，该设备进一步包括用于对将被喷射的一定体积的饮料加压的装置。
特别地，所述加压装置包括泵。
该设备还包括可选地与该设备相结合地使用的活塞。
根据不与前一实施例相排斥的另一实施例，使用中央加压空气贮存器。
根据一个尤其有利的特征，该设备进一步包括用于将饮料脱气的系统。
此装置优选地在饮料供给线路中安置在输送设备的上游。
在一个实施例中，该设备进一步包括用于清洁所述模具的至少一部分的装置。
这些装置使得可任选地消除在模具中的热塑性塑料碎屑或者饮料喷溅。
应注意，在本身已知的并且在本发明的上下文中有利的方式中，该模具可包括模具基部以及两个上部模具部分。
最后，该设备优选地特征在于，其进一步包括用于使用多达所述容器的最终体积的一部分的空气形成所述容器的装置，以及用于增加容器中的内部压力的装置，所述容器的形成使用所述饮料实现。
还应注意，该设备包括两个喷射头，每个喷射头与所述模具成一体。
有利地，至少一个喷射头包括喷口，所述喷口位于垂直于所述模具的凹腔的一个轴线的管道的端部上，所述管道连接到用于提供所述饮料的至少一种组分的线路。
根据一个实施例，所述管道与所述模具的顶部部分成一体。
优选地，所述顶部部分由两个子部分构成，并且所述管道是通过接合每个子部分的相应界面中的两个互补凹部而形成的。
尤其有利地，至少一个喷射头被安置成允许阻塞器固定装置操作。
另外，根据一个方面，模具的上部部分具有至少两种构型，喷射头与所述上部部分成一体，在第一构型中喷射头能够将所述饮料喷射到预成型件中，在第二构型中阻塞器固定装置被设计成将阻塞器定位在预成型件的颈部上。
本发明还涉及采用根据本发明的设备的工业过程。此过程特别地在从模具中取出容器的步骤之前包括将盖装配到容器上的步骤。
该过程在将预成型件插入模具的步骤之前还包括清洁模具的至少一部分的步骤。
根据一个有利特征，该过程包括将饮料注射到热塑性塑料预成型件中的步骤，所述喷射通过与所述模具成一体的喷射头执行。
优选地，该过程另外包括利用多达所述容器的最终体积的一部分、例如大于70％的空气形成所述容器的步骤，随后为通过使用饮料来实现增大压力的步骤。
这是因为空气不能如同饮料那样冷却经受膨胀的热塑性塑料。因此，此特征具有提供更稳定的过程以及放大处理的操作窗口的优点。
附图说明
下面将参照涉及示例性实施例的附图详细描述本发明。
图1示出采用本发明的设施的操作原理的总图。
图2以截面和透视图示出根据本发明的饮料输送设备，PET预成型件被安置在模具中，并且拉伸杆被安置在高位置。
图3以截面和透视图示出根据本发明的饮料输送设备的另一方面，该拉伸杆被安置在高位置。
图4示出在阻塞该瓶子的步骤期间的饮料输送设备的相同方面。
具体实施方式
这里作为示例给出的实施例涉及用于由加热的预成型件制造PET矿泉水瓶的过程。该预成型件具有在其下端部封闭的圆柱形管的形状。该预成型件的开口头部对应于瓶的颈部，封闭盖被旋拧在其上。
参照图1，拉伸杆10插入压缩空气致动器15。拉伸杆10通过拉伸马达被控制，该拉伸马达使得该拉伸杆进行纵向移动(由箭头表示)。
拉伸杆被气动控制(致动器以及凸轮)，或者被可替换地或者相组合地电气控制。使用致动器的控制装置是优选的，并且被用于本发明的优选实施例。
压缩空气致动器15包括控制喷射头18的缸17，拉伸杆10穿过该缸17。喷射头18连接到安置在模具(未示出)中的PET预成型件的颈部20，该预成型件在膨胀之后呈现矿泉水瓶的形状，此形状由模具的壁确定。
该致动器包括三个腔室，上部的两个腔室15a和15b填充有压缩空气。在这两个上部腔室之间，活塞壁19在平行于拉伸杆的方向上滑动(此位移由箭头表示)。拉伸杆10通过此壁19的中心。
压缩空气致动器还包括用于饮料、这里为矿泉水的横向入口30，该横向入口30连接到致动器的第三腔室15c，该第三腔室作为底部腔室。饮料经由管线32被供给。
外部矿泉水入口经由此管线32的远端部将液体供给到第一阀34中，该第一阀34连接到单腔室填充缸40的开口，该缸40包括由填充马达控制的活塞42(其运动由箭头指示)。此马达使活塞在填充缸40的单个腔室中进行纵向移动。
在通过第一阀之前，矿泉水被用于控制矿泉水的空气饱和(度)的上游脱气系统50预先脱气。
在管线32上存在第二阀36，该第二阀36依次位于第一阀34以及填充缸40的开口之后。管线32然后达到压缩空气致动器15的底部腔室15c。
压缩空气致动器的底部腔室15c被用于控制填充头18的缸17穿透，缸17的内部体积通过压缩空气致动器15的下部出口出现在填充头18中。控制缸具有横向开口，该横向开口允许饮料在致动器的底部腔室和控制缸内部之间循环。
拉伸杆10本身通过控制缸17，直至填充头18和瓶预成型件的颈部20。
图2示出半模具100，PET预成型件110被定位在具有圆柱形整体形状的该半模具的凹腔的顶部部分，该凹腔在下部部分具有底部102。第二半模具(未示出)使该模具完整，并且使得预成型件在这两个半模具的凹腔形成的封闭凹腔中固定不动，该封闭凹腔限定了饮料瓶形状。
应注意，半模具100包括底部部分105和顶部部分106，该顶部部分106经由在顶部部分106的上表面上形成突起的两个轨道108固定到该底部部分，这两个轨道相互平行，位于模具的凹腔的任一侧上，垂直于截面平面。该模具的凹腔主要被容纳在模具的底部部分中。
预成型件110包括已经形成的具有用于接纳阻塞器的外螺纹的颈部111。该颈部111被定位在半模具的凹腔的缩窄部109中，该缩窄部109被设计成使该颈部固定不动，同时仍与最终瓶的形状互补。应注意，此缩窄部109正好位于模具的底部部分的上表面之下，并且因此该颈部与模具的顶部部分106以及其底部部分105两者接触。颈部的螺纹与模具的顶部部分106的大致为圆柱形的凹腔的壁接触。该颈部还具有凸缘112，该凸缘112被正好定位在模具的顶部部分106和底部部分105之间的界面处。
在该颈部的延伸部中，在凹腔的底部102的方向上，该预成型件具有终止于底部的凹部(在附图中被隐蔽)。
该模具的凹腔的内表面被构造成限定饮料瓶、这里为矿泉水瓶的外部结构。该结构包括圆形凹槽，一些该圆形凹槽具有例如允许用户抓紧瓶子或者在使用期间提供柔性、或者为了在使用之后除去瓶子的结构或功能角色。
该模具在其顶部部分包含具有圆形截面的两个直的管道140和145，一个管道沿另一管道的延长部，(这两个管道)垂直于模具的凹腔的轴线，该轴线对应于一旦形成的瓶的轴线。这两个管道被放置在预成型件的颈部的顶部的任一侧，并且在所述颈部的顶部开口，以使得被喷射到这些管道中的一个或另一个的液体进入预成型件的颈部。应注意，这两个管道在模具的截面的平面中，因此通过将示出的半模具与互补半模具相接合形成。
拉伸杆130沿预成型件轴线的以及模具凹部的延长线被定位在图的上部部分。在模具的顶部部分中的其轴线与预成型件轴线成一直线的圆柱形开口147使得拉伸杆130能够被插入该模具以及预成型件的凹部，直至杆的端部与凹部的底部相接触的位置，以便拉伸该预成型件。
应注意，在颈部之上，该模具在管道145和140的出口处具有两个喷口148和149，使得经由各管道145和140喷射的流体能够通过预成型件的颈部指向预成型件的内部，从而使流体转向90°。这两个喷口148和149还使管道的内部与圆柱形开口147的内部分开。这两个喷口148和149中的每一个形成本发明的意义中的“喷射头”，并且如在图2中可见，每个喷射头与半模具100的体部成一体。
在使用所述设备的方法期间，预先使得预成型件的温度为在50℃和130℃之间的、甚至在75℃和100℃之间的值。在优选实施例中，此值为95℃，使用的塑料是PET。
杆具有在0.5ms-1和3.0ms-1之间的、甚至在1.0ms-1和2.5ms-1之间的速度。在优选实施例中，此值为1.6ms-1。
预先使得饮料的温度为在1℃和120℃之间的、优选地在10℃和90℃之间的值。在优选实施例中，此值为30℃。
热塑性塑料的纵向拉伸比在2和5之间，甚至在2.5和4之间。在优选实施例中，此值为3.5。
热塑性塑料的径向拉伸比在2和7之间，甚至在3和4.5之间。在优选实施例中，此值为4。
热塑性塑料选自包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乳酸、聚氯乙烯以及它们的组合的组。在优选实施例中，该热塑性塑料为PET。
模具的温度至少比热塑性塑料的熔点低50℃，在PET的情况下为230℃。优选地，此温度被维持低于100℃。在优选实施例中，模具的温度等于环境温度。
参照图3，在使PET预成型件膨胀并且填充该瓶的阶段之后，填充了矿泉水的瓶200存在于模具210(以截面示出)中。与图2相比，观察角被改变90°，与图2中的轨道108之一对应的轨道208被识别出。
模具的此图示示出其上部部分220由两个子部分221和222构成，这两个子部分相对于通过拉伸杆230的轴线、模具凹腔的轴线以及瓶的轴线的对称面P彼此对称。除了在瓶的颈部201之上外，这两个子部分还沿该对称面相互接触，在颈部201之上提供孔口225(对应于图2中的开口147)以便使得拉伸杆通过。
如前所述，模具的下部部分215包括表现为与矿泉水瓶的形式对应的形式的凹腔，瓶的颈部201通过对应于瓶的上部部分的分割部(rounding)的该下部部分的凹腔的缩窄部216到达该凹腔。
应注意，该瓶的颈部201被该模具的上部部分220围绕。
图3中还示出在膨胀阶段之后的拉伸杆230的缩回移动(垂直箭头)。该图中还示出阻塞设备240的接近，该阻塞设备240在该瓶的颈部之上沿该瓶的轴线的延长线定位。
参照图4，该模具的上部部分的两个子部分221和222已被横向分开(水平箭头)，并且使得到达该瓶的颈部201。该模具的上部部分的凹腔的两个子部分223和224被区分开，其中该瓶的颈部被容纳在图3所示的位置。应注意，此凹腔与孔口225共轴，使其朝模具的外部延伸。还应注意，瓶的颈部在其圆柱形外表面上具有螺纹，使得可装配阻塞器。
这两个子部分的移动由在模具的下部部分的上表面上的轨道208引导。拉伸杆230还被定位成远离通过该瓶的垂直线。
该阻塞设备然后被垂直定位在瓶的颈部之上。其然后旋转(由曲线箭头示出)，并且将盖装配到瓶的颈部上。
当然，本发明并不局限于所描述的以及由附图示出的实施例；相反，其可延伸到在权利要求的范围内本领域技术人员可想到的所有变型。

Claims (12)

1.一种用于从被加热的预成型件(110)制造容器的机器，所述预成型件具有凹部，所述凹部的嘴部限定所述容器的颈部(201)，所述机器包括一系列相同模具站，所述模具站中的每个都包括：
模具(100，210)，设置成接收所述被加热的预成型件并限定所述容器的形状，
至少两个喷射装置，在所述模具的上部一体形成在所述模具中，用于将至少一种饮料成分喷射至所述预成型件的所述凹部中，以促进所述预成型件在所述模具内的膨胀，并且制造所述容器，以及
固定装置(240)，用于将阻塞器固定在所述颈部上，
其中，每个所述喷射装置包括位于所述模具中并与所述模具的凹腔的轴线垂直的管道和位于所述管道的端部处并与所述模具的凹腔的轴线垂直的喷射头。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述机器还包括用于对待喷射的一定体积的饮料加压的加压装置。
3.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述加压装置包括泵。
4.根据权利要求3所述的机器，其特征在于，所述加压装置包括活塞。
5.根据权利要求1所述的机器，其中，所述喷射头被安置成允许阻塞器固定装置操作。
6.根据权利要求5所述的机器，其特征在于，所述模具的上部部分具有至少两种构型，在第一构型中，所述喷射头能够将所述饮料喷射到所述预成型件中，在第二构型中，所述阻塞器固定装置被设计成将阻塞器定位在所述预成型件的所述颈部上。
7.根据权利要求6所述的机器，其特征在于，所述模具包括模具基部(215)以及所述模具的上部部分，所述模具的所述上部部分包括两个上部模具部分(221，222)。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的机器，其特征在于，所述机器还包括用于将所述饮料脱气的系统。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的机器，其特征在于，所述机器还包括用于清洁所述模具的至少一部分的装置。
10.一种液体源、预成型件、阻塞器以及如权利要求1至7中的任一项所述的机器的组件，被设置成从上述预成型件制造被填充且被阻塞的容器，所述被填充且被阻塞的容器能够从所述机器抽出。
11.一种使用根据权利要求1至7中的任一项所述的机器从被加热的预成型件制造容器的方法。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法包括在从所述模具抽出所述容器的步骤之前将盖安装到所述容器上的步骤。
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