CN105121128B - 用于将产品注射到容器或预制件中的注射装置 - Google Patents

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Abstract

注射装置(1)包括：入口(2)；出口(4)；在入口(2)与出口(4)之间延伸的腔体(6)；以及将所述腔体(6)分为上腔体(16)和下腔体(18)的活塞(12)，其中所述活塞(12)能够在所述腔体(6)中移动并包括主体(14)。活塞(12)包括能够关于主体(14)在关闭位置和打开位置之间移动的挡板(30)，其中：在关闭位置，当活塞(12)在注射方向移动时，主体(14)和挡板(30)使上腔体(16)与下腔体(18)隔离；以及在打开位置，当活塞(12)在填充方向移动时，主体(14)和挡板(30)设置成使腔体(16)与下腔体(18)流体连通。

Description

用于将产品注射到容器或预制件中的注射装置
技术领域
本发明涉及注射装置，用于通过所述注射装置的出口注射液体。
本发明还涉及使用这种注射装置注射液体的方法。
根据本发明的注射装置可用于例如：利用液体填充容器；或通过将成形液体注射到预制件中使得预制件变形并获得容器的形状，从而由预制件形成容器。
在本申请中，“液体”具有物理意义。其表示任何不可压缩的且能够流动的介质。液体可具有低粘度(如水或酒精)、中粘度(如可食用的油或汤)或者高粘度(如酸奶或乳脂状产品)。液体可以是均质或非均质的(包括果肉或小块食物)。其不限于食物。不可压缩的液体可以是例如水或其它饮料、身体护理产品、家庭和花园护理产品、医用流体、燃料、操作流体等。
背景技术
在本技术领域，由于注射装置用于利用待由消费者摄入的产品或待应用于消费者的皮肤上的产品来填充容器(例如瓶子)，所以注射装置的清洗在注射装置的使用中是非常重要的步骤。因此，由于注射装置用于填充连续的容器或预制件，所以为了避免污染或弄脏容器或预制件的风险，必须定期地清洗注射装置。
这种注射装置例如在FR-2523720号专利中公开，其中由柔性膜控制腔体填充和注射。相较于用于注射装置中的传统的阀系统，柔性膜更易于清洗。
然而，该注射装置的结构仍然是复杂的以及该装置的一些区域(尤其是活塞和柔性膜周围)对于清洁产品来说是难于进入的。因此，为了充分地清洗该注射装置，应当从该装置中去除该装置的一些部分并人工地清洗这些部分。
这样的步骤是费时的以及需要停止填充容器或形成容器的机器，这极大地降低了该机器的生产量。
WO-95/11428号专利公开了布置成通过注射装置的出口注射预定量的液体的注射装置。然而，该注射装置不允许控制注射液体的压力，其不适于以可控的和可变化的压力将液体注射到容器中。
本发明的目的之一是通过提出具有简单结构的注射装置来克服这些缺陷，其中该装置的全部部分都是易于清洁用品进入的，而无须拆卸该注射装置。
发明内容
出于该目的，本发明涉及注射装置，用于在所述装置的出口注射液体，所述装置包括：
入口，用于接纳液体；
出口，用于注射液体；
腔体，在入口与出口之间延伸；以及
活塞，在所述腔体中延伸并将所述腔体分为与入口流体连通的上腔体和与出口流体连通的下腔体，其中所述活塞可在填充方向和注射方向在所述腔体中移动，在填充方向中下腔体的容积增加而上腔体的容积减小，在注射方向中下腔体的容积减小而上腔体的容积增加，所述活塞包括具有密封周边的主体，该密封周边在上腔体与下腔体之间与腔体的壁液密配合，
其中，活塞还包括可关于主体在相对关闭位置与相对打开位置之间移动的挡板，其中：
在相对关闭位置，当活塞在注射方向移动时，主体和挡板将上腔体与下腔体隔离并防止在所述腔体之间的流体连通；以及
在相对打开位置，当活塞在填充方向移动时，主体和挡板将上腔体设置成与下腔体流体连通。
在根据本发明的注射装置中，活塞由形成阀系统的两个部分组成，该阀系统使得能够填充下腔体并在出口注射液体，所述液体在这些步骤期间穿过活塞。因此，通过简单地用清洁产品替代待注射的液体，能够恰当地清洗注射装置，而不具有清洁产品仍然难以进入的部分。因此，可容易地清洗注射装置而无须拆卸该装置或停止使用该注射装置的机器。
根据本发明的注射装置的另一个特征，沿着活塞在注射方向的整个移动，主体和挡板将上腔体与下腔体隔离。
通过沿着活塞在注射方向的整个移动中将挡板和主体设置于相对关闭位置，可控制通过出口注射的液体的压力，并且可通过改变由活塞施加在下腔体中的液体的力来改变通过出口注射的液体的压力。这种可控的压力对于在液压成形过程中使用的注射装置尤为有利，在液压成形工艺中液体既形成容器又填充容器，以及在液体向容器中的注射期间液体的压力必须变化。
根据本发明的注射装置的另一特征，机械致动器附接至活塞，所述机械致动器可致动以在注射方向和填充方向移动活塞。
该机械致动器用于控制活塞的移动以及由活塞施加在下腔体中的液体上的力。
根据本发明的注射装置的特征，机械致动器包括附接至挡板的致动杆，挡板和主体是刚性的，其中：当致动杆在注射方向移动时，该挡板关闭主体的至少一个孔并且在注射方向中移动所述主体；以及当致动杆在填充方向移动时，该挡板打开主体的所述孔并在填充方向移动主体(14)。
根据本发明的注射装置的特定的特征，主体限定内部容积并包括至少一个下孔和至少一个上孔，其中下孔设置在主体的下壁中并且内部容积通过下孔与下腔体流体连通，以及上孔设置在主体的上壁中，并且内部容积通过上孔与上腔体流体连通，挡板在主体的内部容积中延伸并包括至少一个孔，该孔延伸通过挡板并与主体的上孔对齐而相对于主体的下孔偏置，致动杆可在填充位置与注射位置之间在填充方向和注射方向移动，其中：在填充位置，挡板抵靠主体的上壁，使得上腔体经由上孔、挡板的孔以及下孔与下腔体流体连通，从而液体可从入口转移到下腔体；以及在注射位置，挡板抵靠主体的下壁并关闭下孔，使得下腔体与上腔体隔离并且当致动杆在注射方向移动时下腔体中的液体可通过出口注射。
根据该特征，挡板和主体构成在活塞内侧的检查阀。该检查阀的特定布置使得当挡板在主体的内部空间中延伸时该检查阀易于清洗。
根据本发明的注射装置的另外的特征：
该注射装置包括角度引导特征，该角度引导特征设计为将挡板与主体之间的相对角位置保持在期望的范围之内；
挡板可设置于清洗位置，在清洗位置中所述挡板在主体的内部容积中延伸而不抵靠上壁或下壁，以及在挡板的所述清洗位置，上孔与下孔直接流体连通；
主体包括至少两个上孔和至少两个下孔，挡板包括至少两个孔，其中挡板所包括的两个孔中的每一个都与上孔中的一个对齐而相对于下孔偏置；
机械致动器包括附接至主体的致动杆，并且挡板是浮动挡板，其中当致动杆在注射方向移动时，挡板关闭主体的至少一个孔并且在注射方向通过主体移动挡板，以及当致动杆在填充方向移动时，挡板打开主体的所述孔并且在填充方向通过主体移动挡板。
根据本发明的注射装置的特定的特征，主体可沿主体致动行程移动，该主体致动行程包括活动冲程和清洗冲程，腔体具有清洗部分，清洗部分在上腔体与入口之间延伸或在下腔体与出口之间延伸，使得：当主体处于活动冲程时，密封周边在上腔体与下腔体之间匹配腔体的壁；以及当主体处于清洗冲程时，主体在腔体的清洗部分内侧延伸，其中主体的密封周边与腔体的壁隔开清洗间距。
在注射装置的清洗期间，活塞的主体可设置于腔体的清洗部分中，在该清洗部分中清洁产品能够围绕整个活塞的主体和围绕挡板流动，从而确保活塞(尤其是主体的外表面)的恰当的清洗。
本发明还涉及使用上述注射装置注射液体的方法，该方法包括：
填充步骤，其中挡板关于主体设置于打开位置并且活塞在填充方向移动，使得来自上腔体的入口的液体经由通过挡板和主体在相对打开位置提供的流体连通移动至下腔体；以及
注射步骤，其中挡板相对于主体设置于关闭位置并且活塞在注射方向移动，使得下腔体中的液体通过出口注射。
利用根据本发明的方法和注射装置，可简单地通过控制活塞的移动来容易地控制液体的注射，而无需难以控制和清洗的额外的阀。
根据本发明的方法的另一个特征，填充步骤和注射步骤通过致动附接至活塞的机械致动器来执行。
有利地，在整个填充步骤中，活塞在填充方向移动。
有利地，在整个注射步骤中，活塞在注射方向移动。
根据本发明的方法的其他特征：
活塞在填充方向移动，直到达到对应于待注入液体的体积的下腔体的期望容积；
该方法包括清洗步骤，其中致动杆和主体在腔体中在填充方向和注射方向交替地移动，该移动导致清洁产品从入口移动到出口并围绕活塞的挡板移动；
主体移动至腔体的清洗部分，其中清洁产品可围绕活塞的主体移动。
根据本发明的方法的具体特征，主体在腔体的清洗部分中在填充方向和注射方向移动以在清洗部分中产生湍流。
通过在上腔体的清洗部分中产生湍流，确保清洁产品能够围绕整个活塞的主体和围绕挡板流动，从而确保活塞(尤其是主体的外表面)的恰当的清洗。
该方法可用于在填充步骤与注射步骤之间通过将出口设置成与容器流体连通来填充容器，或者通过在填充步骤与注射步骤之间用于将出口设置成与预制件流体连通从而由预制件形成容器以及填充该形成的容器。有利地，在这种形成和填充过程中或液压成形过程中，每个预制件都加热至该预制件的材料的玻璃转变温度之上的温度并且该液体的注射是在大于5巴的液压下执行的，使得该加热的预制件朝设置有预制件的模具腔体的形状膨胀。
根据另一方面，本发明还涉及用于在注射装置的出口处注射液体的注射装置，所述装置包括：
入口，用于接纳液体；
出口，用于注射液体；
腔体，在入口与出口之间延伸，该腔体包括限定轴线的圆柱形活动部分以及在入口与活动部分之间延伸的或在出口与活动部分之间延伸的清洗部分；以及
活塞，包括具有圆柱形密封周边的主体，其中主体可沿主体致动行程轴向移动，该主体致动行程包括活动冲程和清洗冲程，使得当主体处于活动冲程时，密封周边在活动部分中匹配腔体的壁，以及当主体处于清洗冲程时，主体在腔体的清洗部分内侧延伸，在该清洗部分中所述主体的密封周边与腔体的壁隔开清洗间距。
在根据以上方面的本发明的装置中，腔体的清洗部分优选地是圆柱形的以及与圆柱形活动部分同轴。因此清洗空间围绕整个密封周边具有基本恒定的径向厚度，这改善了清洗操作。
优选地，清洗空间的径向厚度介于圆柱形密封周边的半径的3％与80％之间，更优选地是5％与50％之间，例如在15％与25％之间。
在具体的实施方式中，活塞还将所述腔体分为与入口流体连通的上腔体和与出口流体连通的下腔体，活塞可在填充方向和注射方向在所述腔体中移动，其中：在填充方向，下腔体的容积增加而上腔体的容积减小；以及在注射方向，下腔体的容积减小而上腔体的容积增加。活塞还包括可相对于主体在相对关闭位置与相对打开位置之间移动的挡板；在相对关闭位置中的挡板和主体布置为当活塞在注射方向中移动时在意入口与出口之间提供流体分离；在相对打开位置中的挡板和主体布置为当活塞在填充方向移动时在入口与出口之间提供流体连通。
根据以上方面，本发明还涉及在注射装置的出口处注射液体的方法，该方法包括注射步骤，在注射步骤期间活塞沿活动路径朝注射方向移动、匹配腔体的活动部分并使所述出口与注射装置的入口分开，其特征在于，该方法还包括清洗步骤，在清洗步骤期间，所述主体在所述腔体的清洗部分中移动，其中入口通过清洗部分与活塞主体的周边之间的清洗间距与出口直接流体连通，以及优选地，该主体关于清洗位置往复运动以围绕主体产生湍流。
附图说明
通过阅读以示例形式给出并参照附图作出的以下描述，本发明的其它方面及益处将会呈现，在附图中：
图1是在下腔体的填充步骤期间，根据本发明的注射装置的示意性轴向剖视图，
图2是一旦完成了填充步骤之后，图1的注射装置的示意性轴向剖视图，
图3和图4是在注射步骤期间，图1的注射装置的示意性轴向剖视图，
图5是在清洗步骤期间，图1的注射装置的示意性轴向剖视图，以及
图6是在注射步骤期间待与本发明的注射装置连接的注射喷嘴的示意性轴向剖视图，
图7是根据本发明的另一实施方式的注射装置的示意性径向剖视图，
图8是在下腔体的填充步骤期间，图7的注射装置的一部分的示意性轴向剖视图，
图9是根据本发明的另一实施方式的注射装置的示意性径向剖视图，
图10是在注射步骤期间，图9的注射装置的一部分的示意性轴向剖视图，
图11是根据本发明的另一实施方式的注射装置的示意性径向剖视图，以及
图12是在注射步骤期间，图11的注射装置的一部分的示意性轴向剖视图。
具体实施方式
参照图1，描述了根据本发明的第一实施方式的注射装置1，其中该注射装置1旨在用于从预制件形成容器(如塑料瓶和类似物)或用于利用液体产品(如基于水或碳酸水的饮料或其它产品)填充这样的容器的机器中。这样的机器已众所周知并且在本文中将不对其详细描述。为了在容器液压成形机器中从预制件形成和填充容器，在这样的机器中，根据本发明的注射装置1将与如图6所示的注射喷嘴连接。可替代地，注射装置1可以与没有用于填充容器的拉伸杆的简单的注射喷嘴连接。
注射装置1包括入口2、出口4以及在入口2与出口4之间延伸的腔体6。
为了填充所述容器或将所述预制件形成为容器，入口2旨在连接至液体源，其中该液体旨在被注射到容器或预制件中。该液体源例如贮液器(没有示出)。如后面所述的，入口2还可可连接至清洁产品源。
出口4旨在设置成例如经由图6所示的注射喷嘴与容器或预制件流体连通中以利用来自入口2的液体来填充所述容器或预制件。后面将描述该注射喷嘴。
腔体6限定临时接纳待经由出口注射的液体的内部容积。腔体6包括基本规则的圆柱形部分8，该基本规则的圆柱形部分8根据轴线A延伸并具有恒定直径。该规则圆柱形部分也可称作腔体6的活动部分。
根据附图所示的实施方式，腔体6还包括圆柱形的清洗部分10，其中清洗部分10与入口2相对地延伸并具有比规则圆柱形部分8的直径更大的直径。清洗部分10在规则圆柱形部分8的延续部中延伸，并且清洗部分10与规则圆柱形部分8之间没有间隔。根据实施方式，清洗部分10与规则圆柱形部分8同轴。根据变型，该清洗部分可与规则圆柱形部分8的延续部中的出口4相对地设置。
活塞12设置于腔体6中。
活塞12包括主体14，其中主体14在腔体中延伸并且在正常使用中与腔体6的规则圆柱形部分8的壁接触，例如以将腔体6划分为上腔体16和下腔体18。这意味着主体14是圆柱形的，具有与腔体6的规则圆柱形部分8的横截面互补的横截面，并具有与规则圆柱形部分8的直径相等的直径，从而主体14具有与腔体的规则圆柱形部分8的壁的液密配合的密封周边。上腔体16在入口2与主体14之间延伸并且与所述入口2流体连通，而下腔体18在主体14与出口4之间延伸并且与所述出口4流体连通。
根据图1至图5所示的实施方式，主体14包括在上腔体16的侧面上延伸并界定所述上腔体16的上壁20，以及在下腔体18的侧面上延伸并界定所述下腔体18的下壁22。上壁20与下壁22根据由规则圆柱形部分8的轴线A所限定的轴向方向彼此间隔开，并且上壁20与下壁22中的每个均径向延伸以使得在正常使用中其与轴线A相对的径向端部与规则圆柱形部分8的壁接触。上壁20与下壁22通过外围壁24彼此连接，其中外围壁24在上壁20的径向端部与下壁22的径向端部之间轴向延伸。因此，外围壁24限定主体的密封周边并具有与腔体6的规则圆柱形部分8的形状基本互补的形状，以及在活塞12的正常使用中，外围壁24与所述规则圆柱形部分8的壁接触。上壁20、下壁22以及主体14的外围壁24共同限定了主体的内部空间26。
如随后将描述的，机械致动器附接至活塞以及可致动地移动活塞12。机械致动器例如包括附接于活塞并根据腔体6的轴线A延伸的致动杆28。
致动杆28包括延伸穿过上腔体16并占据所述上腔体16的减小的空间的轴29(即，轴29的直径远小于上腔体16的直径)。根据实施方式，致动杆28还包括挡板30，其中挡板30形成致动杆的头部并在轴29的端部在主体14的内部容积26中径向延伸。挡板30具有比主体14的外围壁24的直径小的直径，并且挡板30的厚度小于主体14的上壁20与下壁22轴向分开的距离，使得挡板30仅占据主体14的内部容积26的一部分。轴29穿过中心开口32，其中该中心开口32围绕轴线A在主体的上壁20中延伸并且中心开口32的直径小于挡板30的直径。
上壁20还包括至少一个轴向上孔34，其中该轴向上孔34轴向延伸通过上腔体16与主体14的内部容积26之间的上壁20，并将内部容积26设置成与上腔体16流体连通。根据附图所示的实施方式，上壁20包括两个上孔34。根据变型，上壁20可包括多于两个上孔34，例如围绕杆28的轴29规则地分布。
下壁22还包括至少一个轴向下孔36，其中该轴向下孔36轴向延伸通过主体14的内部空间26与下腔体18之间的下壁22，并将内部体积26设置成与下腔体18流体连通。根据附图所示的实施方式，下壁22包括两个下孔36。根据变型，下壁22可包括多于两个下孔36，例如围绕腔体6的轴线A规则地分布。
上孔34与下孔36相对于彼此径向偏置，意味着上壁20的轴向上孔34在轴向方向上不与下壁22的轴向下孔36对准。
致动杆28的挡板30包括至少一个轴向孔38，其中该轴向孔38轴向延伸通过挡板30并且与主体14的上壁20的上孔34对齐，意味着挡板30的轴向孔38在轴向方向与上孔34对准，而相对于主体14的下壁22的下孔36径向偏置，意味着挡板30的轴向孔38在轴向方向不与下孔36对准。根据附图所示的实施方式，挡板30包括两个轴向孔38，这两个轴向孔38中的每个与上壁20的上孔34中的一个对齐。挡板30包括的轴向孔38的数量与上壁20包括的上孔34的数量相同，其中挡板30的每个轴向孔38与上孔34中的一个对准。
上孔、下孔以及轴向孔各自的直径可彼此相同或彼此不同，只要下孔36保持相对于上孔和轴向孔径向偏置，即，下孔36没有与上孔和轴向孔的一部分对准的部分。
活塞12还包括角度引导特征，其中该角度引导特征设计为使挡板30与主体14之间的相对角度位置保持在期望的范围内以使得挡板30的轴向孔38保持与上壁20的上孔34对齐。
致动杆28可沿轴线A平移移动以使得挡板30可在主体14的内部容积26中在填充位置(或打开位置)与注射位置(或关闭位置)之间移动，其中：如图1和图2所示，在填充位置(或打开位置)中，挡板30抵靠主体14的上壁20；以及如图3和图4所示，在注射位置(或关闭位置)中，挡板30抵靠主体14的下壁22。当致动杆28移动时，主体14可经由挡板30在腔体6中平移移位，其中挡板30在填充位置推动上壁20，或者在注射位置推动下壁22。如稍后将描述的，主体14因此可沿包括活动冲程和清洗冲程的主体致动行程移动。
挡板30和主体14是刚性元件，意味着当两者彼此抵靠时无论挡板30还是主体14都基本不变形。
如图1的箭头F所示，致动杆28可在填充方向中移动，其中轴29在上腔体16内被拉动；以及如图3的箭头F’所示，致动杆28可在注射方向中移动，其中轴在上腔体16内被推动。
如图1和图2所示，当致动杆28在填充方向中移动时，挡板30设置为在填充位置抵靠主体14的上壁20并推动所述上壁20，以使得主体14朝入口2移动并使得上腔体16的容积减小而下腔体18的容积增大(如通过比较图1和图2可见)。如图1和图2的线d所示，在挡板30的填充位置或打开位置，上腔体16与下腔体18经由上壁20的上孔34、挡板30的轴向孔38以及下壁22的下孔36流体连通。事实上，在填充位置，轴向孔38与上壁20的上孔34轴向对准而下壁22的下孔36在两端打开。
如图3和图4所示，当致动杆28在注射方向中移动时，挡板30设置为在注射位置抵靠主体14的下壁22并推动所述下壁22，以使得主体14朝向出口4移动并使得上腔体16的容积增加而下腔体18的容积减小(如通过比较图3和图4可见)。在注射位置或关闭位置，上腔体16与下腔体18通过在内部容积侧上关闭主体14的下壁22的下孔36的挡板30彼此隔离，即，它们没有流体连通。事实上，如图3和图4所示，当挡板30抵靠主体的下壁22时，由于挡板30的轴向孔38不与下壁22的下孔36对准，所以挡板30在下壁22的内部空间侧上关闭所述下孔36。应注意，挡板30和主体14沿着活塞12在注射方向的移动始终处于相对关闭位置，这意味着沿着活塞在注射方向的位移上腔体始终与下腔体隔离。在相对关闭位置，由活塞施加在下腔体上的压力可由机械致动器控制。
现在将参照图6描述旨在与注射装置4的出口4连接的注射喷嘴40。
注射喷嘴包括入口42、出口44以及在入口42与出口44之间延伸的腔体46。
入口42连接至先前描述的注射装置1的出口4，意味着入口42与出口4流体连通。
出口44旨在设置为与容器或预制件48流体连通，以利用来自入口42以及因此来自注射装置1的液体填充所述容器或预制件。在图6所示的实施方式中，出口44连接至预制件48，如众所周知的，该预制件48待变形以形成容器。
腔体46限定临时接纳待经由出口注射的液体的内部容积。腔体46包括根据轴线B延伸并可具有恒定直径的基本规则的圆柱形部分50。腔体46还包括在规则圆柱形部分50与出口44之间延伸的截锥或锥状部分52，其中腔体46的直径从圆柱形部分50的直径到锥状部分52中的出口44的直径逐渐减小。轴线B优选地与轴线A垂直，以及也可与轴线A平行。
中空控制杆54沿轴线B在腔体46中延伸。中空控制杆54包括位于其端部的在腔体46中延伸的密封环56。密封环56具有与腔体46的锥状部分52的一部分的形状互补的形状，使得当密封环56抵靠锥状部分52的壁时，密封环56密封地关闭腔体46并防止液体通过出口44流动。中空控制杆54可在腔体46中沿轴线B在图6所示的注射位置与密封位置之间平移移动，其中，在注射位置，密封环56与锥状部分52的壁间隔开并且出口44与入口42经由腔体46流体连通；以及在密封位置，密封环56抵靠锥状部分52的壁并密封地关闭腔体46。
如众所周知的，在液压成形的情况下以及在传统的方式中，拉伸杆58在中空控制杆54的内侧延伸、穿过出口44并在预制件48中延伸以帮助预制件48变形为容器。如图6的箭头T’所示，拉伸杆56可在中空控制杆54中沿轴线B平移移动。拉伸杆58的功能是已知的，并且在此将不对其详细描述。
现在将描述正常使用中的根据本发明的注射装置1的功能。正常使用的意思是指在液体的注射期间，其中该液体旨在填充容器或者旨在由预制件形成容器并可选地填充所述形成的容器。在正常使用中，在主体致动行程的活动冲程中主体14在腔体6内侧移动，其中主体14在腔体6的规则圆柱形部分8(或活动部分)中移动。
注射装置1连接至液体源以将入口2设置成与液体源流体连通。应注意到，利用根据本发明的装置，无需位于入口2与液体源之间的阀，活塞12的主体14内侧的致动杆28的挡板30确保来自源的液体在腔体6中的流动的控制。
在如图1和图2所示的第一步骤或填充步骤期间，通过控制轴29的移动的适当器件，活塞在腔体6的规则圆柱形部分8中在填充方向移动。该移动导致致动杆28的挡板30在其填充位置移动以及主体14在如图1的箭头F所示的填充方向移动。在该填充步骤期间，注射喷嘴40的控制杆54设置于其密封位置以使得腔体46关闭。当注射喷嘴的腔体46关闭时，挡板30在填充方向的移动在注射装置1的下腔体18与上腔体16之间产生压力差，从而导致液体从液体源通过入口2被吸入上腔体16中。在挡板30的填充位置中，由于上腔体16与下腔体18流体连通，所以当上腔体16的空间减少而下腔体18的空间增加时，上腔体16中的液体转移到下腔体18，从而导致液体填充下腔体18并且因此填充注射喷嘴40的腔体46。
如图2所示，根据本发明的注射装置1能够以简单的方式精确地配量待通过出口4注射的液体的量，这种方式是一旦达到下腔体18的期望容积(对应于待注射的液体的体积)，则停止活塞12在填充方向的移动。
一旦下腔体18填充了液体，则注射喷嘴40的控制杆54移动至其注射位置，从而设置腔体46(以及因此下腔体18)与容器或者预制件流体连通，其中液体待通过如图6所示的注射喷嘴40的出口44注射到该容器或预制件中。
在图3和图4所示的第二步骤或注射步骤中，活塞在注射方向移动。如图3所示，该移动首先导致挡板30抵靠主体14的下壁22，从而将下腔体18与上腔体16以及液体源隔离。如图4所示，随后该移动导致主体14在注射方向中移动，从而使液体通过出口4从下腔体18流动，经由注射喷嘴40到容器或预制件中，直至下腔体18排空。在该移动期间，上腔体16的容积增加并且由通过入口2从液体源流动液体填充。
由于挡板与主体在活塞12在注射方向的移动期间处于相对关闭位置，所以可通过活塞12在注射方向移动的速度来控制液体在出口4处的的压力。压力控制是重要的，尤其是当待注射的液体必须使预制件变形以将其塑形为容器时(在高压下执行这种变形)。
应注意，不需要位于注射装置1的出口4与注射喷嘴40之间的阀，活塞12的致动杆28确保从腔体6流动到注射喷嘴的腔体46中以及随后流动到容器或预制件中的液体的控制。
如可通过以上描述理解的，可通过控制活塞12来简单地控制液体的注射，而无需难于控制和清洗的额外的阀。
现在将描述根据本发明的注射装置1在清洗步骤期间的功能。
在该清洗步骤期间，入口2设置为与清洁产品源(如，水，例如可选地与清洁剂混合)流体连通，并且出口4设置为经由注射喷嘴40与该清洗步骤专用的容器(称作虚拟容器)流体连通。因此虚拟容器替代图6所示的预制件48。该虚拟容器包括与清洁产品源流体连通的出口。因此，在清洁产品源与虚拟容器之间形成了闭合循环，清洁产品能够从源流动通过注射装置1、注射喷嘴40、以及虚拟容器并回到源。
如以上有关注射装置1的正常使用所描述的，活塞12和控制杆54的适当的移动导致清洁产品填充腔体6。
随后使活塞12在腔体6的规则圆柱形部分8中在填充方向和注射方向沿着腔体6的壁交替地上下移动，从而使得清洁产品在腔体6与虚拟容器之间并围绕致动杆28的挡板30循环。该操作构成对注射装置1以及注射喷嘴40的规则的清洗。在该操作期间，主体14在活动冲程。
如图5所示，为了更完整的清洗，以及具体地，为了彻底地清洗挡板30和主体14的内部空间26，主体14放置于清洗位置，其中主体位于腔体6的清洗部分10中，在清洗部分10中所述主体的密封周边与腔体6的壁隔开清洗的间距。由于主体14不再抵靠腔体6的规则圆柱形部分8的壁，所以如图5的箭头F"所示，在清洗位置中，清洁产品能够围绕主体14流动。在清洗位置中，入口2与出口4直接流体连通。因此，清洁产品能够到达注射装置1的所有部分，确保对活塞12和腔体6的恰当的清洗。在主体致动行程的清洗冲程中(其中主体14放置于腔体的清洗部分10中)，可在清洗部分10中执行活塞12的上下移动，以在腔体6的上腔体16和清洗部分10中的清洁产品的流动中产生湍流，从而确保清洁产品全部围绕活塞12(包括在主体14的内部空间26中)搅拌，这改善了主体14和致动杆28的清洗。
在清洗位置，挡板30也可设置于清洗位置，在清洗位置，挡板30在主体14的上壁20与下壁22之间延伸而不与所述壁接触，从而设置上开口34与下开口36直接流体连通并确保清洁产品在内部空间26中到达主体14的全部区域。
主体14和挡板30的上述特定布置构成根据本发明的活塞布置的示例。现在将描述图7至图12所示的活塞的其它实施方式。
表示与上述第一实施方式的相同部分的参考数字保持相同。由于在其他实施方式中仅修改了活塞12，所以在图7至图12中仅示出了腔体6的一部分。
根据图7和图8所示的第二实施方式，活塞12的主体14由在腔体6中径向延伸的圆板60形成，其中圆板60具有与腔体的规则圆柱形部分8的直径基本上相等的直径，并且包括至少一个中心孔62。主体14的外围壁24在所述板60的每一侧上垂直于圆板60延伸，使得外围壁24形成围绕圆板60在径向方向和轴向方向延伸的套筒。外围壁24仍然限定主体14的密封的周边。
挡板30仍然形成致动杆28的头部并布置在圆板60的上腔体侧上。挡板30的直径小于圆板60的直径而大于中心孔62的直径。挡板30还包括用于保持主体14的器件，例如布置为在致动杆28的移位期间，保持挡板30附接于主体14的至少一个钩形元件64。如图8所示，挡板30包括例如穿过中心孔62的三个钩形元件64，其中钩形元件中的每个都具有适于将圆板60保持在其下腔体侧的肩部66。
如图8所示，当致动杆28在填充方向移动时，挡板30相对于主体14移位，直到钩形元件64的肩部66抵靠圆板60。在该打开位置，下腔体18经由主体14的中心孔62与上腔体16流体连通。致动杆28在填充方向的进一步的移动导致挡板30经由钩形元件64在填充方向中拉动主体14，同时挡板30相对于主体14保持在打开位置。因此，可执行先前描述的填充步骤。
当致动杆28在注射方向移动时，挡板30相对于主体14移位直到挡板30靠在圆板60上并覆盖中心孔62。在该关闭位置，下腔体18与上腔体16隔离，从而防止在腔体之间的流体连通。致动杆28在注射方向的进一步移动导致挡板30在注射方向中推动主体，同时挡板30保持在关闭位置。因此，可执行先前描述的注射步骤。
也可如先前描述的执行清洗步骤。
应注意，推动或拉动主体是指挡板在主体上在相反方向中的接触动作，而不考虑致动杆的牵引或压缩。
根据第三实施方式和第四实施方式(分别如图9-图10和图11-图12所示)，机械致动器包括致动杆28，该致动杆28附接至主体14而不是附接至挡板30，其中该挡板30是浮动挡板30。
如图9和图10所示，在第三实施方式中，主体14也由圆板60和外围壁24形成，其中圆板60具有至少一个中心孔62以及外围壁24形成围绕圆板60在径向方向和轴向方向延伸的套筒。根据图9所示的实施方式，圆板60包括围绕杆28的轴线29规则分布的多个中心孔62。
如图10所示，挡板30布置在圆板60的下腔体侧上并且具有这样的直径，该直径小于圆板60的直径，但足够大至当挡板30抵靠圆板60时关闭所有的中心孔62。
主体14包括用于保持挡板30的设备，例如布置为在致动杆28的移位期间保持挡板30附接于主体14的至少一个钩形元件64。如图10所示，主体14包括例如从中心盘60的下腔体侧围绕浮动挡板30延伸的四个钩形元件64，并且该钩形元件64中的每个都具有适于将圆板60保持于其下腔体侧上的肩部66。
当致动杆28在填充方向移动时，主体14相对于挡板30移位直到钩形元件64的肩部66抵靠挡板30。在该打开位置，下腔体18经由主体14的中心孔62与上腔体16流体连通。致动杆28在填充方向的进一步移动导致主体14经由钩形元件64在填充方向拉动挡板30，同时挡板30相对于主体14保持在打开位置。因此，可执行先前描述的填充步骤。
如图10所示，当致动杆28在注射方向移动时，主体14相对于挡板30位移，直到挡板30抵靠圆板60的下腔体侧并覆盖中心孔62。在该关闭位置，下腔体18与上腔体16隔离，从而防止在腔体之间的流体连通。致动杆28在注射方向的进一步移动导致主体14在注射方向中推动挡板30，同时挡板30保持在关闭位置。因此，可执行先前描述的注射步骤。
也可如先前描述的执行清洗步骤。
图11和图12所示的第四实施方式类似于第三实施方式，除了由弹簧元件68替代钩形元件64。弹簧元件68从中心盘60的下腔体侧延伸穿过中心孔，使得挡板30陷于中心盘60的下腔体侧与弹簧元件68之间。如图12所示，弹簧元件68布置为在填充方向向挡板30上施加弹力，使得在所述力下挡板30抵靠在中心盘60的下腔体侧并覆盖中心孔62，并且挡板30维持在将下腔体18与上腔体隔离的关闭位置。
当致动杆28在填充方向移动时，主体14相对于挡板30移位，以及由于挡板13在填充方向的位移和在该移动期间上腔体16与下腔体18之间的压力差，挡板30受到与由弹性元件68施加的力相反的力。因此，挡板30导致弹簧元件68朝下腔体18变形并使得挡板30能够移动至打开位置，在该打开位置中上腔体16设置为与下腔体18的流体连通中。因此，可执行先前描述的填充步骤。
一旦执行了填充步骤，弹簧元件68回到其初始形状并在关闭位置使挡板30抵靠主体14。因此，可执行先前描述的注射步骤。
也可如先前描述的执行清洗步骤。
如可通过以上描述理解的，根据全部的实施方式，可以以简单的方式执行对注射装置1的清洗而无须拆卸注射装置1。因此，无须停止机器来清洗注射装置1，并且该清洗相较于传统的注射装置中的清洗消耗较少的时间。因此可改善机器的生产量。

Claims (22)

1.注射装置(1)，用于在所述注射装置的出口(4)处注射液体，所述注射装置包括：
入口(2)，用于接纳所述液体；
出口(4)，用于注射所述液体；
腔体(6)，在所述入口(2)与所述出口(4)之间延伸；以及
活塞(12)，在所述腔体(6)中延伸并将所述腔体(6)分为与所述入口(2)流体连通的上腔体(16)和与所述出口(4)流体连通的下腔体(18)，其中所述活塞(12)能够在填充方向和注射方向在所述腔体(6)中移动，在所述填充方向中所述下腔体(18)的容积增加而所述上腔体(16)的容积减小，在所述注射方向中所述下腔体(18)的容积减小而所述上腔体(16)的容积增加，所述活塞包括具有密封周边的主体(14)，其中所述密封周边在所述上腔体(16)与所述下腔体(18)之间与所述腔体的壁液密配合，
其中，所述活塞(12)还包括：
挡板(30)，能够关于所述主体(14)在相对关闭位置与相对打开位置之间移动，其中：
在所述相对关闭位置，当所述活塞(12)在所述注射方向移动时，所述主体(14)和所述挡板(30)将所述上腔体(16)与所述下腔体(18)隔离并防止所述上腔体(16)与所述下腔体(18)之间的流体连通；以及
在所述相对打开位置，当所述活塞(12)在所述填充方向移动时，所述主体(14)和所述挡板(30)将所述上腔体(16)设置成与所述下腔体(18)流体连通，以及
其中所述主体(14)能够沿主体致动行程移动，所述主体致动行程包括活动冲程和清洗冲程，所述腔体具有清洗部分(10)，所述清洗部分(10)在所述上腔体(16)与所述入口(2)之间延伸或在所述下腔体(18)与所述出口(4)之间延伸，使得：
当所述主体(14)处于所述活动冲程时，所述密封周边在所述上腔体(16)与所述下腔体(18)之间匹配所述腔体(6)的壁；以及
当所述主体(14)处于所述清洗冲程时，所述主体在所述腔体的所述清洗部分(10)内侧延伸，其中所述主体(14)的所述密封周边与所述腔体(6)的壁隔开清洗间距。
2.如权利要求1所述的注射装置，其中在所述活塞(12)沿所述注射方向的整个移动中，所述主体(14)和所述挡板(30)将所述上腔体(16)与所述下腔体(18)隔离。
3.如权利要求1或2所述的注射装置，其中所述活塞(12)附接至机械致动器，所述机械致动器能够致动以在所述注射方向和所述填充方向移动所述活塞(12)。
4.如权利要求3所述的注射装置，其中所述机械致动器包括致动杆(28)，所述致动杆附接至所述挡板(30)，所述挡板(30)和所述主体(14)是刚性的，其中：
当所述致动杆(28)在所述注射方向移动时，所述挡板(30)关闭所述主体(14)的下孔(36)并且在所述注射方向中移动所述主体(14)；以及
当所述致动杆(28)在所述填充方向移动时，所述挡板(30)打开所述主体(14)的所述下孔(36)并在所述填充方向移动所述主体(14)。
5.如权利要求4所述的注射装置，其中所述主体(14)限定内部容积(26)并包括至少一个所述下孔(36)和至少一个上孔(34)，其中：
所述下孔(36)设置在所述主体(14)的下壁(22)中，并且所述内部容积(26)通过所述下孔(36)与所述下腔体(18)流体连通；以及
所述上孔(34)设置在所述主体(14)的上壁(20)中，并且所述内部容积(26)通过所述上孔(34)与所述上腔体(16)流体连通，所述挡板(30)在所述主体(16)的所述内部容积(26)中延伸并包括至少一个孔(38)，所述挡板(30)的所述孔(38)延伸通过所述挡板(30)并与所述主体(14)的所述上孔(34)对齐而相对于所述主体(14)的所述下孔(36)偏置，所述致动杆(28)能够在填充位置与注射位置之间在所述填充方向和所述注射方向移动，其中：
在所述填充位置，所述挡板(30)抵靠所述主体(14)的所述上壁(20)，使得所述上腔体(16)经由所述上孔(34)、所述挡板(30)的所述孔(38)以及所述下孔(36)与所述下腔体(16)流体连通，从而所述液体能够从所述入口(2)转移到所述下腔体(18)；以及
在所述注射位置，所述挡板(30)抵靠所述主体的所述下壁(22)并关闭所述下孔(36)，使得所述下腔体(18)与所述上腔体(16)隔离并且当所述致动杆(28)在所述注射方向移动时所述下腔体(18)中的所述液体能够通过所述出口(4)注射。
6.如权利要求5所述的注射装置，包括角度引导特征，所述角度引导特征设计为将所述挡板(30)与所述主体(14)之间的相对角位置保持在期望的范围之内。
7.如权利要求5所述的注射装置，其中所述挡板(30)可设置于清洗位置，在所述清洗位置中所述挡板(30)在所述主体(14)的所述内部容积(26)中延伸而不抵靠所述上壁(20)或所述下壁(22)，以及在所述挡板(30)的所述清洗位置，所述上孔(34)与所述下孔(36)直接流体连通。
8.如权利要求5所述的注射装置，其中所述主体包括至少两个上孔(34)和至少两个下孔(36)，所述挡板(30)包括至少两个孔(38)，所述挡板(30)的所述孔(38)中的每个都与所述上孔(34)中的一个对齐而相对于所述下孔(36)偏置。
9.如权利要求3所述的注射装置，其中所述机械致动器包括致动杆(28)，所述致动杆附接至所述主体(14)，并且所述挡板(30)是浮动挡板，其中：
当所述致动杆(28)在所述注射方向移动时，所述挡板(30)关闭所述主体(14)的孔(62)并且在所述注射方向通过所述主体(14)移动；以及
当所述致动杆(28)在所述填充方向移动时，所述挡板(30)打开所述主体(14)的所述孔(62)并且在所述填充方向通过所述主体(14)移动。
10.注射装置(1)，用于在所述注射装置的出口(4)处注射液体，所述注射装置包括：
入口(2)，用于接纳所述液体；
出口(4)，用于注射所述液体；
腔体(6)，在所述入口(2)与所述出口(4)之间延伸；以及
活塞(12)，在所述腔体(6)中延伸并将所述腔体(6)分为与所述入口(2)流体连通的上腔体(16)和与所述出口(4)流体连通的下腔体(18)，其中所述活塞(12)能够在填充方向和注射方向在所述腔体(6)中移动，在所述填充方向中所述下腔体(18)的容积增加而所述上腔体(16)的容积减小，在所述注射方向中所述下腔体(18)的容积减小而所述上腔体(16)的容积增加，所述活塞包括具有密封周边的主体(14)，其中所述密封周边在所述上腔体(16)与所述下腔体(18)之间与所述腔体的壁液密配合，
其中，所述活塞(12)还包括：
挡板(30)，能够关于所述主体(14)在相对关闭位置与相对打开位置之间移动，其中：
在所述相对关闭位置，当所述活塞(12)在所述注射方向移动时，所述主体(14)和所述挡板(30)将所述上腔体(16)与所述下腔体(18)隔离并防止所述上腔体(16)与所述下腔体(18)之间的流体连通；以及
在所述相对打开位置，当所述活塞(12)在所述填充方向移动时，所述主体(14)和所述挡板(30)将所述上腔体(16)设置成与所述下腔体(18)流体连通，
所述活塞(12)附接至机械致动器，所述机械致动器能够致动以在所述注射方向和所述填充方向移动所述活塞(12)，所述机械致动器包括致动杆(28)，所述致动杆附接至所述挡板(30)，所述挡板(30)和所述主体(14)是刚性的，其中：
当所述致动杆(28)在所述注射方向移动时，所述挡板(30)关闭所述主体(14)的下孔(36)并且在所述注射方向中移动所述主体(14)；以及
当所述致动杆(28)在所述填充方向移动时，所述挡板(30)打开所述主体(14)的所述下孔(36)并在所述填充方向移动所述主体(14)，
所述主体(14)限定内部容积(26)并包括至少一个所述下孔(36)和至少一个上孔(34)，其中：
所述下孔(36)设置在所述主体(14)的下壁(22)中，并且所述内部容积(26)通过所述下孔(36)与所述下腔体(18)流体连通；以及
所述上孔(34)设置在所述主体(14)的上壁(20)中，并且所述内部容积(26)通过所述上孔(34)与所述上腔体(16)流体连通，所述挡板(30)在所述主体(16)的所述内部容积(26)中延伸并包括至少一个孔(38)，所述挡板的所述孔(38)延伸通过所述挡板(30)并与所述主体(14)的所述上孔(34)对齐而相对于所述主体(14)的所述下孔(36)偏置，所述致动杆(28)能够在填充位置与注射位置之间在所述填充方向和所述注射方向移动，其中：
在所述填充位置，所述挡板(30)抵靠所述主体(14)的所述上壁(20)，使得所述上腔体(16)经由所述上孔(34)、所述挡板(30)的所述孔(38)以及所述下孔(36)与所述下腔体(16)流体连通，从而所述液体能够从所述入口(2)转移到所述下腔体(18)；以及
在所述注射位置，所述挡板(30)抵靠所述主体的所述下壁(22)并关闭所述下孔(36)，使得所述下腔体(18)与所述上腔体(16)隔离并且当所述致动杆(28)在所述注射方向移动时所述下腔体(18)中的所述液体能够通过所述出口(4)注射。
11.如权利要求10所述的注射装置，包括角度引导特征，所述角度引导特征设计为将所述挡板(30)与所述主体(14)之间的相对角位置保持在期望的范围之内。
12.如权利要求10所述的注射装置，其中所述挡板(30)可设置于清洗位置，在所述清洗位置中所述挡板(30)在所述主体(14)的所述内部容积(26)中延伸而不抵靠所述上壁(20)或所述下壁(22)，以及在所述挡板(30)的所述清洗位置，所述上孔(34)与所述下孔(36)直接流体连通。
13.如权利要求10所述的注射装置，其中所述主体包括至少两个上孔(34)和至少两个下孔(36)，所述挡板(30)包括至少两个孔(38)，所述挡板(30)的所述孔(38)中的每个都与所述上孔(34)中的一个对齐而相对于所述下孔(36)偏置。
14.使用如权利要求1至13中任一项所述的注射装置(1)来注射液体的方法，所述方法包括：
填充步骤，其中所述挡板(30)关于所述主体(14)设置于所述相对打开位置并且所述活塞(12)在所述填充方向移动，使得来自所述上腔体(16)的所述入口(2)的液体经由通过所述挡板(30)和所述主体(14)在相对打开位置提供的流体连通移动至所述下腔体(18)；以及
注射步骤，其中所述挡板(30)相对于所述主体(14)设置于所述相对关闭位置并且所述活塞(12)在所述注射方向移动，使得所述下腔体(18)中的液体通过所述出口(4)注射。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述填充步骤和所述注射步骤通过致动附接至所述活塞的机械致动器来执行。
16.如权利要求15所述的方法，其中：
在整个所述填充步骤中，所述活塞在所述填充方向移动；和/或
在整个所述注射步骤中，所述活塞在所述注射方向移动。
17.如权利要求14所述的方法，还包括配量步骤，在所述配量步骤中所述活塞(12)在所述填充方向移动，直到达到所述下腔体(18)的期望容积，其中所述期望容积对应于待注入液体的体积。
18.如权利要求14所述的方法，使用根据权利要求5至8所述的注射装置，所述方法还包括清洗步骤，在所述清洗步骤中所述致动杆(28)和所述主体(14)在所述腔体(6)中在所述填充方向和所述注射方向交替地移动，从而导致清洁产品从所述入口(2)移动到所述出口(4)并围绕所述活塞(12)的所述挡板(30)移动。
19.如权利要求14所述的方法，使用根据权利要求10所述的注射装置，其中所述主体(14)移动至所述腔体(6)的清洗部分(10)，在所述清洗部分(10)中清洁产品能够围绕所述活塞(12)的所述主体(14)移动。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述主体(14)在所述腔体(6)的所述清洗部分(10)中在所述填充方向和所述注射方向移动，以在所述清洗部分(10)中产生湍流。
21.如权利要求14所述的方法，其中所述出口(4)设置为在所述注射步骤之前与容器流体连通，使得所述下腔体(18)中的液体在所述注射步骤期间被注射到所述容器内并填充所述容器。
22.如权利要求14所述的方法，其中所述出口(4)设置为在所述注射步骤之前与容器的预制件流体连通，使得所述下腔体(18)中的液体在所述注射步骤期间被注射到所述预制件内并使所述预制件变形从而使其获得容器的形状。
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