CN108349600A - 用于容器的密封系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于容器的密封系统，特别是设想用铝盖密封的类型。具体而言，本发明涉及一种用于应用在容器的嘴部上的可焊接密封材料的盖或密封件的成形设备，所述设备包括所述密封件或盖的至少一个成形装置(52)，其中，所述至少一个成形装置(52)沿着成形辊(31)的周边布置，所述成形辊与定位辊相切并同步移动，所述定位辊运载用于形成所述密封件或盖的至少一个所述密封材料的盘或片材。

Description

用于容器的密封系统
本发明涉及一种用于容器的密封系统，特别是能设想的用铝盖密封的类型。
在敏感液体包装系统中，灌装后立即使用密封系统来密封瓶或容器的嘴部以保证完整性和无细菌污染。灌装通常在无菌环境中进行。
这种类型的应用的实例是牛奶和牛奶衍生物、新鲜果汁、等渗饮料(isotonicbeverage)，且通常所有应用的特征在于极高的感官敏感性和由于不受控制的环境因素而导致的可能性很高的干扰，这类应用延伸至最为精细复杂的制药应用。
这种类型的密封系统设想将铝盖焊接到容器的嘴部上，并且由多个不连续的步骤组成，这些步骤使得生产率低且错误和故障的风险高。特别地，通过从卷轴上的半成品薄板(web)开始通过多次往复和线性运动进行切割/塑性变形来形成塑料涂覆铝密封件。
在已知的机器中，在受控环境区之外的区域中进行形成密封件或盖的步骤，然后通过通常位于较高高度处的运载通道将盖运送到受控环境区中，以便利用重力来推进密封件。通常为感应能量类型(UV辐射)的灭菌机构沿运载通道布置，该灭菌机构保证盖和入口空气的无菌性。最后，通过释放头将盖定位在正在输送的容器上。在该设备的下游有一台用于将密封件热焊接到容器嘴部上的机器。
上述系统具有许多限制且低效，这些限制和低效对系统的生产连续性产生了不利影响，这主要是因为将盖从外部运送到受控环境室(atmosphere chamber，常压仓)中的关键性，并且经常需要甚至可能导致受控环境改变的恢复操作。这导致大量产品被丢弃，并且需要各种卫生循环来恢复受控环境区内的正确环境质量。
因此，本发明所解决的问题是提供一种容器密封系统，其解决了现有技术设备固有的问题。
这种问题通过所附权利要求中概述的用于容器的嘴部的密封件或盖的成形设备来解决，所附权利要求书的限定形成了本说明书整体的一部分。
具体地，本发明涉及一种用于制造盖或密封件并在容器的嘴部上分配盖或密封件的系统，该系统具有以下特征：
-操作无中断，
-容器嘴部上的盖或密封件的剪切、形成和搁置过程完全在受控环境室内进行，
-密封件或盖完全通过保持和运载构件移动，从而避免了它们在盖的释放点的上游自由下落到容器的嘴部上的步骤，
-在切割形成密封件或盖之前，对密封材料的薄板(通常为塑料涂覆铝)进行连续灭菌。
根据以下对参考附图以非限制性实例给出的实施方案的一些实例的描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1是根据本发明的包括成形设备的容器灌装和密封系统的示意性平面图；
图2是根据本发明的成形设备的示意图；
图3是根据本发明的定位辊的前视图(根据图2中的方向A)；
图4是根据本发明的切割辊的细节的前剖视图(根据图2中的方向A)；
图5是根据本发明的成形辊的细节的前视图(根据图2中的方向A)；
图6是图5中的成形辊的摆动冲头的侧剖视图(垂直于图2中的方向A)。
参照图1，根据本发明的容器灌装和密封系统整体上由附图标记1表示，其包括受控环境室2，特别是洁净室，在该洁净室中依次布置有：
-灭菌单元3，
-冲洗单元4，
-灌装单元5，
-用于接收密封件或盖的单元6，
-密封单元7，以及
-可选地，封盖单元8。
容器、瓶子、酒瓶(flask，细颈瓶)等通过第一运送器9进入受控环境室2，并通过传送星形件10在各个处理单元之间移动，然后通过第二运送器11从受控环境室2移除。
处理单元3、4、5、6、7、8、运送器9、11和传送星形件10为常规类型，并且将根据待处理的容器和产品的类型来选择。也可修改灌装和密封系统的布局以考虑特定的生产需要。
灌装和密封系统1还包括盖或密封件的成形设备12，盖或密封件由可焊接在容器的嘴部上的材料(通常为塑料涂覆铝)制成。
成形设备12包括位于受控环境室2外部的维护部分(service portion)12a和位于受控环境室2内部的操作部分12b。
维护部分12a包括至少一个卷轴13(通常为两个卷轴13)，以便具有用于快速更换密封材料S的用尽卷轴的备用卷轴，和用于移动从卷轴13解绕的密封材料S的薄板的一系列返回辊14、14’、14”。
密封材料S通常是薄板形式的塑料涂覆铝。
密封材料S的薄板通过牵引移动，特别是通过切割辊移动，如下所述。因此，卷轴13设置有与相应的解绕主轴16相关联的制动系统或伺服驱动器，以防止其不受控制地解绕。
优选地，卷轴的下游布置有抽吸表面15，抽吸表面的功能是在联接时将材料S的薄板固定在位，以更换卷轴。
卷轴13与材料S的薄板进入设备12的操作部分12b的入口点之间存在缓冲室17，缓冲室具有底壁17a和侧壁17b。通过适当的抽吸机构19(例如风扇)对缓冲室17施加真空V，以在第一返回辊14’与第二对返回辊14”之间形成密封材料S的薄板的回路A。
缓冲室17包括沿着侧壁17b布置的一系列检测传感器18(通常是光电池)，以检测回路A在各个返回辊14’、14”与回路A的底部F’之间的长度L。检测传感器18连接至命令和控制单元(未示出)，该命令和控制单元又连接至解绕主轴16，以根据回路A的长度L调节主轴16的制动程度或伺服驱动器的活动。以这种方式，在下游操作步骤可能减速或加速的情况下，回路A的长度L和由缓冲室17中的真空V的值确定的密封材料S的薄板的张紧都可以保持恒定。
设备12的维护部分12a包括由机动的重绕主轴21操作的重绕卷轴20，该重绕卷轴回收密封材料S的废带SF(参见以下过程步骤)。
在缓冲室17的下游，密封材料S的薄板被引入设备12的位于受控环境室2内的操作部分12b。为此，受控环境室2包括辊入口端口22，该辊入口端口22包括密封材料S的薄板从中穿过的两个相对辊。类似地，受控环境室2包括辊出口端口23，废带SF在卷绕到重绕主轴20上之前通过该辊出口端口23。以这种方式，受控环境室2与设备外部(维护部分12a)之间实现了分离。存在于受控环境室2中的空气或其它无菌气体的过压将避免非无菌空气被引入操作部分12b中。
一旦进入设备12的操作部分12b，密封材料S的薄板将会通过灭菌机构24。这种灭菌机构24优选包括容纳灭菌液体C(例如过乙酸溶液)的罐25。辊26布置在罐25中，以为密封材料S的薄板形成曲折的路径，从而延长薄板与灭菌液体接触的持续时间。
然后通过适当的返回辊27将密封材料S的薄板运送通过冲洗或激活机构28，例如分配无菌水或蒸汽的一系列喷嘴。实际上，举例来说，如果使用过乙酸作为灭菌物质，则冲洗密封材料S的薄板就足够了，而如果使用过氧化氢，则必须通过蒸汽将其激活。
在不同的实施方案中，可以提供不同类型的灭菌机构，例如UV辐射系统。在这种情况下，冲洗或激活机构28也可以省去。
冲洗机构28的下游布置有定位辊29，密封材料S的薄板粘附在定位辊29上。
定位辊29在其旋转方向上按顺序首先与切割辊30相切(该切割辊30适于从薄板切割密封材料S的片材)，然后与成形辊31相切(该成形辊31适于将切割的材料S成形为例如特性冠状的盖或密封件)。
定位辊29下方布置有接收单元6，该接收单元6包括具有多个板33的运送器32，每个板33保持一个待密封容器B，或者替代地该接收单元包括保持所有待密封容器B的共用的滑动表面。
定位辊29的外表面29a连接至真空机构，使得密封材料S的薄板在到达切割辊30之前一直保持在所述外表面29a上。在定位辊29与切割辊30之间的切点处切割密封材料S的片材(稍后对其进行成形，以提供密封件或盖O)，该密封材料的片材通过吸力保持粘附至定位辊29，而废带SF受机动的切割辊30牵引从切割辊30与反压辊34之间通过，并且通过出口辊门23离开受控环境室2，以重绕在重绕卷轴20上。
反压辊34绕铰链35摆动，并且借助气压缸36或在其它实施方案中借助于弹性系统(例如弹簧系统)气动地操作，以确保切割辊30上的预定压力，从而促进对废带SF的牵引。
定位辊29在与待密封容器B的切点处包括扇形段37，在扇形段37内真空被阻断，使得一旦盖或密封件O到达容器B的嘴部上方的竖直位置，就可被释放以定位在嘴部上。因此，运送器32移动离开密封件或盖O所在的容器B。然后，容器B将被转移到热密封单元7上，在该处，热旋转或感应或超声波焊接机类型的压力机将密封件或盖O焊接到容器B的嘴部上。
定位辊29沿其外表面29a包括所述密封件或盖O的多个模具元件38。图3示出了这种模具元件38之一的剖面(沿图2中的方向A截取)。
每个模具元件38包括模具轮廓(profile，型材)39，该模具轮廓39以负形再现密封件或盖O的形状。模具轮廓39包括中央孔40，管道41装配在该中央孔40中。管道41通向定位辊29的中央部分42，除了扇形段37之外，定位辊29连接至真空机构。以这种方式，在与切割辊30的切点处切割的密封材料S的片材可通过真空保持在正确位置以进行随后的成形步骤。
模具轮廓39以可拆卸的方式(例如通过固定螺钉43)固定至定位辊29的表面，使得在发生磨损的情况下可以更换模具轮廓39，或者用于使设备12适合于另一种类型的密封件。
管道41的外部孔45周围定位有由铁磁性材料制成的环44，其功能将在下面的描述中阐明。
模具元件38周围存在与待切割的密封材料S的片材周边对应的浅浮雕轮廓80。
定位辊29固定至齿轮46，齿轮46铰接至设备1的支撑板47上。齿轮46通过适当的传动构件(未示出)连接至切割辊31的驱动装置，以使定位辊29、切割辊30和成形辊31同步运动。
参照图4，切割辊30沿其周边包括多个切割装置48。每个切割装置48包括刀片元件49，该刀片元件49生成密封材料S的片材的轮廓形状，以形成密封件或盖O。刀片元件49适于与定位辊29的相应浅浮雕轮廓80相互作用，以从由定位辊29运载的密封材料S的薄板切割密封材料S的片材。
切割辊30固定至齿轮50，齿轮50铰接在设备12的支撑板51上，并与致动器(未示出)耦接以用于其处理，该致动器优选为扭矩直接驱动型电机，例如无刷电机。齿轮50通过适当的驱动构件(未示出)连接至定位辊29和成形辊31，使得三个辊29、30、31以同步的方式移动，并且具体而言，在设备12的操作步骤期间，在相应模具元件38处会循环性地发现切割装置48。
成形辊31沿其周边包括多个成形装置52。
参照图5和6，每个成形装置52以摆动方式安装至杆54的第一端53。杆54装配在形成于成形辊31内部的座55中，使得所述第一端53向外突出，而与第一端相对的第二端56面向空腔57并推压预校准弹簧58(优选盘形弹簧)。
杆54具有凹陷部分59，凹陷部分59具有下肩部60a和上肩部60b。下肩部60a和上肩部60b通过与座55的相应内部突出部分61相互作用而形成杆54的行程限制机构，该内部突出部分的纵向延伸小于所述凹陷部分59的延伸。因此杆54可以行进与预校准弹簧58相反的有限行程。以这种方式，成形装置52可以在定位辊29的模具元件38上施加预定的成形压力。
杆54的第一端53处横向装配有以摆动方式支撑成形装置52的销62。
当沿垂直于成形辊31的平面的方向观察时，杆54的第一端53以凸轮廓70结束。
成形装置52包括主体63，主体63具有面向外的支撑端64a和与杆54耦接的耦接端64b。
冲头65可拆卸地固定在主体63的支撑端64a处。冲头由非铁磁性材料(例如塑料材料)制成，并且包括中空主体66，中空主体66内部容纳磁体67(优选为永磁体)。磁体67布置在中央位置，并且优选为圆柱形并垂直于圆柱形的基部的轴线，该轴线与成形辊31的半径对齐。如果需要，磁体67可以由布置在磁体67和冲头65的基部69之间的保持板68保持在位。
成形装置52的主体63的耦接端64b具有加宽的V形，并且在V形的两端具有两个固定销71、71’。主体63的中央具有水平布置的槽72，杆54的销62装配在槽72中。固定销71、71’的每一个与杆54的销62之间布置有弹簧73、73’，优选为螺旋弹簧。
成形辊31又铰接到设备1的支撑件74上，并包括齿轮75。齿轮75通过上述传动构件耦接至切割辊30的致动器，以使其与定位辊29和切割辊30同步移动。具体而言，在设备12的操作步骤期间，成形装置52将循环性地位于各个模具元件38处。
现在将描述本发明的设备12的操作。
密封材料S的薄板由布置在受控环境室2外部的两个卷轴13中的一个解绕，并通过门22进入其中。通过利用检测传感器18中的一个检测环路A的长度L并通过分别致动卷轴13的主轴16的制动或伺服驱动系统来确保薄板正确张紧。
一旦进入受控环境室2内，密封材料S的薄板首先通过装有灭菌液体C的罐25进行灭菌，然后由冲洗机构28冲洗以转移到定位辊29上，材料S的薄板借助真空粘附在定位辊29上。
在到达与切割辊30的切点之后，密封材料S的片材将通过模具元件38与切割装置48的相互作用而单个化(single out，形成单个体)、然后形成密封件或盖O。废带SF被移离切割辊30，然后被重绕在重绕卷轴20上，而材料S的片材在已经通过定位辊29与成形辊31的切点并且被形成为密封件或盖O之后被模具元件38通过管道41施加的真空保持，然后被保持在该位置，直至到达在容器B的竖直方向上与运送器32的切点。
密封件或盖O的形成如下。
当定位辊29的模具元件38运载的密封材料S的片材与成形装置52同步地接近与成形辊31的切点时，成形装置52的磁体67与模具元件38的铁磁性材料环44相互作用。如上所述，成形装置52围绕销62摆动，并且借助其内插有销62的槽72具有进一步的滑动自由度。因此，借助于这种移动的可能性和施加在环44上的磁引力，成形装置52被定向成沿着其路径相对于定位辊29与成形辊31之间的切点以高达±15°的旋转角度跟随模具元件38，在相对和平行的平面上耦接到模具元件38。以这种方式，冲头65与模具轮廓39之间获得了相互作用，从而形成密封件或盖O。如上所述，通过抵靠杆54的弹簧58的校准来确保正确的成形压力。
结果，本发明的设备12实现了预定的目的。
实际上，密封件或盖的形成过程是连续的，这通过在切割、形成和释放到容器嘴部上的步骤期间与可移动辊同步地相互作用来实现。
此外，盖的形成过程在无菌室中进行，并且盖由辊引导并通过真空保持粘附到辊，直到盖被释放在容器上。
本发明的另一个目的是一种用密封件或盖O密封容器B的方法，该方法包括以下步骤：
步骤a)将密封材料S的薄板(优选塑料涂覆铝薄板)引入受控环境室2中；
步骤b)对所述密封材料S的薄板进行灭菌；
步骤c)在定位辊29上移动所述密封材料S的薄板；
步骤d)使所述密封材料S的薄板在切割辊30处通过，以制造出单个的密封材料S的盘或片材；
步骤e)使所述定位辊29上的所述密封材料S的盘或片材在具有至少一个冲头65的成形辊31处通过，以形成所述密封件或盖O；
步骤f)将所述密封件或盖O释放在容器B的嘴部上，
其中步骤b)至f)在所述受控环境室2内连续地进行。
显然，仅描述了本发明的一些特定实施方案，在不脱离本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员将能够对这些特定实施方案进行所有必要的改变以使其适应特定应用。

Claims (10)

1.一种用于应用在容器(B)的嘴部上的可焊接的密封材料(S)的盖或密封件(O)的成形设备(12)，所述设备(12)包括所述盖或密封件(O)的至少一个成形装置(52)，其特征在于，所述至少一个成形装置(52)沿着成形辊(31)的周边布置，所述成形辊与定位辊(29)相切并同步移动，所述定位辊运载用于形成所述盖或密封件(O)的至少一个所述密封材料(S)的盘或片材。
2.根据权利要求1所述的设备(12)，其中，所述定位辊(29)连接至真空机构，该真空机构适于将所述密封材料(S)的盘或片材保持在所述定位辊(29)的外表面(29a)上。
3.根据权利要求1或2所述的设备(12)，其中，所述定位辊(29)沿着其外表面(29a)包括所述盖或密封件(O)的多个模具元件(38)，每个所述模具元件(38)都包括以负形再现所述盖或密封件(O)的形状的模具轮廓(39)，并且其中，所述模具轮廓(39)包括中央孔(40)，管道(41)装配在所述中央孔(40)中，所述管道通向所述定位辊(29)的中央部分(42)，并且所述中央部分(42)连接至真空机构，并且其中所述管道(41)的外部孔(45)周围定位有铁磁性材料的环(44)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备(12)，其中，所述成形辊(31)沿其周边包括多个成形装置(52)，每个所述成形装置(52)以摆动方式安装至杆(54)的第一端(53)，其中，所述杆(54)装配在形成于所述成形辊(31)内的座(55)中，使得所述第一端(53)向外突出，而与所述第一端(53)相对的第二端(56)面向空腔(57)并推抵校准弹簧(58)，所述校准弹簧优选为盘形弹簧。
5.根据权利要求4所述的设备(12)，其中，所述杆(54)具有凹陷部分(59)，该凹陷部分具有下肩部(60a)和上肩部(60b)，所述下肩部(60a)和所述上肩部(60b)通过与所述座(55)的相应的内部突出部分(61)相互作用而形成所述杆(54)的行程限制机构，所述内部突出部分(61)在长度上的延伸小于所述凹陷部分(59)的延伸。
6.根据权利要求4或5所述的设备(12)，其中，在所述杆(54)的第一端(53)处横向地装配有销(62)，所述销以摆动方式支撑所述成形装置(52)，并且其中，所述成形装置(52)包括主体(63)，所述主体具有面向外的支撑端(64a)和与所述杆(54)耦接的耦接端(64b)，冲头(65)能移除地固定至所述主体(63)的所述支撑端(64)。
7.根据权利要求6所述的设备(12)，其中，所述冲头(65)由非铁磁性材料制成并且包括中空主体(66)，在所述中空主体内容纳磁体(67)，所述磁体(67)布置在中央位置，并且所述磁体优选地为圆柱形并具有垂直于所述圆柱体的基部的轴线，该轴线与所述成形辊(31)的半径对齐。
8.根据权利要求6或7所述的设备(12)，其中，所述成形装置(52)的所述主体(63)的所述耦接端(64b)具有加宽的V形形状，并且在所述V形形状的两端处具有两个固定销(71、71’)，所述主体(63)居中地具有水平布置的槽(72)，所述杆(54)的销(62)装配在所述槽中，并且其中，所述固定销(71、71’)中每一个与所述杆(54)的所述销(62)之间布置有弹簧(73、73’)，该弹簧优选地为螺旋弹簧。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的设备(12)，其中，当沿垂直于所述成形辊(31)的平面的方向观察时，所述杆(54)的所述第一端(53)以凸轮廓(70)结束。
10.一种用于容器(B)的灌装和密封设备(1)，包括根据权利要求1至9中任一项所述的成形设备(12)。
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