CN108463658B - 用于由预制坯件同时成型并且填充容器的装置、阀组件和该阀组件在用于由预制坯件同时成型并且填充容器的方法中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明的任务在于，提出一种用于通过在压力下导入到（10）预制坯件中的液态填充物由预制坯件制造填充的容器的装置，其设置有填充阀，所述填充阀能够以短的反应时间被控制。该任务通过下述的装置来解决，其包括成型和填充站（12）以及成型和填充头（15），所述成型和填充站具有模具（14），预制坯件（13）能够在所述模具中变形成填充的容器，填充物能够通过输入管路（11）在压力下供应给所述成型和填充头，并且所述成型和填充头（15）具有用于控制给所述预制坯件（13）的填充物供应的填充阀（16）。所述装置的特征在于具有阀组件的填充阀（16），所述阀组件包括具有相同的直径的第一管接头和第二管接头（1a，1b）。这两个管接头彼此隔开间距地布置。阀体（2）布置（20）在所述管接头之间，所述阀体的直径至少相应于所述管接头的直径。所述阀组件还包括能沿着这两个管接头移动的套筒（3），所述套筒密封地跨接这两个管接头之间的间距，其中，套筒具有最大内直径，所述最大内直径大于阀体的最大直径。套筒能够（25）沿着所述管接头移动，以使得所述套筒在阀组件的关闭位置中与布置在阀体上的密封面（6）接触，并且密封面基本上具有管接头的直径。

Description

用于由预制坯件同时成型并且填充容器的装置、阀组件和该 阀组件在用于由预制坯件同时成型并且填充容器的方法中的 应用

技术领域

本发明涉及一种用于由预制坯件同时成型并且填充容器的装置、阀组件和该阀组件在用于由预制坯件同时成型并且填充容器的方法中的应用。

背景技术

传统地，容器、特别是瓶子以吹制成型方法通过在压力下流入到预加热的预制坯件中的成型气体来成型并且在第二步骤中以填充物、特别是液态填充物填充。为了更经济地制造，近来已经开发出下述的方法，在该方法中，预加热的预制坯件可以不是通过压力气体，而是通过在压力下供应的液态填充物在一个步骤中成型并且填充。这种方法例如由DE10 2010 007 541 A1公知。

为了可以将预制坯件变形成容器，对所述预制坯件进行热的预处理、即特别是加热并且设有适合的温度曲线。在此，将预制坯件的本体例如加热到大约120℃并且变得可成型，而嘴部区域仅仅允许达到低得多的温度，因为预制坯件在嘴部区域处保持在成型和填充机中并且不允许在那里通常的保持力下变形。为了进行热的预处理，用于制造被填充的容器的装置具有加热区，预制坯件沿着该加热区被引导并且在此设有期望的温度曲线。

成型过程则必须非常快速地进行，以便储存在预制坯件中的热量足够用于使预制坯件保持可塑性变形直到成型过程结束。因此，在通过液态填充物成型时，用于成型的容器所需的体积必须在高的压力下并且在短的时间段内供应给预制坯件。需要直至20Liter/s的体积流和大于直至40bar的压力。

传统的阀例如是活塞阀，所述活塞阀共轴地通流，并且中心地布置的活塞在所述活塞阀中轴向地运动，以便封闭阀座或者开启阀通过截面。然而在开启和关闭时大的反作用力作用到所述阀的活塞上，所述反作用力通过由压力加载的、不同大小的控制面产生。大的控制力是需要的，所述控制力可能导致阀的延迟的反应并且仅仅缓慢的开启和关闭。因此在组合的成型和填充方法中仅仅能以高的花费达到短的填充时间。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种用于通过在压力下导入到预制坯件中的液态填充物由预制坯件制造填充的容器的装置，其设置有填充阀，所述填充阀能够以短的反应时间被控制。此外，本发明的任务在于，提出一种阀组件，其也能够在使用在管路系统中的情况中以高的压力以小的力消耗来控制并且实现大的体积流。

根据本发明的任务通过一种用于通过在压力下导入到预制坯件中的液态填充物由预制坯件制造填充的容器的装置来解决，其包括成型和填充站以及成型和填充头，所述成型和填充站具有模具，预制坯件能够在所述模具中变形成填充的容器，填充物能够通过输入管路在压力下供应给所述成型和填充头，并且所述成型和填充头具有用于控制给预制坯件的填充物供应的填充阀。根据本发明的装置的特征在于填充阀，所述填充阀具有阀组件，所述阀组件包括具有相同的直径的第一管接头和第二管接头。这两个管接头彼此隔开间距地布置。阀体布置在所述管接头之间，所述阀体的直径至少相应于管接头的直径。阀组件还包括能沿着这两个管接头移动的套筒，所述套筒密封地跨接这两个管接头之间的间距，其中，套筒具有最大内直径，所述最大内直径大于阀体的最大直径。套筒能够沿着管接头移动，以使得所述套筒在阀组件的关闭位置中与布置在阀体上的密封面接触，并且密封面具有管接头的直径。

根据本发明的装置的阀组件包括两个管接头，所述管接头用于与管路系统连接。管接头具有两个相同的直径。所述管接头隔开间距地布置并且由能沿着管接头移动的套筒跨接。在此不重要的是，套筒是否从外部围绕管接头或者装入管接头内。管接头的壁厚度在此相对于直径可忽略。只要不是下述情况，当套筒在内部与管接头配合时，应将内直径考虑作为直径，和当套筒在外部围绕管接头时，应将外直径考虑作为直径。

在管接头之间布置阀体，所述阀体的最大直径至少相应于管接头的直径。套筒具有最大内直径，所述最大内直径大于阀体的最大直径，从而在阀体和套筒之间在阀组件的打开位置中开启流动路径。

套筒能够沿着管接头这样移动，以使得所述套筒可以由打开位置转变到关闭位置，在所述关闭位置中套筒与阀体上的密封面接触并且中断流动路径。密封面应该在此这样布置在阀体上，以使得所述密封面的直径相应于管接头的直径。如果所述阀被关闭并且流动被中断，则在管路中仅仅在上游存在压力，而管路在下游无压力。然而与传统的阀不同地，存在的压力不将力施加到阀操纵装置上，因为阀的操纵元件(在此为套筒)中的面在两个操纵方向上是同样大的。因此，阀可以通过最小的力操纵。

阀体可以至少在部分区域中特别是圆锥状的、截锥状的、半球状的、截球状的或球状的。

两个在其基面上接合的、对称的截锥或者球体作为阀体能够在两个方向上进行阀操纵，从而分别在终端位置中达到关闭位置。

根据本发明的阀组件的套筒优选地旋转对称地构造。然而其他的形状尤其在阀体和套筒之间的密封面的外部的流动路径的区域中也是可能的。

阀体优选地以合适的方式与所述这两个管接头中的至少一个管接头连接，从而连接元件不显著地限制流动路径或者阻碍流动。

阀组件可以在用于由预制坯件成型并且填充容器的装置中有利地具有拉伸杆，所述拉伸杆能在轴向方向上移动地布置在阀组件中并且穿过阀体。阀组件能够由处于外部的套筒来控制而不由阀体的运动来控制，由此使得拉伸杆可以特别简单地放入到阀组件中。这不干扰处于内部的用于阀体的控制元件，因为阀体位置固定地布置在阀中。

根据本发明的任务也通过一种阀组件来解决，所述阀组件包括具有相同的直径的第一管接头和第二管接头。这两个管接头彼此彼此隔开间距地布置。阀体布置在所述管接头之间，所述阀体的直径至少相应于管接头的直径。阀组件还包括能沿着这两个管接头移动的套筒，所述套筒密封地跨接这两个管接头之间的间距，其中，套筒具有最大内直径，所述最大内直径大于阀体的最大直径。根据本发明的阀组件的特征在于，套筒能够沿着管接头移动，以使得所述套筒在阀组件的关闭位置中与布置在阀体上的密封面接触，并且密封面具有管接头的直径。根据本发明的阀组件可以有利地具有上文中已经结合根据本发明的用于由预制坯件制造填充的容器的装置所述的特征。

具有前述的阀组件的特性的填充阀能够以小的力并且以短的反应时间控制。

为了将填充物供应至预制坯件以在非常短的填充时间内成型和填充，需要快速地形成填充物的完全的填充压力和完全的体积流，该填充时间必须在液压成型并且同时填充容器时被达到。一方面，由于仅仅缓慢地打开的阀引起的形成填充压力的延迟导致延长的填充时间，这可以导致热地预处理的预制坯件的不期望的冷却，从而预制坯件不能再足够地变形。另一方面，在成型和填充过程的起始阶段中不足够的体积流可以导致在预制坯件变形成容器时不期望的材料分布。

特别有利地，阀可以装入根据本发明的装置中，所述阀在每个终端位置中具有关闭位置。由此在100和150ms之间持续的成型和填充过程期间，不需要反向运动，以便将阀首先打开并且接着又关闭。仅仅需要直线运动，所述直线运动能够以小的力和小的惯性在提供的短的时间内进行。反向的运动在下一个成型和填充循环内进行。

根据本发明的装置可以有利地具有拉伸杆，所述拉伸杆可以延伸穿过所述阀的阀体。

附图说明

下面根据附图详细地说明本发明的实施例，附图如下示出：

图1a，1b和1c以横截面图示意性地示出了在打开和关闭位置中的根据本发明的具有盘状的阀体的阀组件；

图2以横截面图示意性地示出根据本发明的具有球状的阀体的阀组件；

图3以横截面图示意性地示出根据本发明的具有截锥状的阀体的阀组件；

图4示出了出自图3的具有附加的、穿过阀体的拉伸杆；

图5a至5c示出了在成型和填充过程的不同阶段中的、用于通过在压力下导入到预制坯件中的液态填充物由预制坯件制造填充的容器的装置，所述装置装备有根据本发明的阀。

对于本领域技术人员自身可以理解的是，在此所示的附图应仅仅用于说明本发明的原理，并且仅仅示意性地并且未按比例尺地示出。元件的示出的尺寸和彼此大小关系仅仅用于说明。实际的尺寸和大小关系可以由本领域技术人员自由地基于其专业知识确定。此外，仅仅示出用于理解本发明所需的部件。真实的装置可以具有其他的部件。

具体实施方式

图1a以横截面示出根据本发明的阀组件，所述阀组件包括第一管接头1a和第二管接头1b。这两个管接头1a，1b彼此隔开间距地布置并且具有具有相同的直径D。套筒3跨接这两个管接头之间的间距并且能够在箭头A的方向上移动。套筒相对于管接头通过密封件4密封。

盘状的阀体2处于这两个管接头1a，1b之间的间距内并且通过适合的保持元件5与第一管接头1a连接，从而保持元件基本上不阻碍在阀组件中的流动。

阀体2在其边缘具有密封面6，所述密封面至少大致具有管接头1a，1b的直径。

套筒3的最大内直径大于阀体2的最大直径，从而在所示的打开位置中液体流可以沿着箭头F的方向绕过阀体2流动。

在图1b中示出了在关闭位置中的出自图1a的阀。套筒3在此向下移动。在此，套筒3的面与阀体2上的密封面6接触，从而液体流由所述阀中断。在管路中被引导的液体存在于阀中。第二管接头1b无液体并且无压力。通过在第一管接头1a中和在套筒3的一部分中的压力在套筒3的操纵方向A上不施加力，从而套筒3可以几乎不受力影响地移动并且由此可以控制阀。

在图1c中示出了再次在关闭位置中的出自图1a和1b的阀。套筒3在此在上方的关闭位置中。通过对称的结构，不仅套筒3而且阀体2在这两个终端位置上封闭阀，从而根据安装位置的周围环境存在安装控制装置的不同的可能性。在所述关闭位置中，在压力下的液体存在于套筒3的大的区域中。然而由压力在套筒3的操纵方向A上施加到套筒3上的力由于面的几何形状而相互抵消，因为密封面6与在管接头1a，1b和套筒3之间的密封件4对准地布置。作用于壁的力分量K在此相互抵消。

图2示出了在打开位置中的阀组件，所述阀组件如同图1a至1c中所示的阀组件工作。然而阀体2是球，所述球与图1中所示的板相比改善了在阀组件中的流动。球的最大直径大于管接头1a，1b的直径。套筒3相应地与球形状相匹配，以便产生密封面6，所述密封面相应于管接头的直径。套筒的移动路径通过止档7这样限制，以使得所述套筒可以仅仅从所示的打开位置转变到关闭位置。

图3示出如图2所示的、然而具有截锥状的阀体2的阀组件，所述截锥状的阀体在其区域中在下游稍微倒圆地延伸。由此应实现尽可能无涡流的流动。工作方式由此不变地如同前面描述的那样。

图4示出了出自图3的、具有附加地在阀体中引导的拉伸杆，所述拉伸杆能够在阀体2中竖直地移动。阀体由此适用于使用在用于通过将填充物在高的压力下到预制坯件中的导入由预制坯件制造填充的容器的装置中。预制坯件必须在此特别是在成型阶段开始时在轴向方向上被拉伸。这在传统的具有在阀中可运动的活塞的阀中可部分地困难地实现。根据本发明的阀组件在此开辟了另外的可能性。

图5a示意性地示出用于通过在压力下导入到预制坯件中的液态填充物由预制坯件制造填充的容器的装置，所述装置装备有根据本发明的阀。

所述装置包括填充物存储容器10，填充物可以从所述填充物存储容器通过成型和填充站12的供应管路11被供应。在那里，预制坯件13位于模具14中。预制坯件预先沿着在此未示出的加热区被热地预处理，从而所述预制坯件能够塑性变形。

成型和填充站还包括成型和填充头15，所述成型和填充头具有填充阀16以及拉伸杆17，预制坯件或者正形成的容器可以通过拉伸杆在轴向方向上被拉伸并且引导。

从填充物存储容器10供应的填充物在供应管路11中处于压力下，为此可以使用适合的装置、例如在此所示的活塞泵18或者任何其他适合的泵。填充物存储容器10通过止回阀19抵抗供应管路11内的压力地关闭。

为了同时成型并且填充容器，在供应管路11中形成所需的大约38bar的成型和填充压力。为此，在活塞泵18中抽出所需的填充物的量并且接着通过活塞18a形成期望的压力。成型和填充阀16在此首先关闭，从而不输出填充物并且可以完全形成所述压力。

成型和填充阀16是如前所述的阀。所述成型和填充阀具有阀体2，所述阀体布置在两个管接头1a，1b之间。这两个管接头由密封件4密封地通过套筒3跨接。在所示的位置中，套筒3与阀体的密封面6接触，从而封闭所述阀。

成型和填充头15则密封地安置到预制坯件13的嘴部20上，为此密封件21设置在成型和填充头上。穿过阀体2的拉伸杆17向下直至到达预制坯件13的底部。

整个成型和填充过程仅仅持续大约100至150ms，由此已经热地预处理的预制坯件13的温度还足够用于实现塑性变形。填充物的体积流必须是相应大的。因此需要将填充阀16足够快地打开并且也又关闭。

这利用根据本发明的阀在没有大的花费的情况下通过向下移动套筒3来实现。

在图5b中示出了在成型和填充过程中期的装置。填充阀16的套筒3线下移动到中间的位置中，从而实现填充物绕过阀体2流动。套筒3可以如前详细所述地几乎不受力影响地移动，由此可以快速地开启最大阀横截面并且填充物可以在期望的压力下并且以大的流量率供应给预制坯件13，所述预制坯件变形成容器。拉伸杆17在此在成型和填充过程开始时拉伸预制坯件13并且接着引导预制坯件的底部，由此可以均匀地进行容器成型并且正形成的容器的底部不能侧向地偏移。

图5c示出了在成型和填充过程结束之后的、出自图5a和5b的装置。容器13被完全填充和成型并且与模具14的壁贴靠。填充阀16的套筒3完全向下移动，在那里又处于阀的关闭位置并且不再被供应填充物。容器由此可以与成型和填充头15分离并且特别是通过密封、贴标签等继续加工。

为了下一个成型和填充过程，活塞泵18可以重新从存储容器10抽吸填充物并且在供应管路11内处于压力下。成型和填充过程则重新以前述的方式进行，其中，成型和填充阀16的套筒3在这个循环中向上运动，以便又到达图5a的初始位置中。

成型和填充过程可以通过所述的阀特别高效地控制，因为所述阀可以实际不受力影响地打开和关闭。此外，套筒3对于每次成型和填充过程仅仅必须进行一次直线运动。与一定的惯性相关的运动方向的转换是不需要的。所述阀可以在需要的短的填充时间内快速地完全被打开并且又关闭，从而可以几乎立即达到所需的体积流。

Claims (9)

1.一种用于通过在压力下导入到预制坯件(13)中的液态填充物由所述预制坯件(13)制造填充的容器的装置，其包括成型和填充站(12)以及成型和填充头(15)，所述成型和填充站具有模具(14)，预制坯件(13)能够在所述模具中变形成填充的容器，填充物能够通过输入管路(11)在压力下供应给所述成型和填充头，并且所述成型和填充头具有用于控制给所述预制坯件(13)的填充物供应的填充阀(16)，其特征在于，所述填充阀(16)具有阀组件，所述阀组件包括：

具有基本上相同的直径(D)的第一管接头和第二管接头(1a，1b)，所述第一管接头和第二管接头彼此隔开间距地布置，

布置在所述管接头(1a，1b)之间的阀体(2)，所述阀体的最大直径至少相应于所述管接头(1a，1b)的直径，

以及能沿着这两个管接头(1a，1b)移动的套筒(3)，所述套筒密封地跨接这两个管接头(1a，1b)之间的间距，

其中，所述套筒(3)具有最大内直径，所述最大内直径大于所述阀体(2)的最大直径，

并且所述套筒(3)能够沿着所述管接头(1a，1b)移动，以使得所述套筒在所述阀组件的关闭位置中与布置在所述阀体(2)上的密封面(6)接触，

并且所述密封面(6)基本上具有所述管接头(1a，1b)的直径(D)，

其中，所述成型和填充头(15)包括拉伸杆(8)，所述拉伸杆穿过所述阀组件的阀体(2)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阀组件的阀体(2)至少在部分区域中大致具有圆锥形状、截锥形状、半球形状、截球形状或球形状。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述阀组件的套筒(3)旋转对称地构造。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述阀组件的阀体(2)至少固定在这两个管接头(1a，1b)中的一个管接头上。

5.一种阀组件，其包括：

具有基本上相同的直径(D)的第一管接头和第二管接头(1a，1b)，所述第一管接头和第二管接头彼此隔开间距地布置，

布置在所述管接头(1a，1b)之间的阀体(2)，所述阀体的最大直径至少相应于所述管接头(1a，1b)的直径，

以及能沿着这两个管接头(1a，1b)移动的套筒(3)，所述套筒密封地跨接这两个管接头(1a，1b)之间的间距，

其中，所述套筒(3)具有最大内直径，所述最大内直径大于所述阀体(2)的最大直径，其特征在于，

所述套筒(3)能够沿着所述管接头(1a，1b)移动，以使得所述套筒在所述阀组件的关闭位置中与布置在所述阀体(2)上的密封面(6)接触，

并且所述密封面(6)基本上具有所述管接头(1a，1b)的直径(D)，

其中，所述阀体(2)具有横穿开口，其中，在根据权利要求1至4中任一项所述的装置中的阀组件的安装状态下，拉伸杆(8)能够穿过所述横穿开口。

6.根据权利要求5所述的阀组件，其特征在于，所述阀体(2)至少在部分区域中大致具有圆锥形状、截锥形状、半球形状、截球形状或球形状。

7.根据权利要求5或6所述的阀组件，其特征在于，所述阀组件的套筒(3)旋转对称地构造。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的阀组件，其特征在于，所述阀组件的阀体(2)至少固定在这两个管接头(1a，1b)中的一个管接头上。

9.一种根据权利要求5至8中任一项所述的阀组件在用于通过在压力下导入到预制坯件中的液态填充物由所述预制坯件制造填充的容器的方法中的应用。

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