CN108698302A - 用于适用于cip的成形和填充站的注射装置 - Google Patents

Abstract

注射装置(1)包括：至少一个注射头(25)，用于将加压液体(10)注射到预成型件(5)中，以及至少一个活塞装置(20、120)，具有活塞体(43)和活塞头(45)，活塞头布置成沿着活塞轴线(A)在活塞体(43)内往复运动，活塞头以液密方式与活塞体的密封部分协作，以流体隔离活塞装置的内腔(47)，活塞体(43)具有入口管道(39)和至少一个出口管道(41、41A、41B)，活塞体(43)包括凹槽部分(60)，其中活塞头(45)不与活塞体(43)液密接触，使得液体可以从内腔流到活塞体的在活塞头(43)的与内腔(47)相对的一侧上延伸的部分，注射装置布置成用于在CIP配置中将活塞头(45)驱动到凹槽部分(60)中。凹槽部分(60)在内腔内在密封部分的在注射方向上延伸的轴向侧中延伸。

Description

用于适用于CIP的成形和填充站的注射装置

技术领域

本发明涉及使用液体来使预成型件变形并利用所述液体填充所获得的容器而从预成型件形成容器的、称为液压成形的领域。

本发明涉及一种用于用来将预成型件形成为容器并使用加压液体填充所述容器的成形和填充站的注射装置。

本发明还涉及一种用于将预成型件形成为容器并使用加压液体填充所述容器的方法。

背景技术

传统的注射装置包括：活塞装置，活塞装置包括液体在其中被加压的内腔，以及与活塞装置流体连接的注射头或注射喷嘴。连接管道使加压液体从内腔的出口端口朝向注射喷嘴连通。当注射装置是液压成形站的一部分时，注射装置被设计成以适于迫使预成型件抵靠在具有待生产容器的形状的模具腔的壁上的预定的压力分布和流速来注射液体。有利地，注射的液体是待包含在成形容器中的最终产品。

在饮料或非饮食产品的皮肤接触的情况下，卫生是所有过渡和所有生产步骤中非常重要的标准，以保证消费者从直接食品接触的角度来看是安全的。为此目的，在任何生产之前，进行原位清洁(CIP)循环。这种CIP也在生产阶段过程中定期完成。CIP循环可以根据生产的产品类型并根据生产者规范而变化。重要的是，在这种循环过程中，可以形成湍流，以便去除注射装置的与成形产品接触的任何区域的任何残留污染物或微生物。应当特别注意密封件和垫圈，以便确保清洁产品流到达与产品接触的所有凹槽和部件。

WO-2014/173870描述了一种注射装置。活塞头被放置在清洁位置，其中活塞的密封周边通过清洁空间而与活塞腔的壁分开。以这种方式，清洁产品可以全部围绕活塞头流动，并且更具体地，清洁围绕活塞头延伸的密封垫圈。凹槽部分被放置在活塞体的上部中，即在活塞头上方，在此处待注射到预成型件中的液体不流动。所描述的注射装置具有注射配置，其中注射头的主体沿着活塞腔的壁以不透液体的方式滑动，以便推动液体通过出口。

所描述的注射装置的一个缺点在于活塞头与活塞腔之间的紧密性无法通过具有朝向内腔定向的唇部的密封垫圈来改进。当活塞头从CIP配置移动为生产配置时，存在损坏密封垫圈的唇部和/或使密封垫圈的唇部错位的风险，在CIP配置中活塞头被放置在凹槽部分中，在生产配置中活塞头与活塞体不透液体地接触，因为这种移动是在唇部的定向方向上完成的。因此，当唇部进入与活塞体接触时，唇部可以在这种移动过程中上下颠倒。

WO-2014/173870中描述的注射装置的另一个缺点在于从待注射的液体中排出气泡需要使用与用于注射所述液体的液体回路不同的液体回路。所描述的注射装置的入口在注射装置的最上部区域处连接注射装置。出口在内腔的最下部区域处连接内腔。因此，从待注射的液体中排出气泡将需要特定的清除配置，以便逆转液体的循环并通过最上部区域排出气泡。随后，从清除配置切换到正常注射配置将需要时间。

EP-2883800公开了一种活塞装置，其包括：入口，所述装置可通过入口接收液体；出口，所述装置可通过出口注射所述加压液体；主体，其限定了内腔和上游管道，上游管道将内腔置于与入口流体连通；阀，其包括可沿着板致动路径移动的阀板。板致动路径至少部分地在上游管道内延伸。EP-2883800还公开了一种致动室，其包括清洁区域，清洁区域的直径大于连接到阀板的致动活塞的直径，所述致动活塞在阀板的清洁位置中放置在所述清洁区域中，使得在致动室中流动的液体能够围绕致动活塞流动。然而，如WO-2014/173870中描述的注射装置，活塞头与内腔之间的紧密性无法通过具有朝向内腔定向的唇部的密封垫圈来改进。

EP-2823948公开了一种用于从预成型件同时成形和填充容器的装置，其包括注射喷嘴和包括活塞装置的注射装置。注射喷嘴和注射装置的外壳彼此刚性地固定，从而形成单个单元以便有助于CIP。在清洁阶段期间，活塞头维持在最高位置，在最高位置中活塞的密封周边与活塞腔的壁紧密接触。

在这个位置中，一旦活塞头在注射阶段抵靠活塞腔的壁向上和向下移动，就无法适当地清洁密封垫圈并且不能保证卫生。

US 2013/0280127公开了一种具有CIP系统的吹塑机，其包括被配置成使得它们可以包括在CIP过程中的多个吹塑站和阀块。

这种机器不适用于成形和填充容器，并且没有解决适当清洁活塞装置的问题。

US-2011/0300249公开了一种用于从预成型件同时成形和填充容器的装置，其包括适于朝向预成型件迫使液体的压力源，例如包括活塞头和活塞体的活塞装置。活塞装置具有与EP-2823948中公开的相同的配置。因此，US-2011/0300249中公开的装置既不适合于适当的清洁，也不适用于限制围绕活塞头延伸的可选密封垫圈的磨损。

本发明的目的之一是提供一种注射装置，其以最小量的清洁产品最小化CIP时间，从而提供非常有效的清洁，并且解决或减少上述缺点中的一个，例如提供了一种注射装置，其中CIP不会损坏或导致活塞头的可选密封垫圈的过度磨损。

发明内容

为此，本发明涉及一种用于用来将预成型件成形为容器并使用加压液体填充所述容器的成形和填充站的注射装置，注射装置包括：

-至少一个注射头，用于将加压液体注射到预成型件中，以及

-至少一个活塞装置，具有活塞体和活塞头，活塞头布置成沿着活塞轴线在活塞体内往复运动，活塞头以不透液体的方式与活塞体的密封部分协作，以便流体隔离活塞装置的内腔，活塞体具有入口管道和至少一个出口管道，入口管道旨在与液体源流体连通以允许液体进入内腔中，至少一个出口管道将内腔置于与注射头流体连通，活塞体包括凹槽部分，其中活塞头不与活塞体不透液体地接触，使得液体可以从内腔流到活塞体的在活塞头的与内腔相对的一侧上延伸的部分，注射装置被布置成用于在CIP配置中将活塞头驱动到所述凹槽部分中，

其中凹槽部分在内腔内在密封部分的在注射方向上延伸的轴向侧中延伸。

通过使用具有朝向内腔定向的唇部的密封垫圈，这种注射装置使得能够改进活塞头与密封部分之间的密封的紧密性以便进行高压注射。因此，根据本发明，凹槽部分被布置在密封部分的沿注射方向延伸的轴向侧中，使活塞头从面向凹槽部分的位置移动到活塞头与密封部分协作的位置的移动在与注射方向相反并且因此与唇部的取向相反的方向上完成。以这种方式，在这种移动过程中无法使唇部上下颠倒。垫圈唇部的特定取向允许活塞头在CIP配置中的较大移动。活塞头不限于在CIP凹槽区域内往复运动。如果需要，在CIP阶段或配置期间活塞头的路线可以完全沿着CIP凹槽和密封部分或沿着CIP凹槽和密封部分的总和延伸。这允许提供非常强的液体湍流并且提高了清洁效率。

根据依照本发明的具体实施方式的注射装置的另一特征，凹槽部分是围绕内腔延伸的环形沟槽，并且局部扩大了垂直于活塞轴线测量的所述内腔的径向尺寸。

例如，环形沟槽与活塞轴线同轴。

根据依照本发明的具体实施方式的注射装置的另一特征，沿着活塞轴线测量的活塞头的周边的高度低于沿着活塞轴线测量的凹槽部分的高度。

当所述活塞头放置在凹槽部分中时，这种布置允许确保清洁液体能够完全围绕活塞头流动。

根据注射装置的具体特征，活塞头包括密封垫圈，用于确保活塞头与密封部分之间的不透液体的接触，所述密封垫圈包括朝向内腔定向的唇部，使得当活塞头从凹槽部分移回密封部分时，唇部可以在不翻转的情况下抵靠密封部分应用。

如上所述，本发明允许确保密封垫圈在CIP过程期间将不会过早损坏或磨损。

根据依照本发明的具体实施方式的注射装置的另一特征，入口管道和出口管道分别在内腔的壁中限定入口端口和出口端口。

有利地，这种注射装置使得能够使液体通过内腔从入口循环到出口，以便从待注射的液体中清除潜在的气泡。因此，注射装置包括用于清除气泡的较不专用的液体回路。

根据依照本发明的具体实施方式的注射装置的另一特征，出口端口通向所述凹槽部分。

这种布置是特别有利的，因为它减少了活塞体沿着活塞轴线的空间需求，因为不需要在内腔中具有用于出口端口的空间和用于凹槽部分的另一空间。

根据注射装置的其他特征：

-活塞头设计成在往复运动期间相对于活塞体占据极低密封位置，当活塞头处于所述极低密封位置时，内腔具有最小的容积，其中入口端口或出口端口中的至少一个在内腔的最下区域处打开，并且当活塞头处于所述极低密封位置时，所述入口端口(58)或出口端口中的至少另一个位于内腔的最上区域处；以及

-当活塞头处于所述极低密封位置时，至少一个出口端口位于内腔的最上区域处。

将入口端口放置在内腔的最下区域处并且将出口端口放置在内腔的最上区域处改进了当内腔被首先填充液体时空气的排出。将出口端口放置在内腔的最高点处有助于气泡从内腔逸出。因此，空气净化可以有效地进行并且在最少的液体损失的情况下进行。

根据注射装置的具体特征，活塞体包括至少两个出口管道，出口管道将内腔置于与注射头流体连通，所述出口管道的每个出口端口以出口端口中心为中心，其中所有出口端口中心在距离活塞轴线相同的距离处在内腔的相同径向平面中延伸，并且以规则的方式围绕活塞轴线成角度地布置，由两个连续的出口端口与活塞轴线形成的角度是恒定的。

发明人已发现，流过出口管道的加压液体的速度产生动态效果，其对由液体施加在活塞头上的反作用力具有动态影响。发明人已发现，将出口端口均匀地分布在活塞头周围使得每个出口端口处的所述各种动态冲击相互补偿。因此，由内腔中的液体施加在活塞头上的所产生的机械作用在基本上平行于活塞轴线或基本上等于零的方向上来施加。这大大降低了磨损活塞头的密封垫圈的风险，因为所述活塞头不再朝向活塞体横向推动。

因此，本发明使得能够在CIP期间以及在容器的生产期间保护密封垫圈。

根据依照本发明的具体实施方式的注射装置的其他特征：

-注射装置还包括第一辅助管道，第一辅助管道旨在将注射头置于与液体源流体连通；以及

-注射装置还包括第二辅助管道，第二辅助管道旨在将活塞体的在活塞头的与内腔相对的一侧上延伸的部分与液体源一起放置。

辅助管道提供不同的CIP循环清洁产品，这允许确保在CIP期间可以清洁注射装置的每个部件。

本发明还涉及一种用于清洁如上所述的注射装置的方法，其包括以下步骤：

-使含有清洁产品的液体源经由入口管道与内腔流体连通，

-使活塞头在活塞体中往复运动，以使清洁产品从液体源循环到注射头，

其特征在于，该方法还包括将活塞头放置在凹槽部分中使得清洁产品可从内腔流到活塞体的、在活塞头的与内腔相对的一侧上延伸的部分的步骤。

如前所述，根据本发明的方法允许提供非常强的液体湍流并且提高清洁效率，同时保护活塞头的密封垫圈。

根据依照本发明的具体实施方式的注射装置的其他特征：

-将空容器置于与注射头的出口以及与液体源流体连通，使得流过出口的清洁产品经由空容器流回液体源；

-该方法还包括经由内腔、注射头和第一辅助管道使来自液体源的清洁产品循环回液体源的步骤；以及

-该方法还包括使来自液体源的清洁产品经由内腔、活塞体的、在活塞头的与内腔相对的一侧上延伸的部分、以及第二辅助管道而循环回液体源的步骤。

附图说明

本发明的其他方面和优点在阅读通过示例给出并参考附图做出的以下描述之后将会变得明显，在附图中：

-图1是根据本发明第一实施方式的注射装置的示意性轴向剖视图，

-图2是图1中所示的活塞装置的示意性轴向剖视图，

-图3是图1和图2中垂直于活塞轴线示出的活塞装置的示意性剖视图，

-图4是根据图1至图3中所示的活塞装置的变型的活塞装置的垂直于活塞轴线的示意性剖视图，

-图5是根据本发明第二实施方式的活塞装置的示意性轴向剖视图，

-图6是图1的活塞装置的示意性轴向剖视图，活塞头被置于CIP配置中，以及

-图7是图6的细节。

具体实施方式

在本申请中，“液体”具有物理意义。它表示能够流动的任何基本上不可压缩的介质。液体可以具有低粘度(如水或酒精)、中等粘度(如可食用油或汤)、或高粘度(如酸奶或奶油产品)。液体可以是匀质的或非匀质的(包括果肉或食品块)。它不限于食品。液体可以是例如水、或其他饮料、身体护理产品、家庭和花园护理产品、医疗流体、燃料、工作流体等。

在本申请中，术语“上游”和“下游”是相对于在注射装置中从液体源到预成型件循环的液体的流动方向来定义的。

参考图1和图6，描述了根据本发明第一实施方式的注射装置1。注射装置1包括在成形和填充站中，以用于将预成型件5形成为容器并使用液体10来填充所述容器。成形和填充站还包括模具腔(未示出)。

注射装置1主要包括用于提供液体10的液体源15、用于对液体加压的活塞装置20、以及用于将液体注射到预成型件5中的注射头25。注射装置1还包括底座26，底座旨在与地面27水平接触。

液体源15和注射头25在这种类型的站中是常规的，并且本文将不再详细描述。具体地，注射头可以垂直移动。

液体源15例如是贮存器(如图1和图6所示)。

注射头25或注射喷嘴包括入口28和出口29。注射头25限定了在入口28与出口29之间延伸的注射室31。注射头25还包括中空控制杆33，中空控制杆沿着注射轴线B在注射室31中延伸。

出口29适于与预成型件5流体连通，以利用来自入口8的液体填充预成型件。

注射室31限定了内部容积，内部容积暂时接收待经由出口29注射在预成型件5中的液体。

注射轴线B优选地基本上垂直于底座26，也就是说在示例中是基本上垂直的。

中空控制杆33在其在注射室31中延伸的端部处包括密封环35。中空控制杆33可沿着注射室31中的注射轴线B在图1所示的密封位置与注射位置之间平移地移动，在密封位置中，密封环35抵靠注射室31的壁施加并且气密地关闭注射室31，在注射位置中，密封环35与所述壁间隔开并且其中出口29经由注射室31与入口28流体连通。

如本身已知的，在液压成形的情况下并且以常规方式，拉伸杆37可选地在中空控制杆33内部延伸、穿过出口29并且在预成型件5中延伸，以帮助预成型件变形成容器。如图1中的箭头T所示，拉伸杆37可沿着中空控制杆33中的注射轴线B平移地移动。

作为变型，如本身已知的，注射头25在没有拉伸杆的情况下实现，在这种情况下，控制杆33不需要是中空的和/或利用可移动的注射喷嘴(未示出)实现，可移动的注射喷嘴适于缩回以便允许容易地将预成型件5或填充容器移动到注射头下方。

活塞装置20至少包括入口管道39、出口管道41、活塞体43和活塞头45，活塞头被布置成沿着活塞轴线A在活塞体中往复运动。

例如，活塞轴线A与竖直方向形成角度，角度小于30°，优选地小于10°。

活塞轴线A例如基本上平行于注射轴线B，也就是说在示例中是竖直的。

活塞体43例如由单个刚性块或刚性固定在一起的刚性基体制成，使得活塞体形成能够竖直移动的单个单元。在另一个示例中，注射头25可以在活塞体43相对于底座26固定时竖直移动，柔性软管将活塞体43连接到注射头25。

活塞体43例如由中空壳体形成。活塞体43例如具有垂直于活塞轴线A(即在径向平面中)的正方形或圆形截面。

活塞体43包括内壁46。壁46包括密封部分49，活塞头45沿着密封部分以液密方式往复运动。活塞体43和活塞头45一起限定了内腔47，以用于暂时接收待注射到预成型件5中的液体。当活塞头45与密封部分49以液密方式配合时，所述活塞头45将活塞体43的中空壳体分成两个部分，内腔47和排出腔50，内腔位于活塞头45的接收入口39和出口管道41的一侧中，排出腔位于活塞头45的相对侧中。

壁46包括密封部分49和互补部分51，活塞头45沿着密封部分49往复运动，互补部分面向活塞头并且限定了内腔47的底侧。

密封部分49是圆柱形的并且沿着活塞轴线A延伸。

互补部分51例如具有锥形形状。互补部分51限定了最下区域L，在示例中，最下区域是锥形形状的顶点。

活塞头45包括与壁46的密封部分49液密配合的密封垫圈53，以及旨在与待在预成型件5中注射的液体接触的接触表面56。如图1、图2、图5和图7所示，接触表面56例如是锥形的并且指向下方。

密封垫圈53有利地包括例如由橡胶制成的唇部57(图2、图5和图7)，以便确保活塞体43与活塞头45之间的密封性。如更具体地在图2、图5和图7可见的，唇部57朝向互补部分51或朝向最下区域L定向，这意味着唇部57从附接到活塞头45的端部延伸到在内腔47中朝向互补部分51延伸的自由端。唇部57具有弹性性能，这倾向于迫使唇部57抵靠在密封部分49中的壁46上，以确保活塞头45与所述密封部分中的壁46之间的液密性。唇部57被布置成使得当液体压力增加时液密性会提高。

内腔47由壁46的互补部分51、所述壁的密封部分49的部分、稍后将描述的凹槽部分60以及活塞头45的接触表面56来界定。

控制杆55被附接到活塞头45并且沿着活塞轴线A延伸。控制杆55被连接到致动装置，诸如伺服马达或其他适当的致动装置，致动装置被布置成控制控制杆55的移动以及因此控制活塞头45相对于活塞体43的移动。

活塞头45可沿着活塞轴线A相对于活塞体43至少在图2所示的两个极限位置之间并且对应于注射操作移动，使得当活塞头45移动时，内腔47的容积变化。

注射方向被定义为对应于活塞头45在两个极限密封位置之间的移动，这使得内腔47的容积减小。当注射方向向下定向时，对应于内腔47的最小容积的极限密封位置是活塞头45的极低密封位置，如图2中的虚线所示，因为活塞头45靠近到互补部分51。极低密封位置对应于活塞头45相对于活塞体43的最下位置，以便进行注射操作。

在以实线示出的极上密封位置中，内腔47具有最大容积，因为活塞头45与互补部分51间隔开，从而扩大了接触表面56与互补部分51之间的容积。极上密封位置对应于活塞头45相对于活塞体43的最上位置，以便进行注射操作。

入口管道39在液体源15与内腔47之间延伸，并且选择性地使它们流体连通。入口管道39通向内腔47并且在壁46中限定入口端口58。

入口管道39还包括适于防止液体选择性地从内腔47流回液体源15的封闭装置(未示出)。入口管道39还包括排水系统59，排水系统适用于排放内腔47，也就是说用于例如出于清洁目的而抽出液体。

入口端口58有利地位于壁46的最下区域L中。根据图中所示的实施方式，入口端口58因此位于互补表面51中。

出口管道41在活塞装置20与注射头25的入口28之间延伸，以便允许内腔47与注射室31之间的流体连通。

根据图3和图4中所示的实施方式，注射装置包括两个出口管道41A和41B。

在图中所示的示例中，入口28对于所有出口管道41A、41B是共用的。作为变型(未示出)，存在两个或更多个入口28。

出口管道41A、41B分别包括上游部分61A、61B(图3)，其在内腔47中开口并且在壁46中限定两个出口端口63A、63B。出口端口63A、63B在密封部分49中或者在稍后描述的凹槽部分60中或在互补表面51中延伸。有利地，当后者头部处于极低密封位置时，出口端口63A、63B在恰好在活塞头45的下方的壁46的最上区域U中延伸。换句话说，当活塞头45处于其极低密封位置时，出口端口63A、63B位于活塞头的下方并且紧邻活塞头。如前所述，出口端口的这个位置对于空气净化操作是有利的。

出口端口63A、63B各自以中心居中，并且被布置成使得出口端口的所有中心在相同的径向平面中延伸，即在沿着活塞轴线A测量的相同高度处、在距离活塞轴线A相等的距离处延伸，并且使得它们围绕活塞轴线(A)成角度地规则分布。如随后将解释的，通过围绕活塞轴线(A)成角度地规则分布，意味着在径向平面中在两个连续的出口端口63A、63B与活塞轴线(A)之间形成的角度对于所有端口是相同的并且是恒定的。

如随后将解释的，出口管道41A、41B中的每一个分别被配置成在液体注射到预成型件5中的过程中，在出口端口63A、63B与注射头25之间产生相等的液体压降，这意味着所有所述压降具有基本相同的值。通过为每个出口管道适当地改变流动路径的长度、形状和/或沿着流动路径的流动区段和/或通过调节一些可选的流动偏转元件，可以获得该相等的液体压降，以使由所述出口管道产生的液体压降适应由其他管道产生的压降。

出口端口63A、63B相对于包含活塞轴线(A)的对称平面(S)基本上彼此对称。两个出口端口中心之间形成的恒定角度等于180°。因此，如图3和图4所示，在内腔47具有圆形横截面的情况下，出口端口63A、63B在直径上相对。

同样在这种情况下，出口管道41A、41B基本相同，即它们具有从出口端口63A、63B到注射头25的相同长度并且呈现基本相同的横截面。以这种方式，保证了由这些管道产生的液体压降是相同的。

上游部分61A、61B沿着管道方向D1、D2延伸穿过活塞体43，管道方向例如基本上彼此平行并且有利地基本上垂直于活塞轴线A。通过基本上平行，意味着两个管道方向D1、D2彼此形成小于10°的角度。

上游部分61A、61B沿其长度具有基本上恒定的横截面。

根据图3所示的实施方式，上游部分61A、61B例如基本上与壁46相切。

根据图4所示的实施方式，活塞装置120的不同之处在于出口管道41A、41B的形状。

在这个实施方式中，出口管道41A、41B不与壁46相切。相反，出口管道41A、41B分别包括在内腔47与上游部分63A、63B之间径向延伸的入口部分121A、121B。

入口部分121A、121B例如基本上垂直于壁46。

应当指出的是，只要所述管道的出口端口围绕活塞轴线规则地布置并且所述管道布置成在液体注射到预成型件5中的过程中在出口端口与注射头25之间产生相等的液体压降，注射装置就可以包括多于两个出口管道。还应当指出的是，可替代地，入口端口可以放置在壁46的最上区域U中，并且出口端口可以放置在壁46的最下区域L中。

根据本发明，如随后将解释的，活塞装置包括用于执行CIP的凹槽部分60。凹槽部分60在密封部分49与互补部分51之间的内腔47中延伸。因此，凹槽部分60在密封部分的在注射方向上延伸的轴向侧上延伸。

凹槽部分60布置成在径向平面中局部地扩大内腔47的尺寸，即在内腔47具有圆形横截面的情况下，扩大内腔47的直径。更具体地，如图6和图7所示，凹槽部分60的径向平面中的尺寸被布置成大于活塞头45在所述径向平面中的最大尺寸，使得当活塞头45放置在凹槽部分60中时，活塞头45不与活塞体的壁46接触。

凹槽部分60还具有沿着活塞轴线A测量的高度，此高度大于活塞头45的沿着活塞轴线A测量的至少周边的高度。以这种方式，当活塞头45被放置在凹槽部分60中时，液体可以全部围绕活塞头45流动，如图6和图7的箭头所示。根据图6和图7所示的实施方式，活塞头45的周边，即密封垫圈53附接到活塞头45的位置，具有比凹槽部分60的高度低的高度，而活塞头45的中心部分(即围绕活塞轴线A)具有比凹槽部分60的高度大的高度。以这种方式并且由于接触表面56的锥形形状(如果是活塞头45)，抵靠接触表面流动的液体被适当地引向密封垫圈53，如图7的箭头所示。

凹槽部分60具有例如环形沟槽的形状，其轴线与活塞轴线A重合、并且全部围绕内腔47延伸。

根据优选实施方式，凹槽部分60根据活塞轴线A在与出口端口63A、63B相同的高度处延伸，使得所述一个或多个出口端口在凹槽部分60中打开。如前所述，这种实施方式允许减小活塞装置20、120的空间需求。根据图中所示的实施方式，凹槽部分60在内腔47的最上区域U中延伸。现在将描述注射装置1的功能。由于对于上述所有实施方式功能是相同的，因此此处将仅详细描述具有两个出口端口63A、63B的注射装置的功能。

功能是循环的，因为与预成型件5类似的若干预成型件以来自液体源15的液体10连续地填充并成形。

在生产模式中，首先使预成型件5相对于注射头25处于填充位置，其中预成型件与注射头的出口29液密接触。

控制杆33处于其密封位置，其中防止存在于腔室31中的液体通过出口29排出。

活塞头45处于图2中虚线所示的极低密封位置中。内腔47具有其最小容积。内腔47填充有液体并且与液体源15流体连通。

作为其往复运动的一部分，活塞头45朝向图2中实线所示的极高密封位置移动。如图1至图3中的箭头F0所示，液体10经由入口管道39从液体源15流入膨胀的内腔47中。

随后关闭入口管道39并且控制杆33从其密封位置移动到注射位置。通过使活塞头45在注射方向上抵靠密封部分49朝向互补部分51移动，活塞头45可以从极上密封位置朝向图2中虚线所示的其极低密封位置往回移动。随着内腔47的容积减小，存在于内腔中的液体被加压例如高达40巴。密封垫圈53防止活塞头45与活塞体43之间的任何向上泄漏。在注射阶段期间，活塞头45可以在所述注射方向上在极上密封位置与极低密封位置之间的任何中间密封位置之间移动。

液体开始通过每个出口端口63A、63B流向腔室31，如箭头F1、F2所示，并且经由腔室31向下游流入预成型件5中。

在内腔内部和出口管道的上游部分中的任何地方，静压和动压的总和在任何时候都是恒定的或几乎恒定的。存在于内腔47中的液体通过静压压靠在壁46的与所述液体接触的每个部分上。壁46的这些部分通过按压而作用在液体上。然而，在对应于出口63A、63B的区域中，没有或几乎没有对液体产生作用，因为液体没有“看到”障碍，因为动压是上述常数的主要部分。

壁46的总反作用和出口端口63A、63B缺乏的反作用产生由液体施加在活塞头45的接触表面56上的机械作用。

通过围绕活塞轴线A以规则方式布置出口端口63A、63B，机械作用以均匀的方式施加在接触表面56上并且沿着基本上平行于活塞轴线的方向进行引导或者基本上等于零。这是由于活塞头25在注射方向上移动的速度足够高以形成靠近每个出口端口63A、63B的静态减压区域的事实。这种减压为每个出口端口限定了源自出口端口中心处的动态压力的合成矢量，其沿着进入出口管道的液体的流动路径定向并且具有大于施加在活塞头45上的平均压力的一半的强度。相对于活塞体设定出口管道的尺寸和位置，使得每个端口的动态压力的合成矢量的总和基本上与活塞轴线A同轴。

因此，在活塞头45在注射方向上移动的过程中，活塞头45不会横向地推靠在内腔47的壁46上，并且密封垫圈53不会经受不希望的应力。因此降低了特别是在一段时间之后损坏密封垫圈53并经历潜在卫生问题的风险。

在出口端口63A、63B与腔室31之间分别具有基本上相似的压降有助于实现这种结果。

当活塞装置包括三个或更多个出口管道时，实现相同的结果，这些出口管道被布置成使得出口端口围绕活塞轴线A成角度地规则定位并且使得由出口管道产生的压降相等。

在已填充预成型件5之后，将控制杆33再次置于其密封位置，并且将预成型件从其填充位置移除。

随后，利用另一个预成型件开始另一个循环。

由于入口端口58位于最下区域L中的内腔47中的事实，通过使存在于内腔中的液体(例如通过重力)经由入口管道流出内腔而容易地排空内腔。

如前所述，由于出口端口63A、63B以其最小体积位于内腔47的最上区域U中的事实，在空气净化操作期间，通过使液体经由出口管道41A、41B流过内腔而容易地去除最初存在于内腔47中的气泡。

当必须进行CIP时，例如当必须更换填充容器的液体或定期进行更换时，注射装置被布置成用于驱动CIP配置中的凹槽部分60中的活塞头(45)。在这个位置中，通过入口端口58注射的清洁液体能够全部围绕活塞头流动，如图6和图7所示，并且能够清洁活塞装置的所有部分，并且特别是密封垫圈53。清洁液体来自液体源，液体源被放置成经由入口管道39与内腔47流体连通。

除了允许节省空间之外，将凹槽部分60放置在密封部分49下方的内腔中有助于保护密封垫圈53。当活塞头45在凹槽部分60中移动时，密封垫圈53的唇部57不与密封部分接触，并且由于围绕密封垫圈的湍流液体流动而可以适当地进行清洁。为了增加液体流动中的湍流，活塞头可以在凹槽部分60内具有小的往复移动。

通过使活塞头45在与注射方向相反的方向上，即在上述实施方式中向上的方向上移动，实现使活塞头45抵靠密封部分向后移动。在这种移动期间，附接到密封垫圈53的唇部57的端部首先进入与密封部分的接触，并且唇部57被逐渐地抵靠密封部分施加，而没有如在当凹槽部分被放置在活塞头45上方的情况下使唇部上下颠倒的风险。

CIP还可以包括使活塞头45抵靠密封部分往复运动同时通过入口端口58注射清洁液体的步骤。

液体源填充有清洁液体(虽然在生产模式期间是饮料)。当活塞头处于凹槽部分60中时清洁液体的湍流提供了有效的清洁。湍流主要是由于从入口流出、穿过凹槽、流过出口管道和注射头25的主CIP循环。与注射头25的出口29流体连通地放置的空容器或空瓶收集清洁液体，清洁液体被布置成通过将空容器置于与所述液体源流体连通而流回液体源。

在另一个CIP循环中，清洁液体从入口39流出、穿过凹槽60、出口管道41A、41B、241A、241B、241C和注射室31，并且通过第一辅助端口401、第一辅助阀402和第一辅助管道403而回到液体源。

在另一CIP循环中，清洁液体从入口39流出、穿过凹槽60并清洁活塞头和活塞体的上侧、并且通过第二辅助端口404、第二辅助阀405和第二辅助管道406而回到液体源。

在内腔47内部并且在密封部分下方具有CIP凹槽的较强优点在于允许活塞头的较大的往复运动。这提供了清洁液体的大的液体湍流和非常有效的CIP。

CIP凹槽的所述具体布置的另一优点在于各种清洁液体循环都可以使用同一入口。在传统的CIP凹槽中(在用于生产配置的内腔的外部)，清洁液体必须通过入口39并且随后通过第二端口404交替地来提供。当前实施方式的CIP凹槽允许更简单和更便宜的阀系统，以用于管理各种CIP循环。

Claims (15)

1.-一种用于成形和填充站的注射装置(1)，所述成形和填充站用于将预成型件(5)成形为容器，并使用加压液体(10)填充所述容器，所述注射装置(1)包括：

-至少一个注射头(25)，用于将所述加压液体(10)注射到所述预成型件(5)中，以及

-至少一个活塞装置(20、120)，具有活塞体(43)和活塞头(45)，所述活塞头(45)布置成沿着活塞轴线(A)在所述活塞体(43)内往复运动，所述活塞头以液密方式与所述活塞体的密封部分协作，以便流体隔离所述活塞装置的内腔(47)，所述活塞体(43)具有入口管道(39)和至少一个出口管道(41、41A、41B)，所述入口管道(39)旨在与液体源(15)流体连通，以允许液体进入所述内腔(47)中，所述至少一个出口管道使所述内腔与所述注射头流体连通，所述活塞体(43)包括凹槽部分(60)，在所述凹槽部分(60)中所述活塞头(45)不与所述活塞体(43)液密接触，使得液体可从所述内腔流到所述活塞体的、在所述活塞头(43)的与所述内腔(47)相对的侧部上延伸的部分，所述注射装置布置成用于在CIP配置中将所述活塞头(45)驱动到所述凹槽部分(60)中，

其特征在于，所述凹槽部分(60)在所述内腔内在所述密封部分的、在所述注射方向上延伸的轴向侧中延伸。

2.-根据权利要求1所述的注射装置，其中所述凹槽部分(60)是环形沟槽，所述环形沟槽围绕所述内腔(47)延伸，并且局部扩大垂直于所述活塞轴线(A)测量的所述内腔的径向尺寸。

3.-根据权利要求1或2所述的注射装置，其中沿着所述活塞轴线(A)测量的、所述活塞头(45)的周边的高度低于沿着所述活塞轴线(A)测量的、所述凹槽部分(60)的高度。

4.-根据权利要求1至3中任一项所述的注射装置，其中所述活塞头(45)包括密封垫圈(53)，所述密封垫圈(53)确保所述活塞头(45)与所述密封部分之间的液密接触，所述密封垫圈(53)包括朝向所述内腔(47)定向的唇部(57)，使得当所述活塞头(45)从所述凹槽部分(60)移回所述密封部分时，所述唇部可在不翻转的情况下抵靠所述密封部分应用。

5.-根据权利要求1至4中任一项所述的注射装置，其中所述入口管道(39)和所述出口管道(41、41A、41B)在所述内腔的壁中分别限定入口端口(58)和出口端口(63A、63B)。

6.-根据权利要求5所述的注射装置，其中所述出口端口(63A、63B)通向所述凹槽部分(60)。

7.-根据权利要求5或6所述的注射装置，其中所述活塞头(45)设计成在往复运动期间相对于所述活塞体(43)占据极低密封位置，当所述活塞头(45)处于所述极低密封位置时，所述内腔(47)具有最小的容积，其中所述入口端口(58)或所述出口端口中的至少一个在所述内腔的最下区域处打开，以及当所述活塞头(45)处于所述极低密封位置时，所述入口端口(58)或出口端口(63A、63B)中的至少另一个位于所述内腔(47)的最上区域(4)处。

8.-根据权利要求7所述的注射装置，其中当所述活塞头(45)处于所述极低密封位置时，至少一个出口端口(63A、63B)位于所述内腔(47)的最上区域(4)处。

9.-根据权利要求5至8中任一项所述的注射装置，其中所述活塞体(43)包括至少两个出口管道(41A、41B)，所述出口管道(41A、41B)使所述内腔(47)与所述注射头(25)流体连通，所述出口管道(41A、41B)的每个出口端口(63A、63B)均以出口端口中心为中心，其中所有所述出口端口中心均在距离所述活塞轴线(A)相同的距离处在所述内腔(47)的相同径向平面中延伸，并且以规则的方式围绕所述活塞轴线(A)成角度地布置，由两个连续的出口端口(63A、63B)与所述活塞轴线(A)形成的角度是恒定的。

10.-根据权利要求1至9中任一项所述的注射装置，还包括第一辅助管道(403)，所述第一辅助管道(403)旨在使所述注射头(25)与所述液体源(15)流体连通。

11.-根据权利要求1至10中任一项所述的注射装置，还包括第二辅助管道(406)，所述第二辅助管道(406)旨在将所述活塞体的、在所述活塞头(45)的与所述内腔(47)相对的侧部上延伸的部分与所述液体源(15)一起放置。

12.-一种用于清洁根据权利要求1至10中任一项所述的注射装置的方法，所述方法包括以下步骤：

-使包括清洁产品的液体源(15)经由所述入口管道(39)与所述内腔(47)流体连通，

-使所述活塞头(45)在所述活塞体中往复运动，以使所述清洁产品从所述液体源循环到所述注射头(25)，

其特征在于，所述方法还包括以下步骤：将所述活塞头(45)放置在所述凹槽部分(60)中，使得所述清洁产品可从所述内腔(47)流到所述活塞体的、在所述活塞头(45)的与所述内腔相对的侧部上延伸的部分。

13.-根据权利要求12所述的方法，其中将空容器放置为与所述注射头(25)的所述出口(29)流体连通以及与所述液体源流体连通，使得流过所述出口的所述清洁产品经由所述空容器流回所述液体源。

14.-根据权利要求12或13所述的用于清洁根据权利要求9所述的注射装置的方法，还包括以下步骤：使来自所述液体源的所述清洁产品经由所述内腔(47)、所述注射头(25)和所述第一辅助管道(403)循环回所述液体源。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的用于清洁根据权利要求10所述的注射装置的方法，还包括以下步骤：使来自所述液体源的所述清洁产品经由所述内腔(47)、所述活塞体的在所述活塞头(45)的与所述内腔相对的侧部上延伸的部分、以及所述第二辅助管道(406)循环回所述液体源。