CN110293667A - 具有位于压力产生装置与灌装装置之间的截流阀的膨胀塑料容器的机器 - Google Patents

Abstract

通过至少两个变形站采用液体介质将塑料型坯膨胀成塑料容器的机器。这些变形站采用液体介质灌装和膨胀所述塑料型坯，具有至少一个压力产生装置。所述压力产生装置适用于将所述液体介质输送到至少一个灌装装置。所述灌装装置采用所述液体介质灌装所述塑料容器。至少一个截流装置安装在所述压力产生装置和所述灌装装置之间的至少一个连接通道中。所述液体介质在所述连接通道中传输。所述截流装置配置和提供成至少部分地中断所述连接通道内的流路。

Description

具有位于压力产生装置与灌装装置之间的截流阀的膨胀塑料 容器的机器

技术领域

本发明涉及用于将塑料型坯膨胀成塑料容器的方法和机器。

背景技术

本领域中长期已知用于将塑料型坯膨胀成塑料容器的方法和机器。在这种情况下，通常首先用压缩空气膨胀受热的塑料型坯，然后采用产品灌装生产出来的瓶子。然而，近期已知在最初可以不使用压缩空气膨胀塑料型坯，而是直接采用液体介质(特别是待引入的产品)直接灌装塑料型坯。

然而，在采用灌装材料模塑容器的过程中，出现的问题在于，对于模塑过程来说，其实用的灌装材料必然要比稍后在容器中实际剩余的灌装材料要多。因此，为了建立所谓的灌装水平(灌装材料与头部空间气体之间的边缘)，气体必须进入所谓的容器的头部空间。根据技术的需要，不同的或不同的灌装水平可能是必要的。因此，应保证具有相应的灌装水平的同时再现性的可调节性。

为了使用后续保持在容器中的液体介质成形所述容器，在现有技术，通常使用基本由两个组件组成的模具单元。这些组件由灌装气缸和灌装头限定。在过去，灌装气缸被设计成单作用的，并且通过来自中央储液器的供给管线(supply line)供给液体介质。

在中央储液器和灌装气缸之间的进给管道(feed conduit)可以通过截流装置(shut-off)截流。一旦灌装气缸被装满，截流装置就进行截流并且截流液体流。在模塑过程中，液体介质从灌装气缸压入灌装头。灌装气缸和灌装头之间的连接在此通过至少一个通道实现，

在任何时间，从灌装气缸到灌装头的流通是可能的。在模塑过程之前，将灌装头放置在模具上并且密封其与型坯的接口(interface)

使用密封塞将灌装头紧密封闭。在灌装头中设置初级压力时，打开密封塞。成形过程始于该步骤，其中塑料型坯在液体介质和拉伸杆的作用下成形容器。

然而，从现有技术中已知的这种方法存在一些缺点。

由于型坯为空心体结构，因此在每次成形过程之前在其中有特定的体积(specific volume)。在液体流入期间，由于密封条件，该气体体积上升到灌装头中。由于灌装头和灌装气缸之间的连接不是设计成截流的，所以一部分气体体积不受阻碍地上升到灌装气缸中。

随着过程的发展，气缸内的气体体积增加。由于活塞位置和气缸中的活塞冲程(piston stroke)在所有循环中保持恒定，所以在几个灌装循环之后，灌装气缸中的液体介质的体积下降，其中气体体积增加。由于这种影响，容器的灌装体积偏离期望的状态，并且形成的容器被拒绝。

另外，在该过程中，压力分布(pressure profile)由活塞的运动路径控制。由于气体是可压缩介质，在活塞的相同运动路径下，不能确保可再现的压力累积(buildup)或压力分布。然而，容器成形的压力分布对于容器的成形是必要的。压力波动导致容器质量差，从而导致拒收。

由于在容器的精确成形所需的压力保持时间期间，容器压力必须由压力产生装置长期不变地持续(permanently)保持，因此直到下一个循环中灌装气缸的灌装的周期将由该压力保持时间延长。因此，这个时间周期导致周期时间的延长。这导致输出产量减少，从而导致用户的产率损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除上述问题的机器和方法，该机器能够在所有的灌装周期中以最短的可能灌装持续时间保持恒定的灌装水平。根据本发明，这些目的是通过独立权利要求的主题实现的。优选的实施例和改进构成从属权利要求的主题。

根据本发明的采用液体介质将塑料型坯膨胀成塑料容器的机器具有采用液体介质灌装和膨胀塑料型坯的至少一个变形站。此外，机器具有至少一个压力产生装置，适用于将所述液体介质输送到至少一个灌装装置。所述灌装装置采用所述液体介质灌装所述塑料容器。在这种情况下，压力产生装置具有至少间歇地(intermittently)流体连接到待灌装的塑料型坯的压力输出口(output)。

根据本发明，至少一个截流装置安装在压力产生装置和灌装装置之间的至少一个连接通道中，所述液体介质在所述连接通道中传输。所述截流装置配置和提供成至少部分地中断所述连接通道内的流路，特别是使得所述灌装装置和/或所述压力产生装置能够除气(degass)。

例如，所述灌装装置和压力产生装置可以彼此独立地除气。

所述截流装置可以是可控阀和/或可调节阀。例如，可以控制和/或调节截流装置，使得可以有针对性地(in a targeted manner)设置灌装装置与压力产生装置之间的压力产生，特别是以可调的方式控制和/或调节。例如该可调截流装置取代了另外的单独安装的压力调节装置，例如在灌装装置的灌装头中。然后可以想到的是，例如可以省略灌装头中的密封塞。所述密封塞可以是安装在灌装头中的用于预压产生(pre-pressure generation)的密封元件。通过以这种方式调节截流装置，可以至少部分地接管(take over)过程控制。

例如，特别地，在截流装置关闭之后不再发生压力累积(buildup)。灌装头例如与实际压力发生装置解除耦连(decouple)。

在这种情况下，在完成灌装操作之后，截流装置优选完全关闭，以便随后能够再次灌装压力产生装置以进行新的灌装操作。

自由流动介质优选是待灌装的液体。该液体可以是“容易流动”的液体，如水、果汁、牛奶、啤酒或葡萄酒。然而，液体也可以是粘性液体，如酱油、油等。此外，待引入的液体可以是碳酸液体也可以是非碳酸液体。特别地，可流动介质可以不同于气体，例如氮气。

在此指出，“塑料容器”和“塑料型坯”在某些情况下是同义词。这是因为塑料型坯是通过这里描述的成形过程成形成塑料容器的，因此在灌装过程中，并不总是能够清楚地分辨出塑料型坯或塑料容器。

待膨胀和灌装的塑料容器优选地是从包括PET、HDPE、PP等的一组材料中选择的材料制成的容器。待膨胀和灌装的容器优选是瓶子。

所述流动介质优选地是液体介质，优选地是灌装材料。

由于在压力产生装置与灌装装置之间(特别是在灌装气缸与灌装头之间)的连接通道中的截流装置，两个组件中的流体行为(fluid behaviours)可以是解除耦连的。

因此，可以防止气体从灌装头返流(return flow)回压力产生装置中。在使用灌装头的例子中，无论压力产生装置的状态如何，都可以在除气装置的帮助下进行除气。

压力产生装置可以通过除气装置除气，该除气装置优选地代表流体引导系统(fluid leading system)的最大点(maximum point)。

系统的除气可将可再现(reproducible)的体积输送到型坯中，从而提高工艺可靠性。

此外，由于本发明，可以确保在恒定的活塞行程路径(constant pistontravelpath)下发生可再现的压力累积。这样就保证了容器的形状具有可再现的质量。通过这种方式，可以防止有缺陷的容器的弹出，并且提高了设备的产率。

由于通过截流装置使压力产生装置与灌装头流体解除耦连，所以对容器成形来说，至关重要的压力保持时间可以与压力产生解除耦连。为此目的，在保持压力(holdingpressure)的设定之后可以关闭截流装置。由于压力产生装置与灌装头之间解除耦连，可以并行化单独的工艺工作流程，例如为随后的循环提供保持压力和生成压力。因此，当截流装置关闭时，可以在容器中提供保持压力，并且同时压力产生装置可以建立用于后续循环的压力。

如果所述压力产生装置例如是活塞装置，则可以在压力保持时间的期间灌装所述灌装气缸。这可以缩短加工时间，并提高机器的产率。

该产率可以通过例如活塞的双作用(double-acting)操作模式来提高，因为没有非生产性的回程发生。

此外，还可以通过例如双作用活塞向另一模塑站提供灌装介质，从而可以节省一半的灌装气缸数量。

例如，由活塞的双作用操作模式产生的另一个优点是通过将灌装介质输送到灌装气缸的流体泵的初始压力来辅助灌装气缸中的活塞驱动。这就节省了能源消耗。

所述压力产生装置优选具有相对于液体室可移动的活塞元件。该活塞元件通过相对于该液体室的运动，一方面可以产生使容器膨胀的液体的压力，另一方面可以产生相对于接收室的另一部分的负压，该负压又可以用于抽取(draw off)液体。所述活塞元件优选地将液体室分成两部分。

在优选的实施例中，在垂直方向上，在高于所述灌装装置的灌装头的流入区域的最高点的高度，至少一个除气装置通过排气通道流体地连接到所述流入区域，从而通过或由于除气装置，来自塑料型坯中的气体可以在灌装过程中逸出(escape)。

根据至少一个实施例，所述除气装置包括至少一个传感器，其配置和提供用于区分气体或灌装介质，从而借助于除气装置可以将气体与灌装介质分离。

在优选的实施例中，所述机器具有可移动载体，变形站(transforming station)设置在该可移动载体上。特别地，其可以是可围绕指定的旋转轴旋转的可旋转载体，在该可旋转的载体上优选设置多个变形站。例如5-60个变形站可以设置在该载体上。需要指出的是，该变形站优选用作灌装站。

在进一步优选的实施例中，灌装装置具有应用装置，该应用装置可以应用于塑料型坯的口缘，以便用液体介质灌装它们(并且特别为了也膨胀它们)。优选地，在这种情况下，该灌装装置密封地抵靠在各个塑料型坯的口缘上。此外，灌装装置可以具有阀装置，以便控制产品输送到塑料型坯中。在这种情况下，也有可能在膨胀操作期间以不同的压力和/或不同的体积流将液体输送到塑料型坯中。

在优选的实施例中，各个变形站还具有成形模具，其中塑料型坯通过应用液体介质而膨胀。在这种情况下，这些成形模具可以打开或关闭，其中塑料型坯的膨胀在闭合操作中是可能的。在这种情况下，这些成形模具可能具有模具部件，这些模具部件可相对彼此枢转，特别是围绕轴线相对彼此枢转。该轴流入平行于所述塑料型坯的纵向延伸。

在另一优选的实施例中，机器具有用于接收从容器中移除的液体介质的接收装置(receiving device)。在这种情况下，接收装置可以是附加的储液器，在其中可以临时存储提取的介质。然而，又或或，除了储液器外，还可以将液体储存在管段(pipe section)中。

因此，如果需要的话，液体可以存储在罐中。在非渗透性容器(impermeablecontainer)的情况下，这也可以引发容器的坍塌，然而，在半封闭式容器(ventedcontainer)的情况下，可以抽出所需数量的灌装材料。然后该数量的灌装材料会将收集容器中积聚，然后例如通过阀门或出口供给到产品碗(product bowl)，例如用于产品的收集装置，或者也可以以其他方式使用。

在另一优选的实施例中，所述机器具有用于膨胀所述容器的杆状体(rod-likebody)，其中，该杆状体优选具有用于输送液体介质的通道。

通过这种方式，可以使用中空拉伸杆，通过该拉伸杆可以特别地引入液体介质或产品。另外，拉伸杆也可以设计成“不”是中空的。

在另一优选的实施例中，所述机器具有用于接收液体介质的另一个接收容器。该进一步的接收容器优选地布置在待膨胀的塑料容器的下方。通过该另一接收容器，可以特别适用虹吸效应从容器中抽出液体。

在另一优选的实施例中，该另一接收容器至少间歇地流体连接到待膨胀的容器和/或连接到在另一变形站中待膨胀的另一容器。

在另一优选的实施例中，所述机器具有用作压力产生装置的泵装置。

优选地，提供到压力施加装置的进给装置(infeed)，通过该进给装置，特别是将待引入的液体馈送到压力施加装置。该进给装置优选具有阀装置，以便控制液体向压力施加装置的输送。该阀装置可以关闭，以便能够进行将液体引入容器的灌装过程。

此外，本发明涉及使用液体介质，特别是使用灌装产品将塑料型坯膨胀成塑料容器的方法，具有采用液体介质灌装和膨胀塑料型坯的至少一个变形站。在该情况下，提供至少一个压力产生装置，其通过灌装装置传输所述液体介质，所述灌装装置接着采用所述液体介质灌装所述塑料容器。在这种情况下，压力产生装置具有至少间歇地(intermittently)流体连接到待灌装的塑料型坯的压力输出口。

根据本发明，至少一个截流装置安装在压力产生装置和灌装装置之间的至少一个连接通道中，所述液体介质在所述连接通道中传输。所述截流装置至少部分地中断所述连接通道内的流路，使得所述灌装装置和/或所述压力产生装置能够除气(degass)。

根据至少一个实施例，塑料型坯内部的内部容器压力可以通过拉伸杆(stretching rod)的运动来增加和/或降低，以用于塑料型坯的膨胀。在这种情况下，拉伸杆可以具有沿着其纵向的至少部分连续的通道(at least partially continuouschannel)，流体可以通过该通道排出或可以输送到塑料型坯中。

换言之，在封闭状态(中间阀和再循环阀(recirculating valve)关闭)时，通过拉伸杆的运动，特别是在塑料容器中的压力可以降低，以便降低再循环方向上的流速并减少开关次数(switching time)影响。所述压力通过在塑料型坯内和/或塑料容器内拉伸杆的返回运动(return movement)中的共伴体积减小(concomitant volume reduction)而降低。所述再循环阀用于将产品再次从模具头引导出来。因此，例如可以设置容器中的灌装水平。也可以冲洗模具头。

此外，可以想象，通过这种位置或压力控制，可以设置至少一个、优选至少两个保持压力。

根据至少一个实施例，可以除气所述灌装装置和/或压力产生装置，和/或灌装装置和压力产生装置的处理时间可以并行。这可以意味着两个装置在其处理时间上同步。

例如，在此提出的方法可以通过上面描述的机器来执行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明的优点和实施例作进一步说明，附图中：

图1示出了根据本发明的机器的示意图；

图2显示了根据本发明的机器的细节，该机器相对于图1的机器进行了修改。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的采用液体介质将塑料型坯膨胀成塑料容器10的机器100的示意图。所述机器具有通过至少一个压力产生装置4采用液体介质灌装和膨胀塑料型坯的至少一个变形站2。该至少一个压力产生装置4适用于将所述液体介质输送到至少一个灌装装置12。所述灌装装置12采用所述液体介质灌装所述塑料容器。在这种情况下，压力产生装置4具有至少间歇地(intermittently)流体连接到待灌装的塑料型坯的压力输出口(oulet)42。

截流装置6安装在压力产生装4置和灌装装置12之间的连接通道1中，所述液体介质在所述连接通道1中传输。所述截流装置6配置和提供成至少部分地中断所述连接通道1内的流路，特别是使得所述灌装装置12和/或所述压力产生装置4能够除气(degass)。

压力产生装置4具有活塞46，该活塞46相对于液体室48在垂直方向V上可移动，从而通过压力输出口42经由连接通道1将液体输送到整体由12指代的灌装装置。从灌装装置12开始，液体进入容器10。灌装装置12优选地同时用作压力施加装置，以便对塑料型坯施加压力以对其进行膨胀。然而，在这种情况下，压力产生装置4优选地不同于压力施加装置，因为压力施加装置仅将压力施加到另一元件，例如型坯，但是不，至少基本上(substantially)不产生压力。

在垂直方向V上，在比灌装装置12的灌装头120A的流入区域12A的最高点100V高的高度上，至少一个除气装置61通过排气通道(venting channel)17流体连接至流入区域12A，从而通过或由于在除气装置61，来自塑料型坯中的气体可以在灌装过程中逸出。

在本发明中，图1所示的示例性机器1000尤其可以是灌装头120A和灌装气缸16的组合，其中这两个部件可以彼此独立地除气。

灌装气缸16通过供给管路与储存液体介质的供给容器连接。

可在灌装气缸16内移动的活塞46可以设计成单作用或双作用。活塞46抵靠灌装气缸16的圆柱形壳体密封，并沿着气缸轴15移动。如果气缸室21或31中的一个由于活塞运动而尺寸减小，则液体被迫离开该气缸室进入灌装头120A。

根据运动方向，截流装置7或8关闭，从而中断流体从一个气缸室到另一个气缸室的运动。

在连接灌装气缸16和灌装头120A的连接通道1中安装有能够中断灌装气缸16和灌装头120A之间的流体流动的可控截流装置6。

在这种情况下，在本示例性实施例中，在单级压力累积之后由活塞运动中断连接，因此灌装头120A中的压力保持恒定。这样，灌装气缸16和灌装头120A现在彼此解除耦连。

如上所述，排气通道17布置在灌装头120A中的流入区域12A的最高点，并在垂直方向V上分叉，使得存在的气体进一步向上升并最终被引导到除气装置61。在除气装置61中，借助于传感器或机械装置，将气体与灌装介质区分开并且与灌装介质分离。

在容器成形之后，来自前一个循环的塑料型坯的气体体积位于灌装头120A中。通过连接通道1和阀11，通过开启截流装置6，可以通过与存储容器的连接独立于灌装气缸16的灌装灌装头120A。阀11可以是冲洗阀。连接通道1优选地低于排气通道17的垂直高度水平。

在向灌装头120A加压灌装液体的过程中，气体被强制通过排气通道17进入除气装置61并被输送到环境中，因此在该操作之后，灌装头120A中没有气体残留。

利用除气装置61提取操作开始时位于灌装气缸16中的气体体积。除气装置61相对于灌装气缸16的最高点和/或相对于流入区域12的垂直间隔20A优选总是大于零。

附图标记21A表示快速排气阀，通过该快速排气阀，可以防止空气流入压力产生装置4。附图标记13表示可控制液体介质从产品罐(未示出)流入的截流装置。

与图1相不同的是，图2显示活塞轴线15布置成与水平面成角度19，其中角度19小于或等于90度。在这种情况下，液体介质可以通过腔室(未示出)输送，以便由液体介质代替排出的空气。或或又，拉伸杆也可以进行压力调节，并且如果压力由于排气而下降，则拉伸杆可以移动到塑料容器的更深处。

申请人保留要求申请文件中公开的所有特征对于本发明必不可少的权利，只要它们相对于单独的现有技术或现有技术的组合来说是新颖的。需要进一步指出的是，在各个附图中描述了其本身可能是有利的特征。本领域技术人员将立即认识到，图中描述的某些特征在没有采用该图的进一步特征的情况下也可能是有利的。本领域技术人员将进一步认识到，通过组合单独或在各个图中示出的若干特征，也可以实现本发明的优点。

附图标记清单

1 连接通道

2 变形站

4 压力产生装置

6 截流装置

7 截流装置

8 截流装置

10 塑料容器

11 阀

12 灌装装置

12A 流入区域

13 截流装置

15 气缸轴/活塞轴

16 灌装气缸

17 排气通道

20A 垂直间隔

21 气缸室

21A 快速排气阀

31 气缸室

42 压力输出口

46 活塞

48 液体室

61 除气装置

100V 最高点

120A 灌装头

1000 机器

V 垂直方向

Claims (12)

1.一种采用液体介质将塑料型坯膨胀成塑料容器(10)的机器(1000)，具有通过至少一个压力产生装置(4)采用液体介质灌装和膨胀所述塑料型坯的至少一个变形站(2)，所述压力产生装置(4)适用于将所述液体介质输送到至少一个灌装装置(12)，所述灌装装置(12)采用所述液体介质灌装所述塑料容器，所述压力产生装置(4)具有至少间歇地流体连接到待灌装的塑料型坯的压力输出口(45)；其特征在于，至少一个截流装置(6)安装在所述压力产生装置(4)和所述灌装装置(12)之间的至少一个连接通道(1)中，所述液体介质在所述连接通道(1)中传输，其中所述截流装置(6)配置和提供成至少部分地中断所述连接通道(1)内的流路。

2.根据权利要求1所述的机器(1000)，其特征在于，在垂直方向(V)上，在高于所述灌装装置(12)的灌装头(120A)的流入区域(12A)的最高点(100V)的高度，至少一个除气装置(61)通过排气通道(17)流体地连接到所述流入区域(12A)，从而通过或由于所述除气装置(61)，来自所述塑料型坯中的气体能在灌装过程中逸出。

3.根据权利要求2所述的机器(1000)，其特征在于，所述除气装置(61)包括至少一个传感器，其配置和提供用于区分气体或灌装介质，从而借助于所述除气装置(61)能够将所述气体与所述灌装介质分离。

4.根据至少一项权利要求所述的机器(1000)，其特征在于，所述压力产生装置(4)具有相对于液体室(48)可移动的活塞元件(46)。

5.根据至少一项权利要求所述的机器(1000)，其特征在于，所述机器具有可移动载体，所述变形站(2)设置在所述可移动载体上。

6.根据至少一项权利要求2-5所述的机器(1000)，其特征在于，所述连接通道(1)设置在低于所述排气通道(17)的垂直高度水平，这样在压力条件下向所述灌装头(120A)进行灌装的过程中，气体被强制通过所述排气通道(17)进入所述除气装置(61)并被输送到环境中，因此在该操作之后，在所述灌装头(120A)中没有气体残留。

7.根据至少一项权利要求2-6所述的机器(1000)，其特征在于，所述活塞元件(46)的活塞轴线(15)相对于所述垂直方向(V)从0偏移角度(19)定向。

8.根据至少一项权利要求所述的机器(1000)，其特征在于，所述机器(100)具有用于关闭所述来自所述容器的液体介质的流路的关闭装置。

9.根据至少一项权利要求所述的机器(1000)，其特征在于，所述压力产生装置(4)具有泵装置。

10.根据至少一项权利要求所述的机器(1000)，其特征在于，所述塑料型坯内部的内部容器压力能够通过拉伸杆的运动来增加和/或降低以用于所述塑料型坯的膨胀。

11.根据至少一项权利要求所述的机器(1000)，其特征在于，能够除气所述灌装装置(12)和/或所述压力产生装置(4)，和/或所述灌装装置(12)和所述压力产生装置(4)的处理时间能够并行。

12.采用根据权利要求1所述的机器将塑料型坯膨胀成塑料容器(10)的方法，其特征在于，至少一个截流装置(6)安装在所述压力产生装置(4)和所述灌装装置(12)之间的至少一个连接通道(1)中，所述液体介质在所述连接通道(1)中传输，其中在至少一个操作模式中，所述截流装置(6)至少部分地中断所述连接通道(1)内的流路。