CN205167519U - 成形灌装机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型旨在提供一种成形灌装机，使得在该成形灌装机中灌装的容器中的氧气尽可能低。成形灌装站用于将预制体成型成容器并灌装该容器，其特征在于，设置有吹出单元，以便用净化气体取代在灌装之后残留在容器的头部空间内的气体，成形灌装机包括喷枪，喷枪具有喷嘴，喷嘴被设计成在成型和灌装工序期间移动到容器内并被设计成移动到头部空间内用于添加净化气体。根据该成形灌装机，实现了在该成形灌装机中灌装的容器中的氧气尽可能低，由此能够增加产品的保质期。

Description

成形灌装机
技术领域
本实用新型涉及成形灌装机和用于成型和灌装塑料容器的方法。
背景技术
已知能够对预制体进行拉伸吹塑工序来生产塑料容器。
除了利用加压空气对容器充气，EP1529620B1说明了一种将预制体液压再成型为塑料瓶的方法。为此，首先对预制体加热，然后将预制体插入到中空模具中并在中空模具中沿长度方向拉伸预制体。此外，添加过压矿泉水等以便生成最终的容器形状。矿泉水保留在容器中，使得可以省略随后的单独的灌瓶工序。
US2011/0031659A1还说明了借助于拉伸杆来拉伸加热了的预制体以及接下来借助于不可压缩的流体(尤其是水)使该预制体液压扩胀(dilated)形成容器的方法。然后，通过加压空气置换流体并使流体流出容器。
成形灌装机，根据其定义，包括至少一个处理站，该处理站用于将塑料预制体在中空模具中膨胀再成型成塑料容器，并用于将大致液体产品或产品的至少液体或固体成分灌装到塑料容器内。
在成型和灌装容器期间，与在功能上被定义为可压缩流体的气体相反，液体(以及包含溶解的二氧化碳等的液体)按照其功能被定义为不可压缩的流体。
实用新型内容
实用新型要解决的问题
从现有技术出发，本实用新型基于在成形灌装机中灌装的容器中的氧气尽可能低的目的。
用于解决问题的方案
根据本实用新型的用预制体生产容器的方法的特征在于，用特别是非活性的净化气体取代灌装工序结束后残留在头部空间内的气体。这能够防止例如氧气残留在头部空间，从而防止潜在地污染灌装好的容器中的产品，例如尤其是啤酒。
在本实用新型的变型中，在成型和灌装工序期间，具有喷嘴的喷枪移动到容器内，并移动到头部空间用于添加净化气体。由于具有喷嘴的喷枪置换体积(volume)，所以在该过程中容器内以及因此头部空间内的空气体积也已经减小。
特别地，非活性气体(优选是CO2)被用作净化气体。因此，能够避免不希望的净化气体与产品的反应并能够改善保质期。
在一个变型中，方法的特征在于，预制体被拉伸杆拉伸，拉伸杆在成型期间移动到预制体内，并在成型之后且产品被灌装到容器中之前移出容器。
在该变型的升级中，通过拉伸杆来添加净化气体，优选通过完全地或几乎完全地移出容器的拉伸杆来添加净化气体。因此，拉伸杆确保了拉伸工序和添加净化气体这两者。
在一个变型中，在成型之前且直到添加净化气体之后，借助于密封单元来气密地密封预制体。从而能够防止在灌装好的容器内的产品的上方的潜在的不希望的空气循环和产品的杂质。
用于实施该方法的根据本实用新型的成形灌装机的特征在于，吹气装置(blow-throughdevice)被安装成借助于净化气体来吹出灌装后容器的头部空间的气体残留。该装置能够特别用于置换头部空间内的氧气残留，由此能够增加产品例如啤酒的保质期。
在一个变型中，对成形灌装站中的拉伸杆进行设置，拉伸杆能够在成型期间拉伸容器，其中拉伸杆能够移动到预制体内和移出容器。归因于拉伸杆的固有体积，拉伸杆减小了残留在容器中的流体液位上方的气体体积。
如果拉出拉伸杆，则可能包含气体残留的头部空间的体积将增加。优选地，拉伸杆自身被用作吹气装置，即，拉伸杆配备有净化气体连接/通道。
可以在拉伸杆上设置喷嘴排布。这种结构能够被设计成比使用附加喷枪(lance)和/或单独喷嘴的情况小。
在另一变型中，成形灌装机的特征在于包括密封单元，密封单元能够在成型之前被定位在预制体的孔的周围以用于气密密封，其中喷枪配置在密封单元内。从而能够避免空气的循环和甚至可能的不希望的头部空间内的气体残留。
净化气体可以例如从产品通道分叉。此外，可以将净化气体从压缩机供给到成形灌装机。
还可以借助于压力非活性气体和/或CO2使容器再成型和/或至少局部充气。特别地，容器将达到其稍后利用非活性气体通过部分吹塑成型工序的体积的20％至95％之间，优选为30％至90％之间。特别地容器达到部分吹塑成型工序期间的纵向延伸量(从出口到底部)的30％至100％之间，优选50％至100％之间。特别地，在容器的部分吹塑成型期间将拉伸杆插入容器，这导致预制体的纵向拉伸。
尤其地，将安装多个处理站和/或成形灌装站，多个处理站和/或成形灌装站特别配置在连续转动的旋转转盘的外周。旋转转盘优选为轮(wheel)。
特别地，旋转转盘绕着延长线与地面中心相交(intersect)的竖直轴转动。
特别地，所有站彼此等间隔地配置。站尤其具有腔，容器在腔内膨胀抵靠腔的内壁，使得已成型的容器将具有腔的内壁的(相反的)形状。
在上述所有示例中，成形灌装机可以具有被设计成例如借助于螺纹罩来密封灌装好的塑料容器的密封单元。特别地，在容器仍配置在其成型所在的模具和/或腔内期间发生密封。因此，密封单元被定位于紧邻旋转转盘的位置，尤其是在旋转转盘周围，一旦所有最终产品到了容器内以及吹气与灌装喷嘴已被从容器升起，执行(dispense)密封。
特别地，容器的生产和/或膨胀和灌装在低污染环境的空间内发生。可以借助于以下措施中的一个或结合来生成特别是洁净室的低污染环境：
-至少在生产过程期间，借助于将通过精过滤器(finefilter)过滤的空气吹入室内，将(在机器保护内的)单元的低污染环境设定成相对于周围大气过压。
-将腔的各种动作的驱动器配置在洁净室的外部，这些驱动器例如为，用于开闭腔(模具)的驱动器和/或用于拉伸杆的移动的驱动器和/或用于升降容器的驱动器和/或用于吹气或灌装喷嘴的移动的驱动器。
-例如，通过用碱液、酸、灭菌液、双氧水(气态或液态)喷或蒸，来对洁净室的内壁定期清洗和消毒。特别地，腔的内侧和外侧、吹气和灌装喷嘴和拉伸杆被包括在清洗和消毒工序中。尤其地，还包括机器保护的内壁。
-将低污染环境相对于周围大气密封。在旋转转盘中，密封垫圈可以是将转动部分相对于装置的固定部分密封的稳压罐(surgetank)或橡胶密封件。
特别地，在将容器和/或预制体插入低污染环境之前，对容器和/或预制体消毒，尤其是内部和外部。
特别地，空间具有大致盘状的设计。空间还可以具有环状或圆环状-在该情况下，旋转轴位于低污染环境的外部。
特别地，容器在膨胀前为优选具有试管形状和/或具有单个孔的塑料预制体。出口区域挨着该孔，该出口区域配备有例如在注射成型工序期间就已经成形的用于密封的螺纹。此外，出于传送和/或进一步处理预制体/容器的目的，出口区域可以设置有支撑环。
在成形灌装机的容器传送方向上的上游，可以存在对供给的冷预制体加热的加热单元。可以使用供预制体传送通过的红外线炉作为加热装置。尤其地，红外线辐射器配置在贯通红外线炉的通道状的加热区域的至少一侧。代替红外线炉，还可以使用微波加热装置，在微波加热装置中可以设置尤其是分别为各预制体排列的用于加热的腔。微波炉优选为旋转转盘，而在红外线炉的情况下，预制体被沿着直线路径传送至少一部分路线。
代替如刚刚说明的加热冷(环境温度)的预制体的方法和装置，还可以通过上游注射成型装置直接生成预制体，并在仍被加热的同时传送到成形灌装装置。从能量方面来看，由于一部分热不会逸出到环境，因此这是有益的。然而，可能需要设置中间调节(conditioning)系统，该中间调节系统仅略微调节预制体的温度(temper)(小于±50℃)和/或在预制体即将传送到成形灌装机之前对预制体施加温度曲线。如果预制体在洁净室内注射成型，若洁净室延伸直到在灌装后密封件能够叠置于容器上的位置，则可能无需对预制体进一步消毒。
特别地，最终产品是碳酸饮料。
如提到的，还可以使用CO2对容器充气。
特别地，在与CO2接触的区域中，所有装置(压缩机、管线、罐、旋转分配器、成形灌装站、吹气/灌装喷嘴)可以被加热。
还将可能的是，将液态CO2供给到成形灌装机内，在其即将以变成气态的方式供给到预制体之前，在成形灌装机内加热液态CO2。
尤其地，如果应当灌瓶的是非碳酸饮料，则对于本文献提到的所有方法和装置(除了碳酸化以外)，可以使用其它非活性气体(尤其是氮气)来代替CO2。特别地，这具有容器中包含较少氧气的优点。
如果通过旋转分配器将CO2导出成形灌装机，则应在旋转分配器中设置专用的单独轨道(separatetrack)。
除了产品传送轨道、将CO2供给到成形灌装机的转动部件的CO2传送轨道之外，还可以在旋转分配器中设置其它的轨道以排出CO2。特别地，排出的CO2被进给在两个压缩机级之间和/或用于使饮料碳酸化并沿管线传送到这些装置(installation)中的一个或两个。
为了添加CO2，可以设置能够以可控制方式打开的阀。通过阀，含有CO2的罐或环状导管可以连接到要在预吹压力的作用下生产的容器。通过第二阀，暴露于终吹压力的环状导管或罐可以连接到要生产的容器。特别地，第一阀先打开，随后再关闭，然后第二阀打开。在第二阀仍打开或刚刚关闭第二阀时，再次打开第一阀以便引导一部分CO2回到第一罐。之后，还可以发生上述使用的其它步骤。
如果随后仅被预吹压力作用的容器中有过量的CO2需要被吹出容器，则还可以省略在预吹压力下的到罐的循环。
特别地，预制体和/或容器的80％以上由PET构成。
特别地，已成形的容器具有花瓣状基部。
在一个优选方法中，将用于拉伸预制体的拉伸杆移动到预制体内直到到达吹模的底部。然后，将拉伸杆完全拉出容器，以便提供尽可能大的截面用于灌装工序。随后，将拉伸杆插回容器的头部空间内，以便成型容器。之后，将拉伸杆向回拉出容器。
代替在灌装工序将拉伸杆完全拉出容器，拉伸杆还可以保持在容器的头部空间内并用于例如将产品(饮料)通过安装在拉伸杆上的小筛(screen)传送到容器的外壁。
对于充气步骤，尤其是使用吹气喷嘴(和/或灌装喷嘴)，吹气喷嘴(和/或灌装喷嘴)以环状方式围绕拉伸杆并位于容器的出口区域，尤其是以密封的方式位于容器或模具上。尤其地，灌装还通过吹气喷嘴发生。
本实用新型提供一种成形灌装机，其具有一个或多个成形灌装站，所述成形灌装站用于将预制体成型成容器并灌装该容器，其特征在于，设置有吹出单元，以便用净化气体置换在灌装之后残留在所述容器的头部空间内的气体，所述成形灌装机包括喷枪，所述喷枪具有喷嘴，所述喷嘴被设计成在成型和灌装工序期间移动到容器内并被设计成移动到所述头部空间内用于添加所述净化气体。
优选地，能够在成型期间拉伸所述容器的拉伸杆被安装于所述成形灌装站，其中所述拉伸杆能够移动到所述预制体内和移出所述容器。
优选地，所述拉伸杆能够在完成容器灌装之后移出所述容器。
优选地，所述吹出单元由所述拉伸杆形成。
优选地，设置密封单元，所述密封单元能够在成型之前被定位在所述预制体的孔的周围以用于气密密封，其中所述喷枪配置在所述密封单元内。
根据本实用新型的成形灌装机，实现了在该成形灌装机中灌装的容器中的氧气尽可能低，由此能够增加产品的保质期。
附图说明
图1示出了根据本实用新型的成形灌装机的示意图。
图2a-图2b示出了具有可伸缩的喷枪的可能的变型。
图3示出了具有密封单元的本实用新型的另一个变型。
图4a-图4c示意地示出了灌装和冲洗工序。
具体实施方式
图1示出了成形灌装单元1中的根据本实用新型的成形灌装机5的示意图。如本文献所示，成形灌装机5可以被设计成例如具有多个成形灌装站6的旋转转盘机，其中成形灌装站6配置在转盘4上。转盘能够沿着示出的箭头方向4a绕着轴转动。不同的成形灌装站可以通过诸如星形轮等的合适的输入和输出输送器8、9来插入由诸如PET等的塑料材料制成的预制体。
预制体被从传送装置输送到成形灌装站6。成形灌装站通常包括能够插入预制体的两个模具半体。在模具半体中，预制体被随后成型成容器。这可以例如通过利用拉伸杆拉伸和/或通过添加高压介质而发生。还可以使用例如要灌装到容器中的产品来用于容器的成型。可选择地，还可以完全或部分地借助于注射空气来确保成型。
无论是否利用产品发生成型，都应在成形灌装机中进行成型容器的灌装，由此灌装工序可能在成型期间就已经开始了或者只是在完全完成成型工序之后才开始。这具有能够使成型后仍热的容器更快地冷却的优点。
在灌装好的容器的头部空间(在头部空间中，例如诸如空气等的来自周围的气体可能会聚集)保留无流体区域的状况通常是有问题的。除了细菌污染的可能性之外，困入的空气还对于例如啤酒等的对氧气敏感的饮料特别有害，这是因为这可能导致缩短产品保质期。
因此，本实用新型提供了在灌装工序结束之后将气体(尤其是任何物理状态的诸如CO2等的非活性气体(inertgas))添加到头部空间内，使得从头部空间置换头部空间内的气体残留(例如空气)。
图2a和图2b示出了本实用新型的可能变型，其中，在本文献中仅示意性地显示出容器220。容器220仍位于一种类型的成形灌装站6内，成形灌装站6未在图2a和图2b示出，而是例如已在图1中说明。容器被灌装液体直到灌装液位222。灌装液位222的上方的头部空间221内没有液体。然而，在灌装之后，可能会存在不希望的空气残留。为了置换空气残留，借助于喷嘴223将气体导入到头部空间内。因此，喷嘴可以例如配置在喷枪225上，喷枪225能够移动到灌装好的容器的头部空间内的直到不与流体液位接触的位置。如果以这种方式将喷嘴定位在容器的头部空间内，则将从喷嘴吹出诸如CO2等的净化气体(purgegas)，以便置换残留气体。
图2b示出了喷嘴的变形的更详细的图。因此，例如喷嘴的下端部可以具有孔235，此外侧部还可以具有孔231-234。从而“喷嘴”一词应被理解成喷枪的下端部的孔的总体排布。
喷枪225或喷嘴223可以紧固于成形灌装站的一部分224，成形灌装站中还可以配置例如用于将预制体拉伸形成成型容器的拉伸杆和/或灌装元件或灌装阀。容器220的孔可以向环境开口，使得残留气体能够流出头部空间。然而，如果将喷枪225拉出容器的头部空间221，由于周围的空气能够再次流回头部空间，因此在该变型中可能需要在拉出喷枪225的同时还要将从喷嘴223喷出的净化气体分配在头部空间内或者关闭头部空间，使得来自外部的周围的空气不会进入头部空间。
可选择地，根据图3中的变型，还可以将容器的头部空间与周围空气隔离开。因此，可以将成形灌装站的部件226(密封装置)从上方移动到容器的孔区域周围，使得孔区域与环境分隔开。容器220的孔的这种临时密封优选以将孔以气密方式与环境分隔开的方式完成。在该密封工序之后，将净化气体通过喷嘴223导入到容器的头部空间221内，在本变型中，喷嘴223也可以配置在喷枪225上，以便从头部空间221置换残留气体。
为了使头部空间内的残留气体能够流出头部空间，密封部件226中应设置有能使残留气体流过的附加排气单元和/或附加排气孔340，或者，喷枪可以具有彼此分隔开的两条线路(linepath)，由此净化气体通过一条线路被导入，残留在头部空间221内的气体能够通过另一条线路流出头部空间。这两条线路可以彼此同心地配置，还可以彼此挨着定位。
为了使残留在头部空间内的气体以可能最好的方式流出，喷枪可以被设计成与图2a和图2b的显示类似，在下端部仅具有一个喷嘴223，而在侧部区域具有多个孔，使得残留气体能够通过孔流出。
特别有利的是如下系统，在该系统中，喷枪225并非被设计成附加部件，而是通常用于成型容器的拉伸杆配备有用于添加净化气体的合适的喷嘴。于是，例如在成型容器之后且将产品供给到容器内之前，可以将拉伸杆从容器移出，使得能够例如通过灌装阀来平稳地添加产品。随后，根据图2a和图2b的变型或图3的变型，可以将拉伸杆定位在灌装好的容器的头部空间上方或头部空间内，并通过相应的喷嘴223将净化气体供给到头部空间内。从而，可以利用加压空气实施成型工序的至少一部分，净化气体可以从与加压空气相同的喷嘴被导出。因此，此外，还可以在成型工序之后且灌装工序之前，利用净化气体来冲洗整个内部空间。
在图4a-图4c中示出的其它变型中，使用拉伸杆在成型容器中的移动性，使得在添加净化气体之前尽可能长时间地保持容器的未灌装有液体的头部空间的体积尽可能低。
出于此目的，图4a示出了成型的容器220中的灌装工序，其中拉伸杆440仍移动到容器220内。图4a中示出的情形的容器被灌装直到灌装液位222。因此，容器通过灌装阀被灌装有产品，灌装阀也可以配置在喷枪上或者仅作为阀从成形灌装站的部件450伸出。该工序可以在容器220完全成型之后发生，或者在成型阶段期间就已经开始。从而部分地或完全地移动到容器内的拉伸杆置换了实际上应当被灌装产品占据的体积。这导致在如图4b所示的灌瓶工序结束之后的产品的流体液位222’比完成实际灌装工序之后应当的流体液位高。然而，通过较高的流体液位，能够实现在头部空间内的较小量的气体残留。
在完成灌装工序之后且在拉出拉伸杆之前，未灌装有液体的头部空间的体积优选达到拉出拉伸杆时未灌装有液体的头部空间的体积的1/10，优选1/20，甚至更优选1/50。为了达到这些值，可能需要在灌装仍在进行时从容器至少部分地移除拉伸杆。尤其是当拉伸杆的体积大到超过当将拉伸杆从容器完全拉出时没有液体的头部空间的总体积时更是这样。从而，通过按照灌装量和残留体积的函数改变拉伸杆的插入深度，能够以简单的方式控制拉伸杆的插入深度。
在完成图4b中的容器的灌装之后，将拉伸杆440拉出容器220的已被灌装有液体的区域。从而，根据图4b的流体液位222’降低到流体液位222”，由此头部空间内变空的体积相当于图4b中的被拉伸杆置换的容器中直到流体液位222’的体积。如果拉伸杆移动到位置440’，使得喷嘴223位于流体液位222”的上方，则开始添加净化气体。由于拉伸杆能够被相对快速地拉出并且能够开始添加净化气体，因此这时已能够防止周围空气的涌入。
特别有利的是如下拉伸杆：其纵向侧的外侧具有放出净化气体的孔和/或阀(类似于根据图2b的孔231-234)，使得只要拉伸杆一移出根据图4b的位置，净化气体就在未灌装有液体的头部空间内扩散。特别有利的是，如果侧面的喷嘴的流出压力至少略高于周围大气的压力，将使得生成过压以防止周围气体(尤其是空气和氧气)流入。接着，随后通过拉伸杆的下端部的喷嘴添加净化气体也能够置换残留在头部空间内的气体的残留量。
根据图4a-图4c的变型可以应用于根据图2a和图2b的变型和根据图3的变型。如果将图4的变型应用于根据图3的变型，则特别有利的是如果能够在灌装之前(尤其甚至在容器的成型之前)已经发生气密密封。如果在容器的成型之前发生气密密封并且如果通过添加产品使预制体成型成成品容器，则残留在灌装好的容器中的气体的量将非常低，使得冲洗仅需要少量的净化气体。
如果借助于吹气喷嘴(blowingnozzle)利用加压空气(pressurizedair)或加压气体来成型容器，则吹气喷嘴被用于添加净化气体和/或通过拉伸杆或附加喷枪确保抽吸容器内的净化气体和/或残留气体的变型也可以是一个选择。
诸如尤其是CO2等的使用气体通常可以被从单独的罐供给，例如借助于成形灌装机中的环状导管来添加到各个成形灌装站。如果成形灌装机用于利用碳酸化物质来灌装容器，那么已经能够从此处获得冲洗工序用CO2。
在其它变型中，还可以在灌装工序之后将半透膜载置在灌装好的容器的孔上，以便以气密的方式密封容器。该半透膜例如能够被具有2mm(优选1mm，优选小于1mm)的直径的非常细的喷枪刺穿过，以便添加净化气体。归因于膜的半透性，灌装好的容器的头部空间内的残留气体能够通过半透膜逸出，同时另一方面，除了通过喷枪添加的净化气体之外，气体尤其是来自环境的空气不会流入到头部空间内。如果在被半透膜密封的头部空间内产生低过压的净化气体，则能够确保即使在喷枪移除期间周围气体也无法通过半透膜中的孔进入头部空间。

Claims (6)

1.一种成形灌装机，其具有一个或多个成形灌装站(6)，所述成形灌装站用于将预制体成型成容器并灌装该容器，其特征在于，设置有吹出单元，以便用净化气体取代在灌装之后残留在所述容器的头部空间(221)内的气体，所述成形灌装机(5)包括喷枪(225)，所述喷枪(225)具有喷嘴(223)，所述喷嘴(223)被设计成在成型和灌装工序期间移动到容器内并被设计成移动到所述头部空间(221)内用于添加所述净化气体。
2.根据权利要求1所述的成形灌装机，其特征在于，能够在成型期间拉伸所述容器的拉伸杆被安装于所述成形灌装站(6)，其中所述拉伸杆(440)能够移动到所述预制体内和移出所述容器。
3.根据权利要求2所述的成形灌装机，其特征在于，所述拉伸杆(440)能够在完成容器灌装之后移出所述容器。
4.根据权利要求2或3所述的成形灌装机，其特征在于，所述吹出单元由所述拉伸杆(440)形成。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的成形灌装机，其特征在于，设置密封单元(226)，所述密封单元(226)能够在成型之前被定位在所述预制体的孔的周围以用于气密密封，其中所述喷枪(225)配置在所述密封单元(226)内。
6.根据权利要求4所述的成形灌装机，其特征在于，设置密封单元(226)，所述密封单元(226)能够在成型之前被定位在所述预制体的孔的周围以用于气密密封，其中所述喷枪(225)配置在所述密封单元(226)内。
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