DE102015211131A1

DE102015211131A1 - Verfahren und Blasmaschine zum Ausformen und Füllen von Behältern

Info

Publication number: DE102015211131A1
Application number: DE102015211131.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Wagner
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2016-12-22

Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausformen und Füllen von Behältern in umlaufenden Blasformen. Demnach werden Vorformlinge zu Zwischenkörpern pneumatisch vorgeblasen. Ferner werden die Zwischenkörper evakuiert und anschließend ein erster Teil einer Flüssigkeit in die Zwischenkörper eingefüllt. Anschließend werden die Zwischenkörper zu den Behältern fertig geblasen und ein zweiter Anteil der Flüssigkeit eingefüllt. Dadurch lassen sich der Druckluftverbrauch beim Fertigblasen ebenso reduzieren wie unerwünschte Wechselwirkungen zwischen der eingefüllten Flüssigkeit und Blasluft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausformen und Füllen von Behältern in Blasformen sowie eine Blasmaschine mit mehreren insbesondere umlaufenden Blasfüllstationen zum Ausformen und Füllen von Behältern nach diesem Verfahren.
Bekanntermaßen lassen sich Kunststoffbehälter im Streckblasverfahren aus Vorformlingen herstellen. Alternativ zu einem herkömmlichen Aufblasen der Behälter mit Pressluft und einem anschließenden Füllen der Behälter mit Produkt in einer separaten Füllmaschine sind Verfahren bekannt, bei denen Flüssigkeiten in den Blasformprozess integriert werden. Beispielsweise offenbart die US 2011/0031659 A1 , einen erwärmten Vorformling mittels einer Reckstange zu recken und anschließend mittels Wasser hydraulisch in der Blasform zu einem Behälter zu weiten. Anschließend wird das Wasser durch Pressluft aus dem Behälter verdrängt.
Ferner beschreibt die EP 1 529 620 B1 ein Verfahren zum hydraulischen Umformen von Vorformlingen zu Kunststoffflaschen. Die erwärmten Vorformlinge werden in eine Hohlform verbracht und dort in Längsrichtung gereckt. Es wird ferner Mineralwasser oder dergleichen unter Überdruck eingeleitet, um die endgültige Behälterform herzustellen. Das Mineralwasser verbleibt im Behälter, so dass ein nachfolgender separater Abfüllschritt entbehrlich ist.
Außerdem ist es aus der EP 2 595 792 B1 bekannt, Behälter zuerst mit Luft vorzublasen. Anschließend werden diese mit Flüssigkeit gefüllt und Blasluft gleichzeitig durch die Behältermündung ausgetrieben. Hierbei wird im Behälter ein Überdruck aufgebaut, der zum vollständigen Ausformen des Behälters führt.
Obwohl das Verfahren der EP 2 595 792 B1 eine Einsparung von Druckluft und eine verbesserte Temperierung der sich ausbildenden Behälter in der Blasform ermöglicht, verbleiben dennoch folgende Nachteile: Die im vorgeblasenen Behälter vorhandene Blasluft muss durch die eingefüllte Flüssigkeit verdrängt werden, wodurch sich beide Medien vermischen und eine unerwünschte Sauerstoffaufnahme, insbesondere bei sensiblen Produkten, und eine unerwünschte Schaumbildung verursacht wird. Zudem benötigt dieser Blasprozess vergleichsweise lange Prozesszeiten, da durch die Behältermündung gleichzeitig das Einströmen der Füllflüssigkeit und das Ausströmen der Blasluft ermöglicht werden muss. Problematisch sind zudem die Bestimmung und/oder das Einhalten eines vorgegebenen Füllvolumens am Ende des Blasprozesses.
Außerdem ist es zweckmäßig, die Blasform abzudichten, um beispielsweise Behälter aus PET oder dergleichen prozesssicher zu evakuieren und dabei ein Kollabieren der Behälter zu vermeiden.
Es besteht daher Bedarf für verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Ausformen und Füllen von Behältern in Blasformen, so dass sich wenigstens eines der oben genannten Probleme beseitigen oder zumindest abmildern lässt.
Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Demnach dient dieses zum Ausformen und Füllen von Behältern in insbesondere an einer Blasmaschine umlaufenden Blasformen und umfasst folgende Schritte: a) pneumatisches Vorblasen von Vorformlingen zu Zwischenkörpern; b) Evakuieren der Zwischenkörper auf einen Unterdruck und anschließendes Einfüllen eines ersten Volumenanteils einer Flüssigkeit, die insbesondere ein abzufüllendes Produkt ist, in die Zwischenkörper; und c) Fertigblasen der Zwischenkörper zu den Behältern und Einfüllen eines zweiten Volumenanteils der Flüssigkeit. Das Vorblasen erfolgt vorzugsweise zeitlich überlappend mit einem mechanischen Recken der Vorformlinge.
Dadurch, dass der Zwischenkörper vor dem Einfüllen der Flüssigkeit evakuiert wird, lässt sich eine unerwünschte Vermischung der Flüssigkeit mit Luft, und damit beispielsweise eine unerwünschte Sauerstoffaufnahme, vermeiden oder zumindest reduzieren. Die Flüssigkeit lässt sich zudem mit Hilfe eines beim Evakuieren im Zwischenkörper erzeugten Unterdrucks schneller einfüllen, da durch fehlendes Rückgas der volle Mündungsquerschnitt zum Füllen zur Verfügung steht. Beim anschließenden Fertigblasen des Behälters kommt nur eine kleine Oberfläche der Flüssigkeit im Mündungsbereich des sich ausbildenden Behälters mit Blasluft in Berührung. Folglich kann sich nur vergleichsweise wenig Blasluft in der Flüssigkeit lösen. Außerdem reduziert das mit der im Wesentlichen inkompressiblen Flüssigkeit gefüllte Volumen des Zwischenkörpers den Druckluftverbrauch beim Fertigblasen gegenüber einer Druckluftfüllung des gesamten Zwischenkörpers.
Unter dem Zwischenkörper ist ein Zustand in der Blasform zu verstehen, bei dem der Vorformling noch nicht vollständig zum Behälter umgeformt wurde. Unter einem pneumatischen Vorblasen ist zu verstehen, dass hierfür im Wesentlichen ein kompressibles Fluid verwendet wird, beispielsweise Druckluft oder ein anderes Druckgas. Im Schritt c) kann der zweite Anteil der Flüssigkeit während des Fertigblasens eingefüllt werden, insbesondere beim Fertigblasen mittels der unter einem Fertigblasdruck stehenden Flüssigkeit, oder nach dem Fertigblasen, insbesondere nach gegebenenfalls erneutem Evakuieren des fertiggeblasenen Behälters.
Vorzugsweise ist des Volumen der Behälter höchstens doppelt so groß wie das Volumen der Zwischenkörper. Das heißt, dass der überwiegende Volumenanteil des fertigen Behälters bereits beim Vorblasen und bei einem gegebenenfalls zusätzlich ausgeführten Schritt des Zwischenblasens ausgebildet wird. Beim anschließenden Fertigblasen ist dann nur noch ein demgegenüber kleinerer Volumenanteil zu erzeugen. Dadurch lässt sich Druckluft für das Fertigblasen einsparen und die Wandtemperatur des sich ausbildenden Behälters beeinflussen. Nach Abkühlung der Behälterwand durch die eingefüllte Flüssigkeit muss beispielsweise nur noch eine vergleichsweise geringe Volumenzunahme erzeugt werden.
Vorzugsweise addieren sich der erste und zweite Volumenanteil der Flüssigkeit zu einem vorgegebenen Abfüllvolumen der Flüssigkeit. Somit lässt sich die Abfüllung der Flüssigkeit in den Behälter durch Überwachen der Volumenanteile steuern.
Vorzugsweise wird das Abfüllvolumen nicht im Voraus bestimmt, sondern ergibt sich aus dem Volumen des fertigen Behälters, abzüglich eines Volumens, dass durch eine entsprechende Einrichtung, welche in den Behälter ragt, verdrängt wird.
Vorzugsweise wird der Behälter in Schritt c) pneumatisch geblasen. Der Blasprozess insgesamt kann dann auf bewährte Weise kontrolliert werden, jedoch unter Reduzierung des Druckluftverbrauchs und der Gasaufnahme in der Flüssigkeit. Ferner kann ein Teil der Prozesszeit beim Streckblasen eingespart werden, zum Beispiel indem der Behälter durch die Füllflüssigkeit gekühlt wird.
Vorzugsweise wird zwischen den Schritten a) und b) ein Schritt des Zwischenblasens ausgeführt mit einem Zwischenblasdruck, der größer ist als ein im Schritt a) verwendeter Vorblasdruck und kleiner als ein im Schritt c) verwendeter Fertigblasdruck. Dadurch lässt sich das Volumen der Zwischenkörper für das Evakuieren und Füllen maximieren. Insbesondere lessen sich der für das Vorblasen und das Zwischenblasen nötige Druckluftverbrauch und die verbleibende Volumendifferenz zum fertig geblasenen Behälter im Sinne einer Prozessoptimierung gegeneinander abwägen. Hierbei beträgt der Zwischenblasdruck vorzugsweise höchstens 50% des Fertigblasdrucks, insbesondere höchstens 30% des Fertigblasdrucks.
Vorzugsweise wird das Gesamt-Abfüllvolumen aus dem im Schritt b) vorliegenden Volumen des Zwischenkörpers, dem Volumen eines zwischen Behältermündung und Füllventil ausgebildeten Totraums, einem im Zwischenkörper und Totraum zu Beginn des Einfüllens herrschenden Unterdruck und dem Abfülldruck der Flüssigkeit berechnet. Dadurch lässt sich ein vorgegebenes Abfüllvolumen der Flüssigkeit einhalten. Das Volumen des Zwischenkörpers wird zum Beispiel experimentell oder über die in/aus der Blasform verdränge Luft bestimmt. Der beim Einfüllen herrschende Unterdruck lässt sich beispielsweise in der zugehörigen Unterdruckleitung messen. Der im zweiten Volumenanteil bzw. der Flüssigkeit herrschende Überdruck lässt sich beispielsweise in einer zugeordneten Druckleitung oder in einem zugeordneten Druckzylinder messen.
Das Volumen VF der abgefüllten Flüssigkeit ergibt sich aus folgender Formel: VF = (VZ + VT) × (1 – P2/P3). (1)
Hierbei sind: VZ das Volumen des Zwischenkörpers; VT das Volumen des Totraums; P2 der Unterdruck im Zwischenkörper beim Einfüllen; und P3 der Abfülldruck der Flüssigkeit (alle Drücke absolut; keine Ausgasung gebundener Gase).
Das das Volumen des Zwischenkörpers überschreitende Flüssigkeitsvolumen kann im Totraum bis zur vollständigen Ausprägung des Behälters zwischengespeichert werden. Vorzugsweise wird der Behälter im Schritt c) hydraulisch fertig geblasen. Zum Fertigblasen lässt sich dann die Flüssigkeit, die insbesondere ein abzufüllendes Produkt oder eine Produktkomponente ist, verwenden. Dadurch wird ein anschließender Füllprozess in einer separaten Füllmaschine entbehrlich.
Vorzugsweise wird hierbei ein vorgegebener Füllstand im Behälter durch eine gezielte Verdrängungswirkung der in den Kopfraum des Behälters ragenden Fülleinheit eingestellt. Das heißt, die Fülleinheit nimmt einen vorgegebenen Volumenanteil des Kopfraums ein. Die Fülleinheit setzt hierzu auf die Behältermündung auf und dichtet diese gegenüber der Umgebung ab. Vorzugsweise ragt dann ein Teil der Fülleinheit in die Behältermündung und verdrängt ein bestimmtes Teilvolumen der Luft aus dem Kopfbereich. Alternativ könnte die Fülleinheit auch mit geringerer oder ohne Verdrängungswirkung an die Behälteröffnung anschließen und eine gezielte Verdrängungswirkung durch teilweises Eintauchen einer Reckstange in den Zwischenkörper/Behälter bis auf eine vorgegeben Tiefe beim hydraulischen Fertigformen erzeugt werden.
Nach dem Vorblasen I Zwischenblasen wird der Zwischenkörper evakuiert und das Füllventil geöffnet. Aufgrund der zwischen einem beispielsweise mit maximal 10 bar beaufschlagten Fülltank und dem Zwischenkörper herrschenden Druckdifferenz füllt sich ein überwiegender Anteil, vorzugsweise wenigstens 90%, des endgültigen Behältervolumens mit dem ersten Volumenanteil der Flüssigkeit. Der zweite Volumenanteil wird im folgenden Schritt des hydraulischen Fertigblasens, beispielsweise bei einem Druck von wenigstens 30 bar, eingebracht. Dieser zweite Volumenanteil der Flüssigkeit ist kleiner, vorzugsweise höchstens 10% des endgültigen Behältervolumens, als der erste Volumenanteil. Dadurch kann der Druckkolben für das Fertigblasen entsprechend kompakt ausgeführt werden. Durch die hohe Komprimierung der noch im Behälter vorhandenen Luft haben Schwankungen des Fertigformdrucks und des Vakuumdrucks nur einen sehr geringen Einfluss auf das Füllvolumen.
Der hohe Druck beim Fertigblasen könnte sich auch beim Abfüllen von CO₂-haltigen Flüssigkeiten als vorteilhaft erweisen, indem dieser eine Gas-Entbindung aus der Flüssigkeit verhindert bzw. die beim Abfüllen des ersten Volumenanteils entbundenen Gase beim hydraulischen Fertigformen wieder gelöst werden.
Vorzugsweise werden der erste und zweite Volumenanteil der Flüssigkeit vor dem Einfüllen abgemessen und insbesondere zwischengespeichert. Da die Flüssigkeit im Wesentlichen inkompressibel ist, kann die Volumenmessung vorab auf einfache Weise beispielsweise von der Kavität eines Druckzylinders vorgegeben und/oder durch Ermitteln eines von einem zugehörigen Druckkolben verdrängten Volumens ermittelt werden. Unter einem Zwischenspeichern ist zu verstehen, dass die Flüssigkeit im Bereich der Blasformen in zugeordneten Kavitäten vor jedem Blasprozess zwischengespeichert wird. Aus den Kavitäten kann die Flüssigkeit auf kurzem Wege, schnell und mit hoher Genauigkeit in die Zwischenkörper dosiert werden.
Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einer Blasmaschine nach Anspruch 12 gelöst. Demnach umfasst diese mehrere insbesondere an einem Karussell umlaufende Blasfüllstationen zum Herstellen und Füllen von Behältern nach dem Verfahren gemäß wenigstens einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Hierbei umfassen die Blasfüllstationen: Blasluftkanäle zum pneumatischen Vorblasen von Vorformlingen wenigstens zu Zwischenkörpern und zum Evakuieren der Zwischenkörper; und Füllkanäle zum Einfüllen einer Flüssigkeit in die evakuierten Zwischenkörper, wobei an den Blasluftkanälen Abdichtventile und an den Füllkanälen Füllventile zum selektiven Einleiten eines Gases und/oder der Flüssigkeit in die Zwischenkörper unter Fertigblasdruck ausgebildet sind, um die Zwischenkörper in den Blasformen pneumatisch oder hydraulisch zu den Behältern fertig zu blasen. Die Abdichtventile befinden sich an den Zwischenkörpern/Behältern zugewandten Enden der Blasluftkanäle, die Füllventile an entsprechenden Enden der Füllkanäle.
Als Gas wird beispielsweise Druckluft eingeleitet. Die eingefüllte Flüssigkeit ist vorzugsweise ein in die Behälter abzufüllendes Produkt. Die Abdichtventile können optional für das Vorblasen, ein zusätzliches Zwischenblasen und für das Fertigblasen der Behälter geöffnet werden sowie zur Evakuierung des Behälters. Für die Abdichtventile, gegebenenfalls vorhandene zusätzliche Blasventile, Ablassventile und Evakuierungsventile und/oder die Füllventile sind beispielsweise (elektro)pneumatische Schaltantriebe ausgebildet. Ebenso denkbar ist ein Antrieb mittels Linearmotor, mechanischer Kurvensteuerung und dergleichen.
Vorzugsweise umfassen die Blasfüllstationen separat auf einen Mündungsbereich der Behälter aufsetzbare Vorblaseinheiten mit Blasventilen und separat auf den Mündungsbereich aufsetzbare Fülleinheiten mit Evakuierungsventilen und Füllventilen. Dies vereinfacht die Konstruktion der Fülleinheiten, insbesondere, falls die Behälter ohne ein mechanisches Recken fertig geblasen werden. Unter dem Mündungsbereich ist hierbei beispielsweise ein Bereich oberhalb und einschließlich eines an dem Behälter ausgebildeten Tragrings zu verstehen.
Vorzugsweise umfassen die Fülleinheiten einen insbesondere koaxial entlang eines Verschlussteils des Füllventils beweglichen Verdrängungskolben zum Pressen der Flüssigkeit in den Zwischenkörper unter Fertigblasdruck. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise der Fülleinheiten und ein gleichzeitiges Bewegen des Verdrängungskolbens und des Füllventils ohne gegenseitige Einschränkung der Stellbewegungen.
Vorzugsweise umfassen die Blasfüllstationen jeweils ein inneres Rohr und ein das innere Rohr insbesondere koaxial umgebendes äußeres Rohr, zwischen denen ein Füllkanal für die Flüssigkeit ausgebildet ist, und die relativ zueinander in Längsrichtung beweglich ausgebildet sind, um den Füllkanal zu verschließen. Dies ermöglicht einen kompakten, axial wirkenden Betätigungsmechanismus.
Vorzugsweise ist im inneren Rohr ferner eine Reckstange geführt. Dies ermöglicht eine sich gegenseitig nicht behindernde Betätigung der Reckstange und des Füllventils bei gleichzeitig kompakter Bauform der Blasfüllstationen.
Vorzugsweise ist das äußere Rohr ferner in Längsrichtung in einen im Bereich von Blasluftkanälen ausgebildeten Ventilsitz bewegbar, um die Blasluftkanäle zu verschließen. Dadurch lässt sich optional eine kombinierte axiale Betätigung der Ventile erzielen. Dies gilt ebenso in umgekehrter Betätigungsrichtung, also zum Schließen des Blasventils und zum gleichzeitigen Öffnen des Füllventils.
Vorzugsweise lassen sich das innere und das äußere Rohr gegenläufig bewegen, um gleichzeitig ein Blasventil zum Blasen und/oder Evakuieren der Zwischenkörper zu öffnen und ein Füllventil zum Einfüllen der Flüssigkeit zu schließen, und umgekehrt. Dies ermöglicht eine Betätigung mit geringen Stellwegen.
Durch die Blasluftkanäle lässt sich der Zwischenkörper und/oder der Behälter evakuieren. Durch das gegenläufige Öffnen und Schließen des Füllventils und des Blasventils lassen sich die nacheinander auszuführenden Schritte des pneumatischen Blasens, des Evakuierens und des Füllens des zuvor evakuierten Behälters mit einer minimale Anzahl von Schaltbewegungen durchführen. Zudem lassen sich die Blasluftkanäle sowohl für das Blasen als auch für das Evakuieren verwenden.
Vorzugsweise umfassen die Blasfüllstationen ferner Kavitäten zum Abmessen und Zwischenspeichern der Flüssigkeit, wobei die Kavitäten insbesondere von Verdrängungskolben und Druckzylindern zum gemeinsamen Erzeugen des Fertigblasdrucks begrenzt sind.
Dadurch lassen sich die für das Abfüllen des Produkts benötigten Volumina für jeden Behälter im Bereich der Blasfüllstationen vorhalten und gezielt in die Behälter dosieren, beispielsweise durch Kontrolle der Stellposition des Verdrängungskolbens.
Eine vor dem Verdrängungskolben innerhalb eines zugehörigen Druckzylinders ausgebildete Kavität ist dann beispielsweise mittels eines Druckschlauchs mit dem Füllkanal verbunden. Die Flüssigkeit lässt sich dann beispielsweise nach Öffnen des Füllventils gezielt durch Betätigen des Verdrängungskolbens in den Zwischenkörper füllen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 ein schematisches Druck-Zeit-Diagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 ein schematisches Druck-Zeit-Diagramm einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 ein schematisches Druck-Zeit-Diagramm einer dritten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4A bis 4D eine schematische Darstellung eines Blasfüllprozesses mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Blasfülleinheit;
5 einen Teil-Längsschnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Blasfülleinheit;
6 eine Detailansicht der Blasfülleinheit gemäß 5 in einer Blas- und Evakuierungsstellung; und
7 die Blasfülleinheit gemäß 5 in einer Füllstellung.
Wie die 1 erkennen lässt, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform die nacheinander ausgeführten Schritte des Vorblasens 1, des Evakuierens 2, des Einfüllens 3 und des Fertigblasens 4. Beim Vorblasen 1 wird ein zuvor auf bekannte Weise erwärmter Vorformling (nicht dargestellt) zu einem Zwischenkörper 5 pneumatisch bei einem Vorblasdruck P1 aufgeblasen.
Der Zwischenkörper 5 ist beispielsweise in den 4A und 4B schematisch angedeutet und stellt ein Zwischenstadium zwischen dem Vorformling und dem fertig ausgeformten Behälter 6 dar, der beispielsweise in den 4C und 4D schematisch angedeutet ist. Der Zwischenkörper 5 weist vorzugsweise ein Volumen auf, das wenigstens die Hälfte des Volumens des fertig ausgeformten Behälters 6 beträgt. Unter einem pneumatischen Vorblasen 1 ist hierbei ein an sich herkömmlicher Blasvorgang mit Hilfe eines kompressiblen Mediums unter Überdruck, also eines Druckgases, wie beispielsweise Druckluft, zu verstehen.
Beim Evakuieren 2 wird der Zwischenkörper 5 auf einen Unterdruck P2 evakuiert und dadurch für das anschließende Einfüllen 3 einer Flüssigkeit 7, beispielsweise eines abzufüllenden Produkts, vorbereitet. Die zuvor für das Vorblasen 1 verwendete Vorblasluft wird somit vor dem Einfüllen 3 aus dem Zwischenkörper 5 im Wesentlichen entfernt und durch ein Vakuum 8 ersetzt.
Beim Einfüllen 3 wird der zuvor evakuierte Zwischenkörper 5 mit der Flüssigkeit 7 vorzugsweise vollständig gefüllt. Das heißt, es verbleibt dann lediglich im Mündungsbereich bzw. Kopfraum des Zwischenkörpers 5 eine dort eingesperrte Restluftmenge bzw. das Vakuum 8. Das Einfüllen 3 erfolgt anfangs beim Unterdruck P2, wobei der Druck P im Zwischenkörper 5 beim Einfüllen der Flüssigkeit 7 unter Überdruck P3 durch Druckausgleich bis auf den Fülldruck bzw. Überdruck P3 ansteigt. Der anfängliche Unterdruck P2 ermöglicht einen schnellen Einfüllvorgang und verhindert zudem ein Vermischen der Flüssigkeit 7 mit der am Ende des Vorblasens 1 im Zwischenkörper 5 vorhandenen Luft. Beim Einfüllen 3 wird eine erster Volumenanteil 7a der Flüssigkeit 7 abgefüllt.
Anschließend wird der Zwischenkörper 5 durch Anlegen eines Fertigblasdrucks P4 pneumatisch fertig geblasen. Aufgrund der im Wesentlichen inkompressiblen Füllung des Zwischenkörpers 5 mit der Flüssigkeit 7 ist beim Fertigblasen 4 nur eine vergleichsweise geringe Druckgasmenge nötig. Nach dem vollständigen Ausformen des Behälters 6 und dessen Kaltverfestigung durch pneumatisches Anpressen an die zugehörige Blasform wird das Innere des Behälters 6 auf an sich bekannte Weise auf den Umgebungsdruck P0 entspannt. Dabei wird ein zweiter Volumenanteil 7b der Flüssigkeit 7 in den ausgeformten Behälter 6 getrieben und abgefüllt, beispielsweise unter dem Fülldruck P3. Der erste und zweite Volumenanteil 7a, 7b addieren sich zu einem vorgegebenen Abfüllvolumen 7c der Flüssigkeit 7.
Wie die 2 erkennen lässt, können die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte optional durch einen Schritt des Zwischenblasens 1a vor dem Evakuieren 2 des Zwischenkörpers 5 ergänzt werden. Demnach liegt der Zwischenblasdruck P1a zwischen dem Vorblasdruck P1 und dem Fertigblasdruck P4. Durch das Zwischenblasen 1a lässt sich das Volumen des Zwischenkörpers 5 pneumatisch gegenüber einem ausschließlichen Vorblasen 1 vergrößern.
Die dann noch erforderliche Volumenzunahme beim Fertigblasen 4 kann dadurch weiter reduziert werden, ebenso die dafür benötigte Druckgasmenge. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die Fertigblasluft aufgrund des hohen Überdrucks bei der Herstellung am meisten Energie verbraucht. Außerdem lässt sich ein überwiegender Anteil der Volumenzunahme ausgehend vom Vorformling beim herkömmlichen pneumatischen Blasen vor dem Einfüllen 3 der Flüssigkeit 7 erzeugen. Dies ist aus Gründen der Prozesskontrolle wünschenswert.
Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Schritte des Vorblasens 1 und des Evakuierens 2 im Wesentlichen wie oben beschrieben nacheinander ausgeführt werden. Allerdings erfolgt das anschließende Einfüllen 3 und Fertigblasen 4 ausschließlich hydraulisch mit Hilfe der unter Überdruck bereitgestellten Flüssigkeit 7. Die Flüssigkeit 7 wird spätestens nach Beendigung des Einfüllens 3 mit dem Fertigblasdruck P4 in den Zwischenkörper 5 gedrückt.
Die Flüssigkeit 7 kann zu Beginn des Einfüllens 3 zunächst mit vergleichsweise geringem Druck, beispielsweise dem zuvor beschriebenen Fülldruck P3, eingefüllt werden, beispielsweise aus einem Ringkessel (nicht dargestellt). Dies kann beispielsweise solange erfolgen, bis der beim Vorblasen 1 geformte Zwischenkörper 5 vollständig mit der Flüssigkeit 7 gefüllt ist. Anschließend wird der auf die Flüssigkeit 7 und den Zwischenkörper 5 wirkende Druck P erhöht, bis schließlich der Fertigblasdruck P4 im Zwischenkörper 5 herrscht. Dabei expandiert der Zwischenkörper 5 bis zur endgültigen Ausformung des Behälters 6.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, das vorgegebene Abfüllvolumen 7c der Flüssigkeit 7 in einer Kavität bekannten Volumens zwischen zu speichern und beim Einfüllen 3 und/oder beim hydraulischen Fertigblasen 4 aus der Kavität in den Zwischenkörper 5 und/oder den fertig ausgeformten Behälter 6 zu drücken. Dazu kann die Kavität beispielsweise aus einem Druckzylinder mit einer steuerbaren Verdrängungskolben bestehen.
Bei der ersten und zweiten Ausführungsform, also beim rein pneumatischen Blasen des Behälters 6, können die Volumenanteile 7a, 7b und/oder das Abfüllvolumen 7c der Flüssigkeit 7 sowohl durch in einer im Bereich der jeweiligen Blasfüllstation vorhandenen Kavität abgemessen und/oder auf der Grundlage des vor dem Einfüllen 3 erzeugten Volumens des Zwischenkörpers 5, dem Unterdruck P2 im Zwischenkörper 5 zu Beginn des Einfüllens 3, und dem Fülldruck P3 der zugeführten Flüssigkeit 7 berechnet werden. Bei der dritten Ausführungsform, also für das hydraulische Fertigblasen 4, wird das Abfüllvolumen 7c vorzugsweise abgemessen, beispielsweise wie oben beschrieben oder durch die zuvor beschriebene Verdrängungswirkung im Mündungsbereich des Behälters 6 bzw. Zwischenkörpers 5 mittels Fülleinheiten und/oder Reckstangen.
Die 4A bis 4D verdeutlichen die Schritte des Evakuierens 2, des Einfüllens 3 und des hydraulischen Fertigblasens 4 gemäß der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe einer separat auf den späteren Mündungsbereich 6a des Behälter 6 aufsetzbaren Fülleinheit 10. Diese ist im Bereich einer schematisch angedeuteten Blasform 11 ausgebildet und lässt sich nach dem Vorblasen 1 abdichtend auf den Mündungsbereich 6a absenken.
Im Bereich der Blasform 11 ist ferner eine separate Vorblaseinheit (nicht dargestellt) vorhanden, mit der temperierte Vorformlinge pneumatisch zu den Zwischenkörpern 5 aufgeblasen werden. Die Vorblaseinheit und die Fülleinheit 10 lassen sich dann beispielsweise abwechselnd mit Hilfe eines Schwenkmechanismus oder dergleichen auf den Mündungsbereich 6a der Behälter 6 bzw. auf den damit identischen Mündungsbereich der Vorformlinge und Zwischenkörper 5 aufsetzen. Die Funktionsweise dafür geeigneter Vorblaseinheiten und Schwenkmechanismen ist bekannt und daher nicht weiter erläutert oder bildlich dargestellt.
Die Fülleinheit 11 umfasst ein (lediglich schematisch angedeutetes) Evakuierungsventil 12, ein Füllventil 13 und einen Verdrängungskolben 14, der beispielsweise pneumatisch, elektrisch oder mittels mechanischer Kurvensteuerung oder dergleichen bewegt wird. Entsprechende Antriebe und/oder Steuerungen können ebenso für ein bewegliches Verschlussteil 13a des Füllventils 13 ausgebildet sein.
Der Verdrängungskolben 14 wirkt beispielsweise mit einem Druckzylinder 15 zusammen, der vor dem Verdrängungskolben 14 eine Kavität 16 zum Zwischenspeichern und, optional, zum Abmessen der Flüssigkeit 7 bereitstellt. Der Zustrom 7d der Flüssigkeit 7 in die Kavität 16 wird beispielsweise mit Hilfe eines Einlassventils 17 selektiv zugelassen und unterbunden.
Das Verschlussteil 13a ist beispielsweise ein Teller, Stößel oder dergleichen und wirkt mit einem entsprechenden Ventilsitz 13b zusammen. Im Bereich des Ventilsitzes 13b ist ferner ein Dichtmittel 13c schematisch angedeutet, das den Ventilsitz 13b druckdicht gegenüber dem Mündungsbereich 6a abschließt. Das Evakuierungsventil 12 kann beispielsweise im Bereich des Ventilsitzes 13b vorhanden bzw. an diesen angeschlossen sein.
Gemäß der 4A wird die Fülleinheit 10 auf den Mündungsbereich 6a aufgesetzt und dichtet diesen gegenüber der Umgebung ab. Vorzugsweise ragt hierbei ein unterer Abschnitt des Füllventils 13 in den Mündungsbereich 6a hinein und verdrängt dabei ein vorgegebenes Luftvolumen. Durch Öffnen des Evakuierungsventils 12 wird an den Innenraum des Zwischenkörpers 5 ein Unterdruck 12a angelegt, der ein Vakuum 8 im Zwischenkörper 5 erzeugt. Am Ende des Evakuierens 2, nach dem Schließen des Evakuierungsventils 12, herrscht im Zwischenkörper 5 der Unterdruck P2, der beispielsweise 50–200 mbar beträgt.
Wie die 4A ferner erkennen lässt, ist das Füllventil 13 beim Evakuieren 2 geschlossen. Dadurch kann die Flüssigkeit 7 aus der Kavität 16 nicht in den Zwischenkörper 5 fließen. Das Einlassventil 17 ist hierbei vorzugsweise geöffnet, so dass die Flüssigkeit 7 in der Kavität 16 unter dem Fülldruck P3 steht.
Zu Beginn des Einfüllens 3 wird das Füllventil 13 geöffnet, in der 4B angedeutet durch das vom Ventilsitz 13b abgehobene Verschlussteil 13a. Somit kann die unter dem Fülldruck P3 stehende Flüssigkeit 7 in den Zwischenkörper 5 fließen. Das Einlassventil 17 ist hierbei in einer geöffneten Stellung, so dass die Flüssigkeit 7 in die Kavität 16 nachfließen kann. Hierbei fließt ein erster Volumenanteil 7a der Flüssigkeit 7 in den Zwischenkörper 5.
Das Ende des Einfüllens 3 ist in der 4B schematisch dargestellt. Vorzugsweise ist der Zwischenkörper 5 dann mit Ausnahme einer Restluftmenge 18 im Mündungsbereich 6a vollständig mit der Flüssigkeit 7 gefüllt und steht dabei unter dem Fülldruck P3. Auch die Kavität 16 ist am Ende des Einfüllens 3 vollständig mit der Flüssigkeit 7 gefüllt. Hierbei bestimmt die Anfangsstellung 14a des Verdrängungskolbens 14 das Volumen der Kavität 16.
Nach Schließen des Einlassventils 17 folgt das in der 4C schematisch dargestellte hydraulische Fertigblasen 4 des Behälters 6, indem der Verdrängungskolben 14 bis in eine Endstellung 14b gefahren worden ist und dabei das zum Fertigblasen 4 benötigte Restvolumen der Flüssigkeit 7 in den Zwischenkörper 5 gedrückt hat. Hierbei fließt ein zweiter Volumenanteil 7b der Flüssigkeit 7 in den Zwischenkörper 5. Der erste und zweite Volumenanteil 7b, 7c addieren sich zum Abfüllvolumen 7c der Flüssigkeit im Behälter 6 resultierend in einem Füllstand 7e.
Der Verdrängungskolben 14 lässt sich auf bekannte Weise positionsgesteuert von der Anfangsstellung 14a in die Endstellung 14b bewegen, so dass ein benötigtes Volumen der Flüssigkeit 7 abgemessen und in den Behälter 6 gedrückt werden kann. Dadurch lassen sich das Abfüllvolumen 7c und der Füllstand 7e an zugehörige Sollwerte angleichen.
Ebenso können Abfüllvolumen 7c und Füllstand 7e durch einen in den Mündungsbereich 6a ragenden unteren Abschnitt 13d des Füllventils 13 gezielt eingestellt werden, da der untere Abschnitt 13d dann einen vorbestimmten Volumenanteil des Mündungsbereichs 6a reproduzierbar einnimmt und Fluide daraus verdrängt, so dass Flüssigkeit 7 entsprechend diesem Volumenanteil nach Abheben der Fülleinheit 10 im fertig ausgeformten Behälter 6 fehlt. Die Verdrängungswirkung des unteren Abschnitts 13d und die jeweils zugelassene Restluftmenge 18 und damit deren Einfluss auf das Abfüllvolumen 7c und den Füllstand 7e lassen sich gezielt durch die Abmessungen des unteren Abschnitts 13d oder vergleichbarer Strukturen der Fülleinheit 10 vorgeben.
Wie die 4D ferner andeutet, kann die Fülleinheit 10 nach Schließen des Füllventils 13 von dem fertig ausgeformten und mit der Flüssigkeit 7 in der Blasform 11 gefüllten Behälter 6 abgehoben werden, sodass der gefüllte Behälter 6 nach den Öffnen der Blasform 11 entnommen und der weiteren Bearbeitung zugeführt werden kann.
Wie die 4A bis 4D ferner erkennen lassen, ist das Füllventil 13, und insbesondere dessen Verschlussteil 13a, parallel und insbesondere koaxial bezüglich des Verdrängungskolbens 14 und seiner Betätigungsrichtung ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine konstruktiv und vom Platzbedarf günstige Bauweise der Fülleinheit 10. Diese konzentrische Bauweise des Füllventils 13 und des Verdrängungskolbens 14 ist insbesondere bei Blasprozessen vorteilhaft, bei denen kein mechanisches Recken der Vorformlinge erforderlich ist.
Die Bewegung des Verdrängungskolbens 14 zwischen seiner Anfangsstellung 14a und seiner Endstellung 14b kann sowohl druckgesteuert als auch zeitgesteuert oder positionsgesteuert sein. Beispielsweise kann die Endstellung 14b erreicht sein, wenn ein vorgegebener Fertigblasdruck P4 in/an der Kavität 16 gemessen wird. Ebenso könnte der Verdrängungskolben 14 für eine vorgegebene Zeitspanne ausgehend von seiner Anfangsposition 14a bewegt werden, um beispielsweise einen vorgegebenen zeitlichen Ablauf des hydraulischen Fertigblasens 4 auch bei unterschiedlichen Maschinengeschwindigkeiten einzuhalten. Ebenso wäre es denkbar, sowohl die Ausgangsstellung 14a als auch die Endstellung 14b des Verdrängungskolbens 14 im Sinne einer Positionssteuerung fest vorzugeben. Diese Varianten der Steuerung des Verdrängungskolbens 14 werden durch das Zusammenwirken des inkompressiblen Blasfluids, also der Flüssigkeit 7, mit der Blasform 11 ermöglicht. Ebenso ergibt sich daraus eine zwangsläufig vollständige Füllung des Behälters 6 mit Ausnahme der Restluftmenge 18 bzw. des in den Mündungsbereich 6a ragenden unteren Abschnitts 13d.
Aufgrund der vorangegangenen Füllung des Zwischenkörpers 5 mit der Flüssigkeit 7 beim Fülldruck P3 ist für das hydraulische Fertigblasen 4 nur ein vergleichsweise geringes Volumen der Kavität 16 bzw. des zwischen der Anfangsstellung 14a und der Endstellung 14b verdrängten Flüssigkeit 7 nötig. Dadurch lässt sich die Fülleinheit 10 mit der Kavität 16 vergleichsweise kompakt ausbilden. Da lediglich noch die nach der Evakuierung 2 und dem Füllen 3 beim Fülldruck P3 verbliebene Restluftmenge 18 mit der unter dem Fertigblasdruck P4 stehenden Flüssigkeit 7 in Kontakt kommt, löst sich nur eine vernachlässigbare Luftmenge in der Flüssigkeit 7.
Nach dem Schließen des Füllventils 13 kann das Einlassventil 17 wieder geöffnet und der Verdrängungskolben 14 zurück in seine Anfangsstellung 14a gefahren werden, so dass die Fülleinheit 10 entsprechend der 4A für den nächsten Füllvorgang bereitsteht.
Die 5 zeigt eine Teilansicht einer Blasfüllmaschine 100 mit einem kontinuierlich um eine Drehachse 101 drehbaren Karussell 102, an dem umfänglich mehrere Blasfüllstationen 20 befestigt sind. Diese sind, im Gegensatz zur Ausführungsform der 4A bis 4D, während des Vorblasens 1, des Evakuierens 2, des Einfüllens 3 und des Fertigblasens 4 der Behälter 6 an jeweils zugeordneten Blasformen 21 (lediglich schematisch angedeutet) durchgehend verankert.
Die Blasfüllstationen 20 umfassen Ventilblöcke 20a, in denen beispielsweise separate Ventile zum Vorblasen, Fertigblasen und Ablassen von Blasluft sowie zum Evakuieren der Behälter 6 vorhanden sind. Derartige blockartige zusammengefasste Ventile sind prinzipiell bekannt und daher weder bildlich dargestellt noch im Detail beschrieben.
Die Blasfüllstationen 20 umfassen ferner Abdichtventile 22, die einen pneumatischen Fluidbereich mit Blasluftkanälen 32 zum pneumatischen Blasen und Evakuieren von einem hydraulischen Fluidbereich mit Füllventilen 23 zum Füllen und gegebenenfalls zum hydraulischen Fertigblasen steuerbar trennen. Die Abdichtventile 22 werden für pneumatische Fluide geöffnet und gegenüber hydraulischen Fluiden geschlossen. In Kombination mit den Ventilblöcken 20a kann dadurch die Funktion der Evakuierungsventile 12 gemäß 4A bis 4D implementiert werden.
An die Blasfüllstationen 20 ist ferner ein geeignet steuerbarer Verdrängungskolben 24 beispielsweise mittels Druckschlauch angeschlossen. Der Verdrängungskolben 24 ist in einem Druckzylinder 25 zur Erzeugung eines Fertigblasdrucks P4 beweglich. Der Verdrängungskolben 24 und der Druckzylinder 25 umschließen eine Kavität 26 zum Abmessen und/oder Zwischenspeichern der Flüssigkeit 7.
Zum Öffnen und Schließen des Abdichtventils 22 und des Follventils 23 sind in der Blasfüllstation 20 ein längs verschiebbares inneres Rohr 27 und ein längs verschiebbares äußeres Rohr 28, vorzugsweise konzentrisch, umeinander ausgebildet.
Als Schaltantrieb des inneren Rohrs 27 ist beispielsweise ein in der 5 angedeuteter Hubkolben 29 oder dergleichen ausgebildet. Als Schaltantrieb des äußeren Rohrs 28 ist beispielsweise eine Hubeinheit 30 oder dergleichen ausgebildet. Es wäre allerdings auch denkbar, die Ansteuerung und Schaltantrieb des inneren Rohrs 27 und des äußeren Rohrs 28 aneinander zu koppeln, um beispielsweise gleichzeitig gegenläufige Bewegungen des inneren Rohrs 27 und des äußeren Rohrs 28 auszuführen.
In der Blasfüllstation 20 ist mittig, insbesondere konzentrisch im inneren Rohr 27, eine optionale Reckstange 31 zum mechanischen Recken der Vorformlinge geführt.
Wie insbesondere die 6 und 7 erkennen lassen, sind im unteren Bereich der Blasfüllstation 20 mehrere Blasluftkanäle 32 ausgebildet, die sich mit Hilfe des Abdichtventils 22 zum Mündungsbereich 6a des Zwischenkörpers 5 bzw. des Behälters 6 hin öffnen und schließen lassen.
Das Zusammenwirken des inneren Rohrs 27 und des äußeren Rohrs 28 beim Öffnen/Schließen des Abdichtventils 22 und des Füllventils 23 ist in den 6 und 7 ausschnittsweise in vergrößertem Maßstab verdeutlicht.
Die 6 zeigt den Hubkolben 29 in einer unteren Stellung 29a, in der er das mit dem Hubkolben 29 verbundene innere Rohr 27 in eine untere Stellung 27a bewegt hat. Ein unterer Abschnitt des inneren Rohrs 27 bildet ein inneres Verschlussteil 23a des Füllventils 23 aus.
In der 6 ist ferner das äußere Rohr 28 in einer oberen Stellung 28a. Im unteren Bereich des äußeren Rohrs 28 ist sowohl ein äußeres Verschlussteil 23b des Füllventils 23 als auch ein unteres Verschlussteil 22a des Abdichtventils 22 ausgebildet.
Das untere Verschlussteil 22a wirkt mit einem Ventilsitz 22b zum Schließen und Öffnen des Abdichtventils 22 zusammen. Das innere Verschlussteil 23a am inneren Rohr 27 wirkt mit dem äußeren Verschlussteil 23b am äußeren Rohr 28 zum Schließen und Öffnen des Füllventils 23 zusammen.
In der oberen Stellung 28a des äußeren Rohrs 28 sind die Verschlussteile 23a und 23b im abdichtenden Kontakt miteinander, so dass ein zwischen dem inneren Rohr 27 und dem äußeren Rohr 28 ausgebildeter Füllkanal 33 für die Flüssigkeit 7 geschlossen wird. Gleichzeitig ist durch das Anheben des äußeren Rohrs 28 in seine obere Stellung 28a ein abdichtender Kontakt zwischen dem unteren Verschlussteil 22a und dem Ventilsitz 22b aufgehoben, so dass die Blasluftkanäle 32 zum Behälter 6 hin geöffnet sind.
Somit zeigt die 6 die Blasfüllstation 20 mit geschlossenem Füllventil 23 und mit geöffnetem Abdichtventil 22. An den Blasluftkanal 32 lässt sich, beispielsweise mittels Ventilsteuerung im Ventilblock 20a, wahlweise eine Überdruckquelle oder eine Unterdruckquelle anschließen, so dass über den am Abdichtventil 22 geöffneten Blasluftkanal 32 sowohl das Vorblasen 1, das Zwischenblasen 1a und das Fertigblasen 4 erfolgen kann, als auch das Evakuieren 2.
Die 7 zeigt den Hubkolben 29 in einer oberen Stellung 29b, in der das innere Rohr 27 mit dem inneren Verschlussteil 23a des Füllventils 23 angehoben ist. Zusätzlich befindet sich das äußere Rohr 28 in einer unteren Stellung 28b, so dass das daran befestigte untere Verschlussteil 22a im abdichtenden Kontakt mit dem Ventilsitz 22b ist. Dadurch ist des Abdichtventil 22 in einer geschlossenen Stellung, in dem der Blasluftkanal 32 zum Behälter hin 6 verschlossen ist.
Durch das Absenken des äußeren Rohrs 28 wird auch das daran befestigte äußere Verschlussteil 23b nach unten bewegt, so dass der Füllkanal 33 zum Behälters 6 hin vollständig geöffnet wird und sich das Füllventil 23 somit in seiner geöffneten Stellung befindet.
In der geschlossenen Stellung des Abdichtventils 22 dichtet das untere Verschlussteil 22a sowohl gegenüber dem Mündungsbereich 6a als auch gegenüber den Blasluftkanälen 32 ab. In dieser Stellung lässt sich das Füllventil 23 durch Anheben des inneren Rohrs 27 gezielt und vollständig öffnen.
Die insbesondere gegenläufige Betätigung des inneren und äußeren Rohrs 27, 28 entlang gemeinsamer Längsrichtung 34 erlaubt schnelle und kurze Schaltbewegungen.
In der Blasfüllstation 20 ist zwischen dem Füllventil 23 und der Behältermündung 6a ein sogenannter Totraum 35 ausgebildet, dessen Volumen als VT in die Berechnung des Abfüllvolumens VF gemäß der Formel I eingeht. Der Totraum 35 dient gegebenenfalls als Zwischenspeicher für einen Anteil der Flüssigkeit 7, der im Zwischenkörper 5 erst nach dessen weiterer Ausdehnung Platz findet.
Die Reckstange 31 ist in dem inneren Rohr 27 abdichtend gelagert und lässt sich für ein mechanisches Recken des Vorformlings auf bekannte Weise nach unten vorschieben.
Mit dem Verdrängungskolben 24 lässt sich wie mit dem Verdrängungskolben 14 gemäß der 4A bis 4D arbeiten. Die Kavität 26 der Blasfüllstation 20 kann sowohl zum Zwischenspeichern der Flüssigkeit 7, zum Abmessen und gezielten Dosieren der Flüssigkeit 7 beim Füllen 3 des Zwischenkörpers 5, und/oder für das Füllen 3 und das hydraulische Fertigblasen 4 des Behälters 6 verwendet werden.
Die Ansteuerung der Fülleinheit 10 und/oder der Blasfülleinheiten 20 erfolgt mit Hilfe pneumatischer, elektrischer und/oder mechanischer Steuerungen auf an sich bekannte Weise und ist daher nicht näher erläutert. Auch das Zuführen von geeignet konditionierten Vorformlingen und die Entnahme der fertig geblasenen und gefüllten Behälter 6 können mithilfe herkömmlicher Einlaufsterne und Auslaufsterne erfolgen.
Die Blasfüllmaschine 100 arbeitet vorzugsweise bei kontinuierlicher Drehung des Karussells 102. Die Blasformen 11, 21 können hierbei eine bekannte Bauform aufweisen. Die Fülleinheit 10 und/oder der Blasfülleinheit 20 lassen sich aber auch in Blasmaschinen vom Geradläufertyp und/oder in taktweise betriebenen Blasfüllmaschinen einsetzen. Hier ist es denkbar, dass die Vorformlinge und/oder Behälter mittels Schlitten/Movern/Shuttles zu den Fülleinheiten und/oder Blasfülleinheiten hin- bzw. wegbewegt werden. Diese Schlitten/Mover/Shuttles sind vorzugsweise individuell steuerbar und Teil eines Linearmotorsystems.
Die Vorformlinge und die fertig geblasenen Behälter 6 bestehen vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus PET. Die Flüssigkeit 7 ist vorzugsweise ein in die Behälter 6 abzufüllendes Produkt, beispielsweise ein Getränk.
An der Blasmaschine 100 können wahlweise Blasfüllstationen 20 oder Fülleinheiten 10 vorhanden sein. Hierbei eignet sich die Fülleinheit 10 insbesondere zur Durchführung des Blasfüllverfahrens mit hydraulischem Fertigblasen 4. Die Blasfüllstationen 20 eignen sich für sämtliche bezüglich der 1 bis 3 beschriebenen Blasfüllverfahren, insbesondere auch für derartige Streckblasfüllverfahren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2011/0031659 A1 [0002]
EP 1529620 B1 [0003]
EP 2595792 B1 [0004, 0005]

Claims

Verfahren zum Ausformen und Füllen von Behältern (6) in insbesondere an einer Blasmaschine (100) umlaufenden Blasformen (11, 21), umfassend folgende Schritte: a) Pneumatisches Vorblasen (1) von Vorformlingen zu Zwischenkörpern (5); b) Evakuieren der Zwischenkörper auf einen Unterduck (P2) und anschließendes Einfüllen eines ersten Volumenanteils (7a) einer Flüssigkeit (7), die insbesondere ein abzufüllendes Produkt ist, in die Zwischenkörper; und c) Fertigblasen (4) der Zwischenkörper zu den Behältern und Einfüllen eines zweiten Volumenanteils (7b) der Flüssigkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Volumen der Behälter (6) höchstens doppelt so groß ist wie das Volumen der Zwischenkörper (5).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der erste und zweite Volumenanteil (7a, 7b) zu einem vorgegebenen Abfüllvolumen (7c) der Flüssigkeit (7) addieren.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Behälter im Schritt c) pneumatisch geblasen wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zwischen den Schritten a) und b) ein Schritt des Zwischenblasens (1a) ausgeführt wird mit einem Zwischenblasdruck (P1a), der größer ist als ein im Schritt a) verwendeter Vorblasdruck (P1) und kleiner als ein im Schritt c) verwendeter Fertigblasdruck (P4).
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Volumen (VF) der Flüssigkeit (7) aus dem im Schritt b) vorliegenden Volumen (VZ) des Zwischenkörpers (5), dem Volumen (VT) eines Tatraums (35) zwischen Behältermündung (6a) und Füllventil (23), einem im Zwischenkörper und Tatraum zu Beginn des Einfüllens (3) herrschenden Unterdruck (P2) und einem in der Flüssigkeit herrschenden Überdruck (P3) berechnet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Behälter im Schritt c) hydraulisch geblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 7, wobei der erste und zweite Volumenanteil (7a, 7b) der Flüssigkeit (7) vor dem Einfüllen (3) abgemessen und insbesondere zwischengespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 3 und 7, wobei ein vorgegebenes Abfüllvolumen (7c) der Flüssigkeit (7) durch gezielte Fluidverdrängung, insbesondere Luftverdrängung, mittels in die Zwischenkörper (5) ragenden Füllventilen (13) und/oder Reckstangen (31) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste Volumenanteil (7a) aus einem Füllkessel/Ringkessel unter einem Druck von höchstens 10 bar zugeführt wird und der zweite, demgegenüber kleinere Volumenanteil (7b) unter einem Druck von wenigstens 30 bar mittels eines Verdrängungskolbens (14, 24) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Verdrängungskolben (14, 24) von recycelter Vorblas- und/oder Zwischenblasluft angetrieben wird.
Blasmaschine (100) mit mehreren insbesondere an einem Karussell (102) umlaufenden Blasfüllstationen (20) zum Ausformen und Füllen von Behältern (6) nach dem Verfahren nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Blasfüllstationen (20) umfassen: – Blasluftkanäle (32) zum pneumatischen Vorblasen von Vorformlingen wenigstens zu Zwischenkörpern (5) und zum Evakuieren der Zwischenkörper; – Füllkanäle (33) zum Einfüllen einer Flüssigkeit (7) in die evakuierten Zwischenkörper (5), wobei an den Blasluftkanälen (32) Abdichtventile (22) und an den Füllkanälen (33) Füllventile (23) zum selektiven Einleiten eines Gases oder der Flüssigkeit (7) in die Zwischenkörper (5) unter Fertigblasdruck (P4) ausgebildet sind, um die Zwischenkörper (5) in Blasformen (11, 21) pneumatisch oder hydraulisch zu den Behältern (6) fertig zu blasen.
Blasmaschine nach Anspruch 12, wobei die Blasfüllstationen jeweils separat auf einen Mündungsbereich (6a) der Behälter (6) aufsetzbare Vorblaseinheiten mit Blasventilen und Fülleinheiten (10) mit Evakuierungsventilen (12) und Füllventilen (13) umfassen.
Blasmaschine nach Anspruch 13, wobei die Fülleinheiten (10) einen insbesondere koaxial entlang eines Verschlussteils (13a) des Füllventils (13) beweglichen Verdrängungskolben (14) zum Pressen der Flüssigkeit (7) in den Zwischenkörper (5) unter Fertigblasdruck (P4) umfassen.
Blasmaschine nach Anspruch 12, wobei die Blasfüllstationen (20) jeweils ein inneres Rohr (27) und ein des innere Rohr insbesondere koaxial umgebendes äußeres Rohr (28) umfassen, zwischen denen der Füllkanal (33) ausgebildet ist, und die relativ zueinander in Längsrichtung (34) beweglich ausgebildet sind, um den Füllkanal zu verschließen.
Blasmaschine nach Anspruch 15, wobei das äußere Rohr (28) ferner in Längsrichtung (34) in einen im Bereich der Blasluftkanäle (32) ausgebildeten Ventilsitz (12b) bewegbar ist, um die Blasluftkanäle zu verschließen.
Blasmaschine nach Anspruch 15 oder 16, wobei sich das innere und das äußere Rohr (27, 28) gegenläufig bewegen lassen, um gleichzeitig das Abdichtventil (22) zum Blasen und/oder Evakuieren der Zwischenkörper (5) zu öffnen und das Füllventil (23) zum Einfüllen der Flüssigkeit (7) zu schließen, und umgekehrt.
Blasmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die Blasfüllstationen (20) ferner Kavitäten (26) zum Abmessen und Zwischenspeichern der Flüssigkeit (7) umfassen, wobei die Kavitäten insbesondere von Verdrängungskolben (24) und Druckzylindern (25) zum gemeinsamen Erzeugen des Fertigblasdrucks (P4) begrenzt sind.