DE102019114956B4 - Device for producing containers filled with a liquid product from preforms - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern (15) aus Vorformlingen (14) durch Einleiten des Füllguts unter Druck in die jeweils in einer Form aufgenommenen Vorformlinge (14), umfassend insbesondere einen Füllgutspeicher (11), der das Füllgut insbesondere unter Druck abgeben kann, und ein damit über eine Zuleitung (12a, 12b; 62a, 62b) verbundenes Füllventil (13), das in geöffnetem Zustand ein Einleiten von Füllgut in die Vorformlinge (14) erlaubt und im geschlossenen Zustand die Zuleitung (12a, 12b; 62a, 62b) sperrt, wobei zwischen Füllgutspeicher (11) und Füllventil (13) in der Zuleitung (12a, 12b; 62a, 62b) eine Verdrängerpumpe (20, 40) mit einer Füllkammer (21, 41) für das Füllgut und mit einem darin beweglich geführten Verdrängungskörper (22, 42) vorgesehen ist, der die Füllkammer (21, 41) in eine obere und eine untere Teilkammer (23, 24; 49, 50) unterteilt, wobei die untere Teilkammer (23, 49) der Füllkammer über einen eingangsseitigen Abschnitt (12a, 62a) der Zuleitung mit dem Flüssigkeitsspeicher (11) und über einen ausgangsseitigen Abschnitt (12a, 62a) mit dem Füllventil (13) verbunden ist, und die Verdrängerpumpe (20, 40) so ausgelegt ist, dass sie das in der Füllkammer (21, 41) befindliche Füllgut mit dem zur Ausformung der Vorformlinge (14) erforderlichen Druck durch Bewegung des Verdrängungskörpers (22, 42) in den ausgangsseitigen Abschnitt (12b, 62b) der Zuleitung abgeben kann, und zwischen Flüssigkeitsspeicher (11) und Füllkammer (21, 41) ein Ladeventil (80, 90) vorgesehen ist, das den Zufluss an Füllgut in die Füllkammer (21, 41) regelt, wobei das Ladeventil (80, 90) in einer der Seitenwände (60) der unteren Teilkammer (23, 49) der Füllkammer (21, 41) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluidverbindung zwischen Füllgutspeicher (11) und der oberen Teilkammer (50) vorgesehen ist.Device for producing containers (15) filled with a liquid filling material from preforms (14) by introducing the filling material under pressure into the respective preforms (14) held in a mold, comprising in particular a filling material reservoir (11) which stores the filling material in particular under pressure and a filling valve (13) connected thereto via a feed line (12a, 12b; 62a, 62b), which in the open state allows filling material to be introduced into the preforms (14) and in the closed state the feed line (12a, 12b; 62a, 62b) blocks, with a displacement pump (20, 40) with a filling chamber (21, 41) for the filling material and with a therein movably guided displacement body (22, 42) is provided, which divides the filling chamber (21, 41) into an upper and a lower partial chamber (23, 24; 49, 50), the lower partial chamber (23, 49) of the filling chamber above an inlet-side section (12a, 62a) of the supply line is connected to the liquid reservoir (11) and via an outlet-side section (12a, 62a) to the filling valve (13), and the displacement pump (20, 40) is designed in such a way that it in the filling chamber (21, 41) can be filled with the pressure required for shaping the preforms (14) by moving the displacement body (22, 42) in the outlet-side section (12b, 62b) of the supply line, and between the liquid reservoir (11) and filling chamber (21, 41) a charging valve (80, 90) is provided, which regulates the inflow of filling material into the filling chamber (21, 41), the charging valve (80, 90) being in one of the side walls (60) of the lower partial chamber (23, 49) of the filling chamber (21, 41), characterized in that a fluid connection is provided between the filling material reservoir (11) and the upper partial chamber (50).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Gattungsgemäße Vorrichtungen kommen zum Einsatz in Behälterform- und -füllanlagen. In solchen Anlagen werden thermisch konditionierte Vorformlinge durch Einleiten von flüssigem Füllgut unter hohem Druck gleichzeitig in die gewünschte Behälterform expandiert und befüllt. Die Vorformlinge sind dabei während des Form- und Füllvorganges in einer Form angeordnet, die die endgültige gewünschte Behälterform vorgibt.Generic devices are used in container molding and filling systems. In such systems, thermally conditioned preforms are simultaneously expanded into the desired container shape and filled by introducing liquid filling material under high pressure. During the molding and filling process, the preforms are arranged in a mold that specifies the final desired container shape.

Die thermische Konditionierung der Vorformlinge erfolgt z. B. in Heizgassen oder Heizstrecken, wie z.B. sie in der WO 2012/083910 beschrieben sind.The thermal conditioning of the preforms is z. B. in Heizgassen or heating sections, such as in the WO 2012/083910 are described.

Die erwähnten Form- und Füllanlagen sind im Stand der Technik bekannt. Es wird hierzu auf die DE 10 2010 007 541 verwiesen.The aforementioned forming and filling systems are known in the prior art. It will refer to the DE 10 2010 007 541 referred.

Form- und Füllanlagen sollen herkömmliche Anlagen ersetzen, in denen eine separate Blas- und eine separate Füllstation vorgesehen sind. In herkömmlichen Anlagen werden die thermisch konditionierten Vorformlinge in zwei Schritten zunächst in einer Blasstation durch Einleiten von Gas unter Hochdruck zu den fertigen Behältern ausgeformt, die dann in einem nächsten Schritt in der Füllstation befüllt werden.Form and fill lines are designed to replace traditional lines that have a separate blowing and filling station. In conventional systems, the thermally conditioned preforms are first formed in two steps in a blow molding station by introducing high-pressure gas into the finished containers, which are then filled in the filling station in the next step.

Bei bekannten Form- und Füllanlagen erfolgt das Formen und Befüllen dagegen in einem Schritt. Wie oben bereits gesagt wird dazu das Füllgut unter hohem Druck in dergewünschten Dosiermenge und den gewünschten Taktzahlen in die Vorformlinge geleitet. Typische Füllzeiten liegen im Bereich von 100-150 ms, was Volumenströme von bis zu 20 Liter/s und Drücke von bis zu 40 bar erfordert.In contrast, in known forming and filling systems, forming and filling takes place in one step. As already mentioned above, the filling material is fed into the preforms under high pressure in the desired dosing quantity and the desired number of cycles. Typical filling times are in the range of 100-150 ms, which requires volume flows of up to 20 liters/s and pressures of up to 40 bar.

Im Hinblick auf diese Anforderungen sind in bekannten Form- und Füllanlagen z.B. gattungsgemäße Vorrichtungen vorgesehen, die die benötigten Drücke und Volumenströme ermöglichen sollen.In view of these requirements, devices of this type are provided in known molding and filling systems, for example, which are intended to enable the required pressures and volume flows.

Diese Vorrichtungen weisen in der Regel einen Füllgutspeicher auf oder sind mit einer Füllgutquelle verbunden, die über eine Zuleitung mit einem Füllventil verbunden ist, das den Zugang zu den Vorformlingen beherrscht.As a rule, these devices have a filling material reservoir or are connected to a filling material source which is connected via a supply line to a filling valve which controls access to the preforms.

In der Regel handelt es sich bei dem Füllgutspeicher um einen mit einer Druckpumpe beaufschlagten Druckspeicher, der das Füllgut mit einem definierten Druck in die Zuleitung abgibt.As a rule, the filling material reservoir is a pressure reservoir which is acted upon by a pressure pump and delivers the filling material into the supply line at a defined pressure.

Bei bekannten Vorrichtungen ist weiterhin zwischen Füllgutspeicher und Füllventil eine Verdrängerpumpe angeordnet. Der Füllgutspeicher steht über einen ersten eingangsseitigen Abschnitt der Zuleitung mit der Verdrängerpumpe in Fluidverbindung, die ihrerseits über einen zweiten ausgangsseitigen Abschnitt der Zuleitung mit dem Füllventil verbunden ist.In known devices, a positive-displacement pump is also arranged between the filling material reservoir and the filling valve. The filling material reservoir is in fluid communication with the displacement pump via a first inlet-side section of the feed line, which in turn is connected with the filling valve via a second outlet-side section of the feed line.

Die Verdrängerpumpe dient dazu, den erforderlichen Fülldruck und Volumenstrom bereitzustellen, mit dem das Füllgut über den zweiten Abschnitt der Zuleitung bei geöffnetem Füllventil in den Vorformling bzw. den sich bildenden Behälter abgegeben wird.The displacement pump serves to provide the required filling pressure and volumetric flow with which the filling material is delivered via the second section of the feed line into the preform or the container being formed when the filling valve is open.

Bei gattungsgemäßen Vorrichtungen ist zwischen Füllgutspeicher und Verdrängerpumpe ein sogenanntes Ladeventil vorgesehen, das die Flüssigkeitsabgabe aus dem Füllgutspeicher an die Verdrängerpumpe regelt. Es kann sich dabei z.B. um ein Kugel- oder Klappenventil handeln.In the case of devices of this type, what is known as a charging valve is provided between the filling material reservoir and the displacement pump, which valve regulates the delivery of liquid from the filling material reservoir to the displacement pump. This can be a ball or flap valve, for example.

Die in gattungsgemäßen Vorrichtungen vorgesehene Verdrängerpumpe ist z.B. eine taktweise arbeitende Pumpe, die eine Füllkammer für das Füllgut und einen darin beweglich geführten Verdrängungskörper z. B. einen Kolben, aufweist. Der Verdrängungskörper teilt die Füllkammer in eine obere und eine untere Teilkammer, wobei die untere Teilkammer mit dem eingangsseitigen und mit dem zum Füllventil führenden ausgangsseitigen Abschnitt der Zuleitung verbunden ist.The positive displacement pump provided in devices of this type is, for example, a pump that works in cycles and has a filling chamber for the filling material and a displacement body e.g. B. has a piston. The displacement body divides the filling chamber into an upper and a lower sub-chamber, the lower sub-chamber being connected to the inlet-side section of the feed line and to the outlet-side section leading to the filling valve.

In einem typischen Füll- und Formvorgang wird zunächst das Ladeventil geöffnet und die untere Teilkammer mit der gewünschten Menge an Füllgut befüllt, wobei der Verdrängungskörper in eine Ausgangsposition verfahren wird oder sich bereits in dieser Position befindet. Dann wird das Ladeventil geschlossen, das Füllventil geöffnet und das in der unteren Teilkammer befindliche Füllgut durch Verfahren des Verdrängungskörpers nach unten mit dem gewünschten Druck durch das geöffnete Füllventil in den Vorformling gedrückt. Die US 2016/0354966A1 zeigt z.B. eine solche gattungsgemäße Vorrichtung.In a typical filling and shaping process, the loading valve is first opened and the lower partial chamber is filled with the desired quantity of filling material, with the displacement body being moved into a starting position or already being in this position. Then the charging valve is closed, the filling valve is opened and the filling material in the lower sub-chamber is pressed downwards with the desired pressure through the opened filling valve into the preform by moving the displacement body. The US2016/0354966A1 shows, for example, such a generic device.

Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen ist, dass die als Ladeventil eingesetzten Klappen- oder Kugelventile relativ lange Schaltzeiten haben, wodurch die gewünschten Taktzahlen nur relativ schwer darstellbar sind. Außerdem weisen die bekannten Vorrichtungen relativ hohe Totraumvolumina auf, d.h. Bereiche, in denen sich zwischen den Befüllvorgängen kein Füllgut befindet, was nicht erwünscht ist.A disadvantage of the known devices is that the flap or ball valves used as charging valves have relatively long switching times, as a result of which the desired cycle numbers are relatively difficult to achieve. In addition, the known devices have relatively high dead space volumes, i.e. areas in which there is no filling material between the filling processes, which is undesirable.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, dass die erforderlichen Taktzahlen leicht erreicht werden können und bei der das Totraumvolumen deutlich verringert ist.The object of the invention is therefore to improve a generic device in such a way that the required number of cycles can be easily achieved and in which the dead space is significantly reduced.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.This problem is solved with a device that has the features of claim 1 .

Ähnlich wie beim Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere einen Füllgutspeicher auf, insbesondere einen Druckspeicher, der über eine Zuleitung mit einem Füllventil verbunden ist, über das Füllgut in einen in einer Form aufgenommenen Vorformling abgegeben werden kann. Genausogut ist es auch möglich, dass die Vorrichtung mit einer geeigneten Füllgutquelle verbunden ist.Similar to the prior art, the device according to the invention has in particular a filling material reservoir, in particular a pressure reservoir, which is connected via a supply line to a filling valve, via which filling material can be dispensed into a preform received in a mold. It is just as possible for the device to be connected to a suitable filling material source.

Weiterhin ist in der Zuleitung eine Verdrängerpumpe mit einer Füllkammer vorgesehen mit einer unteren Teilkammer, die über einen eingangsseitigen Abschnitt der Zuleitung mit dem Füllgutspeicher und über einen ausgangsseitigen Abschnitt der Zuleitung mit dem Füllventil verbunden ist.Furthermore, a positive displacement pump with a filling chamber is provided in the supply line with a lower partial chamber which is connected to the filling material reservoir via an input-side section of the supply line and to the filling valve via an output-side section of the supply line.

Wie im Stand der Technik wird auch bei dieser Vorrichtung in der Regel das Füllgut bevorzugt mit einem bestimmten Druck von dem Füllgutspeicher bzw. der Füllgutquelle in die Füllkammer der Verdrängerpumpe abgegeben und dann von der Verdrängerpumpe mit einem anderen, in der Regel gegenüber dem Ausgangsdruck des Füllgutspeichers erhöhtem Druck aus der Füllkammer in Richtung Füllventil gedrückt. Denkbar ist aber auch, dass der Druck unverändert bleibt bzw. sogar verringert wird. Hierzu könnten entsprechende Druckminderer etc. vorgesehen werden.As in the prior art, with this device the filling material is usually delivered from the filling material reservoir or the filling material source into the filling chamber of the positive displacement pump at a certain pressure and then from the positive displacement pump at a different pressure, generally opposite to the outlet pressure of the filling material reservoir increased pressure from the filling chamber in the direction of the filling valve. However, it is also conceivable that the pressure remains unchanged or is even reduced. Appropriate pressure reducers etc. could be provided for this purpose.

Wie in der gattungsgemäßen US 2016/0354 966 A1 ist das Ladeventil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung unmittelbar an der Füllkammer, nämlich in einer Seitenwand der unteren Teilkammer, vorgesehen.As in the generic US 2016/0354 966 A1 the loading valve in the device according to the invention is provided directly on the filling chamber, namely in a side wall of the lower partial chamber.

Bei dem in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehenen Ladeventil kann es sich um jedes geeignete Ventil handeln, mit dem eine Öffnung in der Seitenwand freigegeben bzw. verschlossen werden kann. Bevorzugt weist das Ladenventil einen Ventilstößel auf, an dessen freiem Ende eine Ventilscheibe vorgesehen ist, mit der eine Öffnung in der Seitenwand der Füllkammer freigegeben bzw. verschlossen werden kann. Zum Öffnen bzw. Schließen der Öffnung muss der Ventilstößel lediglich um eine geringe Strecke in Längsrichtung verfahren werden, was z. B. über einen pneumatischen Antrieb erfolgen kann.The charging valve provided in the device according to the invention can be any suitable valve with which an opening in the side wall can be opened or closed. The loading valve preferably has a valve tappet, at the free end of which a valve disk is provided, with which an opening in the side wall of the filling chamber can be opened or closed. To open or close the opening, the valve tappet only has to be moved a small distance in the longitudinal direction, which z. B. can be done via a pneumatic drive.

Der Vorteil ist, dass mit einem solchen Ventil relativ kurze Schaltzeiten und damit hohe Taktzahlen möglich sind.The advantage is that with such a valve, relatively short switching times and thus high cycle rates are possible.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung fließt das Füllgut zunächst in eine an die Füllkammer angrenzende Vorkammer im Innenraumbereich der Verdrängerpumpe und von dort aus bei geöffnetem Ventil in die untere Teilkammer. Die Vorkammer bildet damit den Endbereich des eingangsseitigen Abschnitts der Zuleitung, wobei sich zumindest ein Teil der Ventilkonstruktion, insbesondere der Ventilstößel, in der Vorkammer befindet bzw. durch diese verläuft.In the device according to the invention, the filling material first flows into an antechamber adjoining the filling chamber in the interior area of the displacement pump and from there, when the valve is open, into the lower partial chamber. The antechamber thus forms the end region of the inlet-side section of the supply line, with at least part of the valve construction, in particular the valve tappet, being located in the antechamber or running through it.

In diesem Zusammenhang sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Ventilstö-ßel von einem flexiblen Membranring umgeben ist. Dieser Membranring umgibt den Ventilstößel innenseitig abgedichtet und ist außenseitig abgedichtet mit Innenwandbereichen der Vorkammer verbunden.In this context, an embodiment of the invention provides that the valve tappet is surrounded by a flexible membrane ring. This membrane ring surrounds the valve tappet in a sealed manner on the inside and is connected to the inner wall regions of the antechamber in a sealed manner on the outside.

Der Membranring unterteilt die Vorkammer damit in zwei Teilbereiche, einen unteren, von der Füllkammer abgewandten und einen oberen mit der Füllkammer bei geöffnetem Ladeventil in Verbindung stehenden Bereich. Aufgrund seiner flexiblen Eigenschaften kann sich der Membranring bei Hub- und Senkbewegungen des Ventilstößels entsprechend anpassen bzw. verformen, ohne dass die Abdichtung zwischen unterem und oberem Teil der Vorkammer aufgehoben wird.The diaphragm ring thus divides the antechamber into two partial areas, a lower area facing away from the filling chamber and an upper area connected to the filling chamber when the charging valve is open. Due to its flexible properties, the membrane ring can adapt or deform accordingly during lifting and lowering movements of the valve tappet without the seal between the lower and upper part of the antechamber being broken.

Damit wird sichergestellt, dass der obere Teilbereich der Vorkammer, der mit dem Füllgut in Kontakt kommt, nicht durch Substanzen aus anderen Bereichen der Verdrängerpumpe, z.B. der Ventilpneumatik etc. verunreinigt werden kann.This ensures that the upper part of the antechamber, which comes into contact with the filling material, cannot be contaminated by substances from other areas of the positive displacement pump, e.g. the valve pneumatics, etc.

Um den relativ hohen auf die Membran wirkenden Druck durch das in die Vorkammer einfließende Füllgut zu kompensieren, ist schließlich weiterhin bei dieser Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der untere Bereich der Vorkammer mit einer Stützflüssigkeit gefüllt ist, die den Membranring gegenüber von oben wirkendem Druck stabilisiert.In order to compensate for the relatively high pressure acting on the membrane from the filling material flowing into the antechamber, this embodiment of the invention also provides for the lower area of the antechamber to be filled with a supporting liquid, which stabilizes the membrane ring against the pressure acting from above .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet damit mit einem Ventil, das hohe Taktzahlen ermöglicht. Durch die Anordnung des Ventils in unmittelbarer Nähe zur Füllkammer werden weiterhin die Totraumvolumina so weit wie möglich reduziert.The device according to the invention thus works with a valve that enables high cycle rates. By arranging the valve in the immediate vicinity of the filling chamber, dead space volumes are reduced as far as possible.

Die Abtrennung des Bereiches der Verdrängerpumpe, durch den das Füllgut in die Füllkammer einfließt, mit einem Membranring sorgt weiterhin dafür, dass etwaige Kontaminationen von Füllgut weitgehend reduziert werden, und auch die Reinigbarkeit wird erheblich erleichtert.The separation of the area of the positive displacement pump through which the filling material flows into the filling chamber with a diaphragm ring also ensures that any contamination of the filling material is largely reduced, and cleaning is also made considerably easier.

Wie bereits ausgeführt, wird bei dem in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt eingesetzten Ladeventil mittels eines z. B. pneumatisch bewegbaren Ventilstößels eine Öffnung in einer Seitenwand der unteren Teilkammer mit einer Ventilscheibe verschlossen bzw. geöffnet. Es versteht sich, dass sich die Scheibe dabei innerhalb oder außerhalb der Füllkammer, also auch in der Vorkammer, befinden kann. Vermutlich wird es vorteilhaft sein, die Scheibe innerhalb der Füllkammer anzuordnen, da sie dann auch mit dem dort herrschenden Druck des Füllgutes auf die Öffnung gedrückt wird.As already stated, in the charging valve preferably used in the device according to the invention by means of a z. B. pneumatic movable valve tappet closed or opened an opening in a side wall of the lower sub-chamber with a valve disc. It goes without saying that the disc can be located inside or outside the filling chamber, ie also in the antechamber. It will probably be advantageous to arrange the disk inside the filling chamber, since it is then also pressed onto the opening with the pressure of the filling material that prevails there.

Erfindungsgemäß ist eine zusätzliche Fluidverbindung zwischen Füllgutspeicher und der oberen füllventilabgewandten Teilkammer der Füllkammer vorgesehen.According to the invention, an additional fluid connection is provided between the filling material reservoir and the upper partial chamber of the filling chamber facing away from the filling valve.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verläuft diese Fluidverbindung in Wandbereichen der Verdrängerpumpe zwischen der Vorkammer und der oberen Teilkammer.In a further advantageous embodiment, this fluid connection runs in the wall areas of the displacement pump between the antechamber and the upper partial chamber.

Es herrscht also bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eine kontinuierliche Fluidverbindung zwischen dem Füllgutspeicher und der oberen Teilkammer der Verdrängerpumpe. Mit anderen Worten wird der Verdrängungskörper mit einem in Richtung des Füllventils wirkenden Druck beaufschlagt, der dem Druck des Füllgutspeichers entspricht.In the embodiment according to the invention, there is therefore a continuous fluid connection between the filling material reservoir and the upper part-chamber of the positive-displacement pump. In other words, the displacement body is subjected to a pressure acting in the direction of the filling valve, which pressure corresponds to the pressure of the filling material reservoir.

Wird nun das Füllventil geöffnet, so muss die Antriebseinrichtung des Verdrängungskörpers nur noch die Differenz zwischen dem gewünschten Füll- und Formdruck und dem Druck des Füllgutspeichers aufbringen, um das Füllgut mit dem erforderlichen Druck durch das Füllventil zu drücken. Die Bewegung des Verdrängungskörpers kommt also einerseits durch den in der oberen Teilkammer herrschenden Füllgutdruck und andererseits durch die Antriebseinrichtung der Verdrängerpumpe zustande.If the filling valve is now opened, the drive device of the displacement body only has to apply the difference between the desired filling and molding pressure and the pressure of the filling material reservoir in order to push the filling material through the filling valve with the required pressure. The movement of the displacement body is thus brought about on the one hand by the filling material pressure prevailing in the upper partial chamber and on the other hand by the drive device of the displacement pump.

Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Antriebseinrichtung der Verdrängerpumpe die Antriebskraft für die Verdrängung des Füllgutes aus der Füllkammer nur teilweise erzeugen muss, denn der Füllgutdruckspeicher wirkt unterstützend auf den Verdrängungskörper ein. Aus diesem Grunde kann die Antriebseinrichtung für den Verdrängungskörper geringer dimensioniert werden als dies der Fall wäre, wenn der Füllgutdruckspeicher nicht auf den Körper wirken würde. In diesem Zusammenhang wird auf die WO 2018/141347 verwiesen, in dem diese Form der kraftkompensierten Bewegung des Verdrängungskörpers beschrieben ist.This configuration according to the invention has the advantage that the drive device of the displacement pump only has to partially generate the driving force for the displacement of the filling material from the filling chamber, because the filling material pressure reservoir has a supporting effect on the displacement body. For this reason, the drive device for the displacement body can be dimensioned smaller than would be the case if the filling material pressure reservoir were not acting on the body. In this context, the WO 2018/141347 referenced, in which this form of force-compensated movement of the displacement body is described.

Im Folgenden soll die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand zweier Abbildungen weiter beschrieben werden:

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Oberbegriffes der Erfindung
  • 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten Verdrängerpumpe im Detail.
The device according to the invention is to be described in more detail below using two figures:
  • 1 shows a schematic representation of an embodiment of the preamble of the invention
  • 2 shows a further embodiment of the positive displacement pump used in a device according to the invention in detail.

In 1 ist eine Ausführungsform 10 des Oberbegriffes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.In 1 an embodiment 10 of the preamble of a device according to the invention is shown.

Die Vorrichtung weist einen Füllgutspeicher 11 auf, der über eine Zuleitung 12a, 12b mit einem Füllventil 13 verbunden ist. Bei dem Füllgutspeicher 11 handelt es sich in der Regel um einen Druckspeicher. Der Druck wird über eine nicht dargestellte Druckpumpe aufgebaut. Der Füllgutspeicher 11 hat z.B. mindestens ein Volumen, das der zur Ausformung eines Vorformlings 14 in einen Behälter 15 erforderlichen Menge entspricht.The device has a filling material reservoir 11 which is connected to a filling valve 13 via a supply line 12a, 12b. The filling material reservoir 11 is usually a pressure reservoir. The pressure is built up via a pressure pump, not shown. The filling material reservoir 11 has, for example, at least a volume that corresponds to the quantity required for molding a preform 14 into a container 15 .

In der Vorrichtung 10 ist weiterhin eine Verdrängerpumpe 20 vorgesehen, mit einer Füllkammer 21, in der ein Verdrängungskörper 22 mittels einer nicht gezeigten Antriebseinrichtung in Richtung des Pfeiles 23 bewegbar angeordnet ist. Die Füllkammer weist eine untere Teilkammer 23 und eine obere Teilkammer 24 auf.In the device 10 there is also a displacement pump 20 with a filling chamber 21 in which a displacement body 22 is arranged so that it can be moved in the direction of the arrow 23 by means of a drive device (not shown). The filling chamber has a lower sub-chamber 23 and an upper sub-chamber 24 .

Weiterhin ist in der Verdrängerpumpe 20 eine Vorkammer 25 ausgebildet, die über den Abschnitt 12a der Zuleitung in Fluidverbindung mit dem Füllgutspeicher 11 steht. In der unteren Teilkammer ist weiterhin eine Öffnung 26 vorgesehen, die über eine Ventilscheibe 27 eines Ladeventils 80 verschließbar ist. Die Ventilscheibe 27 wird zum Öffnen bzw. Schließen der Öffnung 26 mittels eines Ventilstößels 28 in Pfeilrichtung 29 bewegt. Die Bewegung des Ventilstößels 28 kann z. B. über eine pneumatische Antriebseinrichtung erfolgen.Furthermore, an antechamber 25 is formed in the displacement pump 20, which is in fluid communication with the filling material reservoir 11 via the section 12a of the supply line. An opening 26 is also provided in the lower partial chamber, which opening can be closed by a valve disk 27 of a charging valve 80 . The valve disc 27 is moved in the direction of the arrow 29 by means of a valve tappet 28 in order to open or close the opening 26 . The movement of the valve stem 28 can, for. B. via a pneumatic drive device.

Der Ventilstößel 28 ist weiterhin von einem flexiblen Membranring 30 umgeben, der innenseitig abgedichtet an dem Ventilstößel und außenseitig abgedichtet an Wandbereichen der Vorkammer 25 angeordnet ist. Der Membranring 30 unterteilt die Vorkammer 25 in einen unteren Teilbereich 31 und einen oberen Teilbereich 32, durch den vom Füllgutspeicher 11 abgegebenes Füllgut bei geöffnetem Ventil in den unteren Teil 23 der Füllkammer fließen kann.The valve tappet 28 is also surrounded by a flexible diaphragm ring 30 which is sealed on the valve tappet on the inside and sealed on the outside on the wall regions of the antechamber 25 . The diaphragm ring 30 divides the antechamber 25 into a lower portion 31 and an upper portion 32 through which the filling material discharged from the filling material reservoir 11 can flow into the lower part 23 of the filling chamber when the valve is open.

Der Membranring kann die Öffnungsbewegung des Stößels 28 mitmachen und dichtet den Bereich der Vorkammer 25 der von Füllgut durchflossen wird von anderen Bereichen der Verdrängerpumpe ab. Dies erlaubt eine leichtere Reinigung des Füllgut führenden Bereichs der Vorrichtung bzw. sorgt dafür, dass in diesem Bereich keine Kontaminationen auftreten können. Um die Membran 30 vor Beschädigungen zu schützen ist der untere Teil 31 der Vorkammer 25 mit einer Stützflüssigkeit gefüllt.The diaphragm ring can participate in the opening movement of the tappet 28 and seals the area of the antechamber 25 through which the filling material flows from other areas of the displacement pump. This permits easier cleaning of the area of the device carrying the filling material and ensures that no contamination can occur in this area. In order to protect the membrane 30 from damage, the lower part 31 of the antechamber 25 is filled with a supporting liquid.

Während der Ausformung eines Vorformling 14 zu einem Behälter 15 wird zunächst die Ventilscheibe 27 von der Öffnung 26 abgehoben und der Verdrängungskörper 22 nach oben bewegt. Der untere Teil 23 der Füllkammer 21 füllt sich dann mit Füllgut aus dem Speicher 11. Sobald z.B. das zur Ausformung des Vorformlinges 14 erforderliche oder ein anderes gewünschtes Volumen erreicht ist, wird die Öffnung 26 wieder verschlossen, dann das Füllventil 13 geöffnet und anschließend der Verdrängungskörper 22 nach unten gedrückt, wobei das in der unteren Teilkammer 23 befindliche Füllgut mit dem gewünschten Druck durch das Füllventil 13 in den Vorformling gepresst wird.During the shaping of a preform 14 into a container 15, the valve disk 27 is first lifted from the opening 26 and the displacement body 22 is moved upwards. The lower part 23 of the filling chamber 21 is then filled with filling material from the reservoir 11. As soon as the volume required for shaping the preform 14 or another desired volume is reached, the opening 26 is closed again, the filling valve 13 is then opened and then the displacement body 22 is pressed downwards, the filling material located in the lower partial chamber 23 being pressed at the desired pressure through the filling valve 13 into the preform.

In 2 ist eine Ausführungsform einer Verdrängerpumpe 40 dargestellt, die im Wesentlichen der 1 gezeigten Ausführung entspricht.In 2 an embodiment of a positive displacement pump 40 is shown, which is essentially the 1 corresponds to the version shown.

Man erkennt wiederum eine Füllkammer 41, in der ein Verdrängungskörper 42 in Richtung eines Pfeiles 43 durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung bewegbar angeordnet ist.A filling chamber 41 can again be seen, in which a displacement body 42 is arranged such that it can be moved in the direction of an arrow 43 by a drive device, not shown.

Weiterhin zu erkennen ist eine Vorkammer 44 sowie der bereits aus 1 bekannte Ventilaufbau eines Ladeventils 90 aus einem Ventilstößel 45 und einer Ventilscheibe 46, mit der eine Öffnung 47 in einer Seitenwand 60 einer unteren Teilkammer 49 der Füllkammer 41 verschlossen werden kann.Also visible is an antechamber 44 as well as the already 1 known valve structure of a charging valve 90 from a valve tappet 45 and a valve disk 46, with which an opening 47 in a side wall 60 of a lower partial chamber 49 of the filling chamber 41 can be closed.

Weiterhin dargestellt ist eine Membran 48, die den Ventilstößel dichtend umgibt und die Vorkammer 44 von übrigen Bereichen der Verdrängerpumpe trennt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Füllgut führende Bereich der Verdrängerpumpe, im Wesentlichen die Vorkammer 44, nicht durch Verschmutzungen etc. aus anderen Bereichen der Verdrängerpumpe 40 kontaminiert werden kann.Also shown is a membrane 48 which surrounds the valve tappet in a sealing manner and separates the antechamber 44 from other areas of the displacement pump. In this way it is ensured that the area of the positive displacement pump carrying the filling material, essentially the antechamber 44, cannot be contaminated by dirt etc. from other areas of the positive displacement pump 40.

Die Vorkammer 44 steht über einen eingangsseitigen Abschnitt 62a einer Zuleitung mit einem nicht gezeigten Füllgutspeicher in Verbindung. Die Füllkammer 41 weist neben der unteren Teilkammer 49 eine obere Teilkammer 50 auf, wobei die untere Teilkammer 49 über einen ausgangsseitigen Abschnitt 62b einer Zuleitung mit einem nicht gezeigten Füllventil verbunden ist.The antechamber 44 is connected to a filling material reservoir (not shown) via an inlet-side section 62a of a supply line. In addition to the lower partial chamber 49, the filling chamber 41 has an upper partial chamber 50, the lower partial chamber 49 being connected to a filling valve (not shown) via an outlet-side section 62b of a supply line.

Im Unterschied zu 1 ist nun mindestens ein Fluidkanal 52 in Wandbereichen der Füllkammer 41 und der Vorkammer vorgesehen, der eine Fluidverbindung zwischen der Vorkammer 44 und der oberen Teilkammer 50 herstellt.In contrast to 1 At least one fluid channel 52 is now provided in the wall areas of the filling chamber 41 and the antechamber, which establishes a fluid connection between the antechamber 44 and the upper partial chamber 50 .

Die obere Teilkammer 50 steht damit in kontinuierlicher Fluidverbindung mit dem nicht gezeigten Druckspeicher. Damit wirkt also ein Druck, der dem des Füllgutspeichers entspricht von oben auf den Verdrängungskörper 42.The upper sub-chamber 50 is thus in continuous fluid communication with the pressure accumulator, not shown. Thus, a pressure that corresponds to that of the filling material reservoir acts from above on the displacement body 42.

Die nicht gezeigte Antriebseinrichtung für den Verdrängungskörpers 42 muss also beim Herausdrücken des Füllgutes aus der unteren Teilkammer 49 in Richtung des Füllventils nur noch den Differenzdruck zwischen dem gewünschten Form- und Fülldruck und dem Druck des Füllgutspeichers aufbringen. Die zur Bewegung des Verdrängungskörpers 42 erforderliche Antriebseinheit kann damit deutlich geringer ausgeführt werden als bei vergleichbaren Vorrichtungen, in denen eine derartige Fluidverbindung fehlt.The drive device (not shown) for the displacement body 42 therefore only has to apply the differential pressure between the desired molding and filling pressure and the pressure of the filling material reservoir when the filling material is pushed out of the lower partial chamber 49 in the direction of the filling valve. The drive unit required to move the displacement body 42 can thus be designed to be significantly smaller than in comparable devices in which such a fluid connection is missing.

Selbstverständlich wäre es auch möglich, anstelle der dargestellten Fluidverbindung eine direkte außen verlaufende Zuleitung zwischen Füllgutspeicher und oberer Teilkammer 50 vorzusehen, wie etwa in der WO 2018/141347 beschrieben.Of course, it would also be possible to provide a direct external supply line between the filling material reservoir and the upper partial chamber 50 instead of the fluid connection shown, as for example in FIG WO 2018/141347 described.

Wie oben bereits ausgeführt ist bei der gezeigten Ausführung die obere Teilkammer 50 der Füllkammer 41 kontinuierlich mit Füllgut gefüllt. Das Füllgut beaufschlagt den Verdrängungskörper 42 mit einem Druck, der dem des Füllgutspeichers entspricht. Wird nun während eines Form- und Füllvorganges das Ventil 46 geöffnet so fließt durch die Vorkammer 44 Füllgut mit ebenfalls dem Druck des Füllgutspeichers in die untere Teilkammer 49 der Füllkammer 41.As already explained above, in the embodiment shown, the upper partial chamber 50 of the filling chamber 41 is continuously filled with filling material. The filling material acts on the displacement body 42 with a pressure that corresponds to that of the filling material reservoir. If the valve 46 is now opened during a molding and filling process, filling material flows through the antechamber 44, also at the pressure of the filling material reservoir, into the lower partial chamber 49 of the filling chamber 41.

Auf beiden Seiten des Verdrängungskörpers herrscht nun der gleiche Druck. Wird der Verdrängungskörper 42 nach oben bewegt, wird die in der oberen Teilkammer 40 befindliche Flüssigkeit durch den Fluidkanal 42 in die Vorkammer 44 verdrängt und von dort aus in die untere Teilkammer 49 der Füllkammer 41. Befindet sich eine ausreichende Volumenmenge an Füllgut in dem unteren Teil 49 der Füllkammer 41, wird die Öffnung 47 wieder durch die Ventilscheibe 46 verschlossen. Der Verdrängungskörper 42 wird dann durch eine nicht gezeigte Einrichtung der Verdrängerpumpe nach unten bewegt, und drückt das Füllgut mit dem gewünschten Fülldruck, der sich aus dem Druck des Füllgutspeichers und dem der Antriebseinrichtung zusammensetzt, in die ausgangsseitige Zuleitung 62a. Über die Fluidverbindung 42 läuft dabei wieder Füllgut in die sich vergrößernde obere Teilkammer 50 der Füllkammer 41 nach.The same pressure now prevails on both sides of the displacement body. If the displacement body 42 is moved upwards, the liquid in the upper partial chamber 40 is displaced through the fluid channel 42 into the antechamber 44 and from there into the lower partial chamber 49 of the filling chamber 41. If there is a sufficient volume of filling material in the lower part 49 of the filling chamber 41, the opening 47 is closed again by the valve disc 46. The displacement body 42 is then moved downwards by a device (not shown) of the displacement pump and presses the filling material into the outlet-side supply line 62a at the desired filling pressure, which is composed of the pressure of the filling material reservoir and that of the drive device. In the process, filling material again runs into the expanding upper partial chamber 50 of the filling chamber 41 via the fluid connection 42 .

Bei dieser Ausführungsform kann wie bereits oben schon erwähnt die Antriebseinrichtung für den Verdrängungskörper 42 deutlich geringer ausgeführt werden als dies bei vergleichbaren Vorrichtungen ohne Fluidverbindung der Fall ist.In this embodiment, as already mentioned above, the drive device for the displacement body 42 can be designed to be significantly smaller than is the case with comparable devices without a fluid connection.

Claims (4)

Vorrichtung zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern (15) aus Vorformlingen (14) durch Einleiten des Füllguts unter Druck in die jeweils in einer Form aufgenommenen Vorformlinge (14), umfassend insbesondere einen Füllgutspeicher (11), der das Füllgut insbesondere unter Druck abgeben kann, und ein damit über eine Zuleitung (12a, 12b; 62a, 62b) verbundenes Füllventil (13), das in geöffnetem Zustand ein Einleiten von Füllgut in die Vorformlinge (14) erlaubt und im geschlossenen Zustand die Zuleitung (12a, 12b; 62a, 62b) sperrt, wobei zwischen Füllgutspeicher (11) und Füllventil (13) in der Zuleitung (12a, 12b; 62a, 62b) eine Verdrängerpumpe (20, 40) mit einer Füllkammer (21, 41) für das Füllgut und mit einem darin beweglich geführten Verdrängungskörper (22, 42) vorgesehen ist, der die Füllkammer (21, 41) in eine obere und eine untere Teilkammer (23, 24; 49, 50) unterteilt, wobei die untere Teilkammer (23, 49) der Füllkammer über einen eingangsseitigen Abschnitt (12a, 62a) der Zuleitung mit dem Flüssigkeitsspeicher (11) und über einen ausgangsseitigen Abschnitt (12a, 62a) mit dem Füllventil (13) verbunden ist, und die Verdrängerpumpe (20, 40) so ausgelegt ist, dass sie das in der Füllkammer (21, 41) befindliche Füllgut mit dem zur Ausformung der Vorformlinge (14) erforderlichen Druck durch Bewegung des Verdrängungskörpers (22, 42) in den ausgangsseitigen Abschnitt (12b, 62b) der Zuleitung abgeben kann, und zwischen Flüssigkeitsspeicher (11) und Füllkammer (21, 41) ein Ladeventil (80, 90) vorgesehen ist, das den Zufluss an Füllgut in die Füllkammer (21, 41) regelt, wobei das Ladeventil (80, 90) in einer der Seitenwände (60) der unteren Teilkammer (23, 49) der Füllkammer (21, 41) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluidverbindung zwischen Füllgutspeicher (11) und der oberen Teilkammer (50) vorgesehen ist.Device for producing containers (15) filled with a liquid filling material from preforms (14) by introducing the filling material under pressure into the preforms (14) each received in a mould, comprising in particular a filling material reservoir (11) which can release the filling material in particular under pressure, and a filling valve (13) connected thereto via a supply line (12a, 12b; 62a, 62b) which allows filling material to be introduced into the preforms (14) in the open state and blocks the feed line (12a, 12b; 62a, 62b) in the closed state, with between the filling material reservoir (11) and the filling valve (13) in the feed line (12a, 12b; 62a, 62b) a positive displacement pump (20, 40) with a filling chamber (21, 41) for the filling material and with a displacement body (22, 42) movably guided therein, which moves the filling chamber (21, 41) into an upper and a lower sub-chamber (23, 24; 49, 50), the lower sub-chamber (23, 49) of the filling chamber being connected via an inlet-side section (12a, 62a) of the feed line to the liquid reservoir (11) and via an outlet-side section (12a , 62a) is connected to the filling valve (13), and the positive displacement pump (20, 40) is designed in such a way that it fills the filling material in the filling chamber (21, 41) with the pressure required to shape the preforms (14) by movement of the displacement body (22, 42) into the outlet-side section (12b, 62b) of the feed line, and between the liquid reservoir (11) and the filling chamber (21, 41) there is a charging valve (80, 90) which controls the flow of filling material into regulates the filling chamber (21, 41), the charging valve (80, 90) being arranged in one of the side walls (60) of the lower sub-chamber (23, 49) of the filling chamber (21, 41), characterized in that a fluid connection between the filling material reservoir (11) and the upper sub-chamber (50) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladeventil (80, 90) eine mittels eines beweglichen Ventilstößels (28, 45) verstellbare Ventilscheibe (27, 42) aufweist, die wahlweise eine mit dem eingangsseitigen Abschnitt (12a , 62a) der Zuleitung in Flüssigkeitsverbindung stehende Öffnung (26, 47) in der Seitenwand (50, 60) freigibt oder verschließt.device after claim 1 , characterized in that the charging valve (80, 90) has a valve disc (27, 42) which can be adjusted by means of a movable valve tappet (28, 45) and which optionally has an opening ( 26, 47) in the side wall (50, 60) releases or closes. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Ventilstößel (28, 45) abgedichtet innenseitig umgebender Membranring (30, 48) vorgesehen ist, der außenseitig abgedichtet mit Innenwandbereichen einer Vorkammer (25, 44) der Verdrängerpumpe (20, 40) verbunden ist, durch die das Füllgut in die untere Teilkammer (23, 49) fließt, und die Vorkammer in einen oberen (32) und einen unteren Bereich (31) unterteilt, wobei der untere Bereich (31) mit einer Stützflüssigkeit gefüllt ist..device after claim 2 , characterized in that a diaphragm ring (30, 48) surrounding the valve tappet (28, 45) in a sealed manner on the inside is provided, which is sealed on the outside and connected to inner wall areas of an antechamber (25, 44) of the displacement pump (20, 40), through which the Filling material flows into the lower partial chamber (23, 49), and the antechamber is divided into an upper (32) and a lower area (31), the lower area (31) being filled with a supporting liquid. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidverbindung durch einen in Wandbereichen der Vorkammer (44) und der Füllkammer (41) angeordneten Kanal (52) erfolgt, der die Vorkammer (44) mit der oberen Teilkammer (50) verbindet.device after claim 1 , characterized in that the fluid connection takes place through a channel (52) arranged in wall regions of the antechamber (44) and the filling chamber (41) which connects the antechamber (44) to the upper partial chamber (50).
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