EP4228873A1 - Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines mit flüssigem füllgut befüllten behälters - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines mit flüssigem füllgut befüllten behälters

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EP4228873A1
EP4228873A1 EP21794502.1A EP21794502A EP4228873A1 EP 4228873 A1 EP4228873 A1 EP 4228873A1 EP 21794502 A EP21794502 A EP 21794502A EP 4228873 A1 EP4228873 A1 EP 4228873A1
Authority
EP
European Patent Office
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valve
filling
volume
preform
filling material
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21794502.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Baumgarte
Michael Linke
Michael Litzenberg
Gerhard KLÖPPER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP4228873A1 publication Critical patent/EP4228873A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/42—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/4289—Valve constructions or configurations, e.g. arranged to reduce blowing fluid consumption
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    • B29C49/08—Biaxial stretching during blow-moulding
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    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7158—Bottles

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1, a system according to claim 8 and a method according to the preamble of claim 9.
  • the preforms made of thermoplastic material are thermally conditioned before forming or filling. Only then are the preforms placed in a mold, where they are formed into containers and filled in the process.
  • the preform in question is stretched by a stretching rod inserted into an opening.
  • the opening of the preform is also the opening of the formed and filled container.
  • the stretching rod is withdrawn from the container.
  • a volume - the volume of the stretching rod - is removed from the container.
  • a negative pressure is created in the area of the opening, through which additional liquid can be sucked in unintentionally and/or the container can be deformed.
  • the use of a stretching rod is not mandatory when manufacturing the containers. In particular, smaller containers can also be filled and deformed without using a stretching rod.
  • the liquid product can be fed to a filling nozzle with a filling valve via a dosing pump with a dosing piston.
  • the negative pressure described above can also be caused by retraction of the dosing piston.
  • the device and method relate in particular to the manufacture of bottles, preferably with beverages in them.
  • containers of other types can also be produced.
  • the object of the present invention is to create a device with which the negative pressure occurring during production can be compensated for as quickly and/or specifically as possible.
  • a device for producing a container filled with liquid filling material from a thermally conditioned preform by introducing a volume of filling material under pressure through a filling valve into the preform, the filling valve having a valve seat and an outlet opening being arranged downstream of the filling valve in a flow direction.
  • a ventilation access is connected to a volume between the valve seat and the outlet opening.
  • the volume can be ventilated via the ventilation access, specifically or as soon as a negative pressure occurs there.
  • the ventilation access is uncontrolled, for example as a small bore for the supply of air outside the device or the filling valve.
  • the container is typically filled with liquid filling material in such a short time that only very small amounts of filling material could escape via the ventilation access.
  • the ventilation access can have a valve.
  • the valve can be used to prevent the liquid filling from escaping. Aeration can also be controlled by controlling the valve.
  • the valve can be a non-return valve which can open in the direction of the volume between the valve seat and the outlet opening. The non-return valve does not require any control and opens depending on a pressure difference. This can be specified by the design of the check valve.
  • the check valve can have a valve body made of non-elastic material.
  • the material of the valve body is so inelastic that the valve function results from a movement of the valve body between two positions, not from deformation of the valve body.
  • the valve body is preferably loaded by a spring, so that the check valve closes reliably.
  • a spring is also possible, so that the valve body closes the check valve due to the flow or due to its own mass.
  • the valve body is a ball.
  • other valve bodies can also be provided, for example conical or rod-shaped valve bodies.
  • the check valve can have a valve body made of elastic material, in particular a sealing lip.
  • the valve body is so elastic that the valve function is given by deformation of the valve body.
  • the non-return valve can also be referred to as a lip valve.
  • the deformation of the valve body is controlled by a pressure difference or the negative pressure mentioned. The pressure difference required for opening can be determined by carefully selecting the material, geometry and arrangement of the valve body.
  • the check valve can have a sealing lip, the sealing lip coming to rest on the ventilation access and blocking it in the closed position and lifting it off the ventilation access in the open position, thus enabling ventilation from the ventilation access into the volume.
  • the sealing lip In the closed position, the sealing lip preferably extends either radially inwards or radially outwards.
  • the sealing lip can cover an upper edge of the opening of the preform, but it can also rest against parts of the filling valve.
  • the device can have a stretching rod which can be moved through the filling valve and out of the outlet opening. The deformation of the preform is supported and/or started with the stretch rod. When the stretching rod is pulled out of the filled container, the negative pressure mentioned is generated.
  • a dosing pump connected to the filling valve can be provided for supplying the filling material to the filling valve. Said negative pressure can be created by generating a reverse flow through the dosing pump, for example by retracting a dosing piston.
  • the non-return valve can have a float that can be moved in a chamber, with a valve outlet being connected to the ventilation access and a valve inlet being closable by the upward movement of the float.
  • the valve outlet is preferably always open, while the float only opens the valve inlet when the float is not lifted by liquid.
  • the invention also relates to a system according to claim 10.
  • the system is provided for producing containers filled with liquid filling material from thermally conditioned preforms by introducing filling material volumes under pressure into the preforms and is provided with a device according to the invention.
  • the plant has a plurality of molding and filling stations, each of the molding and filling stations being provided with a device according to the invention.
  • the invention also relates to a method having the features of claim 11.
  • a method is provided for producing a container filled with liquid filling material from a thermally conditioned preform by introducing a filling material volume under pressure through a filling valve into the preform, the filling valve having a valve seat and an outlet opening is arranged downstream of the filling valve in a direction of flow, and wherein a filling nozzle bears against an opening of the preform with a nozzle mouthpiece when the volume of filling material is introduced.
  • a volume between the valve seat and the outlet opening is aerated after the filling volume has been introduced and before the nozzle mouthpiece is detached from the opening of the resulting container.
  • a vacuum that has developed in this area can be compensated for in a targeted manner and/or as quickly as possible.
  • the preform can be stretched before or during the introduction of the filling material volume by a stretching rod dipping into the preform, the volume between the valve seat and the outlet opening being aerated while the stretching rod is withdrawn from the container filled with liquid filling material. is pulled or after the bar has been pulled back.
  • the negative pressure that occurs when the stretch rod is pulled back can be compensated for in a timely or targeted manner.
  • FIG. 2 shows an axial section through a section of a filling nozzle with a stretch rod on an opening of the preform as a first embodiment
  • FIG. 3 shows a second embodiment in a representation analogous to FIG. 2, but without a stretch rod and valve body
  • FIG. 4 shows a third embodiment in a representation similar to FIG. 2,
  • Fig. 5 shows a fourth embodiment in a representation analogous to Fig. 4,
  • FIG. 6 shows a fifth embodiment in a representation analogous to FIG. 2, but without a stretch rod and valve body
  • FIG. 7 shows a sixth embodiment in which a float chamber with a float forms a non-return valve, with a preform inserted into the mould,
  • FIG. 8 shows the sixth embodiment according to FIG. 7, but with the container formed from the preform and the stretching rod lowered
  • FIGS. 7 and 8 show the sixth embodiment according to FIGS. 7 and 8, but with the stretching rod partially retracted.
  • a plant for producing containers filled with liquid filling material from thermally conditioned preforms has a number of forming and filling stations. Each forming and filling station is provided with a filling nozzle 10 which is fed with liquid filling material from a metering pump 11 . An existing line 12 between metering pump 11 and filling nozzle 10 is only partially drawn in FIG. The direction of flow of the filling material is indicated by arrows 13, 14.
  • a component of the dosing pump 11 is a dosing piston with which a defined volume of the liquid filling material can be transferred to the filling nozzle 10 .
  • the liquid filling material reaches a preform 16 held in a mold 15.
  • a mouthpiece 17 (also referred to as a receiving cap) of the filling nozzle 10 comes to bear against an opening 18 of the preform 16.
  • the preform 16 is thermally conditioned and is stretched by the filling and a stretching rod 19 guided through the mouthpiece 17 or brought into its final shape as a container, which is not shown in the figures.
  • the stretching rod 19 is withdrawn from the container that has been formed from the preform 16 .
  • a free head volume is formed in the container and/or a negative pressure is generated.
  • a lower part of the filling nozzle 10 with a filling valve in the area of the mouthpiece 17 can be seen in FIG the area of the cone seal 21 on which the valve body 20 comes into contact in the closed position shown is the valve seat 22.
  • the stretching rod 19 can be moved axially radially inside the valve body 20 and is sealed off from the valve body 20 .
  • the valve body 20 extends up to the mouthpiece 17, as does the cone seal 21.
  • the mouthpiece 17 sits over a neck 23 of the container, not shown in detail, the neck 23 having the opening 18 at the top.
  • An upper edge 24 of the neck 23 just extends to a lower shoulder 25 of the cone seal 21 .
  • FIG. 2 shows the closed filling valve with the valve body 20 resting against the valve seat 22.
  • the lower shoulder 25 is also an outlet opening of the filling valve.
  • At least one ventilation access 26 is provided between the outlet opening (the lower shoulder 25) and the valve seat 22.
  • two ventilation accesses 26 are shown, which are connected to each other in a manner not shown.
  • At least one of the ventilation accesses 26 is provided with a non-return valve 27 so that pressure can only be equalized from the outside to the inside.
  • the check valve 27 contains a valve ball 28 here, which closes a ventilation inlet 29 when the pressure difference is sufficient.
  • the check valve 27 can have spring means, not shown. These are adapted to a desired pressure difference.
  • the ventilation access 26 opens into an annular volume 30 between the valve seat 22 and the upper edge 24 or lower shoulder 25.
  • the volume 30 and the opening 18 connected to it can be vented via the ventilation access 26 if a negative pressure occurs there, for example by the retraction of the Stretching rod 19 after filling the container.
  • the ventilation inlet 29 is directed downwards, in particular at an acute angle to the axial direction of the filling nozzle 10 and with an opening 31 next to the mouthpiece 17.
  • the check valve 27 is on connected to a ventilation channel 32 directed upwards, that is to say in the opposite direction to the mouthpiece 17 .
  • the third exemplary embodiment according to FIG. 4 shows a check valve 33 in the manner of a lip seal.
  • a ventilation access 34 is closed by a radially inwardly directed sealing lip 35 made of a correspondingly elastic material.
  • the sealing lip 35 can yield and allow pressure equalization.
  • the sealing lip 35 lifts off the upper edge 24 in the process.
  • the ventilation access 34 is also the space between the neck 23 and the mouthpiece 17.
  • the upper edge 24 forms a valve seat for the sealing lip 35.
  • the sealing lip 35 as part of the conical seal 21 is a lower section thereof.
  • said lower section is a "U" lying on its side, directed radially inwards, the upper leg 37 of which is connected with its free end to the conical seal 21, while the lower leg is the sealing lip 35 .
  • the cone seal 21 is inserted into an inside of a retaining ring 38 .
  • the mouthpiece 17 also referred to as the receiving cap
  • the retaining ring 38 is held between the mouthpiece 17 and the valve housing 39 .
  • the stretching rod 19 is guided inside the valve body 20 by means of a sliding seal 40 with a spacer ring 41 .
  • the fourth embodiment according to FIG. 5 shows a modification to the third embodiment in FIG.
  • a leg 42 directed radially outward forms a sealing lip over the ventilation accesses 51, which are connected to the ventilation channel 32 in a manner that is not shown.
  • a radially inner leg 43 can abut the top rim 24 of the container.
  • Above the two legs 42, 43 radially directed overflow channels 44 are provided, which connect the volume 36 with the ventilation accesses 51.
  • the outer leg 42 can lift as a sealing lip and allow pressure equalization.
  • the sealing lip blocks in the opposite direction.
  • the ventilation accesses 51 are components of the mouthpiece 17. Areas of the mouthpiece 17 arranged around the ventilation accesses 51 form valve seats for the sealing lip (the outer leg 42).
  • the fifth exemplary embodiment according to FIG. 6 again shows a lip seal.
  • the lower section of the cone seal 21 is also essentially in the form of an inverted T, with a radially inwardly directed leg 45 and a radially outer leg 46.
  • the radially inner leg 45 has the function of a sealing lip and lies on an inwardly directed shoulder with no pressure difference 47.
  • the shoulder 47 forms a valve seat for the sealing lip and may be part of the mouthpiece 17 or a separate inner ring 48 arranged in the mouthpiece 17, as shown in fig.
  • the valve body and stretch rod are not shown there.
  • At least one ventilation access 49 is formed below the outer leg 46 and above the inner ring 48 .
  • a circulating Fender ring channel may be provided, as well as in all other embodiments.
  • the existing ventilation accesses are connected to one another by connecting ducts (not shown) and connected to a ventilation duct 50 directed upwards.
  • the inner leg 45 can lift off as a sealing lip and enable pressure equalization with the opening 18 and the volume 36 above it.
  • only at least one ventilation access without a check valve is provided, for example an embodiment as shown in FIGS. 2 and 3, but without the check valves 27 shown there. Leakage losses occurring during filling are accepted.
  • the filling nozzle 10 is placed on the preform 16 located in the mold 15 or is inserted into the neck 23 with the mouthpiece 17 .
  • the valve body 20 rests against the valve seat 22 so that no liquid can yet flow into the preform 16 via an inlet 53 which is connected to the line 12 .
  • the ventilation access 26 From the volume 30 below the valve seat 22, the ventilation access 26 first extends sideways and then upwards to a check valve 54, which has a float chamber 55 with a float 56. The ventilation access 26 merges into a valve outlet 57 .
  • the float chamber has a valve inlet 58 .
  • the float 56 is shown in FIG. 7 in an open position.
  • the valve inlet 58 is also open, so that air can flow through the check valve 54 in both directions. Facing the valve inlet 58 the float 56 has a valve cone 59 which can interact with a valve seat 60 on the valve inlet 58 and thus close the valve inlet 58 .
  • valve body 20 lifted for filling and the container formed from the preform 16 by filling in the liquid and lowering the stretch rod 19 -IQ-
  • the liquid also flows into the aeration port 26 and pushes the float 56 upwards, with the valve cone 59 against the valve seat 60.
  • the check valve 54 is closed by the incoming liquid.
  • the supply of liquid into the container 52 is interrupted.
  • the valve body 20 again rests against the valve seat 22 in a sealing manner. No more liquid can flow into the container 52, not even into the ventilation access 26.
  • the stretching rod 19 is raised a little and no longer reaches the bottom 61 of the container, but is still in the container 52. This increases the volume in the container 52 volumes available for the liquid.
  • liquid flows out of the ventilation access 26 into the container 52 .
  • the float 56 drops so that the valve inlet
  • the check valve 54 is designed as a controllable solenoid valve such that the position of the float 56 can be adjusted in a targeted manner.
  • the check valve 54 can also be used for other functions within the system, for example for the inflow and/or outflow of cleaning liquid or cleaning gases.
  • Ventilation accesses 57 valve outlet

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  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling (16) durch Einleiten eines Füllgutvolumens unter Druck durch ein Füllventil in den Vorformling (16), wobei das Füllventil einen Ventilsitz (22) aufweist und dem Füllventil in einer Strömungsrichtung eine Austrittsöffnung (25) nachgeordnet ist. Erfindungsgemäß ist an ein Volumen (30) zwischen Ventilsitz (22) und Austrittsöffnung (25) ein Belüftungszugang (26) angeschlossen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Anlage gemäß Anspruch 8 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Bekannt ist das Herstellen von gefüllten Behältern bzw. Flaschen aus Vorformlingen durch unter Druck in den Vorformling eingeleitetes flüssiges Füllgut, siehe beispielsweise DE 10 2017 010 272 B3 und DE 10 2018 107 676 A1.
Die Vorformlinge aus thermoplastischem Material werden vor dem Umformen bzw. Füllen thermisch konditioniert. Erst danach werden die Vorformlinge in eine Form eingesetzt und dort zu Behältern umgeformt und dabei befüllt.
Beim Umformen und Füllen wird der betreffende Vorformling durch eine in eine Öffnung eingeführte Reckstange gestreckt. Die Öffnung des Vorformlings ist zugleich die Öffnung des ausgeformten und befüllten Behälters. Während oder nach dem Befüllen wird die Reckstange aus dem Behälter zurückgezogen. Dadurch wird dem Behälter ein Volumen - das Volumen der Reckstange - entnommen. Im Bereich der Öffnung entsteht ein Unterdrück, durch den unbeabsichtigt zusätzliche Flüssigkeit angesaugt werden kann und/oder der Behälter verformt werden kann. Die Verwendung einer Reckstange ist nicht zwingend bei der Herstellung der Behälter. Insbesondere kleinere Behälter können auch ohne den Einsatz einer Reckstange befüllt und dabei verformt werden.
Das flüssige Füllgut kann über eine Dosierpumpe mit Dosierkolben einer Fülldüse mit Füllventil zugeführt werden. Der zuvor beschriebene Unterdrück kann auch durch Rückzug des Dosierkolbens entstehen.
Vorrichtung und Verfahren beziehen sich insbesondere auf die Herstellung von Flaschen, vorzugsweise mit eingefüllten Getränken. Es können aber auch Behälter anderer Art hergestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, mit der der beim Herstellen auftretende Unterdrück schnellstmöglich und/oder gezielt ausgleichbar ist.
Zur Lösung der Aufgabe weist die erfindungsgemäße Vorrichtung die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Vorgesehen ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling durch Einleiten eines Füllgutvolumens unter Druck durch ein Füllventil in den Vorformling, wobei das Füllventil einen Ventilsitz aufweist und dem Füllventil in einer Strömungsrichtung eine Austrittsöffnung nachgeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist an ein Volumen zwischen Ventilsitz und Austrittsöffnung ein Belüftungszugang angeschlossen. Über den Belüftungszugang kann das Volumen belüftet werden, gezielt oder sobald dort ein Unterdrück auftritt.
Grundsätzlich reicht es aus, wenn der Belüftungszugang ungesteuert ist, etwa als kleine Bohrung für die Zufuhr von Luft außerhalb der Vorrichtung oder des Füllventils. Das Befüllen des Behälters mit flüssigem Füllgut erfolgt typischerweise in so kurzer Zeit, dass über den Belüftungszugang nur sehr geringe Mengen an Füllgut austreten könnten. Demgegenüber steht für den Ausgleich des Unterdrucks über den Belüftungszugang mehr Zeit zur Verfügung. Ohnehin kann Luft durch einen vorgegebenen Querschnitt schneller strömen als das flüssige Füllgut.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann der Belüftungszugang ein Ventil aufweisen. Mit dem Ventil kann ein Austritt des flüssigen Füllguts verhindert werden. Durch Steuerung des Ventils kann auch die Belüftung gesteuert werden. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann das Ventil ein Rückschlagventil sein, welches in Richtung zum Volumen zwischen Ventilsitz und Austrittsöffnung öffnen kann. Das Rückschlagventil bedarf keiner Steuerung und öffnet in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz. Diese kann durch die Bauart des Rückschlagventils vorgegeben werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann das Rückschlagventil einen Ventilkörper aus unelastischem Werkstoff aufweisen. Der Werkstoff des Ventilkörpers ist derart unelastisch, dass sich die Ventilfunktion aus einer Bewegung des Ventilkörpers zwischen zwei Positionen ergibt, nicht durch Verformung des Ventilkörpers. Vorzugsweise ist der Ventilkörper durch eine Feder belastet, sodass das Rückschlagventil zuverlässig schließt. Möglich ist aber auch eine Ausführung ohne Feder, sodass der Ventilkörper strömungsbedingt oder aufgrund seiner eigenen Masse das Rückschlagventil verschließt. Vorzugsweise ist der Ventilkörper eine Kugel. Es können aber auch andere Ventilkörper vorgesehen sein, etwa kegelförmige oder stabförmige Ventilkörper.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann das Rückschlagventil einen Ventilkörper aus elastischem Werkstoff aufweisen, insbesondere eine Dichtlippe. Der Ventilkörper ist derart elastisch, dass die Ventilfunktion durch Verformung des Ventilkörpers gegeben ist. In der Ausführung als Dichtlippe kann das Rückschlagventil auch als Lippenventil bezeichnet werden. Die Verformung des Ventilkörpers wird durch eine Druckdifferenz bzw. den genannten Unterdrück gesteuert. Die zum Öffnen erforderliche Druckdifferenz kann durch gezielte Auswahl von Werkstoff, Geometrie und Anordnung des Ventilkörpers festgelegt werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann das Rückschlagventil eine Dichtlippe aufweisen, wobei die Dichtlippe auf dem Belüftungszugang zur Anlage kommt und diesen in Schließstellung sperrt und in Öffnungsstellung vom Belüftungszugang abhebt und so eine Belüftung aus dem Belüftungszugang in das Volumen ermöglicht. Die Dichtlippe erstreckt sich in Schließstellung vorzugsweise entweder radial nach innen oder radial nach außen. Dabei kann die Dichtlippe zugleich einen oberen Rand der Öffnung des Vorformlings abdecken, kann aber auch an Teilen des Füllventils anliegen.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Vorrichtung eine Reckstange aufweisen, welche durch das Füllventil hindurch und aus der Austrittsöffnung hinaus bewegbar ist. Mit der Reckstange wird die Verformung des Vorformlings unterstützt und/oder begonnen. Beim Herausziehen der Reckstange aus dem befüllten Behälter wird dergenannte Unterdrück erzeugt. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann eine mit dem Füllventil verbundene Dosierpumpe für die Zufuhr des Füllguts zum Füllventil vorgesehen sein. Durch Erzeugen einer rückwärts gerichteten Strömung durch die Dosierpumpe, etwa durch Zurückziehen eines Dosierkolbens, kann der genannte Unterdrück gebildet werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann das Rückschlagventil einen in einer Kammer bewegbaren Schwimmer aufweisen, wobei ein Ventilausgang mit dem Belüftungszugang verbunden ist und ein Ventileingang durch Aufwärtsbewegung des Schwimmers verschließbar ist. Der Ventilausgang ist vorzugsweise stets offen, während der Schwimmer den Ventileingang nur freigibt, wenn der Schwimmer nicht durch Flüssigkeit angehoben ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage gemäß Anspruch 10. Die Anlage ist vorgesehen zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut befüllten Behältern aus thermisch konditionierten Vorformlingen durch Einleiten von Füllgutvolumina unter Druck in die Vorformlinge und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen. Insbesondere weist die Anlage mehrere Form- und Füllstationen auf, wobei jede der Form- und Füllstationen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorgesehen ist ein Verfahren zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling durch Einleiten eines Füllgutvolumens unter Druck durch ein Füllventil in den Vorformling, wobei das Füllventil einen Ventilsitz aufweist und dem Füllventil in einer Strömungsrichtung eine Austrittsöffnung nachgeordnet ist, und wobei eine Fülldüse beim Einleiten des Füllgutvolumens mit einem Düsenmundstück an einer Öffnung des Vorformlings anliegt.
Erfindungsgemäß wird ein Volumen zwischen Ventilsitz und Austrittsöffnung nach dem Einleiten des Füllgutvolumens und vor einem Lösen des Düsenmundstücks von der Öffnung des entstandenen Behälters belüftet. Auf diese Weise kann ein in diesem Bereich entstandener Unterdrück gezielt und/oder schnellstmöglich ausgeglichen werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann der Vorformling vor oder während des Einleitens des Füllgutvolumens durch eine in den Vorformling eintauchende Reckstange gestreckt werden, wobei das Volumen zwischen Ventilsitz und Austrittsöffnung belüftet wird, während die Reckstange aus dem mit flüssigem Füllgut befüllten Behälter zurückge- zogen wird oder nachdem die Reckstange zurückgezogen wurde. Der durch das Zurückziehen der Reckstange auftretende Unterdrück kann so zeitnah oder gezielt ausgeglichen werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Bestandteile einer Form- und Füllstation, nämlich eine Fülldüse mit Dosierpumpe sowie eine Form mit eingesetztem Vorformling,
Fig. 2 einen axial gerichteten Schnitt durch einen Ausschnitt einer Fülldüse mit Reckstange auf einer Öffnung des Vorformlings als erste Ausführungsform,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform in einer Darstellung analog Fig. 2, jedoch ohne Reckstange und Ventilkörper,
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform in einer Darstellung ähnlich der Fig. 2,
Fig. 5 eine vierte Ausführungsform in einer Darstellung analog Fig. 4,
Fig. 6 eine fünfte Ausführungsform in einer Darstellung analog Fig. 2, jedoch ohne Reckstange und Ventilkörper,
Fig. 7 eine sechste Ausführungsform, in der eine Schwimmerkammer mit Schwimmer ein Rückschlagventil bildet, mit einem in die Form eingesetzten Vorformling,
Fig. 8 die sechste Ausführungsform gemäß Fig. 7, jedoch mit aus dem Vorformling ausgeformtem Behälter und abgesenkter Reckstange,
Fig. 9 die sechste Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8, jedoch mit teilweise zurückgezogener Reckstange.
Eine Anlage zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut befüllten Behältern aus thermisch konditionierten Vorformlingen weist mehrere Form- und Füllstationen auf. Jede Form- und Füllstation ist mit einer Fülldüse 10 versehen, die aus einer Dosierpumpe 11 mit flüssigem Füllgut gespeist wird. Eine vorhandene Leitung 12 zwischen Dosierpumpe 11 und Fülldüse 10 ist nur abschnittsweise in Fig. 1 gezeichnet. Die Strömungsrichtung des Füllguts ergibt sich aus Pfeilen 13, 14.
Bestandteil der Dosierpumpe 1 1 ist ein Dosierkolben, mit dem ein definiertes Volumen des flüssigen Füllgutes zur Fülldüse 10 übertragen werden kann. Aus der Fülldüse 10 gelangt das flüssige Füllgut in einen in einer Form 15 gehaltenen Vorformling 16. Hierzu kommt ein Mundstück 17 (auch als Aufnahmekappe bezeichnet) der Fülldüse 10 zur Anlage an einer Öffnung 18 des Vorformlings 16.
Der Vorformling 16 ist thermisch konditioniert und wird durch das Befüllen und eine durch das Mundstück 17 geführte Reckstange 19 gestreckt bzw. in seine endgültige Form als Behälter gebracht, die in den Figuren nicht gezeigt ist.
Am Ende des Füllvorgangs wird die Reckstange 19 aus dem aus dem Vorformling 16 entstandenen Behälter zurückgezogen. Dadurch wird ein freies Kopfvolumen im Behälter gebildet und/oder ein Unterdrück erzeugt.
In Fig. 2 erkennbar ist ein unterer Teil der Fülldüse 10 mit einem Füllventil im Bereich des Mundstücks 17. Das Füllventil ist hier gebildet durch einen axial bewegbaren Ventilkörper 20, welcher auch als Ventilkegel bezeichnet wird, und eine Kegeldichtung 21 mit Ventilsitz 22. Genau genommen ist der Bereich der Kegeldichtung 21 , an dem der Ventilkörper 20 in der gezeigten Schließstellung zur Anlage kommt, der Ventilsitz 22.
Radial innerhalb des Ventilkörpers 20 ist die Reckstange 19 axial bewegbar und zum Ventilkörper 20 abgedichtet. Der Ventilkörper 20 erstreckt sich bis an das Mundstück 17 heran, ebenso die Kegeldichtung 21 .
Das Mundstück 17 sitzt über einem Hals 23 des nicht näher gezeigten Behälters, wobei der Hals 23 oben die Öffnung 18 aufweist. Ein oberer Rand 24 des Halses 23 reicht gerade bis an einen unteren Absatz 25 der Kegeldichtung 21 heran.
Fig. 2 zeigt das geschlossene Füllventil mit am Ventilsitz 22 anliegendem Ventilkörper 20. Bei angehobenem Ventilkörper 20 kann das flüssige Füllgut nach unten in die Öffnung 18 strömen. Insoweit ist hier der untere Absatz 25 zugleich eine Austrittsöffnung des Füllventils. Zwischen der Austrittsöffnung (dem unteren Absatz 25) und dem Ventilsitz 22 ist wenigstens ein Belüftungszugang 26 vorgesehen. In Fig. 2 sind zwei Belüftungszugänge 26 dargestellt, die in nicht gezeigter Weise miteinander verbunden sind. Wenigstens einer der Belüftungszugänge 26 ist mit einem Rückschlagventil 27 versehen, sodass nur ein Druckausgleich von außen nach innen möglich ist. Das Rückschlagventil 27 beinhaltet hier eine Ventilkugel 28, welche bei ausreichender Druckdifferenz einen Belüftungseingang 29 verschließt. Zusätzlich kann das Rückschlagventil 27 nicht gezeigte Federmittel aufweisen. Diese sind an eine gewünschte Druckdifferenz angepasst.
Der Belüftungszugang 26 mündet in ein ringförmiges Volumen 30 zwischen Ventilsitz 22 und oberem Rand 24 bzw. unterem Absatz 25. Über den Belüftungszugang 26 können das Volumen 30 und die damit verbundene Öffnung 18 belüftet werden, sofern dort ein Unterdrück auftritt, etwa durch das Zurückziehen der Reckstange 19 nach dem Befüllen des Behälters.
Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Belüftungseingang 29 abwärts gerichtet, insbesondere unter einem spitzen Winkel zur axialen Richtung der Fülldüse 10 und mit einer Öffnung 31 neben dem Mundstück 17. Demgegenüber ist in dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel das Rückschlagventil 27 an einen nach oben, also zum Mundstück 17 entgegengesetzt gerichteten Belüftungskanal 32 angeschlossen.
Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 zeigt ein Rückschlagventil 33 nach Art einer Lippendichtung. Ein Belüftungszugang 34 ist durch eine radial nach innen gerichtete Dichtlippe 35 aus entsprechend elastischem Werkstoff verschlossen. Bei Unterdrück in einem Volumen 36 unterhalb des Ventilsitzes 22 und der damit verbundenen Öffnung 18 und entsprechend höherem Druck im Belüftungszugang 34 kann die Dichtlippe 35 nachgeben und einen Druckausgleich zulassen. Dabei hebt die Dichtlippe 35 vom oberen Rand 24 ab. Der Belüftungszugang 34 ist hier zugleich der Raum zwischen Hals 23 und Mundstück 17. Der obere Rand 24 bildet einen Ventilsitz für die Dichtlippe 35.
Vorliegend ist die Dichtlippe 35 als Bestandteil der Kegeldichtung 21 ein unterer Abschnitt derselben. Der genannte untere Abschnitt ist in dem in Fig. 4 gezeigten Schnittprofil ein auf der Seite liegendes, radial einwärts gerichtetes "U", dessen oberer Schenkel 37 mit seinem freien Ende an die Kegeldichtung 21 im Übrigen anschließt, während der untere Schenkel die Dichtlippe 35 ist. Vorliegend ist die Kegeldichtung 21 in eine Innenseite eines Halterings 38 eingelegt. Unterhalb des Halterings 38 ist das Mundstück 17 (auch als Aufnahmekappe bezeichnet) angeordnet und mit einem Ventilgehäuse 39 verbunden. Dabei ist der Haltering 38 zwischen dem Mundstück 17 und dem Ventilgehäuse 39 gehalten.
Im Inneren des Ventilkörpers 20 ist in dieser Ausführungsform die Reckstange 19 mittels einer Gleitdichtung 40 mit Distanzring 41 geführt.
Das vierte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 zeigt eine Abwandlung zum dritten Ausführungsbeispiel in Fig. 4. Der untere Abschnitt der Kegeldichtung 21 ist hier nicht nach Art eines auf der Seite liegenden "U" ausgebildet, sondern als auf dem Kopf stehendes "T". Ein radial nach außen gerichteter Schenkel 42 bildet eine Dichtlippe über den Belüftungszugängen 51 , welche in nicht gezeigter Weise mit dem Belüftungskanal 32 verbunden sind. Ein radial innerer Schenkel 43 kann auf dem oberen Rand 24 des Behälters zur Anlage kommen. Oberhalb der beiden Schenkel 42, 43 sind radial gerichtete Überströmkanäle 44 vorgesehen, welche das Volumen 36 mit den Belüftungszugängen 51 verbinden.
Bei Unterdrück im Volumen 36 unterhalb des Ventilsitzes 22 bzw. in der Öffnung 18 und entsprechendem Überdruck in den Belüftungszugängen 51 kann der äußere Schenkel 42 als Dichtlippe anheben und einen Druckausgleich zulassen. In Gegenrichtung sperrt die Dichtlippe. Die Belüftungszugänge 51 sind Bestandteile des Mundstücks 17. Um die Belüftungszugänge 51 herum angeordnete Bereiche des Mundstücks 17 bilden Ventilsitze für die Dichtlippe (den äußeren Schenkel 42).
Das fünfte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 zeigt nochmals eine Lippendichtung. Hier ist der untere Abschnitt der Kegeldichtung 21 ebenfalls im Wesentlichen umgekehrt T-förmig ausgebildet, mit radial nach innen gerichtetem Schenkel 45 und radial äußerem Schenkel 46. Der radial innere Schenkel 45 hat die Funktion einer Dichtlippe und liegt ohne Druckdifferenz auf einem nach innen gerichteten Absatz 47. Der Absatz 47 bildet für die Dichtlippe einen Ventilsitz und kann Teil des Mundstücks 17 oder eines im Mundstück 17 angeordneten separaten Innenrings 48 sein, wie in Fig. 6 gezeigt. Der Einfachheit halber sind dort Ventilkörper und Reckstange nicht eingezeichnet.
Unterhalb des äußeren Schenkels 46 und oberhalb des Innenrings 48 ist wenigstens ein Belüftungszugang 49 gebildet. Anstelle vieler Belüftungszugänge 49 kann auch ein umlau- fender Ringkanal vorgesehen sein, ebenso in allen anderen Ausführungsformen. Die vorhandenen Belüftungszugänge sind durch nicht gezeigte Verbindungskanäle miteinander verbunden und an einen aufwärts gerichteten Belüftungskanal 50 angeschlossen.
Bei Unterdrück im Bereich der Öffnung 18 und entsprechendem Überdruck am Belüftungszugang 49 kann der innere Schenkel 45 als Dichtlippe abheben und einen Druckausgleich zur Öffnung 18 und dem darüber liegenden Volumen 36 ermöglichen.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist lediglich wenigstens ein Belüftungszugang ohne Rückschlagventil vorgesehen, etwa eine Ausführung wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, jedoch ohne die dort eingezeichneten Rückschlagventile 27. Beim Befüllen auftretende Leckverluste werden dabei in Kauf genommen.
In den Fig. 7 bis 9 ist eine sechste Ausführungsform ersichtlich. Gezeigt sind drei verschiedene Verfahrensstadien beim Füllen und Verformen des Vorformlings 16 zu einem Behälter 52 in der Form 15.
Gemäß Fig. 7 ist die Fülldüse 10 auf den in der Form 15 befindlichen Vorformling 16 aufgesetzt bzw. mit dem Mundstück 17 in den Hals 23 eingesetzt. Der Ventilkörper 20 liegt am Ventilsitz 22 an, sodass noch keine Flüssigkeit über einen Einlass 53, welcher mit der Leitung 12 verbunden ist, in den Vorformling 16 einströmen kann. Unterhalb des Ventilkörpers 20 befindet sich noch Luft, ebenso im Vorformling 16.
Von dem Volumen 30 unterhalb des Ventilsitzes 22 erstreckt sich der Belüftungszugang 26 zunächst seitwärts und dann aufwärts bis zu einem Rückschlagventil 54, welches eine Schwimmerkammer 55 mit Schwimmer 56 aufweist. Der Belüftungszugang 26 geht in einen Ventilausgang 57 über.
Dem hier stets offenen Ventilausgang 57 gegenüberliegend weist die Schwimmerkammer einen Ventileingang 58 auf. Der Schwimmer 56 ist in Fig. 7 in einer Offenstellung gezeigt. Dadurch ist auch der Ventileingang 58 durchgängig, sodass Luft durch das Rückschlagventil 54 in beide Richtungen strömen kann. Dem Ventileingang 58 zugewandt weist der Schwimmer 56 einen Ventilkegel 59 auf, der mit einem Ventilsitz 60 am Ventileingang 58 Zusammenwirken und so den Ventileingang 58 verschließen kann.
Fig. 8 zeigt den zum Befüllen angehobenen Ventilkörper 20 und den aus dem Vorformling 16 durch Einfüllen der Flüssigkeit und Absenken der Reckstange 19 gebildeten Behälter - I Q -
52. Die Flüssigkeit strömt auch in den Belüftungszugang 26 und drückt den Schwimmer 56 aufwärts, mit dem Ventilkegel 59 gegen den Ventilsitz 60. Das Rückschlagventil 54 ist durch die anstehende Flüssigkeit geschlossen.
Gemäß Fig. 9 ist die Zufuhr der Flüssigkeit in den Behälter 52 unterbrochen. Der Ventilkör- per 20 liegt wieder dichtend am Ventilsitz 22 an. Weitere Flüssigkeit kann nicht in den Behälter 52 strömen, auch nicht in den Belüftungszugang 26. Die Reckstange 19 ist ein Stück weit angehoben und reicht nicht mehr bis zum Boden 61 des Behälters, befindet sich aber noch im Behälter 52. Dadurch vergrößert sich das im Behälter 52 für die Flüssigkeit zur Verfügung stehende Volumen. Entsprechend fließt Flüssigkeit aus dem Belüftungszugang 26 in den Behälter 52 nach. Der Schwimmer 56 sinkt ab, sodass über den Ventileingang
58 und den Ventilausgang 57 Luft in den Belüftungszugang 26 einströmen kann. Bei vollständig aus dem Behälter 52 entnommener Reckstange 19 ist das Volumen 30 vollständig belüftet, je nach Volumen der Reckstange bis in den Hals 23 oder weiter in den Behälter 52 hinein. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist das Rückschlagventil 54 als ansteuerbares Magnetventil ausgebildet, derart, dass die Position des Schwimmers 56 gezielt verstellbar ist. Dadurch kann das Rückschlagventil 54 auch für andere Funktionen innerhalb der Anlage genutzt werden, beispielsweise für den Zufluss und/oder Abfluss von Reinigungsflüssigkeit oder Reinigungsgasen.
Bezuqszeichenliste
Fülldüse 41 Distanzring
Dosierpumpe 42 äußerer Schenkel/Dichtlippe
Leitung 43 innerer Schenkel
Pfeil 44 Überströmkanal
Pfeil 45 innerer Schenkel/Dichtlippe
Form 46 äußerer Schenkel
Vorformling 47 Absatz
Mundstück 48 Innenring
Öffnung 49 Belüftungszugänge
Reckstange 50 Belüftungskanal
Ventilkörper/Ventilkegel 51 Belüftungszugänge
Kegeldichtung 52 Behälter
Ventilsitz 53 Einlass
Hals 54 Rückschlagventil oberer Rand 55 Schwimmerkammer unterer Absatz/Austrittsöffnung 56 Schwimmer
Belüftungszugänge 57 Ventilausgang
Rückschlagventil 58 Ventileingang
Ventilkugel 59 Ventilkegel
Belüftungseingang 60 Ventilsitz
Volumen 61 Boden
Öffnung
Belüftungskanal
Rückschlagventil
Belüftungszugänge
Dichtlippe
Volumen oberer Schenkel
Haltering
Ventilgehäuse
Gleitdichtung

Claims

Ansprüche Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters (52) aus einem thermisch konditionierten Vorformling (16) durch Einleiten eines Füllgutvolumens unter Druck durch ein Füllventil in den Vorformling (16), wobei das Füllventil einen Ventilsitz (22) aufweist und dem Füllventil in einer Strömungsrichtung eine Austrittsöffnung (25) nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an ein Volumen (30, 36) zwischen Ventilsitz (22) und Austrittsöffnung (25) ein Belüftungszugang (26, 34, 49, 51) angeschlossen ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungszugang (26, 34, 49, 51) ein Ventil (27, 33, 42, 45) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein Rückschlagventil (27, 33, 42, 45) ist, welches in Richtung zum Volumen (30, 36) zwischen Ventilsitz (22) und Austrittsöffnung (25) öffnen kann. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (33) einen Ventilkörper aus unelastischem Werkstoff aufweist, insbesondere eine Kugel (28). Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (33) einen Ventilkörper aus elastischem Werkstoff aufweist, insbesondere eine Dichtlippe (35, 42, 45). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (33) eine Dichtlippe (35, 42, 45) aufweist, wobei die Dichtlippe (35, 42, 45) auf dem Belüftungszugang (34, 48, 51) zur Anlage kommt und diesen in Schließstellung sperrt und in Öffnungsstellung vom Belüftungszugang (34, 48, 51) abhebt und so eine Belüftung aus dem Belüftungszugang (34, 48, 51) in das Volumen (30, 36) ermöglicht. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Reckstange (19), welche durch das Füllventil hindurch und aus der Austrittsöffnung (25) hinaus bewegbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine mit dem Füllventil verbundene Dosierpumpe (1 1) für die Zufuhr des Füllguts zum Füllventil. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (54) einen in einer Kammer (55) bewegbaren Schwimmer (56) aufweist, wobei ein Ventilausgang (57) mit dem Belüftungszugang (26) verbunden ist und ein Ventileingang (58) durch Aufwärtsbewegung des Schwimmers (56) verschließbar ist. Anlage zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut befüllten Behältern aus thermisch konditionierten Vorformlingen (16) durch Einleiten von Füllgutvolumina unter Druck in die Vorformlinge (16), mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, insbesondere mit mehreren Form- und Füllstationen, wobei jede der Form- und Füllstationen eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist. Verfahren zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters (52) aus einem thermisch konditionierten Vorformling (16) durch Einleiten eines Füllgutvolumens unter Druck durch ein Füllventil in den Vorformling (16), wobei das Füllventil einen Ventilsitz (22) aufweist und dem Füllventil in einer Strömungsrichtung eine Austrittsöffnung (25) nachgeordnet ist, und wobei eine Fülldüse (10) beim Einleiten des Füllgutvolumens mit einem Düsenmundstück (17) an einer Öffnung (18) des Vorformlings (16) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumen (30, 36) zwischen Ventilsitz (22) und Austrittsöffnung (25) nach dem Einleiten des Füllgutvolumens und vor einem Lösen des Düsenmundstücks (17) von der Öffnung (18) belüftet wird. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling (16) vor oder während des Einleitens des Füllgutvolumens durch eine in den Vorformling (16) eintauchende Reckstange (19) gestreckt wird, und dass das Volumen (30, 36) zwischen Ventilsitz (22) und Austrittsöffnung (25) belüftet wird, während die Reckstange (19) aus dem mit flüssigem Füllgut befüllten Behälter (52) zurückgezogen wird oder nachdem die Reckstange (19) zurückgezogen wurde.
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