EP4598728A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines mit flüssigem füllgut befüllten behälters aus einem thermisch konditionierten vorformling - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines mit flüssigem füllgut befüllten behälters aus einem thermisch konditionierten vorformling

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Publication number
EP4598728A1
EP4598728A1 EP23783375.1A EP23783375A EP4598728A1 EP 4598728 A1 EP4598728 A1 EP 4598728A1 EP 23783375 A EP23783375 A EP 23783375A EP 4598728 A1 EP4598728 A1 EP 4598728A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filling
preform
stretch rod
outlet
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23783375.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Baumgarte
David Gropmann
Marcus Wenig
Benjamin JAISER
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP4598728A1 publication Critical patent/EP4598728A1/de
Pending 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
    • B29C49/08—Biaxial stretching during blow-moulding
    • B29C49/10—Biaxial stretching during blow-moulding using mechanical means for prestretching
    • B29C49/12—Stretching rods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C49/4273—Auxiliary operations after the blow-moulding operation not otherwise provided for
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    • B29C2049/4602—Blowing fluids
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    • B29C2949/00—Indexing scheme relating to blow-moulding
    • B29C2949/07—Preforms or parisons characterised by their configuration
    • B29C2949/0715—Preforms or parisons characterised by their configuration the preform having one end closed

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a container filled with liquid filling material from a thermally conditioned preform by introducing a filling material under pressure into the preform according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a device for producing a container filled with liquid filling material according to the preamble of claim 14.
  • the invention further relates to a system for producing containers filled with liquid filling material and to a use of a device and/or a system for producing containers filled with liquid filling material.
  • a blow molding machine has a heating device for tempering or thermally conditioning the preforms and a blow molding device with at least one blow molding station, in the area of which the previously temperature-conditioned preform is expanded to form a container.
  • the expansion takes place with the help of a compressed gas (compressed air) as a pressure medium, which is introduced into the preform to be expanded with a molding pressure.
  • a compressed gas compressed air
  • thermoforming station The basic structure of a blow molding station is described in DE 42 12 583 A1. Options for tempering the preforms are explained, for example, in DE 23 52 926 A1. Tempering or thermal conditioning means that the preform is heated to a temperature suitable for blow molding and, if necessary, a temperature profile is impressed on the preform in the longitudinal and/or circumferential direction.
  • the blow molding of containers from preforms with the additional use of a stretching rod is also known.
  • the containers produced by blow molding are fed to a subsequent filling device and filled with the intended product or filling material.
  • a separate blow molding machine and a separate filling machine are therefore used. It is also known to combine the separate blow molding machine and the separate filling machine into a machine block, i.e. a blocked blow-filling device, with the blow molding and filling still taking place on separate machine components and one after the other.
  • the containers are formed from the preforms by the filling material itself, ie using the filling material as a hydraulic pressure medium, only one machine is required for forming and filling the containers, although this machine is more complex.
  • An example of such a machine is shown in US 7,914,726 B2.
  • Another example is shown in DE 10 2010 007 541 A1.
  • the present invention relates to the forming of the containers from the preforms by the filling material itself and machines as disclosed in the examples, to which explicit reference is therefore made.
  • the preform in question is typically stretched by a stretch rod inserted into a preform opening.
  • the opening of the preform is also the opening of the formed and filled container. During or after filling, the stretch rod is withdrawn from the container.
  • Negative or overpressure in the area of the container opening can also be a problem because it can cause the contents to escape from the container. This can lead to an undesirable loss of contents.
  • parts of the device can become contaminated with contents when contents escape from the container. which is usually also undesirable, especially with regard to filling the containers as germ-free as possible.
  • the invention is therefore based on the object of providing an improved solution that addresses at least one of the problems mentioned.
  • the object of the invention is to provide a solution that makes it possible to achieve pressure equalization in the region of the opening of the container within a short time and in a reliable manner.
  • the method comprises the step of moving the filling nozzle from the filling position to a relief position which is arranged at a distance from the filling position, whereby the interior of the container is pressure-connected to a gas present outside the interior of the container, and then moving the filling nozzle from the relief position back to the filling position, and removing the container produced from the preform.
  • pressure equalization is achieved by moving the filling nozzle from the filling position to the relief position. This movement preferably takes place at a time when the container made from the preform has been formed and filled with the filling material.
  • a thermally conditioned preform and a device for producing a container filled with liquid filling material from the thermally conditioned preform are provided.
  • a device for producing a container filled with liquid filling material from the thermally conditioned preform is provided.
  • Such a device is preferably designed to produce a container filled with liquid filling material from the thermally conditioned preform by introducing a filling material under pressure into the preform.
  • the filling nozzle is moved from the neutral position, in which the filling valve with its outlet does not seal against the preform, to the filling position, in which the filling valve with its outlet seals against the preform.
  • the filling nozzle is moved from the neutral position to the filling position.
  • the filling nozzle is spaced apart from the preform in the filling position.
  • the filling valve with its outlet lies sealingly against the preform or against the container made from the preform, depending on whether a container has already been made from the preform.
  • the valve body is arranged in the release position in particular for introducing the filling material into the preform.
  • the release position there is a fluid connection between the flow volume and the preform, so that filling material can be introduced along the fluid connection.
  • the valve body can be moved from the blocking position to the release position.
  • the connection between the Flow volume within the filling valve and the preform is closed.
  • the release position the connection between the flow volume and the preform is open, so that a fluid connection exists between the flow volume and the preform.
  • the filling material can be guided into the preform via the flow volume.
  • a flow volume is understood to mean in particular a cavity, whereby the filling valve can be opened and closed by moving the valve body, thus establishing a fluid connection between this cavity and the preform.
  • the movement of the filling nozzle from the filling position to the relief position and back to the filling position preferably takes place within a maximum of 1 second, particularly preferably within a maximum of 0.4 seconds, in particular within a maximum of 0.2 seconds.
  • the movement of the filling nozzle from the filling position to the relief position and back to the filling position preferably takes place within at least 0.05 seconds.
  • the movement of the filling nozzle from the filling position to the relief position and back to the filling position is to be understood in particular to mean that these steps are carried out immediately one after the other and within one cycle, i.e. the production of exactly one filled container from exactly one preform.
  • a lid is placed on the formed and filled container before removal from the forming and filling station.
  • the filled and formed container, which was made from the preform, can then be removed from the device.
  • a first advantage of such a method is that by moving the filling nozzle into the relief position, a pressure equalization in the head space of the container and in the outlet area, i.e. in the area of the filling nozzle, is made possible in a particularly advantageous manner, without additional ventilation accesses or the like being necessary for the pressure equalization.
  • a further advantage of such a process is that undesirable plastic deformations of the container made from the preform, particularly in the area of the head space, can be reliably avoided.
  • the pressure equalization that takes place in the relief position of the filling nozzle reduces the mechanical stress caused by the pressure difference, so that no undesirable elastic and/or plastic, irreversible deformations occur. This makes it possible in particular to produce relatively thin-walled (and thus relatively light) containers with a relatively large head space volume, which could collapse without such pressure equalization.
  • a further advantage of such a method is that it can be used to achieve pressure equalization in a reliable manner and within a relatively short time. Pressure equalization preferably takes place exclusively via a movement of the filling nozzle, so that the ventilation point is defined via the precisely positionable filling nozzle. Venting can also take place very quickly, since pressure equalization can take place across the entire gap between the raised filling nozzle and the container mouth. The corresponding ventilation stroke can be very small.
  • a further advantage of such a method is that the leakage of the filling material can be avoided due to pressure equalization.
  • the device remains free of contamination, particularly in the outlet area, since the filling material does not spray out of the container due to pressure.
  • the movement of the filling nozzle from the neutral position to the filling position takes place along a longitudinal axis.
  • the filling nozzle is preferably moved from the filling position to the relief position axially along the longitudinal axis.
  • the longitudinal axis is preferably an axis along which the filling nozzle is movable between the filling position and the relief position.
  • the longitudinal axis is in particular a straight line that extends along the direction of movement of the filling nozzle.
  • the filling nozzle can be moved from the filling position to the relief position, for example, by lifting the filling nozzle, whereby the container made from the preform and filled does not change its position, so that the filling nozzle moves away from the container relative to the container.
  • the filling nozzle is preferably moved axially in the direction of and along the longitudinal axis. However, it is also conceivable that no axial movement or at least not an exclusively axial movement is carried out.
  • the filling nozzle is moved from the relief position back to the filling position axially along the longitudinal axis.
  • the filling nozzle is moved from the relief position back to the filling position, for example, by lowering the filling nozzle, whereby the position of the container remains unchanged, so that the filling nozzle moves relative to the container in the direction of the container.
  • the movement of the filling nozzle is axial in the direction and along the longitudinal axis.
  • no axial movement is carried out or at least a movement that is not exclusively axial.
  • the movement of the filling nozzle from the filling position to the relief position and/or the movement of the filling nozzle from the relief position to the filling position can take place on a partial section of the movement path that the filling nozzle covers when moving from the neutral position to the filling position and/or when moving from the filling position to the neutral position.
  • valve body is moved axially along the longitudinal axis.
  • the valve body can then release or block the fluid connection between the flow volume and the preform or between the flow volume and the container made from the preform, in particular by means of an axial movement along the longitudinal axis.
  • the relief position is arranged between the filling position and the neutral position.
  • the relief position is preferably several times further away from the neutral position than from the filling position.
  • the relief position is preferably arranged close to the filling position.
  • the relief position is at most 10 mm, preferably at most 5 mm, particularly preferably at most 3 mm, away from the filling position.
  • the relief position is at least 0.1 mm, preferably at least 0.5 mm, particularly preferably at least 1 mm, away from the filling position.
  • the relief position is particularly preferably spaced from the filling position within a range of 1 mm and 3 mm, in particular approximately 2 mm.
  • the filling nozzle is preferably moved approximately 2 mm from the filling position to the relief position and/or approximately 2 mm from the relief position to the filling position.
  • Such a distance between the position of the filling nozzle in the filling position and the position of the filling nozzle in the relief position is particularly advantageous because the size of the resulting gap enables efficient and rapid pressure equalization in the head space of the container.
  • the movement from the filling position to the relief position and back can be carried out within a relatively short time due to the relatively short path. time, so that the cycle time from the provision of the preform to the removal of the container made from this preform and filled is not significantly or not at all extended.
  • valve body is arranged in the blocking position during the movement of the filling nozzle from the filling position to the relief position.
  • the movement of the filling nozzle to the relief position and/or the movement of the filling nozzle from the relief position to the filling position takes place while the valve body is in the blocking position, so that while there is a short-term gap between the outlet of the filling valve and the container made from the preform, no filling material can flow through the flow volume. This can prevent filling material from escaping from the filling nozzle during this pressure equalization.
  • the filling nozzle has a stretching rod for stretching the preform, which carries out a stretching movement, wherein the movement of the filling nozzle from the filling position to the relief position takes place before the stretching rod has completely completed the stretching movement and preferably after the stretching rod has completely stretched the preform.
  • a stretching movement includes in particular a movement of the horizontal bar from a rest position to a final stretching position and from the final stretching position back to the rest position.
  • the stretch rod preferably extends along the longitudinal axis. It is preferred if the stretch rod is arranged inside the valve body.
  • the stretch rod is preferably axially movable relative to the valve body.
  • the stretching rod is preferably moved along the longitudinal axis along a stretching path.
  • a stretching path is understood to mean in particular the path of the stretching rod on which the stretching rod exerts a stretching force and/or a guiding force on the preform. This is equivalent to the path of the stretching rod that begins when the stretching rod tip rests on the base of the preform and ends when a final stretching position is reached, whereby in this final stretching position the base of the fully stretched preform is usually clamped between the stretching rod tip and the surrounding mold.
  • the stretching path therefore describes the path that the stretching rod covers when stretching and/or guiding the preform, starting with the first contact between the stretching rod tip and the preform.
  • the filling nozzle is moved from the filling position to the relief position before or during a movement of the stretch rod from an end position of the stretch rod to a starting position of the stretch rod.
  • the end position of the stretch rod can also be referred to as the end stretch position.
  • the filling nozzle is preferably moved to the relief position when the stretch rod has completed the stretching path, for example while the stretch rod is arranged in the end position.
  • the filling nozzle can, for example, be moved to the relief position while the stretch rod is being moved away from the end position, in particular in the direction of the starting position.
  • the method comprises the step of: moving the stretch rod into a position which cancels the sealing effect of a stretch rod seal which is arranged between the valve body and the stretch rod and which separates a space on the outlet side from a space facing away from the outlet, and which cancels the separation of the two spaces, wherein the stretch rod extends along the longitudinal axis within the valve body and has a stretch rod tip on the outlet side.
  • a first pressure equalization in particular a venting
  • a second pressure equalization in particular a venting, can be made possible by moving the stretch rod into the position which cancels the sealing effect.
  • a fluid-tight seal is provided at all times by means of the stretch rod seal between the space facing away from the outlet and the space on the outlet side.
  • a venting stroke movement can then be carried out by moving the stretch rod even further in the direction of the space facing away from the outlet, whereby the sealing effect of the stretch rod seal can then be temporarily canceled in order to enable pressure equalization in the area of the outlet opening.
  • pressure equalization is achieved by a targeted movement of the stretch rod from a sealing position to a position that cancels the sealing effect.
  • This targeted movement usually takes place at a time when the filling and forming process is complete, but the filling valve - after the filling nozzle has been moved back from the venting position to the filling position - is resting sealingly on the container mouth and thus there is a volume in the mouth area of the container that is sealed off from the environment.
  • the movement of the stretch rod into the canceling position takes place after the filling nozzle has been moved from the filling position into the relief position and from the relief position back into the filling position.
  • the canceling position is to be understood in particular as the position that cancels the sealing effect of the stretch rod seal and the separation of the two spaces, i.e. the space on the outlet side and the space facing away from the outlet.
  • the stretch rod seal is firmly connected to the stretch rod, so that the stretch rod seal can be moved along with the stretch rod along the longitudinal axis by moving the stretch rod along the longitudinal axis.
  • the valve body can have a diameter expansion on its inner circumference, which is designed to cancel the sealing effect of the stretch rod seal and cancel the separation of the two spaces when the stretch rod seal moves along the longitudinal axis into the area of the diameter expansion.
  • the valve body can have the same inner circumference in the direction of the longitudinal axis on both sides of the diameter expansion, which is smaller than the inner circumference in the area of the diameter expansion.
  • a device for producing a container filled with liquid filling material from a thermally conditioned preform by introducing a filling material under pressure into the preform, wherein the device is preferably designed to carry out a method as described here, comprising a filling nozzle which comprises a filling valve for introducing the filling material into the preform under pressure, wherein the filling nozzle can be moved from a neutral position in which the filling valve with its outlet does not rest sealingly against the preform, into a filling position in which the filling valve with its outlet rests sealingly against the preform, a valve body which controls a flow volume of the filling valve, wherein the valve body can be moved from a release position in which there is a fluid connection between the flow volume and the preform, into a blocking position, i.e. a position closing the connection between the flow volume and the preform.
  • the device comprises a control device for controlling the movement of the filling nozzle, which is designed to move the filling nozzle from the filling position into a relief position which is arranged at a distance from the filling position, and then from the relief position back into the filling position before the stretching rod has completely completed the stretching movement and preferably after the stretching rod has completely stretched the preform.
  • a system for producing containers filled with liquid filling material from thermally conditioned preforms by introducing a filling material under pressure into the preforms with a device as described here, preferably comprising several forming and filling stations, each of the forming and filling stations having a device as described here.
  • the object mentioned at the outset is achieved by using a device and/or a system with the features of claim 16.
  • a device as described here and/or a system as described here for producing containers filled with liquid filling material from thermally conditioned preforms by introducing a filling material under pressure into the preforms is provided, in particular for producing Bottles filled with liquids, for example drinking water, made of a thermoplastic material, in particular comprising or consisting of PET.
  • Fig. 1 a schematic partially sectioned view of a device for producing a container filled with liquid filling material
  • Fig. 2 a schematic sectional view of a section of a device for producing a container filled with liquid filling material with a supplied preform
  • Fig. 4 a schematic sectional view of a section of a device for producing a container filled with liquid filling material with the filling valve open,
  • Fig. 6 a schematic sectional view of a section of a device for producing a container filled with liquid filling material with the filling valve closed again after filling and forming the container,
  • Fig. 7 a schematic sectional view of a section of a device for producing a container filled with liquid filling material, wherein the filling nozzle is arranged in the relief position
  • Fig. 8 a schematic sectional view of a section of a device for producing a container filled with liquid filling material, wherein the filling nozzle has been moved from the relief position back to the filling position
  • Fig. 9 a schematic sectional view of a section of a device for producing a container filled with liquid filling material with the stretch rod in a position that cancels the sealing effect of the stretch rod seal
  • Fig. 11 a schematic partially sectioned view of another embodiment of a device for producing a container filled with liquid filling material with a supplied preform
  • Fig. 12 a schematic partially sectioned view of the embodiment of the device shown in Fig. 11 with the stretch rod in a position canceling the sealing effect of the stretch rod seal,
  • Fig. 13 a perspective view of a stretch rod seal with several recesses
  • Fig. 14 a schematic representation of a method for producing a container filled with liquid filling material from a thermally conditioned preform
  • Fig. 15 a schematic representation of a method for producing a container filled with liquid filling material from a thermally conditioned preform.
  • Fig. 1 shows a device 1 for producing a container filled with liquid filling material.
  • a stretch rod 11 is arranged in the valve body 13.
  • the stretch rod 11 and the valve body 13 extend along a longitudinal axis A.
  • the stretch rod extends coaxially in the valve body 13 along the longitudinal axis A.
  • the section of the device 1 shown here below is referred to as the filling nozzle 10, which is described in more detail with reference to the following figures, in particular Figs. 2 to 10.
  • the device is designed to produce a container filled with liquid filling material F from a thermally conditioned preform 90 (here and in the other figures only partially shown by means of the mouth area provided with a thread) by introducing a filling material F under pressure into the preform.
  • the preform 90 is arranged in the position shown in Fig. 2 at a distance from the filling nozzle 10 of the device.
  • the preform 90 which can consist of PET, for example, has a mouth area 91 with a thread onto which a lid can be placed.
  • the preform is held by a surrounding mold, against the inner contour of which the area of the preform not shown in Fig. 2 is expanded in the axial and circumferential direction.
  • a filling valve 18 is arranged in the filling nozzle 10, which is formed here by a sleeve 14, a valve body 13 arranged in the sleeve 14 and axially movable along the longitudinal axis A, and a cone seal 15 which is connected to the sleeve 14 and functions as a valve seat.
  • a valve seat is to be understood in particular as the area of the cone seal 15 at which the valve body 13 comes into contact with the cone seal 15 in the closed position shown here.
  • the filling valve 18 In the blocking position of the The filling valve 18 is closed when the valve body 13 is closed.
  • the cone seal 15 of the filling valve lies sealingly against the valve body 13 so that no filling material can be guided between the valve body 13 and the sleeve 14 in the direction of the preform 90.
  • the filling valve 18 is movable along the longitudinal axis A.
  • the filling nozzle 10 is in the neutral position shown in Fig. 2, in which the filling valve 18 is arranged at a distance from
  • the valve body 13 controls a flow volume 20 of the filling valve 18.
  • the valve body 13 can be brought from a blocking position, in which a connection between the flow volume 20 and the preform 90 is closed, into a release position relative to the filling valve 18. In the position shown in Fig. 2, the valve body 13 is arranged in the blocking position.
  • a stretch rod 11 extending along the longitudinal axis A is arranged within the valve body 13 and is axially movable along the longitudinal axis A relative to the valve body 14, e.g. for stretching the preform 90.
  • the stretch rod 11 has a stretch rod tip 11a on the outlet side.
  • a stretch rod seal 16 is arranged between the stretch rod 11 and the valve body 13.
  • Fig. 3 shows the filling nozzle 10 of the device, wherein the filling valve 18 has now been lowered, i.e. moved in the direction of the preform 90, and is arranged in the filling position in which the filling valve 18 with its outlet 19 lies sealingly against the preform 90.
  • the filling nozzle 10 has thus been moved from the neutral position shown in Fig. 2 to the filling position shown in Fig. 3.
  • a sealing fit of the filling valve against the preform 90 in the filling position is made possible by means of an outlet seal 17 which is connected to the sleeve 14.
  • the mouth region 91 of the preform 90 lies sealingly against the outlet seal 17 so that when filling material is introduced, it can be completely introduced into the preform and does not escape outside the mouth region 91.
  • the valve body 13 is arranged in the release position.
  • the valve body 13 was raised relative to the sleeve 14 along the longitudinal axis A.
  • filling material F for example water
  • the flow direction of the filling material F can be seen from the arrow direction shown.
  • the stretching rod 11 has been moved into the preform 90 and is stretching the preform in the direction of the longitudinal axis A or can immediately begin stretching.
  • Fig. 5 shows in a next step that now parallel to the introduction of the filling material F into the preform 90, the stretching rod 11 is moved along the longitudinal axis A in the direction of the preform 90 in order to stretch the preform 90, i.e. to stretch it in the direction of the longitudinal axis A.
  • the flow of the filling material F into the preform takes place simultaneously with the stretching of the preform and thus slightly deviates from the state shown.
  • Fig. 6 shows the stretch rod 11 in a position moved into the preform 90.
  • the valve body 13 has now been moved back in the direction of the outlet and thus from the release position to the blocking position, so that the connection between the flow volume 20 and the container is closed again.
  • the preform has usually been completely formed into the container and the stretch rod 11 has completely covered the stretching path.
  • Fig. 7 shows a state in which the filling nozzle 10 has been moved from the filling position shown in Fig. 6 to the relief position shown in Fig. 7.
  • the relief position is arranged at a distance from the filling position.
  • the filling nozzle is therefore raised in the direction of the longitudinal axis A during the movement from the filling position to the relief position, so that a gap is created between the filling nozzle, in particular the outlet seal 17, and the container made from the preform, in particular the mouth region 91.
  • the gap thus formed can be used to exchange air between the head space of the container and the environment. If there is a negative pressure in the area of the head space relative to the ambient pressure, a relief flow E occurs, which is shown schematically here using dashed arrows.
  • Fig. 9 shows how the stretch rod 11 performs a venting stroke.
  • the stretch rod 11 is raised or moved in the direction away from the outlet along the longitudinal axis A, while the filling nozzle 10 is positioned in the filling position and the valve body 13 is positioned in the blocking position.
  • the stretch rod 11 is moved so far that the stretch rod is arranged in a position that cancels the sealing effect of the stretch rod seal 16 and cancels the separation of the two spaces (space 30 on the outlet side and space 12 facing away from the outlet).
  • the stretch rod seal 16 has recesses 16a, which are arranged on the inner circumference of the stretch rod seal 16 in the area of the stretch rod seal 16 facing away from the outlet. Due to the recesses 16a, the stretch rod 11 does not have to be moved completely out of the stretch rod seal 16, because already in the position of the stretch rod 11 shown here in Fig. 9, in which the stretch rod tip is arranged parallel to an area of the stretch rod seal facing away from the outlet with respect to the longitudinal axis, a gas connection can be established from the outlet-side space 30 via the recesses 16a between the stretch rod 11 and the stretch rod seal 16 to the space 12 facing away from the outlet, which enables gas exchange and thus pressure equalization.
  • the stretch rod 11 is moved back into a position in which the sealing effect of the stretch rod seal is restored.
  • the filling nozzle 10 is then moved into the neutral position in which the filling valve is arranged at a distance from the then filled and formed container.
  • a closure cap can be placed or pressed onto the formed and filled container.
  • Fig. 11 and Fig. 12 show an alternative embodiment of a device, wherein only the stretching rod is designed differently from the embodiment shown in Fig. 2 to Fig. 10.
  • the device shown in Fig. 11 thus corresponds to the device shown in Fig. 2 and described with reference to Fig. 2, with the only difference that the stretch rod 11 in the embodiment shown in Fig. 11 has a cross-sectional taper 11b in its tip region.
  • This cross-sectional taper 11b here has the form of a section-wise waisting of the stretch rod 11.
  • the cross-sectional taper is arranged in the outlet-side region of the stretch rod and close to the stretch rod tip 11a.
  • the stretch rod 11 has been moved out of the filled and formed container according to a method as described in Fig. 2 to Fig. 10. Due to the cross-sectional tapering 11b, the stretch rod 11 does not have to be moved as far upwards (venting stroke) as in the embodiment shown in Fig. 9 in order to provide a gas connection between the outlet-side space 30 and the space 12 facing away from the outlet for pressure equalization.
  • the pressure equalization can be made possible here along a connection from the outlet-side space 30 between the stretch rod 11 and the stretch rod seal 16 via a connection provided by the cross-sectional tapering 11b and the recesses 16a to the space 12 facing away from the outlet.
  • Fig. 13 shows an example of a stretch rod seal 16, namely a stretch rod seal 16 with three equidistantly arranged recesses 16a, which are arranged on the inner circumference of the stretch rod seal 16 and in the upper area, i.e. a section of the stretch rod seal adjacent to the space facing away from the outlet.
  • the recesses shown here as examples are groove-shaped.
  • a step 110 providing a device for producing a container filled with liquid filling material F from a thermally conditioned preform 90.
  • a device for producing a container filled with liquid filling material F from a thermally conditioned preform 90 can be constructed in particular as shown in Fig. 1 and have a filling nozzle as described with reference to Fig. 2 to Fig. 10.
  • a step 120 providing a thermally conditioned preform 90.
  • a filling nozzle 10 which comprises a filling valve 18 for introducing the filling material F into the preform 90 under pressure, is moved from a neutral position in which the filling valve 18 with its outlet does not seal against the preform, into a filling position in which the filling valve 18 with its outlet 19 seals against the preform 90.
  • the filling nozzle 10 is arranged in the neutral position in Fig. 2 (and in an alternative embodiment in Fig. 11) and is then moved into the filling position shown in Fig. 3 (or in Fig. 12).
  • a step 140 arranging a valve body 13, which controls a flow volume 20 of the filling valve 18, in a release position in which a fluid connection exists between the flow volume 20 and the preform 90.
  • the valve body is arranged in the blocking position in Fig. 3 and is then moved into the release position shown in Fig. 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling mittels Einleiten eines Füllguts unter Druck in den Vorformling. Das Verfahren umfasst: Bewegen einer Fülldüse, die ein Füllventil zum Einleiten des Füllgutes in einen Vorformling unter Druck umfasst, von einer Neutralstellung, in der das Füllventil mit seinem Auslass nicht dichtend an dem Vorformling anliegt, in eine Füllstellung, in der das Füllventil mit seinem Auslass dichtend an dem Vorformling anliegt, Anordnen eines Ventilkörpers, der ein Durchflussvolumen des Füllventils beherrscht, in eine Freigabestellung, in der eine Fluidverbindung zwischen dem Durchflussvolumen und dem Vorformling besteht, Ausformen und Füllen des Behälters mit dem flüssigen Füllgut, wobei die Fülldüse in der Füllstellung angeordnet ist und der Ventilkörper in der Freigabestellung angeordnet ist, Bewegen des Ventilkörpers innerhalb des Füllventils aus der Freigabestellung in eine Sperrstellung, Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in eine Entlastungsstellung, die beabstandet zur Füllstellung angeordnet ist, und anschließend Bewegen der Fülldüse von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling mittels Einleiten eines Füllguts unter Druck in den Vorformling nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters nach dem Oberbegriff von Anspruch 14. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut befüllten Behältern sowie eine Verwendung einer Vorrichtung und/oder einer Anlage zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut befüllten Behältern.
Bekannt ist die Herstellung von Behältern durch Blasformen aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise aus Vorformlingen aus PET (Polyethylen- terephthalat), wobei die Vorformlinge innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt werden. Typischerweise weist eine Blasmaschine eine Heizvorrichtung zum Temperieren bzw. zum thermischen Konditionieren der Vorformlinge sowie eine Blaseinrichtung mit wenigstens einer Blasstation auf, in deren Bereich der jeweils zuvor temperaturkonditionierte Vorformling zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe eines Druckgases (Druckluft) als Druckmedium, das mit einem Formdruck in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE 43 40 291 A1 erläutert. Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation ist in der DE 42 12 583 A1 beschrieben. Möglichkeiten derTemperierung der Vorformlinge sind beispielsweise in der DE 23 52 926 A1 erläutert. Unter Temperierung oder thermischer Konditionierung wird dabei verstanden, dass der Vorformling auf eine für die Blasumformung geeignete Temperatur erwärmt und dem Vorformling ggf. ein Temperaturprofil in Längsrichtung und/oder in Umfangsrichtung aufgeprägt wird. Die Blasformung von Behältern aus Vorformlingen unter zusätzlicher Verwendung einer Reckstange ist ebenfalls bekannt.
Gemäß einem typischen Weiterverarbeitungsverfahren werden die durch Blasformen hergestellten Behälter einer nachfolgenden Fülleinrichtung zugeführt und hier mit dem vorgesehenen Produkt oder Füllgut gefüllt. Es werden also eine separate Blasmaschine und eine separate Füllmaschine verwendet. Bekannt ist es dabei auch, die separate Blasmaschine und die separate Füllmaschine zu einem Maschinenblock, d.h. zu einer verblockten Blas-Füll-Einrichtung zusammenzufassen, wobei weiterhin das Blasformen und das Füllen an gesonderten Maschinenkomponenten und zeitlich nacheinander erfolgen.
Es wurde weiterhin bereits vorgeschlagen, Behälter, insbesondere auch in Form von Flaschen, aus thermisch konditionierten bzw. temperierten Vorformlingen herzustellen und dabei gleichzeitig mit einem flüssigen Füllgut zu befüllen, welches als hydraulisches Druckmedium zum Expandieren des Vorformlings bzw. zum Ausformen des Behälters mit einem Form- und Fülldruck zugeführt wird, sodass zeitgleich mit dem Füllen der jeweilige Vorformling in den Behälter umgeformt wird. Derartige Verfahren, bei denen ein gleichzeitiges Formen und Füllen des jeweiligen Behälters erfolgt, können auch als hydraulische Umformverfahren oder als hydraulische Behälterformung bezeichnet werden. Auch hier ist es bekannt, diese Umformung durch den Einsatz einer Reckstange zu unterstützen. Auch hier wird der Vorformling vor dem Form- und Füllvorgang zunächst temperaturkonditioniert, das heißt auf eine für die hydraulische Umformung geeignete Temperatur erwärmt und ggf. ein Temperaturprofil aufgeprägt.
Bei einem Formen der Behälter aus den Vorformlingen durch das Füllgut selbst, d.h. unter Verwendung des Füllgutes als hydraulisches Druckmedium, wird für das Formen und Füllen der Behälter nur noch eine Maschine benötigt, die dafür allerdings eine erhöhte Komplexität aufweist. Ein Beispiel für eine solche Maschine zeigt die US 7,914,726 B2. Ein weiteres Beispiel zeigt die DE 10 2010 007 541 A1 . Die vorliegende Erfindung betrifft das Formen der Behälter aus den Vorformlingen durch das Füllgut selbst und Maschinen, wie in den Beispielen offenbart, auf die daher explizit Bezug genommen wird. Beim Formen und Füllen der Behälter wird der betreffende Vorformling typischerweise durch eine in eine Vorformlingsöffnung eingeführte Reckstange gereckt. 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 im Füllgut eingetauchten Reckstange - entnommen bzw. nicht länger Füllgut von der Reckstange verdrängt. Im Bereich der Öffnung kann somit ein Unterdrück entstehen, durch den unbeabsichtigt zusätzliche Flüssigkeit angesaugt werden kann und/oder der Behälter verformt werden kann. Es kann auch vorkommen, dass beim Formen und Füllen im Bereich der Öffnung ein Überdruck verbleibt, der ebenfalls unerwünschte Effekte bewirken kann.
Wenn ein zu starker Unterdrück oder ein zu starker Überdruck im Kopfraum (also im Bereich der Öffnung, der nicht vom Füllgut eingenommen wird) des aus dem Vorformling geformten Behälters besteht, kann beispielsweise eine unerwünschte plastische - und somit irreversible - Verformung des Behälters im Bereich des Kopfraums auftreten. Insbesondere bei einem relativ großen Kopfraumvolumen, also einem relativ großen Volumen im Kopfraum des ausgeformten und gefüllten Behälters, kann es zu solchen plastischen Verformungen kommen, da dann im Bereich des Kopfraumes kein stabilisierendes Füllgut vorhanden ist. So kann beispielsweise bei zu großem Unterdrück im Kopfraum - und insbesondere bei dünnwandigen Behältern - der Behälter in diesem Bereich kollabieren, sich also plastisch verformen.
Vor dem Zurückziehen der Reckstange besteht typischerweise oberhalb des Füllgutspiegels ein Überdruck, denn das Füllgut wird mit einem Fülldruck in den Vorformling eingeführt. Es ist möglich, dass auch nach dem Zurückziehen der Reckstange ein Überdruck verbleibt. Ob sich ein Überdruck, ein Unterdrück oder der Umgebungsdruck einstellt, hängt vom Volumen ab, das von der Reckstange verdrängt und nach dem zurückziehen wieder freigegeben wird, dem Volumen oberhalb des Füllgutspiegels und dem Druck in diesem Volumen nach Abschluss des Füllgutzustroms und vor Zurückziehen der Reckstange. Unabhängig davon, ob ein Überdruck oder ein Unterdrück bestehen bleibt, erfolgt in aller Regel ein Druckausgleich, bevor der fertige Behälter aus der Umform- und Füllstation entnommen wird.
Ein Unterdrück oder Überdruck im Bereich der Öffnung des Behälters kann auch deshalb ein Problem darstellen, weil hierdurch Füllgut aus dem Behälter austreten kann. Dies kann zu einem unerwünschten Verlust von Füllgut führen. Außerdem können Teile der Vorrichtung beim Austritt von Füllgut aus dem Behälter mit Füllgut verunreinigt werden, was in der Regel ebenfalls unerwünscht ist, insbesondere mit Blick auf eine möglichst keimfreie Befüllung der Behälter.
Eine Vorrichtung, mit der ein Unterdrück im Bereich der Öffnung ausgleichbar ist, ist bekannt aus DE 10 2020 127 290 A1. Demnach ist es bekannt, Belüftungszugänge im Bereich der Austrittsöffnung der Füllventile vorzusehen. Die Belüftungszugänge können beispielsweise als Bohrungen mit einem darin angeordneten Ventil, beispielsweise in Form eines Rückschlagventils, ausgeführt sein. Durch ein Belüften des Bereichs der Öffnung des Behälters kann somit ein Druckausgleich in diesem Bereich bewirkt werden. Ein Nachteil einer solchen Vorrichtung besteht allerdings darin, dass ausreichend Platz für die Belüftungszugänge vorgesehen werden muss und die Herstellung dieser Belüftungszugänge aufwendig sein kann. Außerdem ist gegebenenfalls eine Steuerung eines Ventils oder mehrerer Ventile notwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lösung bereitzustellen, die wenigstens eines der genannten Probleme adressiert. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die es ermöglicht, innerhalb kurzer Zeit und auf zuverlässige Weise einen Druckausgleich im Bereich der Öffnung des Behälters herzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorgesehen ist ein Verfahren zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling, umfassend die Schritte: Bereitstellen einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling, Bereitstellen eines thermisch konditionierten Vorformlings, Bewegen einer Fülldüse, die ein Füllventil zum Einleiten des Füllgutes in den Vorformling unter Druck umfasst, von einer Neutralstellung, in derdas Füllventil mit seinem Auslass nicht dichtend an dem Vorformling anliegt, in eine Füllstellung, in der das Füllventil mit seinem Auslass dichtend an dem Vorformling anliegt, Anordnen eines Ventilkörpers, der ein Durchflussvolumen des Füllventils beherrscht, in eine Freigabestellung, in der eine Fluidverbindung zwischen dem Durchflussvolumen und dem Vorformling besteht, Ausformen und Füllen des Behälters mit dem flüssigen Füllgut, wobei die Fülldüse in der Füllstellung angeordnet ist und der Ventilkörper in der Freigabestellung angeordnet ist, Bewegen des Ventilkörpers innerhalb des Füllventils aus der Freigabestellung in eine Sperrstellung, also die Verbindung zwischen dem Durchflussvolumen und dem Vorformling verschließende Stellung. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren den Schritt: Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in eine Entlastungsstellung, die beabstandet zur Füllstellung angeordnet ist, wodurch das Innere des Behälters drucktechnisch mit einem außerhalb des Inneren des Behälters vorhandenem Gas verbunden wird, und anschließend Bewegen der Fülldüse von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung, und Entnehmen des aus dem Vorformling hergestellten Behälters.
Erfindungsgemäß erfolgt also ein Druckausgleich durch eine Bewegung der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung. Diese Bewegung erfolgt vorzugsweise zu einem Zeitpunkt, zu dem der aus dem Vorformling hergestellte Behälter ausgeformt und mit dem Füllgut gefüllt ist.
Vorzugsweise werden die in dem Verfahren angegebenen Schritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
Zunächst werden ein thermisch konditionierter Vorformling und eine Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus dem thermisch konditionierten Vorformling bereitgestellt. Eine solche Vorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, um einen mit flüssigem Füllgut befüllten Behälter aus dem thermisch konditionierten Vorformling mittels Einleiten eines Füllguts unter Druck in den Vorformling herzustellen.
Die Fülldüse wird von der Neutralstellung, in der das Füllventil mit seinem Auslass nicht dichtend an dem Vorformling anliegt, in die Füllstellung, in der das Füllventil mit seinem Auslass dichtend an dem Vorformling anliegt, bewegt. Insbesondere vor dem Formen und Füllen des Behälters wird die Fülldüse von der Neutralstellung in die Füllstellung bewegt. Vorzugsweise steht die Fülldüse in der Füllstellung beabstandet zu dem Vorformling.
In der Füllstellung der Fülldüse liegt das Füllventil mit seinem Auslass dichtend an dem Vorformling oder an dem aus dem Vorformling hergestellten Behälter an, je nachdem, ob bereits aus dem Vorformling ein Behälter hergestellt wurde.
Der Ventilkörper wird insbesondere zum Einleiten des Füllguts in den Vorformling in der Freigabestellung angeordnet. In der Freigabestellung besteht eine Fluidverbindung zwischen dem Durchflussvolumen und dem Vorformling, sodass entlang der Fluidverbindung Füllgut eingeleitet werden kann. Der Ventilkörper ist von der Sperrstellung in die Freigabestellung bewegbar. In der Sperrstellung ist die Verbindung zwischen dem Durchflussvolumen innerhalb des Füllventils und dem Vorformling verschlossen. In der Freigabestellung ist die Verbindung zwischen dem Durchflussvolumen und dem Vorformling offen, sodass eine Fluidverbindung zwischen dem Durchflussvolumen und dem Vorformling besteht. In der Freigabestellung kann das Füllgut über das Durchflussvolumen in den Vorformling geführt werden. Unter einem Durchflussvolumen ist insbesondere ein Hohlraum zu verstehen, wobei durch eine Bewegung des Ventilkörpers das Füllventil geöffnet und geschlossen werden kann und so eine Fluidverbindung zwischen diesem Hohlraum und dem Vorformling hergestellt werden kann.
Das Ausformen und Füllen des Behälters mit dem flüssigen Füllgut findet vorzugsweise zumindest abschnittsweise gleichzeitig statt. Die Fülldüse ist dabei in der Füllstellung angeordnet ist und der Ventilkörper in der Freigabestellung.
Insbesondere nach dem Ausformen und Füllen des Behälters wird der Ventilkörper innerhalb des Füllventils aus der Freigabestellung in die Sperrstellung bewegt. Die Fluidverbindung zwischen dem Durchflussvolumen und dem Vorformling wird somit gesperrt, sodass entlang der Fluidverbindung kein Füllgut mehr eingeleitet werden kann.
Die Fülldüse wird dann, insbesondere nach dem Formen und Füllen des Behälters, von der Füllstellung in die Entlastungsstellung, die beabstandet zur Füllstellung angeordnet ist, bewegt, sodass ein Druckausgleich im Bereich des Kopfraums des Behälters erfolgen kann. Vorzugsweise unmittelbar nachdem die Fülldüse aus der Füllstellung in die Entlastungsstellung bewegt wurde und der Druckausgleich erfolgt ist, wird die Fülldüse zurück in die Füllstellung bewegt, in der das Füllventil mit seinem Auslass dichtend an dem aus dem Vorformling hergestellten Behälter anliegt.
In der Entlastungsstellung der Fülldüse liegt das Füllventil insbesondere nicht dichtend an dem Vorformling an. Wenn die Fülldüse in der Entlastungsstellung angeordnet ist, ist vorzugsweise ein Spalt zwischen dem Auslass des Füllventils und dem aus dem Vorformling hergestellten Behälter vorhanden, wobei durch diesen Spalt der Ausgleich erfolgen kann, z.B. indem Luft oder ein anderes Gas, z.B. ein Inertgas wie CO2, strömen kann. Wenn eine Druckdifferenz zwischen dem Kopfraum des Behälters und einem Raum außerhalb des Behälters besteht und die Fülldüse in der Entlastungsstellung angeordnet ist, kann Luft oder ein anderes Gas, das außerhalb des Inneren des aus dem Vorformling geformten Behälters vorhanden ist, durch den Spalt strömen, wodurch ein Druckausgleich zwischen diesen Räumen bewirkt werden kann. Ein solcher Raum kann beispielsweise ein den Behälter umgebender Raum sein oder ein Sterilraum oder ein Raum einer Werkhalle, in der die Vorrichtung aufgestellt ist, oder die Umgebung oder ein sonstiger Raum, in dem Umgebungsluft oder Luft oder ein anders Gas vorhanden ist.
Das Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung und zurück in die Füllstellung erfolgt vorzugsweise innerhalb von höchstens 1 Sekunde, besonders bevorzugt innerhalb von höchstens 0,4 Sekunden, insbesondere innerhalb von höchstens 0,2 Sekunden.
Das Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung und zurück in die Füllstellung erfolgt vorzugsweise innerhalb von mindestens 0,05 Sekunden.
Das Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung und zurück in die Füllstellung ist insbesondere so zu verstehen, dass diese Schritte unmittelbar hintereinander ausgeführt werden und innerhalb eines Zyklus, also der Herstellung genau eines gefüllten Behälters aus genau einem Vorformling, ausgeführt werden.
Vorzugsweise wird auf den ausgeformten und gefüllten Behälter ein Deckel aufgesetzt, bevor ein Entnehmen aus der Form- und Füllstation erfolgt. Der gefüllte und ausgeformte Behälter, der aus dem Vorformling hergestellt wurde, kann dann aus der Vorrichtung entnommen werden.
Ein erster Vorteil eines solchen Verfahrens besteht darin, dass mittels Bewegen der Fülldüse in die Entlastungsstellung auf besonders vorteilhafte Weise ein Druckausgleich im Kopfraum des Behälters und im Auslassbereich, also im Bereich der Fülldüse, ermöglicht wird, ohne dass für den Druckausgleich zusätzliche Belüftungszugänge oder dergleichen notwendig sind.
Ein weiterer Vorteil eines solchen Verfahrens besteht darin, dass unerwünschte plastische Verformungen des aus dem Vorformling hergestellten Behälters, insbesondere im Bereich des Kopfraums, zuverlässig vermieden werden können. Durch den Druckausgleich, der in der Entlastungsstellung der Fülldüse erfolgt, wird die durch die Druckdifferenz hervorgerufene mechanische Belastung reduziert, sodass keine unerwünschten elastischen und/oder plastischen, irreversiblen Verformungen auftreten. Dadurch ist es insbesondere möglich, relativ dünnwandige (und somit relativ leichte) Behälter bei gleichzeitig relativ großem Kopfraumvolumen herzustellen, die ohne einen solchen Druckausgleich kollabieren könnten. Ein weiterer Vorteil eines solchen Verfahrens besteht darin, dass hiermit auf zuverlässige Weise und innerhalb relativ kurzer Zeit ein Druckausgleich hergestellt werden kann. Der Druckausgleich erfolgt dabei vorzugsweise ausschließlich über eine Bewegung der Fülldüse, sodass über die exakt positionierbare Fülldüse der Belüftungszeitpunkt definiert ist. Die Entlüftung kann auch sehr schnell erfolgen, da über den gesamten Spalt zwischen angehobener Fülldüse und Behältermündung der Druckausgleich stattfinden kann. Der entsprechende Belüftungshub kann dabei sehr klein ausfallen.
Ein weiterer Vorteil eines solchen Verfahrens besteht darin, dass ein Austritt des Füllguts aufgrund des Druckausgleichs vermieden werden kann. Außerdem bleibt die Vorrichtung insbesondere im Auslassbereich verunreinigungsfrei, da das Füllgut nicht druckbedingt aus dem Behälter herausspritzt.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Konkretisierungen dieser allgemeinen erfindungsgemäßen technischen Lehre sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der Figurenbeschreibung.
Es ist besonders bevorzugt, dass das Bewegen der Fülldüse von der Neutralstellung in die Füllstellung entlang einer Längsachse erfolgt.
Vorzugsweise erfolgt das Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung axial entlang der Längsachse. Die Längsachse ist vorzugsweise eine Achse, entlang welcher die Fülldüse zwischen der Füllstellung und der Entlastungsstellung beweglich ist. Die Längsachse ist insbesondere eine Gerade, die sich entlang der Bewegungsrichtung der Fülldüse erstreckt. Das Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung kann beispielsweise mittels Anheben der Fülldüse erfolgen, wobei der aus dem Vorformling hergestellte und gefüllte Behälter seine Position nicht ändert, sodass die Fülldüse sich relativ zum Behälter von dem Behälter wegbewegt. Vorzugsweise erfolgt die Bewegung der Fülldüse dabei axial in Richtung und entlang der Längsachse. Es ist jedoch auch denkbar, dass keine axiale Bewegung odereine zumindest nicht ausschließlich axiale Bewegung durchgeführt wird.
Vorzugsweise erfolgt das Bewegen der Fülldüse von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung axial entlang der Längsachse. Das Bewegen der Fülldüse von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung kann beispielsweise mittels Absenken der Fülldüse erfolgen, wobei die Position des Behälters weiter unverändert bleibt, sodass die Fülldüse sich relativ zum Behälter in Richtung des Behälters bewegt. Vorzugsweise erfolgt die Bewegung der Fülldüse dabei axial in Richtung und entlang der Längsachse. Es ist jedoch auch denkbar, dass hierbei keine axiale Bewegung oder eine zumindest nicht ausschließlich axiale Bewegung durchgeführt wird.
Insbesondere kann das Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung und/oder das Bewegen der Fülldüse von der Entlastungsstellung in die Füllstellung auf einem Teilabschnitt des Bewegungspfades erfolgen, den die Fülldüse bei der Bewegung von der Neutralstellung in die Füllstellung und/oder bei der Bewegung von der Füllstellung in die Neutralstellung zurücklegt.
Vorzugswese erfolgt das Bewegen des Ventilkörpers axial entlang der Längsachse. Der Ventilkörper kann dann insbesondere mittels einer axialen Bewegung entlang der Längsachse die Fluidverbindung zwischen dem Durchflussvolumen und dem Vorformling bzw. zwischen dem Durchflussvolumen und dem aus dem Vorformling hergestellten Behälter freigeben oder sperren.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Entlastungsstellung zwischen der Füllstellung und der Neutralstellung angeordnet ist. Die Entlastungsstellung ist vorzugsweise um ein Vielfaches weiter von der Neutralstellung als von der Füllstellung beabstandet. Die Entlastungsstellung ist vorzugsweise nah an der Füllstellung angeordnet.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Entlastungsstellung höchstens 10 mm, vorzugsweise höchstens 5 mm, besonders bevorzugt höchstens 3 mm, von der Füllstellung beabstandet ist. Vorzugsweise ist die Entlastungsstellung mindestens 0,1 mm, vorzugsweise mindestens 0,5 mm, besonders bevorzugt mindestens 1 mm, von der Füllstellung beabstandet.
Die Entlastungsstellung ist besonders bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 1 mm und 3 mm, insbesondere ca. 2 mm, von der Füllstellung beabstandet. Vorzugsweise wird die Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung ca. 2 mm bewegt und/oder von der Entlastungsstellung in die Füllstellung ca. 2 mm bewegt.
Ein solcher Abstand zwischen der Position der Fülldüse in der Füllstellung und der Position der Fülldüse in der Entlastungsstellung ist besonders vorteilhaft, da so aufgrund der Größe des entstehenden Spalts ein effizienter und schneller Druckausgleich im Kopfraum des Behälters ermöglicht wird. Außerdem kann die Bewegung von der Füllstellung in die Entlastungsstellung und zurück aufgrund des relativ kurzen Weges innerhalb relativ kurzer Zeit erfolgen, sodass die Zykluszeit vom Bereitstellen des Vorformlings bis zum Entnehmen des aus diesem Vorformling hergestellten und gefüllten Behälters dadurch nicht wesentlich oder gar nicht verlängert wird.
Es ist besonders bevorzugt, dass während des Bewegens der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung der Ventilkörper in der Sperrstellung angeordnet ist. Vorzugsweise erfolgt die Bewegung der Fülldüse in die Entlastungsstellung und/oder die Bewegung der Fülldüse von der Entlastungsstellung in die Füllstellung während der Ventilkörper sich in der Sperrstellung befindet, sodass während kurzzeitig ein Spalt zwischen dem Auslass des Füllventils und dem aus dem Vorformling hergestellten Behälter besteht, kein Füllgut durch das Durchflussvolumen strömen kann. So kann verhindert werden, dass während dieses Druckausgleichs Füllgut aus der Fülldüse austritt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform, weist die Fülldüse eine Reckstange zum Recken des Vorformlings auf, die eine Reckbewegung ausführt, wobei das Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung erfolgt, bevor die Reckstange die Reckbewegung vollständig beendet hat und vorzugsweise nachdem die Reckstange den Vorformling vollständig gereckt hat.
Eine Reckbewegung umfasst insbesondere eine Bewegung der Reckstange von einer Ruhestellung in eine Reckendstellung und von der Reckendstellung zurück in die Ruhestellung.
Die Reckbewegung umfasst insbesondere folgende Schritte: Bewegen der Reckstange von einer Ruhestellung, also einer Ausgangsstellung, in den Vorformling hinein, bis die Reckstangenspitze am Boden des Vorformlings anliegt, um den Vorformling axial entlang der Längsachse zu recken, in eine Reckendstellung. Vorzugsweise wird anschließend der Boden des gereckten Vorformlings mittels der Reckstange in Position und der Boden des Vorformlings bzw. des aus dem Vorformling hergestellten Behälters gegen eine äußere Form gehalten. Anschließend wird die Reckstange von der Reckendstellung aus dem aus dem Vorformling hergestellten Behälter heraus bewegt. Die Reckstange wird dann zurück in die Ruhestellung bewegt.
Vorzugsweise erstreckt sich die Reckstange entlang der Längsachse. Es ist bevorzugt, wenn die Reckstange innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Reckstange relativ zum Ventilkörper axial beweglich. Die Reckstange wird für einen Abschnitt der Reckbewegung vorzugsweise entlang der Längsachse entlang eines Reckwegs bewegt. Unter einem Reckweg ist dabei insbesondere der Weg der Reckstange zu verstehen, auf dem die Reckstange eine Reckkraft und/oder eine führende Kraft auf den Vorformling ausübt. Dies ist gleichsetzbar mit dem Weg der Reckstange, der mit dem Anliegen der Reckstangenspitze an dem Boden des Vorformlings beginnt und mit dem Erreichen einer Reckendstellung endet, wobei in dieser Reckendstellung in der Regel der Boden des vollständig gereckten Vorformlings zwischen Reckstangenspitze und umgebender Form eingeklemmt ist. Der Reckweg beschreibt somit den Weg, den die Reckstange beim Recken und/oder Führen des Vorformlings zurücklegt, beginnend mit dem ersten Kontakt zwischen Reckstangenspitze und Vorformling.
Es ist besonders bevorzugt, dass das Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung vor oder während eines Bewegens der Reckstange von einer Endstellung der Reckstange in eine Ausgangsstellung der Reckstange erfolgt. Die Endstellung der Reckstange kann auch als Reckendstellung bezeichnet werden. Die Fülldüse wird vorzugsweise in die Entlastungsstellung bewegt, wenn die Reckstange den Reckweg abgeschlossen hat, beispielsweise während die Reckstange in der Endstellung angeordnet ist. Die Fülldüse kann beispielsweise in die Entlastungsstellung bewegt werden, während die Reckstange von der Endstellung wegbewegt wird, insbesondere in Richtung der Ausgangsstellung bewegt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: Bewegen der Reckstange in eine die Dichtwirkung einer Reckstangendichtung, die zwischen dem Ventilkörper und der Reckstange angeordnet ist und die einen auslassseitigen Raum von einem auslassabgewandten Raum trennt, aufhebende und die Trennung der beiden Räume aufhebende Position, wobei sich die Reckstange innerhalb des Ventilkörpers entlang der Längsachse erstreckt und eine auslassseitige Reckstangenspitze aufweist. Durch ein solches Bewegen der Reckstange kann auf besonders vorteilhafte Weise eine zusätzliche Druckausgleichsmöglichkeit geschaffen werden. So kann zusätzlich zu einem ersten Druckausgleich, insbesondere einer Entlüftung, mittels der Bewegung der Fülldüse in die Entlastungsstellung, ein zweiter Druckausgleich, insbesondere eine Entlüftung, durch die Bewegung der Reckstange in die die Dichtwirkung aufhebende Position ermöglicht werden.
Vorzugsweise besteht bei einer Bewegung der Reckstange entlang des Reckwegs zu jeder Zeit eine fluiddichte Abdichtung mittels der Reckstangendichtung zwischen dem auslassabgewandten Raum und dem auslassseitigen Raum. Nachdem die Reckstange entlang des Wegs der Reckbewegung zum Formen des Behälters in den Vorformling hinein- und wieder herausbewegt und dann ganz aus dem Vorformling herausbewegt wurde, kann anschließend eine Entlüftungshubbewegung ausgeführt werden, indem die Reckstange noch weiter in Richtung des auslassabgewandten Raums bewegt wird, wodurch dann die Dichtwirkung der Reckstangendichtung kurzzeitig aufgehoben werden kann, um einen Druckausgleich im Bereich der Auslassöffnung zu ermöglichen.
Vorzugsweise wird dabei ein Druckausgleich durch eine gezielte Bewegung der Reckstange aus einer dichtenden Position in eine die Dichtwirkung aufhebende Position erreicht. Diese gezielte Bewegung erfolgt in aller Regel zu einem Zeitpunkt, zu dem der Füll- und Umformvorgang abgeschlossen ist, das Füllventil aber wieder - nachdem die Fülldüse von der Entlüftungsstellung in die Füllstellung zurück bewegt wurde - dichtend auf der Behältermündung aufliegt und somit im Mündungsbereich des Behälters ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes Volumen vorliegt.
Die Reckstangendichtung erstreckt sich vorzugsweise entlang der Längsachse von dem auslassseitigen Raum zu dem auslassabgewandten Raum. Die Reckstangendichtung ist vorzugsweise rotationssymmetrisch um die Längsachse ausgebildet. Vorzugsweise weist die Reckstangendichtung eine mittig angeordnete Ausnehmung entlang der Längsachse zur Aufnahme der Reckstange auf. Der auslassabgewandte Raum ist vorzugsweise zwischen dem Ventilkörper und der Reckstange auf der auslassabgewandten Seite der Reckstangendichtung angeordnet. Der auslassseitige Raum ist vorzugsweise in dem Bereich des Auslasses des Füllventils angeordnet.
Die Reckstange ist vorzugsweise in die die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufhebende Position bewegbar. In dieser Position ist die Trennung zwischen dem auslassabgewandten Raum und dem auslassseitigen Raum aufgehoben. Die Reckstange kann insbesondere dann in diese Position bewegt werden, wenn das Füllventil in der Füllstellung angeordnet ist und der Ventilkörper in der Sperrstellung angeordnet ist. Wird die Reckstange in diese die Dichtwirkung aufhebende Position bewegt, so kann dadurch, dass die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufgehoben wird, eine Gasverbindung zwischen dem auslassseitigen Raum und dem auslassabgewandten Raum bereitgestellt werden, über die ein Druckausgleich zwischen dem auslassseitigen Raum und dem auslassabgewandten Raum erfolgen kann. Der Druckausgleich wird also durch die Positionierung der Reckstange gesteuert. Es kann also zunächst ein erster Druckausgleich durch das, insbesondere kurzzeitige, Bewegen des Füllventils in die Entlastungsstellung erreicht werden und dann vorzugsweise ein weiterer Druckausgleich durch das, insbesondere kurzzeitige, Bewegen der Reckstange in die die Dichtwirkung aufhebende Position erreicht werden.
Ein solches Verfahren, bei dem an zwei unterschiedlichen Zeitpunkten während der Herstellung eines mit Füllgüt befüllten Behälters aus einem Vorformling ein Druckausgleich erfolgen kann, ist besonders vorteilhaft, da dadurch die Drücke bzw. die Druckdifferenzen optimal gesteuert und auf bestimmte Höchstwerte begrenzt werden können. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass das Ausgleichen des Drucks ohne einen wesentlichen Zeitverlust oder ganz ohne einen Zeitverlust erfolgen kann.
Ein besonderer Vorteil hiervon besteht darin, dass mittels Bewegung der Reckstange in die aufhebende Position auf besonders vorteilhafte Weise ein Druckausgleich im Auslassbereich ermöglicht wird, ohne dass für den Druckausgleich zusätzliche Belüftungszugänge oder dergleichen notwendig sind.
Außerdem sind ausgehend von bestehenden Verfahren und Vorrichtungen nur geringe konstruktive Anpassungen notwendig, damit die Reckstange in einer Position die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufheben kann, wodurch ein Druckausgleich im Auslassbereich ermöglicht wird. Somit können auch bestehende Verfahren und Vorrichtungen so angepasst und/oder verwendet werden, dass ein Druckausgleich über die Positionierung der Reckstange möglich ist.
Es ist besonders bevorzugt, dass das Bewegen der Reckstange in die aufhebende Position nach dem Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung und von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung erfolgt. Unter der aufhebenden Position ist insbesondere die die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufhebende und die Trennung der beiden Räume, also des auslassseitigen Raums und des auslassabgewandten Raums, aufhebende Position zu verstehen.
Weiter ist es bevorzugt, dass die Reckstange mittels eines Entlüftungshubs in die aufhebende Position bewegt wird, indem die Reckstange in die auslassabgewandte Richtung bewegt wird, sodass die auslassseitige Reckstangenspitze bezogen auf die Längsachse in Höhe eines an den auslassabgewandten Raum angrenzenden Abschnitts der Reckstangendichtung, insbesondere parallel zu dem an den auslassabgewandten Raum angrenzenden Abschnitt der Reckstangendichtung, oder beabstandet zu einem an den auslassabgewandten Raum angrenzenden Abschnitt der Reckstangendichtung, insbesondere in den auslassabgewandten Raum, bewegt wird. Es ist somit bevorzugt, dass die Reckstangenspitze in den Bereich des an den auslassabgewandten Raum angrenzenden Abschnitts der Reckstangendichtung bewegt wird, um die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufzuheben. Es kann auch bevorzugt sein, dass die Reckstangenspitze ganz aus der Reckstangendichtung herausbewegt wird, um die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufzuheben.
Weiter ist es bevorzugt, dass die Reckstange in die aufhebende Position bewegt wird, während das Füllventil in der Füllstellung positioniert ist und der Ventilkörper in der Sperrstellung positioniert ist. Die Bewegung der Reckstange in die aufhebende Position erfolgt in aller Regel zu einem Zeitpunkt, zu dem der Füll- und Umformvorgang abgeschlossen ist, das Füllventil aber noch dichtend auf der Behältermündung aufliegt und somit im Mündungsbereich des Behälters noch ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes Volumen vorliegt. Auf diese Weise kann im Öffnungsbereich des gefüllten und geformten Behälters ein Druck im Bereich des Umgebungsdrucks, insbesondere ein Druck der dem Umgebungsdruck entspricht, erzeugt werden, während das noch dichtend aufliegende Füllventil als Spritzschutz fungiert. Beim anschließenden Bewegen des Füllventils von der Füllstellung in die Neutralstellung kommt es dann nicht zu einem druckdifferenzbedingten Herausspritzen des Füllguts aus dem Behälter.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Reckstangendichtung an ihrem Innenumfang eine Ausnehmung aufweist, die einen Abschnitt zwischen der Reckstange und der Reckstangendichtung ausbildet, an dem die Reckstange und der Innenumfang der Reckstangendichtung nicht in Kontakt stehen. Wenn die Reckstange in eine Position bewegt wird, in der die Reckstangenspitze im Bereich der Ausnehmung angeordnet ist, so kann die Dichtwirkung der Reckstangendichtung dadurch aufgehoben werden. Eine Gasverbindung zwischen dem auslassabgewandten Raum und dem auslassseitigen Raum kann dabei über die Ausnehmung entlang der Ausnehmung zumindest abschnittsweise parallel zur Reckstange verlaufen. Mit einer solchen Ausnehmung ist es daher möglich, dass die Reckstange, und insbesondere die Reckstangenspitze, nicht vollständig aus der Reckstangendichtung herausbewegt werden muss, um die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufzuheben. Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise erreicht werden, dass in der die Dichtwirkung aufhebenden Position der Reckstange ein Druckausgleich im Auslassbereich erfolgt und die Reckstange gleichzeitig weiter durch die Reckstangendichtung axial geführt wird. Weiter ist es bevorzugt, dass die Ausnehmung in jeder Position der Reckstange mit dem auslassabgewandten Raum verbunden ist. Vorzugsweise ist die Ausnehmung in der aufhebenden Position der Reckstange mit dem auslassseitigen Raum verbunden. Eine Verbindung für einen Druckausgleich kann dann von dem auslassabgewandten Raum über die Ausnehmung zum auslassseitigen Raum breitgestellt werden.
Eine solche Ausnehmung kann beispielsweise in Form einer Nut ausgebildet sein, die parallel zu der Längsachse am Innenumfang der Reckstangendichtung vom auslassabgewandten Raum in Richtung des auslassseitigen Raums verläuft, wobei die Ausnehmung vorzugsweise nicht bis zum auslassseitigen Raum verläuft. Die Nut verläuft vorzugsweise im oberen Bereich der Reckstangendichtung. So ist es möglich, dass über diese Nut eine Gasverbindung zwischen dem auslassabgewandten Raum und dem auslassseitigen Raum hergestellt werden kann, wenn die Reckstange nur abschnittsweise im oberen Bereich der Reckstangendichtung innerhalb der Reckstangendichtung angeordnet ist.
Vorzugsweise weist die Reckstangendichtung mehrere, insbesondere drei, Ausnehmungen auf, die vorzugsweise äquidistant zueinander und jeweils am Innenumfang der Reckstangendichtung angeordnet sind. Die mehreren Ausnehmungen weisen dabei vorzugsweise die gleiche Form auf. Die mehreren Ausnehmungen verlaufen vorzugsweise parallel zur Längsachse und sind insbesondere gleich lang ausgeführt. Mittels mehrerer Ausnehmungen kann eine symmetrische Luftströmung bei der Herstellung eines Druckausgleichs erreicht werden, sodass durch eine solche Luftströmung wirkende Kräfte in Richtung senkrecht zur Längsachse in Summe gegenseitig ausgeglichen werden können. Auch für die Führung der Reckstange in der Reckstangendichtung kann es vorteilhaft sein, wenn mehrere Ausnehmungen entlang des Innenumfangs der Reckstangendichtung angeordnet sind, da dadurch eine einseitige und/oder unsymmetrische Krafteinwirkung zwischen Reckstange und Reckstangendichtung vermieden werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Reckstange eine Querschnittsverjüngung aufweist, die ausgebildet ist, um in der aufhebenden Position eine Verbindung zwischen dem auslassseitigen Raum und dem auslassabgewandten Raum bereitzustellen. Eine solche Querschnittsverjüngung kann zusätzlich oder alternativ zu einer Ausnehmung oder mehreren Ausnehmungen in der Reckstangendichtung vorgesehen werden. Über eine solche Querschnittsverjüngung kann ähnlich wie über eine Ausnehmung in der Reckstangendichtung ein Kanal für einen Luftaustausch zwischen dem auslassabgewandten Raum und dem auslassseitigen Raum bereitgestellt werden. So kann vorzugsweise in der aufhebenden Position der Reckstange eine Gasverbindung zwischen dem auslassabgewandten Raum über die Querschnittsverjüngung und/oder über eine oder mehrere Ausnehmungen in der Reckstangendichtung erzeugt werden.
Vorzugsweise ist eine solche Querschnittsverjüngung im Bereich der auslassseitigen Reckstangenspitze angeordnet, wobei die Querschnittsverjüngung vorzugsweise in Form einer umlaufenden Nut ausgebildet ist. Die Querschnittsverjüngung ist in Richtung der Längsachse vorzugsweise höchstens 10 cm, besonders bevorzugt höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm von der auslassseitigen Reckstangenspitze beabstandet. Die Querschnittsverjüngung kann insbesondere in Form einer Taillierung der Reckstange im Bereich der Reckstangenspitze ausgeführt sein.
Die Reckstange kann in Richtung der Längsachse zu beiden Seiten der Querschnittsverjüngung den gleichen Querschnitt aufweisen, der größer ist als der Querschnitt im Bereich der Querschnittsverjüngung. Im Bereich der Querschnittsverjüngung ist der Querschnitt der Reckstange somit vorzugsweise geringer als der Querschnitt der Reckstange im Übrigen.
Gemäß einer alternativen, als weniger vorteilhaft betrachteten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Reckstangendichtung mit der Reckstange fest verbunden ist, sodass die Reckstangendichtung mittels Bewegung der Reckstange entlang der Längsachse mit der Reckstange entlang der Längsachse mitbewegbar ist. Dabei kann beispielsweise der Ventilkörper an seinem Innenumfang eine Durchmesseraufweitung aufweisen, die ausgebildet ist, um bei Bewegung der Reckstangendichtung entlang der Längsachse in den Bereich der Durchmesseraufweitung die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufzuheben und die Trennung der beiden Räume aufzuheben. Ferner kann der Ventilkörper in Richtung der Längsachse zu beiden Seiten der Durchmesseraufweitung den gleichen Innenumfang aufweisen, der kleiner ist als der Innenumfang im Bereich der Durchmesseraufweitung. Über eine solche Durchmesseraufweitung kann bei dieser Ausführungsform, bei der die Reckstangendichtung mit der Reckstange mitbewegt wird, in einer bestimmten Position und/oder in einem bestimmten Bereich der Reckstangendichtung die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufgehoben werden, indem eine Verbindung zwischen dem auslassabgewandten Raum und dem auslassseitigen Raum über die Durchmesseraufweitung bereitgestellt wird. Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorgesehen ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling mittels Einleiten eines Füllguts unter Druck in den Vorformling, wobei die Vorrichtung vorzugsweise ausgebildet ist zur Ausführung eines wie hier beschriebenen Verfahrens, umfassend eine Fülldüse, die ein Füllventil zum Einleiten des Füllgutes in den Vorformling unter Druck umfasst, wobei die Fülldüse von einer Neutralstellung, in derdas Füllventil mit seinem Auslass nicht dichtend an dem Vorformling anliegt, in eine Füllstellung, in der das Füllventil mit seinem Auslass dichtend an dem Vorformling anliegt, bewegbar ist, einen Ventilkörper, der ein Durchflussvolumen des Füllventils beherrscht, wobei der Ventilkörper von einer Freigabestellung, in der eine Fluidverbindung zwischen dem Durchflussvolumen und dem Vorformling besteht, in eine Sperrstellung, also die Verbindung zwischen dem Durchflussvolumen und dem Vorformling verschließende Stellung, bewegbar ist.
Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Bewegung der Fülldüse, die dazu ausgebildet ist, die Fülldüse von der Füllstellung in eine Entlastungsstellung, die beabstandet zur Füllstellung angeordnet ist, und anschließend von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung zu bewegen, bevor die Reckstange die Reckbewegung vollständig beendet hat und vorzugsweise nachdem die Reckstange den Vorformling vollständig gereckt hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Danach ist eine Anlage zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut befüllten Behältern aus thermisch konditionierten Vorformlingen mittels Einleiten eines Füllguts unter Druck in die Vorformlinge mit einer wie hier beschriebenen Vorrichtung vorgesehen, vorzugsweise umfassend mehrere Form- und Füllstationen, wobei jede der Form- und Füllstationen eine wie hier beschriebene Vorrichtung aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Verwendung einer Vorrichtung und/oder einer Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Danach ist eine Verwendung einer wie hier beschriebenen Vorrichtung und/oder einer wie hier beschriebenen Anlage zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut befüllten Behältern aus thermisch konditionierten Vorformlingen mittels Einleiten eines Füllguts unter Druck in die Vorformlinge vorgesehen, insbesondere zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut, beispielsweise Trinkwasser, befüllten Flaschen aus einem thermoplastischen Material, insbesondere umfassend oder bestehend aus PET.
Zu den Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der verschiedenen Aspekte der hier beschriebenen Lösungen und ihrer jeweiligen möglichen Fortbildungen wird auch auf die Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen, Details und Vorteilen der jeweils anderen Aspekte und ihrer Fortbildungen verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend und rein beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische teilgeschnittene Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters,
Fig. 2: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters mit zugeführtem Vorformling,
Fig. 3: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters mit abgesenktem Füllventil vor dem Füllen und Formen des Behälters,
Fig. 4: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters mit geöffnetem Füllventil,
Fig. 5: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters mit geöffnetem Füllventil und mit in den Vorformling eingefahrener Reckstange,
Fig. 6: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters mit wieder geschlossenem Füllventil nach dem Füllen und Formen des Behälters,
Fig. 7: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters, wobei die Fülldüse in der Entlastungsstellung angeordnet ist, Fig. 8: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters, wobei die Fülldüse von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung bewegt wurde,
Fig. 9: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters mit der Reckstange in einer die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufhebenden Position,
Fig. 10: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters mit angehobenem Füllventil nach dem Füllen und Formen des Behälters,
Fig. 11 : eine schematische teilgeschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters mit zugeführtem Vorformling,
Fig. 12: eine schematische teilgeschnittene Ansicht der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung mit der Reckstange in einer die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufhebenden Position,
Fig. 13: eine perspektivische Ansicht einer Reckstangendichtung mit mehreren Ausnehmungen,
Fig. 14: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling,
Fig. 15: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling.
In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche bzw. -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ein Behälter ist in Figuren nicht dargestellt, da solche Behälter in vielfältiger Art aus dem Stand der Technik bekannt sind, z.B. im Form einer PET-Flasche, und das Aussehen des Behälters für die Erfindung unbeachtlich ist. Das Verfahren zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling wird insbesondere anhand der Fig. 1 bis Fig. 10 im Folgenden beispielhaft beschrieben. Das Verfahren erfolgt vorzugsweise in der von Fig. 2 bis Fig. 10 gezeigten Reihenfolge.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters. In dem Ventilkörper 13 ist eine Reckstange 11 angeordnet. Die Reckstange 11 , und der Ventilkörper 13 erstrecken sich entlang einer Längsachse A. Die Reckstange erstreckt sich im dargestellten Beispiel koaxial in dem Ventilkörper 13 entlang der Längsachse A. Der hier unten geschnitten dargestellte Bereich der Vorrichtung 1 wird als Fülldüse 10 bezeichnet, die im Detail anhand der folgenden Figuren, insbesondere Fig. 2 bis 10, weiter beschrieben wird.
Fig. 2 bis Fig. 10 zeigen jeweils eine Detailansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 1 , wobei jeweils die Fülldüse 10 der Vorrichtung dargestellt ist. Fig. 2 bis Fig. 10 zeigen dabei unterschiedliche Zustände einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung, anhand derer ein typischer Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling beschrieben wird.
Die Vorrichtung ist ausgebildet zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut F befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling 90 (hier sowie in den anderen Figuren nur teilweise dargestellt anhand des mit einem Gewinde versehenen Mündungsbereiches) mittels Einleiten eines Füllguts F unter Druck in den Vorformling. Der Vorformling 90 ist in der in Fig. 2 gezeigten Stellung beabstandet zur Fülldüse 10 der Vorrichtung angeordnet. Der Vorformling 90, der beispielsweise aus PET bestehen kann, weist einen Mündungsbereich 91 mit einem Gewinde auf, auf den ein Deckel aufgesetzt werden kann. In nicht dargestellter und aus dem Stand der Technik bekannter Weise ist der Vorformling von einer umgebenden Form gehalten, gegen deren Innenkontur der nicht in Fig. 2 dargestellte Bereich des Vorformlings in axialer und Umfangsrichtung expandiert wird.
In der Fülldüse 10 ist ein Füllventil 18 angeordnet, die hier durch eine Hülse 14, einen in der Hülse 14 angeordneten und axial entlang der Längsachse A bewegbaren Ventilkörper 13 und eine Kegeldichtung 15, die mit der Hülse 14 verbunden ist und als Ventilsitz fungiert, gebildet wird. Unter einem Ventilsitz ist dabei insbesondere der Bereich der Kegeldichtung 15 zu verstehen, an dem der Ventilkörper 13 in der hier gezeigten Schließstellung zur Anlage mit der Kegeldichtung 15 kommt. In der in Fig. 2 gezeigten Sperrstellung des Ventilkörpers 13 ist das Füllventil 18 geschlossen. Dabei liegt die Kegeldichtung 15 des Füllventils dichtend an dem Ventilkörper 13 an, sodass kein Füllgut zwischen Ventilkörper 13 und Hülse 14 in Richtung des Vorformlings 90 geleitet werden kann. Das Füllventil 18 ist entlang der Längsachse A bewegbar. Die Fülldüse 10 steht in der in Fig. 2 gezeigten Stellung in der Neutralstellung, in der das Füllventil 18 beabstandet zu dem Vorformling 90 angeordnet ist.
Der Ventilkörper 13 beherrscht ein Durchflussvolumen 20 des Füllventils 18. Der Ventilkörper 13 ist relativ zu dem Füllventil 18 aus einer Sperrstellung, in der eine Verbindung zwischen dem Durchflussvolumen 20 und dem Vorformling 90 verschlossen ist, in eine Freigabestellung bringbar. In der in Fig. 2 gezeigten Stellung ist der Ventilkörper 13 in der Sperrstellung angeordnet. Innerhalb des Ventilkörpers 13 ist eine sich entlang der Längsachse A erstreckende Reckstange 11 angeordnet, die entlang der Längsachse A relativ zum Ventilkörper 14 axial bewegbar ist, z.B. zum Recken des Vorformlings 90. Die Reckstange 11 weist auslassseitig eine Reckstangenspitze 11 a auf. Zwischen der Reckstange 11 und dem Ventilkörper 13 ist eine Reckstangendichtung 16 angeordnet. Die Reckstangendichtung ist hier zweiteilig dargestellt, sie kann allerdings auch einteilig ausgebildet sein (siehe Fig. 13). Die Reckstangendichtung 16 trennt einen auslassseitigen Raum 30 von einem auslassabgewandten Raum 12. In der in Fig. 2 gezeigten Position der Reckstange 11 besteht keine Fluidverbindung zwischen dem auslassseitigen Raum 30 von dem auslassabgewandten Raum 12, sodass kein Druckausgleich zwischen diesen beiden Räumen mittels einer Verbindung dieser beiden Räume möglich ist.
Fig. 3 zeigt die Fülldüse 10 der Vorrichtung, wobei das Füllventil 18 nun abgesenkt, also in Richtung des Vorformlings 90 bewegt, wurde und in der Füllstellung angeordnet ist, in der das Füllventil 18 mit seinem Auslass 19 dichtend an dem Vorformling 90 anliegt. Die Fülldüse 10 wurde somit von der in Fig. 2 gezeigten Neutralstellung in die in Fig. 3 gezeigte Füllstellung bewegt. Ein dichtendes Anliegen des Füllventils an dem Vorformling 90 in der Füllstellung wird mittels einer Auslassdichtung 17 ermöglicht, die mit der Hülse 14 verbunden ist. Der Mündungsbereich 91 des Vorformlings 90 liegt dichtend an der Auslassdichtung 17 an, sodass bei einem Einleiten von Füllgut dieses vollständig in den Vorformling eingeleitet werden kann und nicht außerhalb des Mündungsbereiches 91 austritt.
In Fig. 4 ist der Ventilkörper 13 in der Freigabestellung angeordnet. Dazu wurde der Ventilkörper 13 relativ zu der Hülse 14 entlang der Längsachse A angehoben. Nun kann Füllgut F, beispielsweise Wasser, unter Druck über das Durchflussvolumen 20 in den auslassseitigen Raum 30 und somit in den Vorformling 90 eingeleitet werden. Die Strömungsrichtung des Füllguts F ist anhand der gezeigten Pfeilrichtung erkennbar. Der Vollständigkeit halber sei zu dieser Figur 4 angemerkt, dass in aller Regel und anders als dargestellt zu dem in Figur 4 dargestellten Zeitpunkt die Reckstange 11 in den Vorformling 90 eingefahren ist und den Vorformling in Richtung der Längsachse A reckt oder unmittelbar mit dem Recken beginnen kann.
Fig. 5 zeigt in einem nächsten Schritt, dass nun parallel zum Einleiten des Füllguts F in den Vorformling 90 die Reckstange 11 entlang der Längsachse A in Richtung des Vorformlings 90 bewegt wird, um den Vorformling 90 zu recken, also in Richtung der Längsachse A zu strecken. Wie bereits zu Fig. 4 erläutert, erfolgt das Einströmen des Füllgutes F in den Vorformling simultan zum Recken des Vorformlings und somit etwas abweichend vom dargestellten Zustand.
Fig. 6 zeigt die Reckstange 11 in einer in den Vorformling 90 hineinbewegten Position. Der Ventilkörper 13 wurde nun nach erfolgtem Formen und Befüllen des Behälters wieder in Richtung des Auslasses und somit von der Freigabestellung in die Sperrstellung bewegt, sodass die Verbindung zwischen dem Durchflussvolumen 20 und dem Behälter wieder verschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Vorformling in der Regel vollständig in den Behälter umgeformt worden und die Reckstange 1 1 hat den Reckweg vollständig zurückgelegt.
Fig. 7 zeigt einen Zustand, in dem die Fülldüse 10 von der in Fig. 6 gezeigten Füllstellung nun in die in Fig. 7 gezeigte Entlastungsstellung bewegt wurde. Die Entlastungsstellung ist beabstandet zur Füllstellung angeordnet. Die Fülldüse wird also bei der Bewegung von der Füllstellung in die Entlastungsstellung in Richtung der Längsachse A angehoben, sodass ein Spalt zwischen der Fülldüse, insbesondere der Auslassdichtung 17, und dem aus dem Vorformling hergestellten Behälter, insbesondere dem Mündungsbereich 91 , entsteht. Durch den derart gebildeten Spalt kann ein Luftaustausch zwischen dem Kopfraum des Behälters und der Umgebung hergestellt werden. Bei einem Unterdrück im Bereich des Kopfraums relativ zum Umgebungsdruck erfolgt eine Entlastungsströmung E, die hier mittels gestrichelter Pfeile schematisch eingezeichnet ist. Es erfolgt also ein Druckausgleich durch eine Bewegung der Fülldüse 10 von der Füllstellung in die Entlastungsstellung. Diese Bewegung erfolgt vorzugsweise (wie in diesem Beispiel beschrieben) zu einem Zeitpunkt, zu dem der aus dem Vorformling hergestellte Behälter ausgeformt und mit dem Füllgut gefüllt ist. Ausgehend von der in Fig. 7 gezeigten Entlastungsstellung wird die Fülldüse 10 dann von der Entlastungsstellung zurück in die in Fig. 8 gezeigte Füllstellung bewegt. Die Fülldüse 10 ist dann relativ zum aus dem Vorformling hergestellten Behälter wie in Fig. 6 angeordnet, wobei jedoch zwischendurch ein Druckausgleich während der in Fig. 7 gezeigten Stellung erfolgt ist.
Fig. 9 zeigt, wie die Reckstange 11 einen Entlüftungshub ausführt. Dazu wird die Reckstange 11 angehoben bzw. in die auslassabgewandte Richtung entlang der Längsachse A bewegt, während die Fülldüse 10 in der Füllstellung positioniert ist und der Ventilkörper 13 in der Sperrstellung positioniert ist. Die Reckstange 11 wird dabei so weit bewegt, dass die Reckstange in einer die Dichtwirkung der Reckstangendichtung 16 aufhebenden und die Trennung der beiden Räume (auslassseitiger Raum 30 und auslassabgewandter Raum 12) aufhebenden Position angeordnet ist. Aufgrund der aufgehobenen Dichtwirkung der Reckstangendichtung 16 besteht eine Gasverbindung zwischen dem auslassseitigen Raum 30 und dem auslassabgewandten Raum 12, sodass bei Vorliegen einer Druckdifferenz der Drücke in den beiden Räumen ein Druckausgleich D stattfindet, wobei beispielsweise im Falle eines Überdrucks im auslassseitigen Raum 30 ein Gastransfer in Richtung des auslassabgewandten Raums 12 stattfindet, wie mit den Pfeilrichtungen dargestellt.
In der hier gezeigten Ausführungsform weist die Reckstangendichtung 16 Ausnehmungen 16a auf, die am Innenumfang der Reckstangendichtung 16 im auslassabgewandten Bereich der Reckstangendichtung 16 angeordnet sind. Aufgrund der Ausnehmungen 16a muss die Reckstange 11 nicht vollständig aus der Reckstangendichtung 16 herausbewegt werden, denn bereits in der hier in Fig. 9 gezeigten Position der Reckstange 11 , in der die Reckstangenspitze bezogen auf die Längsachse parallel zu einem auslassabgewandten Bereich der Reckstangendichtung angeordnet ist, kann von dem auslassseitigen Raum 30 über die Ausnehmungen 16a zwischen der Reckstange 11 und der Reckstangendichtung 16 eine Gasverbindung zum auslassabgewandten Raum 12 hergestellt werden, wodurch ein Gasaustausch und somit ein Druckausgleich ermöglicht wird.
Anschließend wird, wie in Fig. 10 gezeigt, die Reckstange 11 wieder in eine Position bewegt, in der die Dichtwirkung der Reckstangendichtung wieder besteht. Die Fülldüse 10 wird dann in die Neutralstellung bewegt, in der das Füllventil beabstandet zu dem dann gefüllten und geformten Behälter angeordnet ist. Anschließend an die anhand von Fig. 2 bis Fig. 10 beispielhaft beschriebenen Verfahrensschritte kann noch eine Verschlusskappe auf den geformten und gefüllten Behälter aufgesetzt bzw. aufgedrückt werden.
Fig. 11 und Fig. 12 zeigen eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung, wobei nur die Reckstange abweichend zu der in den Fig. 2 bis Fig. 10 gezeigten Ausführungsform ausgeführt ist.
Die in Fig. 1 1 gezeigte Vorrichtung entspricht somit der in Fig. 2 gezeigten und anhand Fig. 2 beschriebenen Vorrichtung, mit dem einzigen Unterschied, dass die Reckstange 11 in der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform eine Querschnittsverjüngung 1 1 b in ihrem Spitzen bereich aufweist. Diese Querschnittsverjüngung 11 b hat hier die Form einer abschnittsweisen Taillierung der Reckstange 11. Die Querschnittsverjüngung ist im auslassseitigen Bereich der Reckstange und nahe der Reckstangenspitze 1 1 a angeordnet.
In Fig. 12 ist die Reckstange 11 entsprechend einem wie in Fig. 2 bis Fig. 10 beschriebenen Verfahren aus dem gefüllten und geformten Behälter herausbewegt worden. Aufgrund der Querschnittsverjüngung 11 b muss die Reckstange 11 nicht so weit nach oben bewegt werden (Entlüftungshub) wie in der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform, um eine Gasverbindung zwischen dem auslassseitigen Raum 30 und dem auslassabgewandten Raum 12 für einen Druckausgleich bereitzustellen. Der Druckausgleich kann hier entlang einer Verbindung von dem auslassseitigen Raum 30 zwischen der Reckstange 11 und der Reckstangendichtung 16 über eine durch die Querschnittsverjüngung 11 b und die Ausnehmungen 16a zu dem auslassabgewandten Raum 12 bereitgestellte Verbindung ermöglicht werden.
Alternativ zu der hier dargestellten Ausführungsform, bei der die Reckstangendichtung Ausnehmungen aufweist und die Reckstange eine Querschnittsverjüngung aufweist, ist auch eine Ausführungsform mit einer Reckstangendichtung ohne Ausnehmungen und einer Reckstange mit Querschnittsverjüngung denkbar.
Fig. 13 zeigt ein Beispiel für eine Reckstangendichtung 16, nämlich eine Reckstangendichtung 16 mit drei äquidistant angeordneten Ausnehmungen 16a, die am Innenumfang der Reckstangendichtung 16 und im oberen Bereich, also einem an den auslassabgewandten Raum angrenzenden Abschnitt, der Reckstangendichtung angeordnet sind. Die hier beispielhaft gezeigten Ausnehmungen sind nutförmig ausgeführt. Anhand von Fig. 14 und Fig. 15 werden beispielhaft zwei Verfahren zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling beschrieben.
Fig. 14 zeigt einen Ablauf eines beispielhaften Verfahrens 100 mit den folgenden Schritten:
In einem Schritt 110, Bereitstellen einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut F befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling 90. Eine solche Vorrichtung kann insbesondere wie in Fig. 1 gezeigt aufgebaut sein und eine anhand Fig. 2 bis Fig. 10 beschriebene Fülldüse aufweisen. In einem Schritt 120, Bereitstellen eines thermisch konditionierten Vorformlings 90.
In einem Schritt 130, Bewegen einer Fülldüse 10, die ein Füllventil 18 zum Einleiten des Füllgutes F in den Vorformling 90 unter Druck umfasst, von einer Neutralstellung, in der das Füllventil 18 mit seinem Auslass nicht dichtend an dem Vorformling anliegt, in eine Füllstellung, in der das Füllventil 18 mit seinem Auslass 19 dichtend an dem Vorformling 90 anliegt. Die Fülldüse 10 ist in Fig. 2 (und in einer alternativen Ausführungsform in Fig. 11) in der Neutralstellung angeordnet und wird dann in die in Fig. 3 (bzw. in Fig. 12) gezeigte Füllstellung bewegt.
In einem Schritt 140, Anordnen eines Ventilkörpers 13, der ein Durchflussvolumen 20 des Füllventils 18 beherrscht, in eine Freigabestellung, in der eine Fluidverbindung zwischen dem Durchflussvolumen 20 und dem Vorformling 90 besteht. Der Ventilkörper ist in Fig. 3 in der Sperrstellungangeordnet und wird dann in die in Fig. 4 gezeigte Freigabestellung bewegt.
In einem Schritt 150, Ausformen und Füllen des Behälters mit dem flüssigen Füllgut F, wobei die Fülldüse 10 in der Füllstellung angeordnet ist und der Ventilkörper 13 in der Freigabestellung angeordnet ist. In Fig. 5 wird das Fluid durch das Zustromlumen in den Vorformling eingeleitet und die Reckstange zum Recken des Vorformlings in Richtung des Vorformlings bewegt.
In einem Schritt 160, Bewegen des Ventilkörpers 13 innerhalb des Füllventils 18 aus der Freigabestellung in eine Sperrstellung, also die Verbindung zwischen dem Durchflussvolumen 20 und dem Vorformling 90 verschließende Stellung. Der Ventilkörper wird somit wieder in die in Fig. 6 gezeigte Stellung bewegt. In einem Schritt 170, Bewegen der Fülldüse 10 von der Füllstellung in eine Entlastungsstellung, die beabstandet zur Füllstellung angeordnet ist, wodurch das Innere des Behälters drucktechnisch mit einem außerhalb des Inneren des Behälters vorhandenem Gas verbunden wird. Die Entlastungsstellung in Fig. 7 dargestellt.
In einem Schritt 171 , anschließend Bewegen der Fülldüse 10 von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung. Die Fülldüse wird wieder zurückbewegt und befindet sich wieder in der Füllstellung, wie in Fig. 8 gezeigt.
Vor dem Entnehmen des Behälters kann noch eine Verschlusskappe zugeführt werden und die Verschlusskappe auf den geformten und gefüllten Behälter aufgesetzt und aufgedrückt werden.
In einem Schritt 190, Entnehmen des aus dem Vorformling hergestellten Behälters.
Fig. 15 zeigt einen Ablauf eines beispielhaften Verfahrens 100, das die anhand Fig. 14 beschriebenen Schritte aufweist und zusätzlich zwischen den Schritten 171 und 190 den Schritt 180 umfasst. In dem Schritt 180, Bewegen der Reckstange 11 in eine die Dichtwirkung einer Reckstangendichtung 16, die zwischen dem Ventilkörper 13 und der Reckstange 1 1 angeordnet ist und die einen auslassseitigen Raum 30 von einem auslassabgewandten Raum 12 trennt, aufhebende und die Trennung der beiden Räume 30, 12 aufhebende Position, wobei sich die Reckstange innerhalb des Ventilkörpers 13 entlang der Längsachse A erstreckt und eine auslassseitige Reckstangenspitze 11 a aufweist. Diese die Dichtwirkung der Reckstangendichtung aufhebende Position der Reckstange ist in Fig. 9 (und in einer alternativen Ausführungsform in Fig. 12) gezeigt. Diese Bewegung kann als Entlüftungshub bezeichnet werden.
1 Vorrichtung
10 Fülldüse
11 Reckstange
11 a Reckstangenspitze
11 b Querschnittsverjüngung
12 auslassabgewandter Raum
13 Ventilkörper
14 Hülse
15 Kegeldichtung
16 Reckstangendichtung
16a Ausnehmungen
17 Auslassdichtung
18 Füllventil
19 Auslass
20 Durchflussvolumen
30 auslassseitiger Raum
90 Vorformling
91 Mündungsbereich
100 Verfahren
110-190 Verfahrensschritte
A Längsachse
D Druckausgleich
E Entlastungsströmung
F Füllgut

Claims

Ansprüche Verfahren (100) zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut (F) befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling (90), umfassend die Schritte:
Bereitstellen (110) einer Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut (F) befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling (90),
Bereitstellen (120) eines thermisch konditionierten Vorformlings (90),
Bewegen (130) einer Fülldüse (10), die ein Füllventil (18) zum Einleiten des Füllgutes (F) in den Vorformling (90) unter Druck umfasst, von einer Neutralstellung, in der das Füllventil (18) mit seinem Auslass (19) nicht dichtend an dem Vorformling (90) anliegt, in eine Füllstellung, in der das Füllventil (18) mit seinem Auslass (19) dichtend an dem Vorformling (90) anliegt,
Anordnen (140) eines Ventilkörpers (13), der ein Durchflussvolumen (20) des Füllventils (18) beherrscht, in eine Freigabestellung, in der eine Fluidverbindung zwischen dem Durchflussvolumen (20) und dem Vorformling (90) besteht,
Ausformen und Füllen (150) des Behälters mit dem flüssigen Füllgut (F), wobei die Fülldüse (10) in der Füllstellung angeordnet ist und der Ventilkörper (13) in der Freigabestellung angeordnet ist,
Bewegen (160) des Ventilkörpers (13) innerhalb des Füllventils (18) aus der Freigabestellung in eine Sperrstellung, also die Verbindung zwischen dem Durchflussvolumen (20) und dem Vorformling (90) verschließende Stellung, gekennzeichnet durch
Bewegen (170) der Fülldüse (10) von der Füllstellung in eine Entlastungsstellung, die beabstandet zur Füllstellung angeordnet ist, wodurch das Innere des Behälters drucktechnisch mit einem außerhalb des Inneren des Behälters vorhandenem Gas verbunden wird, und anschließend Bewegen (171) der Fülldüse (10) von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung,
Entnehmen (190) des aus dem Vorformling hergestellten Behälters. ahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bewegen (130) der Fülldüse (10) von der Neutralstellung in die Füllstellung entlang einer Längsachse (A) erfolgt, wobei vorzugsweise o das Bewegen (170) der Fülldüse (10) von der Füllstellung in die Entlastungsstellung axial entlang der Längsachse (A) erfolgt, o und/oder das Bewegen (171) der Fülldüse (10) von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung axial entlang der Längsachse (A) erfolgt, o und/oder das Bewegen (160) des Ventilkörpers (13) axial entlang der Längsachse (A) erfolgt. ahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entlastungsstellung zwischen der Füllstellung und der Neutralstellung angeordnet ist. ahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entlastungsstellung höchstens 10 mm, vorzugsweise höchstens 5 mm, besonders bevorzugt höchstens 3 mm, von der Füllstellung beabstandet ist, und/oder wobei die Entlastungsstellung mindestens 0,1 mm, vorzugsweise mindestens 0,5 mm, besonders bevorzugt mindestens 1 mm, von der Füllstellung beabstandet ist. ahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Bewegens der Fülldüse (10) von der Füllstellung in die Entlastungsstellung der Ventilkörper (13) in der Sperrstellung angeordnet ist. ahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fülldüse (10) eine Reckstange (11) zum Recken des Vorformlings (90) aufweist, die eine Reckbewegung ausführt, wobei das Bewegen der Fülldüse von der Füllstellung in die Entlastungsstellung erfolgt, bevor die Reckstange die Reckbewegung vollständig beendet hat und vorzugsweise nachdem die Reckstange den Vorformling vollständig gereckt hat. ahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bewegen der Fülldüse (10) von der Füllstellung in die Entlastungsstellung vor oder während eines Bewegens der Reckstange von einer Endstellung der Reckstange in eine Ausgangsstellung der Reckstange erfolgt. ahren nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch
Bewegen (180) der Reckstange (11) in eine die Dichtwirkung einer Reckstangendichtung (16), die zwischen dem Ventilkörper (13) und der Reckstange (11) angeordnet ist und die einen auslassseitigen Raum (30) von einem auslassabgewandten Raum (12) trennt, aufhebende und die Trennung der beiden Räume (30, 12) aufhebende Position, wobei sich die Reckstange innerhalb des Ventilkörpers (13) entlang der Längsachse (A) erstreckt und eine auslassseitige Reckstangenspitze (11 a) aufweist. ahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bewegen der Reckstange (1 1) in die aufhebende Position nach dem Bewegen der Fülldüse (10) von der Füllstellung in die Entlastungsstellung und von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung erfolgt. ahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, wobei die Reckstange (11) mittels eines Entlüftungshubs in die aufhebende Position bewegt wird, indem die Reckstange (1 1) in die auslassabgewandte Richtung bewegt wird, sodass die auslassseitige Reckstangenspitze (1 1 a) bezogen auf die Längsachse (A) o in Höhe eines an den auslassabgewandten Raum (12) angrenzenden Abschnitts der Reckstangendichtung (16), insbesondere parallel zu dem an den auslassabgewandten Raum (12) angrenzenden Abschnitt der Reckstangendichtung (16), oder o beabstandet zu einem an den auslassabgewandten Raum (12) angrenzenden Abschnitt der Reckstangendichtung (16), insbesondere in den auslassabgewandten Raum (12), bewegt wird. ahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Reckstange (11) in die aufhebende Position bewegt wird, während das Füllventil (18) in der Füllstellung positioniert ist und der Ventilkörper (13) in der Sperrstellung positioniert ist. ahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , wobei die Reckstangendichtung (16) an ihrem Innenumfang eine Ausnehmung (16a) aufweist, die einen Abschnitt zwischen der Reckstange (11) und der Reckstangendichtung (16) ausbildet, an dem die Reckstange (1 1) und der Innenumfang der Reckstangendichtung (16) nicht in Kontakt stehen. ahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Ausnehmung (16a) in jeder Position der Reckstange (1 1) mit dem auslassabgewandten Raum (12) verbunden ist, und/oder wobei die Ausnehmung (16a) in der die Dichtwirkung der Reckstangendichtung (16) aufhebenden und die Trennung der beiden Räume aufhebenden Position der Reckstange (11) mit dem auslassseitigen Raum (30) verbunden ist. Vorrichtung zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters aus einem thermisch konditionierten Vorformling (90) mittels Einleiten eines Füllguts unter Druck in den Vorformling, wobei die Vorrichtung vorzugsweise ausgebildet ist zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Fülldüse (10), die ein Füllventil (18) zum Einleiten des Füllgutes (F) in den Vorformling (90) unter Druck umfasst, wobei die Fülldüse von einer Neutralstellung, in der das Füllventil (18) mit seinem Auslass (19) nicht dichtend an dem Vorformling (90) anliegt, in eine Füllstellung, in der das Füllventil (18) mit seinem Auslass (19) dichtend an dem Vorformling (90) anliegt, bewegbar ist, einen Ventilkörper (13), der ein Durchflussvolumen (20) des Füllventils (18) beherrscht, wobei der Ventilkörper (13) von einer Freigabestellung, in der eine Fluidverbindung zwischen dem Durchflussvolumen (20) und dem Vorformling (90) besteht, in eine Sperrstellung, also die Verbindung zwischen dem Durchflussvolumen (20) und dem Vorformling (90) verschließende Stellung, bewegbar ist, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Bewegung der Fülldüse (10), die dazu ausgebildet ist, die Fülldüse (10) von der Füllstellung in eine Entlastungsstellung, die beabstandet zur Füllstellung angeordnet ist, und anschließend von der Entlastungsstellung zurück in die Füllstellung zu bewegen, bevor die Reckstange die Reckbewegung vollständig beendet hat und vorzugsweise nachdem die Reckstange den Vorformling vollständig gereckt hat. Anlage zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut (F) befüllten Behältern aus thermisch konditionierten Vorformlingen (90) mittels Einleiten eines Füllguts (F) unter Druck in die Vorformlinge (90) mit einer Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, vorzugsweise umfassend mehrere Form- und Füllstationen, wobei jede der Form- und Füllstationen eine Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch aufweist. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 14 und/oder einer Anlage nach dem vorhergehenden Anspruch zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut befüllten Behältern aus thermisch konditionierten Vorformlingen mittels Einleiten eines Füllguts unter Druck in die Vorformlinge, insbesondere zum Herstellen von mit flüssigem Füllgut, beispielsweise Trinkwasser, befüllten Flaschen aus einem thermoplastischen Material, insbesondere umfassend oder bestehend aus PET.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE4212583A1 (de) * 1992-04-15 1993-10-21 Krupp Corpoplast Masch Vorrichtung zur Blasformung
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DE102010007541A1 (de) 2009-12-23 2011-06-30 KHS Corpoplast GmbH, 22145 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von gefüllten Behältern
DE102014017871A1 (de) 2014-12-04 2016-06-09 Khs Corpoplast Gmbh Reckstange für den Form-und Füllkopf einer Maschine zum Formen und Füllen von Behältern aus Vorformlingen
WO2019147222A1 (en) 2018-01-24 2019-08-01 Amcor Rigid Plastics Usa, Llc Foaming and fill level control through stretch rod
DE102020127290A1 (de) 2020-10-16 2022-04-21 Khs Corpoplast Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines mit flüssigem Füllgut befüllten Behälters

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