采用受控灌装变形和灌装塑料容器的设备的制作方法

本发明涉及用于灌装和膨胀塑料容器的设备和方法。

背景技术：

现有技术中长期已知，对于传统的灌装塑料瓶的生产，通常在第一工作步骤(workingstep)中，瓶子由塑料型坯成形，然后在第二工作步骤中，采用待瓶装的产品灌装这些瓶子。就这点而言，已知各种这样的方法和设备。

近期已知在同一工作步骤中成形(shape)和灌装塑料瓶子。这意味着通过灌装产品自身进行塑料型坯的再成形(reshape)。涉及该技术的基础专利申请已知为例如wo03/095179。在这种情况下，提供模塑站，其具有单独分配给它的压力生成单元，该压力生成单元又具有由压缩空气驱动的气缸和活塞。还已知以泵的形式提供压力生成。

为了提高用于生产灌装塑料容器的系统的排出率(ejectionrate)，通常将工艺步骤并行化，也就是说，连续加热的塑料型坯在几个模塑站(mouldingstation)中同时成形以形成容器，这通常为直接采用产品瓶装的规则(rule)。

在这种情况下，可以设想模塑站设置在环形路径(circularpath)上，且整个结构设置成可旋转，从而在入口点(entrypoint)将加热的塑料型坯引入模具，并在卸料点(dischargepoint)移除最终成形和灌装的容器。

在入口点和卸料点之间的环形运动期间，成形和灌装过程在旋转成形和灌装轮上进行。在这种情况下，从申请人的内部现有技术已知，例如在传送到储压装置或能量储存器的机器的固定部上提供外部压力生成。

并没有公开通过任何方式可以控制或节流(throttle)由于压力和横截面产生的在塑料型坯的方向上的体积流。此外，从安全的角度来看，限流器是有利的，其在管道有缺陷或出现类似问题的情况下，不会排空储压装置的全部内容，而是在早期发生故障。

技术实现要素：

本发明的目的在于为将塑料型坯灌装和成形为塑料容器的系统提供更多变的配置(morevariableconfiguration)，特别是使得该系统具有更可变的中央压力介质供应(centralpressuremediumsupply)。此外，考虑安全因素也应该更容易。

根据本发明，这些目的是通过独立权利要求的主题实现的。优选的实施例和改进构成从属权利要求的主题。

根据本发明的用于通过液体介质并且特别是通过灌装产品将塑料型坯膨胀成塑料容器的设备具有至少一个变形站，优选至少两个变形站，其采用所述液体介质灌装和膨胀所述塑料型坯，以及至少一个将所述液体介质传送到两个变形站的公共传送装置(commondeliverydevice)，其中所述变形站在各种情况下(ineachcase)具有灌装装置(或者至少一个变形站具有一个灌装装置)，其灌装液体介质进入所述塑料型坯。

根据本发明，这些变形站和/或灌装装置(或至少一个变形站)在各种情况下具有节流装置，所述节流装置适用于改变进入所述塑料型坯的液体的体积流(volumeflow)。

因此提出，节流或调节装置与每个变形站和/或每个灌装装置相关联，或者提供能够控制进入塑料型坯的所述液体的灌装流的装置。

此外，优选的是不仅提供用于传送可流动或液体介质的公共传送装置，而且提供公共压力产生装置，特别是中央产品压缩(centralproductcompression)。在这种情况下，体积流量的变化被理解为不仅打开或关闭阀门，而且还理解为进入塑料容器的产品流的实际变化，例如任何变化。此外，可以独立地和分阶段地调节每个产品流(到每个站的每个产品流)。

此外，还可以进行连续可变的调节，其中在这种情况下特别优选地，再循环(recirculate)(闭环)确定的体积流。在这种情况下，优选地，可以测量第一测量变量，特别是直接测量变量(directmeasurementvariable)，例如体积流和/或压力。优选反馈该值并且优选基于该值进行调节。

同时或另外，还可以想到测量间接测量变量，例如流速或压降。可以借助该值计算体积流。

在优选实施例中，该设备具有载体，所述变形站设置在所述载体上。该载体优选是可移动载体，特别优选是可旋转载体。因此，变形站特别优选地沿环形路径传送。在另一个有利的实施例中，传送装置具有环形管道，优选地从所述环形管道供应各个变形站。该环形管道又可以从产品储存器供应。

在另一有利的实施例中，环形管道又可以从产品进给管道(productfeedconduit)供应，其中提供泵送装置和/或储压装置。该设备有利地具有中央储压装置，以用于使待装瓶的产品在压力下可用(availableunderpressure)。

在另一有利的实施例中，所述变形站具有用于支撑塑料型坯的支撑模具。在这种情况下，所述塑料型坯抵靠(against)这些变形站或支撑模具的内壁以进行膨胀。因此，所述支撑模具优选地形成相应的负片(negative)，其开始对应于待膨胀的塑料容器或瓶子的形状。

在另一有利的实施例中，所述变形站具有杆状件，该杆状件可以引入到塑料型坯中，以便在纵向上膨胀这些塑料型坯。这些杆例如可以是所谓的拉伸杆。在特别优选的实施例中，所述节流装置也适合于引导这些杆状件或这些杆状件在塑料型坯的纵向方向上的运动。

由于与方法相关的条件，能够在可调节的时间和配置中调节塑料型坯内的压力累积(pressurebuildup)是非常重要的，因此提出在产品进入塑料型坯之前，通过节流所述速度和/或降低所述压力水平至少有时(atleastattimes)影响这种压力累积的可能性。所述节流装置优选地适用于改变进入塑料型坯的液体的流速和/或压力水平。因此，例如灌装装置或灌装头可以连接到环形管道或储压装置。该产品可以进入该灌装头。该灌装装置优选将其一个区域停靠(rest)在所述塑料型坯上。

在另一有利的实施例中，所述节流装置适用于改变进入所述塑料型坯的所述液体的流速和/或压力水平。在这种情况下，该节流装置适用于即使在灌装操作期间也能改变该流速和/或压力水平。通过这种方式，即使在灌装操作期间，也可以以不同的压力输出，例如首先以较低的压力，然后以较高的压力并且最后以较高且恒定的压力输出，以便稳定变形容器。

在另一有利的实施例中，所述灌装装置在各种情况下具有阀门装置，该阀门装置适用于控制液体流入所述塑料型坯。在这种情况下，所述阀门装置也可以是所述节流装置，但也可以设置附加的阀门装置。

在另一有利的实施例中，所述灌装装置具有喷嘴元件，该喷嘴元件可以放置在塑料型坯的口部上，并且所述节流装置具有可相对于喷嘴元件移动的盖子元件，其中液体从喷嘴元件排出(exit)和/或液体进入所述塑料型坯可受到盖子元件相对于喷嘴元件的运动的影响。

因此，例如可以设置盖子元件或密封塞(sealingstopper)形式的盖子元件，通过该盖子元件可以控制产品进入塑料型坯的时间。在这种情况下，该喷嘴元件可以优选密封地放置在塑料型坯上，从而也可以累积压力。在这种情况下，该盖子元件特别优选地构造为塞子(stopper)。该盖子元件优选地可在塑料型坯的纵向上移动。以这种方式，可以更容易地改变进入塑料型坯的体积流。然而，此外，还可以想到的是，这种节流在所述灌装装置的上游或在所述喷嘴元件的上游进行。

在另一有利实施例中，该设备具有用于相对于灌装装置移动所述盖子元件和/或所述塞子的驱动装置，并且该驱动装置优选地是电动或(电)磁操作的驱动装置。在这种情况下，所述盖子元件或密封塞可以特别地通过伺服马达和/或电磁体移动。在这种情况下，该盖子元件可以优选靠近两个预定的端部位置之间的任何位置，并且以这种方式可以优选地以连续可变的方式改变流量(flowvolume)或流速(flowrate)。

然而，也可以提供凸轮控制和/或气动和/或液压驱动形式的驱动器。

在优选实施例中，所述设备具有位置检测装置，该位置检测装置适用于检测所述盖子元件相对于所述喷嘴元件的几何位置和/或路径。这尤其可以是路径测量系统，例如lvdt(线性可变差动变压器((linearvariabledifferentialtransformer))，光路测量系统或感应路径测量系统。在这种情况下，该路径测量系统用于控制驱动装置，因此可以接近任何位置，因此产品的体积流也可以根据需要进行节流。

控制并且特别是调节盖子元件的位置也优选地特别根据所需的液体流进行。

或者，也可以在产品进入灌装头或灌装装置之前进行这种节流。此外，也可以使用其他类型的节流阀门，例如涡流式节流阀门或涡流式隔膜。在这种情况下，这种隔膜可以手动更换，或者也可以手动调节。此外，也可以使用压力调节节流阀门或类似的节流阀门，无论它们是在压力储存之前还是之后使用(优选)均可。

下面将盖子装置或密封塞理解为特别是用于节流产品流的装置，但是这不一定必须首先在灌装装置中进行，而是可以已经在环形通道中实施，特别是通过单独的节流阀门实现。

在另一个有利的实施例中，该设备具有第一传感器装置，该第一传感器装置检测表征所述液体通过所述灌装装置的通流(throughflow)的测量值。在这种情况下，特别地，该传感器装置检测流横截面(flowcross-section)和/或流速的特征测量值(characteristicmeasuredvalue)。

在优选实施例中，该传感器装置具有至少一个压力测量装置。特别地，该设备具有第一和第二压力测量装置，其尤其相对于所述产品流设置在不同的位置，以便因此确定压差。

在另一有利实施例中，所述盖子元件具有设置成在盖子元件的预定工作范围内，在所述盖子元件的位置和流过所述灌装装置的所述液体流之间存在大致线性的关系(在恒定压差下)的外部轮廓。这样，至少在该工作范围内，可以实现取决于阀门或节流阀门位置的流量的线性控制。

特别优选地，所述盖子元件或密封塞的设计使得盖子元件后侧上的压力作用表面(pressure-effectingsurface)优化成使得所需的阀门动力(valvedynamics)不需要不切实际的大致动器，而是优选可以通过介质的压力既可以关闭阀门。

在一优选实施例中，所述密封塞设计成不会促使液滴形成。这可以例如通过液滴形，球形或椭圆形密封塞实现。

其表面也可以配置成使得当产品流过时，不会发生湍流或对流体行为(flowbehaviour)产生重大影响。另一方面，通过设计盖子元件，还可以使产品流动产生旋涡运动(swirlingmotion)或恒定的流速。拉伸杆的定心也可以作为所述盖子元件的目标。

然而，为了实现拉伸杆的定心(centring)，也可以使用单独的部件，下面将其指定为分散器(diffuser)。该分散器有利地实现液体在所述灌装装置的圆周方向上的分布，特别是相对于待膨胀的塑料型坯的纵向的圆周方向。

此外，体积流的盖子元件或节流装置可具有一轮廓，该轮廓在节流装置的相关工作范围内尽可能具有所述阀门位置和所述通流之间的线性或二次关系，或者至少具有允许在闭环控制中进行线性化的功能(function)。然而，为此还可以沿产品流使用另一组件。

在另一配置中，优选地避免死路径，并且例如在实际的阀门运行(function)之前已经执行了前进运动(advancingmovement)(没有反作用的运动)。

此外，还可以想到使用节流装置实现流量测量。因此，例如，如下面更精确地说明的那样，可以实现节流装置或密封塞的输入侧和输出侧之间的压差的测量，或者也可以在灌装装置和/或环形通道或进给管道中的特定位置处在特定几何形状(geometricallyspecificgeometry)上测量这种压差。以这种方式可以测量体积流。因此，一方面与过程相关的值优选压力和/或体积流，以及另一方面控制回路的值也可以提供给操作者。

在另一有利的实施例中，所述盖子元件或密封塞的后侧具有的形状优化成使得所需的阀门动力(valvedynamics)不需要不切实际的大致动器，而是优选可以通过介质的压力既可以关闭阀门。这意味着尽管该表面大于零，但它仍然很小。通常也可以通过等式p1＝f驱动器/a盖子元件来确定压力。

在另一有利实施例中，为了调节体积流，节流装置设置在储压装置之后，而不管这些装置是安装在固定设备部件上还是安装在旋转设备部件上，以防止错误，例如在关闭变形站等时的压力波动。在另一有利实施例中，该设备至少具有至少一个优选数个限流器。通过储压装置的泄漏(leakage)，这些限流器的作用可能不是排空整个储压装置，而是甚至防止这种排空。在这种情况下，这种限流器可以在分配特定量之后关闭进给。这也可以通过基于软件的解决方案来实现，其中在容器成形期间观察压力分布，并且从压力分布的特征特点推断出系统或瓶子中的泄漏。

此外，系统中的压力控制控制可以通过主动或快速可控泵实现，例如轴向活塞泵，其优选地增加或减少根据到目标压力的所需压力差的传送量。

另一种可能性包括借助于或多或少且特别是大致恒定的泵输出和/或传送量来实施压力控制。此外，借助于旁路和/或压力调节阀门，可以进给或分配所需的传送量。从能量的观点来看，这将是不太有利的，但是可以提供关于系统的压力波动或速度的优点。

在另一有利的实施例中，旁路或回路管线(returnline)可以在任何情况下安装在罐或类似物中，以便在紧急情况下使整个系统失压(pressureless)，此外，可以使用已有的部件以便集成压力控制。

或或又，还可以想到的是，通过体积流进行调节，也就是说，体积流是控制变量。借助于进入诸如罐的储存器的回路管线，优选地可以抽出过量的体积流。

压力控制也可以通过改变的阀门开关和由此改变的由活塞泵(或喷射泵)传送量来进行。

在另一有利的实施例中，该设备具有压力调节装置，用于调节待灌装到塑料型坯中的液体介质的压力。在这种情况下，该压力调节装置可以设计为例如可控泵或可控旁路。

如上所述，该设备优选地具有用于待装瓶液体介质的储压。在这种情况下，该储压装置可位于不同的位置。因此，储压装置可以位于固定设备部件上并且可以进给到压力环分配器中。为此目的，可以向各个灌装装置提供可控阀门，特别是可控电控阀门。使用多个环形通道和泵以满足不同的要求，例如速度和压力水平也是可能的并且可能是有利的。

在另一种配置中，除了压力产生的完全中心布置之外，还可以将这些部件完全或至少部分地放置在移动的且特别是旋转的部件上。这意味着产品的压缩可以例如集中在固定设备部件上或者也可以分散地设置在旋转部件上或者也可以设置在两个部件上分多个阶段进行。

此外，还可以想到的是，单个的储压装置或多个储压装置设置在设备的固定或移动或旋转部件上或两个部件上。储压装置或储存器可以在所有变形站的旋转部件上联合构造，或者也可以为每个单独的模塑站单独构造。

在另一有利的实施例中，进行所述组件的整体或部分分散(decentralisation)。以这种方式，压力环分配器可以不必转移加压介质。另外，减小了压力产生和容器模塑之间的管道长度，这对可以实现的压力和流速具有积极影响。所提出的发明提供的优点是，与先前的设计相比，系统成本可能更低。

另一方面，压力产生的集中提供了泵送装置(pumpingdevice)在工作点操作并且也可以针对此进行优化的优点。这使得未使用系统资源更少。

此外，可以将成形和灌装轮上的旋转质量和安装空间减小到最小。通过这种方式，可以降低能耗，还可以降低必要的制动功率，并且可以整体提高易得性(accessibility)。

另外，流速也可能大致上(substantially)受到管道阻力和压力调节阀门的限制。这为相当大范围地影响该过程参数提供了潜力。

另外，提供了用于所有容器大小的系统，其中仅发生较小的资源开销。另外，还可以显着减少或甚至省略用于在旋转部件上模塑制容器所需的动力。

此外，本发明涉及用于通过液体介质将塑料型坯膨胀成塑料容器的方法，其中，通过至少一个并且优选至少两个变形站利用所述液体介质灌装和膨胀所述塑料型坯，利用至少一个公共传送装置将所述液体介质传送到所述至少一个并且优选至少两个变形站；其中所述变形站在各种情况下(ineachcase)具有灌装装置(或者至少一个变形站具有一个灌装装置)，其将灌装液体介质引入所述塑料型坯。

根据本发明，这些变形站和/或灌装装置在各种情况下具有节流装置，所述节流装置适用于至少有时改变进入所述塑料型坯的液体的体积流(volumeflow)。

因此，该方法还提出，对待传送到所述塑料型坯的所述液体介质(特别是单独地用于各个变形站的)进行节流或控制。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1示出了通过灌装产品灌装和膨胀容器的示意图；

图2示出了灌装装置的细节图；

图3示出了灌装装置的进一步的示意图；

图4示出了用于灌装塑料容器的第一系统概念的示意图；

图5示出了塑料容器的灌装概念的进一步的示意图。

具体实施方式

图1示出了用于使容器10膨胀的设备的示意图。在这种情况下，该设备具有由20表示的驱动装置，其用于产生活塞装置42在x方向上的运动。例如，这可以是具有路径长度测量装置21(仅示意性地示出)的线性马达。活塞装置42借助于该驱动装置20相对于活塞腔43移动。以这种方式，液体介质m，例如特别是待装瓶的液体，可以传送到容器10中。

标号23表示产品进给管道，其中进给管道可以通过阀门25关闭。液体传送到通过附图标记12整体表示的灌装装置。该灌装装置12具有接触元件34，其可以放置在塑料容器的口部10a上。附图标记32表示拉伸杆，该拉伸杆可以引入塑料容器10的内部，以使其在其纵向方向上膨胀。附图标记35表示相应的拉伸杆驱动器。附图标记22表示活塞腔43和灌装装置之间的连接管道。标号24非常示意性地表示压力调节装置。

附图标记4示意性地表示节流装置，其适用于控制介质流入塑料容器10中。附图标记26表示压力测量装置。

塑料容器10在变形模具5内膨胀，因此操作产生(leadto)完成的变形和灌装容器。

图2显示了灌装设备的细节。在这种情况下，附图标记52涉及活塞杆，该活塞杆适用于在x方向上向上和向下移动通过附图标记16整体表示的盖子元件。该活塞杆因此可由电驱动器驱动。此外，上述的拉伸杆32可以在该活塞杆内引导。

附图标记54表示分散器装置，其适用于均匀地分配待灌装的可流动介质(在相对于塑料型坯的纵向方向的圆周方向上)。附图标记34表示喷嘴元件，如上所示，喷嘴元件可以放置在容器的口部上。在这种情况下，附图标记56更精确地表示该喷嘴元件34与塑料型坯或由其制成的塑料容器之间的密封区域。这里的喷嘴元件也是上述接触元件。附图标记18非常示意性地表示检测装置，该检测装置检测接触元件或喷嘴元件的位置，特别是待膨胀的容器的纵向方向上的位置。

图3示出了灌装装置的细节的进一步的示意图。在这种情况下，示出了两个压力测量装置26a和26b(其测量压力p1和p2)。这些用于确定液体介质(p2)的出口区域和灌装装置(p1)内部区域之间的压差。借助于该压差，可以将在塑料型坯中的流速固定。

图4示出了第一可能的系统概念。在该实施例中，诸如泵64的压力产生装置设置在系统的固定部件上。在任何情况下，储压装置62都位于系统的静止部件ii中。借助于管道63，将可流动介质传送到储存器或者也被传送到系统的旋转部件i上的环形通道6。从环形通道6开始供应多个变形站2和灌装装置12。在这种情况下，这些变形站2同时也是灌装装置12。

在各种情况下，附图标记4示意性地表示节流装置，其控制液体向容器的传送。塑料型坯10沿着传送路径t传送并在系统中灌装并同时变形成塑料容器20，以便然后能够排出。

图5示出了系统概念的另一实施例。在此，泵送装置64和储压装置62也设置在固定部件上。此外，还可以提供反馈装置67，其能够根据过程变量自动调节泵输出。这样的过程变量可以是例如体积流或压力。

在图5所示的变型中，还可以将泵送装置和/或储压装置直接安装在系统的旋转部件上。此外，如图5中更精确地所示，可以在固定部件上安装泵送装置64和储压装置62，并且还可以在旋转部件上安装相应的泵送装置64a和储压装置62a。系统的。可选地或另外地，还可以提供另外的储压装置，其被分配给各个变形站和/或灌装装置。

申请人保留要求申请文件中公开的所有特征对于本发明必不可少的权利，只要它们相对于单独的现有技术或现有技术的组合来说是新颖的。需要进一步指出的是，在各个附图中描述了其本身可能是有利的特征。本领域技术人员将立即认识到，图中描述的某些特征在没有采用该图的进一步特征的情况下也可能是有利的。本领域技术人员将进一步认识到，通过组合单独或在各个图中示出的若干特征，也可以实现本发明的优点。

附图标记清单

1设备

2变形站

4节流装置

5变形模具

6环形通道

10容器

12灌装装置

12灌装装置

16盖子元件

18活塞检测装置

20驱动装置

21路径长度测量装置

23产品进给管道

24压力调节装置

25阀门

26压力测量装置

32拉伸杆

34接触元件、喷嘴元件

35拉伸杆驱动器

42活塞装置

43活塞腔

52活塞杆

54分散器装置

56密封区域

62储压装置

63管道

64泵送装置

67反馈装置

10a塑料容器的口部

62a储压装置

64a泵送装置

m液体介质

p1压力测量装置

p2压力测量装置

t传送路径