用于处理桶的内部空间的方法、处理站和处理头以及用于该类型的处理站的密封件与流程

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的方法、根据权利要求7的前序部分所述的处理站、根据权利要求17的前序部分所述的处理头和根据权利要求19的前序部分所述的密封件。

背景技术：

已知具有权利要求1的前序部分的特征的用于处理桶(KEG)内部空间的方法，所述桶分别装备有桶配合件，并且已知相应的处理站(EP 1 741 665 B1)。

利用该已知方法，为了打开布置在处理头处的相应的桶的桶配合件而使用提升件，该提升件在处理头轴线上相对于处理头壳体移动，待处理的桶逆着所述处理头壳体与其桶配合件进行密封接触。该方法的一个缺点是提升件相对于处理头壳体的移动需要滑动密封件，对于提升件相对于处理头的移动，需要所述滑动密封件，其朝着处理头壳体密封提升件，并且由于处理头壳体内部的几何外周，需要至少大量的工作量来清洁相关处理头和/或为相关处理头消毒。

还已知(DE 10 2012 014 957 A1)提供了一种原理，分别在用于罐的填充的填充系统或填充机的填充元件处，在打开填充元件的流体阀的开口之前，密封杯(sealing tulip)降低到带被填充的罐的开口缘上。闭合密封元件的下部的折叠波纹管密封件通过上端连接到填充元件壳体并且通过下端连接到密封杯。利用与待被填充的罐的边缘抵靠的密封杯，在填充元件壳体的外表面与折叠波纹管的内表面之间形成了环形通道，借助该环形通道，在填充期间，除了其他影响之外，从罐中排出的返回气体被运走。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于处理分别配备有至少一个桶配合件的桶的内部空间的方法，该方法使得能够以高操作可靠性进行处理，并且能够避免已知方法的缺点，并且使用具有简单化的结构设计的处理站和处理头。

为实现该目的，提出根据权利要求1的方法。权利要求7的目的是提供适用于该方法的处理站。

根据本发明的方法以及用于该方法的处理站的优点尤其在于，避免了在各种情况中用于打开桶阀门的提升件与处理头的壳体之间的、难以触及并且只能通过大量的工作来清洁和/或消毒的滑动密封件，并且将打开相应的桶配合件所需的驱动单元从处理头移出重新定位到卫生方面不敏感的区域中。仅此就可以显著改善所使用的处理头的卫生情况。

根据本发明，相应的桶配合件的打开仅发生在待处理的桶与桶的位于处理头处的桶配合件充分紧密接触、即处于充分密封位置、即处于通过相对于处理头壳体可移动的匹配和接触压力元件而形成的配合接触时。相应的桶配合件的打开的发生不是由于所述至少一个提升件相对于处理头或处理头壳体的轴向移动，而是借助进给和配合行程，利用该进给和配合行程，待处理的桶被按压使其桶配合件抵靠处理头或者压向其配合和接触压力元件，和/或整个处理头被按压使其壳体抵靠桶配合件。

例如，所述进给和配合行程以至少两个部分行程进行，其中，在第一部分行程中，利用处理头建立待处理的桶的密封位置。在到达该密封位置之后，进行例如处理头的紧密性测试，即形成在处理头中的流动路径或流动通道的以及处理头与待处理的桶之间的连接的紧密性测试，以及仍然关闭的桶配合件和/或相关的桶的外部处理。仅在所述进给和配合行程的另外的行程，利用提升件打开待处理的桶的桶配合件，然后在该另外的行程处，提升件突出超过配合接触，其随着该另外的行程而抵抗着复位力或弹簧力偏移。

在另一实施例中，本发明还涉及一种用于处理和/或填充分别配备有至少一个桶配合件的桶的内部空间的或者与用于处理分别配备有至少一个桶配合件的桶的内部空间的处理站一起使用的处理头，其中，根据权利要求17构造该处理头。

该处理头的特别的特征在于，控制处理介质所需的介质阀直接设置在处理头的壳体处，并且在特别有利的另一实施例中，介质阀的阀座直接位于在处理头壳体中形成的流动路径或流动通道中。在处理头的一优选实施例中，控制不同处理介质的供给的一些介质阀、并且优选地所有介质阀设置为它们的阀座直接位于共用的流动通道处。在使用处理头的情况下，将处理头的轴线定向为竖直或基本竖直，并且在桶配合件打开的状态下，处理头在一端处、例如在下端处敞开到待处理的桶的内部空间，或者敞开到待处理的桶的立管内，该立管同样定向为使其轴线竖直或基本竖直。

由于处理头的特定构造，得到体积缩小的缩短流动路径，所述流动路径对于不同的处理介质是共用的，因此显著减少了相继地使用的不同处理介质之间的混合相，减少了产品损失、即填充产品(例如饮料)的损失，并且清洁和消毒时间也大大缩短。

为了监测处理介质，特别是这些介质的存在、和/或其体积流量和/或它们的压力，相应的传感器同样设置在处理头的壳体处或位于壳体处的流动通道或流动路径中。

在本发明的意义上，“处理”尤其表示用不同的处理介质和/或清洁介质和/或消毒介质处理桶的内部空间，例如用水，用热水，用至少一种气态和/或蒸汽处理介质，用至少一种含有H₂O₂的处理介质，用惰性气体、如CO₂气体，特别是用在压力下的惰性气体或CO₂气体。

“处理”在本发明的意义上也特别地表示：用优选地在压力下引入的惰性气体、例如用无菌空气和/或用CO₂气体冲洗桶内部空间，排空桶内部空间，以及特别是在压力下用无菌蒸气和/或气体介质、特别是在压力下用惰性气体、例如CO₂气体预张紧桶内部空间，以及用填充产品填充桶内部。

在另一实施例中，本发明涉及一种套筒或套管的形式的密封件、即具有中空圆筒形式的轴向壁的密封件，所述密封件用于与用于处理分别配备有至少一个桶配合件的桶的内部空间的处理头一起使用，并且特别地为了形成柔性壁，相对于周围环境密封并且在处理头的壳体与可抵抗复位力移动的配合和接触压力元件之间形成了形成气体通道。根据权利要求19构造该密封件。

表述“基本上”或“大约”在本发明的含义中表示相应地偏离精确值±10％、优选±5％的偏差和/或呈对功能而言不重要的改变的形式的偏差。

本发明的另外的实施例、优点和可能的应用也从以下对示例性实施例的描述和附图中得出。在本文中，单独地或以任何期望的组合描述和/或图示地表达的所有特征原则上是本发明的目的，而无论它们在权利要求中的关系或对它们的引用如何。权利要求的内容也作为描述的组成部分。

附图说明

以下通过参照示例性实施例在附图的基础上更详细地解释本发明。附图中：

图1-3分别以简化的剖视图示出桶处理站的不同的操作状态下的桶处理站的处理头以及桶的部分视图；

图4示出图1的放大细节图；

图5-7示出本发明的另一个实施例的与图1-3相似的视图；

图8示出图5的放大细节图；

图9以单独的透视图示出根据图1-8的处理头的呈套筒或套管的形式的密封件。

具体实施方式

通过图1-4中的1大体表示的桶处理站用于处理配备有桶配合件2的呈桶3的形式的大容量容器。为了处理，桶3布置为其桶配合件2向上放置。每个桶配合件2均呈现为本领域技术人员已知的结构，特别地主要由配合壳体2.1、布置在配合壳体2.1中的中部的立管2.2以及环状阀体2.3组成，环状阀体2.3通过压力弹簧预张紧到环状阀体的关闭位置，并且为此目的而在配合壳体2.1处并且在立管2.2处与阀表面相接触。环形通道2.4形成在配合壳体2.1与立管之间。在桶配合件2关闭的状态下，浸没管2.2和环形通道2.4由阀体2.3封闭。

桶处理站1的主要构成部分是处理头4，该处理头4或者该处理头4的处理头壳体5保持在桶处理机的未示出的机器框架上，并且其中，除了其他元件之外，形成有流动通道6，所述流动通道6布置成与竖直或基本上竖直的处理头轴线BA同轴。多个介质阀、即在本实施例中为四个介质阀7.1-7.4直接设置在壳体5处并且从而也直接位于流动通道6处，所述介质阀的阀座在处理头壳体5中设置成紧邻流动通道6，并且介质阀分别布置在流动通道6与外部连接件8.1-8.4之间。此外，另外的介质阀9.1-9.3设置在处理头壳体5处，所述另外的介质阀9.1-9.3用于控制形成在处理头壳体5中的内部气体路径，并且特别地，用于提供形成在处理头壳体5中的返回气体路径10与外部连接件11的受控制的连接。

针对扁平配合件的处理而设置的、呈现为一示例性实施例的处理头4的特定特征包括：提升件12设置在处理头壳体5的下端处，其构造为大口杯式提升件或作为两端处开口的旋转对称的中空体，并且布置成与轴线BA同轴。然而，提升件12的该结构不是强制性的。例如设置用于处理篮状配合件的提升件12可以呈现出与此不同的其它结构。具体地，附图中呈现的用于在相应的桶3的处理期间相应地打开配合件2或配合阀2.3的提升件12呈现为套筒型区段12.1，所述区段12.1突出到流动通道6的下开口端内并且密封地且相对于处理头壳体5不可移动地保持在该流动通道中。提升件12具有连接到区段12.1的以漏斗的方式变宽的区段12.2以及连接到该区段12.2的圆筒状区段12.3，圆筒状区段12.3的内径和外径相比区段12.1更大，与阀体2.3的环径相对应。利用区段12.2，并且特别地利用区段12.3，提升件12向下突出超过处理头壳体5的下端。

处理头4的特别的特征包括：在处理头壳体5的下端处，并且特别地在位于此处的圆筒状表面13上，围绕该表面并且同心地围绕轴线BA的环状壳体部分14由滑动引导件15在轴线BA的方向上可移动地引导。为此目的，在所示实施例中，壳体部分14保持在外保持环16中，该外保持环布置为其轴线与轴线BA同轴并且能够在外部引导螺栓17上相对于轴线BA轴向地并且特别地抵抗围绕着引导螺栓17、张紧保持环16并且因此还张紧壳体部分14的压力弹簧18的作用移动到下端位置，外部引导螺栓定向为使得外部引导螺栓的轴线与轴线BA平行。螺栓17在其上端处保持在另外的保持环19处，该保持环19的轴线同样布置成与轴线BA同轴、在外表面处围绕处理头壳体5，并且连接到处理头壳体。

20是套筒型密封件，其以环形的方式在下部区域中围绕处理头壳体5，并且同样地布置为与轴线BA同轴或基本同轴。利用密封件20的上部强化的环状边缘或支撑元件20.1，密封件20保持为相对于处理头壳体5的外表面密封，并且特别是在轴线BA的方向上明显地在壳体部分14上方。利用密封件20的下部的同样强化的环状边缘或者支撑元件20.2，折叠波纹管密封件20密封地保持在壳体部分14处，并且利用该支撑元件20.2，同时形成了滑动引导件15。密封件20的围绕处理头壳体5并且在支撑元件21.1与20.2之间延伸的壁区段20.3在轴线BA的方向上可变形。

因此，利用壳体部分14和密封件20，能够获得壁，该壁无需内部滑动密封件就能够相对于处理头壳体5在轴线BA的方向上移动，并且围绕的环形空间21，返回气体通道10向环形空间21内开口。环形空间21在形成于滑动引导件15的区域中的多个开口处敞开，但是对于周围环境以及流动通道6是封闭的。对中杯(Zentriertulpe)形式的对中元件22密封地保持到壳体部分14的下侧，除了其他元件之外，该对中元件还包括用于在处理头4与相关的桶配合件2之间创造密封部位的环形密封件。对中元件22与壳体部分14一起形成了弹簧加载式配合和接触压力元件23，在处理期间，待处理的桶3的桶配合件2与所述配合和接触压力元件23在密封位置相接触。

为了处理，相关的桶3由桶保持器24保持在离开图1所示的初始位置进入处理头4处的密封位置的进给和匹配行程中，所述桶保持器24位于顶部勾住桶配合件2，桶3可利用桶保持器24由图1-4未示出的提升元件升高，其中，被提起到对中元件22中的桶配合件2与配合和接触压力元件23密封接触。

在本实施例中，保持在桶保持器24处的相应的桶首先在第一部分行程H1中在轴线BA的方向上由提升元件以如下方式升高：借助在该部分行程H1期间通过桶配合件2抵着压力弹簧18的作用而移动的弹簧加载式配合和接触压力元件23而到达桶3与处理头4之间的密封位置，并且特别地仍然无需通过提升件12打开桶配合件，所述提升件定位为其下边缘仍然在关闭的配合阀体2.3上方。图2示出了该情况。在该情况下，例如，进行密封紧密性测试。为此目的，通过打开一个或多于一个介质阀7.1-7.4，流动通道6、环形空间21、返回气体通道10以及由桶配合件2封闭并且形成在配合和接触压力元件23内的空间在压力下经受优选为气态的介质。利用直接布置在气体路径6和10中的传感器25和26的辅助，然后进行检查，以确定在处理头4与桶配合件2之间是否实现了紧密的密封连接。在第一部分行程H1结束之后，例如，利用布置在处理头4处的密封位置中的桶，相对于密封紧密性测试附加的或者替代地，进行处理头4的内部空间和配合空间的冲洗和/或还进行桶3的外部处理或清洁。

为了要求通过提升件12打开桶配合件2的实际的处理，在另外的部分行程中或者在另外的行程H2中，利用桶保持器24足够远地提升相关的桶3，从而利用该另外的行程H2，配合和接触压力元件23通过处于密封位置的接触中的桶配合件2而抵抗压力弹簧18的作用进一步向上移动，从而最后，配合阀体2.3或桶配合件2相应地通过突出超过处理头壳体5的下侧提升件12或者通过其下缘被打开。在该情况下，如图3所示，相应地通过致动相应的介质阀7.1-7.4或9.1-9.3，然后进行桶内部空间的处理，例如，首先利用适当的处理介质清洁和/或消毒桶内部空间，经由打开的介质阀引入和去除所述处理介质。例如，这些介质经由流动通道6、提升件12和立管2.2而引入到桶内部空间中，并且经由环形通道2.4、环形空间21和返回气体通道10去除。当然相应的处理介质也可经由环形通道2.4引入桶内部空间中并且经由立管2.2去除。

在初步处理之后，如在图3所示的情况中那样、即通过由提升件12打开的桶配合件，例如进行相应的桶3的填充。在该情况下，优选地，先将桶内部空间冲洗并在压力下通过如惰性气体(如CO2气体)这样的预张紧气体来预张紧，该气体例如通过打开介质阀7.1-7.4经由流动通道6、提升件12以及浸没管2.2而输送到桶内部空间中。然后以相同的方式将液态填充品经由流动通道6、提升件12和浸没管2.2引入桶内部空间中，为此，例如打开充当填充阀的介质阀7.1-7.4，并且在达到填充品量之后再次关闭介质阀。被流入的填充品替代的惰性气体例如经由环形空间21和返回气体通道10通过介质阀9.1-9.3中的至少一个输送出来。

由介质阀控制的处理介质因此是：用于清洁和/或消毒桶内部空间的处理介质、诸如水、也可以是热水；气态和/或蒸汽态处理介质、含有H₂O₂的处理介质；和/或在用填充物质或填充品的实际填充桶3时使用的介质，例如真空、惰性气体、如CO₂气体，特别是压力下的惰性气体或CO₂，用于桶内部空间的冲洗和/或预张紧，以及填充期间被引入桶3中的填充品。

图5-8示出了在与图1-4对应的操作状态下的作为另一实施例的具有处理头4a的桶处理站1a，所述处理头4a与处理头4的不同之处基本仅在于仅在处理头壳体5处设置了一共三个介质阀7.1-7.3。图5-8中未示出附加的介质阀9.1-9.3。处理头4a在其它方面对应于处理头4，因此，处理头4a的至少从功能的观点出发对应于处理头4的元件的这种功能元件，并且由与图1-3中相同的附图标记表示。为了简化显示，在图5-8中未示出引导螺栓17和压力弹簧18。然而应理解，同样在该实施例中，配合和接触压力元件23同样构造为弹簧加载式。

对应地，图5和8示出了仍然从配合和接触压力元件23移除的降低的桶3，图6示出了在第一部分行程H1之后，桶3已经上升并且在密封位置相应地与处理头4a或者配合和接触压力元件23相接触，但是在桶配合件2，图7示出了在第二部分行程H2之后，桶3上升到上端位置并且在密封位置与处理头4a或者配合和接触压力元件23相接触，从而打开桶配合件2。三个介质阀7.1-7.3紧邻流动通道6，或者相应地它们的阀座形成在处理头壳体5中。

图5-7中示出了提升装置27，利用该提升装置进行部分行程H1和H2。提升装置27包括提升缸28，所述提升缸28优选地构造为气缸，提升缸28的设置有活塞29的活塞杆30对滑架31产生作用，该滑架31被引导为在能够与轴线BA平行的轴向上移动并且设置在桶保持器24处。在活塞29上方设置有用于活塞29的止动件，其由辅助提升件或活塞杆32形成。该止动件是辅助缸33的构成部分。

为了通过第一部分行程H1将相应的桶3提升到中间位置或者测试位置，其中，辅助缸33经受压力，提升缸28的形成在活塞29下方的筒部空间经受压力，从而借助由此向上移动的活塞29，滑架31和桶保持器24上升。由于活塞进入与活塞杆32的止动接触，所以部分行程H1结束。对于所述另外的行程H2，提升缸22继续经受压力，辅助缸33被减压，从而借助活塞杆30和滑架31，桶保持器24与桶3一起移动到上提升位置，而桶阀打开。

图7-7仅示出了用于使桶保持器24上升和下降的提升装置的一个可行实施例。该提升装置的其它构造也是可行的。

因此，处理头4和4a的特殊特征相应地包括：为了打开相应的桶配合件2，不进行提升件12相对于包括该提升件12的处理头壳体5的轴向移动，而是通过在桶3相对于容器处理头4上升时的所述另外的行程H2来实现这种打开效果。这是因为在桶3或桶配合件2相应地与处理头4之间的密封位置在可相对于处理头壳体5轴向移动以打开桶配合件2的弹簧加载式的配合和接触压力元件23处实现，并且因为在该情况下，在桶配合件2打开的状态下，利用密封件20形成经由与桶内部空间连接的环形空间21引导并且相对于外部密封的流动路径、例如返回气体通道，而且，不具有任何难以清洁并且特别是也位于内部空间中的滑动密封件。

因此根据本发明，通过相应地在处理头4或4a之外进行的移动、即通过相应的桶3通过所述另外的行程H2的附加地上升，进行桶配合件2的打开。在该情况下，借助围绕处理头壳体5的下部区域和环形空间21的可变形的密封件20而提供了该移动的密封。

桶处理站1和1a以及其相应的处理头4和4a的另外的特殊特征还包括：控制处理介质的引入和/或去除以及液态填充品到流动通道6内以及流动通道6外的引导的介质阀7.1-7.4以及它们的阀座、同样还有另外的介质阀9.1-9.3以及它们的阀座设置在处理头壳体5中并且相应地紧邻待控制的流动路径或通道6和10，特别是避免了呈管道或软管形式的外部连接件。这样得到了处理头4和4a内、特别是还在介质阀7.1-7.4与流动通道6之间的连接件中具有减小的容量的短流动路径，在处理期间例如不同的处理介质通过所述流动通道6流动，从而显著减少不同处理介质之间的混合相以及特别是产品或填充材料的损失，并且处理头4和4a的清洁和/或消毒所需的时间也大大减少。

图9再次以独立的放大透视图示出了套筒或套管形式的与处理头4和4a一起使用的密封件20。在所示示例性实施例中，密封件20构造为折叠波纹管密封件，构造为具有两个环状支撑元件20.1和20.2并且具有以口琴或波纹管的方式在这些支撑元件之间延伸的筒区段20.3的一体件，并且优选地由塑料、例如聚四氟乙烯(特氟隆)制成，使得密封件20表现出对于达到最大6巴、如约4至5巴的内部压力的耐压性。然而，呈套筒或套管的形式的密封件形成为具有两个环状支撑元件20.1和20.2的一体件是非必要的。环状支撑元件20.1和20.2还可以单独地制造，例如由不同的材料制成，并且然后以合适的方式连接到密封件20，或者甚至插入到密封件20中。

在处理头壳体5的表面13上滑动的所示的环状支撑元件20.2因此形成了用于壳体部分14的滑动引导件15。而且，所示的环状支撑元件20.2在内侧上形成有多个凸起区域20.2.1和槽型凹状区域20.2.2，其中，凹状槽型区域20.2.2分别设置在两个凸起区域20.2.1之间。凸起区域20.2.1形成了实际的滑动表面，支撑元件20.2利用该滑动表面在表面13上滑动，并且该滑动表面还能够没有任何问题地被清洁和/或消毒。凹状区域20.2.2形成了开口，经由该开口，利用在处理头4和4a处布置在密封位置的桶3并且利用打开的桶配合件2，环形空间21与桶3的内部空间连接。

迄今为止已经假定，相应的桶3向处理头4和4a的移动以两个部分行程H1和H2逐步进行。相应的桶3向处理头4和4a的移动以及桶阀的打开也可以在一个连续的移动和升压行程中进行。应理解在相应的时间中，直到相关的桶已经在密封位置以其桶配合件2与配合和接触压力元件23相接触时才进行桶配合件2的打开。为此目的，配合和接触压力元件23在桶配合件2与其接触的情况下抵靠压力弹簧18的作用被输送足够远，从而借助压力弹簧18产生桶3在处理头4处的密封位置所需的接触压力。

目前为止已经假定密封件20构造为折叠波纹管密封件。还可以使用其它密封件，其至少可轴向变形或可轴向弹性变形，例如以卷膜的形式。

目前为止还假设了桶3被保持悬挂在桶保持器24上或另外的容器支承件上而移动，以用于在进给和配合行程中向处理头4和4a的移动。然而，由于所涉及的原理基本上仅仅是处理头4和4a与提升件12之间的相对运动，所述提升件12固定设置在处理头壳体5中，即不能为了打开小桶配合件2而移动，所以原则上也可能的是，处理头4和4a执行进给和配合行程。处理头4和4a然后优选地呈现出上述结构。

目前为止还假设了：根据本发明的装置以这样的方式布置，即桶件3位于处理头4、4a下方，这样例如特别有利于设置有颈环的并且通过颈部处理来处理的桶。然而这不是必要的。作为其变型，在本发明的范围内还提供了桶3位于处理头4、4a上方的布置，这特别适用于以常规方式处理的桶，即，通过朝向下方的配合件以及在处理头4、4a处通过在朝向上方的桶的基部上起作用的接触压力装置的接触压力。

参考标记列表

1,1a 桶处理站

2 桶配合件

2.1 配合壳体

2.2 浸没管

2.3 配合阀体

2.4 环形通道

4,4a 处理头

5 处理头壳体

6 流动通道

7.1-7.4 介质阀

8.1-8.4 连接件

9.1-9.3 介质阀

10 返回气体通道

11 连接件

12 提升件

12.1-12.3 提升件区段

13 滑动表面

14 壳体部分

15 滑动引导件

16 保持环

17 引导螺栓

18 压力弹簧

19 保持环

20 密封件

20.1-20.2 支撑元件或环状强化件

21 环形空间

22 对中元件或对中杯

23 配合和接触压力元件

24 桶保持器

25,26 传感器

27 提升装置

28 提升缸

29 活塞

30 活塞杆

31 滑架

32 止动件

33 辅助缸

BA 处理头的轴线

H1 行程

H2 另外的行程