用于导管的气体充装和密封的方法和装置的制作方法

专利名称：用于导管的气体充装和密封的方法和装置的制作方法
用于导管的气体充装和密封的方法和装置 本申请是名称为"用于导管的气体充装和密封的方法和装置，该
导管将充装气体和定位在可折叠类型的容器中；以及包括该导管的容 器坯料"、国际申请日为2004年9月29日、国际申请号为 PCT/SE2004/001386、国家申请号为200480028619.8的发明专利申请 的分案申请。 发明领域
本发明涉及一种用于导管的气体充装和密封的方法和装置，该导 管将用于定位在可折叠类型的容器中。本发明还涉及一种容器坯料， 该容器坯料具有将充装气体的导管。
背景技术：
很早就已知使用可折叠类型容器，该容器例如用于食品或消耗物 质，如卫生用品和清洁剂。内容物可以是液体或粉末形式。
可折叠类型的容器的意思是该类型的容器包括薄的柔性壁，该薄 柔性壁在连接部分中连接在一起，以便确定隔腔。隔腔的容积取决于 在壁之间的相对距离，这意味着容积取决于容器的充装率。
这种类型的容器可以有多种不同的把手形状， 一种把手形状如 W099/41155中所示。该把手形成孔形式，用户的手能够穿过该孔插 入，这样，容器能够象水壶一样抓住和进行处理。
在SE518406中，相应类型的容器还发展成使得充装气体的导管 布置在沿容器至少一侧的连接部分中。这种充装气体的导管的主要目 的是增加容器的稳定性，还使它能够更舒适地抓住。在文献中所示的、 充装气体的导管布置成在用内容物充装容器的同时进行充装。但并没 有介绍怎样进行该气体充装或者该设备怎样设计。
可折叠类型的容器通常通过导管/开口来充装，该导管/开口由容 器的两个相对壁来确定。该充装在容器处于竖直位置时进行，这时，充装喷嘴可以基本沿垂直方向作用，并引入在两个壁之间的导管内。
当施加液体形式的流体时，该方法能够很好地i殳置和^艮好地起作用。 不过，当施加气体形式的流体时，该方法产生很大的问题，因为很难 在供给气体的同时在喷嘴周围提供气密密封。当气体充装导管进行密 封时将产生另外的问题。
该问题的解决方法是导管通过集成在容器中的单向阀来充装气 体。该技术用于批量生产的容器时非常昂贵，例如用于导管仅一次性 充装的食品容器时。
因此，需要一种用于对可折叠容器中的该导管进行气体充装的方 法和装置，而不管该气体充装导管的目的如何。还需要发展该导管的 结构，以便使它在工业使用时很容易充装气体和很容易密封。应当知 道，该导管的目的并不是将用于重新充装。
发明目的
本发明的目的是提供一种对可折叠类型容器中的导管进行气体充 装的装置和方法。
该方法和装置将很容易使用，并能够高速生产，且有很高的可靠性。
本发明的又一目的是提供一种容器坯料，该容器坯料有导管，该 导管合适地设计成用于该装置和方法。
该导管应当为这样的结构，即不必将例如单向阀形式的新材料或 部件添加在容器坯料中。

发明内容
为了实现至少一种上述目的和其它目的(该其它目的由下面的说 明可知)，根据本发明提供了具有权利要求1、 5和19中所述特征的方 法、装置和容器坯料。
更真体地说，本发明提供了 一种导管的气体充装和密封的方法， 该导管将充装气体并定位在可折叠类型容器中，所述导管由两个相对 侧壁确定，这两个相对侧壁沿连接部分进行连接，且该导管包括布置 在一个侧壁中的进口。该方法的特征在于包括将容器的一部分(该部分包括所述进口)夹持在支座和气体模块之间，该气体模块可轴向 朝着支座运动，这样，包含在导管中的两个侧壁中的一个能够根据从 气体模块供给并通过所述进口进入导管的气流而凸出，以便形成进入 导管的自由通道，用于使导管充装气体，且在完成气体充装后密封该 导管。
因此，在气体充装过程中，容器通过在容器的、包括进口的部分 (即导管一部分)上面夹紧而进行夹持。随后，气体通过沿夹持方向
作用的气体模块而供给导管。因此，气体模块的夹持方向和操作方向 都定向成或多或少地垂直于导管的延伸方向。尽管在容器的、包括进 口的部分上面进行夹持，确定导管的一个壁仍然能够凸出，以便提供 进入导管的自由通道。与上述现有技术相比，该方法非常简单，且很 有利，在现有技术中，确定导管并形成进口的两侧壁必须分开，然后， 将用于气体充装的喷嘴能够沿导管的纵向方向引入导管内，同时，喷 嘴沿与气体充装方向垂直的方向对导管产生夹持效果。本发明方法完 全不需要任何单向阀。
优选是，容器的所述部分通过喷嘴和包封装置相对于所述支座的 轴向移动而进行夹持，该包封装置布置在该容器的外部，并与气体模 块相关联。
而且，优选是支座在它对着容器的一侧形成有凹口 ，以便允许所 述凸出。该凹口使得形成导管的侧壁的一部分能够在气体供给过程中 凸出，从而形成进入导管的自由通道，尽管容器的、包括通向导管的 进口的部分通过恰好在该导管上面夹紧而进行夹持。
在完成气体充装之后，优选是通过向抵靠支座的导管部分加热和 加压而密封该导管。准确地说，热封是最佳方法，因为它快速，且不 需要任何额外供给的材料。而且，热封以简单方式提供了气密密封。
根据另一方面，本发明涉及一种用于导管的气体充装和密封的装 置，该导管将充装气体，并定位在可折叠类型的容器中，所述导管由 两个相对侧壁来确定，这两个相对侧壁沿7>共连4妾部分来连接，且该 导管包括布置在一个侧壁中的进口 。该装置的特征在于包括支座和气
5体模块，该气体模块可轴向施加在支座上，以便抵靠容器的一部分以及布置在该部分中的进口 ，气体模块布置成通过进口而使得导管充装气体，并在完成气体充装之后密封该导管。
装置的结构非常简单。气体模块能够使得相同操作方向用于所有功能，即保持容器、使它的导管充装气体以及随后的密封。装置不需要在容器上的、例如单向阀或单独进口形式的附加装置。
在优选实施例中，气体模块包括喷嘴，该喷嘴可施加在进口上，用于向导管供给气体。包封装置布置成环绕喷嘴，并可施加在支座上，以便环绕喷嘴密封。包封装置将在气体充装处理过程中防止不需要的气体泄漏。
喷嘴和包封装置可以布置在第一活塞杆形式的公共单元上，所述第一活塞杆包括内孔，用于通过喷嘴将气体供给导管。在活塞杆中在气源和喷嘴之间的连接整体性使得不需要单独的气体供给导管，该单独气体供给导管将由于气体模块相对于支座的运动而需要频繁维修。
还优选是气体模块包括密封装置，该密封装置用于在使得布置于容器中的导管充装气体之后通过密封来使得进口与导管断开。该密封装置优选是包括顶杆，该顶杆可轴向与加热夹头啮合。因此，密封通过加压和加热的组合来进行，并使得确定导管的两个相对侧壁的至少
表面层融合在一起。该密封将形成导管的气密密封。
加热夹头可以布置在支座的外侧。也可选择，顶杆可以布置在支座的外侧。根据所选择的方案，优选是顶杆或加热夹头布置为第一活塞杆外侧的第二活塞杆，这能够简化活塞杆的运动控制。当加热夹头布置在支座外侧时，加热夹头可以同样是当封闭容器中的导管装置(容器通过该导管装置充装它的内容物)时使用的加热夹头。该方案使得非常紧凑和节省空间的设备能够用于制造容器。
在另一优选实施例中，第一活塞杆包括外部凸耳，在第一活塞杆的返回冲程中，该外部凸耳可与第二活塞杆啮合，用于使该第二活塞杆返回。这使得活塞杆的返回沖程非常简单和可靠。
优选是支座在它的平面中包括槽，用于接收至少一个侧壁在导管
6充装气体的过程中产生的凸出。这形成通过进口进入导管的自由通道，
尽管容器通过在导管部分上面的夹持效果而夹持在气体模块和支座之间。
优选是支座由具有较低导热系数的材料制成。这在支座由加热夹头包围时特别合适。这消除了支座达到使得容器材料受到热影响和引起不希望连接的温度的危险。还可以使得支座有冷却装置，例如为冷却盘管的形式。
根据另一方面，本发明涉及一种容器坯料，该容器坯料将用于可折叠类型的容器，所述容器坯料包括导管，该导管将充装气体，且该导管由两个相对壁确定，这两个相对壁沿公共连接部分而进行连接。
容器坯料的特征在于该导管包括第一部分，该第一部分在气体充装后在容器中提供所希望的几何形状；第二部分，该第二部分与第一部分邻接，所述第二部分的截面面积明显小于第一部分；以及第三部分，该第三部分与第二部分邻接，并包括通向导管的进口。
这样将导管非常多个部分(其中，第二部分的截面面积明显小于第一部分)意味着供给导管的气体能够使得第一部分膨胀，但是不会使第二部分膨胀。这意味着第二部分在第一部分完全膨胀时也基本扁
平。因此，在使得导管的两个相对侧壁之间完全啮合以便产生气密密封之前，布置在第二部分上面的密封装置只需要排出少量气体。
第一部分应当有这样的几何形状，即便于在形成的容器中提供所希望的技术功能，例如为舒适的把手形成缘边或加强导管的形式。
优选是，进口为形成于一个侧壁中的孔。这样的进口结构是最简单的，不需要添加例如单向阀形式的其它材料或部件。
优选是，第三部分布置成与容器坯料的导管装置连接，容器坯料适于通过该导管装置来充装它的内容物。这意味着用于使得导管充装气体的装置能够布置成与用于在容器充装完它的内容物后密封该容器的装置直接连接。进口在一个侧壁中的位置以及通常横过导管装置产生的导管装置密封意味着两个装置能够以公共方向作用，甚至两个装置的运动可以协调，因为导管以及导管装置的密封适于以加热方式来进行。


下面将通过实例并参考附图更详细地介绍本发明，这些附图表示了装置和容器坯料的优选实施例。
图1表示了可折叠类型的容器的实例，该容器包括可充装气体的、形成把手的导管。
图2表示了与图1中所示的容器相对应的容器坯料。图3示意表示了用于使把手充装气体的装置的实施例。该装置分别表示为处于非驱动状态和驱动状态。图4表示了用于该装置的支座。
具体实施例方式
参考图1，图中表示了可折叠容器1的实例，本装置和方法将用于该可折叠容器。
容器将特别用于液体食品例如牛奶、水、果汁或葡萄酒，但是它当然也可以用于某些其它形式或其它目的的产品。
容器包括三个柔性壁，其中两个柔性壁构成侧壁2，第三个柔性壁构成底壁3。壁沿连接部分4进行连接，以便确定隔腔5。壁2、 3由可弯曲的柔性材料制成，这意味着隔腔5的容积取决于在壁2、 3之间的相对距离。因此，隔腔5的容积直接取决于容器1的充装率。换句话说，容器为可折叠类型。
优选是，容器1的壁2、 3在连接部分4处通过焊接连接。也可以考虑其它连接方法，例如胶接。
把手6布置在连接部分4中并在容器1的后端。把手6包括气体充装导管7，该气体充装导管7由容器1的连接部分4和侧壁2来确定。优选是，气体的意思是空气，但是也可以使用其它气体，或者甚至使用液体。把手6具有这样的几何形状和充装率，即便于形成容易抓住的缘边(bead)。把手6也通过它的几何形状和充装率而大大提高容器1的刚性。
容器1在它的上部中心处有导管装置8，容器通过该导管装置来进行充装。充装这样进行，即通过使得容器上部中的一部分(未示出)进行分离，然后充装喷嘴通过导管装置而插入容器内，用于对容器进行充装。在完成充装后取下充装喷嘴，然后再次密封该容器，以便在容器的上部中形成新的连接部分。
所示容器1在它的上側前端有开口部分9，该开口部分9形成为喷口。为了打开容器l，使得开口部分9的外端分离，从而使得容器5与环境连通。外端例如可以通过切除或撕去而进行分离。因此，容器1能够象水壶一样以倾倒动作来倒空。
通常希望选定的容器材料包括层压材料，该层压材料包括芯层，该芯层有基于矿物质的填料和聚烯烃的粘接剂。应当知道，其它材料也可以。
参考图2,图中表示了与图1中所述的容器1相对应的容器坯料10。
在容器坯料10的后端表示了将充装气体的把手形成导管7。导管7由两侧壁2和周边连接部分4来确定。
导管7分成三部分，这三部分都彼此连通。第一部分12包括将形成实际把手6的部分。因此，第一部分12是在形成的容器中产生所希望功能的部分(象所示和所述实例一样，不管它构成把手还是提供一些其它功能，例如加强效果)。第二部分13直接与第一部分12连接，并构成狭窄导管(如后面所述)。第三部分14直接与第二部分13连接。第三部分14的最简单形式是在一个侧壁2中的、包括具有孔15的区域。因此，孔15构成通向导管7的入口，在充装气体和密封之前，导管通过该进口与外界环境连通。优选是，第三部分14有这样的表面区域，使得在容器坯料10和气体模块(该气体模块用于使导管7充装气体)之间的位置偏差较小。
如上所述，第二部分13构成狭窄导管。它的主要功能是形成一个表面，在完成气体充装后，用于密封导管的装置能够布置在该表面上。第二部分13的截面面积明显小于第一部分12的截面面积。在本例中，截面面积的意思是与导管的纵向方向垂直的、在侧壁之间并由侧壁组成的区域的面积。横截面积的该差异意味着在气体充装和密封导管7中的气体压力能够使得第一部分12膨胀至所需容积，但是不会使第二部分13膨胀。因此，当导管7充满气体时，第二部分13将构成基本扁平表面。因此，横过第二部分13的导管密封能够这样进行，即首先在确定导管7的两相对侧壁2彼此接触以便密封之前不必排出大量气体。为了实现该效果，当为圆形截面几何形状时，第二部分13的截面面积与第一部分12的截面面积的比率将为至少1:150。
导管的第二部分13和第三部分14优选是在它们的内侧提供有压花表面(未示出)。该压花表面使得能够在气体充装时很容易地分离壁。
在所示实施例中，具有三个部分12、 13、 14的导管7这样定向，即第三部分14布置成靠近容器坯料10的上部，即容器坯料将通过该部分进行充装。不过，应当知道，导管7可以完全自由地定向。
下面将参考图3介绍装置16，该装置16将用于使上述导管7充装气体。图3在图中中顶杆线的两侧分别表示了装置16处于非驱动状态和驱动状态。
优选是，装置16构成用于由容器坯料IO制造完整容器1的设备(未示出)中的一个模块。在该设备中，该模块优选是安装成与用于加热密封导管装置(容器通过该导管装置进行充装)的模块直接连接。
装置16包括支座17，该支座17在图4中详细表示。在所示实施例中，支座17包括圓形杆18。当然，支座17也可以有其它合适形状。支座17在它的表面中有凹口 19，该凹口 19的几何形状至少与导管7的第三部分14相当，但优选是如图4中所示，该几何形状与第三部分14以及第二部分13的至少一部分相当。凹口 19的目的是使得导管7的一个侧壁2在气体充装过程中能够凸出至凹口 19中，这样，尽管容器l通过在导管7—部分上面夹紧而夹持，仍然形成开口通道，导管7能够通过该开口通道充装气体。凹口 19的尺寸优选是设置成使得容器和气体模块之间的位置偏差较小，这将在后面介绍，当使导管7充
装气体时使用该气体模块。
支座17应当由具有较低导热系数的材料制成，例如绝热玻璃纤维。这里，较低导热系数的意思是即使当支座17由具有足以使得用于容器的材料熔化的高温的加热夹头包围时，该支座的温度也将防止与支座相抵的容器材料熔化。
支座17也可以包括冷却装置(未示出)，以便保证合适温度。气体模块20沿轴向与支座17布置在一起。气体模块20包括第一活塞杆21。该第一活塞杆21在它对着支座17的端部有喷嘴(未示出)，该喷嘴由包封装置2 包围。喷嘴适于通过它自身或者与例如包封装置20或第一活塞杆21的某些其它夹持装置(未示出)配合而通过夹持在容器1的、包括至少第三部分14 (即构成导管7的进口 15的孔)的那一部分上来将容器1夹持在支座17上。如图所示，包封装置22能够包括波紋管或者例如密封O形环。在气体充装过程中，包封装置22在施加于进口 15(该进口用于使导管7充装气体)上时提供环绕进口的所需密封。
第一活塞杆21还包括轴向内孔23,喷嘴通过该轴向内孔并通过阀(未示出)而与压缩空气源(未示出)连通。
气体模块20还包括密封装置24，该密封装置24包括顶杆(mandrel) 26，该顶杆26可与加热夹头25轴向啮合。在所示实施例中，顶杆26布置在第二活塞杆27上，该第二活塞杆27同心地包围第一活塞杆21。更具体地说，顶杆26布置在第二活塞杆27的、对着支座17的端部处。当然应当知道，顶4干26并不必须同心包围第一活塞21,而是它们也可以并排布置。顶杆26可以以不同方式设计，例如如图所示为柔性0形环28的形式。在装置的工作过程中，顶杆26用于形成抵靠加热夹头25的凸起29的抵靠表面。在所示实施例中，加热夹头25轴向包围支座17。应当知道，0形环28可以由能够与加热夹头25配合的某些其它合适装置来代替。
加热夹头25的凸起29的尺寸与导管7的所希望密封表面34 (即使得导管7的第一部分12与导管7的其余部分断开的密封件)相当。密封表面34如图1所示。在所示实例中，环形凸起29提供了在第三部分14中环绕进口 15的环形密封表面34。密封表面34也可以延伸
ii至第二部分13的一部分上。应当知道，密封表面34有与在凸起29 和O形环28之间的抵靠表面相同的几何形状。
在装置16构成模块的情况下，其中，该模块布置成与用于密封容 器1的导管装置8 (容器通过该导管装置8来充装它的内容物)的模 块直接连接，该加热夹头25可以构成用于重新密封导管装置8的加热 夹头(未示出)的一部分。
第 一活塞杆21和第二活塞杆27都在它们背离支座17的端部通过 阀(未示出)而与用于控制活塞杆21、 27的运动的气动控制系统(未 示出)连接。
为了简化活塞杆21、 27的控制，第一活塞杆21在它的外部有凸 耳30,该凸耳30用于与在第二活塞杆27内侧的互补台阶形凹口 31 配合，该凹口同心包围第一活塞杆21。
下面将参考图3介绍该装置的功能。
容器(图3中未示出)(该容器的导管7准备充装气体)布置在两 个支承表面33a、 33b之间，这样，第三部分14中的进口 15 (即孔) 和第二部分13与支座17中的凹口 19重合。容器定向成这样，即进口 15的朝向远离支座17。第一活塞杆21进行驱动，因此它进行向外冲 程，这样，喷嘴(未示出)和包封装置22夹持容器的一部分，从而使 得包封装置22与容器进行气密接触，并使得喷嘴抵靠进口 15。在该 位置，通向穿过第一活塞杆21的内孔23的阀(未示出)打开，从而 使气体能够自由地经过内孔23和进入导管7，用于使该导管膨胀。当 供给气体时，导管7的、对着支座17的侧壁2能够凸出至凹口 19中， 这样，不管容器1的夹持情况如何，都形成用于使气体进入导管的自 由通道。第三部分14中的、包围进口 15的侧壁部分将由于从进口 15 开始的孔而有回弹的趋势。当发生回弹时，气体立即能够逸出至在侧 壁2之间形成的空间，并通向导管7的其余部分。在气体充装过程中， 能够通过在第二部分13和第三部分14的内壁上的内部滚花来帮助侧 壁2的分离。当导管7 (特别是它的第一部分12)膨胀至所需的压力 和容积时，阀关闭，并停止通过内孔23供给气体。随后，第二活塞杆27进行它的向外沖程，它的0形环28形式的 顶杆26在所需时间以所需压力使得导管7的側壁2压靠加热夹头25 的凸起29，因此形成气密焊接接头和密封导管7。所形成的密封表面 34在图1中示意表示。加热夹头25优选是定向成作用在第二部分13 上和/或第三部分14上。重要的是进口 15与导管7的其余部分断开。 加热夹头25可以与绝热释放装置(未示出) 一起使用，该绝热释放装 置布置成在对着气体充装导管7的一侧靠近加热夹头。释放装置布置 在与加热夹头相同的高度上或者稍微更低，并用于消除/降低与密封件 直接相连的内部气体压力。内部气体压力的该消除或降低意味着加热 夹头的温度并不象用于获得密封导管7的气密焊接接头32时那么关 键。
在所需时间之后，第一活塞杆21进行向内冲程，以便使它返回原 始位置。在该向内冲程中，第一活塞杆21的外部凸耳30将与第二活 塞杆27的内部台阶形凹口 31啮合，因此带着第二活塞杆27进行向内 冲程，这样，该第二活塞杆27也返回它的原始位置。
这时，具有密封的气体充装导管7的容器1能自由地从装置16 上拆下，以便进一步运输/处理。
在上述装置16和它的功能中，第一活塞杆21和第二活塞杆27 布置成相对于支座17和加热夹头25 (该加热夹头25环绕支座布置) 以相同操作方向来工作。应当知道，通过使装置进行较小变化，也可 以获得相同的最终效果，这些变化都在本发明的保护范围之内。
在一种变化形式中，加热夹头25例如可以布置在第二活塞杆27 上，这时，加热夹头25通过第二活塞杆27的运动而施加在支座17 上，且顶杆26在该支座17中与加热夹头25配合。
在另一变化形式中，第一和第二活塞杆21、 27能够布置成沿彼此 不同的操作方向来工作，且加热夹头25和顶杆26合适布置以便运动。
因此，本发明涉及一种用于导管7的气体充装和密封的方法和装 置，该导管将充装气体和定位在可折叠类型的容器中。本发明还涉及 一种具有导管7的容器坯料10，该导管7特别发展成用于该方法和装置。
该方法和装置发展成这样，即与容器l的夹持、导管7的气体充 装和导管7的密封相关的功能可以都在一个相同操作方向中执行，这 能够形成非常节省空间的装置16。这意味着装置16能够在不很困难 的情况下集成至现有包封机器中。装置16具有非常简单的结构，这使 它使用简单，容易维护，且有很高的生产率。
发展成用于该方法和装置16的容器坯料10有导管7,该导管7 能够很容易地充装气体，并能够在不必向容器添加例如单向阀形式的 新材料或新部件的情况下进行密封。因此，这样的导管7能够很容易 地集成至其它类型的容器坯料中。
应当知道，本发明并不局限于所示实施例。在本发明的范围内可 以考虑多种变化和改变，因此本发明的范围只由随附权利要求来限定。
权利要求
1. 一种容器坯料(10)，该容器坯料用于可折叠类型的容器(1)，所述容器坯料(10)包括导管(7)，该导管将充装气体，且该导管由两个相对侧壁(2)限定，这两个相对侧壁沿公共连接部分(4)进行连接，其特征在于该导管(7)包括第一部分(12)，该第一部分在气体充装后在容器(1)中提供所希望的几何形状；第二部分(13)，该第二部分与第一部分(12)邻接，所述第二部分(13)的截面面积明显小于第一部分(12)；以及第三部分(14)，该第三部分与第二部分(13)邻接，并包括通向导管(7)的进口(15)。
2. 根据权利要求1所述的容器坯料，其中进口 (15)为形成于 一个侧壁(2)中的孔。
3. 根据权利要求1所述的容器坯料，其中第三部分(14)布置 成与容器坯料(10 )的导管装置(8 )连接，容器坯料适于通过该导管 装置(8)来充装它的内容物。
全文摘要
本发明涉及一种导管(7)的气体充装和密封的方法和装置(16)，该导管将充装气体并定位在可折叠类型容器中。导管(7)由两个相对侧壁(2)确定，这两个相对侧壁沿连接部分(4)进行连接，且该导管包括布置在一个侧壁(2)中的进口(15)。将容器(1)的包括进口(15)的一部分夹持在支座(17)和气体模块(20)之间，该气体模块可轴向朝着支座(17)运动。夹持这样进行，即包含在导管(7)中的两个侧壁中的一个能够根据从气体模块(20)供给并通过所述进口(15)进入导管(7)的气流而凸出，以便形成进入导管(7)的自由通道，用于使导管充装气体。在完成气体充装后密封该导管(7)。本发明还涉及一种具有导管(7)的容器坯料(10)，该导管特别发展成用于该方法和装置(16)。
文档编号B31B19/74GK101497382SQ20091000759
公开日2009年8月5日 申请日期2004年9月29日 优先权日2003年10月2日
发明者S·福尔斯 申请人:埃科·莱安研究与开发有限公司