专利名称：灌装容器的设备及方法
技术领域：
本发明涉及容器灌装设备。长期以来，现有技术中的这种灌装装置是已知的。一般地，沿着预设运输路径运输容器(如圆弧形运输路径)，并在这一运输过程中采用液体(尤其饮料)灌装容器。最近现有技术中还已知的是，向塑料材质容器引入液氮从而改善容器的多种属性。例如，其机械装载能力(顶荷载、皮带运输机系统的可运输性、装卸等)因此可得到改善。通过从容器的顶部空间置换出氧气也可以改善产品的保质期。还可以提高触感(换言之为握感(the feel of the grip))和其他属性。这种用于引入液氮的设备称为 “滴氮仪”(nitrogen dropplers),而这种过程称为滴流(droppling)。
背景技术：
EPl 106 510 Al中已知的是利用过压生产包装容器的方法和设备。这种情况下向容器中注入液氮。US 6，698，467 B2中已知的是加固容器的设备。这种情况下，与待灌装的容器以预设角度设置的注射装置是已知的。US 4，407，340描述了增压容器的设备。这种情况下向容器引入预设量的液化气体。最近，将加热液体灌装入容器中的设备和方法也是已知的。对这些热灌装的PET 容器而言，通过在封闭和/或密闭前向容器内滴流(dropple)氮气、以及通过在封闭后对氮气进行蒸发，在瓶子的顶部空间也产生过压氮气。这种过压用于弥补热的内容物在冷却过程中的体积收缩，从而瓶子不会垮塌并优选地包含过压，如上所述，所述过压尤其改善容器的机械属性和触感属性。基于相同的原理，过去在罐头中已使用这种热液增压。在现有的技术中，以单束流的形式在相当大的过压下向液体中直接引入氮气，在滴氮仪和测量头中建立和实现所述过压。这种方法主要适用于采用了冷产品的应用，并且就这一点而言已经进行了尝试和验证。在热的内容物的情况下，由于这种情况下氮气可渗透产品，这一滴流过程存在缺陷。一旦接触到热的内容物时液氮即蒸发，并且由于在液面以下形成的气泡会将内容物推到容器外，液氮可形成溢流。采用冷的内容物时溢流同样可能发生，但是在热的内容物的情况下，由于较大的温差溢流加重。这一不需要的效应也已经在实验中得到证实。现有技术中带有喷嘴的设备同样是已知的，所述喷嘴带有大量的卸料口，通过所述卸料口氮气分散成雨状薄雾(rain-like mist)形式的液滴。此外，这种情况下，仅仅在设备所容纳的氮气储存器的液体静压下释放氮气。喷嘴为制造复杂的组件并构成了可观的成本因素。此外，经验表明，对于使不同的容器充分增压而言，多个这样的喷嘴是必需的。再者，滴流器与密封器之间的间距尤其是热灌装方法的重要影响因素。这是因为液氮蒸发得较快，一定数量的氮气(氮气蒸发至大气中)因此通过该路径损失至密封器。这种情况下，限制因素主要是围绕密封器的空间。由于给料盖(cap feed)和其他组件占用了最优位置，滴氮仪的测量头只能设置在距离密封器的一定距离处。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供灌装容器的方法，所述方法使能自由流动介质、尤其氮气的改进供应。依照本发明，这通过根据本发明独立权利要求的设备及方法得以实现。
优选实施例和发展是从属权利要求的主旨。根据本发明，采用液体灌装容器的设备包括至少一个采用液体灌装容器的灌装件。所述设备还包括用于沿预设运输路径运输所述容器的运输装置、以及将其他自由流动介质应用于灌装有所述液体的容器的其他应用装置(application means)。依照本发明，这样设置所述应用装置，从而所述应用装置释放的所述自由流动介质在到达所述容器内设置的所述液体前或到达所述容器时、至少部分地以及优选地全部地接触或引导至预设表面。优选地，所述预设表面远离所述应用装置，换言之，所述自由流动介质首先从所述应用装置中喷出、然后接触所述表面。优选地，所述预设表面是所述容器的内壁或是位于所述容器外的其他表面。同样可能的是，所述介质接触位于所述容器外的表面和(接着)所述容器的内壁。同样可能的是，在所述应用过程中将所述表面引入所述容器中(如果必要的话甚至仅略微引入)。因此同样可能的是，将所述氮气流喷射至附加的挡板上。这一附加板可能加热或可不加热、并可具有不同的形状。这样情况下，在喷出后(例如从喷嘴喷出以及在遇到所述灌装液体之前)因此也将所述氮气流喷射至至少一个表面上。因此，当使用附加的挡板时， 同样可能的是，所述流从所述容器口的下面从喷嘴喷出。依照本发明因此提出设计所述应用装置，例如，所述应用装置这样形成为喷嘴，从而从其喷出的流(例如氮气流)首先接触所述预设表面并从那里回弹；优选地，所述预设表面为所述容器的相对内壁、尤其为接口(mouthpiece)的相对壁。当回弹至所述嘴时，所述自由流动介质喷射至较小的液滴中，如以上现有技术中所述，所述较小的液滴体现出较低的产品渗透。这一喷射过程附加地受所述塑料材质表面的协助，与所述液氮和其沸点相比所述塑料材质表面是热的。优选地，所述设备包括多个采用液体、尤其饮料灌装所述容器的灌装件。优选地， 所述运输装置在所述灌装过程中运输所述容器。此外，优选地，所述运输装置还在所述自由流动介质的应用过程中运输所述容器。所述自由流动介质优选为氮气。在其他优选实施例中，所述应用装置包括喷嘴，所述自由流动介质与对准流(jet alignment) 一起从所述喷嘴喷出，所述对准流以倾斜或垂直于所述容器纵向的方式设置。 优选地，所述喷嘴自身是倾斜的。此外，优选地，这样选择所述倾斜位置，从而不论所述容器与所述喷嘴之间的相对位置如何、所述对准流或所述流总是接触所述容器的内壁，以及尤其避免了所述流至所述液体表面的直接接触。因此可能的是，当所述氮气流穿过所述嘴时， 一旦与其首次接触，所述流相切地接触所述嘴的内面。因此这里所暗示的是，所述氮气蒸发的趋势也导致雾化。之前假设的是，在所述密封过程的首次机械装载过程中，由于所述内壁暴露于氮气的应用，所述塑料材质的过度冷却、以及因此的所述嘴的脆化和因此的损伤可能发生。为此，现有技术中已知的设备尝试避免将氮气应用于所述塑料材质容器的所述壁。但是，由于综合测试而发现所述内壁短期暴露于所述应用不会导致所述塑料材质容器的所述嘴区域或螺纹的损伤。此外同样可能的是，相对所述容器的内表面相切地、并且不超过所述口自身的边缘地(over the edge of the mouth)引导所述自由流动介质,从而通过广泛区域的分布避免所述产品中的深层渗透。此外同样可能的是，在所述自由流动介质的所述应用过程中，所述塑料材质容器围绕它的纵轴旋转，从而将所述氮气应用于所述嘴的较大区域。在其他优选实施例中，相对于所述容器的所述运输路径以固定方式设置所述应用装置。优选地，尤其在工作冲程中，所述应用装置以固定方式设置、以及所述容器相对于所述应用装置移动。在其他优选实施例中，这样设置所述应用装置，从而与所述自由流动介质的运动方向相反地将其注入所述容器中。换言之，所述流的运动包括与所述容器的运动相反延伸的至少一个分量。这样，当所述流接触所述容器的内壁时，实现较大动量并因此获得更好的喷射效果。在其他优选实施例中，同样可能的是，垂直于所述自由流动介质的运动方向将其注入所述容器中。这种情况下，注射与所述容器的运动方向的角度在30°和150°之间、优选地在45。和135°之间、优选地在60。和120°之间、更优选地在70。和110°之间、更优选地在80°和100°之间、以及更优选地大约为90°。一般而言，在进入所述液体之前， 假如所述自由流动介质仍然接触至少一个其他表面，相对所述容器嘴从任一需要的方向向所述容器中引入所述自由流动介质是可能的。在其他优选实施例中，通过增加所述注射压力控制引入的或待引入的氮气的量。 在从所述相对的嘴壁回弹之后，通过所述中心分量(central component)降低所述(氮气) 流的入射速度，因此与垂直(换言之、在所述容器的纵向延伸)流相比，所述流以大致降低的垂直速度接触、并以单个液滴的形式接触。已经发现的是，所述垂直速度现在不再大于上述软计量(Softdose)系统中的速度，换言之，未伴随过压喷出的氮气现在仅仅在它落入到所述容器中的灌装液位的过程中得到加速。在垂直流的情况下，注射压力的增加将大致上增加产品渗透。此外同样可能的是，所述自由流动介质的“设定角度”或“入射角度”是可调节的。 可根据所述嘴的形状和机器输出选择性地调节这一角度。所述输出越高，即所述容器经过所述喷嘴设置越快，所述设定角度可以越大。如果所述喷嘴设置朝向或相对所述运输路径的方向倾斜，这尤其是真实的。如果呈现宽的嘴(例如38mm颈/嘴直径)，出于几何考虑，设定较大的设定角度是可能的。在28_的颈/嘴直径的情况下，所述设定角度应该较小(换言之较陡峭)。优选地，这样选择所述角度，从而所述流不会接触过深(直接进入所述灌装液体) 和在上面接触过头(too far)(未使用的氮气溅出所述瓶子)。根据本发明，所述应用装置的设置大致上靠近所述密封器放置测量头同样是可能的(尤其采用垂直于所述运输方向或在所述运输方向上的安装位置)，从而在注射氮气后所述容器覆盖的至密封器的运输路径非常短。这减少了引入介质至大气中的蒸发所造成的损失。换言之，如果不再可能滴流时，由于受限的安装空间，在这里采用所述应用装置的常规垂直位置仍然可引入氮气。在其他优选实施例中，所述灌装件向所述容器中灌装加热状态下的所述液体。因此描述“热灌装”方法，在所述方法中向所述容器中灌装加热液体，然后仍然向所述顶部空间应用液氮。本发明还涉及采用液体灌装容器的方法，其中在第一方法步骤中采用液体灌装所述容器、在第二方法步骤中通过应用装置将其他自由流动介质应用于灌装有所述液体的所述容器。依照本发明，在所述自由流动介质到达设置在所述容器中的所述液体之前，它首先接触预设表面。这种情况下可能的是，将所述介质应用于所述容器的内壁、尤其所述容器嘴的内壁，从而从那里到达所述液体或所述容器的顶部空间(至少部分地，即尤其还没有蒸发的部分)。依据所述方法还提出，所述自由流动介质首先选择性地应用于预设表面(尤其所述容器的内壁)，从而从那里到达所述灌装液体。在其他优选实施例中，所述液体以加热状态弓I入所述容器中。依照本发明，这一方法尤其适合于这里描述的所述自由流动介质的引入。在其他优选方法中，在采用液体灌装的过程中和/或在应用自由流动介质的过程中移动所述容器。但是，所述灌装件与待灌装的所述容器一起越过部分而移动是可能的。优选地，所述自由流动介质包含氮气、尤其液氮。在其他优选方法中，以倾斜的或垂直于所述容器纵向的方式向所述容器中引入所述自由流动介质。优选地，应用装置以倾斜方式设置，但是，同样可能的是，临时设置所述容器从而其在所述应用过程中是倾斜的。优选地，这样选择所述倾斜位置，从而在整个应用过程中所述自由流动介质总是应用于内壁、尤其所述嘴的内壁。但是，还可提供喷射头，所述自由流动介质从所述喷射头中喷出、并这样越过整个外围(periphery),从而它首先接触所述容器或所述嘴的内壁。在其他优选方法中，所述应用以离散剂量(discrete dose)的形式发生。这一周期性应用由处理传感器信号的控制装置控制，所述传感器信号由检测容器是否位于应用的最佳位置的传感器生成。因此，仅向所述容器中引入所述自由流动介质，由于紧挨着所述容器注射，没有浪费自由流动介质。
其他优点和实施例将从附图中呈现。附图中图Ia为容器灌装系统的结构示意图；图Ib为容器灌装系统的其他结构示意图；图2a，2b为根据现有技术的设备的两幅示意图；图3为阐述本发明的示意图；以及图4为阐述本发明的其他示意图；图5为根据本发明的设备的其他实施例的示意图；以及图6a，6b为根据本发明的设备的其他实施例的示意图。标号清单
I设备
2运输装置
4应用装置
5液体
6灌装件
7自由流动介质
9喷嘴
10容器
IOa内壁
12给料装置
14氮气流
16预设表面、挡板
16a挡板的表面
17移除装置
18喷射头
20密封装置
30冲洗器
32隔断壁
34瓶子入口
36给料星形轮
38给料星形轮
44出料星形轮
46传递星形轮
52供料装置
54拾起和放置轮
58出料星形轮
62输送带
a角度
L纵向
T运输路径、运输方向
Vl速度分量
S对准流
AN瓶子的冲压
S/V冲洗和/或偏置
SF快速灌装
LF慢速灌装
B/E固定和压力释放
AB容器的降低
具体实施例方式图Ia是容器灌装设备I的粗略示意图。通过运输星形轮形式的供料装置12向容器灌装设备I供应空容器。这一设备I包括大量灌装件6，这种情况下所述灌装件设置在运输装置2上，其中，这种情况下的运输装置形成为可旋转的支撑物。在沿着运输路径T的运输过程中，采用液体、尤其饮料灌装单个容器10 (仅概略图示其中的一个)。在运输路径T 的端部，在其运动过程中提供将自由流动介质(这种情况下为氮气)应用于容器的应用装置4。可能的是，应用装置恒定地喷出氮气，但是提供控制装置也是可能的，所述控制装置仅当容器位于应用装置范围内时才释放应用。密封装置20与设备I直接连接并封闭已经应用了氮气的灌装容器。优选地，这一封闭装置直接设置在设备I的附近(direct vicinity),从而一旦已经应用氮气基本上可立即封闭容器。替代性地和优选地，设备I向运输星形轮传递灌装有液体的容器，所述运输星形轮是部分的运输路径、并且它转而向密封装置传递灌装的容器。然后，应用装置4可设置在运输星形轮上。依据容器在运输路径上的运动方向，设置在运输星形轮上的应用装置优选地紧接着设置在密封装置的上游。图Ib是根据本发明的系统的其他示意图。首先通过瓶子入口 34和一段 (one-part)星形轮36以及给料星形轮38向冲洗器30供应瓶子。标号28表示促进进入系统的门。通过出料星形轮44从冲洗器30中移除容器。标号32表示可选的隔断壁，对灭菌应用而言所述隔断壁尤其有利。标号46表示向供料装置12传递容器的传递星形轮，即灌装器(filler)给料星形轮。在灌装过程之后，向移除装置17或灌装器出料星形轮传递容器。应用装置4也设置在这一灌装器出料星形轮的区域内。通过其他供料装置52和“拾起和放置轮(pick and place wheel) ”54向密封器20供应容器密封件(seal)。通过出料星形轮58移除封闭的容器，所述出料星形轮还可形成为放下轮(put-down wheel)和输送带62。在示例性灌装过程中，首字母缩略词AN表示相对灌装件的容器冲压(pressing)， 首字母缩略词S/V表示容器的冲洗和/或偏置，首字母缩略词SF表示快速灌装过程，首字母缩略词LF表示慢速灌装过程，首字母缩略词B/E表示容器的固定和压力释放，以及首字母缩略词AB表示容器的降低。优选地，采用蒸馏物(still)、即未饱和的液体灌装容器10， 其中，至少省略上述的冲压、偏置和压力释放的灌装步骤。因此优选地，应用装置4可设置在运输装置17上并在密封器20之前，更优选地其尽可能地靠近密封器20。单个运输装置可包括夹紧单个容器的夹紧件。设备I还可包括用于待灌装的热液体、尤其饮料的容器。图2a和2b是氮气应用于容器10的两种可能方法的示意图，这些方法从现有技术中是已知的。在图2a显示的变形中，在容器的纵向L延伸形成氮气流14，并且所述氮气流直接将氮气应用于容器内部的液体5。但是，采用这一方法时存在氮气将渗透液体的风险。在图2b显示的实施例中，以雨状薄雾的形式将氮气应用于液体，从而没有渗透入液体5的风险。但是，图2b中显示的设备相对复杂。图3显示根据本发明的、用于将液体介质应用于容器10的设备。这种情况下也形成氮气流14，但是它相对于容器的纵向L以角度a倾斜。这一角度优选地在20°和90°
8之间、更优选地在30°和70°之间、以及更优选地在40°和70°之间。该角度取决于容器嘴的形状，即尤其嘴的直径和高度。由于这一倾斜位置，自由流动介质7 (这种情况下即为氮气)不直接接触液体5、而是首先接触容器10的内壁10a。这样，将氮气喷射至这一内壁 IOa上，仅仅接着到达液体5。标号T指容器的运输方向。但是，例如，运输方向也可能垂直于图的平面延伸。可以看到的是，氮气流14与运输方向相反地延伸(但是，垂直于运输方向或沿着运输方向的过程也是可能的)，氮气以速度分量Vl接触壁10a，所述速度分量与容器的运输方向和容器的运输速度相反。这样，可增加氮气相对壁IOa的撞击速度。但是，在应用过程中，喷嘴设置突出至容器嘴中也是可能的。图4显示图3中显示的设备的附加细节。这里显示氮气流14的其他位置，更精确地在某一动量下容器设置在另一位置。这样选择氮气流14的倾斜位置，从而甚至在图4中虚线表示的位置，流仍然接触容器的内壁IOa而不是液体。这种情况下，在略微较低的倾角处，氮气反过来直接喷射至液体5 (不希望地)也是可能的。应用装置包括至少一个喷嘴9。这种情况下，标号20表示密封装置。还可看到的是，采用图3和4中显示的倾斜位置可获得额外的安装空间，因此密封器20可靠近应用装置4设置。图5显示根据本发明的设备I的其他实施例。在这一实施例中，设备不包括倾斜喷嘴，但是取而代之的是喷射头18设置在喷射装置15的较低端。自由流动介质的流S从这一喷射头18主要在径向方向喷出，因此它首先接触容器10的壁10a。这种情况下，自由流动介质(即氮气)从喷射头18喷出并越过整个外围是可能的，但是它仅在一个径向方向退出也是可能的。同样可能的是，由于自由流动介质的流过，这样形成喷射头18从而它围绕纵向L旋转，这样形成喷射头18从而也以这一方式向容器壁IOa外围应用氮气。还可能的是，不是精确地在显示的径向喷射氮气，取而代之的是例如略微向下倾斜或略微向上倾斜。 如果喷射是向下倾斜，那么还可能的是，喷射头总是设置在容器10的嘴以上并因此没必要降低。图6a是应用装置4的其他优选实施例的示意图。这种情况下，出射的氮气流14 首先到达表面16或挡板16、并从那里进入容器10。在这一实施例中，流因此从下面接触挡板、并从那里倾斜至容器10中。这种情况下，与容器纵向L的设定角度a大于90°。如上所述，可通过加热装置(未显示)加热这一挡板16，从而防止消光 (frosting)和实现液氮的改进喷射。图6b显示上述挡板或表面的两个可能的实施例。流 14可接触弯曲的或有角度的表面16a。另外，挡板16与图6b中相反、为倾斜的也是可能的， 从而改进回弹效应。另外，同样可能的是，氮气首先接触待供应的容器密封件的表面，然后从那里进入容器。然后，在这一方式中，在容器封闭前立即测量氮气是可能的。将液氮连续应用于容器，即在应用过程中测量阀(未显示)始终打开。这种情况下，通过控制装置(未显示)控制和调节氮气的流速，例如依照系统输出。替代性地和优选地，同样可能的是，提供周期性应用并且它也受合适控制装置控制。例如，传感器(未显示) 检测容器位于应用的最佳位置，并且传感器生成的信号由控制装置进行处理，在那里允许位于最佳位置的容器的应用。发明人保留声称本申请文件公开的所有特征对本发明是必要的权利，在与现有技术相比的范围内，它们单独地或结合地具有新颖性。
权利要求
1.采用液体灌装容器(10)的设备(1)，包括至少一个采用所述液体灌装所述容器 (10)的灌装件(6)、包括沿预设路径(T)运输所述容器的运输装置(2)、以及包括将其他自由流动介质应用于灌装有所述液体的容器(10)的应用装置(4)，其特征在于，这样设置所述应用装置(4)，从而从所述应用装置(4)喷出的所述自由流动介质在到达所述容器(10) 中的所述液体之前首先接触预设表面(10a、16)。
2.根据权利要求I所述的设备(I)，其特征在于，所述预设表面(10a、16)为所述容器 (10)的内壁或位于所述容器(10)外的表面(16)。
3.根据权利要求I所述的设备(1)，其特征在于，所述应用装置(4)包括喷嘴(9、18)， 所述自由流动介质与对准流(S) —起从所述喷嘴喷出，所述对准流以倾斜的或垂直于所述容器(10)纵向的方式设置。
4.根据前述权利要求中至少一条权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述应用装置(4)相对于所述运输路径(T)以固定方式设置。
5.根据前述权利要求中至少一条权利要求所述的设备(I)，其特征在于，这样设置所述应用装置(4)，从而将所述自由流动介质与其运动方向相反地注入所述容器(10)中。
6.根据前述权利要求中至少一条权利要求所述的设备(I)，其特征在于，所述灌装件(6)向所述容器中灌装加热状态的所述液体。
7.采用液体灌装容器(10)的方法，包括以下步骤采用所述液体灌装所述容器(10)以及通过应用装置(4)将其他自由流动介质应用于灌装有所述液体的所述容器(10)；其特征在于，所述自由流动介质在它到达设置在所述容器(10)中的所述液体之前首先接触预设表面(10a、16)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，向所述容器(10)中引入加热状态的所述液体。
9.根据前述权利要求中至少一条权利要求所述的方法，其特征在于，在所述灌装过程中和/或在应用所述自由流动介质的过程中移动所述容器(10)。
10.根据前述权利要求中至少一条权利要求所述的方法，其特征在于，所述自由流动介质包含氮气。
11.根据前述权利要求中至少一条权利要求所述的方法，其特征在于，以相对其纵向倾斜的方式向所述容器(10)中引入所述自由流动介质。
全文摘要
采用液体灌装容器(10)的设备(1)，包括至少一个采用液体灌装容器(10)的灌装件(6)、包括沿预设路径(T)运输容器的运输装置(2)、以及包括将其他自由流动介质应用于灌装有液体的容器(10)的应用装置(4)。依照本发明，这样设置应用装置(4)，从而从应用装置(4)喷出的自由流动介质在到达容器(10)中的液体之前首先接触预设表面(10a、16)。
文档编号B65B31/04GK102582873SQ20111036756
公开日2012年7月18日 申请日期2011年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者西蒙·菲舍尔 申请人:克朗斯股份有限公司