用于将保护性气体引入到容器中的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于将保护性气体引入到填充有液态食品的容器的顶部空间中的设备和方法，以及涉及一种具有这种设备的容器处理设施。在此，保护性气体也能够以液态或固态的形式被引入到顶部空间中，并且仅在顶部空间中才转变成气态的状态。

背景技术：

在饮料加工工业中，液态食品、尤其是饮料通常对氧气是敏感的。典型的示例是啤酒，其中，为了防止氧气对持久性、味道和质量造成负面影响，在对瓶进行封闭之前，通过保护性气体、例如氮气或二氧化碳将经填充的瓶的顶部空间中存在的残留氧气排挤出来。另外的示例是果汁、冰沙和奶。在罐、饮料盒和其他用于液态食品的容器中，为了保护对氧气敏感的产品，通常在对容器进行封闭之前也将保护性气体引入到容器中。

此处和下文中，术语保护性气体也包括如下物质，即，其以液态或固态的聚集状态被引入到顶部空间中并且仅在顶部空间中转化为气态的聚集状态。示例是能够作为液氮被注入到容器中的氮气和能够以固态的形式被引入到容器中的二氧化碳。

除了通过保护性气体或保护性液体来减少氧气含量外，该方法也被用于通过例如注入液氮在顶部空间中构建起压力，以便在其形状方面对容器(pet瓶、罐)进行稳定。由于蒸发的氮气的体积增加，使得在对瓶进行封闭后，在瓶中构建起过压。这方面例如在对纯净水、冰茶等进行非加压填充时使用，以便稳定瓶子，以此以后将它们堆垛在托盘上。

为了引入保护性气体，通常在装填机中给容器填充以各自的产品之后，在随后在封闭机中用例如螺旋盖、冠状瓶塞、软木塞或类似物那样的相应的封闭元件对容器进行封闭之前，将容器输送给用于保护性气体的注入设备中。

在此，保护性气体由注入设备、例如与相应的介质供应部相连的注入喷嘴作为连续射流或按节拍地输出。注入设备在此能够布置在装填机上的处于填充过程之后之处、在封闭机上的处于封闭过程之前之处或布置在装填机与封闭机之间的转送设备、例如转送星轮上。在所有情况下，容器以通过所期望的通过量预设的速度或节拍频率地从注入设备旁引导经过或输送给该注入设备。

在每小时30000瓶或更多的较高的产量的情况下，通常按节拍执行不再有意义。在该情况下，容器被引导通过保护性气体、例如氮气的连续射流，其中，必须相应调整每单位时间输出的保护性气体的量，用来确保将残留气体从容器的顶部空间充分排挤出。在连续射流的情况下，许多保护性气体会从容器旁经过，并且因此将丢失。此外，由此可能会发生机器构件结冰，例如当将液氮用作保护性气体时。为了避免结冰，目前安装有附加的水注入喷嘴用来对所涉及的构件进行喷淋。

因此，已公知的用于将保护性气体引入到用于液态食品的容器中的设备要么在其功率上受到限制，要么其导致保护性气体和水的大量介质消耗。

技术实现要素：

因此，本发明的任务是提供用于将保护性气体引入到填充有液态食品的容器中的设备和方法，该设备和方法能够实现容器的高通过量，同时减少保护性气体和水的消耗。还应避免由于保护性气体使机器部件结冰。总体上，本发明任务是，减少饮料加工工业中的生产成本，并且同时提高所属的容器处理设施的生产率。

上述任务通过一种用于将保护性气体引入到容器、尤其是瓶中的设备来解决，该设备具有运输系统，该运输系统具有闭合的运输轨道，该运输系统被构造成用于将容器从接收位置运输到输出位置，并且该设备具有注入设备，该诸如设备布置和构造在运输轨道上，以此使得在容器从接收位置到输出位置的运输中能够将保护性气体引入到容器中，其中，运输系统至少在接收位置与输出位置之间构造有长定子线性马达驱动器，以用于使多个用于容器的运输元件沿着运输轨道以能单个受控的方式运动。

因此，根据本发明，运输系统具有多个能单个受控的运输元件，这些运输元件以能运动的方式支承在运输轨道上。为此，运输轨道能够具有至少一个引导元件、例如引导轨，运输元件例如经由滚子和/或滚动轴承和/或滑动轴承支承在引导元件上。在此借助线性马达驱动器的至少一个长定子，使运输元件沿运输轨道以单独的时间-行程曲线运动。这能够利用下面将进一步提到的控制和/或调节单元通过相应地驱控运输系统的电磁体来实现。

运输轨道能够具有任何闭合的形状，并且尤其是基本上圆形的。在此，运输轨道的基本上圆形的形状应被理解为在制造公差内是圆形的。运输轨道此外能够以如下方式构成，使得运输元件的运动在一个平面中进行。然而，运输轨道的闭合的形状并不排除运输轨道也包括形式为道岔的一个或多个支路，这些支路能够实现各个运输元件的剔除或加入。

运输元件用于运输容器，并且能够分别装载有容器。为此，运输元件能够具有相应构成的保持或抓取元件。然而，在相应的构造的情况下，运输元件也能够接收两个或更多个容器或接收由两个或更多个容器构成的捆扎物。

容器尤其是饮料瓶，但是也能够是用于例如液态食品的其他的容器、例如罐、塑料瓶或玻璃瓶或其他的具有盖的玻璃容器、基于纸板或复合材料的包装物、四角包装或类似物。

在现有技术中，具有长定子的线性马达驱动器的运输系统是众所周知的，从而在此省略详细描述。这种具有线性马达驱动器的运输系统具有多个运输元件，这些运输元件能够被构造为动子、托架、滑架、往返运输工具或类似运输元件，这些运输元件能够通过与线性马达的被构造为长定子的至少一个线性马达链相互作用而沿着运输轨道运动。经由控制和/或调节单元能够单独控制运输元件，其中，每个运输元件在此能够按照需要在运输轨道上进行加速、制动、以恒定速度运动，或者也有时完全停驻。由于能单独控制运输元件，得到了每个运输元件的可变的运动曲线。

所熟知的是，在线性马达驱动器中，运输元件沿着运输轨道的推进通过在运输元件的至少一个次级部分与长定子线性马达的至少一个长定子之间的磁相互作用来实现。运输元件的次级部分在此表示运输元件的如下子单元，通过与长定子线性马达的相应的相互作用元件的磁相互作用而将力施加到该子单元上，用来使运输元件运动。为了使运输元件有针对性地运动，长定子线性马达能够具有多个沿着各自的长定子布置的形式为能单个驱控或能区块式驱控的电磁体的电绕组。在此，也能想到更复杂的实施方案，例如借助电磁体的哈尔巴赫阵列以用于增强在朝向运输元件的次级部分的一侧上的磁通量。

为了与至少一个长定子进行磁相互作用，通常将至少一个序列的、也就是说沿运输元件的纵向方向成序的使通常相邻的永磁体和/或电磁体(尤其是不被切换的电磁体)极性交替地安置在次级部分上，该次级部分例如能够以载体板的形式构成。根据这些磁体的构造和布置而定地，并且根据使用单侧还是双侧的线性马达驱动器而定地，运输元件也能够具有两个或更多个次级部分。例如，能够为每个长定子设置自己的次级部分。为了简化图示，在此和下文中在不受限制的情况下假设具有恰好一个次级部分的运输元件。

长定子线性马达中的至少一个长定子能够尤其构造为同步线性马达，这是因为在同步线性马达中通常不会出现滑差，从而能够更容易地通过控制和/或调节单元执行运输元件以预设的运动曲线的运动。然而，在替选的实施方案中，至少一个长定子也能够被构造为异步线性马达，其中，运输元件是形式为金属板的导电元件，在该板上能够附加地安置有永磁体和/或不被切换的电磁体，通过异步线性马达能够为它们产生感应。为了与至少一个长定子进行磁相互作用，运输元件能够如上所述分别具有次级部分，该次级部分配备有在下文中被称为次级部分的磁体的至少一个序列的永磁体和/或电磁体，其中，次级部分以如下方式构成，使得各自的运输元件能够通过与运输轨道的至少一个长定子的磁相互作用而沿着运输轨道运动。

运输元件能够被构造为被动运输元件，其经由具有至少一个序列的永磁体和/或不被切换的电磁体的次级部分通过与线性马达的能单个受控的电磁体所产生的交变电磁场进行相互作用而运动。不被切换的电磁体在此以如下方式与运输系统的电流供应部和/或控制和/或调节单元连接，使得它总是沿同一方向被优选能调节的电流流过。具有如下的次级部分的运输元件也被称为被动运输元件，该次级部分具有用于通过异步线性马达产生感应的导电元件。替选地，运输元件能够被设置为具有电绕组、也就是说具有一个序列的切换的电磁体的主动运输元件，这些切换的电磁体能够施加驱动所需的交变磁场。相应地，在该改进方案中，运输轨道的至少一个长定子设有永磁体或不被切换的电磁体。为了简单起见，下文中仅讨论长定子线性马达驱动器与被动运输元件的构造方案。除非另有明确说明，否则本发明也能通过相应地控制次级部分的电磁体而应用于主动运输元件。

为了使(被动的)运输元件以期望的运动曲线沿运输轨道运动，控制和/或调节单元如现有技术中所众所周知地单个地或区块式经由相应的电压脉冲或电流脉冲来控制长定子的线圈。为了通过磁相互作用产生运动曲线所需的力以用于加速运输元件、用于克服恒定行驶过程中的摩擦力或用于制动运输元件，按相位需要地对在运输元件区域中的线圈加载相应的负载电压或以相应的负载电流通电。

根据本发明，运输系统、尤其是运输轨道包括其中至少一个上述的长定子。在此，至少一个长定子基本上平行于运输轨道地布置。

此外，如上所述，运输轨道能够具有至少一个引导元件，例如引导轨，运输元件借助一个或多个轴承元件以能运动的方式支承在该引导元件上。尤其地，运输轨道能够具有呈双轨系统的形式的两个平行的引导轨，如例如铁路轨道那样。一个或多个长定子在此能够平行于各自的引导轨地、例如在它们之间居中地布置。引导元件和长定子的多种实施方案已在现有技术中公知。

引导元件的形状和横截面在此是任意的并且仅由运输元件以及运输元件的轴承元件的实施方案来确定，运输元件利用轴承元件以能运动的方式支承在引导元件上。例如，引导轨能够具有引导通道，在引导通道中引导有运输元件的引导杆，并且/或者具有轮缘，运输元件的一个或多个适当布置的引导滚子在轮缘上滚动。在此能设想到多个替选的实施方式，例如借助滑动轴承。通过在运输轨道上提供引导轨，能够使运输元件实现沿运输轨道的低摩擦的运动。此外，运输轨道和/或引导元件能够具有如下运行面，相应的支撑元件、例如导轮能够在运行面上滚动或滑动。

根据本发明，运输系统被构造成用于将容器从运输轨道上的接收位置运输到运输轨道上的输出位置。在此，容器由运输元件借助上述抓取或保持元件在接收位置处例如从装填机或诸如转送星轮的另外的运输系统接纳，并且在输出位置处转移给封闭机或诸如转送星轮的另外的运输系统。

此外，根据本发明，运输轨道的接收位置与输出位置之间的运输轨道的某一位置处还布置有注入设备，该注入设备被构造成用于将保护性气体引入到容器中。通常，注入设备布置在运输轨道上方，从而使保护性气体能够从上方注入到容器的口部区域中。然而，根据容器在运输期间的构造和布置而定地，也能想到注入设备的相应调整的布置。

根据本发明，运输系统至少在运输轨道的接收位置与输出位置之间构造有长定子线性马达驱动器。运输轨道的其他区域能够构造有用于运输元件的替选的驱动器，例如链条驱动器或带驱动器。利用这种驱动器，能够沿着运输轨道的回行段将运输元件廉价地从输出位置引导返回至接收位置。替选地，如上所述，运输系统能够沿着整个运输轨道构造有长定子线性马达驱动器。因此，在该改进方案中，运输元件借助线性马达驱动器从输出位置引导返回至接收位置。

根据另外的改进方案，注入设备能够具有用于将保护性气体注入到容器的开口中的至少一个注入喷嘴，其中，此外还设置有控制和/或调节单元，该控制和/或调节单元被构造成用于以减小的速度使运输元件从至少一个注入喷嘴旁运动经过或临时停止在至少一个注入喷嘴处。除了至少一个注入喷嘴之外，注入设备还能够具有用于保护性气体的储备容器和/或用于保护性气体的供给线路和另外常见的部件，如泵和/或阀。经由能调节的泵和/或调节阀能够调节从注入喷嘴输出的保护性气体的速率。该调节能够通过上述的控制和/或调节单元来实现，或者能够通过注入设备的分开的调节单元来实现。在此，保护性气体的速率或体积流量能够依赖于容器类型、顶部空间容积，也就是说在已被填充的容器中的高于液位的剩余容积，和/或容器的通过量来调节。调节单元能够被构造为可编程的控制部，其中，该调节能够采取分类管理的形式来实现。

根据该改进方案，运输系统的控制和/或调节单元被构造成用于使运输元件以与沿着运输轨道在接收位置与输出位置之间的平均速度相比减小的速度从至少一个注入喷嘴旁运动经过或临时或暂时地停在至少一个注入喷嘴处。由此，延长了运输元件的停留持续时间，并因此延长了由运输元件在注入喷嘴区域内运输的容器的停留持续时间。为了对此进行补偿，运输元件通过控制和/或调节单元控制地沿着运输轨道的在接收位置与输出位置之间的其他部分路段以提高的速度运动。为此，控制和/或调节单元为运输元件的运动预设有相应的时间行程曲线。

在此，由控制和/或调节单元依赖于容器类型、保护性气体的体积流量、顶部空间容积和/或所期望的通过量来调节所减小的速度或用于使运输元件在注入喷嘴处停止的持续时间。

根据另外的改进方案，能够将注入喷嘴构造成用于连续运行。在该改进方案中，至少一个注入喷嘴输出保护性气体的连续射流。在任何情况下，所输出的保护性气体都会有一部分从容器旁经过。但是，通过使容器以减小的速度从旁引导经过或者将容器临时停驻在注入喷嘴处，就提高了容器在注入喷嘴处的持续时间，也就是说与具有容器的恒定速度的运输系统，例如传统的转送星轮相比，提高了保护性气体通过容器的开口进入容器中的持续时间，在传统的转送星轮中，容器以上述平均速度沿运输轨道运动。

然而，由于停留持续时间提高，使得在所要引入到容器中的保护性气体的量需求相同的情况下，能够减少由注入喷嘴输出的保护性气体的体积流量。由此在连续输出过程中也减少了保护性气体的损失，由此也减少了机器构件结冰的风险。因此也节省用于为机器构件除冰的水。

根据替选的改进方案，注入喷嘴能够被构造成按节拍运行。如上所述，节拍在此能够通过同一控制和/或调节单元来控制，该控制和/或调节单元也借助长定子线性马达驱动器来控制运输元件的运动。以该方式，当将具有容器的运输元件放置在注入喷嘴处时，能够有针对性地激活注入喷嘴。由此能够避免由于注入喷嘴的节拍与容器的运动之间的有误差的协调而导致的保护性气体的损失。具有容器的运输元件在注入喷嘴处的停留持续时间和注入喷嘴输出保护性气体的流速率能够依赖于容器类型和/或顶部空间容积地来相互协调。由此能够减少保护性气体的损失。

由于运输元件基于长定子线性马达而能够彼此独立地运动，因此与传统运输系统相比，能够提高节拍。例如，通过使后续的运输元件提前向注入喷嘴加速运动引起的是，当结束对前一运输元件的注入过程时，后续的运输元件已经尽可能靠近注入喷嘴地准备就绪。以该方式，减少了用于容器在注入喷嘴处替换的时间，由此能够提高节拍和容器的通过量。

根据特殊的改进方案，能够设置有多个注入喷嘴，以用于同时将保护性气体注入到相应数量的容器中，其中，借助控制和/或调节单元、尤其是通过驱控相应数量的运输元件，将容器成组地布置在多个注入喷嘴处。因此，根据该改进方案，注入设备包括多个注入喷嘴，它们能够成列或成矩阵地布置，这根据容器由运输元件如何运输而定。在此，列能够是弯曲的，或者矩阵能够变形以便遵循运输轨道的走向。

如果例如每个运输元件仅运输一个容器，则注入喷嘴能够以如下方式成列布置，使得由运输元件从注入喷嘴旁运动经过或放置在该注入喷嘴处的相应大数量的容器同时被加载以保护性气体。为此，控制和/或调节单元能够形成由相应数量的运输元件构成的组，这些运输元件共同地以通过注入喷嘴的布置方式来预设的间距、例如临时减少的步距来在喷嘴的区域中运动。对象流的步距或者说步距间距在此并在下文中应被理解为依次连续的对象(例如容器)的相应的点之间的间距。在运输的容器在输出位置输出之后紧接着再次解除该组。以该方式，在按节拍的注入喷嘴的情况下能够将用于引入保护气体的设备的通过量提高数倍。

在每个运输元件仅运输一个容器的情况下，长定子线性马达驱动器还具有另外的优点。如果例如其中一个喷嘴由于出现故障而停止运转的话，则运输元件的运动曲线能够以如下方式由控制和/或调节单元来调整，使得仅将容器放置在工作正常的注入喷嘴处。为此，相应地减少了该组中的运输元件的数量，其中，该组中的间隙留在失灵的注入喷嘴处。同样能够灵活地对多个注入喷嘴的停止运转做出反应。为此，注入喷嘴或它们的控制单元经由线缆或无线缆式将反映注入喷嘴的功能性的信号转发给运输系统的控制和/或调节单元。以该方式，能够避免由于容器未正确被加载保护气体而导致的不必要的次品。

在每个运输元件本身已经运输多个容器或容器的捆扎物的情况下，注入喷嘴能够相应地布置成列或二维矩阵。当由运输元件运输的容器也成列布置并且例如分别只有一个运输元件在注入设备处被处理时，则能够选择成列的布置方式。在此，注入喷嘴的布置方式也能够是垂直于运输轨道的。如果将分别具有多个成列地垂直于运输方向布置的容器的多个运输元件作为组放置在注入设备处的话，则为此能够使用二维矩阵形式的注入喷嘴的布置。同样，当每个运输元件运输多个呈矩阵布置的容器并且在注入设备处同时处理一个或多个运输元件的话，则能够使用呈二维矩阵的注入喷嘴的布置。

因此，注入喷嘴的数量相应于要同时处理的容器的组中的容器的数量。该组在此能够通过用于运输多个容器的运输元件的构造方案和/或通过两个或多个运输元件的共同运动而形成。相应地，将容器的通过量提高数倍。

根据改进方案，保护性气体能够是氮气或二氧化碳或者包括氮气或二氧化碳。保护性气体尤其能够作为液态氮气由至少一个注入喷嘴输出。因此，在本公开文献中，术语保护性气体将不受限制地用于以气态、液态或固态形式引入到容器中的物质，以便最终以气态状态下在容器的顶部空间中形成保护性气氛。在此，也可以在引入到容器中之后才发生向物质的气态的聚集状态下的相变。

替选地，能够将氮气以及二氧化碳作为气体引入到容器中。也能想到将氮气和二氧化碳的混合物用作保护性气体。如上所述，根据本发明的用于引入保护性气体的设备使保护性气体具有减少的消耗。此外，在使用液氮作为保护性气体时，减少了用于防止机器构件结冰的水的消耗。容器尤其能够是被填充有液态食品的瓶子。液态食品尤其能够是啤酒、果汁饮料或奶。

根据改进方案，运输系统能够构造为转送星轮。在该改进方案中，运输轨道、至少一个长定子和至少一个引导元件具有基本上圆形的形状。此外，根据该改进方案，整个运输轨道构造有长定子线性马达驱动器。尤其地，根据该改进方案，运输轨道、至少一个长定子和至少一个引导元件在运输元件的运动平面内同心地围绕运输轨道的中心点布置。

在上述的具有长定子线性马达驱动器的运输系统的改进方案中，能够通过有针对性地驱控长定子的电磁体或运输元件来产生运输元件的期望的运动曲线。为此，尤其如现有技术中所公知的那样，能够设置有定位检测设备以用于检测各自的运输元件沿运输轨道的定位。定位检测设备在现有技术中是众所周知的。

例如，沿着运输轨道能够布置有传感器，传感器被构造成用于确定运输元件在这些传感器的区域中的定位和/或速度。在此，传感器能够构造为光学传感器、电传感器、电磁传感器或机械传感器，其中，例如通过测量在运输元件的反射器元件上的光反射、通过基于运输元件的运动而引起的电磁信号的感应、通过在充分利用磁阻效应的情况下例如基于通过包围磁参考元件的运输元件的运动引起的磁通量变化而引起的传感器的电阻的改变、或通过基于运输元件重量进行的局部压力测量，能够确定运输元件的定位。电磁传感器也能够构造为霍尔传感器。霍尔传感器例如允许以0.2mm至1mm的准确度对运输元件进行定位置。同样能够将磁致伸缩位移接收器用作传感器，该磁致伸缩位移接收器借助磁致伸缩来确定运输元件的定位。在此，将由磁致伸缩材料制成的波导沿测量路段布置作为测量元件，导体穿过该波导。相应地布置在运输元件上的永磁体作为定位发送器导致波导的磁致伸缩，该磁致伸缩产生向两侧传播的机械波。运输元件的定位在此能够根据波的传播来确定。

另外可能的传感器是有规律地布置在运输轨道上的电感式或电容式接近传感器、以及是被构造为线性或旋转编码器的增量式编码器或绝对值编码器。在增量式编码器中可能需要的是，通过参考行进首先确定在运输系统启动时的运输元件的绝对定位。此外，电感式传感器也能够从感应出的电流脉冲或电压脉冲的幅度推导出运输元件的速度。同样地，运输元件的速度也能够从增量式编码器的测量数据来确定。

由运输元件的和/或长定子直线马达的或运输轨道的传感器测得的运输元件的定位和/或速度经由相应的无线电天线或信号线路转发给运输系统的控制和/或调节单元，该控制和/或调节单元对它们进行处理以用于控制和/或调节运输系统。

例如在美国专利申请us2003/0230941a1中描述了用于定位检测和用于驱控线性马达的长定子以产生期望的运动曲线的设备和方法。运输元件的运动曲线能够在此由如上所述的控制和/或调节单元来预设，以便提高被运输的容器在注入设备处的停留持续时间。

在此，例如如上所述，当其中一个或多个注入喷嘴有故障时，能够根据需要调整运动曲线。如果故障已解决，则能够回到原来的运动曲线。此外，能够使运动曲线简单地匹配于其他容器类型、其他顶部空间容积和/或其他保护性气体。相应的运动曲线在此能够以分类管理的形式保存在运输系统的可编程的控制部的存储器中，并且能够在需要时从它们中读出。

本发明还提供了一种用于液态食品的容器处理设施，其具有其中一个上述的用于引入保护性气体的设备，其中，容器处理设施还包括用于将液态食品填充到容器中的装填机、尤其是装填机转塔和用于将经填充的容器封闭的封闭机，并且其中，该设备布置在装填机与封闭机之间。

装填机或装填机器(尤其是作为装填机转塔)在现有技术中是众所周知的，并且因此在此不再进一步描述。通常被构造为回转机的装填机向容器填充液态食品，并且然后在接收位置处将这些容器直接或经由位于中间的转送装置、例如转送星轮转移给上述运输系统的运输元件。

同样地，用于封闭经填充的容器的封闭机器或封闭机在现有技术中是众所周知的，并且因此在此不再详细描述。在引入保护性气体之后，在上述运输轨道的输出位置处，将容器直接或经由位于中间的运输装置(例如转送星轮)转移给封闭机。然后，根据容器类型而定地，由封闭机将相应的封闭件(例如螺旋盖、软木塞、冠状瓶塞，盖或类似物)以如下方式施加到已填充的容器上，即，将这些容器由此而气密地进行封闭。

因此，通过工艺技术上布置在装填机与封闭机之间的用于将保护性气体引入到容器中的设备在封闭容器之前通过惰性的保护性气体将容器的顶部空间中的残留氧气排挤出来。因此封闭好的容器能够具有更好地保存被充入的液态食品。

如本身公知地，容器处理设施能够具有另外的容器处理机器，例如吹塑机器和/或贴标签机器。这些容器处理机器尤其也能够是回转机。

此外，通过使用上述的运输系统，能够特别简单且不复杂地执行规格变换。此外，利用所描述的运输系统借助线性马达也能够将可能在容器流中出现的(有规律的)间隙进行聚拢。最后，由于能单独控制运输元件，能够省去在其他情况下原本常见的进入和离开星轮，从而能够实现直接从装填机接纳或转移给封闭机。然而，运输系统也能够与设置在装填机与运输系统之间的进入星轮和/或设置在运输系统与封闭机之间的离开星轮一起使用。

上述任务还通过一种用于将保护性气体引入到容器中、尤其是瓶子中的方法来解决，该方法包括以下步骤：从装填机、尤其是装填机转塔接纳容器，并将容器运输到封闭机，其中，借助注入设备将保护性气体引入所运输的容器中，并且其中，容器至少在注入设备的区域中借助多个能单个受控的运输元件来运输，这些运输元件由长定子线性马达驱动。

在此，上面结合根据本发明的用于将保护性气体引入到容器中的设备的相同的变体和改进方案也能够应用于将保护性气体引入到容器中的方法。尤其地，容器能够直接从装填机借助运输元件的合适的保持或抓取元件直接接收。替选地，容器能够经由运输设备、例如位于中间的转送星轮间接地从装填机转移给运输元件。同样地，借助运输元件能够将容器直接运输给封闭机，或者经由位于中间的运输设备、例如转送星轮转移给封闭机。经由具有可选的上游和/或下游的运输设备(如转送星轮)的其中一个上述运输系统能够实现在装填机与封闭机之间运输容器。

根据本发明，借助注入设备将保护性气体引入到从装填机运输到封闭机的容器中。在此如上面详细描述的那样，注入设备能够布置在运输轨道上的一个位置处，通过沿着运输轨道布置的长定子线性马达驱动器，使得多个运输元件沿着该运输轨道以单个受控的方式运动。在此，运输容器的运输元件至少在注入设备的区域中由长定子线性马达驱动器来驱动。因此，在注入设备的区域中能够以单独的时间-行程曲线来实现运输元件的运动，该时间-行程曲线能够由运输系统的控制和/或调节单元来预设，并且在需要时进行调整。在此，注入设备的区域通过沿着运输轨道的如下区域来限定，该区域分别从注入设备的注入喷嘴或者说从沿运输轨道最靠外的注入喷嘴沿着运输轨道延伸直至10cm、优选直至20cm，其中，该路段沿运输轨道的最接近容器的一个或多个引导元件来测定。如上所述，根据特殊的改进方案，使运输元件沿着其运动的整个闭合的运输轨道能够构造有长定子线性马达驱动器。因此，运输元件的运动能够以单独受控的方式经由长定子线性马达驱动器沿着闭合的运输轨道来实现。

结合用于引入保护性气体的设备描述的运输系统(尤其是运输元件、运输轨道、至少一个引导元件和至少一个长定子直线马达驱动器)的相同的改进方案和变体也能够在用于引入保护性气体的方法中使用。

该方法还能够包括：借助装填机向容器填充液态食品，在将保护性气体引入之后将容器转移给封闭机，并且以封闭元件封闭容器。液态食品尤其能够是啤酒、果汁饮料或奶。尤其地，保护性气体能够作为液氮从注入设备输出。替选地，能够将氮气以及二氧化碳作为气体引入到容器中。也能想到将氮气和二氧化碳的混合物用作保护性气体。

通过装填机对容器进行填充直到期望的液位。通过引入保护性气体，将残留在容器顶部空间中高于液位的气体(例如环境空气)排挤出，从而将可能存在的残留氧气从顶部空间排挤出。由此改善了液态食品的保存。

如以上详细描述的那样，运输元件为了引入保护性气体能够以减小的速度从注入设备旁运动经过或者能够暂时停止在注入设备处。在此，与沿在接纳容器与转移容器之间的运输轨道的运输元件的平均速度相比，速度减少。相应地，运输元件以比平均速度更高的速度沿在接纳容器与转移容器之间的运输轨道的其他部分运动。

例如，能够以如下方式选择运输元件的运动曲线，使得在容器被接纳时，运输元件与所要接纳的容器同步地运动。随后，运输元件被加速并以提高的速度朝着注入设备运动。为了将保护性气体引入容器中，然后如上所述地将运输元件制动、或者将其临时完全停驻在注入设备处。在经过注入设备后，运输元件能够重新加速并以提高的速度运动到用于容器的输出位置。为了转移容器，运输元件能够与封闭机的或位于中间的运输设备的接纳容器的抓取或保持元件同步运动。以该方式，如上所述地，与例如利用传统的转送星轮进行的固定不变的运输相比，容器在注入设备处的停留持续时间延长，从而能够减少注入设备输出保护性气体的体积流量。由此减少了保护性气体的消耗。

运输元件在注入设备处停驻的持续时间或减小的速度能够由控制和/或调节单元如上所述地依赖于容器类型和/或所填充的容器的顶部空间容积和/或保护性气体的体积流量地来确定。例如，控制和/或调节单元能够按分类管理的方式将依赖于上述参数的持续时间或减小的速度保存在存储器中，并且如果需要的话，例如在经由控制和/或调节单元的输入设备输入各自的参数之后从该存储器读出。此外，在使用能调节的注入设备(例如其中一个上述注入喷嘴)时，保护性气体的体积流量能够依赖于容器类型和/或顶部空间容积和/或期望的容器的通过量来由控制和/或调节元件来确定。其中，能够重新使用分类管理。

然后，控制和/或调节单元能够在通过运输系统预设的限制范围内地相应地调整运输元件的运动曲线。

根据改进方案，注入设备能够连续地输出保护性气体。在该改进方案中，运输元件能够以减小的速度从注入设备旁运动经过或者能够暂时停驻在注入设备处。在这两种情况下，与传统方法相比，减少了从容器旁出来的损失的保护性气体的量。由此也减少了机器构件上结冰的风险和用来避免这种结冰的水消耗。

根据替选的改进方案，注入设备能够按节拍地输出保护性气体。在这种情况下，运输元件优选暂时停驻在注入设备处。能够由控制和/或调节单元依赖于所期望的容器通过量来确定节拍。与传统方法相比，通过在注入设备区域内使用长定子线性马达驱动器能够得到提高的节拍并且因此提高容器的通过量。

根据另外的改进方案，能够以如下方式借助长定子线性马达驱动器使多个运输元件运动，使得被运输的容器作为组放置在注入设备的相应数量的注入喷嘴下面，以用于同时将保护性气体注入到容器中。如上所述，这能够在分别运输仅一个容器的运输元件的情况下和在运输一个以上容器的运输元件的情况下来实现。在此如上所述，注入设备的注入喷嘴根据运输元件的设计方案而定地能够成列或成矩阵布置。此外，如上所述，该组能够通过在相应的位置处不在组中设置运输元件的方式灵活地与其中一个或多个注入喷嘴的故障相匹配。以该方式，控制和/或调节单元能够灵活地对注入喷嘴的故障做出反应，而不会产生次品或无需停止整个过程。

最后，上述任务也通过在容器处理设施中使用如下运输系统来解决，该运输系统具有闭合的运输轨道，在该运输轨道上以能运动的方式支承有多个能单个受控的用于运输至少一个容器的运输元件，并且该运输系统具有用于驱动运输元件的长定子线性马达驱动器，以便借助装填机将填充有液态食品的容器运输到封闭机，其中，在运输轨道上布置有用于将保护性气体引入到已填充的容器中的注入设备。

在此，上面结合根据本发明的设备和根据本发明的用于将保护性气体引入容器中的方法所描述的相同的变体和改进方案也能够应用于在容器处理设备的运输系统的用途。

附图说明

下文参考附图更详细地阐述本发明的另外的特征、示例性的实施例和优点。应理解，实施方式并不穷举本发明的范围。应理解，下面描述的一些或所有功能也能够以其他方式相互组合。

图1示出具有根据本发明的用于引入保护性气体的设备的容器处理设施的示意性的视图；

图2示出具有圆形的运输轨道的运输系统的俯视图，该运输系统与根据本发明的注入设备组合；

图3示出图2的运输系统的三维视图；

图4示意性示出根据本发明的用于将保护性气体引入到容器中的两个变体；

图5示出根据本发明的注入设备的不同的改进方案。

在以下描述的附图中，相同的附图标记表示相同的元件。为了更好的说明，相同的元件仅在首次出现时描述。然而应理解，参考其中一个附图描述的元件的变体和实施方式也能够应用于其余附图中的相应的元件。

具体实施方式

图1示出了具有根据本发明的用于引入保护性气体的设备的容器处理设施的示意图。应理解，容器处理设施除了所示的元件外还能够具有另外的元件、例如吹塑机器、贴标签机器、直接印刷机器或类似元件。同时，能够取消所示的元件，如取消转送星轮20和21，或用其他元件代替。

图1中所示的容器处理设施15包括被构造为回转机器的装填机19、同样构造为回转机器的封闭机22和用于将保护性气体引入到被装填机填充的容器2中的设备，该设备在流程线中位于装填机19与封闭机22之间。此外，在图1中设置有示例性进入星轮18，所要填充的容器2通过该进入星轮18被转移给装填机19。如本身已公知的那样被，容器在其围绕装填机19的行程中被填充以液态食品，并且随后被转移给离开星轮20。

被填充的容器由离开星轮在接收位置a处被用于引入保护性气体的设备的运输系统100接纳，并且借助运输系统的运输元件输送给用于保护性气体的注入设备150，在该注入设备处，保护性气体穿过容器的开口或口部区域地被引入、例如注入到容器的顶部空间中。随后，将被保护性气体处理过的容器通过运输系统100输送至输出位置b，在那里被转移给离开星轮21。应理解，通过如下方式能够取消进入星轮20和离开星轮21，即，将运输系统以接收位置a直接布置在装填机19上，并且以输出位置b直接布置在封闭机22上。

容器2从离开星轮21转移给封闭机22，封闭机22以例如螺旋盖、软木塞、冠状瓶塞、盖或类似物那样的封闭元件将容器封闭。随后，将封闭好的容器转移给离开星轮23，该离开星轮能够将容器输送给另外的容器处理机器，例如贴标签机器或直接印刷机器。

在图1中所示的非限制性的改进方案中，用于引入保护性气体的设备的运输系统100圆形地被构造为转送星轮。然而应理解，本发明并不限于运输系统的圆形的构造方案，而是运输轨道能够采取多种其他形状，例如呈椭圆形、呈肾形或呈腰形，只要运输轨道是闭合的并且被构造成用于在接收位置a接纳容器并被构造成用于转移给输出位置b。

根据本发明，运输系统100至少在接收位置a与输出位置b之间构造有至少一个长定子线性马达驱动器，该长定子线性马达驱动器使多个运输元件以能单独控制的运动曲线沿运输系统的运输轨道运动。如上所述，尤其是整个运输轨道能够构造有至少一个长定子线性马达驱动器。

在图2和3中示意性地示出了这种运输系统100的示范性的实施方案。所示的改进方案能够被视为长定子线性马达转送星轮。由于能沿着转送星轮100的运输轨道单独控制运输元件，该转送星轮能够如图1所示那样附加地改变被运输的容器的流的步距。在图1的改进方案中，借助运输系统100的运输元件将装填机19上的较小的步距拉开成封闭机22上的较大的步距。

图2示出了与根据本发明的注入设备组合的具有圆形的运输轨道的运输系统的俯视图。图3示出了图2的运输系统的三维视图。

在图2和3中所示的示范性的、非限制性的改进方案中，借助受线性马达驱动的运输系统100以多个运输元件170在接收位置a与输出位置b之间运送容器110。在所示的改进方案中，运输元件170具有保持元件172，这些保持元件示范性地接收作为瓶子110示出的容器。保持元件172能够将容器110例如以立在推板上的方式从接收位置a推到输出位置b，其中，能够设置有外部的引导元件(未示出)，以便防止容器从保持元件172中掉落。替选地能想到用特殊构成的抓取元件、例如用颈部操纵夹具来运输容器。在图2和3的非限制性的改进方案中，容器被竖立地运输，从而使它们的开口指向上方。在该改进方案中，如图2和3中所指明地，注入设备150能够布置在容器110的口部的运动平面上方，从而使保护性气体从上方被注入到容器开口中。

如从图2能够看出，由运输元件170以单独的运动曲线来使容器110运动，从而尤其能够改变沿运输轨道的依次连续的运输元件170之间的间距。如从图2的俯视图能够看出，运输系统的运输轨道圆形地构成，其中，运输元件170环绕该圆的中心点164。在图3的三维视图中还示出了穿过运输轨道的中心点的虚线l。在运输轨道的圆形的改进方案中，引导轨180和长定子185也圆形地构成，并且相对于运输轨道同心地布置。

如尤其从图3能够看出，运输元件170经由滚轮174以能运动的方式支承在引导轨180上。如所示，滚轮174能够具有凹的滚动型廓，该凹的滚动型廓与引导轨180的相应凸地构成的轨迹轮缘嵌接。在这里所示的改进方案中，运输元件170分别具有三个滚轮174，这些滚轮嵌接在引导轨180的两侧。除了保持元件172之外，在运输元件170上、尤其是在运输元件的竖直取向的部段上还设置有次级部分176，其磁体与长定子185的磁体相互作用。在所示的改进方案中，次级部分的特殊的布置形式是，使得次级部分176在外环绕长定子185。然而应理解，本发明并不限于次级部分和长定子的这种布置，而是还能够应用内置的次级部分以及内置和外置的次级部分的组合以及内置和外置的长定子的组合。尤其能够设置有多个引导轨和/或多个长定子。这些仅需彼此平行布置。次级部分也能够水平地布置，也就是说布置在运动平面中，并且与相应取向的长定子相互作用。

在所示的特殊改进方案中，长定子185布置在支架186上。引导轨180经由辐条与中央支架182连接。应理解，图2和3中所示的改进方案仅旨在说明线性马达驱动器在转送星轮上的使用，其中，能想到多个变体。

图3中还示出了控制和/或调节单元140，该控制和/或调节单元以如下方式驱控长定子185的或次级部分176的磁体，使得运输元件170以期望的运动曲线地沿着运输轨道的引导轨180运动。尤其地，运输元件170能够如下面结合图4将更详细描述的那样以减小的速度从注入设备150旁运动经过或者能够暂时停驻。

注入设备150在图3中示范性地构造有唯一的注入射嘴151，该注入喷嘴布置在运输轨道上方，使得保护性气体能够从上方注入到瓶开口中。所示的示范性的注入设备150还包括用于保护性气体的储备容器154、例如储罐，保护性气体从该储备容器经由线路152借助运送泵153地被泵送至注入喷嘴151。运送泵153能够以可调节的方式构造，其中，如上所述，注入设备150的控制单元160依赖于容器类型、顶部空间容积和/或容器在注入喷嘴151处的通过量或停留持续时间来调节运送泵153的运送速率。运送速率能够在此以如下方式调设，即，将一定量的保护性气体注入到容器的顶部空间中，该量足以可靠地将残留氧气从顶部空间排挤出，对于保护性气体被加压地存储储备容器154中的情况下，运送泵153能够通过调节阀来代替。该调节阀也能够直接设置在注入喷嘴151上，并且根据保护性气体的需要而定地由控制单元160来调节。为了按节拍运行，注入设备能够配备有简单的或能调节的阀，当容器110已经放置在注入喷嘴151下方时，该阀由控制单元160打开。在完成注入过程之后并且在容器进一步运动之前，控制单元160将阀关闭，以便避免不必要的保护性气体逸出。

注入设备150的控制单元160和运输系统100的控制和/或调节单元140在此经由控制信号的交换而相互影响。例如，运输系统的控制和/或调节单元140发信号告知容器被放置在注入喷嘴151下方，由此，控制单元160将阀打开。相反地，控制单元160能够将注入过程的完成情况发信号告知运动控制部140，从而该运动控制部使容器进一步运动。应理解，注入设备的控制单元160和运输系统的控制和/或调节单元140也能够被整合在共同的控制和/或调节单元中，例如可编程的控制部中。

能想到注入设备150的多个替选的改进方案，尤其如图5所示的具有一个以上的注入喷嘴的这种注入设备。

在图2的俯视图中能够看出，使运输元件170在注入设备150的区域中运动伴随间距减少。为了延长容器110在注入设备150处的停留持续时间，运输元件以减小的速度从注入设备150旁运动经过或暂时停驻。为了仍能够实现在注入设备处快速变换容器，运输元件能够以如下方式运动，即，当注入设备被前一运输元件释放时，需要由后续的运输元件越过尽量短的至注入设备的路段。这通过运输元件在注入设备的区域中的上述减少的间距来实现。为了补偿，运输元件能够沿着运输轨道的其他区域加速运动。

在图4a或4b中以行程-速度图表示出了针对所提及的两种情况的示例性的运动曲线。另外，每个附图分别示出了具有示意性示出的运输元件170和示意性示出的注入设备150的运输轨道的简化图。运输元件170由线性马达驱动器驱动地沿着行程s从在点0处的接收位置a运动到在点k处的输出位置b，并且在此经过注入设备150。

在图4a中所示的情况下，运输元件以减少的、但非零的速度vr从注入设备150旁运动经过，以便延长所携的容器在注入喷嘴处的停留持续时间。相反，在图4b中所示的情况下，运输元件在注入设备150处临时停驻，从而其速度v临时变为零。

为了补偿，如在行程-速度图表中能够看到地，运输元件170在运输轨道的其他区域中以提高的速度运动。行程-速度图表还示出了示范性的同步速度va和vb，在接纳或转移时，运输元件根据容器的速度地以这些同步速度运动到位置a和b处。最后，在速度图表中以虚线绘制了平均速度v0。平均速度v0在此是容器在传统的转送星轮中运动以便在同一时间从接收位置a运输到输出位置b的(恒定)速度。与传统的转送星轮不同地，图4所示的运输元件的并且借助长定子线性马达驱动器实现的运动曲线因此导致运输元件在注入设备处的停留持续时间提高。

以该方式，与传统的转送星轮相比，能够减少保护性气体从注入设备输出的速率，而不会减少注入到每个容器中的保护性气体的量。由此，例如在连续输出保护性气体的情况下，能够减少从容器旁经过地输出的保护性气体的量，由此也减少了避免结冰所需的水量。然而替选地或附加地，也提高了容器的通过量，这是因为在注入设备处的停留持续时间与在接收位置a和输出位置b之间的运输时间之比在根据本发明的设备中比在传统的转送星轮中更有利。

应理解，图4中所示的行程-速度图表仅表示示例性的运动曲线，并且在预设相对于平均速度减小的速度或在注入设备处临时停驻的情况下，能够采用明显不同的曲线。

图5示出了能够与图2和3所示的运输系统组合的注入设备的不同的改进方案。图5a中首先示出了也在图3中示出的改进方案。在此，注入设备150仅具有唯一注入喷嘴151。如上所述，由运输元件170运输的容器以减小的速度从该注入喷嘴旁运动经过并临时停驻。

图5b中示出了替选的改进方案，其中，注入设备250具有沿运输轨道成列布置的多个(在图中为四个)注入喷嘴251。注入喷嘴251在此能够单个地由注入设备250的控制单元160控制。在所示的该方案中，注入喷嘴251优选按节拍运行。首先，由控制和/或调节单元140控制地使由相应数量的运输元件170构成的组120以如下方式一起运动，即，使所携的容器被放置在各自的注入喷嘴251的下方。在到达期望的定位时，控制和/或调节单元140将相应的信号发送给控制单元160，然后控制单元激活注入喷嘴。相反地，在注入过程结束之后，控制单元160将此以信号方式发送给控制和/或调节单元，然后控制和/或调节单元使整个组120继续运动。如果一个或多个注入喷嘴251有故障，则控制和/或调节单元140能够如上所述相应地通过调整组而做出反应。当注入设备250完全运行正常时，则通过量提高了数倍。

最后，图5c中示出了如下改进方案，其中，沿运输轨道布置有注入设备350的两列注入喷嘴351。在该情况下，与图5a和5b不同地，运输元件170分别被构造成用于运输两个容器。四个运输元件170又通过控制和/或调节单元140受控地作为组120运动。注入设备350的控制单元160在此控制注入喷嘴。在注入喷嘴351完全工作正常的情况下，则与图5b的注入设备250相比，图5c的注入设备350进一步提高了通过量。

所示的注入设备和运输系统利用了长定子线性马达驱动器的灵活性，以便延长填充好的容器在注入设备处的停留持续时间，进而提升了容器的通过量。同时，它们减少了由于保护性气体在容器之间出现而造成的保护性气体的损失，由此也减少了防止机器部件结冰的水的消耗。总体上，所描述的设备和系统导致容器处理设施的介质消耗更少，并且因此减少了运行成本。此外，使用长定子直线电机驱动器还允许缩小间隙以及例如在规格变换时灵活地步距变换。