用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备的制作方法

在本发明涉及一种用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备。

众所周知，在无菌条件下的装瓶设备包括用于形成由热塑性材料制成的型坯开始的容器的单元。

例如，形成单元包括具有多个工作站的拉伸吹塑旋转传送器，每个工作站中都有一个成型模具。除了设计变化外，每个模具还包括：两个半模，所述两个半模复制容器侧面的形状；以及底部，所述底部复制要获得的容器底部的形状。

将预加热的型坯引入模具中，并通过一个封闭构件(“密封件”或吹嘴)将口部密封，通过该封闭构件将压缩空气吹入型坯本身。

在成型工艺的初始步骤中，密封件将空气以中等压力(最大15巴)送入型坯，同时，将一根拉伸杆逐渐引入型坯，直到到达底部为止。在接触底部之后，拉伸杆继续其线性行程，以拉伸型坯直到基本上达到所要获得的容器的期望长度。

随后，密封件以高压(约40巴)将空气吹入，以使型坯膨胀，直到它粘附到半模和底部的内壁上。同时，拉伸杆缩回，直到其从容器中退出。

在成型结束时，容器进入填充单元，然后进入封闭和/或封盖单元。

本发明参考的领域是所谓的“敏感”食品的装瓶，这类食品即是对细菌污染和氧化特别敏感的产品，比如等渗饮料、果汁、果肉饮料、软饮料、茶、牛奶基饮料、咖啡基饮料等，对于此类装瓶，在所有包装阶段防止可能的微生物污染是至关重要的。

申请人已经开发出一种用于装瓶容器的方法，其中，型坯和/或容器的不同处理步骤(例如，成型、填充、封闭)和运输在限定污染受控环境的微生物隔离器内进行。用于致动位于隔离器内部的移动机构的所有装置都放置在隔离器自身之外(见欧洲专利ep2279850)。

初步的灭菌步骤涉及与容器或型坯接触的所有装置，具有明显的结构复杂性和时间的浪费。

例如，考虑拉伸杆。

由于吹嘴构成了型坯内污染物的通道，因此，申请人必须设计一种与微生物分离装置结合的拉伸吹塑装置。

在受欧洲专利ep2340157保护的这种装置中，拉伸杆由壳体界定，所述壳体相对于外部环境(被污染的)限定了密封封闭的腔室并且可以从外部移动。

特别地，由于两个磁性单元的联接而获得了杆的运动：第一磁性单元，所述第一磁性单元在壳体的外部，并且例如可以通过气动缸或电动马达激活；以及第二磁性单元，所述第二磁性单元一体地连接至拉伸杆。

然而，刚刚描述的解决方案并非没有问题，主要与结构复杂性有关，这使得维护操作费力且耗时。

此外，为了防止过多的体积，第一磁性单元平行于拉伸杆布置。这需要仔细管理由所施加的力产生的力矩，即，需要各个轴的正确对齐。

在这种情况下，构成本发明基础的技术任务是提供一种用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备，其可消除如上所述的现有技术的缺点。

特别地，本发明的目的是，提供一种用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备，该装瓶设备允许位于隔离环境中的移动机构准确且快速地移动。

本发明的另一个目的是，提供一种用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备，该装瓶设备相对于现有技术的解决方案在结构上更简单并且更紧凑。

所定义的技术任务和特定目的基本上通过用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备来实现，该装瓶设备包括：

-至少一个移动机构，所述移动机构部分地位于与外部环境隔离的污染受控环境中；以及

-致动装置，所述致动装置用于致动移动机构；

-其特征在于，该致动装置包括线性马达，进而包括：

-圆柱(筒)形定子；

-在圆柱形定子中线性滑动并与其分隔的转子或磁性轴，使得在圆柱形定子与转子之间获得分隔空间，所述转子一体地连接至移动机构；

-用于转子的第一支承件和第二支承件，其中转子被可滑动地安装在其中，第一支承件和第二支承件位于圆柱形定子的相对端并且一体地连接到其上，在每个支承件中至少有一个通道，以允许消毒液流过分隔空间。

根据一个实施方式，在每个支承件中获得的通道包括在相应的支承件的表面上获得的至少一个沟槽。

优选地，第一支承件和第二支承件具有空心圆柱体的形状。

优选地，每个支承件的沟槽在相应的支承件的内侧表面上获得。

优选地，每个支承件的沟槽具有螺旋形延伸或纵向延伸。

根据另一实施方式，在每个支承件中获得的通道是穿过相应的支承件的贯通通道。

优选地，第一支承件和第二支承件具有空心圆柱体的形状。

例如，每个支承件通过内部空心圆柱体和与相应的内部空心圆柱体同轴的外部空心圆柱体的组件或组合而获得，转子可滑动地安装在所述内部空心圆柱体内。

优选地，每个支承件的贯通通道在相应的内部空心圆柱体中获得。

特别地，每个支承件的贯通通道具有圆柱形延伸并且与相应的内部空心圆柱体同轴。

可替代地，每个支承件的贯通通道部分地穿过相应的内部空心圆柱体并且部分地穿过相应的外部空心圆柱体。

可替代地，在第一支承件中获得的贯通通道仅穿过相应的内部空心圆柱体，而在第二支承件中获得的贯通通道部分地穿过相应的内部空心圆柱体并且部分地穿过相应的外部空心圆柱体。

可替代地，在第一支承件中获得的贯通通道部分地穿过相应的内部空心圆柱体并且部分地穿过相应的外部空心圆柱体，而在第二支承件中获得的贯通通道仅穿过相应的内部空心圆柱体。

根据另一实施方式，在第一支承件中获得的通道包括在第一支承件的表面上获得的至少一个沟槽，而在第二支承件中获得的通道是穿过第二支承件的贯通通道。

根据另一个实施方式，在每个支承件中获得多个通道。

移动机构可以在以下选择：

-拉伸杆；

-吹嘴；

-驱动装瓶设备的成型模具打开和关闭的驱动机构；

-驱动装瓶设备底部上升和下降的驱动机构；

-将要丢弃的容器排出的推动元件；以及

-可操作地作用在其中一个容器的颈部上的夹持件。

本发明的进一步特征和优点将从用于由热塑性材料制成的容器的无菌条件下的装瓶设备的优选但非排他性实施方案的非限制性描述中更充分地得出，如附图中所示，其中：

-图1示出了根据本发明的用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备的俯视图；

-图2a、图2b和图2c以剖切侧视图示出了在无菌条件下的拉伸吹塑装置，其在图1的装瓶设备的形成站之一中，以不同的操作步骤进行操作；

-图3根据第一实施方式以剖切侧视图示出了可用于移动图2a-2c的拉伸吹塑装置的拉伸杆的线性马达；

-图4以剖切侧视图示出了拉伸吹塑装置的线性马达的第二实施方式；

-图5以剖切侧视图示出了拉伸吹塑装置的线性马达的第三实施方式；

-图6以剖切侧视图示出了拉伸吹塑装置的线性马达的第四实施方式；

-图7a-图7b以剖切侧视图示出了移动图1的装瓶设备的成形站的底部的两个不同步骤；

-图8a-图8b示出了图7a-图7b中示出的实施方式的变型；

-图9a-图9b以剖切侧视图示出了使图1的装瓶设备的推出器移动的两个不同步骤。

参考各附图，数字200表示用于由热塑性材料制成的容器100的在无菌条件下的装瓶设备。

在本文中，术语容器100既指成形容器又指由热塑性材料制成的型坯。

装瓶设备200包括例如：

-用于拉伸吹塑的成形单元220，所述成形单元220具有多个成形站221，在每个成形站中可以看到成形模具222，底部223和吹嘴224；

-用于填充成形容器100的填充单元240，所述填充单元240具有多个填充站，每个填充站中均布置有填充喷嘴；

-用于封闭填充的容器100的封闭单元250，所述封闭单元250具有多个封闭站或封盖站，在每个封闭站或封盖站中布置有封闭头或封盖头。

装瓶设备200包括：至少一个部分地位于污染受控环境3中的移动机构、和用于致动该移动机构的致动装置6。

如图2a至图6所示，移动机构可以是拉伸杆5。

移动机构可以是成形站221中的一个的吹嘴224。

移动机构可以是驱动成形模具222中的一个的打开和封闭的驱动机构。

如图7a-图7b或图8a-图8b所示，移动机构可以是驱动底部223中的一个的上升和下降的驱动机构。

如图9a-图9b所示，移动机构可以是推动元件或推出器225，所述推动元件或推出器225将要从装瓶设备200中丢弃的容器100排出。

移动机构可以是在容器100中的一个的颈部100a上可操作地起作用的夹持件。

污染受控环境3通过隔离装置相对于外部(被污染的)环境4被隔离，即物理分隔。这种隔离装置不是本发明的主题，因此将不再进一步描述或说明。借助于示例，可以使用专利ep2246176中描述和示出的隔离装置。

在图中，污染受控环境3与外部环境4之间的分隔由线l示意性地表示。

致动装置6包括线性马达，进而包括：

-圆筒形定子7(初级)；

-在圆筒形定子7中线性滑动的转子或磁性轴8(次级)。

如在所有线性马达中一样，定子7容纳绕组，而转子8容纳多个永磁体。

转子8具有圆柱形的延伸形状，并且定子7具有空心圆柱体的形状，该空心圆柱体与转子8同轴并且与转子8相距预定的距离，从而在圆柱形的定子7与转子8之间限定了分隔空间30(也称为间隙)。

例如，定子7的内侧表面与转子8的侧面之间的预定距离在0.5mm至3mm之间。

转子8相对于定子7具有更长的长度。优选地，转子8的长度是定子7的长度的大约两倍。

转子8一体地连接至移动机构。

用于转子8的第一支承件107和第二支承件207一体地连接到定子7的两个相对端，在定子7的两个相对端内可滑动地安装着转子8。

优选地，第一支承件107和第二支承件207基本上具有空心圆柱体的延伸形状。

有利地，在每个这样的支承件107、207中，获得至少一个通道以允许消毒液流过分隔空间30。

根据例如在图4中示出的第一实施方式，在每个这样的支承件107、207中获得的通道是穿过相应的支承件107、207的贯通通道107a、207a。

特别地，第一支承件107由至少一个第一贯通通道107a穿过，并且第二支承件207由至少一个第二贯通通道207a穿过。

优选地，第一贯通通道107a是圆柱形的并且与第一支承件107同轴。第二贯通通道207a也是圆柱形的并且与第二支承件207同轴。

优选地，两个支承件107、207中的每一个通过两个同轴圆柱体的组件或组合而获得。

特别地，第一支承件107由也称为“第一衬套”71的第一内部空心圆柱体和由数字73指示的第一外部空心圆柱体形成。

特别地，第二支承件207由也称为“第二衬套”72的第二内部空心圆柱体和由数字74指示的第二外部空心圆柱体形成。

因此，转子8可滑动地安装在第一衬套71和第二衬套72内。

优选地，第一贯通通道107a在第一衬套71中获得。所述第一贯通通道107a是圆柱形通道并且与第一衬套71同轴。第二贯通通道207a在第二衬套72中获得。所述第二贯通通道207a是圆柱形通道并且与第二衬套72同轴(见图3)。

根据第二实施方式，第一贯通通道107a部分地穿过第一衬套71并且部分地穿过第一外部空心圆柱体73，而第二贯通通道207a部分地穿过第二衬套72并且部分地穿过第二外部空心圆柱体74(见图4)。

还设想了通过组合所述两个变型获得的第三实施方式。特别地，如图5所示：

-第一支承件107与图3的第一实施方式的相同；

-第二支承件207与图4的第二实施方式的相同。

另外，未示出的变型设想：

-第一支承件107与图4的第二实施方式的相同；

-第二支承件207与图3的第一实施方式的相同；

根据第四实施方式，在每个这样的支承件107、207中获得的通道是在相应的支承件107、207的表面(优选在内侧表面上)上获得的沟槽707、807。

同样在这里，第一支承件107优选地由第一内部空心圆柱体或第一衬套71以及第一外部空心圆柱体73形成。类似地，第二支承件207由第二内部空心圆柱体或第二衬套72以及第二外部空心圆柱体74形成。

优选地，在第一衬套71的内侧表面上获得第一沟槽表面707，而在第二衬套72的内侧表面上获得第二沟槽表面807。

举例来说，注意以下变型：

-每个沟槽表面都有一个或多个沟槽；

-衬套71、72的沟槽都具有螺旋形延伸；

-衬套71、72的沟槽都具有纵向延伸；

-第一衬套71的沟槽具有螺旋形延伸，而第二衬套72的沟槽具有纵向延伸；

-第一衬套71的沟槽具有纵向延伸，而第二衬套72的沟槽具有螺旋形延伸。

根据另一实施方式(未示出)，在第一支承件107中获得的通道包括在第一支承件107的表面上获得的至少一个沟槽，而在第二支承件207中获得的通道包括穿过第二支承件207的贯通通道。

根据另外的实施方式(未示出)，可在两个支承件107、207的每一个中获得各种通道(贯通通道和/或沟槽)。

下面详细公开与作为移动机构的拉伸杆5有关的壳体。

数字1用于指示在无菌条件下型坯100的拉伸吹塑装置，该装置在成形站221之一中操作。

装置1包括适用于型坯100的口部100a的吹嘴224。在该区域中，吹嘴也被称为“密封件”。吹嘴224至少部分地处于污染受控环境3中，在该环境中，型坯100的形成是通过拉伸吹塑进行的。

在本文描述和示出的实施方式中，吹嘴224完全位于污染受控环境3内。

装置1包括用于通过吹嘴224将压缩空气注入型坯100的装置(未示出)。

特别地，这种装置构造成将处于中压(最大15巴)和处于高压(约40巴)的空气注入型坯100中。

装置1包括沿方向d延伸并可滑动地安装在吹嘴224内的拉伸杆5，使得其第一部分5a可通过口部100a穿透至型坯100内部。

第一部分5a延伸到拉伸杆5的一端并且包括该端。

如图2a至图2c所示，拉伸杆5移动通过设置在将污染受控环境3和外部环境4分开的线l中的开口p。

拉伸杆5相对于吹嘴224(并且因此相对于下面的型坯100)的运动由线性马达6控制。

转子8一体地连接到拉伸杆5的第二部分5b。

特别地，拉伸杆5的第二部分5b延伸至(并且包括)拉伸杆5的与穿透型坯100的那一端相对的端部。

在本文描述和示出的实施方式中，转子8固定到拉伸杆5的该端。

装置1包括盒形壳体9，该盒形壳体9界定容纳拉伸杆5的第二部分5b和转子8的腔室10。

盒形壳体9由多个壁9a和定子7本身形成。换句话说，定子7代表限定这种腔室10的盒形壳体9的一部分。

优选地，盒形壳体9的壁9a由非磁性材料例如不锈钢制成。

盒形壳体9整体上位于外部环境4中，并且构造成使得腔室10相对于外部环境4密封地封闭。

这样，防止了拉伸杆5与外部环境4接触，从而避免了与可能的污染物的接触。

对于污染受控环境3，腔室10可以被密封或不被密封。

优选地，盒形壳体9的形状像管，所述管具有沿着与拉伸杆5相同的延伸方向d的纵向延伸。

优选地，装置1包括套筒11，该套筒11围绕开口p并且部分地突出到污染受控环境3中(固定到吹嘴224)，部分地突出到外部环境4中(直接或间接地固定到盒形外壳9)。

拉伸杆5穿过该套筒11。

盒形壳体9具有：入口12，所述入口12用于将消毒液引入腔室10内；和出口13，所述出口13用于从腔室10中排出这种流体。

优选地，用于消毒液的入口12和出口13位于盒形壳体9的两个相对的端部，其中，入口12位于距吹嘴224最远的端部(以下称为盒形壳体9的“上端”)，而出口13位于距吹嘴224最近的端部(以下称为盒形壳体9的“下端”)。这样，入口12相对于出口13处于更高的高度，并且消毒液一旦进入，沿其整个纵向延伸穿过腔室10(以及其中包含的构件)，直到通过出口13排出。

下面参照对拉伸杆的应用描述本发明的操作。

下面描述根据本发明的用于由热塑性材料制成的型坯在无菌条件下的拉伸吹塑装置的操作。

将预加热的型坯100插入模具222中，该模具位于污染受控环境3中，并放置在相应的拉伸吹塑装置1的下方。

吹嘴224被施加到型坯100的口部100a上，例如如图2a所示。转子8相对于盒形壳体9的上端处于最小距离构造。

处于中等压力的空气通过吹嘴224吹入型坯100，导致型坯100的直径逐渐增大。

同时，由在定子7的绕组中流动的电流产生的电磁场，使转子8滑动离开盒形壳体9的上端。与转子8一体地连接的拉伸杆5沿型坯100的整个长度逐渐插入型坯100中。因此，型坯100沿拉伸杆5延伸方向d被拉伸。

从中压开始过渡到向型坯100中注入高压空气，这决定了型坯100的膨胀，使得型坯100逐渐趋于粘附在模具222的内壁上。

这样的步骤在图2b-图2c中示出。特别地，图2c示出了转子8相对于盒形壳体9的上端已经达到最大距离构造，因此拉伸杆5已经接近底部223。

在装置1的正常操作周期期间通过盒形壳体9的入口12引入消毒液，可以对容纳拉伸杆5和转子8的腔室10进行消毒。

消毒还可以作为相对于装置1的正常操作的独立步骤来执行。

在这种情况下，在消毒期间，转子8在重新开始其行程之前可能会在其运动期间减速或停止。这样，便于接触表面的消毒。

在图3至图5所示的实施方式中，消毒流体流过转子8，穿过在第一支承件107中获得的第一贯通通道107a，到达分隔空间30，穿过在第二支承件207中获得的第二贯通通道207a并到达拉伸杆5。

在图6所示的第四实施方式中，消毒液流过转子8，并通过在衬套71、72的内侧表面上获得的沟槽707、807到达拉伸杆5。

然后，将消毒液通过盒形壳体9的出口13排出。

根据本发明，在提供的说明书中清楚地表明了根据本发明的用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备的特性和优点。

特别地，使用线性马达来移动移动机构允许直接驱动负载，从而避免了必须提供运动转换构件而在精度方面存在缺点。

在转子支承件上形成沟槽或贯通通道，可以使消毒液通过并清洁经受磨擦的马达表面。