用于制造和填充容器的装置和方法
【专利说明】用于制造和填充容器的装置和方法
[0001]本发明大体涉及一种用于制造和填充容器的装置。本发明还涉及一种应用所述装置制造和填充容器的方法以及这样生产的容器。
[0002]通过拉吹成型过程来制造容器是容器制造领域内公知的。在拉吹成型过程中，提供大致管状的型坯或“预制件”，其中，型坯或“预制件”由热塑性材料制成，并且具有邻近口部的开放端以及与开放端相对的闭合端。预制件设置在模具内，该模具具有大致限定容器形状和轮廓的腔体。
[0003]预制件通过工作流体在压力下注射至预制件内的动作以及通过插入预制件的口部的拉伸杆的动作而膨胀至模具的腔体内。加压流体使预制件胀大，从而主要径向地膨胀。拉伸杆前行至预制件内并压靠相对的内表面，从而使其纵向地拉伸至模具内。
[0004]通常，在容器的模制期间所注射的加压流体为空气，通常为加热的空气以促进预制件的变形。然而，使用液体(优选最终会被包装在容器内部的液体)作为工作流体也是公知的。以这种方式，把形成容器以及用产品对其进行填充的过程有效地结合，从而，与空气注射拉吹模制过程相比，实现了设备成本和生产效率方面的极大优势。
[0005]当采用液体填充容器时，必须在容器的顶部留有小的空隙空间。该空隙空间使消费者能够打开容器而不会溢出容纳于其中的任何液体，并且在存储期间为流体的任何热膨胀提供补偿。
[0006]在容器的制造和填充在独立步骤中进行的过程中，提供该空隙空间相对而言不重要。在这样配置的过程中，仅需在填充步骤中通过所需量将体积小于容器总容积的液体产品分配至容器，从而在容器内留有必要的空隙空间。
[0007]然而，在联合的加工填充容器制造过程中，该选择并不可行。具体地，为了保证将预制件充分膨胀至模具的腔体之内并且所生产容器的所有轮廓均充分形成，必须注射体积与容器装满的、最终的容积相等的液体。因而，生产的容器通过液体产品填充至边缘。
[0008]当采用结合预制件拉伸步骤的联合制造填充过程时，拉伸杆占用容器内的一定体积，并且在制造填充过程完成时缩回拉伸杆会在容器内创建小量空隙空间。然而，通过拉伸杆的移置创建的空隙空间并不足以在容器打开时阻止溢出，尤其是在使用非常细的拉伸杆的情况下。
[0009]增大拉伸杆的直径会增大最终在容器内创建的空隙空间的体积；然而，位于拉伸杆与容器的口部的内表面之间的空间也同等地减小，从而在容器形成期间阻止液体注射。因此，必须在注射过程完成时从容器中去除一些液体。
[0010]对此，一种解决方案是通过吸取来去除少量液体，具体为在容器制造时通过把液体注射至预制件内的器件来吸回一些液体。
[0011]具体地，文献WO 2010/003853 Al描述了拉吹模制系统，其中，拉伸杆是中空的，并且在远端包括至少一个端口，可通过该端口把该额外液体从饮料容器吸走。
[0012]虽然该系统生产的贮液容器合格，但该系统在几个方面不利。首先，拉伸杆中的至少一个端口在液体注射期间必须保持密封，其增加了该装置的复杂性及其制造和操作的费用。另外，位于拉伸杆内部的通道的清洁困难且耗时，因为该装置必须至少部分地拆卸以允许进入整个通道。另外，液体中溶解的材料易于在狭窄的通道和端口中形成增加物，这在液体为矿泉水时是非常严重的问题。这些增加物减小了通过中空拉伸杆的流，需要耗时的清理和维修以保持该装置的有效运行。
[0013]因此，本发明的目的在于提供一种用于制造和填充饮料容器的方法，该方法在所形成和填充的容器内精确地提供空隙空间，而不具有本领域内公知装置的不利方面。
[0014]因此，根据第一方面，本发明引入了用于一种制造容器的装置，其包括:模具，所述模具包括以容器的形状的形式大致限定模具腔体的多个模具段，并且还被配置成用于容纳大致管状的预制件，预制件具有第一闭合端，并且限定了与位于开放的第二端处的口部相连通的预制腔体；注射头，所述注射头配置成与预制件的口部交界，并建立位于流体供应件与所述口部之间的流体连通；注射阀，所述注射阀配置成选择性地允许通过所述注射头的流体连通；以及能够滑动地设置在注射头内部的拉伸杆，所述拉伸杆沿着所述预制件的纵向轴线相对于预制件移动，并且配置成在其第一闭合端处压靠所述预制件的内表面。
[0015]根据本发明，所述装置的特征在于其还包括排量柱塞，所述排量柱塞被设配置成同轴地围绕所述拉伸杆，并且在缩回位置与延伸位置之间相对于所述拉伸杆移动，其中，缩回位置大致在注射头内，所述排量柱塞在延伸位置至少部分地从注射头突出。
[0016]有利之处在于，这样配置的装置会生产填充的容器，每个容器都设置有精确测量的液体体积和空隙空间，而不会遇到现有技术中公知装置的不利的方面。通过提供围绕拉伸杆的排量柱塞，实现了对从容器中排出的液体量以及更重要的是保留在容器内的液体量的极高精度的控制。
[0017]具体地，排量柱塞延伸至容器内使得在容器内提供空隙空间更准确，其中，从容器中排出的液体体积恰好等于拉伸杆和排量柱塞插入容器的部分的组合体积，所述延伸以高精度进行控制。这实现了比本领域内的公知装置更精确的结果，本领域内的公知装置在其操作中必需采用泵、管道、流量计等，泵、管道、流量计等中每个都带来从容器中所提取的液体体积的变动和错误的机会。
[0018]另外，配备排量柱塞使得该装置的操作比本领域内公知的那些装置更可靠且更经济，其中，该装置消除了拉伸杆内清理困难且耗时的并且容易被积累物堵塞的通道和端口。
[0019]根据另一特征，注射阀配置在注射头内，与所述注射头的喷嘴同轴，所述注射阀在处于闭合位置时位于所述喷嘴中。
[0020]有利之处在于，注射阀整合在注射头内。由此，使得整个装置更紧凑，同时还减少了位于该装置在注射头的喷嘴与注射阀之间的液体通道的体积。从而，提高了注射头的精度和响应度以及其在该装置内配置的灵活度。
[0021]根据一个特征，该装置还包括配置在拉伸杆与排量柱塞之间的密封器件。
[0022]有利之处在于，会保护拉伸杆和排量柱塞之间的滑动接合免于液体从容器的渗透。这会防止由于错误地从容器中排出液体而造成的空隙空间供给的不正确性，以及防止由于液体的渗透而造成的腐蚀和其他磨损。由此，提高了该装置的精确性和可靠性。
[0023]根据第二方面，本发明引入了用于制造容器的方法，其包括以下步骤:提供大致管状的预制件，所述预制件具有第一闭合端并且限定与第二开放端处的口部相连通的预制腔体；将预制件至少部分地配置在模具内，该模具包括多个模具段并且配备有大致限定容器形式的模腔体；把注射头定位在预制件的口部上，所述注射头在所述口部与液体源之间建立流体连通，注射阀选择性地允许通过所述注射头的流体连通；在已经开始通过预制件的口部将拉伸杆插入预制腔体之后，打开注射阀并且将一定体积的液体注射至预制件的预制腔体之内，所述拉伸杆被压到其第一闭合端的内表面中，从而将所述预制件引入以膨胀至模腔体的轮廓内并且生成容器；将排量柱塞从大致位于注射头内的缩回位置至从所述注射头中至少部分突出的延伸位置插入所述容器，从而移动液体体积的一部分并通过所述注射头将其排出；闭合注射阀，从而阻塞液体源与容器之间的流体连通；以及从容器中撤回注射头、拉伸杆、以及排量柱塞。
[0024]有利之处在于，通过这种方法制造容器会实现上述装置在制造和填充容器中的优点。这种方法生产制造好的且已填充的容器，准备好进行密封、贴标签和配发，而不涉及通过中空的拉伸杆来排出液体所需要的复杂机构，也不涉及保持所述中空拉伸杆的清洁度以及通过所述中空拉伸杆的畅通的流的、成本高且耗时的维修过程。
[0025]另外，排量柱塞的插入改进了可在从容器中排出的液体量之上来执行的控制。具体地，由于拉伸杆和排量柱塞的直径是公知且固定的，所以可简单地通过控制移动杆在容器内的前进来控制从容器中排出的液体量。因而，移动杆的插入将排除任何流计量装置或用于测量从容器中排出的液体量的其他器具，同时简化装置的操作，并确保恒定和精确的液体量保留在这样生产的容器内。
[0026]根据第三方面，本发明引入了通过如上所述的方法生产的容器。
[0027]有利之处在于，这种容器会体现如上所述的方法的优