用于泵吸液体的活塞组件的制作方法

本发明涉及一种用于泵吸液体的、尤其在灌瓶设备中的活塞组件。

背景技术：

在将液体灌装到例如瓶这样的容器中时，存在着不同的用于根据需要的压力和测量方法供给填料的方法，根据所述测量方法要确保，以足够的填料体积填装各个容器。

尤其在体积式地填充的情况下能够使用的方法是使用活塞，所述活塞在缸体中实施冲程运动并且随着各个冲程挤压定义的液体体积。因此，在活塞的第一冲程运动中，能够通过输入管将定义的体积从储备容器抽吸到活塞中。所述输入管然后被关断阀关断，从而没有液体能够回流到储备容器中，所述关断阀也可构造为单向阀。

在缸体之内的液体接着通过活塞冲程向相反方向从缸体挤出并且通过导管供给要填充的容器。这能够根据成型和填充工艺和要灌装的填料在不同的高压下进行。通过所述工艺不但能够填装已经成型的容器而且能够在高压下同时使型坯成型并且填充。

在使用这样的活塞泵时成问题的是清洁。尤其在用于灌装饮料的灌瓶设备中必须遵循严格的卫生标准。定期的清洁和消毒属于此，然而为了避免所涉及的机器的停车时间，所述清洁和消毒要尽可能快地实施。此外，要在最大程度上避免干预到机器中，例如通过拆卸要清洁的和要消毒的部件，以便防止机器由于从外部引入的细菌而污染。机器的引导填料的区域要尽可能与环境隔离并且能够在不打开的情况下清洁。

对于在很大程度上不拆卸地对这样的机器进行清洁和消毒，已开发了不同的用于所谓的“原位清洗(cleaninginplace)”的方法，其中，所述构件保留在其位置处。

然而，为了除去在活塞和缸体之间的污染物，在用于泵吸液体的活塞组件中对活塞和缸体的清洁和消毒总是困难的，在所述清洁和消毒时通常必须拆卸活塞。尤其在活塞设有相对于缸体导轨的密封装置的情况下，在不拆卸的情况下仅仅能够不充分地除去在密封装置的区域中的污染物。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于，提出一种用于泵吸液体的活塞组件，所述活塞组件能够在不拆卸活塞或者不从外部进行其他干预到所述组件中的情况下来清洁和/或消毒。

根据本发明，提出一种用于泵吸液体的、尤其在灌瓶设备中的活塞组件，所述活塞组件包括在缸体中运行的、具有在第一和第二回复点之间的工作行程的活塞，其中，该活塞相对于缸体在工作行程的区域中密封地封闭。根据本发明的组件的特征在于，在工作行程之外在两个回复点中的一个的另一边，缸体的直径在一个区段中这样增大，使得取消密封的封闭，并且所述活塞为了清洁过程和/或消毒过程能够运动到该区域中。

借助根据本发明的组件，能够通过活塞在两个回复点之间的运动将液体从输入管泵吸到容器中。在此，供给容器的体积由活塞的工作行程和缸体的直径确定。为此，活塞和缸体相对彼此密封地封闭。这能够无密封装置地通过在活塞和缸体之间的精确的配合以无接触的间隙密封实现，或者通过相对于在缸体中的导轨设置在活塞上的密封装置实现。

根据本发明，在工作行程外部在两个回复点中的一个的另一边，缸体的直径在一个区段中要增大。缸体直径的增大要这样进行，使得取消密封的封闭。此外，所述活塞为了清洁过程和/或消毒过程要能够运动到该区域中。

在正常运行期间，活塞在两个回复点之间作冲程并且因此将液体的定义的体积从储备容器泵吸到容器中。为了清洁和/或消毒，那么使所述活塞运动到缸体的具有增大直径的区域中，所述区域为清洁腔。根据所使用的介质，在那里也能够进行活塞的消毒。为了简化，在这里总是要使用术语清洁腔，即使在那里也能够实施消毒。

在清洁腔中，取消活塞相对于缸体壁的密封作用，并且能够用清洁介质和/或消毒介质施加(beaufschlagen)活塞和缸体工作壁包括可能设置的密封装置。拆卸所述组件或者从外部进行其它的干预不再是必需的。

因为在增大直径的区域中在清洁腔中不再有在活塞和缸体之间的接触，在该区域中不必强制性地存在着圆柱形的形状，即使这是有利的。在这里，即使所述缸体对于专业人员是易于理解的，为了简化，通篇要使用术语缸体，在活塞和缸体没有接触的区域中，所述形状不必强制性地是圆柱形，而也能够是椭圆形、多边形或者任意其它形状。仅仅决定性的是，直径这样扩大，使得在活塞和缸体之间不再有密封作用。

尤其考虑液态的或者泡沫的介质作为清洁介质和/或消毒介质。供给蒸汽也是可行的。

在本发明的一个有利的实施方式中，缸体的直径的增大以持续的过渡和/或以大的半径范围(radien)的方式进行。由此确保，活塞能够从清洁位置运动到其工作区域中，而不卡住或者倾斜。

在本发明的另一个有利的实施方式中，具有缸体的增大直径的区段设有用于供给清洁介质和/或消毒介质的喷嘴。能够有针对性地将清洁介质和/或消毒介质引入到清洁腔中。当活塞设有环绕的密封装置并且能够直接地和有针对性地以清洁介质和/或消毒介质施加活塞的该区域时，这种实施方式是特别有利的。

活塞和密封装置能够有利地成一件地实施，从而不存在只能困难地清洁和消毒的、被盖住的区域。密封装置尤其能够是环绕活塞的密封唇。活塞和密封装置能够由塑料、尤其由聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)制造。

根据本发明的一个实施方式，缸体的直径在具有增大直径的区段另一边又能够具有工作行程的区域的直径。活塞和缸体尤其能够在缸体的具有增大直径的区段另一边密封地封闭。通过这种构型可行的是，将相应地构成的活塞带到清洁位置和/或消毒位置中，其中，能够用清洁介质和/或消毒介质施加活塞的要清洁和/或要消毒的区域，而活塞在位于清洁腔另一边的区域中密封地封闭，从而没有清洁介质和/或消毒介质能够向外渗透。

活塞组件有利地能够具有液体导管和两个布置在该液体导管中的阀。所述阀中的至少一个阀尤其能够构造为单向阀。自然地，但也能够对所述阀进行分别不同的调节或者控制。

所述阀中的一个能够在液体导管中布置在活塞上游和/或一个阀能够布置在活塞下游。替代地，也能够在活塞中布置一个阀。在这种情况下，能够穿过活塞地进行液体供给。

对于专业人员易于理解的是，以上和在以下的实施例中所说明的发明不限于活塞和泵。本发明原则上将全部应用概括化，在所述应用中，柱形的本体在相应的套筒中运行并且密封地封闭。能够不用麻烦地使用根据本发明的组件，例如用到机器的可在套筒中运动的杆(reckstange)上或者类似的应用上，所述机器用于使容器成型。这些应用也应是本申请的主题。

附图说明

以下参照附图详细地解释本发明的不同的实施例。所述附图以下示出：

图1a和1b以截面示意性地示出在工作位置或者说在清洁位置和/或消毒位置中的、用于灌瓶机的、根据本发明的活塞组件的第一实施方式；

图2a和2b以截面示意性地示出在工作位置或者说在清洁位置和/或消毒位置中的、根据本发明的活塞组件的第二实施方式；

图3a和3b以截面示意性地示出在工作位置或者说在清洁位置和/或消毒位置中的、根据本发明的活塞组件的第三实施方式；

图4a和4b以截面示意性地示出在工作位置或者说在清洁位置和/或消毒位置中的、根据本发明的活塞组件的第四实施方式；

图5以截面示意性地示出根据本发明的活塞组件的第五实施方式，在该活塞组件中，在活塞中布置单向阀；

图6示意性地示出图5的活塞组件的一个替代的实施方式；

图7示意性地示出用于布置在活塞中的阀的解决方案；

图8示意性地示出用于布置在活塞中的阀的另外的解决方案；

图9示意性地示出用于在活塞组件和缸体组件中的能进行原位清洗(cip)的密封组件的解决方案；

图10示意性地示出用于在活塞组件和缸体组件中的能进行原位清洗(cip)的密封布置的另外的解决方案。

具体实施方式

对于专业人员易于理解的是，在这里所示出的附图仅仅要用于说明本发明的原理并且不按比例地再现。活塞的所示出的尺寸和所有其它尺寸尤其仅仅用于说明。实际尺寸和大小关系能够由专业人员基于其专业知识自由地确定。

在图1a中示意性地示出根据本发明的活塞组件的实施例，借助该活塞组件能够从未示出的储备容器抽吸液态填料并且将其供给容器。为此，活塞1布置在缸体2中。活塞通过唇密封装置3与缸体2的导轨密封地封闭。活塞在工作位置中在第一回复点u1和第二回复点u2之间的工作行程a上运动。在此，缸体的直径dz和工作行程a的长度这样计量，使得活塞1在其从第一回复点u1向下运动至第二回复点u2时挤出要装入到容器中的体积。

在此，活塞1被任意驱动装置4驱动。为此所需要的力取决于需要的压力，所述填料要借助所述需要的压力灌装。原则上，这种方法适合用于所有常用的灌装方法或者成型和填充方法。非碳酸饮料能够以相对低的压力灌装，碳酸饮料需要稍微更高的压力。如果要与填充同时地使容器由型坯成型，则需要显著更高的压力。

在活塞1从下方的回复点u2向上运动到上方的回复点u1时，活塞通过单向阀5并且在关断阀7打开的情况下从未示出的储备容器抽吸填料，所述填料沿着箭头v的方向从储备容器流入。在此，填充阀6关闭。

为了填充所述容器，打开填充阀6，并且活塞从上方的回复点u1向下方的回复点u2运动。填料沿着箭头b的方向流向在这里未示出的容器。

所述组件具有清洁腔8，在这里是在活塞1的工作行程上方的清洁腔，缸体的直径dr在所述清洁腔中这样增大，使得活塞不再与缸体密封地封闭。在这里，活塞1如在图1b中所示出的那样，能够从所有的侧面自由地接触到并且能够施加以清洁介质和/或消毒介质。为此，在清洁腔中设置喷嘴9。

如果要清洁活塞组件，则借助阀6和7关闭入口导管和出口导管。活塞1如在图1b中所示出的那样向上运动到清洁腔8中，并且通过喷嘴9供给清洁介质和消毒介质。这能够在多个步骤中用不同的介质进行。所导入的清洁介质和消毒介质流经所述组件并且又通过排流管10引出，为此打开排流管10的阀11。在结束清洁和消毒之后，在需要的情况下在进一步的清洗之后，所述机器又能够投入运行，其方式是，活塞1下降到工作位置，关闭排流管10的阀11，并且又打开供给管的阀7。

为了对外封闭清洁腔8，活塞1的驱动装置4穿过密封所述腔8的波纹管12导向。

图2a和2b示出根据本发明的组件的另外的实施例，所述组件在很大程度上相应于图1a和1b的实施例。图2a又示出在工作位置中的组件，并且图2b示出在清洁位置中的组件。

然而与图1不同地，缸体2的直径dr的增大以持续的过渡和大的半径范围进行，从而不出现棱边。活塞1能够从其清洁位置在不卡住或者不倾斜的情况下向下滑到其工作位置中。

在该实施例中，清洁介质和/或消毒介质的供给通过输入管13和关断阀14进行。

图3a和3b示出类似于根据图2a和2b的实施例的实施例，其中，图3a又示出在工作位置中的组件，并且图2b示出在清洁位置中的组件。

然而在根据图3的实施方式中，活塞1较长地实施，并且缸体的直径在清洁腔8另一边又具有工作区域的直径dz。

如在图3b中所示出的那样，活塞1这样运动到清洁位置中，使得其在上方的区域中又与缸体密封，并且因此封闭清洁腔8。活塞1环绕密封装置3的区域(该区域与填料发生接触)位于清洁腔8中，并且能够借助布置在那里的喷嘴9施加以清洁介质。

图4a和4b示出类似于根据图2a和2b的实施例的实施例，其中，图4a又示出在工作位置中的组件，并且图4b示出在清洁位置中的组件。

但是不同于在图2中地，清洁腔8相对于填料导管15布置在活塞1的工作位置a的另一侧上，也就是说，活塞1为了清洁而下降到清洁腔8中。

图5以截面示意性地示出根据本发明的活塞组件的第五实施方式，在该活塞组件中，单向阀布置在活塞中。借助这种组件可行的是，穿过活塞地泵吸液体。

活塞1具有单向阀5，该单向阀在所示出的组件中允许从上向下的液体流。填料的供给又通过供给管20沿箭头v的方向进行。如果活塞向下运动，则其在阀6打开的情况下沿箭头b的方向将填料泵吸至在这里未示出的容器。在一个泵循环之后，阀6关闭。活塞向上运动，其中，阀5打开，并且位于活塞1上方的填料能够穿过活塞地流动。在下一个泵循环中，一旦活塞向下运动，则关闭阀5，并且向容器的方向泵吸填料。同时，填料从储备容器续流(nachflieβen)。

在该组件中也可行的是，活塞运动到清洁腔8中的清洁位置中。不需要单独地供给清洁介质到所述腔中。取代用填料地，能够用清洁介质施加在箭头v和b之间的整个流动路径，由此能够在不拆卸构件的情况下进行完全地清洁。为了在不拆卸的情况下也能够清洁驱动装置4的穿过流动路径的限界壁的穿引部21，安装隔离元件22、例如波纹管作为密封装置是有利的，如在该附图中所示出的那样。替代地，也能够使用膜、轧膜(rollmembran)或者滚压波纹管(rollbalg)。

固然，布置在流动路径中的隔离元件22承受高的压力并且与此同时承受高的磨损。因此，隔离元件22能够如在图6中所示出的那样也布置在外部。在流动路径中占主导的压力然后被密封装置23接收。为了使密封装置23对于原位清洗式清洁(cip-reinigung)也是可达到的，在驱动杆4中设置切口24，所述切口在组件的清洁位置中位于密封装置23的区域中并且使得能够通过清洁介质对所述密封装置进行绕流冲洗。实施为波纹管的隔离元件22对外密封所述组件。所述波纹管仅仅必须承受下述压力，在该压力下清洁所述组件。该压力显著低于活塞的泵吸压力。

在活塞中的阀5同样必须适合用于原位清洗式清洁。这样的阀能够不同地构型。

在图7a和7b中示出这样的组件。在该实施例中，活塞1是空心的并且具有在下方底板和在上方底板上的液体通道30和31。密封元件32、在这里是圆形的板布置在活塞1的上方底板中的液体通道31下方，所述圆形的板可在塞子33上竖直地运动。如果活塞向上运动，如在图7a中所示出的那样，在塞子上的密封元件32位于下方的止挡件34中，并且液体能够沿着从上向下的方向流经活塞1。

如果活塞向下运动，如在图7b中所示出的那样，则密封元件32通过使用的液体流向上运动，并且与活塞1的上方底板密封地封闭。关闭液体通道31并且活塞能够向下挤出液体。

在图8a和8b中示出图7a和7b的组件的一个替代的实施方式。在这里，密封元件32是球，该球相对在管接头36上的座密封。在活塞中能够布置多个这种元件。

根据图7a、7b、8a和8b的组件完全以原位清洗方法清洁。所有的配合能够这样大地选择，使得在清洁介质流到清洁位置中时能够清洁所有的组件。此外，也能够在正常运行模式下以取代填料而使用清洁液体的方式完全地清洁所述阀。

用于原位清洗式清洁在柱形的本体上、如活塞上的环绕的密封装置的可行性也能够在于，多个密封装置相互隔开间距地设置。然后，活塞能够如以上所说明的那样被引到所述密封装置位于清洁腔中的位置中(在该位置中，密封装置不具有与在工作位置中环绕的缸体的接触)，以便能够进行清洁。在此，所有的密封装置能够位于唯一的清洁腔中，如以上所说明的那样，或者分别各自位于单个的腔中，所述腔能够是留空、例如以在缸体中的槽的形式的留空。在缸体和活塞之间，清洁介质能够进入直到所述槽中并且实现清洁。所述留空也能够错开地布置，从而能够分别清洁单个的密封装置。这样的解决方案在图9中示出。

填充阀6能够有利地直接集成到填充头100中，从而实现在填充阀6和型坯或者说容器之间最小的流动路径。在图10中示出在本发明的框架下的示例性的填充头100。

填充头100包括填充腔102，该填充腔具有用于被压力加载的填料的注入口104和环式间隙106，通过该环式间隙能够将填料导入未示出的型坯或者说容器中。

环式间隙106能够借助于阀座108闭合。为此，所述阀座包括密封面109，该密封面与环绕所述环式间隙106的互补的密封面109’共同作用。阀座108能够在所示出的箭头110的方向上运动，以便闭合或者开启所述环式间隙106。

阀座108在压力腔102的上侧上支承在压力腔102的侧壁中的穿引部112中并且借助于密封装置114相对于柱形的穿引部112密封。在用于开启和闭合环式间隙106的两个运行位置中，在此，密封装置114总是位于穿引部112内部。

在穿引部112上方布置有波纹管116，该波纹管一方面在穿引部112上并且另一方面在阀座108上分别牢固且密封地固定。由此，在密封装置114上方出现封闭的、形状可变的清洁室118。

为了进行原位清洗式清洁，将阀座108引到清洁位置中，在该清洁位置中，设置密封装置116直到清洁室118中，从而在穿引部112和阀座108之间出现未被密封的间隙，该间隙将填充腔和清洁室118连接起来。在该位置中，填充腔102和清洁室118能够一起用合适的清洁介质冲洗，其中，所述阀座的表面包括密封面109和密封装置116同样用清洁介质绕流冲洗。

此外，设置杆120，该杆在阀座108内部被引导并且借助于密封装置122相对于其密封。在此，密封装置122这样布置，使得实现所述杆在阀座内部足够长的运动路径。在此，在阀座108和杆120之间设置间隙，该间隙将填充腔102扩大至密封装置120。

在密封装置120上方，在阀座108中设置扩大部，该扩大部构成清洁腔122。为了清洁杆120，所述杆向上运动这样远，使得密封装置120布置在清洁腔122中并且在杆120和阀座108之间的间隙使填充腔102与清洁腔122导流地连接。在该位置中，在所述杆上的第二密封装置124向上密封清洁腔122，从而清洁腔、在杆120和阀座108之间的间隙以及填充腔108能够一起用合适的清洁介质冲洗和清洁。

有利地，所述杆首先向下运动这样远，使得密封装置124布置在清洁腔122中，该清洁腔现在借助于密封装置122向下密封。在该位置中，已经能够用清洁介质冲洗向上敞开的清洁腔122，其中，同时绕流冲洗和清洁所述密封装置124。