阅读说明：本技术 确定气体比例的容器膨胀方法和设备 (Method and apparatus for expanding containers for determining gas ratios ) 是由 安德烈亚斯·沃尔姆 于 2018-12-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了填充和膨胀容器的方法,包括以下步骤：提供可膨胀的容器,尤其是可膨胀的塑料预成型件；用液体填充材料填充容器,在填充过程中至少有时使容器膨胀,并通过放置在要填充和膨胀的容器的开口(10a)上的填充装置(2)进行填充。根据本发明至少有时测量作为填充装置(2)中的气体比例的特征的测量值。(The invention discloses a method for filling and expanding a container, comprising the following steps: providing an expandable container, in particular an expandable plastic preform; the container is filled with a liquid filling material, expanded at least at times during the filling process, and filled by means of a filling device (2) placed over an opening (10a) of the container to be filled and expanded. According to the invention, at least some times, a measured value is measured which is characteristic of the proportion of gas in the filling device (2).)

确定气体比例的容器膨胀方法和设备

技术领域

发明涉及一种用于生产容器的设备和方法，尤其是用于生产饮料容器的设备和方法。

背景技术

从现有技术中早就知道这样的装置和方法。迄今为止，已知首先例如通过吹塑机将塑料预成型件膨胀成塑料瓶，然后将其填充。在最近的现有技术中已经公知的方法中，现在提出了在相同的工作步骤中成型和填充塑料瓶的方法。这意味着，塑料预成型件尤其通过待填充的产品成型。

通常，不能排除在成型和填充过程中空气可能进入成型和填充装置。一方面，在塑料预成型件的成型期间和之后，位于塑料预成型件中以及在塑料预成型件和填充单元之间的区域中的空气会上升，并且可能还进入成型和填充装置中。另一方面，当在成型和填充单元中填充产品时，空气可能经由供应管线进入成型和填充单元。这样的(寄生)空气量会与产品相互作用，并对产品质量产生负面影响。另外，减少了成型和填充单元的可用体积。系统中空气的比例也增加了能量消耗，因为这种寄生空气在产生压力时必须被压缩，并且为此所需的大部分能量也不可逆地转化为热量。

因此，在这里提出的成型和填充过程中，能够对相应的空气量做出适当的反应将是有利的。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种用于成型和填充塑料预成型件的方法，该方法特别提供减少由系统中的空气引起的干扰因素的可能性。根据本发明，这些目的通过独立权利要求的主题来实现。有利的实施形式和改进方案是从属权利要求的主题。

对于根据本发明的用于填充和膨胀容器尤其是塑料容器的方法，首先提供可膨胀的容器并且尤其是塑料预成型件。该塑料预成型件填充有液体填充材料，该塑料预成型件在该填充期间至少有时膨胀，并且借助于放置在待填充和膨胀的容器或塑料预成型件的开口上的填充装置进行填充。

根据本发明，至少有时测量作为填充装置中的气体比例的特征的测量值。

填充装置的部件，特别是所谓的填充喷嘴，优选地被放置在塑料预成型件的口边缘上以便对其进行填充。在这种情况下，该部件特别优选密封地施加到该口边缘上。

特别地，确定存在于那些导管路径之一中的气体比例，该导管路径从用于液体的容器开始到达塑料预成型件。因此，特别提出，在成型和填充过程的过程中，能够确定系统或填充装置中包含的气体，尤其是空气的量。这优选是待填充产品中的气体比例，特别优选是空气比例。

所述填充装置尤其应理解为整个填充装置，也就是说更确切地说是执行填充和成型的填充和成型装置。该填充装置优选还包括加压装置，该加压装置提供受压液体介质。也可以考虑确定在该加压装置处或在该加压装置中的气体比例。此外，气体比例也可以在用于将液体介质从加压装置输送到填充单元的连接管线中确定。

在优选的方法中，通过使用测量值来控制和/或调节填充装置，特别是该填充装置的压力产生装置。基于该测量值，例如可以移动，控制并且优选调节压力产生装置，优选地是活塞装置。

例如，基于该信息，可以启动排气过程或适当地调整过程参数。在一个优选的实施方式中，待填充的填充材料特别是通过加压装置被提供，并且特别地被供给到填充头。在此所述的空气量或空气比例例如可以出现在填充头和前述的加压装置中。

因此，本发明更准确地来说涉及确定成型和填充单元中包含的空气量的想法，如下文更详细描述的那样，例如可以通过系统体积的压缩率来完成。

所述测量值有利地在填充装置的至少部分且优选基本上封闭的体积区域中确定。例如，这可以是填充装置接触区域上方的体积部分。特别地，该体积部分由基本上刚性的壁限定，使得位于该体积中的填充材料可以以限定的方式被压缩。

通常，介质的压缩率是该介质可压缩性的量度，并描述了体积变化如何影响介质中的压力。大多数液体，特别是要填充的产品，其压缩率非常低，而空气和其他气体或气体混合物通常具有较大的压缩率。这可以用来确定系统中的空气比例，如下文更详细所述。

该体积部分例如可以通过关闭阀来关闭，特别是可以在一侧进行压缩。以这种方式，可以检测到由该压缩引起的体积变化。

在优选的实施方式中，测量值是压力值或表征压力值的测量值。例如可以确定待压缩的介质的压力或压力变化。这例如可以直接通过压力测量装置来完成，该压力测量装置测量并且特别是还连续地测量要检查的体积的压力。然而此外它也可以是测量值，通过该测量值可以推断出压力值，例如施加的驱动扭矩，以便例如移动产生压力的相应活塞。

在优选的方法中，测量值是作为介质的压缩率的特征的值和/或根据测量值确定作为介质的压缩率的特征的值。

在这里描述的成型和填充单元的系统中，至少在过程流的某些区域中可以清楚地确定封闭的体积，例如因为已知加压装置的活塞位置。如果现在移动活塞装置，则导致体积变化dV。还产生压力变化dp，其例如可以通过压力传感器来测量。

可以从该数据确定介质的空气体积或空气比例。

通常，可以基于以下关系确定空气体积V1：

V_ges＝V₁+V₂

dv_ges＝dv₁+dv₂

dp_ges＝dp₁＝dp₂

如上所述，除了使用压力传感器进行压力测量外，还可以根据伺服驱动器的扭矩确定体积中的主要压力。作为驱动控制的一部分，电动机控制器优选测量电动机电流，由此可以依次计算出当前扭矩。可以从该值确定活塞力，该值又与压力缸中的压力成正比。

另外，也可以将压缩模块K用于空气体积的测量和计算，其被定义为压缩率的倒数K＝1/κ。另外，也可以反过来确定产品体积，然后由与总体积的差异计算气体或空气体积。

在另一优选的方法中，沿预定的运输路径运输容器，并且在该运输期间至少有时膨胀和填充容器。这尤其意味着，容器在整个填充和膨胀过程中被运输并且特别优选被连续地运输。容器有利地沿着圆形的运输路径运输。

在另一个有利的实施方式中，液体介质借助于压力产生装置被供应到容器。该压力产生装置可以具有相对于液体腔室特别是相对于充满产品的空间移动的活塞。如上所述，压力产生装置也是填充装置的一部分。

上述填充头还有利地具有填充腔室，该填充腔室由压力产生装置供给。既可以测量填充头区域内的压力或压力差，也可以测量上述压力产生装置区域内的压力或压力差。

在另一优选的方法中，使用上述测量值来控制压力产生装置。在这种情况下，优选可以使用这样在填充介质内确定的气体比例来控制压力产生装置。

通常，可以以不同方式使用有关系统中包含的空气量的信息。可以将空气量用作指示是否应启动通风循环或是否应控制系统通风的指示器。

此外，此空气量还可用于优化成型和填充过程。如果系统中有更多的空气，则可以例如调整活塞的轨迹，从而获得用于成型和填充过程的最佳压力曲线。

也可以进行填充缸的填充量校正。在加载缸时，必须保持一定量的空气，以使适量的产品进入容器。

在此描述的用于确定气体比例的测量优选在过程顺序内并且优选也在设备的工作过程中进行。

在进行测量时，应指出需要不同的介质压缩率。差异越大，测量就越容易。例如，水和空气的压缩率相差大约20,000倍。如上所述，优选在测量过程中尽可能严格地关闭系统和/或填充装置的特定体积比例。如果例如膜限制了封闭的介质，那么至少在测量期间确保不会发生这些膜的失效或在测量中将这些膜考虑在内是有利的。

该测量值特别优选地通过压力传感器或填充缸和/或填充头中的压力测量来使用。在测量期间也优选考虑或确定例如活塞装置的行进路径。这间接地用于确定由于上述改变而改变的体积。

优选至少有时确定压力差。例如，可以确定不同体积下的不同压力。优选地确定至少两个压力值并且还优选地确定至少两个体积值。由此可以计算出压缩率。

在另一优选的方法中，在预定的空间区域内确定待填充的液体的体积。如上所述，该空间部分优选地由尽可能刚性的壁及其类似物限定。

在另一优选的方法中，特别是在限定的体积部分中和/或使用限定的和/或已知的介质进行参考测量。例如，可以考虑在完全通风的状态下进行初始测量以提高测量精度。由此产生的结果也可以考虑例如用于后续测量。

在另一优选的方法中，填充装置至少有时排气。可能会因测得的气体比例过高而进行排气。

在另一种优选方法中，记录了多个测量值。特别优选地记录特征曲线，尤其是压力/行程特征曲线，该行程特别涉及活塞装置。

优选将该特征曲线与参考曲线和/或参考特征曲线进行比较。通过这种方式，可以确定系统中是否有空气(或压缩后的空气)以及(如果需要)多少。如果空气比例或可压缩的比例过高，则可以启动冲洗过程。另外，也可能的是，如果发现气体比例过高，则活塞的原先预定的行进路径将被延伸，以补偿空气压缩“消耗”的行进路径。此外，也可以将测量值与参考值进行比较。取决于测量的压力，例如可以进行冲洗，或者也可以设置行进路径。此外，也可以产生中心压力或蓄压。

如上所述，在优选的方法中，测量值用于控制和/或调节实际的膨胀过程，尤其是用于施加压力的活塞运动。

本发明还涉及一种用于填充和膨胀塑料预成型件的设备，该设备具有填充装置，该填充装置用填充材料填充塑料预成型件，并且在填充期间使所述塑料预成型件至少有时膨胀到塑料容器，特别是塑料瓶。填充装置具有测量装置，该测量装置适于并且用于至少有时确定作为填充装置中的气体比例的特征的测量值。

因此，还建议在设备侧提供一种测量装置，其至少间接地允许确定所述气体比例。该测量装置可以优选地是压力测量装置，其适合于并且确定用于确定压力。

此外，该设备优选地具有处理器装置，该处理器装置适于并且用于从至少一个压力测量值中确定测量值，该测量值是位于填充装置(包括加压装置)中的气体比例，尤其是空气比例的特征。

有利地，该设备具有运输装置，特别是呈可旋转的吹风轮形式的运输装置，优选在其上布置有多个成型站。这些成型站有利地各自具有拉伸杆，该拉伸杆可以***到要膨胀和填充的容器中，以便在纵向方向上拉伸它们。此外，这些成型站优选各自具有成型模具，在其中塑料预成型件膨胀以形成塑料容器。在另一优选的实施形式中，至少一个成型站并且优选各个成型站具有至少一个压力传感器或压力测量装置。该压力传感器例如可以直接布置在填充装置上，例如布置在将填充装置放置在塑料预成型件的开口上的区域中。

在另一有利的实施方式中，该设备具有至少一个压力控制触发的控制装置。该设备优选地具有至少一个并且优选地多个加压装置，其提供使容器膨胀所需的液体介质。

在另一优选的实施形式中，加压装置具有活塞装置，该活塞装置可以相对于液体体积并且尤其是相对于填充材料的体积运动。还可以提供控制该活塞运动的控制装置。在另一个有利的实施例中，该设备具有位置检测装置，该位置检测装置确定该活塞装置相对于液体体积的位置。在另一有利的实施方式中，该装置具有用于产生活塞装置的运动的驱动装置。

这里涉及机动的，尤其是电动的驱动装置。在这种情况下，优选也可以为该驱动装置设置用于电动机电流的驱动和/或控制装置。

在另一个有利的实施例中，该设备具有排气装置，以允许气体比例从用于填充材料的填充路径逸出。在这种情况下，也可以设置多个通风口，以便在填充路径的不同区域进行通风。

附图说明

附图说明了其他优点和实施例。在其中显示：

图1是根据本发明的设备的示意图。

图2是说明本发明所基于的物理原理的图示。

图3是根据本发明的设备的另一概略示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的设备的概略示意图，更确切地说是成型站，该成型站用于将塑料预成型件膨胀为塑料容器10，尤其是塑料瓶10。为此目的，这些填充和成型站(在上面也称为填充装置)2具有加压装置4。该加压装置4具有可移动的活塞48，该活塞可相对于容纳空间42更精确地运动，待填充的填充材料位于该容纳腔室42中。附图标记54表示驱动装置，以使该活塞装置48运动。使活塞装置沿X方向移动的驱动装置特别是电动驱动装置。

附图标记56表示距离测量装置，其至少间接地确定活塞48在容纳腔室42内的位置。

填充材料通过进料管线44被引入到容纳腔室42中。在这种情况下，提供阀46，该阀46可以被打开和关闭，以允许液体(特别是当活塞装置48向后移动时)并且尤其是填充材料流入容纳腔室42。

填充材料通过连接管线12从容纳腔室输送到实际的填充单元中。在填充装置中设有容纳腔室26，该容纳腔室在此形成在封闭活塞23和周壁25之间。从该容纳腔室26开始，填充材料通过开口10a流入塑料预成型件中，并且因此也使塑料容器10膨胀。附图标记28表示可以放置在塑料预成型件的开口10a上的接触装置，因此使液体能够流入其中。该接触装置可以被实施为填充喷嘴，该填充喷嘴尤其也密封地靠在塑料预成型件的口边缘上。

附图标记22表示拉伸杆，其用于在纵向方向L上拉伸塑料预成型件。为此目的，还提供了驱动装置24，其实现了拉伸杆22的该运动。

图2示出了说明物理原理的示意图。在此再次示出了具有液体42b和空气42a的容纳腔室。在体积30内有空气体积V1和产品体积V2。空气的压缩率约为κ1，产品的压缩率约为κ2。

在移动路径dX上产生体积差dV。可以使用以上公式得出有关体积V1的结论，其由压缩率κ1和κ2(已知)、总压缩率κ_ges(由体积变化和压差确定)和总体积得出。附图标记32涉及压力测量装置，该压力测量装置在这里测量等于单个压力p1和p2的总压力Pges。更具体地，压力测量装置32测量活塞48的不同位置中的压力，并且如上所述，可以由此得出压力测量曲线。

附图标记34表示处理器装置，该处理器装置基于测量值确定待填充介质的空气比例和/或液体的空气比例。附图标记36表示控制装置，该控制装置基于该空气比例控制该设备，并且特别是控制驱动装置54(参见图1)。

此外，该设备还可以具有阀装置(未示出)，该阀装置可以使设备通风。

图3示意性地示出了根据本发明的用于使塑料预成型件膨胀和成型的设备1的概略示意图。该设备具有可旋转的载体6，在其上布置有多个填充和成型装置2。可以例如通过进料星(未示出)来供应塑料预成型件，并且可以通过出料星(也未示出)从系统中取出成型的和填充的容器。

申请人保留要求将在申请文件中公开的所有特征作为对本发明必不可少的权利，只要它们对现有技术是新的，无论是单独还是组合使用。进一步指出，在各个附图中也描述了本身可能有利的特征。本领域技术人员认识到，即使不采用该图中的其他特征，图中描述的某些特征也是有利的。本领域技术人员进一步认识到，优点也可以由在单独或不同附图中示出的几个特征的组合产生。

附图标记列表

2 填充装置

4 加压装置

6 载体

10 容器

10a 开口

12 连接管线

22 拉伸杆

23 封闭活塞

25 周壁

26 容纳腔室

28 接触装置

30 体积

32 压力测量装置

34 处理器装置

42 容纳腔室

44 进料管线

46 阀

48 活塞装置

54 距离测量装置

56 驱动装置

X 活塞装置的移动方向

L 容器10的长度方向

V1 空气体积

V2 产品体积

κ1 空气的压缩率

κ2 产品的压缩率

dV 体积差

p1 压力

p2 压力