成型灌装机的制作方法

1.本实用新型涉及一种成型灌装机，其用于在中空模具中由预制体成型塑料容器，并且用于利用产品灌装中空模具中的塑料容器，并且成型灌装机具有阀头，阀头包括用于将产品灌装到中空模具中的塑料容器中的灌装构件，以及用于塑料容器的成型灌装方法。


背景技术：

2.已知拉伸吹塑成型机和用于生产塑料容器的方法，其中首先在吹塑模具内利用拉伸杆拉伸通过注射成型生产的塑料预制体，然后通过加压至40bar 来形成成品容器。就这一点而言产生压缩空气的机械复杂性和能耗是不利的。
3.作为利用压缩空气使容器胀大的替代方案，us 7,473,388 b2说明了一种用于pet瓶的成型灌装机，其中首先将预制体加热到玻璃化转变温度之上，然后通过不可压缩液体(诸如产品本身)在模具内将预制体成形为成品容器并且利用不可压缩液体灌装成品容器。为了给流体加压，设置有活塞，该活塞又通过压缩空气来控制。然而，短的灌装时间需要高压，这又需要大量的工作和高的能耗来提供压缩空气。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型的目的是提供一种成型灌装机，其中，对形成塑料容器所用的液体加压需要较少的工作和较少的能耗。
5.为了实现该目的，本实用新型提供一种如下特征的成型灌装机。
6.一种成型灌装机，其用于在中空模具中由预制体成型塑料容器，并且用于利用产品灌装所述中空模具中的所述塑料容器，并且所述成型灌装机具有阀头，所述阀头包括用于将产品灌装到所述中空模具中的所述塑料容器中的灌装构件，其中，设置有用于可燃性气体混合物的反应室，以便通过点燃所述气体混合物而经由所述阀头将成型流体注入所述塑料容器中。
7.优选地，所述成型灌装机还包括具有可变的配量室的注入缸体，所述配量室用于将所述成型流体分配到所述阀头，并且所述配量室直接或间接地连接到所述反应室，用于将被点燃的所述气体混合物的压力传递到所述成型流体。
8.优选地，在所述注入缸体中设置有可动活塞或膜，用于将所述压力从所述反应室转移到所述配量室。
9.优选地，所述反应室与所述注入缸体分开形成。
10.优选地，所述反应室经由中间缸体连接到所述注入缸体。
11.优选地，所述反应室经由节流阀连接到所述配量室。
12.优选地，所述反应室经由节流止回阀连接到所述配量室。
13.优选地，所述注入缸体中的所述反应室直接邻接所述配量室，使得被点燃的所述气体混合物的压力在操作期间直接作用于所述成型流体的表面。
14.优选地，所述反应室形成在所述注入缸体内，并且所述可动活塞或所述膜被形成
为所述配量室和所述反应室之间的分隔元件。
15.优选地，所述反应室经由阀连接到气体贮存器，用于回收有压力的消耗的气体混合物。
16.优选地，设置有用于可燃性气体混合物的反应室，以便通过点燃所述气体混合物而经由所述阀头将所述产品注入所述塑料容器中。
17.优选地，所述反应室经由管线连接到所述注入缸体，使得所述反应室中的压力经由所述管线传递到所述注入缸体。
18.优选地，所述节流阀能调节。
19.优选地，所述节流止回阀包括用于排出消耗的所述气体混合物的通气接头。
20.优选地，所述节流止回阀能调节。
21.由于气体混合物在反应室中被点燃的事实，气体混合物特别迅速地膨胀并且由此在反应室中产生特别高的压力。然后，该压力被传递到成型流体，成型流体随后经由用于成形预制体的灌装构件注入成品塑料容器中。由于可以以非常简单的方式设定反应室并且除了阀之外没有移动部件，因此用于提供压力的构造工作特别少。此外，可燃性气体混合物的能量被有效地转换为在反应室中产生压力，使得能耗特别低。
22.成型灌装机可以配置在饮料处理系统中。该装置可以配置在预制体用存储容器、冲洗器、运输装置、用于生产预制体的注射成型机和/或用于加热预制体的炉子的下游。该装置可以配置在运输装置、封闭器和/或包装机的上游。
23.可以提供塑料容器以接收饮料、卫生产品、糊剂产品、化学产品、生物产品和/或药用产品。塑料容器可以是塑料瓶、罐和/或管。塑料容器特别地可以分别是pet、hd-pe或pp容器或瓶。预制体可以被设置成通过在中空模具中膨胀成形来形成塑料容器。预制体可以通过注射成型工艺来制造，并且优选地包括：嘴部，其用于随后封闭成品容器；邻接的中空主体，其一侧朝向嘴部开口，用于通过成型流体成形为容器主体。
24.成型流体可以是液体，包括其中溶解有二氧化碳等的液体，并且就其在成型和灌装容器时的功能而言，成形流体被定义为不可压缩流体，与在功能上被定义为可压缩流体的气体相反。成型流体可以是要被灌装到容器中的产品或产品的组分。然而，也可以想到的是，成型流体是与产品不同的流体。换句话说，成型灌装机由此可以被构造为通过成型流体将预制体成形为塑料容器，然后再次提取(extract)成型流体，之后利用产品灌装成品塑料容器。
25.成型灌装机可以包括用于运输塑料容器的运输装置。运输装置可以是输送带或转盘。转盘可以被构造为能够使用驱动器绕竖直轴线旋转。“竖直”当前可以表示这是朝向地球中心定向的方向。运输装置可以包括用于在颈部、容器主体和/或容器底部处接收塑料容器的容器接收部。运输星轮可以配置在成型灌装机的上游和/或下游。
26.成型灌装机可以包括至少一个处理站，处理站用于在中空模具中将预制体膨胀形成为塑料容器，并且用于将产品灌装到中空模具中的塑料容器中。成型灌装机可以包括多个处理站，这些处理站特别地对应于运输装置的容器接收部。结果，可以使用成型灌装机并行制造并灌装多个塑料容器。各处理站均可包括中空模具和阀头。处理站可以连接到用于分配成型流体、产品、气体、负压和/或过压的旋转分配器。处理站可以如下方式构造：将预制体导入中空模具中，用拉伸杆拉伸，并利用成型流体成型以形成塑料容器。成型流体可以
可选地被再次提取，并将实际产品灌装到塑料容器中。
27.处理站可以包括和/或连接到反应室。还可以想到，多个处理站均包括和/或连接到反应室。替代地，也可以将多个处理站连接到一个共用反应室。
28.在成型期间和/或在灌装产品时，阀头可以被构造成分别对应于预制体或塑料容器的嘴。此外，可以设置移动单元，用于在导入预制体之后利用阀头在嘴部区域封闭中空模具。此外，阀头可以包括用于将成型流体、气体、产品和/或各种产品组分导入或排出预制体和/或塑料容器的阀、管线、喷嘴、开关等。另外，阀头可以被构造成提取成型流体和/或气体。可以设置阀以调节、释放和/或阻止成型流体、产品和/或气体的流。可以想到的是，成型流体(特别是产品)经由阀头的灌装构件注入塑料容器中。
29.可以设置拉伸杆以在中空模具中拉伸处于加热状态的预制体。灌装构件可以至少部分地集成到拉伸杆中。可以通过纵向调节或通过凸轮控制使拉伸杆沿着预制体的纵向轴线移动。
30.灌装构件可以以如下方式构造：通过灌装产品，内部压力可以被施加到预制体或利用拉伸杆拉伸的预制体，从而使得塑料容器可以在中空模具中成型。结果，产品可以用作用于形成塑料容器的成型流体，并且由此可以保留在容器中。这使得成型灌装机特别有效。
31.反应室可以被构造为集成到阀头和/或处理站中的腔室，或者被构造为单独的腔室。反应室可以由球形、筒状或长方体形的壳体形成。反应室可以包括点燃元件，利用该点燃元件可以点燃可燃性气体混合物。点燃元件优选地可以是可电控的。反应室可以连接到可燃性气体混合物所用的至少一个供应管线。例如，反应室可以连接到用于将可燃性气体混合物的各个组分独立地导入反应室中的多个供应管线。由于可燃性气体混合物仅在反应室内形成而不在管线中形成，因此这可使成型灌装机更安全地操作。可燃性气体混合物可以包括空气、氢气、氧气、天然气和/或碳氢化合物。换句话说，可燃性气体混合物可以包括在点燃期间相互发生化学反应并且在该过程中膨胀的化学组分。反应室可以经由排出管线连接到阀头，优选地连接到灌装构件。
32.成型灌装机可以进一步包括具有可变的配量室的注入缸体，配量室用于将成型流体分配到阀头，特别是分配到灌装构件，其中配量室直接或间接地连接到反应室，用于将被点燃的气体混合物的压力传递到成型流体或产品。随后用于灌装和/或成形塑料容器的成型流体或产品的所需量可以通过注入缸体预先配量。由于配量室的可变性，被点燃的气体混合物的压力可以被传送到成型流体。配量室的可变侧可以由注入缸体的可动壁和/或成型流体的表面形成。
33.另外，可以在注入缸体中设置可动活塞或膜，用于将压力从反应室转移到配量室。结果，压力首先作用在活塞或膜上，然后间接地作用在配量室中的成型流体上。所以，反应气体不会与产品直接接触。换句话说，配量室可以位于可动活塞或膜的一侧，并且反应室、反应室的一部分或与反应室连通的气体体积位于另一侧。注入缸体可以包括筒状内壁，柱状活塞与筒状内壁滑动接触。活塞优选地包括与注入缸体的筒状内壁滑动接触的筒状密封表面。筒状密封表面可以包括例如由橡胶或硅胶制成的密封件。另外，活塞可以包括用于引导活塞的引导杆。膜可以由诸如橡胶或硅胶的柔性材料制成。此外，膜可以被构造为卷膜(rolling membrane)。
34.反应室可以与注入缸体分开地构造，并且优选地以使得反应室中的压力经由管线
被转移到注入缸体的方式经由管线连接到注入缸体。这确保了反应室与注入缸体的机械拆卸性，使得由于气体混合物的点燃而引起的振动传递给成型流体不那么明显。
35.反应室可以经由中间缸体连接到注入缸体。结果，被点燃的气体混合物不再与注入缸体直接接触，这对于进行卫生处理的产品是有利的。中间缸体可以包括筒状腔室和在该腔室中可动的活塞。反应室可以与中间缸体的第一室连通，而注入缸体与中间缸体的第二室连通，其中第一室和第二室由活塞分隔。
36.反应室可以经由优选可调节的节流阀连接到配量室。结果，注入缸体中的被点燃的气体混合物的膨胀率被抑制，使得成型流体上的压力产生得较缓慢。因此，可调节的节流阀可以用于控制成型流体被注入塑料容器的速度。
37.反应室可以经由优选可调节的节流止回阀连接到配量室，该节流止回阀特别地包括用于排出消耗的气体混合物的通气接头。节流阀可用于抑制配量室中产生的压力，从而调节成型流体注入塑料容器所用的压力。另外，注入之后回流的消耗的气体混合物可以经由止回阀自动排放。节流止回阀可以包括彼此并联连接的优选可调节的节流阀和止回阀。节流阀可以切换，从而抑制配量室中产生的压力，止回阀可以切换，从而能够使压力在配量室中尽快减小。通气接头可以连接到气体贮存器，用于回收包含压力的消耗的气体混合物。
38.注入缸体中的反应室可以直接邻接配量室，使得被点燃的气体混合物的压力在操作期间直接作用在成型流体的表面上。这使得成型灌装机的结构特别简单。换句话说，注入缸体可以包括要注入的成型流体和可燃性气体混合物所用的单个室，其中成型流体和可燃性气体混合物仅通过成型流体的表面分开。
39.反应室可以形成在注入缸体内，并且可动活塞或膜均可以被形成为在配量室和反应室之间的分隔元件。这也确保了反应室的简单结构，另外，气体混合物分别与产品或成型流体分开，从而防止了混合或污染。
40.反应室可以经由阀连接到气体贮存器，用于回收有压力的消耗的气体混合物。这使得可以将注入后的气体中的压缩能量重新用于后续的塑料容器。
41.另外，本实用新型提供塑料容器的成型灌装方法，以实现该目的。
42.由于在反应室中点燃了可燃性气体混合物的事实，因此特别迅速地产生了高压，用于经由阀头将产品或成型流体注入塑料容器中。由于反应室除阀外不需要任何机械可动部件或类似部件，因此与典型的压力发生器相比，其结构特别简单，因此较不复杂。此外，由于可燃性气体混合物的反应，特别有效地发生能量到压力的转换。
43.成型灌装方法可以利用如上所述的成型灌装机来执行。另外，成型灌装方法可以单独地或以任何组合包括前述成型灌装机的单个或多个特征。
44.成型流体或产品均可以优选地经由灌装构件注入。
45.在成型灌装方法中，被点燃的气体混合物的压力可以直接或间接地传递到注入缸体的可变的配量室。结果，成型流体或产品均可以已经在注入缸体的配量室中被预先配量。
46.压力可以被传递到注入缸体的可动活塞或膜，可动活塞或膜将压力转移到配量室中的成型流体或产品。这减少了气体混合物与产品的直接接触，从而减少了污染。可燃性气体混合物可以在作为反应室的注入缸体内被点燃，使得被点燃的气体混合物的压力直接作用在成型流体的表面上。因此，反应室具有特别简单的结构，并且不需要机械可动部件来执行该方法。结果，该方法特别便宜。
47.可燃性气体混合物可以在作为反应室的注入缸体内被点燃，并且压力可以经由可动活塞或膜传递到配量室中的成型流体或产品。结果，反应室被集成到注入缸体中，并且可以特别容易地执行成型灌装方法。另外，通过可动活塞或膜将产品与气体混合物分开，从而防止了污染。
48.可替代地，可以使用被加热并相应地膨胀的气体或气体混合物来代替可燃性气体。为了对应地实现气体的高度膨胀，有利的是确保在将气体导入反应室时(初始温度)与反应完成时(最终温度)之间存在高温度差。这使得依赖于热膨胀系数(对于大多数气体非常相似)的气体的绝对膨胀和温度直接相关。例如，可以使用温度远低于室温的(液)氮。如果将(液)氮加热到室温，它会爆炸性地膨胀。如果加热反应室，初始温度和最终温度之间的温差因而进一步增大，则可以增强效果。在上述意义上，气体或气体混合物也可以被理解为是指仅在最终温度出现的时间点才具有气态物理状态的产物。初始温度下的物理状态可能大不相同(例如，液体、固体)。固体初始材料可以是例如干冰。
附图说明
49.参照附图中所示的实施方式在下面更详细地说明本实用新型的其它特征和优点，其中
50.图1以俯视图整体示出了成型灌装机的实施方式；
51.图2以侧视图示出了图1所示的成型灌装机的处理站的实施方式；
52.图3以侧视图示出了作为图2的替代方案的处理站的实施方式；和
53.图4以侧视图示出了作为图2或图3的替代方案的处理站的另一实施方式。
具体实施方式
54.图1以俯视图示出了具有上游的炉7的成型灌装机1的实施方式。可以看到预制体3，预制体3首先通过炉7，并且在炉7处被加热到可以用下游的成型灌装机1形成期望的容器形状的程度。随后，用进给星轮8将加热后的预制体传递到处理站5，将在下面参照图2更详细地说明处理站5。当转盘4沿方向4a 旋转时，预制体3在处理站5中拉伸，形成期望的容器形状，并分别利用成型流体或产品灌装。预制体3或成型的容器2均始终保留在中空模具6中。灌装后，容器2经由排出星轮9被供应到进一步的处理步骤。例如，可以在成型灌装机1下游或与成型灌装机1相关联地布置封闭塑料容器2所用的封盖器。塑料容器2目前是pet容器，但是也可以由任何其它合适的塑料材料制成。
55.图2示出了图1所示的成型灌装机1的处理站5的侧视截面图。可以看到，预制体3已经被导入到中空模具6中。在嘴部区域中，预制体3具有目前没有更详细地示出的颈部和螺纹，该螺纹稍后用于螺合封闭件。中空模具6的各个模具部6a-6c可以经由多部件式模具承载件(目前未示出)移动到一起或分开，以便在灌装之后释放完全成型的容器。还可以想到，预制体3从上方插入中空模具6的开口中，或者通过打开和关闭模具部6a-6c而被导入中空模具6 中。
56.还可以看到阀头10，阀头10具有用于灌装成型流体30的灌装构件11并且具有用于在成形过程中拉伸预制体3的拉伸杆13。此外，阀头10可以通过移动单元或凸轮控制器(目前未示出)在方向r上移动，用于将预制体3降低到中空模具6上，从而在成形和灌装期间将
预制体3与周围环境隔离。可以想到，阀头10包括用于预制体3和/或用于中空模具6的密封元件。
57.成型流体30目前直接是要灌装的产品，例如是矿泉水或适合于成形的液体，并且经由供应管线12以合适的压力提供，并且经由灌装构件11被注入到预拉伸的预制体3a中。通过成型流体使预拉伸的预制体3a特别迅速地压靠在中空模具6的成形用内表面上，由此成型为成品塑料容器。同时，成型流体吸收来自预制体3的热，使得容器在成形过程之后尽可能快地获得其尺寸稳定性。在成型之后，成型流体30作为产品保留在成品塑料容器2中。然而，也可以想到，成型流体仅用于成形并且在灌装实际产品之前再次被提取。例如，这对于压敏产品是有利的。
58.在通过成型流体30将预制体3成形为成品塑料容器2期间，也可以看到中间状态3a、3b。
59.还可以看到，灌装构件11经由管线12、22连接到注入缸体20。已经在注入缸体20的配量室21中预先配量成型流体30。设置例如从储存罐或旋转分配器供应液体所经由的管线2以供应成型流体30。在注入缸体20内的成型流体 30的表面30a上方形成的是反应室40，可燃性气体混合物经由供应管线24被导入反应室40。可燃性气体混合物是例如氢气和氧气或任何其它可燃性气体混合物。换句话说，在注入缸体20内布置有在第一部分21中填充产品30并且在第二部分40中填充可燃性气体混合物的室。
60.为了施加将预制体3成形为塑料容器2所需的压力，反应室40中的可燃性气体混合物通过点燃元件25被电子点燃。这使该气体混合物突然反应并膨胀。所产生的压力直接释放到成型流体30a的表面30a上，使得成型流体30经由管线22、12和灌装构件11注入预制体3中，使得预制体3经过状态3a、3b膨胀为成品塑料容器2。该成形可以由如上所述的拉伸杆13支撑。随后打开中空模具6并且分配完全灌装的塑料容器。
61.例如，经由管线24或各种管线导入反应室40中的其它可燃性气体混合物也可以用于本实用新型。
62.在图3中的侧视图中可以看到作为图2的替代方案的处理站5的实施方式。它与图2的本质区别在于，在注入缸体20内配置有可动活塞26。可动活塞在反应室40和配量室21之间形成分隔元件。此外，活塞26可以通过杆和移动单元27移动，用于使用控制单元(目前未示出)来配量成型流体30或产品。
63.首先使活塞26向上移动，使得产品30经由管线23被吸入到配量室21中。此外，可燃性气体混合物经由管线24被导入反应室40中。如上所述，然后可燃性气体混合物通过点燃元件25被电子点燃并由此突然膨胀。因此，在反应室40中获得高压并以相应的力在图3中向下压活塞26，使得配量室21中的产品30经由管线12和灌装构件11被注入预制体3中。后者因此膨胀并贴靠中空模具6的内壁。然后，如上所述，塑料容器2完全灌装有产品30并且可以从中空模具6中移除。
64.由于在反应室40和配量室21之间形成活塞的事实，可燃性气体混合物或其反应产物均不与成型流体直接接触，因此防止了污染。
65.图4以侧视图示出了作为图2或图3的替代方案的处理站5的另一实施方式。它与图2中的实施方式的本质区别在于，反应室40与注入活塞20分开配置。
66.可以看出，单独的反应室40形成有壳体41和点燃元件42。可燃性气体混合物可以
经由管线43供应。由于随后利用点燃元件42对气体混合物进行点燃，在反应室40中产生高压，并且高压经由管线29b、节流止回阀50和管线29a释放到注入缸体20的上室28中。可调节的节流止回阀50用于抑制压力积累，使得活塞26以有选择的或更缓慢的方式进行运动。由于室28中的压力以这种方式被调节，活塞26被压到配量室21中的成型流体30上，使得成型流体经由管线12和灌装构件11被注入预制体3或塑料容器2中。结果，塑料容器2在中空模具6中成型并灌装。然后，灌装好的塑料容器2从中空模具6排出。
67.为了灌装下一个塑料容器2，然后利用图4中的移动单元27再次使活塞26 向上移动，使得将室28中消耗的气体混合物经由管线29a注入回节流止回阀 50中。安装在那里的止回阀打开并且消耗的气体被传送到通气接头51并且可以被回收。还可以想到的是，将消耗的气体存储在压缩空气贮存器中，以在点燃之前对反应室40中的可燃性气体混合物进行加压。
68.此外，可以想到的是，反应室40经由中间缸体与注入缸体20连接。结果，被点燃的气体混合物没有到达室28，由此即使是产品30的最轻微的污染也被防止，以用于特别卫生的处理。
69.在图3和图4的实施方式的变型中，也可以使用膜(优选地使用卷膜)代替活塞26。结果，注入缸体20具有甚至更简单的结构。
70.可以利用图1-图4所示的成型灌装机执行上述成型灌装方法。
71.应当理解，在上述实施方式中提到的特征不限于这些特定的组合，还可以以任何其它随机的方式组合。