專利名稱：灌裝容器的設備及方法
技術領域：
本發明涉及容器灌裝設備。長期以來，現有技術中的這種灌裝裝置是已知的。一般地，沿著預設運輸路徑運輸容器(如圓弧形運輸路徑)，并在這一運輸過程中采用液體(尤其飲料)灌裝容器。最近現有技術中還已知的是，向塑料材質容器引入液氮從而改善容器的多種屬性。例如，其機械裝載能力(頂荷載、皮帶運輸機系統的可運輸性、裝卸等)因此可得到改善。通過從容器的頂部空間置換出氧氣也可以改善產品的保質期。還可以提高觸感(換言之為握感(the feel of the grip))和其他屬性。這種用于引入液氮的設備稱為 “滴氮儀”(nitrogen dropplers),而這種過程稱為滴流(droppling)。
背景技術：
EPl 106 510 Al中已知的是利用過壓生產包裝容器的方法和設備。這種情況下向容器中注入液氮。US 6，698，467 B2中已知的是加固容器的設備。這種情況下，與待灌裝的容器以預設角度設置的注射裝置是已知的。US 4，407，340描述了增壓容器的設備。這種情況下向容器引入預設量的液化氣體。最近，將加熱液體灌裝入容器中的設備和方法也是已知的。對這些熱灌裝的PET 容器而言，通過在封閉和/或密閉前向容器內滴流(dropple)氮氣、以及通過在封閉后對氮氣進行蒸發，在瓶子的頂部空間也產生過壓氮氣。這種過壓用于彌補熱的內容物在冷卻過程中的體積收縮，從而瓶子不會垮塌并優選地包含過壓，如上所述，所述過壓尤其改善容器的機械屬性和觸感屬性。基于相同的原理，過去在罐頭中已使用這種熱液增壓。在現有的技術中，以單束流的形式在相當大的過壓下向液體中直接引入氮氣，在滴氮儀和測量頭中建立和實現所述過壓。這種方法主要適用于采用了冷產品的應用，并且就這一點而言已經進行了嘗試和驗證。在熱的內容物的情況下，由于這種情況下氮氣可滲透產品，這一滴流過程存在缺陷。一旦接觸到熱的內容物時液氮即蒸發，并且由于在液面以下形成的氣泡會將內容物推到容器外，液氮可形成溢流。采用冷的內容物時溢流同樣可能發生，但是在熱的內容物的情況下，由于較大的溫差溢流加重。這一不需要的效應也已經在實驗中得到證實。現有技術中帶有噴嘴的設備同樣是已知的，所述噴嘴帶有大量的卸料口，通過所述卸料口氮氣分散成雨狀薄霧(rain-like mist)形式的液滴。此外，這種情況下，僅僅在設備所容納的氮氣儲存器的液體靜壓下釋放氮氣。噴嘴為制造復雜的組件并構成了可觀的成本因素。此外，經驗表明，對于使不同的容器充分增壓而言，多個這樣的噴嘴是必需的。再者，滴流器與密封器之間的間距尤其是熱灌裝方法的重要影響因素。這是因為液氮蒸發得較快，一定數量的氮氣(氮氣蒸發至大氣中)因此通過該路徑損失至密封器。這種情況下，限制因素主要是圍繞密封器的空間。由于給料蓋(cap feed)和其他組件占用了最優位置，滴氮儀的測量頭只能設置在距離密封器的一定距離處。

發明內容
因此，本發明的目的在于提供灌裝容器的方法，所述方法使能自由流動介質、尤其氮氣的改進供應。依照本發明，這通過根據本發明獨立權利要求的設備及方法得以實現。
優選實施例和發展是從屬權利要求的主旨。根據本發明，采用液體灌裝容器的設備包括至少一個采用液體灌裝容器的灌裝件。所述設備還包括用于沿預設運輸路徑運輸所述容器的運輸裝置、以及將其他自由流動介質應用于灌裝有所述液體的容器的其他應用裝置(application means)。依照本發明，這樣設置所述應用裝置，從而所述應用裝置釋放的所述自由流動介質在到達所述容器內設置的所述液體前或到達所述容器時、至少部分地以及優選地全部地接觸或引導至預設表面。優選地，所述預設表面遠離所述應用裝置，換言之，所述自由流動介質首先從所述應用裝置中噴出、然后接觸所述表面。優選地，所述預設表面是所述容器的內壁或是位于所述容器外的其他表面。同樣可能的是，所述介質接觸位于所述容器外的表面和(接著)所述容器的內壁。同樣可能的是，在所述應用過程中將所述表面引入所述容器中(如果必要的話甚至僅略微引入)。因此同樣可能的是，將所述氮氣流噴射至附加的擋板上。這一附加板可能加熱或可不加熱、并可具有不同的形狀。這樣情況下，在噴出后(例如從噴嘴噴出以及在遇到所述灌裝液體之前)因此也將所述氮氣流噴射至至少一個表面上。因此，當使用附加的擋板時， 同樣可能的是，所述流從所述容器口的下面從噴嘴噴出。依照本發明因此提出設計所述應用裝置，例如，所述應用裝置這樣形成為噴嘴，從而從其噴出的流(例如氮氣流)首先接觸所述預設表面并從那里回彈；優選地，所述預設表面為所述容器的相對內壁、尤其為接口(mouthpiece)的相對壁。當回彈至所述嘴時，所述自由流動介質噴射至較小的液滴中，如以上現有技術中所述，所述較小的液滴體現出較低的產品滲透。這一噴射過程附加地受所述塑料材質表面的協助，與所述液氮和其沸點相比所述塑料材質表面是熱的。優選地，所述設備包括多個采用液體、尤其飲料灌裝所述容器的灌裝件。優選地， 所述運輸裝置在所述灌裝過程中運輸所述容器。此外，優選地，所述運輸裝置還在所述自由流動介質的應用過程中運輸所述容器。所述自由流動介質優選為氮氣。在其他優選實施例中，所述應用裝置包括噴嘴，所述自由流動介質與對準流(jet alignment) 一起從所述噴嘴噴出，所述對準流以傾斜或垂直于所述容器縱向的方式設置。 優選地，所述噴嘴自身是傾斜的。此外，優選地，這樣選擇所述傾斜位置，從而不論所述容器與所述噴嘴之間的相對位置如何、所述對準流或所述流總是接觸所述容器的內壁，以及尤其避免了所述流至所述液體表面的直接接觸。因此可能的是，當所述氮氣流穿過所述嘴時， 一旦與其首次接觸，所述流相切地接觸所述嘴的內面。因此這里所暗示的是，所述氮氣蒸發的趨勢也導致霧化。之前假設的是，在所述密封過程的首次機械裝載過程中，由于所述內壁暴露于氮氣的應用，所述塑料材質的過度冷卻、以及因此的所述嘴的脆化和因此的損傷可能發生。為此，現有技術中已知的設備嘗試避免將氮氣應用于所述塑料材質容器的所述壁。但是，由于綜合測試而發現所述內壁短期暴露于所述應用不會導致所述塑料材質容器的所述嘴區域或螺紋的損傷。此外同樣可能的是，相對所述容器的內表面相切地、并且不超過所述口自身的邊緣地(over the edge of the mouth)引導所述自由流動介質,從而通過廣泛區域的分布避免所述產品中的深層滲透。此外同樣可能的是，在所述自由流動介質的所述應用過程中，所述塑料材質容器圍繞它的縱軸旋轉，從而將所述氮氣應用于所述嘴的較大區域。在其他優選實施例中，相對于所述容器的所述運輸路徑以固定方式設置所述應用裝置。優選地，尤其在工作沖程中，所述應用裝置以固定方式設置、以及所述容器相對于所述應用裝置移動。在其他優選實施例中，這樣設置所述應用裝置，從而與所述自由流動介質的運動方向相反地將其注入所述容器中。換言之，所述流的運動包括與所述容器的運動相反延伸的至少一個分量。這樣，當所述流接觸所述容器的內壁時，實現較大動量并因此獲得更好的噴射效果。在其他優選實施例中，同樣可能的是，垂直于所述自由流動介質的運動方向將其注入所述容器中。這種情況下，注射與所述容器的運動方向的角度在30°和150°之間、優選地在45。和135°之間、優選地在60。和120°之間、更優選地在70。和110°之間、更優選地在80°和100°之間、以及更優選地大約為90°。一般而言，在進入所述液體之前， 假如所述自由流動介質仍然接觸至少一個其他表面，相對所述容器嘴從任一需要的方向向所述容器中引入所述自由流動介質是可能的。在其他優選實施例中，通過增加所述注射壓力控制引入的或待引入的氮氣的量。 在從所述相對的嘴壁回彈之后，通過所述中心分量(central component)降低所述(氮氣) 流的入射速度，因此與垂直(換言之、在所述容器的縱向延伸)流相比，所述流以大致降低的垂直速度接觸、并以單個液滴的形式接觸。已經發現的是，所述垂直速度現在不再大于上述軟計量(Softdose)系統中的速度，換言之，未伴隨過壓噴出的氮氣現在僅僅在它落入到所述容器中的灌裝液位的過程中得到加速。在垂直流的情況下，注射壓力的增加將大致上增加產品滲透。此外同樣可能的是，所述自由流動介質的“設定角度”或“入射角度”是可調節的。 可根據所述嘴的形狀和機器輸出選擇性地調節這一角度。所述輸出越高，即所述容器經過所述噴嘴設置越快，所述設定角度可以越大。如果所述噴嘴設置朝向或相對所述運輸路徑的方向傾斜，這尤其是真實的。如果呈現寬的嘴(例如38mm頸/嘴直徑)，出于幾何考慮，設定較大的設定角度是可能的。在28_的頸/嘴直徑的情況下，所述設定角度應該較小(換言之較陡峭)。優選地，這樣選擇所述角度，從而所述流不會接觸過深(直接進入所述灌裝液體) 和在上面接觸過頭(too far)(未使用的氮氣濺出所述瓶子)。根據本發明，所述應用裝置的設置大致上靠近所述密封器放置測量頭同樣是可能的(尤其采用垂直于所述運輸方向或在所述運輸方向上的安裝位置)，從而在注射氮氣后所述容器覆蓋的至密封器的運輸路徑非常短。這減少了引入介質至大氣中的蒸發所造成的損失。換言之，如果不再可能滴流時，由于受限的安裝空間，在這里采用所述應用裝置的常規垂直位置仍然可引入氮氣。在其他優選實施例中，所述灌裝件向所述容器中灌裝加熱狀態下的所述液體。因此描述“熱灌裝”方法，在所述方法中向所述容器中灌裝加熱液體，然后仍然向所述頂部空間應用液氮。本發明還涉及采用液體灌裝容器的方法，其中在第一方法步驟中采用液體灌裝所述容器、在第二方法步驟中通過應用裝置將其他自由流動介質應用于灌裝有所述液體的所述容器。依照本發明，在所述自由流動介質到達設置在所述容器中的所述液體之前，它首先接觸預設表面。這種情況下可能的是，將所述介質應用于所述容器的內壁、尤其所述容器嘴的內壁，從而從那里到達所述液體或所述容器的頂部空間(至少部分地，即尤其還沒有蒸發的部分)。依據所述方法還提出，所述自由流動介質首先選擇性地應用于預設表面(尤其所述容器的內壁)，從而從那里到達所述灌裝液體。在其他優選實施例中，所述液體以加熱狀態弓I入所述容器中。依照本發明，這一方法尤其適合于這里描述的所述自由流動介質的引入。在其他優選方法中，在采用液體灌裝的過程中和/或在應用自由流動介質的過程中移動所述容器。但是，所述灌裝件與待灌裝的所述容器一起越過部分而移動是可能的。優選地，所述自由流動介質包含氮氣、尤其液氮。在其他優選方法中，以傾斜的或垂直于所述容器縱向的方式向所述容器中引入所述自由流動介質。優選地，應用裝置以傾斜方式設置，但是，同樣可能的是，臨時設置所述容器從而其在所述應用過程中是傾斜的。優選地，這樣選擇所述傾斜位置，從而在整個應用過程中所述自由流動介質總是應用于內壁、尤其所述嘴的內壁。但是，還可提供噴射頭，所述自由流動介質從所述噴射頭中噴出、并這樣越過整個外圍(periphery),從而它首先接觸所述容器或所述嘴的內壁。在其他優選方法中，所述應用以離散劑量(discrete dose)的形式發生。這一周期性應用由處理傳感器信號的控制裝置控制，所述傳感器信號由檢測容器是否位于應用的最佳位置的傳感器生成。因此，僅向所述容器中引入所述自由流動介質，由于緊挨著所述容器注射，沒有浪費自由流動介質。


其他優點和實施例將從附圖中呈現。附圖中圖Ia為容器灌裝系統的結構示意圖；圖Ib為容器灌裝系統的其他結構示意圖；圖2a，2b為根據現有技術的設備的兩幅示意圖；圖3為闡述本發明的示意圖；以及圖4為闡述本發明的其他示意圖；圖5為根據本發明的設備的其他實施例的示意圖；以及圖6a，6b為根據本發明的設備的其他實施例的示意圖。標號清單
I設備
2運輸裝置
4應用裝置
5液體
6灌裝件
7自由流動介質
9噴嘴
10容器
IOa內壁
12給料裝置
14氮氣流
16預設表面、擋板
16a擋板的表面
17移除裝置
18噴射頭
20密封裝置
30沖洗器
32隔斷壁
34瓶子入口
36給料星形輪
38給料星形輪
44出料星形輪
46傳遞星形輪
52供料裝置
54拾起和放置輪
58出料星形輪
62輸送帶
a角度
L縱向
T運輸路徑、運輸方向
Vl速度分量
S對準流
AN瓶子的沖壓
S/V沖洗和/或偏置
SF快速灌裝
LF慢速灌裝
B/E固定和壓力釋放
AB容器的降低
具體實施例方式圖Ia是容器灌裝設備I的粗略示意圖。通過運輸星形輪形式的供料裝置12向容器灌裝設備I供應空容器。這一設備I包括大量灌裝件6，這種情況下所述灌裝件設置在運輸裝置2上，其中，這種情況下的運輸裝置形成為可旋轉的支撐物。在沿著運輸路徑T的運輸過程中，采用液體、尤其飲料灌裝單個容器10 (僅概略圖示其中的一個)。在運輸路徑T 的端部，在其運動過程中提供將自由流動介質(這種情況下為氮氣)應用于容器的應用裝置4。可能的是，應用裝置恒定地噴出氮氣，但是提供控制裝置也是可能的，所述控制裝置僅當容器位于應用裝置范圍內時才釋放應用。密封裝置20與設備I直接連接并封閉已經應用了氮氣的灌裝容器。優選地，這一封閉裝置直接設置在設備I的附近(direct vicinity),從而一旦已經應用氮氣基本上可立即封閉容器。替代性地和優選地，設備I向運輸星形輪傳遞灌裝有液體的容器，所述運輸星形輪是部分的運輸路徑、并且它轉而向密封裝置傳遞灌裝的容器。然后，應用裝置4可設置在運輸星形輪上。依據容器在運輸路徑上的運動方向，設置在運輸星形輪上的應用裝置優選地緊接著設置在密封裝置的上游。圖Ib是根據本發明的系統的其他示意圖。首先通過瓶子入口 34和一段 (one-part)星形輪36以及給料星形輪38向沖洗器30供應瓶子。標號28表示促進進入系統的門。通過出料星形輪44從沖洗器30中移除容器。標號32表示可選的隔斷壁，對滅菌應用而言所述隔斷壁尤其有利。標號46表示向供料裝置12傳遞容器的傳遞星形輪，即灌裝器(filler)給料星形輪。在灌裝過程之后，向移除裝置17或灌裝器出料星形輪傳遞容器。應用裝置4也設置在這一灌裝器出料星形輪的區域內。通過其他供料裝置52和“拾起和放置輪(pick and place wheel) ”54向密封器20供應容器密封件(seal)。通過出料星形輪58移除封閉的容器，所述出料星形輪還可形成為放下輪(put-down wheel)和輸送帶62。在示例性灌裝過程中，首字母縮略詞AN表示相對灌裝件的容器沖壓(pressing)， 首字母縮略詞S/V表示容器的沖洗和/或偏置，首字母縮略詞SF表示快速灌裝過程，首字母縮略詞LF表示慢速灌裝過程，首字母縮略詞B/E表示容器的固定和壓力釋放，以及首字母縮略詞AB表示容器的降低。優選地，采用蒸餾物(still)、即未飽和的液體灌裝容器10， 其中，至少省略上述的沖壓、偏置和壓力釋放的灌裝步驟。因此優選地，應用裝置4可設置在運輸裝置17上并在密封器20之前，更優選地其盡可能地靠近密封器20。單個運輸裝置可包括夾緊單個容器的夾緊件。設備I還可包括用于待灌裝的熱液體、尤其飲料的容器。圖2a和2b是氮氣應用于容器10的兩種可能方法的示意圖，這些方法從現有技術中是已知的。在圖2a顯示的變形中，在容器的縱向L延伸形成氮氣流14，并且所述氮氣流直接將氮氣應用于容器內部的液體5。但是，采用這一方法時存在氮氣將滲透液體的風險。在圖2b顯示的實施例中，以雨狀薄霧的形式將氮氣應用于液體，從而沒有滲透入液體5的風險。但是，圖2b中顯示的設備相對復雜。圖3顯示根據本發明的、用于將液體介質應用于容器10的設備。這種情況下也形成氮氣流14，但是它相對于容器的縱向L以角度a傾斜。這一角度優選地在20°和90°
8之間、更優選地在30°和70°之間、以及更優選地在40°和70°之間。該角度取決于容器嘴的形狀，即尤其嘴的直徑和高度。由于這一傾斜位置，自由流動介質7 (這種情況下即為氮氣)不直接接觸液體5、而是首先接觸容器10的內壁10a。這樣，將氮氣噴射至這一內壁 IOa上，僅僅接著到達液體5。標號T指容器的運輸方向。但是，例如，運輸方向也可能垂直于圖的平面延伸。可以看到的是，氮氣流14與運輸方向相反地延伸(但是，垂直于運輸方向或沿著運輸方向的過程也是可能的)，氮氣以速度分量Vl接觸壁10a，所述速度分量與容器的運輸方向和容器的運輸速度相反。這樣，可增加氮氣相對壁IOa的撞擊速度。但是，在應用過程中，噴嘴設置突出至容器嘴中也是可能的。圖4顯示圖3中顯示的設備的附加細節。這里顯示氮氣流14的其他位置，更精確地在某一動量下容器設置在另一位置。這樣選擇氮氣流14的傾斜位置，從而甚至在圖4中虛線表示的位置，流仍然接觸容器的內壁IOa而不是液體。這種情況下，在略微較低的傾角處，氮氣反過來直接噴射至液體5 (不希望地)也是可能的。應用裝置包括至少一個噴嘴9。這種情況下，標號20表示密封裝置。還可看到的是，采用圖3和4中顯示的傾斜位置可獲得額外的安裝空間，因此密封器20可靠近應用裝置4設置。圖5顯示根據本發明的設備I的其他實施例。在這一實施例中，設備不包括傾斜噴嘴，但是取而代之的是噴射頭18設置在噴射裝置15的較低端。自由流動介質的流S從這一噴射頭18主要在徑向方向噴出，因此它首先接觸容器10的壁10a。這種情況下，自由流動介質(即氮氣)從噴射頭18噴出并越過整個外圍是可能的，但是它僅在一個徑向方向退出也是可能的。同樣可能的是，由于自由流動介質的流過，這樣形成噴射頭18從而它圍繞縱向L旋轉，這樣形成噴射頭18從而也以這一方式向容器壁IOa外圍應用氮氣。還可能的是，不是精確地在顯示的徑向噴射氮氣，取而代之的是例如略微向下傾斜或略微向上傾斜。 如果噴射是向下傾斜，那么還可能的是，噴射頭總是設置在容器10的嘴以上并因此沒必要降低。圖6a是應用裝置4的其他優選實施例的示意圖。這種情況下，出射的氮氣流14 首先到達表面16或擋板16、并從那里進入容器10。在這一實施例中，流因此從下面接觸擋板、并從那里傾斜至容器10中。這種情況下，與容器縱向L的設定角度a大于90°。如上所述，可通過加熱裝置(未顯示)加熱這一擋板16，從而防止消光 (frosting)和實現液氮的改進噴射。圖6b顯示上述擋板或表面的兩個可能的實施例。流 14可接觸彎曲的或有角度的表面16a。另外，擋板16與圖6b中相反、為傾斜的也是可能的， 從而改進回彈效應。另外，同樣可能的是，氮氣首先接觸待供應的容器密封件的表面，然后從那里進入容器。然后，在這一方式中，在容器封閉前立即測量氮氣是可能的。將液氮連續應用于容器，即在應用過程中測量閥(未顯示)始終打開。這種情況下，通過控制裝置(未顯示)控制和調節氮氣的流速，例如依照系統輸出。替代性地和優選地，同樣可能的是，提供周期性應用并且它也受合適控制裝置控制。例如，傳感器(未顯示) 檢測容器位于應用的最佳位置，并且傳感器生成的信號由控制裝置進行處理，在那里允許位于最佳位置的容器的應用。發明人保留聲稱本申請文件公開的所有特征對本發明是必要的權利，在與現有技術相比的范圍內，它們單獨地或結合地具有新穎性。
權利要求
1.采用液體灌裝容器(10)的設備(1)，包括至少一個采用所述液體灌裝所述容器 (10)的灌裝件(6)、包括沿預設路徑(T)運輸所述容器的運輸裝置(2)、以及包括將其他自由流動介質應用于灌裝有所述液體的容器(10)的應用裝置(4)，其特征在于，這樣設置所述應用裝置(4)，從而從所述應用裝置(4)噴出的所述自由流動介質在到達所述容器(10) 中的所述液體之前首先接觸預設表面(10a、16)。
2.根據權利要求I所述的設備(I)，其特征在于，所述預設表面(10a、16)為所述容器 (10)的內壁或位于所述容器(10)外的表面(16)。
3.根據權利要求I所述的設備(1)，其特征在于，所述應用裝置(4)包括噴嘴(9、18)， 所述自由流動介質與對準流(S) —起從所述噴嘴噴出，所述對準流以傾斜的或垂直于所述容器(10)縱向的方式設置。
4.根據前述權利要求中至少一條權利要求所述的設備(1)，其特征在于，所述應用裝置(4)相對于所述運輸路徑(T)以固定方式設置。
5.根據前述權利要求中至少一條權利要求所述的設備(I)，其特征在于，這樣設置所述應用裝置(4)，從而將所述自由流動介質與其運動方向相反地注入所述容器(10)中。
6.根據前述權利要求中至少一條權利要求所述的設備(I)，其特征在于，所述灌裝件(6)向所述容器中灌裝加熱狀態的所述液體。
7.采用液體灌裝容器(10)的方法，包括以下步驟采用所述液體灌裝所述容器(10)以及通過應用裝置(4)將其他自由流動介質應用于灌裝有所述液體的所述容器(10)；其特征在于，所述自由流動介質在它到達設置在所述容器(10)中的所述液體之前首先接觸預設表面(10a、16)。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，向所述容器(10)中引入加熱狀態的所述液體。
9.根據前述權利要求中至少一條權利要求所述的方法，其特征在于，在所述灌裝過程中和/或在應用所述自由流動介質的過程中移動所述容器(10)。
10.根據前述權利要求中至少一條權利要求所述的方法，其特征在于，所述自由流動介質包含氮氣。
11.根據前述權利要求中至少一條權利要求所述的方法，其特征在于，以相對其縱向傾斜的方式向所述容器(10)中引入所述自由流動介質。
全文摘要
采用液體灌裝容器(10)的設備(1)，包括至少一個采用液體灌裝容器(10)的灌裝件(6)、包括沿預設路徑(T)運輸容器的運輸裝置(2)、以及包括將其他自由流動介質應用于灌裝有液體的容器(10)的應用裝置(4)。依照本發明，這樣設置應用裝置(4)，從而從應用裝置(4)噴出的自由流動介質在到達容器(10)中的液體之前首先接觸預設表面(10a、16)。
文檔編號B65B31/04GK102582873SQ20111036756
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者西蒙·菲舍爾 申請人:克朗斯股份有限公司