CN111051039B - 用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于由热塑性材料制成的容器(100)的在无菌条件下的装瓶设备(1)，包括：至少一个移动机构、例如吹嘴(24)，所述至少一个移动机构部分地位于与外部环境(4)隔离的污染受控环境(3)中；以及用于驱动移动机构(24)的线性马达(6)，该线性马达(6)包括圆筒形定子(7)和一体地连接至移动机构(24)的转子或磁性轴(8)，转子(8)与圆筒形定子(7)之间的分隔空间可以借助于穿过凹槽表面(14、15、18)的消毒液进行消毒。

Description

用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备
技术领域
在本发明涉及一种用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备。
背景技术
众所周知，在无菌条件下的装瓶设备包括用于形成由热塑性材料制成的型坯开始的容器的单元。
例如，形成单元包括具有多个工作站的拉伸吹塑旋转传送器，每个工作站中都有一个成型模具。除了设计变化外，每个模具还包括：两个半模，所述两个半模复制容器侧表面的形状；以及底部，所述底部复制要获得的容器底部的形状。
将预加热的型坯引入模具中，并通过一个封闭构件(“密封件”或吹嘴)将口部密封，通过该封闭构件将压缩空气吹入型坯本身。
在成型工艺的初始步骤中，密封件将空气以中等压力(最大15巴)送入型坯，同时，将一根拉伸杆逐渐引入型坯，直到到达底部为止。在接触底部之后，拉伸杆继续其线性行程，以拉伸型坯直到基本上达到所要获得的容器的期望长度。
随后，密封件以高压(约40巴)将空气吹入，以使型坯膨胀，直到它粘附到半模和底部的内壁上。同时，拉伸杆缩回，直到其从容器中退出。
在成型结束时，容器进入填充单元，然后进入封闭和/或封盖单元。
本发明参考的领域是所谓的“敏感”食品的装瓶，这类食品即是对细菌污染和氧化特别敏感的产品，比如等渗饮料、果汁、果肉饮料、软饮料、茶、牛奶基饮料、咖啡基饮料等，对于此类装瓶，在所有包装阶段防止可能的微生物污染是至关重要的。
申请人已经开发出一种用于装瓶容器的方法，其中，型坯和/或容器的不同处理步骤(例如，成型、填充、封闭)和运输在限定污染受控环境的微生物隔离器内进行。用于致动位于隔离器内部的移动机构的所有装置都放置在隔离器自身之外(见欧洲专利EP2279850)。
初步的灭菌步骤涉及与容器或型坯接触的所有装置，具有明显的结构复杂性和时间的浪费。
发明内容
在这种情况下，构成本发明基础的技术任务是提供一种用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备，其可消除如上所述的现有技术的缺点。
特别地，本发明的目的是，提供一种用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备，该装瓶设备允许位于隔离环境中的移动机构准确且快速地移动。
本发明的另一个目的是，提供一种用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备，该装瓶设备相对于现有技术的解决方案在结构上更简单并且更紧凑。
所定义的技术任务和特定目的基本上通过用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备来实现，该装瓶设备包括：
-至少一个移动机构，所述移动机构部分地位于与外部环境隔离的污染受控环境中；以及
-致动装置，所述致动装置用于致动移动机构；
其特征在于，该致动装置包括线性马达，进而包括：
-圆筒形定子；
-在圆筒形定子中线性滑动并与其分隔的转子或磁性轴，使得在圆筒形定子与转子之间获得分隔空间，所述转子一体地连接至移动机构；
-面向分隔空间内部的至少一个凹槽表面，以允许消毒液进入和离开所述分隔空间。
根据一个实施方式，线性马达还包括容纳在分隔空间中的导向元件，并且凹槽表面对应于导向元件的内侧表面。
优选地，导向元件的内侧表面包括至少一个具有螺旋形延伸的凹槽。
更优选地，导向元件的内侧表面具有多个凹槽，每个凹槽均具有螺旋形延伸。
特别地，凹槽在导向元件的整个长度上具有螺旋形延伸。
优选地，凹槽的螺旋形延伸是不同的，即它们不相交。
根据另一个实施方式，凹槽表面对应于转子的侧表面。
优选地，转子的侧表面包括至少一个具有螺旋形延伸的凹槽。
更优选地，转子的内侧表面具有多个凹槽，每个凹槽均具有螺旋形延伸。
根据另一个实施方式，该凹槽表面对应于转子的仅第一部分的侧表面。
优选地，凹槽表面包括至少一个具有螺旋形延伸的凹槽。
更优选地，凹槽表面具有至少多个凹槽，每个凹槽均具有螺旋形延伸。
可以从以下之一选择移动机构：
吹嘴；
驱动装瓶设备的成型模具打开和关闭的驱动机构；
驱动装瓶设备底部上升和下降的驱动机构；
将要丢弃的容器排出的推动元件；以及
可操作地作用在其中一个容器的颈部上的夹持件。
附图说明
本发明的进一步特征和优点将从用于由热塑性材料制成的容器的无菌条件下的装瓶设备的优选但非排他性实施方案的非限制性描述中更充分地得出，如附图中所示，其中：
-图1示出了根据本发明的用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备的俯视图；
-图2A-图2B以剖切侧视图示出了移动图1的装瓶设备的成形站的吹嘴的两个不同步骤；
-图3A-图3B以剖切侧视图示出了移动图1的装瓶设备的成形站的底部的两个不同步骤；
-图4A-图4B示出了图3A-图3B中示出的实施方式的变型；
-图5A-图5B以剖切侧视图示出了移动图1的装瓶设备的推出器的两个不同步骤；
-图6A、图6B和图6C分别以立体图、剖视图和纵剖图示出了可用于移动图1的装瓶设备的移动元件的线性马达的一部分(导向元件)；
-图6D示意性地示出了在图6A-6C的导向元件中形成的凹槽的螺旋形路径；
-图7A和图7B分别以立体图和剖视图示出了可用于移动图1的装瓶设备的移动元件的线性马达的一部分(具有纵向凹槽的转子)；
-图7C以立体图示出了具有螺旋形凹槽的图7A-图7B的转子的变型；
-图8以立体图示出了可用于移动图1的装瓶设备的移动元件的线性马达的一部分(转子)。
具体实施方式
参考各附图，数字1表示用于由热塑性材料制成的容器100的在无菌条件下的装瓶设备。
在本文中，术语容器100既指成形容器又指由热塑性材料制成的型坯。
装瓶设备1包括例如：
-用于拉伸吹塑的成形单元20，所述成形单元22具有多个成形站21，在每个成形站中可以看到成形模具22、底部23和吹嘴24(也称为密封件)；
-用于填充成形容器100的填充单元40，所述填充单元40具有多个填充站，每个填充站中均布置有填充喷嘴；
-用于封闭填充的容器100的封闭单元50，所述封闭单元50具有多个封闭站或封盖站，在每个封闭站或封盖站中布置有封闭头或封盖头。
装瓶设备1包括：至少一个部分地位于污染受控环境3中的移动机构、和用于致动该移动机构的致动装置6。
如图2A-图2B所示，移动机构可以是成形站21中的一个的吹嘴24。
移动机构可以是驱动成形模具22中的一个的打开和封闭的驱动机构。
如图3A-图3B或4A-图4B所示，移动机构可以是驱动底部23中的一个的上升和下降的驱动机构。
如图5A-图5B所示，移动机构可以是推动元件或推出器25，所述推动元件或推出器25将要从装瓶设备1中丢弃的容器100排出。
移动机构可以是在容器100中的一个的颈部100a上可操作地起作用的夹持件。
污染受控环境3通过隔离装置相对于外部(被污染的)环境4被隔离，即物理分隔。这种隔离装置不是本发明的主题，因此将不再进一步描述或说明。借助于示例，可以使用专利EP2246176中描述和示出的隔离装置。
在图2A-图2B、图3A-图3B、图4A-图4B中，污染控制环境3与外部环境4之间的分隔由线L示意性地表示。
致动装置6包括线性马达，进而包括：
-圆筒形定子7(初级)；
-在圆筒形定子7中线性滑动的转子或磁性轴8(次级)。
如在所有线性马达中一样，定子7容纳绕组，而转子8容纳多个永磁体。
转子8具有圆柱形的延伸形状，并且定子7具有空心圆柱体的形状，该空心圆柱体与转子8同轴并且与转子8相距预定的距离，从而在圆柱形的定子7与转子8之间限定了分隔空间。
例如，定子7的内侧表面与转子8的侧表面之间的预定距离在0.5mm至3mm之间。
转子8相对于定子7具有更长的长度。优选地，转子8的长度是定子7的长度的大约两倍。
转子8一体地连接至移动机构，例如底部23或吹嘴24或推出器25。
有利地，线性马达6包括至少一个凹槽表面14、15、18，该凹槽表面面向分隔空间的内部，以允许消毒液进入和离开该空间。
根据第一实施方式，如图6A至图6C所示，线性马达6包括容纳在分隔空间中的导向元件70(也称为“衬套”)。
导向元件70的形状基本上像空心圆柱体。
应当注意的是，转子8和定子7之间的预定距离实际上允许导向元件70的***。
在第一实施方式中，凹槽表面对应于导向元件70的内侧表面14。导向元件70的内侧表面14是指构成导向元件70的中空圆柱体的内表面延伸部。
例如，导向元件70的内侧表面14包括至少一个具有螺旋形延伸的凹槽16a。优选地，导向元件70的内侧表面14具有多个凹槽16a，每个凹槽具有螺旋形延伸。
例如，图6A至图6C示出了具有六个凹槽16a的导向元件70，该六个凹槽16a从导向元件70的基部70a开始并且在其整个长度上(在内侧表面14中)具有螺旋形延伸，该螺旋形延伸终止于导向元件70本身的相对底部70b。
每个这样的凹槽16a彼此独立，即凹槽16a沿不同的螺旋形路径延伸，不相交。例如，图6D示意性地示出了六个凹槽16a的螺旋形路径(用字母E表示)。
在一个替代方式(未示出)中，导向元件70的内侧表面14具有遵循导向元件70的纵向延伸的一个或多个凹槽。
图2A-图2B、图3A-图3B、图4A-图4B、图5A-图5B示出了根据该第一实施方式的线性马达。
在第二实施方式中，如图7A-图7C所示，凹槽表面对应于转子8的侧表面15。转子8的侧表面15是指构成转子8的圆柱体的表面延伸部。
例如，转子8的侧表面15具有至少一个遵循转子8的纵向延伸的凹槽17a。
优选地，转子8的侧表面15具有多个遵循转子8的纵向延伸的平行凹槽17a(见图7A)。
在一个替代方式中，如图7C所示，转子8的侧表面15包括一个或多个具有螺旋形延伸的凹槽17a。
在图2A-图2B、图3A-图3B、图4A-图4B、图5A-图5B的应用中，可以用根据第二实施方式的线性马达代替根据第一实施方式的线性马达。
在图8所示的第三实施方式中，凹槽表面仅对应于转子8的第一部分8a的侧表面18。如图8所示，转子8由两个部分形成：第一部分8a和第二部分8b。第二部分8b容纳第一组永磁体，并具有光滑的侧表面，即未开槽。第一部分8a容纳第二组永磁体，所述第二组永磁体相对于第一组的永磁体具有较小的直径。如上所述，转子8的第一部分8a具有带凹槽的侧表面18。
转子8的第一部分8a一体地连接至移动机构。
特别地，凹槽表面18包括至少一个具有螺旋形延伸的槽19a。
优选地，凹槽表面18具有多个凹槽19a，每个凹槽均具有螺旋形延伸(见图8)。
在一个替代方式(未示出)中，凹槽表面18具有一个或多个遵循转子8的纵向延伸的凹槽。
在图2A-图2B、图3A-图3B、图4A-图4B、图5A-图5B的应用中，可以用根据第三实施方式的线性马达来代替根据第一实施方式的线性马达。
下面描述根据本发明的用于由热塑性材料制成的容器在无菌条件下的装瓶设备的操作。
由在定子7的绕组中流动的电流产生的电磁场引起转子8的滑动。因此，移动机构与转子8成一体地运动。
关于第一实施方式和第二实施方式，可以通过在移动机构的正常操作周期期间***消毒液来对分隔空间进行消毒。
替代地，还可以将消毒作为相对于移动机构的正常操作的独立步骤来执行。
在这种情况下，在消毒期间，转子8在重新开始其行程之前可能会在其运动期间减速或停止。这样，便于接触表面的消毒。
参考第一实施方式，消毒液流过转子8，并且通过在导向元件70的内侧表面14中所获得的凹槽16a(例如，具有螺旋形延伸)到达移动机构。
参考第二实施方式，消毒液流过转子8，并通过在转子8的侧表面15中所获得的凹槽17a(例如，具有螺旋形延伸)到达移动机构。
相反，关于第三实施方式，在移动机构的正常操作期间，转子8的第二部分8b进入和离开定子7，而转子8的第一部分8a(带凹槽的)总是保持在定子外部7。
这样，由于转子8的第二部分8b具有更大尺寸的不具有凹槽的永磁体，因此，在移动机构的正常操作期间线性马达6的性能是最佳的。
在该实施方式中，对于移动机构的正常操作分别执行消毒周期。
实际上，在消毒期间，转子8的第一部分8a(带凹槽的)进入定子7。消毒液流过转子8的第一部分8a，并通过在转子8的第一部分8a的侧表面18上所获得的凹槽19a(例如，具有螺旋形延伸)，而到达移动机构。
根据本发明，在提供的说明书中清楚地表明了根据本发明的用于由热塑性材料制成的容器的在无菌条件下的装瓶设备的特性和优点。特别地，使用线性马达来移动移动机构可允许直接驱动负载，从而避免了必须提供运动转换构件而在精度方面存在优势。
在线性马达中形成凹槽可以使消毒液通过并清洁经受磨擦的马达表面。
导向元件(第一实施方式)或转子(第二实施方式)的凹槽的螺旋形状代表了消毒的最佳选择。
特别地，具有螺旋形凹槽的导向元件(第一实施方式)即使在其行程不是定子的长度的两倍的情况下也允许转子的完全消毒。具有螺旋形凹槽的转子(第二实施方式)可以对导向元件进行完全消毒。
另一方面，在导向元件(第一实施方式)或转子(第二实施方式)中形成纵向凹槽代表了一种技术上更容易且更便宜的解决方案。
在第二实施方式中，在转子中产生螺旋形凹槽代表了最有效的消毒解决方案，因为转子在移动机构的操作期间中相对于定子平移。因此，消毒液可以流过更大的区域。
然后，第三实施方式结合了在移动机构的正常操作期间促进消毒而不损害线性马达的性能的优点。

Claims (14)

1.一种装瓶设备(1)，所述装瓶设备在无菌条件下，用于由热塑性材料制成的容器(100)，包括：
至少一个移动机构(23；24；25)，所述至少一个移动机构部分地位于与外部环境(4)隔离的污染受控环境(3)中；
致动装置(6)，所述致动装置(6)用于致动所述至少一个移动机构(23；24；25)，
其特征在于，所述致动装置(6)包括线性马达，进而包括：
圆筒形定子(7)；
在所述圆筒形定子(7)中线性滑动的转子(8)或磁性轴，并与其分隔开，使得在所述圆筒形定子(7)与转子(8)之间获得分隔空间，所述转子(8)一体地连接至所述移动机构(23；24；25)；以及
暴露在所述分隔空间内的至少一个凹槽表面(14、15、18)，以允许消毒液进入和离开所述分隔空间，所述至少一个凹槽表面(14、15、18)包括至少一个具有螺旋形延伸的凹槽(16a、17a、19a)。
2.如权利要求1所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述线性马达(6)还包括位于所述分隔空间中的导向元件(70)，所述至少一个凹槽表面对应于所述导向元件(70)的内侧表面(14)。
3.如权利要求2所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述导向元件(70)的内侧表面(14)具有多个凹槽(16a)，每个凹槽都具有螺旋形延伸。
4.如权利要求3所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述凹槽(16a)沿所述导向元件(70)的整个长度具有螺旋形延伸。
5.如权利要求3所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述凹槽(16a)的所述螺旋形延伸是不同的，即它们不相交。
6.如权利要求1所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述至少一个凹槽表面对应于所述转子(8)的侧表面(15)。
7.如权利要求6所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述转子(8)的所述侧表面(15)具有多个凹槽(17a)，每个凹槽均具有螺旋形延伸。
8.如权利要求1所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述至少一个凹槽表面对应于所述转子(8)的仅第一部分(8a)的侧表面(18)。
9.如权利要求8所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述凹槽表面(18)具有至少多个凹槽(19a)，每个凹槽均具有螺旋形延伸。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述移动机构是吹嘴(24)。
11.如权利要求1至9中任一项所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述移动机构是驱动所述装瓶设备(1)的吹塑模具(22)打开和封闭的驱动机构。
12.如权利要求1至9中任一项所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述移动机构是驱动所述装瓶设备(1)的底部(23)上升和下降的驱动机构。
13.如权利要求1至9中的任一项所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述移动机构是将要丢弃的所述容器(100)排出的推动元件(25)。
14.如权利要求1至9中的任一项所述的装瓶设备(1)，其特征在于，所述移动机构是在所述容器(100)中的一个的颈部(100a)上可操作地起作用的夹持件。
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