包括控制活塞装置的入口的阀的活塞装置的制造方法
【专利摘要】活塞装置(4)包括：?入口(24)，所述活塞装置(4)能够通过入口(24)接纳液体；?出口(26)，所述活塞装置(4)能够通过出口(26)注射所述加压液体；?主体(28)，限定内腔室(30)和上游管道(32)，该上游管道(32)使内腔室(30)与入口(24)流体连通；?阀(46)，包括可沿板致动路径运动的阀板(48)，阀至少包括阀板(48)的打开位置和阀板(48)的闭合位置。板致动路径至少部分地在上游管道(32)的内部延伸。
【专利说明】
包括控制活塞装置的入口的阀的活塞装置
技术领域
[0001]本发明涉及用于将预成型件形成为容器并使用加压液体填充所述容器的形成和填充站的活塞装置。
[0002]本发明还涉及包括该活塞装置的形成和填充站以及使用该形成和填充站将预成型件形成为容器并填充所述容器的方法。
[0003]本发明涉及利用不可压缩液体使预成型件变形从而由预成型件形成容器的、称为液压成形的领域。
[0004]在本申请中，“液体”具有物理意义。其表示任何不可压缩且能够流动的介质。液体可具有低粘度(如水或酒精)、中粘度(如可食用的油或汤)或者高粘度(如酸奶或乳脂产品)。液体可以是均质或非均质的(包括果肉或小块食物)。液体不限于食物。不可压缩液体可以是例如水或其他饮料、身体护理产品、家庭和花园护理产品、医用流体、燃料、操作流体等。
【背景技术】
[0005]活塞装置用于以适于迫使预成型件抵靠模具腔体的壁的预定压力分布来注射液体，其中模具腔体具有待生成的容器的形状。
[0006]活塞装置一方面连接至液体源，另一方面连接至诸如注射喷嘴的注射装置。活塞装置布置成从液体源抽吸液体并且以预定压力将该液体注射至注射装置中。因此，为了允许通过打开流体连通使液体从液体源流至活塞装置来填充活塞装置的腔室，以及为了在腔室变空时通过闭合流体连通防止液体返回液体源，活塞装置和液体源之间必须设置可闭合的流体连通。
[0007]液体源和活塞装置之间的流体连通的闭合通常由置于在液体源和活塞装置之间延伸的管道中的、且被致动以打开或关闭流体连通的阀装置来控制。例如，FR-2978371公开了这样的阀装置。
[0008]然而，这样的布置特别笨重，并且因为阀装置距离活塞装置过远而导致响应时间差，从而在闭合的阀装置和活塞装置之间产生了体积大的液体。这增大了对包括活塞装置的站的空间需求。
[0009 ] EP-2694271公开了一种活塞装置，该活塞装置具有:
[0010]-入口，所述活塞装置能够通过该入口接纳液体；
[0011]-出口，所述活塞装置能够通过该出口注射所述加压液体；
[0012]-主体，限定内腔室和上游管道，其中该上游管道放置成使内腔室与入口流体连通；
[0013]-注射活塞，可在内腔室内运动，从而将内腔室分隔成活动部分和互补部分，所述注射活塞将活动部分与互补部分隔离开，所述活动部分与上游管道和出口两者流体连通，
[0014]-阀，在入口处延伸并可在打开位置和闭合位置之间致动，在打开位置中，允许液体在内腔室的活动部分中流动，在闭合位置中，阻止入口和腔室的活动部分之间的液体连通。
[0015]该文件没有公开活塞装置中所使用的阀的性质。然而，该阀还放置成远离内腔室，从而使得响应时间差。
[0016]本发明的目的之一在于，通过提出用于闭合与液体源的流体连通的、具有满意的响应时间的紧凑活塞装置来克服上述缺点中的至少一个。
【发明内容】
[0017]为此，本发明涉及一种活塞装置，其包括:
[0018]-入口，所述活塞装置可通过该入口接纳液体；
[0019]-出口，所述活塞装置可通过该出口注射所述加压液体；
[0020]-主体，限定内腔室和上游管道，该上游管道放置成使内腔室与入口流体连通；
[0021 ]-注射活塞，可在内腔室的内部运动，从而将内腔室分隔成活动部分和互补部分，所述注射活塞将活动部分与互补部分隔离开，所述活动部分与上游管道和出口流体连通，
[0022]-阀，包括可沿板致动路径运动的阀板，阀至少包括阀板的打开位置和阀板的闭合位置，在打开位置中，允许液体从入口流至内腔室的活动部分内，在闭合位置中，阻止液体从所述活动部分流至入口中，
[0023]其中，板致动路径至少部分地在上游管道内部延伸。
[0024]通过设置活塞装置的阀部件以及提供至少部分地在上游管道内部延伸的板致动路径，阀放置成靠近活塞，从而减小了包括活塞装置的站的空间需求，并改善了用于利用内腔室内部液体的压力使阀板置于闭合位置的响应时间。
[0025]如先前所述的，EP-2694271没有公开阀的性质，并且因此也没有公开阀包括沿板致动路径运动的阀板，其中，板致动路径至少部分地在上游管道的内部(即在活塞装置的入口和内腔室之间)延伸。板致动路径至少部分地在上游管道的内部延伸的事实对本发明而言是必不可少的，因为该特征确保了阀靠近活塞放置。
[0026]根据基于本发明的活塞装置的另一特征，内腔室和上游管道定位在主体的内部，且主体形成单个刚性块或者由刚性固定在一起的刚性基本体制成。
[0027]活塞装置因此包括两个活塞和阀布置，这使得活塞装置为非常紧凑的单个单元。
[0028]根据基于本发明的活塞装置的另一特征，在阀板处于闭合位置的情况下以流体密封的方式抵靠阀座应用阀板，所述阀座具有形成活塞装置的入口的中央孔，阀板在所述阀座和所述内腔室之间延伸以使得:当内腔室的活动部分填充有液体且注射活塞运动以使活动部分的体积减小时，通过液体施加的力迫使阀板抵靠阀座。
[0029]由于阀板靠近活塞放置，阀板经由内腔室中通过活塞运动而加压的液体运动至其闭合位置，从而提供使阀板保持在其闭合位置的重要力以及满意的响应时间。
[0030]根据基于本发明的活塞装置的其它特征:
[0031 ]-阀座由以流体密封的方式附接至主体的座体的壁形成；
[0032]-阀包括用于使阀板在其闭合位置和打开位置之间运动的致动装置；
[0033]-致动装置包括致动杆和致动器，致动杆附接至阀板并且可平移运动，致动器与阀板相对地附接至致动杆，至少当阀板在其打开位置和闭合位置之间运动时，所述致动器以流体密封的方式与上游管道隔离开;以及
[0034]-致动器包括致动活塞，致动活塞放置成与致动腔室的壁流体密封接触，所述致动活塞可使用致动流体在所述致动腔室内部运动，阀包括用于使致动腔室与上游管道隔离开的密封装置，致动杆穿过所述密封装置以将致动活塞连接至阀板。
[0035]根据基于本发明的活塞装置的第一实施方式，致动腔室由主体限定，致动杆在所述阀板和致动活塞之间在阀板下游延伸。
[0036]通过在主体中提供致动腔室，使得活塞装置非常紧凑并降低了包括活塞装置的站的空间需求。
[0037]根据基于本发明的活塞装置的第二实施方式，致动腔室由座体限定，致动杆在所述阀板和致动活塞之间在阀板上游延伸。
[0038]通过在座体中提供致动腔室，阀可容易地与主体分离，从而在阀发生故障的情况下易于对其进行替换或维修。
[0039]根据基于本发明的活塞装置的另一特征，密封装置至少包括柔性膜，该柔性膜附接至致动管道的附接壁，使得致动腔室与上游管道分离，柔性膜还附接至致动杆，所述柔性膜可发生变形以允许致动杆相对于所述致动管道运动。
[0040]根据基于本发明的活塞装置的另一特征，阀板还可在定位成相对于闭合位置经过打开位置的至少一个清洁位置中运动，致动管道使致动腔室和上游管道分离，密封装置包括附接至致动管道和致动杆中的一个的密封环，致动管道和致动杆中的另一个具有滑动区，密封环在阀板相对于主体的相对运动期间沿该滑动区滑动，滑动区包括定位成当阀板位于清洁位置时与密封环相对的连通槽，连通槽布置成允许液体在密封环和滑动区之间流动，从而使致动管道与上游管道流体连通。
[0041]当阀板在清洁位置中运动时，可仅通过将来自液体源的液体替换为清洁产品以及通过致动活塞装置的活塞，利用活塞装置的清洁产品来清洁阀的各部件。因此，活塞装置的清洁非常简单且不需要单独清洁阀。
[0042]根据基于本发明的活塞装置的其它特征:
[0043]-致动腔室包括清洁区，该清洁区的直径大于致动活塞的直径，所述致动活塞在阀板处于清洁位置的情况下置于所述清洁区中，以使得在致动腔室中流动的液体能够围绕致动活塞流动；以及
[0044]-致动装置包括附加活塞，该附加活塞置于致动腔室的清洁区中且与所述清洁区的壁流体密封接触，可致动所述附加活塞来使致动活塞从清洁区运动至活动区，从而使阀板返回打开位置，其中，致动活塞在活动区中与致动腔室的壁流体密封接触。
[0045]根据基于本发明的活塞装置的另一特征，阀板在打开位置和闭合位置中均关于内腔室的截面垂直地延伸。
[0046]换言之，阀板在大致垂直于内腔室的轴线的平面中的投影在两个位置中均保持在由内腔室在所述平面中的投影限定的轮廓内。阀因此非常靠近内腔室，从而允许使活塞装置非常紧凑并确保快的响应时间。
[0047]本发明还涉及用于将预成型件形成为容器并使用加压液体填充所述容器的形成和填充站，所述形成和填充站包括:
[0048]-液体源，
[0049]-注射装置，包括入口和出口，所述注射装置布置成通过出口将来自液体源的液体注射至预成型件中，
[0050]-如上面限定的活塞装置，活塞装置的入口与液体源流体连通且活塞装置的出口与注射装置的入口流体连通，以使得活塞装置能够在预定压力下将来自液体源的液体注射至注射装置中。
[0051]本发明还涉及使用如上所述的形成和填充站将预成型件形成为容器并利用加压液体填充所述容器的方法，所述方法包括以下步骤:
[0052]-将注射装置放置成与预成型件流体连通；
[0053]-将活塞装置的阀板放置在打开位置并使注射活塞朝向满位置运动，以使得来自液体源的液体填充活塞装置的内腔室的活动部分，
[0054]-将阀板放置在闭合位置中并使注射活塞朝向空位置运动，以将来自内腔室的活动部分的液体以预定压力注射至注射装置和预成型件中，从而使预成型件成形为容器并利用所述液体填充所述容器。
【附图说明】
[0055]通过阅读以示例的方式给出并参照附图进行的以下说明，本发明的其它方面和优点将显现出来，在附图中:
[0056]-图1是包括根据本发明第一实施方式的第一变型的活塞装置的形成和填充站的示意性轴向剖视图，其中阀处于其打开位置，
[0057]-图2是图1的活塞装置的示意性轴向剖视图，其中阀处于其闭合位置，
[0058]-图3是图1的活塞装置的示意性轴向剖视图，其中阀处于其清洁位置，
[0059]-图4是根据本发明第一实施方式的第二变型的活塞装置的示意性轴向剖视图，其中阀处于其打开位置，
[0060]-图5是图4的活塞装置的示意性轴向剖视图，其中阀处于其闭合位置，
[0061]-图6是根据本发明第二实施方式的第一变型的活塞装置的示意性轴向剖视图，其中阀处于其打开位置，
[0062]-图7是图6的活塞装置的示意性轴向剖视图，其中阀处于其闭合位置，
[0063]-图8是根据本发明第二实施方式的第二变型的活塞装置，其中阀处于其清洁位置。
【具体实施方式】
[0064]参照图1，其描述了用于将预成型件I形成为容器并使用加压液体填充所述容器的形成和填充站。
[0065]该形成和填充站主要包括:
[0066]-液体源2，
[0067]-活塞装置4，以及
[0068]-注射装置6。
[0069]液体源2和注射装置6在该类型的站中是常规的且本文中将不进行非常详细的描述。
[0070]图1中所示的注射装置6或注射喷嘴包括入口8、出口 10以及在入口 8和出口 12之间延伸的腔室12。
[0071 ]如后续将描述的，入口8连接至活塞装置的出口。
[0072]出口10旨在放置成与容器或预成型件I流体连通，以利用来自入口 8的液体填充所述容器或预成型件。在图1所示的实施方式中，如已知的那样，出口 10连接至将发生变形以形成容器的预成型件I。
[0073]腔室12限定临时接纳待通过出口注射的液体的内容积。腔室12包括根据轴线A延伸的大致规则的圆柱部分14并可具有恒定直径。腔室12还包括在规则圆柱部分14和出口 10之间延伸的截头圆锥或角锥部分16，腔室12的直径从圆柱部分14的直径逐渐减小至圆锥部分14中的出口 1的直径。轴线A优选为竖直的。
[0074]中空控制杆18沿轴线A在腔室12中延伸。中空控制杆18在其端部处包括在腔室12中延伸的密封环20。密封环20的形状与腔室12的圆锥部分16的一部分的形状互补，以使得当密封环20抵靠圆锥部分16的壁应用时，密封环20密封地闭合腔室12并防止液体流经出口10。中空控制杆18能够在密封位置(如图1所示)和注射位置之间，沿轴线A在腔室12中平移运动，其中，在密封位置中，密封环20抵靠圆锥部分16的壁应用并密封地闭合腔室12;在注射位置中，密封环20与圆锥部分16的壁间隔开并且出口 10通过腔室12与入口 8流体连通。
[0075]在液压成形的情况下以及在传统的方式中，如已知的那样，拉伸杆22可在中空控制杆18内延伸，穿过出口 10并在预成型件I中延伸，以辅助预成型件I变形成容器。如图1的箭头T所示，拉伸杆22可在中空控制杆18中沿轴线A平移运动。拉伸杆22的功能是已知的且本文将不再详细描述。
[0076]上述注射喷嘴仅以适于形成和填充站的功能的注射装置示例的方式给出。也可以使用其它注射装置。例如，如已知的那样，注射装置可实现为不具有拉伸杆或具有可活动的注射喷嘴，其中，可活动的注射喷嘴适于缩回以允许注射装置下方的预成型件或已填充容器易于运动。
[0077]活塞装置4包括入口 24、出口 26以及在入口 24和出口 26之间延伸的主体28。
[0078]入口24旨在连接至待注射到容器或预成型件中的液体2的源，以填充所述容器或将所述预成型件形成为容器。液体源例如为储液器(图1所示)。如后续将描述的，入口24还可连接至清洁产品源。
[0079]出口26旨在放置成例如通过图1所示的注射装置4与容器或预成型件I流体连通，以利用来自入口 24的液体填充所述容器或预成型件I。
[0080]主体28例如由单个刚性块形成或者由刚性固定在一起的刚性基本体制成，这意味着主体28形成单个单元。主体28例如由中空壳体形成。主体28限定内腔室30，内腔室30限定临时接纳待通过出口 26注射的液体的内容积。根据附图所示的实施方式，内腔室30包括根据轴线B延伸并具有恒定直径的大致规则的圆柱部分。轴线B例如与轴线A大致平行。
[0081]根据附图所示的实施方式，腔室30还包括清洁部分31，该清洁部分31具有圆柱形状且其直径大于规则圆柱部分的直径。清洁部分31延续规则圆柱部分延伸且清洁部分与规则圆柱部分之间不分离。清洁部分31可与规则圆柱部分同轴。
[0082]内腔室30通过在主体28中延伸的上游管道32和下游管道34分别与入口24和出口26连接并流体连通。术语“上游”和“下游”相对于在形成和填充站中循环的液体从液体源2流至预成型件I或容器的方向来限定。
[0083]注射活塞36置于内腔室30中。
[0084]注射活塞36在腔室中延伸，并且在正常使用中与腔室30的规则圆柱部分的壁接触，以将所述腔室30划分和分隔成活动部分38和互补部分40。这意味着，注射活塞36具有圆柱形状，其剖切面与腔室30的规则圆柱部分的剖切面互补且其直径等于规则圆柱部分的直径，以使得注射活塞36具有与腔室30的规则圆柱部分的壁流体密封配合的密封周缘。控制杆41附接至注射活塞36并根据内腔室30的轴线B延伸。有利地，致动杆41在内腔室30的互补部分40中延伸。致动杆41占据所述互补部分的减小空间(S卩，控制杆41的直径远小于互补部分40的直径)。
[0085]致动杆28沿轴线B平移运动，以使得注射活塞36可至少在满位置和空位置之间在内腔室30内运动，在满位置中，活动部分38的容积处于其最大值，这意味着注射活塞36例如位于腔室30的规则圆柱部分的顶部处；以及在空位置中，活动部分38的容积大致为零，这意味着注射活塞36可能位于腔室30的规则圆柱部分的底部处。因此，当注射活塞36在注射方向上从满位置运动至空位置时，活动部分38的容积减小，而互补部分40的容积增加；以及当活塞在填充方向上从空位置运动至满位置时，活动部分的体积增加而互补部分40的体积减小。致动杆28的运动例如由伺服电机或其它合适的控制装置控制。例如，控制杆41的运动可由气动、电动或液压装置控制。主体28的壁中设置有排气口 45，该排气口 45使得内腔室30的互补部分40与大气流体连通，从而当活塞36在填充方向上运动时允许从互补部分排出空气。
[0086]内腔室30的活动部分38与上游管道32和下游管道34流体连通，而在正常使用中，互补部分40通过注射活塞36以流体密封的方式与活动部分38以及上游管道和下游管道32和34隔离开。这意味着，上游管道32具有通向内腔室30的活动部分38的下游端42，而下游管道34具有通向内腔室30的活动部分38的上游端44。
[0087]活塞装置4还包括阀46，如后续将描述的，阀46布置成:当被打开时允许液体源2和内腔室30之间流体连通；以及当被闭合时防止液体源2和内腔室30之间流体连通，。
[0088]阀46至少部分地布置在位于入口24和内腔室30之间的上游管道32中。
[0089 ] 阀46包括阀板48，该阀板48可至少在打开位置(图1、图4、图6)和闭合位置(图2、图
5、图7)之间，沿板致动路径相对于置于所述板致动路径中的阀座50运动。
[0090]在闭合位置中，阀板48抵靠阀座50应用，以使得入口 24和内腔室30之间的液体流动被阻断;而在打开位置中，阀板48与阀座50间隔开，以允许液体从入口24流到内腔室30。[0091 ]阀座50包括在入口 24和内腔室30之间延伸的中央孔52，当阀46位于打开位置时液体可流经该中央孔52。中央孔52沿轴线D延伸，轴线D自身在板致动路径方向上延伸，板致动路径方向与当阀板48在打开位置和闭合位置之间运动时阀板48的平移方向对应。中央孔52的下游端通向上游管道32。
[0092]用于在闭合位置中接纳阀板48的支承表面54围绕中央孔52的下游端径向延伸。根据附图所示的实施方式，支承表面54是以流体密封的方式附接至主体28的座体56的壁的一部分。更具体地，座体56附接至主体28的、形成上游管道32的上游端的开口，以使得中央孔52如先前所描述的通向上游管道32。因此，支承表面54面对上游管道32并形成上游管道32的上游端。
[0093]根据附图所示的实施方式，支承表面54具有围绕中央孔52的圆锥形状，以使得阀座50的支承表面54的直径在上游-下游的方向上从中央孔52朝向上游管道32增大。阀板48具有与支承表面54的圆锥形状大致互补且面对所述支承表面54的圆锥闭合表面58。在变型中，支承表面54和闭合表面58可具有以下任意形状，该任意形状布置成使得:当阀板48在其处于闭合位置的情况下抵靠阀座50应用时，闭合表面58与支承表面54紧密配合，因而以流体密封的方式闭合中央孔52，如图2、图5、图7和图8所示。
[0094]阀46还包括用于使阀板48在其闭合位置和打开位置之间运动的致动装置。致动装置包括致动杆60，致动杆60在其一端处附接至阀板48并沿在板致动路径方向上延伸的轴线D延伸。致动杆60可沿轴线D平移运动，以使阀板48在其闭合位置和打开位置之间运动。如后续将描述的，致动杆60的运动由附接至致动杆60的另一端的致动器控制，致动器与阀板48相对的并且至少当阀板48在其打开位置和闭合位置之间运动时以流体密封的方式与上游管道32隔呙开。
[0095]致动器例如包括可在致动腔室64内运动的致动活塞62，如后续将描述的，至少当阀板48在其打开位置和闭合位置之间运动时该致动腔室64以流体密封的方式与上游管道32隔离开。致动活塞62大致垂直于轴线D。致动活塞62放置成与致动腔室64的壁流体密封接触，以使得:至少当阀板48在打开位置和闭合位置之间运动时，所述致动腔室64由致动活塞62划分成以流体密封的方式彼此隔离开的两个子腔室。所述子腔室中的每个例如通过通向所述子腔室的管道66连接至致动流体源。通过将致动流体注射至所述子腔室中的一个中以及通过允许致动流体从另一子腔室排出，致动活塞62可以公知的方式进行运动，以使致动杆60并因此使阀板48沿轴线D在阀板48的打开位置和闭合位置之间位移。致动流体例如为空气，但是也可使用另一致动气体或致动液体。
[0096]致动杆60例如在致动管道68中延伸，致动管道68在致动腔室64和上游管道32之间延伸且其直径略微大于致动杆60的直径。致动管道68与致动杆60同轴且允许致动杆60沿轴线D平移运动。
[0097]根据图1至图5所示的第一实施方式，致动腔室64和致动管道68形成于主体28中，致动杆60在阀板48和致动活塞62之间在阀板48下游延伸。这意味着，致动杆60连接至阀板48的、与阀板48的闭合表面58相对的表面。根据该实施方式，致动腔室64和致动管道68因此由同一主体限定，其中该主体还限定内腔室30、上游管道32和下游管道34。致动腔室64和致动管道68例如在内腔室30和下游管道34的下方延伸且与上游管道32相对。主体28的这种布置允许在非常紧凑的壳体中向活塞装置提供阀4。
[0098]根据图6至图8所示的第二实施方式，致动腔室64和致动管道68形成于座体56中，致动杆60在阀板48和致动活塞62之间在阀板48上游延伸。这意味着，致动杆60连接至阀板48的闭合表面58。在该实施方式中，活塞装置的入口24例如置于致动腔室64和上游管道32之间。在该实施方式中，活塞装置的空间需求比第一实施方式的活塞装置的空间需求略大，但是例如在发生故障的情况下，该实施方式可仅通过使座体56与主体28分离而更易于接近阀46或替换阀46。
[0099]为了将致动腔室64与上游管道32隔离开，可在致动腔室64和上游管道32之间设置不同的密封装置，其中致动杆60经过所述密封装置。如可在附图中看到的，下面将描述的各密封装置可适于第一实施方式和第二实施方式。
[0100]根据图1至图3和图8所示的第一变型，密封装置由环形密封环70形成，该密封环70布置在致动管道68的壁和致动杆60之间，从而防止在上游管道32中流动的液体流入致动腔室64。密封环70例如附接至致动管道68的壁并布置成:至少在阀板48的打开位置和闭合位置之间，在致动杆60的表面的滑动区上滑动，同时保持密封环70和致动杆60之间流体密封接触。致动杆60还包括至少一个连通槽72，如图3，致动杆60的直径在连通槽72处减小，以使得当连通槽72放置成与密封环70相对时，建立致动管道68和上游管道32之间的流体连通，以及可能的话建立致动腔室64和上游管道32之间的流体连通。如后续将描述的，这样的流体连通允许对致动杆60进行清洁，可能的话允许对致动腔室64进行清洁。根据附图所示的实施方式，两个密封环70大致设置在致动管道68的每个端部处，在这种情况下，致动杆60可包括两个连通槽72，两个连通槽72以与两个密封环70分离的距离大致相等的距离彼此间隔开，以使得当一个连通槽72放置成与一个密封环70相对时，另一连通槽72也放置成与另一密封环70相对，从而使上游管道32与致动腔室64流体连通。根据附图所示的【具体实施方式】，致动管道68可包括两个密封环70且致动杆可包括单个致动槽72，以使得仅致动管道68与上游管道32流体连通而致动腔室64保持与上游管道32隔离开。
[0101]可替代地，密封环70可围绕致动杆60附接并布置成:至少在阀板48的打开位置和闭合位置之间，在致动管道68的滑动区上滑动，同时保持密封环70和致动杆60之间的流体密封接触。在这种情况下，连通槽72设置在致动管道68的壁中。
[0102]根据第一变型，致动腔室64包括布置在致动腔室64的与致动管道68相对的端部处的清洁区74。清洁区74的直径大于致动活塞62的直径，以使得当致动活塞位于清洁区74时，致动活塞不再与致动腔室64的壁流体密封接触。因此，如后续将描述的，当致动活塞62位于清洁区74时，液体能够围绕致动活塞62流动。如图3所示，阀46布置成使得:当连通槽72放置成与密封环70相对时，致动活塞62处于致动腔室64的清洁区74。
[0103]附加活塞76置于致动腔室64的清洁区74中且其直径大致等于清洁区74的直径，以使得附加活塞与清洁区74的壁流体密封接触。致动活塞68置于附加活塞76和致动管道68之间。因此，附加活塞76在致动活塞62的、与致动活塞62附接至致动杆60的面相对的一侧延伸。附加活塞76与致动活塞62大致平行。因此应理解，通过将致动流体注射至清洁区74的空的部分中，可以使附加活塞76在清洁区74中运动，以使得附加活塞76在致动腔室64的活动部分中朝向致动管道68推动致动活塞62，其中，清洁区74的空的部分由附加活塞76的、与相对于致动活塞62延伸的一侧相对的面界定，致动活塞62与致动腔室64的壁流体密封接触。这样推动致动活塞62允许:在致动活塞62置于致动活塞62的清洁区74中之后，在致动腔室64的直径与致动活塞62的直径相同的部分中对致动活塞62进行更换。例如，管道78使清洁区74的空的部分与致动流体源连通。
[0104]根据图4至图7所示的第二变型，处于上游管道32附近的密封环70由柔性膜80替代，该柔性膜80附接至致动杆60和附接壁82并且使上游管道32和致动管道68分离。柔性膜80例如围绕致动杆60径向延伸并通过其周缘附接至附接壁82 ο根据图6和图7所示的实施方式，柔性膜80的周缘置于设置在附接壁82中的凹口中。如图5和图6所示，柔性膜通过以弹性方式变形而允许致动杆60位移进而允许阀板48位移。柔性膜允许致动腔室64和致动管道68非常有效的密封，从而确保在上游管道32中流动的流体不会渗透至致动管道68中，因而不会渗透至致动腔室64中。
[0105]此外，泄漏管道84可布置在致动腔室64与放置在上游管道32附近的密封环70之间或布置在致动腔室64与柔性膜80。泄漏管道使致动管道68与活塞装置的外部流体连通，因而允许位于密封装置和致动腔室64之间的流体被排出。
[0106]下面将描述活塞装置和上述站的功能。应注意，在正常使用中，即在形成和填充容器期间，对于上述所有实施方式和变型而言功能大致相同。
[0107]如图1所示，为了使入口24与液体源流体连通，活塞装置4与液体源2流体连通。应注意，利用根据本发明的活塞装置，入口 24和液体源2之间无需设置阀，所述阀由置于入口24的下游的阀46来代替。
[0108]第一阶段或填充阶段包括设定步骤和填充致动步骤。在设定步骤期间，阀板48处于打开位置，以允许液体在液体源2和内腔室30之间流动。为此，阀板48的致动装置通过利用致动流体填充致动腔室64的子腔室中的一个来致动，以使得致动活塞62沿轴线D运动，从而使阀板48从其闭合位置运动至其打开位置，如图1、图4和图6以及图8中的虚线所示。应注意，在第一实施方式中，待填充以使阀板48从其闭合位置朝向其打开位置运动的子腔室是致动杆60在其中延伸的子腔室，即最靠近上游管道32的子腔室。在第二实施方式中，待填充的子腔室是在致动活塞62的不承载致动杆60的一侧延伸的子腔室，即距离上游管道32最远的子腔室。
[0109]应注意的是，阀板48在闭合位置和打开位置之间的运动(形成阀板48的致动路径的一部分)至少部分发生在上游管道32的内部。根据第一实施方式，致动路径整体在上游管道32中延伸，以使得阀板48在打开位置和闭合位置中均在上游管道32中延伸。因此，阀板48在主体28的内腔室30附近延伸，从而使得活塞装置非常紧凑。
[0110]更具体地，板致动路径可布置成使得阀板48在打开位置和闭合位置中均关于主体28的内腔室30垂直地延伸并且在这两个位置之间保持关于内腔室30垂直。换言之，在大致垂直于内腔室30的轴线B的平面中，阀板48在两个位置中的投影均保持在由内腔室在所述平面中的投影限定的轮廓内。这意味着，当阀板48在其打开位置和闭合位置之间运动时，阀板48在沿轴线B延伸且半径与内腔室30的规则圆柱部分相同的圆柱中延伸，这意味着，阀板非常靠近主体28的内腔室30延伸。应注意，阀板48的闭合表面58和支承表面54的圆锥形状减小了阀板48和阀座50之间的摩擦，从而减小了使阀板48从其闭合位置运动至其打开位置所需的力。
[0111]另外，在填充阶段的设定步骤期间，注射装置6的控制杆18处于其密封位置，以使得腔室14闭合。
[0112]—旦阀板位于打开位置，以及当注射装置6的腔室14闭合时，可进行填充致动步骤。注射活塞36通过对控制杆41的运动进行控制的适当控制装置，在内腔室30的规则圆柱部分中在填充方向上运动。注射活塞36在填充方向上的运动使得通过入口 24将液体从液体源抽取至内腔室30的活动部分38中。随着注射活塞36在填充方向上运动，活动部分38的容积增加，从而使得活动部分38进而使得注射装置6的腔室14被液体填充。
[0113]根据本发明的活塞装置4使得能够通过以下操作，以简单的方式精确地配分待通过出口 26注射的液体的量:一旦内腔室30的活动部分38达到与待注射的液体的体积相对应的期望体积，便停止注射活塞36在填充方向上的运动。
[0114]一旦活动部分38填充有液体，第二阶段或注射阶段便包括设定步骤和注射致动步骤。在所述设定步骤期间，阀板48运动到闭合位置中以防止液体朝向液体源2回流。为此，阀板48的致动装置通过利用致动流体填充致动腔室64的子腔室中的另一个来致动，以使得致动活塞62沿轴线D运动，从而使阀板48从其打开位置运动至其闭合位置，如图2、图5和图7以及图8中的粗线所示。应注意的是，在第一实施方式中，待填充以使阀板48从其打开位置朝向其闭合位置运动的子腔室是在致动活塞62的没有承载致动杆60的一侧延伸的子腔室，SP距离上游管道32最远的子腔室。在第二实施方式中，待填充的子腔室是致动杆60在其中延伸的子腔室，即距离上游管道32最近的子腔室。致动活塞62的运动使得另一子腔室被排空，致动流体通过与致动流体源连通的管道66被排出。
[0115]一旦阀板48处于其闭合位置，内腔室30与液体源2之间的流体连通便被阻断。
[0116]注射阶段的设定步骤还包括使注射装置6的控制杆18运动至其注射位置，从而使腔室14进而使内腔室30的活动部分38与容器或预成型件I流体连通，其中，液体将通过注射装置I的出口 10注射到容器或预成型件I。
[0117]在注射致动步骤或注射步骤中，注射活塞36在注射方向上运动。该运动使得通过出口 26从活动部分38流出的液体经由注射装置6流至容器或预成型件中，直至活动部分38变空。
[0118]应注意的是，当注射装置6以流体密封的方式与预成型件I的开口连接时，预成型件I中、腔室14中、活动部分38中和上游管道32中液体的压力大于液体源2中液体的压力，其中液体源2中液体的压力可处于大气压力。在注射致动步骤期间，上游管道32中的液体推压阀板48，阀板48转而推压阀座50，从而确保在注射步骤期间阀板48牢固地保持在其闭合位置。可以这样布置是因为:阀板48置于阀座50和内腔室30之间，从而确保内腔室30中液体的压力将朝向阀板48的闭合位置对阀板48施加力。因此，无需在致动腔室64中施加特殊的压力来使阀板48保持在其闭合位置。
[0119]出口26处的液体的压力可通过注射活塞36在注射方向上运动的速度来控制。当待注射的液体必须使预成型件变形以使其成形为容器时，压力控制尤其重要，其中该变形在高压下执行。
[0120]应注意的是，如果阀46被损坏或以错误的方式被安装，从而使得在活塞装置6的正常使用中，液体在致动管道68中流动或者从上游管道或致动腔室流出，则由于在致动管道68中流动的液体将从泄漏管道84排出，所以这种泄漏可被容易地检测到。
[0121]如通过以上说明可理解的，可在不需要用于控制和清洁的复杂的阀的额外阀的情况下，通过控制注射活塞36和致动活塞60容易地控制液体注射的控制。
[0122]下面将描述活塞装置4的清洁阶段。
[0123]注射活塞36、内腔室30、上游管道32和下游管道34可简单地通过由清洁产品源替换液体源2以及通过在阀板48处于其打开位置时致动注射活塞36而容易地清洁。
[0124]在该清洁步骤期间，入口24与诸如水(例如选择性地混合有清洁剂)的清洁产品源流体连通，出口 26通过注射装置6与该清洁步骤专用的容器(称为虚拟容器)流体连通。因此以虚拟容器替换图1所示的预成型件I。虚拟容器包括与清洁产品源流体连通的出口。因此，清洁产品源和虚拟容器之间形成闭合回路，清洁产品能够从源流经活塞装置4、注射装置6和空容器并回到源。
[0125]如上面关于活塞装置4的正常使用所描述的，通过注射活塞36和控制杆18的适当运动，例如通过连续进行填充阶段和注射阶段，使清洁产品填充内腔室36。
[0126]然后，使注射活塞36在内腔室30的规则圆柱部分中上下运动(可替代地在填充方向和注射方向上运动)，从而使得清洁产品在内腔室30的活动部分38和虚拟容器之间循环。该操作构成活塞装置6和注射装置6的常规清洁，并允许对内腔室30、上游管道32、下游管道34、注射装置6、以及注射活塞36的在内腔室30的活动部分38中延伸的面进行清洁。
[0127]为了更彻底地清洁注射活塞36，注射活塞36可向上运动至内腔室30的清洁部分31，在清洁部分31处，清洁产品可全部围绕注射活塞36流动。例如，阀板48可处于其闭合位置且清洁产品源可连接至排放口45。在清洁部分41中，注射活塞36可在清洁部分41中进行上下运动，从而在内腔室30中的清洁产品的流动中创建湍流，进而确保清洁产品完全围绕注射活塞12和控制杆41搅动。
[0128]根据活塞装置的第一实施方式和第二实施方式的第一变型，在如上所述的内腔室30以及上游管道和下游管道的清洁期间，还可以清洁致动杆60，可能的话还可清洁致动腔室64。实际上，阀板48可处于如图3所示的清洁位置，其中，连通槽72放置成与密封环70相对，从而使致动管道68与上游管道32流体连通。阀板48的清洁位置属于阀板48的致动路径且定位成相对于闭合位置经过打开位置，即比在第一实施方式中的打开位置更往下游以及比第二实施方式中的打开位置更往上游。在清洁位置中，当提供该清洁区74时，致动活塞62也定位在致动腔室64的清洁区74中。因此，在清洁位置中，清洁产品能够在致动管道68中流动，从而清洁致动管道68和致动杆60。当提供两个连通槽72时，清洁产品还能够在致动腔室64中流动，从而清洁所述致动腔室64和致动活塞62的面对致动管道68的面。此外，当致动活塞62处于致动腔室64的清洁区74中时，清洁产品能够完全围绕致动活塞62流动，从而彻底清洁致动活塞62。当阀46必须返回其正常状态时，使用附加活塞76来使致动活塞62运动到致动腔室64的清洁部分74之外，以及使连通槽72(对应密封环70)经过密封环70(对应连通槽72)运动，从而恢复致动杆60和致动管道68之间的流体密封接触。一旦执行完清洁，清洁产品便可通过泄漏管道84而排出。
[0129]在致动杆60无法运动来使致动管道68和/或致动腔室64与上游管道32流体连通的情况下，如果可建立致动腔室64和致动管道68之间的流体连通，则可通过将致动流体源替换为清洁产品源来执行致动腔室64的清洁，以及可能的话执行致动管道68的清洁。
[0130]如先前提到的，根据本发明的活塞装置4主要在第一实施方式中非常紧凑;而需要稍微多的空间的第二实施方式可允许容易地接近阀46的各组件。
[0131]阀座50被描述为在上游管道32的入口处延伸。但是，只要板致动路径的一部分在上游管道32中延伸，阀座50便可在座体56中放置在更上游，这意味着阀板48在其多个位置中的至少一个位置中在上游管道32中延伸。
[0132]阀板48的致动器描述为活塞62。但是，也可使用诸如伺服电机的其它种类的致动器来使阀板48运动。
【主权项】
1.用于形成和填充站的活塞装置(4)，所述形成和填充站用于将预成型件(I)形成为容器并使用加压液体填充所述容器，所述活塞装置(6)包括: -入口( 24)，所述活塞装置(4)能够通过所述入口( 24)接纳液体； -出口(26)，所述活塞装置(4)能够通过所述出口(26)注射所述加压液体； -主体(28)，限定内腔室(30)和上游管道(32)，所述上游管道(32)使所述内腔室(30)与所述入口( 24)流体连通； -注射活塞(36)，能够在所述内腔室(30)内运动，从而将所述内腔室(30)分隔成活动部分(38)和互补部分(40)，所述注射活塞(36)将所述活动部分(38)和所述互补部分(40)隔离开，所述活动部分(38)与所述上游管道(32)和所述出口( 26)两者流体连通， -阀(46)，包括能够沿板致动路径运动的阀板(48)，所述阀至少包括所述阀板(48)的打开位置以及所述阀板(48)的闭合位置，在所述打开位置中，允许液体从所述入口(24)流至所述内腔室(30)的所述活动部分(38)内，在所述闭合位置中，阻止液体从所述活动部分(38)流至所述入口(24)中， 其特征在于，所述板致动路径至少部分地在所述上游管道(32)内部延伸。2.根据权利要求1所述的活塞装置，其中，所述内腔室(30)和所述上游管道(32)定位在所述主体(28)内，以及，其中，所述主体(28)形成单个刚性块或者由刚性固定在一起的刚性基本体制成。3.根据权利要求1或2所述的活塞装置，其中，在所述阀板(48)处于所述闭合位置的情况下以流体密封的方式抵靠阀座(50)应用所述阀板(48)，所述阀座(50)具有形成所述活塞装置(4)的入口(24)的中央孔(52)，所述阀板(48)在所述阀座(50)和所述内腔室(30)之间延伸，以使得当所述内腔室(30)的所述活动部分(38)填充有液体且所述注射活塞(36)运动以使所述活动部分(38)的体积减小时，通过所述液体施加的力迫使所述阀板(48)抵靠所述阀座(50)。4.根据权利要求3所述的活塞装置，其中，所述阀座(50)由以流体密封的方式附接至所述主体(28)的座体(56)的壁形成。5.根据权利要求1至4中任一项所述的活塞装置，其中，所述阀(46)包括用于使所述阀板(48)在所述阀板的闭合位置和打开位置之间运动的致动装置。6.根据权利要求5所述的活塞装置，其中，所述致动装置包括致动杆(60)和致动器，所述致动杆(60)附接至所述阀板(48)且能够平移运动，所述致动器与所述阀板(48)相对地附接至所述致动杆(60)，至少当所述阀板(48)在所述阀板的打开位置和闭合位置之间运动时，所述致动器以流体密封的方式与所述上游管道(32)隔离开。7.根据权利要求6所述的活塞装置，其中，所述致动器包括放置成与致动腔室(64)的壁流体密封接触的致动活塞(62)，所述致动活塞(62)能够利用致动流体在所述致动腔室(64)内部运动，所述阀(46)包括用于将所述致动腔室(64)与所述上游管道(32)隔离开的密封装置(70，80)，所述致动杆(60)穿过所述密封装置(70，80)以将所述致动活塞(62)连接至所述阀板(48)。8.根据权利要求7所述的活塞装置，其中，所述致动腔室(64)由所述主体(28)限定，所述致动杆(60)在所述阀板(48)和所述致动活塞(62)之间在所述阀板(48)下游延伸。9.根据权利要求4和7所述的活塞装置，其中，所述致动腔室(64)由所述座体(56)限定，所述致动杆(60)在所述阀板(48)和所述致动活塞(62)之间在所述阀板(48)上游延伸。10.根据权利要求7至9中任一项所述的活塞装置，其中，所述密封装置(70，80)至少包括柔性膜(80)，所述柔性膜(80)附接至致动管道(68)的附接壁(82)从而使所述致动腔室(64)与所述上游管道(32)分离，并且所述柔性膜(80)附接至所述致动杆(60)，所述柔性膜(80)能够变形以允许所述致动杆(60)相对于所述致动管道(68)运动。11.根据权利要求7至10中任一项所述的活塞装置，其中，所述阀板(48)还能够在相对于所述闭合位置经过所述打开位置定位的至少一个清洁位置中运动，致动管道(68)使所述致动腔室(64)和所述上游管道(32)分离，以及，其中，所述密封装置(70，80)包括附接至所述致动管道(68)和所述致动杆(60)中的一个的密封环(70)，所述致动管道(68)和所述致动杆(60)中的另一个具有滑动区，所述密封环(70)在所述阀板(48)相对于所述主体(28)相对运动期间沿所述滑动区滑动，所述滑动区包括连通槽(72)，所述连通槽(72)定位成当所述阀板(48)位于所述清洁位置中时与所述密封环(70)相对，所述连通槽(72)布置成允许液体在所述密封环(70)和所述滑动区之间流动，从而使所述致动管道(68)与所述上游管道(32)流体连通。12.根据权利要求11所述的活塞装置，其中，所述致动腔室(64)包括清洁区(74)，所述清洁区(74)的直径大于所述致动活塞(62)的直径，所述致动活塞(62)在所述阀板(48)处于所述清洁位置的情况下置于所述清洁区(64)中，以使得在所述致动腔室(64)中流动的液体能够围绕所述致动活塞(6 2)流动。13.根据权利要求12所述的活塞装置，其中，所述致动装置包括附加活塞(76)，所述附加活塞(76)置于所述致动腔室(64)的所述清洁区(74)中，并与所述清洁区(74)的壁流体密封接触，能够致动所述附加活塞(76)以使所述致动活塞(62)从所述清洁区运动至活动区，从而使所述阀板(48)返回所述打开位置，在所述活动区中，所述致动活塞(62)与所述致动腔室(64)的壁流体密封接触。14.根据权利要求1至13中任一项所述的活塞装置，其中，所述阀板(48)在处于所述打开位置和所述闭合位置的两种情况下均关于所述内腔室(30)的截面垂直地延伸。15.用于将预成型件(I)形成为容器并使用加压液体填充所述容器的形成和填充站，所述形成和填充站包括: -液体源(2)， -注射装置(6)，包括入口(8)和出口(10)，所述注射装置(6)布置成通过所述出口(10)将来自所述液体源(2)的液体注射至预成型件(I)中， -根据权利要求1至14中任一项所述的活塞装置(4)，所述活塞装置(4)的入口(24)与所述液体源(2)流体连通，所述活塞装置(4)的出口(26)与所述注射装置(6)的入口(8)流体连通，以使得所述活塞装置(4)能够以预定压力将来自所述液体源(2)的液体注射在所述注射装置(6)中。16.用于使用根据权利要求15所述的形成和填充站将预成型件(I)形成为容器并利用加压液体填充所述容器的方法，所述方法包括以下步骤: -将所述注射装置(6)放置成与预成型件(I)流体连通；-将所述活塞装置(4)的阀板(48)放置在所述打开位置，并使所述注射活塞(36)朝向满位置运动，以使得来自所述液体源(2)的液体填充所述活塞装置(4)的内腔室(30)的活动部分(38)， -将所述阀板(4)放置在所述闭合位置，并使所述注射活塞(36)朝向空位置运动，以便以预定压力将来自所述内腔室(30)的活动部分(38)的液体注射至所述注射装置(6)和所述预成型件(I)中，进而将所述预成型件(I)成形为容器并利用所述液体填充所述容器。
【文档编号】B65B3/02GK105980254SQ201480066470
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年12月10日
【发明人】丹尼斯·吉尔特
【申请人】帝斯克玛股份有限公司