專(zhuān)利名稱(chēng)：用于除去真空壓力的頂部空間改型方法和用于該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體 涉及一種通過(guò)對(duì)用于除去真空壓力的頂部空間進(jìn)行改型(modifying) 而熱填充輕量化容器的方法和用于該方法的設(shè)備。這通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)用加熱的流體填 充容器，該術(shù)語(yǔ)(流體)在本說(shuō)明書(shū)中用于既包括液體又包括氣體，除非另有規(guī)定；將容器 的內(nèi)容物密封以便與來(lái)自外部空氣的污染物相隔離；以及在加蓋過(guò)程期間調(diào)整頂部空間的 壓力，以使在流體冷卻之后消除在容器內(nèi)產(chǎn)生的真空力。頂部空間改型過(guò)程在允許流體內(nèi) 容物冷卻以及給容器加標(biāo)簽之前，向下移動(dòng)在容器的上部頸部區(qū)域中位于頂部空間下面的 流體。本發(fā)明還涉及包裝在熱固聚酯容器中的熱填充和巴氏滅菌產(chǎn)品，并且對(duì)于包裝其中 希望較長(zhǎng)存放壽命的氧敏感食物和飲料特別有用。
背景技術(shù)：
所謂的‘熱填充’容器在現(xiàn)有技術(shù)中是熟知的，借此制造商供給用于各種液體的 PET容器，這些液體被填充到容器中，并且液體產(chǎn)品通常處于或者大約處于85度C (185度 F)的高溫下。容器制造成耐得住保持加熱的液體的熱沖擊，生成‘熱固’塑料容器。這種熱沖擊 是在填充時(shí)引入熾熱的液體、或者在液體引入到容器中之后加熱液體的結(jié)果。然而，一旦液體在加蓋的容器中冷卻下來(lái)，在容器中的液體的體積就減小，在容器 內(nèi)產(chǎn)生真空。這種液體收縮導(dǎo)致真空壓力，這些真空壓力將容器的側(cè)壁和端部壁向內(nèi)拉。如 果塑料瓶壁沒(méi)有建造成剛硬得足以耐受這樣的力的話，這又導(dǎo)致它們的變形。通常，通過(guò)使用真空面板已經(jīng)適應(yīng)真空壓力，這些真空面板在真空壓力下向內(nèi)變 形?，F(xiàn)有技術(shù)揭示多塊豎直定向的真空面板，這些真空面板使容器耐得住熱填充過(guò)程的嚴(yán) 酷狀況。這樣的豎直定向的真空面板基本上與容器的縱向軸線相平行地布置，并且在真空 壓力下向內(nèi)朝該縱向軸線撓曲。除豎直定向的真空面板之外，多種現(xiàn)有技術(shù)容器也具有柔性底座區(qū)域，以提供另 外的真空補(bǔ)償。為熱填充設(shè)計(jì)的多種現(xiàn)有技術(shù)容器具有對(duì)于它們的端部壁或底座區(qū)域的各 種改型，以允許盡可能大的向內(nèi)撓曲，從而適應(yīng)在容器中產(chǎn)生的真空壓力的至少一些。然而，即使借助于真空面板的這樣的顯著移動(dòng)，容器也要求進(jìn)一步加強(qiáng)，以防止在 真空力下的扭曲。由液體冷卻產(chǎn)生的液體收縮引起真空壓力的形成。真空面板通過(guò)有效地產(chǎn)生較小 容器以更好地適應(yīng)內(nèi)容物的較小體積，來(lái)對(duì)這種負(fù)壓撓曲到減小真空力的程度。然而，這個(gè) 較小形狀由產(chǎn)生的真空力保持到位。結(jié)構(gòu)向內(nèi)撓曲越困難，產(chǎn)生的真空力將越大。在現(xiàn)有 技術(shù)建議中，在容器中可能仍然存在顯著量的真空，并且這往往扭曲整體形狀，除非大的、 環(huán)形加強(qiáng)環(huán)提供在水平或橫向方位中，通常離對(duì)于容器的端部至少1/3的距離。本發(fā)明涉及熱填充容器，并且作為例子可以結(jié)合公開(kāi)號(hào)為W002/18213和WO 2004/028910 (PCT說(shuō)明書(shū))的國(guó)際申請(qǐng)中描述的熱填充容器被使用，這些國(guó)際申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)在適當(dāng)?shù)牡胤揭踩堪ㄔ诒疚闹小?br> 上述PCT說(shuō)明書(shū)以熱填充容器的設(shè)計(jì)以及克服或至少緩解與這這樣的設(shè)計(jì)有關(guān) 的問(wèn)題為背景。當(dāng)將這樣的橫向定向的面板布置在容器側(cè)壁、端部壁或底座區(qū)域中時(shí)，即使在液 體冷卻下來(lái)并且面板翻轉(zhuǎn)(invert)時(shí)在從容器完全除去真空之后，也存在問(wèn)題。容器離開(kāi) 稍高于通常環(huán)境溫度的填充生產(chǎn)線，并且面板翻轉(zhuǎn)以在容器內(nèi)實(shí)現(xiàn)環(huán)境壓力，與在現(xiàn)有技 術(shù)中所發(fā)現(xiàn)的負(fù)壓力相反。容器被加標(biāo)簽，并且常常在銷(xiāo)售點(diǎn)處被冷藏。這種冷藏提供進(jìn)一步的產(chǎn)品收縮，并且在具有非常少側(cè)壁結(jié)構(gòu)的容器中(在所謂 的‘看著像玻璃的’瓶子)，因此可能有在容器上產(chǎn)生的某種嵌板(panelling)，這種嵌板是 難看的。為了克服這種嵌板的產(chǎn)生，進(jìn)行提供底座橫向面板的嘗試，該底座橫向面板具有 比要求的更大的收縮潛力，從而它可能抵抗在填充期間存在的小的頂部空間的力而被迫翻 轉(zhuǎn)。這在填充時(shí)產(chǎn)生較小正壓力，并且這種正壓力提供對(duì)于該情形的某種緩解。當(dāng)進(jìn)一步 的冷卻發(fā)生時(shí)，例如在冷藏期間，正壓力可能下降，并且可以在冷藏溫度下提供環(huán)境壓力， 并因此避免在容器中產(chǎn)生嵌板。然而，這種情形對(duì)于設(shè)計(jì)成功非常困難，因?yàn)樗Q于利用較大的頂部空間，以便 在座翻轉(zhuǎn)時(shí)壓縮，并且不太希望的是，將比為了保持產(chǎn)品質(zhì)量所需的更大的頂部空間引入 到容器中。盡管希望的是，使在容器中的液位下降，以避免當(dāng)由消費(fèi)者打開(kāi)時(shí)的溢出，但已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)，在底座內(nèi)提供太多正壓力潛力可能在打開(kāi)容器時(shí)引起一些產(chǎn)品溢出，特別是如果在 環(huán)境溫度下。在大多數(shù)填充操作中，容器通常填充到稍低于容器的最高液位的液位，該最高液 位在頸部成品的頂部處。保持盡可能小的容器頂部空間是希望的，以便為產(chǎn)品密度或容器容量的細(xì)微差別 提供容差、使在高速包裝填充生產(chǎn)線上來(lái)自液體的溢出和溢流的浪費(fèi)最小、以及減小在熱 填充之后來(lái)自冷卻內(nèi)容物的容器收縮。頂部空間包含氣體，這些氣體隨時(shí)可能危害某些產(chǎn)品，或者對(duì)容器結(jié)構(gòu)完整性提 出額外要求。例子包括對(duì)于氧氣敏感的產(chǎn)品以及在高溫下填充和密封的產(chǎn)品。當(dāng)也存在過(guò)多的頂部空間氣體時(shí)，在高溫下填充和密封剛性容器可產(chǎn)生顯著的真 空力。相應(yīng)地，在高溫下填充的容器的情況下，較少頂部空間氣體是希望的，以減小作用 在容器上的真空力，這些真空力可損害結(jié)構(gòu)完整性、引起容器應(yīng)力、或者顯著地扭曲容器形 狀。在巴氏滅菌和蒸餾過(guò)程期間情況也是這樣，這些過(guò)程涉及首先填充容器、密封、以及然 后使包裝經(jīng)受高溫持續(xù)時(shí)段。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道用來(lái)改進(jìn)包裝耐熱性能的幾種容器制造熱固過(guò)程。在聚酯 的情況下，例如在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的情況下，熱固化過(guò)程基本上涉及釋放在容器制 造期間和為改進(jìn)結(jié)晶結(jié)構(gòu)在容器中產(chǎn)生的應(yīng)力。通常，用于供冷填充碳酸飲料使用的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯容器，比用于供熱填 充、巴氏滅菌、或蒸餾生產(chǎn)用途使用的容器，具有更高的內(nèi)部應(yīng)力和更小的結(jié)晶分子結(jié)構(gòu)。 然而，即使對(duì)例如在上述PCT說(shuō)明書(shū)中所描述的容器(其中幾乎沒(méi)有殘余真空壓力)，容器的頸部成品也仍然要 求非常厚，以便承受填充的溫度。本申請(qǐng)人的PCT專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)WO 2005/085082描述了一種用于頂部空間移動(dòng)方法 的以前建議，該專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)在適當(dāng)?shù)牡胤酵ㄟ^(guò)參考全部包括在本文中。在本說(shuō)明書(shū)中對(duì)于任何現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行參考的地方，這不承認(rèn)它在任何國(guó)家或地區(qū) 形成普通一般知識(shí)的部分。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上文，本發(fā)明的一個(gè)可能實(shí)施例的目的是提供一種頂部空間密封和改型方 法，該方法可用于真空壓力的除去，從而在容器內(nèi)基本上沒(méi)有剩余力。本發(fā)明的一個(gè)可能實(shí)施例的另外目的是提供一種頂部空間壓縮方法，借此將空 氣、某種其它氣體或液體或者其組合在密封的壓力下充填到頂部空間中以產(chǎn)生增大的壓 力，以便消除在產(chǎn)品的冷卻期間產(chǎn)生的真空壓力的影響。本發(fā)明的一個(gè)可能實(shí)施例的另外目的是提供一種頂部空間改型方法，借此無(wú)菌或 加熱的液體、或空氣、或某些其它氣體或者其組合在無(wú)菌條件下充填到頂部空間中以產(chǎn)生 正壓力，以便消除在產(chǎn)品的冷卻期間產(chǎn)生的真空壓力的影響。本發(fā)明的一個(gè)可能實(shí)施例的另外目的是提供一種頂部空間改型方法，借此無(wú)菌空 氣、或某種其它氣體或液體或者其組合在密封的壓力下充填到頂部空間中，以消除在產(chǎn)品 的冷卻期間產(chǎn)生的真空壓力的影響。本發(fā)明的一個(gè)可能實(shí)施例的另外目的是提供一種頂部空間改型方法，借此將壓縮 密封件施加到容器的頸部成品上。本發(fā)明的一個(gè)可能實(shí)施例的另外目的是提供一種頂部空間移動(dòng)方法，借此將壓縮 密封件施加到頸部成品上，該壓縮密封件在冷卻液體內(nèi)容物之前可強(qiáng)迫移動(dòng)到容器中，從 而可以將正壓力引入到容器中。本發(fā)明在其全部其實(shí)施例中的另外和備選目的(全部目的要分離地閱讀)至少向 公眾提供有用的選擇。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供有一種容器，該容器具有密封件或帽蓋，該密封件或 帽蓋包括或適于提供進(jìn)入所述容器中的開(kāi)口或孔口，所述孔口用于在壓力下引入至少一種 流體，所述開(kāi)口或孔口也是可密封的，以便在容器內(nèi)的加熱的內(nèi)容物冷卻之前，在容器內(nèi)提 供內(nèi)部壓力的受控升高。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，提供有一種容器，該容器具有臨時(shí)地施加的密封件或帽 蓋，從而進(jìn)入所述容器中的開(kāi)口或孔口通過(guò)在帽蓋與容器的頸部成品之間形成的不完全密 封部分而提供，所述開(kāi)口或孔口用于在壓力下引入至少一種流體，在壓縮作用下所述開(kāi)口 或孔口也是可密封的，以便在容器內(nèi)的加熱的內(nèi)容物冷卻之前，在容器內(nèi)提供內(nèi)部壓力的 受控升高。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，提供有一種容器，該容器具有密封件或帽蓋，該密封件或 帽蓋提供緊在填充后的臨時(shí)密封，并且具有孔口或開(kāi)口，所述孔口或開(kāi)口在基本上無(wú)菌條 件下是可進(jìn)入的，以用于至少一種加熱的和/或無(wú)菌流體的引入，所述孔口或開(kāi)口在基本 上無(wú)菌條件下也進(jìn)一步是可密封的，以便在容器內(nèi)的加熱的內(nèi)容物的冷卻之后，在容器內(nèi) 提供內(nèi)部壓力的受控升高。
根據(jù)本發(fā)明的另外方面，一種用流體填充容器的方法包括通過(guò)容器的敞開(kāi)端部 引入流體，從而流體至少基本上填充容器；在流體引入到容器中之前或之后加熱流體；提 供具有開(kāi)口或孔口的密封件或帽蓋；提供一種通過(guò)開(kāi)口或孔口供應(yīng)至少一種流體的方法； 以及密封開(kāi)口或孔口，從而補(bǔ)償在加熱的內(nèi)容物冷卻之后在密封件或帽蓋下方在容器的頂 部空間中的隨后的壓力減小。
根據(jù)本發(fā)明的另外方面，一種用流體填充容器的方法包括通過(guò)容器的敞開(kāi)端部 引入流體，從而流體至少基本上填充容器；在流體引入到容器中之前或之后加熱流體；提 供具有開(kāi)口或孔口的密封件或帽蓋，所述開(kāi)口或孔口被初始密封；提供加熱的內(nèi)容物冷卻； 進(jìn)一步提供一種隨后進(jìn)入開(kāi)口或孔口并且通過(guò)開(kāi)口或孔口注入至少一種流體的方法；以及 密封孔口，從而補(bǔ)償在加熱的內(nèi)容物冷卻之后在容器的頂部空間中的壓力減小。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，提供有一種具有上部部分的容器，該上部部分具有進(jìn)入 所述容器中的開(kāi)口，所述上部部分具有頸部成品，該頸部成品適于在加熱的或可加熱的液 體引入到容器中以后包括一密封件，所述密封件在液體被加熱之前或之后是向內(nèi)可壓縮的 或機(jī)械可運(yùn)動(dòng)的，從而增大頂部空間的壓力。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，一種用流體填充容器的方法包括通過(guò)容器的敞開(kāi)端部 引入流體，從而流體至少基本上填充容器；在流體引入到容器中之前或之后，加熱流體；為 敞開(kāi)端部提供可運(yùn)動(dòng)密封件，以覆蓋和包含流體，所述密封件適于壓縮容器的頂部空間，從 而當(dāng)加熱的內(nèi)容物冷卻時(shí)，補(bǔ)償在密封件下方在容器的頂部空間中的隨后的壓力減小。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，提供有一種容器填充設(shè)備，該容器填充設(shè)備用來(lái)填充在 以上七個(gè)段落中限定的容器、或用來(lái)執(zhí)行在以上段落中限定的填充方法。根據(jù)另外的方面，提供有一種用于容器的密封件或帽蓋，該密封或帽蓋構(gòu)造成供 本發(fā)明的容器的實(shí)施例的任一個(gè)使用，或者用在本發(fā)明的方法的實(shí)施例的任一個(gè)中，或者 供本發(fā)明的容器填充設(shè)備的實(shí)施例的任何一個(gè)使用。根據(jù)另外的方面，提供有一種用于容器的密封件或帽蓋，該密封件或帽蓋包括在 以上對(duì)于本發(fā)明的容器的最先三個(gè)方面的任一個(gè)中敘述的密封件或帽蓋的特征。在全部本發(fā)明的新穎方面中應(yīng)該考慮到的本發(fā)明的另外方面，由如下描述將成為 顯然的。


圖la-b和2a_2b示出了來(lái)自WO 2005/085082的現(xiàn)有技術(shù)容器的實(shí)施例，該容器 具有施加以便密封飲料的機(jī)械式可壓縮帽蓋；圖3a_3b示出了圖1和2的壓縮帽蓋的、來(lái)自WO 2005/085082的另外現(xiàn)有技術(shù)的
使用；圖4a_b和5a_c示出了根據(jù)本發(fā)明可能實(shí)施例的容器和帽蓋；圖6a_c示出了使用密封腔室的本發(fā)明的另外的實(shí)施例；圖 7a_c、圖 8a_c、圖 9a_c、圖 10a-f、圖 lla_c、圖 12a_c、圖 13a_c、圖 14a_c 及圖 15a-c示出了使用密封腔室的本發(fā)明的另外的實(shí)施例；圖16a_c示出了本發(fā)明的另外可能的實(shí)施例；圖17a_c示出了本發(fā)明的另外可能的實(shí)施例；
圖18示出了使用密封腔室的本發(fā)明的另外可能的實(shí)施例；圖19a_b示出了處于加蓋機(jī)器形式的本發(fā)明的可能的實(shí)施例；圖20a_b和圖21a_b示出了使用壓力腔室的本發(fā)明的另外可能實(shí)施例；圖22a_c及圖23a_c圖示地示出了本發(fā)明的可能方法；圖24至27圖示地示出了處于加蓋機(jī)器形式的本發(fā)明的另外可能實(shí)施例；及圖28a-d、29a-d及圖30a_b示出了使用密封腔室的本發(fā)明的另外實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式優(yōu)選實(shí)施例的如下描述在本質(zhì)上僅僅是示范性的，并且絕不用于限制本發(fā)明或其 用途或使用。如以上討論的那樣，為了在熱固容器內(nèi)的內(nèi)容物的冷卻期間適應(yīng)真空力，容器通 常已經(jīng)設(shè)有繞其側(cè)壁的一系列真空面板以及優(yōu)化的底座部分。在真空力的影響下，真空面 板向內(nèi)變形，并且底座向上變形。這防止在容器中別處的不希望的扭曲。然而，容器仍然經(jīng) 受內(nèi)部真空力。面板和底座僅僅提供抵抗該力的適當(dāng)?shù)哪褪芙Y(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)抵抗性越大，存在 的真空力將越大。另外，終端用戶在握持容器時(shí)可感覺(jué)到真空面板。通常在裝瓶廠處，容器將用熱液體填充，然后在經(jīng)受冷水噴灑之前加蓋，這種冷水 噴灑導(dǎo)致在容器內(nèi)真空的形成，容器結(jié)構(gòu)需要能夠適應(yīng)這種真空。本發(fā)明涉及熱填充容器 和一種方法，該方法用于基本除去或基本消除真空壓力。這允許大得多的設(shè)計(jì)自由度和輕 重量的機(jī)會(huì)，因?yàn)閷?duì)于耐受真空力的結(jié)構(gòu)不再有任何要求，否則的話，這些真空力將機(jī)械地 扭曲容器。如在圖la-b和2a_2b中的現(xiàn)有技術(shù)解決方案中看到那樣，當(dāng)熱液體(21)引入到 容器⑴時(shí)，液體占據(jù)由第一上部液位(3a)限定的容積。如果可壓縮帽蓋⑶在填充后立 即施加到容器頸部(2)上，那么真空在頂部空間(23b)中形成，該頂部空間(23b)在液體上 方并且在可壓縮帽蓋的密封表面(10)下方，密封表面是可壓縮內(nèi)部腔室(9)的下部邊界， 該可壓縮內(nèi)部腔室(9)與帽蓋(8)的外部部分相接合。通常僅當(dāng)除去帽蓋時(shí)，才釋放該頂 部空間的真空。在帽蓋(8)保持到位的同時(shí)，真空力則保持基本上不變。如果容器的壁向 內(nèi)彎曲或撓曲，那么真空壓力水平可能降低到很小程度。參照?qǐng)D3a_b，示出了現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明的另外的實(shí)施例。然而，如在現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的那樣，如在圖2a_b中所示，僅在容器已經(jīng)冷卻時(shí)，在 帽蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)正壓力的可運(yùn)動(dòng)密封的機(jī)械壓縮才發(fā)生。這具有將帽蓋元件的未消毒壁表 面運(yùn)動(dòng)成與容器的液體內(nèi)容物相連通的明顯缺點(diǎn)。這種污染不能容許，并因此本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例僅用于頂部空間的這種機(jī)械壓縮在施加帽蓋之后立即發(fā)生。按這種方式，在容器的內(nèi)容物處于加熱的狀態(tài)下的同時(shí)，機(jī)械壓縮可實(shí)現(xiàn)正壓力， 并且隨后能夠使容器冷卻而沒(méi)有嵌板。在壓縮下進(jìn)入容器頂部空間的帽蓋元件因此將在冷 卻之前由加熱的內(nèi)容物消毒。將認(rèn)識(shí)到，為了提供初始密封結(jié)構(gòu)想到多種不同的結(jié)構(gòu)，該初 始密封結(jié)構(gòu)強(qiáng)迫地向下，以將液體內(nèi)容物移動(dòng)到很大程度。600ml尺寸的容器例如將需要大 約20-30CC液體的移動(dòng)。2000ml尺寸范圍的容器將需要大約70cc液體的移動(dòng)。想到的是，帽蓋可以是金屬的或塑料的，并且在備選實(shí)施例中可推入到容器的頸 部中而不是通過(guò)螺紋擰入，并且在所需位置是可鎖定的。
帽蓋可以受控地由任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)械、電氣或其它的裝置、或者人工地向下移動(dòng)。本發(fā)明的方法允許要說(shuō)明的機(jī)械壓縮中的多種變化，但對(duì)于其中要求顯著向下移 動(dòng)的較大容器，想到的是，僅一些壓縮力從可壓縮帽蓋得到，并且更顯著地，剩余部分由在 如下公開(kāi)中討論的方法得到。參照?qǐng)D4a和4b，示出了本發(fā)明的示范性實(shí)施例，該實(shí)施例具有與容器頸部⑵相 接合的帽蓋(80)。從4a起以后的圖都指在圖4a中所類(lèi)似示出的容器的上部部分。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，并且參照?qǐng)D4a和b、以及5a_c，在引入液體之后(該液 體可能已經(jīng)被加熱或適于以后加熱)可以施加帽蓋，該帽蓋包括小開(kāi)口或孔口(81)。因而 在容器中位于主帽蓋本體(80)下方并且位于流體液位(40)上方包含有頂部空間(23a)。 頂部空間(23a)在這個(gè)階段與外部空氣連通，并因此處于環(huán)境壓力下和允許具有流體液位 (40)。如在圖6a_c中看到的那樣，在一個(gè)實(shí)施例中，將密封腔室(84)施加在頸部成品和 帽蓋組合上，以將流體密封從而與外部空氣隔離(結(jié)構(gòu)84的上部、封閉端部未示出)。在引 入壓縮力之后，如由箭頭指示的那樣，例如通過(guò)注入空氣或某些其它氣體，在密封腔室內(nèi)的 增大的壓力用于隨后增大頂部空間(23b)內(nèi)的壓力，并且也由于塑料容器隨后的膨脹迫使 流體液位(40)到較低點(diǎn)。作為對(duì)于氣體注入的備選例，可注入加熱的液體，例如加熱的水。這將提供另外的 優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樽⑷氲囊后w將不經(jīng)受當(dāng)將氣體注入到加熱的環(huán)境中時(shí)通常發(fā)生的膨脹。因而在 早期熱填充階段期間，較小力最終施加到容器的側(cè)壁上。更進(jìn)一步，注入的液體在隨后被冷卻時(shí)，將比氣體收縮得少。為此，必然需要較少 的液體注入到頂部空間中，以提供對(duì)于否則出現(xiàn)的預(yù)期真空力的補(bǔ)償?，F(xiàn)在參照?qǐng)D7a_c(壓縮力未示出)，在壓力保持在密封腔室(84)內(nèi)的同時(shí)，使塞子 機(jī)構(gòu)(82)從輸送裝置(83)朝孔口(81)向下運(yùn)動(dòng)。如在圖8a_c中可看到的那樣，在壓力保持在密封腔室(84)內(nèi)的同時(shí)，通過(guò)將塞子 (82)放入孔(81)內(nèi)而將孔永久地封閉。在這時(shí)，如在圖9a_c中可看到的那樣，頂部空間(23b)根據(jù)輸送的氣體的量在受 控壓力下充填，并且當(dāng)容器離開(kāi)和返回到填充生產(chǎn)線時(shí)，在腔室內(nèi)壓力釋放之后，密封腔室 可以用于輸送裝置(83)的退出。如圖IOa-C所示，隨著瓶子隨后沿填充生產(chǎn)線行進(jìn)并且冷卻，頂部空間(23b)由于 液體體積收縮而膨脹。流體液位(40)降低到新位置(41)，并且加壓的頂部空間(23b)隨著 它形成新頂部空間(23c)而膨脹和失去其壓力的一些或全部。然而，重要的是，一旦內(nèi)容物冷卻，在容器中就沒(méi)有殘余真空。作為備選例，并且如圖10d-f所示，塞子92可以在帽蓋的生產(chǎn)期間(例如由部件 91)臨時(shí)附接到帽蓋上。如在例子中所示的液體或氣體可在壓力下按相同方式注入，以在壓 力下環(huán)繞塞子并進(jìn)入容器的頂部空間，然后迫使推桿機(jī)構(gòu)93向下，以使塞子92前進(jìn)永久地 進(jìn)入到孔中。在這個(gè)備選例中，沒(méi)有必要加載具有多個(gè)塞子機(jī)構(gòu)的推桿。這樣一種備選例的另外的例子提供在圖18中。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，帽蓋 80具有由部件(未示出)臨時(shí)附接的塞子92。密封腔室84包圍帽蓋，并且通過(guò)密封圈89 抵靠帽蓋上表面的壓縮來(lái)提供內(nèi)部密封的腔室頂部空間87。氣體或液體、或者兩者的組合通過(guò)進(jìn)口 86注入到腔室頂部空間87中，并且通過(guò)繞塞子的空隙注入到容器的頂部空間中。 一旦在容器內(nèi)得到所需的壓力，就使推桿88向下前進(jìn)，以迫使塞子92進(jìn)入在帽蓋內(nèi)的位置 中，并因此在所需的壓力下密封容器頂部空間。當(dāng)塞子前進(jìn)到最終位置中時(shí)，這用于在容器 的密封時(shí)精確地實(shí)現(xiàn)計(jì)算的內(nèi)部壓力。這用于通過(guò)在容器內(nèi)的任何加熱的內(nèi)容物的冷卻而 產(chǎn)生的隨后的真空影響的提前補(bǔ)償。參照?qǐng)D19a和19b，本發(fā)明可以制造成按照與在填充生產(chǎn)線上的通常的加蓋工位 非常類(lèi)似的方式運(yùn)行。通常的加蓋機(jī)器頭部單元101封裝密封單元84，并且通過(guò)密封容器 的帽蓋來(lái)提供密封和加壓容器的功能。通常的加蓋單元可以選擇性地已經(jīng)將帽蓋扭轉(zhuǎn)到 位，但由于塞子在帽蓋內(nèi)設(shè)置為處于‘未堵塞’位置并且允許液體或氣體在容器內(nèi)外之間的 通過(guò)，容器保持未密封。密封容器的準(zhǔn)確時(shí)刻在塞子被夯壓到位時(shí)而發(fā)生，并且帽蓋內(nèi)的頂 部空間不是在環(huán)境壓力下，如現(xiàn)有技術(shù)加蓋過(guò)程在填充和加蓋區(qū)域內(nèi)通常的那樣，而根據(jù) 本發(fā)明，頂部空間改型單元102可以接收加蓋的容器1，并且隨后緊在用帽蓋密封塞子密封 容器之前加壓容器。作為備選例，頂部空間改型單元102也可完成典型的加蓋機(jī)器的通常功能。該單 元可接收空的容器、施加包含塞子的帽蓋并且隨后將帽蓋扭轉(zhuǎn)到位，以及在通過(guò)使塞子前 進(jìn)或某種其它的密封方法最終密封容器之前加壓容器。本發(fā)明的備選實(shí)施例的更進(jìn)一步例子示出在圖20a_f中。帽蓋80可以在帽蓋內(nèi) 并入橡膠(或其它適當(dāng)材料)的塞子182。這將提供在加壓頂部空間之前具有相對(duì)于容器 的初始防泄漏密封的優(yōu)點(diǎn)。按這種方式，容器可在內(nèi)容物的冷卻之前(例如緊在通過(guò)過(guò)壓 填充和加蓋之后)充填有來(lái)自液體或氣體的壓力，或者該過(guò)程可以發(fā)生在內(nèi)容物已經(jīng)冷卻 并且在容器內(nèi)存在真空之后。舉例而言，帽蓋和密封塞子182可在液體內(nèi)容物已經(jīng)冷卻之 后，由非常熱的水66消毒。這將消毒帽蓋的上表面，然后加熱的液體可被注入，以補(bǔ)償真空 壓力。在注入針202退出之后，在容器從壓力腔室離開(kāi)時(shí)，可除去正消毒的加熱液體。橡膠 密封件182已經(jīng)封閉和密封容器，以防止當(dāng)腔室打開(kāi)時(shí)，在帽蓋下方的頂部空間與存在的 外部空氣之間的任何連通。用于在帽蓋80內(nèi)的適當(dāng)塞子機(jī)構(gòu)的另外備選例示出在圖21a_f中。球閥型外罩 882可用來(lái)提供孔，通過(guò)該孔，在壓力腔室單元內(nèi)可以進(jìn)行頂部空間改型，如以前描述的那 樣。一旦頂部空間已經(jīng)加壓，在頂部空間保持在準(zhǔn)確壓力下的同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)推桿883可以關(guān)閉 球閥，如在圖21d-f中示出的那樣。圖22a_c示出了使用本發(fā)明方法的頂部空間改型的通常的示范方法?？杖萜?在 頸部成品下面未示出)被填充或者甚至被‘過(guò)填充’到頸部成品的邊沿，并且施加帽蓋，該 帽蓋具有開(kāi)口，通過(guò)該開(kāi)口可實(shí)現(xiàn)頂部空間改型，例如通過(guò)球閥封閉裝置。加蓋的頸部成品 至少包含在壓力腔室(未示出)內(nèi)，并且將容器置于計(jì)算的壓力下。這種壓力增大可以是 通過(guò)氣體的注入，如在所示的例子中那樣，或者通過(guò)另外液體的過(guò)注入。在這個(gè)過(guò)程期間， 容器將增大尺寸到允許流體液位下降的程度(如果氣體正被注入)，然后可以封閉球閥外 罩，以在容器內(nèi)保持增大的壓力。使用更通常的“推-拉”類(lèi)型運(yùn)動(dòng)外罩(‘push-pull’ type sportclosure)，可以 出現(xiàn)相同的方法過(guò)程，如在圖23a_c中按類(lèi)似方式示出的那樣。作為本發(fā)明的另外備選例，參照?qǐng)D17a_c，為了除去對(duì)在帽蓋本身內(nèi)對(duì)于孔或塞子機(jī)構(gòu)的需要，正常的帽蓋可由加蓋單元施加，但不被強(qiáng)迫扭轉(zhuǎn)到位。然后頸部成品可包圍在 腔室84內(nèi)，并且迫使流體或氣體通過(guò)在帽蓋與頸部成品的螺紋機(jī)構(gòu)之間的間隙進(jìn)入容器 中，如所示的那樣借助于液體86的通過(guò)。一旦得到所需的壓力，通過(guò)使扭轉(zhuǎn)推桿85在腔室 84內(nèi)前進(jìn)而將帽蓋扭轉(zhuǎn)到位，如圖17b所示，同時(shí)將容器頂部空間保持在壓力下。在這個(gè)實(shí) 施例中，該方法可以使用標(biāo)準(zhǔn)帽蓋而不是改型帽蓋實(shí)現(xiàn)。圖17c示出了緊在容器頭部從腔 室84離開(kāi)之前除去扭轉(zhuǎn)推桿85、正確地扭轉(zhuǎn)的帽蓋80。將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明通過(guò)改型通常的加蓋機(jī)器來(lái)提供實(shí)現(xiàn)頂部空間改型過(guò)程的多種 選擇。除在該過(guò)程期間對(duì)頂部空間進(jìn)行改型之外，這樣一種機(jī)械也可容易地用來(lái)提供給容 器加蓋的功能。圖24示出了容器如何可從容器的頸部支撐環(huán)33的緊鄰下方包含在通常的密封腔 室84內(nèi)。圖25示出了整個(gè)容器如何可包含在密封腔室84內(nèi)。在這個(gè)實(shí)施例中，容器不會(huì) 由增大的壓力處于受力狀態(tài)，直到從密封腔室離開(kāi)之后。圖26示出了本發(fā)明的備選實(shí)施例。想到的是，密封腔室84可選擇性地包括下端 密封裙部884。在這個(gè)例子中，軟材料的密封圈在水或氣體的壓力下通過(guò)進(jìn)口 883可以充 氣，以與容器肩部形成緊密接觸。然后氣體或液體通過(guò)進(jìn)口 86可以充填到壓力腔室頂部空 間87中，以在最終密封之前改型容器頂部空間。圖27示出了圖26的密封腔室如何可并入到具有旋轉(zhuǎn)頭部施加器的通常的加蓋單 元工位中。這將允許改型的加蓋單元按正常方式施加帽蓋，但在施加將帽蓋密封在容器上 的扭轉(zhuǎn)之前，改型頂部空間。為了使本發(fā)明便利，通過(guò)在液體收縮之前移動(dòng)頂部空間而完全或基本上除去真空 壓力，由于機(jī)械扭曲力的除去，現(xiàn)在導(dǎo)致能夠從側(cè)壁除去大量的重量。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，并且參照?qǐng)Dlla-c，在液體引入之后(該液體可能已經(jīng)加 熱或適于以后加熱)可以施加帽蓋，該帽蓋包括小開(kāi)口或孔口(81)，該開(kāi)口或孔口(81)臨 時(shí)由連通密封件(91)覆蓋。因而在容器中在主帽蓋本體(80)下方并且在流體液位(40) 上方包含有頂部空間(23d)。頂部空間(23d)在這個(gè)階段不與外部空氣連通，并因此在填充 生產(chǎn)線上在冷卻階段期間處于通常的容器壓力下。如在圖12a_c中看到的那樣，一旦容器已經(jīng)典型地冷卻到用于加標(biāo)簽和分配的液 位，頂部空間(23e)將借助于降低的流體液位處于膨脹狀態(tài)，并且由于在容器內(nèi)的加熱的 液體的收縮將會(huì)已經(jīng)產(chǎn)生真空。如在本發(fā)明的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中看到的那樣，為了除去真空壓力，將密封腔室 (84)施加在頸部成品和帽蓋組合上，以將連通密封件(91)密封從而與外部空氣隔離(未示 出結(jié)構(gòu)84的上部、封閉的端部)。在引入消毒介質(zhì)(66)之后，例如通過(guò)注入優(yōu)選地在95度C以上的加熱的水、或加 熱的水和蒸汽的混合物，消毒介質(zhì)用于密封腔室(84)的內(nèi)表面和連通密封件(91)的消毒?，F(xiàn)在參照?qǐng)D13a_c，在消毒介質(zhì)保持在密封腔室(84)內(nèi)的同時(shí)，將塞子機(jī)構(gòu)(82) 從輸送裝置(83)朝孔口(81)向下放置。塞子機(jī)構(gòu)刺穿連通密封件(91)，并且再次臨時(shí)退 出，如圖14a-c所示，提供在帽蓋(80)上方的密封腔室內(nèi)的消毒體積與在帽蓋下面的頂部 空間(23e)之間的連通。
如在圖14a_c中可看到的那樣，消毒介質(zhì)(例如95°C的加熱的水)由于連通密封 件被刺穿，通過(guò)敞開(kāi)孔(81)立即抽吸到容器中。這引起在容器內(nèi)的壓力的相等或真空壓力 的除去，從而頂部空間(23f)的液位升得更高。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，液體事實(shí)上在從密 封腔室(84)供給的小壓力下注入到容器中，從而在容器內(nèi)的壓力事實(shí)上是正壓力，并且頂 部空間事實(shí)上非常小。在容器內(nèi)的產(chǎn)品體積的完整性沒(méi)有被破壞，因?yàn)樵诿鄙w上方的環(huán)境在與頂部空間 連通之前已經(jīng)消毒，并且在描述的頂部空間補(bǔ)充方法之前，供給到容器中的另外液體補(bǔ)充 在容器內(nèi)由于加熱的液體的收縮造成的體積‘損失’。在壓力相等之后，參照?qǐng)D15a_c，輸送裝置(83)再次前進(jìn)，從而塞子(82)將被插入 到孔中，以將它永久地封閉。在這時(shí)，頂部空間(23f)根據(jù)為補(bǔ)償以前液體收縮已經(jīng)輸送的液體的體積處于受 控壓力下，如以上描述的那樣。在腔室內(nèi)的消毒介質(zhì)和/或壓力釋放之后，隨著容器離開(kāi)并返回到填充生產(chǎn)線， 密封腔室現(xiàn)在可以用于輸送裝置(83)的退出，這種退出現(xiàn)在可以進(jìn)行。因而描述一種補(bǔ)償在容器內(nèi)的真空壓力的方法。參照?qǐng)D16a-C，在封閉容器內(nèi)經(jīng)歷 加熱的內(nèi)容物的隨后冷卻的原始頂部空間液位(40)提供真空在第一頂部空間(23d)中的 存在。在根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的補(bǔ)償之后，頂部空間液位根據(jù)在頂部空間內(nèi)包含的壓 力而變化并且或許升高(41)，并且在頂部空間23f內(nèi)的壓力現(xiàn)在實(shí)際上優(yōu)選地處于環(huán)境壓 力或優(yōu)選地稍微為正的壓力，從而容器的側(cè)壁由輕微的內(nèi)部壓力支撐。參照?qǐng)D28a_d，本發(fā)明的備選實(shí)施例也包括可壓縮帽蓋，其中壓縮在填充之后且在 內(nèi)容物的冷卻之前發(fā)生。按這種方式，通過(guò)當(dāng)液體是熾熱時(shí)發(fā)生的壓縮，腔室(9) 一旦它前 進(jìn)到容器中，就可以由內(nèi)容物消毒。可壓縮帽蓋如以前描述的那樣可以包含在壓縮腔室內(nèi)， 特別是對(duì)于大尺寸容器。600ml尺寸的容器例如將需要大約20-30CC液體的移動(dòng)，而2000ml 尺寸范圍的容器將需要大約70cc液體的移動(dòng)。這樣一種大的移動(dòng)在沒(méi)有進(jìn)入容器的極大 可移動(dòng)腔室情況下難以實(shí)現(xiàn)。因此，為了將腔室尺寸保持到最小，想到的是，壓縮腔室可提 供一定量的氣體或液體的注入，并且可壓縮帽蓋可提供所需的壓縮的其余部分。按這種方 式，最少的氣體也注入到容器中。當(dāng)然，將認(rèn)識(shí)到，對(duì)于小容器尺寸，可僅利用可壓縮帽蓋。與在現(xiàn)有技術(shù)中描述的不同，本發(fā)明提供在容器內(nèi)的熱液體對(duì)內(nèi)部腔室(9)的在 內(nèi)部設(shè)置的表面的下側(cè)進(jìn)行消毒，因?yàn)樗呀?jīng)被壓縮到熱液體內(nèi)容物中。通常，隨著產(chǎn)品冷卻，真空將形成在容器內(nèi)在帽蓋下方的最初頂部空間(23b)中。 如果壁不是剛硬得足以承受力，則這種真空可以將容器⑴扭曲到一定程度。然而，由于內(nèi)部壓力在產(chǎn)品冷卻之前已經(jīng)向上調(diào)整，所以實(shí)際結(jié)果可能是在產(chǎn)品 冷卻期間臨時(shí)升高的壓力水平，而一旦產(chǎn)品冷卻已經(jīng)結(jié)束就基本上沒(méi)有壓力，或者或許甚 至有利地是小量的正壓力。參照?qǐng)D29a_d，本發(fā)明的另一個(gè)類(lèi)似實(shí)施例提供機(jī)械帽蓋，該機(jī)械帽蓋具有機(jī)械地 可控制“出”和“入”位置?？蓧嚎s帽蓋(8)在用熱飲料填充之后立即施加到容器(1)上。 在這個(gè)具體實(shí)施例中，可壓縮內(nèi)部腔室(9)的密封表面(10)移動(dòng)得比在圖28a-d中示出的 以前例子中高。參照?qǐng)D30a_b，公開(kāi)本發(fā)明的另外實(shí)施例。帽蓋結(jié)構(gòu)可以是2-件構(gòu)造或單件單元，借此可壓縮內(nèi)部腔室(9)與頸部成品(99)的內(nèi)螺紋相接合，并且隨著帽蓋施加和固定到容 器(1)上引起頂部空間的壓縮。同樣，對(duì)于較大尺寸容器，這提供將氣體或液體注入保持到 最小的能力，同時(shí)利用熱液體內(nèi)容物的移動(dòng)，以便當(dāng)容器被密封時(shí)提供容器壓力的增大。在以上描述中已經(jīng)參考具有已知等效物的本發(fā)明的具體元件或整體的場(chǎng)合，那么 這樣的等效物如同個(gè)別地?cái)⑹龅哪菢影ㄔ诒疚闹?。盡管作為例子和參照本發(fā)明的可能實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但要理解，在不脫 離在所附權(quán)利要求書(shū)中所限定的范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行改型或改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種容器，該容器具有密封件或帽蓋，該密封件或帽蓋包括或用于提供進(jìn)入所述容 器中的開(kāi)口或孔口，所述開(kāi)口或孔口用于在壓力下引入至少一種流體，所述開(kāi)口或孔口也 是能夠密封的，以便在容器內(nèi)的加熱的內(nèi)容物冷卻之前，在容器內(nèi)提供內(nèi)部壓力的受控升尚ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述至少一種流體在壓力下被引入，并且在壓縮 作用下所述開(kāi)口或孔口是能夠密封的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的容器，其中，所述密封件或帽蓋被臨時(shí)地施加，從而所述開(kāi)口 或孔口通過(guò)在密封件或帽蓋與容器的頸部成品之間形成不完全密封部分而提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述密封件或帽蓋在容器填充之后提供臨時(shí)密 封裝置，所述開(kāi)口或孔口在基本上無(wú)菌條件下是能夠進(jìn)入的，以便用于所述至少一種流體 的引入。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的容器，其中，所述至少一種流體是加熱的和/或無(wú)菌的，并且 所述開(kāi)口或孔口還能夠在基本上無(wú)菌條件下密封，以提供內(nèi)部壓力的所述受控升高。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述流體是穿過(guò)所述開(kāi)口或孔口注入的加熱的 液體或氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的容器，其中，所述開(kāi)口或孔口用于在所述液體或氣體注入之 后永久地封閉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述帽蓋在容器的頸部?jī)?nèi)朝所述加熱的內(nèi)容物 是能夠壓縮的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述開(kāi)口或孔口包括閥裝置，該閥裝置能夠操作 成打開(kāi)和關(guān)閉所述開(kāi)口或孔口。
10.一種容器，基本上如本文參考本發(fā)明的實(shí)施例的任一個(gè)描述的那樣，這些實(shí)施例如 除圖1、2及3之外的附圖的任何一個(gè)或多個(gè)所示。
11.一種用流體填充容器的方法，包括通過(guò)容器的敞開(kāi)端部引入流體，從而流體至少 基本上填充容器；在流體引入到容器中之前或之后加熱流體；提供具有開(kāi)口或孔口的密封 件或帽蓋；提供一種通過(guò)開(kāi)口或孔口供應(yīng)至少一種流體的方法；以及密封開(kāi)口或孔口，從 而補(bǔ)償在加熱的內(nèi)容物冷卻之后在密封件或帽蓋下方在容器的頂部空間中的隨后的壓力 減小。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，使至少一種流體在壓力下通過(guò)開(kāi)口或孔口。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，將容器定位在加壓裝置中。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，將容器定位在消毒裝置中，并且流體是通過(guò)開(kāi) 口或孔口注入的加熱的液體。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，開(kāi)口或孔口設(shè)有臨時(shí)或部分密封件，穿過(guò)該臨 時(shí)或部分密封件提供至少一種流體。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，容器的頸部設(shè)有可壓縮帽蓋，該可壓縮帽蓋在 加熱的內(nèi)容物已經(jīng)冷卻之前能夠在頸部?jī)?nèi)朝加熱的內(nèi)容物運(yùn)動(dòng)。
17.一種用流體填充容器的方法，基本上如本文參考本發(fā)明的實(shí)施例的任一個(gè)描述的 那樣，這些實(shí)施例基本上如本文參考除圖1、2及3之外的附圖的任何一個(gè)或多個(gè)描述的那 樣。
18.一種容器填充設(shè)備，用來(lái)填充根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的容器，或用來(lái)執(zhí)行 權(quán)利要求11至17任一項(xiàng)所述的方法。
19.一種當(dāng)由權(quán)利要求11至17任一項(xiàng)的方法或權(quán)利要求18的設(shè)備填充時(shí)的容器。
20.一種用于容器的帽蓋，所述帽蓋用于供權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的容器、權(quán)利要 求11至17任一項(xiàng)所述的方法、或者權(quán)利要求18所述的設(shè)備使用。
全文摘要
為了對(duì)在容器中的頂部空間進(jìn)行改型以除去真空壓力，容器具有密封件或帽蓋，該密封件或帽蓋可以提供進(jìn)入容器的臨時(shí)開(kāi)口，該在壓縮作用下臨時(shí)開(kāi)口是可密封的，以便當(dāng)容器的加熱的內(nèi)容物冷卻時(shí)提供內(nèi)部壓力的受控升高。密封腔室(84)能夠?qū)崿F(xiàn)流體到頂部空間(23b)中的引入，以迫使流體液位(40)降低。描述了其它方法和設(shè)備。
文檔編號(hào)B65B31/04GK102076567SQ200980124882
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者大衛(wèi)·默里·梅爾羅斯 申請(qǐng)人:大衛(wèi)·默里·梅爾羅斯