專利名稱：用于頂部空間修改的壓力密封方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種通過修改頂部空間中的壓力而減輕容器重量的方法以及一種利用該方法的容器。壓力修改可以在容器的密封期間或者在密封容器之后進(jìn)行。這種頂部空間修改可以通過如下方式實現(xiàn)用液體填充容器；將容器的內(nèi)容物與來自外部空氣的污染相密封隔離；以及在加蓋過程期間或者在容器已經(jīng)加蓋或密封之后，調(diào)整頂部空間的壓力。頂部空間修改過程增大了容器內(nèi)的內(nèi)容物的體積，由此增大了容器內(nèi)的內(nèi)部壓力。這種操作又可以在容器加蓋之前或之后使在容器的上部頸部區(qū)域中在頂部空間下方的液體向下移位，從而提供用于容器的增大的頂部負(fù)載能力。本發(fā)明可以進(jìn)一步涉及在熱固聚酯容器中包裝的熱填充的并且巴氏滅菌的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
大多數(shù)的生產(chǎn)設(shè)施正在尋找降低成本的途徑，因為對于食品或飲料包裝廠商而言，基于處理的大量容器，關(guān)于每單個容器的成本的很小節(jié)省會迅速地累計成極大的節(jié)省。利用較輕重量的容器或降低效用成本是良好的節(jié)省方法。然而，用于非碳酸產(chǎn)品的較輕重量的容器當(dāng)堆疊時可能壓潰，除非滿足特定的搬運(yùn)要求。在冷填充容器中用來增強(qiáng)堆疊的重量能力或頂部負(fù)載強(qiáng)度的一種典型方法是，在加蓋之前用液氮投配容器。當(dāng)投配到容器中時，液氮將提供某種內(nèi)部壓力，這允許容器堆疊幾個碼垛高。氣態(tài)氮是在食品和飲料工業(yè)中使用的一種通用物，用以將氧氣從產(chǎn)品排出并增大貨架壽命。然而，由于氮在注入時立即分散，所以用來控制準(zhǔn)確投配的過程受到限制。氮的一些將在加蓋之前逃逸，因而使過程就絕對加壓控制而言不精確。另外，處理氮系統(tǒng)可能是高成本的和危險的。使用液氮投配系統(tǒng)代替氣態(tài)氮風(fēng)洞，可將氮消耗降低多達(dá)80%，但由于容器的加蓋或密封在密封的準(zhǔn)確時刻在環(huán)境壓力下發(fā)生，所以在兩種系統(tǒng)中，使生成的壓力值受損。在密封的瞬時，壓力值可能僅與環(huán)境壓力相等。在加蓋之后，存在內(nèi)部壓力的隨后升高，因為氮繼續(xù)膨脹，但不能逃逸密封的容器。然而，由于在密封之前投配氮，所以在密封之前存在一些氮劑量的損失，該損失的量根據(jù)多個因素而變化。這使該過程就在密封之后識別實際在容器中的劑量而言不精確。被接受的是，這將始終是比在密封之前引入到敞開容器中的劑量小的值。因為空氣按體積計包括78%的氮，所以氮是豐富的。液氮在大氣壓力下具有-320° F(-196° C)的沸點。當(dāng)在生產(chǎn)線上將食品和飲料容器加壓或惰性化時處理液氮造成了挑戰(zhàn)。為了使用液氮注入，生產(chǎn)設(shè)施必須具有存儲器皿、液氮管路及注入裝置，該注入裝置能夠準(zhǔn)確和一致地計量少量液氮。為了存儲、轉(zhuǎn)移或注入液氮，隔離設(shè)備是必要的，因為液氮當(dāng)暴露于室溫時將迅速沸騰。然而，氮的使用的確允許在加蓋之后在容器內(nèi)建立內(nèi)部壓力。這在飲料冷填充到容器中的情況下比當(dāng)與熱填充飲料結(jié)合使用時更加實用。在兩種情況下，例如如果在投配之后并且在加蓋之前在生產(chǎn)線上有停止，可能在密封容器之前使全部的投配氮分散。然而，在冷填充用途中，結(jié)果是容器至少在環(huán)境壓力下加蓋并且將保持在環(huán)境壓力下。盡管會失去增大的頂部負(fù)載和側(cè)壁強(qiáng)度的優(yōu)點，但結(jié)果不是特別有害，因為容器當(dāng)被購買時看起來對于消費(fèi)者仍然具有吸引力。然而，在熱填充飲料的情況下，不足的劑量導(dǎo)致容器在環(huán)境壓力下密封并且?guī)缀鯖]有在密封之后加壓容器的能力。隨著容器的液體內(nèi)容物的隨后冷卻和收縮，將形成真空，并且因此容器將扭曲。這對于消費(fèi)者是沒有吸引力的。另外，投配過程在熱填充環(huán)境下變得甚至更難以控制，特別是在很快的生產(chǎn)線速度下。當(dāng)將氮在環(huán)境壓力條件下引入到容器中并且在加熱的液體的頂部上時，氮將比液體(如果液體是冷的)更易揮發(fā)。它將在加蓋或密封之前快得多地分散，從而使劑量的一致性更加不確定。因此生產(chǎn)線的停止對于劑量的一致性更有害。因為這個原因，作為預(yù)防措施，容器常常被過投配，而這仍然不理想。塑料瓶需要在全部生產(chǎn)線速度下加壓，并且如果損失對于容器內(nèi)部實現(xiàn)的準(zhǔn)確壓力的控制，那么也將損失系統(tǒng)的速度，以便正確地加壓每個容器。食品和飲料工廠人員需要在選擇液氮系統(tǒng)時考慮多個目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，這些目標(biāo)和標(biāo) 準(zhǔn)包括* 一致的容器壓力或一致的氧氣減少。*工廠人員安全性。*可靠的系統(tǒng)操作。*合理的獲得和操作成本。每個生產(chǎn)商對于每個目標(biāo)具有不同的優(yōu)先權(quán)，但安全性在清單上通常很高。重要的是要記住，液氮在室溫下變成氣體，并且其體積膨脹到液體時的700倍。必須使用適當(dāng)?shù)墓苈废到y(tǒng)和注入設(shè)備保護(hù)(包括安全溢流閥)以防止過加壓或設(shè)備破裂。安全溢流閥必須放置在系統(tǒng)中的任意兩個截止閥之間。在大體積罐進(jìn)給系統(tǒng)上，最低額定溢流裝置典型地放置在室外。如果安全溢流閥的確溢流，如果它在室外而不是在室內(nèi)發(fā)生，則它更安全，在室內(nèi)某些人可能受到傷害?？煽啃栽谏a(chǎn)線上是重要的，在該處，按分鐘的停機(jī)時間來計算損失。液氮投配裝置從室溫條件將需要某種啟動時間，因為所有內(nèi)部表面必須冷卻到液氮溫度。就像任何液氮設(shè)備那樣，必須遵守操作流程，因為由水分污染設(shè)備的危險的確存在。水分是液氮設(shè)備的冷表面的最大敵人。它只用很小的量就將設(shè)備內(nèi)部凍結(jié)。用于不同容器大小和維護(hù)的設(shè)備調(diào)整(如噴嘴變化)必須能夠在沒有水分污染或長時間停機(jī)的情況下完成。每個生產(chǎn)設(shè)施對于液氮輸送具有不同的規(guī)格。一些用途需要無菌地輸送液氮。在這種情況下，投配單元也必須能夠被消毒。一致的加壓或惰性化結(jié)果對于整個操作是重要的。具有太小壓力的水瓶當(dāng)堆疊或未適當(dāng)?shù)丶訕?biāo)簽時可能壓潰。具有太大壓力的瓶子當(dāng)存儲在汽車的后備箱中時，由于溫度影響或許可能爆裂。如果液氮劑量太少，則惰性化產(chǎn)品可能氧化或變壞；對于惰性化產(chǎn)品的太大劑量可導(dǎo)致過加壓的容器阻塞生產(chǎn)線。氮注入可通過投配各個容器或借助于穩(wěn)定的液氮流而完成。兩種方法中的任一種方法可產(chǎn)生一致的結(jié)果。液氮一旦被引入到容器中，就將迅速地沸騰。因此重要的是，在投配之前高效地控制液氮。典型的18 fl oz (600ml)聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶(具有I fl oz (30ml)頂部空間和17psig的壓力規(guī)格)將需要近似0.001411 oz (0. 04g)的液氮。在將容器密封之后，該劑量的液氮將沸騰，并且膨脹到I. 163 fl oz (34. 4ml)的室溫氮?dú)?。將I. 163 flOZ的氣體添加到I fl OZ的密封體積,并且以17psig結(jié)束。對于液氮投配設(shè)備制造商的挑戰(zhàn)是，在從40瓶/分鐘至大于1，000瓶/分鐘的速度下，一致地控制沸騰液體和輸送0.001411 oz的液氮。投配設(shè)備可以控制液氮直到投配點，但一旦已經(jīng)將液氮投配到容器中，投配設(shè)備就不能控制液氮的狀態(tài)。隨著容器向壓蓋機(jī)或封口機(jī)行進(jìn)，液氮將迅速地沸騰，所以行進(jìn)時間應(yīng)該最小化以便獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。從投配到加蓋的轉(zhuǎn)移也應(yīng)該平穩(wěn)，以防止沸騰的液體跳出容器。要考慮的另一個方面是一致的容器填充液位。如果容器頂部空間因為填充液位紊亂地不同而變化，則最終瓶壓力也將紊亂地不同。例如，假定上述的瓶具有18 f l oz的填充物以及I fl oz的頂部空間，并且在生產(chǎn)線上的下個瓶具有18. 3 fl oz (610ml)的填充物以及0.6 fl oz (20ml)的頂部空間。兩個瓶都接收0.001411 oz的液氮充填。液氮投配是一致的；然而，按照基本氣體定律，對于18 fl oz填充物的最終瓶壓力是17psig，而具有18. 3 fl oz填充物的瓶具有25. 5psig最終壓力。除投配設(shè)備精度之外，多個因素確定最終瓶壓力的精度。它們包括容器體積的一致性和良好的密封外殼。必須考慮所有因素以獲得良好的結(jié)果。成本對于制造商是決定性的擔(dān)心。重要的是要記住，必須聯(lián)合地考慮初始購買價格、安裝費(fèi)用及操作成本。得到外部大體積存儲罐器皿比小型便攜式真空瓶(dewar)昂貴，但液氮成本在大體積存儲罐中比真空瓶低得多。變換過程也添加到使用真空瓶的隱藏成本上；41. 6gal (1601)的真空瓶在生產(chǎn)線上通常將持續(xù)一個8小時換班。管路是處理人員試圖省錢的另一個領(lǐng)域。大多數(shù)制造商可能利用比較便宜的泡沫隔離管。然而，要考慮到用泡沫隔離管在一年期間損失多少液氮。獲得和安裝成本對于真空護(hù)套系統(tǒng)較高，但由于較好的隔離造成的減小的損失率使操作成本比泡沫隔離系統(tǒng)低。如果由于凍結(jié)投配裝置造成的停機(jī)發(fā)生，則便宜的泡沫隔離液氮注入裝置不再是便宜貨。一些投配裝置在使用之后需要高達(dá)24小時的融化時段。當(dāng)計算液氮注入系統(tǒng)操作成本時，啟動和停機(jī)時間也是要考慮的重要因素。當(dāng)考慮生產(chǎn)線上的液氮投配時，需要查看多個因素。初始成本僅是難題的一小部分?？紤]使用液氮的大多數(shù)生產(chǎn)廠為了成功需要適當(dāng)?shù)男畔⒑陀?xùn)練，并且在做出最終決定之前應(yīng)該咨詢液氮投配設(shè)備制造商。添加到容器中的液化氣體的量和填充到容器中的產(chǎn)品上方的頂部空間體積，是在液化氣體膨脹時確定容器的生成內(nèi)部壓力的關(guān)鍵元素。而且，熱填充產(chǎn)品的溫度根據(jù)Boyles定律影響在冷卻之后的內(nèi)部壓力。通常，分配到容器中的液化氣體的劑量基于在連續(xù)填充操作中容器的平均希望的填充液位。使用這種方法，由于填充液位的變化造成的頂部空間體積的任何變化會引起欠加壓和過加壓的容器。美國專利No. 4，662，154公開了在液氮分配器與壓力檢測器之間提供閉環(huán)控制回路的技術(shù)。監(jiān)測新近密封的容器的平均內(nèi)部壓力，以便調(diào)整添加到當(dāng)前正被投配的容器中的液氮劑量。不滿足預(yù)置壓力范圍的容器可被拒絕。由于將劑量基于已經(jīng)密封的容器的平均壓力，使用這種方法仍然保留均勻加壓的問題。不管給定容器是否具有變高或變低的頂部空間體積，它都將基于之前密封的容器的平均頂部空間體積接收劑量。因此，容器壓力的范圍仍然可大大地變化。
另外的問題由如下事實引起容器壓力是唯一的被監(jiān)測的劑量標(biāo)準(zhǔn)。在容器已經(jīng)接收劑量并且被密封之后，測量容器壓力。當(dāng)存在產(chǎn)品填充液位的突然變化時，這種事后檢測可導(dǎo)致高損壞率。這些突然變化直到容器被密封之后才被檢測到。因為由平均過程導(dǎo)致的不適當(dāng)?shù)膭┝康臋z測和校正是緩慢的，所以可能導(dǎo)致甚至更多損壞。容器必定繼續(xù)被不正確地投配，直到平均值檢測到波動。當(dāng)用于將液體熱填充到容器中時，上述全部的擔(dān)心的程度甚至更大。所謂的“熱填充”容器在現(xiàn)有技術(shù)中是熟知的，由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)品處于高溫下，典型地在85°C (185° F)下或左右。容器制造成耐得住保持加熱液體的熱沖擊，從而導(dǎo)致了“熱固”塑料容器。這種熱沖擊是在填充時引入熾熱的液體或在液體引入到容器中之后加熱液體的結(jié)果。然而，一旦液體在加蓋容器中冷卻下來，容器中的液體的體積就減小，從而在容器內(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。這 又導(dǎo)致塑料瓶壁的變形(如果它們沒有建造成剛硬得足以耐受所述力的話)。典型地，通過真空面板的使用已經(jīng)適應(yīng)了真空壓力，這些真空面板在真空壓力下向內(nèi)變形。現(xiàn)有技術(shù)揭示了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程的嚴(yán)酷。這種豎直定向的真空面板與容器的縱向軸線大體相平行地布置，并且在真空壓力下朝這根縱向軸線向內(nèi)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。用于熱填充設(shè)計的多種現(xiàn)有技術(shù)容器具有對于它們的端部壁或底座區(qū)域的各種修改，以允許盡可能大的向內(nèi)撓曲，來適應(yīng)在容器內(nèi)產(chǎn)生的真空壓力的至少一些。然而，甚至在借助于真空面板的這樣的顯著移位的情況下，容器也需要進(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。真空面板通過有效地形成較小的容器以更好地適應(yīng)更小體積的內(nèi)容物的方式來朝這種負(fù)壓力撓曲到減小真空力的程度。然而，這個較小形狀由產(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)提議中，顯著量的真空可能在容器中仍然存在，并且這往往扭曲整體形狀，除非大的、環(huán)形加強(qiáng)環(huán)設(shè)置在水平或橫向方位中，典型地離容器的端部的距離至少為1/3。本發(fā)明涉及熱填充容器，并且作為例子可以與在國際申請中描述的熱填充容器結(jié)合使用，這些國際申請在編號WO 02/18213和W02004/028910 (PCT說明書)下公開，這些說明書在適當(dāng)?shù)那闆r下也以其整體包括在這里。PCT說明書以熱填充容器的設(shè)計以及克服或至少緩解與這樣的設(shè)計有關(guān)的問題為背景，并且特別是以壓力補(bǔ)償元件的使用為背景。當(dāng)將這樣的橫向定向的面板布置在容器側(cè)壁或端部壁或底座區(qū)域中時，甚至當(dāng)液體冷卻下來并且面板翻轉(zhuǎn)(invert)時在從容器完全除去真空之后，也存在問題。容器離開稍高于典型環(huán)境溫度的填充線，并且面板翻轉(zhuǎn)以在容器內(nèi)實現(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，并且常常在銷售點處被冷藏。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(所謂的‘看著像玻璃的’瓶子)，因此可能有在容器上發(fā)生的某種嵌板(panelling)，這種嵌板是難看的。為了克服這個問題，進(jìn)行提供底座橫向面板的嘗試，該底座橫向面板具有比所需更大的收縮潛能，從而它可抵抗在填充期間存在的小頂部空間的力而受迫翻轉(zhuǎn)。這在填充時產(chǎn)生較小正壓力，并且這種正壓力提供對于該情形的某種緩解。當(dāng)進(jìn)一步的冷卻發(fā)生時(例如在冷藏期間)正壓力可能下降，并且可以在冷藏溫度下保證環(huán)境壓力，并所以避免在容器中的嵌板。然而，這種情形對于設(shè)計者的成功非常困難，因為它取決于利用更大的頂部空間，以便在底座翻轉(zhuǎn)時壓縮，并且不太希望的是，將比用于保持產(chǎn)品質(zhì)量所需更大的頂部空間引入到容器中。盡管希望的是，使容器中的液位下降，以避免當(dāng)由消費(fèi)者打開時濺出，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在底座內(nèi)提供過多的正壓力潛能當(dāng)打開容器時可能引起一些產(chǎn)品濺出，特別是如果在
環(huán)境溫度下的情況下。在大多數(shù)填充操作中，容器通常填充到剛好低于在瓶頸的頂部處的容器最高液位的液位。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、使在高速包裝填充線上來自液體濺出和溢流的浪費(fèi)最小、及減小在熱填充之后由冷卻內(nèi)容物造成的容器收縮。頂部空間包含氣體，這些氣體隨時間可能危害某些產(chǎn)品，或者對容器結(jié)構(gòu)完整性設(shè)置額外要求。例子包括對于氧氣敏感的產(chǎn)品和在高溫下填充和密封的產(chǎn)品。當(dāng)過多的頂部空間氣體也存在時，在高溫下填充和密封剛性容器可產(chǎn)生相當(dāng)大的真空力。相應(yīng)地，對于在高溫下填充的容器，更少的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程期間情況也是這樣，這些過程涉及首先填充容器、密封、及然后使包裝經(jīng)受高溫持續(xù)時段。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道用來改進(jìn)包裝耐熱性能的幾種容器制造熱固過程。在聚酯的情況下(例如在聚對苯二甲酸乙二醇酯的情況下)，熱固化過程通常涉及釋放在容器制造期間在容器中產(chǎn)生的應(yīng)力和改進(jìn)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。典型地，與用于熱填充、巴氏滅菌、或蒸餾生產(chǎn)用途的容器相比，用于冷填充碳酸飲料的聚對苯二甲酸乙二醇酯容器具有更高的內(nèi)部應(yīng)力和更小的結(jié)晶分子結(jié)構(gòu)。然而，甚至關(guān)于在上述PCT說明書中所描述的容器(在該容器中幾乎沒有殘余真空壓力)，容器的瓶頸也仍然需要非常厚，以便承受填充溫度。申請人:的PCT專利說明書WO 2005/085082描述了一種用于頂部空間移位方法的之前的提議，該專利說明書在適當(dāng)?shù)那闆r下通過參考全部包括在這里。在本說明書中對于任何現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行參引的地方，這不承認(rèn)它在任何國家或地區(qū)形成一般公知常識的一部分。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上文，本發(fā)明的一個可能實施例的目的是提供一種容器和內(nèi)容物組合，該內(nèi)容物組合在未密封的容器內(nèi)具有增大的壓力，由此內(nèi)容物組合的體積超過所模壓的容器的體積，所述容器當(dāng)隨后密封或加蓋時具有增大的壓力。本發(fā)明的一個可能實施例的另外目的是提供一種容器、帽蓋及內(nèi)容物組合，該容器、帽蓋及內(nèi)容物組合提供在密封容器內(nèi)的增大的壓力，由此當(dāng)在填充和密封容器時使用的溫度下保持內(nèi)容物組合時，內(nèi)容物組合的體積大于在容器內(nèi)初始填充和密封的內(nèi)容物組合的體積。本發(fā)明的另外目的是，迫使另外的內(nèi)容物在受控壓力下進(jìn)入容器中，以加強(qiáng)側(cè)壁。鑒于上文，本發(fā)明的一個可能實施例的目的是提供一種壓力密封方法和頂部空間修改方法，該壓力密封方法和頂部空間修改方法提供在密封的容器內(nèi)的增大的壓力，從而具有增大頂部負(fù)載能力。本發(fā)明的一個可能實施例的另外目的是提供一種壓力密封方法和頂部空間修改方法，該壓力密封方法和頂部空間修改方法利用除氮?dú)庵獾臍怏w(如簡單清潔的或過濾 過的空氣)可提供在密封的容器內(nèi)的增大的壓力，從而具有增大的頂部負(fù)載能力。本發(fā)明的一個可能實施例的另外目的是提供一種壓力密封方法和頂部空間修改方法，該壓力密封方法和頂部空間修改方法利用除氮?dú)庵獾臍怏w(如簡單清潔的或過濾過的空氣)可允許真空壓力的除去，從而在容器內(nèi)基本上沒有剩余力。本發(fā)明的一個可能實施例的另外目的是提供一種壓力密封方法和頂部空間修改方法，該壓力密封方法和頂部空間修改方法利用簡單加熱的液體(例如水)可允許真空壓力的除去，從而在容器內(nèi)基本上沒有剩余力。本發(fā)明的一個可能實施例的另外目的是提供一種頂部空間壓縮方法，由此將空氣、或某種其它氣體、或液體、或者其組合在密封壓力下充填到頂部空間中，以形成增大的壓力，以便消除在產(chǎn)品冷卻期間產(chǎn)生的真空壓力的影響。本發(fā)明的一個可能實施例的另外目的是提供一種頂部空間修改方法，由此將無菌或加熱的液體、或空氣、或某種其它氣體、或者其組合在無菌條件下充填到頂部空間中，以形成正壓力，以便消除在產(chǎn)品冷卻期間產(chǎn)生的真空壓力的影響。本發(fā)明的一個可能實施例的另外目的是提供一種頂部空間修改方法，由此將無菌空氣、或某種其它氣體、或液體、或者其組合在密封壓力下充填到頂部空間中，以消除在產(chǎn)品冷卻期間產(chǎn)生的真空壓力的影響。本發(fā)明的一個可能實施例的另外目的是提供一種頂部空間修改方法，由此將壓縮密封件施加到容器的瓶口上。本發(fā)明的一個可能實施例的另外目的是提供一種頂部空間移位方法，由此將壓縮密封件施加到瓶頸上，該壓縮密封件在冷卻液體內(nèi)容物之前被迫地移位到容器中，從而可以在容器中引起正壓力。本發(fā)明在所有其實施例中的另外和備選目的(所有目的要分離地閱讀)用于至少向公眾提供有用的選擇。本發(fā)明的壓力密封方法可以允許容器的密封最終在增大的壓力環(huán)境內(nèi)而不是在環(huán)境壓力下封閉。以這種方式，在密封的時刻在容器內(nèi)可實現(xiàn)準(zhǔn)確壓力，從而保證在每個容器中頂部空間壓力的一致性。這防止了由瓶子對于壓蓋機(jī)所呈現(xiàn)的不一致計時、在容器內(nèi)的不一致填充液位、不一致容器尺寸等等引起的任何易變性。本發(fā)明通過保證僅當(dāng)在容器內(nèi)施加正確劑量時才完成密封，可以改進(jìn)用于膨脹氣體(如氮?dú)?的投配技術(shù)。本發(fā)明也可以提供待使用的非膨脹氣體(如空氣、過濾的空氣、蒸汽或其它惰性氣體)的使用。本發(fā)明也可以允許將液體或流體在壓力下引入到容器的頂部空間中，如與膨脹或非膨脹氣體相反的那樣。液體可以是加熱和可收縮的，或者是可加熱和不可收縮的。
本發(fā)明可以以控制用于增大的頂部負(fù)載而投配到容器中的氮的方式適于冷填充和消毒的填充線，以便保證一致的劑量施加。本發(fā)明可以以增大容器內(nèi)的頂部負(fù)載但不使用氮的方式適于冷填充和消毒的填充線，所述不使用氮借助于改為通過某種其它介質(zhì)(例如過濾的空氣或水)的引入而增大容器內(nèi)的壓力的方式實現(xiàn)，所述其它介質(zhì)可以是無菌的和/或加熱的和/或冷的。本發(fā)明可以允許在加蓋之前和期間立即在容器內(nèi)增大壓力。本發(fā)明可以允許容器的壓力再密封，該容器已經(jīng)以常規(guī)、環(huán)境壓力方式初始地密封。本發(fā)明可以允許容器的加壓，以便在內(nèi)容物已經(jīng)冷卻之前或之后，提供對于容器內(nèi)的加熱內(nèi)容物的任何冷卻的補(bǔ)償。本發(fā)明的壓力密封方法可以允許在常規(guī)容器填充線中的在線氣體或液體劑量校準(zhǔn)。頂部空間內(nèi)的壓力量可以在密封時精確地控制，并且可以容易地調(diào)整，以將一致的劑量傳送到每個容器，該劑量與容器的單獨(dú)測量的頂部空間體積相對應(yīng)。該系統(tǒng)總體上可以包括空容器進(jìn)給站、連續(xù)容器傳送系統(tǒng)、容器產(chǎn)品填充站、容器頂部空間投配站、可選的液化氣體分配站、可選的氣體分配站、可選的液體分配站、容器密封站、容器內(nèi)部壓力感測站、排放傳送機(jī)及拒絕設(shè)備。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例可以提供容器密封站，以包括可選的氣體、液化氣體、液體及容器內(nèi)部壓力感測站。該系統(tǒng)可以允許在每個容器已經(jīng)填充有產(chǎn)品之后并且在液體或氣體的添加后，每個容器的頂部空間體積的在線控制。頂部空間體積測量可以在密封時精確地控制，從而傳送到每個容器的液體或氣體的劑量可以直接與其單獨(dú)測量的頂部空間相對應(yīng)，并且除由在所包含的液體內(nèi)的溫度變化引起的變化之外，一旦立即密封通常不會改變。借助于與每個容器的單獨(dú)測量要求準(zhǔn)確相關(guān)的劑量，可以得到非常均勻的壓力范圍(這與基于期望的填充液位或事后平均測量的劑量相反)。因此，容器可減少規(guī)格(downgauged)，因為將不要求它們適應(yīng)寬廣的壓力范圍。此外，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)較低的由不適當(dāng)加壓的容器造成的損壞率，因為隨著容器接收液體或氣體劑量，系統(tǒng)對于填充變化立即自調(diào)整。本方法和系統(tǒng)的特別優(yōu)點可以是更大和更精確的控制允許對于熱填充容器的低得多的壓力投配。在現(xiàn)有方法中，通過平均地過加壓僅可保證最小壓力值，從而達(dá)到的最低劑量將滿足技術(shù)要求。這當(dāng)容器是熱的和易適應(yīng)的時，已經(jīng)導(dǎo)致在熱填充的早期階段期間實現(xiàn)的通常高的壓力。因此，容器在大多數(shù)情況下顯著地處于受力狀態(tài)，從而使得例如對于更適于碳酸化或壓力儲器的花瓣狀底座和容器設(shè)計的需要是必要的。這顯著地減小了對于容器可得到的設(shè)計選項，并且在容器中在底座周圍要求另外的重量，以便實現(xiàn)合理的結(jié)果。本發(fā)明的其它優(yōu)點和方面當(dāng)對隨后的說明書、權(quán)利要求書、及附圖進(jìn)行參考時將成為顯然的。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有一種容器，該容器用于熱填充或冷填充操作，并且具有密封件或帽蓋，該密封件或帽蓋適于提供進(jìn)入所述容器中的臨時開口或孔口，所述開口或孔口允許在壓力下的一種或多種液體和/或氣體的引入，所述密封件或帽蓋在使用中與所述容器的頸部一起提供容器頂部空間，該容器頂部空間大體在密封的時刻所具有的壓力大于在所述一種或多種液體和/或氣體的引入之前存在的壓力。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，提供有一種可膨脹容器，該可膨脹容器具有密封件或帽蓋，該密封件或帽蓋在增大的壓力環(huán)境下施加到容器上，從而容器頂部空間大體在準(zhǔn)確密封時刻具有正壓力值，以提供在容器內(nèi)的增大的壓力。
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，該密封件或帽蓋在增大的壓力環(huán)境下施加到容器上，從而容器頂部空間大體在準(zhǔn)確密封時刻具有正壓力值，以提供在容器內(nèi)的增大的壓力，以便消除液體的隨后冷卻的影響，該液體在填充到容器中之前或之后被加熱。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，該密封件或帽蓋在受控的環(huán)境下最終封閉到容器上，從而容器頂部空間大體在準(zhǔn)確密封時刻具有受控的壓力值，以提供在容器內(nèi)的增大的壓力，從而消除液體冷卻的影響，該液體在填充到容器中之前或之后被加熱。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，提供有一種加蓋單元，該加蓋單元將容器的敞開端部與外部環(huán)境密封隔離，并且在施加帽蓋或密封件之前和期間，將壓力施加到容器內(nèi)，從而容器頂部空間大體在準(zhǔn)確密封時刻具有正壓力值，以提供在容器內(nèi)的增大的壓力。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，提供有一種加蓋單元，該加蓋單元將容器的敞開端部與外部環(huán)境密封隔離，并且在施加帽蓋或密封件之前和期間將壓力施加到容器內(nèi)，從而容器頂部空間大體在準(zhǔn)確密封時刻具有正壓力值，以提供在容器內(nèi)的增大的壓力，從而消除液體的隨后冷卻的影響，該液體在填充到容器中之前或之后被加熱。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，該密封件或帽蓋具有進(jìn)入所述容器中的臨時開口或孔口，所述孔口允許在壓力下引入氣體、液體或者氣體和液體兩者，所述孔口在壓縮下也是可密封的，以便在加熱的內(nèi)容物的冷卻之前提供容器內(nèi)的內(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，該容器具有臨時施加的密封件或帽蓋，從而進(jìn)入所述容器中的開口或孔口由不完整的密封件提供，該不完整的密封件形成在容器的帽蓋和瓶頸之間，所述孔口允許在壓力下的氣體、或液體或兩者的引入，所述孔口在扭矩壓縮下也是可密封的，以便在加熱的內(nèi)容物冷卻之前提供容器內(nèi)的內(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以及孔口或開口，該密封件或帽蓋在填充后立即提供臨時密封，該孔口或開口在無菌條件下是可進(jìn)入的，以便允許加熱的或無菌的氣體、液體或兩者的引入，所述孔口或開口在無菌條件下也是進(jìn)一步可密封的，以便在加熱的內(nèi)容物冷卻之后，提供在容器內(nèi)的內(nèi)部壓力的受控升高。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，一種用液體填充容器的方法包括通過容器的敞開端部引入液體；提供密封件或帽蓋，該密封件或帽蓋具有或適于具有開口或孔口 ；通過開口或孔口提供至少一種氣體和/或液體；以及密封開口或孔口，以增大在容器的頂部空間中的壓力。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容器的敞開端部引入流體，從而它至少充分地填充容器；在流體引入到容器中之前或之后，加熱流體；提供具有開口或孔口的密封件或帽蓋，所述開口或孔口被初始地密封；使加熱的內(nèi)容物冷卻；提供一種隨后在受控條件下進(jìn)入開口或孔口并且通過開口或孔口注入氣體和/或液體的方法；及在受控條件下密封開口或孔口，從而補(bǔ)償在加熱的內(nèi)容物的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)入所述容器中的開口，所述上部部分具有瓶頸，該瓶頸適于在加熱的或可加熱的液體引入到容器中之后包括可運(yùn)動的密封件，所述密封件在液體處于加熱狀態(tài)下或在加熱之前時，是向內(nèi)可壓縮的或機(jī)械地可運(yùn)動的，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容器的敞開端部引入流體，從而它至少充分地填充容器；在流體引入到容器中之前或之后，加熱流體；為敞 開端部提供可運(yùn)動密封件，以便覆蓋并容置流體，所述密封件能夠機(jī)械壓縮容器的頂部空間，從而當(dāng)加熱的內(nèi)容物冷卻時，補(bǔ)償在密封下的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，一種用氣體或液體填充容器的方法包括在使整個加蓋站加壓的情況下，加蓋所述容器。在所有本發(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示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明的一個實施例的容器，該容器具有施加成用以密封飲料的機(jī)械可壓縮帽蓋；圖2a_b示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明的另外的實施例的容器，該容器具有施加成用以密封飲料的機(jī)械可壓縮帽蓋；圖3a_3b示出了圖I和2的壓縮帽蓋的備選實施例的部分橫截面圖；圖4a_b用帽蓋的放大視圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的容器，該帽蓋包括可密封孔口 ；圖5a_c示出了圖4a_b的帽蓋的一個可能實施例的放大視圖；圖6a_c示出了用壓力施加裝置將圖5的帽蓋包圍的一個實施例；圖7a_c示出了帽蓋密封裝置的一個實施例，該帽蓋密封裝置適于用在圖6的壓力施加裝置中；圖8a-c示出了圖7的帽蓋密封裝置的實施例，該帽蓋密封裝置在經(jīng)受壓縮的同時封閉帽蓋；圖9a_c示出了在密封之后圖8的帽蓋密封裝置的退出以及壓縮腔室的隨后的去壓縮；圖IOa-C示出了在從壓縮腔室釋放之后圖9的容器帽蓋(容器未完全示出)；圖lla-c示出了圖4b的帽蓋的另外的實施例的放大圖；圖12a_c示出了帽蓋密封裝置的一個實施例，該帽蓋密封裝置適于用在圖11的消毒施加裝置中；圖13a_c示出了圖12的帽蓋密封裝置的一個實施例，該帽蓋密封裝置在無菌狀態(tài)時刺破帽蓋；圖14a_c示出了在消毒之后圖13的刺破和輸送裝置的退出以及頂部空間的隨后的壓力均衡；圖15a_c示出了在容器從消毒腔室釋放之前圖14的容器帽蓋的再密封(容器未完全示出)；圖16a_c示出了根據(jù)頂部空間修改的一種可能方法的圖12、13、14、15的帽蓋的另外視圖；圖17a_c示出了本發(fā)明的另外可能的實施例；圖18示出了使用密封腔室的本發(fā)明的另外可能的實施例；圖19a_b示出了呈加蓋機(jī)器形式的本發(fā)明的可能實施例；圖20a_b和圖21a_b示出了使用壓力腔室的本發(fā)明的另外可能實施例；圖22a_c及圖23a_c示意性地示出了本發(fā)明的可能方法；圖24至27示意性地示出了呈加蓋機(jī)器形式的本發(fā)明的另外可能實施例；圖28a-d、29a_d及圖30a_b示出了使用密封腔室的本發(fā)明的另外的實施例；圖31示意性地示出了可能的加蓋系統(tǒng)；及圖32a-c、33a-c、34a-c、35a-c、36a_c、及圖37a_c示出了具有真空補(bǔ)償?shù)膫溥x形式的各種可能實施例。
具體實施例方式優(yōu)選實施例的如下描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的，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，容器典型地已經(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)的抵抗力越大，存在的真空力將越大。另外，終端用戶當(dāng)握持容器時，可感覺到真空面板。典型地在裝瓶廠處，容器將用熱液體填充，并且然后在經(jīng)受冷水噴灑之前加蓋，這種冷水噴灑導(dǎo)致容器內(nèi)真空的形成，容器結(jié)構(gòu)需要能夠應(yīng)對這種真空。本發(fā)明在一個實施例中涉及熱填充容器和一種方法，該方法允許真空壓力的大體除去或大體消除。這允許大得多的設(shè)計自由度和輕重量機(jī)會，因為不再需要任何用于耐受真空力的結(jié)構(gòu)，這些真空力否則將機(jī)械地扭曲容器。如在圖Ia至b中的現(xiàn)有技術(shù)解決方案中看到的那樣，當(dāng)將熱液體21引入到容器I中時，液體占據(jù)由第一上部液位3a限定的體積。如果壓縮帽蓋8在填充后立即施加到容器頸部2，那么真空形成在頂部空間23b中，該頂部空間23b在液體上方并且在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。當(dāng)除去帽蓋時，通常僅釋放這種頂部空間的真空。在帽蓋8保持到位時，那么真空力很大程度上保持不變。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。參照圖3a_3b，示出了現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明的另外的實施例。然而，如在現(xiàn)有技術(shù)中公開的那樣(如在圖2a_b中示出的那樣)，僅每當(dāng)容器已經(jīng)冷卻時，在帽蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)用于實現(xiàn)正壓力的可運(yùn)動密封的機(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)動成與容器的液體內(nèi)容物相連通的明顯缺點。這種污染不能容許，并因此本發(fā)明的實施例提供僅使頂部空間的這種機(jī)械壓縮在施加帽蓋之后立即發(fā)生。以這種方式，在容器的內(nèi)容物處于加熱狀態(tài)下時 ，機(jī)械壓縮可實現(xiàn)正壓力，并且隨后能夠使容器冷卻而不形成嵌板。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內(nèi)容物消毒。將理解到，為了提供初始密封結(jié)構(gòu)而想到多種不同的結(jié)構(gòu)，該初始密封結(jié)構(gòu)受迫地向下，以將液體內(nèi)容物移位到很大的程度。600ml尺寸的容器例如將需要達(dá)到大約20-30cc液體的移位。2000ml尺寸范圍的容器將需要達(dá)到大約70cc液體的移位。想到的是，帽蓋8可以是金屬的或塑料的，并且在備選實施例中可推入到容器I的頸部中而不是擰入，并且在所需位置中能是可鎖定的。帽蓋9可以由任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)械或電氣或其它方式或手動地方式受控地向下移位。本發(fā)明的方法允許要引起機(jī)械壓縮中的多個變量，但對于其中將需要顯著的向下移位的較大容器來說，想到的是，壓縮力中的僅一些將從可壓縮帽蓋得到，并且更顯著地，剩余部分由在如下公開中討論的方法得到。參照圖4a和b，示出了本發(fā)明的示例性實施例，該實施例具有與容器頸部2相接合的帽蓋80。從4a起以后的圖都涉及與圖4a中所示出的類似的容器的上部部分。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，并且參照圖4a和b以及5a_c，在引入液體之后(該液體可能已經(jīng)被加熱或適于隨后加熱)，可以施加帽蓋，該帽蓋包括小開口或孔口 81。因而在容器中在主帽蓋本體80下方并且在流體液位40上方包含頂部空間23a。頂部空間23a在這個階段與外部空氣連通，并因此處于環(huán)境壓力下且允許該流體液位40。如在圖6a_c中看到的那樣，在一個實施例中，將密封腔室84施加在瓶頸和帽蓋組合上，以將液體與外部空氣密封隔離(結(jié)構(gòu)84的上封閉端部未示出)。在引入壓縮力50之后，例如通過注入空氣或某種其它氣體，密封腔室內(nèi)的增大的壓力允許頂部空間23b內(nèi)壓力的隨后增大，并且也由于塑料容器的隨后膨脹迫使流體液位40到達(dá)較低點。作為對于氣體注入的備選例，可注入加熱的液體，例如熱水。這將提供另外的優(yōu)點，因為注入的液體將不經(jīng)受當(dāng)將氣體注入到加熱的環(huán)境中時通常發(fā)生的膨脹。因而在早期熱填充階段期間，較小的力將最終施加到容器的側(cè)壁。更進(jìn)一步，注入的液體當(dāng)隨后冷卻時將比氣體收縮得少。為此，較少的液體必要地需要注入到頂部空間中，以提供對于否則將出現(xiàn)的預(yù)期真空力的補(bǔ)償。現(xiàn)在參照圖7a_c(壓縮力未示出)，在壓力保持在密封腔室84內(nèi)時，使塞子機(jī)構(gòu)82從輸送裝置83朝孔口 81向下運(yùn)動。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)時，通過將塞子82放入孔81中，將孔永久地封閉。在這時，并且如在圖9a_c中可看到的那樣，頂部空間23b根據(jù)輸送氣體的量在受控壓力下充填，并且當(dāng)容器排出以及返回到填充線時，在腔室內(nèi)壓力釋放之后，密封腔室可以允許輸送裝置83退出。
如圖lOa-c所示，當(dāng)瓶子隨后沿填充線行進(jìn)并且被冷卻時，頂部空間23b隨著液體體積收縮而膨脹。流體液位40降低到新的位置41，并且加壓的頂部空間23b隨著它形成新的頂部空間23c而膨脹并失去其壓力的一些或全部。然而，重要地，一旦內(nèi)容物冷卻，在容器中沒有殘余真空。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)期間例如由構(gòu)件91臨時附接至帽蓋。在例子中所示出的液體或氣體可在壓力下以相同的方式注入，以便在壓力下環(huán)繞塞子并進(jìn)入容器頂部空間，并且然后迫使桿機(jī)構(gòu)93向下，以使塞子92前進(jìn)而永久地進(jìn)入到孔中。在這個備選例中，不需要用多個塞子機(jī)構(gòu)加載桿。該備選例的另外例子提供在圖18中。在本發(fā)明的這個實施例中，帽蓋80具有由構(gòu)件(未示出)臨時附接的塞子92。密封腔室84包圍帽蓋，并且通過密封圈89抵靠帽蓋上表面的壓縮來提供內(nèi)部密封腔室頂部空間87。氣體或液體或者兩者的組合通過進(jìn)口 86注 入到腔室頂部空間87中，并且通過繞塞子的空隙注入到容器的頂部空間中。一旦得到容器內(nèi)的所需壓力，就使桿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，這提供了在密封容器時精確地實現(xiàn)計算的內(nèi)部壓力。這提供了由容器內(nèi)的任何加熱的內(nèi)容物的冷卻產(chǎn)生的隨后的真空影響的提前補(bǔ)償。參照圖19a和19b，本發(fā)明可以制造成按照非常類似于填充線上的典型加蓋站而運(yùn)行。典型的加蓋機(jī)器頭部單元101封裝密封單元84，并且通過密封容器的帽蓋來提供密封和加壓容器的功能。典型的加蓋單元可以選擇性地已經(jīng)將帽蓋擰到位，但由于在帽蓋內(nèi)塞子在“未堵塞”位置中的存在以及允許液體或氣體在容器內(nèi)部和外部之間的通過，容器將保持未密封。密封容器的準(zhǔn)確時刻隨著塞子被夯壓到位而發(fā)生，并且在帽蓋內(nèi)的頂部空間不是如現(xiàn)有技術(shù)加蓋過程在填充和加蓋區(qū)域內(nèi)典型的那樣處于環(huán)境壓力下，而本發(fā)明改為頂部空間修改單元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，頂部空間修改單元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，及隨后將帽蓋擰到位，以及在通過使塞子前進(jìn)或某種其它密封方法最終密封容器之前加壓該容器。本發(fā)明的備選實施例的更進(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相對于容器具有初始防泄漏密封的優(yōu)點。以這種方式，容器可在內(nèi)容物冷卻之前(例如緊在通過過壓填充和加蓋之后)充填有來自液體或氣體的壓力，或者該過程可發(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。這會消毒帽蓋的上表面，并且加熱的液體然后可注入，以補(bǔ)償真空壓力。在注入針202退出之后，當(dāng)從壓力腔室排出容器時，可除去消毒加熱液體。橡膠密封件182已經(jīng)封閉且密封容器，以防止當(dāng)腔室打開時帽蓋下方的頂部空間與存在的外部空氣之間的任何連通。用于帽蓋80內(nèi)的適當(dāng)?shù)娜訖C(jī)構(gòu)的另外備選例示出在圖21a_f中。球閥型封閉件882可用來提供孔，通過該孔，壓力腔室單元內(nèi)可以發(fā)生頂部空間修改，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)確壓力下時，轉(zhuǎn)動推桿883可關(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)明方法的頂部空間修改的典型示例性方法?？杖萜?未示出瓶頸下面)被填充，或者甚至“過填充”到瓶頸的邊沿，并且施加帽蓋，該帽蓋具有開口，通過該開口可實現(xiàn)頂部空間的修改，例如該帽蓋具有球閥封閉裝置。加蓋的瓶頸至少容置在壓力腔室(未示出)內(nèi)，并且將容器置于計算的壓力下。這種壓力增大可以是通過氣體的注入(如在示出的例子中那樣)，或者通過另外的液體的過注入。在這個過程期間，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)，并且然后可以封閉球閥封閉件，以在容器內(nèi)保持增大的壓力。使用更典型的“推-拉”型運(yùn)動封閉件，可以發(fā)生相同的方法過程，如在圖23a_c中以類似方式示出的那樣。 作為本發(fā)明的另外備選例以及為了除去對在帽蓋本身內(nèi)對于孔或塞子機(jī)構(gòu)的需要，并參照圖17a，正常的帽蓋可由加蓋單元施加，但不強(qiáng)迫擰到位。然后瓶頸可被包圍在腔室84內(nèi)，并且迫使液體或氣體通過在帽蓋與瓶頸的螺紋機(jī)構(gòu)之間的間隙進(jìn)入容器中，如借助于液體86的通過而示出的那樣。一旦得到希望的壓力，則在將容器頂部空間保持在壓力下時，通過使扭轉(zhuǎn)桿85在腔室84內(nèi)前進(jìn)而如圖17b所示將帽蓋擰到位。在這個實施例中，該方法使用標(biāo)準(zhǔn)帽蓋而不是改型的帽蓋可以實現(xiàn)。圖17c示出了緊在從腔室84排出容器頭部之前除去扭轉(zhuǎn)桿85的、正確擰緊的帽蓋80。將理解到，本發(fā)明通過修改典型的加蓋機(jī)器而在執(zhí)行頂部空間修改過程方面提供多種選擇。除在過程期間修改頂部空間之外，這種機(jī)械可容易地用來也提供將容器加蓋的功能。圖24示出了容器如何可以從容器的頸部支撐環(huán)33緊下面容置在典型的密封腔室84內(nèi)。圖25示出了整個容器如何可以容置在密封腔室84內(nèi)。在這個實施例中，容器不會由于增大的壓力處于受壓力狀態(tài)直到從密封腔室排出之后。圖26示出了本發(fā)明的備選實施例。想到的是，密封腔室84可選擇性地包括下端密封裙部884。在這個例子中，軟材料的密封圈在通過進(jìn)口 883的水或氣體的壓力下可以膨脹，以與容器肩部形成緊密接觸。氣體或液體然后通過進(jìn)口 86可以充填到壓力腔室頂部空間87中，以在最終密封之前修改容器頂部空間。圖27示出了圖26的密封腔室如何可并入到具有旋轉(zhuǎn)頭部施加器的典型加蓋單元站中。這將允許修改的加蓋單元以正常方式施加帽蓋，但在用于將帽蓋密封在容器上的扭矩的施加之前，修改頂部空間。在改進(jìn)本發(fā)明時，通過在液體收縮之前使頂部空間移位而完全或大體除去真空壓力，由于機(jī)械扭曲力的除去，現(xiàn)在導(dǎo)致能夠從側(cè)壁除去相當(dāng)大量的重壓。根據(jù)本發(fā)明的另外方面，并且參照圖lla-c，在液體引入之后(該液體可能已經(jīng)加熱或適于隨后加熱)，可以施加帽蓋，該帽蓋包括小開口或孔口 81，該開口或孔口 81由連通密封件91臨時覆蓋。因而在容器中在主帽蓋本體80下方并且在流體液位40上方包含頂部空間23d。頂部空間23d在這個階段不與外部空氣連通，并因此在填充線上在冷卻階段期間處于典型的容器壓力下。如在圖12a_c中看到的那樣，一旦容器已經(jīng)典型地冷卻到允許加標(biāo)簽和分配的液位，頂部空間23e在降低的流體液位的情況下將處于膨脹狀態(tài)下，并且由于容器內(nèi)的加熱液體的收縮將已經(jīng)產(chǎn)生真空。如在本發(fā)明的這個優(yōu)選實施例中看到的那樣，為了除去真空壓力，將密封腔室84施加在瓶頸和帽蓋組合上，以將連通密封件91與外部空氣密封隔離(未示出結(jié)構(gòu)84的上部、封閉端部)。在消毒介質(zhì)66引入之后，例如通過注入優(yōu)選地在95° C以上的熱水或者熱水和蒸汽的混合物，消毒介質(zhì)提供了密封腔室(84)的內(nèi)表面和連通密封件91的消毒?，F(xiàn)在參照圖13a_c，在消毒介質(zhì)保持在密封腔室84內(nèi)時，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，并且再次臨時退出，如圖14a-c所示，從而提供在帽蓋(80)上方的密封腔室內(nèi)的消毒體積與帽蓋下方的頂部空間(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的熱水)由于連通密封件被刺穿而通過敞開孔81立即抽到容器中。這引起在容器內(nèi)的壓力均衡或真空壓力的除去，從而頂部空間23f的液位升得更高。在另一個優(yōu)選實施例中，液體事實上在從密封腔室84供給的小壓力下注入到容器中，從而在容器內(nèi)的壓力事實上是正壓力，并且頂部空間事實上
非常小。容器內(nèi)的產(chǎn)品體積的完整性不被破壞，因為帽蓋上方的環(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的液體補(bǔ)充由于容器內(nèi)加熱液體的收縮造成的體積“損失”。 在壓力均衡之后，并且現(xiàn)在參照圖15a_c，輸送裝置83再次前進(jìn)，從而塞子82將被注入到孔中，以將它永久地封閉。在這時，頂部空間23f根據(jù)為補(bǔ)償之前的液體收縮已經(jīng)輸送的液體的體積而處于受控壓力下，如以上描述的那樣。隨著容器被排出和返回到填充線，密封腔室現(xiàn)在可以允許輸送裝置83退出，在腔室內(nèi)的消毒介質(zhì)和/或壓力釋放之后，這種退出現(xiàn)在可以進(jìn)行。將理解到，可以利用密封腔室的多種變型，例如密封腔室可以僅直接密封到帽蓋的頂部表面，而不是包圍整個帽蓋。由本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將理解到，多種密封件的形式可以用來提供相同的臨時密封，并且也提供待利用的塞子機(jī)構(gòu)。因而描述一種補(bǔ)償容器內(nèi)的真空壓力的方法。參照圖16a_c，在封閉容器內(nèi)經(jīng)歷加熱內(nèi)容物的隨后冷卻的原始頂部空間液位40，允許真空在最初頂部空間23d中的存在。在根據(jù)本發(fā)明的這個實施例的補(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)在優(yōu)選地實際上處于環(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。參照圖28a_d，本發(fā)明的備選實施例也包括可壓縮帽蓋，其中壓縮在填充之后且在內(nèi)容物冷卻之前發(fā)生。以這種方式，通過當(dāng)液體是熾熱時發(fā)生壓縮，腔室9 一旦內(nèi)容物前進(jìn)到容器中，就可以由內(nèi)容物消毒?？蓧嚎s帽蓋如以前描述的那樣可以包含在壓縮腔室內(nèi)，特別是對于大尺寸容器。600ml尺寸的容器例如將需要達(dá)到大約20-30CC液體的移位，但2000ml尺寸范圍的容器將需要達(dá)到大約70cc液體的移位。這種大的移位在沒有極大可移位腔室進(jìn)入容器的情況下難以實現(xiàn)。因此，為了將腔室尺寸保持到最小，想到的是，壓縮腔室可提供某一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。以這種方式，最少的氣體也注入到容器中。當(dāng)然，對于小容器尺寸，將理解到，可僅利用可壓縮帽蓋。與在現(xiàn)有技術(shù)中描述的不一樣，本發(fā)明提供在容器內(nèi)的熱液體以便消毒內(nèi)部腔室9的內(nèi)部呈現(xiàn)表面的下側(cè)，因為它已經(jīng)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該力，則這種真空可以將容器I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，所以凈效果可能是在產(chǎn)品冷 卻期間臨時升高的壓力水平，并且一旦產(chǎn)品冷卻已經(jīng)結(jié)束就基本上沒有壓力，或者或許甚至有利地具有小量的正壓力。參照圖29a_d，本發(fā)明的另一個類似實施例提供一種機(jī)械帽蓋，該機(jī)械帽蓋具有機(jī)械地可控制的“出”和“入”位置。壓縮帽蓋8在用熱飲料填充之后立即施加到容器I。在這個具體實施例中，可壓縮內(nèi)部腔室9的密封表面10移位得比在圖24a-d中示出的之前的例子中的高。參照圖30a_b，公開了本發(fā)明的另外的實施例。帽蓋結(jié)構(gòu)可以是2件式構(gòu)造或單件單元，由此可壓縮內(nèi)部腔室9與瓶頸99的內(nèi)螺紋相接合，并且隨著帽蓋施加并固定到容器I上而引起頂部空間的壓縮。同樣，對于較大尺寸的容器，這提供將氣體或液體注入保持到最小的能力，同時利用熱液體內(nèi)容物的移位，以便當(dāng)容器被密封時提供容器壓力的增大。參照圖31，公開了本發(fā)明的另外的實施例。所公開的系統(tǒng)總體上包括在填充站之前的空容器進(jìn)給站。這可以是進(jìn)給到填充站外殼中的完全的預(yù)吹塑容器，或者可以是通過在線吹塑成型生產(chǎn)，如示出的那樣。在在線吹塑成型的情況下，將預(yù)成型坯進(jìn)給到集成的吹塑成型機(jī)中，該集成的吹塑成型機(jī)也具有其自己的殼體，該殼體可以連續(xù)地并排屏蔽并連接填充和加蓋外殼。該系統(tǒng)也可以包括連續(xù)的容器傳送系統(tǒng)、容器產(chǎn)品填充站、容器頂部空間投配站、可選的液化氣體分配站、可選的氣體分配站、可選的液體分配站、容器密封站、容器內(nèi)部壓力檢測站、排放傳送機(jī)以及拒絕設(shè)備。備選地，如在圖31中示出的那樣，傳送系統(tǒng)、填充站、及容器密封站或加蓋站可以全部集成地容置在外殼或集成外殼內(nèi)，從而可以加壓內(nèi)部環(huán)境。這使得在壓蓋機(jī)對容器進(jìn)行密封時，每個容器內(nèi)的頂部空間加壓到所需水平。有效地在密封容器時，外殼內(nèi)的環(huán)境壓力被人為地升高，并且在被填充且加蓋過的容器排出時容器的內(nèi)部壓力立即升高，因為容器呈現(xiàn)給在系統(tǒng)外殼外的較低環(huán)境壓力。系統(tǒng)允許在每個容器通過在容器開口周圍的升高環(huán)境壓力用產(chǎn)品填充時，每個容器的頂部空間體積的在線控制。頂部空間體積測量在密封時精確地控制，從而每個容器直接與其各自的測量頂部空間相對應(yīng)，并且除由在所包含的液體內(nèi)的溫度變化和環(huán)境溫度或壓力變化引起的變化之外，一旦立即密封，通常不會改變。借助于與每個容器的單獨(dú)的測量要求準(zhǔn)確相關(guān)的劑量，得到非常均勻的壓力范圍，這與基于期望填充液位或事后平均測量的劑量相反。因此，容器可減少規(guī)格，因為將不需要它們適應(yīng)寬廣的壓力范圍。此外，系統(tǒng)實現(xiàn)了較低的由不適當(dāng)?shù)丶訅喝萜髟斐傻膿p壞率，因為系統(tǒng)對于填充變化立即自調(diào)整。
本方法和系統(tǒng)的特別優(yōu)點是更大和更精確的控制允許對于熱填充容器的低得多的壓力投配。在現(xiàn)有方法中，通過平均地過加壓僅可保證最小壓力值，從而實現(xiàn)的最低劑量將滿足技術(shù)要求。這當(dāng)容器是熱的和易適應(yīng)的時，已經(jīng)導(dǎo)致在熱填充的早期階段期間實現(xiàn)的總體上高的壓力。因此，容器在大多數(shù)情況下顯著地處于受力狀態(tài)，從而使得對于更適于碳酸化或壓力儲器的花瓣狀底座和容器設(shè)計的需要是必要的。這顯著減小了對于容器可得到的設(shè)計選項，并且在容器中在底座周圍需要另外的重量，以便實現(xiàn)合理的結(jié)果。參照圖32a_c，本發(fā)明的備選實施例也包括側(cè)壁801的至少一部分，該側(cè)壁801配置成響應(yīng)于真空壓力。在這個具體實施例中，減小了在將帽蓋800密封到容器上之前在密封腔室84中需要強(qiáng)迫地注入到容器I中的氣體或液體量。當(dāng)PET容器填充有70攝氏度以上的溫度的液體時，塑料壁變得非常軟和有彈性，因為材料在其彈性模量方面是合格的。在通過引入力而將隨后的力施加到容器上以升高內(nèi)部壓力的情況下，側(cè)壁膨脹，并且容器的整個體積增大。體積的這種增大中的一些是不可恢復(fù)的，并且導(dǎo)致容器變得比原始制造的更大。本發(fā)明的具體目的是將施加到側(cè)壁的應(yīng)力量減小到最低可能的量，以防止容器的不必要的體積增長。 這當(dāng)利用非常薄的側(cè)壁時特別有益，如在輕重量容器中發(fā)現(xiàn)的那樣。因此將理解至IJ，在要填充有加熱液體的特定體積大小的容器中(該加熱液體例如在75至95攝氏度的范圍中)，如果容器具有殘余容量以解決期望收縮的一部分，那么可以減小為補(bǔ)償內(nèi)容物的隨后收縮所需引入的氣體或流體量。例如，在600cc大小的容器中，可能期望的是，可能發(fā)生近似25-30CC的流體收縮，并因此在容器的最后密封期間需要將與這等效的氣體或流體量注入到頂部空間中以便補(bǔ)償。通過提供這種補(bǔ)償，或許可能的是，因此減輕容器的重量或者改變?nèi)萜鞯男螤?，因為對于抵抗否則發(fā)生的真空壓力的容器存在減小得多的需求。 將理解到，弓I入這種另外的材料初始地在容器上形成額外的應(yīng)力。通過響應(yīng)真空力而構(gòu)造側(cè)壁的至少一部分可以減小引入的初始材料的量，例如如果側(cè)壁也能夠提供所需量的50%補(bǔ)償，則減小到所需量的50%。將理解到，僅需要通過側(cè)壁補(bǔ)償而補(bǔ)償期望真空壓力的50%的容器，將能夠制得比需要通過側(cè)壁補(bǔ)償而補(bǔ)償全部100%的容器重量更輕。參照圖33a_c，本發(fā)明的備選實施例還在容器I中包括至少一個橫向定向壓力面板802。在這個具體實施例中,橫向面板位于容器的底座部分中，但可以同樣包括在側(cè)壁中。在這個具體實施例中，也減小了在將帽蓋(800)密封到容器上之前在密封腔室84內(nèi)需要強(qiáng)迫注入到容器I中的氣體或液體的量。如以上參照圖32a-c解釋的那樣，橫向面板當(dāng)從如圖33a所示的初始位置運(yùn)動到如圖33c所示的翻轉(zhuǎn)位置中時，可以解決所需真空補(bǔ)償?shù)囊徊糠?，例?0%。部件802的翻轉(zhuǎn)可以通過例如機(jī)械力進(jìn)行。由于容器可容易地解決所需真空補(bǔ)償中的一些，所以通過在密封帽蓋之前的壓力注入僅需要提供所需液體收縮的近似60%。以這種方式，在處理期間存在施加到容器上的減小的應(yīng)力。參照圖34a_c，本發(fā)明的備選實施例提供側(cè)壁真空補(bǔ)償和橫向面板補(bǔ)償兩者都與頂部空間補(bǔ)償相結(jié)合，以便在處理期間施加到容器上的應(yīng)力甚至更小。舉例而言，將理解至IJ，如果側(cè)壁補(bǔ)償元件801提供真空補(bǔ)償?shù)慕?0%，并且橫向面板802能夠提供真空補(bǔ)償?shù)慕?0%，那么在密封期間充填到頂部空間中的氣體或液體僅需要在不具有與801和802等效的真空補(bǔ)償元件的容器中所需量的近似30%。將理解到，可以將變化量的補(bǔ)償賦予每個元件。參照圖35a_c，還提供了本發(fā)明的另外備選實施例。以與已經(jīng)描述的相同方式，側(cè)壁的至少一部分可以包括真空補(bǔ)償元件803。在這個具體實施例中，元件803也構(gòu)造成在內(nèi)部壓力下徑向向外膨脹，如在圖35c中示出的那樣。將理解到，在頂部空間密封期間在內(nèi)部壓力充填下，真空補(bǔ)償元件803將通過首先徑向向外膨脹使容器內(nèi)的應(yīng)力量減小。如果用加熱液體填充，則內(nèi)容物隨后將在容器內(nèi)冷卻，并且將發(fā)生壓力降低。隨著壓力降低發(fā)生，元件803將返回在圖35a中示出的模壓位置，并且隨后能夠提供進(jìn)一步的真空補(bǔ)償。僅舉例而言，如果如圖35a所示的元件803能夠提供所需真空的近似30%，那么補(bǔ)償?shù)?0%將需要在頂部空間密封期間引入。通過包括真空補(bǔ)償元件803 (它能夠向外膨脹)，那么誘發(fā)的應(yīng)力在初始階段期間減小顯著的量。參照圖36a_c，還提供本發(fā)明的另外備選實施例。通過上文的以前描述將理解到，本發(fā)明的容器可以設(shè)有側(cè)壁真空補(bǔ)償元件，或者可以設(shè)有在壓力下能夠徑向外膨脹的側(cè)壁真空補(bǔ)償元件，以在頂部空間修改和密封工序期間減小應(yīng)力。這些容器還可以設(shè)有橫向壓力面板補(bǔ)償元件，同樣以便進(jìn)一步減小在處理期間所需施加在容器上的應(yīng)力量。在這個具體實施例中，將橫向面板802放置在容器的底座中。作為例子并參照圖35a-c和圖36a_c想到的是，元件803可能能夠提供所需真空補(bǔ)償?shù)慕?0%，并且底座元件802可以提供所需真空補(bǔ)償?shù)慕?0%。因此，所需補(bǔ)償?shù)?0%在處理期間注入到頂部空間中，如以前描述的那樣。由于側(cè)壁元件803能夠徑向向外膨脹，那么在處理和頂部空間修改期間施加的應(yīng)力進(jìn)一步減小。參照圖37a_c，在本發(fā)明的另外的實施例中預(yù)期更進(jìn)一步的應(yīng)力減小。按以上所描述的方式，底座元件804構(gòu)造成縱向向外膨脹，以釋放在頂部空間修改期間和在密封期間氣體或液體的注入所誘發(fā)的壓力。這減小施加到容器側(cè)壁上的應(yīng)力。在這個具體實施例中，側(cè)壁元件803還構(gòu)造成在內(nèi)部壓力下徑向向外膨脹。因此在容器內(nèi)提供用以減小當(dāng)將氣體或液體注入到容器中時誘發(fā)的應(yīng)力的顯著的能力。在容器內(nèi)的任何加熱的內(nèi)容物隨后冷卻時，側(cè)壁元件803和橫向元件804兩者都能夠向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，以幫助真空壓力補(bǔ)償。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合，那么這樣的等效物包括在這里，就像個別地敘述那樣。盡管通過舉例并結(jié)合本發(fā)明的可能實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但要理解，對于這些實施例可以進(jìn)行修改或改進(jìn)，而不脫離本發(fā)明的范圍或精神。權(quán)利要求
1.一種容器，該容器用在熱填充或冷填充操作中，并且具有密封件或帽蓋，所述密封件或帽蓋適于提供進(jìn)入所述容器中的臨時開口或孔口，所述開口或孔口允許在壓力下引入一種或多種液體和/或氣體，所述密封件或帽蓋在使用中與所述容器的頸部一起提供容器頂部空間，所述容器頂部空間大體在密封時刻所具有的壓力比在所述一種或多種液體和/或氣體引入之前存在的壓力更大。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的容器，還包括在容器的側(cè)壁中的至少一個真空補(bǔ)償元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的容器，包括在容器的底座中的至少一個真空補(bǔ)償元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的容器，包括在容器的側(cè)壁中的至少一個可膨脹元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求4所述的容器，包括在容器的底座中的至少一個可膨脹元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的容器，其中，大體在密封時刻的所述更大的壓力是正壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的容器，所述容器用于熱填充，其中，在熱填充之后，該更大的壓力對在容器的內(nèi)容物冷卻時的壓力降低進(jìn)行補(bǔ)償。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的容器，其中，所述密封件或帽蓋適于在所述密封件或帽蓋已經(jīng)施加到頸部上之后提供所述開口或孔口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的容器，其中，所述密封件或帽蓋適于被刺穿，以提供所述開口或孔口并且將所述容器頂部空間暴露于環(huán)境壓力下。
10.一種用在熱填充或冷填充操作中的容器，大體上如這里參照在附圖中所示出的本發(fā)明的實施例的任一個或多個所描述的那樣。
11.一種用液體填充容器的方法，包括通過容器的敞開端部引入液體；提供密封件或帽蓋，所述密封件或帽蓋具有或適于具有開口或孔口 ；通過開口或孔口提供至少一種氣體和/或液體，以增大在容器的頂部空間中的壓力。
12.一種用液體填充容器的方法，大體上如這里參照在附圖中所示出的本發(fā)明的實施例的任一個或多個描述的那樣。
全文摘要
一種定位在密封腔室(84)內(nèi)的容器帽蓋(80)具有可敞開的孔口，以允許在重新密封孔口之前在容器頂部空間(231)中增大壓力。在備選實施例中，容器(1)可以在其側(cè)壁和/或底座中包括真空補(bǔ)償面板(801、802、803、804)。
文檔編號B65D39/12GK102686484SQ201080059519
公開日2012年9月19日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者大衛(wèi)·默里·梅爾羅斯 申請人:大衛(wèi)·默里·梅爾羅斯