專利名稱：用于熱封包裝件的感應封口器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于熱封包裝件以制造可灌注食品的密封包裝體的感應封口器。
本發明還涉及一種用于連續制造可灌注食品的密封包裝體并以上述的感應封口器為其特色的包裝機。
背景技術：
許多可灌注食品例如果汁、超高溫處理(UHT)牛奶、葡萄酒、西紅柿醬等都以消毒過的包裝件制成的包裝體形式出售。
上述包裝體的一個典型實例是裝有液態的或者說可灌注的食品的稱之為Tetra Brik Aseptic(注冊商標)的平行六面體形的包裝體，該包裝體通過折疊和密封具有多層結構的層壓包裝材料條帶而制成，上述的多層結構包括一層其兩側面上包覆有熱封塑料層例如聚乙烯的纖維材料層例如紙。
在無菌包裝長期貯存食品例如UHT牛奶的情況下，包裝件具有一層隔障材料層例如薄鋁板，該隔障層疊置在一層熱封塑料層上并且也由另一層熱封塑料層所包覆，最終形成包裝體的與食品相接觸的內面。
眾所周知，上述的包裝體是在完全自動化包裝機上制成的，在包裝機上用卷筒供給的包裝材料制成連續的管件，包裝材料卷在包裝機本身通過例如噴撒化學消毒劑(例如過氧化氫溶液)進行消毒，消毒之后，通過例加熱蒸發的辦法將化學消毒劑從包裝材料表面上除去。將上述消毒過的包裝材料卷保持在封閉的無菌環境中，然后沿縱向折疊和密封而成一種垂直的管件。
將上述管件沿第一垂直方向連續地輸進，并對其灌注入無菌的或者說消毒處理過的食品，然后由兩對夾頭在相等間隔的橫截面上將其夾緊。更具體地說，兩對夾頭周期地依序地對管件起作用而熱封管的包裝材料，并形成一種由相應的橫向密封帶(也就是沿垂直于上述第一方向的第二方向延伸的密封帶)將其彼此連接的枕狀包裝體的連續條帶。
通過切割上述關聯的橫向密封帶將上述的各枕狀包裝體分離開，然后送到最后壓折臺上將它們機械壓折成最終的平行六面體形狀。
采用安裝在一個夾頭上的加熱器局部加熱熔化牢固夾持在夾頭之間的兩層熱封塑料層而將上述管件的夾持在每對夾頭之間的部分熱封之。
更具體地說，如果隔障材料層由導電材料例如鋁薄板制成，包裝件通常就采用一種稱之為感應熱封的方法來密封，在此方法中，當包裝材料管被夾頭夾住時，在薄鋁板內便感應產生渦流而局部加熱上述鋁板，也同樣局部熔化熱封塑料層。
更具體地說，在感應熱封方法中，加熱器大體包括一種由兩個夾頭之一(稱為密封夾頭)支承并由高頻電流發電機供電的感應器，該感應器大致由一個或多個由導電材料制成并且平行于第二方向延伸的感應棒，該感應棒與管件互相作用而在管件內感應產生渦流，將其加熱到所需的熱封溫度，夾頭對中的另一個夾頭(稱之為反夾頭)具有由彈性材料制成的壓力墊，該壓力墊與上述感應棒協同工作而沿相應的橫向密封帶熱封包裝管。
封口作業結束后，啟動由兩個夾頭之一(通常是反夾頭)支承的并與包裝管相互作用的切割器，以便沿橫向密封帶的中線切割管件，也就是從包裝管的底端切出一個枕狀包裝體，因此，上述的底端是沿橫向密封的。上述夾頭在到達底部固定中心位置時便打開以避免與管件頂部互相干擾。同時，另一對以同樣方式工作的夾頭則從上部固定中心位置下移，并重復上述的夾持/組合、密封和切割操作。
在熱封操作過程中分析包裝件發現，夾持在相應的一對夾頭之間的包裝管的橫截面內感應產生的渦流沿著一條在感應器與管件相互作用部分的縱向側面也就是沿平行于第二方向的側面上是線性的環形路線流動，上述環形路線在靠近橫截面的邊緣處大致為半圓形。換言之，電流沿感應器與管件相互作用部分的兩個縱向側面和靠近被夾持在夾頭之間的橫截面的邊緣處，呈相反的方向流動，并偏向橫截面的中心(“彎離效應”)，因此，端部的橫向密封帶比中心部分(也就是與最初形成以制成包裝管的縱向密封帶交叉的部分)要窄。但是，當包裝含有小的固體顆粒的可灌注食品(例如含籽粒的西紅柿醬)時，上述固體顆粒可能被捕集在兩個相接觸的包裝薄片的未密封部分之間，故希望橫向密封帶后可能地寬，才能減小通過密封部分發生溝流的可能性。
為克服上述缺點，由本申請人提出的專利申請EP 0992431提出包裝管的每個橫截面在密封之前進行切割。
正如上述歐洲專利所述，切割操作與密封操作的順序顛倒，可使包裝管橫截面上感應產生的渦流的路線發生變化。就是說，由切割工具在包裝管中形成的分割線隔斷了薄鋁板中電的連續性，因此，由感應棒在包裝件中感應產生的渦流局限于上述分割線的相對兩側，換言之，由分割線之一側的感應棒在包裝管中感應產生的渦流傾向于分割線另一側的感應棒，但由于包裝管被切斷，便迫使渦流在分割線的同一側形成一個閉合線路。
因此，由于顯著地減小了夾持在夾頭之間的管的橫截面邊緣附近的渦流的“彎離效應”，故分割線兩側的密封面積是大致恒定的。
圖6中的標號50總的示出普通夾頭的一個實例，這種夾頭可具體用于包裝管的橫截面在感應密封之前進行切割的包裝機。
夾頭50具有一個垂直于包裝管運行方向對稱的平面M，并包含兩個感應元件51，52，該感應元件置于夾頭50的相應面支座內，并通過相應的一對工作面53、54與包裝件相互作用。
更具體地說，感應元件51是U形的，它具有大致為圓形的橫截面，并在外部形成兩個對稱地位于平面M相對兩側的工作面53。感應元件52由橫截面為U形并位于夾頭50的中央的直桿構成，它具有兩個位于平面M的相對兩側并位于工作面53之間的工作面54。
工作面53、54上都具有向著包裝管凸起的連續或分段的縱長凸塊。
業已發現，當使用密封夾頭50時，包裝管中感應產生的渦流沿著由切割工具切割的分割線之相對兩側上的大致對稱的環形路線流動。更具體地說，在分割線的每一側上，渦流沿每個工作面呈線性流動，并且在靠近包裝管的邊緣處偏離最小，這種偏離只影響到小部分的密封部位，故可忽略不計。
盡管顛倒切割和密封操作順序比不顛倒的可獲得更寬的橫向密封帶，但是，上述的夾頭50仍存在幾個小小的缺點使其許多的優點不能被充分利用。
具體地說，圖7示出與夾頭50相互作用的包裝管橫截面的鋁層內的感應功率(實線)和溫度(虛線)與離開平面M(也就是離開橫截面的分割線)的距離的關系曲線。
圖7曲線僅涉及由平面M將與夾頭50相互作用的包裝管橫截面理想地分成兩半部的一半的情況，應當明白，在橫截面的另一半部中的功率和溫度的關系曲線最好也是相對于平面M對稱的。
如圖7曲線所示，對于給定的密封夾頭50的幾何形狀(具體地，感應元件51、52的工作面53、54的幾何形狀)，在鋁層中感應的功率在平面M處達到峰值P1*，在每個工作面53處達到峰值P2*，在每個工作面54與鄰近工作面53之間有一個最小值，更具體地說，峰值P2*比峰值P1*小得多。
沿包裝管的鋁層的溫度分布是由感應元件51、52的工作面53、54的尺寸之比值決定的感應功率分布的直接結果。
更具體地說，若沿包裝管運行方向移離平面M，也就說移離切割工具在橫截面上所切出的分割線，在與夾頭50相互作用的包裝管橫截面的鋁層內的溫度急劇降低(約降低40％)。
上述的溫度分布在橫向密封帶的中央縱向部分引起熱封塑料層的過熱，致使夾持在夾頭之間的熔融塑料傾向于流至密封帶外面，從而損壞密封質量。
為了彌補渦流偏離區感應的低功率(如同綜合圖6和7可以推斷的那樣，這會引起包裝管溫度不夠)，密封夾頭50必須在渦流偏離區設置由磁通聚集材料例如含鐵素體的復合材料制成的插入件，并且必須在夾頭50上橫向密封帶與包裝管上的縱向密封之間的交叉處設置類似的插入件。實際上，在上述交叉處，由于有3個材料部分重疊而使要密封的包裝材料較厚，所以若無插入件，包裝管內的熱量不足部分的密封質量會遠不能滿足要求。
發明概述本發明的目的是提供一種用于克服上述缺點的感應密封器。
按照本發明，提出一種按權利要求1所述的用于熱封制造可灌注食品的密封包裝體的包裝材料制件的感應封口器。
本發明的另一目的是提供一種用于由包裝件制造可灌注食品的密封包裝體的包裝機，該包裝機與普通包裝機相比，可改善包裝件的橫向密封。
按照本發明，提出一種按權利要求7所述的用于由包裝管制造可灌注食品的密封包裝體的包裝機。
附圖的簡述下面參看附圖結合實例來說明本發明的非限制性的優選實施例，附圖中

圖1示出一種用于由沿垂直方向供入的包裝管制造可灌注食品的無菌密封包裝體的包裝機的側視圖(為清晰起見圖中去掉一些部件)；圖2示出用于圖1的包裝機的切割器的放大側視圖；圖3示出按照本發明的構成圖1的包裝機之一部分的感應密封夾頭的剖視圖；圖4示出與圖3所示密封夾頭相互作用的包裝管的鋁層內的感應功率和溫度與離開夾頭的垂直于其組合路線的中央平面的距離的關系曲線；圖5示出圖3的密封夾頭的相當的電路圖；圖6示出普通的感應密封夾頭的剖視圖；圖7示出與圖6所示密封夾頭相互作用的包裝管的鋁層內的感應功率和溫度與離開夾頭的垂直于其組合路線的中央平面的距離的關系曲線。
實施本發明的最佳模式圖1的標號1總的表示一種用于由包裝管3制造可灌注食品如巴氏滅菌的或者說UHT(超高溫處理的)牛奶、果汁、葡萄酒等的無菌密封包裝體2的包裝機。
上述包裝管具有多層結構(未示出)，并包含一個纖維材料層(通常是紙)，其兩側面用相應的熱封塑料例如聚乙烯層覆蓋，包裝管的最終與包裝體2內的食品相接觸的側面也具有一層也由一層或多層熱封塑料層覆蓋的導電的隔離材料層例如鋁層。
上述包裝管3按普通方法在包裝機1的進口前面將成卷的熱封板料折疊和密封而制成，管內灌注要包裝的無菌的或者說消毒處理過的食品，包裝管3由普通裝置(未示出)沿著箭頭A規定的直立路線輸入。
包裝機1具有一對可沿各自的導軌(未示出)垂直移動的組合裝置4，該裝置4周期地依次地與裝料管3相互作用以便在相等間隔的橫截面上進行夾緊、感應熱封和切割裝料管3的操作。
每個組合裝置4具有一個沿相應導軌運行的滑塊(未示出)和兩個夾頭5、6(圖中僅按清楚了解本發明的要求而示出)，該兩夾頭繞各自水平軸線鉸接在上述滑塊上，并可在關閉位置與完全開啟位置之間移動。
在所示實施例中，每個封裝裝置4的夾頭5、6具有相應的與包裝管3相互作用的夾臂7、8，該夾臂7、8與垂直于方向A的方向B平行地伸出，并位于包裝管3的相對兩側。
每個封裝裝置4還具有兩個互相面對的鉸接在相應夾頭5、6上的調整板9、10，該調整板9、10可在開啟位置與關閉位置上之間移動，它們是受一種彈力機構(未示出)的推壓而進入開啟位置的，當它們處于閉合位置時便互相配合而形成一個規定要在它們之間成形的包裝體2的形狀和體積的空間。
每個封裝裝置4還具有用于沿夾緊在相關夾頭5、6之間的包裝管3的每個橫截面的中線分別進行感應熱封和切割操作的感應封口器15和切割器16。
具體地參看圖3，封口器15具有兩對座落在通過普通緊固件與相關封裝裝置4的夾頭5的夾臂7整體地相連接的支承體24上的相應的面支座內的感應元件20，21。另外，上述支承體24也可以與夾頭5的夾臂7做成整體。
感應元件20、21最好串聯在一起(圖5)，并由普通的電源(未示出)供電。另外，感應元件20、21也可以并聯，但此法設有串聯的效果好，而且在感應元件20、21相隔距離短時，無法提供封口器15的最佳穩定性。
在所示的實施例中，電感元件20、21由相應的電感應棒件構成，所述的棒件沿方向B伸出，并成對安置在相關夾頭5的支承體24的中央平面R(與方向A相垂直)的相對兩側。
更具體地說，感應元件20相以于平面R對稱設置，并置于感應元件21之間，感應元件21也對稱地安置于平面R的相對兩側。
感應元件20的橫截面最好為正方形，而感應元件21的橫截面最好為矩形。
感應元件20、21通過相應的最好是矩形的工作面25、26與包裝管30相互作用，工作面25、26是沿方向B延伸的，并在垂直于平面R的同一平面內延伸，沿方向A有一寬度，沿方向B有一長度，相同的兩個工作面25顯然是沿方向A置于兩個相同的工作面26之間，工作面26的長度與工作面25的相同。
如圖3所示，沿方向B伸出的相應凸塊28從工作面25向著包裝管3凸出。上述凸塊28可以是連續的或分段的，并大致沿相應工作面25的全長延伸，加熱時，它可增大對包裝管3的夾持壓力。
在一個改型實施例(未示出)中，工作面26也具有相應的連續或分段的縱向凸塊。
本發明的一個重要方面是，工作面25的寬度L1至少在工作面25、26的絕大部分長度(最好為80％)上大于或等于工作面26的寬度L2。
工作面25的寬度L1與工作面26的寬度L2之比值的有利范圍為1～4，最好為2.25。
圖4的曲線示出夾持在相關的一對夾頭5，6之間的包裝管3的橫截面中的鋁層內感應的功率(實線)和溫度(虛線)與離開夾頭5的中央平面R的距離(也就是離開橫截面的中央切割線的距離)的關系。
圖4曲線僅涉及將夾持在夾頭5與6之間的包裝管3的橫截面理想地分成的兩半部之一的情況，應當明白，在上述橫截面的另一半的感應功率和溫度曲線最好是相對于平面R對稱的。
如圖4的曲線所示，在工作面25上，鋁層內感應的功率達到峰值P1，而在工作面26上，達到P2，并在每個工作面25與相鄰的工作面2b之間出現最小值，更具體地說，感應元件21上的峰值P2比感應元件20上的峰值P1大得多。
溫度曲線是由感應元件20、21的工作面25、26的尺寸比值所決定的感應功率分布的直接結果。
從圖4可清楚看出，沿方向A離開平面R，夾持在夾頭5和6之間的包裝管3的橫截面的鋁層內的溫度向著夾頭5的外圓周稍稍降低(曲線的線性部分T1)，然后越過夾頭5急劇降低(彎曲部分)，此處的包裝材料不需要熱封。更具體地說，沿線性部分T1，溫度降低約15～20％。所以，沿管3的待熱封的橫截面的全長上熱量是較為均勻或者說不大均勻地分布的。
在一個優選實施例中，支承體24由鋁基材料制成，其內部配入兩個由磁通聚集材料(在所示實施例中為含鐵素體的復合材料)制成的并置于感應元件20、21與支承體24的相應部分之間的插入件30。
封口器15還具有兩個由耐熱彈性材料(最好是腈橡膠)制成的壓力墊31(見圖1)，該壓力墊31座落在每個封裝裝置4的夾頭6內形成的形狀匹配的相應的面凹穴內，并且對稱地位于中央平面R的相對兩側。
參看圖1和2，切割器16具有一個大致平坦的切割工具32，該切割工具32以滑動的方式置于每個封裝裝置4之夾頭6上的面支座內。并可沿平面R移動，它由裝入夾頭6的液壓氣缸(未示出)從普通方式致動。
上述切割工具32通常由普通的彈性機構(未示出)保持在一個完全置于相應的夾頭6內部的縮回停靠位置上，當它由相應的液壓氣缸移至向前的切割位置時，它便從相應的夾頭6向前伸出，并與相應的夾頭5內的空穴33相接合，而沿管3的相關橫截面的中線切割包裝管3。
切割工具32具有一個與液壓氣缸的引出件做成一體的板狀本體部分34和一個沿方向A比本體部分34薄的切刀35，用于保證切割作業時有高的壓力，并防止包裝件的損壞，更具體地說，切刀35通過一個截面朝本體部分34增大并由凹入外表面38限定的部分36與本體部分34相連接，切刀35的另一端則有刀尖37。
上述的封口器15尤其適用于包裝管3的橫截面在感應熱封之前進行切割的包裝機。
更具體地說，正如通過圖4與圖7的比較所示的那樣，適合于感應元件20、21的工作面25，26的新的尺寸比值提供了沿夾持在夾頭5與6之間的包裝管3的整個橫截面的更均勻的熱量分布。因而改善了熱封質量，尤其是消除了由于局部過熱而從熱封帶“擠壓”出的熔融熱封塑料的有害影響。
另外，沿管3的要密封的橫截面的感應功率分布的變化，尤其是在夾頭5的最外邊的感應元件21的感應功率增大，就可以不需要在渦流彎離區和包裝管3的橫向密封帶與縱向密封之間設置磁通聚集材料制的插入件，因此，一臺封口器15可用于不同寬度的包裝管3、以制成類型不同而容體相同的包裝體。
顯然，上面所述的和所示出的實施例可以進行變更，但是，不得脫離所附權利要求書所限定的本發明的范圍。
權利要求
1.一種熱封用于制造可灌注食品的密封包裝體的并沿第一方向供給的熱封包裝件的感應封口器(15)，該封口器(15)具有可通過一對第一工作面(26)和一對沿上述第一方向(A)置入上述一對第一工作面(26)之間的第二工作面(25)與上述包裝件相互作用的感應元氣(20、21)，每個上述的第一和第二工作面(26，25)沿上述第一方向(A)有一定的寬度，沿垂直于上述第一方向(A)的第二方向(B)有一定的長度，其特征在于，上述第二工作面(25)的寬度(L1)至少沿第一和第二工作面(26，25)的大部分長度上大于上述第一工作面(26)的寬度(L2)。
2.根據權利要求1的封口器，其特征在于，上述第二工作面(25)的寬度(L1)與上述第一工作面(26)的寬度(L2)之間的比值為1～4。
3.根據權利要求2的封口器，其特征在于，上述第二工作面(25)的寬度(L1)與上述第一工作面(26)的寬度(L2)之比值為2.25。
4.根據上述權利要求中任一項的封口器，其特征在于至少在上述第二工作面(25)上具有向上述包裝件凸起的相應凸塊(28)。
5.根據上述權利要求中任一項的封口器，其特征在于，它具有一個用于安裝上述感應元件(20，21)的支承體(24)，該支承體(24)由一種鋁基材料制成，在其內部具有一層置于上述感應元件(20、21)與上述支承體(24)之間的磁通聚集材料層。
6.根據上述權利要求中任一項的封口器，其特征在于，上述的感應元件包括兩對分別限定上述的第一和第二工作面(26、25)并且彼此串聯的導電部分(20、21)。
7.一種用于由沿第一方向(A)輸入并被連接灌注食品的包裝管(3)制造的可灌注食品的密封包裝體(2)的包裝機(1)，該包裝機(1)具有至少兩對周期地和依次地對上述管(3)作用的夾頭(5，6)，以在等間隔的橫截面上夾緊包裝管(3)；和一個由每對上述夾頭(5，6)支承并用于在上述橫截面上熱封上述包裝件的感應封口器(15)，其特征在于，上述的封口器(15)是上述權利要求中任一項所規定的封口器。
8.根據權利要求7的包裝機，其特征在于，它還具有由每對上述夾頭(5、6)支承的切割器(16)以便沿垂直于上述第一方向(A)的第二方向(B)切割上述包裝管(3)的上述橫截面，上述切割器(16)具有至少一個帶有本體部分(34)的切割工具(32)和一個從上述本體部分(34)伸出并且沿上述第一方向(A)比上述本體部分(34)較薄的切刀(35)。
9.根據權利要求8的包裝機，其特征在于，上述的切刀(15)通過一個截面向上述本體部分(34)增大并由外凹入表面(38)界定的部分(36)與上述本體部分(34)相連接。
全文摘要
一種熱封用于制造可灌注食品的包裝體的并沿第一方向(A)輸入的包裝件(3)的感應封口器(15)，該封口器(15)具有可通過一對第一工作面(26)和一對沿上述第一方向置入上述第一工作面(26)之間的第二工作面(25)與包裝件(3)相互作用的感應元件(20、21)，上述第二工作面(25)沿第一方向(A)的寬度(L1)至少在沿垂直于第一方向(A)的第二方向(A)的絕大部分長度上大于第一工作面(26)的寬度(L2)。
文檔編號B65B51/22GK1516644SQ02812156
公開日2004年7月28日 申請日期2002年6月17日 優先權日2001年6月18日
發明者A·巴比尼, A 巴比尼, G·范加雷茲, 永鬃 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務有限公司