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CN1886330A - 用于灌装机的灌装单元及具有这种灌装单元的灌装机 - Google Patents

用于灌装机的灌装单元及具有这种灌装单元的灌装机 Download PDF

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CN1886330A CNA200480035515XA CN200480035515A CN1886330A CN 1886330 A CN1886330 A CN 1886330A CN A200480035515X A CNA200480035515X A CN A200480035515XA CN 200480035515 A CN200480035515 A CN 200480035515A CN 1886330 A CN1886330 A CN 1886330A
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Abstract

提出一种用于将灌装物例如饮料在背压下灌装到瓶、罐或类似的容器(7)中的灌装机用的灌装单元，它具有：一个具有可控制的液体阀(14)并且在灌装物输出口(10)中终止的液体通道(13)；至少一个受控制的第一气体路径(20)，放置在灌装单元(1，1a，1b)上的相应容器(7)的内腔为了抽真空可通过该气体路径与灌装机的一个真空通道(5)相连接，该容器在背压下灌装后也向该气体路径中进行受控制的压力卸载，在此提出，为了泄压，一个将容器内腔与真空通道(21)连接的受控制的第二气体路径(23)设置有至少一个减小和/或调节该气体路径(23)中的气流的元件(24，29)。

Description

用于灌装机的灌装单元及具有这种灌装单元的灌装机
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的灌装单元及一种根据权利要求12前序部分的灌装机。
已经公知了不同结构形式的用于尤其在背压下将液体灌装物灌装到瓶、罐或类似容器中的灌装单元，例如用于灌装含碳酸饮料的灌装单元。
在对瓶或类似容器灌装含碳酸的灌装物、如啤酒或软饮料时，在真正的灌装阶段结束后，即在相应灌装单元的液体阀最终关闭后，在容器可被从灌装单元取出前，需要使在相应灌装单元上仍处于密封位置中的容器泄压到环境压力或大气压力。在这方面也专门公知了，在相关灌装机上设有一个对所有灌装单元共用的泄压通道，为了泄压，相关容器通过灌装单元的气体路径可控地与该共压通道连接。但这种泄压通道意味着附加的结构成本。
对于灌装机还公知了，在真正的灌装阶段以前和在例如用惰性气体(例如CO2气体)冲洗相应容器前和/或在用处于压力下的惰性气体对容器内腔预加压前，使相应容器抽真空，即通过相应灌装单元的一个可控的气体路径与灌装机的所有灌装单元共用的真空通道连接。
本发明的任务在于，提供一种用于在背压下灌装的灌装单元，它在运行安全性高的情况下可实现灌装机结构的简化。为了解决该任务了构成一种根据权利要求1的灌装单元。灌装机为权利要求12的主题。
对于本发明所有可能的实施形式共同的是，每个在背压下灌装的容器在灌装阶段结束后通过一个受控制的气体路径、即通过一个带有一个控制阀的气体路径向一个真空通道中泄压，具体说，向一个在泄压时减小和/或调节气流的元件中泄压，例如通过一个喷嘴和/或通过一个重力阀和/或一个弹簧加载的阀和/或一个可控制的或可调节的气流调节阀。
本发明的进一步构型是从属权利要求的主题。下面借助实施例的附图对本发明进行详细说明。附图表示：
图1：以简化图表示的用于在背压下灌装饮料、尤其是含碳酸饮料的环行结构形式的灌装机的一个无灌装管的灌装单元；
图2：以压力-时间曲线图表示的在真正的灌装过程(灌装阶段)结束后、即在液体阀最终关闭后的泄压的变化曲线；
图3和4：两种另外的可能的实施形式的类似图1的描述；
图5：图4中实施形式的以局部放大图表示的设置在一个泄压通道中的阀。
在图1中总体用1标记的灌装单元是一个环行结构形式的单室灌装机的组成部分并与多个相同类型的灌装单元1一起分别以均匀的角间隔围绕一垂直的机器轴线分布地设置在一个转台2的圆周上。在图示的实施形式中，转台2主要具有一个对于所有灌装单元共用的环形釜3，它的内腔4部分地、即直至一个液位N液位可调地被装填液体灌装物(饮料)，这样，在液体腔4.1的液体平面的液位N的上面构成一个气体腔4.2。液体腔4.1与一个未示出的、用于输入处于压力下的灌装物的供给管道连接，气体腔4.2与一个用于输入处于预压力下的占据该气体腔的惰性气体例如CO2气体的管道相连接。
在转台2中还设有一个对于所有灌装单元1共用的环形通道5，该环形通道也如环形釜3那样同心地环绕垂直的机器轴线，它被构成为真空通道并且为此目的与一个未示出的负压或真空源连接。
为每个灌装单元1对应配置一个瓶座6，借助该瓶座，各个待灌装的瓶7可被直立地带到一个这样的位置中：其瓶口7.1通过一个环形的、同心地围绕灌装单元轴线FA的密封件8.1处于相对于一个设置在灌装单元壳体9的下侧面上的、同样为环形的输出口10密封的位置上。该密封件8.1是相应的灌装单元1的花形定心装置8的组成部分，该花形定心装置在灌装机环行时借助一个垂直的导向杆11和凸轮滚子12可在凸轮控制下在灌装单元轴线FA的方向上运动。
在灌装单元壳体9中还构成一个液体通道13，该液体通道用其下端部构成输出口10并用其上端部与液体腔4.1连接。在液体通道13中设有液体阀14，用于在灌装阶段受控制地开始和结束灌装物流入对应的瓶7中。该液体阀14主要包括一个阀体15，该阀体在其下端部设有一个与灌装单元轴线FA同轴地布置的回气管16并且与液体通道13中的一个阀座协同作用。
回气管16的上端部、即在该管中构成的气体通道16.1的上端部与气体腔4.2连接。在回气管16的下端部上连接着一个传感器管17，该传感器管同样与灌装单元轴线FA同轴地布置并且以一个预定的长度突出于灌装单元壳体9的下侧面之外以及伸入到被灌装单元1带到密封位置中的瓶7中。传感器管17主要由环形的输出口10围绕并用其通道构成气体通道16.1的接续部。
在灌装单元壳体9上设有相对于垂直的机器轴线位于径向外部的两个可单独控制并且可气动操作的控制缸或控制阀18及19，这两个控制缸或控制阀配置给真空通道或环形通道5，其中的控制阀18例如为了将相应瓶7预抽真空、为了借助来自气体腔4.2的惰性气体(CO2气体)冲洗瓶7和/或为了在用来自气体腔4.2的惰性气体对该瓶预加压前将该瓶7最后抽真空而打开，其中的控制阀19主要为了在灌装阶段后相应瓶7的泄压而打开。
在灌装单元壳体9中还构成不同的气体路径，它们包括控制阀18及19，即包括控制阀18的气体路径20和包括控制阀19的气体路径23。两个气体路径分别在一侧与一个和环形通道5连接的通道21相连接，在另一侧与一个通道22相连接，该通道22本身又通入液体通道13中，确切地说在灌装物流动方向上在液体阀14的后面并在输出口10的前面通入。在气体路径23中，在控制阀19与通道21之间设有一个节流部24，以致最后控制阀18与由控制阀19和节流部24组成的串联连接相互并联地设置在这两个通道21和22之间。
对相应的瓶7灌装液体灌装物例如以这样的方式进行：当瓶7被带到相对于灌装单元1密封的位置中时，首先通过控制阀18的打开进行对瓶内腔的预抽真空，具体说通过两个通道21和22以及打开的气体路径20进行。接着例如进行用来自气体腔4.2的惰性气体(CO2气体)冲洗瓶7的内腔。为此例如使控制阀18关闭并使控制阀19打开并且同样通过一个操作装置26使设置在回气管16或那里的通道16.1中的阀25打开，使得惰性气体通过在其下端部敞开的传感器管17流入瓶7的内腔中并且通过通道21和22以及由控制阀9打开的气体路径23可流出到真空通道或环形通道5中。但也可考虑与此不同地控制这些控制阀18及19以便冲洗瓶内腔，例如打开控制阀18。
在冲洗后，例如在阀25关闭且控制阀18打开的情况下进行对瓶内腔的再次抽真空，这时瓶7的内腔通过在此时打开的气体路径20及通道21和22再与环形通道5连通。
然后，在真正的灌装过程前，在控制阀18及19关闭的情况下用来自气体腔4.2的惰性气体进行对瓶内腔的预加压。为此，通过操作装置26使阀25打开，使得惰性气体通过回气管16及传感器管17在预压力下流入瓶7中。一旦瓶7中的压力达到气体腔4.2的预压力，在所示的实施形式中液体阀14自动打开，这样，灌装物通过打开的液体阀14和输出口10就可在重力下流入瓶中并且在此时从瓶7的内腔中挤出的惰性气体通过继续打开的阀25流回到气体腔4.2中。
一旦瓶7中的灌装物的液体平面达到传感器管17的下端部，即该端部浸入到灌装物平面中，则灌装过程结束。
然后，为了使瓶7泄压到环境压力或近似环境压力，控制阀19例如通过一个电子控制装置打开并在一个预给定的泄压时间TE上保持打开状态，使得瓶7中的压力例如可相应于图2所示的曲线走向下降到一个与环境压力相当的压力，确切地说通过经由设有节流部24的气体路径23向真空通道或环形通道5中泄压而下降。在泄压时间TE期满后，控制阀19又通过该电子控制装置关闭。
该泄压时间TE一方面取决于机器参数，如节流部24的通流横截面或通流阻力、真空通道或环形通道5中的负压等，另一方面也取决于灌装物或瓶的特征参数，如气体腔4.2中的预压压力、瓶7的尺寸或/和形状等。根据瓶7的类型和/或大小及根据灌装物的类型，泄压时间TE最好可在灌装机的一个操作区上调节，具体说例如对于灌装机的所有的灌装单元1共同调节。
泄压的开始对于各个相应灌装单元1例如在阀25和液体阀14关闭合后进行。泄压的结束，即控制阀19的关闭，例如必然地在泄压时间TE期满后进行。
图3表示作为另一可能实施形式的一个灌装单元1a，它与图1的灌装单元1的区别仅在于：在通道22上设有一个压力传感器27，该压力传感器测量通道22中的压力并且将与该压力相应的电的控制或测量信号提供给一个电的泄压控制装置28，该泄压控制装置本身在泄压期间或泄压阶段对控制阀19进行控制，具体说以这样的方式：在通过控制阀18打开而开始泄压后，通过压力传感器27持续测量通道22中的压力并从而测量设置在灌装单元1a中的瓶7中的压力。一旦该压力达到或近似达到环境压力或大气压力或一个预定的额定压力，则通过电子控制装置的泄压控制装置28使控制阀19关闭，以致瓶7通过瓶座6的下降而可从灌装单元1a中取出。该传感器27及从属的泄压控制装置28例如对于每个灌装单元1a分开地设置，其中也可行的是，灌装机的多个灌装单元1a或全部灌装单元1a的多个压力传感器27与一个共同的泄压控制装置28协同作用。
但在本发明的一个优选实施形式中，灌装机的仅一个灌装单元或仅少量几个灌装单元相应于灌装单元1a带有压力传感器27，其中，泄压控制装置28则根据由相应的压力传感器27在泄压阶段期间提供的信号求得为泄压到环境压力或额定压力上所必需的泄压时间TE，然后，在相应泄压期间用该泄压时间控制灌装机的所有灌装单元或它们的控制阀19。
图4及5表示出作为另一可能的实施形式的灌装单元1b，它与灌装单元1的区别在于：在受控制的气体路径23中设有一个阀29来代替节流部24，该阀起到节流装置或调节气体流的元件的作用并且例如构成为弹簧加载的重力阀。阀29在一个构成在气体路径23中的室30中具有一个阀体31，该阀体用其在图5中的下端部与一个阀座32协同作用并且在处于图5所示状态中时将气体路径23关闭。通过自重并且在压力弹簧32的支持下，阀体31被预压到该状态中，在泄压阶段中在控制阀19打开及瓶7中或通道22中压力足够高的情况下阀体31从该状态在垂直方向上抬起以便打开。阀体31的自重及弹簧33的力这样选择，以致在考虑真空通道或环形通道5中的负压的情况下在泄压阶段开始后、即在控制阀19打开后阀体31使得气体流一直可以通过阀29，直到瓶7泄压达到环境压力或近似达到环境压力为止。随着越来越接近环境压力，阀29的有效通流横截面减小或者说该阀的节流作用增加，使得由此可达到为了相应的瓶7尽可能顺畅地泄压所追求的泄压过程期间压力降变化曲线。
对于所描述的所有实施例共同的是，通过节流装置或调节气体流的装置向真空通道中、即环形通道5中进行泄压，以致不必需用于灌装机的灌装单元的单独的泄压通道并且由此得到特别简单的结构，具体说在保持在泄压阶段中最佳的压力变化曲线的情况下。
以上用不同的实施例对本发明进行了描述。当然，本发明可以有丰富的变化及改型，不会由此脱离作为本发明基础的构思。
                        参考标号
1，1a，1b    灌装单元
2            转台
3            环形釜
4            釜内腔
4.1          环形釜的液体腔
4.2          环形釜的气体腔
5            真空通道或环形通道
6            瓶座
7                瓶
7.1              瓶口
8                花形定心装置
8.1              环形密封
9                灌装单元壳体
10               输出口
11               导向杆
12               凸轮滚子
13               液体通道
14               液体阀
15               阀体
16               回气管
16.1             回气管中的通道
17               传感器管
18，19           控制阀
20               气体路径
21，22           气体通道
23               气体路径
24               节流部
25               回气管中的阀
26               操作装置
27               压力传感器
28               泄压控制装置
29               具有节流作用的阀
30               阀室
31               阀体
32               阀座
33               压力弹簧
FA               灌装单元轴线

Claims (17)

1.用于将灌装物例如饮料在背压下灌装到瓶、罐或类似的容器(7)中的灌装机用的灌装单元，它具有：一个具有可控制的液体阀(14)并且在灌装物输出口(10)中终止的液体通道(13)；至少一个受控制的第一气体路径(20)，放置在灌装单元(1，1a，1b)上的相应容器(7)的内腔为了抽真空可通过该气体路径与灌装机的一个真空通道(5)相连接，该容器在背压下灌装后也向该气体路径中进行受控制的压力卸载，其特征在于：为了泄压，一个将容器内腔与真空通道(21)连接的受控制的第二气体路径(23)设置有至少一个减小和/或调节该气体路径(23)中的气流的元件(24，29)。
2.根据权利要求1所述的灌装单元，其特征在于：在受控制的第二气体路径(23)中设置至少一个节流部(24)。
3.根据权利要求1或2所述的灌装单元，其特征在于：在受控制的第二气体路径(23)中设置至少一个调节气流的阀(29)，该阀在气体通道(22)中或容器(7)中的气体压力超过大气压力时打开并且在气体压力等于或大致等于大气压力时关闭。
4.根据权利要求3所述的灌装单元，其特征在于：该阀(29)具有一个被一个弹簧(33)预压在一个阀座(32)上的阀体(31)。
5.根据权利要求3或4所述的灌装单元，其特征在于：调节气流的该阀(29)具有一个通过其自重靠置在一个阀配合面(32)上的阀体(31)。
6.根据以上权利要求中一项所述的灌装单元，其特征在于：受控制的第二气体路径(23)具有至少一个控制阀(19)，并且，设置有控制装置(28)，这些控制装置使控制阀(19)为了泄压而打开并且在预定的泄压时间(TE)后自然关闭。
7.根据权利要求6所述的灌装单元，其特征在于：泄压时间(TE)是可调节的，具体说例如根据灌装物和/或根据容器(7)的类型和/或尺寸来调节。
8.根据以上权利要求中一项所述的灌装单元，其特征在于：设有一个压力传感器(27)，它对控制装置(28)提供一个控制信号或测量信号用于控制第二气体路径(23)中的控制阀(19)，该信号相应于容器(7)中或与容器内腔连接的气体通道(22)中的压力。
9.根据权利要求8所述的灌装单元，其特征在于：当由压力传感器(27)提供的控制信号相应于环境压力或近似相应于环境压力或相应于一个预定的额定压力时，控制装置(28)使第二控制阀(19)截止。
10.根据权利要求8或9所述的灌装单元，其特征在于：控制装置(28)根据由压力传感器(27)提供的测量信号求得为泄压到环境压力所必需的泄压时间(TE)，然后该灌装单元或其它灌装单元的第二气体路径(23)用该泄压时间进行关闭。
11.根据以上权利要求中一项所述的灌装单元，其特征在于：该灌装单元以无灌装管的灌装单元构成，具有一个在灌装单元壳体(9)的下侧的灌装物输出口(10)并具有一个回气通道(16，17)，该回气通道在容器(7)放置到灌装单元上时通入容器内腔中，其中，第二气体路径(23)例如通过气体通道(22)在灌装物输出口(10)区域中通入液体通道(13)中。
12.用于将灌装物在背压下灌装到瓶、罐或类似的容器(7)中并且可以接着泄压到环境压力的环行结构方式的灌装机，在一个可被驱动绕机器的垂直轴线环行的转台(2)上具有多个灌装单元(1，1a，1b)，其特征在于：这些灌装单元根据以上权利要求中的一项构成。
13.根据权利要求12所述的灌装机，其特征在于：泄压时间(TE)对于该灌装机的所有灌装单元(1)可共同地调节。
14.根据权利要求12或13所述的灌装机，其特征在于：该灌装机的至少一个灌装单元(1a)在泄压通道(22，23)中具有一个压力传感器(27)。
15.根据权利要求14所述的灌装机，其特征在于：该灌装机的所有灌装单元(1a)各在泄压通道(22，23)中具有一个压力传感器(27)。
16.根据权利要求14或15所述的灌装机，其特征在于：与压力传感器(27)协同作用的泄压控制装置(28)求出用于控制第二气体路径(23)的泄压时间(TE)，借助它(泄压时间)控制例如所有灌装单元的泄压，这些灌装单元被配置给具有压力传感器(27)的灌装单元。
17.根据以上权利要求中一项所述的灌装机，其特征在于：该灌装机的仅一个灌装单元(1a)具有测量泄压通道(22，23)中压力的压力传感器(27)。
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