CN101460388A - 灌装元件以及具有这种灌装元件的灌装机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种灌装元件(1),用于灌装灌装物,尤其是在液相中包含较硬成分的灌装物,该灌装元件具有构造在壳体(8)中的灌装物通道(9),所述灌装物通道可通过一个通道端部与用于灌装物的储备装置(2)相连接,在另一个端部上形成用于将灌装物输出到容器(5)中的输出孔(7),该灌装元件具有设置在所述灌装物通道中的灌装阀(11),所述灌装阀可通过至少一个操作元件在闭合状态与打开状态之间被操作。除此之外,所述灌装阀(11)具有第三工作状态,在该第三工作状态中,所述灌装阀为了输出液相的灌装物而打开,但硬成分(4)被拦住。

Description

灌装元件以及具有这种灌装元件的灌装机
本发明涉及一种根据权利要求1或2的前序部分的灌装元件以及一种根据权利要求28的前序部分的灌装机。
用于将液态灌装物灌装到容器中的灌装元件已经以极其不同的实施形式公知。另外也已经公知,在灌装元件中,在对应的输出孔的区域中设置有气体阻塞装置,以便避免在灌装阀闭合之后灌装元件再滴出。尤其是也已经公知,这样构造气体阻塞装置,使得灌装物通道的设置在灌装元件的输出孔上方的部分在灌装阀闭合之后保持填充有液态灌装物,而在输出孔上灌装物不会流出并且灌装元件不会再滴出。气体阻塞装置在此在最简单的情况下由筛状结构构成,在该筛状结构中,孔的横截面这样选择,使得液态灌装物的表面张力足以避免再滴出和/或拦住在灌装物通道中在输出孔上方形成的灌装物柱。
本发明的任务在于,提供一种灌装元件,该灌装元件在灌装这样的灌装物时也保证工作可靠的工作方式:该灌装物在液体的或液体-胶状的直到稍微粘稠-胶状的相中包含固体成分或块。
为了解决该任务,按照权利要求1或2来构造一种灌装元件。灌装机是权利要求28的主题。
本发明的进一步构型是从属权利要求的主题。下面通过附图借助于实施例对本发明进行详细描述。其中:
图1~图4分别表示用于灌装包含硬成分或块的液态灌装物的灌装机的灌装元件连同瓶状的容器分别在不同工作状态中的非常简化的视图;
图5~图7表示在不同工作状态中灌装元件的灌装阀;
图8表示设置在输出孔的区域中的可拉出的气体阻塞装置的放大视图。
在这些图中,1是一个灌装机的、例如回转结构式灌装机的灌装元件,该灌装机在可被驱动得绕垂直机器轴线回转的转台的圆周上或在设置在该转台上的环形罐2的圆周上具有多个所述的灌装元件1。
灌装元件1用于灌装包含较硬成分或块4的液态灌装物3,例如用于将水果配料(例如含有果粒的果汁)灌装到容器5中。这些容器在灌装过程(自由射流灌装)期间直立着、即以它们的容器轴线在垂直方向上并且与灌装元件轴线FA同轴地或大致同轴地在对应的灌装元件1下方这样布置在容器承载件6上,使得容器口5.1带有间距地位于灌装元件1的输出孔7对面。
在灌装元件1的壳体8中构造有灌装物通道9,该灌装物通道在一个端部上与环形罐2的底部上的排出孔或连接孔10处于连接并且该灌装物通道的另一个端部构成输出孔7。灌装物通道9在所示实施形式中由多个通道区段组成,确切地说从连接孔10起由一个构成用于后面还要详细描述的灌装阀11的阀室的通道区段9.1、一个水平的或基本上水平的通道区段9.2、一个通道区段9.3和一个过渡到输出孔7的通道区段9.4组成。通道区段9.3和9.4以它们的轴线彼此同轴地并且也与垂直的灌装元件轴线FA同轴地设置。通道区段9.4具有相对于通道区段9.3减小的横截面。
通道区段9.1构造在一个垂直地从环形罐2向下延伸的壳体区段8.1的上部区域中,通道区段9.2构造在一个水平地或基本上水平地延伸的壳体区段8.2中,通道区段9.3和9.4构造在一个垂直的壳体区段8.3中,该垂直的壳体区段关于垂直机器轴线相对于环形罐2并且也相对于壳体区段8.1径向向外错位。
灌装阀11主要由一个阀挺杆13的在这些图中处于上方的端部上的阀体12构成,该阀挺杆在壳体区段8.1中延伸并且以其轴线相对于灌装元件轴线FA平行地以及在所示实施形式中与连接孔10的轴线同轴地设置。
如尤其是图5~图7所示的那样,阀体12构造成蘑菇头状,确切地说具有一个阀体区段12.1,该阀体区段构成阀体12的在这些图中处于上方的自由端部并且朝该端部锥状地收缩,该阀体还具有阀体区段12.2,该阀体区段连接在阀体区段12.1上并且具有与阀体区段12.1相比增大的外直径。阀体区段12.2在其背离阀体区段12.1的侧上截锥状地收缩并且过渡到一个阀体区段12.3,该阀体区段具有相对于区段12.1和12.2减小的外直径并且在该阀体区段上连接着一个阀体区段12.4,阀体12通过该阀体区段与挺杆13或与一个构造在挺杆上的挺杆头13.1相连接。阀体12以及该阀体的区段12.1~12.4构造得相对于挺杆轴线SA旋转对称。
阀体区段12.1在所示实施形式中设置有一个相对于挺杆轴线SA在径向上延伸、与该轴线相交并且在两端敞开的通道14以及多个通道15,所述多个通道各相对于挺杆轴线SA平行地定向并且在阀体12的自由端部上敞开。通道15通到通道14中并且在阀体12的上侧上形成筛状结构。在阀体区段12.2上在到阀体区段12.1的过渡部上设置有一个同心地环绕挺杆轴线SA的密封环16。
阀体12一方面与由液体通道9在到连接孔10的过渡部上形成的阀孔17共同作用,另一方面与阀孔17上的阀座18共同作用,这在后面还要详细描述。为此,阀体区段12.1的直径构造得等于或稍小于阀孔17的直径。这样设置密封环16,使得该密封环在灌装阀11闭合时密封地靠置在阀座18上。
阀体12的操作气动地通过挺杆13在挺杆轴线SA上进行,确切地说这样进行:灌装阀11可占据三个不同的工作状态,即:
Figure A200780020104D0008130926QIETU
按照图5,一个完全打开的状态,在该完全打开的状态中,阀体12处于其最下方的行程位置中,以阀体区段12.1从阀孔17运动出来并且与该阀孔间隔开,
Figure A200780020104D0008130926QIETU
按照图6,一个部分打开的状态,在该部分打开的状态中,阀体12运动到部分抬高的位置中并且阀体区段12.1伸入到阀孔17中,密封环16与阀座18间隔开并且通道14在两端通到通道区段9.1中,以及
Figure A200780020104D0008130926QIETU
按照图7,一个闭合的状态,在该闭合的状态中,阀体12运动到其上方的行程位置中并且通过密封环16密封地靠置在阀座18上。
灌装阀11的打开由此通过使阀体12在垂直方向上向下运动来进行,灌装阀11的闭合通过使阀体12在垂直方向上向上运动来进行。
阀体12的这些运动气动地进行。为此,在阀挺杆13上设置有一个活塞19.1,该活塞与构造在壳体区段8.1中的缸室一起构成一个呈双作用气缸的形式的操作元件19。另外,在壳体区段8.1中设置有一个活塞20.1,该活塞与壳体区段8.1中的另一个缸室构成一个呈气缸的形式的第二操作元件20,其活塞杆21与挺杆13的下端部共同作用。
在所示实施形式中,通过操作元件19实现灌装阀11的完全打开和闭合,通过操作元件20实现灌装阀11的部分打开。
一个气体阻塞装置22可在灌装元件轴线FA的方向上轴向移动地设置在通道区段9.3和9.4中。气体阻塞装置22在所示实施形式中由一个管段23构成,该管段与灌装元件轴线FA同轴地设置并且设置有一个例如由其壁中的孔24形成的筛状结构。由孔24形成的筛状结构在此处于管段23的下端部的区域中,但与该下端部间隔开。在孔24上方,管段23例如封闭。管段23的外直径等于或仅稍小于通道区段9.4的内直径。孔24的横截面这样选择,使得当灌装阀11闭合时并且当气体阻塞装置22处于起作用的位置中时,存在于通道区段9.3中的灌装物被气体阻塞装置22拦住。
一个与灌装元件轴线FA同轴地设置的活塞杆25以该活塞杆的下端部固定在管段23的上端部上。一个呈气缸的形式的操作元件26的活塞26.1座置在该活塞杆上,通过该气缸,气体阻塞装置22可受控制地在抬高的、即不起作用的位置与降低的、即起作用的位置之间运动,在该抬高的、不起作用的位置中,管段23的下端部按照图1和图2在通道区段9.3的内部处于到通道区段9.4的过渡部的上方并且与其间隔开,在该降低的、即起作用的位置中,管段23的下端部相配地插入到通道区段9.4中,确切地说按照图3和图4。
灌装元件1的工作方式可如下所述:为了引入灌装过程,首先闭合的灌装阀通过操作元件19完全打开,然后,起先处于其起作用的位置中的气体阻塞装置22通过操作元件26拉出,即运动到不起作用的位置中,由此,对于灌装元件1达到按照图1和图5的状态并且灌装物3可与较硬成分4一起通过输出孔7并且通过容器口5.1以自由射束流动到容器5中。
就在灌装过程最终结束之前,即在达到容器5中的最终灌装高度之前,通过激活操作装置20使阀体12在垂直方向上这种程度地向上运动,使得灌装阀11占据部分打开的状态(图2和图6)并且阀体区段12.1伸入到阀孔17中。在灌装元件11的该状态中,液态灌装物3可继续通过灌装物通道9和输出孔7流动到容器5中。存在于灌装物通道9中的成分4被液态灌装物携带,由此,灌装物通道9排空这些成分。较硬成分4在灌装阀11上被筛状的阀体区段12.1拦住,由此,这些较硬成分不可到达灌装物通道9中。
在灌装物通道9排空较硬成分4之后,在灌装阀11继续部分打开的情况下通过操作装置26使气体阻塞装置22从其不起作用的位置运动到起作用的位置中。灌装过程通过部分打开的灌装阀11、灌装物通道9以及从现在起置于输出孔7上的气体阻塞装置22维持,直到达到容器5中的必需的灌装高度。该状态在图3和图6中示出。
为了结束灌装过程,灌装阀11通过操作元件19闭合,确切地说在气体阻塞装置22继续处于起作用的位置中的情况下闭合。灌装物3输出给容器5由此结束。灌装物通道9以及在此情况下尤其是通道区段9.3继续填充有液态灌装物3。通过处于其起作用的位置中的气体阻塞装置22,液态灌装物在通道区段9.3中被拦住并且灌装元件1再滴出也得到避免。
灌装元件1的特点由此主要在于,通过阀体12的构型和特殊控制可实现灌装含有较硬成分4的灌装物3,而在灌装阀11闭合时较硬成分4不会卡在阀体12与阀座18之间。在气体阻塞装置22从不起作用的位置运动到起作用的位置中时成分4卡在气体阻塞装置22与灌装元件1的内面之间也得到避免。另外,在灌装含有较硬成分4的灌装物3时,通过气体阻塞装置22的可抬高或可拉出的构型,可利用气体阻塞装置并且才可实现与其相联系的优点。
这些优点主要在于,避免在灌装阀11闭合的情况下灌装元件再滴出并且在每一个灌装过程开始时、即就在灌装阀11真正打开之前灌装物通道9已经填充有液态灌装物,由此,基本上可无时间延迟地引入对应的灌装过程。另外,在尤其是壳体区段8.3的相应构型中存在可能性:为了控制灌装过程而在通道区段9.3上设置一个检测灌装物量的流量计。
灌装物通道9分别在灌装阀11的区域中或在那里的阀挺杆13的区域中以及在管段23的区域中通过薄膜密封装置27或28密封。
上面借助于一个实施例对本发明进行了描述。不言而喻,可进行多种变化以及变型,而由此不偏离本发明所基于的发明构思。
参考标号清单
1                                灌装元件
2                                环形罐
3                                灌装物
4                                灌装物中的较硬成分或块
5                                容器
5.1                              容器口
6                                容器承载件
7                                输出孔
8                                灌装元件1的壳体
8.1,8.2,8.3                    壳体区段
9                                壳体8中的灌装物通道
9.1,9.2,9.3                    通道区段
10                               环形罐2中的用于灌装元件1的连接孔
11                               灌装阀
12                               阀体
12.1,12.2,12.3,12.4           阀体区段
13                               挺杆
13.1                             挺杆头
14,15                           通道
16                               密封环
17                               阀孔
18                               阀面或阀座
19                               操作元件
19.1                             活塞
20                               操作元件
20.1                             活塞
21                               活塞杆
22                               气体阻塞装置
23                               管段
24                               孔
25                               活塞杆
26                               操作元件
26.1                             活塞
27,28                           薄膜密封装置

Claims (28)

1.灌装元件,用于灌装灌装物,尤其是在液相中包含较硬成分的灌装物,该灌装元件具有至少一个构造在壳体(8)中的灌装物通道(9),所述灌装物通道可通过进入孔在一个端部上与用于灌装物的储备装置(2)相连接,在另一个端部上形成用于将灌装物输出到容器(5)中的输出孔(7),其中,该灌装元件(1)可在阻塞灌装物输出的第一工作状态与打开的第二工作状态之间被控制,其特征在于:该灌装元件(1)除了该第一工作状态和该第二工作状态之外还具有第三工作状态,在该第三工作状态中,该灌装元件为了输出液相的灌装物而打开,但硬成分(4)被拦住。
2.根据权利要求1的灌装元件,其特征在于:在所述灌装物通道(9)中设置有气体阻塞装置(22),该气体阻塞装置可通过操作元件(26)在起作用的状态与不起作用的状态之间被控制。
3.灌装元件,用于灌装灌装物,尤其是在液相中包含较硬成分的灌装物,该灌装元件具有至少一个构造在壳体(8)中的灌装物通道(9),所述灌装物通道可通过进入孔在一个端部上与用于灌装物的储备装置(2)相连接,在另一个端部上形成用于将灌装物输出到容器(5)中的输出孔(7),其中,该灌装元件(1)可在阻塞灌装物输出的第一工作状态与打开的第二工作状态之间被控制,其特征在于:在所述灌装物通道(9)中设置有气体阻塞装置(22),该气体阻塞装置可通过操作元件(26)在起作用的状态与不起作用的状态之间被控制。
4.根据权利要求3的灌装元件,其特征在于:该灌装元件(1)除了该第一工作状态和该第二工作状态之外还具有第三工作状态,在该第三工作状态中,该灌装元件为了输出液相的灌装物而打开,但硬成分(4)被拦住。
5.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:所述至少一个灌装物通道(9)或设置在所述至少一个灌装物通道(9)中的阀装置(11)可在该第一工作状态、该第二工作状态与该第三工作状态之间被控制。
6.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:在该灌装元件(1)上设置有至少一个操作元件(19,20),用于控制该灌装元件(1)的工作状态和/或用于控制所述至少一个灌装物通道(9)或该阀装置(11)。
7.根据权利要求5或6的灌装元件,其特征在于:该阀装置至少由至少一个灌装阀(11)构成。
8.根据权利要求7的灌装元件,其特征在于:所述灌装阀(11)具有至少一个阀体(12),所述阀体可通过所述至少一个操作元件(19,20)控制以便在至少两个位置、优选在至少三个位置之间改变该灌装元件(1)的工作状态。
9.根据权利要求8的灌装元件,其特征在于:所述阀体(12)在该灌装元件(1)的第一工作状态中通过密封面(16)靠置在一个包围阀孔(17)的阀座(18)上,在该灌装元件(1)的第二工作状态中与该阀座(18)间隔开;所述阀体(12)设置有一个阀体区段(12.1),该阀体区段在该灌装元件(1)的第三工作状态中伸入到该阀孔(17)中并且在该阀孔(17)上形成用于拦住灌装物的较硬成分(4)的截止装置。
10.根据权利要求9的灌装元件,其特征在于:该阀体区段(12.1)形成筛状结构(14,15)。
11.根据权利要求9或10的灌装元件,其特征在于:该阀体区段(12.1)在所述灌装阀(11)的第三工作状态中与该阀孔(17)的分界面一起形成用于拦住硬成分(4)的、横截面减小的通路和/或筛状结构。
12.根据权利要求8至11中一项的灌装元件,其特征在于:所述阀体(12)可在唯一一个轴线方向上在与该灌装元件(1)的不同工作状态相应的位置之间运动。
13.根据权利要求12的灌装元件,其特征在于:所述阀体(12)可在该灌装元件(1)的第一工作状态与第二工作状态之间运动一个完整的工作行程,在该灌装元件(1)的第一工作状态与第三工作状态和/或第二工作状态与第三工作状态之间各运动一个部分行程。
14.根据权利要求8至13中一项的灌装元件,其特征在于:所述阀体(12)在该灌装元件(1)闭合时或在该灌装元件(1)被控制时逆着灌装物的流动方向从该第二工作状态运动到该第三工作状态中。
15.根据权利要求9至14中一项的灌装元件,其特征在于:所述阀体(12)可在该阀孔(17)的轴线方向上运动。
16.根据权利要求9至15中一项的灌装元件,其特征在于:该阀孔(17)以其轴线在垂直方向上或近似在垂直方向上定向。
17.根据权利要求9至16中一项的灌装元件,其特征在于:该阀孔(17)是所述灌装物通道(9)的进入孔。
18.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:该气体阻塞装置(22)设置在该输出孔(7)的区域中或所述灌装物通道(9)的构成该输出孔的通道区段(9.4)的区域中。
19.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:该气体阻塞装置(22)在起作用的状态中占据所述灌装物通道(9)的整个通流横截面,在不起作用的状态中仅占据一部分通流横截面或者处于所述灌装物通道(9)之外。
20.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:该气体阻塞装置(22)由具有多个孔(24)或通道的筛状元件构成,该筛状元件可在所述灌装物通道(9)的内部在一个轴线方向上在起作用的位置与不起作用的位置之间运动。
21.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:该气体阻塞装置在起作用的位置中伸入到所述灌装物通道(9)的一个横截面变窄的区域或通道区段(9.4)中,在不起作用的位置中布置在所述灌装物通道(9)的一个横截面增大的通道区段(9.3)中。
22.根据权利要求21的灌装元件,其特征在于:所述横截面变窄的通道区段(9.4)构成该输出孔(7)。
23.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:该气体阻塞装置(22)可在一个轴线方向上从不起作用的位置运动到起作用的位置中,该轴线方向相应于灌装物穿过所述灌装物通道(9)的流动方向。
24.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:该气体阻塞装置(22)可该输出孔(7)的轴线上在起作用的位置与不起作用的位置之间运动。
25.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:该气体阻塞装置(22)由管段(23)构成,该管段在其圆周上筛状地构造有多个孔(24)。
26.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:为了操作所述灌装阀(11)或所述阀体(12),设置有两个操作元件(19,20),这些操作元件中的一个操作元件(19)用于控制该第一工作状态和该第二工作状态,第二操作元件(20)用于控制该第三工作状态。
27.根据上述权利要求中一项的灌装元件,其特征在于:用于所述灌装阀(11)和/或用于该气体阻塞装置(22)的所述至少一个操作元件(19,20)是被气动操作的元件。
28.灌装机,尤其是回转结构式的灌装机,该灌装机具有多个灌装元件,其特征在于:这些灌装元件按照上述权利要求中一项来构造。
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