CN101583556B - 填料阀单元 - Google Patents

Abstract

一种填料阀单元(1)，包括：用于将预定量的装填液体(3)装入容器(6)的供给装置(2、7)，其中所述供给装置(2、7)具有用于排出装填液体的开口(4)；用于将气态流体注入容器(6)的注射装置(9、10)，其中注射装置(9、10)具有注射气态流体的出口(11)，且该注射装置(9、10)连接至所述供给装置(2、7)；至少一个停止元件(14)，该停止元件形成作用在所述容器(6)上的行程限制器，并与所述供给装置(2、7)和所述注射装置(9、10)连接。所述停止元件(14)可在至少两个工作位置之间移动，所述至少两个工作位置包括第一工作位置和第二工作位置，在所述第一工作位置，所述停止元件保持所述容器(6)的口(5)、使其与所述供给装置(2、7)的所述开口(4)之间的距离为预定距离，在所述第二工作位置，所述停止元件保持所述容器(6)的口(5)、使其与所述供给装置(2、7)的所述开口(4)之间的距离小于所述预定距离。

Description

填料阀单元 

技术领域和背景技术 

在装瓶工业中，装填容器例如瓶子、罐子和广口瓶的现有技术包括使用装填机器，该装填机器设置有多个填料头，每个填料头设置有填料阀。 

在现有技术中，设置有电子控制系统的电动气动填料阀，其中电子控制系统操控气动执行机构，以控制阀门的运动部件的动作。 

在将对氧气敏感的液体填充到塑料容器(例如由PET材料制成的容器)中时，填充步骤之前有个冲刷步骤，该冲刷步骤将惰性气体或二氧化碳注入容器中，以便将容器中的氧气排出。 

冲刷过程特别是用于PET容器，因为不能采用抽真空的方法：在PET容器内产生高真空将对容器产生不可修复的破坏。 

已知类型的填料阀具有用于从液体箱中排出液体的第一管和用于在填充阶段中允许原先注入容器的气体排出的第二管。 

所述第二管同轴心地放置在液体供应管内，并在该管内上下滑动，从而可以插入到容器中。通常，第二管在其两端之间的一点上的外表面具有突出部。该突出部充当液体供给管内的截止阀。当第二管上下移动时，该突出部开启和关闭液体流过的空间。 

在已知的另一种方法中，不存在第一液体供应管，且装有待填充液体的箱直接与待填充箱通过一通道连接，该通道由移动阀门关闭和开启，且该阀门通常与第二管道(在此情形下为固定的)同轴。 

根据这种现有方法，填料阀通常为固定的，并且待填充容器例如PET瓶子在垂直轴上可上下移动。该容器在两个位置之间移动。在第一冲刷位置，容器被移动到靠近阀门的供给区域，从而允许第二管道进入容器，并注入气体。在冲刷位置中，容器的口没有静止密封阀门的供给区域。在第二填充位置，容器被移向填料阀，从而使容器口靠着阀门的供给区域静止并被密封住。该动作防止填充过程中氧气进入容器中。 

除了上述两个工作位置外，容器也具有静止位置，该静止位置为当填充机器装填时的位置。 

图1展示了现有技术中，容器通常由气压缸100移动。在填充PET瓶子101的情形下，气压缸具有拾取装置102，该拾取装置握住容器的颈部。目前，冲刷阶段由适当形状的机械凸轮103和在该凸轮上运动、并连接至气压缸100的滚筒104控制。 

在旋转填充机械中，该凸轮具有两台阶的轮廓，其中：处于地板上固定高度上的第一区域；跟随着第二区域的向下连接区域，第二区域处于低于所述第一区域的固定高度上；跟随着第三区域的向上区域，第三区域处于与所述第一区域基本相同高度的固定高度上。 

所述固定高度的各区域和连接区域沿填充机器的旋转方向5交替。 

第二(较低)固定高度区域的长度用来定义冲刷阶段的持续时间。 

连接至气压缸的滚动沿凸轮轮廓移动，从而容器首先从装载位置向下移动至冲刷位置，然后从冲刷位置向上移动至填充位置。 

简而言之，现有类型的填料阀需要预定形状和长度的凸轮，以控制容器的运动，并控制其与填料阀的距离；凸轮形状和长度控制填充阶段的持续时间。 

专利文献EP634357公开了一种方法和装置，其中填充量通过终止填充操作来确定，倒入瓶子的液体水平中断通过回流气体管从瓶子回流的气体，并导致液体阀门的关闭，回流气体管在此过程中不可移动地固定在填充元件内。在此过程中，回流气体的回流路径的垂直位置根据瓶子来调整，并且瓶子的密封件垂直地设置在填充元件上，倒入瓶子的量因此而受影响。根据该装置，在每个行程元件上设置有一个行程限制元件，密封装置具有密封元件，该密封元件可以竖直地在阀门箱内移动。 

专利文献NL8701128公开了一种瓶子填装机器，该机器具有圆筒形存储容器，该容器在垂直轴上转动，填料阀设置在下部靠近外围。每个填料阀具有螺母螺纹，以形成在填充过程中用于瓶子顶部的高度可调节的止动件。所有螺母结合到通常驱动器。后者结合循环柔性传动皮带，该传动皮带接合到每个螺母以及中心驱动器。 

上述填料阀具有明显的缺点。 

主要的缺点在于，现有的填料阀不允许改变尺寸。在可以装填不同尺寸的容器中，填充机器必须停止，且凸轮必须由另一个凸轮代替，其中该另一个凸轮具有用于新冲刷阶段期间的适当长度和形状。冲刷阶段的持续时间基本上与待填充容器的体积成比例。容器的体积增加，容器内需要冲刷出氧气所需的时间增加。 

现有类型的填料阀的另一个缺点在于，在机器中断的情况下，对于已经开始冲刷但未达到阀门供给区域的容器，不允许其完成填充循环。预定形状的凸轮的存在，不允许容器接近阀门的供给区域，以开始填充和排出冲刷流体。这允许氧气再次进入容器。从而导致二氧化碳或惰性气体的浪费。同时，也导致生产力下降，因为已经由气体处理的并未装填的容器必须丢弃。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种填料阀单元，该填料阀单元允许待填充容器快速的尺寸转换。 

本发明的另一目的在于，提供一种填料阀单元，该填料阀单元优化填充设备的生产力，消除冲刷气体以及丢弃容器的浪费。这些目的通过本发明和权利要求所述的填料阀单元来实现。 

为了实现上述目的，本发明提供一种填料阀单元，包括：用于将预定量的装填液体装入容器的供给装置，该供给装置具有用于排出装填液体的开口；用于将气态流体注入容器的注射装置，该注射装置具有注射气态流体的出口，且该注射装置连接至所述供给装置；至少一个停止元件，该停止元件构成作用在所述容器上的行程限制器，并与所述供给装置和所述注射装置连接，所述停止元件可在至少两个工作位置之间移动，所述至少两个工作位置包括第一工作位置和第二工作位置，在所述第一工作位置，所述停止元件保持所述容器的口、使该口与所述供给装置的所述开口之间的距离为预定距离，在所述第二工作位置，所述停止元件保持所述容器的口、使该口与所述供给装置的所述开口之间的距离小于所述预定距离，其特征在于：所述供给装置、所述注射装置和所述停止元件连接至控制单元，该控制单元控制所述停止元件的运动以及控制所述供给装置和所述注射装置的运作。 

优选地，所述控制单元包括至少一个电磁阀。 

优选地，所述停止元件连接至电路，该电路含有启动预定压力的流体作用在停止元件上的作用，以使该停止元件在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间移动。 

优选地，所述停止元件包括容纳在座内的滑块，该滑块在第一作用位置和第二作用位置之间移动，在所述第一作用位置中，所述滑块的作用区域从所述座突出，在所述第二作用位置中，所述滑块的所述作用区域至少部分地容纳在所述座内。 

优选地，所述滑块将所述座分成两个腔室，每个腔室具有可变的体积，该可变体积为所述座内的所述滑块的位置的函数。 

优选地，填料阀单元包括：压力施加装置，该装置用于将预定压力施加到至少一个腔室内的作用流体上，从而使所述滑块的所述作用区域在第一作用位置和第二作用位置之间移动。 

优选地，所述控制装置连接至所述供给装置、所述注射装置和用于施加预定压力至至少一腔室的所述压力施加装置，该控制单元启动所述滑块的运动，并控制所述供给装置和所述注射装置进行冲刷阶段和装填阶段。 

优选地，所述控制单元包括至少一个电磁阀。 

优选地，所述停止元件作用在提升装置上，该提升装置将所述容器的口移向所述阀单元。 

优选地，所述供给装置包括：含有装填液体的箱，该箱具有用于排出所述装填液体的至少一个开口，其中所述开口的形状适合与所述容器的口配合；连接至所述开口的阀门，该阀门移动在所述开口的闭合位置和打开位置之间。 

优选地，所述注射装置包括装有气态流体的存储器；连接至所述存储器的注射管，该注射管具有出口，该出口形状适合伸入所述容器的口。 

优选地，所述供给装置和所述注射装置一起包括：装有装填液体的箱，该箱具有用于排出液体的开口，其中所述开口的形状适合伸入所述容器的口；装有气态流体的存储器；连接至所述开口的管状阀门，该阀门移动在打开位置和闭合位置之间，从而所述阀门的侧面区域作用在所述开口，以阻隔该开口；连接至所述存储器的注射管，所述存储器装有气态流体，所述注射管具有出口，该出口的形状适合伸入所述容器的所述口，其中所述注射管设置与所述阀门同轴心。 

优选地，所述注射管具有设置在所述注射管末端的导流片，该导流片被所述装填液体冲击，以防止在所述容器内形成泡沫。 

优选地，在装填阶段，所述注射管作为排出在冲刷阶段充入的气态流体的管道。 

本发明包括一种填料机器，该填料机器具有上面所描述的填料阀单元。 

附图说明

以上和其他目的将在以下描述和优选实施例的附图中更详细阐明。优选实施例只是示范性，不具有限制性。其中： 

图1展示了现有技术的填料阀的侧面横截面视图； 

图2展示了根据本发明的填料阀单元处于冲刷阶段的侧面横截面视图； 

图3展示了图2所示填料阀单元处于填充阶段的侧面横截面视图。 

具体实施方式

图2和图3展示了根据本发明的填料阀1。在优选实施例中，填料阀单元用于填充塑料制成的容器。例如，容器可以为PET瓶子。 

填料阀单元1包括供给装置，该供给装置将预定量的液体送入容器中；填料阀单元还包括用于注入气态流体的装置，在液体装入容器前，将气态流体优选将二氧化碳和惰性气体注入容器，其中注入装置与供给装置相连。气态流体注入阶段(冲刷阶段)是必须的，以将容器内存在的氧气排出，从而允许将对氧气敏感的液体(例如啤酒)充入容器。 

如图2和图3所示的优选实施例中，供给装置包括装有填充液体3的箱2，该箱2具有出口4(优选为管口)，以供应填充液体。在此情况下，管口4的形状可与容器6(通常为瓶子)的口5配合。图2和3中，供给装置包括截止阀7，该截止阀与管口4配合作用，并在关闭位置和开启位置之间移动，在关闭位置中截止阀7插入管口4，从而防止填充液体3从箱2通过所述管口4，在开启位置中截止阀7允许填充液体3通过所述管口4。在优选实施例中，截止阀7在其外表面上具有密封件8，该密封件通常为唇形密封件，以在循环的非装填期间密封箱2的出口。 

图2和图3中，注射装置包括装有气态流体的储存器9和与该存储器9连接的注射管10，优选地气态流体为二氧化碳或惰性气体，所述注射管具有出口11，该出口的形状适合伸入容器6的口5中。 

在图2和图3所示的优选实施例中，截止阀7为管状，内部含有与之同轴的注射管10，在装填阶段，注射管10的端部12被填充液体流冲击。 

注射管10具有安装在端部12的导流片13，其目的是引导装填液体流、使之靠着容器6的侧壁流动，以防止在容器内产生泡沫。填料阀单元包括至少一个停止元件14，该停止元件形成行程限制器，该行程限制器作用在容器上并与供给和注射装置连接。 

停止元件14可在至少两个工作位置之间移动，该两个工作位置包括第一工作位置和第二工作位置。在第一工作位置中，停止元件将容器6的口5保持在距供给装置的出口为预定距离的位置，在第二工作位置中，停止元件14将容器6的口保持在距供给装置的出口一定距离的位置，该一定距离小于所述预定距离。 

在图2和图3所示的实施例中，所述预定距离(下文称冲刷距离)为冲刷阶段容器6的口5和供给装置的管口4之间的距离。为了允许气态流体充入容器，并在同样的时间排出容器内的氧气，必须将容器保持在距管口4为预定距离的位置。 

图2中箭头A表示了冲刷阶段过程中气态流体的流向。 

装填距离小于预定距离，该装填距离为装填阶段管口4和容器6的口5之间的距离。在优选实施例中，装填距离基本为零，以防止在装填阶段进入容器中。在图2和3所示的优选实施例中，在装填阶段，注射管10作为管道排出冲刷阶段中原先充入容器中的气态流体。 

在本实施例中，供给装置(优选为截止阀7)、注射装置和停止元件14连接到控制单元，该控制单元控制停止元件的运动，以及供给装置和注射装置的运作。 

优选地，该控制单元包括至少一个电磁阀15。 

在优选实施例中，停止元件14连接至电路，该电路含有启动预定压力的流体作用在停止元件上，以使其在第一工作位置和第二工作位置(分别对应冲刷阶段和装填阶段)之间移动。 

优选地，停止元件14包括容纳在座16内的滑块18，该滑块18在第一作用位置和第二作用位置之间移动，在第一作用位置，滑块18的作用部分18a从座16突出，在第二作用位置，滑块18的作用部分18a至少部分地被座16容纳。 

优选地，滑块由活塞组成，该活塞包括头部18b和杆18a，该杆18a构成作用部分。 

座16具有开口16c，该开口优选地为通孔，以允许活塞18的杆18a从座突出。 

在图2中，滑块18将座16分成两个腔室16a、16b，每个的体积随着头部18b在座16内位置的变化而变化。 

在优选实施例中，腔室16b通过开口16c与外界相通，该开口16c允许活塞18的杆18a从座16突出。活塞18为单作用式。 

当滑块18移动时，外界内的空气进入腔室16b，将腔室内的压力变为大气压力，也就是说接近1巴。 

填料阀单元1包括对至少一个腔室16a、16b内作用流体施压的装置，以在座内移动活塞18，从而杆18a形成的活塞作用部分移动在第一作用位置和第二作用位置之间。 

优选地，施压装置通过管道17连接至腔室16a，并对腔室16a和管道17内的作用流体施加预定压力。腔室16a和管道17内的作用流体优选为空气、惰性气体或油。 

优选地，用于设置腔室16a内压力的装置包括泵。 

受压流体通过管17进入腔室16a内的供给过程优选由控制单元内的上述电磁阀15控制。 

电磁阀15控制受压流体进入腔室16a的供给过程，优选地，电磁阀15也控制装填液体的供应和气态冲刷流体的注射。实践中，如图2和3所示，电磁阀15连接至供给装置、注射装置和用于在腔室16a内施加预定压力的装置。电磁阀15也控制活塞18和供给与注射装置的执行机构，从而控制冲刷和装填阶段。 

在可选择的实施例中，可以采用多个电磁阀，其中每个电磁阀控制一个或多个以下步骤：装填、冲刷、供应受压流体至腔室16a中。 

在图2和3中，停止元件34作用在提升装置上，该提升装置将容器6的口5移向阀单元1。 

在图示实施例中，提升装置包括气压缸20，该气压缸垂直地移动在活塞形成的固定导向件21上。 

气缸20具有拾取部分22，该拾取部分22与容器6接合，并握住其颈部5a。 

根据本发明的填料阀单元按如下方式运作。 

随着气缸20沿固定导向件21垂直运动，容器6被举向阀单元1。 

气缸20的上下运动通过气缸内上下腔室20a和20b的压力差来控制。腔室20a、20b的体积根据气缸20和导向件21的相关运动而变化。 

上腔室20a和下腔室20b之间的压力差仅通过将受压流体供入或者送出所述上腔室20a来实现。 

固定在气缸20的拾取部分22也被举向阀单元1，从而将容器6的口5移向管口4。 

当容器6被举起时的阶段，电磁阀15使受压流体通过管道17进入座16的腔室16a，从而使活塞18向下移动，以及使杆18a通过开口16c从座16突出。 

气缸20沿导向件21继续其行程，使拾取部分22与活塞18的杆18a碰撞。该运动使容器6的口5处于离管口4一个预定冲刷距离的位置。 

可通过对上腔室20a内的流体施加更高的压力来实现气缸20沿导向件21的前进行程；也就是说，上腔室20a内流体的压力大于下腔室20b内流体的压力，从而驱动气缸20上升。优选地，下腔室20b与外界连通，从而气缸20为单作用式。 

下腔室20b内的压力为大气压。 

在这之后，进行冲刷阶段，其中气态流体被注入容器中。 

在冲刷阶段结束后，电磁阀15启动流体从座16的腔室16a的排出，从而使腔室16a内的压力降低，以及活塞18向上运动，和座16内的杆18a至少部分地缩回。 

当杆18a缩回时，气缸20(其拾取部分22静止在杆上)沿着导向件21继续其行程，从而举起容器6的口5，使之与管口4接触。 

接着，阀7开启箱2的开口，以开始装填阶段。 

本发明具有显著的优点。 

首先，根据本发明的填料阀单元允许待装填容器的尺寸迅速改变，而无须长时间停机。 

根据本发明的填料阀单元的另一优点在于优化填料设备的生产力，防止气体和容器的浪费。在意外的机器中断情况下，例如电磁阀15启动杆18a缩回，从而将容器移向准备填料的管口4，防止注入容器的冲刷流体的冲出。另一方面，现有技术的填料阀单元在意外的机器中断情况下，不允许已完成冲刷阶段而未达到阀的供给区域的容器进行填充。在现有技术中，具有预定和固定形状的凸轮的存在，将不允许容器靠近阀门装填区域，以开始装填。这使冲刷流体漏出，以及使氧气再次进入容器。这导致了二氧化碳或惰性气体的不必要浪费，以及由于已处理而未装填的容器的不合格而造成的生产力下降。这些缺陷整体通过本发明的填料阀单元解决。 

Claims (15)

1.一种填料阀单元(1)，包括：用于将预定量的装填液体(3)装入容器(6)的供给装置(2、7)，该供给装置(2、7)具有用于排出装填液体的开口(4)；用于将气态流体注入容器(6)的注射装置(9、10)，该注射装置(9、10)具有注射气态流体的出口(11)，且该注射装置(9、10)连接至所述供给装置(2、7)；至少一个停止元件(14)，该停止元件构成作用在所述容器(6)上的行程限制器，并与所述供给装置(2、7)和所述注射装置(9、10)连接，所述停止元件(14)可在至少两个工作位置之间移动，所述至少两个工作位置包括第一工作位置和第二工作位置，在所述第一工作位置，所述停止元件保持所述容器(6)的口(5)、使该口(5)与所述供给装置(2、7)的所述开口(4)之间的距离为预定距离，在所述第二工作位置，所述停止元件保持所述容器(6)的口(5)、使该口(5)与所述供给装置(2、7)的所述开口(4)之间的距离小于所述预定距离，其特征在于：所述供给装置(2、7)、所述注射装置(9、10)和所述停止元件(14)连接至控制单元，该控制单元控制所述停止元件(14)的运动以及控制所述供给装置(2、7)和所述注射装置(9、10)的运作。

2.根据权利要求1所述的填料阀单元，其特征在于：所述控制单元包括至少一个电磁阀(15)。

3.根据前述任意一项权利要求所述的填料阀单元，其特征在于：所述停止元件(14)连接至电路，该电路含有启动预定压力的流体作用在停止元件(14)上的作用，以使该停止元件在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间移动。

4.根据权利要求1所述的填料阀单元，其特征在于：所述停止元件(14)包括容纳在座(16)内的滑块(18)，该滑块(18)在第一作用位置和第二作用位置之间移动，在所述第一作用位置中，所述滑块(18)的作用区域(18a)从所述座(16)突出，在所述第二作用位置中，所述滑块(18)的所述作用区域(18a)至少部分地容纳在所述座(16)内。

5.根据权利要求4所述的填料阀单元，其特征在于：所述滑块(18)将所述座(16)分成两个腔室(16a、16b)，每个腔室具有可变的体积，该可变体积为所述座(16)内的所述滑块(18)的位置的函数。

6.根据权利要求5所述的填料阀单元，其特征在于，包括：压力施加装置，该装置用于将预定压力施加到至少一个腔室(16a、16b)内的作用流体上，从而使所述滑块(18)的所述作用区域(18a)在第一作用位置和第二作用位置之间移动。 

7.根据权利要求6所述的填料阀单元，其特征在于，包括：控制单元，该控制单元连接至所述供给装置(2、7)、所述注射装置(9、10)和用于施加预定压力至至少一腔室(16a、16b)的所述压力施加装置，该控制单元启动所述滑块(18)的运动，并控制所述供给装置(2、7)和所述注射装置(9、10)进行冲刷阶段和装填阶段。

8.根据权利要求7所述的填料阀单元，其特征在于：所述控制单元包括至少一个电磁阀(15)。

9.根据权利要求1所述的填料阀单元，其特征在于：所述停止元件(14)作用在提升装置(20、21)上，该提升装置将所述容器(6)的口(5)移向所述阀单元(1)。

10.根据项权利要求1所述的填料阀单元，其特征在于，所述供给装置包括：含有装填液体(3)的箱(2)，该箱具有用于排出所述装填液体的至少一个开口(4)，其中所述开口(4)的形状适合与所述容器(6)的口(5)配合；连接至所述开口(4)的阀门(7)，该阀门移动在所述开口(4)的闭合位置和打开位置之间。

11.根据权利要求1所述的填料阀单元，其特征在于，所述注射装置包括装有气态流体的存储器(9)；连接至所述存储器(9)的注射管(10)，该注射管具有出口(11)，该出口形状适合伸入所述容器(6)的口(5)。

12.根据权利要求1所述的填料阀单元，其特征在于，所述供给装置和所述注射装置一起包括：装有装填液体(3)的箱(2)，该箱具有用于排出液体的开口(4)，其中所述开口(4)的形状适合伸入所述容器(6)的口(5)；装有气态流体的存储器(9)；连接至所述开口(4)的管状阀门(7)，该阀门移动在打开位置和闭合位置之间，从而所述阀门(7)的侧面区域作用在所述开口(4)，以阻隔该开口；连接至所述存储器(9)的注射管(10)，所述存储器(9)装有气态流体，所述注射管(10)具有出口(11)，该出口(11)的形状适合伸入所述容器(6)的所述口(5)，其中所述注射管(10)设置与所述阀门(7)同轴心。

13.根据权利要求12所述的填料阀单元，其特征在于：所述注射管(10)具有设置在所述注射管(10)末端(12)的导流片(13)，该导流片被所述装填液体冲击，以防止在所述容器内形成泡沫。

14.根据权利要求11所述的填料阀单元，其特征在于：在装填阶段，所述注射管(10)作为排出在冲刷阶段充入的气态流体的管道。

15.一种填料机器，其特征在于：该填料机器具有根据前述任意一项权利要求所述的填料阀单元(1)。 

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