CN102630214B - 具有特殊阀系统的填充设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于填充容器的设备，其包括与阀系统一起装配的填充喷嘴(1)，用于在闭合后使液滴的形成达到最少。所述阀系统包括可移动地安装在主管状阀(3)中的圆柱形中心阀(6)。控制系统一方面使主阀(3)能够相对于喷嘴的主底座(221)移动以便打开或闭合喷嘴的排放孔(11)，且另一方面使中心阀能够相对于主阀的次要底座(521)移动以便打开或闭合所述主阀的次要孔(13)。主阀的下边缘(32)设有在其内表面(5)上延伸的径向凹槽(34)，其中在所述凹槽中，中心阀的下边缘上的填充物质可以借助于毛细管作用而迁移。

Description

具有特殊阀系统的填充设备

本发明涉及包括填充喷嘴和计量装置并倾向于装配到用于填充的机器的填充设备，用于填充例如瓶或壶的容器，其具有液体到粘性物质的任何类型的产品、特别是食物产品。本发明特别地涉及具有计量装置的填充设备，包括在闭合后可能限制滴液形成的阀系统。

这样的用于填充的设备常规地包括填充喷嘴和计量装置，以将确定量的填充产品传送到放置在填充喷嘴下方的容器中。

填充喷嘴包括总体上管状的主体，该管状主体具有包括纵向轴线的内部通路，构成填充喷嘴的排放孔的开口下轴端以及用于其供给填充液体的供给孔。计量装置包括闭合阀系统和控制系统，该闭合阀系统可移动地安装在填充喷嘴中，该控制系统能够使所述阀系统纵向位移用于关闭和打开排放孔。阀控制系统常规地包括汽缸，其杆穿过喷嘴的管状主体的开口上端，阀系统包括连接到汽缸杆自由端的阀。填充喷嘴的管状主体的内表面包括基本上锥形并界定阀底座的部分。控制系统使阀在闭合状态和打开状态之间位移，在闭合状态中后者经由其外表面的锥形闭合部分抵靠阀底座，在打开状态中所述闭合部分与所述底座分开。

这些用于填充的设备必须在闭合阀后尽可能多地阻止液滴在阀的下边缘上形成，并阻止从填充喷嘴下落到要被填充的容器上以及/或者落到机器上。当阀闭合时，一定量的填充产品可以保留在阀下，在其下边缘上。阀的直径越高，闭合时在阀下存在的产品的量就越高，并且由此液滴形成并下落的风险就越高。在用于旋转类型填充的机器上，离心力加剧了这些风险。

在阀闭合后，为了防止液滴填充后落下，已提议在阀的下游在排放孔上设置网格，以便借助于毛细管作用保留填充产品的液滴。该解决方案不能用于某些填充产品，特别是粘性产品或包含颗粒和/或碎片的那些产品。

另一种解决方案包括提供允许借助于毛细管作用保留液滴的阀几何体。例如，比如在专利文献FR 2 861 716中描述的，在闭合状态的阀可以与填充喷嘴一起界定环形空间，填充产品借助于毛细管作用保留在该环形空间中。比如在专利文献JP 2005-343516中描述的，阀也可以在其下端边缘上设有在其之间界定壳体的肋状物，产品借助于毛细管作用保留在壳体中。

例如在专利文献FR 2 791 033中描述的另一种解决方案包括在阀的下端边缘上提供凹口，吸收装置设置在该凹口中以吸收并由此在阀闭合后保留填充液体。

本发明的目的是提出特别是在填充喷嘴的排放孔具有相当大直径的情况下限制液滴落下风险的新解决方案。

为此，本发明提出一种填充设备，其意在被使用在用于填充的机器中，用于使容器填充有填充产品，该填充设备包括：

-填充喷嘴，其包括总体上管状的主体，该管状的主体具有包括纵向轴线的内部通路、和构成填充喷嘴的排放孔的开口下轴端以及用于其供应填充液体的供应孔，管状的主体的内表面包括延伸到排放孔的下部分，其包括界定主阀底座的部分，更优选是锥形的。

-计量装置，其包括阀系统和控制系统，该阀系统可移动地安装在填充喷嘴中，该控制系统能够使所述阀系统在闭合状态和至少一个打开状态之间纵向位移，在闭合状态中阀系统经由其外表面的主闭合部分，更优选是锥形的主闭合部分抵靠主底座以便闭合排放孔，在至少一个打开状态中所述主闭合部分与所述主底座分开以便打开排放孔，

其特征在于，所述阀系统包括：

-第一管状阀，被称为主阀，其包括界定被称为次要孔的下孔的下环形边缘，其外表面包括延伸到所述下边缘并包括所述主闭合部分的下部分，其内表面包括延伸到所述下边缘的下部分，其包括形成被称为次要阀底座的阀底座的部分，更优选是锥形的部分，以及

-第二圆柱形阀，被称为中心阀，其可移动地安装在主阀中并包括下端边缘，其外表面包括延伸到所述下端边缘并包括被称为次要闭合部分的闭合部分的下部分，其更优选是锥形的，

-所述控制系统能够：

-使主阀在其主闭合部分抵靠主底座的闭合位置以及其主闭合部分与主底座分开的至少一个打开位置之间位移，并且

-使中心阀在其次要闭合部分抵靠次要底座的闭合位置以及其次要闭合部分与次要底座分开的至少一个打开位置之间位移，

所述主阀包括保证了其内部通路以及喷嘴的内部通路之间的流体连通的至少一个开口，

主阀的所述下边缘设有凹槽，该凹槽更优选是径向的凹槽，在所述主阀的内表面上开通(débouchant)且更优选地在所述主阀的外表面上开通，以这种方式使得在中心阀位移到其闭合位置时，在中心阀的下边缘上存在的填充产品借助于毛细管作用位移到处于闭合位置中的主阀的所述凹槽中。

根据本发明的填充设备使得可能在填充结束时防止液滴落下，同时仍然具有相当大的排放孔直径。填充设备可以用于例如诸如水的液体产品到诸如油或洗涤液的半液体产品。

根据具体情形，为了从其中主阀以及中心阀处于其打开位置中的阀系统的高流量打开状态变化到其中主阀和中心阀处于其闭合位置中的阀系统的闭合状态，控制系统能够在第一步骤中使主阀位移到其闭合位置中，处于阀系统的低流量打开状态，使得在所述凹槽中存在的填充产品的主要部分通过填充产品流动穿过所述主阀的次要孔的文丘里效应而被吸收，然后使中心阀位移到其闭合位置中，在中心阀的下边缘上存在的填充产品借助于毛细管作用在所述凹槽中位移。

根据具体情形，主阀的外表面的下部分包括大体上圆柱形的最后部分，该最后部分从主闭合部分延伸到所述下边缘且所述凹槽在最后部分上开通，管状主体的内表面的下部分包括从主底座延伸到主孔的最后部分，在主阀的闭合位置中，所述最后部分一起界定第一环形空间。在主阀的闭合位置中，凹槽同样地开通到该环形空间上，在中心阀闭合期间，该环形空间构成用于在中心阀的下边缘上存在的填充产品的附加保留区域。

根据具体情形，主阀的内表面的下部分包括从次要底座延伸到所述下边缘的最后部分，且凹槽在最后部分上开通，中心阀的外表面的下部分包括从所述次要闭合部分延伸到下端边缘的最后部分，在中心阀和主阀的闭合位置中，所述最后部分一起界定第二环形空间。在阀的闭合位置中，凹槽同样地开通到该第二环形空间上。连接凹槽的该第二环形空间允许在中心阀的闭合期间全部凹槽中的填充产品的良好分配，并构成附加保留区域。

根据具体情形，中心阀的下边缘具有大体上垂直于中心阀的纵向轴线的平坦表面，或者其锥角更优选地在179°到120°之间例如150°大小的锥形表面，其中该锥形表面的主要部分被布置在主阀内部，从主阀的下边缘向后设置。

根据实施方式，控制系统包括：

-阀杆，其在管状的主体中大体上轴向地延伸，中心阀被安装在阀杆的下端处，主阀被组装到套管，该套管在所述中心阀和所述杆的肩部之间滑动地安装在阀杆上，

-弹簧，其被安装在套管和所述肩部之间，以便在中心阀的方向上对所述套管弹性地做功(solliciter)，以及

-控制构件，例如汽缸，其能够使阀杆在低位置、中间位置以及高位置之间位移，在低位置中，中心阀处于其闭合位置中且主阀在其闭合位置由弹簧弹性地做功，在中间位置中，中心阀处于打开位置中且主阀在其闭合位置由弹簧弹性地做功，在高位置中，中心阀处于打开位置中，邻接地抵靠套管和处于打开位置中的主阀。

参考所附概略性的附图，在本发明当前优选的特定实施方式的下列详细的解释性说明中，本发明将被更好地理解，且其它目的、细节、特征和优势将变得更加清楚，在附图中：

-图1是根据本发明的填充设备的纵向横截面视图，其中主阀和中心阀处于其闭合位置中；

-图2是图1的主阀的放大视图；

-图3是主阀的底视图；

-图4是图1的部分放大视图；

-图5是与图1的视图类似的视图，其中主阀和中心阀处于其打开位置中；以及

-图6是与图1和5的视图类似的视图，其中阀处于闭合位置中且中心阀处于打开位置中。

参考图1和3，填充设备包括具有排放孔11的填充喷嘴1以及计量装置，以便将确定量的填充产品传送到放置在填充喷嘴下面的每一个容器中。

填充喷嘴1由具有纵向轴线A的总体上管状的主体10形成，管状主体10具有内部通路10a、上开口轴端12以及构成填充喷嘴的排放孔11的开口下轴端。在其上轴端附近，管状主体设有组装轴环14。管状主体可以直接安装在用于例如旋转类型的填充机器的槽的刚性底部壁上，其中其开口上轴端然后构成喷嘴的供应孔，或者被组装到填充喷嘴的另一部分，借此所述喷嘴将组装到用于填充的机器的支撑结构，并连接到偏置槽或在机器板上的槽。

从上轴端12到排放孔11，管状主体的内表面2包括大体上圆柱形的上部分21以及包括锥形部分的下部分22，该锥形部分沿着排放孔的方向聚合并界定由大体上圆柱形的最后部分222延伸的主阀底座221。

计量装置包括设置在填充喷嘴中的阀系统3、6以及使得阀系统可能位移以闭合和打开排放孔的控制系统9。

阀系统是双阀类型的，并包括被称为主阀3的第一管状阀以及被称为中心阀6的可移动地安装在主阀中的第二中心圆柱形阀。

特别地参考图2和3，主阀3由具有纵向轴线B的管状主体30形成，管状主体30在其两个轴端处打开并具有对主阀的下方次要孔31定界的下环形边缘32以及上环形边缘33。

从上边缘33到下边缘32，其外表面4包括大体上圆柱形的上部分41以及包括主锥形闭合部分421和大体上圆柱形的最后部分422的下部分42，主锥形闭合部分421朝着排放孔聚合，且其锥度与主底座221的锥度大体上相当。

从上边缘33到下边缘32，其内表面5包括大体上圆柱形的上部分51以及包括锥形部分和大体上圆柱形的最后部分522的下部分52，该锥形部分朝着排放孔聚合并形成用于中心阀的次要阀底座521。

在该实施方式中，管状主体由管状壁形成，该管状壁包括内部地和外部地界定内表面和外表面的所述上圆柱形部分41、51的圆柱形段、界定所述主闭合部分421和所述次要底座521的锥形段以及界定所述圆柱形最后部分422、522的圆柱形段。

下边缘32设有在外表面和内表面的最后部分422、522上开通的径向凹槽34。

参考图4，中心阀6由具有纵向轴线C的实心圆柱形主体60形成，其具有上端边缘61和下端边缘62。

从其上端边缘到其下端边缘，其外表面7包括总体上圆柱形的上部分71以及包括次要锥形闭合部分721和大体上圆柱形的最后部分722的下部分72，该次要锥形闭合部分721朝着其下端边缘聚合且其锥度与次要底座521的锥度大体相当。

下端边缘62具有向下聚合的锥形表面。

根据图1、5和6，控制系统9包括阀杆91，在阀杆91的下端处组装中心阀6。主阀3滑动地安装在杆91上，为了这样做，主阀装配到包括下部分921和上部分922的套管92，套管92在下部分921上经由其上边缘拧紧到主阀。阀杆91在套管的下部分的内部通路中滑动。

阀杆91设有包括环形基底的圈93，圈93经由环形基底固定在杆上，所述基底在下侧面上承载设有径向对中叶片94的管状壁，该径向对中叶片94用于将杆对中在喷嘴的内部通路中，并且由此保证主阀和中心阀在填充喷嘴中的同轴定位。

弹簧95在阀杆的固定肩部和套管的内肩部923之间安装在阀杆上，其中的固定肩部在此由圈93的环形基底形成。压缩弹簧类型的该弹簧趋向于使套管92与圈93分开，并且因此通过将其邻接地放置成由其下边缘924抵靠中心阀的上边缘61而对套管弹性地做功。

主阀具有径向开口35，其在套管的下面开通到内表面和外表面的上圆柱形部分41、51上，以便提供主阀的内通路30a和填充喷嘴的内通路10a之间的流体连通。

阀杆连接到控制系统的控制构件(未示出)，诸如例如气动的汽缸，其中汽缸杆的上端然后被组装到汽缸杆的上端。

在图1和6中示出的阀系统的闭合状态中，主阀处于闭合位置中，其中其外表面的主闭合部分421抵靠主底座221，其外表面的最后部分422与喷嘴的内表面的最后部分222分开并与后者一起界定凹槽34在上面开通的第一环形空间81。其下边缘32被布置在喷嘴中，从排放孔11稍微向后设置。

中心阀处于闭合位置中，其中其外表面的次要闭合部分721抵靠主阀的内表面的次要底座521。其外表面的最后部分722与主阀的内表面的最后部分522稍微分开，并与后者一起界定凹槽34在上面开通的第二环形空间82。下端边缘62大体上布置在主阀中，其锥体的顶部大体上布置在主阀的下边缘31上。在阀系统的这种闭合状态中，杆处于低位置中。

杆经由控制构件在中间位置中的向上位移具有分开在图6中示出处于打开位置中的次要底座的中心阀和被弹簧95保持在闭合位置中的主阀的作用。在被称为阀系统的低流量的该中间状态中，填充设备允许通过低流量来填充容器，带到喷嘴中的填充产品穿过开口35并流过主阀的次要孔31。

阀杆经由控制构件向上附加位移到高位置向上驱动中心阀。在该位移期间，中心阀经由其上端边缘61抵靠套管的下边缘924并向上驱动后者。组装到套管的主阀然后从主底座分开到图5中示出的其打开位置。阀系统然后处于高流量打开位置，其中填充产品流过喷嘴的排放孔11。

在这些位移期间，套管92的上部分922被布置在圈93中并沿着后者的管状壁滑动。

计量装置是例如基于重量类型的，其中控制构件由放置在容器支撑设备上的重量传感器来控制。可选择地，控制构件由容器的填充水平检测传感器或者在填充时被插入在容器和喷嘴之间的流量传感器或者经由测定容积的系统来控制。

现在将参考图1、3、5和6来描述系统的操作。

为了填充容器，初始地处于图1的其闭合状态中的阀系统被带到图6的其低流量打开状态，以便开始使用低流量填充，然后被带到图5中示出的其高流量打开状态。可选择地，阀系统可以从其闭合状态被直接带到高流量打开状态，以便使用高流量直接开始填充。

在填充结束时，阀系统被带到图6中示出的其低流量打开状态。在第一环形空间81中和在凹槽34中存在的填充产品的量的大部分通过填充产品流过所述主阀的次要孔31而借助于文丘里效应被吸收。阀系统保持在其低流量打开状态中超过足以吸收和排除填充产品的持续时间。

阀系统然后被带到图1和3中示出的其闭合状态中。在中心阀的下边缘62上存在的少量填充产品借助于毛细管作用在被第二环形空间82连接在一起的凹槽中迁移，然后到达第一环形空间81中，由此保证没有液滴落下。

凹槽34和环形空间81、82以界定一保留容积的方式来定尺寸，该保留容积足以包含在中心阀闭合期间能够被保留在中心阀下的填充产品的量。举例来说，参考图3，下边缘32包括例如在距离彼此90°处布置的四个第一凹槽34a以及实质上尺寸比第一凹槽的尺寸小的四个第二凹槽34b，第二凹槽被布置在第一凹槽中间的45°处。而且，下端边缘的锥度被定义为使得其能够允许借助于保留在中心阀6下面的填充产品的毛细管作用而朝着凹槽的迁移。

根据本发明的填充设备还可以用于只由低流量执行的填充，其中阀系统处于低流量打开状态中。

在替代方案中，控制系统包括如前所述在下端处承载中心阀的实心控制杆，以及在下端处承载主阀的中空控制杆，其中实心杆在中空控制杆中滑动。承载对中叶片的套管安装在中空杆上。每一个控制杆然后组装在控制构件的上端处，用于在其打开位置和其闭合位置之间的位移。

尽管本发明已经联系实施方式进行了描述，但是明显的，本发明决不限制于此，且本发明包括所述装置的全部技术等价物及其组合，如果后者落在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种填充设备，包括：

-填充喷嘴(1)，其包括总体上管状的主体(10)，所述管状的主体(10)具有内部通路(10a)以及开口下轴端，所述内部通路(10a)具有纵向轴线(A)，所述开口下轴端构成所述填充喷嘴的排放孔(11)，所述管状的主体的内表面(2)包括下部分(22)，所述下部分(22)包括限定主阀底座(221)的部分，

-计量装置，其包括阀系统(3、6)和控制系统(9)，所述阀系统(3、6)可移动地安装在所述填充喷嘴中，所述控制系统(9)能够使所述阀系统在闭合状态和至少一个打开状态之间纵向位移，在所述闭合状态中，所述阀系统借助于其外表面(4)的主闭合部分(421)抵靠所述主阀底座，以便闭合所述排放孔，在所述至少一个打开状态中，所述主闭合部分与所述主阀底座分开，

其特征在于，所述阀系统包括：

-第一管状阀(3)，被称为主阀，其包括界定被称为次要孔的下孔(31)的下环形边缘(32)，所述主阀(3)的外表面(4)包括延伸到所述下环形边缘(32)并包括所述主闭合部分(421)的下部分(42)，所述主阀(3)的内表面(5)包括延伸到所述下环形边缘(32)的下部分(52)，所述下部分(52)包括形成被称为次要底座的阀底座(521)的部分，以及

-第二圆柱形阀(6)，被称为中心阀，其可移动地安装在所述主阀(3)中并包括下端边缘(62)，所述中心阀(6)的外表面(7)包括延伸到所述下端边缘并包括被称为次要闭合部分的闭合部分(721)的下部分(72)，

所述控制系统能够使所述主阀(3)在其主闭合部分(421)抵靠所述主阀底座(221)的闭合位置以及其主闭合部分与所述主阀底座分开的至少一个打开位置之间位移，并且所述控制系统能够使所述中心阀(6)在其次要闭合部分(721)抵靠所述次要底座(521)的闭合位置以及其次要闭合部分与所述次要底座分开的至少一个打开位置之间位移，

所述主阀包括至少一个开口(35)，所述开口(35)保证所述主阀的内部通路(30a)以及所述喷嘴的内部通路(10a)之间的流体连通，

所述主阀的所述下环形边缘(32)设有在所述主阀(3)的所述外表面(4)和所述内表面(5)的一些最后部分(422、522)上开通的径向凹槽(34)。

2.根据权利要求1所述的填充设备，其特征在于，为了从其中所述主阀(3)和所述中心阀(6)处于其打开位置中的所述阀系统的高流量打开状态变化到其中所述主阀和所述中心阀处于其闭合位置中的所述阀系统的所述闭合状态，所述控制系统(9)能够在第一步骤中使所述主阀位移到其闭合位置中，处于所述阀系统的低流量打开状态中，然后使所述中心阀位移到其闭合位置中。

3.根据权利要求1或2所述的填充设备，其特征在于，

-所述主阀(3)的所述外表面(4)的所述下部分(42)包括大体上圆柱形的最后部分(422)，所述最后部分(422)从所述主闭合部分(421)延伸到所述下环形边缘(32)且所述凹槽(34)在所述最后部分(422)上开通，

-所述管状的主体(10)的所述内表面(2)的所述下部分(22)包括从所述主阀底座(221)延伸到所述排放孔(11)的最后部分(222)，

-在所述主阀的所述闭合位置中，所述最后部分(422、222)一起限定所述凹槽(34)在上面开通的第一环形空间(81)。

4.根据权利要求2所述的填充设备，其特征在于，

-所述主阀(3)的所述内表面(5)的所述下部分(52)包括从所述次要底座(521)延伸到所述下环形边缘(32)的最后部分(522)，且所述凹槽(34)在所述最后部分(522)上开通，

-所述中心阀(6)的所述外表面(7)的所述下部分(72)包括从所述次要闭合部分(721)延伸到所述下端边缘(62)的最后部分(722)，

-在所述中心阀的和所述主阀的所述闭合位置中，所述最后部分(522、722)在其之间限定所述凹槽(34)在上面开通的第二环形空间(82)。

5.根据权利要求1或2所述的填充设备，其特征在于，所述中心阀(6)的所述下端边缘(62)具有锥形表面，所述锥形表面的锥角在179°到120°之间。

6.根据权利要求1或2所述的填充设备，其特征在于，所述控制系统(9)包括：

-阀杆(91)，其在所述管状的主体(10)中大体轴向地延伸，所述中心阀(6)被安装在所述阀杆的下端处，所述主阀(3)被组装到套管(92)，所述套管(92)在所述中心阀和所述阀杆的肩部之间滑动地安装在所述阀杆上，

-弹簧(95)，其被安装在所述套管和所述肩部之间，以便在所述中心阀的方向上对所述套管弹性地做功，以及

-控制构件，其能够使所述阀杆在低位置、中间位置以及高位置之间位移，在所述低位置中，所述中心阀处于其闭合位置中且所述主阀在其闭合位置中由所述弹簧弹性地做功，在所述中间位置中，所述中心阀处于打开位置中且所述主阀在其闭合位置中由所述弹簧弹性地做功，在所述高位置中，所述中心阀处于打开位置中，邻接地抵靠所述套管以及处于打开位置中的所述主阀。