CN102786017A - 一种灌装机 - Google Patents

Abstract

一种灌装机，有流量计进行定量灌装，有CIP清洁装置进行CIP清洁回流，有温度回流装置进行低温液体回流，且三个控制装置同时与灌装阀连接分别实现不同功能，各装置相互配合简化了工序，使操作更加简单，提供生产效率，减小了设备的体积，降低了所需的成本投入，同时使设备结构简单、美观。

Description

一种灌装机

技术领域

本发明涉及灌装饮料的灌装机，特别是涉及一种定量灌装机。

背景技术

液体饮料的分装中，需要采用灌装机进行灌装。现有的定量灌装机采用量杯定量灌装，液体由量杯流入容器瓶直至量杯内的液体排空，从而实现定量灌装，排空后的量杯进行补液，为下一次的灌装量取液体。量杯补液主要通过以下方式完成：1、采用敞口式量杯，完成灌装后随复位驱动机构沉入储液罐内进行补液；2、加盖敞口式量杯，量杯设置在储液罐底部，完成灌装后随复位驱动机构开启杯盖，使液体漫入量杯进行补液。量杯定量灌装主要使用的装置包括量杯、复位驱动机构和补液机构，存在以下问题：1、量杯补液时液体的流态、气泡等会对量杯的定量造成较大影响，灌装精度低；2、完成一次灌装后，量杯需进行复位和补液，灌装效率降低；3、复位驱动机构和补液机构频繁使用，需经常维护保养，增加维护成本；4、量杯补液需反复伸进和提出储液罐内，增大细菌对饮料的感染，导致卫生要求高；5、量杯补液后从储液罐提出，量杯外壁和传动机构带出多余饮料，造成浪费；6、设备操作复杂，操作技术要求和维护技术要求较高，增加使用成本。

饮料灌装包括热灌装，灌入的饮料要求有一定的热温度，但饮料在灌装机内会持续降温，如果饮料的温度低于工艺要求，饮料需进行回收加热。饮料的回收加热是将低温液体排出并送至加热装置，经加热装置加热后重新注入灌装机内进行灌装，存在以下问题：1、工艺复杂、工艺要求高；2、影响灌装效率，降低生产效率；3、增加设备和人力成本的投入；4、难以保证灌装的卫生清洁度。

灌装机有多道管路，分别适应灌装、清洁、回流等用途，每种用途各自设立独立管道将增加许多不必要的投入，同时导致设备体积庞大臃肿，解决方法是在灌装机上安装分配器，分配器是灌装机上用于连接灌装机管路与对应外部管路的中转机构，可将设备的同一段管道作多种用途。现有分配器存在以下问题：1、分配器的内轴结构通道均由盲孔组成，盲孔采用镗孔工艺加工，其加工工序较为复杂，增加了制造成本和制造周期，且难以保证加工精度；2、为配合灌装机的旋转盘，分配器外环应相应转动，而为保证分配器外环的平稳转动，分配器有多个连接口绕外环轴线分布，这增大了制作成本，设备体积需较大，且不便于装拆和维护；3、为防止渗漏，外环与灌装机管路连接处需带有密封圈，这会给外环的转动带来阻力。

设备使用中会在内部积聚污垢，需要定期对其进行清洁和维护。大型设备的装拆十分困难，频繁的装拆使设备增加损坏的几率，固定的零件容易磨损，重新安装后的清洁要求较高，且难以保证，故需要进行CIP清洁，即在不装拆和移动设备的情况下，在原地进行原位清洁。

饮料灌装机需要安装灌装阀对饮料的流速和流向进行调节，同时便于液体快速、安全地灌入饮料瓶中。灌装阀的侧面水平连接液体进料管，喷入的饮料有较大的流速，在阀体内形成不规则流动，当进行灌装时，不规则流动的饮料无法平稳地从灌注口注入饮料瓶，造成液体的溅出和浪费。另一方面，当进行清洁时，喷入灌装阀的清洁液在自重的作用下无法喷冲到同等高度的阀体内腔，同时，不规则流动的清洁液无法对阀体内壁进行有效冲刷，从而无法全方位地清洁阀体内部，留有卫生隐患，导致生产卫生达不到产品的卫生要求。

灌装阀有阀座和阀芯，阀芯在阀座孔内作轴向运动，两者之间的密封通过阀芯上的环形密封圈实现。设备长期使用中，环形密封圈容易发生弹性形变和破损,使得设备中的油、细菌、粉尘等进入阀体内，污染饮料，导致产品卫生部达标。密封圈的频繁更换无法保证生产安全性，同时降低生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能进行灌装、CIP清洁、温度回流三种工作的灌装机，以使灌装机在各种工作状态中方便、快速地切换，提高生产效率，且结构简单。

本发明所述的灌装机，有存储液体的灌装桶，连接在灌装桶底部的输料管，输料管另一端连接有灌装阀，灌装阀下端有将液体灌入容器瓶的灌装口，密封灌装口的密封假杯，密封假杯在灌装机上移动实现对灌装口的密封或打开，有检测液体流量的流量计，控制输料管开闭和流速的控制阀，流量计和控制阀均安装在输料管上，灌装阀内有控制灌装口开闭的阀芯，灌装阀阀座外有驱动装置，阀芯与驱动装置连接并随其运动，有控制清洁液回流的CIP清洁装置，有控制液体回流的回温装置，CIP清洁装置与回温装置连接在阀座外。

本发明所述的灌装机，有流量计进行定量灌装，有CIP清洁装置进行CIP清洁回流，有温度回流装置进行低温液体回流，且三个控制装置同时与灌装阀连接分别实现不同功能。液体送至关灌装桶进行储存，同时灌装桶还可以对注入液体进行缓冲，使灌装过程安全、平稳，正常灌装时，驱动装置带动阀芯打开灌装口，CIP清洁装置和回温装置关闭，液体由灌装口灌入饮料容器内；当饮料温度低于工艺要求时进行温度回流，灌装口和CIP清洁装置关闭，回温装置打开，液体从阀体内腔流经回温装置送至加热设备进行重新加热，加热完成的饮料再送入灌装阀进行灌装；当进行CIP清洁时，利用假杯封堵灌装阀，灌装口和CIP清洁装置打开，回温装置关闭，清洁液从灌装口流经CIP清洁装置送至回收设备。灌装机有多个控制装置实现灌装、清洁，和温度回流的功能，各装置相互配合实现以上功能，简化了多道必须独立完成的工序，使操作更加简单、方便、快捷，提供生产效率；三个控制装置同时与灌装阀安装，部分管道和部件可以同时完成不同的功能，减小了设备的体积，降低了所需的成本投入，同时使设备结构简单、美观。

附图说明

图1是灌装机的结构示意图。

图2是图1所示灌装机的灌装阀结构示意图。

图3是图1所示灌装机的输料管结构示意图。

图4是图1所示灌装机的灌装阀阀座结构示意图。

图5是图4所示灌装机的灌装阀阀座立体剖视图。

图6是图1所示灌装机的灌装阀的打开状态局部示意图。

图7是图1所示灌装机的灌装阀的闭合状态局部示意图。

图8是图1所示灌装机的分配器结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的灌装机，有存储液体的灌装桶1，连接在灌装桶1底部的输料管4，输料管4另一端连接有灌装阀5，灌装阀5下端有将液体灌入容器瓶的灌装口57，密封灌装口57的密封假杯6，密封假杯6在灌装机上移动实现对灌装口57的密封或打开，有检测液体流量的流量计，控制输料管开闭和流速的控制阀，流量计和控制阀均安装在输料管4上，灌装阀5内有控制灌装口57开闭的阀芯55，灌装阀阀座外有驱动装置，阀芯55与驱动装置连接并随其运动，有控制清洁液回流的CIP清洁装置7，有控制液体回流的回温装置8，CIP清洁装置7与回温装置8连接在阀座外。

如图1、2所示。

流量计是电磁流量计2，控制阀是隔膜阀3，驱动装置是灌装气缸51，CIP清洁装置7是控制CIP清洁装置7开闭的CIP回流气缸71，CIP回流气缸71连接在阀座外部，灌装阀5的灌装口57处有通道，该通道与CIP回流气缸71的进液通道连通形成CIP进液通道72，CIP回流气缸71有将清洁液送至回收装置的CIP出液通道73，CIP进液通道72和CIP出液通道73在CIP回流气缸71内连通，回温装置8是控制液体进行温度回流的回温气缸81，回温气缸81连接在阀座外部，阀座上有通向阀座内腔的通道，该通道与回温气缸81的进液通道连通形成回温进液通道82，回温气缸81有将液体送至下一工序的回温出液通道83，回温进液通道82与回温出液通道83在回温控制气缸81内连通，有液体回流的回流口11，回流口11同时连通清洁出液通道73和回温出液通道83。

液体送至关灌装桶1进行储存，正常灌装时，灌装气缸51带动阀芯55打开灌装口57，CIP回流气缸71和回温气缸81关闭，液体从灌装桶1流入输料管4，此时隔膜阀3半开，使用小流量进行灌注，使液体平稳进入容器瓶，小流量灌注一小段时间后，隔膜阀3全开，加快灌注速度，当电磁流量计2检测到第一设定量后，隔膜阀3半开，降低灌注速度，当电磁流量阀2检测到第二设定量后，灌装气缸51带动阀芯55关闭灌装口57，从而关闭灌装阀5，完成灌注；当液体温度低于工艺要求时进行温度回流，灌装口57和CIP回流气缸71关闭，回温气缸81打开，液体从阀体内腔流经回温气缸81送至加热设备进行重新加热，加热完成的饮料再送入灌装机进行灌装；当进行CIP清洁时，利用假杯6封堵灌装阀5，灌装口57和CIP回流气缸71打开，回温气缸81关闭，清洁液从灌装口57流经CIP回流气缸71送至回收设备。

其有益效果在于：电磁流量计2精度高，可以提供精确流量数值，提高灌注精度；隔膜阀3有双行程，可以调节流量和流速，使灌注过程平稳、安全、准确；CIP清洁装置7使得阀体和管路的清洁可控、简单快捷；回温装置8使得饮料的回收和重新加热工序简单，操作方便、快捷；电磁流量计2、隔膜阀3、CIP清洁装置7和回温装置8共同使用，使得设备能同时适应灌装、清洁、温度回流的不同操作，且操作方便、简单、准确；CIP清洁装置7和回温装置8共用一道回流口11，应不同的应用分别连接回收装置，减少设备管路的布置和减小设备体积。

如图3所示。

灌装桶1底部连接输料管4，在灌装桶1和输料管4连接处有限流套10，输料管4上有电磁流量计2和隔膜阀3，电磁流量计2在隔膜阀3的上段输料管上，液体流动时，先经过电磁流量计2再经过隔膜阀3。

其有益效果在于：限流套10用于限制输料管4内液体的整体流速，由于不同产品的不同工艺需要，通过限流套10调整流速，达到各种产品的最佳流速和灌装效果；电磁流量计2在隔膜阀3的上段输料管上，液体流动时，先经过电磁流量计2再经过隔膜阀3，可以更加准确的控制灌装量，不会因电磁流量计2和隔膜阀3之间的管路空隙影响灌装精确度。

如图4、5所示。

灌装阀阀座包括导流阀座52，存储和缓冲液体的阀座腔体54，阀座腔体54一端与导流阀座52连接，灌装阀出液的阀座头56，阀座头56与阀座腔体54另一端连接，灌装口57在阀座头56底部，导流阀座52、阀座腔体54和阀座头56之间的连接为密封连接，且内腔相通形成整个灌装阀5的内腔，导流阀座52上端有倾斜进料口521，进料口521与阀体轴心成一倾角，导流阀座52空腔内壁有环形倾斜式导流槽522，环形倾斜式导流槽522是导流阀座52与阀芯55间的弧面槽，环形倾斜式导流槽522与进料口521圆滑过渡且同一倾斜方向。

其有益效果在于：当进行灌装时，液体从倾斜进料口521流入环形倾斜式导流槽522，导流槽522与进料口521圆滑过渡并有同一倾斜方向，使得液体平缓而有序地在进料口521和导流槽522间过渡，经过导流槽522导向和缓冲的液体均匀有序地流入阀体内腔，部分喷冲速度较大的液体喷在阀芯55上，受阀芯55阻挡和减速而顺着环流在导流槽522内流动，然后流入阀体内腔，经过导流作用的饮料均匀有序地注入饮料瓶而不会造成溅出；当进行清洁时，清洁液顺着环形倾斜的导流槽522有序地冲刷，因进料口521对侧不存在空腔和死角，故清洁液全方位地清洁整个阀体内腔，清除阀体内的污垢，使不留卫生隐患，保证卫生条件达到产品的卫生要求，同时均匀流出的污水便于回收而不会飞溅到设备或地面上，造成清洁工作的增加。

如图6、7所示。

阀芯55是控制灌装口57开闭的阀杆551，阀杆551连接灌装气缸51，随阀杆551同一方向运动的弹簧座552，弹簧座552套于阀杆551外并固定，弹簧座552外套有固定座553，固定座553固定在灌装阀阀座上，固定座553和阀座连接处有卡槽554，阀杆551和弹簧座552连接处有卡槽555，有将阀芯55与阀座的配合间隙和阀座内腔隔离的密封隔膜53，密封隔膜53的两端分别卡在两道卡槽554、555中固定，密封隔膜53的中段是凹弧，凹弧外侧曲线与内侧曲线分别为长、短圆弧曲线。当灌装阀进行开、闭操作时，密封隔膜53一端随阀杆551做轴向往复运动，另一端固定在卡槽554中静止，隔膜53中段产生伸缩变形。

其有益效果在于：密封隔膜53两端固定在卡槽554、555中不会产生相对运动，属于静密封，密封效果好，且可减少密封隔膜53的磨损；密封隔膜53中段内、外两侧的形状分别为长、短圆弧曲线，因阀杆551的运动形成产生不同程度的形变，运动过程中不会产生拉伸变形，降低在往复运动时产生的疲劳破坏。

如图1、8所示。

灌装机有多道管路，分别适应灌装、清洁、回流等用途，故灌装机上安装有分配器9，包括固定在灌装机上静止不动的内轴结构91，以及安装在内轴结构91的外壁上且可绕内轴结构91的轴线转动的外环92，所述的内轴结构91包括用于输送清洁液的内管93，用于输送液体物料的中间管94，以及用于供液体作温度回流和气体回流的外管95，其中内管93顶部的出液口伸入灌装桶1，进行CIP清洁时，清洗液经内管93流入灌装桶1，对设备进行清洗；中间管94与灌装桶1相连通，灌装时，液体经中间管94进入灌装桶1内；外管95固定在中间管94外侧，外管95与中间管94之间有间隙，形成回流管道；外管95上部的侧壁有进气口96，进气口96与外环92侧壁的回流接口97相通，该回流接口97的数量可以为一个或多个，回流接口97与灌装阀5的输出管58连通，多余的气体或回流液体经输出管58流入外环92内壁的导流槽98，并由于设置在对应导流槽98的上、下位置的密封圈99的阻挡而从外管95排出。

其有益效果在于：分配器9采用内管93、中间管94、外管95的三层管结构，管的加工工艺较为简单，减少分配器的制造周期，降低制造成本，且容易保证加工精度；三层管结构中，内管93顶部的出液口直接伸入灌装桶1内，减少连接所需的管路，降低制作成本；外环92上仅有与输出管58连接的接口，减少了接口的数量，故而减少密封圈99的需求数量，降低成本的同时减小运行阻力，且分配器装拆更加容易。

Claims (10)

1.一种灌装机，有存储液体的灌装桶（1），连接在灌装桶（1）底部的输料管（4），输料管（4）另一端连接有灌装阀（5），灌装阀（5）下端有将液体灌入容器瓶的灌装口（57），密封灌装口（57）的密封假杯（6），密封假杯（6）在灌装机上移动实现对灌装口（57）的密封或打开，其特征在于：有检测液体流量的流量计（2），控制输料管（4）开闭和流速的控制阀（3），流量计（2）和控制阀（3）均安装在输料管（4）上，灌装阀（5）内有控制灌装口（57）开闭的阀芯（55），灌装阀阀座外有驱动装置（51），阀芯（55）与驱动装置（51）连接并随其运动，有控制清洁液回流的CIP清洁装置（7），有控制液体回流的回温装置（8），CIP清洁装置（7）与回温装置（8）连接在阀座外。

2.根据权利要求1所述的灌装机，其特征在于：流量计（2）是电磁流量计，控制阀（3）是隔膜阀。

3.根据权利要求1所述的灌装机，其特征在于：驱动装置（51）是灌装气缸。

4.根据权利要求1所述的灌装机，其特征在于：CIP清洁装置（7）是控制CIP清洁装置（7）开闭的CIP回流气缸（71），CIP回流气缸（71）连接在阀座外部，灌装阀（5）的灌装口（57）处有通道，该通道与CIP回流气缸（71）的进液通道连通形成CIP进液通道（72），CIP回流气缸（71）有将清洁液送至回收装置的CIP出液通道（73），CIP进液通道（72）和CIP出液通道（73）在CIP回流气缸（71）内连通。

5.根据权利要求1所述的灌装机，其特征在于：回温装置（8）是控制液体进行温度回流的回温气缸（81），回温气缸（81）连接在阀座外部，阀座上有通向阀座内腔的通道，该通道与回温气缸（81）的进液通道连通形成回温进液通道（82），回温气缸（81）有将液体送至下一工序的回温出液通道（83），回温进液通道（82）与回温出液通道（83）在回温控制气缸（81）内连通。

6.根据权利要求1、4或5所述的灌装机，其特征在于：灌装阀（5）的阀座外有液体回流的回流口（11），回流口（11）同时连通清洁出液通道（73）和回温出液通道（83）。

7.根据权利要求1所述的灌装机，其特征在于：灌装桶（1）底部连接输料管（4），在灌装桶（1）和输料管（4）连接处有限流套（10），流量计（2）在控制阀（3）的上段输料管上。

8.根据权利要求1所述的灌装机，其特征在于：灌装阀阀座包括导流阀座（52），存储和缓冲液体的阀座腔体（54），阀座腔体（54）一端与导流阀座（52）连接，灌装阀出液的阀座头（56），阀座头（56）与阀座腔体（54）另一端连接，灌装口（57）在阀座头（56）底部，导流阀座（52）、阀座腔体（54）和阀座头（56）之间的连接为密封连接，且内腔相通形成整个灌装阀（5）的内腔，导流阀座（52）上端有倾斜进料口（521），进料口（521）与阀体轴心成一倾角，导流阀座（52）空腔内壁有环形倾斜式导流槽（522），环形倾斜式导流槽（522）是导流阀座（52）与阀芯（55）间的弧面槽，环形倾斜式导流槽（522）与进料口（521）圆滑过渡且同一倾斜方向。

9.根据权利要求1所述的灌装机，其特征在于：阀芯（55）是控制灌装口（57）开闭的阀杆（551），阀杆（551）连接灌装气缸（51），随阀杆（551）同一方向运动的弹簧座（552），弹簧座（552）套于阀杆（551）外并固定，弹簧座（552）外套有固定座（553），固定座（553）固定在灌装阀阀座上，固定座（553）和阀座连接处有卡槽（554），阀杆（551）和弹簧座（552）连接处有卡槽（555），有将阀芯（55）与阀座的配合间隙和阀座内腔隔离的密封隔膜（53），密封隔膜（53）的两端分别卡在两道卡槽（554、555）中固定，密封隔膜（53）的中段是凹弧，凹弧外侧曲线与内侧曲线分别为长、短圆弧曲线。

10.根据权利要求1所述的灌装机，其特征在于：灌装机上安装有分配器（9），包括固定在灌装机上静止不动的内轴结构（91），以及安装在内轴结构（91）的外壁上且可绕内轴结构（91）的轴线转动的外环（92），所述的内轴结构（91）包括用于输送清洁液的内管（93），用于输送液体物料的中间管（94），以及用于供液体作温度回流和气体回流的外管（95），其中内管（93）顶部的出液口伸入灌装桶（1），中间管（94）与灌装桶（1）相连通，外管（95）固定在中间管（94）外侧，外管（95）与中间管（94）之间的间隙是回流管道，外管（95）上部的侧壁有进气口（96），进气口（96）与外环（92）侧壁的回流接口（97）相通，回流接口（97）与灌装阀（5）的输出管（58）连通，外环（92）内壁的有导流槽（98），导流槽（98）的上、下位置有密封圈（99）。

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