CN102838070B - 介质分配设备及其密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种介质(A、B)分配设备及其密封装置，包括用于容纳介质(A、B)的容器(4)、提供第一介质给容器(4)的第一补给管道(6)、提供第二介质给容器(4)的第二补给管道(8)，第一补给管道(6)和第二补给管道(8)相对彼此固定，容器(4)可相对第一补给管道(6)和第二补给管道(8)转动，在此设有一将补给管道(4、6)相对于容器(4)密封起来的密封装置(20)，其中第一补给管道(6)和第二补给管道(8)在第二补给管道(8)的区域中开口通向容器(4)，该区域总是位于第一介质(A)的填装水平线F之上。

Description

介质分配设备及其密封装置
本申请是申请日为2008年9月1日、申请号为200810213499.9、发明名称为“介质分配设备及其密封装置”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及介质分配设备，特别地用于饮料，此外还涉及一种用于这种分配设备的密封装置。
背景技术
在饮料生产工业，现有技术中，饮料的分配容器是将待分配的饮料从容器放入多个单独的填装装置，以便这些填装装置可以轮流将饮料引入到待被填装的容器中。
另外还知道，除待被填装的饮料外，第二介质(特别地是气体)也被也引入到相应的分配容器。与饮料相同，这种气体是无菌的，并且以无菌的方式灌满，因而通过降低饮料的填装水平来保持灭菌。这种装置部分设置在转盘上，以便这些装置的部分器件可相对其它的进行转动。
DE 1 902 048公开了一种填装机器中的液体和气体的补给管道。在此，中心液体管用于在设置在上面的分配管的方向上传送待被填装的液体。这些分配管轮流将液体传送到单独的容器中。
DE 196 44 399 C1描述了一种共轴设有填装外盘的清洗装置。在此设有一环状旋转管，其围绕填装轴旋转，并具有设置在其上的喷雾嘴系统。
DE 296 20 323 U1公开了一种旋转分配器，用于旋转容器填装机器。该旋转分配器具有能与环状容器一起旋转的补给管道。通过多个环形槽，饮料和气体都通过一固定件提供到环形容器中。
该装置以良好的方式运转，但是为了在补给管道中提供液体和空气，需要高密封复杂度。
DE 601 23 407 T2描述了一种在填装装置中旋转连接在液体分配管和旋转容器之间的密封件。在此提供了一补给管道，其具有固定部分和可相对该固定部分旋转的部分。
发明内容
本发明的目的是提供现有技术的介质分配器的填装可靠性。另外，还会减少待被制造的介质分配器的制造复杂度。
依照本发明的介质(特别是饮料)分配设备包括用于容纳所述介质的容器。此外还设有提供第一介质(优选是液体介质)给所述容器的第一补给管道以及提供第二介质(优选是气体介质)给所述容器的第二补给管道。
根据本发明，第一补给管道和第二补给管道彼此相对固定，容器可相对第一补给管道和第二补给管道转动，其中第一补给管道和第二补给管道在第二补给管道的区域中开口通向容器，该区域总是位于第一液体介质的填装水平线之上，即不用考虑所述容器的填装状态。
所述容器特别地是一种添加容器，通过该容器填装单个的待被填装的容器。第一液体介质优选地是待被填装的饮料，第二介质是无菌气体，特别无菌空气、无菌氮气(N2)或二氧化碳(CO2)。这里的补给管道意思是将所述介质直接引入所述容器的那些补给管道。优选地，这些补给管道至少部分伸入到所述容器。在进一步优选实施例中，提供了将补给管道相对于所述容器密封起来的至少一个密封装置，其中所述密封装置不与第一液体介质接触。更具体地说，密封装置的元件都不与第一液体介质接触。在此，所述密封装置不需要直接设置在补给管道与容器之间，而是可以将更多的元件设置在密封装置与容器之间。
如上所述，所述容器相对所述补给管道转动，同时为该转动处理提供密封件。根据本发明，因此，通过分配器装置同时提供两种无菌介质。所述密封装置不与第一液体介质接触的事实就是两种介质仅能使用一个密封装置。通过避免第一介质和密封装置之间的直接接触，也防止了第一介质对密封装置的污染。更具体地说，密封装置优选地仅与第二介质接触，即无菌气体，以便不会发生密封装置的污染。
优选地，所述介质从上方被引入到容器中，所述密封装置设置在第一介质的填装水平线之上。在更进一步的实施例中，第一补给管道和第二补给管道设置在一个管内。既然这样，该管优选地以可旋转固定的方式连接到第一补给管道和第二补给管道。此外，一条补给管道在另一条补给管道内被引导也是可行的。优选地，所述气体介质的补给管道紧靠第一介质的补给管道被引导，优选地相互平行。然而，一条补给管道被引导到其它补给管道内也是可行的。
在更进一步的优选实施例中，所述容器可以转动，因而所述补给管道是固定的。通过转动的容器，可以依次为所述容器提供单个的填装元件。
在更进一步的优选实施例中，在旋转器件和固定器件之间设有分隔介质。该分隔介质优选是热蒸汽，其形成一分隔层，以便气体介质不能通过密封介质从容器中溢出。
在更进一步的优选实施例中，所述分隔介质通过连接点提供，该连接点以固定的方式设置。为此，所述装置优选地设有一以固定方式设置的外壳，在此外壳中设有分隔介质的补给管道。
优选地，至少一条补给管道是在容器的旋转轴的方向上部分延伸的管。既然这样，液体介质的第一补给管道设置成关于该旋转轴旋转对称。
在更进一步的优选实施例中，所述密封装置是一滑环密封件。优选地，所述密封装置包括以固定方式设置的轴套，轴套内部设置了补给管道。
在更进一步的优选实施例中，至少一个分配头设置在第二补给管道的出口，分配头在多个空间方向上分配所述介质。更具体地说，该分配头用于在所述容器内于多个空间方向上分配或喷射所述气体介质。
本发明还涉及一种带有轴承单元的密封装置，特别是一种上述类型的介质分配设备的密封装置。然而，需要指出依照本发明的密封装置也可用于仅分配一种介质的介质分配设备。
依照本发明的带有轴承单元的介质分配设备的密封装置包括以固定方式设置的轴套，其中至少一条介质补给管道可引入到所述轴套内。此外还包括可相对于轴套转动的外壳，其相对于外壳的旋转轴径向设置在轴套外。根据本发明，轴承单元支撑外壳，以便外壳可相对于轴套旋转，其中轴承单元在旋转轴的方向上相对于密封装置偏移。
在现有技术中，密封装置和轴承单元都是设置在相同高度，依照本发明的密封装置和轴承单元相互之间存在偏差。通过这种方式，使轴承单元的元件(如转动轴承)远离密封装置的区域。这里的轴承单元还执行密封装置的精确引导的功能，或者更具体地说相对轴套对所述外壳的精确引导。
优选地，所述轴承单元设置在所述密封装置之上，该实施例特别地用于上述类型的分配设备。
优选地，所述轴承单元依靠连接销在旋转轴的方向上与密封装置间隔开。依靠这些连接销，可以获得容纳通道的空间，例如用于引导密封装置的分隔介质（barrier medium）。优选地，所述密封装置是滑环密封件。滑环密封件的所有元件都优选地通过所述连接销与所述轴承单元间隔开。
优选地，在关于所述旋转轴的径向上，于轴套和外壳之间可引入分隔介质。
优选地，在密封装置之下设有一分配器模块，其在关于所述旋转轴的径向上引导介质。在此实施例中，所述密封装置特别用于容器吹塑装置。
最后，本发明涉及一种上述类型的介质分配设备，包括带有上述类型的轴承单元的密封装置。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是依照本发明的介质分配设备的结构示意图；
图2a是图1的设备在生产处理时的局部视图；
图2b是图1的设备在清洗处理时的局部视图；
图3是依照本发明分配设备的密封装置的结构示意图；
图4是图3的密封装置带有分隔介质的示意图；
图5a是带有轴承单元的密封装置的俯视图；
图5b是图5a的设备沿图5a中的线A-A的截面图；
图5c是沿图5a中的线B-B的截面图；
图5d是沿图5a中的线C-C的截面图；
图5e是图5a的设备的立体图；
图6a是另一实施例的带有轴承单元的密封装置的俯视图；
图6b是图6a的密封装置沿图6a中的线A-A的截面图；
图6c是沿图6a中的线B-B的截面图；
图6d是沿图6a中的线C-C的截面图；
图6e是图6a的设备的立体图；
图7a是再一实施例的带有轴承单元的密封装置的俯视图；
图7b是图7a的密封装置沿图7a中的线A-A的截面图；
图7c是沿图7a中的线B-B的截面图；
图7d是沿图7a中的线C-C的截面图；
图7e是图7a的设备的立体图；
图8是依照本发明的设备的另一结构示意图。
具体实施方式
图1是依照本发明的介质分配设备10的结构示意图。在此，如箭头所示，待被填装的产品A(即饮料)和无菌气体B(即无菌空气或无菌二氧化碳)将从上方填装到容器4中。分隔介质S(如蒸汽)通过该设备的密封装置(下面将描述其细节)在横向箭头P4、P5的方向上被引入。该图的左侧图解了清洗模式，而右侧图解了生产模式。附图标记C表示清洗液体。
附图标记13表示容器4中的出口，通过该出口可在生产处理时放出饮料(通过该出口可在清洗处理时放出清洗剂)。从该出口13开始，饮料通过填装装置36进入待被填装的容器。单独的填装装置36在此可以转动，如容器4。
在清洗处理时，清洗液体同样通过出口13和填装装置36被引入，但是然后会通过排放管道32流走。在生产饮料时，两个无菌阀34被关闭。附图标记33表示清洗操作的转动分配头(仅示意性地示出)。清洗介质C在箭头P8的方向上流出该装置，而在箭头P9的方向提供另外的清洗剂D来清洗隔离器。
根据本发明，因此，提出了两种无菌介质的分配设备，其中，如上所述，两种介质仅需要一个密封装置。
图2a是图1的设备1的细节示意图，更具体地说是生产饮料时密封装置20的示意图。在此，无菌饮料在箭头P1和P2的方向(即通过补给管道6)上被引入，并且在箭头P3的方向(即第二补给管道8)上与无菌气体叠加。通过蒸汽补给5，提供蒸汽给分配设备，其中蒸汽作为分隔介质。在此，入口5设置在分配设备的固定区域。通过出口7，再次从密封装置20释放蒸汽，其中用于确定蒸汽温度的传感器装置可设置在该出口7上。
附图标记11表示机械的密封件，例如，该密封件可由石墨或SIC制成。在容器4内(仅示意性地示出)，附图标记F表示无菌产品A的填装水平线，气体介质B(即无菌气体)设置在无菌产品上。附图标记15表示该产品的缓冲容器，其设置在填装装置25(参考图1)的顶部。如果介质A在低填装水平线下，该缓冲容器15会防止空气进入填装装置25。如上所述，容器4可围绕轴L转动。
图2b是图1的装置在清洗模式下的示意图。在此，用于清洗设置在第二补给管道一端8a的喷头8b的热水在箭头P3的方向上被引入。因此，用于填装缓冲容器15的热水也可在箭头P2的方向上被引入。为了使缓冲容器15增压，无菌空气可在箭头P1的方向上被引入。
在清洗模式下，在容器4内提供了已通过固定喷球喷射的热水。压力下的热水位于更低的区域E。
在图2a和2b中可以看出，密封装置20整体总是设置在液体的水平线F之上。因而无菌分配器的密封装置能设计为类似搅拌器的机械密封的形式。此外，通过所有压力级以及压力无关的密封，可达到完整的密封效果。待被填装的产品A也被防止与热表面接触，更具体地说是由蒸汽分隔引起的热表面。在图1中上面区域的密封装置20和非无菌填装装置25是两个单独的单元。
缓冲容器15的清洗通过第一补给管道6和喷球8b进行。例如通过用水冲洗，然后热碱清洗操作，再用水冲洗，若需要再用酸性热清洗操作，最后再用水冲洗，如此便可进行清洗。
SIP(适当灭菌)清洗操作也是可行的。这可通过缓冲容器通过喷球8b喷射加压热水来进行，其中上述的过压通过无菌空气流过第一补给管道6完成。通过用加压热水来过量装填缓冲容器，也是可灭菌的，其中热水通过第一补给管道(生产管道)引入，并且通过分配头8b排放(为了从缓冲容器15中排出空气)。
最后，通过用加压蒸汽冲洗的灭菌也是可行的，其中此处的蒸汽是通过第一补给管道和喷球被引入的。
图3是图1的装置以滑环密封件20形式的密封装置的示意图。滑环密封件20设置在容器4上方。滑环密封件包括套管或轴套28。该轴套28以固定的方式设置，介质A和B的两条补给管道(未示出)设置在轴套内。附图标记82表示O形环，用于将轴套28相对于管26锁起来。
两个滑环54依靠两个O形环74、52设置在轴套28上。这些滑环依靠弹簧80紧靠调节环56。附图标记86表示相对滑环54设置的导向轴套。附图标记44表示用于扣住调节环56的螺纹销。附图标记88表示依靠圆柱销78固定设置在轴套28上的连接环。
该连接环88之上还设有一收缩盘89。轴套28和滑环54、连接环88和收缩盘89都是以固定方式设置。通过连接点90(其作为入口5，见图2a、2b)，分隔介质特别是蒸汽通过通道27提供到滑环密封件。在此，通道27设置在轴套28中。因而蒸汽入口也以固定的方式设置。附图标记76表示依靠O形环72紧靠外壳58的反环。该外壳58以转动固定的方式依靠六角螺丝66依次设置在边缘46。附图标记50表示依靠O形环48紧靠法兰59的另一反环（counterring），该法兰59设置在外壳58上。附图标记43和45同样表示O形环，附图标记55表示用于将法兰59固定到外壳58上的圆柱螺丝。附图标记63表示另一圆柱螺丝。
蒸汽出口7优选地在高度上相对于所示的蒸汽入口5存在偏差，同样也可通过相对于入口的预设角度在圆周方向上存在偏差。
外壳58和两个反环50、76可与容器一起转动。
参考图4，固定件和转动件被分隔介质分开，例如蒸汽。该分隔介质在图4以黑色区域S标记出来。径向位于这些黑色区域S内部的是滑环密封件的固定件，外部的是转动件，如外壳58和两个反环50、76。图4还示出了出口设置在比入口更靠外的位置，更具体地说是出口设置在转动件中，即外壳58。
因此可将滑环密封件设计为具有轴套58的筒形单元（cartridge unit），用于生成内部分配器和蒸汽腔之间的气垫(同时具有温度绝缘)。如图所示，该轴套58还用作蒸汽补给和返回，因为轴套58是固定元件，可进一步防止温度输入到内部分配器(其中设置了两条补给管道68)。此外，轴承和密封件功能上也是分开的，所以轴承可以作为密封装置上单独的准备安装的模块。由于低转动速度和低压，滑环密封件20的干运行是可行的。
图5a是依照本发明的带有轴承单元的密封装置20的平面图，其中容器并没示出。在此，附图标记6表示介质A的第一补给管道，附图标记8表示介质B的第二补给管道，附图标记9表示分隔介质S的补给管道。
图5b是依照本发明的设备沿图5a中的线A-A的局部侧视图。在此，附图标记20再一次表示图3中详细示出的滑环密封件20。为了相对轴套28支撑滑环密封件，轴承单元100设置在滑环密封件20上。该轴承单元100包括两个旋转轴承单元102和104。轴承单元100通过连接销106连接到滑环密封件20。在轴承单元20的区域，分隔介质S的两条补给管道6、8和补给管道9相互平行，这样组成的结构很小。
图5c是图5a中的设备沿线B-B的局部侧视图。在此可以看到分隔介质的补给管道9，其设置在套管28内。
同样也可以看到倾斜的运行轴承外壳108，其用于总体上使装置稳固。
图5d是依照本发明的装置沿图5a中的线C-C进一步的侧视图。在此可以看到扣环110，其依靠螺丝连接111固定在轴承件108上。
图5e是图5b所示单元的立体图。从中可以看到，除了三条补给管道6、8和9之外，还设有另一补给管道17。该补给管道17可用于分隔介质的返回。
图6a是依照本发明的带有轴承单元的密封装置的另一实施例的俯视图。该密封装置的部分器件以与图5a至图5e所示的轴承单元相同的方式设计，所以在这方面，附图标记与之前的描述相同。
图6a至6e所示的密封装置用于预热吹塑单元。因而在此没有示出第二补给管道8，而仅示出了第一补给管道6，在图6a至6e所示的实施例中，气体介质(例如，热空气或类似)通过第一补给管道6被引入。如图6a所示，第一补给管道6设置在密封装置20和轴承单元100的中心。
图6b是沿图6a中的线A-A通过轴承单元的截面图。在此可以看出，轴承单元100通过连接销106与密封装置20间隔开。除了图5a至5e所示的实施例外，具有图6a至6e所示轴承单元100的密封装置20设有分配器模块114，经过补给管道6的介质通过模块114在径向上被传送到外部。该分配器模块114依靠连接销或螺丝118设置在外壳58或法兰59(图3)上，并在操作时与该外壳58一起转动。
图6c是沿图6a中的线B-B的轴承单元100的截面图。从中可以看出，在此实施例中设有分隔介质S的补给管道9。就此而言，在此再次指出，密封装置优选的设有一分隔介质S的腔，所述腔形成于外壳58和轴套28之间。
图6d是沿图6a中的线C-C的带有轴承单元100的密封装置20的截面图。在此可以看出，分配器模块114内部设有径向向外延伸的通道122。这些通道122通向分配器模块114的外围的出口120。单独的通道122在分配器模块114的圆周方向上关于旋转轴L均匀分布。此外，分配器装置或分配器模块114设有底座124，其弯曲方式使得，通过补给管道6的介质(特别的是气体介质)撞击在其外侧。更具体地说，底座124中心具有一个顶点126，并且径向向下和向外倾斜。因此，介质在分配器模块114中的流向发生偏移。顶点126与弯曲部分128邻接，该弯曲部分128用于引导介质。
图6e是图6b所示的带有轴承单元100的密封装置20的立体图。在此可以看出，出口120是圆形的，并且在圆周方向上绕分配器模块114的外圆周以相等的间隔设置。这些出口120通过供给管道(未示出)相互邻接，供给管道通向容器的填装装置。
图7a是依照本发明的带有轴承单元的密封装置更进一步的实施例的俯视图。在此实施例中，第二补给管道8在第一补给管道6内延伸。更具体地说，第一补给管道6和第二补给管道8相互是共轴的，优选地是关于旋转轴L，其中第一补给管道6的流动横截面要远大于第二补给管道8的流动横截面。另外，图7a至7e所示的实施例实质上对应于图5a至5e所示的实施例。从图7e所示的立体图可以看到被引导到第一补给管道6内的第二补给管道8。图7a至7e所示的实施例可应用于灭菌器的灭菌分配器。
图8是图5a至5e所示的设置在容器4上的密封装置20和轴承单元100的细节示意图。可以看出，分隔介质(即蒸汽)首先在轴向L上通过补给管道9被引入，然后转移到轴承100之下，最后在径向上传输到连接点90，如图4所示。附图标记6a表示第一补给管道6的一端，附图标记8b表示提供灭菌介质(优选地是灭菌空气、灭菌氮气、二氧化碳等等)给容器4的喷头。
在本申请文件中公开的所有特征都要求作为实质被保护，这些特征单独地或者结合起来相比现有技术具有新颖性。

Claims (7)

1.一种带有轴承单元(100)的介质(A、B)分配设备的密封装置(20)，包括以固定方式设置且内部可引入至少一条介质补给管道(6、8)的轴套(28)以及可相对于轴套(28)转动的外壳(58)，其相对于外壳(58)的旋转轴(L)径向朝轴套(28)外设置，其特征在于，轴承单元(100)支撑外壳(58)，以便外壳(58)可相对于轴套(28)旋转，其中轴承单元(100)在旋转轴(L)的方向上相对于密封装置(20)偏移，且该轴承单元(100)还执行密封装置(20)的引导。
2.根据权利要求1所述的密封装置(20)，其特征在于，所述轴承单元(100)设置在所述密封装置(20)之上。
3.根据权利要求1所述的密封装置(20)，其特征在于，所述轴承单元(100)依靠连接销(106)在旋转轴(L)的方向上与密封装置(20)间隔开。
4.根据权利要求1所述的密封装置(20)，其特征在于，所述密封装置(20)是滑环密封件(20)。
5.根据权利要求1所述的密封装置(20)，其特征在于，在相对于旋转轴(L)的径向上，于轴套(28)和外壳(58)之间引入分隔介质(S)。
6.根据权利要求5所述的密封装置(20)，其特征在于，在密封装置之下设有一分配器模块(114)，其在关于旋转轴(L)的径向上引导介质。
7.一种介质分配设备，其特征在于，包括根据权利要求1至6中任意一项所述的密封装置(20)。
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