CN102910570A - 电子式液体灌装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子式液体灌装装置，包括背压腔，该背压腔内的背压气体与料缸内液面上方的背压气体之间管道连通；灌装阀，该电子式液体灌装装置还包括背压阀、第一卸压阀、第二卸压阀、排气阀和卸压腔，该背压阀将摆动管与背压腔连通，该第一卸压阀将摆动管与卸压腔连通；所述阀座的下端套装有由密封套升降装置驱动升降的容器口密封套，该容器口密封套与阀座外周面之间设有回气间隙，所述第二卸压阀、排气阀将回气间隙与卸压腔连通。该电子式液体灌装装置减小灌装过程中物料的增氧量，以降低物料翻泡的可能性。

Description

电子式液体灌装装置

技术领域

本发明涉及一种液体灌装装置，特别是指一种用于灌装如易拉罐等含汽饮料的灌装机上的电子式液体灌装装置。 

背景技术

液体灌装装置主要有机械式和电子式两种。其中，机械式的液体灌装装置由于生产成本低，维护简单而被广泛采用。但是，现有的机械式液体灌装装置结构都比较复杂，且难以形成完全等压灌装，从而易导致灌装含汽液体时产生翻泡现象，灌装后容器内液位偏差较大。而且，在机械式的液体灌装装置中，灌装机的转速高低会对灌装精度产生影响，从而灌装误差难以控制。而且，在现有的机械式液体灌装装置中，结构上清洗困难，不卫生；物料进入容器时流动稳定性差，物料在灌装过程中增氧量高,灌装后容器内液位偏差较大。而目前的电子式液体灌装装置完全等压灌装，灌装稳定，灌装精度不受灌装机转速高低的影响；但是其电气控制复杂，灌装时，容器内的气体返回至料缸内，使得料缸内的背压气体纯度下降，引起灌装后物料的含氧量增加。 

另外，目前的电子式液体灌装装置在卸压时，液体物料易产生翻泡，从而影响灌装精度。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种电子式液体灌装装置，灌装时，容器内的气体可以选择回到料缸或者排出，当选择排至卸压腔中时，可使料缸中的背压气体纯度不下降，减小灌装过程中物料的增氧量。另外该电子式液体灌装装置在卸压时也可以降低物料翻泡的可能性，减小灌装过程中物料的增氧量，提高灌装精度。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种电子式液体灌装装置，该电子式液体灌装装置用于将料缸内的液体物料灌装到液体容器中，包括背压腔，该背压腔内的背压气体与料缸内液面上方的背压气体之间管道连通；灌装阀，该灌装阀包括阀座和中空的阀杆，阀杆竖直滑动安装于阀座上，该阀杆与阀座之间设有液体灌装通道，所述液体灌装通道的下端为出液口，所述液体灌装通道与料缸通过供液管道连通，该供液管道上设有流量计，所述阀杆下端与阀座之间通过密封件配合密封，所述阀杆由阀杆升降装置驱动升降实现出液口的开启或关闭；所述阀杆的中空部分连通摆动管，该电子式液体灌装装置还包括背压阀、第一卸压阀、第二卸压阀、排气阀和卸压腔，该背压阀将摆动管与背压腔连通，该第一卸压阀将摆动管与卸压腔连通；所述阀座的下端套装有由密封套升降装置驱动升降的容器口密封套，该容器口密封套与阀座外周面之间设有回气间隙，所述第二卸压阀、排气阀将回气间隙与卸压腔连通。 

作为一种优选的方案，所述阀座外安装有连接导向罩，该连接导向罩的开口朝下，该容器口密封套竖直滑动安装于连接导向罩内。与现有的结构相比较，容器口密封套与连接导向罩之间的滑动面是由连接导向罩罩着，连接导向罩的开口朝下，防止灌装阀外表面的液体随着容器口密封套的上下移动带入灌装阀的内部，减小物料受污染的机率。 

作为一种优选的方案，所述供液管道与阀座之间的连接口倾斜朝上，液体物料由上而下从供液管道倾斜流入液体灌装通道。这种结构使物料更加均匀的在阀座的液体灌装通道内流动，使物料更加均匀地流入所灌装的容器内，减小灌装过程中物料的增氧量，并提高液面精度。 

作为一种优选的方案，所述灌装阀安装于灌装阀安装环上，该背压腔和卸压腔设置于灌装阀安装环上。 

作为一种优选的方案，所述阀杆的外周密封套装有波纹管，该波纹管设置于阀杆和阀座之间的液体灌装通道内。因此，此结构可以避免阀杆外部的杂质进入到液体灌装通道内而污染物料。 

作为一种优选的方案，所述电子式液体灌装装置还包括蒸汽腔和蒸汽阀，该蒸汽阀将蒸汽腔和摆动管连通。因此，利用蒸汽阀可将高温蒸汽从摆动管进入，经阀杆中空部分进入到容器内对其进行消毒，确保容器的卫生达标，提高产品的安全性。 

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：1.灌装时，液体物料经料缸从液体灌装通道进入到容器内，根据灌装物料的增氧量的要求严格程度，如果增氧量要求严格，那么容器内的气体可以经阀杆中空部分、摆动管、第一卸压阀从卸压腔排出；如果增氧量要求不严格，那么可以关闭第一卸压阀，而打开背压阀，容器内的气体经阀杆中空部分、摆动管、背压阀而进入到背压腔中，而背压腔由与料缸液体上方的背压气体连通，这样就回到了料缸内，减小了背压气体的消耗。2.灌装结束后需要卸压，此时，第一卸压阀、第二卸压阀同时打开，容器内液体上方的一部分气体和回气间隙内的气体从第二卸压阀排出，而容器内液体上方的另一部分气体以及阀杆中空部位内以及摆动管内气体分别从第一卸压阀排出，这样，避免阀杆中空部位内的气体和摆动管内的气体从阀杆下端冲出，直接吹在容器的液面上而引起液面的扰动而易产生翻泡现象。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是本发明实施例的结构示意图； 

图2是本发明实施例的液体灌装装置的灌装阀部分的局部结构示意图； 

图3是本发明实施例的液体灌装装置的各气阀的局部结构示意图； 

附图中：1.液阀气缸；2.连接块；3.复位弹簧；4.波纹管；5.阀杆；6.滚轮；7.凸轮；8.连接导向罩；9.阀座；10.液阀密封圈；11.罐口密封圈；12.容器口密封套；13.流量计；14.供液管道；15.容器；16.托板；17.第二卸压阀；18.背压腔；19.卸压腔；20.物料；21.料缸；22.背压气体；23.导向杆；24.摆动管；25.气阀座；26.排气阀；27.第一卸压阀；28.背压阀；29.上口密封圈；30.密封套托板；31.蒸 汽阀；32.蒸汽腔；33.蒸汽管；34.挡圈；35.挡板；36.灌装阀安装环；37.下压弹簧。 

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。 

如图1至图3所示，一种电子式液体灌装装置，该电子式液体灌装装置用于将料缸21内的液体物料20灌装到容器15中，包括背压腔18，该背压腔18内的背压气体22与料缸21内物料20液面上方的背压气体22之间管道连通，该背压气体22优选为二氧化碳；灌装阀，该灌装阀包括阀座9和中空的阀杆5，其中阀座9是固定安装在灌装阀安装环36上，阀杆5的中空部分轴向延伸直至贯穿整个阀杆5，阀杆5竖直滑动安装于阀座9上，该阀杆5与阀座9之间设有环形的液体灌装通道，所述液体灌装通道的下端为出液口，所述液体灌装通道与料缸21通过供液管道14连通，其供液管道14与阀座9之间的连接口倾斜朝上，液体物料20由上而下从供液管道14倾斜流入液体灌装通道，即阀座9的进料口采用对称半蜗壳结构。这种结构使物料20更加均匀地在液体灌装通道内流动，扰动很少，降低灌装后容器15内的物料20翻泡的可能性，提高灌装液面精度，减小灌装过程中物料20的增氧量。 

该供液管道14上设有流量计13，流量计13可以准确地测量物料20的流量。所述阀杆5下端与阀座9之间通过密封件配合密封，具体的，所述阀座9下端在出液口处设有内锥面，其阀杆5的下端设有与该内锥面起配合的锥形面，其密封件是设置在该阀杆5的锥形面上的与内锥面配合的液阀密封圈10。而阀杆5和阀座9之间的液体灌装通道的出液口成伞形，如图2所示，该形状可以保证出液口流出的物料沿容器15内壁流入。 

所述阀杆5由阀杆升降装置驱动升降实现出液口的开启或关闭；所述阀杆5的中空部分连通摆动管24，具体的，该摆动管24通过连接块2与阀杆5的中空部分连通，该连接块2固定在阀杆5的上端，摆动管24的一端插入连接块2，另一端则可摆动的安装在气阀座25上。连接块2优选弹性材质，其主要作用是 使摆动管24在阀杆5上下运动时与阀杆5可靠密封连接。当然，如果摆动管24为弹性变形的软管，那么也可省略连接块2。该电子式液体灌装装置还包括背压阀28、第一卸压阀27、第二卸压阀17、排气阀26和卸压腔19，其背压阀28、第一卸压阀27、第二卸压阀17和排气阀2均是安装在气阀座25上。 

如图2所示，上述的阀杆升降装置包括固定在阀座9上端的液阀气缸1，该液压气缸的活塞杆朝下设置并与连接块2的上端顶触；而连接块2与阀座9之间设有复位弹簧3。活塞杆下移时顶推着阀杆5克服复位弹簧3的作用力向下运动，使液阀密封圈10与阀座9的内锥面紧靠密封，使液体灌装通道关闭；而当活塞杆上移时，阀杆5在复位弹簧3的复位弹力下向上运动，使液体灌装通道开启，当然活塞杆还可直接与连接块2连接。本实施例中活塞杆不与连接块2连接可以在爆罐后，灌装阀自动关闭，即，当容器15破裂后，其容器15内的压力非常小，而液体灌装通道内的液体对阀杆5产生向下作用力，并且该作用力克服复位弹簧的力使阀杆5向下运动关闭出液口。 

如图3所示，所述灌装阀安装于灌装阀安装环36上，该背压腔18和卸压腔19设置于灌装阀安装环36上。该背压阀28将摆动管24与背压腔18连通，该第一卸压阀27将摆动管24与卸压腔19连通；所述阀座9的下端套装有由密封套升降装置驱动升降的容器口密封套12，该容器口密封套12与阀座9外周面之间设有回气间隙，所述第二卸压阀、排气阀26将回气间隙与卸压腔19连通。 

其中，所述阀座9外安装有连接导向罩8，该连接导向罩8的开口朝下，该容器口密封套12竖直滑动安装于连接导向罩8内，容器口密封套12的上端通过上口密封圈29与连接导向罩8内壁密封，容器口密封套12的下端设有罐口密封圈11，用于与容器15口密封。现有的结构中，容器口密封套12的滑动是在灌装阀的外部，其容器口密封套12的滑动面在滑动时容易进入杂质或灌装阀外表面的液体；而该本发明的结构与现有的结构相比较，容器口密封套12的滑动面是由连接导向罩8罩着，连接导向罩8的开口朝下，防止灌装阀外表面的液体或杂质随着容器口密封套12的上下移动带入灌装阀的内部，减小物料20 受污染的机率。 

上述容器口密封套12固定安装在密封套托板30上，密封套托板30上固定有竖直的导向杆23，该导向杆23竖直滑动贯穿灌装阀安装环36；其导向杆23的上端穿过一挡板35，并在导向杆23顶部安装挡圈34，导向杆23上固定安装滚轮6，该滚轮6可与安装在灌装机上的凸轮7配合；导向杆23和挡板35之间设有下压弹簧37。在容器15密封这一步骤中，滚轮6沿着凸轮7向上运动，导向杆23向上运动克服下压弹簧37的弹力而带动容器口密封套12上移，给容器15进出的空间。而当容器15在其他机构送入到托板16上到位后，滚轮6沿着凸轮7下降，导向杆23在下压弹簧37的作用力下带动容器口密封套12压在容器15的上端，罐口密封圈11将容器15密封。无容器15时，其挡圈34与挡板35上端面配合进行限位。 

其中，为了更好确保灌装的质量，保证液体物料20不被污染，所述阀杆5的外周密封套装有波纹管4，该波纹管4设置于阀杆5和阀座9之间的液体灌装通道内。波纹管4的上端和阀座9内孔密封连接，下端与阀杆5外周面密封连接。因此，此结构可以避免阀杆5外部的杂质进入到液体灌装通道内而污染物料20。 

所述电子式液体灌装装置还可包括蒸汽腔32和蒸汽阀31，该蒸汽阀31通过蒸汽管33将蒸汽腔32和摆动管24连通。因此，利用蒸汽阀31可将高温蒸汽从摆动管24进入，经阀杆5中空部分进入到容器15内对其进行消毒，确保容器15的卫生达标，提高产品的安全性。具体连接还是利用气阀座25中转，蒸汽管33的一端连接蒸汽阀31的出口，蒸汽管33的另一端连接到气阀座25上，并经气阀座25与摆动管24连通。 

上述的液阀气缸1、第一卸压阀27、第二卸压阀17、背压阀28、排气阀26的动作均由电气控制装置智能控制。 

该电子式液体灌装装置的工作由电气控制，通常工作过程为：进罐、容器15密封、容器15蒸汽杀菌、空气置换、容器15背压、灌装、灌装结束、容器 15卸压、出罐。 

在非无菌状态下灌装时，可以省略蒸汽杀菌这一步骤。 

其液体灌装装置的灌装容量由流量计13控制。当经过流量计13物料20达到设定值时，电气控制系统发信号关闭灌装动作。 

1.进罐 

灌装前，气阀座25上的四个阀门和蒸汽阀31关闭；液阀气缸1活塞杆伸出，灌装阀关闭。 

当灌装阀随灌装机旋转时，滚轮6沿凸轮7上升，带动导向杆23、密封套托板30、容器口密封套12、罐口密封圈11一起上升，容器15由其他机构（未画出）推到托板16上； 

2.容器15密封 

当灌装机继续转动时，导向杆23在下压弹簧37的作用下下降，经密封套托板30带动容器口密封套12下降，使罐口密封圈11压紧在容器15上端，容器15与灌装阀之间形成一个密闭的灌装空间。 

3.容器15蒸汽杀菌 

随后，电气控制装置控制蒸汽阀31、排气阀26打开，其他气阀处于关闭状态，蒸汽腔32内的蒸汽经蒸汽阀31、气阀座25、摆动管24、阀杆5的中空部分进入容器15的内部进行消毒；空气、蒸汽经回气间隙、排气阀26排到卸压腔19中，从而使蒸汽流通；经一设定的杀菌时间后，蒸汽阀31关闭。 

4.空气置换，利用背压气体22置换掉容器15和灌装阀内的空气，以降低灌装过程中的物料20的增氧量。 

电气控制装置控制背压阀28、排气阀26打开，其他气阀关闭状态，背压腔18内的背压气体22经背压阀28、气阀座25、摆动管24、阀杆5中空部分而进入容器15内部；而空气经回气间隙、排气阀26排到卸压腔19中；经一设定的空气置换时间后，进入下一步，确保灌装过程处在一个相对无氧的环境下进行。 

5.容器15背压 

经一段时间的空气置换以后，电气控制装置控制排气阀26关闭，此时，背压阀28依旧打开，容器15内部压力不断上升，经一设定的时间后，容器15内部压力与背压腔18内的压力相等，背压阀28关闭，这样，物料20灌装在一个等压的环境下灌装，避免灌装过程中产生泡沫。 

6.物料20灌装 

经过容器15背压后，容器15内的压力与背压腔18内的压力相等，此时液压气缸的活塞杆回缩，在复位弹簧3的作用下，推着阀杆5向上运动，使液体灌装通道的出液口打开，物料20经过供液管道14、以及流量计13进入到阀座9内的液体灌装通道内，由于阀座9的进液口是对称的半蜗壳状，即所述供液管道14与阀座9之间的连接口倾斜向上设置，液体物料20由上而下从供液管道14倾斜流入液体灌装通道，与目前所采用的九十度转弯的连接弯头相比较，物料20在液体灌装通道内流动更加均匀，物料20经液阀密封圈10、以及阀杆5下端形成锥形液膜，沿容器15的内壁流入内部。此时，容器15内的气体可以根据物料20的增氧量限制严格程度选择流向。增氧量限制严格时，打开第一卸压阀27，容器15内的气体从阀杆5中空部分、经连接块2、摆动管24、气阀座25、第一卸压阀27从卸压腔19内排出；增氧量限制不严格时，可不打开第一卸压阀27，而是打开背压阀28，容器15内的气体经阀杆5中空部分、连接块2、摆动管24、气阀座25和背压阀28，回到背压腔18中，以减小背压气体22的消耗。 

7.灌装结束 

当流量计13检测得供液管道14通过的物料20的流量达到设定值时，电气控制装置关闭液阀气缸1，液阀气缸1的活塞杆伸出，活塞杆的下端顶推连接块2，带动阀杆5向下运动，使液阀密封圈10与阀座9的内锥面压紧密封，使出液口关闭；同时关闭背压阀28和第一卸压阀27。 

8.容器15卸压 

目前一般的液体灌装装置在卸压时，其阀杆5中空部分、摆动管24内部、 气阀座25内部、蒸汽管33内部的背压气体22会产生膨胀，从阀杆5下端冲出，直接吹在容器15内的物料20的液面上，然后再从卸压通道排出，在此过程中，对容器15内的物料20液面产生搅动，造成卸压后容器15内的物料20易产生翻泡现象。 

而本发明卸压时，经过一段稳定时间后，当灌装阀在灌装机上旋转到接近出罐位置时，第一卸压阀27、第二卸压阀17一起打开，容器15内物料20上方的气体和灌装阀内的气体，分别从上和下两个方向进入卸压腔19内慢慢排出，使容器15内的压力降到大气压。具体的是，阀杆5中空部分、摆动管24内部、气阀座25内部、蒸汽管33内部的背压气体22以及容器15液面以上的一部分背压气体22从第一卸压阀27进入到卸压腔19，而回气间隙内的背压气体22、容器15液面以上的另一部分背压气体22则直接从第二卸压阀17进入到卸压腔19，这样就大大减轻了液面的扰动而易产生翻泡现象。 

9.出罐 

当灌装阀在灌装机上旋转到出罐位置时，滚轮6沿凸轮7上升，带动导向杆23、密封套托板30、容器口密封套12一起上升，罐口密封圈11与容器15上端脱离，最后容器15由其他机构（未画出）推离灌装阀，灌装过程结束。 

Claims (6)

1.电子式液体灌装装置，该电子式液体灌装装置用于将料缸（21）内的液体物料（20）灌装到液体容器（15）中，包括背压腔（18），该背压腔（18）内的背压气体（22）与料缸（21）内液面上方的背压气体（22）之间管道连通；灌装阀，该灌装阀包括阀座（9）和中空的阀杆（5），阀杆（5）竖直滑动安装于阀座（9）上，该阀杆（5）与阀座（9）之间设有液体灌装通道，所述液体灌装通道的下端为出液口，所述液体灌装通道与料缸（21）通过供液管道（14）连通，该供液管道（14）上设有流量计（13），所述阀杆（5）下端与阀座（9）之间通过密封件配合密封，所述阀杆（5）由阀杆升降装置驱动升降实现出液口的开启或关闭；所述阀杆（5）的中空部分连通摆动管（24），其特征在于：该电子式液体灌装装置还包括背压阀（28）、第一卸压阀（27）、第二卸压阀（17）、排气阀（26）和卸压腔（19），该背压阀（28）将摆动管（24）与背压腔（18）连通，该第一卸压阀（27）将摆动管（24）与卸压腔（19）连通；所述阀座（9）的下端套装有由密封套升降装置驱动升降的容器口密封套（12），该容器口密封套（12）与阀座（9）外周面之间设有回气间隙，所述第二卸压阀（17）、排气阀（26）将回气间隙与卸压腔（19）连通。

2.如权利要求1所述的电子式液体灌装装置，其特征在于：所述阀座（9）外安装有连接导向罩（8），该连接导向罩（8）的开口朝下，该容器口密封套（12）竖直滑动安装于连接导向罩（8）内。

3.如权利要求1或2所述的电子式液体灌装装置，其特征在于：所述供液管道（14）与阀座（9）之间的连接口倾斜朝上，液体物料（20）由上而下从供液管道（14）倾斜流入液体灌装通道。

4.如权利要求3所述的电子式液体灌装装置，其特征在于：所述灌装阀安装于灌装阀安装环（36）上，该背压腔（18）和卸压腔（19）设置于灌装阀安装环（36）上。

5.如权利要求4所述的电子式液体灌装装置，其特征在于：所述阀杆（5）的外周密封套装有波纹管（4），该波纹管（4）设置于阀杆（5）和阀座（9）之间的液体灌装通道内。

6.如权利要求5所述的电子式液体灌装装置，其特征在于：所述电子式液体灌装装置还包括蒸汽腔（32）和蒸汽阀（31），该蒸汽阀（31）将蒸汽腔（32）和摆动管（24）连通。

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