CN103313930B - 用于向容器填充可倾倒的产品的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于向容器填充可倾倒的产品的填充系统，尤其是电导率低于15μS的可倾倒的产品，该系统包括：罐，在使用中该罐被填充以可倾倒的产品；至少一个填充阀，该填充阀选择性地能够实现一种配置，在该配置中该填充阀允许向容器填充可倾倒的产品；以及至少一个管，该管介于罐与填充阀之间；该系统包括沿着管放入的漩涡流量计。

Description

用于向容器填充可倾倒的产品的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于向容器填充可倾倒的（pourable，可灌入的）产品的系统和方法。

具体而言，本发明涉及一种用于向容器填充可倾倒的食物产品的系统和方法。

更具体而言，本发明涉及一种用于向容器填充电导率低于15μS的可倾倒的食物产品的系统和方法，例如，渗透性水（osmotised water），即，经受反渗透工艺以尽可能多地减小溶解盐的浓度的水。

背景技术

结合于装瓶机内并且限定各个填充站的填充系统是已知的。

更确切地说，填充站被供给有空的容器并且提供装有可倾倒的食物产品的容器。

填充站基本上包括：转盘式传送器（carousel conveyor），该转盘式传送器围绕旋转轴线旋转；罐，该罐容纳可倾倒的食物产品并且位于转盘上或其外部；以及多个填充阀（filling valve，注入阀，灌装阀），这些填充阀与罐流体地连接并且由转盘式传送器相对于转盘式传送器的旋转轴线在径向外部位置中支撑。

更详细地说，阀能够在各个打开位置与各个关闭位置之间移位（displaceable，能够转换），在打开位置中，这些阀允许可倾倒的产品流入各个容器内，并且在关闭位置中，这些阀防止可倾倒的产品流入各个容器内。

转盘式传送器设置有用于容器的多个支撑元件，提供这些元件，以将容器填充口（container filling mouth，容器灌装嘴）布置在各个阀下面的位置中并且与各个阀成一体地围绕所述旋转轴线沿着弧形路径处理这些容器。

罐通过多个管与填充阀流体地连接，沿着每个管放入磁性流量计，以在各个填充阀布置在打开位置中时，测量流体的流率（flow rate，流速，流量），通过该流体填充这些容器。

由磁性流量计进行的流率测量用于控制填充阀在相应打开和关闭位置之间的移动，从而向容器填充所需量的可倾倒的食物产品。

更详细地说，磁性流量计在与管的轴线成径向的方向上产生磁场，并且检测输出电压，该输出电压与可倾倒的产品的速度以及因此与流率成比例。

更确切地说，主要由于可倾倒的产品包含解离离子，所以可倾倒的产品具有自身的电导性，并且因此在穿过由电导性流量计所生成的磁场时，产生电流。

通过电压测量器检测这些电流，主要由于其内部电阻产生测量误差，所以电压测量器必然改变流量计所进行的流率的测量。

近年来，在本领域中，已经形成了对填充有渗透性水的容器的需求，即，基本上没有溶解盐并且具有非常低的电导率（例如，低于15μS）的水。

申请人已经注意到，在可倾倒的产品的电导率达到这种低值时，磁性流量计在测量流率的过程中所带来的测量误差尤其具有相关性并且有时处于流率量级的相同等级。

因此，由流量计进行的流率测量产生这些可靠性较差的情况，在填充容器的精确性和可重复性方面产生问题。

人们感觉需要通过简单划算的方式测量电导率特别低的可倾倒的产品（例如，渗透性水）的流率，并且尽可能多地减小活动部件的存在。

发明内容

本发明的一个目标在于，提供一种填充系统，以向容器填充可倾倒的产品，这就允许通过简单划算的方式满足上述需要。

通过本发明实现上述目标，这是因为本发明涉及根据权利要求1所述的一种向容器填充可倾倒的产品的填充系统，可倾倒的产品尤其是电导率低于15μS的可倾倒的产品。

本发明还涉及根据权利要求10所述的一种方法，该方法用于向容器填充可倾倒的产品，尤其是电导率低于15μS的可倾倒的产品。

附图说明

为了更好地理解本发明，仅仅通过非限制性实例并且参照附图，在下文中公开一个优选的实施例，在附图中：

-图1用图表示出了根据本发明的用于向容器填充制造的可倾倒的产品的系统；

-图2示出了图1的系统的某些部件的放大分解图；

-图3以特别放大的透视图示出了图2的另一个细节；以及

-图4示出了图2中的某些细节的特别放大的视图。

具体实施方式

特别参照附图，数字1表示一个填充系统，该填充系统用于向容器2填充可倾倒的产品并且适合结合于未详细显示的填充机内。

更详细地说，可倾倒的产品的电导率低于15μS。

更具体而言，可倾倒的产品为食物产品并且可为渗透性水，即，经受反渗透工艺并且因此基本上没有溶解盐的水。

系统1基本上包括：

-罐10，在规定的压力下填充可倾倒的产品，例如，在0.6到1.4巴之间的范围内的压力下；

-多个填充阀15（在图1中仅仅显示了其中的一个），其适合于向各个容器20填充可倾倒的产品；以及

-多个管20（在图1中显示了其中的一个），其沿着相应轴线A延伸，介于罐10的出口11和对应的填充阀15的入口16之间。

填充阀15从转盘（未显示）中突出，该转盘围绕竖直轴线旋转并且形成填充机的一部分。

填充阀15均包括限定入口16的空心壳体17以及在壳体17内平行于竖直轴线滑动的闸元件（shutter element，关闭器元件）18。

每个填充阀15的闸元件18可在关闭位置（图1中所示）和打开位置之间移位，在关闭位置中，其防止可倾倒的产品通过开口14从相应的管20流入相应的容器2内，并且在打开位置中，其允许可倾倒的产品从相应的管20流入相应的容器2内。

每个填充阀15进一步包括弹簧19，在这种情况下，该弹簧为螺旋弹簧，其具有竖直轴线并且介于闸元件18和壳体17之间。具体而言，每个弹簧19缠绕在相应的闸元件18上并且向相应的闸元件18朝向打开位置加载。

在填充步骤期间，容器2也与转盘式传送器一体地旋转，从而各个口3被布置在各个填充阀15的下方。

有利地，系统1包括沿着相应的管20放入的多个漩涡流量计（vortexflowmeter，涡旋流量计）30。

漩涡流量计30适合于在各个填充阀15布置在各个打开位置中时，检测穿过各个管20的可倾倒的产品的流率，以提供与可倾倒的产品的量相关的相应信息，通过这种可倾倒的产品已经填充各个容器2。

具体而言，漩涡流量计20采用卡尔曼（Kalman）漩涡的旋进。

为了简单起见，以下公开内容涉及单个管20、单个漩涡流量计30以及单个填充阀15。

漩涡流量计20包括（图2和4）：

-主要管状本体31，其限定管20所穿过的入口32和出口33；

-障碍物36，其具有梯形轴向部分，插入主要本体31内并且限定与管20的轴线A垂直的冲击表面34；以及

-传感器35，在从入口32朝向出口33行进方向上（proceeding）布置障碍物36的下游。

障碍物36相对于轴线A对称地延伸。

具体而言，在入口32内供给的可倾倒的产品冲击障碍物36的表面34，产生一系列漩涡39，其频率与管20内的可倾倒的产品的速度成比例。

传感器35检测漩涡39的频率并且生成脉冲电信号，该信号与这个频率相关联，并且因此与管20内的可倾倒的产品的速度和流率相关联。

系统1进一步包括从罐10朝向填充阀15进行（图1）的：

-线性化装置40，其用于使可倾倒的产品的流动线性化并且布置在漩涡流量计30的入口32的下游；

-线性化装置41，其用于使可倾倒的产品的流动线性化并且布置在漩涡流量计30的出口33的下游；

-节流装置50；

-阀55，其在第一位置和第二位置之间可移位，在第一位置内，其允许可倾倒的产品绕过节流装置50，在第二位置内，其迫使可倾倒的产品穿过节流装置50；以及

-另一个节流装置60，其直接地布置在填充阀15的上游。

装置40适合于在漩涡流量计30的上游使可倾倒的产品的流动尽可能地成层状（laminated，分层）。因此，由漩涡流量计30所进行的测量不受可能存在的可倾倒的产品的湍流的干扰，其对障碍物36的冲击并不产生这种湍流。

装置41适合于使可倾倒的产品的流动在漩涡流量计30的下游尽可能地成层状。因此，位于漩涡流量计30下游的可倾倒的产品的流动的湍流不干扰漩涡流量计30的操作。

参照图1和2，装置40、41容纳在管20的相应部分内，它们分别布置在漩涡流量计30的上游和下游。

每个装置40、41进一步包括：

-主要本体42，其与管20同轴线地布置；以及

-圆盘43，其从主要本体42径向突出，限定可倾倒的产品穿过其中的多个开口44，并且其外部直径与管20的内侧表面配合。

装置40、41相对于漩涡流量计30对称地安装。

具体而言，圆盘43包括（图3）：多个壁部47，其相对于轴线A为径向的；以及多个壁部48，其被配置为圆周的并且交叉壁部47（图3）。

每个开口44与轴线A平行地敞开，由两个连续壁部48的相应部分在径向上限定并且由两个连续壁部47的相应部分在周向上限定。

圆盘43布置在相应主要本体42的相应轴向端部的附近。

更确切地说，装置40的圆盘43布置在主要本体42的轴向端部处，该端部最靠近漩涡流量计30的入口32。

装置41的圆盘43布置在主要本体42的轴向端部处，该端部最靠近漩涡流量计30的入口33。

参照填充阀15处于打开位置中的状态，阀55允许在布置在第一位置内时进行高速填充并且在布置在第二位置内时进行低速填充。

实际上，在阀55布置在第二位置内时，可倾倒的产品穿过节流装置50，这就减小了其流率。

在阀55布置在第一位置内时，节流装置60适合于减小送入填充阀15中的最大流率，并且增大位于漩涡流量计30下游的压力，以便避免管20内的可倾倒的产品发生气穴现象。

节流装置50、60被配置为与管20同轴线的空心圆柱体。

优选地，节流装置60的直径大于节流装置50的直径。

在所显示的情况中，管20和漩涡流量计30的尺寸形成为使得在出口33处的压力为在入口32和出口33之间的可倾倒的产品的液压压头的至少5倍。

更确切地说，管20和漩涡流量计30的尺寸形成为使得在入口32处的压力为在入口32和出口33之间的可倾倒的产品的液压压头的至少5.5倍。

系统1进一步包括控制单元51，通过漩涡流量计30所检测的可倾倒的食物产品的流率的测量值被输入该控制单元，并且该控制单元适合于控制阀55和填充阀15。

填充机包括转盘式传送器和多个系统1。

在第一实施例中，填充机包括单个罐10，该罐与相应系统1的所有管20连接并且布置在转盘的外部。

在第二实施例中，罐10与相应系统1的所有管20连接并且布置在转盘式传送器的内部。

参照单个管20、单个漩涡流量计30、单个阀55以及单个填充阀15，来公开系统1的操作。

在要填充容器2时，控制单元51将填充阀15布置在打开位置中。

而且，控制单元51在高速填充的情况下将阀55布置在第一位置中，并且在低速填充的情况下将其布置在第二位置中。

实际上，在进行高速填充时，阀55使可倾倒的产品沿着其绕过节流装置50的路径移动。

不同地，在进行低速填充时，阀55迫使可倾倒的产品穿过节流装置50，确定减小了容器2的填充速度。

可倾倒的产品在管20内从罐10朝向填充阀15移动，按照顺序穿过：

-装置40：

-漩涡流量计30；

-装置41：

-阀55；以及

-节流装置60。

更确切地说，由于存在开口44，装置40使可倾倒的产品的流动尽可能成层状。

因此，不会造成与障碍物36相互作用而导致可倾倒的产品的流动具有可能的湍流，不会干扰漩涡流量计30的测量。

随后，可倾倒的产品穿过入口32并且冲击障碍物36，生成漩涡39（图4）。

传感器35检测漩涡39的频率并且生成与漩涡39的上述频率成比例的可倾倒的产品的流率信号。

这种流率信号被输入控制单元51，并且该控制单元使用该信号控制填充阀15和阀55。

更确切地说，控制单元51控制填充阀15和阀55，从而以规定量的可倾倒的产品并且以规定的填充速度填充容器2。

在已经与障碍物36和传感器35相互作用之后，可倾倒的产品穿过出口33并且到达装置41。

由于开口44，装置41使位于漩涡流量计30的下游的可倾倒的产品的流动尽可能地成层状。

因此，在漩涡流量计30的下游可能具有的湍流不会干扰漩涡流量计30所进行的流率测量。

随后，根据阀55是布置在第二位置还是第一位置内，可倾倒的产品穿过或者不穿过节流装置50。

在阀55的下游，可倾倒的产品穿过节流装置60，这有效地减小了在高速填充状态下穿过阀55的最大流率并且将位于漩涡流量计30下游的压力保持为最小值，防止在漩涡流量计30内发生气穴现象。

随后，可倾倒的产品穿过入口16和开口14，并且填充容器2。

在填充步骤结束时，填充阀15通过弹簧19返回关闭位置。

通过分析根据本发明的系统1的特征和方法的特征，允许获得的优点显而易见。

具体而言，由于具有漩涡流量计30，所以系统1允许在填充容器2的步骤中，独立于可倾倒的产品的电导率，来测量管20内的可倾倒的产品的流率。

实际上，漩涡流量计30的精确性和准确性不受到可倾倒的产品的电导率的影响，与在本公开的引言内所公开的磁性流量计所发生的情况相反。

结果，系统1允许非常精确地向容器2甚至填充电导率低于15μS的可倾倒的产品，例如，渗透性水。

而且，由于漩涡流量计30不需要活动部件，所以特别划算地实施系统1并且简单地维护该系统。

存在装置40、41，允许避免位于漩涡流量计30的上游和下游的可倾倒的产品的流动可能具有的湍流干扰漩涡流量计30所进行的流率测量的精确性。

结果，装置40、41大幅提高漩涡流量计30所进行的流率测量的可重复性。

具体而言，开口44相对于轴线A对称的配置允许在漩涡流量计30内输入的可倾倒的产品的流动相对于轴线A对称。

因此，由管20内的不对称性所产生的可能变形不会干扰漩涡流量计30的测量。

节流装置60减小了在高速填充状态下穿过阀55的最大流率并且将位于漩涡流量计30下游的压力保持为最小值，避免在漩涡流量计30内发生气穴现象。

最后，系统1包括填充阀15，该填充阀专门用于填充容器2，同时其使用阀55选择填充速度。

结果，容器2的填充具有较高的可重复性，与填充速度无关。

最后，在不背离权利要求的保护范围的情况下，显然可对在本文中所公开和所显示的系统1以及填充方法进行修改和变化。

Claims (15)

1.一种用于向容器(2)填充可倾倒的产品的填充系统(1)，所述系统包括：

-罐(10)，在使用中所述罐被填充以可倾倒的产品；

-至少一个填充阀(15)，所述填充阀选择性地能够实现一种配置，在所述配置中所述填充阀允许向所述容器(2)填充所述可倾倒的产品；

-至少一个管(20)，所述管介于所述罐(10)与所述填充阀(15)之间；以及

漩涡流量计(30)，沿着所述管(20)放入；

所述漩涡流量计(30)包括入口(32)和出口(33)；

其特征在于，所述管(20)和所述漩涡流量计(30)的尺寸形成为使得在使用中在所述出口(33)处的压力是在使用中在所述入口与出口(32、33)之间的液压压头的至少5倍。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括第一流动线性化装置(40)，所述第一流动线性化装置布置在所述管(20)内并且在从所述罐(10)朝向所述填充阀(15)行进方向上位于所述漩涡流量计(40)的上游。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统包括第二流动线性化装置(41)，所述第二流动线性化装置布置在所述管(20)内并且在从所述罐(10)朝向所述填充阀(15)行进方向上位于所述漩涡流量计(30)的下游。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一流动线性化装置和所述第二流动线性化装置(40、41)中的至少一个包括多个开口(44)，所述多个开口相对于所述管(20)的轴线(A)是对称的。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括第一节流装置(60)，所述第一节流装置介于所述漩涡流量计(30)与所述填充阀(15)之间。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统包括：

-第二节流装置(50)，所述第二节流装置介于所述漩涡流量计(30)与所述第一节流装置(60)之间；以及

-旁通阀(55)，所述旁通阀能够在第一位置与第二位置之间移位，在所述第一位置中所述旁通阀允许所述可倾倒的产品绕过所述第二节流装置(50)从而进行高速填充，在所述第二位置中所述旁通阀迫使所述可倾倒的产品经过所述第二节流装置(50)从而进行低速填充。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一节流装置和第二节流装置(60、50)为圆柱形的，并且其中，所述第一节流装置(60)的直径大于所述第二节流装置(50)的直径。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可倾倒的产品是电导率低于15μS的可倾倒的产品。

9.一种用于向所述容器(2)填充可倾倒的产品的填充机，所述填充机包括：

-多个根据前述任一项权利要求制造的填充系统(1)；

-转盘式传送器，所述转盘式传送器围绕轴线旋转并且包括多个所述填充阀(15)；

其特征在于，单个所述罐(10)被布置在所述转盘式传送器的外部或内部，并且与相应的所述系统(1)的所述管(20)流体地连接。

10.根据权利要求9所述的填充机，其特征在于，所述可倾倒的产品是电导率低于15μS的可倾倒的产品。

11.一种用于向容器(2)填充可倾倒的产品的方法，所述方法包括以下步骤：

-通过填充阀(15)向所述容器(2)填充所述可倾倒的产品，所述填充阀选择性地能够实现一种位置，在所述位置中所述填充阀允许向所述容器(2)填充所述可倾倒的产品；以及

-通过管(20)将容纳于罐(10)中的所述可倾倒的产品朝向所述填充阀(15)供给；

所述填充步骤包括通过沿着所述管(20)放入的漩涡流量计(30)来测量所述可倾倒的产品的流率的步骤，所述漩涡流量计(30)包括入口(32)和出口(33)，

其特征在于，所述测量步骤包括将所述管(20)和所述漩涡流量计(30)的尺寸形成为使得在使用中在所述出口(33)处的压力是在使用中在所述入口与出口(32、33)之间的液压压头的至少5倍。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述漩涡流量计(30)的上游使所述可倾倒的产品的流动成层状的步骤。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述漩涡流量计(30)的下游使所述可倾倒的产品的流动成层状的步骤。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述填充步骤包括以下步骤：

-在节流装置(50)内传送所述可倾倒的产品从而以低速填充所述容器(2)；或者

-沿着所述节流装置(50)的旁通路径传送所述可倾倒的产品从而以高速填充所述容器(2)。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述可倾倒的产品是电导率低于15μS的可倾倒的产品。