CN104528615B - 微真空自动平衡式灌装机及灌装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微真空自动平衡式灌装机及灌装方法，灌装机上设有抽真空系统，灌装机的料缸侧壁分布有多个抽真空硅胶管，各抽真空硅胶管的两端分别位于料缸内外两侧，位于内侧的抽真空硅胶管端部通过真空连接管与灌装阀的中心抽真空管连接；料缸上的进瓶工位和出瓶工位分别设有真空吸盘组件，位于外侧的抽真空硅胶管端部与真空吸盘组件连通，各真空吸盘组件通过真空管与负压缓冲罐和真空泵连接。其灌装方法是先使整个抽真空系统形成负压状态，灌装机转动时，包装瓶进入进瓶工位后，抽真空系统对进瓶工位上的包装瓶进行抽真空，然后开启灌装阀，进行酱料灌装；包装瓶进入出瓶工位后，先关闭灌装阀，然后通过抽真空系统抽走包装瓶瓶口多余的酱料。

Description

微真空自动平衡式灌装机及灌装方法

技术领域

本发明涉及食品包装领域中的酱料灌装技术，特别涉及一种微真空自动平衡式灌装机及灌装方法。

背景技术

在酱料调味品的生产过程中，通常有煮料和包装两大工序，而连接这两个工序的核心是灌装环节。灌装速度的快慢、灌装质量的高低，都直接决定了整个生产线的产能。在窄口瓶的灌装过程中，目前采用最多的是以下几种方法：一是通过常压灌装，在大气压下靠液体自重进行灌装，但该方法只适用于灌装粘度较低且不含气体的液体；二是通过压力灌装，在高于大气压力下进行灌装，该方法一般适用于含气体的液体灌装；三是通过真空灌装，在瓶中压力低于大气压力下进行灌装，该方法效率较高，较适用于粘度较大的酱料灌装，然而，目前常用的真空灌装机多为高真空灌装机，其结构复杂，对真空度要求较高，因此设备投资成本相当高，不利于传统酱料产业的改造，同时，在实际应用中，随着酱料粘度的提高，尤其是酱料中还带有小颗粒状物料时，目前的真空灌装机并不能满足灌装要求，常常出现堵塞、灌不满甚至灌不进的现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对粘度较高的酱料包装，提供一种真空度要求较低、灌装效率较高、设备运行平稳的微真空自动平衡式灌装机。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述灌装机实现的微真空自动平衡式灌装方法。

本发明的技术方案为：一种微真空自动平衡式灌装机，包括料缸、机架、转盘组件和多个灌装阀，多个灌装阀分布于料缸底部，转盘组件位于灌装阀下方，且转盘组件设于机架上，转盘组件上设有多个与灌装阀一一对应的托瓶位，灌装机上还设有抽真空系统，抽真空系统包括真空泵、负压缓冲罐、抽真空硅胶管和真空吸盘组件，料缸侧壁分布有多个抽真空硅胶管，各抽真空硅胶管的两端分别位于料缸的外侧和内侧，位于料缸内侧的抽真空硅胶管端部通过真空连接管与灌装阀的中心抽真空管连接；料缸上的进瓶工位和出瓶工位分别设有真空吸盘组件，料缸旋转时，在进瓶工位和出瓶工位上，位于料缸外侧的抽真空硅胶管端部分别与对应的真空吸盘组件连通，各真空吸盘组件分别通过真空管依次与负压缓冲罐和真空泵连接。

所述真空吸盘组件包括尼龙滑块、连接座、导柱、调节弹簧、支架、真空接头和调节垫块，尼龙滑块顶面与料缸相接，尼龙滑块底部设置连接座，连接座的侧壁设有真空接头，连接座的底部设有支架，连接座与支架之间通过导柱连接，导柱外周套有调节弹簧，支架底部设置调节垫块，真空接头通过真空管与负压缓冲罐连接；

尼龙滑块和连接座均呈弧形状，尼龙滑块中部设有弧形的通槽，连接座上相应设有弧形的凹槽，通槽、凹槽和真空接头连通形成抽真空通道；料缸旋转时，在进瓶工位和出瓶工位上，位于料缸外侧的抽真空硅胶管端部与抽真空通道连通。安装时，尼龙滑块的顶面与料缸外周的不锈钢圆环相接，采用尼龙滑块可较好地保证抽真空通道内的真空度，通过调节垫块和调节弹簧的配合，可较方便地调节尼龙滑块与料缸之间的间隙，在不影响料缸转动的情况下，提高尼龙滑块与料缸之间的密封度。

作为一种优选方案，所述尼龙滑块的厚度为20mm，通槽的宽度为14mm；连接座的厚度为30mm，凹槽的宽度为14mm，凹槽的深度为20mm。

所述灌装阀包括中心抽真空管、上阀体、下阀体、复位弹簧和导向套，下阀体滑动于上阀体内腔中，下阀体外周设有复位弹簧，下阀体底部与导向套连接，下阀体与导向套的连接处设有橡胶块，包装瓶的瓶口伸入导向套内并与橡胶块相接，中心抽真空管贯穿于上阀体、下阀体和导向套的中部，中心抽真空管末端伸入包装瓶的瓶口，中心抽真空管的顶端通过真空连接管与抽真空硅胶管连接。其中，通过下阀体在上阀体内腔中的滑动，改变中心抽真空管伸进包装瓶瓶口的行程，从而使包装瓶处于抽真空状态或灌装状态。

所述中心抽真空管的末端为分流伞状，包括相连接的上锥段和下锥段，上锥段的大端面直径小于下锥段的大端面直径，上锥段的大端面与下锥段的大端面相接形成凸台；灌装阀处于抽真空状态时，凸台封住下阀体的底部。

所述中心抽真空管上，下锥段的大端面直径为15mm，下锥段在包装瓶内的伸进行程为30mm。

所述料缸为敞开式结构，料缸外周设有不锈钢圆环，不锈钢圆环上分布有多个螺纹孔，位于不锈钢圆环上方的料缸侧壁上相应分布有多个通孔，每个通孔对应设置一个抽真空硅胶管，位于料缸外侧的抽真空硅胶管端部设于相应的螺纹孔内；其中，由于真空度要求较低，将料缸设为敞开式结构，方便操作人员随时查看料缸中酱料的情况，同时，灌装机清洗时可爆缸清洗，配合假瓶模具，清洗时大大降低工人的劳动强度。

料缸上，进瓶工位与2～4个灌装阀对应，出瓶工位与2～4个灌装阀对应，可保证包装瓶内处于良好的抽真空状态或去除预料状态。

所述料缸的内部设有拱形结构，拱形结构的外壁与料缸的内壁之间形成拱形的酱料存储空间。拱形结构的设置可实现将酱料集中在灌装阀上部，减少料缸转动而产生较大的离心力，同时可减小料缸的容量，并保证料缸底部设有足够多的灌装阀，降低料缸及酱料重量，便于保证料缸与转盘组件的同步转动。

作为一种优选方案，所述料缸中，拱形结构的侧壁与料缸内壁的距离为100mm，拱形结构的顶部与料缸顶面的距离为200～300mm；

酱料存储空间底部为圆环状，酱料存储空间底部分布有多个灌装阀接座，各灌装阀接座与灌装阀一一对应，并采用手扣形式连接，可方便拆卸，灌装阀与灌装阀接座之间的配合间隙为0.05mm。

上述微真空自动平衡式灌装机中，为了方便控制和调节，提高灌装机的自动化程度，料缸顶部可外接进料管，料缸中设置液位浮球并外接控制箱；拱形结构底部设置托板，托板底部通过高度调节装置与转盘组件连接，其中高度调节装置和转盘组件均采用传统灌装机上的高度调节装置和转盘组件即可。

本微真空自动平衡式灌装机使用时，其原理是：先通过抽真空系统对空的包装瓶抽真空，使包装瓶内形成微真空灌装环境，然后通过真空泵的作用和料缸的重力作用相结合，进行快速灌装，直至灌满；灌满后，在出瓶工位上，通过中心抽真空管进行微调吸回多余酱料实现液位平衡，同时，通过真空作用疏通管道，保证灌装过程无滴料夹料的现象，为下一灌装排除管道障碍，实现料缸、入料机(即向进料管提供酱料的机构)、负压缓冲罐三缸微真空自重平衡式灌装。

通过上述微真空自动平衡式灌装机实现的灌装方法，包括以下步骤：

(1)在料缸中存储酱料后，开启抽真空系统中的真空泵进行预抽真空，使整个抽真空系统形成负压状态；

(2)转盘组件通过各托瓶位带动包装瓶转动，同时料缸带动各灌装阀进行同步转动，使包装瓶和灌装阀保持一一对应；抽真空系统中的真空吸盘组件保持固定不动；

(3)包装瓶进入进瓶工位后，抽真空系统对进瓶工位上对应的各包装瓶进行抽真空，使各包装瓶内的压力为负压，然后开启灌装阀，进行酱料灌装；

(4)随着转盘组件和料缸的旋转，包装瓶转出进瓶工位后，继续进行酱料灌装；

(5)包装瓶进入出瓶工位后，先关闭灌装阀，然后通过抽真空系统抽走包装瓶瓶口多余的酱料，使包装瓶内的酱料容量达到包装标准，最后通过转盘组件和料缸的旋转将包装瓶送出灌装机。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、本微真空自动平衡式灌装机是在传统常压灌装机的基础上进行改进的，通过增设抽真空系统，对包装瓶进行先抽真空后灌装，从而满足大粘度酱料(尤其是带有颗粒状物料的酱料)的灌装要求，同时提高灌装效率和设备运行的平稳性；另外，在现有设备上进行简单改进，可节约设备成本，有利于传统工艺的大面积改进。

2、本微真空自动平衡式灌装机中，将抽真空形式设为进瓶工位抽真空和出瓶工位抽真空，可有效减少酱料反复回流到真空缓冲罐内的现象，酱料一次利用率高，可有效保证产品的质量和风味。

3、本微真空自动平衡式灌装机中，灌装阀的结构简单，装配方便；同时，将灌装阀的中心抽真空管末端设为分流伞状结构，可使包装瓶内液面定位准确，而且灌装速度快，稳定性好。

4、本微真空自重平衡式灌装机用途广，适用性强，可用于灌装液体、颗粒或粘稠酱料，效果良好。

附图说明

图1为本微真空自动平衡式灌装机的结构示意图。

图2为本微真空自动平衡式灌装机中，灌装阀、进瓶工位和出瓶工位在料缸上的分布位置示意图。

图3为本微真空自动平衡式灌装机中，料缸的结构示意图。

图4为本微真空自动平衡式灌装机中，真空吸盘组件的结构示意图。

图5为本微真空自动平衡式灌装机中，灌装阀处于抽真空状态时的结构示意图。

图6为本微真空自动平衡式灌装机中，灌装阀处于灌装状态时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种微真空自动平衡式灌装机，如图1所示，包括料缸1、机架2、转盘组件3和40个灌装阀4(根据灌装工艺的实际需求，灌装阀的数量可以灵活调整，一般为20～50个)，40个灌装阀分布于料缸底部，转盘组件位于灌装阀下方，且转盘组件设于机架上，转盘组件上设有多个与灌装阀一一对应的托瓶位，托瓶位上设置用于驱动包装瓶上下运动的托瓶气缸5灌装机上还设有抽真空系统，抽真空系统包括真空泵、负压缓冲罐、抽真空硅胶管6和真空吸盘组件7，料缸侧壁分布有多个抽真空硅胶管，各抽真空硅胶管的两端分别位于料缸的外侧和内侧，位于料缸内侧的抽真空硅胶管端部通过真空连接管与灌装阀的中心抽真空管连接；如图2所示，料缸上的进瓶工位8和出瓶工位9分别设有真空吸盘组件，料缸旋转时，在进瓶工位和出瓶工位上，位于料缸外侧的抽真空硅胶管端部分别与对应的真空吸盘组件连通，各真空吸盘组件分别通过真空管依次与负压缓冲罐和真空泵连接。

如图4所示，真空吸盘组件7包括尼龙滑块7-1、连接座7-2、导柱7-3、调节弹簧7-4、支架7-5、真空接头7-6和调节垫块7-7，尼龙滑块顶面与料缸相接，尼龙滑块底部设置连接座，连接座的侧壁设有真空接头，连接座的底部设有支架，连接座与支架之间通过导柱连接，导柱外周套有调节弹簧，支架底部设置调节垫块，真空接头通过真空管与负压缓冲罐连接(图中未示出)，在负压缓冲罐上安装负压表，并且负压缓冲罐的罐身为硼硅材料，直接可以观察到里面的回收液位高度。

尼龙滑块和连接座均呈弧形状，尼龙滑块中部设有弧形的通槽，连接座上相应设有弧形的凹槽，通槽、凹槽和真空接头连通形成抽真空通道；料缸旋转时，在进瓶工位和出瓶工位上，位于料缸外侧的抽真空硅胶管端部与抽真空通道连通。安装时，尼龙滑块的顶面与料缸外周的不锈钢圆环相接，采用尼龙滑块可较好地保证抽真空通道内的真空度，通过调节垫块和调节弹簧的配合，可较方便地调节尼龙滑块与料缸之间的间隙，在不影响料缸转动的情况下，提高尼龙滑块与料缸之间的密封度。

其中，尼龙滑块的厚度为20mm，通槽的宽度为14mm；连接座的厚度为30mm，凹槽的宽度为14mm，凹槽的深度为20mm。

如图5或图6所示，灌装阀4包括中心抽真空管4-1、上阀体4-2、下阀体4-3、复位弹簧4-4和导向套4-5，下阀体滑动于上阀体内腔中，下阀体外周设有复位弹簧，下阀体底部与导向套连接，下阀体与导向套的连接处设有橡胶块4-6，包装瓶10的瓶口伸入导向套内并与橡胶块相接，中心抽真空管贯穿于上阀体、下阀体和导向套的中部，中心抽真空管末端伸入包装瓶的瓶口，中心抽真空管的顶端通过真空连接管11与抽真空硅胶管连接。其中，通过下阀体在上阀体内腔中的滑动，改变中心抽真空管伸进包装瓶瓶口的行程，从而使包装瓶处于抽真空状态或灌装状态。

为了保证灌装阀的密封性，上阀体和下阀体的相接面上还设有O型密封圈4-7和铁氟龙导向环4-8(如图6所示)。

如图5或图6所示，中心抽真空管的末端为分流伞状，包括相连接的上锥段和下锥段，上锥段的大端面直径小于下锥段的大端面直径，上锥段的大端面与下锥段的大端面相接形成凸台；灌装阀处于抽真空状态时，凸台封住下阀体的底部。

中心抽真空管上，下锥段的大端面直径为15mm，下锥段在包装瓶内的伸进行程为30mm。

如图2或图3所示，料缸1为敞开式结构，料缸外周设有10mm厚的不锈钢圆环1-1，不锈钢圆环上分布有40个M14的螺纹孔，配上40个胶管接头，位于不锈钢圆环上方的料缸侧壁上相应分布有40个的通孔，每个通孔对应设置一个抽真空硅胶管，位于料缸外侧的抽真空硅胶管端部设于相应的螺纹孔内；其中，由于真空度要求较低，将料缸设为敞开式结构，方便操作人员随时查看料缸中酱料的情况，根据实际需要，加设可随时打开的料缸盖1-2同时，灌装机清洗时可爆缸清洗，配合假瓶模具，清洗时大大降低工人的劳动强度。

料缸上，进瓶工位与4个灌装阀对应，出瓶工位与4个灌装阀对应，可保证包装瓶内处于良好的抽真空状态或去除预料状态。

如图3所示，料缸的内部设有拱形结构1-3，拱形结构的外壁与料缸的内壁之间形成拱形的酱料存储空间1-4。拱形结构的设置可实现将酱料集中在灌装阀上部，减少料缸转动而产生较大的离心力，同时可减小料缸的容量，并保证料缸底部设有足够多的灌装阀，降低料缸及酱料重量，便于保证料缸与转盘组件的同步转动。

料缸中，拱形结构的侧壁与料缸内壁的距离为100mm，拱形结构的顶部与料缸顶面的距离为200～300mm；

酱料存储空间底部为圆环状，酱料存储空间底部分布有多个灌装阀接座，各灌装阀接座与灌装阀一一对应，并采用手扣形式连接，可方便拆卸，灌装阀与灌装阀接座之间的配合间隙为0.05mm。

上述微真空自动平衡式灌装机中，为了方便控制和调节，提高灌装机的自动化程度，如图3所示，料缸顶部可外接进料管12，料缸中设置液位浮球13并外接控制箱；拱形结构底部设置托板14，如图1所示，托板底部通过高度调节装置15与转盘组件连接，其中高度调节装置和转盘组件均采用传统灌装机上的高度调节装置和转盘组件即可，并且可通过控制箱上触摸屏设定的参数来自动调节生产规格。

通过上述微真空自动平衡式灌装机实现的灌装方法，包括以下步骤：

(1)在料缸中存储酱料后，开启抽真空系统中的真空泵进行预抽真空，使整个抽真空系统形成负压状态；当料缸设有进料管时，通过进料管将酱料送入料缸，随着液位高度的上升，液位浮球也上升，当液位浮球上升至设定的位置时停止进料，该过程可通过控制箱进行监控；

(2)转盘组件通过各托瓶位带动包装瓶转动，同时料缸带动各灌装阀进行同步转动，使包装瓶和灌装阀保持一一对应；抽真空系统中的真空吸盘组件保持固定不动；

(3)包装瓶进入进瓶工位后，抽真空系统对进瓶工位上对应的各包装瓶进行抽真空，使各包装瓶内的压力为负压，然后开启灌装阀，进行酱料灌装；具体为：托瓶气缸先推动包装瓶上升，如图5所示，灌装阀的中心抽真空管对进瓶工位上的4个包装瓶进行抽真空，使包装瓶内的压力为负压，从而使灌装过程中的瓶内空气能顺利排走；接着，托瓶气缸继续推动包装瓶上升，此时灌装阀被顶起后打开，如图6所示，灌装开始；

(4)随着转盘组件和料缸的旋转，包装瓶转出进瓶工位后，继续进行酱料灌装，随着灌装机的回转，瓶子内的液面迅速上升，当液面淹过阀管口时，灌装停止；

(5)包装瓶进入出瓶工位后，先关闭灌装阀，然后通过抽真空系统抽走包装瓶瓶口多余的酱料，使包装瓶内的酱料容量达到包装标准，最后通过转盘组件和料缸的旋转将包装瓶送出灌装机。

上述方法中，灌装机旋转一周的周期内，抽真空系统同时对进瓶工位进行包装瓶抽真空和对出瓶工位进行抽取多余物料。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.微真空自动平衡式灌装机，包括料缸、机架、转盘组件和多个灌装阀，多个灌装阀分布于料缸底部，转盘组件位于灌装阀下方，且转盘组件设于机架上，转盘组件上设有多个与灌装阀一一对应的托瓶位，其特征在于，灌装机上还设有抽真空系统，抽真空系统包括真空泵、负压缓冲罐、抽真空硅胶管和真空吸盘组件，料缸侧壁分布有多个抽真空硅胶管，各抽真空硅胶管的两端分别位于料缸的外侧和内侧，位于料缸内侧的抽真空硅胶管端部通过真空连接管与灌装阀的中心抽真空管连接；料缸上的进瓶工位和出瓶工位分别设有真空吸盘组件，料缸旋转时，在进瓶工位和出瓶工位上，位于料缸外侧的抽真空硅胶管端部分别与对应的真空吸盘组件连通，各真空吸盘组件分别通过真空管依次与负压缓冲罐和真空泵连接。

2.根据权利要求1所述的微真空自动平衡式灌装机，其特征在于，所述真空吸盘组件包括尼龙滑块、连接座、导柱、调节弹簧、支架、真空接头和调节垫块，尼龙滑块顶面与料缸相接，尼龙滑块底部设置连接座，连接座的侧壁设有真空接头，连接座的底部设有支架，连接座与支架之间通过导柱连接，导柱外周套有调节弹簧，支架底部设置调节垫块，真空接头通过真空管与负压缓冲罐连接；

尼龙滑块和连接座均呈弧形状，尼龙滑块中部设有弧形的通槽，连接座上相应设有弧形的凹槽，通槽、凹槽和真空接头连通形成抽真空通道；料缸旋转时，在进瓶工位和出瓶工位上，位于料缸外侧的抽真空硅胶管端部与抽真空通道连通。

3.根据权利要求2所述的微真空自动平衡式灌装机，其特征在于，所述尼龙滑块的厚度为20mm，通槽的宽度为14mm；连接座的厚度为30mm，凹槽的宽度为14mm，凹槽的深度为20mm。

4.根据权利要求1所述的微真空自动平衡式灌装机，其特征在于，所述灌装阀包括中心抽真空管、上阀体、下阀体、复位弹簧和导向套，下阀体滑动于上阀体内腔中，下阀体外周设有复位弹簧，下阀体底部与导向套连接，下阀体与导向套的连接处设有橡胶块，包装瓶的瓶口伸入导向套内并与橡胶块相接，中心抽真空管贯穿于上阀体、下阀体和导向套的中部，中心抽真空管末端伸入包装瓶的瓶口，中心抽真空管的顶端通过真空连接管与抽真空硅胶管连接。

5.根据权利要求4所述的微真空自动平衡式灌装机，其特征在于，所述中心抽真空管的末端为分流伞状，包括相连接的上锥段和下锥段，上锥段的大端面直径小于下锥段的大端面直径，上锥段的大端面与下锥段的大端面相接形成凸台；灌装阀处于抽真空状态时，凸台封住下阀体的底部。

6.根据权利要求5所述的微真空自动平衡式灌装机，其特征在于，所述中心抽真空管上，下锥段的大端面直径为15mm，下锥段在包装瓶内的伸进行程为30mm。

7.根据权利要求1所述的微真空自动平衡式灌装机，其特征在于，所述料缸为敞开式结构，料缸外周设有不锈钢圆环，不锈钢圆环上分布有多个螺纹孔，位于不锈钢圆环上方的料缸侧壁上相应分布有多个通孔，每个通孔对应设置一个抽真空硅胶管，位于料缸外侧的抽真空硅胶管端部设于相应的螺纹孔内；

料缸上，进瓶工位与2～4个灌装阀对应，出瓶工位与2～4个灌装阀对应。

8.根据权利要求1所述的微真空自动平衡式灌装机，其特征在于，所述料缸的内部设有拱形结构，拱形结构的外壁与料缸的内壁之间形成拱形的酱料存储空间。

9.根据权利要求8所述的微真空自动平衡式灌装机，其特征在于，所述料缸中，拱形结构的侧壁与料缸内壁的距离为100mm，拱形结构的顶部与料缸顶面的距离为200～300mm；

酱料存储空间底部为圆环状，酱料存储空间底部分布有多个灌装阀接座，各灌装阀接座与灌装阀一一对应，并采用手扣形式连接。

10.根据权利要求1～9任一项所述微真空自动平衡式灌装机实现的灌装方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在料缸中存储酱料后，开启抽真空系统中的真空泵进行预抽真空，使整个抽真空系统形成负压状态；

(2)转盘组件通过各托瓶位带动包装瓶转动，同时料缸带动各灌装阀进行同步转动，使包装瓶和灌装阀保持一一对应；抽真空系统中的真空吸盘组件保持固定不动；

(3)包装瓶进入进瓶工位后，抽真空系统对进瓶工位上对应的各包装瓶进行抽真空，使各包装瓶内的压力为负压，然后开启灌装阀，进行酱料灌装；

(4)随着转盘组件和料缸的旋转，包装瓶转出进瓶工位后，继续进行酱料灌装；

(5)包装瓶进入出瓶工位后，先关闭灌装阀，然后通过抽真空系统抽走包装瓶瓶口多余的酱料，使包装瓶内的酱料容量达到包装标准，最后通过转盘组件和料缸的旋转将包装瓶送出灌装机。