CN104961084B - 智能控制灌装阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能控制灌装阀，包括一密闭的阀杯，阀杯的下端安装有用于灌装的阀嘴，阀杯内安装有用于控制阀嘴的灌装流量的阀芯，阀芯的上端连接有用于控制阀芯动作的控制装置，极大提高了以时间控制灌装量的灌装精度。由于尽量控制了液位差、同时开关阀、流量通道干扰等因素对灌装精度产生的影响，从而彻底改变了以往的以时间控制灌装量不准的状况。同时也改善了灌装关阀时溅酒的不良现象。

Description

智能控制灌装阀

技术领域

本发明涉及一种灌装阀，具体的说涉及一种适用于液体热灌装的场合。可用于白酒、调味品的灌装，也可用于黄酒、饮料、液体药品等不含气体的液体灌装的智能控制灌装阀。

背景技术

灌装阀是灌装机械的主要部件之一，要求灌装阀门开关自如、灌装过程平稳顺畅、灌装液位准确一致、灌装液位调整方便；要求液体在高温杀菌消毒的状态下，灌装瓶口无接触，灌装液体无外溢；要求灌装阀内残余液体便于清洗排空，避免灌装液体与灌装阀内残余液体混合产生窜味，从而保证产品口感。

目前市场常见的靠灌装时间控制的灌装阀，归纳起来一般采用以下方案：

方案一是酒缸内液面与灌装阀稳液杯在酒缸内相通，通过稳流罩和回流的方式稳定缸内液面，靠开阀时间来控制灌装量。稳液杯起到稳定灌装阀附近的液面高度的作用。高出杯沿的液体回流到酒箱。

方案二是灌装阀定量杯在酒缸外面，用两个气缸工作，一个气缸通过连杆控制开阀时间，另一个气缸控制酒缸液体与定量杯的通断，以达到稳定液面的目的。

方案三是用一个气缸控制一根连杆上下移动，下移时关阀，同时连通酒缸与定量杯；上移时开阀，同时断开酒缸与定量杯。

但各方案均有其一定的缺点：

方案一：灌装阀稳液杯配合供酒稳流罩对酒缸内的液面进行稳定，但仍然不能达到一定的精度。原因是多瓶灌装时，灌装消耗酒的量不同，进酒管补酒速度不同，这必然会产生酒缸内液面的上下波动及冲击；

另一个原因是灌装的同时，酒缸内的酒也在补充到稳液杯中，而这期间，虽然液面是稳定了，但液体的流动是一个压力差驱动的，在灌装阀的上方形成一个漏斗负压区，阀与阀的负压区相互干涉，产生更为复杂的不稳定。负压区直接影响流速，如果流速不稳，即便时间控制的再准，灌装量也不会很准。

方案二：虽然此案在灌装时把酒缸与定量杯断开，消除了阀与阀的影响，也消除了缸内液面波动产生的影响，但缺点是需要两个气缸，电器控制方面复杂，而且管路长，响应时间长，成本也高。

方案三：虽然此案在电器控制方面和结构方面进行了简化改进，但缺点一是灌装结尾关阀时，连杆下移，在灌装口处产生溅酒，并因溅酒而产生灌装不准，同时因冲击产生噪音；

二是在开阀时，要求酒缸与定量杯断开，但实际上，如果用镀铬的阀芯与定量杯配合来断开，因为有间隙，是无法完全断开的，这就会造成定量杯内的液体定量偏差，从而产生灌装量不准。而如果通过密封件上移来断开，但由于断开的同时又是开阀灌装，会相互干扰，仍会造成灌装量不准。

其它以定量或重量或抽真空的方式控制灌装量的灌装阀（不以时间控制灌装量），如定量杯内装有磁尺（即磁性位移传感器）的电子定量灌装阀，以及称重的灌装阀，结构复杂，成本高昂。负压等位灌装阀在灌装时瓶口要求软垫密封，不但有可能污染瓶口，而且托瓶器需沿轨道上下移动，成本和能耗相对较高。

发明内容

本发明要解决的问题是针对以上灌装阀技术的不足，提供一种灌装精度高、灌装调量灵活、结构简单、不接触瓶口即可灌装的智能控制灌装阀。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种智能控制灌装阀，包括一密闭的阀杯，阀杯的下端安装有用于灌装的阀嘴，阀杯内安装有用于控制阀嘴的灌装流量的阀芯，阀芯的上端连接有用于控制阀芯动作的控制装置。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

该控制装置包括安装在阀杯上方的气缸，气缸的活塞杆与阀芯的上端之间通过阀杆装置连接。

进一步优化：阀杯的上端通过密封连接有阀杯端盖，阀杯端盖的上端呈环形设置有若干个透气孔。

所述阀杯的底部与阀嘴之间设置有用于将阀杯内的液体进行分流的分流装置。

所述分流装置包括安装在阀杯底部的阀皮，阀皮的下部与阀嘴之间依次连接有阀内套和流杯，阀嘴安装在流杯的底部。阀嘴与流杯之间密封连接。

进一步优化：所述阀内套内具有倒锥型的流道，流道的底部具有流口，流口与流杯连通；阀皮上设置有两个分离流道，分离流道的上端与阀杯连通，下端与流道连通。

阀芯的下端穿过阀皮，其下端安装有可与流口配合动作并启闭流口的阀头，阀头上安装有关阀密封垫。

进一步优化：阀杯的上端连接有用于控制阀芯动作的控制装置。

该控制装置包括安装在阀杯上方的气缸，气缸的活塞杆与阀芯的上端之间通过阀杆装置连接。

进一步优化：阀杆装置包括设置在阀杯内的下阀杆，所述下阀杆的下端与阀芯的上端通过上阀块连接；

阀杆装置还包括与气缸的气缸杆连接的上阀杆；上阀杆是执行元件的连接件，传送气缸的上下动力。接受来自关阀弹簧的弹力。同时与导向耐磨套配合起滑动导正作用。

进一步优化：所述气缸通过螺栓安装在一个“倒杯型”的气缸支架上，所述气缸支架上设有一个对阀芯进行关闭的复位装置。

该复位装置包括一个安装在气缸支架底部的缸盖衬孔盘，所述缸盖衬孔盘的上部安装有关闭弹簧，所述关闭弹簧套装在上阀杆上；所述关闭弹簧的下端顶在缸盖衬孔盘上，上端顶在固定在上阀杆上的上簧座上。

本发明采用上述方案，具有以下优点：

1.极大提高了以时间控制灌装量的灌装精度。由于尽量控制了液位差、同时开关阀、流量通道干扰等因素对灌装精度产生的影响，从而彻底改变了以往的以时间控制灌装量不准的状况。同时也改善了灌装关阀时溅酒的不良现象。

2.结构简洁，成本低廉。本案比用两个气缸的灌装阀少用一个气缸，比电子定量的灌装阀少用了磁尺，比称重等灌装阀成本低。具有较强的市场竞争力。

3、不接触瓶口灌装。避免了热灌装时接触瓶口，从而避免了因灌装接触而污染瓶子的可能性。同时结构上减少了托瓶器的升降动作，从而减少了成本和能耗。

4.灌装量调整方便。只需在操作屏上调用已存贮好的灌装时间，即可改变灌装量。

5. 便于清洗排空。智控灌装阀设计无死角，避免了灌装液体与灌装阀内残余液体混合产生窜味的现象，从而保证产品口感。

6.适用性广泛。适用于液体热灌装（20-90℃以下）的场合。可用于白酒、调味品的灌装，也可用于黄酒、饮料、液体药品等不含气体的液体灌装。各种玻璃、瓷、塑、陶瓶等容器均可实现全自动灌装作业。即便不同介质的粘度稍有不同，但通过调整灌装时间，仍能够保证灌装精度。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

附图1为本发明实施例中智能控制灌装阀的结构示意图；

附图2为本发明实施例中智能控制灌装阀关阀状态的示意图；

附图3为本发明实施例中智能控制灌装阀灌装状态的示意图；

附图4为本发明实施例中智能控制系统的原理图。

图中：1-阀嘴；2-流杯；3-压垫；4-阀内套；5-阀皮；6-阀芯；7-上阀块；8-下阀杆；9-阀杯；10-阀杯端盖；11-关节销；12-连接杆；13-缸盖补孔盘；14-半簧座；15-上阀杆；16-气缸支架；17-气缸；18-缓冲垫；19-螺帽；20-塔形垫；21-第一螺钉；22-关阀弹簧；23-第一导向耐磨套；24-第一Ｏ形环；25-第二导向耐磨套；26-第二Ｏ形环；27-第三Ｏ形环；28-第四Ｏ形环；29-第二螺钉；30-关阀密封垫；31-第五Ｏ形环；32-瓶体；33-阀头； 37-透气孔；38-缸内液面；39-酒缸；40-杯内液面。

具体实施方式

实施例，如图1所示，一种智能控制灌装阀，包括一密闭的阀杯9, 阀杯9的上端通过第二Ｏ形环26密封连接有阀杯端盖10。阀杯端盖10的上端呈环形设置有若干个透气孔37。

阀杯9是定量杯，在关阀时，用于储存酒缸进来的酒，开阀灌装时，用于把阀杯内的酒和酒缸内的酒隔开。从而稳定灌装液面。

阀杯9的下端安装有用于灌装的阀嘴1，即出酒口，用于确定灌装截面的大小，从而稳定灌装流速。而且本设计方便根据不同情况可以很方便更换阀嘴，以改变灌装截面。（灌装流速另外还受液面高度等因素的影响，要逐一控制。）

阀杯端盖10对下阀杆8的导正提供支撑，同时提高阀杯9内的可装液面的高度及缩小高处的截面。高度高些液体压力差就大，可以在保证灌装要求的同时，缩短酒缸中的酒装进阀杯9的时间，而且因为截面小，从而减小了酒缸内液面高度的波动变化对阀杯9内酒量的影响。另外它还提供阀杯9在进出酒时的透气孔37，结构简单，功能丰富。

阀杯9内安装有用于控制阀嘴1的灌装流量的阀芯6，所述阀杯9的底部与阀嘴1之间设置有用于将阀杯9内的液体进行分流的分流装置。

所述分流装置包括安装在阀杯9底部的阀皮5，阀皮5的下部与阀嘴1之间依次连接有阀内套4和流杯2，阀嘴1安装在流杯2的底部。阀嘴1与流杯2之间通过第五Ｏ形环31密封连接。

流杯2用于收集开阀后从阀内套4流出的酒，并将其顺畅地导出到阀嘴1。

所述阀内套4内具有倒锥型的流道，流道的底部具有流口，流口与流杯2连通。

阀内套4与阀皮5之间通过第三Ｏ形环27密封连接。

阀皮5上设置有两个分离流道，分离流道的上端与阀杯9连通，下端与流道连通；

阀内套4与流杯2之间通过第四Ｏ形环28和第二螺钉29以及压垫3密封固定连接。

阀内套4用于收集从阀皮5的两个分离流道中流出的酒，并将其汇聚成一个口，即开阀流口，如此可以方便的进行控制灌装阀的开关。而且结构很简洁，减少了影响流速的各种因素。

阀皮5也叫阀体，是整个阀的主体，它上连阀杯9，下依阀内套4，通过阀皮5上的交叉布置的分离流道，在关阀时，酒缸内的酒按连通器原理导入到阀杯9中，在开阀时，阀杯9中的酒依重力向下自流到阀内套4。

同时关闭酒缸与阀杯的连通。在冲洗时，阀体内无死角。结构紧凑，功能丰富，技术含量高。

压垫3与阀皮5通过第二螺钉29连接，抱紧酒缸底面，从而将阀皮5固定在酒缸底上，同时也固定了阀内套4。

关阀密封垫30由食品级硅橡胶制作，起密封作用。

阀芯6的下端穿过阀皮5，其下端安装有可与流口配合动作并启闭流口的阀头33，阀头33上安装有关阀密封垫30。

阀芯6与阀皮5之间通过第二导向耐磨套25滑动连接。

阀芯6是灌装阀开关的执行元件，上连上阀块7及下阀杆8，形成一个整体。在阀头33上套上关阀密封垫30，上下移动时即可实现对各阀口的开关。

阀杯9的上端连接有用于控制阀芯6动作的控制装置。

该控制装置包括安装在阀杯9上方的气缸17，气缸17的活塞杆与阀芯6的上端之间通过阀杆装置连接。

阀杆装置包括设置在阀杯9内的下阀杆8，所述下阀杆8的下端与阀芯6的上端通过上阀块7和第一Ｏ形环24连接。

上阀块7是灌装阀开关的执行元件，上连下阀杆8，下连阀芯6，形成一个整体。上下移动时即可实现对各阀口的开关。

下阀杆8是执行元件的连接件，传送气缸17的上下动力，与上阀块7和阀芯6锁紧成一个整体，同时通过第一导向耐磨套23和第二导向耐磨套25，起滑动导正各阀口的作用。

阀杆装置还包括与气缸17的气缸杆连接的上阀杆15；上阀杆15是执行元件的连接件，传送气缸17的上下动力。接受来自关阀弹簧22的弹力。同时与导向耐磨套23配合起滑动导正作用。

上阀杆15的下端与下阀杆8之间通过连接杆12和关节销11连接。

关节销11是执行元件的连接件，传送气缸17的上下动力。简单可靠。

连接杆12是执行元件的连接件，传送气缸17的上下动力。之所以设计连接杆而不是整支上去，是为了在上端缸盖在与下端缸底装配不同心时，仍能够保证传送动力的功能，减小制造工艺的技术要求，降低制造成本。

所述气缸17通过螺栓19安装在一个“倒杯型”的气缸支架16上，所述气缸支架16上设有一个对阀芯6进行关闭的复位装置。

气缸支架16通过螺钉21和缓冲垫18定到储液缸的缸盖上。减小噪音。气缸17动力传到上阀杆15时，用尼龙制作的缓冲垫18可以减小噪音的产生。

气缸支架16用于固定气缸17，保证气缸17的同心位置及高度，从而保证阀芯6的行程稳定准确。

该复位装置包括一个安装在气缸支架16底部的缸盖衬孔盘13，所述缸盖衬孔盘13的上部安装有关闭弹簧22，所述关闭弹簧22套装在上阀杆15上；关闭弹簧22为智控阀提供常闭的弹力及灌装后阀杆归位的弹力。

所述关闭弹簧22的下端顶在缸盖衬孔盘13上，上端顶在固定在上阀杆15上的上簧座14上。

上簧座14是弹簧座的一种，为了方便拆卸，对半分开，主要是把关阀弹簧22的弹力作用到上阀杆15上向上提着，让下端的阀口常在关阀状态。即便有停电停气等情况发生，也能保证智控阀处在常闭状态。

缸盖衬孔盘13其实并不是为了补孔，而是为了方便拆卸下阀杆8、定位关阀弹簧22和导正上阀杆15等多重作用。

所述气缸支架16内与关闭弹簧22之间安装有塔形垫20，所述塔形垫20的上端与上阀杆15密封连接，其下端密封固定在缸盖衬孔盘13与气缸支架16底部之间。

塔形垫20是由食品级白色硅橡胶开模制作而成。此处主要作用是防尘和防止酒缸内的酒溅到电器上。

上阀杆15与缸盖衬孔盘13和阀杯端盖10之间分别通过第一导向耐磨套23滑动连接。第一导向耐磨套23和第二导向耐磨套25选用适宜水下环境的德国易格斯套，主要起滑动导向作用。

如图3所示，气缸17为执行元件动力源。由智能控制系统进行控制。该智能控制系统包括人机界面系统、低压控制系统、智能补液系统和流量计算系统等。而与灌装阀相关的主要是前2项。

人机界面系统用以设定设备各项工作参数，如生产速度、灌装时间等。

以操作屏为操作界面，设定和调整相关参数。如果有18个灌装头，则有18个时间参数，这些参数可以作为一组数据保存。针对不同的灌装量，可以设定多组数据，使用时调用即可。

低压控制系统是将操作屏上设定的参数通过I/O线接口传给PLC,PLC将这些参数反映到驱动电机的变频器上和控制气缸动作的电磁阀上。

气缸控制。电磁阀管控气门，只需引出一个气管连接气缸，即可实现对气缸的控制，因为缸的归位以弹簧作用即可，结构简洁，性能可靠。

在操作屏上，设置PLC的动作时间，动作信号传给电磁阀，电磁阀的通断控制气缸17的伸出和缩入。要求气源清洁、气压稳定，从而保证响应时间准确，进而保证灌装量准确。

上述实施例中，各Ｏ型圈选用食品级硅橡胶Ｏ形密封圈，起密封和降噪的作用。

如图2、图3所示，灌装时，经过冲瓶和控瓶的干净空瓶32，在输送线上，经由分瓶螺旋和进出瓶拨盘，定位在智控灌装机托盘上公转，瓶口正对灌装阀口但离开5MM以内的距离。当空瓶转到光电传感器感应处时，光电传感器发一个被阻挡的信号给PLC。

PLC接到信号，根据操作屏所设定的时间，给指定的电磁阀下达开关气阀动作，从而驱动气缸17执行伸出和缩入的动作。

PLC可以独立的对每一个智控阀设定灌装时间，非常灵活，方便调机。而且可以对一组时间参数设定名称加以保存，方便以后调用，不同时间参数的灌装量不同，从而实现灌装调量作业，非常简便。

智控阀在灌装前是常闭状态。缸盖上安装的关闭弹簧22，给“阀杆组”（包括：上阀杆11、连接杆12、下阀杆8、上阀块7、阀芯6及其附件）一个向上提的力，从而保证智控阀是常态关闭的。

此时，上阀块7没有切断酒缸39与阀杯9的连通，根据连通器原理，阀杯内也溢满了酒，而且杯内液面40与缸内液面38等位。缸内液面40依靠自动补水装置或回流装置来保证稳定性。

常态下气缸17是缩入的，气源有气和断气的情况下皆是如此。当气缸17接受指令气缸杆伸出时，气缸杆顶住“阀杆组”向下移动，直到上阀块7与阀皮5接触，从而将酒缸39和阀杯9完全断开，停止下来保持一个稳定的开阀灌装状态。这个动作是瞬间的。

当智控阀打开后，阀杯9内的酒，受重力作用和上端气孔平衡气压的共同作用下，沿着已打开的通道流淌出来，灌入瓶中。

此时由于上阀块7与阀皮5接触，将酒缸39和阀杯9完全断开，所以阀杯9内的杯内液面40会下降，直到设定的时间一到，空瓶灌装完成。此时阀杯9内的杯内液面40不一定到底，视灌装量不同而不同。

设定的关阀时间一到，上端的气缸杆缩回，阀杆组在关阀弹簧22的作用下，向上移动，下端灌装阀口被关阀密封垫30堵上，停止灌装，此时灌入瓶中的酒量正是需要的量；

与此同时，阀杯9与酒缸39连通的阀口被打开，由于灌装过后阀杯9内的杯内液面40较低，根据连通器原理，酒缸内的酒通过此阀门进入阀杯9，直到杯内液面40与缸内液面38液面高度相等，才进行下一次灌装。这个动作也是瞬间完成的。依次循环。

未感应到瓶子时自动不灌。智控阀灌装的第一瓶是不准的，因为流杯2内暂时是空的，延迟了灌装时间。但在第一瓶过后，流杯2内充满了酒且没有补入空气，所以此处一直有酒。保证了后续灌装量的准确。

智控阀灌装口的开关和阀杯9与酒缸连通口的开关虽然是同时进行的，但由于采用了分离流口、交叉布置、中心流口向上的设计思路，所以最大限度的降低了对流速的影响。

Claims (6)

1.一种智能控制灌装阀，包括一密闭的阀杯（9），阀杯（9）的下端安装有用于灌装的阀嘴（1），阀杯（9）内安装有用于控制阀嘴（1）的灌装流量的阀芯（6），其特征在于：阀芯（6）的上端连接有用于控制阀芯（6）动作的控制装置；该控制装置包括安装在阀杯（9）上方的气缸（17），气缸（17）的活塞杆与阀芯（6）的上端之间通过阀杆装置连接；阀杯（9）的上端通过密封连接有阀杯端盖（10），阀杯端盖（10）的上端呈环形设置有若干个透气孔（37）；

所述阀杯（9）的底部与阀嘴（1）之间设置有用于将阀杯（9）内的液体进行分流的分流装置；

所述分流装置包括安装在阀杯（9）底部的阀皮（5），阀皮（5）的下部与阀嘴（1）之间依次连接有阀内套（4）和流杯（2），阀嘴（1）安装在流杯（2）的底部；

阀嘴（1）与流杯（2）之间密封连接；

阀杯 （9） 是定量杯，在关阀时，用于储存酒缸进来的酒，开阀灌装时，用于把阀杯内的酒和酒缸内的酒隔开。

2.根据权利要求1所述的智能控制灌装阀，其特征在于：所述阀内套（4）内具有倒锥型的流道（34），流道（34）的底部具有流口（35），流口（35）与流杯（2）连通；阀皮（5）上设置有两个分离流道（36），分离流道（36）的上端与阀杯（9）连通，下端与流道（34）连通。

3.根据权利要求2所述的智能控制灌装阀，其特征在于：

阀芯（6）的下端穿过阀皮（5），其下端安装有可与流口（35）配合动作并启闭流口（35）的阀头（33），阀头（33）上安装有关阀密封垫（30）。

4.根据权利要求3所述的智能控制灌装阀，其特征在于：

阀杆装置包括设置在阀杯（9）内的下阀杆（8），所述下阀杆（8）的下端与阀芯（6）的上端通过上阀块（7）连接；

阀杆装置还包括与气缸（17）的气缸杆连接的上阀杆（15）；上阀杆（15）是执行元件的连接件，传送气缸（17）的上下动力；

接受来自关阀弹簧（22）的弹力；

同时与导向耐磨套（23）配合起滑动导正作用。

5.根据权利要求4所述的智能控制灌装阀，其特征在于：

所述气缸（17）通过螺栓（19）安装在一个“倒杯型”的气缸支架（16）上，所述气缸支架（16）上设有一个对阀芯（6）进行关闭的复位装置。

6.根据权利要求5所述的智能控制灌装阀，其特征在于：

该复位装置包括一个安装在气缸支架（16）底部的缸盖衬孔盘（13），所述缸盖衬孔盘（13）的上部安装有关闭弹簧（22），所述关闭弹簧（22）套装在上阀杆（15）上；所述关闭弹簧（22）的下端顶在缸盖衬孔盘（13）上，上端顶在固定在上阀杆（15）上的上簧座（14）上。