CN105263808A - 灌装机中的设备和方法 - Google Patents

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    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
    • B65B31/04—Evacuating, pressurising or gasifying filled containers or wrappers by means of nozzles through which air or other gas, e.g. an inert gas, is withdrawn or supplied
    • B65B31/044—Evacuating, pressurising or gasifying filled containers or wrappers by means of nozzles through which air or other gas, e.g. an inert gas, is withdrawn or supplied the nozzles being combined with a filling device
    • B65B31/045—Evacuating, pressurising or gasifying filled containers or wrappers by means of nozzles through which air or other gas, e.g. an inert gas, is withdrawn or supplied the nozzles being combined with a filling device of Vertical Form-Fill-Seal [VFFS] machines

Abstract

本发明涉及灌装机中的设备(1)，所述灌装机包括用于向包装材料管(27)供给液体食品的灌装管、用于向包装材料管(27)供给加压的无菌空气的管(20)以及用于紧靠包装材料管(27)和在管(27)内的任何管(20)进行密封的垫圈(26)，以在所述管(27)中创建超压。设备(1)进一步包括用于在管(27)上游的位置处测量管(20)内的第一压力(p1)的第一压力计(22)、用于确定所述管(20)中的空气质量流量(mf)的装置(22，23；28)以及用于接收所测量的参数(p1，mf)的控制单元(30)，其中所述控制单元(30)适于根据第一预先建立的关系(R1)基于空气质量流量(mf)和第一压力(p1)计算所述管(27)中的压力(pt)。本发明还涉及通过设备(1)实施的方法。

Description

灌装机中的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于监测和控制管下游部分的压力的设备和方法，并且具体而言涉及用于控制灌装机中管下游部分的压力的设备和方法。
背景技术
在用于液体食品包装的灌装机中，包装材料幅材(例如由Tetra以名称TetraPakAl出售的)被灭菌，并随后形成管。这个管被不断灌装液体食品，并且包装材料管被横向密封并切割从而形成含有液体食品的单个包装。液体食品通常灌装在包装材料管内，达到一定的高度，使得在包装的形成和密封过程中产生一定的压力。通常，液体食品柱对具有良好的包装形成而言足矣，但在某些情况下需要另外的超压。这通常通过以下来提供：将加压的无菌空气的管系统连接在灌装管上，提供包装材料管内的超压，作用在液体食品柱上并通过管密封件维持，布置在包装材料管内并紧靠内部管密封。然而，液体柱上的压力难以测量，并且在生产过程中由于各种原因可能波动。
因此，本发明的一个目的是缓解这种缺点。在第一个方面，本发明提供用于通过利用根据权利要求1所述的方法准确监测包装材料管内的压力的系统。
联系本发明的任何方面所描述的所有特征可用于本发明的任何其他方面。
附图说明
参照优选实施方式将进一步描述本发明，如附图所示，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施方式的系统的示意图，
图2示出了本发明的一个替代实施方式的示意图，以及
图3-4示出了用于计算本发明方法中所用的常数的图表。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明。在图1中，示出了用于实施根据本发明的方法的设备1的示意图。设备1包括入口管10，入口管10从未图示的源(例如罐或泵)为设备供给无菌加压空气。分支管20从主管分支，并提供有控制阀21。分支管20还提供有第一压力计22和第二压力计23，第一压力计22和第二压力计23沿支管20被隔开短距离。然后分支管20被引导到包装材料管27内。分支管20被布置在用于液体食品产品的灌装管(未示出)之内或之外。管密封件26提供在第二管20的外部，用于紧靠供给管(即第二管20和灌装管)并且紧靠包装材料管27的内部密封，包装材料管27已经提供有进一步上游的纵向密封。包装材料管27通过通常存在于用于液体食品包装的灌装机中的设备被纵向和横向地密封，但是那些设备不是本发明的一部分。
精密制造的限制器24被插在第一压力计22和第二压力计23之间，直径为10mm。第二限制器25表示从第一压力计22到包装材料管27的限流。实际限制是由管道自身及其角等引起的。
控制单元30通过第一连接器31连接在第一压力计22上并过第二连接32器连接在第二压力计23上。第一连接器31和第二连接器32向控制单元30发送压力测量值，用于计算。控制单元通过控制线33连接在控制阀21上。
在图2中，示出了可替代的实施方式。代替第二压力计23，插入已知类型的质量流量计28。该质量流量计28可以是科里奥利流量计、热质量流量计、皮托管或类似物。在该实施方式中，空气质量流量计28通过第三连接器34将与空气质量流量相关的信号发送给控制单元30。
现在将解释设备1的功能。来自入口管10的加压空气被引导通过第二管20和控制阀21。通过第二管20的空气质量流量用mf表示，并且它在整个管中是恒定的。通过第二管20的空气流进入包装材料管，并且空气通过管密封件26泄漏。
第二管20内的压力通过压力计22、23测量。然而，待监测的压力是包装材料管27内的压力pt，但是，即使并非不可能，出于例如卫生原因也难以在包装材料管27内具有压力计。取而代之的是，由第一压力计22在上游位置测量压力并且管27内的压力是第一压力计22处的压力减去从第一压力计22的位置起由于管20内的空气质量流量的流阻而在该管内发生的压降。流阻随空气流发生变化，所以这必须预先连同校准被建立。控制单元30接收压力的测量值(对于第二实施方式而言，直接空气质量流量)，并计算包装材料管27内的压力。对于适中的空气流而言，当空气的可压缩性小时，适用以下公式：
p t = p 2 - ( p 2 - p t ) ( p 2 - p t ) = k t · m f 2 ⇒ p t = p 2 - k t · m f 2
( p 1 - p 2 ) = k R · m f 2 - - - ( R 3 ) ⇒ p t = p 2 - k t k R · ( p 1 - p 2 ) - - - ( R 2 )
通过预先进行的测量给出常数kt和kR，参见图3和4，其中针对不同的空气质量流量mf绘制测得的压力差Δp。常数kt用于确定从第一压力计22至包装材料管27的压降。在灌装机的操作过程中，测量压力p1和p2并且持续监测差Δp。然后根据上述的计算由控制单元30计算管内的压力pt。如果压力pt偏离预定的限度，则控制空气质量流量(增加或减少)，使得管内达到正确的压力pt。如果空气质量流量需要增加或减少太多，那么机器可能需要停止，以进行更详细的控制。这可发生在例如管密封件26磨损并需要更换时。在只有第一压力计22并且利用质量流量计28直接测量空气流量的实施方式中，根据以下公式计算包装材料管27的压力pt：
p t = p 1 - k t · m f 2 - - - ( R 1 )
其中，如前，需要通过预先进行的测量建立常数kt。
尽管已经参照优选的实施方式描述了本发明，但是应当理解的是，各种修改可能在本发明的范围内。
在本说明书中，除非另外明确指出，否则词语“或”在运算符的意义上使用，当满足规定条件之一或两者时返回真值，与只需要满足一个条件的运算符“异或”相反。词语“包括”以“包含”的意义使用，而不意指“由……组成”。上面确认的所有现有教导均通过引用并入本文。本文对任何在先公开文档的确认都不应视为承认或表示该在先公开文档的教导在本文日期时是澳大利亚或其他地方的公知常识。

Claims (8)

1.一种灌装机中的设备(1)，所述灌装机包括用于向包装材料管(27)供给液体食品的灌装管、用于向包装材料管(27)供给加压的无菌空气的管(20)以及用于紧靠包装材料管(27)和在管(27)内的任何管(20)进行密封的垫圈(26)，以在所述管(27)中创建超压，所述设备(1)包括用于在管(27)上游的位置处测量管(20)内的第一压力(p1)的第一压力计(22)、用于确定所述管(20)中的空气质量流量(mf)的装置(22，23；28)以及用于接收所测量的参数(p1，mf)的控制单元(30)，所述控制单元(30)适于根据第一预先建立的关系(R1)基于所述空气质量流量(mf)和所述第一压力(p1)计算所述管(27)中的压力(pt)。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中用于确定空气质量流量(mf)的所述装置(22，23)进一步包括用于测量第二压力(p2)的第二压力计(23)，且包装材料管(27)处的压力(pt)由控制单元(30)根据第二预先建立的关系(R2)基于第二压力(p2)和第一压力(p1)之间的压力差(Δp)并基于第一压力(p1)进行计算。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其中精密制造的限制器(24)位于所述第一压力计(22)和所述第二压力计(23)之间，用于获得所述压力计(22，23)之间的压力差的精确测量值。
4.根据权利要求中任一项所述的设备(1)，其中由所述控制单元(30)控制的控制阀(21)被布置在管(20)中，用于控制无菌空气的质量流量(mf)，以控制所述包装材料管(27)内的压力(pt)。
5.一种灌装机，其包括根据权利要求1-4中任一项所述的设备(1)。
6.一种控制灌装机中的包装材料管(27)中的压力的方法，所述灌装机包括用于向包装材料管(27)供给液体食品的灌装管、用于向包装材料管(27)供给加压的无菌空气的管(20)以及用于紧靠包装材料管(27)和在管(27)内的任何管(20)进行密封的垫圈(26)，以在所述管(27)内创建超压，所述方法包括以下步骤：
a)测量位于所述包装材料管(27)上游的无菌空气供给管(20)内的第一压力(p1)，
b)测量所述管(20)中的空气质量流量(mf)，
c)利用压力(p1)和质量流量(mf)计算从所述上游压力(p1)的位置至所述管的压降，以及
d)根据所述第一压力(p1)的位置处的压力减去从该位置至所述包装材料管(27)的压降来计算所述包装材料管(27)处的压力。
7.根据权利要求5所述的方法，其中测量所述管(20)中的空气质量流量(mf)的步骤包括在所述第一压力(p1)的位置上游的位置处测量第二压力(p2)并根据第三预先建立的关系(R3)利用从第二压力(p2)的位置至第一压力(p1)的位置的所述压降来确定所述空气质量流量的步骤。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：
通过控制阀(21)控制所述空气质量流量，以控制所述包装材料管(27)内的压力(pt)。
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