CN105730751B - 具有流体泵组件的包装机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有流体泵组件的包装机。本发明涉及一种具有星形缸型的流体泵组件(6)的包装机(1)，该组件(6)包括多个泵(12)，所述多个泵至少为三个泵。各泵(12)具有在缸体(14)中被引导的活塞(13)、高压端口(24)和低压端口(25)。设置歧管(26)以连接第一组(G1)的第一级泵(12a)的高压端口(24)，使得第一组的泵(12a)以并联方式可操作地连接，而至少一个第二级泵(12b)与第一组(G1)的泵(12a)以串联方式可操作地连接。本发明还涉及一种用于在具有流体泵组件(6)的包装机(1)中产生真空的方法。

Description

具有流体泵组件的包装机
技术领域
本发明涉及一种包括星形缸型(radial cylinder type)的流体泵组件(fluidpump assembly)的包装机，本发明还涉及在包装机中产生真空的方法。
背景技术
包装机具有若干不同类型。例如，从DE 10 2012 017 827 A1已知腔包装机。在DE10 2010 013 889 A1中公开了一种带式腔包装机。在DE 10 2012 024 725 A1中公开了一种热成型包装机。在DE 10 2012 004 372 A1中说明了一种盘密封包装机(tray sealingpackaging machine)，也被简称为盘密封机。通常地，本发明意义上的包装机可以具有如下特征：包装机典型地包括密封工具或密封站，以用于将盖箔(cover foil)气密密封到填满的包装件。前述文献的公开内容中的关于不同类型的包装机的详细说明被合并于此。
从例如U.S.2,404,175、DE 33 12 970 C2、DE 196 26 938 A1或DE 199 48 445A1已知星形缸型的流体泵组件。这种星形缸型的流体泵组件包括从为各个泵提供驱动的中心径向突出的多个泵。典型地，如后两个参考文献所公开的，这种流体泵组件被用于机动车工业，例如用于车辆制动系统。
DE 90 07 487 U1公开了一种具有三个活塞泵的星形缸型的流体泵组件。
星形缸泵在基本构造上相当于一种具有从中心点向外“辐射”的多个带活塞缸体的星形发动机。该构造像一个星形。因此，该构造也可以被称作“星形泵组件”。
该星形缸泵提供了产生低噪音与输出更平滑、恒定的组合的优点。这通过对多个泵中的每一个泵依次操作来实现。星形缸型的流体泵组件的另一种表达简称为“星形活塞泵”。
发明内容
本发明的一个目的是为包装机提供一种改善了的产生真空的方式。
本发明的目的分别通过具有方案1的特征的、包括流体泵组件的包装机、特别是具有方案1的特征的、包括流体泵组件的真空腔包装机以及通过具有方案13的特征的、用于产生真空的方法来实现。在从属技术方案中涉及的是本发明的有利实施方式。
本发明涉及具有星形缸型的流体泵组件或简称为星形活塞泵组件的包装机。该泵组件包括多个单独的泵，该多个单独的泵至少为三个泵，例如为三个、四个、五个、六个或八个泵。所有这些泵离开共同中心而径向突出。各泵可以具有相同的构造，并且可以具有相同或大致相同的泵送能力。例如，泵与泵之间的泵送能力的差最大可以为+/-2％或+/-5％。
根据本发明，设置歧管以连接第一组的泵的高压端口，使得该组的泵(为了容易理解称之为第一级泵)以并联的方式可操作地连接，在这种情况下至少一个第二级泵或多个第二级泵以串联的方式可操作地连接到第一组的泵。在本文中，“可操作地连接”并不是指泵的空间配置，而是指泵的高压端口与低压端口被分别连接的功能配置。特别地，通过相应地将所有泵的低压端口连接或将各泵的高压端口连接从而使若干个泵以并联方式连接。当一个泵的高压端口被连接到另一个泵的低压端口时，两个泵以串联的方式可操作地连接。
在本发明的上下文中，各泵的“低压端口”是指，在该泵以抽吸泵或真空泵的形式操作时，该泵的抽吸流体(或相应地抽吸空气)的端口。另一方面，“高压端口”是指泵将高压流体传送至的端口。所有泵都可以是真空泵或气泵。
第一级泵的高压端口的通过歧管进行的创造性的连接提供了能够快速生产特定真空压力的优点，这是因为若干第一级泵共同参与产生该真空。特别地，该歧管可以与可关闭的第一端口、也就是第一排出端口(以下称为真空端口)连接，由第一级泵抽吸的空气(或其他流体)能够被传送到该第一排出端口。接下来，使至少一个或若干个第二级泵以串联方式可操作地连接到第一组的泵提供产生更低的真空压力的能力。通过关闭第一(真空)端口且打开在第二级泵的第一(真空)端口所在侧的相反侧的第二端口、也就是第二排出端口(以下称为第二真空端口)来实现上述过程。在第二操作模式中，利用第一级泵和以串联方式可操作地连接的至少一个第二级泵抽出真空。综上，本发明的流体泵组件提供了用于快速产生第一真空度的第一操作模式以及用于实现更低的真空度的第二操作模式。
为了实现该目的，第二级泵或在操作上与第一组的泵最接近的至少该一个第二级泵以串联方式连接到第一级泵的高压端口。例如，第二级泵的低压端口可以可操作地连接到与第一级泵的高压端口连接的歧管。
意外地，结果证明使用这里所述的流体泵组件对于在包装机内产生真空是理想的。一方面，流体泵组件在被用作真空泵组件时允许迅速产生真空且允许产生非常低的真空压力。这提高了包装机的生产率，即在特定时间内能够完成的包装件的数量。另一方面，流体泵组件非常紧凑且不会产生处于显著水平的噪声。
流体泵组件中的各泵优选地具有10cm3的最大容积，优选地约5cm3。该值涉及各泵的缸体的内部容积或涉及在泵的活塞的一个完整操作周期由泵传送的流体体积。例如，5cm3的体积能够通过操作直径为23mm且移动幅度为12mm的活塞来实现。
为了使操作容易，流体泵组件的所有泵由共同的驱动轴驱动。例如，可以设置偏心驱动轴或外偏心挺杆、诸如冲程环以依次对各泵进行循环操作。同时，这将确保流体泵组件的平稳、低噪音的操作。
结果证明，当第一组的第一级泵包括两个、三个或四个单独的泵时是有利的。这样，与仅单个泵相比，通过乘以参与的第一级泵的数量得到用于生产真空的可用泵送能力，从而确保了迅速产生第一真空度。
至少一个第二级泵优选地包括第二组的泵，第二组的泵以并联方式彼此可操作地连接。然而，该第二组的泵仍共同地以串联方式可操作地连接到第一级泵。设置组的第二级泵允许更迅速地实现第二、较低的真空度。
除了具有这种以并联方式彼此连接的第二组的第二级泵，或者可选地，可以具有以串联方式彼此可操作地连接的多个第二级泵。以串联方式彼此连接的泵的(组的)数量在总数上越多，能够通过流体泵组件产生的真空压力越低。
例如，第二级泵可以包括以串联方式相互可操作地连接的至少两个或三个泵。连同第一级泵，相应地总共具有三“级”或四“级”泵。假设总共具有足够数量的泵，当然可以想到具有大于三个的以串联方式彼此连接的第二级泵。
优选地，在泵的高压端口处设置止回阀和/或在泵的低压端口处设置止回阀。还可以在流体泵组件中的各个泵的高压端口处具有一个止回阀并且在低压端口处具有另一止回阀。止回阀能够防止流体回流，并且由此确保可靠的操作。
在流体泵组件的有利构造中，设置第二歧管以连接第一组的第一级泵的低压端口。这将确保对于每个泵相同的操作条件。另外，这提供了仅需要从第二歧管到待被抽空的腔或容积的单个抽吸端口的优点。
包装机本身可以是例如腔包装机、带式腔包装机、盘密封包装机或热成型包装机。特别地，这种包装机的密封站可以设置有根据本发明的作为真空泵组件操作的流体泵组件。
本发明的另一方面是利用星形缸型的流体泵组件在包装机、特别是真空腔包装机中产生真空的方法。该组件包括多个泵，该多个泵至少为三个泵，各泵具有在缸体中被引导的活塞、高压端口和低压端口。该方法包括如下步骤：
-操作第一组的第一级泵以在第一真空端口处产生真空，第一组的泵中的各泵彼此以并联方式可操作地连接，
-关闭第一真空端口，
-操作第一组的第一级泵以及以串联方式与第一组的泵可操作地连接的至少一个第二级泵，从而共同在第二真空端口处产生真空。
如上所述，该方法允许利用第一方法步骤(或相应地利用第一操作模式)更快速地产生第一真空度，利用第三方法步骤(或相应地利用第二操作模式)产生更低真空度。这使得本发明在包装工业、特别是在包装机方面的使用特别有吸引力。
优选地，所有泵由共同的驱动轴驱动。
优选地，该至少一个第二级泵的操作包括通过以串联方式彼此可操作地连接且以串联方式与第一组的第一级泵可操作地连接的多个泵产生真空。这允许与具有仅一个第二级泵的情况相比产生更低的真空度。
根据本发明的方法还可以包括对压力或流逝时间的监视以及当达到预定压力或流逝预定时间时相应地关闭第一真空端口。例如，可以相应地从开始操作泵运行或从打开第一真空端口时测量持续时间。
附图说明
以下将参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
图1示出根据本发明的包装机的立体图。
图2示出流体泵组件的实施方式的示意图。
图3示出流体泵组件的实施方式的立体图。
图4至图7分别示出流体泵组件的不同功能布局的示意图。
在附图中，相同或相应的组件被标以相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出本发明的包装机1的立体图。包装机1被实施为包括壳体2的(真空)腔包装机，壳体2包含真空腔3，可以通过可枢转盖4封闭真空腔3。这里被构造为纵向密封条5的密封工具5被配置在真空腔3内。
流体泵组件6(见下文)被包含在壳体2内。流体泵组件6包括被配置于真空腔3的壁的抽吸开口或抽吸端口7。根据期望，抽吸端口7可以包括若干开口。流体泵组件6还包括配置于壳体2的外壁10并使流体泵组件6与环境(也就是与周围气压)连通的第一(真空)端口8(也就是第一排出端口)和第二(真空)端口9(也就是第二排出端口)。根据期望，在壳体2内，第一(真空)端口8、第二(真空)端口9还可以彼此重合或可以彼此连接，使得仅有一个开口引出壳体2。
此外，包装机1包括诸如控制钮的控制元件11。包装机还可以包括显示器(未示出)。
在操作中，将待被气密密封的包装件置于真空腔3内。典型地为袋的包装件的开口被置于密封条5的上方。在关闭盖4并操作控制元件11之后，流体泵组件6被操作为真空泵组件。这样做，如后面说明的，经由抽吸端口7从真空腔3抽吸剩余的空气并经由第一(真空)端口8、第二(真空)端口9将该剩余的空气排出到环境中。当已经实现期望的真空度时，经由密封条5通过施加预定压力和密封温度而对包装件进行密封。随后，打开盖4以从腔包装机1移除被气密密封的包装件。
图2示出根据本发明的星形缸型的流体泵组件的示意性布局，该流体泵组件简称为星形活塞泵组件。该流体泵组件6包括五个单独的泵12。各泵12具有在缸体14内被引导以进行往复运动的活塞13。各泵12的尺寸以及缸体14内的各活塞13的运动的冲程或幅度均相等。因此，各泵12具有相同的泵送能力。
上述五个泵12以等距方式配置，从而产生了星形构造，在该星形构造中各泵的轴线在共同中心15处彼此相交。共同的驱动轴16配置在该中心15处。驱动轴16能够绕着其轴线(在中心15处)转动，从而可转动地驱动与驱动轴16连接的转动环17。偏心挺杆18偏心地配置在转动环17上。各泵12设置有杆或机械连杆19，该杆或机械连杆19在内端处与偏心挺杆18可枢转地连接、在外端处与各自的活塞13可枢转地连接。
在操作中，当驱动轴16绕着其轴线(在中心15处)如箭头A所示一样转动时，偏心挺杆18绕着驱动轴16在圆形轨迹上移动。这将使得活塞13进行往复运动，也就是使得所有泵12进行动作。各泵12在泵送循环中在与相邻的泵12不同的相位操作。在利用360°表示完整的泵送循环时，两个相邻泵12之间的相位差等于360°除以泵12的总数。在具有五个泵的该情形下，相邻泵之间的相位差等于72°。
图3示出了流体泵组件6的立体图。流体泵组件6包括例如由塑料材料或铸造金属制成的泵壳体。所有的六个泵12都被容纳在同一个泵壳体中。电动马达21配置在泵壳体的上方。经由配线22为马达21供电，马达21被构造成可转动地驱动驱动轴16。
对于每个泵，连接块23从大致盘形的泵壳体沿径向向外突出。各连接块23容纳各泵12的高压端口24和低压端口25。当作为真空泵运行时，泵12从低压端口25抽吸空气并且在其高压端口24处排出处于较高压状态的被压缩空气。
第一歧管26与若干泵12的高压端口24可操作地连接，在本实施方式中与三个泵12a的高压端口24可操作地连接。第一歧管26包括多个柔性管27，该多个柔性管27彼此相互连接并且相应地通过塑料连接件28与端口24连接。连接件中的一个连接件被构造为T形接头连接件28a。另一个连接件28b具有十字形构造，也就是连接件28b具有四个出口。对于在每个连接块23内的各端口24、25，均配置了被构造成防止回流的止回阀29。在高压端口24处的止回阀29能够防止流体回流到对应的泵12，而在低压端口25处的止回阀29能够防止流体从对应的泵回流。
其他泵12b至12d通过另一歧管33可操作地连接，歧管33也包括通过连接件28而相互连接的多个柔性管27。收容第二隔断阀34的线性连接件28构成流体泵组件的第二真空端口9。
图4示出在本发明的流体泵组件6中的若干个泵的功能布局的第一实施方式的示意性布局。在该实施方式中，流体泵组件6包括六个泵12，该六个泵12也以星形构造配置在共同的泵壳体内。各泵12在其高压端口24处设置有止回阀29且在其低压端口25处设置有第二止回阀29。
组G-1的三个泵12a的高压端口24(下称“第一级泵12a”)通过第一歧管26彼此相互连接。该三个第一级泵12a的与高压端口24相反的低压端口25通过第二歧管30可操作地彼此连接。第二歧管30直接连接到通向真空腔3的抽吸端口7，从而使三个第一级泵12a的每一个的低压端口25与真空腔3连接。另一方面，第一歧管26经由隔断阀31和止回阀29连接到流体泵组件6的第一真空端口8。隔断阀31可以在打开状态和关闭状态之间切换。
其他三个泵12形成第二组G-2并接着被称为“第二级泵12b”。低压端口25通过第三歧管32被彼此连接并且被连接到第一歧管26。这三个第二级泵12b的与低压端口25相反的高压端口24通过第四歧管33被彼此连接。第四歧管经由第二隔断阀34通向第二真空端口9，第二隔断阀34也可以在打开状态和关闭状态之间切换。
重要的是应当注意，组G-2的第二级泵12b与第一组G-1的第一级泵12a以串联方式可操作地连接，也就是第二级泵12b的低压端口25与第一级泵12a的高压端口24连接。
图4以虚线示出流体泵组件6额外在第二歧管30和第三歧管32之间包括旁路B的可选构造。可控制的隔断阀V1配置于旁路B，而第二、额外的可控制的隔断阀V2配置在第一歧管26和第三歧管32之间。
在流体泵组件6的这一可选构造的第一操作模式中，隔断阀V1被打开而另一隔断阀V2被关闭。因此，第二歧管30、第三歧管32经由旁路B连接，使得所有六个泵12a、12b以并联方式被彼此可操作地连接，也就是所有六个泵12a、12b的低压端口25均被联接到抽吸端口7。因为所有六个泵12a、12b共同参与，因此这允许非常迅速地产生第一真空度。
在可选构造的第二操作模式中，隔断阀V1关闭而第二隔断阀V2打开。在第二模式中，操作与上文参照图4说明的第二操作模式对应，其中三个第二泵12b与组G1的第一级泵12a以串联方式操作。因此，在该第二操作模式中，存在泵的两个等级，从而允许产生更低的真空度。
在本发明的任何实施方式中的流体泵组件6的每个实施方式中，均能够配置对应的旁路B和可切换的隔断阀V1、V2。
图5示出在本发明的流体泵组件6中的六个泵12的功能配置的第二实施方式。该实施方式基本对应于上述图4的实施方式，除了第二组G-2的第二级泵12b这次仅包括两个泵12b(代替三个泵)。第三第二级泵12c与第四歧管33可操作地连接并且由此与组G-2串联连接。这通过使该第三泵12c的低压端口25与第四歧管33连接来实现。另一方面，该第三第二级泵12c的高压端口24经由止回阀29和第二隔断阀34通向第二真空端口9。
图6示出本发明的流体泵组件6中的六个泵12的功能配置的第三实施方式。在该实施方式中，泵的第一组G-1包括以并联方式彼此连接的四个第一级泵12a。这通过利用通向第一真空端口8的第一歧管26将这四个泵12a的高压端口24连接而实现。这四个第一级泵12a的低压端口25通过第二歧管30彼此连接。
除了设置了组G-1的第一级泵12a，还设置了两个第二级泵12b、12c。这些第二级泵12b、12c以串联方式彼此可操作地连接并连接到第一组G-1。为此，一个第二级泵12b的低压端口25可操作地连接到第一歧管26，而该泵12b的高压端口24可操作地连接到另一第二级泵12c(称作第三等级泵)的低压端口25。另一方面，该第三等级泵12c的高压端口24经由第二隔断阀34通向第二真空端口9。
最终，图7示出在本发明的流体泵组件6中的六个泵12的功能配置的第四实施方式。该构造通过图3所示的配置实现。在该实施方式中，与图4和图5的实施方式中的一样，泵12的第一组G-1也包括以并联的方式彼此连接的三个第一级泵12a。三个第二级泵12b、12c、12d以串联方式彼此可操作地连接并且连接到组G-1的第一级泵12a。与第一级泵12a的高压端口24相互连接的第一歧管26通向第一真空端口8，而与第一级泵12a的低压端口25连接的第二歧管30通向抽吸端口7。与组G-1的第一级泵12a在功能上最远的第二级泵12d、也就是第四等级泵12d的高压端口通向第二真空端口9。
以下将对本发明的包装机1的操作、也就是根据本发明的方法的优选实施方式进行说明。
在第一操作模式中，也就是在关闭包装机1的盖4之后，利用以并联方式彼此连接的组G-1的第一级泵12a产生第一真空度。为此，经由抽吸端口7从真空腔3抽吸空气并经由第一真空端口8排出空气。在该第一操作模式中，第一隔断阀31处于打开状态。归因于构成第一组G-1的两个、三个或更多个泵12a的大的总容量，可以更快地获得期望的第一真空度。
可选地，能够控制(例如从产生真空开始)流逝的时间或当前真空腔3中的压力。在流逝特定时间之后或在真空腔3内到达特定真空度之后，流体泵组件6从第一操作模式切换到第二操作模式。为此，第一隔断阀31关闭，而第二隔断阀34打开。现在，利用流体泵组件6的所有泵12、也就是利用第一级泵12a和第二级泵12b、12c、12d产生真空。这使得能够产生更低的真空度。
例如3到25豪巴(mbar)、例如为15豪巴或5豪巴的第二真空度能够在大约两分钟内实现，优选地在大约一分钟内实现。真空腔3典型地具有4到8升、例如5升的容积。
本发明可以在若干方面与以上示出并说明的特定实施方式偏离。已经指出的是，流体泵组件6可以例如包括五个或六个泵12。但是也可以想到仅具有三个或四个泵12或具有多于六个泵12的实施方式。上述两个隔断阀31和34中的每一个隔断阀同样是可选的并且能够被省略。
根据这里所述的任何实施方式的流体泵组件其本身均可以构成本发明，而不受其在包装机中的使用以及安装的限制。

Claims (15)

1.一种包装机(1)，所述包装机(1)具有星形缸型的流体泵组件(6)，所述流体泵组件(6)包括多个泵(12)，所述多个泵至少为三个泵，各泵(12)具有在缸体(14)中被引导的活塞(13)，各泵(12)具有高压端口(24)和低压端口(25)，其中设置第一歧管(26)以连接第一组(G1)的第一级泵(12a)的所述高压端口(24)，使得所述第一组的泵(12a)以并联方式可操作地连接，至少一个第二级泵(12b、12c、12d)与所述第一组(G1)的泵(12a)以串联方式可操作地连接。
2.根据权利要求1所述的包装机，其特征在于，所述至少一个第二级泵(12b、12c、12d)与所述第一组(G1)的第一级泵(12a)的高压端口(24)以串联方式可操作地连接。
3.根据权利要求1或2所述的包装机，其特征在于，所有泵(12)均由共同的驱动轴(16)驱动。
4.根据权利要求1或2所述的包装机，其特征在于，所述第一组(G1)的第一级泵(12a)包括两个、三个或四个泵(12a)。
5.根据权利要求1或2所述的包装机，其特征在于，所述至少一个第二级泵(12b)包括第二组(G2)的泵(12b)，所述第二组的泵(12b)以并联的方式彼此可操作地连接。
6.根据权利要求1或2所述的包装机，其特征在于，所述至少一个第二级泵(12b、12c、12d)包括以串联方式相互可操作地连接的多个泵(12b、12c、12d)。
7.根据权利要求6所述的包装机，其特征在于，多个所述第二级泵(12b、12c、12d)中的至少一个第二级泵包括泵(12b)的组，该组的泵(12b)以并联的方式彼此可操作地连接。
8.根据权利要求6所述的包装机，其特征在于，所述第二级泵(12b、12c、12d)包括以串联方式相互可操作地连接的至少两个或三个泵(12b、12c、12d)。
9.根据权利要求1或2所述的包装机，其特征在于，在泵(12)的所述高压端口(24)处和/或在泵(12)的所述低压端口(25)处设置止回阀(29)。
10.根据权利要求1或2所述的包装机，其特征在于，设置第二歧管(30)以连接所述第一组(G1)的第一级泵(12a)的所述低压端口(25)。
11.根据权利要求1或2所述的包装机，其特征在于，所述泵(12)能够在第一构造和第二操作模式之间切换，在所述第一构造中，所有泵(12)以并联方式彼此可操作地连接，在所述第二操作模式中，所述第二级泵(12b、12c、12d)以串联方式与所述第一组(G1)的泵(12a)可操作地连接。
12.根据权利要求10所述的包装机，其特征在于，在所述第二歧管(30)和所述至少一个第二级泵(12b)之间设置包括可控隔断阀(V1)的旁路(B)，在所述第一歧管(26)和所述至少一个第二级泵(12b)之间设置第二可控隔断阀(V2)。
13.一种用于在具有星形缸型的流体泵组件(6)的包装机中产生真空的方法，所述流体泵组件(6)包括多个泵(12)，所述多个泵至少为三个泵，各泵(12)具有在缸体(14)中被引导的活塞(13)，各泵(12)具有高压端口(24)和低压端口(25)，该方法包括如下步骤：
-操作第一组(G1)的第一级泵(12a)以产生真空，并将由所述第一组(G1)的第一级泵(12a)抽吸的空气传送至第一端口(8)，所述第一组(G1)的第一级泵(12a)中的各泵以并联的方式可操作地连接，
-关闭第一端口(8)，
-操作所述第一组(G1)的第一级泵(12a)以及以串联方式与所述第一组(G1)的第一级泵(12a)可操作地连接的至少一个第二级泵(12b、12c、12d)以产生真空并将由所述第一组(G1)的第一级泵(12a)以及所述至少一个第二级泵(12b、12c、12d)抽吸的空气传送至第二端口(9)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，操作所述至少一个第二级泵(12b、12c、12d)包括通过多个泵(12b、12c、12d)产生真空，所述多个泵(12b、12c、12d)以串联方式彼此可操作地连接且以串联方式与所述第一组(G1)的第一级泵(12a)可操作地连接。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括监视压力或流逝时间，在已经达到预定压力或已经流逝预定时间时相应地关闭所述第一端口(8)。
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