CN105836691B - 一种液体灌装和惰性气体充填保护一体装置及其灌装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，包括下潜式液体气体一体灌装头、上密封件、下密封件、惰性气体控制阀、真空控制阀、真空泵、惰性气体容器、垂直升降装置和控制器；下潜式液体气体一体灌装头包括并排固定连接的下潜式液体灌装头和下潜式气体灌装头。本发明还公开了利用上述液体灌装和惰性气体充填保护一体装置进行液体灌装和惰性气体充填保护一体灌装的方法。本发明的液体灌装和惰性气体充填保护一体装置实现了液体灌装和冲惰性气体设备一体化，克服了现有液体灌装和冲氮分开操作的方法由于分开操作以及操作设备瓶体运输而导致所灌装液体仍然有氧气而导致对所灌装液体惰性气体保护不彻底的缺陷，并且大大降低了设备成本。

Description

一种液体灌装和惰性气体充填保护一体装置及其灌装方法

技术领域

本发明涉及液体灌装技术领域，特别是一种液体灌装和惰性气体充填保护一体装置及其灌装方法。

背景技术

液体灌装广泛应用于日化、油脂等各行业，可对不同高粘度流体进行灌装。灌装是指将特定要求液体或者半流体装入指定容器内的操作。影响液体灌装的因素很多,比如粘度、起泡性以及微小杂质含量等。目前液体灌装的方法主要有以下几种 1. 常压灌装。常压条件下,主要依赖于被灌装液体的自重流进指定容器内。该装置及方法适合普通、无特殊要求液体的灌装。2. 真空和灌装。在低于大气压的条件下对指定液体进行灌装。该装置与方法适用于粘度较大的液体的灌装。3. 等压灌装。在高于大气压的条件下对储存容器充气,使之与灌装设备形成压差, 利用液体自重流进储存容器。该装置与方法适合液体饮料灌装。4. 机械压力灌装。采用液体泵、活塞或者气压泵等机械压力将液体挤入指定容器内。

在液体灌装中，有些液体或者半流体，特别是一些容易被空气氧化的液体，例如深海鱼油、橄榄油等不饱和液体，由于本身的不稳定性或者为了增加样品在运输和存储过程中的稳定性，往往灌装过程中需要加入惰性气体。目前惰性气体的灌装商业化的装置采用惰性气体充填和液体灌装分步进行，一般先将惰性气体充入瓶体，然后通过生产线运输带运输瓶体至液体灌装组件。由于氮气的分子量为28，与空气平均分子量29非常相近，氮气密度略微低于空气密度，并且瓶体在运输途中处于运动中以及室内可能存在的空气流通，而导致充入瓶体的氮气非常容易与空气混合，从而使氮气的惰性保护功能丧失或者降低，影响产品质量。因此将惰性气体与液体灌装充填一体实现，可以降低空气混入氮气瓶中的可能，并且减少生产步骤。

本发明针对目前还没有将灌装和惰性气体充填一步实现的装置，设计开发出灌装和惰性气体充填一步实现的装置，降低设备成本的同时提高产品品质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中克服现有液体灌装生产线技术中冲惰性气体保护与液体灌装分步进行，导致充入瓶体的氮气容易与空气混合，从而使氮气的惰性保护功能丧失或者降低，影响产品质量的技术问题，提供一种液体灌装和惰性气体充填保护一体的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，包括下潜式液体气体一体灌装头、上密封件、下密封件、惰性气体控制阀、真空控制阀、真空泵、惰性气体容器、垂直升降装置和控制器；所述下潜式液体气体一体灌装头包括并排固定连接的下潜式液体灌装头和下潜式气体灌装头；

所述下潜式液体灌装头通过液体管路与待灌装液体连通，所述液体管路或下潜式液体灌装头设有液体控制阀；所述下潜式气体灌装头与气体管路连通，所述气体管路分出与惰性气体容器相连的第一气体支路和与真空泵相连的第二气体支路；所述第一气体支路上设有惰性气体控制阀，所述第二气体支路上设有真空控制阀；或在第一气体支路和第二气体支路的交汇处设有一个三通阀，三通阀的一端与气体管路连通，另外两端分别与第一气体支路和第二气体支路连通；所述上密封件套装在下潜式液体灌装头上；所述下密封件套装或塞在待灌装容器的开口处，所述下密封件具有活动开口；所述液体控制阀、惰性气体控制阀和真空控制阀与控制器电性连接；所述下潜式液体气体一体灌装头通过垂直升降装置进行垂直升降。

优选的，所述下密封件为具有弹性的塑料或者橡胶材质，起到密封瓶口，防止漏气的功能；下潜式液体气体一体灌装头在离开下密封件时，下密封件的活动开口能够恢复原状，起到暂时性的密封效果。

优选的，所述下密封件上的活动开口为圆形或十字形； 所述下密封件上的活动开口也可以是其他形状，例如半圆形等等，只要能够在下潜式液体气体一体灌装头在离开下密封件时，下密封件的活动开口能够恢复原状，起到暂时性的密封效果即可。

优选的，所述上密封件的上方还设有可调式限位器；所述可调式限位器固定于下潜式液体灌装头上，并且可以根据待灌装容器的高度调节其固定于下潜式液体灌装头上的位置，以限制下密封件在下潜式液体灌装头上移动的距离，确保上密封件能与下密封件紧密接触，保证灌装过程的密封性。

优选的，所述下潜式液体气体一体灌装头下方还设有定时移动的流水线，不断将套装或塞有下密封件的待灌装容器输送到下潜式液体气体一体灌装头下方。

优选的，所述下潜式液体灌装头的出液口低于下潜式气体灌装头的出气口，可以避免待灌装液体污染下潜式气体灌装头。

本发明的第二目的在于提供一种液体灌装和惰性气体充填保护一体灌装方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

（1）液体灌装和惰性气体充填保护一体装置启动时，液体控制阀、惰性气体控制阀和真空控制阀均处于关闭状态；下潜式液体气体一体灌装头在垂直升降装置的驱动下向下运动直至贯穿下密封件中部的活动开口，达到灌装位置，此时下潜式液体灌装头和下潜式气体灌装头均位于待灌装容器的内部，上密封件、下密封件以及待灌装容器的开口借助灌装头对瓶体的压力紧密结合在一起，达到密封效果；

（2）控制器打开液体灌装阀，将液体灌装进入待灌装容器；

（3）液体灌装完成后，控制器关闭液体灌装阀，然后打开真空阀，抽真空；

（4）当达到所需真空度的时候，控制器关闭真空阀；控制器打开惰性气体控制阀，充入惰性气体；

（5）控制器将下潜式液体气体一体灌装头提起，下密封件同时恢复到关闭状态，完成液体灌装。

优选的，所述步骤（3）和（4）中抽真空和充入惰性气体操作过程重复三次，以达到更好的去除空气的效果。

本发明的有益效果是，本发明的液体灌装和惰性气体充填保护一体装置实现了液体灌装和冲惰性气体设备一体化，克服了现有液体灌装和冲氮分开操作的方法由于分开操作以及操作设备瓶体运输而导致所灌装液体仍然有氧气而导致对所灌装液体惰性气体保护不彻底的缺陷，并且大大降低了设备成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的液体灌装和惰性气体充填保护一体装置的优选实施例的结构示意图；

图2是本发明的液体灌装和惰性气体充填保护一体装置的另一优选实施例的结构示意图。

图中：1. 液体控制阀；2. 下潜式液体灌装头；3. 可调式限位器；4. 上密封件；5.下密封件；6. 下潜式气体灌装头；7.控制器；8. 真空控制阀；9惰性气体控制阀；10.真空泵；11.惰性气体容器；12.液体管路；13. 气体管路；14. 第一气体支路；15. 第二气体支路。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，包括下潜式液体气体一体灌装头、上密封件4、下密封件5、惰性气体控制阀9、真空控制阀8、真空泵10、惰性气体容器11、垂直升降装置和控制器7；下潜式液体气体一体灌装头包括并排固定连接的下潜式液体灌装头2和下潜式气体灌装头6，下潜式液体灌装头2的出液口低于下潜式气体灌装头6的出气口；

下潜式液体灌装头2通过液体管路12与待灌装液体连通，下潜式液体灌装头2上设有液体控制阀1；下潜式气体灌装头6与气体管路13连通，气体管路13分出与惰性气体容器11相连的第一气体支路14和与真空泵10相连的第二气体支路15；第一气体支路14上设有惰性气体控制阀9，第二气体支路15上设有真空控制阀8；上密封件4套装在下潜式液体灌装头2上；下密封件5套装在待灌装容器的开口上方，下密封件5中部具有圆形活动开口，圆形活动开口的一部分与下密封件5的本体相连，当下潜式液体气体一体灌装头在离开下密封件5时，下密封件5的活动开口能够恢复原状，起到暂时性的密封效果；液体控制阀1、惰性气体控制阀9和真空控制阀8与控制器7电性连接；所述下潜式液体气体一体灌装头通过垂直升降装置进行垂直升降，垂直升降装置可以选用现有技术中的装置，例如，垂直升降装置可以由一个工作平台、与工作平台相垂直连接的丝杆及步进电机组成，下潜式液体气体一体灌装头固定在工作平台上，通过丝杆及步进电机实现下潜式液体气体一体灌装头的垂直升降。

使用上述液体灌装和惰性气体充填保护一体装置进行灌装的方法包括如下步骤：

（1）液体灌装和惰性气体充填保护一体装置启动时，液体控制阀1、惰性气体控制阀9和真空控制阀8均处于关闭状态；下潜式液体气体一体灌装头在垂直升降装置的驱动下向下运动直至贯穿下密封件5中部的活动开口，达到灌装位置，此时下潜式液体灌装头2和下潜式气体灌装头6均位于待灌装容器的内部，上密封件4、下密封件5以及待灌装容器的开口借助下潜式液体气体一体灌装头对瓶体的压力紧密结合在一起，达到密封效果；

（2）控制器7打开液体灌装阀1，将液体灌装进入待灌装容器；

（3）液体灌装完成后，控制器7关闭液体灌装阀1，然后打开真空阀10，抽真空；

（4）当达到所需真空度的时候，控制器7关闭真空泵10；控制器7打开惰性气体控制阀9，充入惰性气体；上述抽真空和充入惰性气体的过程重复三次；

（5）控制器7将下潜式液体气体一体灌装头提起，下密封件5同时恢复到关闭状态，完成液体灌装。

实施例2

如图2所示液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，其与实施例1的区别在于下密封件5中部具有十字形开口；且下密封件5塞在待灌装容器的开口处，下密封件5的上端与灌装容器的开口齐平。

实施例3

液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，其与实施例1的区别在于，由一个三通阀取代了惰性气体控制阀9和真空控制阀8，三通阀与控制器7电性连接；三通阀的一端与气体管路13连通，另外两端分别连接第一气体支路14和第二气体支路15。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，其特征在于，包括下潜式液体气体一体灌装头、上密封件、下密封件、惰性气体控制阀、真空控制阀、真空泵、惰性气体容器、垂直升降装置和控制器；所述下潜式液体气体一体灌装头包括并排固定连接的下潜式液体灌装头和下潜式气体灌装头；

所述下潜式液体灌装头通过液体管路与待灌装液体连通，所述液体管路或下潜式液体灌装头设有液体控制阀；所述下潜式气体灌装头与气体管路连通，所述气体管路分出与惰性气体容器相连的第一气体支路和与真空泵相连的第二气体支路；所述第一气体支路上设有惰性气体控制阀，所述第二气体支路上设有真空控制阀；或在第一气体支路和第二气体支路的交汇处设有一个三通阀；所述上密封件套装在下潜式液体灌装头上；所述下密封件套装或塞在待灌装容器的开口处，所述下密封件具有活动开口；所述液体控制阀、惰性气体控制阀和真空控制阀与控制器电性连接；所述下潜式液体气体一体灌装头通过垂直升降装置进行垂直升降。

2.如权利要求1所述的液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，其特征在于，所述下密封件为具有弹性的塑料或者橡胶材质。

3.如权利要求1所述的液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，其特征在于，所述下密封件上的活动开口为圆形或十字形。

4.如权利要求1所述的液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，其特征在于，所述上密封件的上方还设有可调式限位器。

5.如权利要求1所述的液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，其特征在于，所述下潜式液体气体一体灌装头下方还设有定时移动的流水线，不断将套装或塞有下密封件的待灌装容器输送到下潜式液体气体一体灌装头下方。

6.如权利要求1所述的液体灌装和惰性气体充填保护一体装置，其特征在于，所述下潜式液体灌装头的出液口低于下潜式气体灌装头的出气口。

7.一种液体灌装和惰性气体充填保护一体灌装方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)液体灌装和惰性气体充填保护一体装置启动时，液体控制阀、惰性气体控制阀和真空控制阀均处于关闭状态；下潜式液体气体一体灌装头在垂直升降装置的驱动下向下运动直至贯穿下密封件中部的活动开口，达到灌装位置，此时下潜式液体灌装头和下潜式气体灌装头均位于待灌装容器的内部，上密封件、下密封件以及待灌装容器的开口借助下潜式液体气体一体灌装头对瓶体的压力紧密结合在一起，达到密封效果；

(2)控制器打开液体灌装阀，将液体灌装进入待灌装容器；

(3)液体灌装完成后，控制器关闭液体灌装阀，然后打开真空阀，抽真空；

(4)当达到所需真空度的时候，控制器关闭真空阀；控制器打开惰性气体控制阀，充入惰性气体；

(5)控制器将下潜式液体气体一体灌装头提起，下密封件同时恢复到关闭状态，完成液体灌装。

8.如权利要求7所述的液体灌装和惰性气体充填保护一体灌装方法，其特征在于所述步骤(3)和(4)中抽真空和充入惰性气体操作过程重复三次。