CN106044685B - 用于在灌装设备中改变灌装产品的体积流量的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在灌装设备中改变灌装产品的流量的装置(1)，其包括与流入部(10)和流出部(12)连接的控制腔(2)以及容纳在控制腔(2)中的控制部件(3),该控制部件通过与设置在控制腔(2)外部的驱动装置(4)相互作用而能够在控制腔(2)中移动,其中控制腔(2)的横截面在控制腔(2)朝向流入部(10)的末端部和控制腔(2)朝向流出部(12)的末端部之间连续地变化。

Description

用于在灌装设备中改变灌装产品的体积流量的装置
技术领域
本发明涉及一种用于在灌装设备中、特别是在饮料灌装设备中改变灌装产品的体积流量的装置。
背景技术
在饮料灌装设备中已知，将灌装产品注入待灌装的容器中，其中，在实际的灌装过程中，灌装产品的体积流量能够在两种不同的体积流量之间往复地切换。此处的优点例如为，在灌装过程开始时首先以减小的体积流量灌注，随后在灌装过程的主要部分中以较高的体积流量灌注并且再次以减小的体积流量灌注直到灌装过程结束。在灌装过程开始时使用减小的体积流量确保了灌装产品不会在待灌装的容器中过度地起泡，因为在灌装过程开始时灌装产品在还未灌装的容器中的降落高度是最大的而且因此起泡倾向也是最大的。而在灌装过程的主要部分中可以通过以较高的体积流量的灌注保证快速的填充。再次减小体积流量直到灌装过程结束，从而在存在预设的断开标准(例如预设的灌装体积、预设的灌装高度或预设的灌装重量)的情况下确保限定地切断灌装产品流。另外，在灌装过程结束时通常到达待灌装容器、例如待灌装瓶的瓶颈区域，在瓶颈区域中待灌装容器的横截面减小并且直到灌装过程结束时，在保持不变的体积流量的条件下容器中的灌装产品水平面相应地非常迅速地抬升。通过减小体积流量直到灌装过程结束可以相应地实现调整几乎完全填充的容器的瓶颈区域中的灌装产品水平面的抬升速度，从而可以可靠地并且在灌装产品不溢出的条件下结束灌装过程。
为了在灌装设备的填充装置中在两个不同的体积流量之间往复地切换，已知的是，改变灌装阀的位置，其中，灌装阀同时具有用于结束和启动灌装产品流的关闭功能。
另外还已知，灌装产品的体积流量通过产品节流阀而在两个不同的体积流量之间往复地切换。在此，产品节流阀通常以波纹管(Balg)的形式设置，其能减小或增大在引导产品的路径上的流通横截面。
同样还已知体积流量的按比例调节，例如在DE 10 2012 211 926 A1中已知地,其中，通过调节阀实现体积流量的调整。该调节阀中通过设置波纹伸缩管(Faltenbalg)提供了一种卫生的设计方案。
发明内容
由已知的现有技术出发，本发明的目的在于说明一种用于在灌装设备中改变灌装产品的体积流量的、进一步改进的装置。
该目的通过用于在灌装设备中改变灌装产品的体积流量的装置得以实现。有利的扩展方案在从属权利要求中给出。
相应地提出了一种用于在灌装设备中改变灌装产品的流量的装置，其包括与流入部和流出部连接的控制腔以及容纳在控制腔中的控制部件,该控制部件通过与设置在控制腔外部的驱动装置相互作用而能够在控制腔中移动。按照本发明，控制腔的横截面在控制腔朝向流入部的末端部和控制腔朝向流出部的末端部之间连续地变化。
通过控制腔的横截面在朝向灌装产品流入部的末端部和朝向灌装产品流出部的末端部之间连续地变化，能够相应地得到一种用于改变流量的装置，该装置实现了流量的连续调节。这样可以有利地使灌装设备中灌装过程的走向与灌装产品的各个特性以及与各种容器形状相适应。通过实现了在灌装过程中连续地改变流量，可以相应地实现进一步改进的灌装结果。同时，通过容纳在控制腔中的控制部件实现了特别卫生的设计，其中，可以放弃使用用于密封的波纹伸缩管。
为了实现控制部件的特别简单的控制以及为了相应地实现有效流通横截面的连续的、按比例的调节，控制腔的横截面优选这样形成，即，其在朝向流入部的末端部和朝向流出部的末端部之间根据预设的数学函数而变化。由此可以通过控制部件的相应的控制得到流通横截面根据预设的数学函数而计算的变化并由此得到了流量根据预设的数学函数而计算的变化。因此，驱动装置或者控制部件的控制是特别简单的并且可以简单地为各个灌装情况下所期望的流量而调整。
控制腔特别是一类具有圆形横截面的控制腔，其半径例如从朝向流入部的末端部到朝向流出部的末端部以线性的方式变化。因此可以通过计算控制腔的圆面积(A＝π*r2)并且减去控制部件的有效横截面而以简单的方式计算出有效的流通横截面。在此，可以在控制腔朝向流入部的末端部和朝向流出部的末端部之间的控制部件的任意一个位置上计算有效流通横截面。由此可以通过控制部件在控制腔内部相应的定位而直接调整有效流通横截面。
当控制腔的横截面在朝向流入部的末端部和朝向流出部的末端部之间持续地改变，得到了可能的流量的连续的调整。
在一个特别优选的变型中，控制腔基本上以锥形形成，从而既实现了控制腔的简单的制造(例如通过锥形铣削)又可以产生控制部件在控制腔中的位置与分别由此得到的有效流通横截面之间的数学相关性。由此简化了该装置的控制并以简单的方式调整出为各种容器以及为容器的各种灌装状态而优化的灌装条件。
控制部件能够在控制腔中优选在具有较小横截面的位置和具有较大横截面的位置之间往复运动、优选直线式地往复运动，从而可以得到在两个极端位置之间的所产生的有效流通横截面的连续的设置。
在此，优选这样形成驱动装置，即，该驱动装置使控制部件仅能够在具有尽可能最小的横截面的位置和具有尽可能最大的横截面的位置之间往复移动，但不会超出这个范围。特别是，对于驱动装置和控制部件不可能的是，完全地关闭装置并因此关闭流量。相应地，该装置并不类似于设有阀座并相应实现各个流通路径的完全关闭的阀门而工作，而是当控制部件位于具有较小横截面的位置处时，该装置始终提供最小流量。相应地不必设置阀座。控制部件也可以相应地以不密封的形式容纳在阀座中。
为了确保控制部件不会关闭控制腔，驱动装置优选具有用于限制驱动装置或控制部件在第一末端位置和第二末端位置之间运动的止动件，其中，该止动件特别优选以机械的方式实施。
控制部件优选形成为球形的，特别优选为圆球形的。这样可以提供一种好的卫生设计，因为可以简单地清洁表面。
另外，优选控制部件完全容纳在控制腔中。相应地，控制部件也完全地位于产品流中，从而控制部件在各个侧面基本上由各种灌装产品环流或至少浸润。当控制部件在点接触或线接触的情况下与控制腔的内壁处于接触而且灌装产品在点接触或线接触的位置上基本上被挤出时，也存在完全的环流或完全的浸润。
控制部件优选基本上以无引导的形式存在于控制腔中，从而在设置于控制腔外部的驱动装置可能脱落的情况下，控制部件可以在没有引导的条件下在控制腔内部运动并且原则上可以处于任意位置中。
通过使控制部件完全容纳在控制腔中并且能够在控制腔内部在具有较小的有效流通横截面的位置和具有较大的有效流通横截面的位置之间往复运动，其中，控制部件由灌装产品完全地环绕、环流或浸润，在由第一有效流通横截面向第二有效流通横截面的切换过程中不会产生压力峰值，例如在现有技术中已知的、具有以分级形式形成的控制腔横截面的结构中或者作为能够进入阀座中的调节阀的结构中会出现的压力峰值。相应地可以按比例地、连续地、无压力峰值地实施灌装产品的流量的改变，从而实现了灌装过程期间非常平稳地调节灌装产品流，由此可以进一步改善灌装结果。
控制部件和驱动装置之间的连接特别优选以磁性的形式实施。控制部件例如相应地由能够磁化的或者磁性的材料形成，例如由磁性的不锈钢或者高品质钢形成，而通过在控制腔外部设置相应的磁体或者对应磁体，驱动装置相应地作用于控制部件，通过磁体或者对应磁体能够借助于驱动装置移动容纳在控制腔中的控制部件。
结合上下文可以看出，控制部件这样完全容纳在控制腔中，即，控制部件始终完全地由灌装产品环绕，由此促使，必须由驱动装置而传递在控制部件上的、用于移动控制部件所需的力不依赖于各个灌装产品的压力。特别是在高压下存在的碳酸化的灌装产品也可以以这种方式毫无问题地灌装在饮料灌装设备中，由此该装置可以改变碳酸化的灌装产品的流量，因为完全容纳在控制腔中的控制部件通过灌装产品在各个侧面上以相同的压力加载。因此抵消了处于压力下的产品所施加在控制部件上的力，从而控制部件可以不依赖于各种灌装产品通过相应适度地定尺寸的驱动装置而移动。
控制腔的壁以及控制部件的表面能够得到特别好的清洁，因为在此可以放弃使用波纹伸缩管并且各个表面作为完全光滑的且连续的表面而形成，而不会存在难以清洁到的下陷和结构。
通过驱动装置与控制部件以非接触的形式的优选的相互作用可以进一步改善卫生状况。
所提出的用于改变流量的装置还提供了一种能够经济地制造的设备，其具有更少的磨损部位并且实现了良好的卫生设计。
驱动装置与控制部件之间的耦合可以这样形成，即，实现了控制部件在控制腔内部的可靠的移动。但是，驱动装置与控制部件之间的耦合(例如通过相应的磁性相互作用)必须不能过强地形成，因为控制部件应始终位于待控制的灌装产品中而且相应地从所有的侧面施加在控制部件上的压力比基本上是相同的。这种结构不同于现有技术中已知的、控制部件同时也用作关闭阀的结构，其中，当控制部件容纳在阀座中并且相应地提供完全的密封时，与控制部件朝向灌装产品流出部的一侧相比，在控制部件朝向灌装产品流入部的一侧存在有显著更高的压力。在这种情况下，控制部件和驱动装置之间的耦合必须传递较高的力，这个力实现了与存在的压力比相反地作用而将控制部件从阀座中再次抬起。这在所提出的用于改变流量的装置中如上所述地得到了免除，因为控制部件并不设置用于关闭该装置。
优选在控制腔中设置用于防止通过控制部件完全关闭控制腔的装置，优选在流出部的区域中存在连接片、凸肋、导向板、转向板、间隔垫片和/或挡块。以这种方式可以防止，控制部件完全关闭灌装产品流出部或者完全关闭灌装产品流入部。确切地说，这样形成控制腔和控制部件，即，始终实现预设的最小流量而且控制部件始终完全地由灌装产品环绕或由其浸润。
附图说明
通过以下对附图的描述进一步说明本发明优选的其他实施方式和方面。其中，
图1示出了灌装设备中用于改变灌装产品的流量的装置的示意截面图，该装置处于第一切换状态，而且
图2示出了处于第二切换状态的图1中的装置。
具体实施方式
以下借助附图描述优选的实施例。在此，不同附图中相同、类似或作用相同的部件以相同的附图标记标识，而且为了避免赘述省略了对于这些部件的重复性描述。
图1中示出了灌装设备中用于改变灌装产品的体积流量的装置1。该装置1例如设置在此处未示出的灌装产品桶和流出部12之间，该灌装产品桶通过流入部10与装置1连接，而灌装产品通过流出部而从装置1中流出并且例如从流出口或用于控制灌装产品流的控制阀而引入到待灌装的容器中。
装置1包括设置在流入部10和流出部12之间的控制腔2。经过流入部10而流入的灌装产品流通经过该控制腔2，其中，灌装产品随后经过流出部12再次离开该控制腔2。
在控制腔2中容纳有控制部件3，该控制部件与设置在控制腔2外部的驱动装置4处于相互作用。控制部件3能够通过设置在控制腔2外部的驱动装置4而在控制腔2内部定位并且特别是也能够移动。
控制腔2的横截面在控制腔2朝向流入部10的末端部和控制腔2朝向流出部12的末端部之间连续地变化。在示出的实施例中，控制腔2在其朝向流入部10的末端部上具有第一横截面q1而控制腔2在其朝向流出部12的末端部上具有另一个横截面q2。在示出的实施例中，横截面q1小于横截面q2。但是在另一个实施例中，也可以在控制腔2朝向流入部10的末端部上设置较大的横截面而在控制腔2朝向流出部12的末端部上设置较小的横截面。但是在示出的实施例中，q1小于q2。
在示出的实施例中，控制腔2具有锥形的外形，其在附图1中的截面视图中通过梯形的横截面示出。在此，该横截面理解为相对于装置1的轴100旋转对称。
但是也能够考虑任意一种其他的、分别垂直于装置1的轴100的控制腔2的横截面的形式或者横截面的走向，只要横截面在控制腔2朝向流入部10的末端部和控制腔2朝向流出部12的末端部之间变化并且在至少一个位置大于在另一个位置处。横截面也可以相对于装置1的轴100非旋转对称地设计。
控制腔2的横截面在控制腔2朝向流入部10的末端部和朝向流出部12的末端部之间的走向也可以采用其他的样式，并且例如在控制腔2的中心区域中相对于外部区域收缩或者鼓起。
在示出的实施例中，控制腔2的内壁20在控制腔2的朝向流入部10的末端部和其朝向流出部12的末端部之间直线延伸。相应地得到了控制腔2在朝向流入部10的末端部和朝向流出部12的末端部之间的横截面的、连续的并且遵循预设的数学函数的变化。在此，控制腔2的半径直线式地变化，从而控制腔的横截面可以在预设的半径r的条件下相对于A＝π*r2中计算得到。在此，在线性变化的半径r和控制腔的横截面之间相应地存在二次函数关系。
在控制腔2中横截面的连续的形态实现了有效横截面的连续变化并因此也实现了通过装置1的灌装产品的流量的连续变化。
在示出的实施例中，控制部件3以球形形成并且在此形成作为磁性的钢球。控制部件3的表面是光滑的，从而能够以简单的方式清洁该控制部件3。控制腔2的内壁20也是光滑的，从而在此实现了以常规的方法进行简单的清洁，并且相应地可以提供卫生的设计。
在控制部件3的另一个设计方案中，除了球形之外，控制部件也可以具有回转椭球、棱柱、液滴、冰或者其他物体的形状。
控制部件3完全位于控制腔2中并且可以相应地完全由灌装产品环流或者至少由灌装产品浸润。换言之，控制部件3没有来自于控制腔2的机械连接，从而不存在位于装置1的“干燥”区域中的控制部件3的区段。
驱动装置4通过磁性部件40而作用在控制部件3上，磁性部件40通过控制腔2的各个壁而与控制部件3磁性地相互作用。在驱动装置4的磁性部件40沿着控制腔2的壁移动的过程中，相应地带动控制部件3并且可以以这种方式在控制腔2的内部移动控制部件并使其定位。
换言之，驱动装置4和控制部件3之间的连接以非接触的方式实施而且在没有直接的机械接触的情况下发生由驱动装置4施加在控制部件3上的调节力的相互作用或传递。
磁性部件40通过转轴44上的转轴螺母42而在驱动装置4上得到引导，该转轴通过优选作为步进电动机的发动机46形成。通过使用步进电动机可以实现有针对性且能够重现地运转到驱动装置4的预设位置，从而相应地也可以使控制腔2中的控制部件3能够重现地到达预设的位置。
相应地可以实现磁性部件40几乎连续的移动和定位，从而可以使与磁性部件40磁耦合的控制部件3连同磁性部件一起在控制腔2中连续地移动并定位。发动机46的操纵相应地导致转轴44的旋转，该转轴于是促使转轴螺母42的移动并因此也促使磁性部件40的移动，从而可以使控制部件3在控制腔2内部类似于磁性部件40地移动和定位。
通过将控制部件3容纳在控制腔2中使为流量提供的有效横截面q3相应地减小，该有效横截面在控制部件3的伸展范围和与之相对的控制腔2的内壁20的壁区域之间形成。在控制部件3在具有变化的横截面的控制腔2中移动和定位的过程中，可以以这种方式也使得为流量提供的有效横截面发生变化。
与之相关地，图1示出了在控制腔2中的控制部件3的第一位置，在第一位置中提供第一有效流通横截面q3。图2示出了处于第二位置中的装置1，在第二位置中驱动装置4将控制部件3移动到进一步靠近流入部10的位置中，在该位置中控制腔2的横截面q1更小，从而在此相应地导致，在控制部件3和对应邻近的控制腔2的内壁20之间的有效流通横截面q4小于图1中示出的流通横截面q3。可以直接看出，由于控制腔2或控制腔2的内壁20的锥形的形状，通过控制部件3从控制腔2朝向流入部10的末端部到控制腔2朝向流出部12的末端部的连续的移动可以使有效流通横截面相应地连续变化。
因此通过驱动装置4使控制部件3在具有较小的有效流通横截面q4的末端位置(如图2所示)和具有较大的有效流通横截面q3的末端位置(如图1所示)之间移动和定位。在此，驱动装置4限制了在具有较小的有效流通横截面的末端位置和具有较大的有效流通横截面的末端位置之间的运动。相应地，控制部件3不能移动至使装置1完全关闭。由此实现了，始终有灌装产品完全地环绕控制部件3而且由灌装产品施加在控制部件3上压力比始终在控制部件3上的所有侧面(除了在预期的液柱中可能有些许差异以外)为基本上相同的。
以这种方式可以实现，由驱动装置4施加在控制部件3上的力、特别是由磁性部件40施加在控制部件3上的力不取决于分别在控制腔2中产生的压力比。因此，驱动装置4的磁性部件40的尺寸以及控制部件3的材料选择仅局限于这个出现的力。因此驱动装置4以及特别是磁性部件40不必形成为非常有力的，即，不需要即使在封闭控制腔2的情况下也必须能将控制部件3从该封闭位置中拉出。如果控制部件3例如阻塞了流出部12，那么就使灌装产品的液柱的高压以及相应高的力朝封闭方向作用在朝向控制腔2的侧面上，该液柱使阻塞流出部12的控制部件3受到负荷。在关闭状态下，在朝向流出部12的侧面上例如仅存在大气压。在此，为了使控制部件3再次从关闭位置处抬升，必须相应地施加较大的力。这通过对驱动装置4在两个末端位置上的限制而得以避免，这两个末端部位置总是能提供最小的流量，从而可以就相互作用方面适当地调整控制部件30以及驱动装置4的磁性部件40的尺寸。相应地得到了一种低磨损且无需过多维护的、用于改变灌装产品的流量的装置1，该装置同时也可以实现更良好卫生的设计方案。
在单个实施例中示出的所有特征只要能够使用可以相互接合和/或相互替换，而不会由此而超出本发明的范围。
附图标记列表
1 装置
10 流入部
12 流出部
100 轴
2 控制腔
20 内壁
3 控制部件
4 驱动装置
40 磁性部件
42 转轴螺母
44 转轴
46 发动机
q1 较小的横截面
q2 较大的横截面
q3 较大的流通横截面
q4 较小的流通横截面

Claims (16)

1.一种用于在灌装设备中改变灌装产品的流量的装置(1)，所述装置包括与流入部(10)和流出部(12)连接的控制腔(2)以及容纳在所述控制腔(2)中的控制部件(3),所述控制部件通过与设置在所述控制腔(2)外部的驱动装置(4)相互作用而能够在所述控制腔(2)中移动,
其特征在于，
所述控制腔(2)的横截面在所述控制腔(2)朝向所述流入部(10)的末端部和所述控制腔(2)朝向所述流出部(12)的末端部之间连续地变化，所述控制部件(3)不能移动至使装置(1)完全关闭，且
驱动装置4通过磁性部件40而作用在控制部件3上，磁性部件40通过控制腔2的各个壁而与控制部件3磁性地相互作用；
在磁性部件40沿着控制腔2的壁移动的过程中，相应地带动控制部件3沿其移动并与其接触。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述控制腔(2)的横截面在朝向所述流入部(10)的末端部和朝向所述流出部(12)的末端部之间根据预设的数学函数而变化。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，所述控制腔(2)的横截面在朝向所述流入部(10)的末端部和朝向所述流出部(12)的末端部之间持续地改变。
4.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述控制腔(2)以锥形形成。
5.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，通过所述驱动装置(4)使所述控制部件(3)能够在具有较小的有效流通横截面(q4)的位置和具有较大的有效流通横截面(q3)的位置之间移动。
6.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述驱动装置(4)限定在第一末端位置和第二末端位置之间，其中，在所述第一末端位置中所述控制部件形成较小的有效流通横截面(q4)而在所述第二末端位置中所述控制部件(3)提供较大的有效流通横截面(q3)。
7.根据权利要求6所述的装置(1)，其特征在于，所述驱动装置(4)具有用于限制所述驱动装置(4)在所述第一末端位置和所述第二末端位置之间运动的止动件。
8.根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，所述止动件以机械的方式实施。
9.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述控制部件(3)形成为球形的。
10.根据权利要求9所述的装置(1)，其特征在于，所述控制部件(3)形成为圆球形的。
11.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述驱动装置(4)与所述控制部件(3)以非接触的形式相互作用。
12.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述控制部件(3)完全容纳在所述控制腔(2)中。
13.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述控制部件(3)与所述驱动装置(4)磁耦合。
14.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述控制部件(3)以无机械引导的形式容纳在所述控制腔(2)中。
15.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，用于防止通过所述控制部件(3)完全封闭所述控制腔(2)的装置设置在所述控制腔中。
16.根据权利要求15所述的装置(1)，其特征在于，在流出部(12)的区域中存在连接片、凸肋、导向板、转向板、间隔垫片和/或挡块。
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