CN1062707A - 瓶子加注装置的节流阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用非接触式节流阀的瓶子 加注装置，该阀有一个具有外圆柱表面的圆盘，它装 在一个具有内圆柱表面的阀座中。所述的两圆柱形 表面的配合间隙很小，借助于液体的分子引力和表面 张力而阻止通过其间的流动。并且，该密封的底面与 该阀座的上面具有接近的锥度，在正常的加注操作 中，饮料流进瓶子时不产生紊流和不起泡沫。

Description

本发明涉及一种用于平衡压力瓶子加注机的瓶子加注装置，尤其是用于这种机器加注头上的一种节流阀，这种节流阀是非接触型的。

采用平衡压力瓶子加注机给瓶子或其它容器加注饮料或其它类似液体，这已是公知的技术。通常采用多个加注头的加注机的构造是公知的，并记载在如US-3，757，835和US-4，688，608号美国专利中，这些专利转让给了本申请的受让人。本发明涉及到上述已有技术中的瓶子加注机，但在节流阀装置的结构和动作上不同。

众所周知，瓶子加注机一般包括一个饮料或液体存贮器，在其液面上保持有一个压头，并有若干个沿存贮器圆周布置的相同的加注头，每个加注头上有一个与瓶嘴相配合的弹性密封件，一根平衡压力管的一头伸进瓶中，另一头伸进存贮器中液面上的压头中，该管两头有小孔，在瓶子加注过程中这两头的小孔分别地密封住。

每个加注头采用几个阀装置来控制平衡压力管的运动和/或其通道的启闭。如从已有的专利US-3，575，835中可知，当把一个瓶子靠住弹性密封件时，存贮器上方的压头就可经平衡压力管上的一个阀门与瓶子内腔连通。由此引起的瓶中压力将一个固定在平衡压力管底部的液体阀门打开，该液体阀门包括一个固定在平衡压力管上且具有一个锥面的圆盘形零件，它与一个保持在邻近密封件上的固定的阀座啮合或分离。

一个节流阀环绕着平衡压力管，由于液体阀门的开启，饮料的压力和流动就将该节流阀打开。当瓶中饮料达到平衡压力管端部的一个或几个孔的水平面时，饮料就停止流动，因为这时平衡压力气体不能经平衡压力管流回去了。

饮料流动一停止，由于弹簧的作用，节流阀立即关闭。节流阀的一个内锥面与液体阀圆盘的锥形边缘紧密地啮合起来，通过节流阀和液体阀圆盘的两平行锥面的接触啮合而实现了关闭，这就立刻阻止了由于空气从瓶子中析出引起的饮料继续流入瓶子。接着，用传统的杠杆操纵来使平衡压力管下移，使流体阀圆盘靠紧其阀座，瓶子就可以移开，上盖和装箱了。

上面讨论的现有技术在给瓶子和其它容器加注中取得成功的同时，由于其结构和动作的原因，也带来了某些问题。就这种加注头中的节流阀而言，就发现存在一些问题。已经发现，由于节流阀与液体阀圆盘的两锥面的接触啮合，其接口有粘住的现象，这种粘接加长了操作时间并降低了这种加注机的工作效率。另外，在流动期间和当其关闭时，这种已有的节流阀会产生紊流，这是由于阀门打开时，阀门零件之间的通道节流的结果，以及阀门动作时，突然关闭引起的结果。这种紊流在碳酸饮料中引起泡沫的产生，这是最不希望发生的现象。

由前述内容可知，本发明的第一个目的是为瓶子加注机提供一种具有非接触式密封的节流阀的加注头。

本发明的另一个发明目的是为瓶子加注机提供一种具有不会粘住节流阀的加注头。

本发明的又一个发明目的是为瓶子加注机提供一种加注头，其节流阀不会使饮料产生紊流。

本发明的进一步的发明目的是为瓶子加注机提供一种加注头，其中节流阀对流动的控制是通过关闭的阀门节流处的液体表面张力和分子引力而实现的。

本发明还有一个发明目的是为瓶子加注机提供一种加注头，其节流阀可靠耐用，而可用一般的材料和工艺方便地制造和维修。

本发明的上述和其它目的，通过下面进行的详细描述将更清楚，它由一个包括如下部分的瓶子加注装置来实现：一个容纳待加注液体的加注容器，其液面上保持有一个气体压头;一个装于该容器底部的用于与瓶子嘴紧密相接的密封件;装在所述容器中的一根通气管，其一头伸入所述的压头而另一头伸入所述瓶子的内腔，在该通气管的两头开有小孔;一个容纳所述通气管的套筒，该套筒接纳从所述加注容器来的液体，并作为液体从所述容器到瓶子的导管;一个置于所述套管和瓶子之间的节流阀，用于阻止或形成液体的流动，该节流阀包括一个置于外环中的内环，当该阀开启或关闭时，该内环和外环互不接触。

本发明的其它目的由一个具有如下部分的瓶子加注装置来实现;一个容纳待加注液体的加注容器，其液面上保持有一个气压头;一个装在容器底部的接纳瓶嘴的密封件;装在容器中的一头伸入所述气压头而另一头伸入瓶中的一根管子，该管的两端均开有孔;一个容纳该管子并作为液体从容器到瓶子的通道的套筒;这种瓶子加注装置中节流阀的改进包括：一个与所述管子同心且固定在该管上的圆盘;一个与所述管子同心且套在该管子上的圆柱形座，该座可容纳所述圆盘于其中。

为了完整地理解本发明的目的，工艺和结构，应参看下面的详细说明和附图。

图1是本发明加注机加注头的局部剖视图，图中示出了节流阀;

图2是本发明节流阀的横截面剖视图;

图3是本发明液体加注阀圆盘的剖视图，该圆盘与图2中的阀门相啮合。

参见附图，特别是图1。本发明的一个瓶子加注机由数字10来表示，该装置10包括多个围绕加注箱14圆周而均匀布置的加注头12。为清楚起见，图中仅画出一个加注头12。加注箱14内装有待注饮料或其它液体，其液面上设置有气体压头18，多种气体均可用来加压，对于软饮料来说，已发现二氧化碳气最为合适。

吸入板20构成了加注箱14的底，它有一个与各加注头12联接并使其通向大气的吸气阀。其通气的方法是本领域的技术人员所公知的，对于本发明来说，无需对其进行更多的说明。一个用橡胶或其它适用材料制成的弹性密封件22置于与各加注头12联接的吸入板20的一个孔24中。如图所示，将瓶子28的嘴部或突缘部与弹性密封件22紧密地啮合起来，就可以开始加注操作。

一根平衡压力管或通气管30从压头18起伸进瓶子28中，其两端有小孔;以使压头18和瓶子28的内腔之间能有控制地连通。一个端塞32用套环34和O形圈36与通气管30连接起来，因此，通气管30可带着端塞32一起运动。

在标准型式中，通气管30装在一个套筒38中，该套筒的壁上有许多槽或孔40，使饮料或液体16以本领域公知的方式从加注箱14经这些槽或孔进入瓶子28中。一个套管42借助适当的O形密封圈44或类似零件固定在吸入板20上。套管42与套筒38牢固地连接起来，但也可将套筒38与套管42做成一个单一的整体件，两者均可实现同样的目的和功能。

一个导向块46用一个锁紧销48或其它合适的机构与通气管30连接起来。套管42中有一个容纳导向块46的孔50，导向块46不一定要象孔50一样做成圆柱状，即可与孔不一致，但要在套筒38内腔和套管42内腔之间提供一个通道，以供饮料从中通过。一对耳状物52在孔50的底部处紧靠着套管42，以限制导向块46在孔中移动，换句话说，导向块46在通气管上向上的最大位移，由这对耳状物52与套管42内突缘的靠紧来限制。

一个弹簧54置于套管42的上端面与端塞32的下端面之间（如图所示）。弹簧54相当软，它向上顶着平衡压力管30，这是本领域技术人员所公知的。当然，在弹簧54作用下，管子30的最大位移由耳状物52所限制（如上面所讨论的）。

一个套管56固定地套在管子30的下端附近。从图中可见，管子30为两部分结构，套管56就套在其上、下两部分相互连接处。当然，本领域技术人员懂得，如果需要，管子30也可以是一根整管。无论那种情况，都应有一个密封环58装在围绕套管56的一个环形槽中。如本领域的技术人员所知，密封环58的锥形底面适合于与吸入板20上的孔24中的一个阀座60配合。密封环58与阀座60之间的密封性啮合一般由这种瓶子加注装置的一根阀杆臂控制，并在加注箱14内腔和经孔24连通的外部之间形成可靠的密封。

一个呈钟罩形结构的节流阀62具有若干个孔64，形成了饮料通道（这是本领域技术人员所公知的）。在套管56与节流阀62之间装有一个弹簧66，用来将它们撑开。这样，一个位于节流阀底部圆周的阀座68保持与密封环58并列。

如图2所示，钟罩形节流阀62开有几个孔64，其底部圆周上设有阀座68，阀座68的内圆周面70是一个圆环。在本发明的最佳实施例中，面70实际上是圆柱形的，它与阀62的壳体共轴心，从而也与管子30共轴心。如图所示，在标准型式中，其上设置了一个容纳管子30的孔72。

由图3可见，密封环58上有一个与管子30配合的孔74，因此，环58与管子30是共轴心的。密封环58还具有一个与其本身及管子30共轴的外圆柱面76。环58还有一个用于与阀座40之间形成密封的锥形底面78。斜面78与环58底面之间的锥度是向上倾斜30～40°，最佳角度为35°。与此类似，从图2中可知，向面70倾斜的斜面80与面70之间构成45～50°的夹角，最好为42°。

按照本发明并为了获得其效果，密封环58应进入节流阀62的阀座68的圆柱形壁70之中，但不与之靠住。为此，密封环58的外径应小于内圆柱面70处阀座68的内径。环58与阀座68的这个直径差最好为0.30～0.50英寸。在本发明的一个优选实施例中，圆柱面70的直径在0.878～0.882英寸之间，密封环58的外径在0.840～0.845英寸之间。

更重要的是，密封环58外圆柱面76的壁高应大于阀座68的圆柱面70的高度。在本发明的一个优选实施例中，面70的壁高为0.008～0.020英寸，最好是0.010～0.015英寸，而面76的高度为0.063～0.065英寸。当然，这些高度的测量是沿密封环58和节流阀62的轴线方向进行的。

再来参看图1，从图中可以看出，每个加注头12在通气管30的上端部有一个加注阀82，一个套在管子30上的弹簧84迫使加注阀82打开，而允许压头18的气体与管子30内腔沟通并进入瓶子28内。如本领域技术人员所公知的，一个盖子86与加注机的一根杠杆臂连接，用于关闭加注阀82和/或向下移动管子30以使环58密封在阀座60上。管子30的下端有一个或多个小孔88，这些孔位于管子30上的一个杆件上，以使其在分配循环的结尾与瓶子28中加注进来的饮料液面90相配合。同样，这些结构和工作过程是本领域的技术人员公知的。

参见图1，可以了解本发明的工作原理。将瓶子28靠紧弹性密封件22，用加注机杠杆臂松开盖子86，这时，弹簧54将端塞32和管子30向上推，直到导向块46的耳状物靠住套管42为止。同时，弹簧84将加注阀82打开，二氧化碳气压头18经管子30对瓶子28的内腔加压，当压头18与瓶子28内腔的压力相等时，密封环58从阀座60上脱离，管子30就升上去了（如前所述）。

当饮料16开始从贮罐经槽40流到节流阀62的上方时，节流阀62连同弹簧66被向下压，阀62靠到管子30上，并使圆柱面70降至圆柱面76的下方。于是，节流阀62的上锥面80与密封环58的下锥面78之间的间隙就成了饮料的流道。当节流阀62底面靠住吸入板20的顶面时，根据本技术领域过去的试验证明，其流动基本上是层流，而不存在紊流。可以理解，锥面80使饮料16朝里流向锥面78，锥面78使饮料向下流，由于这两个锥面一般都朝下且锥角接近，故紊流的可能性进一步减小。

如本领域技术人员所知，上述流动继续进入瓶子28，同时，瓶中空气经孔88流回到压头18，直至饮料达到液面90，孔88被饮料盖住为止。这时，流动停止，从而弹簧66使节流阀62上升（如本领域技术人员所公知的），直至圆柱面76进入圆柱面70之中，它们共同占据与其轴线垂直的共用平面，这样构成的密封防止饮料从孔24向瓶子28的继续流动，也防止瓶子28中的空气经孔24向上排放。然后，将加注机的杠杆臂带着帽子86向下压管子30，结果，密封环58的锥面78就压在孔24的阀座60上。此时，可将瓶子28移开，盖上盖子并装箱，然后就可重新开始上述过程。

不难理解，与阀座68共轴而直径比其小的密封环58，有一种不与68接触而进入其内的趋势。这样，由于零件58与68之间很小的间隙处的分子相互作用及表面张力作用，通过节流阀62而使流动停止下来。由于零件58与68互不接触或只有很少的接触，几乎不存在这样的可能：当下一个配给循环需要打开它们时，两个另件相互粘住了。另外，零件58和68的结构保证了配给循环中饮料的非紊流流动，而非接触式阀座型式保证了阀门的非紊流关闭。没有紊流就减少了泡沫，这是从加注碳酸饮料中得出的经验，从而可使加注操作更精确和更迅速。

本领域的技术人员很容易理解，对上述节流阀加以改进后同样能用于加压或不加压的箱子或容器。然而，加压的箱子更适用于碳酸饮料及其类似的饮料，非碳酸饮料和液体可在大气压下靠重力作用来加注。在上述的加压装置中，用加注机的杠杆臂来开始阀门的动作过程，这个过程按饮料箱和瓶子之间的压力平衡关系由弹簧来完成。在本发明的一个非加压装置中，阀门由加注机杠杆臂直接开启。

由此可见，采用上述结构可满意地实现本发明的目的。然而，按照专利法的规定，仅仅对本发明的最佳或优选实施例进行了详细描述，但本发明并不局限于此。因此，为了解本发明的实质和范围，应参看下面的权利要求书。

Claims (15)

1、一种瓶子加注装置，包括：

一个容纳液体的加注容器；

一个装于容器底部的用于与瓶子嘴紧密相接的密封件；

一个装在容器中的通气管，其一头伸进容器中而另一头伸进所述的瓶中，该管的两端分别开有孔；

一个容纳所述通气管的套筒，它接纳从所述加注容器来的液体，并作为液体从容器到瓶子的导管；

一个置于所述套管和瓶子之间的节流阀，用于阻止和形成液体的流动，该节流阀包括一个置于外环中的内环，当该阀开启或关闭时，该内环和外环互不接触。

2、如权利要求1的瓶子加注装置，其特征在于：所述的内环和外环可沿一公共轴线互相独立地移动。

3、如权利要求2的瓶子加注装置，其特征在于：所述的内环有一个外圆柱面，所述的外环有一内圆柱面，两圆柱面具有公共轴线。

4、如权利要求3的瓶子加注装置，其特征在于：所述内环的下面是从所述外圆柱面的底边向公共轴线倾斜的面，所述外环的上面是在所述内圆柱面的顶边从公共轴线向外倾斜的面。

5、如权利要求4的瓶子加注装置，其特征在于：所述的上面和下面与所述公共轴线成不同的角度。

6、如权利要求4的瓶子加注装置，其特征在于：所述内圆柱面和外圆柱面之间的直径差为0.030～0.050英寸。

7、如权利要求4的瓶子加注装置，其特征在于;所述外圆柱面的高度比所述内圆柱面的高度高。

8、如权利要求7的瓶子加注装置，其特征在于：所述内圆柱面的高度在0.008～0.020英寸。

9、如权利要求4的瓶子加注装置，其特征在于：所述的内环固定在所述通气管上，所述的外环与所述通气管构成滑动性配合。

10、一种瓶子加注装置，包括：一个容纳液体的加注容器;一个装在所述容器底部上的接纳瓶嘴的密封件;一个一头在该容器中而另一头伸入瓶中的通气管，该管的两端开有孔;一个容纳该管并作为液体从容器到瓶子的通道的套筒;还有一个包括下述改进的节流阀;

一个与所述管子同心且固定在该管上的圆盘;

一个与所述管子同心且套在该管上的圆柱形座，该座可容纳所述圆盘于其中。

11、如权利要求10的一种改进的瓶子加注装置，其特征在于：所述圆盘有一个圆柱形的外表面，其直径小于所述圆柱形座的直径。

12、如权利要求11的一种改进的瓶子加注装置，其特征在于：所述圆柱形座可在所述通气管上轴向移动。

13、如权利要求12的一种改进的瓶子加注装置，其特征在于：所述圆柱形座的高度小于所述圆柱形外表面的高度。

14、如权利要求13的一种改进的瓶子加注装置，其特征在于：所述的节流阀还包括一个从所述圆柱形座的上边缘向上并从所述通气管的公共轴线向外倾斜的第一表面，和一个从所述圆盘的圆柱形外表面的下边缘向下并朝所述公共轴线倾斜的第二表面。

15、如权利要求14的一种改进的瓶子加注装置，其特征在于：它还有一个装在所述圆盘和圆柱形座之间的弹簧。

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