CN106829836A - 用于填充机的填充装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于填充机的填充装置。描述了填充装置(1)，其包括：具有纵轴的管状体，其限定用于可倾倒产品的中央流动通道并由底部轴向出口终止，其中通道包括设置在离出口给定的轴向距离处并在出口上方且朝向出口逐渐变细直到窄截面区域的锥形截面部分；在通道内在下闭合和上打开位置之间能移动的开关装置，在下闭合位置，开关装置封闭通道本身的锥形截面部分，在上打开位置，开关装置与锥形截面部分限定与出口连通的环形通道；和至少一个排放管道，其在管状体内形成并设置在通道的一侧且在通道外的相对于纵轴的圆周上；通道还包括位于锥形截面部分正下方的扩大截面部分，其具有比窄截面区域大的直径并限定还接纳排放管道的端部开口的膨胀室。

Description

用于填充机的填充装置
技术领域
本发明涉及一种用于适合于用可倾倒产品(特别是无泡的或碳酸的可倾倒产品，诸如无泡水或苏打水、软饮料、饮料等)填充容器(特别是由塑料材料制成的容器)的填充机的填充装置。
此外，本发明涉及适于在无菌或超洁净条件下操作的填充装置。
背景技术
在该领域中使用的典型的已知填充机基本上包括绕竖直轴旋转的转盘传送带，含有可倾倒产品以及由转盘传送带居中承载的产品罐，以及多个在相对于所述产品罐径向向外的位置处由转盘传送带支撑的填充装置，所述填充装置通过相应的流体回路或线路连接到所述产品罐，并由转盘传送带沿圆形传输路径输送。
特别地，转盘传送带从输入星轮接收一系列的空容器并释放经填充的容器到输出星轮。
每个填充装置基本上包括适于在竖直位置接收并保持相应容器的支撑装置，和用于当填充装置随着施加到转盘传送带的旋转运动而沿圆形传送路径行进时供给给定体积的可倾倒产品到容器内的填充阀。
已知填充阀的一个例子公开在EP-A-1411023中并基本上包括：
-竖直的管状体，其被固定到转盘传送带的周边部分并限定用于供给可倾倒产品到要被填充的相应容器的中央流动通道；
-开关装置，其以滑动方式啮合所述管状体并在所述流动通道内能移动，以允许或阻止可倾倒产品朝向相应容器流动；和
-致动器装置，其在所述管状体的所述通道内移动所述开关装置。
特别地，所述管状体呈现平行于转盘传送带轴线的纵轴，并在下端由适于在使用中接触要被填充的容器的顶端口的轴向出口终止。
管状体的通道包括锥形截面部分，其设置在离所述出口给定的轴向距离处并在所述出口上方且朝向出口本身逐渐变细直到最小直径部分。从这点下降到接近所述出口的位置，该通道包括具有等于锥形截面部分的最小直径的恒定直径的轴向底端部分。
开关装置在通道内在下闭合和上打开位置之间能移动，在下闭合位置，开关装置封闭通道本身的锥形截面部分并中断可倾倒产品朝向轴向底端部分和出口的流动，在上打开位置，开关装置与锥形截面部分限定与轴向底端部分和出口连通的环形通道。
所述填充阀进一步包括在管状体内形成并被布置在中央通道外的相对于填充阀的纵轴的圆周上的三个管道：
-一个排放管道，其用于在用可倾倒产品填充容器期间排出存在于所述容器中的气体；
-一个减压管道，其用于在碳酸产品的填充结束时对容器进行减压；和
-一个空气管道，其用于迫使存在于通道的轴向底端部分的可倾倒产品落入容器中。
在碳酸可倾倒产品的情况下，排放管道也用于在开始容器本身的实际填充之前在高于大气压的期望的压力值下给容器增压。
在EP-A-1411023中公开的填充装置具有以下缺点。
首先，将通道的锥形截面部分连接到出口的受限通道(轴向底端部分)趋于增加输送至容器中的产品的湍流并产生涡流，可能形成不希望有的泡沫。
此外，由于这种受限通道的存在，有必要提供附加的空气管道和附加的空气回路以使可能留在通道的轴向底端部分内的产品落入容器中。
最后，通过使用相同的管道以在填充过程中排出存在于容器中的气体以及以给所述容器本身增压可能会导致在一个填充操作结束时可能留在这种管道的底部中的一些泡沫在接下来的增压步骤中被传递到下一个容器。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于填充机的填充装置，其能够以简单和低成本的方式克服与已知类型的填充设备相关联的缺点。
根据本发明，提供了根据权利要求1所述的一种填充装置。
附图说明
为了更好地理解本发明，仅通过非限制性示例并参照附图将优选实施方式在下文中公开，其中：
图1示出了根据本发明的在开始容器的填充操作之前的填充装置的局部透视图，为了清楚起见去除了一些部件；
图2示出了图1的填充装置的放大的局部主视图，为清楚起见去除了一些部件；
图3示出了图2的填充装置的主要部分的放大的局部主视图；
图4和5与图3类似，并分别在容器的填充操作期间和在这样的填充操作结束时显示填充装置的主要部分；
图6是沿图2的线VI-VI的放大截面图；
图7是沿图2的线VII-VII的放大截面图；
图8是沿图2的线VIII-VIII的放大截面图；以及
图9是沿图2的线IX-IX的放大截面图。
具体实施方式
在所附的附图中的数字1表示根据本发明的作为一个整体的填充装置，其适于并入在无菌或超洁净条件下(本身已知且未示出)用于用可倾倒产品(特别是可倾倒食品产品，例如无泡或碳酸饮料)填充容器3(特别是由塑料材料制成的容器)的填充机2(仅在图1和2中部分示出)。
填充机2通常被供给经灭菌的空容器3并在无菌条件下用可倾倒产品填充后者。为了这个目的，填充机2通常包括含有可倾倒产品的产品罐(本身已知且未示出)，围绕竖直轴旋转并在其外围部分突出地支承用于在转盘传送带4本身的旋转过程中填充相应容器3的多个填充装置1(在附图中仅示出一个)的转盘传送带4(仅在图1和2中部分示出)。
在图1至5所示的例子中，每个容器3由具有纵轴A的瓶子限定并且其在竖直位置由所述转盘传送带4推进。特别地，每个容器3在下方由基本上垂直于轴线A的底壁5界定，并具有与轴线A本身共轴并限定用于可倾倒产品的入口/出口的顶部颈部6；颈部6优选装备有被设计成使得能通过螺旋盖(本身已知且未示出)封闭的螺纹表面7。
参照所附的附图，各填充装置1包括适于控制可倾倒产品的供给的填充阀8，以及适于支撑在填充阀8下方并在竖直位置的一个相应的容器3的支撑装置10，其中这种容器3具有它的被放置成与填充阀8接触以从填充阀8接收可倾倒产品的颈部6。
阀8主要包括：
-竖直管状体11，其固定到转盘传送带4的外围部分并限定用于供给可倾倒产品到相应容器3的中央流动通道12；
-开关装置13，其以滑动方式啮合管状体11并在通道12内能移动，以允许或阻止可倾倒产品朝向相应容器3流动；和
-致动器装置14，其被布置成完全在管状体11的外部并磁耦合到开关装置13以在通道12内移动开关装置13。
特别地，管状体11具有平行于转盘传送带4的旋转轴的纵轴B，并在其上端15由用于从产品罐接收可倾倒产品的轴向入口16终止，并在其下端17由用于将可倾倒产品供给到相应容器3的出口18终止。
更具体地，上端15的轴向入口16被直接连接到从管状体11延伸到产品罐的产品管道19。
管状体11的下端17适于在使用中接触要被填充的容器3的顶部颈部6以便将容器3本身的进口/出口与出口18直接连接。更详细地，下端17包括适于限定用于相应容器3的顶部颈部6的支座并在填充期间密封地关闭相应容器3的环形垫圈20；这样，在用所述可倾倒产品填充期间，容器3的内部保持在密封状态。
如在图1至5中清晰可见，支撑装置10被配置成在容器的轴A与填充阀8的轴B同轴的悬挂位置接收并保持相应容器3。特别地，支撑装置10包括被布置在填充阀8下方并被配置成通过颈部6保持相应容器3的夹持部件21，和致动器装置22，所述致动器装置22用于朝向和远离管状体11的下端17的环形垫圈20移动夹持部件21，并且因此移动相应容器3。
特别参考图3至5，通道12包括在出口18附近的锥形截面部分23，锥形截面部分23设置在离出口18本身给定轴向距离处并在出口18本身上方，且朝向出口18逐渐变细直到窄截面区域23a。更具体地说，锥形截面部分23由管状体11本身的截头圆锥形内表面限定，该截头圆锥形内表面从管状体11本身的上圆柱形内表面25逐渐变细。窄截面区域23a表示锥形截面部分23的最小直径区域。
参照图1至5和9，开关装置13被同轴地安装在管状体11的通道12内，并且包括在管状体11本身内滑动的大致圆柱形的主要部分27，和尖封闭头28，尖封闭头28从主要部分27轴向突出并被构造成以流体密封的方式与通道12的锥形截面部分23配合。
特别地，封闭头28由锥形表面终止，其与管状体11的限定锥形截面部分23的截头圆锥形表面互补，并且被配置成在使用中与这种表面配合以密封关闭填充阀8与相应容器3的流体连接。为此，封闭头28的圆锥形表面设置有在使用中与管状体11的限定通道12的锥形截面部分23的表面直接接触的环形垫圈28a，。
开关装置13在所述通道12内在下闭合位置(图1、2、3和5)和上打开位置(图4)之间能移动，在所述下闭合位置，所述开关装置13密封关闭所述通道12本身的所述锥形截面部分23并中断所述可倾倒产品朝向所述开口18的流动，在所述上打开位置，所述开关装置13与所述锥形截面部分23限定与所述出口18连通的环形通道29。
具体参考图2，开关装置13的主要部分27包括与致动器装置14的至少一个永磁体单元31磁耦合的至少一个永磁体单元30。
更具体地说，永磁体单元30包括至少两个永磁体30a，所述两个永磁体30a彼此相邻布置，相同磁极轴向相对。永磁体30a被方便地并入开关装置13的主要部分27内。
以完全类似的方式，永磁体单元31包括至少两个永磁体31a，所述两个永磁体31a彼此相邻布置，相同磁极轴向相对，并相对于开关装置13的永磁体30a定位成不同磁极径向相对。特别地，永磁体单元31还包括内部容纳永磁体31a的圆筒形外壳31b。
以已知的方式，致动器装置14包括以滑动方式同轴地耦合到管状体11的外表面33上并设置有永磁体单元31的磁性可移动部件32，和用于移动可移动部件32并通过磁引力沿轴线B移动开关装置13的驱动线性致动器(本身已知且未示出)。
参照所附附图，管状体11还限定：
-排放管道35，其通过排放通路36和开/关阀37连接到环形室38(本身已知且仅部分示出)，环形室38在转盘传送带4内形成并以已知的方式与外大气以可切换的方式联通；
-增压管道40，其通过增压通路41和开/关阀42连接到环形室43(本身已知且仅部分示出)，环形室43在转盘传送带4内形成并填充有增压流体，如二氧化碳；和
-减压管道45，其通过减压通路46和开/关阀47连接到环形排出室48(本身已知并且仅部分示出)。
特别地，排放管道35被用于当填充是在密封状态下进行时排出在填充期间存在于容器3内部的气体，通常是空气和/或CO2。
增压管道40用于在比大气压高的压力下增压要被填充的容器3；此管道通常用于将用碳酸液体填充的容器3。
减压管道45被用于在填充结束时减压经填充的容器3；甚至这种管道通常也用于在压力下用碳酸液体填充的容器3。
管道35、40和45都在管状体11内形成，并且彼此都不同。
这些管道35、40、45中的每一个被布置在通道12的一侧，并在通道12之外的相对于轴线A的圆周上。更具体地且在图9中清楚可见，所有这些管道35，40，45被布置在通道12之外的相对于轴线B的共同的圆周C上。
根据本发明的一个重要方面，管状体11的通道12还包括位于锥形截面部分23正下方的放大截面部50(图3至5和9)，其具有相对于轴线B的比窄截面区域23a大的直径并限定还接纳(receive)相应的管道35、40、45的底端开口的膨胀室51。
在实践中，所有的管道35、40、45通过各自的底端开口流入通道12的膨胀室51。
特别如图9所示，所有的管道35、40、45被布置在围绕通道12和轴线B的圆周C上。
在所附附图中所示的特定例子中，膨胀室51从轴线B延伸到管道35、40、45都位于其上的圆周C。
通道12的扩大截面部分50的直径优选沿着扩大截面部分50自身的整个轴向高度恒定。
通道12还包括缩小截面部分55，其将放大截面部分50连接到出口18并具有比扩大截面部分50本身小的直径。具体地，通道12的缩小截面部分55的直径朝向出口18减小。
填充装置1的操作现在将参照容器3进行描述并直到这种容器3被供给到填充机2以便用可倾倒产品填充时止。
特别地，容器3在其颈部6由夹持部件21保持在竖直位置，即其轴线A与填充阀8的轴线B同轴并且其颈部6位于比其底壁5高的位置(图2和3)。容器3也可在其底壁5由相应的下支撑板(未示出)支撑。
在这种情况下，填充阀8的开关装置被设置在填充阀8的管状体11的通道12内的下关闭位置。以类似的方式，排放通路36、增压通路40和减压通路46的所有阀37、42、47都被设置在闭合状态。
在其中要传送的可倾倒产品是碳酸液体的情况下，要执行的第一步骤是以流体密封的方式将容器3耦合至管状体11。这可以通过激活致动器装置22从而将夹持部件21朝向填充阀8提高直到使容器3的颈部6与管状体11的下端部17的垫圈20接触来实现。
这时候，对容器3进行增压步骤。为此，增压通路41的阀42被打开并保持在该状态上直到在容器3内的压力到达所需的压力值的时刻，所述所需的压力值取决于特定类型的要被传送的产品并可能高达6巴；该所需的压力值对应于在产品罐中的产品的压力，并且限定用于启动填充操作所需的条件。然后，阀42被关闭。
然后开关装置13移动到其上打开位置(图4)，在该位置，它使得可倾倒产品能通过环形通道29朝向容器3流动。该流动通过激活控制磁性可移动部件32的线性致动器来实现；通过开关装置13和磁性可移动部件32之间的磁耦合的效应，磁性可移动部件32的平移运动确定管状体11的通道12内的开关装置13的相应的轴向平移运动。
与此同时，排放通路36的阀37被打开，从而使在用可倾倒产品填充的过程中存在于容器3的气体排出。
当产品在容器3中到达期望的水平时此步骤结束。
由于在通道12的窄截面区域23a正下方的膨胀室51的存在，在填充过程中退出瓶子的气体会在填充操作过程中膨胀，使湍流和涡流的形成减弱；这使得能在泡沫形成减少的情况下以高速填充容器3。
在填充结束时，开关装置13被移动到其初始的下关闭位置(图5)并且排放通路36的阀37关闭。
下一步骤是容器3的减压，这是通过打开阀47从而将容器3本身连接到减压通路46来实现的。
在其中递送到容器3的可倾倒产品是非碳酸液体的情况下，不进行增压和减压步骤。此外，实际填充可以发生而不将容器3与管状体11的垫圈20接触。
根据本发明的填充装置1的优点在前面的描述中将是清楚的。
特别地，由于在通道12的锥形截面部分23正下方的扩大截面部分50的存在，在填充过程中排出瓶子的气体可以在填充操作过程中膨胀，使湍流和形成的涡流相当有限；这使得能在泡沫形成减少的情况下以高速填充容器3。
此外，通过使用用于在容器3的填充过程中排出存在于容器3中的气体以及用于在填充前增压所述容器3的不同管道35、40，避免了可能在填充结束时存在于排放管道35的底部末端的产品的剩余物在接下来的增压步骤落入下一个容器3的任何风险。而且，即使这样的剩余物(其可能是在填充期间通过在离开瓶的气体中的少量泡沫引起的)存在于排放管道35的末端，任何这样的剩余物或泡沫也落入扩大截面部分50内而不是进入下面的瓶中。
显然，可以对本文所述的填充装置1做出变化而不脱离在所附权利要求中限定的保护范围。

Claims (11)

1.用于适合于用可倾倒产品填充容器(3)的填充机(2)的填充装置(1)；所述填充装置(1)包括：
-具有纵轴(B)的管状体(11)，其限定用于所述可倾倒产品的中央流动通道(12)并在下端(17)由轴向出口(18)终止，所述出口(18)适于输送所述可倾倒产品到要被填充的容器(3)，其中所述通道(12)包括锥形截面部分(23)，所述锥形截面部分(23)设置在离所述出口(18)给定的轴向距离处并在所述出口(18)上方，并且朝所述出口(18)本身逐渐变细直到窄截面区域(23a)；
-在所述通道(12)内在下闭合位置和上打开位置之间能移动的开关装置(13)，在所述下闭合位置，所述开关装置(13)密封关闭所述通道(12)本身的所述锥形截面部分(23)并中断所述可倾倒产品朝向所述出口(18)的流动，在所述上打开位置，所述开关装置(13)与所述锥形截面部分(23)限定与所述出口(18)连通的环形通道(29)；和
-至少一个排放管道(35)，其在所述管状体(11)内形成并设置在所述通道(12)的一侧且在所述通道(12)本身之外的相对于所述纵轴(B)的圆周(C)上；
其特征在于，所述通道(12)还包括位于所述锥形截面部分(23)正下方的扩大截面部分(50)，所述扩大截面部分(50)具有比所述窄截面区域(23a)大的直径并限定还接纳所述排放管道(35)的底端开口的膨胀室(51)。
2.根据权利要求1所述的填充装置，其中所述膨胀室(51)从所述纵轴(B)延伸至少直到所述圆周(C)，所述圆周(C)上设置有所述排放管道(35)。
3.根据权利要求1或2所述的填充装置，其中，所述通道(12)的所述扩大截面部分(50)的所述直径沿所述扩大截面部分(50)本身的整个轴向高度是恒定的。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的填充装置，其中所述通道(12)还包括缩小截面端部(55)，所述缩小截面端部(55)将所述扩大截面部分(50)连接到所述出口(18)并具有比所述扩大截面部分(50)小的直径。
5.根据权利要求4所述的填充装置，其中所述通道(12)的所述缩小截面部分(55)的所述直径朝向所述出口(18)减小。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的填充装置，其进一步包括至少一个增压管道(40)，所述增压管道(40)用于在比大气压高的压力下增压要被填充的所述容器(3)；所述增压管道(40)在所述管状体(11)内形成，与所述排放管道(35)不同并被布置在所述通道(12)的一侧以及在所述通道(12)本身之外的相对于所述纵轴(B)的圆周(C)上；所述扩大截面部分(50)还接纳所述增压管道(40)的底端开口。
7.根据权利要求6所述的填充装置，其中所述排放和增压管道(35，40)两者都被布置在围绕所述通道(12)和所述纵轴(B)的同一所述圆周(C)上。
8.根据权利要求6或7所述的填充装置，其进一步包括至少一个减压管道(45)，所述减压管道(45)用于在填充结束时减压经填充的所述容器(3)；所述减压管道(45)在所述管状体(11)内形成，与所述排放管道(35)和所述增压管道(40)不同并被布置在所述通道(12)的一侧以及在所述通道(12)本身之外的相对于所述纵轴(B)的圆周(C)上；所述扩大截面部分(50)还接纳所述减压管道(45)的底端开口。
9.根据权利要求8所述的填充装置，其中所述排放、增压和减压管道(35、40、45)被布置在围绕所述通道(12)和所述纵轴(B)的同一所述圆周(C)上。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的填充装置，其进一步包括支撑装置(10)，其被配置成接收并保持所述容器(3)以及将其朝向和远离所述管状体(11)的所述下端(17)移动。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的填充装置，其进一步包括由所述开关装置(13)承载的第一磁性装置(30)，和设置在所述管状体(11)外部的第二磁性装置(31)，所述第二磁性装置(31)磁耦合到所述第一磁性装置(30)，并选择性地被激活以通过磁吸引使得所述第一磁性装置(30)和所述开关装置(13)沿着所述纵轴(B)在所述上打开位置和所述下闭合位置之间移动。
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