CN108137303A - 低飞溅流体关闭阀组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可与用流体填充容器的系统一起使用的低飞溅流体关闭阀组件以及减少填充操作中的流体回溅的方法。

Description

低飞溅流体关闭阀组件
技术领域
本发明涉及一种改进型流体关闭阀，并且更具体地涉及一种可与以高速度向容器填充流体的系统一起使用的低飞溅流体关闭阀。
背景技术
高速容器填充系统是众所周知的，并且用于许多不同的行业。在许多系统中，流体通过一系列泵、加压罐和流量计和/或阀供应到要填充的容器以帮助确保将正确量的流体分配到容器中。然而，尤其是在高速率下填充容器时，常规泵、加压或重力供给系统和阀可在填充循环结束时形成流体波动，其可导致容器中的流体沿与填充方向大致相反的方向飞溅并且通常飞溅到被填充的容器之外。这会导致浪费流体、污染容器的外表面和/或污染填充设备本身。另外，补偿回溅以减少负面影响通常迫使制造商使用诸如瓶子等如下容器：包括足够多顶部空间以防止回溅流出瓶子。因而，所使用的容器通常具有比要填充到容器中的流体的体积大得多的体积。这就用于制造容器的大量可能昂贵的材料而言形成了浪费，并且可能导致容器看起来并未完全填充。
因此，希望提供一种改进型流体填充系统，并且尤其是提供一种在填充循环结束时将提供非常少回溅或不产生回溅的流体关闭阀组件。
发明内容
本发明涉及一种用于流体填充管线的流体关闭阀组件，该阀组件具有限定流体流动方向的流体流动路径，该组件包括：与流体源流体连通的流体入口孔，该流体入口孔允许流体沿该流体流动方向从该流体源流入该阀组件的流体流动路径；流体出口孔，该流体出口孔与该阀组件的流体流动路径流体连通，并且该流体可通过该流体出口孔流出该阀组件；和与该流体入口和该流体出口流体连通的流体关闭阀，该流体关闭阀具有流体阻挡部分和流体流通部分，该流体关闭阀能够从填充位置移动到关闭位置，在该填充位置中，该流体流通部分与该流体流动路径对准，在该关闭位置中，该流体阻挡部分与该流体流动路径对准，其中该流体关闭阀被取向成使得流体关闭阀沿在该流体关闭阀截断该流体流动路径的位置处与该流体流动方向大致垂直的方向移动。
另外，本发明涉及一种用于高速流体填充管线的流体关闭阀组件，该阀组件具有限定流体流动方向的流体流动路径，该组件包括：与在压力下的流体源流体连通的流体入口孔，该流体入口孔允许流体沿该流体流动方向从该流体源流入该阀组件的流体流动路径；流体出口孔，该流体出口孔与该阀组件的流体流动路径流体连通，并且该流体可通过该流体出口孔流出该阀组件；第一阀，该第一阀与该流体入口流体连通并且具有允许该流体流动通过该第一阀的第一阀打开配置以及阻止流体流过该第一阀的第一阀关闭配置；以及与该第一阀和该流体出口孔流体连通的第二阀，该第一阀和该第二阀由贮存器区域彼此隔开具有至少约5mm的长度，该第二阀具有允许流体流动通过该第二阀的第二阀打开配置和阻止流体流过该第二阀的第二阀关闭配置，其中该第二阀被取向成使得该第二阀沿在该第二阀截断该流体流动路径的位置处与该流体流动方向大致垂直的方向移动，并且其中该阀组件被配置为使得该第一阀在该第二阀关闭之前关闭，由此在该第二阀关闭之前降低位于该第一阀与该第二阀之间的流体流动路径中的流体的压力。
另外，本发明涉及一种减少与用流体填充容器相关联的回溅的方法，该方法包括：提供用填充流体的容器，该容器具有开口；提供与容器的开口相邻的喷嘴；提供与该喷嘴流体连通的阀组件；将用于填充该容器的流体提供到该阀组件，该阀组件包括与流体源流体连通的流体入口孔，该流体入口孔允许该流体沿该流体流动方向从该流体源流入该阀组件的流体流动路径；流体出口孔，该流体出口孔与该阀组件的流体流动路径流体连通，并且该流体可通过该流体出口孔流出该阀组件；第一阀，该第一阀与该流体入口流体连通并且具有允许该流体流动通过该第一阀的第一阀打开配置、阻止流体流过该第一阀的第一阀关闭配置、以及第一止动结构；以及与该第一阀和该流体出口孔流体连通的第二阀，该第二阀具有允许该流体流动通过该第二阀的第二阀打开配置、阻止流体流过该第二阀的第二阀关闭配置、以及第二止动结构，其中该第一阀和该第二阀由贮存器区域彼此隔开；通过将该第一阀从该第一阀打开配置移动到该第一阀关闭配置在第一预定时间关闭该第一阀以暂时切断该流体源；并且通过在该第二阀截断该流体流动路径的位置处移动与该流体流动方向大致垂直的该第二止动结构方向或者使该止动结构围绕在该第二阀截断该流体流动路径的位置处与该流体流动方向大致垂直的轴线或旋转从该第二阀打开配置旋转到该第二阀关闭配置来在该第一预定时间之后的第二预定时间关闭该第二阀，以阻止该流体流动路径中的流体流出该流体出口孔。
附图说明
图1是本发明的关闭阀组件的一个示例性实施方案的透视图。
图2是本发明的关闭阀组件的一个示例性实施方案的横截面视图。
图3是本发明的关闭阀组件的一个示例性实施方案的横截面视图。
图4是本发明的关闭阀组件的一个示例性实施方案的横截面视图。
图5是本发明的关闭阀组件的一个示例性实施方案的平面图。
图6是本发明的关闭阀组件的一个示例性实施方案的等轴视图，其中部分被切除以示出底层结构。
图7是本发明的关闭阀组件的一个示例性实施方案的等轴视图，其中部分被切除以示出底层结构。
图8是本发明的关闭阀组件的一个示例性实施方案的横截面视图。
图9是处于瓶子填充管线的本发明的关闭阀组件的一个示例性实施方案的平面图。
具体实施方式
以下描述旨在提供对本发明和具体示例的一般描述以帮助读者。该描述不应以任何方式被视为限制，因为发明人可预期了其它特征、特征和实施方案的组合。另外，本文阐述的特定实施方案旨在是本发明的各种特征的示例。因而，可全面预期的是，所描述的任何实施方案的特征可与其它实施方案的特征组合或者被其它实施方案的特征替代，或者被移除，以提供在本发明的范围内的替代或附加实施方案。
本发明的低飞溅流体关闭阀组件可用于高速容器填充操作，诸如高速瓶子填充。然而，应当理解的是，可预期其它类型的容器，包括但不限于盒子、杯子、罐子、小瓶、单个单位剂量容器，诸如例如可溶性单位剂量盒、小袋、袋等，并且填充管线的速度不应当被视为限制。另外，不受理论的限制，相信常规的填充管线中的飞溅是由一个或多个因素形成的，这些因素包括例如当流体关闭阀关闭时流体流动路径中的横截面积的减小和/或阀沿流体流动方向的快速运动以关闭阀并且关闭流体流动。通过减少回溅的量或强度，可以更高速度和/或更高精确度进行填充，并且可提供其它益处，诸如更卫生、产品和/或包装浪费更少等。
图1是可用于诸如高速瓶子填充等容器填充操作的低飞溅流体关闭阀组件10的一个示例的等轴视图。所示的低飞溅流体关闭阀组件10包括具有第一阀25的第一阀部件20。第一阀25具有第一止动结构26(如图2-4中所示)。所示的关闭阀组件10还包括具有诸如第二阀35的流体关闭阀的第二阀部件30。第二阀35具有第二止动结构36(如图2-4中所示)。第一阀25和第二阀35彼此流体连通。
图2中所示的低飞溅流体关闭阀组件10还包括流体入口孔40和流体出口孔50。流体入口孔40被设置成与第一阀25相邻，并且可为第一阀部件20的一部分，或者可为永久或暂时固定到第一阀部件20的单独零部件。流体入口孔40是通过关闭阀组件10的流体45(图9中所示)从流体源42进入关闭阀组件10的位置。流体45可被加压或者以比大气压更大的压力提供。一旦进入关闭阀组件10，流体45沿流体流动路径60通过第一阀部件20流动到第一阀25。如果第一阀25处于打开配置，如图2中所示，则流体45将通过阀25并且继续沿流体流动路径60进入第一阀25与第二阀35之间的贮存器区域70。在到达第二阀35时，流体45将通过第二阀35或者被第二阀35的第二止动结构36阻止通过第二阀35。
如本文所使用，对阀的参考的术语“通过”旨在作为对当阀处于打开配置时预期的移动经过阀的止动结构的流体的广泛参考。因此，该术语包括流体从阀的入口到阀的出口经过阀的止动结构的任何预期移动。该术语不局限于流体仅在阀自身的止动结构内经过的情况，而是包括流体通过止动结构、围绕止动结构、在止动结构上、在止动结构内、在止动结构外部流动等，或者它们的任何组合。
如图2-4中所示，第二阀部件30被配置为使得第二阀35与第一阀25和流体出口孔50流体连通。因而，根据需要，第二阀部件30可用于阻止流体45从关闭阀组件10中流出。在图2中，第二阀35被示为处于打开配置，其将允许流体45通过阀35并且从关闭阀组件10中流出。在图3中，第一阀25被示为处于关闭配置，并且第二阀35被示处于打开配置。在该配置中，第二阀35与从其中流体45被提供到阀组件10中的流体源42隔离，但是第二阀35仍然打开以允许流体45从阀组件10中流出。在图4中，第二阀35被示为处于关闭配置，在该关闭位置中，第二止动结构36阻止流体45通过第二阀35并从阀组件10中流出。
为了简单起见，附图仅描绘了某些示例性类型的阀。然而，应当理解的是，在关闭阀组件10中可使用任何合适的阀。例如，第一阀25和第二阀35可为球阀、滑阀、旋转阀、滑动阀、楔形阀、蝶形阀、阻气阀、隔膜阀、闸门式阀、针夹阀、活塞阀、旋塞阀、提升阀以及适用于关闭阀组件10的特定用途的任何其它类型的阀。另外，关闭阀组件10可包括任何数量的阀，并且这些阀可为相同类型、不同类型或它们的组合。阀可具有任何期望大小，并且不必是相同大小。已经发现适用于关闭阀组件10以例如用肥皂(诸如粘度为约300厘泊的手洗盘皂和粘度为约600厘泊的液体洗衣洗涤剂)填充瓶子的阀的示例是活塞阀、滑阀和旋转阀。
阀可由任何合适的驱动器和/或控制器驱动、致动和/或控制，这些驱动器和/或控制器包括但不限于空气或气动驱动器、伺服、液压、磁性、凸轮和其它机械驱动器等或者它们的组合。另外，阀可手动控制或者通过计算机或其它控制装置控制。如图2-4中所示，阀25和35由独立气压缸44驱动。然而，可通过单个致动器驱动或控制的任何数量的阀可机械地、电子地或以其它方式耦接在一起以由任何数量的驱动器和/或控制器来驱动或控制。一个示例性伺服驱动器是可从SMAC Moving Coil Actuators购得的电缸致动器(例如，CBL50-025-75-2F-3)。
如图2-4中所示，阀25和35是活塞阀并且可包括一个或多个密封件23。密封件23提供密封机构以确保流体45不会沿止动机构从阀中渗出。密封件23可具有任何合适的大小和/或形状并且可由任何合适的材料制成。另外，每个阀可包括任何数量的密封件23。在所示的实施方案中，每个阀包括两个密封件23，止动机构26、36的每一端处有一个密封件。合适的密封件23的一个示例是o型环，诸如可从McMaster-Carr购得的极度化学Viton Etp O-ring Dash编号13。
如果使用活塞阀，则阀可具有任何合适的大小或形状。例如，阀25可为圆柱体或类圆柱体。类似于阀25，该阀可具有圆柱形形状，其中一部分缩颈以允许流体围绕其流动。另选地，阀可类似于阀35，其具有圆柱形形状，具有延伸穿过圆柱体的一个或多个通道，该通道允许流体通过该圆柱体。当然，可使用其它合适的阀。另外，阀或者阀的任何部分可由适用于阀的目的的任何材料制成。例如，阀可由钢、塑料、铝、陶瓷、不同材料层等制成。已经发现适用于与流体(诸如粘度在约200与约6000厘泊之间的手洗盘洗涤剂)的一个实施方案是可从俄亥俄州辛辛那提市9974斯普林菲尔德派克Astro Met公司购得的陶瓷材料AmAlOx68(99.8％氧化铝陶瓷)。陶瓷材料的一个优点是它们可以非常紧密的公差形成，并且可不需要附加的密封件或其它密封结构来防止流体45从阀中逸出。减少密封件的数量也可减少微生物可所生活的空间，这可帮助改进处理的卫生。
在将两个或更多个阀结合到关闭阀组件10中的实施方案中，已经发现有利的是就流体流动路径60而言将最靠近关闭阀组件10的流体出口孔50设置的至少一个阀与关闭阀组件10中的其它阀隔开。不受理论的限制，相信在流体45从关闭阀组件10中流出之前，在阀之间提供一定的距离可充当流体流在进入关闭阀组件10与流体流在进入最终阀之间的缓冲器。在图2-4中，第一阀25由贮存器区域70与第二阀35隔开。
如图2-4中所示，贮存器区域70是流体流动路径60的位于第一阀25与第二阀35之间的一部分。在单阀实施方案中，贮存器区域70位于阀与出口孔50之间。当关闭第一阀25和第二阀35中的任一者或两者时，贮存器区域70提供保持流体45的空间。贮存器区域70可具有任何期望的大小、形状或尺寸。如图2-4中所示，贮存器区域70可包括第一阀部件20的出口部分27和第二阀部件30的入口部分37。而且，如图2-4中所示，贮存器区域70可包括间隔通道87。间隔通道87可为允许流体从其中通过的任何合适的结构。如图2-4中所示，间隔通道87可为间隔件(诸如间隔元件80)中的开口，其包括用于将第一阀部件20和第二阀部件30分隔开的结构。然而，间隔通道87也可为将第一阀部件25的出口部分27连接到第二阀部件30的入口部分37以完成流体流动路径60的管、软管、管道、管线、导管、通道、管子等。另外或另选地，诸如例如在单阀配置中，间隔通道87可被设置在关闭阀组件10中的最终阀的下游，以便在最终阀与诸如例如喷嘴100等任何下游结构之间提供空间。
如上所述，贮存器区域70可具有任何期望的大小、形状或尺寸。然而，可期望贮存器区域70具有预定长度、直径和/或体积。例如，可期望贮存器区域70的长度L(例如图3中所示)为至少约50mm、至少约10mm或者至少约5mm。另选地或另外，可期望贮存器区域70的长度L为贮存器区域70的直径D的至少约25％、至少约50％、或者至少约100％。另选地或另外，可期望贮存器区域70的直径D小于贮存器区域的长度L的100％、小于贮存器区域的长度L的75％、或者小于贮存器区域70的长度L的约50％。另选地或另外，可期望贮存器区域70的体积为至少约200,000cm3、或至少约30,000mm3、至少约150mm3、或者至少约35mm3。
随着流体45的速度增加和/或流体45的粘度降低，可期望增加贮存器区域70的长度L、直径D和/或体积。这是因为流体45的速度增加和/或流体45的粘度降低可形成更多和/或更大的回溅。另外，不受理论的限制，相信贮存器区域70的长度L和直径D可影响压力隔离阀(例如，阀25)与流体关闭阀(例如，阀35)之间的关闭正时。例如，随着贮存器区域70的长度L增加，在压力隔离阀关闭之后有更多时间来关闭流体关闭阀并且没有从阀组件10中流出压力波动的风险。
贮存器区域70的尺寸也可为静态的或可变的。即，它可具有固定尺寸，诸如长度、宽度、高度、直径、体积等，或者可具有可改变的尺寸。例如，可期望贮存器区域70是具有特定直径的管的固定部分，其位于第一阀部分20与第二阀部分30之间。另选地，可通过相对于第二阀部分30移动第一阀部分20的全部或一部分来形成贮存器区域70。因而，可改变贮存器区域70的尺寸。改变贮存器区域70的体积的一种方式是将第一阀25配置为沿与流体流动路径60大致平行但在其关闭时与流体流动路径60相反的方向移动。这样做，阀25在贮存器区域70中形成的体积可能会比当阀25打开时形成的体积更大。术语“与流体流动路径大致平行但相反”是指与流体流动路径60完全相反(即，180度)或者比与流体流动路径60完全相反大或小约45度的方向。应当理解的是，预期并且在本文中具体阐述了与流体流动路径60成-45度到45度的范围内的所有角度。当阀25关闭时，贮存器区域70中的这种体积增加可帮助降低贮存器区域70中的流体45的压力，并且可提供当与一个或多个其它阀结合使用时帮助减少回溅的附加益处。
增加或减小贮存器区域70的体积的其它方式包括结合与贮存器区域70流体连通的一个或多个活塞、气囊、阀或其它可移动结构，它们可根据需要移动或改变形状以增加或减小贮存器区域70的体积。同样，在单阀实施方案中，阀可被配置为与流体流动方向60大致平行但相反地移动以形成或者增加贮存器区域70的体积。在这些配置中的任一种配置中，改变贮存器区域70的体积可帮助防止从关闭阀组件10和/或喷嘴100的流体出口孔50中回溅和/或滴落。
贮存器区域70还可包括一个或多个混合口75和一个或多个静态或动态混合器77(例如，如图5中所示)，以添加待与流体45混合或进入流体45中的成分。例如，流体45可为期望要添加一种或多种成分的基本材料(例如水)、制剂或预混合组合物。因为流体流可在贮存器区域70中减少或停止预定时间段，所以贮存器区域70可提供将成分添加到进入关闭阀组件10的流体45的期望位置。此时可允许有时间添加成分、混合并且/或者有停留时间来使材料彼此完全混合或反应。而且，因为贮存器区域70中的流体45的特定体积可为固定的并且比流动的流体流45更不易受到变化的影响，所以贮存器区域70可将材料更准确地添加到流体。另外，贮存器区域70可提供合适的位置以便刚好在填充容器之前混合成分，这可在填充操作中提供灵活性并且允许区分最终产品的后期阶段。例如，操作人员可选择刚好在基本配方被释放到容器之前添加不同的成分。这可防止附加成分污染上游设备，并且可允许在同一生产线上生产具有相同基本配方的不同产品。还可预期，当打开一个或多个阀时，可进行成分的添加或混合。例如，即使流体45流动通过阀组件时，也可在贮存器区域70中进行混合。在任何情况下，用于使材料通过混合口75并进入贮存器区域70的混合泵或其它装置可定时或以其它方式控制成与阀组件10的一个或多个阀协调或由其驱动。
如图1-4中所示，喷嘴或其它流体引导或控制结构(诸如喷嘴100)可设置在关闭阀组件10的出口孔50附近。如本文所使用，术语“喷嘴”不旨在限于特定结构或元件，而是旨在通常指定流体45在进入其将要填充的容器之前流动通过的最终一个或多个孔。喷嘴100可包括任何数量的孔110或流体45可流动通过的其它开口。在图1-4中，所示的喷嘴100包括横截面大致为圆形的孔110，但是也可预期其它形状、孔数量和大小。而且，喷嘴100不需要是单个喷嘴，而是可包括隔开或连接在一起的一个或多个喷嘴。喷嘴100的形状和/或取向可为静态的或动态的。还可预期，关闭阀组件10和/或喷嘴可被配置为使得不同的喷嘴可与关闭阀组件10一起使用，从而允许操作人员取决于特定填充操作而在不同的喷嘴类型之间进行选择。
喷嘴10也可被制造为阀组件10的一部分或者任何一个或多个阀部件。这可减少零部件之间所需的密封件的数量，这在用包括可能降解或危害密封完整性的成分(诸如香水)的流体填充容器时可能尤其有用。这种配置还可帮助减少或消除微生物、沉积物和/或固体可能被捕获的位置。
图2-4示出了两个阀(第一阀25和第二阀35)可如何在关闭阀组件10中配置和操作以在第二阀35关闭时提供低回溅的示例。具体地，如图2中所示，第一阀25和第二阀35两者均处于打开配置，从而提供从入口孔40到出口孔50的不间断的流体流动路径60。在图3中，关闭阀组件10被示为处于如下配置：第一阀25处于关闭配置并且第二阀35处于打开配置。因此，流体流动路径60在第一阀25处被中断。如果关闭阀组件10用于其中通过关闭阀组件10的流体45处于压力下的系统中，则关闭第一阀25将使贮存器区域70和被设置在第一阀25下游的系统中的任何流体45在压力下与流体45隔开。这允许贮存器区域70充当使流体45刚好在第二阀35上游的缓冲区。因而，当打开第一阀25时，贮存器区域70中的流体45的压力和/或速度相对于贮存器区域70中的流体45的速度和/或压力可有所减小。这允许第二阀35关闭而不会形成流体45的波动从喷嘴100中流出并进入要填充的容器120中，这进而可显著地减少或消除流体45在填充循环的结束时(即，当最终阀关闭以结束对任何特定容器的填充操作时)从容器120中溅出。
虽然许多不同类型的阀可结合到关闭阀组件10中，但是已经发现使用剪切运动来停止沿流体流动路径60流动的流体45的阀尤其有用于减少在关闭阀时所经历的回溅的量。剪切流体45而不是通过使阀的部分沿流体流动方向移动来阻止流体45可减少回溅的量和强度。如本文所使用的剪切运动意味着将阀(诸如例如阀25)的止动机构在它离开阀25时与流体流动路径60大致垂直的运动中移动。术语“与流体流动路径大致垂直”是指与流体流动路径60完全垂直(即，90度)或者和与流体流动路径60完全垂直的任何方向成约45度的任何方向。在某些实施方案中，可期望阀25沿与流体流动路径60成至少约50度、至少约60度、至少约70度、至少约75度、至少约80度或者至少约85度的方向移动。另外，应当理解的是，预期并且在本文中具体阐述了与任何方向上的流体流动路径60成45度到90度的范围内的所有角度。
形成剪切运动的一种方式是使阀的止动机构在整个流体流动路径上以大体线性运动移动，如图2-4中所示。另选地或另外，通过使具有可与流体流动路径对齐的开口的止动机构旋转以允许流体45流动通过或旋转使得开口不与流体流动路径对准来关闭阀而形成剪切运动。例如，如图6和7中所示，阀部件22包括阀25，该阀25包括诸如圆柱体27等止动机构，其中可与流体流动路径60对准的通道29贯穿该阀25。通过使通道29与流体流动路径60对准而打开阀25。为了关闭阀25，圆柱体27旋转使得通道29不与流体流动路径60对准。如图中所示，通过使圆柱体27围绕旋转轴线A-A旋转来打开和关闭阀25。为了在关闭旋转阀25时形成期望的剪切运动，旋转轴线A-A应当与流体流动路径60大致垂直。
在某些实施方案中，诸如当流体出口孔50不是平面时，阀的止动部分的运动可相对于流体流动路径60以不同角度经过流体出口孔50或对应的喷嘴孔110。在这样的实施方案中，优选的是止动机构的移动的至少某个部分与流体流动路径60大致垂直。优选地，阀的止动部分的运动的至少约25％相对于流体流动路径60大致垂直，阀的止动部分的至少约50％的运动相对于流体流动路径60大致垂直，阀的止动部分的运动的至少约75％相对于流体流动路径60大致垂直，或者阀的止动部分的运动的至少约90％相对于流体流动路径60大致垂直。例如，在阀为围绕轴线旋转的圆柱体形式的实施方案中，应当与流体流动路径大致垂直的上述优选的移动百分比等于阀从打开配置变成关闭配置并且应当与流体流动路径60大致垂直的旋转路径的百分比。
无论使用何种类型的阀，关闭阀均会中断流体流动，从而使得阀更难以控制。因而，可期望设计一个或多个阀使得它具有特定的形状，或者使得它与阀组件中的其它阀或结构相比以特定速率或特定方向关闭以帮助保持更规则的流体流动并帮助减少回溅。例如，在包括两个活塞式阀的组件中，可期望以大致相反的方向关闭阀，使得由第一阀25形成的任何波动均会随着第二阀35关闭而被第二阀35的止动结构36阻挡。还可期望将阀组件10配置为使得它包括可部分关闭以调整填充速率而非仅打开和关闭的一个或多个阀。例如，第一阀25可被配置为在填充循环期间的某个点处部分地关闭，以减慢流体45的流速。这样做，可能会提高填充到容器中的流体45的量的准确性。示例是第一阀25关闭预定量，诸如例如约50％、约75％、约90％、约95％或者约97％，以使流体流速减慢例如约90％。然后，一旦流体流速降低，即可关闭第一阀25或第二阀35。通过在填充循环结束之前降低流体流速，可减小填充体积的变化量。这可减少浪费、改进质量控制，并且甚至帮助减少在填充循环结束时的经历的回溅量。
在图2-4中所示的实施方案中，第二阀35与流体出口孔50相邻。在这样的实施方案中，当第二阀35处于关闭配置时，期望第二阀35或相关结构密封流体出口孔50。这可帮助确保流体出口孔50和/或喷嘴100中剩余的流体45(如果有的话)不会在一个填充循环结束与下一个填充循环开始之间滴落。在第二阀35或对应结构与流体出口孔50之间形成密封的一种示例性方式是使喷嘴100延伸穿过出口孔50，使得它位于阀的结构(诸如如图2-4中所示的阀部件35)上。如果这样做，则可期望协调阀部件35的入口表面115(图2中所示)和出口表面38(图2中所示)的形状，使得这两个部分至少沿喷嘴100的入口表面115(包括孔110)紧密地配合在一起。例如，如果阀部件35为圆柱形，则喷嘴100的入口表面115可弯曲以匹配阀部件35的弯曲形状。另外或另选地，喷嘴100可通过任何合适的装置(包括例如弹簧105)偏置抵靠阀部件35。已经发现适合的一种特定弹簧是Smalley C125L1波形弹簧，其被配置为将喷嘴推抵阀部件35。也可使用其它偏置装置，包括但不限于弹性体材料、压力、磁性、凸轮、杠杆等。形成密封件的另一种方式是制造阀的部件以使它具有小于约0.0001英寸的公差。这种配合通常足够紧密以在高达约100psi的操作压力下提供液密密封。当然，取决于流体45的特性以及特定填充处理的任何需要或期望，其它公差可能是合适的。
如上所述，关闭阀组件10可包括使贮存器区域70的体积扩大的阀或其它结构。它还可包括对贮存器区域70提供真空或者在贮存器区域70中提供负压以帮助降低贮存器区域70中的流体45的压力的结构。在阀组件10中增加这样的特征可帮助减少流体45从阀组件10或喷嘴100中流出时的回溅、滴落和/或成串。包括这种减少滴落特征的阀组件10的一个示例如上所述，并且包括阀，该阀沿与流体流动路径60大致平行但是在该阀关闭时与流体流动路径60相反的方向移动。图8中示出了另一个示例性实施方案。
如图8中所示，阀组件10包括彼此流体连通的第一阀25和第二阀35。贮存器区域70在第一阀25与第二阀35之间延伸。真空活塞170被设置在第一阀25与第二阀35之间并且与贮存器区域70流体连通。具体地，活塞170被设置在通向贮存器区域70(与其流体连通)的真空通道175中。因而，当活塞170沿远离贮存器区域70的方向移动时，真空通道175变长并且体积增加。因为在该实施方案中流体流动路径60是关闭系统，所以体积的增加用于向贮存器区域70提供真空或至少负压。当适当地配置时，在第二阀35关闭之前向贮存器区域70添加负压或真空可将流体45推回到喷嘴100中并且防止流体滴落或成串，因为一些粘性流体可能在填充循环之间会滴落或成串。
减少或消除填充循环结束时的回溅、成串和/或滴落可提供许多益处，包括但不限于减少由于流体从容器120中溅出而浪费的流体的量。另外，减少回溅、成串和/或滴落可通过保持流体45被控制并且在流体流动路径60中或在容器中来帮助改进处理的卫生。因此，流体45将不太可能暴露于环境，进入填充或其它设备，或者飞溅到工人身上。另外，减少回溅可允许容器中的更精确填充和减少顶部空间，因此减少材料、运输和存储成本，并且为消费者提供更加全面的容器。另外，如本文阐述的减少回溅可提供加速生产线的机会，因为流体45可以更高速度、每单位时间增加的体积和/或减少成串时间来填充到容器中。其它益处包括将流体保持在容器中以及从会对容器的性能产生负面影响的区域中流出。例如，一些流体可防止在容器与盖之间形成适当的密封。在其它情况下，诸如填充单位剂量“盒”，流体飞溅、成串和/或滴落可能污染围绕单位剂量产品的成分的材料层之间的密封区域，这可能例如导致泄漏、阻止密封或者降低该区域的密封强度。根据需要，可通过本发明单独地或以任何组合来实现上述益处以及其它益处。
图9示出了可在生产线中使用的容器填充操作200的示例。填充操作200包括容器填充设备210，其包括低飞溅流体关闭阀组件10。提供空容器，诸如例如瓶子130，并且将它放置在容器填充设备210的喷嘴100附近。如图中所示，喷嘴100可位于瓶子140的开口135附近，但是在填充处理期间仍然完全位于瓶子140的外部，或者可通过开口135完全或部分地位于瓶子140内。本发明的处理和设备特别有助于减少当喷嘴100随着填充瓶子140而位于瓶子140中的流体45的表面上方时快速打开和关闭阀相关联的回溅和其它潜在负面影响，以及在填充处理期间喷嘴100一直被设置在被填充的瓶子140的外部的情况。
瓶子130可通过传送带(诸如传送带180)或适合于供应容器的任何其它装置来提供。打开第一阀部件20的第一阀25以允许流体45流入贮存器区域70。打开第二阀部件30的第二阀35以允许流体45通过喷嘴100流入瓶子140中。当瓶子140接近期望填充水平时，关闭第一阀25，从而关闭刚好在贮存器区域70上游的流体流动路径60。然后在适当时间关闭第二阀35以允许瓶子140被填充到期望水平。关闭第一阀25与关闭第二阀35之间的时间量可基于填充操作的细节和期望结果来选择。期望在第二阀35之前至少约0.1ms、在第二阀35之前约0.1ms和约10秒之间、在第二阀35之前1秒以上或1秒之前、在第二阀35之前10秒以上关闭第一阀25。一旦被填充，瓶子(现填充的瓶子150)从填充操作200移开并且可根据需要被进一步处理。
本文描述的填充操作200旨在仅仅是可包括本发明的低飞溅流体关闭阀组件10的填充操作的示例。它们不旨在以任何方式进行限制。完全可预期的是，其它填充操作可与本发明的低飞溅流体关闭阀组件10一起使用，这些操作包括但不限于一次填充一个以上容器的操作、填充除瓶子以外的容器的操作、填充不同形状和/或大小的容器的操作、在与图中所示的定向不同的定向上填充容器的操作、选择和/或改变容器之间的不同填充水平的操作、以及在填充操作期间发生诸如例如加盖、清洗、贴标签、称重、混合、碳酸盐化、加热、冷却和/或辐射等附加步骤的操作。另外，所示或所描述的阀的数量、它们彼此的接近度以及填充设备210的其它部件或任何其它设备不旨在进行限制，而仅仅是示例性的。而且，操作顺序以及阀如何和何时打开和关闭不旨在限制性，而是本发明可如何结合到诸如填充操作200等填充操作中的示例。
本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，被公开为“40mm”的尺寸旨在意味着“约40mm”。另外，当将范围或替代单位阐述为描述特定实施方案时，应当理解的是，公开该范围内的每个整数并且预期并公开任何这样的整数之间的任何范围。
除非明确排除或以其它方式限制，本文中引用的每一篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利，均据此全文以引用方式并入本文。任何文献的引用不是对其作为与本发明任何公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其自身或与任何其它参考文献或多个参考文献的组合提出、建议或公开了此发明任何方面的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明实质和范围的情况下可作出多个其它变化和修改。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于流体填充管线的流体关闭阀组件，所述阀组件具有限定流体流动方向的流体流动路径，所述组件包括：
与流体源流体连通的流体入口孔，所述流体入口孔允许所述流体沿所述流体流动方向从所述流体源流入所述阀组件的所述流体流动路径；
流体出口孔，所述流体出口孔与所述阀组件的所述流体流动路径流体连通，并且所述流体可通过所述流体出口孔流出所述阀组件；和
与所述流体入口和所述流体出口流体连通的流体关闭阀，所述流体关闭阀具有流体阻挡部分和流体流通部分，所述流体关闭阀能够从填充位置移动到关闭位置，在所述填充位置中，所述流体流通部分与所述流体流动路径对准，在所述关闭位置中，所述流体阻挡部分与所述流体流动路径对准，其中所述流体关闭阀被取向成使得所述流体关闭阀沿在所述流体关闭阀截断所述流体流动路径的位置处与所述流体流动方向大致垂直并且优选地成至少约60度的方向移动。
2.根据权利要求1所述的流体关闭阀组件，其中所述流体关闭阀为活塞式阀或旋转阀，并且所述旋转阀具有与所述流体流动路径大致垂直的旋转轴线。
3.根据前述权利要求中任一项所述的流体关闭阀组件，其中所述组件除了所述流体关闭阀之外还包括压力隔离阀，所述压力隔离阀位于所述流体关闭阀的上游并且被配置为当所述流体关闭阀处于至少部分打开配置时将所述流体源从所述流体流动路径关闭，所述压力隔离阀优选地为活塞式阀，所述活塞式阀沿在所述压力隔离阀截断所述流体流动路径的位置处与所述流体流动方向大致垂直的第一方向移动。
4.根据权利要求3所述的流体关闭阀，其中所述流体流动路径包括沿所述流体流动路径位于所述压力隔离阀与所述流体关闭阀之间的贮存器区域，所述贮存器区域优选地具有约5mm至约500cm之间的长度，并且优选地具有约150mm3至约200,000cm3之间的体积。
5.根据权利要求4所述的流体关闭阀组件，其中所述贮存器区域包括至少一个混合口、至少一个静态混合器和/或至少一个动态混合器。
6.根据权利要求3至5所述的流体关闭阀组件，其中所述流体关闭阀沿与所述第一方向大致相反的第二方向移动。
7.根据权利要求3至6所述的流体关闭阀组件，其中所述压力隔离阀被配置为在所述流体关闭阀之前关闭，优选地在所述流体关闭阀之前约0.1ms至约10秒之间关闭。
8.根据权利要求3至7所述的流体关闭组件，还包括设置在所述第一阀与所述第二阀之间的真空装置，所述真空装置被配置为当所述压力隔离阀关闭并且所述流体关闭阀打开时向所述贮存器区域提供负压持续至少一段时间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的流体关闭阀组件，其中所述流体关闭阀被配置为当所述流体关闭阀关闭时密封所述出口孔。
10.一种减少与用流体填充容器相关联的回溅的方法，所述方法包括：
提供用流体填充的容器，所述容器具有开口；
提供与所述容器的开口相邻的喷嘴；
提供与所述喷嘴流体连通的阀组件；
将用于填充所述容器的所述流体提供到所述阀组件，所述阀组件包括与流体源流体连通的流体入口孔，所述流体入口孔允许所述流体沿所述流体流动方向从所述流体源流入所述阀组件的所述流体流动路径；流体出口孔，所述流体出口孔与所述阀组件的所述流体流动路径流体连通，并且所述流体可通过所述流体出口孔流出所述阀组件；第一阀，所述第一阀与所述流体入口流体连通并且具有允许所述流体流动通过所述第一阀的第一阀打开配置、阻止流体流过所述第一阀的第一阀关闭配置、以及第一止动结构；以及与所述第一阀和所述流体出口孔流体连通的第二阀，所述第二阀具有允许所述流体流动通过所述第二阀的第二阀打开配置、阻止流体流过所述第二阀的第二阀关闭配置、以及第二止动结构，其中所述第一阀和所述第二阀由贮存器区域彼此隔开；
通过将所述第一阀从所述第一阀打开配置移动到所述第一阀关闭配置在第一预定时间关闭所述第一阀以暂时切断所述流体源；以及
通过在所述第二阀截断所述流体流动路径的位置处移动与所述流体流动方向大致垂直的所述第二止动结构方向，或者使所述止动结构围绕在所述第二阀截断所述流体流动路径的位置处与所述流体流动方向大致垂直的轴线或旋转从所述第二阀打开配置旋转到所述第二阀关闭配置来在所述第一预定时间之后的第二预定时间关闭所述第二阀，以阻止所述流体流动路径中的所述流体流出所述流体出口孔。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括设置在所述第一阀与所述第二阀之间的真空装置，所述真空装置被配置为在所述第一预定时间和所述第二预定时间之间向所述贮存器区域提供负压。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括向所述贮存器区域提供一种或多种成分以与所述流体混合。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述容器被填充时，所述喷嘴保持在所述容器的所述开口的外部。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中沿在所述第二阀截断所述流体流动路径的位置处与所述流体流动方向大致垂直的方向移动所述第二止动结构或者使所述止动结构围绕在所述第二阀截断所述流体流动路径的位置处与所述流体流动方向大致垂直的轴线或旋转从所述第二阀打开配置旋转到所述第二阀关闭配置会剪切所述流体，以阻止所述流体流动路径中的所述流体流出所述流体出口孔。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中关闭所述第一阀包括在所述第一阀完全关闭之前的预定时间量内将所述第一阀移动到部分关闭配置。
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