CN110655025B - 用于将填充产品灌装到容器中的填充构件和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将填充产品灌装到容器中、优选地用于将调味汁灌装到瓶中的填充构件(1)，其包括：用于影响填充产品流的阀(2)，和可通过致动流体来切换的工作缸(20)，所述工作缸(20)用于预先确定所述阀(2)的切换位置，其中，所述致动流体可通过压力调节装置(3)从所述工作缸(20)导出，并且本发明涉及一种相应的方法。

Description

用于将填充产品灌装到容器中的填充构件和方法

技术领域

本发明涉及一种用于将填充产品灌装到容器中、优选地用于将调味汁灌装到瓶中的填充构件以及一种相应的方法。

背景技术

已知，为了灌装填充产品，例如饮料或可流动的食物，例如汤或调味汁，尤其是烧烤酱或番茄酱，使用具有气动致动的填充构件的回转填充器。

已知，为了打开和关闭填充构件设置有单作用气动缸，该单作用气动缸例如构成为压缩空气关闭式和弹力打开式，或反之亦然。在这种填充构件中，可以尤其是在产品罐和原本的填充阀之间的供应管线中设置调节阀，这些填充阀可以例如构成为在阀座中具有固定节流孔的截止阀或隔膜阀，该调节阀通过合适的连接和接通来如此改变供应管线横截面，从而能够在填充阀打开时进行适合应用的快速或慢速填充。隔膜阀也可以用于在具有通过容积功的填充管排放口的填充构件中，因此在局部放大填充管横截面或填充管前方的产品管线中的横截面时，通过在适当的方向上切换例如隔膜阀来抑制在填充管的出口处的产品残余物和液滴，或者将其吸回到填充管，这提高了灌装质量，同时避免了污染待填充容器。

气动缸通常在恒定的工作气压下分别总是以相同的速度打开和关闭。根据待填充的可流动的填充产品的流变性质，截止构件的慢速关闭，例如在前向关闭阀的情况下，以及从快速填充到慢速填充的慢速切换，例如在产品管线中的隔膜阀的情况下，在低粘度产品中是有利的，以避免在切换过程期间的填充产品的强烈加速。另一方面，快速(前向)关闭在高粘度的填充产品中会是有利的，以优化在填充构件的排出口处的产品射流的切断。因此，为了依赖于应用地适配填充构件中的截止阀和其他通过气动工作缸来控制的功能单元的打开或关闭速度，通常在供应管线和排气引导部中装入固定的进气和/排气孔板，以便对针对工作缸的进气或排气如此进行节流，使得可以专门针对应用情况设定打开或关闭速度。因此，可以例如针对具有近似相同的流变性质的待灌装产品组实现填充构件中足以用于单独应用情况的气动部件的控制动力。

由于所述的填充构件配备有用于控制气动缸的固定的供气或排气节流阀，因而当在填充机器上灌装具有变化很大的流变特性的产品系列时，例如可以使用具有和不具有固体成分和/或颗粒的填充产品，例如具有差异很大的粘度的填充产品，具有和不具有固体成分和/或颗粒的填充产品，牛顿流体和非牛顿流体，拉丝填充产品和/或具有流变屈服点的填充产品，每次适配都会增加改装费用。尤其地，必须更换供气和/或排气孔板以将一个产品组改装成另一个产品组。

在低粘度填充产品的情况下，例如，过快地关闭气动缸以从快速填充切换到慢速填充和过快地关闭截止阀的阀锥将产生负面效果。通过关闭脉冲，低粘度填充产品大大加速，由此可以使填充射流在截止阀的出口处振荡。由于截止阀的前向关闭式阀锥使填充产品加速超过填充射流的实际出口速度，因而射流被压缩和增厚或者也会振荡。在待填充容器的通常狭窄的口部横截面的情况下，这些现象会导致填充射流不再能够正确射中容器口部，结果可能导致：产品损失，容器外侧和口部或螺纹受到污染，从容器强烈起泡或甚至起泡溢出，以及从容器中溅出产品。

而在倾向于粘附或拉丝或具有流变屈服点的高粘性的填充产品的情况下，截止阀的快速关闭速度具有积极效果。而在关闭速度太低的情况下，会发生的是，在关闭时填充产品保持粘附在截止阀的排出口处，进行堆积，以不受控制的方式滴落，从而污染待填充容器的关键部位或拉丝，这也会污染容器。具有流变屈服点的填充产品除了在填充结束时以外还必须在自由射流灌装时大大加速，以使填充射流完全浸没在填充液位中，因为另一方面，产品锥体可以在填充产品表面上形成，其可能会通过容器口部突出并因此弄脏容器口部和封闭部。

在使用利用气动工作来致动的功能单元，例如具有用于液滴保持的填充管排出口的填充构件中的隔膜阀时，由于由隔膜阀所呈现的横截面和容积的过快放大，还过快地抽吸待保留的填充产品，由此产生吸入空气的风险。然而，如果吸入空气，则填充管会空转，由此产生负面影响，因为容器填充溢出或被滴落的产品弄脏。根据待填充介质的流变性质，与填充管的横截面相结合，适配所使用的气动功能单元的切换速度是有意义的。

为了灌装范围广泛的产品系列，难以实现用于填充构件的截止阀和所使用的其他气动功能单元的进气和排气节流阀的折衷设计。通常由此导致对于很大不同的填充产品产生每种产品的灌装的显著恶化。为了可以最佳地观察范围广泛的产品系列，在现有的填充构件和控制技术中只能进行进气或排气节流阀的耗费时间和人力的更换，以对于具有不同流变特性的填充产品呈现阀或气动功能单元的各自最佳控制动力。

发明内容

从已知现有技术出发，本发明的目的是提供一种改进的用于将填充产品灌装到容器中、优选用于将调味汁灌装到瓶中的填充构件以及一种相应的方法。

该目的是通过一种具有本发明的特征的用于将填充产品灌装到容器中、优选用于将调味汁灌装到瓶中的填充构件来达到的。有利的改进方案从从属权利要求、本说明书以及附图中得出。

因此，提出了一种用于将填充产品灌装到容器中、优选用于将调味汁灌装到瓶中的填充构件，其包括：用于影响填充产品流的阀，和可通过致动流体来切换的工作缸，所述工作缸用于预先确定所述阀的切换位置。根据本发明，设置有压力调节装置，所述致动流体可通过所述压力调节装置调节地从所述工作缸导出。

由于致动流体可通过压力调节装置调节地从工作缸导出，因而各种填充产品可以使用相同的填充构件来灌装，其中，填充产品可以具有差异很大的流变性质，例如差异很大的年度、固体成分和/或颗粒含量，以及牛顿流体和非牛顿流体，拉丝产品和具有流变屈服点的产品，在这里，不必对填充构件进行机械改变或不必改装填充构件，例如以更换孔板或阀锥的形式。

换句话说，阀的切换速度，因此为打开速度和关闭速度，可以在没有机械干预例如更换排气节流阀的情况下适配于相应的产品特性或者优化。由此能够在填充机器上将各种流变特性的填充产品通过相同的填充构件以适配于相应填充产品的参数进行灌装。优选地，将低粘度的填充产品以慢速的阀的关闭速度进行灌装，和/或将高粘度的填充产品以快速的关闭速度进行灌装。

优选地，阀的切换速度，优选为打开速度和/或关闭速度，可通过压力调节装置单独地控制/调节。

阀的切换速度可以借助压力调节装置中的相应的背压设定来预先确定并相应地适配。压力调节装置中的背压设定得越高，所产生的切换速度就越慢。

在当前情况下，致动流体可以理解为一种流体，该流体导入到工作缸用于相对于活塞在工作缸的至少一侧上致动工作缸的活塞并由此作用在活塞上，该活塞将工作缸的内部空间分成两个室。优选地，工作流体是气态的，特别优选是气体、气体混合物、压缩空气，或者是液态的，特别优选是液压液，优选是液压油。

在优选的另一实施方式中，压力调节装置中的压力相对于切换位置或相对于工作缸的活塞的位置是可变的，因此是可适配的或可设定的。因此，可以沿工作缸中的活塞的路径设定切换速度。尤其地，当工作缸构成为单作用式并且工作缸的与压缩空气侧相对的室是弹簧加载时，可以通过由压力调节装置改变对压力侧的压力来抵消作用在活塞上的弹力，该弹力随着工作缸中的活塞的行程的增加对应于弹簧压缩的变小而减小。

根据另一优选实施方式，无节流地进行向工作缸导入的致动流体的导入。由此，在导出致动流体时仅通过压力调节装置进行速度控制和/或调节。这样构成的填充构件相应地具有简单且同时坚固的结构。

当根据另一优选实施方式的压力调节装置具有调节阀，优选为比例调节阀时，可以特别精确地进行压力调节。

为了支持由压力调节装置进行的压力调节，压力调节装置可以具有用于缓冲致动流体的缓冲存储器，其中，所述缓冲存储器优选地布置在工作缸和调节阀之间。

在另一优选实施方式中，压力调节装置可以具有“或”阀或换向阀。由此，能够将流入的致动流体在对工作缸施加压力时引导经过压力调节装置的在导出致动流体时调节致动流体的残余压力的部分。因此，可以提供自身的通道用于导入致动流体。为了导出致动流体，可以提供另外的通道，通过该另外的通道可调节在导出时的残余压力。在这里，两个通道可以通过“或”阀与工作缸或到工作缸的一侧的连接管线交替地连接。根据一个特别优选的实施方式，工作缸构成为气动缸，其中，致动流体优选为压缩空气。由此，所述填充构件可以用在常用的灌装设备中，这些灌装设备通常使用压缩空气来操作，而无需对灌装设备进行大的改变。

当根据另一优选实施方式的工作缸是单作用工作缸，优选单作用气动缸时，可以实现填充构件的特别简单的结构。优选地，工作缸构成为压缩空气关闭式和弹力打开式或压缩空气打开式和弹力关闭式。

当工作缸构成为双作用工作缸，优选地构成为双作用气动缸时，能够允许压力调节装置对工作缸的两个室施加影响。换句话说，至少一个压力调节装置可以如此与工作气缸连接，使得压力调节装置分别与工作缸的两个室中的一个连接，如果从该室应导出或将导出致动流体，优选为压缩空气的话。由此，可以在两侧交替地进行排气压缩空气调节，从而可在两个切换方向上单独设定切换速度。所提供的背压可以对于两个切换方向是不同的，这导致不同的切换速度。在各自不同的室中可以各自无节流地进行导入，该各自不同的室交替地相应地不与压力调节装置连接，并且对应于工作缸向该各自不同的室导入处于比由压力调节装置预先确定的压力高的压力下的致动流体。因此也不必在导入侧设置节流孔板。

通过以下方式可以实现特别坚固且易于连接的填充构件，即，双作用工作缸具有两个接头，其中，所述接头中的每一个可与具有压力调节装置的单独的排出引导部连接，或者所述两个接头优选地通过阀，特别优选为5/2路切换阀可交替地与具有压力调节装置的公共的排出引导部连接。

根据另一优选实施方式，阀构成为用于提供和中断来自填充构件的填充产品流的填充阀。由此，可以将来自填充构件的填充产品提供给待填充容器，进行控制/调节和中断。

根据另一优选实施方式，阀构成为用于设定填充构件的填充产品管线的通过横截面的隔膜阀或节流阀。由此，可以控制/调节填充构件中的填充产品的容积流量。

在另一优选实施方式中，由压力调节装置设定的残余压力相对于工作缸中的活塞沿其纵向轴线的位置改变，使得例如在端部切换位置附近，在压力导入侧与通过压力调节装置从其导出致动流体的一侧之间的压差较小，并且在这些端部位置之间设定较高的压差并且活塞相应地移动得更快。这样，例如也可以针对端部位置提供一种“止挡衰减”。

另外，上述目的是通过一种具有本发明的特征的用于控制/调节用于将填充产品灌装到容器中的填充构件的方法来达到的。该方法的有利的改进方案从本说明书、从属权利要求和附图中得出。

相应地，提出了一种用于控制/调节用于将填充产品灌装到容器中的填充构件的方法，其包括以下步骤：向填充构件的阀的工作缸的第一室施加致动流体以到达阀的第一切换位置；和通过压力调节装置导出致动流体以到达阀的第二切换位置。

优选地，可以通过由压力调节装置设定压力来单独控制/调节阀的切换速度。

通过该方法，类似地实现了关于填充构件所描述的优点和作用。

附图说明

通过以下对附图的描述更详细地说明本发明的优选的其他实施方式。

在附图中：

图1示意性示出了填充构件的阀和工作缸；

图2示意性示出了根据第一实施方式的填充构件的电路图；

图3示意性示出了根据第二实施方式的填充构件的电路图；

图4示意性示出了根据第三实施方式的填充构件的电路图；

图5示意性示出了根据第四实施方式的填充构件的电路图；

图6示意性示出了根据第五实施方式的填充构件的电路图；

图7示意性示出了根据第六实施方式的填充构件的电路图；

具体实施方式

以下，参照附图描述优选实施例。在这里，不同附图中的相同、相似或等同的元件附有相同的附图标记，并且部分地省略这些元件的重复描述以避免冗余。

在图1中示意性示出了用于将填充产品灌装到容器中、优选用于将调味汁灌装到瓶中的填充构件1，该填充构件1具有用于影响流入到该容器中的填充产品的填充产品流的阀2。

填充构件1具有工作缸20，借助该工作缸20可以切换阀2。工作缸20可通过致动流体来切换，该致动流体在当前情况下呈压缩空气的形式。为此，工作缸20具有活塞21，该活塞21将工作缸20的内部空间分成第一室23和第二室24。工作缸20在当前情况下构成为双作用气动缸。替代地，工作缸20也可以构成为单作用式和/或构成为单作用或双作用液压缸。

阀2在当前情况下构成为截止自由喷射阀。替代地，阀2也可以具有其他形式并且例如构成为用于改变填充产品流的隔膜阀或节流阀。

阀2的切换位置可通过工作缸20的切换位置来预先确定。为此，活塞21通过活塞杆22与阀2的阀锥25连接，该阀锥25可通过活塞21的移动在阀2的纵向方向上移动。在阀2的关闭切换位置处，阀锥25与阀座26接触。为了打开，将阀锥25通过活塞21的移动从阀座26提升，从而产生在阀锥25和阀座26之间的相应的通过横截面或环形间隙，填充产品可以通过该通过横截面或环形间隙流动。通过将阀锥25降低到阀座26中并且通过从阀座26中提升，可以相应地控制填充产品流。

图2示意性示出了根据第一实施方式的填充构件1的电路图。填充构件具有阀2，该阀2具有对应于图1的工作缸20。

双作用工作缸20的两个室23、24分别通过3/2路阀5从压缩空气供应部4被供应压缩空气。为此，压缩空气供应部4平行于两个3/2路阀5进行分支。在这里，3/2路阀5中的一个通过连接管线27通到工作缸20的第一室23。两个3/2路阀5中的另一个通过连接管路28中的“或”阀30通到双作用工作缸20的第二室24。

“或”阀30在当前情况下构成为基于普通的“或”阀的快速排气阀的形式，该“或”阀与排气功能相结合以排气到环境中。

连接管线28还通过“或”阀30与压力调节装置3连接。该压力调节装置3具有缓冲器32和比例调节阀31。压力调节装置3如此构成，使得致动流体可如此从工作缸20导出，使得可通过由压力调节装置3设定压力(背压)来单独控制/调节阀2的切换速度，在当前情况下为关闭速度。

如图2所示，切换阀5如此切换，使得向第二室24例如以6巴的压力导入压缩空气，并且第一室23通过排气管线7直接与环境连接，从而空气可以因此大致无节流地从第一室23排出。活塞21位于第一室23的方向上的第一侧上，因此，阀2处于第一切换位置处，该第一切换位置在当前情况下对应于阀2的打开位置。

为了将工作缸20以及因此还有阀2带到另一切换位置，将切换阀5分别带到其另一切换位置，从而第一室23例如再次以6巴的压力无节流地被供应压缩空气，并且第二室24通过压力调节装置3的“或”阀30与缓冲器32连接并且紧接着与比例调节阀31串联连接。

供应管线28中以及因此第二室24中的压力通过比例调节阀31保持在预定水平，例如4巴的压力。缓冲器32用于支持压力调节。

活塞21以及因此阀锥25移动的切换速度的控制是通过由压力调节装置3设定第二室24中的残余压力或剩余背压来进行，其中，通过3/2路阀5向第一室23无节流地导入压缩空气，该第一室23在该切换位置处起到关闭行程侧的作用。

因此，来自第二室24的排气通过压力调节装置3排出到压力调节的背压通道中，该第二室24因此对应于双作用工作缸20的打开行程侧。由压力调节装置3设定的背压越高并且因此在第一室23和第二室24之间的压差越小，则工作缸20的切换速度，在这里为关闭速度就越小，因此，阀2的关闭速度也就越小。

为了使工作缸20以及因此阀2再次移回到图2所示的切换位置，必须使3/2路阀5分别相应地再次移回到图2所示的位置。然后，无调节地进行活塞21的移动，因为连接管线27直接与排气管线7连接，并且连接管线28直接与压缩空气供应部4连接。因此，这里，工作缸的移动以比在相反移动时更高的速度进行，在该相反移动中活塞克服背压或残余压力而移动。

在图3中示意性示出了根据第二实施方式的填充构件1的电路图。填充构件1再次具有对应于图1的阀2。

在该第二实施方式中，5/2路阀6向双作用工作缸20的室23、24供应，其中，在阀2关闭时，第二室24的排气再次导出到借助压力调节装置3进行了压力调节的通道中，该压力调节装置3包括比例调节阀31和缓冲器32。如图2所示，通过借助压力调节装置3设定的背压单独设定并控制/调节关闭速度，而对第一室23进行控制和排气引导以及向第二室24施加压缩空气以打开阀2分别不会通过5/2路阀6节流地转换。

图4示意性示出了根据第三实施方式的填充构件1的电路图。这里，不仅第一室23而且第二室24各自与自身的压力调节装置3连接，如关于图2针对第二室24具体描述的那样。

在该第三实施方式中，双作用工作缸20的两个室23、24的排气引导经由通过相应的压力调节装置3的每个比例调节阀31提供的压力调节的每个排气通道以及每个缓冲器32来实现，其中，用于两个室23、24的控制空气分别通过每个3/2路阀5被导入，并且排气通过每个“或”阀30导出到通过相应的压力调节装置3提供的压力调节的每个通道中。该实施方案依赖于针对每个回风通道所设定的背压不仅在打开侧而且在关闭侧允许阀活塞速度的单独调节。

由于设置有两个压力调节装置3，因而在从第一室23导出压力时的残余压力和在从第二室24导出压力时的残余压力可以不依赖于彼此地预先确定。因此，在该实施方式中，控制/调节费用非常低。然而，可以设置单独的打开速度和关闭速度。

图5示意性示出了根据第四实施方式的填充构件1的电路图，其中也通过每个单独的压力调节装置3进行两个室23、24的排气引导，其中，然而，向两个室23、24施加压缩空气是通过公共的5/2路阀6和公共的压缩空气供应部4进行，该公共的压缩空气供应部4相应地根据5/2路阀的切换位置或是与第一室23连接，或是与第二室24连接。

图6示意性示出了根据第五实施方式的填充构件1的电路图。填充构件1大致具有根据第一实施方式的填充构件的结构，如图1所示。

与第一实施方式不同，工作缸20在第五实施方式中构成为单作用工作缸20，其中，第一室23具有弹簧8并且相应地是弹力致动式。因此，工作缸20以及相应地阀2构成为压缩空气打开式和弹力关闭式。在向第二室24施加致动流体之后，该致动流体在3/2路阀5已切换到图6所示的切换位置之后相应地再次通过压力调节装置3从第二室24经由连接管线28、“或”阀30、缓冲器32和比例调节阀31导出到排气管线7，其中，再次通过比例调节阀31将工作缸20的第二室24中的残余压力设定为预定值。

在当前情况下，由比例调节阀31设定的值依赖于工作缸20中的活塞21的位置。由于活塞21上的弹簧8的弹力随着活塞21距第一室23的距离的增加而变弱，因而通过压力调节装置3相应地调低第二室24中的残余压力，使得活塞21以大致恒定的速度移动到关闭位置。

图7示意性示出了根据第六实施方式的填充构件的电路图，该第六实施方式大致对应于第五实施方式，然而，工作缸构成为弹力关闭式和压缩空气关闭式。相应地，可以在第六实施方式中通过压力调节装置3单独设定打开切换速度。

在适用的情况下，可以在不脱离本发明的范围的情况下将实施例中示出的所有单独特征相互组合和/或交换。

附图标记说明：

1 填充构件

2 阀

20 工作缸

21 活塞

22 活塞杆

23 第一室

24 第二室

25 阀锥

26 阀座

27 连接管线

28 连接管线

3 压力调节装置

30 “或”阀

31 比例调节阀

32 缓冲器

4 压缩空气供应部

5 3/2路阀

6 5/2路阀

7 排气管线

8 弹簧

Claims (20)

1.一种用于将填充产品灌装到容器中的填充构件(1)，其包括：用于影响填充产品流的阀(2)，和可通过致动流体来切换的工作缸(20)，所述工作缸(20)用于预先确定所述阀(2)的切换位置，其特征在于，设置有压力调节装置(3)，所述致动流体可通过所述压力调节装置(3)调节地从所述工作缸(20)导出，其中，所述压力调节装置(3)具有用于缓冲致动流体的缓冲存储器(32)。

2.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述填充构件(1)用于将调味汁灌装到瓶中。

3.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述阀(2)的切换速度可通过所述压力调节装置(3)单独控制/调节。

4.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述阀(2)的打开速度和/或关闭速度可通过所述压力调节装置(3)单独控制/调节。

5.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，向所述工作缸(20)导入的致动流体的导入无节流地进行。

6.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述压力调节装置(3)具有调节阀。

7.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述压力调节装置(3)具有比例调节阀(31)。

8.根据权利要求6所述的填充构件(1)，其特征在于，所述缓冲存储器(32)布置在所述工作缸(20)和所述调节阀之间。

9.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述工作缸(20)构成为气动缸。

10.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述致动流体为压缩空气。

11.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述工作缸(20)是单作用工作缸(20)。

12.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述工作缸(20)是单作用气动缸。

13.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述工作缸(20)是双作用工作缸(20)。

14.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述工作缸(20)是双作用气动缸。

15.根据权利要求13所述的填充构件(1)，其特征在于，所述双作用工作缸(20)具有两个接头，其中，所述接头中的每一个与具有压力调节装置(3)的单独的排出引导部连接。

16.根据权利要求13所述的填充构件(1)，其特征在于，所述双作用工作缸(20)具有两个接头，其中，所述两个接头通过阀，交替地与具有所述压力调节装置(3)的公共的排出引导部连接。

17.根据权利要求13所述的填充构件(1)，其特征在于，所述双作用工作缸(20)具有两个接头，其中，所述两个接头通过5/2路切换阀(6)交替地与具有所述压力调节装置(3)的公共的排出引导部连接。

18.根据权利要求1所述的填充构件(1)，其特征在于，所述阀(2)构成为用于提供和中断来自所述填充构件(1)的填充产品流的填充阀，或者所述阀(2)构成为用于设定所述填充构件(1)的填充产品管线的通过横截面的隔膜阀或节流阀。

19.一种用于控制/调节用于将填充产品灌装到容器中的填充构件(1)的方法，其包括以下步骤：

向所述填充构件(1)的阀(2)的工作缸(20)的第一室(23)施加致动流体以到达所述阀(2)的第一切换位置；和

通过压力调节装置(3)导出所述致动流体以到达所述阀(2)的第二切换位置；

其中，所述压力调节装置(3)具有用于缓冲致动流体的缓冲存储器(32)。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，通过由所述压力调节装置(3)设定压力来单独控制/调节所述阀(2)的切换速度。

Images