CN1113019C - 用于可倾倒食品包装机的三路防混阀 - Google Patents

用于可倾倒食品包装机的三路防混阀 Download PDF

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Abstract

一种用于可倾倒食品包装机的三路防混阀(1)，该阀有外壳(2)，依次有形成空腔(6)的侧壁(4)，该空腔有一对称轴线(A)且与底部排放口(7)相通，及三个间隔90°的入口(10、11、12)；和绕轴线转动并容纳于空腔的转动闸门(3)，该闸门具有一侧面(20)，在侧面上形成两个间隔90°的开口，并经在闸门的两个工作位置(a、b)连接各对入口(10、12；11、12)的内通道(24)互相连接；外壳具有两个间隔90°的凹槽(17、18)且每一凹槽位于相应的一对入口之间；且闸门有四个间隔90°的凹槽(25、26、27、28)，在闸门的中间位置(c)处一个凹槽位于两个开口(22、23)之间以将通道(24)和三个入口与排放口(7)连通。

Description

用于可倾倒食品包装机的三路防混阀
本发明涉及一种用于可倾倒食品包装机的三路防混阀。
用于包装可倾倒食品比如果汁、酒、番茄酱、经巴氏灭菌或长期储存(UHT)牛奶等的机器是已知的，其中包件是由一纵向密封的带材所形成的包装材料的连续管制成。
包装材料有一多层结构，其包含一层纸材料，在其两侧有热密封材料层比如聚乙烯。在长期储存产品比如UHT牛奶的无菌包装时，包装材料包含一层隔离材料，例如由铝膜形成的，该隔离材料叠加在一层热密封塑性材料上且依次覆盖有另一层最终形成接触食品的包件的内表面的热密封塑料层。
对于生产无菌包装的情况，包装材料带从卷轴上退卷并送过一杀菌单元，在该单元内被杀菌，例如通过在液体杀菌剂比如过氧化氢和水的浓缩溶液池中浸泡。
更准确地说，该杀菌单元包含一容池和一无菌室，该容池在使用时充满杀菌剂，带材连续地送入池中，从杀菌池中引出的包装材料带在该无菌室中进行处理，去除残留的杀菌剂，例如通过干燥辊和高温无菌空气射流。
在离开无菌室之前，带材被折叠进入一圆柱体内并纵向密封以公知方式形成一连续、垂直的纵向密封管。实际上，该包装材料管形成无菌室的延伸部分并连续填充可倾倒产品，然后送往一用于形成单个包件的成型和(横向)密封单元，管通过该单元而被夹持在夹钳对之间，以横向密封该管而形成无菌的枕头形包件。
该枕头形包件通过切割包件之间的密封部分而分离，然后被送往最终折叠站而被机械折叠成最终的形状。
在上面简要描述的类型的已知机器上，包装材料管通过一导管而连续填充，该导管形成用于供应包装的可倾倒食品的回路(在下文简称“产品回路”)的一部分。在开始每一加工循环之前产品回路必须用无菌空气进行杀菌，且在工作循环的末端必须用一液体溶液冲刷；为此目的，产品回路必须通过一开关组件来有选择地连接于冲刷溶液供应回路和杀菌空气供应回路，以防止由于不完善的密封而使不同的液体和任何微量的冲刷溶液混入产品中。为了安全原因和确保产品回路的无菌状态，产品回路通常通过一伺服导管连接于开关组件，该伺服导管安装有一双路、无菌例如蒸汽隔离的开关阀。
基本上已知的有两种开关组件设计方案。
第一种方案仅存在于使用永久连接于产品回路的伺服导管的可动配件且具有用来有选择地连接冲刷溶液和杀菌空气供应回路的连接装置的情况。尽管简单且便宜，但这种解决方案具有从一工作阶段手工切换到另一阶段，通过物理脱开或再连接可动部件与相关回路的缺点。
第二种已知解决方案存在于使用三个三路阀的情况，每一阀有一对连接于相应一对回路的入口，和连接于排放导管的第三个入口，用于排出来自阀的任何泄漏，从而防止由于其它阀的密封上的压力而导致的不期望的泄漏。
尽管能自动地开关，但第二种方案较昂贵且有相当大的负载损失。
本发明的一个目的是提供一种三路防混阀，用来消除上述的已知开关组件通常具有的缺点。
根据本发明，提供一种用于可倾倒食品包装机的三路防混阀，该阀包含一外壳，外壳有一形成一空腔的侧壁，该空腔有一对称轴线且与底部排放口相连通；和一绕所述轴线转动并容纳于所述空腔内的转动闸门，具有与所述外壳的所述侧壁以液密方式相配合的相应侧面；所述外壳有第一入口和第二入口，两个入口都形成于所述侧壁并成角度地间隔开第一角度，而第三入口相对于所述第一和第二入口在中间位置处形成于所述侧壁，并相对于第一和第二入口成角度地隔开等于所述第一角度一半的第二角度；所述转动闸门有第一和第二开口，两个开口都形成于所述侧壁上并成角度地隔开一等于所述第二角度的角度，且一内通道连接所述第一和第二开口；所述外壳的所述侧壁具有两个分别形成于所述第一入口和所述第三入口之间与所述第二入口和所述第三入口之间的内部凹槽；所述转动闸门包含至少三个凹槽，其中第一凹槽形成于所述第一和第二开口之间，第二凹槽相对于所述第一凹槽形成于所述第二开口的相对侧并相对于第一凹槽成角度地隔开一等于所述第二角度的角度，第三凹槽相对于所述第一凹槽位于所述第一开口的相对侧并相对于第一凹槽间隔开一等于所述第二角度的角度；所述外壳的凹槽和所述转动闸门的凹槽连通于所述外壳的所述底部排出口；所述阀包括用于在第一工作位置、中间位置和第二工作位置之间移动所述转动闸门的操纵装置，其中在第一位置，所述转动闸门的所述第一和第二开口分别与所述外壳的第一入口和所述第三入口相连通，在中间位置，所述转动闸门的所述第一和第二开口分别与所述外壳的所述凹槽相连通，且所述外壳的所述第一、第二和第三入口与所述转动闸门的相应凹槽相连通，在第二位置，所述转动闸门的所述第一和第二开口分别与所述外壳的所述第三入口和所述第二入口相连通。
下面将通过参照附图的示例对本发明的优选的、非限制的实施例进行完整地描述，其中：
图1示出了本发明的阀的透视图；
图2示出了图1中所示阀的横截面；
图3示出了沿图2中的线III-III截取的剖面。
附图中标记1从总体上表示用于包装可倾倒食品的机器(未示出)的三路防混阀。
阀1主要包含一沿轴线A的外壳2；和一封装在外壳2内且绕轴线A转动的转动闸门3。外壳2主要包含一侧壁4，该侧壁具有向下渐缩的圆锥形内表面5，且限定了一个经底部排放口7而与外部连通的空腔6。外壳2还包含一个配装在侧壁4的顶部环形凸边9上的顶盖8。
侧壁4(见图2)包含三个基本上环形的通孔或入口10、11、12，在此分别引出连接管13、14、15。更准确地说，入口10和11径向上相反且彼此相互同轴(即，相应的轴形成180°的中心角α)且通过各自的连接管13、14而连接于一无菌空气供给回路(未示出)和一液体冲刷溶液供给回路(未示出)；但是第三入口12相对于入口10、11位于中间位置，从而与它们形成90°的中心角β，且通过相应的连接管15连接于一辅助管，该辅助管形成用于包装可倾倒食品的回路的一部分，且还配装有一开关阀(未示出)。
侧壁4还包含两凹槽17、18，该凹槽由母线平行于轴线A的凹入的圆柱形底部槽所限定，各凹槽分别在入口10和12之间及在入口11和12之间沿侧壁4的内表面5的相应母线延伸，且与底部排出开口7连通。
闸门3包含一圆锥形侧面20，该侧面依靠一弹簧21以密封的方式与外壳2的侧壁4的内表面5相配合，在下文中将详细描述。闸门3包含一第一开口22和一第二开口23，两者在侧面20上形成，相互之间间隔90°，且通过确定90°曲线的肘状通道24(图2)相互连接。闸门3还包含四个凹槽25、26、27、28，它们相等地成角度间隔开且沿侧面20的相应母线延伸。类似于凹槽17、18，凹槽25、26、27、28具有母线平行于轴线A的圆柱形底部表面，且与外壳2的底部排出开口7连通。更准确地说，凹槽25位于开口22和23之间；凹槽26和27相对于凹槽25位于相应开口22和23的对侧；且凹槽28与凹槽25径向上相对。
通道24(图3)从相应的中间部分朝向开口22、23倾斜，从而改进通道内的液体朝向开口22、23的排放。
闸门3由低摩擦系数的良好的密封聚合物制成，以改进在外壳2内闸门3的负载转动；为此目的，一般可采用PTFE为基的复合材料，比如由FURON COMPANY，Laguna Niguel，CA(U.S.A)制造的RulonJ。
阀1还包含绕轴线A的一圆盘35，用于驱动闸门3，且该圆盘置于闸门3的顶面36上，且通过从圆盘35向下延伸并与闸门3的面36上形成的相应承座38啮合的两个面齿37而与闸门3成角度地连接。圆盘35有一从圆盘整体向上延伸且穿过盖8安装在轴套40内的轴向控制轴39。
弹簧21(图3)插置在盖8和圆盘35之间，以使圆盘35和闸门3保持啮合，还增加闸门3的侧面20和外壳2的侧壁4的内表面5之间的接触压力。弹簧21包括一通过多个螺栓45配装在盖8上且绕轴39的中心环形连接部分44；和多个从连接部分44径向伸出且与圆盘35的周向凸边48弹性配合的片式臂46，其中该凸边有一成形的上表面49。更准确地说，表面49为波形的，从而闸门3转动时可变化地挠曲弹簧21的臂46。屈曲通常在阀的工作位置为最大，从而增加了弹簧21的弹性作用，因此，增加了闸门3的表面20和外壳2的表面5之间的接触压力，且屈曲在中间位置较小，以有助于闸门3的转动。
闸门3的转动由一个三位置气动执行装置50(图1)来控制，该执行装置通过曲柄51作用在控制轴39上。更准确地说，执行装置50包含一个与机器的固定结构(未示出)铰接的气缸52；和一个可相对于气缸52轴向移动并有一与曲柄51的一端铰接的叉形自由端54的杆53。曲柄51的相反端成棱柱形地连接于轴39。
现在将描述阀1的操作，在由图2中的字母a所指示的第一工作位置，闸门3的开口22、23定位于朝向外壳2的相应入口10、12；因此入口10、12通过闸门3的通道24互相连接；且因此产品回路连接于无菌空气供应回路。这个位置使用在机器运行循环的过程中，以实现所谓产品回路的预杀菌。
在图2中当闸门3逆时针转动90°时，阀1设定于由字母b指示的第二工作位置，其中通道24连接入口11和12，以将产品回路与冲剧溶液供应回路连接。这个位置用于在工作循环的末端冲刷产品回路。
可以看出，通过设置入口10、11、12之间的凹槽25、26、27、28防止了流体混合的任何可能性。也就是，为从一个入口到另一个入口，任何由于闸门表面20和外壳2的表面5的不完善的密封而造成的泄漏首先被所述凹槽之一所截取而通过排放口7排出。
在上述两工作位置之间，闸门3还可采取一种中间排放位置，仍参照图2，其中闸门相对于第一工作位置逆时针转动45°，或者相对于第二工作位置顺时针转动45°，从而闸门3的开口22、23对应外壳2的凹槽17、18，且通道24内的液体从通道24经凹槽17、18流向外壳2的排放口7。而且，凹槽26、25、27分别对应入口10、11、12并将入口10、11、12连接于排放口7，以排放连接于入口的回路支流。
执行装置50由包装机的控制单元(未示出)通过已知的电磁阀(未示出)来控制，该控制单元调整阀1的操作使其与机器的其它功能相一致。
从前面的描述本发明的阀1的优点将很清楚。
尤其是，与手工操作可动装置的已知解决方案特征相比，阀1形成了入口10、11、12的自动选择连接；因此开关简单且非常快；且阀1还有一排放位置，通过该位置排出工作流体，尤其是冲刷溶液。
与已知的完成同样功能的阀组件相比，阀1简单、价廉且空气或冲刷溶液的负载损失非常小。
很明显，如在此所述，对阀1可作出改变而没有脱离所附权利要求的范围。尤其是，入口10、11、12可不同地布置，如隔开120°；闸门3可仅包含三个隔开120°的凹槽且每一槽位于一对入口之间；外壳2的凹槽17、18和闸门3的凹槽25、26、27、28可以有不同的外形。

Claims (11)

1.一种用于可倾倒食品包装机的三路防混阀(1)，该阀包含一外壳(2)，外壳有一形成一空腔(6)的侧壁(4)，该空腔有一对称轴线(A)且与底部排放口(7)相连通；和一绕所述轴线(A)转动并容纳于所述空腔(6)中的转动闸门(3)，具有与所述外壳的所述侧壁(4)以液密方式配合的相应侧面(20)；所述外壳(2)有第一入口(10)和第二入口(11)，两个入口都形成于所述侧壁(4)并成角度地间隔开一第一角度(α)，而第三入口(12)相对于所述第一和第二入口(10、11)在中间位置处形成于所述侧壁(4)，并相对于第一和第二入口成角度地隔开等于所述第一角度(α)一半的第二角度(β)；所述转动闸门(3)有第一和第二开口(22、23)，两个开口都形成于所述侧面(20)上并成角度地隔开一等于所述第二角度(β)的角度，且一内通道(24)连接所述第一和第二开口(22、23)；所述外壳的所述侧壁(4)具有两个分别形成于所述第一入口(10)和所述第三入口(12)之间与所述第二入口(11)和所述第三入口(12)之间的内部凹槽(17、18)；所述转动闸门(3)包含至少三个凹槽(25、26、27、28)，其中第一凹槽(25)形成于所述第一和第二开口(22、23)之间，第二凹槽(27)相对于所述第一凹槽(25)形成于所述第二开口(23)的相对侧并相对于第一凹槽成角度地隔开一等于所述第二角度(β)的角度，第三凹槽(26)相对于所述第一凹槽(25)位于所述第一开口(22)的相对侧并相对于第一凹槽间隔开一等于所述第二角度(β)的角度；所述外壳(2)的所述凹槽(17、18)和所述转动闸门(3)的所述凹槽(25、26、27、28)连通于所述外壳(2)的所述底部排出口(7)；所述阀(1)包括用于在第一工作位置、中间位置和第二工作位置之间移动所述转动闸门(3)的操纵装置(50)，其中，在第一位置，所述转动闸门(3)的所述第一和第二开口(22、23)分别与所述外壳(2)的第一入口(10)和所述第三入口(12)相连通，在中间位置，所述转动闸门(3)的所述第一和第二开口(22、23)分别与所述外壳(2)的所述凹槽(17、18)相连通，且所述外壳的所述第一、第二和第三入口(10、11、12)与所述转动闸门(3)的相应凹槽(26、25、27)相连通，在第二位置，所述转动闸门(3)的所述第一和第二开口(22、23)分别与所述外壳(2)的所述第三入口(12)和所述第二入口(11)相连通。
2.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述外壳(2)的所述侧壁(4)有一圆锥形内表面(5)，且所述转动闸门(3)的所述侧面(20)是相对应的圆锥形；所述阀(1)包含用于轴向加载所述转动闸门(3)的弹性装置(21)，从而增加所述转动闸门(3)的所述侧面(20)和所述外壳(2)的所述侧壁(4)的内表面(5)之间的接触压力。
3.如权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述凹槽(17、18；25、26、27、28)沿所述转动闸门(3)的所述侧面(20)的母线和所述外壳(2)的所述侧壁(4)的所述内表面(5)的母线延伸。
4.如权利要求2或3所述的阀，其特征在于，所述每一凹槽(17、18；25、26、27、28)具有基本上母线平行于所述轴线(A)的圆柱形的凹入底面。
5.如权利要求2至4之一所述的阀，其特征在于，其还包含一成角度地连接于所述转动闸门(3)的驱动圆盘(35)，该圆盘具有一穿过所述外壳(2)的顶盖(8)安装的控制轴(39)并由所述操纵装置(50)致动。
6.如权利要求5所述的阀，其特征在于，所述弹性装置包含至少一个置入所述盖(8)和所述驱动圆盘(35)之间的弹簧(21)。
7.如权利要求6所述的阀，其特征在于，所述驱动圆盘(35)包含一成型的环形凸边(48)；所述弹簧(21)包含至少一个安装于所述盖(8)的并与所述环形凸边(48)配合的柔性臂(46)，以随转动闸门(3)的角位置变化而改变所述转动闸门(3)上的轴向负载。
8.如权利要求7所述的阀，其特征在于，所述驱动圆盘的所述环形凸边(48)成型为在所述工作位置时在所述转动闸门(3)上产生最大的轴向负载的形状。
9.如上述任一权利要求所述的阀，其特征在于，所述第一角度(α)为180°的角，所述第二角度(β)是90°的角；所述转动闸门(3)具有四个成角度地等距间隔开的所述凹槽(25、26、27、28)。
10.如上述任一权利要求所述的阀，其特征在于，所述转动闸门(3)由具有良好的密封性能和低摩擦系数的聚合物材料制成。
11.如权利要求5至10之一所述的阀，其特征在于，所述操纵装置(50)包含一有一杆(53)的气缸(52)；和一将所述气缸(52)的所述杆(53)连接于所述驱动圆盘(35)的所述控制轴(35)上的曲柄(51)。
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