CN1121342A - 用来按份将液体装入瓶、罐或类似容器的旋转装置 - Google Patents

Abstract

用来将液体分份灌装入容器中的一种装置，它包括一批排列在一转子周边上的体积计量室，每个计量室通过一可控的进口阀与一液体储器相连同时通过一可控的出口阀与一灌装颈相连。在各计量室中设有至少两个响应不同灌装高度的传感器：设在高(低)处的传感器在灌装高度业已上升(下降)到一特定高度时即关闭进(出)口阀。待灌装的一部分液体即可以简单地为此两个传感器测量点间的垂向距离确定。此装置的结构简单、明确，便于清洗，易于变换为其它计量形式。

Description

用来按份将液体装入瓶、罐或 类似容器的旋转装置

本发明涉及依据权利要求1概述部分所述的用来将液体按份装入瓶、罐或类似容器中的旋转装置。

上述装置存在有不同的结构设计：在法国专利说明书1595492号所公开的这种装置中，在各个垂直的计量室中安装有可以自由活动的柱塞，它通过一细的导管连接到液体储器中的气垫上。在进口阀打开的条件下，当提升此柱塞时，液体即从设在较高位置的储器中流入计量室内，并继续在上述导管内升高，直至达到此储器中灌装液面的高度。考虑到计量室中的液面通常是由柱塞盖住这一事实，从一开始就能避免因计量室与转动体一起转动而造成的液面倾斜定位和液面的其它变形，而液面的倾斜定位则会影响到灌装精度。但是，因柔软导管中液体体积造成的不精确性同样还需取决于储器中的装料高度。

在德国专利3006995号所公开的这种装置中，将一种能用来改变计量室容积的可调排出器突伸到各个无柱塞的计量室内。每个计量室的上端连通一刚性导管，此刚性导管伸入到液体储器的含气体的空间内，并在进口阀打开时使液体灌装到储器的装料液面高度。尽管在计量室的加料过程中液面可因此而发生变形，但这种变形由于计量室已完全灌装好甚至过满而不会有任何不利影响。但在这种装置因响应装料液面的变化而发生不精确性时，所说的装料液面还另外要受到液体与储器在一起转动的影响。

上述概述部分中所述的那种用来将液体按份地灌装入容器中的已知旋转装置具有复杂的结构设计，因而难以将其清洗和难以使其改变为罐装或瓶装按其它数量分成的部份。

本发明的目的在于克服上述缺点。

本发明的这一目的已为权利要求1中特征部分所公开的内容实现。

依据待罐装或瓶装的液体性质以及不论计量室的旋转运动所要求的高的测量精度，对于有关传感器件的结构设计与布置形式是存在着各种各样的可能性的。这种种可能性中的某些，已公开于权利要求2至12以及24至34中。当采用权利要求24至34所述传感器的结构设计时，可以在测量区的范围内连续地从事灌装液面的严格监控。在此测量区内，例如借助一与测量信号比较的预定的可变阈值，可以随意调节进口阀和/或出口阀的开关点。因而在改变计量体积时不需对相应传感器作机械调节。这样的传感器最好产生一电测量信号，而此信号还要能以极其简单的方式处理。根据权利要求29至32所述的这种如同浮子型探测器的结构设计，具有一个用来导引此环形浮子的并与计量室的中心轴线同轴的导杆，它的另外一个优点是对液面具有极高的灵敏度。因而，尽管计量室处于旋转运动中，也能获得很高的灌装精度，而这种灌装精度还能在旋转管件加速或减速过程中实现。此外，依据权利要求38所述的比例尺寸有助于所说灌装精度，这种比例尺寸来源于一种特殊的细长结构设计的具有小液面的计量室。此种计量室的内径最好为50—70mm，高度约600mm。

借助于一或多个这样的传感器，可以有种种用来控制灌装作业的方式，某些这种可能的方式已公开于权利要求6至9中。特别有利的是权利要求8与9的实施例，其中在计量室下部区域中直到出口阀的高度处，常保留有一定剩余量的液体。与计量室完全排空的情形相比，上述办法的优点是很显著的，特别是在液体流入计量室的开始时和在液体排入待灌装的容器的末了时。除此，这种办法还能防止环境空气渗入所述装置内。

根据本发明在权利要求35至39中所公开的最佳实施例，此计量室的容积具体说即其高度显著地超过待罐装或瓶装的一部分液体体积所需要的高度。此待罐装或瓶装的体积的高度位置确定了灌装颈的大地高度差，因而确定了灌装颈中的流速，而在最终分析中，对灌装性能起到决定性影响。例如，如果涉及到的液体是敏感的液体或趋向于大量起泡的液体，这时可把待罐装或待瓶装的那部分容积空间设在计量室的发生低流速的下部区域中，从而将发生的泡沫量便很少了，也即是获得了一种徐缓的灌装作业。但当涉及的液体不太敏感，则可将上述容积空间设置于计量室的上部区域中，在此区域有很高的流速，因而可有很高的充填或罐装效率。

根据本发明权利要求40至46所公开的进一步发展的装置，可以用来将几种不同的液体，例如一方面将糖浆另一方面将矿泉水灌装入瓶中或类似容器中。由于事实上另有一储器与计量室相连，故此计量室同时也起到一种混合用容器的作用。这样，当有几种组份灌装入计量室中并从其中排出，便在此过程中已然得到了良好的混合。在本发明中所用到的液体一词还包括粘性物质，甚至是具有浆状稠度的可含有少量固体物例如碎水果料的物质。本发明的装置允许以全新的型式来生产饮料，食品，等等，有关的各种组份可以在它们灌装到相关容器内之前，只须用很短时间使其结合与混合。

根据本发明权利要求书47至62所公开的进一步发展的装置，可以用作纯粹的容积灌装器以及高度灌装器。此外，可以在容积与高度之间作出各种组合。于是，这种装置在实际应用中可以适应在灌装容器时所能发生的可以想象出的种种情形，此外能允许采用全新的灌装方法。

在权利要求63所公开的本发明的另一发展内容中，对各个灌装颈设置了一批计量室，通过有选择地起动一或多个计量室，就能用另一种方式来简单地改变灌装体积。此外可以由较高的效率来实现更大的灌装体积，这是因为在排空瓶子或类似容器中的第一计量室时，可以灌装第二计量室然后将其排空到此瓶子内。

下面根据附图来描述本发明的九个实施例，在附图中：

图1至图5与图7至图10示明了通过九个不同的装置来按份罐装或瓶装液体的纵剖面详图；

图6示明了根据图5截取的剖面AB。

图1中的装置构造成能用来在大气压力下，将饮料按份灌装到连续运动的罐头形容器1中。此装置包括一圆盘形的围绕一垂直转动轴线10转动的转子11。转子11的周面上有一批阀组12，每个阀组中有一个基本上是在径向中延伸的阀腔13。这些阀组12是均匀地分布于转子11的周面上的。在所述阀腔的内端设有一入口阀3而在外端设有一出口阀5。这两个阀各设有一个可垂直运动的阀体14、15，它们可以由取气压缸形式的不同的马达操作件16、17升高或降低。阀体14、15与向下呈逐渐变细锥形且设在阀组12内的阀座18、19配合工作，这些阀体14、15则是密封地延伸到阀组12之外的。进口阀3的阀座18之后有一个通向待罐装液体用的环形储器4的短通道20。储器4中已通过一批径向管道21、相对于转动轴线10同心布置的旋转式分配器22以及一提升器23供应有饮料。这种饮料的供应或是通过一台泵(未示明)和通常的一种压力控制器，或是经由一个设在高于阀组12所在位置处的在前面的固定槽(未示明)。

出口阀5的阀座19之后是一个取短管突起形式的灌装颈6。此灌装颈的终端与待灌装的容器1的上边缘相分开，使得容器1可以无阻碍地供给到一个旋转台24上，此旋转台随上述转子11共同转动，使得容器1与相关的阀组12一起在一圆弧路径上运动。在阀组12的上侧，于前述两个马达操作件16与17的正中，向上突出地设置着一个具有一垂直中央轴线的筒形计量室2。计量室2有一个下部的进出口，此进出口且有渐减的直径并在出口阀5与进口阀3间的一处直接突入到阀腔13之内。计量室2实质上是一个管状金属容器，它的上侧则为一个盖25密封地盖住。在盖25之下，计量室2有一个与设定在转子11的环形通道27相通连的侧向孔口26。在正常的灌装作业期间，此环形通道27经过一换向阀(未示明)与大气相通，使得计量室2能够无阻碍地灌装与排空。

在盖25中，装设有三个棒状的电探针形式的传感器7、8与9，它们监控着计量室2的灌装高度并基本上是垂直地突入到计量室2的内部。每个传感器7、8与9都是一根绝缘的但在其最下端梢部处剥露开的金属线。第一传感器7位于计量室2内部中央，以它的测量点确定出一最高的罐装高度III，此液面IV向上到达一个略低于孔口26的地方。因此，整个计量室2的容积大于必须加以灌装的一部分的最大液体体积。第二传感器8部分地在第一传感器7一侧延伸，并在传感器7之下朝计量室2的中央轴线内弯。第二传感器8的测量点限定出一较低的灌装高度II。最后，第三传感器9首先是在这两个首先述及的传感器7、8一侧延伸，而此传感器9的端部则朝计量室2中央轴线弯曲。传感器9终止于计量室2的减径的进出口区域，同时确定出最低的灌装高度面I。由于这三个传感器7、8与9的测量点都是位于计量室2的中央轴线上，就可获得均匀的高的测量精度，而这种精度不会受因转子11转动以致液面可能取倾斜位置的影响。上部的两个传感器7和8是通过一个选择开关28连接到一电子控制装置29上，此控制装置29装定在转子11上并且还连接着所有其它计量室2的传感器。待罐装的液体体积可借助选择开关28按特别简单的方式改变。这一液体体积是由计量室2加在最低罐装高度I和接通了相应传感器7或8时的较高罐装高度II或III之间的容积确定。

在前面所叙述的装置中，由控制装置29控制，进行了下面的一系列操作：当此装置开始运转并在各次灌装之前，用马达操作件16使阀体14从阀座18升举起而打开进口阀3(参看图1)估泵(未示明)或居于前面的槽(未示明)的压力下，液体从下方经由提升器23、旋转分配器22、管道21、环形储器4、通道20与阀腔13而流入计量室2内，而为此液体所排出的空气则经通风口26排出。要是上部传感器7接通，此液体将流入直至其达到最高灌装高度III并与此传感器7的测量点相触。这样就能影响电流从此有效的传感器7经所述液体而流至接地的金属制的计量室2。这一电信号为控制装置29探测出，这样便会通过降低阀体14而立刻关闭进口阀3。在上述灌装计量室2的过程中，出口阀5始终是关闭的。

要是一个传感器(未示明)现在指示出有一个空竭的容器1位于灌装颈6的下方时，控制装置29就会通过马达操作件17来提升阀体15而打开出口阀5。进口阀3则保持关闭。液体便从计量室2经由阀腔13与灌装颈6，仅仅依靠大地压力而流入计量室2内，直至达到最低的灌装高度I，于是在较低处传感器9和计量室2之间的电流便截断。这一信号由控制装置29探测出此控制装置通过马达操作件17降低阀体15而立即关闭出口阀5。整个阀腔13与计量室2中的直到灌装高度I的下部区域中于是便常常为液体灌注。另一方面，容器1则已精确地由较低灌装高度I与最高灌装高度IIIIII之间的确定容量所充填。余留的液体柱的残余压力确保了所规定的流动条件也同样存在于灌装过程的结束时，因而能避免或者可能发生的液体起泡。在紧接关闭上出口阀5之后，计量室2能通过控制进口阀3的开度，按前述方式再次由液体充填到最高的灌装高度III。鉴于计量室2业已将其较低的区域充填，在开始再装填的过程时就可避免液体的起泡或发生旋涡。

代替着较高处的传感器7，当由选择开关28接通中间传感器8时，就会在相应的方式下进行这种灌装或充填过程。在这种情形下，计量室2将在每次再充填过程灌装到直至中间灌装高度II，而在最低灌装高度I与中间灌装高度II间所确定的容量便流入到各容器1中。

为了能够循环地洗净整个装置，前述环形通道27可通过换向阀(未示明)连接到一种常规的CIP(过程中清洗)系统上，同时前述提升器23也须连接到此CIP系统上。在进口阀3打开的条件下，包括计量室2在内的金属装置此时可用一种液体清洗剂冲洗。转子11上已装有另一环形通道30，使得灌装颈6以及出口阀5的阀座19与锥形阀体15都能完全地包括在此清洗用的通道30中，此环形通道30可通过管道、旋转分配器、反向阀等(均未示明)连到上述CIP系统上。环形通道30连接一通道31，它通过各阀组12，与灌装颈6接近，并在此阀组的下侧通入外部的空气中。当把一个围绕灌装颈6和与它相分开的通道31的出口孔的冲洗罩32安装到阀组12的下侧上，使得不会有液体逸散时，在出口阀5敞开条件下由灌装颈6排出的清洗流体便会聚集于环形通道30内因而保持于此系统中。

为了改进利用极简单传感器所进行的体积计量的精度，可在这种传感器测量点的区域中设置环状的约束部或横剖面渐减的区域33，如图1在中间传感器8的测量点的区域中以虚线所示的。

代替用于各个灌装高度I、II、III的简单传感器7、8、9，也能只用一个具有一批测量点的传感器或是具有一细长测量段区域的传感器，借助于电开关装置而能够简单的逐步或连续地调节所需的灌装高度。此外，也能把传感器安装或使其能在此装置的计量室2中独立或共同地在垂向上调节，而这又能再次有效地用来容易地调节计量体积。重要的一点在于，在任何情形下，预定的灌装或充填高度是在计量室2的最大可能灌装高度之下，而所说的最大可能灌装高度则是由孔口26的下边缘确定的。这样可以避免通过这种孔口时有液体损耗。

图2中的装置与图1中的装置的不同处在于灌装颈管6包括一个长的灌装或充填管。这样就能从下面来灌装瓶子形式的容器。为此，旋转台24上装配有升降机构34，借此可把容器1提升到灌装颈6的上方。此容器的嘴部为可垂直运动的定中心罩35按常规方式导引。在升降机构34与容器1的最上方位置处分别留有一条在阀组12与定中心罩35之间的环形隙；在液体流入容器1时从此容器所排出的空气便能通过这种环形隙逸散。在阀组12的下侧形成有一环状突起37，用来支承冲洗用的漏斗形部件(未示明)。此外，在阀组12的侧面上设有一个能由控制装置29起动的气动阀36；在阀组12中则设有通道，一方面将气动阀36在阀座19下不远处连接至灌装颈6上，另一方面则使其与大气通连。当由控制装置29在灌装过程结束时简单地打开在一般情况下是关闭的气动阀36时，灌装颈6中所含的液体便能在出口阀5关闭的条件下流入容器1内。

图1与图2所示的装置适用于大气压力下的灌装过程，而图3中的装置则是用在高于大气压的反压力之下，例如可以用在瓶装含CO₂饮料中的情形。图3中的装置特别是在包括有三个传感器7、8、9的计量室2的结构设计，进口阀3以及对待瓶装的液体的供应方面，是与图1中所示的装置相对应的。因而下面只将说明那些不同的特点。

出口阀5的阀体15有一个在中央的纵向孔和一个设在其下端的管状延伸部38。此管状延伸部38的下端稍微突伸到短的灌装颈6之外，同时此延伸部38设有一用于液体的锥形抑制器。这一起着回流气体管作用的延伸部是通过阀体15中的孔和与此孔上端相连的软管39而连至一气动阀40之上的，并在另一侧连接着计量室2上端的孔口26与环形通之间的连接通道41。环形通道27充填有压力高于大气压的加压气体。此种加压气体的供应与控制是按通常方式经由图中未加示明的管道、旋转分配器、控制阀，等等来进行的。控制阀40是由一般的电子控制装置29起动，在控制阀40打开的条件下，延伸部38即与上述加压气体的环形通道27通连。取决于待瓶装的液体，所用的加压气体例如是CO₂、空气或它们两者的混合物。

在阀组12的外侧上设有另外两个气动控制阀42与43，它们也是由一般的电子控制装置29来起动的。这两个控制阀42、43是通过一分岔出的通道连接灌装颈6的。此外，这两个控制阀之一是通过一节流喷嘴与大气通连，而另一则连接一含有纯CO₂的环形通道。有关的各个连接件与通道均未示明。

当图3中的装置运行时，按压力容器构制成的计量室2是通过环形通道27、连接通道41与孔口26连续地充填以加压气体。此加压气体的压力略低于储器4中液体的压力，使得当进口阀3打开时，液体能流入计量室2内。当上述装置停止运行时，则按图1所示装置中的情形依同样的方式来进行由传感器7、8与9所控制的对计量室2作交替地灌装与排空，而在灌装高度上方的加压气垫则因此而加大和减小其尺寸。

在进行灌装作业之前，将由可沿垂向运动的定中心罩35所导引的瓶形容器1通过升降机构34而推送到延伸部38之上，由此，延伸部38即牢牢地压到灌装颈6之上，于是此瓶形容器1便连接到灌装颈6之上，使得不会有任何液体或气体逸出。控制阀40受到控制装置29触发后便打开，此时的加压气体将从环形通道27经软管39与延伸部38流入容器1中，直至在容器1与环形通道27以及计量室2之间实现了压力补偿。只到这时，出口阀5才会为控制装置29强行打开，或是借助一弹簧而自动地打开，如同在反压灌装机中通常所作的那样。在液体流入容器1中的同时，加压气体便通过延伸部38自容器1中流出，分别返回到计量室2与环形通道27中。在由传感器控制的使计量室2经灌装颈6而排空进入到容器1之后，出口阀便强制性地关闭上。随后此容器便经由两个控制阀42、43中之一同时经过节流喷嘴而与大气通连，以使压力渐减。接着，已灌装的和释除了压力的容器1通过升降机构34的降低而从灌装颈6与延伸部上撤下。

为了能够进行低氧瓶装，可在通过延伸部38与控制阀40引入加压气体之前，借助其它的控制阀42、43用纯CO₂来清洗容器1的内部。这种冲洗是在容器1尚示完全提升到灌装颈的高度时来进行的。按类似的方式，当容器1业已完全压到灌装颈6之上时，可以通过相应的控制阀42、43来进行预抽空，这种预抽空是通过将容器1连至一真空泵来进行的。还可以在此装置装设有另外的控制阀与环形通道前提下，利用蒸汽来对容器1内部进行消毒。

事实上，由于是用传感器控制的灌装与排空，计量室2就能构造成为一种以加压的气垫来盖住液体的简单压力容器，这样就可在反压灌装过程中一方面实现精确地体积计量，另一方面正常地进行一系列的所有的方法步骤。

在图4所示的装置中，是把一种浮子型探头44形的简单传感器装定于筒形计量室2的盖25中。此浮子型探头44设有一种棒形的例如感应型的位移计45，此位移计具有圆形的横剖面，并与计量室2的中心轴线共轴地设于其内。将一环形浮子46导引到上述位移计45上而使得它能自由移动，浮子46的最低位置则由位于位移计45下端的盘形止动件48所确定。与此位移计45配合运动的磁性开关件47则设定于浮子46内。浮子型探头44提供了一个例如取电压形式的测量信号，此信号正比于浮子46相对于位移计45的位置，从而正比于计量室2中的罐装液面。

上述浮子型探头44的位移计45，从而是它的细长测量段，相对于计量室2从盖25直至下端的在剖面上减小了的排出区的整个高度来说，都是有效的。在与浮子型探头44相连接的电子探制装置29中，例如借助于可调的阈值指示器确定了两个开关点，而浮子型探头44的测量信号是连续地与这两个开关点进行比较的。当计量室2中的液体上升到较高的罐装高度II时，就会产生一控制信号，促致可通过马达操作件16来关闭进口阀3。当计量室2中的液体下降到较低的灌装高度I时，就会产生另一个控制信号来促致马达操作件17去关闭出口阀5。于是，这两个灌装高度I与II的高度，从而是待瓶装的液体体积，就能连续地和快速地通过调节阈值指示器以简单的方式来改变。

在图5与图6所示的装置中，将一根由绝缘塑料构成的柱形承载棒49设置于筒形计量室2的盖25内，此承载棒与计量室2的中央轴线同轴。承载棒49上设有四个平行的纵向槽，它们均匀地分布于此棒的周面上，其中分别设有四个传感器50、51、52与53。每个传感器实质上是一根绝缘的不锈钢丝，并在其一定长度上例如在其下端40mm的长度上予以剥露。传感器50至53剥露的端头形成一个细长的测量段，它们如图5所示，排列在计量室2中的不同高度和不同的灌装高度区中。

传感器50至53中的每一个都通过一独立管道连接到一电子控制装置29上，在此可由选择开关选择相应的有效的传感器来控制进口阀3与出口阀5。此外，通过可调节的阀值指示器，可以在上述细长测量段的区域中设定各传感器50至53的确切的开关点。每个传感器50至53与计量室2在一起能用作为电导率测量计，此计量室2是由导电材料构成并且接地，同时提供一测量信号，此信号的特征是基本上和前述测量段区域中的罐装高度成正比。

同样可以实现传感器的其它实施例。例如能够在计量室的盖中设置一用于被导引到液面体上的电磁波的发送与接收机。当采用具有一点形测量位置的传感器时，可以通过一在传感器响应和相应控制阀起动之间的变化的延迟时间，来模拟一细长的测量区。此外，当选用有适当的测量原理时，是能够将传感器设在计量室外的一个保护位置处。

图7所示的用来灌装瓶形容器1的装置在很大程度上相当于图3的装置。图7的装置则另有这样的特点，即将一灌装高度探头形的传感器54设在出口阀的阀体15中，而且是在阀体15的管状延伸部38之内，此传感器5 4与所述中央轴线共轴并对容器1中的灌装高度作出反应。此灌装高度探头实质上是一根不锈钢丝，除在其下端区域外，整个长度都已绝缘。此不绝缘的区域形成了一个细长的测量段，此测量段提供一个与在容器1中所含液体内浸没深度有关的测量信号。金属延伸部38的一个舌状突起57则用作一反电极。在阀体15的上端，传感器54延伸到此阀体的外侧以防气体外逸，并经过一电探头管路与电控制装置29相连。于是当传感器54接通时，控制装置29上便在此细长测量段的区域中提供有一个容器1内瞬时灌装高度的信息。

计量室2中最上面的传感器7确定此室中的最高灌装高度III。当液面升高到此最高高度时，上述传感器便总能关闭进口阀3，而与进一步进行的灌装作业无关。计量室2中最下面的传感器9确定着计量室2中的最低灌装高度。此传感器9与最上面的传感器7在一起决定了一个最大灌装体积，此灌装体积在容器1具有0.5升的名义含量时例如是505毫升。中间的传感器8处在较下面的传感器9的略高的灌装高度II处，与上面的传感器7在一起确定一个最小的灌装体积，此灌装体积在容器1具有0.5升的名义含量时例如为495毫升。这三个传感器7、8与9是直接连接到电子控制装置29之上的。

借助上述装置，可以如下地来进行一种组合形式的体积—高度灌装作业。

第一步是在出口阀5关闭的条件下打开进口阀3，使液体从储器4流入计量室2内。当一旦到达最高的灌装高度III时，传感器7将起反应，而进口阀3便会关闭。当由定中心罩35所导向的容器1已为升降机构34压合到灌装颈6上面使得不会有气体逸出时，同时当此容器通过打开控制阀40已从环形通道27预加载时，出口阀5便被打开，而液体将由于大地压力通过灌装颈6，先以较高的速度而后减慢速度流入容器1内。

总之，上述液体将继续流入，直至计量室2的液面业已降至灌装高度II，此时中间传感器便会起反应。如果传感器54，在它调节到例如当一理想容器1灌装到正确名义含量时所得到的一个中间的平均的灌装高度前业已作出反应，此时的出口阀将即刻关闭。在此，传感器8相对于传感器54是超前起作用的。

要是传感器54在计量室2中所述灌装高度II已然到达时尚未起反应，出口阀5将继续保持打开，直至此传感器54指出业已到达了所需灌装高度时。随后，出口阀5将立刻关闭。但这种关闭是只当传感器54反应而计量室2中液面仍然高于最低灌装高度I时才会发生的。如果不是这样的情形，也即如果在计量室2中下部的传感器9首先起反应时，出口阀5将会在尚未达到容器1中的中间灌装高度时关闭。

于是，上述图7中的灌装装置便能在理想的方式下来满足，例如在把清爽的饮料以标准的精度装入特殊类型的瓶中时所遇到的各种要求。还可以确保较“小”的瓶子装盛所需最少量的有关的饮料，防止对较“大”瓶子灌装过量，并能实现相对一个被灌装瓶子的灌装高度具有良好的一致性，而可以避免部分顾客并非合理的抱怨，同时得以利用装在此种灌装系统内的通常检验装置来监控灌装高度。

只利用计量室2下部区中的一个传感器8或9也能进行综合式的体积—高度灌装。正如前面所说明过的，这两个传感器都可以接通，使得它们能在传器54之前相对于灌装高度进行工作。还能在计量室2中精密地调节一个传感器至名义体积。

此外，用于容器1中灌装高度的传感器54能够接通以使其先于计量室2中的传感器进行工作，例如在容器1的头部中需要有某个最少量的自由空间以使饮料能够膨胀时，或是当灌装有含CO₂的饮料以使瓶子破裂的危险减少时。

此外，图7中的装置只须切断传感器54便能当作一个纯粹的体积灌装器使用。

上述装置同样可以用作一个纯粹的高度灌装器使用。为此目的，将上部传感器7与下部传感器9之间的体积调节到一个超过最大灌装体积的值。液体流入容器1中一事在任何情形中都可用容器1中的传感器54来完成；此传感器54此外还能在所述细长测量段的区域内任意改变灌装高度。计量室2的下部传感器9在此是用作一个纯粹的安全装置，来防止例如在瓶子破裂时使计量室2完全排空。与已知的高度灌装器相比，这种从储器4直接将液体输入灌装颈6的高度灌装器的优点表现为：由于计量室2中有着确定的高度条件，就能实现具有精确的重量性的调节，使灌装速率在朝向灌装作业结束的方向自动减小。这样，即使是对于难以处理的饮料也能实现精确的瓶装，并且几乎不会形成气泡。

图8中的装置只作了部分示明，它也是在很大程度上与图3中的装置相当。但是出口阀5的阀体15上已然连接有一个回流气体管55来取代延伸部，此回流气体管55是可更换的。回流气体管55设有一个液体流入的阻挡屏58以及一个在其下端的限定出最大灌装高度的轴向槽56。当容器1中的液体业已上升到上述轴向槽56时，加压的气体便不再从容器1中逸出，同时将自动中止液体流入到容器1中。为了防止在灌装作业结束后出现不受控的流动，在阀组12的阀体15及其阀座19之间设有一传统的虹吸管，用来防止加压气体从容器1顶部逸出。

为回流气体管55所形成的并对容器1灌装高度作出反应的装置，是与例如确定计量室2中一特定灌装体积的下部传感器相结合。超前起作用的回流气体管55能防止对容器1的灌装过量和保证有足够大的自由瓶顶空间。

上述图8中的装置还允许进行纯属高度灌装，在这种情形下，还能通过调换回流气体管55来改变灌装高度。另外还能再用于纯粹的体积灌装，这种情形下的回流气体管55可通过完全除去而加以“消除”，或是更换成一根直接终止于阻挡屏58下方的适当短的回流气体管。

图9所示的装置就其基本结构设计而论在很大程度上与图1中所示的装置相当，而就计量室2中传感器44的结构设计来说，则与图4所示实施例完全对应。因此下面只说不同的特点和附加的特点。

阀组12包括它的阀腔13在面向转动轴线10的一侧延伸。在这样取得的空间中，于阀组12的上表面上安装有另一个马达操作件16a，而在其下表面中则形成有通道形式20a的另一进口。马达操作件16a起动另一个进口阀3a，它的结构设计与进口阀3相同，可用来有选择地开关通向阀腔13的正如通道20的另一个通道20a。

此附加的通道20a连接到另一个环形储器4a，此环形储器4a则通过一批径向管道21a，与转动轴线10同轴设置的一个旋转分配器22a以及一个提升器23a，向其中供应待进行瓶装的液体或有关成份。液体例如是通过一台泵(未示明)或通过一个设在前方的位于计量室2上方的槽来供应的。此外，在附加的通道20a与计量室2的通向阀腔13处的位置间，设有一静态混合器59。

如果储器4中含有已预混合的饮料或其它产物，则灌装作业可按前面对照图1所述的方式进行。在这一灌装作业过程中，控制装置29通过进口阀3控制着从储器4升至高的灌装高度Ⅲ的计量室2的灌装，而借助出口阀5使计量室2排放下降到低的灌装高度I，这样便同时灌装了容器1。如果此附设的储器4a含有已预混合的产物，此产物便可以有选择地按相应的方式分份装罐，并在由此另设的进口阀3a控制对计量室2灌装的同时始终关闭着进口阀3。

此外，图9中的装置可以用来配制和罐装包括两组不同成份的产物。为此目的，将第一种成份例如水引入到储器4中，再把第二种组份例如糖浆引入此另设的储器4a中。对于须将高达低的高度I的液体量在所述装置中保持于两次灌装作业之间的情形，也就是如果要防止完全排空此装置的情形，就应在第一次灌装作业之前，将预混合的产物引入到直至高达所述的高度I处。这是可以借助控制装置29用手或自动地加以完成的。为此，打开进口阀3首先将水引入达到高度III，然后在进口阀3关闭的条件下，通过打口附设的进口阀3a而将糖浆引入到直至高达罐装高度I。另外，通过传感器44的合适的另外一些开关点，也可配制非常大量的第一种添加料，而在此极其大量的第一种添加料的情形中，要考虑到阀腔13的容积的。经过上述这些准备步骤后，便可开始实际的混合与灌装。

为此，打开另设的进口阀3a首先供给糖浆，直至在计量室2中已然达到中间高度II。这一阶段的终止情形示明于图9中。随后关闭另设的进口阀3a和打开进口阀3。此时添加水，直至到达计量室2中的高度III。在此过程中，流入的水将通过糖浆，而它们的混合过程则是由静态混合器59和阀腔13与计量室2之间横剖面积的减小所导致的混合来支持的。然后再次关闭上进口阀3。现在打开出口阀5，已预混合的饮料便将流过灌装颈6进入容器1，直至计量室中的灌装液面已降至低高度I。这以后，出口阀5将立即关闭。此时在容器1中装盛有与灌装高度I和III之间体积相当的预混合的饮料量。将容器1移开，通过打开进口阀3a和提供一空的容器1而开始新的灌装循环。计量室2中的灌装高度I至III由设有浮子46并将信息发送给控制装置29的传感器44来探测。

取决于待混合的成份数量，必要时可以另设储器4b等等和相关的进口阀3b等等。

要是拟处理特别粘稠的或浆糊状的成份时，必要时可借助一种受驱的计量柱塞将这些组份直接引入计量室2中。

取代图9中所示的用来在大气压力下进行灌装的短的灌装颈，也可采用图2、3、7与8所示的其它类型的灌装颈。必要时，也可在反压力下进行装罐。还可在计量室2中采用其它的传感器，这些传感器例如是示明在图1、5与6之中的。

在图10所示的装置中，是将单一的浮子型探头44形的传感器再次装设于筒形计量室2的盖25中。这一浮子型的探头44配备有一种棒状的例如感应型的位移计45，它的横剖面呈圆形，与计量室2的中心轴线共轴线地设于此室内。将一个环形浮子46导引到此位移计45上，使得它可以自由运动，同时此浮子46的最低位置则由一盘形止动器48限定在位移计45的下端。在浮子46内设有一与位移计45协同工作的磁性开关件47。浮子型探头44给出一个取电压形式的测量信号，此信号正比于浮子46相对于位移计45的位置，因而正比于计量室2的灌装高度。

为了同高度相匹配，而这对于待罐装或待瓶装的0.5升的容积V来说可能是必须的，于计量室2的顶部设有一很大的延伸部，以使其总容量约超过1升。

因此，计量室2的高度对直径之比是大于3∶1的，同时5∶1和更大的比例也是易于作到的。计量室2中待灌装或瓶装的容积V的大小以及以容积V的高度位置，是由浮子型探头44以及与之相连的电子控制装置29来确定，由此可在任何时候得知计量室2中的灌装高度。在图10中示明了两种变型：当拟进行罐装或瓶装敏感的液体或趋向于大量起泡的液体时，上述待罐装或瓶装的容积空间V是设在计量室2的下部区域中并为两个灌装高度I和II所确定。当罐装或瓶装易于处理的不敏感的液体时，拟罐装或瓶装的容积空间V则设在计量室2的上部区域中并由两个灌装高度III与IV所界定。此灌装高度I至IV又由浮子型探头44的相应开关点表示，而这些开关点则例如以电压值的形式存储于控制装置29中。可以通过一个简单的控制件沿着计量室2的整个高度，相对于最低与最高灌装高度来调其两个相关的灌装高度，同时保持它们之间的相互距离，上述控制件例如是控制装置29上的一个电位计(未示明)。上述待罐装或瓶装的容积空间V的高度位置，因而从灌装颈6所排出液体时的速度，是可以容易和快速地调节的。

上述装置的通过控制装置29所实现的那种功能是与待罐装或瓶装的容积空间V的高度位置无关的；在灌装作业开始时，通过起动马达操作件16来打开进口阀3，然后液体即从储器4流入计量室2中。一旦达到调节好的上部灌装高度II或IV，便用马达操作件16关闭上进口阀3。当将一待灌装的容器依次置于灌装颈6之下和旋转台24之上，即由马达操作件17打开出口阀5，然后液体即从计量室2通过灌装颈6而流入所述容器中。在此步骤中所发生的排液速度则依赖于计量室2中的各有关灌装高度。一俟达到各个调节好的下部灌装高度I或IV时，出口阀5便为马达操作件17所关闭而结束这一灌装作业。在任何情形下都在计量室2中保留有一定量的液体，而得以确保恒定的液流条件。

Claims (63)

1.一种用来将液体按份地灌装入瓶、罐或类似容器(1)中的装置，包括多个体积计量室(2)，它们排定在围绕一垂直转动轴线(10)转动的转子(11)的周边上，每个这样的计量室通过一可控的进口阀(3)连至一液体的储器(4)，同时通过一可控的出口阀(5)连至一灌装颈(6)，其特征在于：各个计量室(2)至少与一个传感器(7、8、9)相连，这种传感器对所述计量室(2)中的灌装高度作出反应，同时控制着进口阀(3)和/或出口阀(5)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：传感器(7、8、9)由一种棒形探头组成并设置于计量室(2)的内部。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：传感器(7、8、9)是作为一种电导率计构制成的。

4.如权利要求1至3中之一所述的装置，其特征在于：为了能配合不同的灌装液面，传感器(7、8、9)设置成可以调节。

5.如权利要求1至3中之一所述的装置，其特征在于：所述传感器具有若干个测量点以用于不同的灌装高度。

6.如权利要求1至5中之一所述的装置，特征在于：当计量室(2)中的灌装高度升至一特定高度(II、III)时，传感器(7、8)即关闭进口阀(3)。

7.如权利要求1至6中之一所述的装置，特征在于：当计量室(2)中的灌装高度降至一特定高度(I)时，传感器(9)即关闭出口阀(5)。

8.如权利要求6与7所述的装置，特征在于：每个计量室(2)和对不同灌装高度作出反应的至少两个传感器(7、8、9)相联，设在较高处的传感器(7、8)在灌装高度达到一特定高度(II、III)时便关闭进口阀(3)，而设在较低处的传感器(9)在灌装高度降至一特定高度(I)时则关闭出口阀(5)。

9.如权利要求1至8中之一所述的装置，特征在于：当计量室(2)是垂直设置时，所有传感器(7、8、9)的测量点便位于计量室中较最大可能灌装高度较低的一个位置上。

10.如权利要求1至9中之一所述的装置，特征在于：计量室(2)在传感器(8)测量点的区域中设有一横截面积减小的区域(33)。

11.如权利要求2至10中之一所述的装置，特征在于：取棒形探头结构的传感器(8、9)弯曲成使其测量点位于计量室(2)的中央轴线上。

12.如权利要求2至11中之一所述的装置，特征在于：取棒形探头结构的传感器(7、8、9)是设置在计量室(2)的一个可松释开的盖(25)中。

13.如权利要求1至12中之一所述的装置，特征在于：计量室(2)在传感器(7)的最高测量点上方有一孔口(26)。

14.如权利要求13所述的装置，特征在于：孔口(26)与一环形通道(27)通连。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于：环形通道(27)适合与一CIP系统连接。

16.如权利要求14所述的装置，特征在于：环形通道(27)是与一电压源相连。

17.如权利要求1至16中之一所述的装置，特征在于：此装置有一阀组(12)，此阀组包括一阀腔(13)，阀组上侧设置着带有传感器(7、8、9)的计量室(2)，此计量室(2)通入所述阀腔(13)之内。

18.如权利要求17所述的装置，特征在于：在阀组(12)的上侧设有用于进口阀(3)和出口阀(5)的阀体(14、15)的马达操作件(16、17)，而在阀组(12)的下侧一方面设有灌装颈(6)，另一方面设有一液体的进口孔(20)，此灌装颈(6)与孔(20)是形成在计量室(2)的不同侧面上。

19.如权利要求1至8中之一所述的装置，特征在于：构成出口阀(5)的一部分且设有一纵向孔的阀体(15)的下端上，有一个突入到待灌装容器(1)内的管状延伸部(38)。

20.如权利要求19所述的装置，特征在于：延伸部(38)可通过上述纵向孔和与此孔连接的管道(39)而连接着计量室(2)。

21.如权利要求20所述的装置，特征在于：在延伸部(38)与计量室(2)之间的上述连接件可以经由一控制阀(40)控制。

22.如权利要求17至21中之一所述的装置，特征在于：阀组(12)之上至少设有另一控制阀(42、43)，借助此控制阀，灌装颈(6)可连通至大气氛和/或一冲洗气体源和/或一真空源和/或一冲洗通道。

23.如权利要求8至22中之一所述的装置，特征在于：两个传感器(7、8、9)之间的垂直方向距离，或者确切地说这两个传感器测量点之间的垂直方向距离，确定着待罐装或瓶装的一部分的体积。

24.如权利要求1至23中之一所述的装置，特征在于：在传感器(40，50至53)上设有至少一个细长的测量段，同时在所述测量段区域中产生一取决于灌装高度的测量信号。

25.如权利要求24所述的装置，特征在于：所述细长测量段基本上对计量室(2)的整个高度来说是有效的。

26.如权利要求25所述的装置，特征在于：只用一个传感器(44)控制着进口阀(3)与出口阀(5)。

27.如权利要求24所述的装置，特征在于：所述细长测量段只对计量室(2)高度的一个子区域是有效的，同时设有若干个传感器(50至53)，它们具有设置在不同高度上的细长测量段。

28.如权利要求27所述的装置，特征在于：至少有一个传感器(50至53)控制进口阀(3)，同时至少有另一个传感器(50至53)控制出口阀(5)。

29.如权利要求24至28中之一所述的装置，特征在于：传感器(44)是一种浮子型探头。

30.如权利要求29所述的装置，特征在于：传感器(44)包括一个棒形位移计(45)和一个在此位移计上被导引使其可以自由运动的浮子(46)。

31.如权利要求30所述的装置，特征在于：棒形位移计(45)是与计量室(2)的中心轴线共轴设置的。

32.如权利要求30或31所述的装置，特征在于：在浮子(46)上安装有一个位移计(45)的开关件(47)。

33.如权利要求24至28之一所述的装置，特征在于：在一根共用的载承棒(49)上设有与其中心轴线相平行的若干丝状传感器(50至53)，这些传感器是分布在此载承棒(49)的周边上。

34.如权利要求33所述的装置，特征在于：载承棒(49)设置成与计量室(2)的中心轴线共轴。

35.如权利要求1至34中之一所述的装置，特征在于：计量室(2)的容积显著地大于待罐装或瓶装的一部分液体的体积。

36.如权利要求35所述的装置，特征在于：计量室(2)的高度显著高于待罐装或瓶装的一部分液体的体积的所需高度。

37.如权利要求35或36所述的装置，特征在于：计量室(2)的容积至少是待罐装或瓶装的一部分液体的体积的两倍。

38.如权利要求1至37中之一所述的装置，特征在于：计量室(2)的高度对直径之比至少是3∶1。

39.如权利要求35至38中之一所述的装置，特征在于：一个传感器(44)的或若干个传感器的两个测量点可共同相对于计量室(2)作垂直调节，这两个测量点之间的垂直距离确定了待罐装或瓶装的一部分液体的体积。

40.如权利要求1至39所述的装置，特征在于：设置有至少另一个用于液体的储器(4a)，每个计量室(2)都适合与此另一储器(4a)相连。

41.如权利要求40所述的装置，特征在于：每个计量室(2)通过几个可控的进口阀(3，3a)连接多个用于不同液体的储器(4、4a)。

42.如权利要求41所述的装置，特征在于：至少有部分的进口阀(3、3a)适合为计量室(2)的传感器(44)或多个传感器所控制。

43.如权利要求42所述的装置，特征在于：计量室(2)的传感器(44)或多个传感器，当计量室(2)中的灌装高度已升至一特定第一高度(II)时关闭第一进口阀(3a)，而当计量室(2)中的灌装高度已升至一特定第二高度(III)时关闭第二进口阀(3)。

44.如权利要求40至43中之一所述的装置，特征在于：此装置包括一有阀腔(13)的阀组(12)、灌装颈(6)、计量室(2)和若干孔口(20、20a)，而这些孔口各连接一通向所述阀腔(13)的独立的储器(4、4a)。

45.如权利要求44所述的装置，特征在于：在计量室(2)与孔口(20、20a)之间的阀腔(13)中设有一混合件(59)。

46.如权利要求40至45中之一所述的装置，特征在于：至少有一个进口阀(3、3a)与一计量柱塞关联。

47.如权利要求1至46中之一所述的装置，特征在于：灌装颈(6)已与一能对待灌装的容器中的灌装高度作出反应的器件(54、55)相联。

48.如权利要求47所述的装置，特征在于：所述器件包括一带有下端(56)的回流气体管(55)，此回流气体管(55)适合引入到待灌装的容器。

49.如权利要求47所述的装置，特征在于：所述器件包括一带有浮子阀的回流气体管，此回流气体管适合同待灌装的容器相连。

50.如权利要求47所述的装置，特征在于：所述器件包括至少一个对待灌装的容器中的灌装高度作出反应的传感器(54)。

51.如权利要求50所述的装置，特征在于：传感器(54)是一个灌装高度探头，此探头适合引入一待灌装的容器内。

52.如权利要求50或51所述的装置，特征在于：传感器(54)上设有一细长的测量段，同时在此测量段的区域上产生一个取决于所述灌装高度的测量信号。

53.如权利要求47至52中之一所述的装置，特征在于：所述器件(54，55)能够在被灌装的容器中业已达到一预定灌装高度时，终止此灌装作业。

54.如权利要求53所述的装置，特征在于：上述灌装作业只能由前述器件(54、55)终止。

55.如权利要求53所述的装置，特征在于：所述器件(54、55)是同计量室(2)中至少一个传感器(8、9)协同工作来终止上述灌装作业。

56.如权利要求55所述的装置，特征在于：所述器件(54、55)连接成使计量室(2)中的传感器(9)超前于此器件进行工作。

57.如权利要求55所述的装置，特征在于：所述器件(54、55)连接成超前于计量室(2)中的传感器(8)进行工作。

58.如权利要求47至57中之一所述的装置，特征在于：计量室(2)联带有一传感器(8)，后者在有需要时可与设在较高位置上的一个传感器(7)协同工作而确定出一个最低灌装体积。

59.如权利要求47至58中之一所述的装置，特征在于：计量室(2)联带有一传感器(9)，后者在有需要时可与设在较高位置的一个传感器(7)协同工作而确定出一个最大灌装体积。

60.如权利要求55至59中之一所述的装置，特征在于，所述器件(54、55)具有这样一种性质：除非在一特定的灌装量已然流入待灌装的容器内后事先已将出口阀(5)关闭，上述器件在已达到一预定灌装高度后将终止灌装作业。

61.如权利要求55至60中之一所述的装置，特征在于，所述器件(54、55)具有这样一种性质：若是有一预定的灌装量事先已流入待灌装的容器内，则上述器件当已达到一预定灌装高度时便终止灌装作业。

62.如权利要求47至61所述的装置，特征在于：所述器件(54、55)适合用于断开情形。

63.如权利要求1至62所述的装置，特征在于：各个灌装颈(6)与至少两个计量室(2)关联，每个计量室(2)有一独立的进口阀(3)。独立的出口阀(5)和一个独立的传感器(7、8、9、44、50至53)。

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