CN112174075A - 用于将液态产品灌装到容器中的填充阀和填充机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将液态产品灌装到容器中的填充阀和填充机。填充阀包括阀座和所配属的封闭部件，它们用于在出口侧打开/关闭用于产品的产品路径，其中，封闭部件居中地布置在产品路径中。填充阀还包括穿过封闭部件并与产品路径分隔地向上延伸的加压气体路径和在阀座下游通入到产品路径中的泄压气体路径。由于此外还存在有附加于产品路径构造的连接路径，其用于加压气体路径与泄压气体路径之间的压力平衡，使得不仅可以避免通过泄压气体路径的产品损失，也可以避免不期望的湿气从泄压气体路径输入到加压气体路径中。

Description

用于将液态产品灌装到容器中的填充阀和填充机

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于将液态产品灌装到容器中的填充阀以及一种配备有该填充阀的填充机。

背景技术

按类属的填充阀例如由DE 10 2013 109 430 A1所公知。

这种填充阀适用于对液态产品进行灌装以在达到借助短路探针测量到产品的额定填充高度之后或在达到在产品入口中测量到的产品流量之后结束填充过程。在这种灌装的情况下，通常针对预压气体和从头部空间所要排出的泄压气体使用分隔的气体路径，以便避免预压气体与泄压气体发生接触。由此可以实现对容器的“干式预加压(trockeneVorspannung)”。

对于泄压气体来说，在填充阀中在其出口侧的产品阀下方构造有通口，该通口具有与其联接的泄压气体通道，泄压气体可以通过该通口从各自的容器的头部空间逸出到居中地布置在填充机上的泄压通道中。

在此不利的是，在填充过程中，产品不仅像有意的那样从泄压通口旁流过，而且还会部分进入到泄压通口中并在填充过程结束时进行泄压的情况下经由泄压气体通道丢失。此外，在填充过程之后被留存在泄压孔的区域中的产品残留物可能会在随后的针对后续的填充过程的抽吸过程中被吸引到从泄压气体通道分支出来的真空通道中并且在填充机的与真空通道联接的真空泵处出来。由此，使得每次填充过程和灌注的瓶子通常总共损失其中一到两毫升的产品。

发明内容

因此，存在改进填充阀和装备有该填充阀的填充机方面的请求。

所提出的任务利用根据权利要求1的填充阀来解决。因此，该填充阀被构造成用于将液态产品灌装到容器、尤其是瓶子中，并且包括阀座和所配属的封闭部件，它们被用于在出口侧打开/关闭引导产品的产品路径，其中，封闭部件居中地布置在产品路径中。此外，填充阀包括穿过封闭部件并且与产品路径分隔地向上延伸的加压气体路径和相对于产品在阀座下游和/或在阀座下方通入到产品路径中的泄压气体路径。

根据本发明，此外，填充阀还包括附加于产品路径构造的连接路径，该连接路径用于加压气体路径与泄压气体路径之间的压力平衡。

令人惊讶地发现，流过阀座的产品将位于阀座上方的产品路径的区域相对于泄压气体路径密封，并且在产品路径中存在的产品液柱在泄压气体通道的通口的区域中造成了很高的静压差，使得产品被压入到泄压气体通道的该通口和一个区段中。

根据本发明，利用附加的连接路径来抵消该静压差，即，该附加的连接路径能够实现加压气体路径与泄压气体路径之间的压力平衡。这导致，产品基本上完全从泄压气体路径的通口旁流过。因此，在泄压和/或抽吸时不再有产品损失。

因此，至少在产品阀打开时，即在产品流过产品路径期间，让用于压力平衡的连接路径打开。在产品阀关闭时，即在中断产品流时，可以让连接路径关闭，这是因为之后将不需要在泄压气体路径的通口处的压力平衡。

阀座和关闭部分构成实际的产品阀。封闭部件可以以公知的方式借助阀杆和行程驱动器、弹簧应力或类似方式升高和降低。

加压气体路径例如在阀杆、返回气体管等中延伸并且延伸穿过填充阀的上部的区段。

优选地，填充阀还包括产品入口，该产品入口在连接路径下方通到产品通道中。由此可以可靠地防止了产品经由连接路径被输入到加压气体通道中。

优选地，连接路径延伸穿过阀块，该阀块用于将加压气体路径联接到预压阀上并且用于将泄压气体路径联接到泄压阀上。连接路径可以以比较简单的方式以连接孔的形式提供在阀块中。

优选地，连接路径由持续打开的连接通道形成。于是能够在设备上花费很少的情况下实现压力平衡。

优选地，连接通道将加压气体路径和泄压气体路径的相对竖直线成至多45°角度的并且尤其是竖直延伸的区段彼此连接起来。由此进一步降低了不期望的湿气经由连接通道到达加压气体通道的可能性。

优选地，连接路径延伸经过能单独控制的截止机构，该截止机构尤其是PTFE波纹管阀。这能够实现对压力平衡的时间控制，并且能够实现针对不同的填充过程进行必要时更灵活地使用填充阀。

优选地，加压气体路径沿纵向地延伸通过向上联接到封闭部件上的阀杆。加压气体路径也可以用作返回气体路径，同样地，预压阀也可以用作返回气体阀。在阀杆中，尤其是在加压气体路径内可以布置有短路探针和/或所配属的信号线路。

优选地，从泄压气体路径还分支出联接到真空阀上的真空气体路径。于是，泄压气体路径的位于分支路径与产品路径之间的区段可以交替用于在填充过程结束时头部空间的泄压和在填充过程开始时对容器进行抽吸。最初的抽吸众所周知地针对相对于周围空气中的氧气敏感的产品来执行。

优选地，真空气体路径在连接路径下方从泄压气体路径分支出来。这简化了压力平衡，并且还防止了在随后抽吸所要灌注的容器时产品残留物被吸引到加压气体路径中。

所提出的任务还通过填充机来解决，该填充机包括转子和紧固在该转子上的根据上述实施例中至少一项所述的填充阀。

优选地，填充机于是还包括布置在转子上的并且尤其是环形的加压气体通道，该加压气体通道用于通过填充阀为容器提供预压气体。

优选地，填充机于是还包括布置在转子上的并且尤其是环形的泄压通道，该泄压通道用于接收从容器通过填充阀导出的泄压气体。

优选地，填充机于是还包括布置在转子上的并且尤其是环形的真空通道，该真空通道用于提供真空来通过填充阀抽吸容器。

附图说明

以图形方式示出了本发明的优选的实施方式。其中：

图1示出具有通向填充机的居中的气体通道的气体路径的填充阀的示意图；并且

图2示出具有安置好的瓶子的填充阀的出口区域的详细图示。

具体实施方式

图1以示意图方式可以看出，用于将产品2灌装到容器3、尤其是瓶子中的填充阀1在其出口区域1a处包括阀座4和所配属的封闭部件5，它们作为产品阀6的构件地被用于在出口侧打开/关闭延伸通过填充阀1的用于产品2的产品路径7。

封闭部件5以公知的方式居中地布置在产品路径7中，尤其是与阀座4同轴地布置，并且可以例如借助机械的弹簧预紧力向下压靠阀座，以便向下封闭产品路径7。封闭部件5可以例如通过传统的控制缸抵抗弹簧预紧力地沿相反的方向升高，以便打开用于产品2的产品路径7，并使该产品可以流动到容器3中。

为了灌装碳酸化的产品，在填充阀1中居中地与产品路径7分隔地构造有从上向下延伸穿过封闭部件5的加压气体路径8。

在阀座4下游，将至少一个泄压气体路径9通入到产品路径7中。

为了使加压气体路径8与泄压气体路径9之间压力平衡，还存在有连接路径10，该连接路径10例如可以构造为持续打开的通道。

替选地，可以在加压气体路径8与泄压气体路径9之间构造有能暂时封闭的连接路径11。连接路径11的暂时封闭例如借助能单独控制的截止机构12进行，该截止机构尤其是PTFE波纹管阀。连接路径11至少在产品阀6打开时打开，而在产品阀6关闭时也可以关闭。

在填充阀1中，还构造有公知的用于产品2的产品入口13。通过在产品路径7中在产品入口13与泄压气体路径9的通口9a之间的高度差，在泄压气体路径9中实际上得到了局部静态的超压，但是该超压通过通向加压气体路径8的连接路径10、11得到平衡。由此防止了从泄压气体路径9的通口9a旁顺流的产品2被挤压到泄压气体通道9中。

从泄压气体路径9分支出真空气体路径14，在每次填充过程开始时，可以通过该真空气体路径从容器3中抽吸走环境空气和其中所含的氧气。

为了更好地理解，在图1中以实心箭头的形式示意性地示出了通过加压气体路径8流动到容器3中的预压气体15、通过加压气体路径8回引的返回气体16、通过泄压气体路径9导出的泄压气体17以及首先流动通过泄压气体路径9并且最后流动通过从泄压气体路径分支出的真空气体路径14的抽吸气体18，抽吸气体18基本上是环境空气。

填充阀1优选地包括阀块19，阀块具有用于打开/关闭加压气体路径8的预压阀20、用于打开/关闭泄压气体路径9的泄压阀21和用于打开/关闭真空气体路径14的真空阀22。阀20至22优选是PTFE波纹管阀。

预压阀20也可以被称为返回气体阀或预压气体和返回气体阀，这是因为通过该预压阀和与之联接的加压气体路径8可以交替地流入预压气体15并流出返回气体16。

经由阀20至22，加压气体路径8联接到加压气体通道23，泄压气体路径9联接到泄压通道24，并且真空气体路径14联接到真空通道25。

加压气体通道23、泄压通道24和真空通道25优选被构造为环形通道并且被布置在回转的结构形式的填充机100的仅示意性地示出的转子26上。于是，在能围绕竖直的轴线26a连续转动的转子26上以公知的方式沿圆周分布地布置有多个填充阀1。

除了所述的在填充阀1中的压力平衡之外，填充机100可以具有公知的结构形式，因此其特征不再描述。

优选地，连接路径10被构造为在加压气体路径8和泄压气体路径9的分别相对竖直线至多成45°角度的并且尤其是如示意性绘制地基本上竖直延伸的两个区段8a、9b之间的横向连接部。这种横向连接部通过阀块19中的孔被相对简单地建立，并且附加地将来自泄压气体路径9的湿气输入到加压气体路径8中的风险降低至最低程度。

加压气体路径8和泄压气体路径9的与连接路径10连接的区段8a、9b优选在位于真空气体路径14从泄压气体路径9分支之处上方和/或产品入口13上方。因此也可以借助被抽吸的环境空气避免来自真空气体路径14的湿气输入到加压气体路径8中。

图2示出了具有产品阀6的阀座4和封闭部件5的填充阀1的出口区域1a的具体的设计方案，因此，封闭部件5优选地向下逐渐变细并且例如包括与阀座4协同作用地密闭的密封面5a。

泄压气体路径9到产品路径7中的通口9a位于阀座4下游的出口区域1a中，即位于被置放到阀座4上的密封面5a的下方。因此，通口9a不会被封闭部件5封闭。尽管如此，如所绘制地，封闭部件5仍然可以向下探到通口9a的区域中，以便优化产品2的流动特性。

图2中还可看出容器3的通口区域3a，该容器尤其是瓶子。通口区域3a借助定心和密闭辅助件27以原理上公知的方式贴靠在填充阀1上。

在图2的示例中，填充过程借助仅以区段式地指明的短路探针28来控制。于是，产品阀6依赖于利用短路探针28测量到的液位被关闭。产品阀6可以以不同的方式例如通过气动驱动的控制缸被操纵，该控制缸布置在填充阀1中的产品入口13上方。

加压气体路径8和短路探针28在阀杆29内部中延伸，该阀杆向上与封闭部件5联接，并且可以以公知的方式例如由气动的控制缸30操纵。

在填充运行中，例如首先通过打开通向真空通道25的真空阀22地，通过泄压气体路径9和真空气体路径14抽吸从下方密闭地安置在填充阀1上的容器3。

在关闭真空阀22之后，通过打开预压阀20，可以利用预压气体15以本身公知的方式通过加压通道8将容器3预加压到灌装超压。

在打开产品阀6之后，作为液柱位于产品阀上方的产品2可以流入到容器3中，其中，由于打开的连接路径10、11引起的在加压气体路径8与泄压气体路径9之间的压力平衡防止了从泄压气体路径9的通口9a旁顺流的产品2侵入到泄压气体路径9中。

在产品2流入时从容器3中被排挤出的返回气体16可以通过加压气体路径8流走。

在关闭用于加压气体路径8的预压阀20之后，产品2将以降低的速度流动，其中，通过打开泄压阀21，通过泄压气体路径9使容器3的头部空间3a向泄压通道24中泄压。

至少在产品2流入到容器3中期间，通过连接路径10、11引起的泄压气体路径9与加压气体路径8之间的压力平衡能够实现的是，可靠地避免了产品2从产品路径7的区域输入到泄压气体路径9中。

因此，在结束填充过程并安置另外的用于随后进行灌装的容器3之后并且在对此开始抽吸环境空气时，也能够使产品2的残留物不会通过真空气体路径14从泄压气体路径9中被吸引走。

因此，同样是在对容器3的“干式预加压”的条件下，与所公知的填充阀相比可以明显降低并甚至避免产品损失。

Claims (13)

1.用于将液态产品(2)灌装到容器(3)中的填充阀(1)，所述填充阀包括：

-阀座(4)和所配属的封闭部件(5)，所述阀座和所述封闭部件用于在出口侧打开/关闭用于产品(2)的产品路径(7)，其中，所述封闭部件(5)居中地布置在所述产品路径(7)中；

-穿过所述封闭部件(5)并与所述产品路径(7)分隔地向上延伸的加压气体路径(8)；和

-在所述阀座(4)下游通入到所述产品路径(7)中的泄压气体路径(9)，

其特征在于具有附加于所述产品路径(7)构造的连接路径(10、11)，所述连接路径用于所述加压气体路径(8)与所述泄压气体路径(9)之间的压力平衡。

2.根据权利要求1所述的填充阀，所述填充阀还具有产品入口(13)，所述产品入口在所述连接路径(10、11)下方通入到所述产品路径(7)中。

3.根据权利要求1或2所述的填充阀，其中，所述连接路径(10、11)延伸穿过阀块(19)，所述阀块用于将所述加压气体路径(8)联接到预压阀(20)上并且用于将所述泄压气体路径(9)联接到泄压阀(21)上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的填充阀，其中，所述连接路径(10)由持续打开的连接通道形成。

5.根据权利要求4所述的填充阀，其中，所述连接通道(10、11)将所述加压气体路径(8)和所述泄压气体路径(9)的两个相对于竖直线成至多45°的角度的并尤其是竖直延伸的区段(8a、9b)连接起来。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的填充阀，其特征在于，所述连接路径(11)延伸经过能单独控制的截止机构(12)，所述截止机构尤其是PTFE波纹管阀。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的填充阀，其中，所述加压气体路径(8)此外纵向地延伸穿过向上联接到所述封闭部件(5)上的阀杆(29)。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的填充阀，其中，从所述泄压气体路径(9)还分支出联接到真空阀(22)上的真空气体路径(14)。

9.根据权利要求8所述的填充阀，其中，所述真空气体路径(14)在所述连接路径(10)下方从所述泄压气体路径(9)分支出。

10.填充机(100)，所述填充机具有转子(26)和紧固在所述转子上的根据前述权利要求中至少一项所述的填充阀(1)。

11.根据权利要求10所述的填充机，所述填充机还具有布置在所述转子(26)上的并且尤其是环形的加压气体通道(23)，所述加压气体通道用于通过所述填充阀(1)为容器(3)提供预压气体(15)。

12.根据权利要求10或11所述的填充机，所述填充机还具有布置在所述转子(26)上的并且尤其是环形的泄压通道(24)，所述泄压通道用于接收通过所述填充阀(1)从容器(3)引出的泄压气体(17)。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的填充机，所述填充机还具有布置在所述转子(26)上的并且尤其是环形的真空通道(25)，所述真空通道用于提供真空来通过所述填充阀(1)抽吸容器(3)。

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