CN1220620C - 伞形喷射的灌装喷嘴及配有该喷嘴的灌装机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将液体分配到一个容器内的灌装喷嘴，其中，喷嘴(10)包括一个限定伞形喷流的液体分配孔(36，40)，喷嘴(10)还包括一个轴向插管，插管配有一个通入由伞形喷流限定的空间内的排气管(42)，其特征在于，插管具有一个气体引入通道(28)，气体引入通道(28)通入由伞形喷流限定的空间内，并且喷射出在其内侧、基本平行于液体伞形喷流而进行流动的气流。

Description

伞形喷射的灌装喷嘴及配有该喷嘴的灌装机
技术领域
本发明涉及灌装喷嘴的领域，尤其涉及用于瓶子灌装机的灌装喷嘴。
背景技术
人们已经知道制造进行锥形或“伞形”的产品喷流的灌装用喷嘴。对于瓶子的灌装来说，尤其可以使产品非常迅速地从喷嘴出口喷射到瓶子的内侧壁上。产品进入瓶内并沿着瓶子内壁流动，而不是直接喷射到瓶底。这样，瓶子灌装时，可以使产品产生较少泡沫，从而增加灌装流量，减少灌装一个瓶子所需的时间。
在这种喷嘴中，公知的是配置一个轴向插管，可以在开始时排出瓶中含有的空气，而不扰动呈圆锥形的喷流。
文献US-A-4156444和US-A-5125441提出两个喷嘴实施例。即使瓶装物是一种充碳酸气的液体、例如汽水和啤酒，或者是一种会起泡沫的液体、例如牛奶或果汁，这些喷嘴都可以大大缩短一个瓶子的灌装时间。
另外一个在瓶子灌装过程中会遇到的问题是产品与周围空气相接触的问题。实际上，许多产品例如啤酒和果汁可能被氧化降解。在用传统设计的喷嘴进行灌装的过程中，产品暴露在空气中，氧气会进入产品，从而影响产品的保藏期限。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新设计的灌装喷嘴，确保上述喷嘴的固有特性，还可以很好地限制、甚至避免瓶装的产品与空气接触。
为此，本发明提出一种用于将一种液体分配到一个容器内的灌装喷嘴，其中，喷嘴包括一个限定伞形喷流的液体分配孔，喷嘴还包括一个轴向插管，插管配有一个通入由伞形喷流加以限定的空间内的排气管，其特征在于，插管包括一个气体引入通道，气体引入通道通入由伞形喷流加以限定的空间内，并且喷射出在液体的伞形喷流内侧、基本平行于液体伞形喷流而进行流动的气流。
本发明的其它特征在于：
气体引入通道通入到由呈环形开口状的伞形喷流限定的空间内；
气体引入通道在其出口端具有一个基本呈圆锥形的偏转面；
排气管轴向通到气体引入通道的环形开口的中央，气体引入通道轴向通到基本呈环形的产品分配孔的中央；
气体引入通道被供给一种相对待分配的产品呈中性的气体；
产品喷流具有一轴向旋转分量；
喷嘴包括一个环形旋转室，产品以切向速度分量喷射到旋转室中，旋转室通过一个环形通道轴向延伸，环形通道的出口端形成产品分配孔；
旋转室通过漏斗形表面与环形通道相连接；
轴向插管轴向贯穿旋转室。
本发明还涉及一种容器灌装机，其特征在于，它包括至少一个配有一个具有前述特征之一的灌装喷嘴的灌装工位。
附图说明
参照附图及非限制性的实施例，本发明的其它特征和优点将得到更好地理解。
附图如下：
图1是一个本发明的灌装喷嘴的轴向剖视示意图，示出喷嘴在一个瓶子的灌装过程中的工作情况；
图2是沿图1中2-2线的缩小比例的横向剖视图。
具体实施方式
附图所示的灌装喷嘴10尤其用于窄颈瓶12的灌装，也可以用于玻璃瓶和塑料瓶、例如用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的塑料瓶的灌装。显然，这种喷嘴最好用于制造多喷嘴灌装机，例如旋转盘式灌装机。
用于描述附图中位置的词语、例如“高”、“低”、“上”、“下”等与所示的实施例有关，不应理解为对本发明范围的限制。
附图所示的喷嘴10主要包括一个基本围绕轴线A1旋转的中空主体14，两个共轴管、即一个内管16和一个外管18轴向贯穿主体14。
因此，主体14限定一个由内管16和外管18轴向贯穿的内容积。这里示出的呈一个单个构件的主体14也可以制成多个构件以便于制造。所述主体由一个上盖罩20盖住，盖罩20以密封的方式关闭朝上的内容积，并支承内管16和外管18。
盖罩20包括一个轴向贯穿的阶梯内孔径。孔径的上层22朝上通入主体外部，围绕轴线A1呈圆柱形，其直径基本与内管16的外径相同。
下层26朝下通入内容积，围绕轴线A1呈圆柱形，其直径基本与外管18的外径相同。
中间层24在上层22和下层26之间延伸，围绕轴线A1呈圆柱形，其直径基本与外管18的内径相同。
外管18的上端部由下向上轴向进入盖罩孔径的下层26，直至支承在由下层26和中间层24限定的环形止动面上。外管18用一个环形密封圈进行锁紧安装，一方面确保将外管18固定在盖罩20上，另一方面确保上述安装的密封性。
内管16轴向进入外管18的中央，以便完全贯穿盖罩20。内管16通过盖罩孔径的上层22保持锁紧，从而确保固定内管16。
如图所示，外管18的内径大于内管16的外径，这样，当它们同轴安装在盖罩上时，在两个管16、18之间存在一个形成通道28的环形间隙。如图1所示，由盖罩20孔径的中间层24形成的所述通道28的上端部，由于内管16密封安装在孔径的上层22而关闭。
入口30径向穿过盖罩，以便进入孔径的中间层24，这样，可以使通道28与流体源相连通。
由主体14限定的内容积主要包括三部分：一个上旋转室32，一个加速锥面34和一个环形分配管36。旋转室32这里围绕外管18布置成环状。一个入口38可以使要装瓶的产品沿着不完全呈径向但具有切向分量的方向输入旋转室32。由于产品以一定压力输入旋转室，因此，产品在旋转室内形成螺旋环流，在这种压力仅仅来自产品在重力作用下的流动的情况下，同样如此。可选的是，也可以使入口38沿竖直方向略为倾斜。
要装瓶的产品通过围绕外管18的下部而形成的环形分配管36流向容器12。在所示的实施例中，确定成喷嘴10的这个部分进入要灌装的容器的颈部内，以便环形分配管36的直径小于主体14其余部分的直径。环形分配管36由一个圆柱形管状壁构件加以限定。为了把旋转室32连接到环形分配管36，布置有一个连接面34，为简化起见，连接面34选用截锥形。
显然，喷嘴10主体14的内部形状可以达到最佳化，如同文献US-A-5125441所述的那样，因此，无需本发明的进一步描述。
如图1所示，外管18的下端部降低到环形分配管36的下端部之下，从而限定一个环形产品出口40。另外，外管18的下端部朝外径向扩展，以便外管的外表面形成一个偏转器44，趋向于将产品径向朝外喷射，使产品与容器内壁接触，形成伞形喷流。
外管18的端部和环形分配管36的端部的大小和位置选择成使出口40的通过截面相对减小，这样，在中断产品供给时，能够保持内含在喷嘴中的液体。最大可接受通过截面尤其根据产品内表面张力加以确定。
内管16的下端部在轴向上超过外管18的下端部的下方，内管16端部的外表面径向朝外扩展，以便形成一个偏转面46。因此，通道28的下端部呈环状，并径向朝外扩展。
工作时，旋转室32的入口38与待装瓶产品的存储容器相连接，其间布置有一个控制阀。阀的开启和关闭可以根据不同参数加以控制。可以进行临时控制，确定所有容器灌装的固定时间。所述控制可以是平衡控制，当容器达到预先确定的重量，产品分配就中断。所述控制也可以是流量控制，根据喷嘴排出流量的大小，确定流入容器的产品容积。在使用定容积灌装机的情况下，待分配产品量定量输送到一个位于存储容器和灌装喷嘴之间的中间室。
气体引入通道28的入口30最好与一个对所述产品呈中性的气体的气体源相连通。这种中性气体例如可以是二氧化碳或氮气。
最后，限定在内管16内的中央管道42与一个气体排出装置或者直接与自由空气相连通。
工作时，注入到喷嘴主体内的产品流在旋转室32中旋转，这与环形出口40的形状和偏转面44的形状相配合，确保通过喷嘴进行分配的产品呈伞形喷流。由于喷嘴的下部进入容器或者紧靠容器，因此，产品与容器的内壁接触，沿容器壁流动，以灌装容器。这样，就获得一种产生很少泡沫的产品流，甚至在流量很大时亦是如此。
根据本发明，通过中性气体的引入通道28，使得流经通道28下端部的气流在伞形产品流的下方流动。由于偏转面46的扩展形状，气流基本与瓶子内的产品流相平行地进行流动。
根据本发明，产品流基本限制在容器壁(外侧)和中性气流(内侧)之间。这样，产品同周围空气相接触非常有限，甚至不存在接触问题。
显然，排气管42可以使气体随着容器中产品高度的增加而从容器内排出。气体最好从容器中央向上沿轴线A1排出。排出的气体可以是灌装前容器内原有的一部分气体，或者是由通道36引入的一部分中性气体。
为限制产品与周围空气相接触的可能性，可以从用中性气体吹洗容器的预备阶段开始进行灌装操作。采用本发明喷嘴的吹洗效率由于喷嘴特有的流动特性而尤其得到提高。实际上，通过气体引入通道28注入的气流朝下沿容器壁流动，再顺着排气管42的方向沿轴线A1向上流动。这种流动可以在很短的时间内有效排出容器中此前含有的空气。这样，不仅无需增加灌装容器所需的时间，而且减少了产品与空气的接触。
借助本发明的喷嘴，还可以在产品灌装的所需时间之外，延长中性气体的注入时间，以便完善中性气体对容器头部空间的吹洗，以避免空气留在瓶子中而在瓶子灌装时与产品相接触。

Claims (10)

1.一种灌装喷嘴，用于将一种液体分配到一个容器内，其中，喷嘴(10)具有一个限定伞形喷流的液体分配孔(36，40)，喷嘴(10)还具有一个轴向插管，插管配有一个通入由伞形喷流限定的空间内的排气管(42)，其特征在于，插管具有一个气体引入通道(28)，气体引入通道(28)通入到由伞形喷流限定的空间内，并且喷射出在液体伞形喷流的内侧且基本平行于液体伞形喷流而流动的气流。
2.根据权利要求1所述的灌装喷嘴，其特征在于，气体引入通道(28)通入到呈环形开口状的伞形喷流所限定的空间内。
3.根据权利要求2所述的灌装喷嘴，其特征在于，气体引入通道(28)在其出口端具有一个基本呈圆锥形的偏转面(46)。
4.根据权利要求2或3所述的灌装喷嘴，其特征在于，排气管(42)轴向通到气体引入通道(28)的环形开口的中央，气体引入通道(28)轴向通到基本呈环形的产品分配孔(36，40)的中央。
5.根据权利要求1所述的灌装喷嘴，其特征在于，气体引入通道被供给一种相对待分配的产品呈中性的气体。
6.根据权利要求1所述的灌装喷嘴，其特征在于，产品的喷流具有一轴向旋转分量。
7.根据权利要求6所述的灌装喷嘴，其特征在于，它具有一个环形旋转室(32)，产品以切向速度分量从入口(38)喷射到该旋转室中，旋转室(32)通过一个环形通道(36)轴向延伸，环形通道(36)的出口端形成产品分配孔(40)。
8.根据权利要求7所述的灌装喷嘴，其特征在于，旋转室(32)通过一个漏斗形表面(34)与环形通道(36)相连接。
9.根据权利要求7所述的灌装喷嘴，其特征在于，轴向插管(16，18)轴向贯穿旋转室(32)。
10.一种容器灌装机，其特征在于，它具有至少一个配有权利要求1所述的灌装喷嘴的灌装工位。
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