CN200992480Y - 柱塞式定量灌装阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柱塞式定量灌装阀，它的柱塞伸入柱塞筒的腔体中，柱塞筒下部具有开口，阀座安装在柱塞筒下部，阀座上部具有与柱塞筒开口对应的物料出入口，下部具有出料口，该物料出入口和出料口都与阀座内部贯通的水平通道相通，阀芯一端与操纵杆连接，而具有进料口的另一端伸入阀座的水平通道内，阀芯内部具有两个连接通道，当阀芯转动到两个不同位置时，两个连接通道分别使物料出入口与进料口或者出料口相通。其利用柱塞的往复运动使柱塞筒腔体的容积及压力变化实现饮料的灌装。本实用新型特别适合于一些粘稠度高、依靠自身重力难以流淌的物料的灌装，其过程清洁卫生，整机结构简单，灌装精度高，特别适用于含果肉型果汁的两次灌装工艺。

Description

柱塞式定量灌装阀

一、技术领域

本实用新型涉及一种流体包装机械式灌装阀，特别是一种柱塞式定量灌装阀。

二、背景技术

随着人们生活水平的不断提高，对生活质量也提出了更高要求，饮料产品也相应不断推陈出新，而果汁型饮料因其口味佳、营养丰富已经逐步替代了碳酸型饮料。近年来，各饮料生产厂家又分别推出含果肉的果汁型饮料，深受消费者欢迎。含果肉的果汁型饮料中果肉的形状有纤维状的，也有颗粒状和块状的，果肉悬浮在果汁中，其最终产品是固液混合物，从物理形态上看与以前的纯液体的各种饮料有巨大区别。由此，此类饮料的灌装不能简单的沿用现有的设备，需要用新的工艺和设备来完成。

现有含果肉饮料的灌装主要采用两种方式：一是机械灌装果汁，人工添加果肉；缺点是生产效率难以提高，果肉定量不准；二是在现有设备基础上进行改造，将果肉和果汁混合一起后灌装；缺点是只能灌装部分形状的果肉，如含橙肉纤维的果粒橙饮料，因为现有的各种灌装阀的开闭阀均采用密封垫密封，固态果肉的存在会破坏密封垫的密封作用，使得阀开闭的可靠性得不到保证；同时果肉和果汁的混合物容易将回气管堵塞而造成液位不准确；即使果肉和果汁混合后可以灌装，其果肉含量也不准确，不能达到标定含量。

如何保证含果肉饮料中果肉含量的准确，不但关系到产品本身质量合格与否以及消费者的权益，同时也关系到饮料生产厂家的生产成本控制，国内目前尚无好的解决方法。

本申请人提出了一种含果肉型饮料的二次灌装工艺，即将果肉的定量灌注与果汁的定量灌注分开，在同一条灌装生产线上先灌装果肉再灌装果汁，在保证最终产品总容量合格情况下，产品中的果肉含量、果汁含量都分别达到产品标定含量；同时实现了自动化生产，适合大批量生产。为了实现这种二次灌装工艺，果汁的定量灌注可以通过电磁流量计定量灌注方式或者传统的等液位定量灌注方式获得，而果肉的定量灌注由于果肉的特殊性，现有的定量灌装设备还无法满足其需求。

目前用于工业化生产的流体定量灌装机械设备(如啤酒灌装机、饮料灌装机等)，其主要部件——灌装阀有两种形式：机械阀和电子流量计阀。电子流量计阀由于其价格昂贵、使用条件苛刻，一般均采用进口件，国内难以提供。

现行的定量灌装机械阀主要有量杯在灌装缸中升降式、量筒液位探头式等多种形式，它们存在以下不足：

1、以等液位灌装间接实现定量灌装时，由于灌装容器本身存在容积误差，在实现等液位灌装后其实际的灌装量误差较大，没有实现真正意义上的定量灌装，不能符合商品标定的要求，不符合产品计量法及“定量包装商品计量监督管理办法”中的规定要求；

2、采用重力灌装原理，难以灌装粘稠的流体；

3、不能灌装含有颗粒或者块状悬浮物的流体，如前所述：现有的各种灌装阀的开闭阀均采用密封垫密封，固态果肉的存在会破坏密封垫的密封作用，使得阀的开闭的可靠性得不到保证；同时果肉和果汁的混合物容易将回气管堵塞而造成液位不准确；

4、灌装缸内安装有灌装装置，装置浸泡在物料中，不易清洗，且运转时对物料起搅拌作用，不利于灌装。

三、实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述定液位机械灌装阀的不足而提供一种结构简单、动作可靠稳定、灌装容积精确并可以灌装含有颗粒或者块状果粒悬浮物流体的柱塞式定量灌装阀。

本实用新型所述的柱塞式定量灌装阀，其特征是：它包括柱塞、柱塞筒、阀座、阀芯和操纵杆，所述柱塞自上而下伸入柱塞筒的腔体中，柱塞筒的下部具有开口，阀座安装在柱塞筒下部，阀座上部具有与柱塞筒开口对应的物料出入口，下部具有出料口，该物料出入口和出料口都与阀座内部贯通的水平通道相通，阀芯一端与操纵杆连接，而具有进料口的另一端则伸入阀座的水平通道内，阀芯内部还具有两个连接通道，当阀芯转动到两个不同位置时，两个连接通道分别使物料出入口与进料口或者出料口相通。

利用柱塞的往复运动使柱塞筒腔体容积变化，在膨胀过程中，阀芯同步转至使进料口与物料出入口连通的位置，在负压作用下，物料通过进料口被吸入柱塞筒；随后在压缩过程中，阀芯则转至使出料口与物料出入口连通的位置，物料从出料口排出。

柱塞包括柱塞杆、堵头、耐摩环和拉杆，柱塞杆头部具有安装面，耐摩环安装在该安装面上，拉杆穿过柱塞杆轴心的通孔与堵头相连接将其安装在柱塞杆下端，并通过对堵头施力压紧耐摩环，在堵头与耐摩环之间夹有密封圈。安装或更换耐摩环时，将拉杆旋下，松脱堵头，之后套上耐摩环、密封圈，再依次装上堵头，旋紧拉杆，并可以通过拉杆调节耐摩环的压紧力。该结构可以使耐摩环和密封圈的安装和更换更加方便。

柱塞筒一侧开有条形槽，小轴与柱塞水平连接并从条形槽伸出，在小轴伸出端安装有滚轮。同样的，在操纵杆上也水平安装有一根小轴，在小轴的伸出端上安装有滚轮。这样的结构都是为了满足生产线的需要，通过安装在生产线上的凸轮与滚轮相互作用，统一控制柱塞和阀芯的协调工作，有序完成物料的灌装。

此外，在阀座的出料口下安装有可拆卸的阀嘴，这也是为了实现不同口径灌装容器的需要，同时使阀嘴的更换和清洁更方便。

下面结合附图说明本实用新型的工作原理：

闭阀：(如图1)首先，在外部凸轮作用下，操纵杆带动阀芯转至进料口与柱塞筒相通的位置，此时柱塞处于下行程止点位置。

充液：(如图2)外部凸轮通过滚轮带动柱塞逐渐上升到设定的定量位置，此时柱塞筒内空间增大形成负压，物料在物料缸内(图中未示出)正压及柱塞上升形成的负压作用下通过进料口被吸入，逐渐充满柱塞筒腔体，完成充液过程。对于同一种外置柱塞式柱塞筒，柱塞筒腔体内物料容积的设定可以通过改变滚轮定位位置即外部凸轮的上下位置来获得，而通过改变柱塞筒缸径则可以获得不同的容积范围系列。

开阀：(如图3)在外部凸轮作用下，操纵杆带动阀芯转至柱塞筒与阀嘴相通的位置，与此同时柱塞腔与物料缸隔断。

灌装：(如图4)滚轮在外部凸轮作用下带动柱塞逐渐下降到柱塞筒底部，腔体内物料被挤压出腔体而进入到包装容器中，完成灌装。

以上四个动作循环进行，实现物料的连续灌装。

本实用新型的优点：

1、特别适用于含悬浮果肉饮料的定量灌装以及粘稠物料的灌装；本阀内部设置了适合含悬浮果肉饮料以及粘稠物料流通的光滑通道，在阀芯转动以及冲液、灌装时果肉不会被剪切破坏；特别的是：物料流经的通道上没有密封件，阀芯在阀座内的水平通道内转动时，密封是通过两者之间精确控制的机械间隙面形成的水膜来实现的；同时，物料在冲液过程时的被“吸入”以及在灌装过程时的被“挤出”加快了物料在阀内的流动速度，与现有普遍使用的重力灌装相比，本实用新型可以形象的比喻为“主动灌装”，而重力灌装可称为“自由灌装”，特别适合于一些粘稠度高、依靠自身重力难以流淌的物料的灌装。

2、对不含气的饮料实现了不接触瓶口灌装，保证瓶口清洁，更加卫生；

3、灌装容器(瓶)不需要升降，省去了提升气缸等装置，整机结构简单；

4、定量灌装精度高，计量误差为士2ml；

5、阀内无弹簧，故不会由此引发使用中的许多不稳定因素；

6、阀内无密封件与物料接触，流道更为畅通并减少可能因密封件破损造成的污染；

7、结构简单，维修方便。定量容积通过改变凸轮行程和柱塞筒直径获得；

8、灌装阀始终处于工作状态：定量或灌装，没有工位的浪费；

9、整个阀的结构采用模块化进行设计；

10、本实用新型非常适合应用于上述两次灌装工艺中。

四、附图说明

图1是本实用新型闭阀时的工作状态图；

图2是本实用新型闭阀、进料时的工作状态图；

图3是本实用新型开阀、进料停止时的工作状态图；

图4是本实用新型灌注时的工作状态图；

图5是柱塞及柱塞筒的剖视图；

图6是阀芯处于入料口与物料出入口连通状态时的侧视图；

图7是图6A-A剖视图，表示阀芯处于入料口与物料出入口连通状态；

图8是阀芯处于出料口与物料出入口连通状态时的侧视图；

图9是图8 B-B剖视图，表示阀芯处于出料口与物料出入口连通状态；

图10是图6的俯视图。

图5中：1-滚轮2-轴套3-小轴4-导向轮5-柱塞6-拉杆7-耐磨环8-堵头9-柱塞筒10-密封圈11-轴承23-密封圈

图9中：12-定位盘13-阀芯14-垫圈15-操纵杆16-挡圈17-滚轮18-小轴19-阀座20-阀嘴21、22-密封圈

五、具体实施方式

本实用新型所述的柱塞式定量灌装阀，它主要由柱塞5、柱塞筒9部分和阀体部分组成，其中柱塞5、柱塞筒9部分如图5所示，柱塞5自上而下伸入柱塞筒9的腔体中，柱塞筒9的下部具有开口。柱塞5包括柱塞杆、拉杆6、耐摩环7、堵头8、和密封圈10，拉杆6自上而下穿过柱塞杆轴心的通孔与堵头8相连接并将其安装在柱塞杆下端，拉杆6通过对堵头8施力压紧耐摩环7，在堵头8与耐摩环7之间夹有密封圈10。柱塞筒9一侧开有条形槽，小轴3与柱塞5水平连接并从条形槽伸出，小轴5与柱塞5相连的一端装有导向轮4，在小轴5伸出端安装有轴承11及轴套2，滚轮1安装在轴套2上，滚轮1由外部凸轮对其进行控制。

如图6-图10所示并结合图1-图4，阀体部分主要包括阀座19、阀芯13和操纵杆15，阀座19安装在柱塞筒9下部，阀座9上部具有与柱塞筒9开口对应的物料出入口，下部具有出料口，物料出入口和出料口都与阀座9内部贯通的水平通道相通，阀芯13左侧伸出阀座19，其上依次装有定位盘12与操纵杆15，定位盘12抵在阀座19端面，操纵杆15则由阀芯13左端的垫圈14实现定位。在操纵杆15上水平安装一根小轴18，在小轴18的伸出端上安装有滚轮17，并由挡圈16实现定位。阀芯13上具有进料口的另一端则伸入阀座19的水平通道内，密封件21防止物料从阀芯13与阀座19的间隙中泄漏到阀外，密封件22保证阀与物料缸(图中未画出)连接时的密封。

阀芯13内部具有两个连接通道，当其转动到图7所示位置时，入料口与物料出入口相互连通，而另一连接通道被隔断，此时柱塞5上移(见图2)，物料只能从入料口流入柱塞筒9；当阀芯13转动到图9所示位置时，出料口与物料出入口相互连通，而另一连接通道被隔断，此时柱塞5下移(见图3、4)，物料只能从柱塞筒9流出至出料口，再经出料口下安装的可拆卸的阀嘴20流出灌注至饮料瓶。

Claims (5)

1、一种柱塞式定量灌装阀，其特征是：它包括柱塞(5)、柱塞筒(9)、阀座(19)、阀芯(13)和操纵杆(15)，所述柱塞(5)自上而下伸入柱塞筒(9)的腔体中，柱塞筒(9)的下部具有开口，阀座(19)安装在柱塞筒(9)下部，阀座(19)上部具有与柱塞筒(9)开口对应的物料出入口，下部具有出料口，物料出入口和出料口都与阀座(8)内部贯通的水平通道相通，阀芯(13)一端与操纵杆(15)连接，而具有进料口的另一端则伸入阀座(19)的水平通道内，阀芯(13)内部还具有两个连接通道，当阀芯(13)转动到两个不同位置时，两个连接通道分别使物料出入口与进料口或出料口相通。

2、根据权利要求1所述的柱塞式定量灌装阀，其特征是：所述柱塞(5)包括柱塞杆、拉杆(6)、耐摩环(7)、堵头(8)和密封圈(10)，柱塞杆头部具有安装面，耐摩环(7)安装在该安装面上，拉杆(6)自上而下穿过柱塞杆轴心的通孔并与堵头(8)相连接将其安装在柱塞杆下端，并通过对堵头(8)施力压紧耐摩环(7)，在堵头(8)与耐摩环(7)之间夹有密封圈(10)。

3、根据权利要求1或2所述的柱塞式定量灌装阀，其特征是：所述柱塞筒(9)一侧开有条形槽，小轴(3)与柱塞(5)水平连接并从条形槽伸出，在小轴(5)伸出端安装有滚轮(1)。

4、根据权利要求1或2所述的柱塞式定量灌装阀，其特征是：在所述操纵杆(15)上水平安装一根小轴(18)，在小轴(18)的伸出端上安装有滚轮(17)。

5、根据权利要求1或2所述的柱塞式定量灌装阀，其特征是：在阀座(19)的出料口下安装有可拆卸的阀嘴(20)。

Images