CN201980449U - 液态食品充填用非接触式充填阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是为一种应用于液态食品充填包装设备上的非接触式充填阀，其配合计量监测技术来控制高压空气被导入一空心阀体内的环形气室或驱动一压缩弹簧，并带动一滑动件环绕一固定不动的心轴移动，来决定充填液体与否。此充填阀的流体馈入口位于充填阀的正上方，且其注入口位于正下方与直立容器无接触。空心阀体内可进一步设置有一可压缩膜来隔绝液体食品和压缩弹簧的接触，以提高卫生安全性和CIP清洗确效，并使充填的喷流为低出口速度的流体，不易陷入太多空气引起泡沫。
Description
技术领域
本实用新型是一种涉及液态食品充填用非接触式充填阀，尤其是一种适用于从一直立的容器的顶部进行充填的非接触式充填阀。
背景技术
现今，饮品业界常应用于液体包装设备的充填方式可分为热充填和无菌冷充填两种类型。
前述热充填的充填阀件注入端多半会接触包装容器的瓶口来触发充填，当注入端与包装容器的瓶口远离时，因阀件内部压缩弹簧的复原使充填动作停止。而此类型阀件的“注入端”和“内部”均有与饮品接触的滑动和机械结构，无区隔机制，易造成微生物滋长，不易清洗和有后污染的疑虑。
前述无菌冷充填的充填阀件注入端则无接触包装容器的瓶口，多半需由传感器侦测容器至充填阀件正下方的位置或经由过程控制来触发充填，其中利用压缩空气驱动阀件上部的标准气压组件并带动心轴，以进行充填的与否。此类型阀件的上部为标准气压组件，及液体须经侧面馈入口被送入阀件内，因此易有清洗死端，此外也容易造成充填时液体的非均速横向喷流，使得太多空气被捕捉进入液体内引起泡沫。
以上两种充填方式的充填阀件的设计或未顾及卫生，或液体进入容器内易陷入太多空气而产生泡沫，影响充填精准度及容器内液态食品的品质。
所谓的“定位清洗(Cleaning-in-place)”，也叫做CIP，为食品业中用于生产设备清洗的已知方法，其中被生产品或中间产品及辅助装置碰触到的区域的定期拆卸清洗实质上可予以省却。
以局部拆卸充填阀利用人力于设备外清洗(Cleaning-out-place)来进行清洗既费时，也会造成不希望的在定期拆卸充填阀过程中人力投入和装置损坏成本的支出。
发明内容
本实用新型的一主要目的在于提供一种液态食品充填用非接触式充填阀，其具有位于阀上方的馈入口及固定不动的心轴，使得充填的液体喷流为平均低出口速度，不易陷入太多空气引起泡沫。
本实用新型的另一目的在于提供一种可以更轻易且更快速进行CIP以及无清洗死角的液态食品充填用非接触式充填阀。
为了达成上述目的依本实用新型内容所完成的一种适用于从一直立的容器的顶部进行充填的非接触式充填阀包含：
一直立的空心阀体，其具有一馈入口，一充填口及联通该馈入口与该充填口的一内部空间；
一固定于该空心阀体的内部空间的直立的心轴；
一空心滑动件，其被安装于该空心阀体的内部空间内并且靠近该充填口，其中该滑动件环绕该心轴并且沿该心轴的纵轴方向在介于一充填位置及一闭合位置之间移动，于是在该内部空间内形成流体可由该馈入口进入及从该充填口流出的介于该心轴的主要外表面与该空心阀体的内表面及该空心滑动件的内表面之间的环形流场；
一主要介于该空心阀体与该滑动件之间的驱动组件，其用于驱动该滑动件由该充填位置移动至该闭合位置，及由该闭合位置移动至该充填位置，其中当该滑动件在该闭合位置时，该滑动件与该心轴接触而闭合该流场；而该滑动件在该充填位置时，该滑动件与该心轴之间存在有间隙而使该流场畅通。
所述的非接触式充填阀，其中该心轴包含一长柱体及位于该长柱体中段位置的一环形突缘，其中该环形突缘与该长柱体是以分隔开的多根径向辐条连接，并且该环形突缘被固定于该空心阀体上，于是该环形流场包含该长柱体的外表面与该空心阀体的内表面之间的间隙及该多根分隔辐条之间的间隙。
所述的非接触式充填阀，其中该长柱体的外表面是有分隔开的多条纵长方向的凹槽。
所述的非接触式充填阀，其中该驱动组件包含一压缩弹簧及一环形气室，该压缩弹簧及该环形气室分别设置于该滑动件的直立方向的两端，其中该环形气室具有一压缩空气进出口与外界相通，于是该滑动件受该压缩弹簧的偏压向该环形气室移动，反之当一高压空气被从该压缩空气进出口导入该环形气室时，该滑动件被推向该压缩弹簧移动并且压缩该压缩弹簧。
所述的非接触式充填阀，其中该压缩弹簧位于该滑动件的直立方向的上方，并且该滑动件受该压缩弹簧的偏压向该环形气室移动至该充填位置；而该环形气室位于该滑动件的直立方向的下方，并且该滑动件受该高压空气的压力向该压缩弹簧移动至该闭合位置。
所述的非接触式充填阀，其中该压缩弹簧位于该滑动件的直立方向的下方，并且该滑动件受该压缩弹簧的偏压向该环形气室移动至该闭合位置；而该环形气室位于该滑动件的直立方向的上方，并且该滑动件受该高压空气的压力向该压缩弹簧移动至该充填位置。
所述的非接触式充填阀，其进一步包含一环形可压缩膜，其被安装于该内部空间内并且环绕该心轴的一纵长部份而将该驱动组件与该流场隔绝。
所述的非接触式充填阀，其中该环形可压缩膜的顶端周缘被固定于该空心阀体，而其底端周缘被固定于该可滑动件。
所述的非接触式充填阀，其进一步包含一上锁板及一下锁板，其中该上锁板被以螺丝固定于该空心阀体并且将该环形可压缩膜的顶端周缘夹住于其间，及该下锁板被以螺丝固定于该滑动件上并且将该环形可压缩膜的底端周缘夹住于其间。
所述的非接触式充填阀，其中该心轴近该充填口处具有一缩小部及一径向扩大部；及该滑动件近该充填口处具有一平滑部、一突出部及连接该平滑部与突出部的接面部，其中该平滑部环绕该缩小部，该下锁板被以螺丝固定于该突出部并且将该环形可压缩膜的底端周缘夹住于其间，及当该滑动件位于该闭合位置时该接面部密合于该心轴的径向扩大部的下周缘而闭合该流场。
所述的非接触式充填阀，其中该空心阀体包含一上壳体，其上端具有该馈入口；一中壳体；一下壳体，其下端具有该充填口，其中该上壳体的下端与该中壳体以螺丝螺合并把该心轴的环形突缘夹紧固定于其间；该上锁板被以螺丝固定于该中壳体并且将该环形可压缩膜的顶端周缘夹住于其间；该压缩弹簧位于该中壳体与该下锁板的之间；该下壳体的内表面进一步具有一突出部用于抵住该滑动件的突出部，该下壳体的充填口的内表面密合于该滑动件的平滑部的外表面，及该下壳体与该中壳体以螺丝螺合，于是该环形气室被形成于该滑动件的突出部的下方并且介于该滑动件的平滑部与该下壳体之间。
所述的非接触式充填阀，其中该驱动组件包含一上环形气室及一下环形气室，该上环形气室及该下环形气室分别设置于该滑动件的直立方向的上下两端，且分别具有一压缩空气进出口与外界相通，于是当一高压空气从该压缩空气进出口被导入该上环形气室时，该滑动件受该高压空气的压力向该下环形气室移动，反之亦然。
所述的非接触式充填阀，其中该心轴近该充填口处具有一缩小部及一径向扩大部；及该滑动件近该充填口处具有一平滑部、一第一直立部及连接该平滑部与第一直立部的接面部，其中该第一直立部环绕该径向扩大部，该平滑部环绕该缩小部，及当该滑动件位于该闭合位置时该接面部密合于该心轴的径向扩大部的下周缘而闭合该流场。
所述的非接触式充填阀，其中该空心阀体包含一上壳体，其上端具有该馈入口；一中壳体；一下壳体，其下端具有该充填口，其中该上壳体的下端、该中壳体与该下壳体的上端以螺丝螺合，并且该心轴的环形突缘被夹紧固定于该上壳体的下端与该中壳体之间；该滑动件的平滑部进一步具有一突出部用于抵住该下壳体的充填口的周围，且该滑动件进一步具有一连接于该突出部且平行于该第一直立部的第二直立部，其中该第二直立部紧贴于该下壳体的内表面，该滑动件的平滑部的外表面紧贴于该下壳体的充填口的内表面，于是该上环形气室位于该滑动件的第二直立部的上方并且介于该中壳体与及下壳体之间，而该下环形气室位于该滑动件的第二直立部的下方并且介于该滑动件的平滑部及突出部与该下壳体之间。
本实用新型的充填阀是搭配计量监测技术进行液体无接触充填，其是由高压空气或压缩弹簧来驱动一滑动件于空心阀体内移动，且液体馈入口位于空心阀体的正上侧，使充填的喷流为低出口速度的液体，不易陷入太多空气引起泡沫。本实用新型的充填阀可进一步于空心阀体内设置一可压缩膜来隔绝液体和滑动件及心轴的接触，以提高卫生安全性和CIP清洗效果。
附图说明
图1为本实用新型的非接触式充填阀的第一较佳具体实施例的部份剖面示意立体图。
图2为搭配计量控制技术利用压缩空气动能控制图1的充填阀作动的示意架构图。
图3为本实用新型的非接触式充填阀的第二较佳具体实施例的部份剖面示意立体图。
图4为图3阀内的可压缩膜的安装和拆卸工具的部份剖面示意图。
附图标记
1.渐缩馈管 11.密封圈
12.耐磨圈 2.上壳体
21.馈入口 22、42、52、67、92.螺丝
3.心轴 31.环形突缘
33.闭合圈 34.缩小部
35.径向扩大部 36.径向辐条
37.凹漕 4.中壳体
5.可压缩膜 51.上锁板
52.螺丝 53.下锁板
6.滑动件 61.注入口
62.平滑部 63.第一直立部
64.接面部 65.突出部
66.第二直立部 7.下壳体
71、73.压缩空气进出口 72.下环形气室
74.上环形气室 75.突出部
8.压缩弹簧 9.固定基座
91.升降基座 92.螺丝
93.升降螺丝 100.非接触式充填阀
110.流量计 120.脉冲/体积单位讯号
130.开始指令讯号 140.可程控系统
150.控制讯号 160.电磁阀
170.充填槽
具体实施方式
本实用新型的非接触式充填阀100的第一较佳具体实施例被示于图1，其可供计量流体注入于一直立容器内。该阀的空心阀体包含一上壳体2，其上端具有一馈入口21；一中壳体4；一下壳体7，其下端具有一充填口61，其中该上壳体的下端、该中壳体与该下壳体的上端以螺丝22螺合，并且一心轴3的环形突缘31被夹紧固定于该上壳体的下端与该中壳体之间。由高压空气驱动一滑动件6于下壳体7内上下移动，与该心轴3的一闭合圈33接触后停止液体注入。由心轴3被固定不动而作动阀内的滑动件6，能使充填液体的横向喷流为平均低出口速度的流体，减少泡沫的产生。
该心轴3为一长柱体，其中该环形突缘31与该长柱体是以分隔开的多根径向辐条36连接，于是形成包含该长柱体的外表面与该空心阀体的内表面之间的间隙及该多根分隔辐条之间的间隙的一环形流场。该长柱体的外表面可进一步被设有分隔开的多条纵长方向的凹漕37。
该滑动件6于下壳体7内上下移动是由连接一外界压缩空气的驱动组件来进行，该驱动组件包含一上环形气室74及一下环形气室72。该心轴3近该充填口处61具有一缩小部34及一径向扩大部35。该滑动件6近该充填口处具有一平滑部62、一第一直立部63、连接该平滑部与第一直立部的接面部64、一突出部65及一连接于该突出部且平行于该第一直立部的第二直立部66，其中该第二直立部66紧贴于该下壳体7的内表面，该滑动件的平滑部62的外表面紧贴于该下壳体的充填口61的内表面，于是形成该上环形气室74，及该下环形气室72。该上环形气室74及下环形气室72分别具有一压缩空气进出口73及71与外界压缩空气连接。于是当一高压空气从该压缩空气进出口73被导入该上环形气室73时，该滑动件6受该高压空气的压力向该下环形气室72移动，该充填阀呈现如图1所示的充填位置，亦即该环形流场畅通，液体可由该馈入口21被馈入，通过该环形流场，由该充填口61注入一欲被充填的直立容器。
反之，当一高压空气从该压缩空气进出口71被导入该下环形气室72时，该滑动件6受该高压空气的压力向该上环形气室74移动直到该滑动件6位于一闭合位置，亦即该滑动件6的接面部64密合于该心轴的径向扩大部35的下周缘的闭合圈33而闭合该环形流场。
图1的非接触式充填阀100中的中壳体4、滑动件6及下壳体7之间使用有数个密封圈11及耐磨圈12来确保其间的密合性及耐磨性。
图2为搭配计量控制技术利用压缩空气动能控制图1的充填阀作动的架构图。如图2所示，应用从计量感测组件例如流量计110所撷取出来的脉冲/体积单位讯号(Pulse/Volume unit)120与输入的开始指令(Start-Command)讯号130经由可程控系统(Batch-Computer)140来进行判别。当两者数值相同时，该可程控系统140发出一控制讯号150至电磁阀(Electromagnetic valve)160将压缩空气开启至该充填阀100的一合适的压缩空气进出口进行该充填阀内的驱动组件的作动，于是将位于充填槽170内的液体经由该充填阀100间歇式充填入位于该充填阀100下方的输送带上一列直立容器。
本实用新型的非接触式充填阀100的第二较佳具体实施例被示于图3，其中类似于图1的组件/构造被以相同的号码标示。如图3所示，该阀100具含渐缩馈管1的上壳体2，心轴3固定于上壳体2和中壳体4间，由空气或压缩弹簧8驱动滑动件6于下壳体7内上下移动，与心轴3的闭合圈33接触后停止注入，其中有一可压缩膜5经上、下锁板51、53固定于中壳体4和滑动件6间，以隔绝液体和滑动面(上、下锁板51、53及压缩弹簧8)的接触。图3的非接触式充填阀100可以使用于类似于图2的架构来对直立容器进行充填，其中压缩空气仅需开启至该充填阀100的唯一的环形气室72的一压缩空气进出口71进行闭合的动作，即该滑动件6的接面部64密合于该心轴的径向扩大部35的下周缘的闭合圈33而闭合该环形流场。
图4为图3的非接触式充填阀100内的可压缩膜5的安装和拆卸工具的部份剖面图。使用该工具前首先将压缩膜5的顶端周缘利用中壳体4和上锁板51配合螺丝52锁住夹紧，接着将弹簧8和下锁板53放置上去，使弹簧8介于中壳体4和下锁板53之间。接着将该工具的固定基座9放置于中壳体4中间处，将升降基座91螺合于升降螺丝93上(图中未示出螺纹)，再将升降螺丝93的底端可旋转地置放于该固定基座9的一承接座内。最后再将三根螺丝92分别通过该升降基座91、固定基座9、中壳体4和上锁板51而固定于下锁板53的三点。此时，旋转螺丝93使升降基座91上升并带动下锁板53上升，并使该弹簧8被压缩，直到该可压缩膜5的底端周缘穿过下锁板53中间处，接着将压缩膜5底端周缘利用滑动件6的突出部65和下锁板53配合螺丝67锁住夹紧，最后将此模块放置于图3的该下壳体7内直到该滑动件6的突出部65为该下壳体7内的突出部75所抵住，再利用螺丝42将中壳体4与下壳体7结合锁紧，接着移除该工具，再以螺丝22将上壳体2固定于该中壳体4上完成安装。该下壳体7的充填口61的内表面是密合于该滑动件6的平滑部62的外表面，于是该环形气室72被形成于该滑动件的突出部65的下方并且介于该滑动件的平滑部62与该下壳体7之间。如图3所示的非接触式充填阀100是处于充填位置，此时该压缩弹簧8的弹力使该滑动件6被推离该心轴3的径向扩大部35，亦即该环形流场畅通，液体可由馈入口21通过一渐缩馈管1被馈入，通过该环形流场，由该充填口61注入一欲被充填的直立容器。
附件1为图3的非接触式充填阀100进行充填时的流场分析图标(彩色的)，从其中可以看出充填的喷流为平均低出口速度的流体(入口为1.5m/出口为0.8m/s)，且充填于容器内的流场较集中，能有效减少泡沫的产生。由阀件内滑动件的机构作动和可压缩膜的设计，能有效减少微生物滋长，不易清洗和有微生安全疑虑的问题。
附件2为图3的非接触式充填阀100进行CIP清洗时的流场分析图标(彩色的)，从其中可以看出即使较不易清洗干净的区域(A和B处)也无清洗死角产生。
图3的非接触式充填阀100的压缩弹簧8与环形气室72的位置可以被修饰为互相对调而仍具有同样的功能。
虽然本实用新型是利用压缩空气或弹簧控制阀件内部的机构进行充填与否，但精于此技艺者能在不脱离本创作精神与范畴下做各种不同结构的变化。以上所举实施例仅用以说明本案而已，非用以限制本实用新型的范围。凡是不违本案精神所从事的种种修改和变化，俱属本实用新型申请专利范围。
Claims (14)
1.一种非接触式充填阀，其适用于从一直立的容器的顶部进行充填，包含：
一直立的空心阀体，其具有一馈入口，一充填口及联通该馈入口与该充填口的一内部空间；
其特征是：一固定于该空心阀体的内部空间的直立的心轴；
一空心滑动件，其被安装于该空心阀体的内部空间内并且靠近该充填口，其中该滑动件环绕该心轴并且沿该心轴的纵轴方向在介于一充填位置及一闭合位置之间移动，于是在该内部空间内形成流体可由该馈入口进入及从该充填口流出的介于该心轴的主要外表面与该空心阀体的内表面及该空心滑动件的内表面之间的环形流场；
一主要介于该空心阀体与该滑动件之间的驱动组件，其用于驱动该滑动件由该充填位置移动至该闭合位置，及由该闭合位置移动至该充填位置，
其中当该滑动件在该闭合位置时，该滑动件与该心轴接触而闭合该流场；而该滑动件在该充填位置时，该滑动件与该心轴之间存在有间隙而使该流场畅通。
2.如权利要求1所述的非接触式充填阀，其中该心轴包含一长柱体及位于该长柱体中段位置的一环形突缘，其中该环形突缘与该长柱体是以分隔开的多根径向辐条连接，并且该环形突缘被固定于该空心阀体上，于是该环形流场包含该长柱体的外表面与该空心阀体的内表面之间的间隙及该多根分隔辐条之间的间隙。
3.如权利要求2所述的非接触式充填阀，其中该长柱体的外表面是有分隔开的多条纵长方向的凹槽。
4.如权利要求2所述的非接触式充填阀，其中该驱动组件包含一压缩弹簧及一环形气室，该压缩弹簧及该环形气室分别设置于该滑动件的直立方向的两端，其中该环形气室具有一压缩空气进出口与外界相通，于是该滑动件受该压缩弹簧的偏压向该环形气室移动，反之当一高压空气被从该压缩空气进出口导入该环形气室时，该滑动件被推向该压缩弹簧移动并且压缩该压缩弹簧。
5.如权利要求4所述的非接触式充填阀，其中该压缩弹簧位于该滑动件的直立方向的上方，并且该滑动件受该压缩弹簧的偏压向该环形气室移动至该充填位置；而该环形气室位于该滑动件的直立方向的下方，并且该滑动件受该高压空气的压力向该压缩弹簧移动至该闭合位置。
6.如权利要求4所述的非接触式充填阀，其中该压缩弹簧位于该滑动件的直立方向的下方，并且该滑动件受该压缩弹簧的偏压向该环形气室移动至该闭合位置；而该环形气室位于该滑动件的直立方向的上方，并且该滑动件受该高压空气的压力向该压缩弹簧移动至该充填位置。
7.如权利要求1至6任一项所述的非接触式充填阀，其进一步包含一环形可压缩膜，其被安装于该内部空间内并且环绕该心轴的一纵长部份而将该驱动组件与该流场隔绝。
8.如权利要求7所述的非接触式充填阀，其中该环形可压缩膜的顶端周缘被固定于该空心阀体，而其底端周缘被固定于该可滑动件。
9.如权利要求8所述的非接触式充填阀，其进一步包含一上锁板及一下锁板，其中该上锁板被以螺丝固定于该空心阀体并且将该环形可压缩膜的顶端周缘夹住于其间，及该下锁板被以螺丝固定于该滑动件上并且将该环形可压缩膜的底端周缘夹住于其间。
10.如权利要求9所述的非接触式充填阀，其中该心轴近该充填口处具有一缩小部及一径向扩大部；及该滑动件近该充填口处具有一平滑部、一突出部及连接该平滑部与突出部的接面部，其中该平滑部环绕该缩小部，该下锁板被以螺丝固定于该突出部并且将该环形可压缩膜的底端周缘夹住于其间，及当该滑动件位于该闭合位置时该接面部密合于该心轴的径向扩大部的下周缘而闭合该流场。
11.如权利要求10所述的非接触式充填阀，其中该空心阀体包含一上壳体，其上端具有该馈入口；一中壳体；一下壳体，其下端具有该充填口，其中该上壳体的下端与该中壳体以螺丝螺合并把该心轴的环形突缘夹紧固定于其间；该上锁板被以螺丝固定于该中壳体并且将该环形可压缩膜的顶端周缘夹住于其间；该压缩弹簧位于该中壳体与该下锁板的之间；该下壳体的内表面进一步具有一突出部用于抵住该滑动件的突出部，该下壳体的充填口的内表面密合于该滑动件的平滑部的外表面，及该下壳体与该中壳体以螺丝螺合，于是该环形气室被形成于该滑动件的突出部的下方并且介于该滑动件的平滑部与该下壳体之间。
12.如权利要求2所述的非接触式充填阀，其中该驱动组件包含一上环形气室及一下环形气室，该上环形气室及该下环形气室分别设置于该滑动件的直立方向的上下两端，且分别具有一压缩空气进出口与外界相通，于是当一高压空气从该压缩空气进出口被导入该上环形气室时，该滑动件受该高压空气的压力向该下环形气室移动，反之亦然。
13.如权利要求12所述的非接触式充填阀，其中该心轴近该充填口处具有一缩小部及一径向扩大部；及该滑动件近该充填口处具有一平滑部、一第一直立部及连接该平滑部与第一直立部的接面部，其中该第一直立部环绕该径向扩大部，该平滑部环绕该缩小部，及当该滑动件位于该闭合位置时该接面部密合于该心轴的径向扩大部的下周缘而闭合该流场。
14.如权利要求13所述的非接触式充填阀，其中该空心阀体包含上壳体，其上端具有该馈入口；一中壳体；一下壳体，其下端具有该充填口，其中该上壳体的下端、该中壳体与该下壳体的上端以螺丝螺合，并且该心轴的环形突缘被夹紧固定于该上壳体的下端与该中壳体之间；该滑动件的平滑部进一步具有一突出部用于抵住该下壳体的充填口的周围，且该滑动件进一步具有一连接于该突出部且平行于该第一直立部的第二直立部，其中该第二直立部紧贴于该下壳体的内表面，该滑动件的平滑部的外表面紧贴于该下壳体的充填口的内表面，于是该上环形气室位于该滑动件的第二直立部的上方并且介于该中壳体与及下壳体之间，而该下环形气室位于该滑动件的第二直立部的下方并且介于该滑动件的平滑部及突出部与该下壳体之间。
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