CN215364846U - 液位控制装置及灌装机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液位控制装置，以及一种配有该液位控制装置的灌装机，其中液位控制装置，其基本结构包括：输瓶线，用于在预定的方向上输送灌装后待调整液位的瓶子；吸气总成，位于瓶子上方，并包括与瓶子对合的接瓶部件和与接瓶部件共轴线的吸气管；对合机构，以驱动瓶子或吸气总成而使两者在上下方向上对合；真空系统；连接所述吸气总成，以将高于设定液位的液体吸走，并进行气液分离。基于本实用新型能够从根本上避免回吸与灌装的相互干扰，而具有较高的灌装精度。

Description

液位控制装置及灌装机

技术领域

本实用新型涉及一种液位控制装置，本实用新型还涉及一种配有该液位控制装置的灌装机。

背景技术

为了获得相对较好的观感，液体罐装表现在例如同一批次的玻璃瓶里，所灌装液体的液位应相一致。由于例如玻璃瓶存在制造误差，容量会有所差异，例如同样是灌入500ml的液体，在一个玻璃瓶里的液位为175mm，在另一个玻璃瓶里可能就是178mm。因此，定量灌装往往无法获得液位相一致的效果，定量灌装正逐渐的被定液位罐装所取代。

定液位灌装实际出现相对较早，但技术上并不成熟，近些年定液位罐装才逐渐的变得兴盛，且技术上也逐渐的变得成熟。如中国专利文献CN210084917U，其提出了基于第一技术路线的实现，具体是在灌装机构上配装了回吸管，当罐装机构与待灌装的瓶体间适配到灌装位置时，回吸管的管口探入待灌装的瓶体预定距离，从而当灌入的液体相对较少时，回吸管处于抽真空的状态，而随着液位的升高，液体逐渐的到达回吸管的管口处，回吸管的吸排能力大于灌装速度，从而维持液面至回吸管的管口处。该种方式能够实现相对稳定的液位一致性，然而，由于罐装机构通常包括灌装阀，灌装阀是灌装机结构中最复杂的部件，再在罐装机构上配装回吸管，会进一步的增加灌装机构的复杂性，可靠性会相对变差。同时，灌装过程中，回吸管始终处于工作状态，会造成例如真空系统的负担。且还需要避免灌装管与回吸管间的飞料吸走问题，会进一步提升回吸管与灌装管间适配的复杂性。

作为一种常见结构，如中国专利文献CN107161933A，其所提供的一种负压等液位控高液体灌装装置，亦采用灌装机构与回吸管构成一个总成的方案，即属于前述的第一技术路线，在该专利文献中，灌装管与回吸管嵌套设置，其中回吸管构成内管，灌装管与回吸管的管口平齐，在灌装过程中回吸管持续工作，易于吸入一定量的液体。同时，涉及到配管，嵌套管需要保留较大的长度，相对较长的管路不利于灌装管的快速截至，存在飞料补偿的问题。

进一步地，如中国专利文献CN212503940U，其公开了一种灌装定液位机构，其也采用嵌套式的结构，区别在于其将回吸管作为外管，灌装管作为内管，并且回吸管的管口相对于灌装管较高，降低了回吸干扰，而不会影响灌注管的灌注。然而，如前所述，嵌套管最大的问题在于，管路的截止阀往往需要远离管口，而需要考虑飞料补偿问题，如果处理不当，灌装精度仍然会受到较大的影响。

同时可以理解的是，灌注液体时，往往会有一定的灌注压力，液体会在瓶内翻滚，边灌注边回吸，实际上是在瓶内液位状态未稳定时进行回吸，精度实际比较难保证。

发明内容

在本实用新型的实施例中，提出了一种新的技术路线，记为第二技术路线，将液位控制装置独立于灌装总成，从而从根本上避免回吸与灌装的相互干扰，从而提供了一种灌装精度相对较高的液位控制装置，在本实用新型的实施例中，还提供了一种配有该液位控制装置的灌装机。

在本实用新型的实施例，提供了一种液位控制装置，其基本结构包括：

输瓶线，用于在预定的方向上输送灌装后待调整液位的瓶子；

吸气总成，位于瓶子上方，并包括与瓶子对合的接瓶部件和与接瓶部件共轴线的吸气管；

对合机构，以驱动瓶子或吸气总成而使两者在上下方向上对合；

真空系统；连接所述吸气总成，以将高于设定液位的液体吸走，并进行气液分离。

可选地，所述输瓶线包括环形输送线；

相应地，吸气总成环形阵列在第一转盘上，该第一转盘用于阵列吸气总成的分度圆位于所述环形输送线的正上方，且第一转盘与环形输送线同步运动。

可选地，所述环形输送线为第二转盘，该第二转盘与第一转盘间固定连接。

可选地，第一转盘上撑持一料罐；

所述真空系统通过所述料罐进行气液分离，相应地，真空系统的抽气管连接在料罐的上盖或侧面上部；

吸气总成的出气口位于料罐内，并高于料罐内设定液面。

可选地，料罐底部开有出液口，借由该出液口连接有回液管。

可选地，吸气总成与第一转盘间为静连接；

相应地，对合机构安装在第二转盘上，并具有上下的工作行程。

可选地，对合机构包括竖直设置的导杆和位于第二转盘上用于对导杆导引的导引总成；且对合机构为：

第一机构，为具有直动输出的部件，该部件的输出构件与所述导杆连接；

第二机构，为圆柱凸轮机构，相应圆柱凸轮固定设置，所述导杆构成圆柱凸轮机构的从动件；或

第三机构，为斜楔机构，相应提供楔面的部件固定设置，所述导杆构成斜楔机构的从动件。

可选地，第二机构中，圆柱凸轮为圆心角小于等于90度且大于等于30度的扇环形圆柱凸轮；

导杆位于扇环形圆柱凸轮的内侧，且导杆外侧装有与圆柱凸轮滚动配合的滚轮。

可选地，所述导引总成包括：

导套，该导套一端具有凸缘，另一端具有螺纹，第二转盘上则相应开有装配孔，导套套入装配孔后上端为凸缘所限位，所述螺纹则向下弹出装配孔；

螺母，与所述螺纹连接以将导套锁合在第二转盘上；

直线轴承，安装在所述导套内。

可选地，导杆的上端具有托瓶盘；

吸气管的下端具有导瓶罩。

可选地，导杆配有提供向下复位力的复位装置。

在本实用新型的实施例中，还提供了一种灌装机，包括灌装机构，罐装机构配有储料罐，在罐装机构的后级设有如前所述的液位控制装置；

真空系统所配气液分离装置的出液口与所述储料罐连接。

可选地，所述气液分离装置包括：

料罐，料罐承载于第一转盘上，或者第二转盘构成料罐的底板，所述吸气总成环形阵列在第一转盘上，且吸气总成的出口位于料罐内，并高于料罐设定液面；

吸风组件，安装在料罐的罐盖或者料罐上部一侧高于料罐设定液面的位置。

可选地，于料罐的罐底或料罐下部一侧设有回液管，该回液管连接至所述储料罐。

可选地，储料罐的位置低于料罐。

可选地，所述回液管上配有控制阀；

相应地，所述料罐内设有液位检测元件。

可选地，回液管的最低处设有一旁路，旁路上装有排放阀。

可选地，储料罐配有回液泵，以向罐装机构回料。

可选地，所述真空系统还连接至所述储料罐。

可选地，储料罐连接至真空系统的管路上偏置于储料罐的部分装有一三通阀，该三通阀的一个管口通大气。

在本实用新型的实施例中，将负压回吸与灌装部分分离开，降低灌装部分的复杂度，以及相互间的干扰，即在灌装后，将待调整液位的瓶子转移至液位控制装置，吸气装置与待调整液位的瓶子对接，吸气管探入瓶内预定位置，将多余的液体吸走。在此过程中，吸气管与灌装管分离，不会产生相互的干扰，且灌装不受嵌套管长度的限制，一方面飞料可以相对较少，另一方面，即便是存在飞料所产生的液位差，也会在独立的液位控制上获得液位的相对较高的一致性。

附图说明

图1为一实施例中液位控制装置在灌装机中的配置状态示意图。

图2为图1的A部放大图。

图中：1.螺旋支脚，2.回液管，3.工作台，4.升降轨道，5.轨道构件，6.滚轮，7.导杆，8.转盘，9.导引总成，10.托瓶轮，11.瓶子。12.液位阀，13.料罐，14.罐盖，15.液面，16.吸风组件，17.监测总成，18.抽气管，19.连接杆，20.加强盘，21.复位弹簧，22.气动阀，23.手动阀，24.三通气动阀，25.储料罐，26.呼吸阀，27.液位传感器，28.回液泵，29.风机，30.螺钉，31.弹性垫圈，32.滚轮座，33.螺母，34.导套，35.直线轴承。

具体实施方式

在本实用新型的实施例中，将回吸管与灌装管分离，避免嵌套使用时，气流与液流间的相互干扰，独立出来的回吸管配置成吸气总成。尽管相对于嵌套使用的回吸管与灌装管，需多配制一套升降机构（对合机构），但会大幅降低灌装头的复杂度。并且少了为适配回吸管引出的飞料相对较多而导致实质的液位一致性控制不佳的问题，独立出来的回吸管可以更加有效的控制瓶子11内的液位。

相对而言，独立配置的液位控制装置，需要配置独立的输瓶线、如前所述的吸气总成，以及独立的对合机构，对于真空系统而言，在嵌套使用的回吸管与灌装管所包含于的灌装机中也均有配置。

对于输瓶线，用于在预定的方向上输送灌装后待调整液位的瓶子11，在本实用新型优选的实施例中，调整液位所在的工位是回转线，而在一些实施例中还可以是直线，在又一些实施例中，例如配有单头（单个吸气总成）的实施例中，只需配置流转的输送链即可。

对于回转线，在灌装机领域较为常见，回转线与流转的线间一般通过例如进瓶拨轮将瓶子11送入回转线，相应的工艺例如液位控制完成后，再由出瓶拨轮将瓶子11送出至流转线上，而进一步进行压盖、贴标等后续工序。

关于吸气总成，为位于瓶子11上方，并包括用于与瓶子11对合的接瓶部件，如导瓶罩，参见图1中套在左侧瓶子11上的罩。吸气总成还包括与接瓶部件共轴线的吸气管，如图1中与导瓶罩在上下方向上对应，并位于料罐13内的上端露出液面15的管体。

关于对合机构，主要驱动瓶子11或吸气总成而使两者在上下方向上对合，换言之，其可以驱动瓶子11上行，也可以驱动吸气总成下行，从而使例如导瓶罩罩在瓶子11的瓶口，以实现精确定位，吸气管探入瓶子11预定深度，吸气管工作，使多余的液体进入例如料罐13内。

由于回吸管被独立控制，回吸管的启闭可以由例如上行的瓶子11所驱动，相对与前套管，独立配置的回吸管易于实现回启闭。

对于吸气管而言，其与现有的回吸管在功能上并无实质区别，回吸管与传统回吸管的区别是其独立于灌装管，因此，所适配的真空系统可以完全相同。因此，在本实用新型实施例中可以采用第一技术路线中的真空系统（又称负压系统、抽液系统等），也可以采用本实用新型实施例中进一步提供的真空系统。

作为基本功能，吸气管将高于瓶子11设定液位的液体吸走，并进行气液分离，气液分离在传统的嵌套的回吸管与灌装管中也都存在，同样适用于本实用新型的实施例中。

作为一种选择，所述输瓶线包括环形输送线，环形输送线一般构建在回转装置上，例如转盘8，转盘8可以采用例如齿轮机构适配电动机进行驱动。

相应地，吸气总成环形阵列在第一转盘（为与前述的转盘8进行区分，转盘8在下文中记为第二转盘）上，每个第一转盘上具有多于八个的吸气总成，一般为二十四或者三十二个，通常不多于六十四个。

相应地，该第一转盘用于阵列吸气总成的分度圆位于所述环形输送线的正上方，且第一转盘与环形输送线同步运动，其整体结构类似于灌装机，环形阵列的灌装阀与相应的灌装线同步运行，保证例如导瓶罩与瓶子11间具有较好的同轴度。

从图1中可以看出，所述环形输送线为第二转盘，即图中所示的转盘8，该第二转盘与第一转盘间固定连接，图1中通过一个管壳状的结构进行连接。固定连接可以实现精确地同步运动，图1中的管壳结构除了在重量相对不大的情况下具有较高的抗剪能力外，内部空间还可以安装其它部件，如图1中所示的回液管2。

图1中具有两个罐，表示为料罐13的为用于气液分离的罐，表示为储料罐25的为缓冲罐，经由缓冲罐将回收的料送进灌装机的给料罐；在一些实施例中，储料罐还可以作为灌装机上的给料罐。

图1中，料罐13撑持在第一转盘上，第一转盘还可以作为料罐13的罐底板；在一些实施例中，料罐13独立构造，具有独立的罐底板，方便维护。

在前述的内容中指出，瓶子11可以作为对合的对象，吸气总成也可以作为对合的对象。有鉴于吸气总成在一些实施例中，如图1所示的实施例中与料罐13间装配，与料罐13间需要有相对较高的密封级别，因此在优选的实施例中，吸气总成与料罐13间尽可能的采用静连接；对应于所述第一转盘，吸气总成与第一转盘间也采用静连接。

相应地，对合机构安装在第二转盘上，并具有上下的工作行程。

进一步地，所述真空系统通过所述料罐13进行气液分离，具体而言，液体比重大，自吸气总成的吸气管喷出后，下落至例如料罐13内，气体则可以被进一步通过例如抽气管18吸走而实现气液分离。

相应地，真空系统的抽气管18连接在料罐13的上盖或侧面上部，以避开料罐13内的料液。

作为更精确的描述，图1中，具有设定的最高液位，回气管的上管口，也就是吸气总成的出气口位于料罐13内，并且高于该设定的最高液位，如图1中所示的为料罐13设定的液面15，当料罐13内为负压时，会通过回气管吸取瓶子11高于吸气管下管口的液体。

在一些实施例中，如图1所示，料罐13底部开有出液口，借由该出液口连接有回液管2，图1中可见回液管2连接至储料罐25。

图1中，储料罐25的位置低于料罐13，可以利用自流，将料罐13回收到的液体自流至储料罐25。

因在一些实施例中，储料罐25直接作为灌装机的给料罐，给料罐的位置不宜过低，在此情况下，需要借助于例如泵浦向储料罐25给料。

此外，储料罐25可以作为缓冲罐，在于料罐13回料的不稳定性，会影响储料罐25的液位稳定性。

在一些实现中，灌装机的给料罐需要实时的补充料液，作为给料罐的储料罐25需要具备相对稳定的液位，因此，在优选的实施例中，储料罐25适于做缓冲罐，而非直接作为给料罐。

同样地，对于料罐13，其自身也可以具有缓冲功能，或者说其本身就具备一定的容积，可以内设例如监测总成17，用于监测罐内液位，以及其它参量，例如罐内气压，避免罐内气压过低导致回气管吸液不充分。

作为液位控制的一种选择，参见图1，在所述回液管2上配有控制阀，如图1中所示的气动阀22，适于根据例如监测总成17所监测料罐13内的液位是否达到了设定液位，如果达到，则开启气动阀22，将物料导入储料罐25。

储料罐25作为缓冲罐时，并且其位置相对较低时，为其配有回液泵28，以向罐装机构回料。在一些实施例中，罐装机构包含所述给料罐，回液泵28向给料罐回料。

在一些实施例中，所述真空系统还连接至所述储料罐25。

储料罐25连接至真空系统的管路上偏置于储料罐25的部分装有一三通阀，如图1中所示的三通气动阀24，该三通阀的一个管口通大气，当回流泵28向例如罐装机构回料时，三通阀连通大气，储料罐25借以通大气，回流泵28开始工作。

图1中，真空系统的核心部件是图中所示的风机29，风机29可以采用高压风机，高压风机普遍是漩涡风机，尤其是二段式漩涡风机，所产生的真空度可以达到300mbar。

关于气动阀22，也可以使用例如电磁阀替换，图1中，存在真空系统，真空系统可以由压缩系统提供，例如真空发生器，压缩系统可以提供动力气体，以控制例如气动阀22的动作。

为提高可维护性，以及灵活的控制，回液管2的最低处设有一旁路，旁路上装有排放阀，如图1中所示的手动阀23，手动阀23以球阀为优选。

图1中回液管2包括位于最低处的水平管，水平管的末端设有一个旁路，向上延至储料罐25的进液口处。

水平管的末端则安装所述手动阀23。

关于对合机构，其驱动瓶子11在竖直方向上具备所期望的工作行程，该工作行程具有确定的止点。进一步地，对合机构包括竖直设置的导杆7和位于第二转盘上用于对导杆7导引的导引总成。

在一些实施例中对合机构记为第一机构，该第一机构直接采用具有直动输出的部件，相应地，该部件的输出构件与所述导杆7连接。

直动部件常见的有气缸、液压缸，以及直线电机等，例如气缸，其推杆可以与导杆7直连，并且气缸的工作行程基于止位控制可以获得较为精确的工作行程。

对于直动部件，需要与导杆7一一对应，具有一定的复杂度；在一些实施例中，对合机构记为第二机构，该第二机构采用为圆柱凸轮机构，圆柱凸轮机构可以配置成一对多，即圆柱凸轮配置为一个，而其从动件可以配置有多个，机构的复杂度相对较低。

相应圆柱凸轮固定设置，所述导杆7构成圆柱凸轮机构的从动件。

作为凸轮机构的一种变型，记为第三机构，该第三机构采用斜楔机构，相应提供楔面的部件固定设置，所述导杆7构成斜楔机构的从动件。斜楔机构也可以配置成一对多的形式，结构复杂度相对较低。

进一步地，在第二机构中，圆柱凸轮为圆心角小于等于90度且大于等于30度的扇环形圆柱凸轮，整体结构相对紧凑。

相应地，扇环形圆柱凸轮的内侧会有较大的空间，因此，将导杆7配置在扇环形圆柱凸轮的内侧，且导杆7外侧装有与圆柱凸轮滚动配合的滚轮6，以获得相对较好的摩擦性能。

导杆7需要具备相对稳定的运动形式，为此为其适配所述导引总成，进一步地，在一些实施例中，参见图2，导引总成包括：

导套34，该导套34一端具有凸缘，另一端具有螺纹，第二转盘上则相应开有装配孔，导套34套入装配孔后上端为凸缘所限位，所述螺纹则向下弹出装配孔；

螺母33，与所述螺纹连接以将导套34锁合在第二转盘上；

直线轴承35，安装在所述导套34内。

上述结构，具有相对较长导引支撑的导套34，可以保证导杆7保持较好的竖直度，而例如直线轴承35的配置则具有较小的摩擦系数，保证导杆7运行的顺畅性。

作为基本配置，导杆7的上端具有托瓶盘10，而吸气管的下端具有导瓶罩，以保证瓶子11与吸气管间保持较好的对中性。

另外，在图2所示的结构中，导杆7上套装有复位弹簧21，图中所示的复位弹簧21为压缩弹簧，导杆7上行过程中，复位弹簧21被压缩，导杆7需要复位时，复位弹簧21恢复变形而施加导杆7复位力。

Claims (20)

1.一种液位控制装置，其特征在于，包括：

输瓶线，用于在预定的方向上输送灌装后待调整液位的瓶子；

吸气总成，位于瓶子上方，并包括与瓶子对合的接瓶部件和与接瓶部件共轴线的吸气管；

对合机构，以驱动瓶子或吸气总成而使两者在上下方向上对合；

真空系统；连接所述吸气总成，以将高于设定液位的液体吸走，并进行气液分离。

2.根据权利要求1所述的液位控制装置，其特征在于，所述输瓶线包括环形输送线；

相应地，吸气总成环形阵列在第一转盘上，该第一转盘用于阵列吸气总成的分度圆位于所述环形输送线的正上方，且第一转盘与环形输送线同步运动。

3.根据权利要求2所述的液位控制装置，其特征在于，所述环形输送线为第二转盘，该第二转盘与第一转盘间固定连接。

4.根据权利要求2或3所述的液位控制装置，其特征在于，第一转盘上撑持一料罐；

所述真空系统通过所述料罐进行气液分离，相应地，真空系统的抽气管连接在料罐的上盖或侧面上部；

吸气总成的出气口位于料罐内，并高于料罐内设定液面。

5.根据权利要求4所述的液位控制装置，其特征在于，料罐底部开有出液口，借由该出液口连接有回液管。

6.根据权利要求3所述的液位控制装置，其特征在于，吸气总成与第一转盘间为静连接；

相应地，对合机构安装在第二转盘上，并具有上下的工作行程。

7.根据权利要求6所述的液位控制装置，其特征在于，对合机构包括竖直设置的导杆和位于第二转盘上用于对导杆导引的导引总成；且对合机构为：

第一机构，为具有直动输出的部件，该部件的输出构件与所述导杆连接；

第二机构，为圆柱凸轮机构，相应圆柱凸轮固定设置，所述导杆构成圆柱凸轮机构的从动件；或

第三机构，为斜楔机构，相应提供楔面的部件固定设置，所述导杆构成斜楔机构的从动件。

8.根据权利要求7所述的液位控制装置，其特征在于，第二机构中，圆柱凸轮为圆心角小于等于90度且大于等于30度的扇环形圆柱凸轮；

导杆位于扇环形圆柱凸轮的内侧，且导杆外侧装有与圆柱凸轮滚动配合的滚轮。

9.根据权利要求7所述的液位控制装置，其特征在于，所述导引总成包括：

导套，该导套一端具有凸缘，另一端具有螺纹，第二转盘上则相应开有装配孔，导套套入装配孔后上端为凸缘所限位，所述螺纹则向下弹出装配孔；

螺母，与所述螺纹连接以将导套锁合在第二转盘上；

直线轴承，安装在所述导套内。

10.根据权利要求7所述的液位控制装置，其特征在于，导杆的上端具有托瓶盘；

吸气管的下端具有导瓶罩。

11.根据权利要求7所述的液位控制装置，其特征在于，导杆配有提供向下复位力的复位装置。

12.一种灌装机，包括灌装机构，罐装机构配有储料罐，其特征在于，在罐装机构的后级设有如权利要求1~11任一所述的液位控制装置；

真空系统所配气液分离装置的出液口与所述储料罐连接。

13.根据权利要求12所述的灌装机，其特征在于，所述气液分离装置包括：

料罐，料罐承载于第一转盘上，或者第二转盘构成料罐的底板，所述吸气总成环形阵列在第一转盘上，且吸气总成的出口位于料罐内，并高于料罐设定液面；

吸风组件，安装在料罐的罐盖或者料罐上部一侧高于料罐设定液面的位置。

14.根据权利要求12所述的灌装机，其特征在于，于料罐的罐底或料罐下部一侧设有回液管，该回液管连接至所述储料罐。

15.根据权利要求14所述的灌装机，其特征在于，储料罐的位置低于料罐。

16.根据权利要求14或15所述的灌装机，其特征在于，所述回液管上配有控制阀；

相应地，所述料罐内设有液位检测元件。

17.根据权利要求16所述的灌装机，其特征在于，回液管的最低处设有一旁路，旁路上装有排放阀。

18.根据权利要求12所述的灌装机，其特征在于，储料罐配有回液泵，以向罐装机构回料。

19.根据权利要求12所述的灌装机，其特征在于，所述真空系统还连接至所述储料罐。

20.根据权利要求19所述的灌装机，其特征在于，储料罐连接至真空系统的管路上偏置于储料罐的部分装有一三通阀，该三通阀的一个管口通大气。

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