CN2830370Y

CN2830370Y - 热灌装阀

Info

Publication number: CN2830370Y
Application number: CN 200520075298
Authority: CN
Inventors: 严汉桥; 史敏炜; 王晓冬; 陶存兵; 沈安峰; 陈能玉; 周树德; 季本震; 蔡成庆
Original assignee: Nanjing Light Industry Machinery Factory China Light Industry Machinery General
Current assignee: Nanjing Light Industry Machinery Factory China Light Industry Machinery General
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2015-09-08

Abstract

本实用新型公开了一种饮料灌装生产线上的热灌装阀，其进液管座和阀体对应设置在阀安装板上，进液管座上设有控制装置；回气管座安装在阀体通孔内，进料管插入回气管座的通道内；阀套套在进料管外部，弹簧套在阀套与阀体外部；套管套在进料管下端并固定在阀套上，套管与阀套可以一起沿进料管上下移动，密封垫垫在阀套下；在进料管外部设有回流通道；在阀体上开有外接负压源的回流孔。本阀采用重力灌装负压回流原理并具有二次灌装能力，阀内部通路通畅，空气和泡沫能及时抽出，避免了物料浪费和环境污染；在灌装阀上设有控制装置，可控制物料通路的开闭及灌装速度，具备了有瓶灌装，无瓶不灌装以及瓶满后停止灌装的功能，且瓶内灌装液位可以调整。

Description

热灌装阀

一、技术领域

本实用新型涉及一种阀，特别是一种用于果汁、茶及功能保健型等饮料热灌装工序中的热灌装阀。

二、背景技术

果汁、茶及功能保健型等饮料因其含有糖、茶多酚及其它粘性成分，在常温灌装过程中，粘性成分易析出，并沾粘在管道和灌装阀上不易清洗造成污染，所以目前对于果汁、茶及功能保健型等饮料的装瓶工序，各生产厂家普遍采用了热灌装设备，而热灌装阀是热灌装设备中的一个主要部件。当前所使用的热灌装阀存在如下不足之处：

1、热灌装阀内部结构复杂、回流通路不畅，造成物料流通困难、阀内CIP(原位清洗)清洗不完全。

2、在阀上无瓶或短时间内停止灌装状态下，阀内物料因停止流动造成温度下降，在继续灌装时会影响灌装质量。

3、热灌装阀下端灌装口采用密封圈密封，会出现密封圈掉入瓶内的现象，影响产品的质量和市场形象。

4、瓶内物料灌装液位高度调整较困难。

5、热灌装阀没有闭阀装置，在瓶已灌满后，物料仍不断注入瓶内，造成灌装过程中回流量过大和物料容易从瓶口外溢的现象，既易造成大量浪费，又影响产品的质量。

6、灌装阀无流速调整装置，造成灌装流速不能调整以及灌装流速不均匀，导致瓶内物料液位高低不等，影响了产品的质量和市场信誉。

三、发明内容

1、发明目的：本实用新型的目的是提供一种重力灌装、负压回流并设有开、闭进液通路及调整灌装流速的控制装置的热灌装阀，其物料流通通道及内部回流通道结构合理，灌装及回流通畅无阻，并具有二次灌装能力。

2、技术方案：为叙述方便，以下均结合附图给出本实用新型的技术方案。

本实用新型所述的热灌装阀，其特征是：它包括进液管座16、阀体3、回气管座1、进料管6、阀套4、弹簧5、套管14以及密封垫8；所述进液管座16和阀体3对应设置在阀安装板的上下两面，进液管座16内部设有进料口、进料通道以及开、闭进料通道及调整灌装流速的控制装置；在阀体3内部设有通孔，所述回气管座1安装在通孔内，在回气管座1内部设有与进料通道对应的通道；所述进料管6上端插入回气管座1的通道内，下端延伸出阀体3，其顶端为密封端面；所述设在阀体3下的阀套4套在进料管6外部并可以沿进料管6上下移动，阀套4上端插入阀体3内，并与阀体3之间设有带状轴承9和带罩密封圈10，所述弹簧5套在阀套4与阀体3外部；所述套管14套在进料管6下端并固定在阀套4上，其能与阀套4一起沿进料管6上下移动，套管14的下端在与进料管6的密封端面接触时保持密封；所述密封垫8垫在阀套4的下端面上；在进料管6与套管14、阀套4、阀体3以及回气管座1之间设有回流通道；在阀体3上开有外接负压源并与回流通道相通的回流孔。

控制装置包括套管29、支架21、内操作阀杆19和外操作阀杆20；在进液管座16上设有贯通进料通道的通孔，所述套管29固定在通孔中，在套管29两侧与进料通道相应位置设有开口；与套管29相匹配的内操作阀杆19的一端插入套管29内，并在与开口相应的位置上设有流通物料的阀道，设置有外操作阀杆20的另一端伸出套管29并支撑在支架21上。通过控制外操作阀杆20的旋转角度带动内操作阀杆19一起旋转，用以开、闭阀道或调整阀道的开合度从而达到开、闭进料通道及调整灌装流速的目的。

进料管6上端套有锥形套13，用以定位进料管6并密封进料管6与通道的对接口，锥形套13下端抵在固定锥形套13的卡箍11上，卡箍11的外缘卡在阀体3内部的台阶上。这样更有利于进料管6的定位和接口处的密封，而且使进料管6在阀中装卸更加方便。

在所述回流通道内对应回气管座1的位置设有环腔。采用这一结构使回流的空气和泡沫更快捷的被抽出阀内，避免了因回流量太大造成通道的阻滞而影响回流效果，并影响饮品的口感及风味。

在所述套管14及阀套4的外部套有CIP清洗杯F，并使用弹簧卡G将CIP清洗杯F的口部夹紧在阀套4上。工作时，CIP清洗杯F的台阶部提升套管14以使灌装口和回流通道相连通以便于清洗。采用弹簧卡G可以方便快捷的安装CIP清洗杯F而无需卸下其它的零部件。

热灌装阀的工作原理：图2是本实用新型的工作原理图，其工作步骤是：

进瓶：随着灌装机的转动，进瓶星轮将瓶传给灌装阀下方的提升对中装置A的瓶夹持器B上，并沿着凸轮E上升、对中，阀套4和进料管6进入瓶口内，直至瓶口与密封垫8接触，推动阀套4向上移动。

一次灌装；当待灌装的瓶子推动阀套4向上移动到设计要求的位置时，开阀气缸凸轮C根据工作指令进入工作状态，随着灌装缸的旋转，阀上部外操作阀杆20碰到开阀气缸凸轮C后和内操作阀杆19一道旋转至开启角度位置，使得阀上部物料通路呈开启状态。此时，灌装缸内物料在重力的作用下，经连接管至阀的进料口，沿物料通路注入阀下端待灌装瓶内；而瓶中的空气和泡沫则从进料管6外侧和套管14、阀套4、阀体3以及回气管座1之间的回流通道流至回气管座1的环腔，再经回流孔排出并回收，形成灌装和回气的全过程，此过程称为“一次灌装”。

由于是高温热灌装，许多物料在灌装过程中会产生大量的泡沫，当瓶内物料随着液位不断上升，瓶上部的泡沫会越来越多，从而影响灌装速度(即生产能力)；为了使瓶内空气和泡沫快速排出，提高灌装速度，采用负压回流(包括回气)的原理，快速抽出瓶内的空气和泡沫，加快灌装的速度。

负压回流原理：如图3所示，用一台功率相当的抽风机将其吸气口通过管路与灌装机的回流缸相通，灌装时，抽风机工作使灌装机下部的回流缸形成负压，其负压值随着物料浓度及所需灌装速度可调整。

二次灌装：如图4所示，当瓶内液位到达套管14下端时，可认为灌装完毕，即“满瓶”了，如果此时关闭灌装阀，在瓶离开阀的下端后，由于套管14和进料管6在瓶口内的体积会造成瓶内物料的液位和容积达不到规定要求，影响产品的质量或市场信誉。为了解决此问题，采用二次灌装法来补充，即：随着灌装缸的旋转，内、外操作阀杆并不与闭阀凸轮D接触，而瓶随着提升对中装置A下降ΔH高度(ΔH＝H1-H2)，继续抽出瓶颈部的泡沫，补进物料至二次“满瓶”状态，此过程称之为：“二次灌装”。

闭阀：瓶灌满后，灌装缸继续旋转，阀上部的外操作阀杆20碰着闭阀凸轮D带动内操作阀杆19旋转关闭阀内物料通路，而阀下端经灌装后的瓶随着凸轮下降，同时在下降的过程中进料管6中的物料在重力和回气负压的作用下，仍有少许物料补进瓶内以消除套管14所占据的容积，真正达到热灌装规定的容积和液位要求。

出瓶：灌装缸继续旋转，灌满物料的瓶和提升对中装置A一起随着凸轮E继续下降，并将瓶送至出瓶星轮和拧盖机拧盖。

瓶内灌装液位的调整：如图5所示，如果瓶内灌装液位高于或低于要求值，可通过增减瓶口垫片的厚度，或变更套管的长度即可调整瓶内液位，其调整量6＝H4-H3。

灌装速度的调整：灌装速度可通过开阀凸轮C旋转内、外操作阀杆的旋转角度的大小(即阀开启量的大小)来调整。

无瓶及短时间停工状态下的循环流动：在阀上无瓶或短时间内停止灌装状态下，阀内物料会继续缓慢流动，并且由于阀内进料管6密封端面的密封作用，物料不会从灌装口排出，而是流经回流通道从回流口排出并回收。从而避免了阀内温度下降，在继续灌装时影响灌装质量的问题。

热灌装阀的CIP清洗：热灌装阀的CIP清洗十分重要，其清洗效果直接影响产品的质量；因此，热灌装阀的内部结构必须有利于CIP清洗，要求物料通路畅通、光洁无死角。如图6所示：清洗介质由进料口进入阀内对物料通路进行清洗，并通过清洗杯F转入回流通路、回流口返回到CIP回收系统。同时，热灌装阀的结构要有利于清洗杯F的安装，由图中可以看出，本阀CIP清洗杯F通过弹簧卡G将CIP清洗杯F固定在阀套上，装卸非常方便。

3、有益效果：本实用新型相对现有技术具有以下优点：

1)阀内部结构紧凑，无弹簧及紧固件，安装维护方便，避免了使用过程中可能产生的不稳定因素；内部灌装通路和回流通路中的物料流动通畅，同时也使阀内CIP清洗更加完全，避免了阀内留有易滋生细菌的残液，保证了饮料的卫生安全。

2)本阀采用重力灌装负压回流的灌装原理，配合阀内部回流通路结构通畅的优点，在灌装过程中，瓶内的空气及含有物料的泡沫能及时被抽出并回收，既避免了物料的浪费和保证了产品的质量，同时也保护了工作环境不被污染。

3)在阀上无瓶或短时间内停止灌装状态下，阀内物料通过灌装通路和回流通路继续流动，通过不断向阀内补充高温物料，使灌装阀在继续灌装过程中不会影响灌装质量。

4)灌装过程回流量控制稳定，克服了采用高位缸灌装和正压灌装方式易产生物料从瓶口外溢的缺点。

5)灌装阀下端灌装口不再采用密封圈而是直接采用密封端面密封，避免了出现密封圈掉入瓶内的现象。

6)灌装阀上设有开、闭进液通路及调整灌装流速的控制装置，具备了有瓶灌装，无瓶不灌装以及瓶满后停止灌装的功能，且灌装速度可在一定范围内调整，避免了物料的浪费，控制了灌装速度和回流量，保证了产品的质量。

7)根据二次灌装原理真正做到了高液位灌装，使灌装瓶中的饮料达到规定的容积和液位。

四、附图说明

图1是热灌装阀的结构示意图。

图2是热灌装阀的工作原理图。

图3是热灌装阀的灌装与回流工作原理图。

图4是本阀二次灌装的工作原理图。

图5是采用了不同瓶口密封垫的热灌装阀的结构示意图。

图6是装有CIP清洗杯的热灌装阀的结构示意图。

五、具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的热灌装阀包括进液管座16、阀体3、回气管座1、进料管6、阀套4、弹簧5、套管14以及密封垫8。所述进液管座16和阀体3对应设置在阀安装板的上下两面，进液管座16内部设有进料口、进料通道以及开、闭进料通道及调整灌装流速的控制装置。进液管28与灌装机的上缸连接获得所需灌装物料，为便于拆卸，进液管28与上缸的管路用卡箍连接，并以简单的插入方式装入进液管座16中。在阀体3内部设有通孔，所述回气管座1安装在通孔内，在回气管座1内部设有与进料通道对应的通道。所述进料管6上端插入回气管座1的通道内，下端延伸出阀体3，并在其顶端设有密封端面。进料管6上端套有锥形套13，用以定位进料管6并密封进料管6与通道的对接口，锥形套13下端抵在固定锥形套13的卡箍11上，卡箍11的外缘卡在阀体3内部的台阶上。所述设在阀体3下的阀套4套在进料管6外部并可以沿进料管6上下移动，阀套4上端插入阀体3内，并与阀体3之间设有带状轴承9和带罩密封圈10，所述弹簧5套在阀套4与阀体3外部，并抵在两者相应的台阶上用于阀套4以及固定在阀套4上的套管14的复位；所述套管14套在进料管6下端并固定在阀套4上，其能与阀套4一起沿进料管6上下移动，进料管密封端面略大于套管14下端面以限制套管14向下移动并且当两者接触时起到密封的作用。所述厚度可选择的密封垫8垫在阀套4的下端面上。在进料管6与套管14、阀套4、阀体3以及回气管座1之间设有回流通道，在阀体3上开有外接负压源并与回流通道相通的回流孔。为了使回流的空气和泡沫更快捷的被抽出阀内，在回流通道内对应回气管座1的位置设有环腔。回流孔通过连接管与灌装机下部回流缸相通，灌装时用于瓶内空气、泡沫的排出和灌装机CIP清洗时清洗介质的返回。

灌装阀中的控制装置包括套管29、支架21、内操作阀杆19和外操作阀杆20；在进液管座16上设有贯通进料通道的通孔，套管29则用螺钉固定在进液管座16中的通孔中，在套管29两侧与进料通道相应位置设有开口；与套管29相匹配的内操作阀杆19的一端插入套管29内，并在与开口相应的位置上设有流通物料的阀道，内操作阀杆19与套管29两端的接触面上设有带状轴承26和带罩密封圈27，内操作阀杆19另一端伸出套管29并支撑在支架21上，外操作阀杆20用螺钉和相关零件一起固定在内操作阀杆19伸出套管29的这一端上。当外操作阀杆20在图2中的开阀凸轮C和闭阀凸轮D的作用下旋转时，内操作阀杆19也同时转动，从而开启或关闭阀的物料通路。

灌装时，密封垫片8在提升对中装置A和弹簧力的作用下与瓶口紧密接触使瓶口密封。如图3所示，阀的回流口与灌装机的回流口相通，使用一台功率相当的抽风机，将其吸气口通过管路与灌装机的回流缸相通。灌装时，抽风机工作使灌装机下部的回流缸形成负压，以负压的方式将回流的空气和泡沫抽出灌装阀，并且其负压值随着物料浓度及所需灌装速度可调整。在灌装过程中，如图4所示，当瓶内液位到达套管14下端时，可认为灌装完毕，即“满瓶”了，但此时灌装阀并不关闭，而是随着灌装缸的继续旋转，内、外操作阀杆不与闭阀凸轮D接触，而瓶随着提升对中装置A下降ΔH高度(ΔH＝H1-H2)，继续抽出瓶颈部的泡沫，补进物料至二次“满瓶”状态，使灌装瓶中的饮料达到规定的容积和液位，这就是本阀所具有的“二次灌装”能力。

在对灌装阀进行定期CIP清洗时，如图6所示，先将CIP清洗杯F套在套管14及阀套4的外部，使用弹簧卡G将CIP清洗杯F的口部夹紧在阀套4上。清洗时，随着灌装机的旋转，对中装置A向上提升，CIP清洗杯在瓶夹持器B的作用下带动阀套4、套管14和密封垫8向上移动，清洗介质由进料口进入阀内对物料通道进行清洗，并通过清洗杯转入回流通道继续进行清洗、最后经回流孔、回流管返回到CIP清洗液回收系统。

Claims

1、一种热灌装阀，其特征是：它包括进液管座(16)、阀体(3)、回气管座(1)、进料管(6)、阀套(4)、弹簧(5)、套管(14)以及密封垫(8)；所述进液管座(16)和阀体(3)对应设置在阀安装板的上下两面，进液管座(16)内部设有进料口、进料通道以及开、闭进料通道及调整灌装流速的控制装置；在阀体(3)内部设有通孔，所述回气管座(1)安装在通孔内，在回气管座(1)内部设有与进料通道对应的通道；所述进料管(6)上端插入回气管座(1)的通道内，下端延伸出阀体(3)，其顶端为密封端面；所述设在阀体(3)下的阀套(4)套在进料管(6)外部并可以沿进料管(6)上下移动，阀套(4)上端插入阀体(3)内，并与阀体(3)之间设有带状轴承(9)和带罩密封圈(10)；所述弹簧(5)套在阀套(4)与阀体(3)外部；所述套管(14)套在进料管(6)下端并固定在阀套(4)上，并能与阀套(4)一起沿进料管(6)上下移动，套管(14)的下端在与进料管(6)的密封端面接触时保持密封；所述密封垫(8)垫在阀套(4)的下端面上；在进料管(6)与套管(14)、阀套(4)、阀体(3)以及回气管座(1)之间设有回流通道；在阀体(3)上开有外接负压源并与回流通道相通的回流孔。

2、根据权利要求1所述的热灌装阀，其特征是：所述控制装置包括套管(29)、支架(21)、内操作阀杆(19)和外操作阀杆(20)；在进液管座(16)上设有贯通进料通道的通孔，所述套管(29)固定在通孔中，在套管(29)两侧与进料通道相应位置设有开口；与套管(29)相匹配的内操作阀杆(19)的一端插入套管(29)内，并在与开口相应的位置上设有流通物料的阀道，设置有外操作阀杆(20)的另一端伸出套管(29)并支撑在支架(21)上。

3、据权利要求1或2所述的热灌装阀，其特征是：所述进料管(6)的上端套有锥形套(13)，用以定位进料管(6)并密封进料管(6)与通道的对接口，锥形套(13)下端抵在固定锥形套的卡箍(11)上，卡箍(11)的外缘卡在阀体(3)内部的台阶上。

4、据权利要求1或2所述的热灌装阀，其特征是：在所述回流通道内对应回气管座(1)的位置设有环腔。

5、根据权利要求1或2所述的热灌装阀，其特征是：它还设有CIP清洗杯(F)和弹簧卡(G)，所述CIP清洗杯(F)套在套管(14)及阀套(4)的外部，弹簧卡(G)将CIP清洗杯的口部夹紧在阀套(4)上。