KR100462460B1 - 하부로 기울어진 밸브가 포함된 충전헤드를 갖춘 충전기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 충전기는 제품이 공급되는 적어도 하나의 충전구(22)를 가지고 이 충전구(22)가 충전될 병(12)의 구부상에 배치된다. 충전구를 통한 제품의 공급은 충전구의 하측에 배치된 밸브(30)에 의하여 제어되며 이 밸브는 공급파이프(28)에 의하여 충전구에 연결된다.

Description

하향배치된 밸브를 포함하는 충전헤드를 갖춘 충전기 {FILLING MACHINE WITH FILLING HEADS THAT ARE RESPECTIVELY PROVIDED WITH A DOWNWARD SKEWED VALVE}

일반적으로 이러한 충전기는 일련의 충전구를 갖는 회전대로 구성된다. 용기는 회전대에서 원형으로 일정한 간격을 두고 충전구의 하측에 배열된다. 용기가 충전구의 하측에 배치되었을 때 제품이 용기의 내부로 주입되어 용기에 제품이 충전된다. 요구된 충전량에 도달하였을 때, 충전구의 공급회로에 배치된 밸브에 의하여 충전구로부터의 공급이 중단되고 충전된 용기가 회전대로부터 분리된다. 이러한 과정은 회전대가 완전한 1회의 회전이 완료되기 전에 이루어진다.

회전대에 다수의 충전구를 배치함으로서 충전기는 다수의 용기를 동시에 충전할 수 있다. 이는 충전이 비교적 긴 시간이 소요되는 작업임에도 불구하고 주어진 시간내에 상당수의 용기를 충전할 수 있도록 한다. 실제로, 충전시에 발생되는 거품은 용기가 부분적으로만 충전되거나 제품이 과충전되어 흘러 넘치도록 할 수 있어 제품에서 거품이 과다하게 발생되는 것을 방지할 필요가 있다. 충전기는 100개 이상의 충전구를 가질 수 있으며 각 충전구는 각각의 밸브를 갖는다.

공지된 충전기에 있어서는 공급파이프를 통한 제품공급을 제어하는 분배밸브가 충전구에 연결되어 있다. 이러한 밸브와 충전구는 동일한 하우징에 직접 일체로 구성되어 있거나 짧은 거리를 두고 분리되어 있다.

그러나, 충전구에 근접하여 밸브가 배치되어 있는 경우 특히 다수의 충전구를 갖는 회전대를 갖는 충전기에 있어서 공간조건의 문제점이 제기된다. 따라서, 이러한 공간조건의 문제는 충전구가 배치된 회전대의 영역에서 밸브측으로의 접근이 매우 어렵도록 하는 제약을 준다. 이와 같이 밸브의 접근성이 어렵다는 것은 밸브의 유지보수가 어렵도록 하고 밸브가 고장이 나는 경우 밸브의 수리에 많은 시간이 소요되도록 한다.

아울러 이러한 공간조건의 제약은 밸브의 종류에 따라서 일부의 밸브는 사용할 수 없도록 한다.

본 발명은 하향배치된 밸브를 포함하는 충전헤드를 갖춘 충전기에 관한 것으로, 특히 병 또는 포트와 같은 속이 빈 용기에 음료 등의 제품을 충전할 수 있도록 하는 충전기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 충전기의 회전대 일부를 보인 축방향 단면도.

도 2는 충전구의 하우징을 가동형 셔터 및 그 작동수단과 함께 보인 것으로, 셔터가 개방위치에 있는 것을 보인 도 1의 부분상세도.

도 3은 셔터가 폐쇄위치에 있는 것을 보인 도 2와 같은 상세도.

이러한 불리한 점들을 개선하기 위하여, 본 발명은 제품이 용기에 공급될 수 있도록 하고 충전될 용기의 구부로부터 가로질러 배치되는 적어도 하나의 충전구를 갖는 충전기를 제공하는 바, 충전구로의 공급이 충전구에 대하여 이동된 위치에 배치된 밸브에 의하여 제어되고 밸브가 공급파이프에 의하여 충전구에 연결됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징들은 다음과 같다.

- 밸브가 충전구에 대하여 수직하측의 위치에 배치된다.

- 밸브가 충전구의 하측에 배열되는 충전될 용기에 대하여 수직하측의 위치에 배치된다.

- 충전기는 각각 충전구에 밸브를 포함하는 수개의 충전단을 가지며 충전단은 회전대상에서 회전대의 회전축선을 중심으로 하여 등간격을 두고 배치된다.

- 밸브는 회전대의 방사상 외측부에 배치된다.

- 충전구는 충전구에 부착된 고정하우징으로 둘러싸여 있으며 이 하우징에는 충전구가 결합되는 통공이 형성되어 있고 하우징은 폐쇄위치에서 통공을 폐쇄하여 하우징을 밀폐하는 가동형 셔터를 포함하며 충전기는 청소제를 하우징의 내부에 순환시키기 위한 수단을 갖는다.

- 가동형 셔터는 작동수단에 의하여 폐쇄위치와 하우징의 통공이 개방되는 개방위치 사이로 이동될 수 있도록 제어된다.

- 하우징은 제품의 유동방향에 대하여 수직으로 향하는 방향으로 연장되어 있다.

- 각 충전단의 고정하우징은 회전대에 부착되어 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 예를 들어 물과 같은 액체를 병(12)과 같은 용기에 충전하는 충전기(10)의 일부를 보인 것이다. 물론, 본 발명은 모든 종류의 제품을 담을 수 있는 모든 형태의 용기를 충전하는데 적용될 수 있다.

충전기(10)는 수직축선 A1을 중심으로 고정대(16)에 대하여 회전될 수 있게 착설된 회전대(14)로 구성되는 회전기계이다.

회전대(14)는 축선 A1의 둘레에 등간격을 두고 배치된 일련의 충전단(18)으로 구성되는 바, 도면에서는 간편히 설명하기 위하여 단 하나의 충전단만을 도시하였다. 각 충전단(18)은 병(12)을 충전하기 위한 것이다. 이를 위하여, 이 충전단은 병(12)을 지지하기 위한 병지지장치(20), 병에 충전될 제품을 주출하는 충전구(22)와, 충전구(22)와 충전기(10)의 회전분배기(24) 사이에 착설되는 공급회로를 갖는다.

공급회로는 상류측 공급파이프(26)와 하류측 공급파이프(28)를 갖는 공급파이프로 구성되고 이들 상류측 공급파이프와 하류측 공급파이프사이에 공급회로에서 제품의 유동을 제어하고 제품을 용기에 분배하는 밸브(30)가 착설된다.

회전분배기(24)는 그 저면부가 회전대(14)의 중앙에 배치되어 있다. 이 회전분배기는 공급파이프(도시하지 않았음)가 배열되는 고정부로 구성되며 이 고정부는 고정대(16)에 결합되어 있으며 특히 회전대가 충전될 제품과 이후 상세히 설명되는 바와 같은 청소제나 압축공기를 공급할 수 있도록 한다.

아울러, 회전분배기(24)는 공급파이프(26)(28)가 연결되는 회전부(32)를 갖는다. 회전분배기(24)의 이들 두 부분은 회전대의 파이프에 고정된 공급파이프를 선택적으로 연결할 수 있도록 하는 연통수단을 갖는다.

각 충전단(18)은 하단부가 수평판(36)에 고정된 중공형 수직기둥(34)을 가지며 그 상측단부측에서 충전구(22)가 축선 A1에 대하여 방사상 외측으로 연장되게 배치된다.

밸브(30)는 수평판(36)의 하측에서 충전구(22)의 수직하측에 배치되며 상류측 공급파이프(28)가 수평판(36)의 통공(40)을 통하여 수직기둥(34)의 내부로 연장된다.

충전작업은 제품이 오염되지 않도록 수행되어야 한다. 이는 제품이 음식물인 경우 그리고 특히 예를 들어 우유와 같은 유제품인 경우에 중요하다.

따라서, 규칙적인 충전기의 청소가 수행되는 것이 필요하다. 이러한 청소의 목적은 제품의 모든 흔적을 제거하고 분진이나 이물질을 제거하여 생물학적 또는 세균학적 오염을 제거하는데 있다. 본 발명에 있어서는 이러한 청소는 세척, 소독, 오염방지 및 살균의 개념을 포함한다.

일반적으로 청소는 액체상 또는 기체상 청소제로 수행되며 이러한 청소제는 충전기의 내부에서 제품이 접촉하는 회로내에 순환될 수 있게 되어 있다. 청소제의 사용량을 제한하고 재순환을 위하여 용이하게 회수할 수 있도록 하기 위하여, 청소제는 폐쇄회로내에서 순환될 수 있도록 하는 것이 좋다.

이를 위하여, 충전기의 수직기둥(34)은 그 상측단부에 하우징(38)을 가지며 이 하우징내에 충전구(22)가 배치되어 이 충전구(22)의 청소가 용이하게 이루어질 수 있도록 하고 청소제가 순환할 수 있도록 하는 폐쇄회로를 구성할 수 있도록 한다.

특히 도 2와 도 3에서 보인 바와 같이, 상류측 공급파이프(28)의 단부는 축선 A1에 대하여 방사상의 수평방향으로 연장됨으로서 수직기둥(34)에서 방사상 외측으로 연장된 하우징측으로 연장된다. 하우징(38)은 수직기둥(34)에 고정된 베이스(42)로 구성되고 이로부터 방사상 축선 A2를 갖는 관상벽(44)이 방사상 외측으로 연장되어 있다. 관상벽(44)은 그 외측단부에 밀폐결합되는 마개형태의 단부벽(46)에 의하여 폐쇄되어 있다.

공급파이프(28)의 단부는 밀폐상태로 베이스(42)를 관통하여 관상벽(44)에 의하여 한정된 폐쇄공간측으로 연장되어 있다. 충전구(22)는 하측으로 만곡되어 관상벽(44)에 형성된 통공(48)내에 배치되며, 이 통공(48)은 병(12)이 병지지장치(20)상에 배치되어 있을 때 병(12)의 구부에 정렬되는 위치에 형성되어 있다.

하우징(38)에는 통공(48)을 폐쇄하여 충전구(22)가 수용되는 하우징의 내부공간을 밀폐할 수 있도록 하는 가동형 셔터(50)가 구비되어 있다.

이 가동형 셔터(50)는 관상벽(44)의 외측에서 미끄럼 운동하는 관상 슬리이브(52)로 구성된다. 따라서, 이 가동형 셔터(50)는 후퇴하여 통공(48)이 개방되도록 하는 도 2에서 보인 개방위치와 전진하여 통공(48)을 폐쇄하는 도 3에서 보인 폐쇄위치 사이로 이동할 수 있게 되어 있다.

슬리이브(52)의 후단부는 축선 A2를 가지고 관상벽(44)의 후단부를 둘러싸고 있는 관상 외갑체(56)에 의하여 관상벽(44)의 둘레에 한정되게 형성된 환상공간내에서 밀폐상태로 미끄럼 운동하는 칼라(54)를 갖는다. 이 칼라(54)는 이러한 환상공간은 전방환상공간(58)과 후방환상공간(60)으로 나누는 피스턴의 역할을 한다. 따라서, 이들 전방환상공간(58)과 후방환상공간(60)의 체적은 칼라의 위치, 즉 축선 A2를 따른 가동형 셔터(50)의 위치에 따라서 달라진다.

전방환상공간(58) 또는 후방환상공간(60)에 유체압력을 가함으로서 가동형 셔터(50)가 개방 또는 폐쇄위치로 이동된다. 환언컨데, 칼라(54)와 전방환상공간(58) 및 후방환상공간(60)은 이중작동형 유체압력작동기를 구성하는 것이다.

충전기가 수개의 충전구를 갖는 경우, 각 충전단(18)에는 가동형 셔터(50)를 작동시키기 위한 자체의 전기적인 제어밸브가 구비될 수 있다. 가동형 셔터(50)의 작동은 개별적으로 수행되므로 충전구 마다 작동시간이 다를 수 있다. 그러나, 충전기가 상당수의 충전구를 갖는 경우, 충전기는 모든 충전구를 제어하기 위한 단일의 전기적인 제어밸브를 가질 수 있다.

이들의 경우에 있어서, 본 발명에 의하여, 가동형 셔터의 작동은 매우 짧은 시간에 모든 충전구에 대하여 동시에 수행될 수 있다. 또한 가동형 셔터의 작동은 회전대가 회전중일 때에도 수행될 수 있다.

하우징(38)이 가동형 셔터(50)로 폐쇄될 때, 충전구(22)의 내외부가 청소될 수 있도록 하우징의 내부에서 청소제가 순환될 수 있도록 한다. 이를 위하여, 하우징(38)에 채워진 액체상 청소제가 공급파이프, 밸브(30) 및 충전구(22)를 통하여 순환된다. 그리고 액체상 청소제는 베이스(42)에 형성되고 하우징의 내부측으로 개방된 보조포트(70)를 통하여 하우징으로부터 배출된다. 예를 들어 보조포트(70)는 보조파이프(72)와 회전분배기를 통하여 액체상 청소제의 소비를 줄일 수 있도록 청소제를 회수하기 위한 회수 및 재순환장치에 연결된다.

보조포트(70)는 하우징(38)의 내부공간에서 하측에 결합되어 보조파이프(72)를 통해 액체상 청소제의 대부분이 완전배출될 수 있도록 한다.

이러한 충전기를 이용하여 충전하는 동안에 보다 나은 청결이 유지될 수 있도록 개선하기 위하여, 충전시에 무균공기, 질소 또는 이산화탄소 등의 무균가스가 하우징(38)의 내부에 주입될 수 있다. 무균가스는 하우징(38)의 내부공간을 채우고 충전구에 의하여 병(12)의 방향으로 분출되어 공급되는 제품의 둘레를 둘러싸고 있는 통공(48)을 통하여 방출된다. 따라서, 제품은 충전구(22)와 병(12) 사이를 둘러싸고 있는 무균가스에 의하여 주외로부터 격리되어 주위의 오염원에 노출되지 아니한다. 무균가스는 충전기를 청소하는데 사용된 청소제의 배출을 위하여 이용되는 보조포트(7)를 통하여 하우징(38)내로 주입될 수도 있다.

본 발명에 따라서, 공급파이프(26)(28)내에서 제품의 순환을 제어하는 밸브(30)는 충전구의 수직하측에 배치된다.

실제로, 이 밸브(30)는 수평판(36)의 하측에 배치되는 반면에 충전될 병은 이들을 지지하는 병지지체상에 배치되어 이들 병이 충전구의 하측에 놓일 때 수평판의 상부에 위치하게 된다.

이와 같이 도시된 실시형태에 있어서, 밸브(30)는 이러한 밸브가 연결되는 충전구에 대하여 실질적으로 수직선상에 배치된다.

이와 같이 함으로서, 본 발명에 따른 충전기에 있어서는 밸브(30)를 충전구(22)에 연결하는 상류측 공급파이프(28)의 길이가 적어도 50센티미터가 되며 이러한 길이는 1미터 이상이 될 수도 있다. 이러한 구성은 여러가지 잇점을 준다.

첫번째의 잇점은 유지보수를 위한 접근성이 용이한 위치에 밸브(30)를 배치할 수 있는 점이다. 실제로 본 발명의 충전기에 있어서는 이러한 밸브가 종래기술의 충전기와 같이 충전구(22)의 배후에서 회전대의 중앙에 배치되지 않고 회전대의 방사상 외측에 배치된다.

아울러, 밸브(30)는 두개의 분리형 연결구(76)에 의하여 각각 상류측 공급파이프(26)와 하류측 공급파이프(28)에 연결된다. 따라서 밸브가 고장이 나는 경우 밸브에 용이하게 접근할 수 있고 짧은 시간내에 새로운 밸브로 교체할 수 있어 충전기와 이러한 충전기를 포함하고 있는 생산라인의 가동정지시간을 현저히 줄일 수 있다.

두번째의 잇점은 충전기에 상당수의 충전구(22)를 배치하는 것에 있다. 실제로 각 충전단에 할당된 공간은 제한되어 있다. 실질적으로 충전구가 배치되는 원의 직경과 같은 직경의 큰 원을 따라서 이들 각 충전구에 연결되는 밸브(30)을 배열함으로서 각 밸브(30)는 이들이 용이하게 설치될 수 있는 공간을 가지며 이러한 공간조건이 밸브를 이용하는 것에 따른 기술을 선택하는데 결정적인 요인이 되지 않을 것이다.

따라서, 예시된 충전기에 있어서는 독일특허 DE-A-1,600,719 또는 프랑스특허 FR-A-2,206,726에 기술된 형태의 전자밸브를 선택하여 이용할 수 있다.

도 1에서 보인 바와 같이, 이러한 형태의 밸브는 제품이 순환하는 순환챔버(80)내에서 이동할 수 있게 된 코어(78)로 구성된다. 순환챔버는 수직으로 연장되어 있으며 그 하측단부에는 밸브(30)를 통한 제품의 순환을 차단하도록 코어(78)가 접촉하는 시이트(82)가 배치되어 있다.

밸브를 개방하기 위하여, 코일 또는 자석으로 이루어진 전자기 수단(84)이 순환챔버내에서 전자기장을 생성함으로서 코어(78)가 시이트(82)로부터 상승되어 제품이 통과할 수 있도록 한다.

이러한 형태의 밸브가 갖는 한가지 잇점은 코어(78) 자체의 무게에 의하여 코어가 시이트(82)상에 놓여 있어 제품이 통과하는 것을 차단하기 때문에 평상시에는 폐쇄상태에 있는 형태라는 점이다. 따라서, 만약에 전자기수단이 고장이 난다 하여도 밸브(30)는 자동으로 폐쇄된다. 이는 순환챔버(80)내에 코어를 폐쇄상태로 탄지하기 위한 탄지수단을 배치할 필요가 없도록 하여 특히 순환챔버를 청소하는데 용이하도록 한다.

이러한 잇점은 밸브를 도시한 바와 같은 수직방향으로 배치하지 않고서는 얻을 수 없는 것이다. 따라서, 이러한 밸브의 배치방향이 주어짐으로 밸브를 설치하기 위한 공간이 본 발명에 따라서 배치되는 것에 필요하다.

아울러, 밸브가 충전구로부터 분리되어 착설되므로 충전구의 둘레에 공간이 크게 확보될 수 있고 청소가 어려운 먼지가 쌓이지 않는 비교적 간단한 형태로 구성할 수 있다.

끝으로, 충전구(22)의 공간이 밸브의 공간을 포함하지 않으므로 충전구(22)가 배치되는 하우징(38)이 작은 공간을 가질 수 있다.

Claims (7)

1. 제품이 공급되는 충전구(22)를 갖는 다수의 충전단(18)으로 구성되고, 충전구(22)가 충전될 병(12)의 구부상에 배치되며, 각 충전단이 충전구를 통한 제품의 공급을 제어할 수 있도록 공급파이프(28)를 통하여 충전구(22)에 연결되는 밸브(30)를 가지고, 충전단(18)이 회전대(14)의 축선 A1의 둘레에 등간격을 두고 회전대(14)에 지지되는 하향배치된 밸브를 포함하는 충전헤드를 갖춘 충전기에 있어서, 각 충전단에서 밸브(30)가 충전될 병(12)의 수직하측에서 회전대(14)의 방사상 외측에 배치됨을 특징으로 하는 하향배치된 밸브를 포함하는 충전헤드를 갖춘 충전기.
2. 제1항에 있어서, 밸브(30)가 충전구(22)에 대하여 수직선상에 배열됨을 특징으로 하는 충전기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브(30)가 제품이 공급되는 수직형의 순환챔버(80)내에 수용되는 코어(78)를 포함하고, 순환챔버(80)의 하측단부에 제품의 순환을 차단할 수 있도록 코어(78)가 하강하여 놓이는 시이트(82)가 배치되어 있으며, 밸브(30)를 통해 제품이 통과하기 위하여 코어(78)가 시이트(82)로부터 상승될 수 있도록 전자기장에 의하여 순환챔버(80)내에서 코어가 상승될 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 충전기.
4. 제1항에 있어서, 충전구(22)가 이 충전구(22)에 결합된 하우징(38)으로 둘러싸여 있으며 이 하우징(38)에 충전구가 결합되는 통공(48)이 형성되어 있고 하우징은 폐쇄위치에서 통공(48)을 폐쇄하여 하우징(38)을 밀폐하는 가동형 셔터(50)를 포함하며 청소제를 하우징(38)의 내부로 순환시키기 위한 수단을 가짐을 특징으로 하는 충전기.
5. 제4항에 있어서, 가동형 셔터(50)가 작동수단(58, 60, 54)에 의하여 폐쇄위치와 하우징(38)의 통공(48)이 개방되는 개방위치 사이로 이동될 수 있도록 제어됨을 특징으로 하는 충전기.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 하우징(38)이 제품의 유동방향에 대하여 수직으로 향하는 방향으로 연장됨을 특징으로 하는 충전기.
7. 제4항에 있어서, 각 충전단의 하우징(38)이 회전대(14)에 부착되어 있음을 특징으로 하는 충전기.