氣動(dòng)液體等壓灌裝閥及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種氣動(dòng)液體等壓灌裝閥及其工作方法，包括主閥氣缸、密封波紋管、主閥氣缸桿、氣閥桿、主閥桿、氣體密封圈、支撐架、閥座、灌裝嘴、物料密封圈和回氣管。本發(fā)明采用回氣管控制灌裝液位，用氣動(dòng)閥控制液體和氣體的開關(guān)，綜合性能與傳統(tǒng)的電子灌裝閥和機(jī)械灌裝閥相比，同時(shí)具有成本低，液位控制精度高，環(huán)境衛(wèi)生好，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】氣動(dòng)液體等壓灌裝閥及其工作方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液體灌裝裝置領(lǐng)域，具體是一種氣動(dòng)液體等壓灌裝閥及其工作方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]液體灌裝裝置主要有機(jī)械式和電子式兩種。其中，機(jī)械式的液體灌裝裝置由于生產(chǎn)成本低，維護(hù)簡單而在國內(nèi)被廣泛采用。但是，現(xiàn)有的機(jī)械式液體灌裝裝置結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，且難以形成完全等壓灌裝，從而易導(dǎo)致灌裝含汽液體時(shí)產(chǎn)生翻泡現(xiàn)象，灌裝后容器內(nèi)液位偏差較大。而且，在機(jī)械式的液體灌裝裝置中，灌裝機(jī)的轉(zhuǎn)速高低會(huì)對(duì)灌裝精度產(chǎn)生影響，從而灌裝誤差難以控制。還存在結(jié)構(gòu)上清洗困難，不衛(wèi)生；物料進(jìn)入容器時(shí)流動(dòng)穩(wěn)定性差，物料在灌裝過程中增氧量高，灌裝后容器內(nèi)液位偏差較大，灌裝液體損失較大的問題。
[0003]國外瓶形容器的液體等壓灌裝以電子灌裝閥為主。電子式液體灌裝裝置完全等壓灌裝，灌裝穩(wěn)定，灌裝精度不受灌裝機(jī)轉(zhuǎn)速高低的影響。但是其電氣控制復(fù)雜，灌裝時(shí)，容器內(nèi)的氣體返回至料缸內(nèi)，使得料缸內(nèi)的背壓氣體純度下降(應(yīng)取消)(主要問題是液位電極易損壞，成本高)，引起灌裝后物料的含氧量增加(取消)。并且其生產(chǎn)使用成本高，使用壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種成本低，液位控制精度高，環(huán)境衛(wèi)生好，使用壽命長的氣動(dòng)液體等壓灌裝閥及其工作方法。
[0005]本發(fā)明提供的灌裝閥頂部設(shè)有主閥氣缸，主閥氣缸通過密封波紋管連接有主閥氣缸桿，主閥氣缸桿下端掛 有氣閥桿，氣閥桿插在空心主閥桿的孔內(nèi)，可在主閥桿內(nèi)上下滑動(dòng)，氣閥桿的下端與主閥桿內(nèi)的液面之間不接觸；氣閥桿與主閥桿內(nèi)孔之間留有被(背)壓氣體環(huán)隙入口，氣閥桿被主閥氣缸桿壓至最低處時(shí)氣閥桿下端的氣體密封圈；主閥桿通過彈簧結(jié)構(gòu)與兩側(cè)支撐架連接，可在支撐架內(nèi)上下滑動(dòng)；支撐架與閥座固定連接，閥座下方連接有灌裝嘴，閥座和灌裝嘴之間開有物料口，當(dāng)主閥桿被氣閥桿壓至最低處時(shí)，彈簧被壓緊同時(shí)主閥桿下方的物料密封圈將物料口密封；松開氣閥桿后主閥桿在彈簧作用下復(fù)位；主閥桿下方連接有回氣管，回氣管伸出物料口。
[0006]進(jìn)一步改進(jìn)，氣閥桿懸掛在主閥氣缸桿的下端，在主閥桿內(nèi)可水平方向擺動(dòng)，增加了主閥桿與氣閥桿的靈活性，增加了液位控制的精度。
[0007]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的所述的彈簧結(jié)構(gòu)包括彈簧、擋圈與卡簧，擋圈通過卡簧固定在主閥桿上，彈簧連接在支撐架和卡簧之間。
[0008]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的物料口處設(shè)有導(dǎo)流套。
[0009]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的回氣管上設(shè)有分流傘，增加物料的流動(dòng)穩(wěn)定性。
[0010]本發(fā)明還提供了一種氣動(dòng)液體等壓灌裝閥的工作方法，其特征在于包括以下步驟:
I)進(jìn)瓶時(shí)，主閥氣缸桿伸出，氣閥桿被主閥氣缸桿下壓至最低處，通過密封圈將背壓氣體環(huán)隙入口密封；同時(shí)主閥桿被氣閥桿壓至最低處，物料密封圈將物料口密封；
2)容器背氣沖壓時(shí)，主閥氣缸桿縮回，氣體通道打開，環(huán)形料缸內(nèi)的背壓氣體(28)經(jīng)主閥桿、回氣管進(jìn)入容器內(nèi)部；
3)灌裝時(shí)，隨著背壓氣體繼續(xù)流入容器內(nèi)，最終容器內(nèi)的氣體壓力與環(huán)形料缸內(nèi)的壓力基本上相等，此時(shí)主閥桿在彈簧的作用下克服自重與磨擦力向上移動(dòng)，物料密封圈脫離閥座，物料口打開，所灌裝的物料經(jīng)導(dǎo)流套的小孔、閥體和灌裝嘴、分流傘，沿所灌裝的容器的內(nèi)表面流入容器內(nèi)。
[0011]4)當(dāng)容器內(nèi)的物料液面達(dá)到回氣管的下端后，物料繼續(xù)沿回氣管和主閥桿的內(nèi)部上升，直到壓力平衡，此時(shí)環(huán)形料缸內(nèi)的物料在導(dǎo)流套的小孔處因液體的表面張力的作用不再流入容器內(nèi)，環(huán)形料缸內(nèi)的物料的液面至導(dǎo)流套的距離與容器內(nèi)的液面與主閥桿內(nèi)部的液體頂面的距離相等；然后主閥氣缸桿伸出，背壓氣體環(huán)隙入口與物料口關(guān)閉，此時(shí)氣閥桿的下端與主閥桿內(nèi)部的液面有一定的距離；
5)容器卸壓時(shí)，主閥桿內(nèi)的液體上方的氣體在卸壓過程中體積膨脹，把主閥桿和回氣管內(nèi)的液體擠回容器內(nèi)；
當(dāng)發(fā)生爆瓶時(shí)，容器內(nèi)壓力迅速下降，物料作用在主閥桿上的向下的壓力大于彈簧向上的推力，主閥桿立即下降，物料口自動(dòng)關(guān)閉；同時(shí)控制主閥氣缸桿伸出，使氣體通道關(guān)閉。
[0012]本發(fā)明有益效果在于:
1、采用回氣管控制灌裝液位，用氣動(dòng)閥控制液體和氣體的開關(guān)，綜合性能與傳統(tǒng)的電子灌裝閥和機(jī)械灌裝閥相比，同時(shí)具有成本低，液位控制精度高，環(huán)境衛(wèi)生好，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
[0013]2、具有自動(dòng)放爆瓶措施，發(fā)生爆瓶事故事能及時(shí)自動(dòng)處理，減小損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明應(yīng)用在灌裝裝置中的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]圖1為本發(fā)明應(yīng)用在灌裝裝置中的結(jié)構(gòu)示意圖。整個(gè)灌裝裝置安裝在旋轉(zhuǎn)盤上，并一同旋轉(zhuǎn)。灌裝閥頂部設(shè)有主閥氣缸1，主閥氣缸I通過密封波紋管2連接有主閥氣缸桿3，主閥氣缸桿3下端掛有氣閥桿4，氣閥桿4插在空心主閥桿8的孔內(nèi)，可在主閥桿8內(nèi)上下滑動(dòng)，氣閥桿4的下端與主閥桿8內(nèi)的液面之間不接觸。
[0017]氣閥桿4與主閥桿8內(nèi)孔之間留有背壓氣體環(huán)隙入口，通過環(huán)隙入口與環(huán)形料缸29中的背壓氣體室相連。當(dāng)氣閥桿4壓至最低處時(shí)氣閥桿4下端的氣體密封圈10將環(huán)隙入口密封。
[0018]主閥桿8通過彈簧結(jié)構(gòu)與兩側(cè)支撐架9連接，可在支撐架9內(nèi)上下滑動(dòng)；支撐架9與閥座14固定連接，閥座14下方連接有灌裝嘴16，閥座14和灌裝嘴16之間開有物料口，物料口與環(huán)形料缸29中的物料室相連。當(dāng)主閥桿8壓至最低處時(shí)，主閥桿8下方的物料密封圈15將物料口密封。
[0019]彈簧結(jié)構(gòu)包括彈簧7、擋圈6與卡簧5，擋圈6通過卡簧5固定在主閥桿8上，彈簧7連接在支撐架9和卡簧5之間。
[0020]閥座14上設(shè)有真空室25和卸壓室24。灌裝閥還設(shè)有2個(gè)氣動(dòng)閥:真空閥23和卸壓閥26。真空閥23連接閥座14的物料口和真空室25 ;卸壓閥26連接閥座14的物料口與卸壓室24。
[0021]灌裝嘴16下方連接待灌裝容器21，灌裝嘴16待灌裝容器21之間設(shè)有瓶口密封圈20，主閥桿8下方連接有回氣管17，回氣管17穿過灌裝嘴16伸入待灌裝容器21內(nèi)。
[0022]需灌裝的容器21位于托瓶氣缸22的上面；當(dāng)灌裝機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，托瓶氣缸22控制容器21上升或下降。對(duì)中裝置19、瓶口密封圈20及滾輪11組合成一體，當(dāng)灌裝機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，沿凸輪12上升或下降。
[0023]本發(fā)明應(yīng)用在灌裝裝置中時(shí)，具體的灌裝方法如下:
1、進(jìn)瓶
灌裝前，真空閥23與卸壓閥26關(guān)閉；主閥氣缸桿23伸出，氣體通道(即背壓氣體環(huán)隙入口)與液體通道(即物料口)關(guān)閉。
[0024]當(dāng)灌裝閥隨灌裝機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾輪11沿凸輪12上升，帶動(dòng)對(duì)中裝置19、瓶口密封圈20 —起上升，容器21由其他機(jī)構(gòu)推到托瓶氣缸22上面。
[0025]2、密封
當(dāng)灌裝機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托瓶氣缸22帶著容器21上升；上升過程中，容器21的口部頂在瓶口密封圈20上，帶動(dòng)瓶口密封圈20、對(duì)中裝置19、滾輪11 一起上升，直到瓶口密封圈20與灌裝嘴16的出液口壓緊，使容器21與灌裝閥之間形成一個(gè)密閉的灌裝空間。
[0026]3、容器抽真空
真空閥23打開，容器21內(nèi)的空氣經(jīng)灌裝嘴16、閥座14，從真空室25抽出，延時(shí)一定時(shí)間后關(guān)閉真空閥23。
[0027]4、容器充氣背壓
主閥氣缸桿3縮回，氣體通道打開，環(huán)形料缸29內(nèi)的背壓氣體28經(jīng)主閥桿8、回氣管17進(jìn)入容器21內(nèi)部。經(jīng)較短的設(shè)定的時(shí)間后，主閥氣缸桿3伸出，氣體通道關(guān)閉。
[0028]根據(jù)所灌裝物料21的不同，可以選擇一次抽真、充氣背壓或多次抽真空、充氣背壓的灌裝工藝，也可以不進(jìn)行抽真空操作，直接進(jìn)行充氣背壓、灌裝操作。當(dāng)采用多次抽真空、充氣背壓的灌裝工藝時(shí)，重復(fù)上述的抽真空、充氣背壓操作。最后一次充氣背壓操作結(jié)束時(shí)，主閥氣缸桿3保持在縮回位置。
[0029]5、灌裝
隨著背壓氣體28繼續(xù)流入容器21內(nèi)，最終容器21內(nèi)的氣體壓力與環(huán)形料缸29內(nèi)的壓力基本上相等，此時(shí)主閥桿8在彈簧7的作用下克服自重與磨擦力向上移動(dòng)，密封圈15脫離閥座14，液體通道打開，所灌裝的物料27經(jīng)導(dǎo)流套13的小孔、閥體14和灌裝嘴16、分流傘18，沿所灌裝的容器21的內(nèi)表面流入容器21內(nèi)。
[0030]6、灌裝結(jié)束
當(dāng)容器21內(nèi)的物料液面達(dá)到回氣管17的下端后，物料27繼續(xù)沿回氣管17和主閥桿8的內(nèi)部上升，直到壓力平衡，此時(shí)環(huán)形料缸29內(nèi)的物料27在導(dǎo)流套13的小孔處因液體的表面張力的作用不再流入容器21內(nèi)，環(huán)形料缸29內(nèi)的物料27的液面至導(dǎo)流套13的距離與容器21內(nèi)的液面至主閥桿8內(nèi)部的液體頂面的距離相等。[0031]7、關(guān)主閥
經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的灌裝時(shí)間后，主閥氣缸桿3伸出，背壓氣體通道與液體通道關(guān)閉，此時(shí)氣閥桿4的下端與主閥桿8內(nèi)部的液面有一定的距離。
[0032]8、容器卸壓
當(dāng)灌裝閥在灌裝機(jī)上旋轉(zhuǎn)到接近出瓶位置時(shí)，卸壓閥26打開，容器21內(nèi)的背壓氣體從卸壓室24慢慢排出，使容器21內(nèi)的壓力降到大氣壓。
[0033]同時(shí)，主閥桿8內(nèi)的液體上方的氣體在卸壓過程中體積膨脹，把主閥桿8和回氣管17內(nèi)的液體擠入容器21內(nèi)。
[0034]9、出瓶
當(dāng)灌裝閥在灌裝機(jī)上旋轉(zhuǎn)到出瓶位置時(shí)，托瓶氣缸22沿凸輪未畫出下降，容器21、對(duì)中裝置19、瓶口密封圈20、滾輪11 一起下降，與灌裝嘴16分離。然后滾輪11沿導(dǎo)軌12上升，帶動(dòng)對(duì)中裝置19、瓶口密封圈20—起上升，與容器21分離；最后容器21由其他機(jī)構(gòu)(未畫出)推離灌裝閥。
[0035]灌裝過程結(jié)束。
[0036]發(fā)生爆瓶時(shí)
當(dāng)容器21采用玻璃瓶時(shí)，如果在灌裝過程中發(fā)生了爆瓶，容器21內(nèi)壓力迅速下降，這時(shí)物料27作用在主閥桿8上的向下的壓力大于彈簧7向上的推力，主閥桿8立即下降，液體通道關(guān)閉。
[0037]當(dāng)容器21爆瓶時(shí)，對(duì)中裝置19、瓶口密封圈20和滾輪11因失去支撐而自動(dòng)落下，待電氣控制裝置檢測(cè)到后，主閥氣缸桿3伸出，氣體通道關(guān)閉。
[0038]技術(shù)對(duì)比:
【權(quán)利要求】
1.一種氣動(dòng)液體等壓灌裝閥，其特征在于:灌裝閥頂部設(shè)有主閥氣缸(1)，主閥氣缸(I)通過密封波紋管(2 )連接有主閥氣缸桿(3 )，主閥氣缸桿(3 )下端掛有氣閥桿(4 )，氣閥桿(4)插在空心主閥桿(8)的孔內(nèi)，可在主閥桿(8)內(nèi)上下滑動(dòng)，氣閥桿(4)的下端與主閥桿(8)內(nèi)的液面之間不接觸；氣閥桿(4)與主閥桿(8)內(nèi)孔之間留有背壓氣體環(huán)隙入口，當(dāng)氣閥桿(4)被主閥氣缸桿(3)壓至最低處時(shí)氣閥桿(4)下端的氣體密封圈(10)將環(huán)隙入口密封；主閥桿(8)通過彈簧結(jié)構(gòu)與兩側(cè)支撐架(9)連接，可在支撐架(9)內(nèi)上下滑動(dòng)；支撐架(9)與閥座(14)固定連接，閥座(14)下方連接有灌裝嘴(16)，閥座(14)和灌裝嘴(16)之間開有物料口，當(dāng)主閥桿(8)被氣閥桿(4)壓至最低處時(shí)，彈簧被壓緊同時(shí)主閥桿(8)下方的物料密封圈(15)將物料口密封，松開氣閥桿(4)后主閥桿(8)在彈簧作用下復(fù)位；主閥桿(8)下方連接有回氣管(17)，回氣管(17)伸出物料口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)液體等壓灌裝閥，其特征在于:氣閥桿(4)懸掛在主閥氣缸桿(3)的下端，在主閥桿(8)內(nèi)可水平方向擺動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)液體等壓灌裝閥，其特征在于:所述的彈簧結(jié)構(gòu)包括彈簧(7)、擋圈(6)與卡簧(5),擋圈(6)通過卡簧(5)固定在主閥桿(8)上,彈簧(7)連接在支撐架(9)和卡簧(5)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)液體等壓灌裝閥，其特征在于:所述的物料口處設(shè)有導(dǎo)流套(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)液體等壓灌裝閥，其特征在于:所述的回氣管(17)上設(shè)有分流傘(18)。
6.一種氣動(dòng)液體等壓灌裝閥的工作方法，其特征在于包括以下步驟: 1)進(jìn)瓶時(shí)，主閥氣缸桿(3)伸出，氣閥桿(4)被主閥氣缸桿(3)下壓至最低處，通過密封圈(10)將背壓氣體環(huán)隙入口密封；同時(shí)主閥桿(8)被氣閥桿(4)壓至最低處，物料密封圈(15)將物料口密封； 2)容器充氣背壓時(shí)，主閥氣缸桿(3 )縮回，氣體通道打開，環(huán)形料缸(29 )內(nèi)的背壓氣體(28)經(jīng)主閥桿(8)、回氣管(17)進(jìn)入容器(21)內(nèi)部； 3)灌裝時(shí)，隨著背壓氣體(28)繼續(xù)流入容器(21)內(nèi)，最終容器(21)內(nèi)的氣體壓力與環(huán)形料缸(29)內(nèi)的壓力基本上相等，此時(shí)主閥桿(8)在彈簧(7)的作用下克服自重與磨擦力向上移動(dòng)，物料密封圈(15)脫離閥座(14)，物料口打開，所灌裝的物料(27)經(jīng)導(dǎo)流套(13)的小孔、閥體(14)和灌裝嘴(16)、分流傘(18)，沿所灌裝的容器(21)的內(nèi)表面流入容器(21)內(nèi)； 4)當(dāng)容器(21)內(nèi)的物料液面達(dá)到回氣管(17)的下端后，物料(27)繼續(xù)沿回氣管(17)和主閥桿(8)的內(nèi)部上升，直到壓力平衡，此時(shí)環(huán)形料缸(29)內(nèi)的物料(27)在導(dǎo)流套(13)的小孔處因液體的表面張力的作用不再流入容器(21)內(nèi)，環(huán)形料缸(29)內(nèi)的物料(27)的液面至導(dǎo)流套(13)的距離與容器(21)內(nèi)的液面與主閥桿(8)內(nèi)部的液體頂面的距離相等；然后主閥氣缸桿(3)伸出，背壓氣體環(huán)隙入口與物料口關(guān)閉，此時(shí)氣閥桿(4)的下端與主閥桿(8)內(nèi)部的液面有一定的距離； 5)容器卸壓時(shí)，主閥桿(8)內(nèi)的液體上方的氣體在卸壓過程中體積膨脹，把主閥桿(8)和回氣管(17)內(nèi)的液體擠回容器(21)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣動(dòng)液體等壓灌裝閥的工作方法，其特征在于:當(dāng)發(fā)生爆瓶時(shí)，容器(21)內(nèi)壓力迅速下降，物料(27)作用在主閥桿(8)上的向下的壓力大于彈簧(7)向上的推力，主閥桿(8)立即下降，物料口自動(dòng)關(guān)閉；同時(shí)控制主閥氣缸桿(3)伸出，使氣體通道關(guān)閉 。
【文檔編號(hào)】B67C3/08GK103787253SQ201410017531
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】黃粵寧, 陳小平 申請(qǐng)人:南京樂惠輕工裝備制造有限公司