CN103508394A - 用于饮料灌装机的阀的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于饮料灌装机的阀的驱动装置(1)，该驱动装置优选用于灌装机构的物料阀或气体阀，该驱动装置包括至少一个活动件(2)和至少一个致动器(3)，所述活动件能够在运动方向(20)上运动并且具有至少一个活动件磁体(24,260,280)用以驱动该阀，并且所述致动器具有至少一个致动器磁体(320,340,360)用以引起该活动件(2)运动，其中，所述致动器(3)能够在致动器平面(300)内运动，以引起所述活动件(2)运动，所述致动器平面被布置为垂直于所述活动件(2)的运动方向(20)。

Description

用于饮料灌装机的阀的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种用于饮料灌装机的阀的驱动装置，该驱动装置优选用于饮料灌装机的灌装机构的物料阀或气体阀。

背景技术

在常见的饮料灌装机中，在不同的区域内使用阀来控制流体流。尤其是，阀例如作为物料阀设置在饮料灌装机的灌装机构区域内，用于通断至待灌装容器的物料流。而且，阀通常设置在灌装机构上用于控制气体。例如在给容器灌装含碳酸气饮料时，通常在灌装之前用灌充气体例如CO₂来预灌充该容器，以避免待灌装的含碳酸气饮料在被灌入容器时产生过多泡沫并相应地提供可靠、规定的灌装过程。在尤其当灌装含碳酸气饮料时利用预灌充容器进行这种灌装之后，容器须又按规定被卸载，以预防容器因突然卸载而破裂并且阻止饮料在卸压时不可控地产生过多泡沫或喷溅出。还知道了，用冲扫气体预先冲扫要灌装物料的各容器，以从容器内扫除空气氧，以便相应提高待灌装物料的长久保存性能。

在灌装机构内的不同物料流、气体流和流体流的通断过程迄今通过隔膜阀来执行，其以气动方式执行切换操作。在此情况下，电子灌装阀控制装置发出电信号，其使所谓的先导阀接通。随后，该先导阀通过相应的压缩空气管路对真正的隔膜阀施以压缩空气，以切换操作在灌装机构内的物料、灌充气体、冲扫气体、卸载和其它过程。相应地，隔膜阀又随后依据通过先导阀控制压缩空气压力来相应地通断相应的物料通道或气体通道。

该电子灌装阀控制装置和各先导阀大多设置在饮料灌装机的灌装机转台的中央控制台上。

借助通过相应的气压软管供应的压缩空气对灌装机构内的各隔膜阀的控制尤其因为气压软管的长短不同而导致阀反应时间不同。因为例如回转式灌装机的结构，为了控制该阀而在不同的灌装机构内采用长短不同的气压软管，结果，通过较短软管来控制的隔膜阀的切换相应地比通过较长软管来控制的隔膜阀的切换快速。通断时间差异可能导致灌装作业中的不准确性。

另外，可能因使用压缩空气来控制隔膜阀而相应地使压缩空气到达了灌装区域，这在卫生方面可能是不希望出现的。

另外，提供压缩空气以操作气压驱动装置需要较多的能量。而且，总是设置两个阀(即，真正的隔膜阀和对应的先导阀)来控制相应的流体流，结果，出故障的几率增大。

DE4207346A1公开了一种用于回转灌装机的阀的控制装置，其允许阀的双稳态通断操作。

发明内容

鉴于上述现有技术，本发明的任务是相应提供一种用于饮料灌装机的阀的替代且高效的阀驱动装置。

所提出的任务将通过具有权利要求1的特征的用于饮料灌装机的阀的驱动装置来完成。由从属权利要求得到优选的改进方案。

用于饮料灌装机的阀且优选用于灌装机构的物料阀或气体阀的驱动装置相应地包括可在运动方向上运动、具有至少一个活动件磁体且用于驱动该阀的至少一个活动件和具有至少一个致动器磁体且用于引起活动件运动的至少一个致动器。根据本发明，该致动器可在垂直于该活动件的运动方向设置的致动器平面内运动以引起该活动件的运动。

通过可以在垂直于该活动件的运动方向设置的致动器平面内运动的该致动器，可以耗能较少地使致动器磁体的相应磁极相对于其初始位置换向。由此出现了该活动件从其初始位置相应运动到一个相反位置。该致动器在垂直于活动件运动方向设置的平面内的运动可以相应地通过节能方式来进行，在这里，致动器的运动可通过电驱动装置来执行，因而从现有技术中知道的气压控制装置的缺点得以克服。

通过使用所述驱动装置，如此相应地做到了利用磁体来增强通过电驱动装置施加的力，即，阀可以可靠且耗电少地进行通断操作。而且，可以通过简单的致动器运动和由此造成的相应作用于活动件的磁场的极性反转而实现了该活动件以大的力从其原先位置被突然移入新的位置。相应地，可以通过所提出的驱动装置实现在两个阀状态之间的迅速切换操作过程，这种切换操作可以在耗电少的情况下进行。

另外，通过使用磁体和相应地使由致动器作用于活动件的相应磁场的极性反转而做到了，该活动件被稳定保持在其相应的最终位置上，也不会消耗其它电能。换句话说，该驱动装置涉及双稳态驱动装置。这从能量角度看也是很有利的，这是因为在相应的通断状态中不必耗用能量来维持相应的通断状态。这样，该驱动装置可以如此作用于该阀，即，该阀在一次通断操作过程后被保持在打开位置上，并且在另一次通断操作过程后被保持在关闭位置上。相应的保持力根据所用磁体的相应磁通是大的。

尤其优选地，永磁体尤其是条形磁体被用作磁体，它们对活动件施加大的保持力或者说运动力，而不必耗用额外能量。

如此做到了使致动器磁场极性反转所耗用的能量较少，即，致动器可在致动器平面内转动和/或直线移动。这样的转动或直线移动也可以通过常规的电驱动装置以简单方式来获得。通过致动器的相应转动或直线移动，相应所用的致动器磁体的磁极可相对于所用的活动件磁体的磁极被换向。当致动器转动时，磁极换向例如通过使致动器转动180°来发生。在致动器移动或平移时，作用于该活动件的相应磁场的这种磁极换向如此发生：当采用在活动件方向上延伸的条形磁体时，使该致动器移动例如一个磁体宽度，或者当采用平行于致动器平面延伸的条形磁体时，使致动器移动半个磁体长度。

与在运动方向上分离各保持磁体相比，通过致动器在致动器平面的转动或移动使磁体分离只需要等于保持力四分之一的力。相应地，通过磁体的这种布置几乎无偿获得了通过相应的驱动装置产生的保持力或操作力的四分之三。

致动器平移运动的使用要求不太复杂的支承结构并且可以相应简单地构成且维护工作少。

在活动件和致动器内的各磁体的布置最好如此选择，即，可以施加尽可能大的保持力和运动力。对此，各磁体可以在致动器平面和与之平行的活动件平面内取向。但各永磁体最好在活动件的运动方向上取向，这是因为例如条形磁体在其各自磁极端部上具有最强的吸力或斥力。通过这种相应布置，可以在所产生的相应磁场中保持高磁通。

该活动件尤其优选地设置在至少两个致动器元件之间，其中，所述致动器元件的致动器磁体是按照向相应的活动件磁体施加同名极性的方式取向的。换句话说，例如第一致动器元件的朝向该活动件的磁极是北极，而与之平行布置的第二致动器元件的朝向该活动件的磁极是南极。在采用条形磁体用于致动器时，由此得到这样的布置，其中这两个致动器元件的对置的条形磁体具有朝向同一方向的极性，例如两个南极向上，从而位于其间的活动件与下致动器的南极和上致动器的北极对置。致动器元件的所有致动器磁体彼此之间的空间相对关系最好是固定的。通过这种方式，可以获得在相应最终位置上的大的切换操作力以及大的保持力。

在一个优选的改进方案中，至少一个致动器安置在至少两个活动件元件之间，其中，该致动器磁体具有作用于相应活动件磁体的同名取向的磁极。所有活动件磁体相互之间最好处于固定的空间相对关系。通过这种方式，可以获得在相应最终位置上的大的切换操作力和大的保持力。

最好通过电驱动装置使该致动器运动，优选通过步进马达、电动马达或者相应的电动伺服缸。通过使用电驱动装置来使致动器运动，可以获得对用于阀的相应驱动装置的直接控制。尤其是，通过这种方式省去了从现有技术中知道的因通过压缩空气软管施加压缩空气而出现的延迟。相应地，可以消耗较少电能地获得各阀的准确而直接的控制，同时有突然施展的大的调节力。

活动件和/或致动器优选具有至少两个并排的且分别彼此取向相反的磁体。通过在致动器和/或活动件内设置多个磁体，尤其是在使用许多小型单独磁体时，可以在结构小巧的情况下获得大的保持力以及大的切换操作力。在设有多个并排的彼此取向相反的小型条形磁体时，例如可以通过这种方式获得相对小的结构高度，并且在例如针对平移而设置的布置结构中只需要小的运动，以使致动器的与活动件对置的相应磁体运动到相对于活动件被调转极性的方位取向中。

另外提出一种用于饮料灌装机的灌装机构，其具有用于通断要灌入容器内的物料的至少一个物料阀和/或用于通断要通入容器中或从该容器排出的气体流的至少一个气体阀。物料阀和/或气体阀此时最好通过根据前述权利要求之一所述的驱动装置来执行切换操作。

附图说明

通过以下对附图的说明来详述本发明的其它优选实施方式和方案，在附图中：

图1是用于饮料灌装机的阀的驱动装置的具有可转动的致动器的第一实施方式的侧剖示意图；

图2是用于饮料灌装机的阀的驱动装置的具有可转动的致动器的第二实施方式的侧剖示意图；

图3是用于饮料灌装机的阀的驱动装置的另一示意图，其具有处于第一非稳定工作状态的可直线移动的致动器；

图4示出了如图3所示的处于第一规定通断状态的驱动装置；

图5示出了如图3和图4所示的处于第二规定通断状态的驱动装置；和

图6是线路图的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图来描述优选实施例。在这里，相同的、相似的或作用相同的零部件在不同的附图中用相同的附图标记来标示，并且在以下说明中有时放弃了对该零部件的重复说明，以免冗长。

图1示出了用于饮料灌装机的阀的驱动装置1，该驱动装置1优选用于饮料灌装机的灌装机构的物料阀和/或气体阀。

驱动装置1包括可在运动方向20上直线运动的活动件2，其直线运动被用来驱动该阀。相应地，活动件2可沿由箭头表示的运动方向20直线运动，并且该活动件与阀的各调节件有效连接。在如图1所示的实施例中，活动件2相应地在导轨22上直线导向移动，从而活动件2只能在运动方向20上直线运动，但不能转动或进行其它类型的运动。因而相应保持得到活动件平面200，并且该活动件平面200在活动件2沿运动方向20运动时仅平行移动。

设有致动器3，其具有两个致动器元件32、34，该活动件2容置在这两个致动器元件之间。致动器3可以在由致动器3或者致动器元件32、34所构成的致动器平面300内运动。致动器平面300垂直于活动件2的运动方向20。因此，致动器3被保持或引导，从而它不会在活动件2的运动方向20上运动。在如图1所示的实施例中，致动器3可绕致动器轴30转动，致动器元件32、34固定在该致动器轴30上。致动器轴30非接触地延伸穿过该活动件2，以免对活动件2沿运动方向20的直线移动施加阻力。

如上所述，活动件2设置用于驱动或者说通断该阀。为此，活动件2可以通过机械方式被连接到该阀的相应通断元件(例如，打开或关闭隔膜阀的膜)上，或者例如使阀塞(Ventilküke)旋转。此时，通过活动件2将相应的通断力施加到阀的相应通断元件上。而致动器3设置用于引起活动件2的运动，以便借此最终获得阀的操作。致动器3的运动发生在致动器平面300内并因而发生在与活动件2的运动方向20垂直的平面内。

在如图1所示的实施例中，致动器3在两个致动器元件32、34中分别包括一个永磁体，这两个永磁体呈在致动器平面300内延伸的两个条形磁体320、340的形式。致动器3的这两个条形磁体320、340就其取向而言是如此相反设置的，即，“呈下条形磁体320形式的下致动器元件32的北极”和“呈上条形磁体340形式的上致动器元件34的南极”就位在如图1所示的左侧。活动件2的南极为此与下致动器元件32的北极和上致动器元件34的南极相对。由此得到活动件2与上致动器元件34的排斥以及与下致动器元件32的吸引。

在如图1所示的实施例中，活动件2在致动器元件32、34之间位于非稳态位置上，并且恰好通过致动器3磁场的相应极性而朝向下致动器元件32运动。于是，在如图1所示的相应磁体的方位取向上，活动件2在运动方向20上朝下运动，然后在完全抵靠下致动器元件32时被稳定保持在下方位置上。

通过使致动器3绕其致动器轴30如此转动，即，下致动器元件32和上致动器元件34的磁性取向或者说极性被反转，就是说通过绕致动器轴30转动180°，使活动件2相应地通过下致动器元件32的位于图1左侧的南极被排斥以及通过上致动器元件34的位于图1左侧的北极被吸引，结果，活动件2沿运动方向20从下方位置运动到上方位置，随后在完全抵靠上致动器元件34的情况下被稳定保持在上方位置上。

如图1示意性示出的驱动装置1相应地是双稳态驱动装置，其中，该活动件2通过相应的磁场总是被稳定保持在两个可能的最终位置之一上，在此所述最终位置是通过在致动器元件32、34上规定的终端止挡而存在的。

在一个未示出的实施方式中，下致动器元件32或上致动器元件34也可以用不带磁体的简单止挡来替代，从而致动器3只有唯一一个磁体。如果活动件2随后位于不带磁体的该止挡上，则当然通过对置的磁体所施加的吸力由于间隔而不再太大，且进而在该位置上的保持力也不再太大。当一个阀要用小的保持力被保持在打开位置且以大的保持力被保持在关闭位置上时，这样的驱动装置实施方式例如还可能是有意义的。

图2示出了如图1所示的驱动装置1的替代方式，在这里，致动器3现在配备有在下致动器元件32上的两个永磁体320和在上致动器元件34上的两个永磁体340。还是呈条形磁体形式的永磁体320、340现在在运动方向20上延伸或者说垂直于致动器平面300延伸，从而与图1的实施例(其中，致动器3分别具有位于致动器平面300内的条形磁体320、340)相比，由该条形磁体320、340的各极所施加的磁场明显更强地作用于活动件2。永磁体320和340可以通过相应的间隔件36与致动器轴30间隔开，并且通过该间隔件被保持在致动器轴30上。

在一个在此未示出的实施例中，活动件2也可以借助在运动方向20上延伸的条形磁体来构成，在此也用于提高有效作用的磁场强度。

致动器3绕致动器轴30的转动最好借助电驱动装置来实现，例如借助电动马达、步进马达或偏心固定的电动缸。利用这样的电驱动装置，可以如此相应获得驱动装置的直接切换，即，该驱动装置可通过例如由电子阀控制装置所发出的电信号来控制。尤其是，在如图1和图2所示的实施例中，致动器3可以借助电驱动装置进行转动，进而致动器磁体320、340相对于活动件磁体被调转极性，并且相应地通过随后移动的活动件2来通断待控的阀。

此时，“致动器3在活动件2上的保持力”明显高于“须用以使致动器3从具有第一磁场取向的一个位置转动至具有第二磁场取向的另一位置的力”。通常，只须耗用磁体的四分之一的保持力来使致动器3在致动器平面300内转动。相应地，在如图1和图2所示的实施例中得到了极高能效的通断操作过程，此时，无需为了真正保持该活动件2进而保持待通断的阀的各通断状态而在驱动装置1的其中一个上述最终位置上消耗电能，这是因为保持力是通过永磁体来提供的。为了将阀从第一通断状态切换到第二通断状态，只需要较少耗能，其仅大约为常规机构将阀保持在各位置所耗用的能量的四分之一。

由此得到了高能效的通断操作过程、高能效的保持过程以及强有力的快速通断操作过程，因为在致动器3绕致动器轴30转动时，相应的切换操作力被突然或猛然释放，结果可以很快速地执行切换操作。相应地，用于阀的驱动装置1是高效的驱动装置，其允许双稳态工作并且可以高能效地运转。

在图3至图5中示出了驱动装置1的另一个实施方式，其中，活动件2现在通过第一活动件元件26和第二活动件元件28来构成，并且致动器3只包括唯一一个元件。两个活动件元件26、28相应地布置在致动器3的周围。

致动器3也可以在致动器平面300内移动，就像由箭头310所示的那样。活动件2也可以在运动方向20上运动。

活动件2具有许多并排的且交替取向的小型永磁体260、280，它们在运动方向20上延伸。上活动件元件26和下活动件元件28的对置的永磁体260、280分别如此安置，即，总有两个同名极指向致动器3。上活动件元件26和下活动件元件28的多个永磁体260、280的相对空间方位取向是固定的，因而在活动件元件26、28之间通过若干永磁体260、280形成的磁场在活动件2运动时也不改变。

致动器3也包括多个并排的交替取向的小型永磁体360，它们也在运动方向20上延伸，即，垂直于致动器平面300取向。此时出于效率考虑，致动器3具有比各活动件元件26、28少的永磁体360。但这不是该布置结构发挥功能的前提，并且也可以使用同样多的永磁体。

图3示出了驱动装置1的非稳定状态，此时活动件2位于两个最终位置之间的中间位置上。图4示出了稳定状态。相应地，例如下活动件元件28的第一永磁体280与致动器3的第一永磁体360对置设置，从而活动件元件28的磁体的北极和致动器3的磁体的南极相互吸引。同时，上活动件元件26的第一永磁体260如此取向，即，其北极与致动器3的第一永磁体360的北极相斥。相应地，该活动件2在图4中处于第一稳定状态。

如果现在使该致动器如图5所示通过直线平移运动310在致动器平面300内向右移动一个磁体宽度，则由致动器磁体360作用于活动件磁体260、280的磁场的当前极性被换向，结果，现在上活动件元件26被致动器3吸引，并且下活动件元件28相应地被致动器3排斥。通过这种方式，得到了如图5所示的第二稳定状态。

在致动器3沿致动器平面300在平移方向310上的直线运动中，致动器3仍然可以通过电动马达、步进马达或例如通过电动缸以简单方式被移动，从而能按规定地处于各个通断状态。

当然可以想到，如图3至图5所示的实施例如此反过来，即，致动器3还是具有两个致动器元件，就像例如在图1和图2所示的实施例中那样，但活动件2只有唯一一个活动件元件。

也可以采用多个致动器元件和多个活动件元件，它们于是相应地以上述方式相互平行地运动。相应地如此设计这种磁体布置，使得该致动器以规定的定向磁场作用于该活动件，从而根据由致动器提供的磁场取向，该活动件可运动至一个或另一个稳定的最终位置。

图6以示意图示出了驱动装置1安置在饮料灌装机的示意性所示的灌装机构4上的情况，在这里，活动件1通过其电驱动装置(其使得致动器可以运动)并利用由电子灌装阀控制装置40所发出的电信号42***控。

只要适用，如各个实施例所述的所有单独特征可以相互组合和/或互换，这没有超出本发明的范围。

附图标记列表

1驱动装置；2活动件；20活动件的运动方向；22用于活动件的导轨；24活动件的永磁体；26活动件元件；28活动件元件；200活动件平面；260活动件的永磁体；280活动件的永磁体；3致动器；30致动器轴；32致动器元件；34致动器元件；36间隔件；300致动器平面；310平移方向；320致动器的永磁体；340致动器的永磁体；4灌装机构；40电子灌装阀控制装置；42电信号。

Claims (10)

1.一种用于饮料灌装机的阀的驱动装置(1)，该驱动装置优选用于灌装机构的物料阀或气体阀，该驱动装置包括至少一个活动件(2)和至少一个致动器(3)，

所述活动件能够在运动方向(20)上运动并且具有至少一个活动件磁体(24,260,280)，用以驱动该阀，并且

所述致动器具有至少一个致动器磁体(320,340,360)，用以引起该活动件(2)运动，

其特征在于，

所述致动器(3)能够在致动器平面(300)内运动，以引起所述活动件(2)运动，所述致动器平面被布置为垂直于所述活动件(2)的运动方向(20)。

2.根据权利要求1所述的驱动装置(1)，其特征在于，所述致动器能够在所述致动器平面(300)内转动和/或直线移动。

3.根据权利要求1或2所述的驱动装置(1)，其特征在于，至少一个活动件(2)设置在至少两个致动器元件(32,34)之间，其中，所述致动器元件(32,34)的所述致动器磁体(320,340,360)是按照向相应的活动件磁体(24,260,280)施加同名极性的方式取向的。

4.根据权利要求3所述的驱动装置(1)，其特征在于，所述致动器元件(32,34)的所有致动器磁体(320,340,360)相互之间处于固定的空间相对关系。

5.根据前述权利要求之一所述的驱动装置(1)，其特征在于，至少一个致动器(3)设置在至少两个活动件元件(26,28)之间，其中，致动器磁体(320,340,360)是按照向相应的活动件磁体(24,260,280)施加同名极性的方式取向的。

6.根据权利要求5所述的驱动装置(1)，其特征在于，所有活动件磁体(24,260,280)相互之间处于固定的空间相对关系。

7.根据前述权利要求之一所述的驱动装置(1)，其特征在于，通过电驱动装置来驱动该致动器(3)，优选通过步进马达、电动马达或电动伺服缸来驱动该致动器(3)。

8.根据前述权利要求之一所述的驱动装置(1)，其特征在于，所述活动件(2)与待控的阀的调节件处于有效连接中。

9.根据前述权利要求之一所述的驱动装置(1)，其特征在于，所述致动器(3)和/或所述活动件(2)具有至少两个并排布置的分别彼此取向相反的磁体(260,280,360)，其中，所述并排布置的磁体(260,280,360)最好形成一个平行于所述致动器平面(300)的平面。

10.一种用于饮料灌装机的灌装机构(4)，所述灌装机构(4)包括：

至少一个物料阀，用于通断待灌入容器的物料，和/或

至少一个气体阀，用于通断待引入容器中或从容器导出的气体流，

其特征在于，

物料阀和/或气体阀是通过根据权利要求1至9之一所述的驱动装置来开关的。

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