CN105668490A - 用于为待灌装容器灌注灌装产品的灌装阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于为待灌装容器灌注灌装产品的灌装阀，该灌装阀具有用于将灌装产品注入待灌装容器中的产品流出口(5)和能够密封地容纳在第一阀座(7)中的阀锥(3)，该阀锥通过阀锥(3)沿指向产品流出口(5)的灌装产品流的方向移动至第一阀座(7)中而用于关闭灌装产品流，其中，设置有用于密封地容纳阀锥(3)的第二阀座(8)，该第二阀座通过阀锥(3)沿反向于灌装产品流的方向移动至第二阀座(8)中而用于关闭灌装产品流。

Description

用于为待灌装容器灌注灌装产品的灌装阀

技术领域

本发明涉及一种用于为待灌装容器灌注灌装产品的灌装阀，该灌装阀适合用于多个产品类型、特别是高粘度和低粘度灌装产品的灌装。

背景技术

在灌装设备中用于灌装饮料或者其他液态食品的灌装阀在不同的实施中都是已知的。这些灌装阀通常具有一个阀座和能够与阀座互补并容纳在阀座中的阀锥。如果阀锥容纳在阀座中，那么阀锥与阀座形成环状密封并使阀关闭，从而灌装产品不再能流通经过该阀。如果阀锥从阀座中拉出，则可打开该阀并且灌装产品可以流通经过在阀座和阀锥之间形成的环形间隙。在特别有利的实施中，在阀座和阀锥相应的形状形成条件下，通过阀锥相对于阀座的升降变化可使环形间隙的尺寸发生变化，从而可以改变流经该阀的流量并且可以以这种方式调整灌装速度。在常见的灌装阀中已知的是，阀锥仅能在开放和关闭位置之间往复地切换。

这些灌装阀设计用于特定的灌装产品或灌装类别。通过同一个灌装阀精确地灌装不同性质(比如不同粘度)的灌装产品要求是苛刻的，因为环形间隙的几何形状以及阀的开放和关闭特性要根据各种灌装产品的特定的粘度或特定的粘度范围而优化。

这特别也适用于减少、防止或控制灌装阀在关闭之后的后遗流出。为了实现在待灌装容器中精确地灌注期望的灌装体积，不仅仅在实际的灌装过程中灌注精确的灌装体积是起决定性作用的，同样重要的是即使在灌装阀关闭之后还可以精确地控制灌装阀的后遗流出，从而实现对所有已灌装的容器而言恒定的灌装结果。如果后遗流出(即灌装阀关闭之后仍流出的灌装产品)对于每个灌装过程是不同的，那么会导致容器中不同的灌装体积。另外，未准确控制的后遗流出也对灌装结果产生负面作用，因为灌装产品可能不受控制地滴在已灌装的容器或待灌装容器的外面或者滴在灌装设备的部件上。为此，例如对于特定的灌装产品在产品流出口中设置有作为气体阻隔件的滤网，从而在阀关闭时防止后遗流出。对于其他灌装产品而言这类滤网通常不是必需的。是否具有滤网并不总是可以可靠地防止或控制后遗流出。这在以下内容中详细说明：

直到阀锥密封地紧贴阀座为止，灌装产品都可以从灌装阀中流出。因此，在灌装阀关闭的过程中，在由阀座和容纳在其中的阀锥形成的环状密封下方的区域一直保持到灌注灌装体积的实际灌装产品的流出。根据灌装产品的粘度和表面张力以及根据位于环状密封下方体积的形状，灌装产品一直保持在该区域中直到外界空气或者存在于灌装设备中的气体流动。如果气体发生流动，那么可以突然地排空在位于下方区域中的灌装产品体积。

通过设置作为气体阻隔件的滤网可以控制这类后遗流出，从而避免了气体的流动和与之相关的位于灌装阀下方的灌装产品的突然排空。在此，由灌装产品的表面张力产生保持力。因此，在理想情况下避免了灌装产品的滴漏。但是由于在产品的静止状态下的温度升高可能会导致，灌装产品体积膨胀。通过灌装产品的体积变化随后必然引起滴落，因为灌装产品的滤网不再能够完全地阻拦灌装产品。另外，位于下方的容器或瓶口的污渍与之相联系。此外在使用滤网的情况下很难或甚至不可能灌装含有纤维或浓浆的灌装产品。

DE102011007684A1中公开了一种灌装阀，该灌装阀设置用于向容器中灌注两种不同类型的灌装产品并且为此具有两个产品流出口。

发明内容

本发明的目的在于，说明一种用于为容器灌注液体灌装产品的灌装阀，该灌装阀具有优化的结构。

该目的通过具有权利要求1所述特征的灌装阀得以实现。有利的扩展方案遵循从属权利要求、以下本发明的说明以及优选实施例的描述。

相应地提出了一种用于为待灌装容器注入灌装产品的灌装阀，该灌装阀具有用于将灌装产品注入待灌装容器中的产品流出口和能够密封地容纳在第一阀座中的阀锥，通过阀锥沿指向产品流出口的灌装产品流的方向移动至第一阀座中从而关闭灌装产品流。按照本发明地设置有用于密封地容纳阀锥的第二阀座，通过阀锥沿反向于灌装产品流的方向移动至该阀座中从而关闭灌装产品流。

这样的结果是，通过阀锥反向于流体方向的关闭方向而进行相对于流体方向反向的关闭运动，由此在关闭过程中，最晚在阀锥与阀座接触之前可以在产品流出口和第一阀座之间的区域中产生低压。以此可以回吸存在于阀座或环状密封区域下方的灌装产品。通过在灌注过程结束时的回吸减少或者完全防止了滴漏，特别是在高粘度灌装产品的情况下。在产品流出口上不形成液滴的条件下，灌装产品甚至可以根据灌装过程之间的回吸体积稍微膨胀。

通过阀锥在灌装产品的流动方向上的关闭运动实现了优选用于低粘度灌装产品的灌装阀的关闭。第一阀座优选设置在靠近产品流出口的位置，从而可以确保低粘度灌装产品总是顺畅地流出。

由于这两个阀座的形成，灌装阀适用于灌注不同的产品类型，特别是低粘度和高粘度的灌装产品。优选在低粘度灌装产品的情况下，通过朝第一阀座向前(即沿产品流动方向)关闭的阀锥可以保持较少的液滴形成。优选通过朝第二阀座向后(即反向于灌装产品的流动)关闭的阀锥灌注高粘度灌装产品。与常见的灌装阀相比，结合的灌装阀的结构没有或者仅不明显地复杂化，以此上述简单的结构性措施的结合可以低成本且无需过多保养地实现。

通过回吸和即使在高粘度灌装产品的情况下由此减少的滴漏倾向可以实现，为了避免后遗滴漏可以省略滤网或者气体阻挡件。这实现了通过本发明提出的灌装阀也可以灌注含纤维和浓浆的灌装产品。

由此得到一种灌装阀，该灌装阀特别是能够以多种多样的方式使用并且借助该灌装阀能够在灌装过程较好的质量(特别是关于滴漏倾向方面)条件下灌注较大范围的灌装产品种类，即，从低粘度灌装产品到高粘度灌装产品再到含纤维和浓浆的灌装产品。

优选阀锥能够移动地设置在第一阀座和第二阀座之间。在此特别优选阀锥设置为能够在三个工作位置之间移动。这三个工作位置称为第一关闭位置、第二关闭位置和灌装位置。在第一关闭位置中，阀锥密封地容纳在第一阀座中，即阀锥这样与第一阀座接触，即阀锥与第一阀座形成环状密封，流通路径关闭并且灌装产品不能通过产品流出套筒到达产品流出口。在第二关闭位置中，阀锥密封地容纳在第二阀座中，即阀锥这样与第二阀座接触，即阀锥与第二阀座形成环状密封，流通路径关闭并且灌装产品不能到达产品流出口。相比于第二阀座，第一阀座优选更加靠近产品流出口。

第三个工作位置为灌装位置，在该位置中阀锥与产品流出套筒之间的流通路径打开，灌装产品因此可以流经该流通路径进入待灌装的容器中。优选该灌装位置沿着阀锥的升降位置设置在两个关闭位置之间。另一方面，在该阀的一般形状中这三个工作位置的顺序是开放的并且可以选择适宜的。

为了形成环状密封，阀锥在其朝向第一阀座的表面上优选具有能够与第一阀座互补的轮廓，而在其朝向第二阀座的表面上具有能够与第二阀座互补的轮廓。在此，特别优选能够与第一阀座和/或与第二阀座互补的轮廓通过密封件形成、优选通过由弹性体或热塑性塑料构成的密封件形成。

产品流出口可以根据灌装产品或产品组合以不同的横截面实施。

阀锥优选能够移动地容纳在产品流出套筒中，其中，在产品流出套筒和阀锥之间形成环形间隙，该环形间隙形成流通通道，灌装产品通过该流通通道流向产品流出口。优选产品流出套筒和阀锥在广义上形成为圆柱形的。这样明确地指明了，产品流出套筒不是必须要一件式地设置。类似的也适用于阀的其他组件。

滴漏倾向或在阀锥上的产品蓄积在低粘度灌装产品中的趋势小于在高粘度灌装产品中的趋势，因为低粘度灌装产品可以顺畅地从灌装阀中流出。出于这一原因，对于这类灌装产品进行前进方向上的关闭、即流通方向上的关闭并另外进行更靠近产品流出口的关闭。通过为高粘度灌装产品设置有与用于关闭灌装过程的流通方向相反的阀锥的关闭，实现了灌装阀更简单且更精致的结构。

除了由于阀锥相对于产品流出口向后移动所产生的回吸效应之外，灌装阀优选具有额外的回吸装置,在朝向第一关闭位置和/或第二关闭位置的关闭过程中,通过该回吸装置可以产生另外的或者更强的低压。关闭运动引起的低压对于防止液滴形成是否足够取决于使用的灌装产品、在产品循环中没有灌装产品引入所持续的时间以及其他参数，特别是还取决于阀的具体形状以及所使用的材料或者产品所触及表面的表面特性。为了灌装阀就这方面而言能够通用，可以设置额外的回吸装置。该回吸装置可以设计为主动或被动的形式。例如可以设置一个回吸通道，在关闭时间点之前和/或在关闭时间点时和/或在关闭时间点之后通过该通道可以抽吸灌装阀中和/或灌装阀部件中的灌装产品和/或气压。

根据一个特别优选的实施例，通过该回吸装置可以这样被动地进行抽吸，即，回吸装置在阀锥上具有柱形的区段而在产品流出套筒上具有空心柱形的区段。这应理解为，“柱形的”和“空心柱形的”的描述以一般的方式理解而并不局限于圆柱形的形状。阀锥上的柱形的区段(也成为回吸区段)和在产品流出套筒上的空心柱形区段这样彼此相对地设置，即，在关闭过程中柱形区段进入空心柱形区段并相应地在位于下方的灌装产品上施加活塞作用。由此在产品流出套筒中或部件中产生相当显著的低压。特别是在关闭方向为反向于灌装产品的流动方向的关闭方向时，完全出现这种效应，即，根据一个优选的实施例在朝向第一关闭位置的关闭过程中阀锥上的柱形的区段进入产品流出套筒上的空心柱形区段。在此重要的是，在关闭过程开始时该柱形区段完全地或至少部分地位于空心柱形区段的外部或者这样设置这两个区段的半径，即，在关闭过程开始时存在较大的流通横截面，该流通横截面在关闭过程期间逐渐地变小并且在理想情况下在关闭过程结束时基本上为零。在该意义上会发生关闭过程的定向的滞后。

为了使从产品流出口流出的灌装产品流变化，优选阀锥能够连续地在第一阀座和第二阀座之间定位。这样连续的可调节性特别是在这种情况下是特别有利的，即，当阀锥与产品流出套筒相对彼此地设置为，通过阀锥的移动不仅可以引起流通路径的关闭和打开，而且另外还能够调整流通路径的横截面。由此可以调节灌装产品的流动速度。此外，针对同样的目的将产品流出套筒的横截面设置为能够改变的。

优选阀锥可以气动地和/或电动地和/或机械地驱动。重要的是，该驱动装置可以可靠地并不需过多维护地运行。在必要时可以设置回位弹簧，在灌装阀自动地通过弹簧实施向初始位置的回调过程中，通过该回位弹簧完成仅在一个方向上的主动驱动。

优选在流通路径中不设置滤网。由于不再必需滤网，因此可以灌注含纤维或浓浆的灌装产品。

上述的灌装阀及其变型允许灌注不同的灌装产品类型，特别是高粘度和低粘度的灌装产品。优选通过向前关闭的阀锥灌注低粘度灌装产品，因为在该阀锥上可以以很低的程度保持液滴形成或产品聚集。高粘度灌装产品优选通过向后关闭的阀锥灌注。可以通过灌装过程结束时的回吸防止高粘度灌装产品的后遗滴漏。在产品流出口上不形成液滴的条件下，该灌装产品甚至可以在灌装过程之间稍微膨胀。由于省去了滤网，因此可以更加卫生地并因此需要更少维护地以及易于清洁地设计产品容纳空间。也可以灌注含有纤维或含有浓浆的灌装产品。

能够通过上述阀灌注的灌装产品既包括低粘度又包括高粘度和糊状的液体，另外还包括多相液体和具有颗粒的一类液体。所有类型的饮料同样包括例如酸奶、果酱、凝胶和其他液态的食品。

附图说明

本发明其他优选的实施方式通过以下附图的描述进一步说明。在此示出了：

图1示出了灌装阀的底部区域的截面图，该灌装阀处于向前关闭的状态，

图2示出了图1的灌装阀，该灌装阀处于灌装状态，以及

图3示出了图1的灌装阀，该灌装阀处于向后关闭的状态。

具体实施方式

随后借助附图说明优选的实施例。在此，不同附图中相同、类似或者作用相同部件以同样的附图标记表示，并且为了避免赘述而部分地省略了对这些部件的重复描述。

图1中的灌装阀以截面图示出并且具有灌装阀的底部部件1、产品流出套筒2以及阀锥3。广义的柱形的阀锥3位于产品流出套筒2的空腔内并且形成有环形间隙4，在打开的阀***置下灌装产品通过该环形间隙流向产品流出口5。该环形间隙4因此形成灌装产品通过灌装阀的流通路径。

在产品流出口5的区域中，即其下方区域，阀锥3具有密封轮廓6，该密封轮廓在关闭状态下容纳在下阀座7的对应互补的轮廓中，这两个轮廓以这种方式形成了环状密封，从而灌装产品不再能够通过环形间隙4流向产品流出口5。在所示出的实施例中，环状密封可以以金属的方式形成并且阀锥3的相应的金属轮廓直接容纳在金属的阀座7中。

在这种情况下灌装阀进行沿“前进方向”的密封，即，阀锥3沿着灌装产品的流动方向下降至下阀座7中。换言之，为了密封灌装阀，阀锥3沿着灌装产品流的方向移动至下阀座7上，从而采取第一关闭状态。

从图3中可以看出，灌装阀还可以采取第二关闭状态。在第二关闭状态下，阀锥3通过设置在其上方区域上的密封垫圈9而密封地容纳在上阀座8中，该密封垫圈由弹性体制成。在示出的实施例中，该上阀座8在底部部件1中成型。

密封垫圈9和上阀座8在与灌装产品流相反的方向上共同作用，即，当阀锥3反向运动至密封垫圈9抵靠上阀体8时，达到在上阀座8上的密封状态。以这种方式提供了具有弹性体的密封垫圈9与金属阀座8之间的环状密封，通过该环状密封实现了密封效果。换言之，在这种情况下灌装阀进行沿“后退方向”的密封，即，阀锥3沿着灌装产品流的反方向关闭。

在图1和3中示出的灌装阀因此结合了向前关闭的阀和向后关闭的阀，其中，图1中的阀处于第一关闭位置，而图3中的阀处于第二关闭位置。

在图1至3中没有详细的示出阀锥3的驱动装置，但是该驱动装置例如可以以气动的、电动的或者以其他的方式实施。阀锥3的位置的调整可以连续地、阶梯式地或者仅在打开和关闭位置之间进行。除此之外，产品流出套筒2的横截面本身可以以可变的形式设置或者产品流出套筒2是能够更换的，从而预设形成在阀锥3与产品流出套筒2之间的环形间隙4的不同尺寸。

在本实施例中，驱动装置包括回位弹簧(未示出)，该回位弹簧可将处于未驱动状态下的阀锥3带回打开的位置中。在此存在一个驱动装置(未示出)，该驱动装置可以使阀锥3沿两个相反的方向、即沿两个阀座7,8的方向移动。可选择性的可能性是，回位弹簧将阀锥3密封地带回上阀座8中。另外可选择性的可能性是，回位弹簧将阀锥3密封地带回下阀座7中。

由这些附图可以看出，阀锥3并不必须一件式地形成。这同样适用于产品流出套筒2，在上述情况下，该产品流出套筒2包括底部部件1的一部分(下方区域)。

环形间隙4具有上区段10，该上区段在特定的路径上具有几乎恒定的横截面。在后退运动的过程中，即在进入第二关闭位置的关闭过程中，阀锥3相应的区段11进入环形间隙4的上区段10中，该区段称为回吸区段。使用“回吸区段”的概念是因为通过该区段进入环形间隙4的上区段10使环形间隙4的下方区域中产生低压，即在朝向产品流出口5的区域中产生低压。因此，在灌装阀在第二关闭位置上关闭的情况下，在由弹性密封垫圈9和上阀座8形成的阀座下方，位于环形间隙4中的灌装产品被向上吸。由此显著地避免了在后退方向上关闭时阀体的滴灌倾向。

根据已灌注的灌装产品的粘度和表面张力，通过相应地调节环形间隙4的横截面以及横截面变化可以优化该效应，该环形间隙4又可以通过对产品流出套筒2的相应的选择而变化。

图1至3中示出的灌装阀因此实现了由例如用于高粘度灌装产品的向后关闭阀与例如用于低粘度灌装产品的向前关闭阀组成的组合。由于通过在后退密封时产生的低压降低了在高粘度灌装产品的灌装过程中固有的滴灌倾向，因此该灌装阀省去了滤网。因此通过本发明的灌装阀可以灌注含有纤维或含有浓浆的灌装产品。

因此得到了一种灌装阀，该灌装阀特别是能够以多种多样的方式使用并且通过该灌装阀能够灌装较大范围的灌装产品类型，由低粘度灌装产品到高粘度灌装产品直到含有纤维和含有浓浆的灌装产品。

阀锥3可以进入上述两个关闭位置，即，可以进入上阀座8和下阀座7。底部部件1形成上阀座8的部分仍属于产品流出套筒2。两个阀座7,8中的密封可以通过不同的材料组合实施，例如金属的、借助弹性体和/或借助热塑性塑料和/或它们的结合。这两个阀座7,8当然可以由不同的材料以及不同的形状实施，以此该阀在必要时还能够通用。

在图1至3中示出了以下的灌装阶段：在图1中，阀锥3向前关闭。在这种情况下，该阀锥3位于下方位置并且密封地容纳在下阀座7中。该密封通过下阀座7实现，该下阀座设置在产品流出套筒2中或者邻接产品流出套筒2。

图2示出了处于灌装位置的阀锥3。其中，阀锥3位于一个中间位置。灌装产品流经阀锥3的外部并且相应地通过阀锥3与产品流出套筒2之间形成的环形间隙4。

在图3中阀锥3位于后退关闭位置中。该密封通过上阀座8实现。通过返回至灌装通道的端部使定量体积的灌装产品回吸。该回吸通过在产品流出口5与上阀座8之间的环形间隙4中产生低压或者真空而实现。由此产生该低压，即，通过阀锥3的回吸区段11在其完全后退关闭之前进入环形间隙4限定的上区段10中。

在一个优选的扩展方案中，根据阀锥3的升降位置也可以通过上阀座8或环形间隙4与阀锥3相互作用实现环形间隙4不同的横截面。因此得到了，通过阀锥3的升降位置的变化可以实现进入待灌装容器中的灌装产品流的变化。这对于通过向前关闭阀灌装低粘度灌装产品是特别有意义的，因为在此灌装产品流可以特别有效地通过阀锥3的升降位置的变化而变化。因此，相应的驱动装置，例如通过步进发动机操控的驱动装置特别适用于阀锥3的升降位置的变化，从而在此可以以能够重现的方式移动到用于实现预设的灌装产品流的特定升降位置。

在不超出本发明的范围的情况下，只要能够应用，各个实施例中所描述的所有单个特征能够相互结合和/或替换。

附图标记列表

1底部部件

2产品流出套筒

3阀锥

4环形间隙

5产品流出口

6密封轮廓

7下阀座

8上阀座

9密封垫圈

10环形间隙的上区段

11回吸区段

12回位弹簧

Claims (10)

1.一种用于为待灌装容器灌注灌装产品的灌装阀，所述灌装阀具有用于将灌装产品注入待灌装容器中的产品流出口(5)和能够密封地容纳在第一阀座(7)中的阀锥(3)，通过所述阀锥(3)沿指向所述产品流出口(5)的灌装产品流的方向移动至所述第一阀座(7)中而用于关闭所述灌装产品流，其特征在于，

设置有用于密封地容纳所述阀锥(3)的第二阀座(8)，通过所述阀锥(3)沿反向于所述灌装产品流的方向移动至所述第二阀座(8)中而用于关闭所述灌装产品流。

2.根据权利要求1所述的灌装阀，其特征在于，所述阀锥(3)能够移动地设置在所述第一阀座(7)和所述第二阀座(8)之间。

3.根据权利要求1或2所述的灌装阀，其特征在于，所述阀锥(3)在其朝向所述第一阀座(7)的表面上具有能够与所述第一阀座(7)互补的、用于形成第一环状密封的轮廓，而在其朝向所述第二阀座(8)的表面上具有能够与所述第二阀座(8)互补的、用于形成第二环状密封的轮廓。

4.根据权利要求3所述的灌装阀，其特征在于，能够与所述第一阀座(7)和/或与所述第二阀座(8)互补的轮廓通过密封垫圈(9)形成。

5.根据权利要求4所述的灌装阀，其特征在于，能够与所述第一阀座(7)和/或与所述第二阀座(8)互补的轮廓通过由弹性体或热塑性塑料制成的密封垫圈(9)形成。

6.根据权利要求1所述的灌装阀，其特征在于，与所述第二阀座(8)相比，所述第一阀座(7)具有与所述产品流出口(5)更小的间距。

7.根据权利要求1所述的灌装阀，其特征在于，设置有回吸装置(10,11),在所述阀锥(3)移动进入所述第一阀座(7)和/或所述第二阀座(8)的过程中,所述回吸装置(10,11)至少在各个所述阀座(7,8)与所述产品流出口(5)之间产生低压。

8.根据权利要求1所述的灌装阀，其特征在于，为了使从所述产品流出口(5)流出的灌装产品流变化，所述阀锥(3)能够连续地在所述第一阀座(7)和所述第二阀座(8)之间定位。

9.根据权利要求1所述的灌装阀，其特征在于，所述阀锥(3)以气动的和/或电动的和/或机械的方式驱动。

10.根据权利要求1所述的灌装阀，其特征在于，所述阀锥(3)设置在产品流出套筒(2)中，为了调整灌装产品的不同流动速度，所述产品流出套筒(2)能够改变其横截面和/或能够更换。