CN101817493B - 换向控制阀、换向式定量灌装机及其灌装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种换向控制阀、换向式定量灌装机及其灌装方法，包括有机座和设置于机座上的供液装置，于供液装置下方依次设置有罩瓶装置和瓶体升降装置，进一步包括有换向控制阀，换向控制阀用于灌装时排气和灌装后抽真空控制液位。藉此，通过切换该换向控制阀的气流方向，而可实现灌装时的排气和灌装后的抽真空控制液位，此两动作可相互切换，结构简单，操作简便，有利于节约生产成本。以及，通过利用抽真空可快速地将盖过气管的物料抽走，使物料保持在接近气管下端的高度，而可更为精确地控制灌装量，改善灌装液位控制精度，有利于保证灌装之稳定可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及液体灌装设备领域技术，尤其是指一种换向控制阀、换向式定量灌装机及其灌装方法。
背景技术
灌装机乃一种用于将含气液体、不含气液体、膏状体各种装填物料灌装入瓶、罐、盒、桶或袋等各种包装容器中的机械设备，采用机械化灌装不仅可以提高劳动生产率，减少产品的损失，保证包装质量，而且可以减少生产环境与被装物料的相互污染。因此，目前灌装机已被广泛应用于医药、日化、食品及特殊行业工厂的自动化作业灌装生产。按灌装原理划分，灌装机包括有真空灌装机、常压灌装机、反压灌装机、负压灌装机或加压灌装机等。
然而，上述现有之灌装机虽可实现其灌装作业的基本功能，但是在实际使用时却发现其自身结构和使用性能上仍存在有诸多不足，未能达到最佳的使用效果和工作效能。其不足之处尤其体现在：在灌装过程中，灌装时的排气及灌装后的控制液位是两个不同的动作，对应这两个不同的动作传统方法是使用两个不同的装置实现，而且对于灌装后的控制液位，一般的简易装置很难做到快速而有效的精确控制，若需要做到液位的精确控制必须使用到电子装置等较为复杂的感应装置，从而提高了生产成本，不利用节约生产成本以及提高生产效率。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种换向控制阀、换向式定量灌装机及其灌装方法，其系通过利用一换向控制阀切换气流方向而可实现灌装时排气以及灌装后抽真空控制液位的功能。
本发明的另一目的是提供一种换向控制阀、换向式定量灌装机及其灌装方法，其具有更精确可靠而且快速之灌装定量能力。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种换向式定量灌装机，包括有机座和设置于机座上的供液装置，于供液装置下方依次设置有罩瓶装置和瓶体升降装置，进一步包括有换向控制阀，换向控制阀用于灌装时排气和灌装后抽真空控制液位，包括有
一阀体，该阀体内具有一空腔，阀体上设置有连通空腔的进气口、排气口和抽气口；该进气口连接有一可伸入瓶体内部的气管；该排气口连通供液装置的背压区或者直接与外界大气连通，用于灌装时的排气；该抽气口连接抽真空管路，用于灌装后抽真空控制液位；
两阀芯，该两阀芯设置于前述空腔内，分别用于封堵排气口和抽气口；
一阀芯控制装置，该阀芯控制装置用于控制两阀芯移动而对应打开或封堵排气口和抽气口，该阀芯控制装置包括有板状体、驱动装置和弹性复位装置；该板状体位于两阀芯的同一侧，于板状体的一侧设置有高位和低位；该驱动装置为两凸轮，该两凸轮固装于机座上，两凸轮与板状体相抵触并分别位于板状体的上方和下方，由该驱动装置控制板状体移动，随板状体的上下移动使得两阀芯的一端交替与板状体的高位相抵触而促使对应之阀芯向一侧移动；该弹性复位装置作用于两阀芯的另一端而促使两阀芯向另一侧反向复位移动；
当由阀芯控制装置控制阀芯封堵抽气口而打开排气口时，排气口与进气口连通，用于灌装过程的排气；
当由阀芯控制装置控制阀芯打开抽气口而封堵排气口时，抽气口与进气口连通，用于灌装完毕后抽真空控制液位。
作为一种优选方案，所述弹性复位装置为一压力弹簧，该压力弹簧的一端抵推于阀芯的端面上，压力弹簧的另一端则抵推于阀体内壁面上。
作为一种优选方案，所述供液装置包括有储液罐和灌装控制阀，储液罐中设置有出料口，灌装控制阀用于控制出料口的打开与关闭；该灌装控制阀包括有活动阀体、固定塞体和压力弹簧；该活动阀体内设置有连通储液罐内部的腔体，活动阀体同时设置有连通该腔体的灌装出口；该固定塞体固装于腔体中，活动阀体相对固定塞体移动而打开或者关闭灌装出口；该压力弹簧的一端抵推于储液罐上，压力弹簧的另一端抵推于活动阀体上，压力弹簧用于使活动阀体自动复位。
作为一种优选方案，所述瓶体升降装置包括有气缸、活塞杆和瓶体托架，由该气缸驱动瓶体托架沿活塞杆上下直线移动。
一种换向控制阀，包括有一阀体，该阀体内具有一腔体，于阀体上设置有连通腔体的入口和至少两出口，对应于每一出口设置有可用于封堵该出口的阀芯，进一步包括一阀芯控制装置，该阀芯控制装置用于控制阀芯移动而对应打开或封堵各出口，该阀芯控制装置包括有板状体、驱动装置和弹性复位装置；该板状体位于两阀芯的同一侧，于板状体的一侧设置有高位和低位；该驱动装置为两凸轮，两凸轮与板状体相抵触并分别位于板状体的上方和下方，由该驱动装置控制板状体移动，随板状体的上下移动使得两阀芯的一端交替与板状体的高位相抵触而促使对应之阀芯向一侧移动；该弹性复位装置作用于两阀芯的另一端而促使两阀芯向另一侧反向复位移动。
作为一种优选方案，所述阀芯控制装置包括有板状体、驱动装置和弹性复位装置；该板状体位于阀芯的一侧，于板状体的一侧设置有高位和低位，由该驱动装置控制板状体移动，随板状体的移动使得阀芯的一端与板状体的高位相抵触而促使阀芯向一侧移动；该弹性复位装置作用于阀芯的另一端而促使阀芯向另一侧反向复位移动。
作为一种优选方案，所述弹性复位装置为一压力弹簧，该压力弹簧的一端抵推于阀芯的端面上，另一端则抵推于阀体的内壁面上。
一种灌装方法，其系通过打开供液装置的灌装控制阀对瓶体进行灌装，灌装过程中利用一换向控制阀来进行排气和控制液位，该换向控制阀包括有一阀体，该阀体内具有一腔体，于阀体上设置有连通腔体的入口和至少两出口，对应于每一出口设置有可用于封堵该出口的阀芯，进一步包括一阀芯控制装置，该阀芯控制装置用于控制阀芯移动而对应打开或封堵各出口，该阀芯控制装置包括有板状体、驱动装置和弹性复位装置；该板状体位于两阀芯的同一侧，于板状体的一侧设置有高位和低位；该驱动装置为两凸轮，两凸轮与板状体相抵触并分别位于板状体的上方和下方，由该驱动装置控制板状体移动，随板状体的上下移动使得两阀芯的一端交替与板状体的高位相抵触而促使对应之阀芯向一侧移动；该弹性复位装置作用于两阀芯的另一端而促使两阀芯向另一侧反向复位移动；其中，灌装时，利用换向控制阀来切换气流方向，使瓶体通过气管与供液装置的背压区或外界接通进行排气；灌装到位时，关闭灌装控制阀停止灌装，同时利用换向控制阀来切换气流方向，使瓶体通过气管与抽真空管路接通进行抽气，并抽走盖过气管下端的物料，使物料保持在接近气管下端面的高度，实现液位的精确控制。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
一、通过利用一换向控制阀进行气流的切换控制，而可实现灌装时的排气和灌装后的抽真空控制液位，此两动作可相互切换，结构简单，操作简便，有利于节约生产成本。
二、通过利用抽真空可快速地将盖过气管的物料抽走，使物料保持在接近气管下端的高度，而可更为精确地控制灌装量，改善灌装液位控制精度，有利于保证灌装之稳定可靠性。
三、本发明之换向定量灌装机还具有方便储液罐以及灌装控制阀清洗的优点。广泛适用于果汁、茶饮料、液态奶、蔬菜汁、运动饮料、矿泉水、矿物质水、含气饮料或啤酒等各种灌装介质的自动灌装，以及各种PET瓶或玻璃瓶的灌装作业。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明：
附图说明
图1是本发明之实施例的整体结构示图，图中瓶体处于下降位置；
图2是图1的另一工作状态示图，图中瓶体上升至准备灌装位置；
图3是本发明之实施例中换向控制阀的主体放大结构示图；
图4是图3的另一工作状态示图；
图5是图3的再一工作状态示图。
附图标识说明：
10、储液罐 11、出料口
20、灌装控制阀 21、上阀体
22、下阀体 221、灌装出口
23、压力弹簧 24、固定塞体
25、空腔 30、瓶体升降装置
31、气缸 32、活塞杆
33、瓶体托架 40、换向控制阀
41、阀体 411、空腔
412、进气口 413、排气口
414、抽气口 42、阀芯
43、阀芯控制装置 431、板状体
4311、高位 4312、低位
432、凸轮 433、压力弹簧
44、密封圈 50、瓶体
60、总排气阀 70、罩瓶装置
80、气管 101、机座
具体实施方式：
请参照图1至图5所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，包括储液罐10、灌装控制阀20、瓶体升降装置30、换向控制阀40。
其中，该储液罐10固装于机座101上，储液罐10作为一种供液装置的组成部分用于储存需要被灌装入瓶体50内的各种水、果汁、饮料或可乐等物料。于该储液罐10的下端设置有一出料口11，于储液罐10的上方进一步设置有总排气阀60，该总排气阀60连通储液罐10内部，用于灌装时的总排气。
该灌装控制阀20安装于前述储液罐10之出料口11下方，用于控制出料口11之打开与关闭。该灌装控制阀20包括有上阀体21、下阀体22、压力弹簧23以及固定塞体24。该上阀体21固装于储液罐10上，下阀体22为可活动阀体，该上阀体21和下阀体22对接围合形成一腔体25，该腔体25连通储液罐10。该下阀体22上同时设置有连通腔体25的灌装出口221。该压力弹簧23的一端抵推于上阀体21上，压力弹簧23的另一端抵推于下阀体22上。该下阀体22可相对上阀体21移动，并可由压力弹簧23复位。该固定塞体24固装于腔体25中，用于封堵灌装出口221。当用瓶体50之瓶口将下阀体22顶起时，灌装出口221打开，储液罐10内之物料通过灌装出口221流入瓶体50内，当瓶体50远离下阀体22时，由压力弹簧23使下阀体22复位，固定塞体24封堵住灌装出口221而停止灌装。此外，于下阀体22之灌装出口221的下方固设有一罩瓶装置70，该罩瓶装置70与瓶体50之瓶口外缘形成密封，进而实现密封灌装，以保证灌装品质。
该瓶体升降装置30设置于储液罐10的下方，用于实现瓶体50的升降，控制瓶体50的工作高度而接近顶开灌装控制阀20进行物料的灌装或者远离灌装控制阀20停止灌装，同时亦用于自动更换瓶体50以实现快速批量灌装的功效。瓶体升降装置30包括有气缸31、活塞杆32和瓶体托架33，由该气缸31驱动瓶体托架33沿活塞杆32上下直线移动，利用该瓶体托架32的上下滑动来带动瓶体50的升降。
该换向控制阀40包括有一阀体41、两阀芯42和一阀芯控制装置43。
其中，该阀体41固装于前述储液罐10的顶部，阀体41内具有一空腔411，同时，于阀体41上设置有连通空腔411的进气口412、排气口413和抽气口414。该进气口412连接有一可伸入瓶体50内部的气管80，本实施例中的气管80穿过前述之固定塞体24延伸到瓶体50内部，不以为限。该排气口413连通前述储液罐10的内部，用于灌装时的排气。该抽气口414连通抽真空管路，用于灌装后抽真空控制瓶体50内的液位。
该两阀芯42并排设置于前述空腔411内，其中，位于上侧的阀芯42用于封堵抽气口414，而位于下侧的阀芯422用于封堵排气口413。同时，为使两阀芯42与抽气口414或排气口413可以形成较好的密封性能，于阀芯42上设置有密封圈44。
该阀芯控制装置43用于控制两阀芯42移动而对应打开或封堵排气口413和抽气口414，本实施例中的阀芯控制装置43包括有一板状体431、两凸轮432和两压力弹簧433，但不局限于此。其中，该板状体431位于阀芯42的左侧，于板状体431的右侧面上设置有高位4311和低位4312。该两凸轮432用于驱动板状体431移动，两凸轮432系固装于机座101上，并且两凸轮432与板状体431接触分别位于板状体431的上方和下方。由该两凸轮432驱动而控制板状体431垂直于阀芯42的移动方向上下移动，随板状体431的上下移动使得阀芯42的左端面与板状体431的高位4311相抵触而促使阀芯42向右侧移动，阀芯42向右侧移动可实现排气口413或抽气口414的打开。该压力弹簧433的一端抵推于阀芯42的右端面上，压力弹簧433的另一端则抵推于前述阀体41的内壁面上，压力弹簧433用于促使阀芯42向左侧反向复位移动而封堵排气口413或者抽气口414。
如图3，当由该阀芯控制装置43控制板状体431使上侧的阀芯42处于低位4312而下侧的阀芯42处于高位4311时，排气口413被打开，而抽气口414被封堵，排气口413与进气口412连通，用于灌装过程的排气，利用物料的自重进行灌装入瓶体50内部。
如图4，当由该阀芯控制装置43控制板状体431使两阀芯42同时处于低位4312是，排气口413和抽气口414同时被封堵，灌装无法进行排气，灌装停止。
如图5，当由该阀芯控制装置43控制板状体431使上侧的阀芯42处于高位4311而下侧的阀芯42处于低位4312时，排气口413被封堵，而抽气口414被打开，抽气口414与进气口412连通，用于灌装完毕后的抽真空，并利用抽真空抽走气管80下端的物料，使物料保持在接近气管80下端面的高度，实现液位的精确控制。
使用时，本实施例之灌装过程利用换向控制阀40可实现灌装时的排气和灌装后的抽真空控制液位两动作的切换，具体工作过程和原理如下：开始灌装之前，首先需要于储液罐10灌入足够量的物料，此时，如图1所示，该灌装控制阀20之固定塞体24封堵住灌装出口221上，关闭灌装出口221，没有物料流出。
开始灌装时，如图2所示，首先，利用换向控制阀40来切换气流的方向，切换的方法是：由阀芯控制装置43控制阀芯42，使板状体431向上移动，如图3，当板状体431向上移动到极限位置时，该上侧的阀芯42处于低位4312而封堵住抽气口414，而该下侧的阀芯42则处于高位4311而打开排气口413，此时，排气口413与进气口412连通。接着，使用瓶体升降装置30托起瓶体50，瓶体50之瓶口顶于罩瓶装置70的下方并与外界形成密封，气管80伸入瓶体50内部。继续施加力度将下阀体22顶起，灌装出口221由此被打开，物料利用自重流入到瓶体50内部中，而瓶体50内之空气则通过气管80先后流经换向控制阀40和储液罐10内部，并最终通过总排气阀60排出。此外，换向控制阀40的该种排气状态可以应用于清洗储液缸10，只需往储液缸10注入水或其他清洗液，即进行自循环清洗。
当瓶体50内之物料的液位升高至接触到气管80的下管口时，气管80下端被液体封闭，由于瓶体50内的气体无法再通过气管80排出，灌装被停止。然后，控制瓶体升降装置30下降，瓶体50远离下阀体22，由压力弹簧23使下阀体22复位，固定塞体24封堵住灌装出口221而关闭灌装控制阀，然后瓶体继续下降，直至瓶口距离罩瓶装置70的密封面约1至2mm时，切换气流方向，切换的方法同样是由阀芯控制装置43控制阀芯42，板状体431向下移动，如图4，使两阀芯42都处于低位4312，排气口413和抽气口414同时被封堵，然后继续将换向控制阀40切换到第三种状态进入抽真空控制液位，方法同样是由阀芯控制装置43控制阀芯42，如图5，使上侧的阀芯42处于高位4311而打开抽气口414，而该下侧的阀芯42则处于低位4312而封堵住排气口413，此时，抽气口414与进气口412连通，由于抽气口414同时与抽真空管路相连，即进入了抽真空状态中，盖过气管80下端的物料即被抽走，此步骤可以使物料保持在接近气管80下端面的高度，实现液位的精确控制。此外，换向控制阀40的该种状态可应用于清洗灌装控制阀20中，清洗液由储液缸10进入灌装控制阀20并流入到瓶体50中，再经气管80由抽真空管路将清洗的污垢排出即可。
最后，瓶体50内的液位被稳定，瓶体50继续远离灌装控制阀20至瓶口完全脱离气管80，再由输瓶星轮将灌装好饮料的瓶体50送至别处。
换向控制阀40的以上三种状态之间可依需要循环切换。
综上所述，本发明的设计重点在于，主要系利用一换向控制阀进行气流方向的切换，利用这一装置便可实现灌装时的排气和灌装后的抽真空控制液位，此两动作可相互切换，结构简单，操作简便，有利于节约生产成本。其次，通过利用抽真空可快速地将盖过气管的物料抽走，使物料保持在接近气管下端的高度，而可更为精确地控制灌装量，改善灌装控制精度，有利于保证灌装之稳定可靠性。此外，本发明之换向定量灌装机还具有方便储液罐以及灌装控制阀清洗的优点。广泛适用于果汁、茶饮料、液态奶、蔬菜汁、运动饮料、矿泉水、矿物质水、含气饮料或啤酒等各种灌装介质的自动灌装，以及各种PET瓶或玻璃瓶的灌装作业。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种换向式定量灌装机，包括有机座和设置于机座上的供液装置，于供液装置下方依次设置有罩瓶装置和瓶体升降装置，其特征在于：进一步包括有换向控制阀，换向控制阀用于灌装时排气和灌装后抽真空控制液位，包括有
一阀体，该阀体内具有一空腔，阀体上设置有连通空腔的进气口、排气口和抽气口；该进气口连接有一可伸入瓶体内部的气管；该排气口连通供液装置的背压区或者直接与外界大气连通，用于灌装时的排气；该抽气口连接抽真空管路，用于灌装后抽真空控制液位；
两阀芯，该两阀芯设置于前述空腔内，分别用于封堵排气口和抽气口；一阀芯控制装置，该阀芯控制装置用于控制两阀芯移动而对应打开或封堵排气口和抽气口，该阀芯控制装置包括有板状体、驱动装置和弹性复位装置；该板状体位于两阀芯的同一侧，于板状体的一侧设置有高位和低位；该驱动装置为两凸轮，该两凸轮固装于机座上，两凸轮与板状体相抵触并分别位于板状体的上方和下方，由该驱动装置控制板状体移动，随板状体的上下移动使得两阀芯的一端交替与板状体的高位相抵触而促使对应之阀芯向一侧移动；该弹性复位装置作用于两阀芯的另一端而促使两阀芯向另一侧反向复位移动；
当由阀芯控制装置控制阀芯封堵抽气口而打开排气口时，排气口与进气口连通，用于灌装过程的排气；
当由阀芯控制装置控制阀芯打开抽气口而封堵排气口时，抽气口与进气口连通，用于灌装完毕后抽真空控制液位。
2.根据权利要求1所述的换向式定量灌装机，其特征在于：所述弹性复位装置为一压力弹簧，该压力弹簧的一端抵推于阀芯的端面上，压力弹簧的另一端则抵推于阀体内壁面上。
3.根据权利要求1所述的换向式定量灌装机，其特征在于：所述供液装置包括有储液罐和灌装控制阀，储液罐中设置有出料口，灌装控制阀用于控制出料口的打开与关闭；该灌装控制阀包括有活动阀体、固定塞体和压力弹簧；该活动阀体内设置有连通储液罐内部的腔体，活动阀体同时设置有连通该腔体的灌装出口；该固定塞体固装于腔体中，活动阀体相对固定塞体移动而打开或者关闭灌装出口；该压力弹簧的一端抵推于储液罐上，压力弹簧的另一端抵推于活动阀体上，压力弹簧用于使活动阀体自动复位。
4.根据权利要求1所述的换向式定量灌装机，其特征在于：所述瓶体升降装置包括有气缸、活塞杆和瓶体托架，由该气缸驱动瓶体托架沿活塞杆上下直线移动。
5.一种换向控制阀，其特征在于：包括有一阀体，该阀体内具有一腔体，于阀体上设置有连通腔体的入口和至少两出口，对应于每一出口设置有可用于封堵该出口的阀芯，进一步包括一阀芯控制装置，该阀芯控制装置用于控制阀芯移动而对应打开或封堵各出口，该阀芯控制装置包括有板状体、驱动装置和弹性复位装置；该板状体位于两阀芯的同一侧，于板状体的一侧设置有高位和低位；该驱动装置为两凸轮，两凸轮与板状体相抵触并分别位于板状体的上方和下方，由该驱动装置控制板状体移动，随板状体的上下移动使得两阀芯的一端交替与板状体的高位相抵触而促使对应之阀芯向一侧移动；该弹性复位装置作用于两阀芯的另一端而促使两阀芯向另一侧反向复位移动。
6.根据权利要求5所述的一种换向控制阀，其特征在于：所述弹性复位装置为一压力弹簧，该压力弹簧的一端抵推于阀芯的端面上，另一端则抵推于阀体的内壁面上。
7.一种灌装方法，其系通过打开供液装置的灌装控制阀对瓶体进行灌装，其特征在于：灌装过程中利用一换向控制阀来进行排气和控制液位，该换向控制阀包括有一阀体，该阀体内具有一腔体，于阀体上设置有连通腔体的入口和至少两出口，对应于每一出口设置有可用于封堵该出口的阀芯，进一步包括一阀芯控制装置，该阀芯控制装置用于控制阀芯移动而对应打开或封堵各出口，该阀芯控制装置包括有板状体、驱动装置和弹性复位装置；该板状体位于两阀芯的同一侧，于板状体的一侧设置有高位和低位；该驱动装置为两凸轮，两凸轮与板状体相抵触并分别位于板状体的上方和下方，由该驱动装置控制板状体移动，随板状体的上下移动使得两阀芯的一端交替与板状体的高位相抵触而促使对应之阀芯向一侧移动；该弹性复位装置作用于两阀芯的另一端而促使两阀芯向另一侧反向复位移动；其中，灌装时，利用换向控制阀来切换气流方向，使瓶体通过气管与供液装置的背压区或外界接通进行排气；灌装到位时，关闭灌装控制阀停止灌装，同时利用换向控制阀来切换气流方向，使瓶体通过气管与抽真空管路接通进行抽气，并抽走盖过气管下端的物料，使物料保持在接近气管下端面的高度，实现液位的精确控制。
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