CN1291154A - 灌装方法和灌装装置 - Google Patents

Abstract

用液体灌装容器(1)的灌装装置(100),有一灌装导管(15),该灌装导管(15)连接到贮槽上。在承载装置(10)上,设置有一个可变形的管道(20)和一个挤压装置(30),上述可变形的管道(20)在导管(15)中形成节流部分(22),而挤压装置(30)沿着管道设置并适合于对管道(20)的侧边起作用,而且当操纵关闭导管时,挤压装置(30)适合于反向运动,以便在该挤压装置(30)下游的导管(15)中产生一低于大气压的压力。灌装装置还有一仪表,用于计量排出的液体量。在一种灌装容器的方法中,导管(15)利用挤压装置(30)打开,使该挤压装置(30)移动离开挤压位置,并计量输送到容器(1)的液体量,随后使挤压装置(30)返回到挤压位置,挤压装置反向运动,以便在挤压装置(30)下游的导管(15)中产生一低于大气压的压力。

Description

灌装方法和灌装装置

发明领域

本发明涉及一种用液体灌装容器的方法，及用液体灌装容器的灌装装置。

背景技术

用液体如乳制品灌装容器，现在已对卫生环境提出了很高要求。当制品含有能够繁殖并危害健康的细菌时，要求有无菌条件。

现行使用的用液体灌装容器的方法，基于将液体贮存在主槽中。为了将合适的液体量输送到每个容器中，首先将液体从主槽输送到许多个分开的平衡槽中。然后再将液体从平衡槽输送到容器中。在平衡槽中，特别是在拐角处和沿着液体停止流动的边缘，及通向和离开槽的连接中，液体中的细菌易于生长和繁殖，而细菌的生长和繁殖可能会产生有害健康的细菌培养体(culture)。这意味着必须连续地清洁大量平衡槽，以便达到无菌环境，并避免由最终产品例如牛奶中的细菌所造成的对健康有害。

各平衡槽在许多情况下都安装有液面监测器(Level monitor)，它监测从主槽中输送出合适的液体量。液体通过管道在各槽之间输送，并且用阀来控制流量，其中细菌培养物也会生长。

发明概述

本发明的目的是消除或减少在包装液体食品时，现有技术中存在的卫生问题。

本发明的另一个目的是提供一种用液体灌装容器的简单装置。

这些目的分别利用按照权利要求1和8所述的方法和装置来达到。

按照本发明，液流在灌装时如此用一挤压装置控制，该挤压装置对一可变形的管道起作用，并且当它返回挤压位置时反向运动，以便在挤压位置下游的管道中产生一低于大气压的压力。

这种阀结构消除了液体的滞留积聚，在液体滞留积聚的地方，细菌会急剧繁殖。

挤压装置紧贴着可变形管道的返回，包括通过使挤压装置反向运动到挤压位置，在该挤压装置下游的管道中产生反吸作用的步骤。当液体停止流动时，管道中的反吸作用使液体保持在管道的下面部分，因而防止了滴漏。

按照一个优选实施例，管道有一自动关闭的管嘴，该管嘴插入容器中，以便让液体流入该容器。这减少了在液体输送到容器中期间液体泄漏的危险。管嘴和容器之间的良好配合避免了液体与外界环境接触。最好是，管嘴用弹性可变形的材料制造。结果，它的自动关闭功能通过以这种方式设计它，以致当施加压力时，它的出口打开，亦即通过接通液流来完成。最好是，管嘴入口的横截面孔口比处于完全打开状态时管嘴出口的横截面孔口要大。这造成管嘴中压力高于大气压。这种高于大气压的压力与管嘴的弹性变形一起，保证额外改善了管嘴和容器之间的配合。

管道中的反吸作用也使管嘴的口关闭，这就防止了在灌装操作之间的期间液体与外界环境接触。

通过用仪表计量输送到容器中的液体量，能够控制挤压装置对管道的挤压作用，并用合适量的液体灌装容器。

因此，对平衡槽的需要取消了，因为平衡槽有细菌可能生长的表面和边缘，并且取消平衡槽变得更容易保持无菌环境。当管道被挤压时，阻止了液体的流动，同时不会形成任何细菌培养物能够生长的边缘或表面。当液流再次接通时，没有滞留液体留下的地方。按照本发明，提供一种装置，该装置在结构方面能制造得比上述包括平衡槽的结构显著地更为简单。

可变形的管道能通过经受不同程度的外部压力，来改变液体到容器的流量，这使它能够减少液体通过的阀数目，并使清洁变得更方便。当要求保持卫生环境时，管道便于清洁并能快速放回原处。

按照本发明的方法和装置，还使它能将气态添加剂加到液体中。迄今为止，由于在尤其是平衡槽中很多的泄漏，这已经造成了困难。例如，希望能加少量二氧化碳到牛奶中来改善它的耐贮性。若用上述灌装方法，这是很难以合理的成本来达到，因为这种添加法伴随着大量的二氧化碳泄漏。

本发明的优选实施例从所附权利要求中可明显看出。

在本发明的优选实施例中，液体量的计量包括与导管打开同时开始计量的步骤和当已计量达到预定量时停止计量的步骤。特别优选的是，随着计量到预定的量而将导管关闭。因此，输送的液体量被精确控制。

计量输送到容器中液体量的一种优选方法，包括计量液体从槽流到容器期间经过时间的步骤。让液体流经管道的时间，决定将多少液体输送到容器中。如果使液体通过管道的压力保持基本上固定不变，则以时间为基础的计量将是很方便和很有用的。

计量输送到容器中液体量的另一种优选方法，包括用流量计计量通过灌装导管的液体流量并同时计算输送量的步骤。

计量输送到容器中液体量的第三种优选方法，包括将容器与已输送到容器中的液体量一起称重的步骤。

通过打开灌装导管使液体流入容器的步骤，有利地包括在液体输送到容器中时将气体供给流动液体的步骤。然后将气体供给装置设置在导管中，用于在灌装期间直接将气体供给到液体中。供给气体与容器的最终灌装有关，导致消耗气体的总量减少，因为损耗显著地比迄今为止所用方法中的损耗要小。减少气体消耗导致成本降低及使新的应用领域变成实际这一事实。

对附图的简要说明

现在将参照附图更详细地说明本发明，这些附图用于作为例子说明目前优选实施例。

图1是灌装装置的侧视图，为更清楚起见，拆除了某些部件。

图2是沿着图1中线段Ⅱ-Ⅱ所作的灌装装置纵剖面图。

图3是与灌装装置有关的管嘴剖视图。

图4是灌装装置的方框图。

对优选实施例的说明

图1是用于灌装容器的装置100在容器输送薄片(web)移动方向上看的侧视图，该装置优选地用于用液体灌装容器。下面将以牛奶为标准来说明该装置，但该装置也适用于其它液体和粉状物质。

灌装装置100包括一个机架40和一个垂直可调的承载装置10，该承载装置10设置在机架40上并以升起的位置示出。此外，灌装装置100包括灌装导管15和挤压装置30，灌装导管15连接到贮槽上(未示出)，并包括一可变形管道20，该可变形管道20在其下端处有一灌装管嘴25，挤压装置30绕管道20的节流部分22设置，并包括支承装置31和挤压件32，该支承装置31设置在管道20的第一侧边处，而挤压件32设置在管道20的对面侧边处。为了更清楚起见，图1中灌装装置100的许多元件都已省去了。

挤压装置30的支承装置31固定式连接到承载装置10上并形成一个面向管道20的凹曲形挤压面33。挤压件32是圆形，并以不对称式绕枢轴转动的方式悬挂在承载装置10的下面。因此，挤压件32形成一个面向管道20和支承装置31的凹形挤压面34。挤压件32可按双箭头35所示的方式绕枢轴旋转，并因此通过在下游和朝外离开管道20的合成运动打开导管15，及通过在上游和向内朝向管道20的合成运动关闭导管15。由于在合成的挤压运动和上游运动下产生关闭，所以在挤压装置30下游的管道20中产生低于大气压的压力，因而防止了在导管15关闭时的滴漏。

承载装置10承载管道20和挤压装置30，它在机架40中以这种方式垂直可调，以便能将灌装管嘴25插入容器1的导管装置16中开始灌装操作，并能在装满之后从容器1的导管装置16中取出。

在机架40上，设置有一个打开装置50，该打开装置50取两个可绕枢轴旋转的打开臂52的形式，在臂52的端部安装了吸盘(sectioncup)54。吸盘连接到真空源上。利用打开臂52，通过将吸盘54绕枢轴旋转到容器1导管装置16的侧边上，然后将低于大气压的压力加到吸盘54上，同时使打开臂稍微向外绕枢轴旋转，导管装置16如此打开，以便能将灌装管嘴52插入导管装置中，这是通过向下移动承载装置来完成的。

图1还示出一对输送臂45，它们设置在可旋转的输送杆46上，该输送杆46适合于往复运动。当如图2所示，输送容器1的一个薄片210时，输送臂45绕枢轴旋转，以便接触薄片210，随后输送杆46在薄片210的移动方向上完成打击运动(striking motion)，以便移动薄片210。结果，输送臂45绕枢轴旋转离开薄片210，而输送杆46返回起始位置，以便重复此操作。

图2是如图1所示的灌装装置100的侧视图。在该图中，为清楚起见，也已省去了某些元件。图2中示出一个小室60，该小室围绕灌装管嘴25和容器1的导管装置16设置，以便提供一个无菌灌装的环境。小室60包括：一个轨道62，导管装置16在该轨道62中被导向；一个波纹管64，它环绕灌装管嘴25；和一个供无菌气体如热的无菌空气用的输出导管66。

图2还示出软塑料制的容器1薄片210，该薄片210在箭头3的方向，亦即薄片的移动方向上输送到灌装装置100中。容器1是可收缩的并包括软的壁，该软的壁相互连接，以便形成小室，小室的体积取决于各壁的相对位置。导管装置16设置在两个侧壁之间，并从该室延伸到容器1的外部。在位置A，示出一封合式容器，该容器1的导管装置16封合在其外端部分18中。在轨道16中安装一个带电动机74和旋转刀片72的切割装置70，以便通过切断导管装置16的封合端部分18来打开容器1，切割装置70设置在薄片210的每一侧边上，并且只示出其中一个。

在切割装置70之后，在移动方向3上看，有一具有灌装导管15灌装管嘴25的灌装岗位，而再向前一步，有一封合岗位(未示出)，该封合岗位包括两个热压夹紧装置(hot press jaw)82，以便封合装满了的容器1的导管装置16。

轨道62是细长的，并具有一个基本上是垂直矩形的横截面，轨道有一槽63，该槽63在轨道的下侧形成，并且导管装置16在该槽63中被导向。槽63靠近灌装管嘴25，该灌装管嘴25扩展成一椭圆形的口，以便提供导管装置16的口，并将灌装管嘴25插入导管装置16的口中。此外，轨道62包括靠近灌装管嘴25的一个圆筒形连接部分68，该连接部分68设置在轨道的上侧并供波纹管64用。

灌装管嘴25在图2和3中更详细示出，该灌装管嘴25有一细长横截面的端头部分26，管嘴25在其横向方向上向一头逐渐变细成一细长的出口27，该出口27具有对置的边缘部分28，它们相互接合。正如从图2中明显看到的，端头部分26在细长横截面的纵向方向上也稍微变细。灌装管嘴25用弹性可变形材料如弹性塑料，优选的是用硅橡胶制造，并且它是自动关闭的，亦即出口27的各边缘部分28相互接合，以便在不施加外力时将出口27密封。这种外力的施加例如是通过接通液流这样使液体压力能打开管嘴来达到的，管嘴的出口27处于完全打开状态时比管嘴的入口24小。这造成管嘴25中的压力超过大气压，因此管嘴膨胀并紧贴着容器1的导管装置。灌装管嘴在其面向远离端头部分26的端部处，有一连接部分29，它连接到灌装导管15上。这样设计的灌装管嘴25特别适合于插入容器1的导管装置16中，并贴着导管装置的内部密封。

如图4所示，灌装装置100还包括一个控制装置2，该控制装置2用挤压装置30控制导管的开和关。控制装置2还连接到用于计量液体通过量的仪表4上。控制装置2适合于当导管15打开时同时开始计量，并随着测量到一预定的量而关闭导管15。正如下面将要更详细说明的，仪表4能够按许多不同方法的其中之一进行设计，例如：用于在灌装期间称容器1的重量；计量流经导管15的体积或计量导管打开之后经过的时间。

在灌装装置100的操作中，无菌气体经由输送管道66流入波纹管64并进而流入轨道62。然后气体经由槽63排出。波纹管64允许在围绕灌装管嘴的灌装场所处有一无菌环境，而同时管嘴可以无阻碍地升降。用小室60以方便而可靠的方式保证灌装在无菌环境中发生。

当灌装一空的并事先消过毒的容器1时，首先将该容器插入轨道62内的无菌环境中，随后在切割装置70中将容器1打开，在这一阶段，容器1是折叠起来并且是空的。然后将打开的容器输送到灌装管嘴25处，在灌装管嘴25附近，打开装置50扩张导管装置16，并且灌装管嘴25向下移动并进入导管装置16。在这种连接中，挤压装置30打开，并用牛奶灌满容器1，用牛奶装满容器1使容器1的体积增加，仪表4开始计量供给容器的液体量。当测到一预定的量时，挤压装置30随之关闭。在关闭时，在靠近灌装管嘴25的管道中形成低于大气压的压力，因此将它的出口27密封。然后将容器1进一步输送到封装场所80，在此处再次将容器1封合。

在一种优选方法中，是通过借助于称重装置(未示出)计量来进行计量操作，容器1安放在该称重装置上，或是在灌装作业期间悬挂在称重装置下面。当容器达到预定重量时，将一信号送到控制装置2，该控制装置2再控制挤压装置关闭。

在另一个优选实施例中，通过一个带计算装置(未示出)的流量计(未示出)计量流经导管15的体积来进行计量操作，该计算装置连接到流量计上并适合计算通过的体积，而且当达到了预定体积时，将一信号发送到控制装置2上。

在本发明的一个更优选的实施例中，通过计量从挤压装置打开时起经过的时间来进行计量操作。在一预定的时间点时，将信号发送到控制装置。在此实施例中，利用这一事实，即当挤压装置打开时，经由导管的流量比较恒定。在一特别优选的实施例中，将称重装置设置在灌装场所之后用于检验称重情况。必要时，在偏离预定体积情况下进行反馈耦合，用于预定时间的任一调节。

在灌装装置的优选实施例中，在灌装导管中设置用于供给二氧化碳的装置。特别优选的是，将此供给装置以这种方式连接到控制装置上，以便只有当导管打开和液体流入容器时，供给才直接出现在导管中。

Claims (14)

1．通过灌装导管(15)用来自贮槽的液体灌装容器(1)的方法，其特征在于：包括以下步骤：

通过从一挤压位置移动作用在管道(20)侧边上的挤压装置(30)，打开节流部分(22)中的导管(15)，导管(15)被夹在该节流部分(22)中，并且其中导管(15)包括可变形管道(20)，

计量转移到容器(1)中的液体量，和

通过使挤压装置(30)返回挤压位置，关闭导管(15)，挤压装置反向式运动，以便在挤压装置(30)下游的导管(15)中，产生低于大气压的压力。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于：计量液体量的步骤包括：与打开导管(15)同时开始计量操作的步骤；和已经计量到预定量时停止计量操作的步骤。

3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：关闭导管(15)的步骤，是随着计量到预定的量而进行。

4．如权利要求1-3其中之一所述的方法，其特征在于：计量液体量的步骤，包括计量导管(15)已打开后通过的时间。

5．如权利要求1-3其中之一所述的方法，其特征在于：计量液体量的步骤，包括计量导管(15)中的液流。

6．如权利要求1-3其中之一所述的方法，其特征在于：计量液体量的步骤，包括在灌装操作期间给容器称重。

7．如前述权利要求其中之一所述的方法，其特征在于：当导管(15)打开时，将气体供给到流动的液体中。

8．用液体灌装容器(1)的灌装装置(100)，包括一根连接到贮槽上的导管(15)，其特征在于：

一个节流部分(22)，它与导管有关联并包括可变形管道(20)，

一个挤压装置(30)，该挤压装置(30)沿着管道(20)设置并适合在管道(20)的各侧边上起作用，而且当操纵关闭该管道时，挤压装置(30)适合于反向运动，以便在其下游的导管(15)中产生低于大气压的压力，和

一个仪表，它用计量排出的液体量。

9．如权利要求8所述的灌装装置，具有一个控制装置，该控制装置连接到挤压装置(30)和仪表上，并用来控制液体的供给。

10．如权利要求8或9所述的灌装装置，其特征在于：挤压装置(30)包括一个支承装置(31)和一个挤压装置(32)，该支承装置(31)设置在管道(20)的第一侧边处，而挤压装置(32)设置在管道(20)的对面侧边处，并且它紧贴着支承装置(31)活动，以便挤压管道(20)。

11．如权利要求10所述的灌装装置，其特征在于：支承装置(31)是细长的，而挤压装置(32)是可绕枢轴转动的，挤压装置(32)具有一个面向管道(20)的圆形表面(34)。

12．如权利要求8-11其中之一所述的灌装装置，其特征在于：一个灌装管嘴(21)，它安装在管道的一端处，并具有一自动关闭的出口(27)，及在灌装容器(1)时适合于插入该容器(1)中。

13．如权利要求12所述的灌装装置，其特征在于：灌装管嘴(25)至少一部分用弹性可变形的材料制造。

14．如权利要求13所述的灌装装置，其特征在于：灌装管嘴(25)有一入口(24)，该入口(24)的横截面开口比处于完全打开状态下出口(27)的横截面开口要大。