气动液体等压灌装阀及其工作方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103787253 A (43)申请公布日 2014.05.14 CN 103787253 A (21)申请号 201410017531.1 (22)申请日 2014.01.15 B67C 3/08(2006.01) B67C 3/26(2006.01) (71)申请人 南京乐惠轻工装备制造有限公司 地址 211251 江苏省南京市江宁开发区将军 南路 600 号 (72)发明人 黄粤宁 陈小平 (74)专利代理机构 江苏圣典律师事务所 32237 代理人 贺翔 (54) 发明名称 气动液体等压灌装阀及其工作方法 (57) 摘要 本发明提供了一种气动液体等压灌装阀及其。

2、 工作方法， 包括主阀气缸、 密封波纹管、 主阀气缸 杆、 气阀杆、 主阀杆、 气体密封圈、 支撑架、 阀座、 灌 装嘴、 物料密封圈和回气管。 本发明采用回气管控 制灌装液位， 用气动阀控制液体和气体的开关， 综 合性能与传统的电子灌装阀和机械灌装阀相比， 同时具有成本低， 液位控制精度高， 环境卫生好， 使用寿命长的优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103787253 A CN 103787253 A 1/2 页 2 1。

3、. 一种气动液体等压灌装阀， 其特征在于 ： 灌装阀顶部设有主阀气缸 （1） ， 主阀气缸 （1） 通过密封波纹管 （2） 连接有主阀气缸杆 （3） ， 主阀气缸杆 （3） 下端挂有气阀杆 （4） ， 气阀 杆 （4） 插在空心主阀杆 （8） 的孔内， 可在主阀杆 （8） 内上下滑动， 气阀杆 （4） 的下端与主阀 杆 （8） 内的液面之间不接触 ； 气阀杆 （4） 与主阀杆 （8） 内孔之间留有背压气体环隙入口， 当 气阀杆 （4） 被主阀气缸杆 （3） 压至最低处时气阀杆 （4） 下端的气体密封圈 （10） 将环隙入口 密封 ； 主阀杆 （8） 通过弹簧结构与两侧支撑架 （9） 连接， 可。

4、在支撑架 （9） 内上下滑动 ； 支撑 架 （9） 与阀座 （14） 固定连接， 阀座 （14） 下方连接有灌装嘴 （16） ， 阀座 （14） 和灌装嘴 （16） 之间开有物料口， 当主阀杆 （8） 被气阀杆 （4） 压至最低处时， 弹簧被压紧同时主阀杆 （8） 下 方的物料密封圈 （15） 将物料口密封， 松开气阀杆 （4） 后主阀杆 （8） 在弹簧作用下复位 ； 主阀 杆 （8） 下方连接有回气管 （17） ， 回气管 （17） 伸出物料口。 2.根据权利要求1所述的气动液体等压灌装阀， 其特征在于 ： 气阀杆 （4） 悬挂在主阀气 缸杆 （3） 的下端， 在主阀杆 （8） 内可水平方向。

5、摆动。 3. 根据权利要求 1 所述的气动液体等压灌装阀， 其特征在于 ： 所述的弹簧结构包括弹 簧 （7） 、 挡圈 （6） 与卡簧 （5） ， 挡圈 （6） 通过卡簧 （5） 固定在主阀杆 （8） 上， 弹簧 （7） 连接在支 撑架 （9） 和卡簧 （5） 之间。 4. 根据权利要求 1 所述的气动液体等压灌装阀， 其特征在于 ： 所述的物料口处设有导 流套 （13） 。 5. 根据权利要求 1 所述的气动液体等压灌装阀， 其特征在于 ： 所述的回气管 （17） 上设 有分流伞 （18） 。 6. 一种气动液体等压灌装阀的工作方法， 其特征在于包括以下步骤 ： 1） 进瓶时， 主阀气缸杆 。

6、（3） 伸出， 气阀杆 （4） 被主阀气缸杆 （3） 下压至最低处， 通过密 封圈 （10） 将背压气体环隙入口密封 ； 同时主阀杆 （8） 被气阀杆 （4） 压至最低处， 物料密封圈 （15） 将物料口密封 ； 2） 容器充气背压时， 主阀气缸杆 （3） 缩回， 气体通道打开， 环形料缸 （29） 内的背压气体 （28） 经主阀杆 （8） 、 回气管 （17） 进入容器 （21） 内部 ； 3） 灌装时， 随着背压气体 （28） 继续流入容器 （21） 内， 最终容器 （21） 内的气体压力与 环形料缸 （29） 内的压力基本上相等， 此时主阀杆 （8） 在弹簧 （7） 的作用下克服自重与磨。

7、 擦力向上移动， 物料密封圈 （15） 脱离阀座 （14） ， 物料口打开， 所灌装的物料 （27） 经导流套 （13） 的小孔、 阀体 （14） 和灌装嘴 （16） 、 分流伞 （18） ， 沿所灌装的容器 （21） 的内表面流入容 器 （21） 内 ； 4） 当容器 （21） 内的物料液面达到回气管 （17） 的下端后， 物料 （27） 继续沿回气管 （17） 和主阀杆 （8） 的内部上升， 直到压力平衡， 此时环形料缸 （29） 内的物料 （27） 在导流套 （13） 的小孔处因液体的表面张力的作用不再流入容器 （21） 内， 环形料缸 （29） 内的物料 （27） 的 液面至导流套 （。

8、13） 的距离与容器 （21） 内的液面与主阀杆 （8） 内部的液体顶面的距离相等 ； 然后主阀气缸杆 （3） 伸出， 背压气体环隙入口与物料口关闭， 此时气阀杆 （4） 的下端与主阀 杆 （8） 内部的液面有一定的距离 ； 5） 容器卸压时， 主阀杆 （8） 内的液体上方的气体在卸压过程中体积膨胀， 把主阀杆 （8） 和回气管 （17） 内的液体挤回容器 （21） 内。 7. 根据权利要求 6 所述的气动液体等压灌装阀的工作方法， 其特征在于 ： 当发生爆瓶 权 利 要 求 书 CN 103787253 A 2 2/2 页 3 时， 容器 （21） 内压力迅速下降， 物料 （27） 作用在主。

9、阀杆 （8） 上的向下的压力大于弹簧 （7） 向上的推力， 主阀杆 （8） 立即下降， 物料口自动关闭 ； 同时控制主阀气缸杆 （3） 伸出， 使气体 通道关闭。 权 利 要 求 书 CN 103787253 A 3 1/4 页 4 气动液体等压灌装阀及其工作方法 技术领域 0001 本发明涉及液体灌装装置领域， 具体是一种气动液体等压灌装阀及其工作方法。 背景技术 0002 液体灌装装置主要有机械式和电子式两种。其中， 机械式的液体灌装装置由于生 产成本低， 维护简单而在国内被广泛采用。但是， 现有的机械式液体灌装装置结构都比较 复杂， 且难以形成完全等压灌装， 从而易导致灌装含汽液体时产生。

10、翻泡现象， 灌装后容器内 液位偏差较大。 而且， 在机械式的液体灌装装置中， 灌装机的转速高低会对灌装精度产生影 响， 从而灌装误差难以控制。还存在结构上清洗困难， 不卫生 ； 物料进入容器时流动稳定性 差， 物料在灌装过程中增氧量高 , 灌装后容器内液位偏差较大， 灌装液体损失较大的问题。 0003 国外瓶形容器的液体等压灌装以电子灌装阀为主。 电子式液体灌装装置完全等压 灌装， 灌装稳定， 灌装精度不受灌装机转速高低的影响。 但是其电气控制复杂， 灌装时， 容器 内的气体返回至料缸内， 使得料缸内的背压气体纯度下降(应取消)(主要问题是液位电极 易损坏 , 成本高 )， 引起灌装后物料的含。

11、氧量增加 ( 取消 )。并且其生产使用成本高， 使用 寿命短。 发明内容 0004 本发明为了解决现有技术的问题， 提供了一种成本低， 液位控制精度高， 环境卫生 好， 使用寿命长的气动液体等压灌装阀及其工作方法。 0005 本发明提供的灌装阀顶部设有主阀气缸， 主阀气缸通过密封波纹管连接有主阀气 缸杆， 主阀气缸杆下端挂有气阀杆， 气阀杆插在空心主阀杆的孔内， 可在主阀杆内上下滑 动， 气阀杆的下端与主阀杆内的液面之间不接触 ； 气阀杆与主阀杆内孔之间留有被(背)压 气体环隙入口， 气阀杆被主阀气缸杆压至最低处时气阀杆下端的气体密封圈 ； 主阀杆通过 弹簧结构与两侧支撑架连接， 可在支撑架内。

12、上下滑动 ； 支撑架与阀座固定连接， 阀座下方连 接有灌装嘴， 阀座和灌装嘴之间开有物料口， 当主阀杆被气阀杆压至最低处时， 弹簧被压紧 同时主阀杆下方的物料密封圈将物料口密封 ； 松开气阀杆后主阀杆在弹簧作用下复位 ； 主 阀杆下方连接有回气管， 回气管伸出物料口。 0006 进一步改进， 气阀杆悬挂在主阀气缸杆的下端， 在主阀杆内可水平方向摆动， 增加 了主阀杆与气阀杆的灵活性， 增加了液位控制的精度。 0007 进一步改进， 所述的所述的弹簧结构包括弹簧、 挡圈与卡簧， 挡圈通过卡簧固定在 主阀杆上， 弹簧连接在支撑架和卡簧之间。 0008 进一步改进， 所述的物料口处设有导流套。 00。

13、09 进一步改进， 所述的回气管上设有分流伞， 增加物料的流动稳定性。 0010 本发明还提供了一种气动液体等压灌装阀的工作方法， 其特征在于包括以下步 骤 ： 1） 进瓶时， 主阀气缸杆伸出， 气阀杆被主阀气缸杆下压至最低处， 通过密封圈将背压气 说 明 书 CN 103787253 A 4 2/4 页 5 体环隙入口密封 ； 同时主阀杆被气阀杆压至最低处， 物料密封圈将物料口密封 ； 2） 容器背气冲压时， 主阀气缸杆缩回， 气体通道打开， 环形料缸内的背压气体 （28） 经主 阀杆、 回气管进入容器内部 ； 3） 灌装时， 随着背压气体继续流入容器内， 最终容器内的气体压力与环形料缸内的。

14、压 力基本上相等， 此时主阀杆在弹簧的作用下克服自重与磨擦力向上移动， 物料密封圈脱离 阀座， 物料口打开， 所灌装的物料经导流套的小孔、 阀体和灌装嘴、 分流伞， 沿所灌装的容器 的内表面流入容器内。 0011 4） 当容器内的物料液面达到回气管的下端后， 物料继续沿回气管和主阀杆的内部 上升， 直到压力平衡， 此时环形料缸内的物料在导流套的小孔处因液体的表面张力的作用 不再流入容器内， 环形料缸内的物料的液面至导流套的距离与容器内的液面与主阀杆内部 的液体顶面的距离相等 ； 然后主阀气缸杆伸出， 背压气体环隙入口与物料口关闭， 此时气阀 杆的下端与主阀杆内部的液面有一定的距离 ； 5） 容。

15、器卸压时， 主阀杆内的液体上方的气体在卸压过程中体积膨胀， 把主阀杆和回气 管内的液体挤回容器内 ； 当发生爆瓶时， 容器内压力迅速下降， 物料作用在主阀杆上的向下的压力大于弹簧向 上的推力， 主阀杆立即下降， 物料口自动关闭 ； 同时控制主阀气缸杆伸出， 使气体通道关闭。 0012 本发明有益效果在于 ： 1、 采用回气管控制灌装液位， 用气动阀控制液体和气体的开关， 综合性能与传统的电 子灌装阀和机械灌装阀相比， 同时具有成本低， 液位控制精度高， 环境卫生好， 使用寿命长 的优点。 0013 2、 具有自动放爆瓶措施， 发生爆瓶事故事能及时自动处理， 减小损失。 附图说明 0014 图 。

16、1 为本发明应用在灌装装置中的结构示意图。 具体实施方式 0015 下面结合附图对本发明作进一步说明。 0016 图 1 为本发明应用在灌装装置中的结构示意图。整个灌装装置安装在旋转盘上， 并一同旋转。 灌装阀顶部设有主阀气缸1， 主阀气缸1通过密封波纹管2连接有主阀气缸杆 3， 主阀气缸杆 3 下端挂有气阀杆 4， 气阀杆 4 插在空心主阀杆 8 的孔内， 可在主阀杆 8 内上 下滑动， 气阀杆 4 的下端与主阀杆 8 内的液面之间不接触。 0017 气阀杆 4 与主阀杆 8 内孔之间留有背压气体环隙入口， 通过环隙入口与环形料缸 29 中的背压气体室相连。当气阀杆 4 压至最低处时气阀杆 。

17、4 下端的气体密封圈 10 将环隙 入口密封。 0018 主阀杆 8 通过弹簧结构与两侧支撑架 9 连接， 可在支撑架 9 内上下滑动 ； 支撑架 9 与阀座 14 固定连接， 阀座 14 下方连接有灌装嘴 16， 阀座 14 和灌装嘴 16 之间开有物料口， 物料口与环形料缸 29 中的物料室相连。当主阀杆 8 压至最低处时， 主阀杆 8 下方的物料密 封圈 15 将物料口密封。 0019 弹簧结构包括弹簧 7、 挡圈 6 与卡簧 5， 挡圈 6 通过卡簧 5 固定在主阀杆 8 上， 弹簧 说 明 书 CN 103787253 A 5 3/4 页 6 7 连接在支撑架 9 和卡簧 5 之间。。

18、 0020 阀座 14 上设有真空室 25 和卸压室 24。灌装阀还设有 2 个气动阀 ： 真空阀 23 和 卸压阀 26。真空阀 23 连接阀座 14 的物料口和真空室 25 ； 卸压阀 26 连接阀座 14 的物料口 与卸压室 24。 0021 灌装嘴16下方连接待灌装容器21， 灌装嘴16待灌装容器21之间设有瓶口密封圈 20， 主阀杆 8 下方连接有回气管 17， 回气管 17 穿过灌装嘴 16 伸入待灌装容器 21 内。 0022 需灌装的容器 21 位于托瓶气缸 22 的上面 ； 当灌装机旋转时， 托瓶气缸 22 控制容 器 21 上升或下降。对中装置 19、 瓶口密封圈 20 及。

19、滚轮 11 组合成一体， 当灌装机旋转时， 沿 凸轮 12 上升或下降。 0023 本发明应用在灌装装置中时， 具体的灌装方法如下 ： 1、 进瓶 灌装前， 真空阀 23 与卸压阀 26 关闭 ； 主阀气缸杆 23 伸出， 气体通道 （即背压气体环隙 入口） 与液体通道 （即物料口） 关闭。 0024 当灌装阀随灌装机旋转时， 滚轮 11 沿凸轮 12 上升， 带动对中装置 19、 瓶口密封圈 20 一起上升， 容器 21 由其他机构推到托瓶气缸 22 上面。 0025 2、 密封 当灌装机继续转动时， 托瓶气缸22带着容器21上升 ； 上升过程中， 容器21的口部顶在 瓶口密封圈 20 上，。

20、 带动瓶口密封圈 20、 对中装置 19、 滚轮 11 一起上升， 直到瓶口密封圈 20 与灌装嘴 16 的出液口压紧， 使容器 21 与灌装阀之间形成一个密闭的灌装空间。 0026 3、 容器抽真空 真空阀 23 打开， 容器 21 内的空气经灌装嘴 16、 阀座 14， 从真空室 25 抽出， 延时一定时 间后关闭真空阀 23。 0027 4、 容器充气背压 主阀气缸杆 3 缩回， 气体通道打开， 环形料缸 29 内的背压气体 28 经主阀杆 8、 回气管 17 进入容器 21 内部。经较短的设定的时间后 , 主阀气缸杆 3 伸出， 气体通道关闭。 0028 根据所灌装物料 21 的不同，。

21、 可以选择一次抽真、 充气背压或多次抽真空、 充气背 压的灌装工艺， 也可以不进行抽真空操作， 直接进行充气背压、 灌装操作。当采用多次抽真 空、 充气背压的灌装工艺时， 重复上述的抽真空、 充气背压操作。最后一次充气背压操作结 束时， 主阀气缸杆 3 保持在缩回位置。 0029 5、 灌装 随着背压气体 28 继续流入容器 21 内， 最终容器 21 内的气体压力与环形料缸 29 内的 压力基本上相等， 此时主阀杆 8 在弹簧 7 的作用下克服自重与磨擦力向上移动， 密封圈 15 脱离阀座 14， 液体通道打开， 所灌装的物料 27 经导流套 13 的小孔、 阀体 14 和灌装嘴 16、 分。

22、 流伞 18， 沿所灌装的容器 21 的内表面流入容器 21 内。 0030 6、 灌装结束 当容器 21 内的物料液面达到回气管 17 的下端后， 物料 27 继续沿回气管 17 和主阀杆 8的内部上升， 直到压力平衡， 此时环形料缸29内的物料27在导流套13的小孔处因液体的 表面张力的作用不再流入容器 21 内， 环形料缸 29 内的物料 27 的液面至导流套 13 的距离 与容器 21 内的液面至主阀杆 8 内部的液体顶面的距离相等。 说 明 书 CN 103787253 A 6 4/4 页 7 0031 7、 关主阀 经过预先设定的灌装时间后， 主阀气缸杆 3 伸出， 背压气体通道与。

23、液体通道关闭， 此时 气阀杆 4 的下端与主阀杆 8 内部的液面有一定的距离。 0032 8、 容器卸压 当灌装阀在灌装机上旋转到接近出瓶位置时， 卸压阀26打开， 容器21内的背压气体从 卸压室 24 慢慢排出， 使容器 21 内的压力降到大气压。 0033 同时， 主阀杆8内的液体上方的气体在卸压过程中体积膨胀， 把主阀杆8和回气管 17 内的液体挤入容器 21 内。 0034 9、 出瓶 当灌装阀在灌装机上旋转到出瓶位置时， 托瓶气缸 22 沿凸轮未画出下降， 容器 21、 对 中装置 19、 瓶口密封圈 20、 滚轮 11 一起下降， 与灌装嘴 16 分离。然后滚轮 11 沿导轨 12。

24、 上 升， 带动对中装置 19、 瓶口密封圈 20 一起上升， 与容器 21 分离 ； 最后容器 21 由其他机构 ( 未画出 ) 推离灌装阀。 0035 灌装过程结束。 0036 发生爆瓶时 当容器 21 采用玻璃瓶时， 如果在灌装过程中发生了爆瓶， 容器 21 内压力迅速下降， 这 时物料 27 作用在主阀杆 8 上的向下的压力大于弹簧 7 向上的推力， 主阀杆 8 立即下降， 液 体通道关闭。 0037 当容器21爆瓶时， 对中装置19、 瓶口密封圈20和滚轮11因失去支撑而自动落下， 待电气控制装置检测到后， 主阀气缸杆 3 伸出， 气体通道关闭。 0038 技术对比 ： 对比项目机械。

25、式灌装阀电子式灌装阀本专利灌装阀 液位计量方式回气管液位探针回气管 液位控制精度5mm2mm3mm 灌装参数稳定性受灌装机转速高低的影响不受灌装机转速高低的影响不受灌装机转速高低的影响 改变灌装参数的方法机械结构调整， 不方便在控制电脑上改变设定参数， 方便。在控制电脑上改变设定参数， 方便。 改变灌装液位的方法更换回气管在控制电脑上改变设定参数更换回气管 制造成本低高低 使用成本低高低 可靠性零件易磨损液位探针易损坏使用寿命长 机械结构复杂简单简单 电气控制简单复杂简单 灌装阀卫生情况不易清洗， 卫生差清洗彻底， 卫生好清洗彻底， 卫生好 灌装机环境卫生情况每次灌装前回气管需吹扫， 产生雾状液滴， 影响灌装环境不吹扫回气管， 环境卫生好不吹扫回气管， 环境卫生好 所灌装液体损失高低低 背压气体损失高低低 本发明具体应用途径很多， 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技 术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以作出若干改进， 这些改 进也应视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103787253 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103787253 A 8 。