Наполнительный элемент разливочной машины и разливочная машина с такими наполнительными элементами

Предложен наполнительный элемент разливочной машины для розлива продукта в бутылки, банки и подобные емкости. Наполнительный элемент содержит заканчивающийся в выпускном отверстии для продукта канал для жидкости с расположенным в нем управляемым клапаном для жидкости. Наполнительный элемент содержит первый управляемый газовый тракт, через который внутреннее пространство приставленной к наполнительному элементу емкости соединено для вакуумирования с вакуумным каналом разливочной машины. Разливочная машина позволяет разгрузить емкость от давления после наполнения емкости с противодавлением. Для осуществления разгрузки установлен второй управляемый газовый тракт, соединяющий внутреннее пространство емкости с вакуумным каналом. Во втором управляемом газовом тракте установлен один элемент, уменьшающий и/или регулирующий течение в этом газовом тракте. Изобретение включает разливочную машину вращательного типа. Изобретение обладает высокой эксплутационной надежностью при упрощении конструкции разливочной машины. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к наполнительному элементу согласно ограничительной части п.1 формулы и разливочной машине согласно ограничительной части п.12 формулы.

Наполнительные элементы для розлива жидкого продукта в бутылки, банки и подобные емкости, в частности также с противодавлением, т.е., например, для розлива газированных напитков, известны в различных выполнениях.

При наполнении бутылок и т.п. емкостей газированными продуктами, в частности пивом или безалкогольными напитками, по окончании собственно фазы наполнения, т.е. после окончательного закрывания клапана для жидкости соответствующего наполнительного элемента, требуется разгрузка еще плотно прижатой к соответствующему наполнительному элементу емкости до окружающего или атмосферного давления, прежде чем емкость можно будет снять с наполнительного элемента. Известно при этом также, что в соответствующей разливочной машине предусматривают общий для всех наполнительных элементов разгрузочный канал, с которым соответствующая емкость управляемым образом может быть соединена для разгрузки через газовый тракт наполнительного элемента. Подобный разгрузочный канал означает, однако, дополнительные конструктивные затраты.

Известно также у разливочных машин, что перед собственно фазой наполнения и, например, перед продувкой соответствующей емкости инертным газом (например, CO₂) и/или перед нагружением внутреннего пространства емкости находящимся под давлением инертным газом соответствующую емкость вакуумируют, т.е. через управляемый газовый тракт соответствующего наполнительного элемента соединяют с общим для всех наполнительных элементов разливочной машины вакуумным каналом.

Задачей изобретения является создание наполнительного элемента для наполнения с противодавлением, который при высокой эксплуатационной надежности обеспечивал бы упрощение конструкции разливочной машины. Для решения этой задачи наполнительный элемент выполнен в соответствии с п.1 формулы. Разливочная машина является объектом п.12 формулы.

Всем возможным вариантам выполнения изобретения присуще то, что разгрузка соответственно заполненной под давлением емкости по окончании фазы наполнения осуществляется через управляемый газовый тракт, т.е. через газовый тракт с управляющим клапаном в вакуумный канал, а именно уменьшающий и/или регулирующий газовый поток при разгрузке элемент, например сопло и/или весовой клапан, и/или подпружиненный клапан, и/или управляемый или регулируемый клапан регулирования газового потока.

Усовершенствования изобретения являются объектом зависимых пунктов. Изобретение более подробно поясняется ниже на примерах его выполнения посредством фигур, на которых представлено:

фиг.1 - вид наполнительного элемента разливочной машины вращательного типа для розлива напитков, в частности газированных напитков, с противодавлением без наполнительной трубки;

фиг.2 - диаграмма давление-время характеристики разгрузки по окончании собственно процесса наполнения (фазы наполнения), т.е. после окончательного закрывания клапана для жидкости;

фиг.3 и 4 - два других предпочтительных варианта выполнения согласно фиг.1;

фиг.5 - увеличенный вид расположенного в разгрузочном канале клапана согласно фиг.4.

Обозначенный на фиг.1 поз.1 наполнительный элемент является составной частью однокамерной разливочной машины вращательного типа и вместе с большим числом наполнительных элементов 1 расположен на периферии ротора 2 с распределением с равными угловыми промежутками вокруг вертикальной оси машины. Ротор 2 в представленном варианте выполнения содержит, в том числе, общий для всех наполнительных элементов кольцевой котел 3, внутреннее пространство 4 которого частично, т.е. до уровня N, заполнено с регулированием уровня жидким продуктом (напитком), так что выше уровня N зеркала жидкости объема 4.1 для жидкости образован газовый объем 4.2. Объем 4.1 для жидкости соединен с питающей линией (не показана) для подачи продукта под давлением, а газовый объем 4.2 - с линией для подачи занимающего этот газовый объем инертного газа, например СО₂, под давлением нагружения.

В роторе 2 выполнен общий для всех наполнительных элементов 1 вакуумный 5 или кольцевой канал, который, как и кольцевой котел 3, концентрично охватывает вертикальную ось машины, выполнен в виде вакуумного канала и для этой цели соединен с источником разрежения или вакуума (не показан).

Каждому наполнительному элементу 1 придан бутылкодержатель 6, с которым соответственно наполняемая, вертикально стоящая бутылка 7 своим горлышком 7.1 через кольцеобразное, концентрично охватывающее ось FA наполнительного элемента уплотнение 8.1 может быть плотно прижата к расположенному на нижней стороне корпуса 9 наполнительного элемента, также кольцеобразному выпускному отверстию 10. Уплотнение 8.1 является составной частью центрирующего колпака 8 соответствующего наполнительного элемента 1, который при вращении разливочной машины может перемещаться в направлении оси FA наполнительного элемента с кулачковым управлением посредством вертикальной направляющей штанги 11 и кулачкового ролика 12.

В корпусе 9 наполнительного элемента выполнен, в том числе, канал 13 для жидкости, который своим нижним концом образует выпускное отверстие 10, а своим верхним концом связан с объемом 4.1 для жидкости. В канале 13 для жидкости расположен клапан 14 для жидкости для управляемого ввода и прекращения течения продукта в соответствующую бутылку 7 на фазе наполнения. Клапан 14 для жидкости состоит, в основном, из затвора 15, который расположен на нижнем конце расположенной соосно с осью FA наполнительного элемента газоотводной трубки 16 и взаимодействует с седлом в канале 13 для жидкости.

Верхний конец газоотводной трубки 16, т.е. верхний конец выполненного в этой трубке канала 16.1 для газа, соединен с газовым объемом 4.2. К нижнему концу газоотводной трубки 16 примыкает сенсорная трубка 17, которая расположена также соосно с осью FA наполнительного элемента, выступает на заданную длину за нижнюю сторону корпуса 9 наполнительного элемента и входит в плотно прижатую к наполнительному элементу 1 бутылку 7. Сенсорная трубка 17 окружена, в том числе, кольцеобразным выпускным отверстием 10 и образует своим каналом продолжение канала 16.1 для газа.

На корпусе 9 наполнительного элемента радиально снаружи по отношению к вертикальной оси машины расположены два индивидуально управляемых управляющих цилиндра или управляющих клапана 18, 19 с пневмоприводом, которые приданы вакуумному 5 или кольцевому каналу и из которых управляющий клапан 18 открывают, например, для предварительного вакуумирования соответствующей бутылки 7, продувки бутылки 7 инертным газом (СО₂) из газового объема 4.2 и/или для окончательного вакуумирования бутылки 7 перед напряжением этой бутылки инертным газом из газового объема 4.2, а управляющий клапан 19 открывают, в основном, для разгрузки соответствующей бутылки 7 по окончании фазы наполнения.

В корпусе 9 наполнительного элемента выполнены далее различные газовые тракты, которые содержат эти управляющие клапаны 18, 19, а именно газовый тракт 20, содержащий управляющий клапан 18, и газовый тракт 23, содержащий управляющий клапан 19. Оба газовых тракта связаны соответственно с каналом 21, связанным с вакуумным 5 или кольцевым каналом, и с каналом 22, который, в свою очередь, заканчивается в канале 13 для жидкости, а именно в направлении течения продукта после клапана 14 для жидкости и перед выпускным отверстием 10. В газовом тракте 23 между управляющим клапаном 19 и каналом 21 установлен дроссель 24, причем управляющий клапан 18 и последовательная схема из управляющего клапана 19 и дросселя 24 предусмотрены параллельно друг другу между обоими каналами 21, 22.

Наполнение бутылки 7 жидким продуктом осуществляется, например, таким образом, что при плотно прижатой к наполнительному элементу 1 бутылке 7 сначала за счет открывания управляющего клапана 18 происходит предварительное вакуумирование внутреннего пространства бутылки, а именно через оба канала 21, 22 и открытый газовый тракт 20. Вслед за этим выполняется, например, продувка внутреннего пространства бутылки 7 инертным газом (CO₂) из газового объема 4.2. Для этого закрывают, например, управляющий клапан 18 и открывают управляющий клапан 19, а посредством исполнительного устройства 26 открывают расположенный в газоотводной трубке 16 или в ее канале 16.1 клапан 25, так что инертный газ поступает во внутреннее пространство бутылки 7 через открытую на своем нижнем конце сенсорную трубку 17 и через каналы 21, 22 и открытый управляющим клапаном 19 газовый тракт 23 стекает в вакуумный 5 или кольцевой канал. Возможно также отличное от этого управление управляющими клапанами 18, 19 для продувки внутреннего пространства бутылки, например открывание управляющего клапана 18.

После продувки осуществляется, например, повторное вакуумирование внутреннего пространства бутылки при закрытом клапане 25 и открытом управляющем клапане 18, причем внутреннее пространство бутылки 7 через открытый при этом газовый тракт 20 и каналы 21, 22 снова связано с вакуумным 5 или кольцевым каналом.

Перед процессом наполнения выполняется при закрытых управляющих клапанах 18, 19 нагружение внутреннего пространства бутылки инертным газом из газового объема 4.2. Для этого клапан 25 открывается посредством исполнительного устройства 26, при этом через газоотводную 16 и сенсорную 17 трубки инертный газ под давлением нагружения поступает в бутылку 7. Как только давление в бутылке 7 достигает давления нагружения газового объема 4.2, клапан 14 для жидкости самопроизвольно открывается, так что через открытый клапан 14 для жидкости и выпускное отверстие 10 продукт может течь в бутылку под действием силы тяжести, а вытесненный при этом из внутреннего пространства бутылки 7 инертный газ через открытый клапан 25 течет обратно в газовый объем 4.2.

Процесс наполнения закончен, как только уровень жидкости в бутылке 7 достигнет нижнего конца сенсорной трубки 17, т.е. этот конец будет погружен в жидкость. Затем клапан 14 для жидкости и клапан 25 закрывают исполнительным устройством 26.

Для разгрузки бутылки 7 до или приблизительно до окружающего давления управляющий клапан 19 открывают, например, посредством управляющей электроники и он остается в открытом состоянии в течение заданного времени ТЕ разгрузки, так что давление в бутылке 7, например, в соответствии с изображенной на фиг.2 кривой может упасть до давления, соответствующего окружающему давлению, а именно за счет разгрузки через открытый газовый тракт 23 с дросселем 24 в вакуумный 5 или кольцевой канал. По истечении времени ТЕ разгрузки управляющий клапан 19 снова закрывают посредством управляющей электроники.

Время ТЕ разгрузки зависит, с одной стороны, от параметров машины, таких как проходное сечение или проходное сопротивление дросселя 24, разрежение в вакуумном 5 или кольцевом канале и т.д., а, с другой стороны, - от специфических для продукта или бутылки параметров, например давления нагружения в газовом объеме 4.2, размера и/или формы бутылок 7 и т.д. В зависимости от вида и/или размера бутылок 7 и вида продукта время ТЕ разгрузки может быть установлено преимущественно на пульте управления разливочной машины, а именно, например, для всех ее наполнительных элементов 1.

Начало разгрузки выполняется для соответствующего наполнительного элемента 1, например, после закрывания клапана 25 и клапана 14 для жидкости. Окончание разгрузки, т.е. закрывание управляющего клапана 19, выполняется, например, принудительно по истечении времени ТЕ разгрузки.

На фиг.3 в виде другого предпочтительного варианта выполнения изобретения представлен наполнительный элемент 1a, отличающийся от наполнительного элемента 1 согласно фиг.1 только тем, что на канале 22 установлен датчик 27 давления, который измеряет давление в канале 22 и подает соответствующий этому давлению электрический управляющий или измерительный сигнал в электронный блок 28 управления разгрузкой, который, в свою очередь, управляет управляющим клапаном 19 во время разгрузки или на фазе разгрузки, а именно таким образом, что после начала разгрузки за счет открывания управляющего клапана 19 датчиком 27 давления непрерывно измеряют давление в канале 22 и тем самым в расположенной на наполнительном элементе 1а бутылке 7. Как только это давление достигнет или приблизительно достигнет окружающего или атмосферного давления или же заданного давления, блок 28 управления разгрузкой закроет управляющий клапан 19, так что бутылку 7 за счет опускания бутылкодержателя 6 можно будет снять с наполнительного элемента 1а. Датчик 27 и соответствующий блок 28 управления разгрузкой предусмотрены, например, для каждого наполнительного элемента 1а отдельно, причем возможно также, чтобы несколько датчиков 27 давления нескольких наполнительных элементов 1а или же всех наполнительных элементов 1а разливочной машины взаимодействовали с одним общим блоком 28 управления разгрузкой.

В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения только один наполнительный элемент или только несколько наполнительных элементов разливочной машины, соответственно наполнительному элементу 1а, выполнены с датчиком 27 давления, причем тогда блок 28 управления разгрузкой на основе сигнала, подаваемого соответствующим датчиком 27 давления на фазе разгрузки, определяет необходимое для разгрузки до окружающего или заданного давления время ТЕ разгрузки, с которым тогда всеми наполнительными элементами разливочной машины или ее управляющими клапанами 10 управляют во время соответствующей разгрузки.

На фиг.4 и 5 в качестве предпочтительного варианта выполнения изобретения изображен наполнительный элемент 1b, отличающийся от наполнительного элемента 1 тем, что в управляемом газовом тракте 23 вместо дросселя 24 установлен клапан 29, который действует в качестве дросселя или регулирующего газовый поток элемента и, например, выполнен в виде подпружиненного нагрузочного клапана. Клапан 29 содержит в выполненной в газовом тракте 23 камере 30 затвор 31, который своим нижним на фиг.5 концом взаимодействует с седлом 32 и в изображенном на фиг.5 состоянии перекрывает газовый тракт 23. За счет собственного веса, а также поддержки пружиной 33 сжатия затвор 31 находится в состоянии натяжения, из которого затвор 31 при открытом управляющем клапане 19 и при достаточно высоком давлении в бутылке 7 или в канале 22 приподнимается в вертикальном направлении для открывания. Собственный вес затвора 31 и усилие пружины 33 выбраны так, что с учетом разрежения в вакуумном или кольцевом канале 5 затвор 31 после начала фазы разгрузки, т.е. после открывания управляющего клапана 19, пропускает газовый поток через клапан 29 до тех пор, пока не будет достигнута разгрузка бутылки 7 до или приблизительно до окружающего давления. По мере приближения к окружающему давлению эффективное проходное сечение клапана 29 уменьшается или дросселирующее действие этого клапана возрастает, так что за счет этого достигается желательная для максимально щадящей разгрузки соответствующей бутылки 7 характеристика падения давления на фазе разгрузки.

Всем описанным примерам осуществления изобретения присуще то, что разгрузка выполняется дросселирующими средствами или регулирующими течение газа средствами в вакуумный канал 5, т.е. в кольцевой канал, так что собственного разгрузочного канала для наполнительных элементов разливочной машины не требуется и в результате этого возникает особенно упрощенное выполнение, а именно с сохранением оптимальной характеристики давления на фазе разгрузки.

Изобретение описано на различных примерах его выполнения. Понятно, что возможны многочисленные изменения и модификации, не выходящие за рамки лежащей в основе изобретения идеи.

1. Наполнительный элемент разливочной машины для розлива продукта, например напитка, с противодавлением в бутылки, банки и подобные емкости (7), содержащий заканчивающийся в выпускном отверстии (10) для продукта канал (13) для жидкости с расположенным в нем управляемым клапаном (14) для жидкости, по меньшей мере, один первый управляемый газовый тракт (20), через который внутреннее пространство соответствующей приставленной к наполнительному элементу (1, 1a, 1b) емкости (7) соединено для вакуумирования с вакуумным каналом (5) разливочной машины, в который осуществляется также управляемая разгрузка емкости от давления после ее наполнения с противодавлением, отличающийся тем, что для разгрузки установлен второй соединяющий внутреннее пространство емкости с вакуумным каналом (21) управляемый газовый тракт (23), по меньшей мере, с одним уменьшающим и/или регулирующим течение в этом газовом тракте (23) элементом (24, 29).

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что во втором управляемом газовом тракте (23) установлен, по меньшей мере, один дроссель (24).

3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что во втором управляемом газовом тракте (23) установлен, по меньшей мере, один регулирующий течение клапан (29), выполненный с возможностью открывания при давлении газа в газовом канале (22) или в емкости (7) выше атмосферного давления и с возможностью закрывания при давлении газа, равном или приблизительно равном атмосферному давлению.

4. Элемент по п.3, отличающийся тем, что клапан (29) содержит затвор (31), натяженный пружиной (23) к седлу (32).

5. Элемент по п.3, отличающийся тем, что регулирующий течение клапан (29) содержит затвор (31), прилегающий к седлу (32) за счет своего собственного веса.

6. Элемент по п.1, отличающийся тем, что второй управляемый газовый тракт (23) содержит, по меньшей мере, один управляющий клапан (19), при этом установлены управляющие средства, предназначенные для открывания управляющего клапана (19) для разгрузки и принудительного закрывания его по истечении заданного времени (ТЕ) разгрузки.

7. Элемент по п.6, отличающийся тем, что время (ТЕ) разгрузки устанавливается, например, в зависимости от продукта и/или от вида и/или размера емкостей (7).

8. Элемент по п.6, отличающийся тем, что содержит датчик (27) давления, который для управления управляющим клапаном (19) во втором газовом тракте (23) выполнен с возможностью подачи управляющим средствам (28) управляющего или измерительного сигнала, который соответствует давлению в емкости (7) или в связанном с внутренним пространством емкости газовым каналом (22).

9. Элемент по п.8, отличающийся тем, что управляющие средства (28) предназначены для запирания второго управляющего клапана (19), когда подаваемый датчиком (27) давления управляющий сигнал соответствует или, в основном, соответствует окружающему или заданному давлению.

10. Элемент по п.8, отличающийся тем, что на основе подаваемого датчиком (27) давления измерительного сигнала управляющие средства (28) выполнены с возможностью определения необходимого для разгрузки до окружающего давления времени (ТЕ), с которым осуществляется перекрытие второго газового тракта (23) наполнительного элемента или других наполнительных элементов.

11. Элемент по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что он выполнен в виде наполнительного элемента без наполнительной трубки с выпускным отверстием (10) для продукта на нижней стороне корпуса наполнительного элемента и с газоотводным каналом (16, 17), который при приставленной к наполнительному элементу емкости (7) заканчивается во внутреннем пространстве емкости, причем второй газовый тракт (23), например, через газовый канал (22) заканчивается в канале (13) для жидкости в зоне выпускного отверстия (10) для продукта.

12. Разливочная машина вращательного типа для розлива продукта в бутылки, банки или подобные емкости (7) с противодавлением и последующей разгрузкой до окружающего давления, содержащая несколько наполнительных элементов (1, 1a, 1b) на роторе (2), приводимом во вращение вокруг вертикальной оси машины, отличающаяся тем, что наполнительные элементы выполнены по любому из пп.1-11.

13. Машина по п.12, отличающаяся тем, что время (ТЕ) разгрузки устанавливается сообща для всех наполнительных элементов (1) разливочной машины.

14. Машина по п.12, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один наполнительный элемент (1а) разливочной машины содержит датчик (27) давления в разгрузочном канале (22, 23).

15. Машина по п.14, отличающаяся тем, что все наполнительные элементы (1а) разливочной машины содержат по одному датчику (27) давления в разгрузочном канале (22, 23).

16. Машина по п.14, отличающаяся тем, что взаимодействующий с датчиком (27) давления блок (28) управления разгрузкой выполнен с возможностью определения для управления вторым газовым трактом (23) времени (ТЕ) разгрузки, с которым выполняется, например, разгрузка всех наполнительных элементов, приданных наполнительному элементу с датчиком (27) давления.

17. Машина по любому из пп.12-16, отличающаяся тем, что только один наполнительный элемент (1а) разливочной машины содержит датчик (27) давления, выполненный с возможностью измерения давления в разгрузочном канале (22, 23).