專利名稱：含果肉型飲料的定量灌裝閥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種流體包裝機械式灌裝閥，特別是一種含果肉型飲料的 定量灌裝閥。
二背景技術：
隨著人們生活水平的不斷提高，對生活質量也提出了更高要求，飲料產品 也相應不斷推陳出新，而果汁型飲料因其口味佳、營養豐富已經逐步替代了碳 酸型飲料。近年來，各飲料生產廠家又分別推出含果肉的果汁型飲料，深受消 費者歡迎。含果肉的果汁型飲料中果肉的形狀有纖維狀的，也有顆粒狀和塊狀 的，果肉懸浮在果汁中，其最終產品是固液混合物，從物理形態上看與以前的 純液體的各種飲料有巨大區別。由此，此類飲料的灌裝不能簡單的沿用現有的 設備，需要用新的工藝和設備來完成。
現有含果肉飲料的灌裝主要采用兩種方式 一是機械灌裝果汁，人工添加 果肉；缺點是生產效率難以提高，果肉定量不準；二是在現有設備基礎上進行 改造，將果肉和果汁混合一起后灌裝；缺點是只能灌裝部分形狀的果肉，如含橙 肉纖維的果粒橙飲料，因為現有的各種灌裝閥的開閉閥均采用密封墊密封，固 態果肉的存在會破壞密封墊的密封作用，使得閥開閉的可靠性得不到保證；同 時果肉和果汁的混合物容易將回氣管堵塞而造成液位不準確；即使果肉和果汁 混合后可以灌裝，其果肉含量也不準確，不能達到標定含量。
如何保證含果肉飲料中果肉含量的準確，不但關系到產品本身質量合格與 否以及消費者的權益，同時也關系到飲料生產廠家的生產成本控制，國內目前 尚無好的解決方法。
本申請人提出了一種含果肉型飲料的二次灌裝工藝，即將果肉的定量灌注 與果汁的定量灌注分開，在同一條灌裝生產線上先灌裝果肉再灌裝果汁，在保 證最終產品總容量合格情況下，產品中的果肉含量、果汁含量都分別達到產品 標定含量同時實現了自動化生產，適合大批量生產。為了實現這種二次灌裝 工藝，果汁的定量灌注可以通過電磁流量計定量灌注方式或者傳統的等液位定 量灌注方式獲得，而果肉的定量灌注由于果肉的特殊性，現有的定量灌裝設備 還無法滿足其需求。目前用于工業化生產的流體定量灌裝機械設備(如啤酒灌裝機、飲料灌裝 機等)，其主要部件一一灌裝閥有兩種形式機械閥和電子流量計閥。電子流量 計閥由于其價格昂貴、使用條件苛刻， 一般均采用進口件，國內難以提供。
現行的定量灌裝機械閥主要有量杯在灌裝缸中升降式、量筒液位探頭式等 多種形式，它們存在以下不足
1、 以等液位灌裝間接實現定量灌裝時，由于灌裝容器本身存在容積誤差， 在實現等液位灌裝后其實際的灌裝量誤差較大，沒有實現真正意義上的定量灌 裝，不能符合商品標定的要求，不符合產品計量法及"定量包裝商品計量監督 管理辦法"中的規定要求；
2、 釆用重力灌裝原理，難以灌裝粘稠的流體；
3、 不能灌裝含有顆粒或者塊狀懸浮物的流體，如前所述現有的各種灌裝 閥的開閉閥均采用密封墊密封，固態果肉的存在會破壞密封墊的密封作用，使 得閥的開閉的可靠性得不到保證；同時果肉和果汁的混合物容易將回氣管堵塞 而造成液位不準確；
4、 灌裝缸內安裝有灌裝裝置，裝置浸泡在物料中，不易清洗，且運轉時對 物料起攪拌作用，不利于灌裝。
三
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是針對上述定液位機械灌裝閥的不足而提 供一種結構簡單、動作可靠穩定、灌裝容積精確并可以灌裝含有顆粒或者塊狀 果粒懸浮物流體的含果肉型飲料的定量灌裝閥。
本實用新型所述的含果肉型飲料的定量灌裝閥，其特征是它包括柱塞、
閥座、操縱環、操縱軸和閥嘴，所述柱塞內部沿軸線具有通孔，柱塞自上而下
伸入閥座的腔體中并可以沿腔體軸線往復運動；操縱環安裝在閥座腔體的下部， 其內部具有與閥座腔體對應的凹腔，其外壁面與閥座內腔的內壁面實現動密封，
操縱軸安裝在柱塞的通孔內并且兩端延伸出通孔.，在操縱軸上端設有轉動部件， 下端則固定在操縱環上并可以帶動操縱環轉動，操縱環側壁上設有與閥座側面 的物料入口對應的入料口，操縱環的底部設有出料口，該出料口與固定在閥座 底部的閥嘴上的物料出口對應，當操縱環轉動到兩個不同位置時，分別使閥座 的腔體與物料入口或物料出口相通。
所述柱塞與閥座、操縱軸及操縱環之間采用無密封件的機械間隙密封，操縱環與閥座之間也采用無密封件的機械間隙密封。
本實用新型采用特殊加工工藝，閥內無密封件，特別適合于一些粘稠度高、 依靠自身重力難以流淌的物料的灌裝，其過程更加清潔、衛生，整機結構簡單， 灌裝精度髙，特別適用于含果肉型果汁的兩次灌裝工藝。
利用柱塞的往復運動使閥座腔體容積變化，在膨脹過程中，操縱環被同步 轉至使進料口與閥座腔體連通的位置，在負壓作用下，物料通過進料口被吸入 閥座腔體；隨后在壓縮過程中，操縱環則轉至使出料口與閥座腔體連通的位置， 物料從出料口排出。
柱塞與閥座、操縱軸、操縱環之間采用無密封件的機械間隙密封，操縱環 與閥座之間也釆用無密封件的機械間隙密封，操縱環與閥嘴之間釆用無密封件 的端面密封，其端面密封預緊力通過調整彈簧的壓縮量獲得。
閥座一側開有腰形槽，小軸與柱塞水平連接并從腰形槽伸出，套安裝在小 軸伸出端，升降滾輪通過軸承安裝在套上。在小軸末端與腰形槽對應處裝有可 以在槽內滾動的導向滾輪。操縱軸上端的轉動部件包括開閉閥滾輪、小軸和連 桿，連桿水平安裝在操縱軸上，小軸垂直安裝在連桿上，在小軸的伸出端上安 裝有開閉閥滾輪。這樣的結構都是為了滿足生產線的需要，通過安裝在生產線 上的凸輪與滾輪的相互作用，統一控制柱塞和操縱環的協調工作，有序完成物 料的灌裝。
在閥座上部腔體內裝有彈簧座，彈簧座通過軸承支撐在柱塞的臺階上，彈 簧套在操縱軸上，彈簧下端抵在彈簧座上，上端由旋緊在閥座腔體頂端的螺母 定位。操縱環與閥嘴之間依靠彈簧的預緊力達到面密封。
操縱軸下端為方形，其插在操縱環底部的方孔內并帶動操縱環轉動；通過 調整螺母在閥座內的旋入深度，彈簧的壓力通過操縱軸的傳遞，使操縱環底面 與閥嘴上表面之間獲得合適的密封力。
此外，在閥座的出料口下安裝有可拆卸的閥嘴，這也是為了實現不同口徑、 不同材質灌裝容器的需要，同時使閥嘴的更換和清潔更方便。
以下結合附圖說明本實用新型的工作原理
閉閥(如圖l)首先，在外部凸輪作用下，操縱軸帶動操縱環轉至進料口 與閥座腔體相通的位置，此時柱塞處于下行程止點位置。
充液(如圖2)外部凸輪通過升降滾輪帶動柱塞逐漸上升到設定的定量位置，此時閥座腔體內空間增大形成負壓，物料在物料缸內(見圖1)正壓及柱 塞上升形成的負壓作用下通過進料口被吸入并充滿閥座腔體，完成充液過程。 對于同一種外置柱塞式定量灌注閥，閥座腔體內物料容積的設定可以通過改變 升降滾輪定位位置即外部凸輪的上下位置來獲得，而通過改變閥座腔體的直徑 則可以獲得不同的容積范圍系列。
開閥(如圖3)在外部凸輪作用下，操縱軸帶動操縱環轉至閥座腔體與出 料相通的位置，與此同時閥座腔體與物料缸隔斷。
灌裝(如圖4)升降滾輪在外部凸輪作用下帶動柱塞逐漸下降到閥座腔體 底部，腔體內物料被擠壓出腔體經由閥嘴灌注到包裝容器中，完成灌裝。
以上四個動作循環進行，實現物料的連續灌裝。
本實用新型的優點
1、 特別適用于含懸浮果肉飲料的定量灌裝以及粘稠物料的灌裝；本閥內部 設置了適合含懸浮果肉飲料以及粘稠物料流通的光滑通道，在操縱環轉動以及 沖液、灌裝時果肉不會被剪切破壞；特別的是物料流經的通道以及所有的運 動配合面均沒有密封件，柱塞與閥座腔體、柱塞與操縱軸、操縱環與柱塞腔體、 操縱環與閥嘴之間的密封均是通過兩者之間精確控制的機械間隙以及獨特復合 材料形成的水膜來實現的；同時，物料在沖液過程時的被"吸入"以及在灌裝 過程時的被"擠出"加快了物料在閥內的流動速度，與現有普遍使用的重力灌 裝相比，本實用新型可以形象的比喻為"主動灌裝"，而重力灌裝可稱為"自由 灌裝"，特別適合于一些粘稠度高、依靠自身重力難以流淌的物料的灌裝。
2、 對不含氣的飲料實現了不接觸瓶口灌裝，保證瓶口清潔，更加衛生；
3、 灌裝容器(瓶)不需要升降，省去了提升氣缸等裝置，整機結構簡單；
4、 定量灌裝精度高，計量誤差為士2 ml;
5、 閥內無密封件與物料接觸，流道更為暢通并減少可能因密封件破損造成 的污染；同時無密封件的結構使得閥的清洗變得簡單，消除了因采用密封件果 肉可能殘留在密封溝槽內而難以清除的隱患；
7、 獨特的開、閉閥結構設計，使灌裝后物料在閥嘴處的殘留量降低到最低;
8、 結構簡單，維修方便。定量容積通過改變凸輪行程或柱塞直徑獲得；
9、 灌裝閥始終處于工作狀態定量或灌裝，沒有工位的浪費；
10、 整個閥的結構采用模塊化進行設計；11、本實用新型非常適合應用于上述兩次灌裝工藝中。
四
圖1是本實用新型閉閥時的工作狀態圖； 圖2是本實用新型閉閥、進料時的工作狀態圖； 圖3是本實用新型開閥、進料停止時的工作狀態圖； 圖4是本實用新型灌注時的工作狀態圖； 圖5是圖1的俯視圖，表示開閉閥時操縱軸的狀態； 圖6是圖4中A--A剖視圖； 圖7是圖4中B向視圖。 圖8a和圖8b是圖2中操縱環的結構示意圖。
圖2中1-螺釘2-滾輪3-小軸4-連桿5-螺母6-彈簧7-定位塊8-定位螺 釘9-彈簧座IO—螺釘11-螺釘12-升降滾輪13-小軸14-導向滾輪15-操縱軸 16-柱塞17-閥座18-操縱環19-閥嘴20-法蘭23-套24-墊27-軸承28-螺釘 29-軸承30-軸承31-密封件40-銷
圖4中25-墊26-墊32-螺釘33-擋圈34-軸承
圖6中21-銷軸35-擋圈36-螺釘
圖7中22-壓板37-螺栓38-墊圈39-螺釘
五具體實施方式
本實用新型所述的含果肉型飲料的定量灌裝閥，它主要由柱塞16、閥座17、 操縱環18和操縱軸14等部分組成，其中柱塞16、閥座17、操縱環18、操縱 軸15部分如圖2、 4所示，柱塞16自上而下伸入閥座17的腔體中；閥座17 一側開有腰形槽，小軸13通過墊圈25水平連接在柱塞16上并從腰形槽伸出， 導向滾輪14通過擋圈33安裝在小軸13上并在閥座17的腰形槽內滾動，套23 通過螺釘11安裝在小軸13伸出端，升降滾輪12通過軸承34安裝在套23上， 升降滾輪12由外部凸輪對其進行控制。
如圖2、 4、 6、 7所示，操縱軸15自下而上穿過柱塞16內部的通孔，其下 端方頭與操縱環18底部的方孔相配合，操縱環18安裝在閥座17腔體的下部， 其內部具有與閥座n腔體對應的凹腔，其外壁面與閥座17內腔的內壁面實現 動密封。操縱軸15上端通過銷軸21、擋圈35水平安裝有連桿4，小軸3通過 螺釘36安裝在連桿4上，在小軸3的伸出端上通過墊圈26、軸承27和螺釘1
8安裝有開閉閥滾輪2，閉閥滾輪2由外部凸輪控制帶動操縱軸15擺動。閥座17 上部腔體內裝有彈簧座9，彈簧座9通過軸承30支撐在柱塞16的臺階上，彈 簧6套在操縱軸15上，'彈簧6下端抵在彈簧座9上，上端由旋緊在閥座17腔 體頂端的螺母5定位。在螺母5內壁上還裝有支撐操縱軸15的軸承29，螺釘 28將軸承29固定在螺母5上，防止軸承29松脫，螺釘32和定位塊7用于螺 母5調整后的鎖緊，螺釘10則防止彈簧座9轉動。在閥座17下通過法蘭20、 墊24、螺釘39安裝有可拆卸的閥嘴19。閥座17通過銷40、定位螺釘8、壓板 22、螺栓37、墊圈38、密封件3安裝在灌裝缸。柱塞16與閥座17、操縱軸15 及操縱環18之間采用無密封件的機械間隙密封，操縱環18與閥座17之間也采 用無密封件的機械間隙密封。
操縱環18隨操縱軸15的擺動(如圖5所示)，在閥座17內來回轉動；操 縱環18上有兩個孔，側壁上的一個孔是與閥座17上的物料進口對應入料口， 另一個孔是位于操縱環18底部的偏心孔，它是出料口，該出料口與閥嘴19上 的物料出口對應；閉閥沖液時操縱環18上的孔與閥座17上的入料口相通，而 與閥嘴19對應的出料口被關閉，物料可以進入到閥座17的腔體內；開閥灌裝 時，操縱環18上出料口與閥嘴19的物料出口相通，而與閥座17上對應的入料 口被關閉，物料通過閥嘴19被排出到容器(飲料瓶)中；操縱環18 (如圖8a 及圖8b所示)與閥嘴19之間依靠彈簧6的預緊力達到面密封。調整螺母5在閥 座17內的旋入深度，彈簧6的壓力通過操縱軸15的傳遞，使操縱環18與閥嘴 19之間獲得合適的密封力。
權利要求1、一種含果肉型飲料的定量灌裝閥，其特征是它包括柱塞(16)、閥座(17)、操縱環(18)、操縱軸(15)和閥嘴(19)，所述柱塞(16)內部沿軸線具有通孔，柱塞(16)自上而下伸入閥座(17)的腔體中并可以沿腔體軸線往復運動；操縱環(18)安裝在閥座(17)腔體的下部，其內部具有與閥座(17)腔體對應的凹腔，其外壁面與閥座(17)內腔的內壁面實現動密封，操縱軸(15)安裝在柱塞(16)的通孔內并且兩端延伸出通孔，在操縱軸(15)上端設有轉動部件，下端則固定在操縱環(18)上并可以帶動操縱環(18)轉動，操縱環(18)側壁上設有與閥座(17)側面的物料入口對應的入料口，操縱環(18)的底部設有出料口，該出料口與固定在閥座(17)底部的閥嘴(19)上的物料出口對應，當操縱環(18)轉動到兩個不同位置時，分別使閥座(17)的腔體與物料入口或物料出口相通。
2、 根據權利要求l所述的含果肉型飲料的定量灌裝閥，其特征是所述柱 塞(16)與閥座(17)、操縱軸(15)及操縱環(18)之間采用無密封件的機械 間隙密封，操縱環(18)與閥座(17)之間也采用無密封件的機械間隙密封。
3、 根據權利要求1或2所述的含果肉型飲料的定量灌裝閥，其特征是所 述閥座(17) —側開有腰形槽，小軸(13)水平連接在柱塞(16)上并從腰形 槽伸出，套(23)安裝在小軸(13)伸出端，升降滾輪(12)通過軸承(34) 安裝在套(23)上。
4、 根據權利要求3所述的含果肉型飲料的定量灌裝閥，其特征是在小軸 (13)末端與腰形槽對應處裝有可以在槽內滾動的導向滾輪(14)。
5、 根據權利要求1或2所述的含果詢型飲料的定量灌裝閥，其特征是所 述操縱軸(15)上端的轉動部件包括開閉閥滾輪(2)、小軸(3)和連桿(4)， 連桿(4)水平安裝在操縱軸(15)上，小軸(3)垂直安裝在連桿(4)上，在 小軸(3)的伸出端上安裝有開閉閥滾輪(2)。
6、 根據權利要求1或2所述的含果肉型飲料的定量灌裝閾，其特征是所 遊閥座(17)上部腔體內裝有彈簧座(9)，彈簧座(9)通過軸承(30)支撐在 柱塞(16)的臺階上，彈簧(6)套在操縱軸(15)上，彈簧(6)下端抵在彈 簧座(9)上，上端由旋緊在閥座(17)腔體頂端的螺母(5)定位。
7、 根據權利要求1或2所述的含果肉型飲料的定量灌裝閥，—其特征是閥 嘴(19)通過法蘭(20)、墊(24)、螺釘(39)可拆卸的安裝在閥座(17)底 部。
8、根據權利要求1或2所述的含果肉型飲料的定量灌裝閥，其特征是操 縱軸(15)下端為方形，其插在操縱環(18)底部的方孔內實現兩者的固定連 接。
專利摘要本實用新型公開了一種含果肉型飲料的定量灌裝閥，它的柱塞伸入閥座的腔體中，閥座的下部安裝有操縱環，操縱環上具有與閥座開口對應的物料入口，下部具有與閥嘴對應的出料口，該物料入口和出口都與閥座的腔體內部貫通，操縱環通過安裝在柱塞內的操縱軸在閥座內轉動，當操縱環轉動到兩個不同位置時，分別使閥座腔體與進料口或者出料口相通。其利用柱塞的往復運動使閥座腔體的容積及壓力變化以實現飲料的灌裝。本實用新型采用特殊加工工藝，閥內無密封件，特別適合于一些粘稠度高、依靠自身重力難以流淌的物料的灌裝，其過程更加清潔、衛生，整機結構簡單，灌裝精度高，特別適用于含果肉型果汁的兩次灌裝工藝。
文檔編號B67C3/28GK201141449SQ20072013181
公開日2008年10月29日 申請日期2007年12月21日 優先權日2007年12月21日
發明者嚴漢橋, 孔祥玉, 孫建耀, 康賢成, 張澄龍, 徐葉界, 陳文元, 陳能玉 申請人:中國輕工業機械總公司南京輕工業機械廠