用于飲料灌裝機的灌裝機構的電磁閥的制作方法

用于飲料灌裝機的灌裝機構的電磁閥的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于灌裝機構的電磁閥，所述電磁閥包括閥體，在該閥體中，第一通道通過流體連通機構與第二通道連通，其中，該流體連通機構具有閥座，用以接納閥桿的密封面，該閥桿以可運動的方式安置在該流體連通機構中，并且該閥桿具有永磁體，并且在所述閥體上設有作用于所述閥桿的所述永磁體的電磁線圈，用于使所述閥桿抬離所述閥座。
【專利說明】用于飲料灌裝機的灌裝機構的電磁閥
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于飲料灌裝機的灌裝機構的電磁閥，例如，電磁閥用于通斷物料流或用于通斷氣體流和/或用于沖掃、排氣、預灌充、抽真空、卸載和/或清洗容器或灌裝機構的其它流體流。
【背景技術】
[0002]在常見的飲料灌裝機中，閥被應用在不同區域中，以控制流體流。尤其是，閥例如作為物料閥設置在飲料灌裝機的灌裝機構區域內，用于通斷至待灌裝容器的物料流。而且，閥通常設置在灌裝機構上用于控制氣體。例如在給容器灌裝含碳酸氣的飲料時，通常在灌裝之前用灌充氣體(例如CO2)來預灌充該容器，以避免待灌裝的含碳酸氣的飲料在被灌入容器時產生過多泡沫，并相應地提供可靠且按規定的灌裝過程。在尤其當灌裝含碳酸氣的飲料時利用預灌充容器進行這種灌裝之后，容器又須按規定被卸載，以預防容器因突然卸載而破裂并且阻止飲料在卸壓時不可控地產生過多泡沫或噴濺出。還知道了:用沖掃氣體預先沖掃要灌裝物料的各容器，以從容器內排擠出空氣氧，以便相應提高待灌裝物料的長久保存性能。
[0003]在灌裝機構內的不同物料流、氣體流和流體流的通斷過程迄今通過隔膜閥來執行，隔膜閥以氣動方式被通斷切換。在此情況下，電子灌裝機構控制裝置發出電信號，使所謂的先導閥接通。隨后，該先導閥通過相應的壓縮空氣管路對真正的隔膜閥施以壓縮空氣，以通斷切換在灌裝機構內的物料、灌充氣體、沖掃氣體、卸載和其它過程。相應的隔膜閥隨后又依據通過先導閥控制壓縮空氣壓力來相應地通斷相應的物料通道或氣體通道。
[0004]該電子控制裝置和各先導閥大多設置在飲料灌裝機的灌裝機轉臺的中央控制臺上。
[0005]借助通過相應的氣壓軟管供應的壓縮空氣對灌裝機構內的各隔膜閥的控制尤其因為不同長短的氣壓軟管而導致不同的閥反應時間。因為例如回轉式灌裝機的結構，為了控制該閥而在不同的灌裝機構內采用不同長短的氣壓軟管，結果，與通過較長軟管來控制的隔膜閥相比，通過較短軟管來控制的隔膜閥的切換相應更為快速。通斷時間差異可能導致灌裝作業中的不準確性。
[0006]另外，可能因使用壓縮空氣來控制隔膜閥而相應地使壓縮空氣到達了灌裝區域，這在衛生方面可能是不希望出現的。
[0007]另外，提供壓縮空氣以操作氣壓驅動裝置需要較多的能量。而且，總是設置兩個閥(即真正的隔膜閥和對應的先導閥)來控制相應的流體流，結果使得出現故障的幾率增大。
[0008]從DE 196 23 162 Al中知道了一種磁閥，其中，由永磁體材料構成的閥桿與安置在磁閥殼體上的永磁體銜鐵相互作用。

【發明內容】

[0009]鑒于上述【背景技術】，本發明的任務是提供一種用于灌裝機構的電磁閥，可借此獲得飲料灌裝機的簡化結構。
[0010]該任務將通過一種具有權利要求1的特征的用于灌裝機構的電磁閥來完成。由從屬權利要求得到了有利的改進方案。
[0011]該電磁閥相應地包括閥體，在閥體內，第一通道與第二通道通過流體連通機構相連通，該流體連通機構具有閥座，用于接納活動安置在流體連通機構內的閥桿的密封面，并且該閥桿具有永磁體。根據本發明，在閥體上設有作用于該閥桿的永磁體的用于使閥桿抬離閥座的電磁線圈。
[0012]由于閥桿具有永磁體且在閥體上設置作用于閥桿永磁體的用于使閥桿抬離閥座的電磁線圈，所以可以通過直接立刻對電磁線圈施以由閥控制裝置所發出的控制信號來獲得電磁閥的打開和關斷。通過這種方式，可避免現有技術所采取的使用壓縮空氣，連同與之相關的挑戰，例如像通斷時間變化或由所需要的壓縮機功率所引起的高能耗。而且，各灌裝機構或各飲料灌裝機維修時的成本也降低，因為只是還必須檢查唯一的閥(即所述的電磁閥)。通過這種方式，可以放棄過去復雜的布置結構(其包括先導閥、氣壓軟管和后置的真正隔膜閥)。由此簡化了灌裝機的整體結構。
[0013]各閥控制裝置可以相應地直接響應電磁線圈，所述電磁閥通過該電磁線圈來控制，因而獲得了相應的氣體通道或介質通道的直接打開或關閉。這樣，也可以因為放棄了從現有技術中知道的不同長短的氣壓軟管而減小或完全避免通斷時間差異，結果，各流體的通斷操作變得精確許多。
[0014]另外，可以改善灌裝機內的衛生狀況，因為基于電磁線圈的直接電控而未在灌裝機構內使用壓縮空氣或工作空氣，這樣的空氣可能逃逸到相應的灌裝區或隔離罩或無菌灌裝室中。
[0015]由于閥桿活動安置在流體連通機構內，所以閥桿在一個非常優選的實施方式中也可完全位于該流體連通機構內，即完全位于閥體之內。相應地，電磁閥的活動件沒有設置在閥體外，因而可放棄借助易磨損且相應昂貴的波紋套的密封。換句話說，可放棄在所提出的電磁閥范圍內的昂貴易磨損件。
[0016]通過所提出的用于灌裝機構的電磁閥，可以相應實現直接控制，在這里，衛生狀況可以得到改善，閥運轉所需要的能耗與常見的氣動閥相比可被顯著降低，連續運行成本可被降低，因為尤其是當閥桿完全位于閥體內時可以放棄昂貴的易磨損件如波紋套，并且相應實現了電磁閥的可靠工作。
[0017]而且，通過這樣的相應磁驅動裝置，即閥桿只配備有永磁體，不需要使閥桿與電磁閥的任何其它構件或其它部件相連接。尤其是，閥桿不必被電連接或在控制技術方面被連接到其它部件上。通過幾乎自給自足式設計該閥桿，閥桿能在衛生和流體技術方面針對當前的應用目的被優化。此外，尤其可以實現閥桿的徹底清潔和消毒，因為該閥桿基本上可完全被相應的清洗消毒流體全面沖刷。
[0018]通過固定安置在閥體上的電磁線圈，可以獲得對閥的可靠直接控制。利用由被相應的控制電流流過的電磁線圈所產生的磁場,可以通過閥桿的永磁體將閥桿從該閥座上抬起，從而通過該流體連通機構建立在第一通道和第二通道之間的流體流動。
[0019]在一個優選的改進方案中，該閥桿的密封面與該永磁體間隔布置，其中，按照一個特別優選的鮮明特征，該閥座設置在該密封面和該永磁體之間。換句話說，該永磁體最好安置在閥桿的下游端上并且與閥座發生連接的密封面安置在閥桿的上游端上。由此可以做至IJ，只要沒有通過由該電磁線圈引起的磁場使該永磁體抬離該閥座，那么流體如氣體或要用灌裝機構灌裝的物料的壓力就將閥桿緊壓到閥座上。
[0020]在另一個優選的改進方案中，閥桿的密封面在閥座的方向上被預緊，以截斷在流體連通機構內的流體流動。通過在關斷方向上的預緊，可以相應地在電磁線圈斷電時獲得該閥的可靠關閉。由此保證了不會出現不希望有的用電磁閥進行通斷的流體的流出。這樣，例如在斷電時也總是處于安全的工作狀態。另外可以減少用于驅動電磁閥的能量，因為至少在閥關閉時不必消耗能量來將該閥保持在關斷位置上。與此相關特別優選的是，該閥桿的尺寸和/或取向如此設定，即，閥桿因為其自重而在電磁線圈斷電時截斷在流體連通機構內的流體流動。此時如此設置該閥桿，即，它基本上垂直安置在該閥體內并且閥桿的密封面通過其自重朝向閥體的閥座被預緊。
[0021]在一個變型或補充方案中，該閥桿可優選具有第二永磁體，該第二永磁體與安置在閥體上的第三永磁體相互作用并且朝向閥座預緊閥桿的密封面。此時，在閥桿上的第二永磁體最好設于閥桿密封面的上游并且在其與安置在閥體上的第三永磁體相互作用時將該閥桿預緊向閥座。相應地，該閥桿最好在關斷方向上通過第二永磁體和第三永磁體被預緊。閥桿的朝向關斷方向的預緊也是在無需閥桿對外機械連接的方式下實現的，從而在這里，也可以完全放棄例如借助波紋套的復雜密封或遮擋機構，以及可以放棄用于機械或電動操作機構的實施方式。相應地，通過上述方式得到了這樣的電磁閥，其被可靠地朝向關斷方向預緊并且其能以簡單方式通過給電磁閥施以由電子閥控制裝置所發出的電信號來控制。
[0022]該閥桿最好呈啞鈴形，該閥座于是安置在該閥桿的兩端之間。在啞鈴狀閥桿的上游端，優選設置第二永磁體，其與上述的固定安裝在閥體上的第三永磁體相互作用，使得該閥桿朝向關斷方向被預緊。在啞鈴狀閥桿的下游端，優選設置第一永磁體，閥桿或閥桿密封面可借助第一永磁體被抬離該閥座，以打開該電磁閥。
[0023]尤其優選的是，上述的電磁閥設立用于:提供預灌充氣體優選是CO2、沖掃氣體；用于卸壓；用于施加真空和/或用于針對待灌裝容器通斷物料流。換句話說，電磁閥的尺寸被設定為對于飲料灌裝機中所常見的流體流來說能允許相應流體的可靠通斷。
[0024]另外，上述任務通過用于飲料灌裝機的灌裝機構來完成，該灌裝機構具有用于通斷物料流的至少一個物料閥和/或用于通斷氣體流的至少一個氣體閥，其中，所述至少一個氣體閥和/或物料閥以如上所述的電磁閥形式來構成。通過這種方式做到了，該灌裝機構可直接通過電子灌裝機構控制裝置來控制。可以相應地實現直接控制，因而通斷時間差異被縮小或被完全消除，可以實現能效劃算的灌裝機構運轉，可以改善灌裝機構的衛生狀況，以及可以放棄易磨損構件例如像波紋套。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]通過下面對附圖的說明來詳細描述本發明的其它優選實施方式和方案，在附圖中:
[0026]圖1是根據本發明一個實施例的電磁閥的側剖示意圖，
[0027]圖2是設置在飲料灌裝機內的灌裝機構的示意圖，[0028]圖3是電磁閥的線路示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合附圖來描述優選實施例。在這里，相同的、相似的或作用相同的零部件在不同的附圖中用相同的附圖標號來標示，并且在下面說明中有時放棄了重復說明該零部件，以免幾長。
[0030]在圖1中示出了用于灌裝機構的電磁閥I的側剖示意圖。在此設有一個閥體2，在閥體2中設有第一通道20、第二通道22以及連通第一通道20和第二通道22的流體連通機構24。通常，通過第一通道20將待通斷的流體(例如待通斷的物料或氣體)引入閥體2中，隨后使接通的流體被引導流過第二通道22以便進一步處理，例如被引入待灌裝容器中。視待通斷的流體而定，在第一通道20內作用于閥的流體壓力至少與在通道22內的壓力一樣大。
[0031]相應地，呈CO2形式的充脹氣體的供應裝置或物料鍋被連接至第一通道20。通常跟在第二通道22之后的是去往待灌裝容器的相應的連接部。
[0032]閥桿3容置在流體連通機構24中，其中，該閥桿3具有密封面30，該密封面能容放在閥體2的閥座26中。該密封面30在落座于閥座26上時關斷流體連通機構24。換句話說，在第一通道20和第二通道22之間的連通可借助閥桿3且尤其是借助閥桿3的密封面30被截斷。
[0033]在如圖1所示的實施例中，閥桿3基本上呈啞鈴狀，其中，在閥桿3的下游端32上設有第一永磁體40。第一永磁體40如此容置在流體連通機構24的一個相應的腔240內，即，第一永磁體40可被待通斷的相應流體環繞流過。
[0034]在閥桿3的上游端34上設置有第二永磁體42，第二永磁體42也如此容置在流體連通機構24的一個腔242中，S卩，第二永磁體42可被待通斷的流體環繞流過。
[0035]閥桿3的下游端32和上游端34如此通過挺桿36相連，即，呈所述啞鈴狀地構成該閥桿3。該密封面30也相應形成在第二永磁體42的底面上。
[0036]在一個未示出的未使用第二永磁體42的變型中，密封面30可以通過相應構成的且與挺桿36相連的盤來保持。
[0037]在如圖1所示的實施例中，閥體2的閥座26設置在第一永磁體40和第二永磁體42之間，從而閥桿3在下游延伸超過閥座26。
[0038]閥桿3的密封面30可通過下述方式抬離閥座26:與第一永磁體40對置地固定在閥體2上的電磁線圈5被電流流過并且把相應的斥力磁場施加至第一永磁體40。在如圖1所示的實施例中，閥桿3可以通過如此產生的磁場被如此抬起，使得閥桿3的密封面30抬離該閥座26，待通斷的流體可相應地通過第一通道20流經閥座26地流過流體連通機構24并從第二通道22流出。相應地，通過給電磁線圈5施加相應方向的電流，將該閥I從關斷位置切換到接通位置。
[0039]當電磁線圈5又斷電時，閥桿3已經因其自重又落位到閥座26上，從而在密封面30和閥座26之間又存在相應的封閉，這關斷了該閥I。
[0040]在如圖1所示的實施例中，閥桿3的自重足以使閥桿3以密封面30貼靠閥座26，從而該閥落入關斷位置。因為作用于第一通道20的壓力一般較高，所以閥桿3被進一步壓緊到閥座26上，從而在此得到了可靠的封閉。
[0041]而且，與第二永磁體42相對地在閥體2上設有第三永磁體44，第三永磁體44如此取向，即，它排斥閥桿3的第二永磁體42。通過這種方式，在關閉方向上(即，在密封面30被壓緊到閥座26的方向上)，施加閥桿3的預緊力。這樣，當電磁線圈5斷電時或者當還未超過某個電流閾值時，可靠實現了閥I總是處于規定的關斷狀態。作為所示實施方式的替代，第三永磁體44也可以呈環形圍繞流體連通機構24布置，并且相應地施加吸力至第二永磁體42。
[0042]電磁線圈5和第三永磁體44在流體連通機構24外固定在閥體2上。因為在這里絕對沒有出現在閥體2和電磁線圈5或者第三永磁體44之間的相對運動，所以不需要復雜的密封機構例如利用波紋套來密封。
[0043]閥桿3本身完全位于閥體2內并且也還完全位于流體連通機構24內，因而在這里也不需要相對于外部部件的密封。通過這種方式，可以縮減閥I的衛生設計以及降低維護成本，因為不存在復雜且易磨損的密封機構。
[0044]圖2以示意圖示出電磁閥I被用在灌裝機構6中，其中，電磁閥I不僅設置作為物料閥60，也設置作為氣體閥62和64。灌裝機構6用于給待灌裝的容器600 (例如瓶子)灌裝由物料鍋66送來的物料。為此，物料通過物料供應管路610從物料鍋66被供給物料閥60，該物料閥60在容器600做好相應準備的情況下被打開。
[0045]容器600為此被相應壓緊到灌裝機構6上并借助氣體閥62承受存在于物料鍋66內的氣體壓力。當達到相應的預壓力時，物料閥60被打開并且物料流入待灌裝的容器600。此時，被物料排擠出的氣體通過閥62又流回到物料鍋66。在灌裝過程結束后，物料閥60和氣體閥62都被關閉。存在于容器600內的正壓通過另一氣體閥64被可控排出。于是被卸載的容器600可以從灌裝機構上被取下。
[0046]圖3示意性地示出了電磁閥I通過電子灌裝機構控制裝置100來控制，該電子灌裝機構控制裝置將相應的電信號102如此施加至如圖1所示的電磁線圈5，從而閥I被相應打開。通過這種方式，避免設置復雜的壓縮空氣管路以及先導閥以及避免準備大量的壓縮空氣，由此一來，一方面可以節約能量，另一方面，通斷時間差異可被縮小或得以避免。另夕卜，也不再有壓縮空氣被輸入相應的無菌灌裝機的潔凈腔或無菌腔。
[0047]只要適用，如這些實施例所述的所有單獨特征可以相互組合和/或互換，這沒有超出本發明的范圍。
[0048]附圖標記列表
[0049]I電磁閥；100電子灌裝機構控制裝置；102電信號；2閥體；20第一通道；22第二通道；24流體連通機構；26閥座；240流體連通腔；242流體連通腔；3閥桿；30密封面；32閥桿的下游端；34閥桿的上游端；36挺桿；40第一永磁體；42第二永磁體；44第三永磁體；5電磁線圈；6灌裝機構；60物料閥；62氣體閥；64卸載閥；66物料鍋；600容器；610物料
供應管路。
【權利要求】
1.一種用于灌裝機構(6)的電磁閥(I)，所述電磁閥包括閥體(2)， 在閥體(2)中，第一通道(20)通過流體連通機構(24)與第二通道(22)連通， 其中，流體連通機構(24)具有閥座(26)，用以接納閥桿(3)的密封面(30)，閥桿(3)以可運動的方式安置在流體連通機構(24)中，并且閥桿(3)具有永磁體(40)， 其特征在于， 在所述閥體(2)上設有作用于所述閥桿(3)的所述永磁體(40)的電磁線圈(5)，用于使所述閥桿⑶抬離所述閥座(26)。
2.根據權利要求1所述的電磁閥(I)，其特征在于，閥桿(3)的密封面(30)與永磁體(40)間隔布置。
3.根據權利要求1或2所述的電磁閥(I)，其特征在于，閥座(26)設置在閥桿(3)的密封面(30)與閥桿(3)的永磁體(40)之間。
4.根據前述權利要求之一所述的電磁閥(I)，其特征在于，閥桿(3)完全位于流體連通機構(24)中。
5.根據前述權利要求之一所述的電磁閥(I)，其特征在于，閥桿(3)的密封面(30)朝向閥座(26)被預緊，以截斷在流體連通機構(24)內的流體流動。
6.根據權利要求5所述的電磁閥(I)，其特征在于，閥桿(3)的尺寸和/或取向是如此設定的，即，閥桿因為其自重而在電磁線圈(5)無電流時截斷在流體連通機構(24)內的流體流動。
7.根據權利要求5或6所述的電磁閥(I)，其特征在于，閥桿(3)具有第二永磁體(42)，第二永磁體與設置在閥體(2)上的第三永磁體(44)相互作用并且朝向閥座(26)預緊閥桿(3)的密封面(30)。
8.根據前述權利要求之一所述的電磁閥(I)，其特征在于，閥桿(3)基本上呈啞鈴形，其中，永磁體(40)安置在閥桿(3)的密封面(30)的下游，并且所述第二永磁體(42)安置在閥桿⑶的密封面(30)的上游。
9.根據前述權利要求之一所述的電磁閥(I)，其特征在于，電磁閥(I)設立用于:提供預灌充氣體、沖掃氣體；用于卸壓；用于施加真空和/或用于針對待灌裝的容器(600)通斷物料流。
10.一種用于飲料灌裝機的灌裝機構(6)，灌裝機構(6)具有用于通斷物料流的至少一個物料閥(60)和/或用于通斷氣體流的至少一個氣體閥(62，64)，其特征在于，至少一個物料閥(60)和/或氣體閥(62，64)是由根據前述權利要求之一所述的電磁閥(I)構成的。
【文檔編號】F16K31/08GK103511708SQ201310241582
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月18日 優先權日:2012年6月20日
【發明者】杰西弗·都柏林吉爾 申請人:克羅內斯股份公司