用于在灌裝設備中改變灌裝產品的體積流量的裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于在灌裝設備中改變灌裝產品的流量的裝置(1)，其包括與流入部(10)和流出部(12)連接的控制腔(2)以及容納在控制腔(2)中的控制部件(3),該控制部件通過與設置在控制腔(2)外部的驅動裝置(4)相互作用而能夠在控制腔(2)中移動,其中控制腔(2)的橫截面在控制腔(2)朝向流入部(10)的末端部和控制腔(2)朝向流出部(12)的末端部之間連續地變化。
【專利說明】
用于在灌裝設備中改變灌裝產品的體積流量的裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于在灌裝設備中、特別是在飲料灌裝設備中改變灌裝產品的體積流量的裝置。
【背景技術】
[0002]在飲料灌裝設備中已知，將灌裝產品注入待灌裝的容器中，其中，在實際的灌裝過程中，灌裝產品的體積流量能夠在兩種不同的體積流量之間往復地切換。此處的優點例如為，在灌裝過程開始時首先以減小的體積流量灌注，隨后在灌裝過程的主要部分中以較高的體積流量灌注并且再次以減小的體積流量灌注直到灌裝過程結束。在灌裝過程開始時使用減小的體積流量確保了灌裝產品不會在待灌裝的容器中過度地起泡，因為在灌裝過程開始時灌裝產品在還未灌裝的容器中的降落高度是最大的而且因此起泡傾向也是最大的。而在灌裝過程的主要部分中可以通過以較高的體積流量的灌注保證快速的填充。再次減小體積流量直到灌裝過程結束，從而在存在預設的斷開標準(例如預設的灌裝體積、預設的灌裝高度或預設的灌裝重量)的情況下確保限定地切斷灌裝產品流。另外，在灌裝過程結束時通常到達待灌裝容器、例如待灌裝瓶的瓶頸區域，在瓶頸區域中待灌裝容器的橫截面減小并且直到灌裝過程結束時，在保持不變的體積流量的條件下容器中的灌裝產品水平面相應地非常迅速地抬升。通過減小體積流量直到灌裝過程結束可以相應地實現調整幾乎完全填充的容器的瓶頸區域中的灌裝產品水平面的抬升速度，從而可以可靠地并且在灌裝產品不溢出的條件下結束灌裝過程。
[0003]為了在灌裝設備的填充裝置中在兩個不同的體積流量之間往復地切換，已知的是，改變灌裝閥的位置，其中，灌裝閥同時具有用于結束和啟動灌裝產品流的關閉功能。
[0004]另外還已知，灌裝產品的體積流量通過產品節流閥而在兩個不同的體積流量之間往復地切換。在此，產品節流閥通常以波紋管(Balg)的形式設置，其能減小或增大在引導產品的路徑上的流通橫截面。
[0005]同樣還已知體積流量的按比例調節，例如在DE 10 2012 211 926A1中已知地，其中，通過調節閥實現體積流量的調整。該調節閥中通過設置波紋伸縮管(Faltenbalg)提供了一種衛生的設計方案。
【發明內容】
[0006]由已知的現有技術出發，本發明的目的在于說明一種用于在灌裝設備中改變灌裝產品的體積流量的、進一步改進的裝置。
[0007]該目的通過具有權利要求1所述特征的、用于在灌裝設備中改變灌裝產品的體積流量的裝置得以實現。有利的擴展方案在從屬權利要求中給出。
[0008]相應地提出了一種用于在灌裝設備中改變灌裝產品的流量的裝置，其包括與流入部和流出部連接的控制腔以及容納在控制腔中的控制部件，該控制部件通過與設置在控制腔外部的驅動裝置相互作用而能夠在控制腔中移動。按照本發明，控制腔的橫截面在控制腔朝向流入部的末端部和控制腔朝向流出部的末端部之間連續地變化。
[0009]通過控制腔的橫截面在朝向灌裝產品流入部的末端部和朝向灌裝產品流出部的末端部之間連續地變化，能夠相應地得到一種用于改變流量的裝置，該裝置實現了流量的連續調節。這樣可以有利地使灌裝設備中灌裝過程的走向與灌裝產品的各個特性以及與各種容器形狀相適應。通過實現了在灌裝過程中連續地改變流量，可以相應地實現進一步改進的灌裝結果。同時，通過容納在控制腔中的控制部件實現了特別衛生的設計，其中，可以放棄使用用于密封的波紋伸縮管。
[0010]為了實現控制部件的特別簡單的控制以及為了相應地實現有效流通橫截面的連續的、按比例的調節，控制腔的橫截面優選這樣形成，即，其在朝向流入部的末端部和朝向流出部的末端部之間根據預設的數學函數而變化。由此可以通過控制部件的相應的控制得到流通橫截面根據預設的數學函數而計算的變化并由此得到了流量根據預設的數學函數而計算的變化。因此，驅動裝置或者控制部件的控制是特別簡單的并且可以簡單地為各個灌裝情況下所期望的流量而調整。
[0011]控制腔特別是一類具有圓形橫截面的控制腔，其半徑例如從朝向流入部的末端部到朝向流出部的末端部以線性的方式變化。因此可以通過計算控制腔的圓面積(A = Mr2)并且減去控制部件的有效橫截面而以簡單的方式計算出有效的流通橫截面。在此，可以在控制腔朝向流入部的末端部和朝向流出部的末端部之間的控制部件的任意一個位置上計算有效流通橫截面。由此可以通過控制部件在控制腔內部相應的定位而直接調整有效流通橫截面。
[0012]當控制腔的橫截面在朝向流入部的末端部和朝向流出部的末端部之間持續地改變，得到了可能的流量的連續的調整。
[0013]在一個特別優選的變型中，控制腔基本上以錐形形成，從而既實現了控制腔的簡單的制造(例如通過錐形銑削)又可以產生控制部件在控制腔中的位置與分別由此得到的有效流通橫截面之間的數學相關性。由此簡化了該裝置的控制并以簡單的方式調整出為各種容器以及為容器的各種灌裝狀態而優化的灌裝條件。
[0014]控制部件能夠在控制腔中優選在具有較小橫截面的位置和具有較大橫截面的位置之間往復運動、優選直線式地往復運動，從而可以得到在兩個極端位置之間的所產生的有效流通橫截面的連續的設置。
[0015]在此，優選這樣形成驅動裝置，S卩，該驅動裝置使控制部件僅能夠在具有盡可能最小的橫截面的位置和具有盡可能最大的橫截面的位置之間往復移動，但不會超出這個范圍。特別是，對于驅動裝置和控制部件不可能的是，完全地關閉裝置并因此關閉流量。相應地，該裝置并不類似于設有閥座并相應實現各個流通路徑的完全關閉的閥門而工作，而是當控制部件位于具有較小橫截面的位置處時，該裝置始終提供最小流量。相應地不必設置閥座。控制部件也可以相應地以不密封的形式容納在閥座中。
[0016]為了確保控制部件不會關閉控制腔，驅動裝置優選具有用于限制驅動裝置或控制部件在第一末端位置和第二末端位置之間運動的止動件，其中，該止動件特別優選以機械的方式實施。
[0017]控制部件優選形成為球形的，特別優選為圓球形的。這樣可以提供一種好的衛生設計，因為可以簡單地清潔表面。
[0018]另外，優選控制部件完全容納在控制腔中。相應地，控制部件也完全地位于產品流中，從而控制部件在各個側面基本上由各種灌裝產品環流或至少浸潤。當控制部件在點接觸或線接觸的情況下與控制腔的內壁處于接觸而且灌裝產品在點接觸或線接觸的位置上基本上被擠出時，也存在完全的環流或完全的浸潤。
[0019]控制部件優選基本上以無引導的形式存在于控制腔中，從而在設置于控制腔外部的驅動裝置可能脫落的情況下，控制部件可以在沒有引導的條件下在控制腔內部運動并且原則上可以處于任意位置中。
[0020]通過使控制部件完全容納在控制腔中并且能夠在控制腔內部在具有較小的有效流通橫截面的位置和具有較大的有效流通橫截面的位置之間往復運動，其中，控制部件由灌裝產品完全地環繞、環流或浸潤，在由第一有效流通橫截面向第二有效流通橫截面的切換過程中不會產生壓力峰值，例如在現有技術中已知的、具有以分級形式形成的控制腔橫截面的結構中或者作為能夠進入閥座中的調節閥的結構中會出現的壓力峰值。相應地可以按比例地、連續地、無壓力峰值地實施灌裝產品的流量的改變，從而實現了灌裝過程期間非常平穩地調節灌裝產品流，由此可以進一步改善灌裝結果。
[0021]控制部件和驅動裝置之間的連接特別優選以磁性的形式實施。控制部件例如相應地由能夠磁化的或者磁性的材料形成，例如由磁性的不銹鋼或者高品質鋼形成，而通過在控制腔外部設置相應的磁體或者對應磁體，驅動裝置相應地作用于控制部件，通過磁體或者對應磁體能夠借助于驅動裝置移動容納在控制腔中的控制部件。
[0022]結合上下文可以看出，控制部件這樣完全容納在控制腔中，即，控制部件始終完全地由灌裝產品環繞，由此促使，必須由驅動裝置而傳遞在控制部件上的、用于移動控制部件所需的力不依賴于各個灌裝產品的壓力。特別是在高壓下存在的碳酸化的灌裝產品也可以以這種方式毫無問題地灌裝在飲料灌裝設備中，由此該裝置可以改變碳酸化的灌裝產品的流量，因為完全容納在控制腔中的控制部件通過灌裝產品在各個側面上以相同的壓力加載。因此抵消了處于壓力下的產品所施加在控制部件上的力，從而控制部件可以不依賴于各種灌裝產品通過相應適度地定尺寸的驅動裝置而移動。
[0023]控制腔的壁以及控制部件的表面能夠得到特別好的清潔，因為在此可以放棄使用波紋伸縮管并且各個表面作為完全光滑的且連續的表面而形成，而不會存在難以清潔到的下陷和結構。
[0024]通過驅動裝置與控制部件以非接觸的形式的優選的相互作用可以進一步改善衛生狀況。
[0025]所提出的用于改變流量的裝置還提供了一種能夠經濟地制造的設備，其具有更少的磨損部位并且實現了良好的衛生設計。
[0026]驅動裝置與控制部件之間的耦合可以這樣形成，S卩，實現了控制部件在控制腔內部的可靠的移動。但是，驅動裝置與控制部件之間的耦合(例如通過相應的磁性相互作用)必須不能過強地形成，因為控制部件應始終位于待控制的灌裝產品中而且相應地從所有的側面施加在控制部件上的壓力比基本上是相同的。這種結構不同于現有技術中已知的、控制部件同時也用作關閉閥的結構，其中，當控制部件容納在閥座中并且相應地提供完全的密封時，與控制部件朝向灌裝產品流出部的一側相比，在控制部件朝向灌裝產品流入部的一側存在有顯著更高的壓力。在這種情況下，控制部件和驅動裝置之間的耦合必須傳遞較高的力，這個力實現了與存在的壓力比相反地作用而將控制部件從閥座中再次抬起。這在所提出的用于改變流量的裝置中如上所述地得到了免除，因為控制部件并不設置用于關閉該裝置。
[0027]優選在控制腔中設置用于防止通過控制部件完全關閉控制腔的裝置，優選在流出部的區域中存在連接片、凸肋、導向板、轉向板、間隔墊片和/或擋塊。以這種方式可以防止，控制部件完全關閉灌裝產品流出部或者完全關閉灌裝產品流入部。確切地說，這樣形成控制腔和控制部件，即，始終實現預設的最小流量而且控制部件始終完全地由灌裝產品環繞或由其浸潤。
【附圖說明】
[0028]通過以下對附圖的描述進一步說明本發明優選的其他實施方式和方面。其中，
[0029]圖1示出了灌裝設備中用于改變灌裝產品的流量的裝置的示意截面圖，該裝置處于第一切換狀態，而且
[0030]圖2示出了處于第二切換狀態的圖1中的裝置。
【具體實施方式】
[0031]以下借助附圖描述優選的實施例。在此，不同附圖中相同、類似或作用相同的部件以相同的附圖標記標識，而且為了避免贅述省略了對于這些部件的重復性描述。
[0032]圖1中示出了灌裝設備中用于改變灌裝產品的體積流量的裝置I。該裝置I例如設置在此處未示出的灌裝產品桶和流出部12之間，該灌裝產品桶通過流入部10與裝置I連接，而灌裝產品通過流出部而從裝置I中流出并且例如從流出口或用于控制灌裝產品流的控制閥而引入到待灌裝的容器中。
[0033]裝置I包括設置在流入部10和流出部12之間的控制腔2。經過流入部10而流入的灌裝產品流通經過該控制腔2，其中，灌裝產品隨后經過流出部12再次離開該控制腔2。
[0034]在控制腔2中容納有控制部件3，該控制部件與設置在控制腔2外部的驅動裝置4處于相互作用。控制部件3能夠通過設置在控制腔2外部的驅動裝置4而在控制腔2內部定位并且特別是也能夠移動。
[0035]控制腔2的橫截面在控制腔2朝向流入部10的末端部和控制腔2朝向流出部12的末端部之間連續地變化。在示出的實施例中，控制腔2在其朝向流入部10的末端部上具有第一橫截面ql而控制腔2在其朝向流出部12的末端部上具有另一個橫截面q2。在示出的實施例中，橫截面ql小于橫截面q2。但是在另一個實施例中，也可以在控制腔2朝向流入部10的末端部上設置較大的橫截面而在控制腔2朝向流出部12的末端部上設置較小的橫截面。但是在示出的實施例中，ql小于q2。
[0036]在示出的實施例中，控制腔2具有錐形的外形，其在附圖1中的截面視圖中通過梯形的橫截面示出。在此，該橫截面理解為相對于裝置I的軸100旋轉對稱。
[0037]但是也能夠考慮任意一種其他的、分別垂直于裝置I的軸100的控制腔2的橫截面的形式或者橫截面的走向，只要橫截面在控制腔2朝向流入部10的末端部和控制腔2朝向流出部12的末端部之間變化并且在至少一個位置大于在另一個位置處。橫截面也可以相對于裝置I的軸100非旋轉對稱地設計。
[0038]控制腔2的橫截面在控制腔2朝向流入部10的末端部和朝向流出部12的末端部之間的走向也可以采用其他的樣式，并且例如在控制腔2的中心區域中相對于外部區域收縮或者鼓起。
[0039]在示出的實施例中，控制腔2的內壁20在控制腔2的朝向流入部10的末端部和其朝向流出部12的末端部之間直線延伸。相應地得到了控制腔2在朝向流入部10的末端部和朝向流出部12的末端部之間的橫截面的、連續的并且遵循預設的數學函數的變化。在此，控制腔2的半徑直線式地變化，從而控制腔的橫截面可以在預設的半徑r的條件下相對于A = Ji*r2中計算得到。在此，在線性變化的半徑r和控制腔的橫截面之間相應地存在二次函數關系O
[0040]在控制腔2中橫截面的連續的形態實現了有效橫截面的連續變化并因此也實現了通過裝置I的灌裝產品的流量的連續變化。
[0041 ]在示出的實施例中，控制部件3以球形形成并且在此形成作為磁性的鋼球。控制部件3的表面是光滑的，從而能夠以簡單的方式清潔該控制部件3。控制腔2的內壁20也是光滑的，從而在此實現了以常規的方法進行簡單的清潔，并且相應地可以提供衛生的設計。
[0042]在控制部件3的另一個設計方案中，除了球形之外，控制部件也可以具有回轉橢球、棱柱、液滴、冰或者其他物體的形狀。
[0043]控制部件3完全位于控制腔2中并且可以相應地完全由灌裝產品環流或者至少由灌裝產品浸潤。換言之，控制部件3沒有來自于控制腔2的機械連接，從而不存在位于裝置I的“干燥”區域中的控制部件3的區段。
[0044]驅動裝置4通過磁性部件40而作用在控制部件3上，磁性部件40通過控制腔2的各個壁而與控制部件3磁性地相互作用。在驅動裝置4的磁性部件40沿著控制腔2的壁移動的過程中，相應地帶動控制部件3并且可以以這種方式在控制腔2的內部移動控制部件并使其定位。
[0045]換言之，驅動裝置4和控制部件3之間的連接以非接觸的方式實施而且在沒有直接的機械接觸的情況下發生由驅動裝置4施加在控制部件3上的調節力的相互作用或傳遞。
[0046]磁性部件40通過轉軸44上的轉軸螺母42而在驅動裝置4上得到引導，該轉軸通過優選作為步進電動機的發動機46形成。通過使用步進電動機可以實現有針對性且能夠重現地運轉到驅動裝置4的預設位置，從而相應地也可以使控制腔2中的控制部件3能夠重現地到達預設的位置。
[0047]相應地可以實現磁性部件40幾乎連續的移動和定位，從而可以使與磁性部件40磁耦合的控制部件2連同磁性部件一起在控制腔2中連續地移動并定位。發動機46的操縱相應地導致轉軸44的旋轉，該轉軸于是促使轉軸螺母42的移動并因此也促使磁性部件40的移動，從而可以使控制部件3在控制腔2內部類似于磁性部件40地移動和定位。
[0048]通過將控制部件3容納在控制腔2中使為流量提供的有效橫截面q3相應地減小，該有效橫截面在控制部件3的伸展范圍和與之相對的控制腔2的內壁20的壁區域之間形成。在控制部件3在具有變化的橫截面的控制腔2中移動和定位的過程中，可以以這種方式也使得為流量提供的有效橫截面發生變化。
[0049]與之相關地，圖1示出了在控制腔2中的控制部件3的第一位置，在第一位置中提供第一有效流通橫截面q3。圖2示出了處于第二位置中的裝置I，在第二位置中驅動裝置4將控制部件3移動到進一步靠近流入部10的位置中，在該位置中控制腔2的橫截面ql更小，從而在此相應地導致，在控制部件3和對應鄰近的控制腔2的內壁20之間的有效流通橫截面q4小于圖1中示出的流通橫截面q3。可以直接看出，由于控制腔2或控制腔2的內壁20的錐形的形狀，通過控制部件3從控制腔2朝向流入部10的末端部到控制腔2朝向流出部12的末端部的連續的移動可以使有效流通橫截面相應地連續變化。
[0050]因此通過驅動裝置4使控制部件3在具有較小的有效流通橫截面q4的末端位置(如圖2所示)和具有較大的有效流通橫截面q3的末端位置(如圖1所示)之間移動和定位。在此，驅動裝置4限制了在具有較小的有效流通橫截面的末端位置和具有較大的有效流通橫截面的末端位置之間的運動。相應地，控制部件3不能移動至使裝置I完全關閉。由此實現了，始終有灌裝產品完全地環繞控制部件3而且由灌裝產品施加在控制部件3上壓力比始終在控制部件3上的所有側面(除了在預期的液柱中可能有些許差異以外)為基本上相同的。
[0051]以這種方式可以實現，由驅動裝置4施加在控制部件3上的力、特別是由磁性部件40施加在控制部件3上的力不取決于分別在控制腔2中產生的壓力比。因此，驅動裝置4的磁性部件40的尺寸以及控制部件3的材料選擇僅局限于這個出現的力。因此驅動裝置4以及特別是磁性部件40不必形成為非常有力的，S卩，不需要即使在封閉控制腔2的情況下也必須能將控制部件3從該封閉位置中拉出。如果控制部件3例如阻塞了流出部12，那么就使灌裝產品的液柱的高壓以及相應高的力朝封閉方向作用在朝向控制腔2的側面上，該液柱使阻塞流出部12的控制部件3受到負荷。在關閉狀態下，在朝向流出部12的側面上例如僅存在大氣壓。在此，為了使控制部件3再次從關閉位置處抬升，必須相應地施加較大的力。這通過對驅動裝置4在兩個末端位置上的限制而得以避免，這兩個末端部位置總是能提供最小的流量，從而可以就相互作用方面適當地調整控制部件30以及驅動裝置4的磁性部件40的尺寸。相應地得到了一種低磨損且無需過多維護的、用于改變灌裝產品的流量的裝置1，該裝置同時也可以實現更良好衛生的設計方案。
[0052]在單個實施例中示出的所有特征只要能夠使用可以相互接合和/或相互替換，而不會由此而超出本發明的范圍。
[0053]附圖標記列表
[0054]I 裝置
[0055]10 流入部
[0056]12 流出部
[0057]100 軸
[0058]2 控制腔
[0059]20 內壁
[0060]3 控制部件[0061 ] 4 驅動裝置
[0062]40 磁性部件
[0063]42 轉軸螺母
[0064]44 轉軸
[0065]46 發動機
[0066]ql 較小的橫截面
[0067]q2 較大的橫截面
[0068]q3 較大的流通橫截面
[0069]q4 較小的流通橫截面
【主權項】
1.一種用于在灌裝設備中改變灌裝產品的流量的裝置(I)，所述裝置包括與流入部(10)和流出部(12)連接的控制腔(2)以及容納在所述控制腔(2)中的控制部件(3)，所述控制部件通過與設置在所述控制腔(2)外部的驅動裝置(4)相互作用而能夠在所述控制腔(2)中移動， 其特征在于， 所述控制腔(2)的橫截面在所述控制腔(2)朝向所述流入部(10)的末端部和所述控制腔(2)朝向所述流出部(12)的末端部之間連續地變化。2.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述控制腔(2)的橫截面在朝向所述流入部(10)的末端部和朝向所述流出部(12)的末端部之間根據預設的數學函數而變化。3.根據權利要求1或2所述的裝置(I)，其特征在于，所述控制腔(2)的橫截面在朝向所述流入部(10)的末端部和朝向所述流出部(12)的末端部之間持續地改變。4.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述控制腔(2)以錐形形成。5.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，通過所述驅動裝置(4)使所述控制部件(3)能夠在具有較小的有效流通橫截面(q4)的位置和具有較大的有效流通橫截面(q3)的位置之間移動。6.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述驅動裝置(4)限定在第一末端位置和第二末端位置之間，其中，在所述第一末端位置中所述控制部件形成較小的有效流通橫截面(q4)而在所述第二末端位置中所述控制部件(3)提供較大的有效流通橫截面(q3)。7.根據權利要求6所述的裝置(I)，其特征在于，所述驅動裝置(4)具有用于限制所述驅動裝置(4)在所述第一末端位置和所述第二末端位置之間運動的止動件。8.根據權利要求7所述的裝置(I)，其特征在于，所述止動件以機械的方式實施。9.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述控制部件(3)形成為球形的。10.根據權利要求9所述的裝置(I)，其特征在于，所述控制部件(3)形成為圓球形的。11.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述驅動裝置(4)與所述控制部件(3)以非接觸的形式相互作用。12.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述控制部件(3)完全容納在所述控制腔⑵中。13.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述控制部件(3)與所述驅動裝置(4)磁親合。14.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述控制部件(3)以無機械引導的形式容納在所述控制腔(2)中。15.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，用于防止通過所述控制部件(3)完全封閉所述控制腔(2)的裝置設置在所述控制腔中。16.根據權利要求15所述的裝置(I)，其特征在于，在流出部(12)的區域中存在連接片、凸肋、導向板、轉向板、間隔墊片和/或擋塊。
【文檔編號】B67C3/28GK106044685SQ201610217361
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月8日 公開號201610217361.0, CN 106044685 A, CN 106044685A, CN 201610217361, CN-A-106044685, CN106044685 A, CN106044685A, CN201610217361, CN201610217361.0
【發明人】塞巴斯蒂安·鮑姆加特納
【申請人】克羅內斯股份公司