РАЗЛИВОЧНАЯ МАШИНА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ТИПА
ROTARY FILLER

Изобретение относится к разливочной машине вращательного типа для наполнения бутылок и т.п. емкостей жидким продуктом.
Разливочные машины этого рода известны в многочисленных выполнениях. Задачей изобретения является создание разливочной машины, которая при упрощенном и тем не менее эксплуатационно-надежном выполнении самой машины и разливочных элементов обеспечивала бы розлив под давлением, а также, по меньшей мере, в принципе розлив без давления. Для решения этой задачи разливочная машина выполнена в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Всем формам выполнения изобретения присуще то, что расположенный на роторе разливочной машины котел выполнен так, что он при готовой к эксплуатации машине лишь частично наполнен жидким продуктом, а внутреннее пространство этого котла образует тем самым наполненный жидким продуктом объем для жидкости и над ней - газовый объем. Всем выполнениям изобретения присуще далее то, что в соответствующем разливочном элементе дополнительно к дросселированному, неуправляемому газовому тракту, который связывает обратную газовую трубу каждого разливочного элемента с коллекторным каналом, общим для всех разливочных элементов или соответственно для одной группы разливочных элементов и служащим в качестве обратного газового канала, предусмотрен первый управляемый газовый канал, посредством которого газовый объем котла может быть управляемым образом связан с обратной газовой трубой или с выполненным в этой обратной газовой трубе каналом. Уже с этим упрощенным выполнением возможны тогда выборочно розлив под давлением (однокамерный розлив под давлением) и, в принципе, также розлив без давления.
Согласно другой форме выполнения изобретения в каждом разливочном элементе дополнительно к неуправляемому и к первому управляемому газовым трактам предусмотрен второй управляемый и содержащий дроссель газовый тракт, расположенный параллельно дросселю неуправляемого газового тракта. За счет чистого управления управляющими клапанами газовых трактов и без замены дросселей или сопел возможны на выбор, по меньшей мере, два варианта розлива, а именно однокамерный розлив под давлением или розлив без давления или одно- или трехкамерный розлив под давлением (также с предварительным нагружением бутылки инертным газом).
Только за счет соответствующего управления соответствующим жидкостным клапаном и клапанами управления газовыми трактами возможно тем самым оптимальное приспосабливание способа розлива к соответствующим требованиям разливаемого продукта, так что с упрощенным выполнением разливочной машины и разливочных элементов можно покрыть широкий спектр продуктов, т.е., в частности, также широкий спектр напитков.
В соответствии с другой возможной формой выполнения изобретения каждый разливочный элемент дополнительно к дросселированному неуправляемому газовому тракту, а также первому и второму управляемым газовым трактам имеет еще третий управляемый и дросселированный, т.е. снабженный дросселем, газовый тракт, который тогда расположен функционально параллельно дросселю второго управляемого газового тракта. Управляющий клапан этого третьего управляемого газового тракта при розливе под давлением постоянно закрыт, а при розливе без давления постоянно открыт, так что управляющие клапаны этих третьих управляемых газовых трактов всех разливочных элементов машины могут управляться через единственную общую управляющую линию и/или же через единственный общий управляющий элемент, в результате чего, несмотря на большое число разных способов розлива, возникает весьма упрощенное, в частности также сокращающее издержки, выполнение всей машины.
Усовершенствования изобретения являются объектом зависимых пунктов. Изобретение более подробно поясняется ниже на примерах выполнения с помощью чертежей, на которых изображают:
- фиг.1: схематично один из разливочных элементов разливочной машины вращательного типа для розлива жидкого продукта в емкости или бутылки вместе с ротором разливочной машины и предусмотренным на роторе котлом для продукта;
- фиг.2-5: то же, что и на фиг.1, однако в видоизмененных формах выполнения разливочного элемента.
2
На фиг.1 изображен разливочный элемент 1, который с множеством однородных разливочных элементов расположен на периферии ротора 2, приводимого во вращение вокруг вертикальной оси машины. На роторе 2 расположен далее котел 3, например кольцевой котел, внутреннее пространство 4 которого частично, т.е. до уровня N, наполнено с возможностью регулирования уровня жидким продуктом, так что во внутреннем пространстве 4 котла образованы верхний газовый объем 4.1 и нижний объем 4.2 для жидкости. В процессе розлива газовый объем 4.1 нагружен давлением инертного газа, например СО, подводимого через присоединение 4.1.1. Жидкий продукт подают к объему 4.2 для жидкости из резервуара через присоединение 4.2.1.
В роторе 2 образован концентрично охватывающий вертикальную ось машины, общий для всех разливочных элементов 1 разливочной машины распределительный или кольцевой канал 5, связанный через соединение 6 с газовым объемом 4.1 или с присоединением 4.1.1 газового объема. В роторе 2 предусмотрен дополнительный, концентрично охватывающий вертикальную ось машины, общий для всех разливочных элементов 1 разливочной машины коллекторный или кольцевой канал 7, воздух из которого через линию 8 удален, например, в атмосферу и/или который связан с устройством для очистки и/или регенерации инертного газа.
Разливочный элемент 1 состоит, в основном, из корпуса 9, в котором выполнен канал 10 для жидкости с клапаном 11 для жидкости. Последний состоит из взаимодействующего своим седлом с каналом 10 для жидкости запорного тела 12 на расположенной соосно с осью FA разливочного элемента обратной газовой трубе 13, установленной с возможностью перемещения посредством исполнительного устройства 14 для открывания и закрывания клапана 11 для жидкости на заданный ход в направлении оси FA. Исполнительное устройство 14 состоит в соответствии с изображенной формой выполнения из возвратной пружины, натягивающей клапан 11 для жидкости в открытое положение, и из пневмоцилиндра, с помощью которого обратная газовая труба 13 и запорное тело 12 клапана движутся в закрытое положение и удерживаются в нем.
На нижней стороне 9.1 канал 10 для жидкости образует кольцеобразное выпускное отверстие 15, окруженное кольцеобразным уплотнением 16 и центрирующим элементом 17. В зоне выпускного отверстия 15 находится нижний открытый конец обратной газовой трубы 13. Верхним открытым концом обратная газовая труба 13 впадает в выполненную в корпусе 9 камеру 18, которая через выполненный в корпусе 9 неуправляемый газовый канал 19 связана с общим для всех разливочных элементов 1 кольцевым каналом 7.
В корпусе 9 выполнен первый управляемый газовый канал 20, который проходит между общим для всех разливочных элементов 1 кольцевым каналом 5 и выполненным в корпусе 9 газовым каналом 19 и в котором предусмотрен первый, пневматически управляемый управляющий клапан 21.1 газового тракта (газовый цилиндр).
В газовом канале 19 расположено сопло или дроссель 22, имеющий заданное проходное сечение и находящийся там, где газовый канал 20 впадает в газовый канал 19, а именно на ведущем от этого места впадения к кольцевому каналу 7 отрезке газового канала 19.
Канал 10 для жидкости на своем удаленном от выпускного отверстия 15 конце через предусмотренную индивидуально для каждого разливочного элемента 1 линию 23 связан с объемом 4.2 для жидкости. В этой линии 23 предусмотрен измеряющий расход датчик 24 для объемного управления процессом розлива.
Наполняемая бутылка 25 удерживается в процессе розлива на резервуаре или бутылкодержателе 26, который в соответствии с изображенной формой выполнения охватывает сзади бутылку 25 за радиально выступающий фланец, образованный под отверстием горлышка бутылки. Для подъема и опускания, в частности также для прижатия бутылки 25 краем отверстия к уплотнению 16, бутылкодержатель 26 установлен с возможностью перемещения в направлении оси FA на заданный ход, а именно с управлением посредством управляющего ролика 27, соединенного с бутылкодержателем 26 через подъемную штангу (не показана) и взаимодействующего с не вращающимся с ротором 2 управляющим кулачком. За счет пружины 28 сжатия и воздействующего на поршень 29 давления в камере 18 бутылкодержатель 26 натяжен вверх для перемещения, так что при розливе под давлением происходит «самоприжатие».
С разливочной системой на фиг.1 возможен также однокамерный розлив под давлением, а именно следующими этапами, причем единственный управляющий клапан 21.1 газового тракта находится в закрытом положении, если ниже специально не указано открытое положение.
Ввод и подъем соответствующей бутылки
В начале процесса розлива соответствующую бутылку 25 вводят на бутылочном входе в опущенный бутылкодержатель 26, а затем поднимают посредством усилия пружины 28.
Предварительное нагружение бутылки
Вслед за этим осуществляют предварительное нагружение бутылки 25 находящимся под давлением инертным газом из газового объема 4.1 или кольцевого канала 5. Для этого открывают управляющий клапан 21.1 газового тракта, в результате чего предварительно нагружающий газ через газовый канал 20, камеру 18 и обратную газовую трубу 13 попадает в бутылку 25. За счет возникающего в камере 18 давления происходит самопроизвольное дополнительное прижатие бутылки 25 краем ее отверстия к уплотнению 16.
Дроссель 22 выбран с возможностью протекания к кольцевому каналу 7 лишь относительно малого количества инертного газа.
Быстрый розлив
При открытом клапане 21.1 открывают также клапан 11 для жидкости, так что жидкий продукт через выпускное отверстие 15 течет в находящуюся в герметичном положении с разливочным элементом 1 бутылку 25, а вытесненный при этом из бутылки газ через обратную газовую трубу 13, а затем большей частью через открытый газовый канал 20 и кольцевой канал 5 возвращается в газовый объем 4.1, тогда как меньшая часть вытесненного газа также отводится через дроссель 22 и кольцевой канал 7.
Замедленный розлив
При открытом клапане 11 для жидкости управляющий клапан 21.1 газового тракта закрывают, в результате чего вытесненный из бутылки 25 газ может выходить теперь только через дроссель 22 и кольцевой канал 7.
Конец розлива
Как только заданное, контролируемое датчиком 24 количество продукта попадет в бутылку 25, закрывают также клапан для жидкости.
Предварительная разгрузка и успокоение
После закрывания клапана 11 для жидкости через газовый канал 19 и дроссель 22 происходит разгрузка давления внутри бутылки 25 в кольцевой канал 7, так что затем после предварительной разгрузки бутылкодержатель 26 за счет взаимодействующего с роликом 27 управляющего кулачка на бутылочном выходе может быть опущен, а наполненная бутылка 25 - снята.
Этот однокамерный розлив под давлением пригоден, в частности, для безалкогольных напитков и газированной минеральной воды.
На фиг.2 в качестве другой возможной формы выполнения изображен разливочный элемент 1а, отличающийся от разливочного элемента 1, в основном, только тем, что в корпусе 9 дополнительно к газовым каналам 19, 20 предусмотрен второй управляемый газовый канал 30, который проходит между камерой 18 и газовым каналом 19 и в котором последовательно с дросселем 31 расположен второй управляющий клапан 21.2 газового тракта. Газовый канал 30 впадает в газовый канал 19 на отрезке последнего между дросселем 22 и кольцевым каналом 7 и расположен, тем самым, функционально параллельно дросселю 22.
С разливочным элементом 1а возможен описанный выше однокамерный розлив под давлением, при котором управляют лишь управляющим клапаном 21.1 газового тракта, а именно так, как это описано выше для однокамерного розлива под давлением в связи с разливочным элементом 1.
С разливочным элементом la возможен далее розлив без давления. Этот розлив без давления, который пригоден, в частности, для розлива спокойной воды, напитков на основе фруктовых соков с консервантами и при котором управляющий клапан 21.2 газового тракта постоянно открыт, а газовый объем 4.1 находится под атмосферным давлением или почти под атмосферным давлением, осуществляют следующими этапами.
Ввод и подъем соответствующей бутылки
На бутылочном входе также осуществляют ввод и подъем соответствующей бутылки 25 в герметичном положении к разливочному элементу 1а.
Быстрый розлив
При открытых управляющих клапанах 21.1, 21.2 газовых трактов открывают клапан 11 для жидкости, так что продукт течет через выпускное отверстие 15 в бутылку 25, а вытесненный при этом из бутылки 25 воздух выходит через открытые газовые каналы 20, 30, а именно как через кольцевой канал 5 в присоединение 4.1.1, так и в кольцевой канал 7 и через линию 8 в атмосферу.
Замедленный розлив
Для замедленного розлива управляющий клапан 21.1 газового тракта закрывают, в результате чего при открытом газовом канале 30 вытесненный воздух из бутылки 25 выходит через дроссели 22, 31 и происходит замедленный розлив.
Конец розлива
С управлением от сигнала датчика 24 при открытом 21.2 и закрытом 21.1 управляющих клапанах газовых трактов происходит закрывание клапана 11 для жидкости, а затем опускание наполненной бутылки.
У описанных выше видов розлива (однокамерный розлив под давлением и розлив без давления) существует возможность связать управляющие клапаны 21.2 газовых трактов всех разливочных элементов 1а с общей кольцевой и управляющей линией и управлять ими через эту общую управляющую линию, а именно в закрытое состояние для однокамерного розлива под давлением и в открытое состояние для розлива без давления, так что разливочная машина может быть не только особенно простым образом переключена между обоими видами розлива только за счет управления управляющими клапанами 21.1, 21.2 газовых трактов, но и для управляющих клапанов 21.2 газовых трактов всех разливочных элементов 1а требуется лишь единственная управляющая линия и/или единственный управляющий элемент.
С разливочным элементом 1a возможен также на выбор одно- или трехкамерный розлив под давлением только за счет управления управляющими клапанами 21.1, 21.2 газовых трактов. Трехкамерный розлив под давлением, при котором газовый объем 4.1 также содержит находящийся под давлением инертный газ, включает в себя тогда следующие этапы.
Ввод и подъем бутылок
На бутылочном входе соответствующую бутылку также поднимают с помощью бутылкодержателя 26 и отверстием горлышка приводят в герметичное положение с разливочным элементом.
Предварительное нагружение
За счет открывания управляющего клапана 21.1 газового тракта осуществляют предварительное нагружение и дополнительное прижатие бутылки 25.
Быстрый розлив
После закрывания управляющего клапана 21.1 газового тракта и открывания управляющего клапана 21.2 газового тракта происходит открывание клапана 11 для жидкости, так что жидкий продукт поступает через выпускное отверстие 15 к бутылке 25, а вытесненный из бутылки газ выходит через обратную газовую трубу 13 и открытый газовый канал 30, а также расположенный в газовом канале 19 дроссель 22 к кольцевому каналу 7 и отводится оттуда по линии 8.
Замедленный розлив
При открытом клапане 11 для жидкости закрывают управляющий клапан 21.1 газового тракта, так что вытесненный из бутылки 25 газ попадает в кольцевой канал 7 только через газовый канал 19 и дроссель 22.
Конец розлива
При закрытых управляющих клапанах 21.1, 21.2 газовых трактов клапан для жидкости закрывают с управлением от сигнала датчика 24, так что через газовый канал 19 и дроссель 22 происходят предварительная разгрузка и успокоение, а после предварительной разгрузки наполненная бутылка 25 с бутылкодержателем 26 может быть опущена.
Трехкамерный розлив под давлением разливочными элементами 1а пригоден также для восприимчивых к кислороду, слабогазированных напитков, например напитков из фруктовых соков и газированной минеральной воды, изотонических и веллнес-напитков, напитков с витамином С.
На фиг.3 в качестве другой возможной формы выполнения изображен разливочный элемент 1b, отличающийся от разливочного элемента 1а тем, что в его корпусе 9 выполнен третий газовый канал 32, который проходит между непосредственно связанным с кольцевым каналом 7 отрезком газового канала 19 и лежащим между управляющим клапаном 21.2 газового тракта и газовым каналом 19 отрезком газового канала 30 и впадает в этот отрезок газового канала 30 между управляющим клапаном 21.2 газового тракта и дросселем 31, так что третий управляемый газовый канал 32 лежит функционально параллельно дросселю 31. В газовом канале 32 последовательно с дросселем 33 расположен третий управляющий клапан 21.3 газового тракта.
С разливочным элементом 1b описанным выше образом возможны все названные способы розлива, т.е. однокамерный розлив под давлением, розлив без давления и трехкамерный розлив под давлением, а именно без замены сопел или дросселей и только за счет соответствующего управления клапаном 11 для жидкости и управляющими клапанами 21.1, 21.2 газовых трактов. Управляющие клапаны 21.3 газовых трактов всех разливочных элементов 1b также могут управляться через общую управляющую линию, т.е. при приводимых в действие пневматически клапанах 21.3 через общую пневматическую управляющую линию, приводимую в действие единственным электромагнитным клапаном. При одно- и трехкамерном розливе под давлением клапаны 21.3 постоянно закрыты, а при розливе без давления постоянно открыты.
При розливе без давления управляющие клапаны 21.1, 21.2 газовых трактов при вводе и подъеме бутылки 25 закрыты, а управляющий клапан 21.3 газового тракта открыт. Управление управляющими клапанами 21.1, 21.2, 21.3 газовых трактов всех разливочных элементов 1b происходит тогда так, что во время быстрого розлива все три управляющих клапана газовых трактов открыты, тогда как во время замедленного розлива открыты только два управляющих клапана 21.1, 21.3 газовых трактов, а в конце розлива и при опускании бутылки также открыт только управляющий клапан 21.3 газового тракта.
Трехкамерный розлив под давлением разливочными элементами 1b пригоден также для слабогазированных напитков из фруктовых соков и минеральной воды, напитков, микробиологически чувствительных и восприимчивых к кислороду, в частности напитков на основе фруктовых соков, слабогазированных изотонических и веллнес-напитков.
Розлив без давления разливочными элементами 1b пригоден также для фруктовых соков и напитков на основе фруктовых соков, холодного чая, негазированных изотонических и веллнес-напитков.
Отдельные способы розлива и их предпочтительное применение можно объединить в виде таблицы следующим образом.
При применении разливочных элементов 1а в зависимости от требуемой разливочной системы или требуемого варианта розлива (вариант 1 или 2) используют лишь сопла или дроссели 22, 31 и/или 33 разной величины, т.е. за счет замены сопел можно достичь перехода разливочной машины с варианта 1, при котором переключение с однокамерного розлива под давлением на розлив без давления возможно только за счет управления управляющими клапанами 21.1, 21.2 газовых трактов, на вариант 2, при котором переключение с однокамерного розлива под давлением на трехкамерный розлив под давлением возможно только за счет управления управляющими клапанами 21.1, 21.2 газовых трактов.
Разливочная машина с
Способ розлива
Продукт или напиток
Разливочными элементами 1
Однокамерный розлив под давлением
Безалкогольные напитки (кола, лимонад и т.д.), газированная минеральная вода
Разливочными элементами 1а1-й вариант
Однокамерный розлив под давлением
Безалкогольные напитки (кола, лимонад и т.д.), газированная минеральная вода
Розлив без давления
Спокойная вода, напитки на основе фруктовых соков с консервантами
Разливочными элементами 1а2-й вариант
Однокамерный розлив под давлением
Безалкогольные напитки (кола, лимонад и т.д.), газированная минеральная вода
Трехкамерный розлив под давлением (также предварительное нагружение инертным газом)
Восприимчивые к O<sub>2</sub> слабогазированные напитки (например, напитки из фруктовых соков и минеральной воды, изотонические и веллнес-напитки, напитки с витамином С)
Разливочными элементами 1b
Однокамерный розлив под давлением
Безалкогольные напитки (кола, лимонад и т.д.), газированная минеральная вода
Трехкамерный розлив под давлением (также предварительное нагружение инертным газом)
Слабогазированные напитки из фруктовых соков и минеральной воды, микробиологически чувствительные и восприимчивые к O<sub>2</sub> напитки на основе фруктовых соков, слабогазированные изотонические и веллнес-напитки
Розлив без давления
Фруктовые соки и напитки на основе фруктовых соков, холодный чай, негазированные изотонические и веллнес-напитки
На фиг.4 в качестве другой возможной формы выполнения изображены разливочный элемент 1с, а также ротор 34 разливочной машины вращательного типа с расположенным на роторе 34 котлом 35 (например, кольцевым котлом) с частично заполненным жидким продуктом внутренним пространством 36 и образованные за счет этого верхний газовый объем 36.1 и нижний объем 36.2 для жидкости, соответствующие газовому объему 4.1 и объему 4.2 для жидкости на фиг.1-3. Через соединение 37, соответствующее соединению 6, каждый разливочный элемент 1с или выполненный в каждом разливочном элементе газовый канал 20 связан непосредственно с газовым объемом 36.1. Разливочные элементы 1с в отношении своего выполнения, в частности также в отношении выполнения и управления газовыми трактами, т.е. управляющими клапанами 21.1, 21.2 газовых трактов, а также в отношении управления клапаном 11 для жидкости соответствуют разливочным элементам 1а на фиг.2.
Разливочный элемент 1с отличается от разливочного элемента 1а лишь тем, что вместо управляемого по объему розлива происходит управляемый по уровню розлив и для этого каждый разливочный элемент 1с разливочной машины имеет регистрирующий уровень зонд 38, который при розливе погружен своим концом в соответствующую бутылку 25. Другое отличие состоит в том, что вместо бутылкодержателя 26 на каждом разливочном элементе расположен управляемый подъемным устройством 39.1 бутылкодержатель 39, который также охватывает сзади соответствующую бутылку 25 за ее выполненный на горлышке фланец.
С разливочными элементами 1с за счет управления клапаном 11 для жидкости и обоими управляющими клапанами 21.1, 21.2 газовых трактов возможны те же способы розлива, что и описаны выше для содержащей разливочные элементы 1а разливочной машины с тем лишь отличием, что соответствующее окончание розлива происходит по сигналу зонда 38.
Как показано на фиг.5, разливочная машина из фиг.4 может быть выполнена и так, что вместо бутылкодержателя 39 предусмотрен бутылкодержатель 40, на котором каждая бутылка 25 стоит своим донышком и который для подъема и опускания соответствующей бутылки 25 управляется подъемным устройством (не показано).
У всех описанных форм выполнения управление клапаном 11 для жидкости и соответствующими управляющими клапанами 21.1, 21.2, 21.3 газовых трактов происходит посредством центрального управляющего устройства 41 (компьютер) разливочной машины. Управляющие клапаны 21.1, 21.2, 21.3 газовых трактов представляют собой в соответствии с изображенной формой выполнения приводимые в действие пневматически клапаны, управляемые тогда требуемым образом управляющим устройством 41 через электроуправляемые пневмоклапаны (не показаны) и пневматические управляющие линии (не показаны).
Всем описанным формам выполнения присуще далее то, что соответствующий котел 3 или 35 лишь частично наполнен жидким продуктом, так что в этом котле образованы газовый объем 4.1 или 36.1 и объем 4.2 или 36.2 для жидкости. Блок 42 управления регулирует уровень N продукта во внутреннем пространстве котла.
В соответствии с фиг.3 в соединении 6 между газовым объемом 4.1 и коллекторным или кольцевым каналом 5 расположены еще электроуправляемые клапаны 43, 44 и дополнительный электроуправляемый клапан 45 на дополнительном присоединении газового объема 4.1, а именно, в частности, для управления течением чистящей жидкости при CIP-очистке (очистке на месте) разливочной машины.
Изобретение описано на примерах выполнения. Понятно, что возможны многочисленные изменения, не выходящие за рамки изобретения.
Перечень ссылочных позиций
1, 1a, 1b - разливочный элемент
2 - ротор
3 - котел
4 - внутреннее пространство котла
4.1 - газовый объем
4.2 - объем для жидкости
4.1.1 - присоединение
4.1.2 - присоединение
5 - кольцевой канал
6 - линия
7 - кольцевой канал
8 - линия
9 - корпус разливочного элемента
9.1 - нижняя сторона корпуса
10 - канал для жидкости
11 - клапан для жидкости
12 - запорное тело клапана
13 - обратная газовая труба
14 - исполнительный элемент для клапана для жидкости
15 - выпускное отверстие
16 - уплотнение
17 - центрирующий элемент
18 - камера
19, 20 - газовый канал
21.1, 21.2, 21.3 - управляющий клапан газового тракта
22 - дроссель
23 - линия
24 - датчик
25 - бутылка
26 - бутылкодержатель
27 - управляющий ролик
28 - пружина сжатия
29 - поршень
30 - газовый канал
31 - дроссель
32 - газовый канал
33 - дроссель
34 - ротор
35 - котел
36 - внутреннее пространство котла
36.1 - газовый объем
36.2 - объем для жидкости
37 - соединение
38 - зонд
39 - бутылкодержатель
39.1 - подъемное устройство
40 - бутылкодержатель
41 - управляющее устройство (компьютер)
42 - регулятор уровня
43, 44, 45 - клапан
N - уровень
FA - ось разливочного элемента