瓶子加注裝置的節流閥的製作方法
2023-12-10 18:56:12
專利名稱：瓶子加注裝置的節流閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於平衡壓力瓶子加注機的瓶子加注裝置，尤其是用於這種機器加注頭上的一種節流閥，這種節流閥是非接觸型的。
採用平衡壓力瓶子加注機給瓶子或其它容器加注飲料或其它類似液體，這已是公知的技術。通常採用多個加注頭的加注機的構造是公知的，並記載在如US-3，757，835和US-4，688，608號美國專利中，這些專利轉讓給了本申請的受讓人。本發明涉及到上述已有技術中的瓶子加注機，但在節流閥裝置的結構和動作上不同。
眾所周知，瓶子加注機一般包括一個飲料或液體存貯器，在其液面上保持有一個壓頭，並有若干個沿存貯器圓周布置的相同的加注頭，每個加注頭上有一個與瓶嘴相配合的彈性密封件，一根平衡壓力管的一頭伸進瓶中，另一頭伸進存貯器中液面上的壓頭中，該管兩頭有小孔，在瓶子加注過程中這兩頭的小孔分別地密封住。
每個加注頭採用幾個閥裝置來控制平衡壓力管的運動和/或其通道的啟閉。如從已有的專利US-3，575，835中可知，當把一個瓶子靠住彈性密封件時，存貯器上方的壓頭就可經平衡壓力管上的一個閥門與瓶子內腔連通。由此引起的瓶中壓力將一個固定在平衡壓力管底部的液體閥門打開，該液體閥門包括一個固定在平衡壓力管上且具有一個錐面的圓盤形零件，它與一個保持在鄰近密封件上的固定的閥座嚙合或分離。
一個節流閥環繞著平衡壓力管，由於液體閥門的開啟，飲料的壓力和流動就將該節流閥打開。當瓶中飲料達到平衡壓力管端部的一個或幾個孔的水平面時，飲料就停止流動，因為這時平衡壓力氣體不能經平衡壓力管流回去了。
飲料流動一停止，由於彈簧的作用，節流閥立即關閉。節流閥的一個內錐面與液體閥圓盤的錐形邊緣緊密地嚙合起來，通過節流閥和液體閥圓盤的兩平行錐面的接觸嚙合而實現了關閉，這就立刻阻止了由於空氣從瓶子中析出引起的飲料繼續流入瓶子。接著，用傳統的槓桿操縱來使平衡壓力管下移，使流體閥圓盤靠緊其閥座，瓶子就可以移開，上蓋和裝箱了。
上面討論的現有技術在給瓶子和其它容器加注中取得成功的同時，由於其結構和動作的原因，也帶來了某些問題。就這種加注頭中的節流閥而言，就發現存在一些問題。已經發現，由於節流閥與液體閥圓盤的兩錐面的接觸嚙合，其接口有粘住的現象，這種粘接加長了操作時間並降低了這種加注機的工作效率。另外，在流動期間和當其關閉時，這種已有的節流閥會產生紊流，這是由於閥門打開時，閥門零件之間的通道節流的結果，以及閥門動作時，突然關閉引起的結果。這種紊流在碳酸飲料中引起泡沫的產生，這是最不希望發生的現象。
由前述內容可知，本發明的第一個目的是為瓶子加注機提供一種具有非接觸式密封的節流閥的加注頭。
本發明的另一個發明目的是為瓶子加注機提供一種具有不會粘住節流閥的加注頭。
本發明的又一個發明目的是為瓶子加注機提供一種加注頭，其節流閥不會使飲料產生紊流。
本發明的進一步的發明目的是為瓶子加注機提供一種加注頭，其中節流閥對流動的控制是通過關閉的閥門節流處的液體表面張力和分子引力而實現的。
本發明還有一個發明目的是為瓶子加注機提供一種加注頭，其節流閥可靠耐用，而可用一般的材料和工藝方便地製造和維修。
本發明的上述和其它目的，通過下面進行的詳細描述將更清楚，它由一個包括如下部分的瓶子加注裝置來實現一個容納待加注液體的加注容器，其液面上保持有一個氣體壓頭;一個裝於該容器底部的用於與瓶子嘴緊密相接的密封件;裝在所述容器中的一根通氣管，其一頭伸入所述的壓頭而另一頭伸入所述瓶子的內腔，在該通氣管的兩頭開有小孔;一個容納所述通氣管的套筒，該套筒接納從所述加注容器來的液體，並作為液體從所述容器到瓶子的導管;一個置於所述套管和瓶子之間的節流閥，用於阻止或形成液體的流動，該節流閥包括一個置於外環中的內環，當該閥開啟或關閉時，該內環和外環互不接觸。
本發明的其它目的由一個具有如下部分的瓶子加注裝置來實現;一個容納待加注液體的加注容器，其液面上保持有一個氣壓頭;一個裝在容器底部的接納瓶嘴的密封件;裝在容器中的一頭伸入所述氣壓頭而另一頭伸入瓶中的一根管子，該管的兩端均開有孔;一個容納該管子並作為液體從容器到瓶子的通道的套筒;這種瓶子加注裝置中節流閥的改進包括一個與所述管子同心且固定在該管上的圓盤;一個與所述管子同心且套在該管子上的圓柱形座，該座可容納所述圓盤於其中。
為了完整地理解本發明的目的，工藝和結構，應參看下面的詳細說明和附圖。
圖1是本發明加注機加注頭的局部剖視圖，圖中示出了節流閥;
圖2是本發明節流閥的橫截面剖視圖;
圖3是本發明液體加注閥圓盤的剖視圖，該圓盤與圖2中的閥門相嚙合。
參見附圖，特別是圖1。本發明的一個瓶子加注機由數字10來表示，該裝置10包括多個圍繞加注箱14圓周而均勻布置的加注頭12。為清楚起見，圖中僅畫出一個加注頭12。加注箱14內裝有待注飲料或其它液體，其液面上設置有氣體壓頭18，多種氣體均可用來加壓，對於軟飲料來說，已發現二氧化碳氣最為合適。
吸入板20構成了加注箱14的底，它有一個與各加注頭12聯接並使其通向大氣的吸氣閥。其通氣的方法是本領域的技術人員所公知的，對於本發明來說，無需對其進行更多的說明。一個用橡膠或其它適用材料製成的彈性密封件22置於與各加注頭12聯接的吸入板20的一個孔24中。如圖所示，將瓶子28的嘴部或突緣部與彈性密封件22緊密地嚙合起來，就可以開始加注操作。
一根平衡壓力管或通氣管30從壓頭18起伸進瓶子28中，其兩端有小孔;以使壓頭18和瓶子28的內腔之間能有控制地連通。一個端塞32用套環34和O形圈36與通氣管30連接起來，因此，通氣管30可帶著端塞32一起運動。
在標準型式中，通氣管30裝在一個套筒38中，該套筒的壁上有許多槽或孔40，使飲料或液體16以本領域公知的方式從加注箱14經這些槽或孔進入瓶子28中。一個套管42藉助適當的O形密封圈44或類似零件固定在吸入板20上。套管42與套筒38牢固地連接起來，但也可將套筒38與套管42做成一個單一的整體件，兩者均可實現同樣的目的和功能。
一個導向塊46用一個鎖緊銷48或其它合適的機構與通氣管30連接起來。套管42中有一個容納導向塊46的孔50，導向塊46不一定要象孔50一樣做成圓柱狀，即可與孔不一致，但要在套筒38內腔和套管42內腔之間提供一個通道，以供飲料從中通過。一對耳狀物52在孔50的底部處緊靠著套管42，以限制導向塊46在孔中移動，換句話說，導向塊46在通氣管上向上的最大位移，由這對耳狀物52與套管42內突緣的靠緊來限制。
一個彈簧54置於套管42的上端面與端塞32的下端面之間(如圖所示)。彈簧54相當軟，它向上頂著平衡壓力管30，這是本領域技術人員所公知的。當然，在彈簧54作用下，管子30的最大位移由耳狀物52所限制(如上面所討論的)。
一個套管56固定地套在管子30的下端附近。從圖中可見，管子30為兩部分結構，套管56就套在其上、下兩部分相互連接處。當然，本領域技術人員懂得，如果需要，管子30也可以是一根整管。無論那種情況，都應有一個密封環58裝在圍繞套管56的一個環形槽中。如本領域的技術人員所知，密封環58的錐形底面適合於與吸入板20上的孔24中的一個閥座60配合。密封環58與閥座60之間的密封性嚙合一般由這種瓶子加注裝置的一根閥杆臂控制，並在加注箱14內腔和經孔24連通的外部之間形成可靠的密封。
一個呈鐘罩形結構的節流閥62具有若干個孔64，形成了飲料通道(這是本領域技術人員所公知的)。在套管56與節流閥62之間裝有一個彈簧66，用來將它們撐開。這樣，一個位於節流閥底部圓周的閥座68保持與密封環58並列。
如圖2所示，鐘罩形節流閥62開有幾個孔64，其底部圓周上設有閥座68，閥座68的內圓周面70是一個圓環。在本發明的最佳實施例中，面70實際上是圓柱形的，它與閥62的殼體共軸心，從而也與管子30共軸心。如圖所示，在標準型式中，其上設置了一個容納管子30的孔72。
由圖3可見，密封環58上有一個與管子30配合的孔74，因此，環58與管子30是共軸心的。密封環58還具有一個與其本身及管子30共軸的外圓柱面76。環58還有一個用於與閥座40之間形成密封的錐形底面78。斜面78與環58底面之間的錐度是向上傾斜30～40°，最佳角度為35°。與此類似，從圖2中可知，向面70傾斜的斜面80與面70之間構成45～50°的夾角，最好為42°。
按照本發明並為了獲得其效果，密封環58應進入節流閥62的閥座68的圓柱形壁70之中，但不與之靠住。為此，密封環58的外徑應小於內圓柱面70處閥座68的內徑。環58與閥座68的這個直徑差最好為0.30～0.50英寸。在本發明的一個優選實施例中，圓柱面70的直徑在0.878～0.882英寸之間，密封環58的外徑在0.840～0.845英寸之間。
更重要的是，密封環58外圓柱面76的壁高應大於閥座68的圓柱面70的高度。在本發明的一個優選實施例中，面70的壁高為0.008～0.020英寸，最好是0.010～0.015英寸，而面76的高度為0.063～0.065英寸。當然，這些高度的測量是沿密封環58和節流閥62的軸線方向進行的。
再來參看圖1，從圖中可以看出，每個加注頭12在通氣管30的上端部有一個加注閥82，一個套在管子30上的彈簧84迫使加注閥82打開，而允許壓頭18的氣體與管子30內腔溝通並進入瓶子28內。如本領域技術人員所公知的，一個蓋子86與加注機的一根槓桿臂連接，用於關閉加注閥82和/或向下移動管子30以使環58密封在閥座60上。管子30的下端有一個或多個小孔88，這些孔位於管子30上的一個杆件上，以使其在分配循環的結尾與瓶子28中加注進來的飲料液面90相配合。同樣，這些結構和工作過程是本領域的技術人員公知的。
參見圖1，可以了解本發明的工作原理。將瓶子28靠緊彈性密封件22，用加注機槓桿臂鬆開蓋子86，這時，彈簧54將端塞32和管子30向上推，直到導向塊46的耳狀物靠住套管42為止。同時，彈簧84將加注閥82打開，二氧化碳氣壓頭18經管子30對瓶子28的內腔加壓，當壓頭18與瓶子28內腔的壓力相等時，密封環58從閥座60上脫離，管子30就升上去了(如前所述)。
當飲料16開始從貯罐經槽40流到節流閥62的上方時，節流閥62連同彈簧66被向下壓，閥62靠到管子30上，並使圓柱面70降至圓柱面76的下方。於是，節流閥62的上錐面80與密封環58的下錐面78之間的間隙就成了飲料的流道。當節流閥62底面靠住吸入板20的頂面時，根據本技術領域過去的試驗證明，其流動基本上是層流，而不存在紊流。可以理解，錐面80使飲料16朝裡流向錐面78，錐面78使飲料向下流，由於這兩個錐面一般都朝下且錐角接近，故紊流的可能性進一步減小。
如本領域技術人員所知，上述流動繼續進入瓶子28，同時，瓶中空氣經孔88流回到壓頭18，直至飲料達到液面90，孔88被飲料蓋住為止。這時，流動停止，從而彈簧66使節流閥62上升(如本領域技術人員所公知的)，直至圓柱面76進入圓柱面70之中，它們共同佔據與其軸線垂直的共用平面，這樣構成的密封防止飲料從孔24向瓶子28的繼續流動，也防止瓶子28中的空氣經孔24向上排放。然後，將加注機的槓桿臂帶著帽子86向下壓管子30，結果，密封環58的錐面78就壓在孔24的閥座60上。此時，可將瓶子28移開，蓋上蓋子並裝箱，然後就可重新開始上述過程。
不難理解，與閥座68共軸而直徑比其小的密封環58，有一種不與68接觸而進入其內的趨勢。這樣，由於零件58與68之間很小的間隙處的分子相互作用及表面張力作用，通過節流閥62而使流動停止下來。由於零件58與68互不接觸或只有很少的接觸，幾乎不存在這樣的可能當下一個配給循環需要打開它們時，兩個另件相互粘住了。另外，零件58和68的結構保證了配給循環中飲料的非紊流流動，而非接觸式閥座型式保證了閥門的非紊流關閉。沒有紊流就減少了泡沫，這是從加注碳酸飲料中得出的經驗，從而可使加注操作更精確和更迅速。
本領域的技術人員很容易理解，對上述節流閥加以改進後同樣能用於加壓或不加壓的箱子或容器。然而，加壓的箱子更適用於碳酸飲料及其類似的飲料，非碳酸飲料和液體可在大氣壓下靠重力作用來加注。在上述的加壓裝置中，用加注機的槓桿臂來開始閥門的動作過程，這個過程按飲料箱和瓶子之間的壓力平衡關係由彈簧來完成。在本發明的一個非加壓裝置中，閥門由加注機槓桿臂直接開啟。
由此可見，採用上述結構可滿意地實現本發明的目的。然而，按照專利法的規定，僅僅對本發明的最佳或優選實施例進行了詳細描述，但本發明並不局限於此。因此，為了解本發明的實質和範圍，應參看下面的權利要求書。
權利要求
1.一種瓶子加注裝置，包括一個容納液體的加注容器；一個裝於容器底部的用於與瓶子嘴緊密相接的密封件；一個裝在容器中的通氣管，其一頭伸進容器中而另一頭伸進所述的瓶中，該管的兩端分別開有孔；一個容納所述通氣管的套筒，它接納從所述加注容器來的液體，並作為液體從容器到瓶子的導管；一個置於所述套管和瓶子之間的節流閥，用於阻止和形成液體的流動，該節流閥包括一個置於外環中的內環，當該閥開啟或關閉時，該內環和外環互不接觸。
2.如權利要求1的瓶子加注裝置，其特徵在於所述的內環和外環可沿一公共軸線互相獨立地移動。
3.如權利要求2的瓶子加注裝置，其特徵在於所述的內環有一個外圓柱面，所述的外環有一內圓柱面，兩圓柱面具有公共軸線。
4.如權利要求3的瓶子加注裝置，其特徵在於所述內環的下面是從所述外圓柱面的底邊向公共軸線傾斜的面，所述外環的上面是在所述內圓柱面的頂邊從公共軸線向外傾斜的面。
5.如權利要求4的瓶子加注裝置，其特徵在於所述的上面和下面與所述公共軸線成不同的角度。
6.如權利要求4的瓶子加注裝置，其特徵在於所述內圓柱面和外圓柱面之間的直徑差為0.030～0.050英寸。
7.如權利要求4的瓶子加注裝置，其特徵在於;所述外圓柱面的高度比所述內圓柱面的高度高。
8.如權利要求7的瓶子加注裝置，其特徵在於所述內圓柱面的高度在0.008～0.020英寸。
9.如權利要求4的瓶子加注裝置，其特徵在於所述的內環固定在所述通氣管上，所述的外環與所述通氣管構成滑動性配合。
10.一種瓶子加注裝置，包括一個容納液體的加注容器;一個裝在所述容器底部上的接納瓶嘴的密封件;一個一頭在該容器中而另一頭伸入瓶中的通氣管，該管的兩端開有孔;一個容納該管並作為液體從容器到瓶子的通道的套筒;還有一個包括下述改進的節流閥;一個與所述管子同心且固定在該管上的圓盤;一個與所述管子同心且套在該管上的圓柱形座，該座可容納所述圓盤於其中。
11.如權利要求10的一種改進的瓶子加注裝置，其特徵在於所述圓盤有一個圓柱形的外表面，其直徑小於所述圓柱形座的直徑。
12.如權利要求11的一種改進的瓶子加注裝置，其特徵在於所述圓柱形座可在所述通氣管上軸向移動。
13.如權利要求12的一種改進的瓶子加注裝置，其特徵在於所述圓柱形座的高度小於所述圓柱形外表面的高度。
14.如權利要求13的一種改進的瓶子加注裝置，其特徵在於所述的節流閥還包括一個從所述圓柱形座的上邊緣向上並從所述通氣管的公共軸線向外傾斜的第一表面，和一個從所述圓盤的圓柱形外表面的下邊緣向下並朝所述公共軸線傾斜的第二表面。
15.如權利要求14的一種改進的瓶子加注裝置，其特徵在於它還有一個裝在所述圓盤和圓柱形座之間的彈簧。
全文摘要
本發明提供了一種採用非接觸式節流閥的瓶子加注裝置，該閥有一個具有外圓柱表面的圓盤，它裝在一個具有內圓柱表面的閥座中。所述的兩圓柱形表面的配合間隙很小，藉助於液體的分子引力和表面張力而阻止通過其間的流動。並且，該密封的底面與該閥座的上面具有接近的錐度，在正常的加注操作中，飲料流進瓶子時不產生紊流和不起泡沫。
文檔編號B67C3/28GK1062707SQ9110829
公開日1992年7月15日 申請日期1991年11月14日 優先權日1990年11月14日
發明者L·W·蒙尼格 申請人:菲吉國際公司