液態食品包裝機械上所用的高速填充管的製作方法

2023-05-02 03:40:26 1

專利名稱：液態食品包裝機械上所用的高速填充管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於液態或可灌注食品包裝機械上的高速產品填充管。這些可灌 注食品包括酒類、牛奶、番茄醬、食用油、水果汁、奶油、水、茶、調味汁等，還包括滅菌處理的 產品，如U. H. T牛奶，這種牛奶要接受超高溫熱處理。高速填充管可用在形成、填充及密封 液態食品的無菌包裝物用的機械上。
背景技術：
液態或可灌裝食品的一種常見包裝形式是由疊層包裝材料製成的容器。該疊層包 裝材料由一種兩側覆蓋有塑料材料(如聚乙烯)的纖維材料(如紙)構成。為了保證產品包 裝的無菌性，塗有聚乙烯的紙板的一側表面上又塗有一種保護材料(如鋁)或一種合成保護 材料，這種保護材料外再塗敷有一層塑料材料。為了製造無菌包裝，包裝材料的條帶狀坯料需要經過消毒液(例如雙氧水)消毒， 然後在消毒過的無菌倉通過加熱或光照使得包裝材料上殘留的消毒液蒸發掉。疊層包裝材 料的消毒過的坯料在機器內的無菌倉裡被折彎並縱向密封以形成一個包裝材料管。該包裝 材料管實際上形成了無菌倉的延伸物並被連續填充無菌或滅菌處理過的液態食品。填充有液態食品的縱向密封管夾在成對的成形及密封構件之間，被橫向密封 為獨立單元，形成枕頭形狀的包裝物。這些成形與密封構件可以安裝在成對的往復運 動的夾爪上，美國專利US4580392公開了此類機械的一種公知形式，它每小時可以生產 5000-8000個包裝物。這些成形與密封構件也可以彼此相對地裝在連續運動的成對鏈條 上，成對的鏈條具有相反的轉動方向，從而在其直線段之間形成並密封包裝物。中國專利 CN200510025676. 7公開了一種此類機械的基本形式，它每小時可以生產18000-24000個包 裝物。填充完並密封好的枕頭狀包裝物輸送到一個整形單元，在此處該枕頭形狀的包裝 物被整形為最終的形狀，例如一個平行六面體形。在以上所述的液態或可灌注食品包裝機械工作流程中，產品灌注基本是連續的， 而包裝的成形與密封是間隔的。這就要求控制包裝材料管內產品的水平高度。鑑於用來 包裝可灌裝食品的機械的速度已經提高，產生了怎樣控制管狀包裝材料內的產品液面高度 的問題。現在公知的方法是採用流量控制閥。該流量控制閥位於產品管路上，遠離填充管 端部，由一個或多個傳感器控制。此傳感器可以置於管狀包裝物外面以探測漂浮於管狀包 裝材料內的漂浮物的位置，也可以置於包裝材料管上以便直接接觸產品。傳感器探測縱向 密封的灌裝包裝材料內產品的液面高度，每當液面高度高於某個設定值或低於某個設定值 時，傳感器給出的信號都會控制流量控制閥的開度，以改變送入填充管的產品流速。填充管 內產品的流速總是在變化的，比如當填充管灌入產品使得管狀包裝材料內液面升高時，傳 感器就會控制流量閥減小開度以扼制流過填充管的產品；當包裝材料管帶著產品連續運動 下行以形成枕頭形狀的包裝物，包裝材料管內的產品水平面下降，傳感器就會控制流量閥 增大開度以補記流過填充管的產品。
用來包裝液態食品鏈式機械(如上所述的中國專利CN200510025676. 7所公開的) 以較高的速度工作時，比如每小時18000-24000個包裝物，在連續的包裝物填充操作和由 成形及密封構件執行的成形及密封操作之間，沒有足夠的時間使產品水平面依靠自身重力 顯著下降。此動力特性導致在包裝物形成的循環過程中包裝材料管內會產生低壓，對管狀 包裝材料條帶狀坯料形成連續的縱向密封管的過程產生不利影響。針對這個問題，中國專利CN98109603. 4公開了一種液態食品包裝機械上所用的 改進填充管。其採用一個剛性阻尼構件，固定在所述填充管上，並圍繞一部分填充管。該剛 性阻尼構件外側與管狀包裝材料徑向間隙較小，液體在二者之間流動，受到較大沿層阻力， 產生動力密封效果。該剛性阻尼構件內部設有一個圍繞填充管的空氣腔。當液體填入連續 縱向密封好的管狀包裝物時，將空氣腔的空氣密封於其中，形成一個空氣彈簧，以便吸納產 品的上湧和反哺產品的下灌。該方案基本可以解決高速灌裝的動力學問題，但是經過實驗 發現，該改進的填充管對於灌裝速度和產品粘度過於敏感，其固定的尺寸與位置僅對於某 個特定的生產效率和產品粘度有效。要調試與變更所述填充管，需要更換整個阻尼構件，生 產成本較高，周期較長。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種用於液態食品包裝機械上的高速產品填充管，避免 機器高速運轉時在包裝物形成區域產生負壓，改善包裝包裝材料管的形成過程。本發明的另一個目的是有效地抑制包裝材料管內產品水平面高度的變化幅度。本發明的另一目的是提供一種結構簡單、方便調整、容易加工的填充管。為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種液態食品包裝機械上所用的 高速填充管，包括管體，其特徵在於，還包括至少兩個在液態食品包裝機械工作中緩衝液態 食品的剛性緩衝構件，剛性緩衝構件軸向固定在管體的周圍。進一步，所述剛性緩衝構件為細長結構，至少兩個剛性緩衝構件以基本均勻的間 隔布置在所述管體的周圍。所述剛性緩衝構件具有上端封閉下端開口的空氣腔，各剛性緩衝構件的空氣腔具 有不同的高度或截面面積。所述剛性緩衝構件穿過至少一個法蘭構件軸向固定在所述管體的周圍，該法蘭構 件用以支撐各所述剛性緩衝構件穩定安裝於所述管體的周圍。在所述法蘭構件周邊安裝有柔性密封件，該柔性密封件用以在法蘭構件與所述包 裝材料管狀容器內側形成滑動密封結合。在所述法蘭構件的端面開有小孔，小孔用以阻尼液態食品在所述管與所述各剛性 緩衝構件之間的流動。所述各剛性緩衝構件各自具有下環形邊緣，所述管體具有下環形端部，該下環形 端部在包裝材料行進方向延伸超過所述下環形邊緣。本發明提供的高速填充管可以避免機器高速運轉時在包裝物形成區域產生負 壓，改善包裝包裝材料管的形成過程。當機器以較高的工作速度運行時，比如每小時 18000-24000個包裝物，產品水平面連續快速波動，且相鄰兩次包裝物形成過程之間沒有足 夠長的時間使得產品依靠自身重力回落。在這個情況下，本發明提供的填充管可以避免在
4包裝物形成區產生負壓，並且也能有效地抑制包裝材料管內產品水平面高度的變化幅度。 本發明提供的填充管結構簡單、方便調整、容易加工。


圖1是示出一種液態食品包裝機械中的由展開的條帶狀坯料製成的縱向密封的 連續管狀容器的示意性軸測圖，圖中同時示出了本發明填充管所處的位置；
圖2是本發明的剛性緩衝構件和法蘭構件的軸測圖3是沿其縱向軸線剖取的本發明的剛性緩衝構件和法蘭構件的放大剖面圖； 圖4是示出填充管與緩衝構件和法蘭構件的連接關係的放大剖面圖； 圖5是示出填充管與多個緩衝構件和法蘭構件的布局位置的仰視圖；。
具體實施例方式以下結合實施例來具體說明本發明。應理解，實施例僅用於說明本發明而不用於 限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以 對本發明作各種改動或修改，等價形式改動或修改同樣落於本申請權利要求書所限定的範圍。
實施例圖標1代表一種用於液態食品包裝機械的填充管，這種形式的包裝機械包括一些 用於將條帶狀坯料3形成縱向密封的連續管狀容器2的裝置(圖中未示出)，還包括一些用 於以均勻間隔依次夾住管狀容器2以便形成並橫向密封充有產品11的包裝物5的構件6。如圖1所示，管體1在使用時位於管狀容器2的內部，並沿軸向延伸，以將液態食 品11導入管狀容器2。按照本發明，多個剛性緩衝構件4通過法蘭構件7固定布置在管體 1外圍，管狀容器2的內部，即每個剛性緩衝構件4位於管體1與管狀容器2之間。剛性緩 衝構件4基本為管狀，頂端4a封閉，下端4b開口，即形成一倒置的空氣腔8，這個空氣腔8 在包裝物5形成過程中有助於緩衝包含在包裝材料管狀容器2內的液態產品11相對於管 體1的運動。如圖1至5清楚地示出，法蘭構件7固定在填充管1的外表面la，引導並支撐 各剛性緩衝構件4。法蘭構件7的徑向外表面7a設有彈性密封圈9，密封圈9與連續運動 的管狀容器2的內壁2a形成滑動密封。法蘭構件7端面7b開有多個小形通孔10，允許並 限制液態食品11在填充管1與剛性緩衝構件4之間流動。為了更好地理解本發明的填充管，下面將描述公知的液態食品包裝機械的一些相 關部件。如所公知的那樣，一種形式的液態食品包裝機械有一些常用裝置，用於由包裝材料 的條帶狀坯料3形成一個縱向密封的連續管狀容器2。填充管設置在管狀容器2的軸向將 一種液態食品11導入容器2內。在填充管上設置有一個常用的流量控制閥12以便控制液 態食品11導入縱向密封的連續管狀容器2的導入速度。流量控制閥12由傳感器13按照 一種公知的方式控制，此傳感器13位於填充管附近，處於管狀容器2的內部。該液態食品 包裝機械設置有一些常用的夾緊機構或包裝成形件及密封構件6，用於按照均勻間隔依次 夾緊所述管狀容器2以形成並橫向密封充有液態食品11的包裝物5。每當包裝材料管狀容器2被夾在成對的包裝成形件及密封構件6之間時，管內的產品11水平面Ila就會上升。因此，液態食品11就會與傳感器13的特定位置接觸，而後傳 感器13發出信號給閥12，之後該閥12就會以一種公知的方式自動地扼制流過填充管的產 品流以減少產品流速。在這之後，包裝材料管2的連續運動又使產品11水平面Ila下降， 當傳感器13的特定位置不再與產品11接觸時，閥12就會自動打開來提高產品流速。在高 速液態食品包裝機械中，連續的包裝物5填充及由成形及密封構件所實施的連續成形及密 封操作之間，沒有足夠的時間來使產品11水平面Ila依靠自身重力顯著下降。本發明填充管的法蘭構件7外側7a設有彈性密封件，以便於連續運動的管狀包裝 容器2內壁2a形成滑動密封，使得包含於管狀容器2內的液態食品11基本不會通過法蘭 構件7的外側7a流動。該法蘭構件7的端面7b還開有多個小孔10，允許包含於管狀容器 2內的液態食品11流過。由小孔節流原理，相比於流入剛性緩衝構件4的液態食品11，流 過小孔10的液態食品11的流速較高而流量較小。但是這種高流速在實際應用中並不會在 法蘭構件7上產生任何飛濺效果，因為潛在的飛濺效果被包含於剛性緩衝構件4與填充管 1之間的液體柱內。本發明的剛性緩衝構件4具有各自獨立的空氣腔8。這些空氣腔8是基本由頂端 4a封閉下端4b開口的管子4構成，當液態食品11填入縱向密封的管狀容器2並淹沒剛性 緩衝構件4底端4b開口後，即在剛性緩衝構件4內形成空氣彈簧。隨著空氣腔8內產品液 面lib升高，空氣被壓縮，空氣壓力增大，在靜止狀態可以與液態食品11在空氣腔裡的液面 lib的表面壓力達到平衡。在包裝物5形成的循環過程中，每當包含在管狀容器2內的液態 食品11被夾上湧時，由於法蘭構件7的滑動密封和小孔節流作用，較大流量的液態食品11 將湧入剛性緩衝構件4的空氣腔8並進一步壓縮空氣腔8內的空氣，進一步提高了各剛性 緩衝構件4內的空氣壓強。每當包裝材料管2的連續運動使液態食品11下行時，空氣腔8 內的較高壓力的空氣又會作用於液面11b，向下推動空氣腔8內的液態食品11，以補償液態 食品11的動力特性導致的低壓力。這種小孔節流與空氣彈簧的配置有利於避免在液態食 品包裝機械的包裝物5形成區域產生負壓，同時有利於使得液態食品11的水平面Ila只在 緩衝構件4上作很小的運動。進一步改進設計，圍繞填充管安裝的各剛性緩衝構件4可以取為不同的長度。由 於剛性緩衝構件4的下端開口比較接近包裝物5形成區域，因此從各管口湧出的液態食品 11對包裝物5在包裝成形及密封構件6之間的液態食品11的衝擊壓力就可以產生不同的 影響。在一種配置形式下，在靠近包裝物5形成的短邊區域5a，設置剛性緩衝構件4的空氣 腔8具有較短的長度，使得其對應的空氣腔8流入流出的液態食品11具有較大的流速，以 便進一步改善包裝物5成形區域的動態壓力分布。
權利要求
一種液態食品包裝機械上所用的高速填充管，包括管體(1)，其特徵在於，還包括至少兩個在液態食品包裝機械工作中緩衝液態食品(11)的剛性緩衝構件(4)，剛性緩衝構件(4)軸向固定在管體(1)的周圍。
2.如權利要求1所述的一種液態食品包裝機械上所用的高速填充管，其特徵在於，所 述剛性緩衝構件(4)為細長結構，至少兩個剛性緩衝構件(4)以基本均勻的間隔布置在所 述管體(1)的周圍。
3.如權利要求1所述的一種液態食品包裝機械上所用的高速填充管，其特徵在於，所 述剛性緩衝構件(4)具有上端封閉下端開口的空氣腔(8)，各剛性緩衝構件(4)的空氣腔 (8)具有不同的高度或截面面積。
4.如權利要求1所述的一種液態食品包裝機械上所用的高速填充管，其特徵在於，所 述剛性緩衝構件(4)穿過至少一個法蘭構件(7)軸向固定在所述管體(1)的周圍，該法蘭構 件(7)用以支撐各所述剛性緩衝構件(4)穩定安裝於所述管體(1)的周圍。
5.如權利要求4所述的一種液態食品包裝機械上所用的高速填充管，其特徵在於，在 所述法蘭構件(7)周邊安裝有柔性密封件，該柔性密封件用以在法蘭構件(7)與所述包裝 材料管狀容器(2)內側形成滑動密封結合。
6.如權利要求4所述的一種液態食品包裝機械上所用的高速填充管，其特徵在於，在 所述法蘭構件(7)的端面(7b)開有小孔(10)，小孔(10)用以阻尼液態食品(11)在所述管 (1)與所述各剛性緩衝構件(4)之間的流動。
7.如權利要求1所述的一種液態食品包裝機械上所用的高速填充管，其特徵在於，所 述各剛性緩衝構件(4 )各自具有下環形邊緣(4b )，所述管體(1)具有下環形端部(lb )，該下 環形端部(Ib )在包裝材料行進方向延伸超過所述下環形邊緣(4b )。
全文摘要
本發明提供了一種液態食品包裝機械上所用的高速填充管，包括管體，其特徵在於，還包括至少兩個在液態食品包裝機械工作中緩衝液態食品的剛性緩衝構件，剛性緩衝構件軸向固定在管體的周圍。本發明提供的高速填充管可以避免機器高速運轉時在包裝物形成區域產生負壓，改善包裝包裝材料管的形成過程。當機器以較高的工作速度運行時，比如每小時18000-24000個包裝物，產品水平面連續快速波動，且相鄰兩次包裝物形成過程之間沒有足夠長的時間使得產品依靠自身重力回落。在這個情況下，本發明提供的填充管可以避免在包裝物形成區產生負壓，並且也能有效地抑制包裝材料管內產品水平面高度的變化幅度。本發明提供的填充管結構簡單、方便調整、容易加工。
文檔編號B65B39/00GK101905752SQ20101027057
公開日2010年12月8日 申請日期2010年9月2日 優先權日2010年9月2日
發明者姜衛東, 曲政 申請人:上海普麗盛輕工設備有限公司