專利名稱：瓶子加注裝置的節(jié)流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于平衡壓力瓶子加注機(jī)的瓶子加注裝置，尤其是用于這種機(jī)器加注頭上的一種節(jié)流閥，這種節(jié)流閥是非接觸型的。
采用平衡壓力瓶子加注機(jī)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(shù)。通常采用多個(gè)加注頭的加注機(jī)的構(gòu)造是公知的，并記載在如US-3，757，835和US-4，688，608號(hào)美國(guó)專利中，這些專利轉(zhuǎn)讓給了本申請(qǐng)的受讓人。本發(fā)明涉及到上述已有技術(shù)中的瓶子加注機(jī)，但在節(jié)流閥裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作上不同。
眾所周知，瓶子加注機(jī)一般包括一個(gè)飲料或液體存貯器，在其液面上保持有一個(gè)壓頭，并有若干個(gè)沿存貯器圓周布置的相同的加注頭，每個(gè)加注頭上有一個(gè)與瓶嘴相配合的彈性密封件，一根平衡壓力管的一頭伸進(jìn)瓶中，另一頭伸進(jìn)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(gè)加注頭采用幾個(gè)閥裝置來控制平衡壓力管的運(yùn)動(dòng)和/或其通道的啟閉。如從已有的專利US-3，575，835中可知，當(dāng)把一個(gè)瓶子靠住彈性密封件時(shí)，存貯器上方的壓頭就可經(jīng)平衡壓力管上的一個(gè)閥門與瓶子內(nèi)腔連通。由此引起的瓶中壓力將一個(gè)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(gè)固定在平衡壓力管上且具有一個(gè)錐面的圓盤形零件，它與一個(gè)保持在鄰近密封件上的固定的閥座嚙合或分離。
一個(gè)節(jié)流閥環(huán)繞著平衡壓力管，由于液體閥門的開啟，飲料的壓力和流動(dòng)就將該節(jié)流閥打開。當(dāng)瓶中飲料達(dá)到平衡壓力管端部的一個(gè)或幾個(gè)孔的水平面時(shí)，飲料就停止流動(dòng)，因?yàn)檫@時(shí)平衡壓力氣體不能經(jīng)平衡壓力管流回去了。
飲料流動(dòng)一停止，由于彈簧的作用，節(jié)流閥立即關(guān)閉。節(jié)流閥的一個(gè)內(nèi)錐面與液體閥圓盤的錐形邊緣緊密地嚙合起來，通過節(jié)流閥和液體閥圓盤的兩平行錐面的接觸嚙合而實(shí)現(xiàn)了關(guān)閉，這就立刻阻止了由于空氣從瓶子中析出引起的飲料繼續(xù)流入瓶子。接著，用傳統(tǒng)的杠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(xiàn)有技術(shù)在給瓶子和其它容器加注中取得成功的同時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)和動(dòng)作的原因，也帶來了某些問題。就這種加注頭中的節(jié)流閥而言，就發(fā)現(xiàn)存在一些問題。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于節(jié)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(xiàn)象，這種粘接加長(zhǎng)了操作時(shí)間并降低了這種加注機(jī)的工作效率。另外，在流動(dòng)期間和當(dāng)其關(guān)閉時(shí)，這種已有的節(jié)流閥會(huì)產(chǎn)生紊流，這是由于閥門打開時(shí)，閥門零件之間的通道節(jié)流的結(jié)果，以及閥門動(dòng)作時(shí)，突然關(guān)閉引起的結(jié)果。這種紊流在碳酸飲料中引起泡沫的產(chǎn)生，這是最不希望發(fā)生的現(xiàn)象。
由前述內(nèi)容可知，本發(fā)明的第一個(gè)目的是為瓶子加注機(jī)提供一種具有非接觸式密封的節(jié)流閥的加注頭。
本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的是為瓶子加注機(jī)提供一種具有不會(huì)粘住節(jié)流閥的加注頭。
本發(fā)明的又一個(gè)發(fā)明目的是為瓶子加注機(jī)提供一種加注頭，其節(jié)流閥不會(huì)使飲料產(chǎn)生紊流。
本發(fā)明的進(jìn)一步的發(fā)明目的是為瓶子加注機(jī)提供一種加注頭，其中節(jié)流閥對(duì)流動(dòng)的控制是通過關(guān)閉的閥門節(jié)流處的液體表面張力和分子引力而實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明還有一個(gè)發(fā)明目的是為瓶子加注機(jī)提供一種加注頭，其節(jié)流閥可靠耐用，而可用一般的材料和工藝方便地制造和維修。
本發(fā)明的上述和其它目的，通過下面進(jìn)行的詳細(xì)描述將更清楚，它由一個(gè)包括如下部分的瓶子加注裝置來實(shí)現(xiàn)一個(gè)容納待加注液體的加注容器，其液面上保持有一個(gè)氣體壓頭;一個(gè)裝于該容器底部的用于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(nèi)腔，在該通氣管的兩頭開有小孔;一個(gè)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，并作為液體從所述容器到瓶子的導(dǎo)管;一個(gè)置于所述套管和瓶子之間的節(jié)流閥，用于阻止或形成液體的流動(dòng)，該節(jié)流閥包括一個(gè)置于外環(huán)中的內(nèi)環(huán)，當(dāng)該閥開啟或關(guān)閉時(shí)，該內(nèi)環(huán)和外環(huán)互不接觸。
本發(fā)明的其它目的由一個(gè)具有如下部分的瓶子加注裝置來實(shí)現(xiàn);一個(gè)容納待加注液體的加注容器，其液面上保持有一個(gè)氣壓頭;一個(gè)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(gè)容納該管子并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(jié)流閥的改進(jìn)包括一個(gè)與所述管子同心且固定在該管上的圓盤;一個(gè)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于其中。
為了完整地理解本發(fā)明的目的，工藝和結(jié)構(gòu)，應(yīng)參看下面的詳細(xì)說明和附圖。


圖1是本發(fā)明加注機(jī)加注頭的局部剖視圖，圖中示出了節(jié)流閥;
圖2是本發(fā)明節(jié)流閥的橫截面剖視圖;
圖3是本發(fā)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(fā)明的一個(gè)瓶子加注機(jī)由數(shù)字10來表示，該裝置10包括多個(gè)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(gè)加注頭12。加注箱14內(nèi)裝有待注飲料或其它液體，其液面上設(shè)置有氣體壓頭18，多種氣體均可用來加壓，對(duì)于軟飲料來說，已發(fā)現(xiàn)二氧化碳?xì)庾顬楹线m。
吸入板20構(gòu)成了加注箱14的底，它有一個(gè)與各加注頭12聯(lián)接并使其通向大氣的吸氣閥。其通氣的方法是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，對(duì)于本發(fā)明來說，無需對(duì)其進(jìn)行更多的說明。一個(gè)用橡膠或其它適用材料制成的彈性密封件22置于與各加注頭12聯(lián)接的吸入板20的一個(gè)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(jìn)瓶子28中，其兩端有小孔;以使壓頭18和瓶子28的內(nèi)腔之間能有控制地連通。一個(gè)端塞32用套環(huán)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(yùn)動(dòng)。
在標(biāo)準(zhǔn)型式中，通氣管30裝在一個(gè)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(lǐng)域公知的方式從加注箱14經(jīng)這些槽或孔進(jìn)入瓶子28中。一個(gè)套管42借助適當(dāng)?shù)腛形密封圈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(gè)單一的整體件，兩者均可實(shí)現(xiàn)同樣的目的和功能。
一個(gè)導(dǎo)向塊46用一個(gè)鎖緊銷48或其它合適的機(jī)構(gòu)與通氣管30連接起來。套管42中有一個(gè)容納導(dǎo)向塊46的孔50，導(dǎo)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(nèi)腔和套管42內(nèi)腔之間提供一個(gè)通道，以供飲料從中通過。一對(duì)耳狀物52在孔50的底部處緊靠著套管42，以限制導(dǎo)向塊46在孔中移動(dòng)，換句話說，導(dǎo)向塊46在通氣管上向上的最大位移，由這對(duì)耳狀物52與套管42內(nèi)突緣的靠緊來限制。
一個(gè)彈簧54置于套管42的上端面與端塞32的下端面之間(如圖所示)。彈簧54相當(dāng)軟，它向上頂著平衡壓力管30，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。當(dāng)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(gè)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(jié)構(gòu)，套管56就套在其上、下兩部分相互連接處。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)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(yīng)有一個(gè)密封環(huán)58裝在圍繞套管56的一個(gè)環(huán)形槽中。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，密封環(huán)58的錐形底面適合于與吸入板20上的孔24中的一個(gè)閥座60配合。密封環(huán)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桿臂控制，并在加注箱14內(nèi)腔和經(jīng)孔24連通的外部之間形成可靠的密封。
一個(gè)呈鐘罩形結(jié)構(gòu)的節(jié)流閥62具有若干個(gè)孔64，形成了飲料通道(這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的)。在套管56與節(jié)流閥62之間裝有一個(gè)彈簧66，用來將它們撐開。這樣，一個(gè)位于節(jié)流閥底部圓周的閥座68保持與密封環(huán)58并列。
如圖2所示，鐘罩形節(jié)流閥62開有幾個(gè)孔64，其底部圓周上設(shè)有閥座68，閥座68的內(nèi)圓周面70是一個(gè)圓環(huán)。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，面70實(shí)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(biāo)準(zhǔn)型式中，其上設(shè)置了一個(gè)容納管子30的孔72。
由圖3可見，密封環(huán)58上有一個(gè)與管子30配合的孔74，因此，環(huán)58與管子30是共軸心的。密封環(huán)58還具有一個(gè)與其本身及管子30共軸的外圓柱面76。環(huán)58還有一個(gè)用于與閥座40之間形成密封的錐形底面78。斜面78與環(huán)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(gòu)成45～50°的夾角，最好為42°。
按照本發(fā)明并為了獲得其效果，密封環(huán)58應(yīng)進(jìn)入節(jié)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(huán)58的外徑應(yīng)小于內(nèi)圓柱面70處閥座68的內(nèi)徑。環(huán)58與閥座68的這個(gè)直徑差最好為0.30～0.50英寸。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，圓柱面70的直徑在0.878～0.882英寸之間，密封環(huán)58的外徑在0.840～0.845英寸之間。
更重要的是，密封環(huán)58外圓柱面76的壁高應(yīng)大于閥座68的圓柱面70的高度。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)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(dāng)然，這些高度的測(cè)量是沿密封環(huán)58和節(jié)流閥62的軸線方向進(jìn)行的。
再來參看圖1，從圖中可以看出，每個(gè)加注頭12在通氣管30的上端部有一個(gè)加注閥82，一個(gè)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(nèi)腔溝通并進(jìn)入瓶子28內(nèi)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，一個(gè)蓋子86與加注機(jī)的一根杠桿臂連接，用于關(guān)閉加注閥82和/或向下移動(dòng)管子30以使環(huán)58密封在閥座60上。管子30的下端有一個(gè)或多個(gè)小孔88，這些孔位于管子30上的一個(gè)桿件上，以使其在分配循環(huán)的結(jié)尾與瓶子28中加注進(jìn)來的飲料液面90相配合。同樣，這些結(jié)構(gòu)和工作過程是本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的。
參見圖1，可以了解本發(fā)明的工作原理。將瓶子28靠緊彈性密封件22，用加注機(jī)杠桿臂松開蓋子86，這時(shí)，彈簧54將端塞32和管子30向上推，直到導(dǎo)向塊46的耳狀物靠住套管42為止。同時(shí)，彈簧84將加注閥82打開，二氧化碳?xì)鈮侯^18經(jīng)管子30對(duì)瓶子28的內(nèi)腔加壓，當(dāng)壓頭18與瓶子28內(nèi)腔的壓力相等時(shí)，密封環(huán)58從閥座60上脫離，管子30就升上去了(如前所述)。
當(dāng)飲料16開始從貯罐經(jīng)槽40流到節(jié)流閥62的上方時(shí)，節(jié)流閥62連同彈簧66被向下壓，閥62靠到管子30上，并使圓柱面70降至圓柱面76的下方。于是，節(jié)流閥62的上錐面80與密封環(huán)58的下錐面78之間的間隙就成了飲料的流道。當(dāng)節(jié)流閥62底面靠住吸入板20的頂面時(shí)，根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域過去的試驗(yàn)證明，其流動(dòng)基本上是層流，而不存在紊流?？梢岳斫?，錐面80使飲料16朝里流向錐面78，錐面78使飲料向下流，由于這兩個(gè)錐面一般都朝下且錐角接近，故紊流的可能性進(jìn)一步減小。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，上述流動(dòng)繼續(xù)進(jìn)入瓶子28，同時(shí)，瓶中空氣經(jīng)孔88流回到壓頭18，直至飲料達(dá)到液面90，孔88被飲料蓋住為止。這時(shí)，流動(dòng)停止，從而彈簧66使節(jié)流閥62上升(如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的)，直至圓柱面76進(jìn)入圓柱面70之中，它們共同占據(jù)與其軸線垂直的共用平面，這樣構(gòu)成的密封防止飲料從孔24向瓶子28的繼續(xù)流動(dòng)，也防止瓶子28中的空氣經(jīng)孔24向上排放。然后，將加注機(jī)的杠桿臂帶著帽子86向下壓管子30，結(jié)果，密封環(huán)58的錐面78就壓在孔24的閥座60上。此時(shí)，可將瓶子28移開，蓋上蓋子并裝箱，然后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(huán)58，有一種不與68接觸而進(jìn)入其內(nèi)的趨勢(shì)。這樣，由于零件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(jié)流閥62而使流動(dòng)停止下來。由于零件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(dāng)下一個(gè)配給循環(huán)需要打開它們時(shí)，兩個(gè)另件相互粘住了。另外，零件58和68的結(jié)構(gòu)保證了配給循環(huán)中飲料的非紊流流動(dòng)，而非接觸式閥座型式保證了閥門的非紊流關(guān)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(jīng)驗(yàn)，從而可使加注操作更精確和更迅速。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易理解，對(duì)上述節(jié)流閥加以改進(jìn)后同樣能用于加壓或不加壓的箱子或容器。然而，加壓的箱子更適用于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(jī)的杠桿臂來開始閥門的動(dòng)作過程，這個(gè)過程按飲料箱和瓶子之間的壓力平衡關(guān)系由彈簧來完成。在本發(fā)明的一個(gè)非加壓裝置中，閥門由加注機(jī)杠桿臂直接開啟。
由此可見，采用上述結(jié)構(gòu)可滿意地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。然而，按照專利法的規(guī)定，僅僅對(duì)本發(fā)明的最佳或優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不局限于此。因此，為了解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍，應(yīng)參看下面的權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種瓶子加注裝置，包括一個(gè)容納液體的加注容器；一個(gè)裝于容器底部的用于與瓶子嘴緊密相接的密封件；一個(gè)裝在容器中的通氣管，其一頭伸進(jìn)容器中而另一頭伸進(jìn)所述的瓶中，該管的兩端分別開有孔；一個(gè)容納所述通氣管的套筒，它接納從所述加注容器來的液體，并作為液體從容器到瓶子的導(dǎo)管；一個(gè)置于所述套管和瓶子之間的節(jié)流閥，用于阻止和形成液體的流動(dòng)，該節(jié)流閥包括一個(gè)置于外環(huán)中的內(nèi)環(huán)，當(dāng)該閥開啟或關(guān)閉時(shí)，該內(nèi)環(huán)和外環(huán)互不接觸。
2.如權(quán)利要求1的瓶子加注裝置，其特征在于所述的內(nèi)環(huán)和外環(huán)可沿一公共軸線互相獨(dú)立地移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2的瓶子加注裝置，其特征在于所述的內(nèi)環(huán)有一個(gè)外圓柱面，所述的外環(huán)有一內(nèi)圓柱面，兩圓柱面具有公共軸線。
4.如權(quán)利要求3的瓶子加注裝置，其特征在于所述內(nèi)環(huán)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(huán)的上面是在所述內(nèi)圓柱面的頂邊從公共軸線向外傾斜的面。
5.如權(quán)利要求4的瓶子加注裝置，其特征在于所述的上面和下面與所述公共軸線成不同的角度。
6.如權(quán)利要求4的瓶子加注裝置，其特征在于所述內(nèi)圓柱面和外圓柱面之間的直徑差為0.030～0.050英寸。
7.如權(quán)利要求4的瓶子加注裝置，其特征在于;所述外圓柱面的高度比所述內(nèi)圓柱面的高度高。
8.如權(quán)利要求7的瓶子加注裝置，其特征在于所述內(nèi)圓柱面的高度在0.008～0.020英寸。
9.如權(quán)利要求4的瓶子加注裝置，其特征在于所述的內(nèi)環(huán)固定在所述通氣管上，所述的外環(huán)與所述通氣管構(gòu)成滑動(dòng)性配合。
10.一種瓶子加注裝置，包括一個(gè)容納液體的加注容器;一個(gè)裝在所述容器底部上的接納瓶嘴的密封件;一個(gè)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(gè)容納該管并作為液體從容器到瓶子的通道的套筒;還有一個(gè)包括下述改進(jìn)的節(jié)流閥;一個(gè)與所述管子同心且固定在該管上的圓盤;一個(gè)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于其中。
11.如權(quán)利要求10的一種改進(jìn)的瓶子加注裝置，其特征在于所述圓盤有一個(gè)圓柱形的外表面，其直徑小于所述圓柱形座的直徑。
12.如權(quán)利要求11的一種改進(jìn)的瓶子加注裝置，其特征在于所述圓柱形座可在所述通氣管上軸向移動(dòng)。
13.如權(quán)利要求12的一種改進(jìn)的瓶子加注裝置，其特征在于所述圓柱形座的高度小于所述圓柱形外表面的高度。
14.如權(quán)利要求13的一種改進(jìn)的瓶子加注裝置，其特征在于所述的節(jié)流閥還包括一個(gè)從所述圓柱形座的上邊緣向上并從所述通氣管的公共軸線向外傾斜的第一表面，和一個(gè)從所述圓盤的圓柱形外表面的下邊緣向下并朝所述公共軸線傾斜的第二表面。
15.如權(quán)利要求14的一種改進(jìn)的瓶子加注裝置，其特征在于它還有一個(gè)裝在所述圓盤和圓柱形座之間的彈簧。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種采用非接觸式節(jié)流閥的瓶子加注裝置，該閥有一個(gè)具有外圓柱表面的圓盤，它裝在一個(gè)具有內(nèi)圓柱表面的閥座中。所述的兩圓柱形表面的配合間隙很小，借助于液體的分子引力和表面張力而阻止通過其間的流動(dòng)。并且，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(jìn)瓶子時(shí)不產(chǎn)生紊流和不起泡沫。
文檔編號(hào)B67C3/28GK1062707SQ9110829
公開日1992年7月15日 申請(qǐng)日期1991年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月14日
發(fā)明者L·W·蒙尼格 申請(qǐng)人:菲吉國(guó)際公司