具有磁力致動器的閥門的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及具有磁力致動器的閥門。具體地，本發(fā)明涉及被設計成控制流體的流動以用液體(優(yōu)選是碳酸軟飲料)充填容器的閥門。
【背景技術】
[0002]眾所周知，在充填機中，在將容器排列在各自的支架上并使它們的開口位于各自的充填裝置下方時，將液體充填到容器中。充填機大體上包括充填室和充填頭，該充填頭可沿著垂直方向移動，以便移離和移向各自的容器開口。充填機還包括限位器，該限位器位于充填室內，并可在閉合位置和打開位置之間移動，在所述閉合位置切斷至各自的容器的開口的液體流，在所述打開位置將充填室與該開口連通從而使液體能流入容器。
[0003]對于碳酸液體，特別是碳酸軟飲料，在被充填之前，需要對每個容器進行一些準備步驟，即，第一排空步驟，在該步驟中，利用真空系統(tǒng)將空氣從容器抽去；沖洗步驟，在該步驟中，將二氧化碳提供至該容器中并與剩余的空氣混合；第二排空步驟，在該步驟中，利用真空系統(tǒng)將殘余空氣和二氧化碳的混合氣體抽去；以及增壓步驟，在該步驟中，從氣體管道將二氧化碳輸入該容器以將該容器增壓至給定的壓強。
[0004]在增壓之后，限位器移動至打開位置以充填該容器。特別地(in particular)，充填可包括快速充填步驟以及之后的慢速充填步驟。在這些充填步驟期間，二氧化碳逐漸從每個容器流出并返回到氣體管道中。特別地，根據(jù)已經按照工藝和/或液體的類型設置的設定點(set-point)，控制單元調節(jié)被供給的液體的壓力與氣體管道內的壓力之間的壓力差。
[0005]在用液體充填容器之后，使位于容器頸部(container neck)的二氧化碳減壓，以使液面上方的壓強與大氣壓相等。
[0006]通過閥組(valve block)來控制二氧化碳流入和流出容器，特別地，所述閥組配備有三個開關閥門。這些閥門中的第一個能夠對容器增壓；第二個閥門能夠使二氧化碳在充填期間返回到氣體管道；并且第三個閥門能夠在充填過程結束時使容器減壓。
[0007]通常使用在充填裝置中的已知的開關閥門具有機械傳動裝置，該機械傳動裝置將來自致動器(由氣動致動器限定)的運動傳遞至插塞構件(plug member)(由薄膜限定)，該薄膜被設計成執(zhí)行閥座的打開和關閉。
[0008]這些類型的閥門存在一些弊端。首先，該機械傳動裝置的部件會受到磨損，因而使用壽命周期相對較短。第二，這些部件會與氣體流接觸，因而不能在內部無菌環(huán)境和外部未經滅菌的環(huán)境之間形成完美的隔離。而且，插塞構件的響應時間很糟糕，因此，在充填期間氣流的控制沒有如期望的那樣精確。
[0009]為了克服這些弊端，最好是利用磁場的作用來遠程移動插塞構件，而不使用與閥門的無菌環(huán)境接觸的機械接口(mechanical interface)。對此，專利US 6246131B1對應于權利要求1的前序部分并且在附圖10顯示了具有磁力致動器的閥門。該致動器具有柱形套筒(cylindrical sleeve)，在所述柱形套筒內軸向可移動的鐵芯，和圍繞該柱形套筒設置的線圈。第一永磁體和第二永磁體以同極相互面對的方式對稱地安裝在該線圈的相對的側面上，磁導環(huán)對稱地設置在線圈和永磁體之間以提高磁力效果。
[0010]通過提供瞬時的正脈沖電壓或負脈沖電壓(約0.01秒)，該線圈內的磁化方向(magnetizat1n direct1n)發(fā)生改變，并且產生磁力以使得鐵芯軸向移動。
[0011]在該技術方案中，氣體在設置在磁力致動器的一側并且沿所述鐵芯的軸線橫向延伸的管道內流動。閥座被設置在側室(side chamber)內并且能夠被插塞構件關閉，該插塞構件被固定到鐵芯的軸端上并且位于該側室內。由于這種布置，當提供可能的清潔液體至所述管道以清潔該閥門時，該閥門存在著難以到達的位置。特別地，這些位置由鐵芯滑動的空間限定。因此，這種類型的閥門不能利用所謂的CIP(就地清洗)和SIP(就地消毒)工藝清潔和/或消毒，并且不能用于充填機中。
[0012]而且，由于鐵芯的圓柱外形，當該線圈未通電時，該鐵芯似乎不存在單一的和含義明確的靜止位置(rest posit1n)，并且軸向磁力可能是相當?shù)偷摹?br>
【發(fā)明內容】

[0013]本發(fā)明的目的是提供一種具有磁力致動器的閥門，以提供能夠克服上述缺陷的廉價和方便的方案。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種閥門，包括:
[0015]磁力致動器，其包括:
[0016]a)沿著軸線延伸的套筒；
[0017]b)可移動的芯，該芯由鐵磁性材料制成并且包括中部和兩個相對的端部，所述相對的端部由所述套筒的內表面軸向引導；以及
[0018]c)磁性定子，其圍繞所述套筒設置在固定位置并且包括:由鐵磁性材料制成的外殼；面向所述套筒的外表面的線圈；以及與所述線圈對齊的兩個磁鐵，該兩個磁鐵被布置在所述線圈的相對的軸向側并且具有彼此相對的相同的磁極；
[0019]導管，其具有閥座；
[0020]插塞構件，其軸向面對所述閥座并且該插塞構件與所述端部之一同軸并且相對于該端部之一固定，以與所述芯在打開位置和關閉位置之間一起軸向滑動，在所述打開位置，所述閥座是打開的，在所述關閉位置，所述閥座是關閉的；
[0021]其特征在于，所述芯具有至少一個通道，其允許流體流過所述芯，并且所述端部具有大于所述中部的直徑的外直徑。
【附圖說明】
[0022]在下文中，將參照附圖通過舉例的方式描述本發(fā)明的優(yōu)選的、非限制性的實施例，其中:
[0023]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的教導的、包括配備有磁力致動器的閥門的優(yōu)選實施例的充填裝置的示意剖視圖；
[0024]圖2是圖1所示的閥門的透視放大視圖；
[0025]圖3和4是圖2中的閥門的剖視圖，分別被設置為打開和關閉操作狀態(tài)；以及
[0026]圖5示意性地顯示了前述附圖中的閥門的磁力致動器。
【具體實施方式】
[0027]在圖1中，數(shù)字I表示閥門，其被設計成形成用于將液體充填入容器3的充填裝置2的一部分，所述液體具體可以是碳酸軟飲料。
[0028]除了閥門I之外，充填裝置2的特征在本領域中通常是已知的，因此不進行詳細地描述。特別地，該充填裝置2被配置成在充填容器3之前執(zhí)行增壓步驟，以便將來自氣體管道5的氣體(特別是二氧化碳)提供至容器3，從而將該容器3增壓至給定的壓強。充填裝置2包括液體供給管道6，在增壓步驟之后，該液體供給管道被打開以將液體供給到容器3中。特別地，充填可包括快速充填步驟以及之后的慢速充填步驟。在充填期間，二氧化碳逐漸從容器3流出并返回到氣體管道5中。特別地，根據(jù)已經按照工藝和/或液體的類型設置的設定點(set-point)，控制單元(未顯示)調節(jié)被供給的液體的壓力與氣體管道5內的壓力之間的壓力差。
[0029]在用液體充填容器3之后，使位于容器頸部(container neck)的二氧化碳減壓，以使液面上方的壓強與大氣壓相等。
[0030]在圖1顯示的優(yōu)選實施例中，利用閥組(valve block) 8來控制二氧化碳流入和流出容器3，該閥組包括三個開關閥門I。閥門I中的第一個能夠對容器3增壓；閥門I中的第二個能夠使二氧化碳返回到氣體管道5 ;以及第三個能夠在充填過程結束時使容器3減壓。
[0031]根據(jù)一種不同的實施方式(未顯示)，在閥組8中的閥門I被用作調節(jié)或比例閥，而不是開關閥，尤其被用于根據(jù)被設計成檢測供給至容器3的液體的數(shù)量的流量計(未顯示)的測量值來控制氣體流量。在這種情況下，代替三個閥門，閥組8可包括僅僅兩個閥門1，并且/或由控制單元執(zhí)行的控制能夠不同于上述提及的控制。
[0032]與在閥組8中的使用閥門以控制氣流相結合或者作為其替代，能夠沿著液體供給管道6設置閥門I以直接控制充填入容器3中的液體的流動(flow of the liquid)。
[0033]如圖3和4所示，閥門I包括內導管9，其包括管道11，該管道11沿著直線軸線12延伸并且終止于入口 13和出口 14。特別地，入口 13和出口 14是導管9相對于外部僅有的開口。優(yōu)選地，入口 13和出口 14與管道11是同軸的。
[0034]管道11具有沿著軸線12恒定的并且優(yōu)選是圓形的橫截面。管道11是由套筒18徑向限定的導管部分，套筒18由順磁材料(例如鋼AISI 316 L)制成，并且具有相對較低的徑向厚度，特別是小于0.6mm的厚度。特別地，套筒18是具有端部21的管狀體20的一部分，該端部限定了入口 13并具有小于管道11的內徑。管狀體20還包括外凸緣或凸起22，該外凸緣或凸起優(yōu)選設置在與端部21相反的軸端。
[0035]閥門I包括磁力致動器25，該磁力致動器25依次包括磁力定子26，其圍繞套筒18設置在固定位置；以及可動芯27 (movable core)，其由鐵磁性材料制成，位于管道11內，并且由套筒18的內表面軸向引導。
[0036]如圖2所示，優(yōu)選地，定子26被軸向夾在兩塊板28、29之間，這兩塊板通過螺栓30相互固定在一起。板28具有軸向通孔31并被安裝在管狀體20上。優(yōu)選地，端部21從孔31軸向伸出。
[0037]參考圖3和4，板29限定出口 14并且軸向抵靠在凸緣22上，使得凸緣22被軸向夾在板29和定子26之間，從而使得定子26相對于管狀體20固定。特別地，環(huán)形墊片33被設置在管狀體20和板29之間的連接處，以便確保導管9相對于外部未經滅菌的環(huán)境的密封。
[0038]如圖5所示意性地顯示的，定子26包括由鐵磁性材料制成的外殼35 ;以及線圈36，該線圈圍繞套筒18(圖5中未顯示)設置并且面對套筒18的外表面，以便使得相對于芯27的最低徑向氣隙(lowest radial air gap)成為可能。定子26還包括兩個磁鐵37、38，特別是永久磁鐵，這兩個磁鐵在平行于軸線12的方向上與線圈36對齊，并且被設置在線圈36的相對的側面，優(yōu)選在對稱的位置上，并且使得這兩個磁鐵的相同的磁極(N or S)相互面對以使各自的磁通量在定子26中以相反的軸向方向被引導。
[0039]線圈36被設置在外殼35的座體內，以使得鐵磁性材料的兩個環(huán)部40被軸向設置在線圈36和磁鐵37、38之間，以引導所述磁通量。優(yōu)選地，鐵磁性材料的環(huán)部41也軸向地