用于改变自由流动的产品的射流形状的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于改变自由流动的产品、尤其是食品的射流形状的装置，所述装置包括:用于所述自由流动的产品进入的流入区域，用于所述自由流动的产品离开的流出区域，以及数个通道，通过数个通道来传递所述自由流动的产品，其中每一个通道包括被分配给所述流入区域的入口和被分配给所述流出区域的出口，其中通道的每一个入口具有第一横截面积，以及其中通道的每一个出口具有第二横截面积。
[0002]本发明还涉及这种装置用于填充食品、尤其是用于无菌地填充食品的用途。
【背景技术】
[0003]在包装技术领域中已知将自由流动的产品填充到为了该目的所提供的包装中的许多方法。例如，自由流动的产品可以是类似牛奶、果汁、调味汁或酸奶的食品。例如，具有由硬纸板和塑料所制成的层的复合材料包装可以用作包装。
[0004]在填充包装中的一个重要步骤与尽可能快地将自由流动的产品填充到包装中有关，以便可以实现快节奏，从而可以实现大的数目。然而，尽管在高的流速下，填充也将主要没有飞溅和起沫地发生，从而可以满足卫生要求，并且防止包装或填充机受到污染。
[0005]对于在无菌(即没有细菌)条件下填充的食品，遇到特别严格的卫生要求。
[0006]严格的要求仅仅可以通过针对各个因素(例如待填充的产品的特性和包装的体积和形状)来调节填充过程而得以满足。该调节通常包括设定液流体积和流速。另外，填充喷嘴经常被调整以适应待填充的产品和包装，并且根据需要而改变。填充喷嘴主要确定填充射流的形状和速度分布图(speed prof i Ie)。另外，填充喷嘴对无滴液填充负责。为此，该体积液流在离开填充喷嘴之前被分成数个部分液流，该数个部分液流被引导通过各个的通道。对于这一点有利的是，待填充的产品接触到更大的壁表面，从而如果填充被中断，则待填充的产品的残留量被可靠地保持在通道中，并且不会不可控制地滴落到包装或填充机上(“毛细管效应”)。
[0007]例如，用于填充食品的填充喷嘴从EP2 078 678 Al已知。其中所示出的填充喷嘴包括具有用于将体积液流分割开的许多孔的可更换的板。孔是圆柱形，并且平行于彼此延伸，以便利用该板(“液流矫直板”)产生特别笔直的填充射流。尽管孔的入口位于平面中，但是孔的出口位于曲面上，从而在流动的方向上观察，孔的长度变化。孔的长度的改变旨在影响流速。特别是，比起填充射流的边缘区域，填充射流的中间部分的流速通过更长的孔和结果更大的摩擦而减速更强烈。
[0008]从EP2 078 678 Al已知的填充喷嘴具有数个缺点。第一，两件式构造使得有必要将远离填充喷嘴的主体的板密封。残余产品会沉积在待密封的板和主体之间的间隙中，这引起了卫生问题。另一个缺点在于孔的长度的改变。这是因为板的弯曲的流出区域使得待填充的产品的部分液流与板的下侧面在不同时刻分离，并且另外使它们显露出距包装的底板而变化的下落高度。那些被引导通过更短的孔并与板的下侧面较早地分离的部分液流比那些在此刻仍然在更长的孔中的部分液流更早地承受重力加速度。变化的下落高度使得部分液流在自由下落的过程中加速持续不同的时间，并且以不同的增量加速。因此，在板的下侧面产生的速度分布图在自由下落的过程中再次改变。因此，在填充射流冲击包装的底部时，对于飞溅至关重要的速度分布图利用已提出的解决方案仅仅可以非常不精确地来设定。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的目的是更详细地配置并进一步改进在上面描述的装置，以便可以容易地设定填充射流的形状和速度分布图。
[0010]在根据权利要求1的前序部分的装置中，该目的是借由以下事实来实现的:至少一个通道的第二横截面积大于该通道的第一横截面积。
[0011]首先，根据本发明的装置是以用于所述自由液流的产品进入的流入区域以及用于所述自由流动的产品离开的流出区域为特征。位于流入区域与流出区域之间的是数个用于引导自由流动的产品穿过的通道。每一个通道包括被分配给所述流入区域的入口。另外，每一个通道包括被分配给所述流出区域的出口。每一个入口具有第一横截面积，以及每一个出口具有第二横截面积。
[0012]根据本发明，至少一个通道的所述第二横截面积大于该通道的所述第一横截面积。优选地，每一个通道的所述第二横截面积大于该通道的所述第一横截面积。换句话说，通道的横截面积在流动的方向上(即从入口朝向出口)增大。根据流体力学的规定，尤其是伯努利定律，横截面积的增大导致了流动速度的成比例减小。因此，配置根据本发明的通道导致了在通道中流动的部分液流的减速。因此，第一横截面积和第二横截面积的商总是小于I，并且表示减速的程度的计量。因此，该商也可以被称为“减速因子”；与之相比，其倒数可以被称为“加速因子”。例如，根据本发明的装置可以由金属、尤其是钢、优选不锈钢制成。例如，通道可以在深钻孔加工或经由导丝恪蚀(wire eros1n)切割中钻出。
[0013]在本发明的一个实施方式中，横截面积可以均匀地、尤其是连续地和/或单调地增大。对于至少一个通道或(优选地)所有的通道，可以发生横截面积的连续的和/或单调的增大。连续的增大被理解为横截面积无突变的增大。横截面积的单调的增大意味着横截面积在任何时间在液流的方向上没有再次减小，而是要么保持相同要么连续地增大。例如，这可以利用锥形的通道壁来实现。
[0014]在本发明的一个实施方式中，由所有的通道的第一横截面积的总和与所有的通道的第二横截面积的总和组成的商的范围从0.35到0.75。这意味着在通道的入口处的整个横截面积测量为仅仅在通道的出口处的整个横截面积的大约35 %到75 %。因此，整个的横截面积在流动的方向上明显增大，从而整体液流减慢。
[0015]在本发明的一个实施方式中，由每一个通道的所述第一横截面积与所述第二横截面积组成的商的范围从0.35到0.75。这意味着不仅横截面积的总和，而且在每一个单独的通道的入口处的横截面积也测量为仅仅在该通道的出口处的横截面积的大约35 %到75 %。因此，每一个单个的通道将有助于明显增大横截面积，从而使液流减慢到位于所提到的范围内的程度。可以提供的是，由第一横截面积和第二横截面积组成的商(即减速因子)对于每一个通道相同；可替选地，在通道与通道之间该商还可以在所提到的范围内变化，从而流动减速度可以对于每一个通道单独地调节。
[0016]在本发明的另一个教导中，偏心通道与所述装置的中间轴线间隔分开，并且由所述第一横截面积与所述第二横截面积组成的商随着所述偏心通道与所述装置的中间轴线之间的距离增大而减小，尤其是连续地或单调地减小。偏心通道被理解为不沿着装置的中间轴线延伸的任何通道。因此，该教导提供了，用于在外围的通道的由第一横截面积与第二横截面积组成的商(即减速因子)比用于位置更向内的通道的由第一横截面积与第二横截面积组成的商小。因此，在外围的通道中的液流将减慢的程度大于位置更向内的通道中的液流将减慢的程度。此处优选地，通道位置向外，减速因子逐渐变得越小。
[0017]在本发明的另一个实施方式中，偏心通道的所述入口和/或所述出口布置在围绕所述装置的所述中间轴线的圆环上。在该实施方式中，数个通道可以布置成，使得它们的入口和/或它们的出口与中间轴线等距。这能够产生均匀的、对称形的填充射流。
[0018]关于该实施方式，还建议由所述第一横截面积与所述第二横截面积组成的所述商对于同一环的所有偏心通道相同。这意味着那些与中间轴线等距的部分液流也减速到相同的程度。这能够产生具有对称速度分布图的填充射流。
[0019]关于这一点，还建议由所述第一横截面积与所述第二横截面积组成的所述商随着所述环与所述装置的中间轴线之间的距离增大而减小，尤其是连续地或单调地减小。因此，在内环的通道中的部分液流比位置更向外的环的通道中的部分液流减慢到更小的程度。这能够产生具有增加的速度分布图的填充射流，其中每一个环的通道表现增量。
[0020]在本发明的另一个实施方式中，通道的所述入口和/或所述出口布置在平面中。将入口布置在平面中的优点在于，所有的入口可以同时通过特别简单设计的、尤其是平坦的、密封元件来可靠地密封。将出口布置在平面中的优点在于，所有的部分液流同时与装置的下侧面分离，并从而同时受到重力加速度。优选地，其中布置有通道入口的平面平行于其中布置有通道出口的平面。至少对于沿直线延伸的通道，对于这一点的优点在于，通道等长，从而部分液流的摩擦诱发的减速在所有通道中大概相同。
[0021 ]在本发明的一个实施方式中，提出了通道的入口和/或出口以点对称的方式或轴对称的方式布置。使入口和/出口对称分布产生了液流的均匀的、低扰流分布和对称的填充射流。
[0022]本发明的另一改进提供了通道的数目测量为至少50，尤其是在100与150之间的范围内。在该另一改进中，整体液流将被分成特别大数目的部分液流。对于这一