一种真空长管阀的制作方法

本实用新型涉及包装饮料输送设备技术领域，具体涉及一种真空长管阀。

背景技术：

啤酒工业化生产中包装容器以玻璃瓶、易拉罐为主，塑料瓶使用较少；随着制瓶技术的发展和市场需要，金属瓶(铝质、钢质)开始得到推广运用。啤酒灌装中一个重要的指标是控制增氧量，采用两种方式来控制：一是灌装时减少啤酒与氧接触，降低氧溶入啤酒的量，二是灌装后对瓶颈空间进行激泡处理，用啤酒泡沫赶走瓶颈空气后封盖，以此达到最终的增氧量在产品品控范围内。玻璃瓶灌装时采用一次或者多次抽真空、CO2 充填的方式先将瓶内空气置换成CO2后建等压从瓶口经由分流伞自上而下沿瓶内壁灌装的工艺，灌后激泡封盖，可以获得非常低的增氧量；易拉罐因其本身不耐负压，不能采用抽真空的方式，但易拉罐罐口大，所以采取CO2正压吹扫、置换后从罐口自上而下沿罐内壁灌装的工艺，灌后CO2保护下封盖，CO2消耗大，可以获得较低的增氧量，但高于玻璃瓶；塑料瓶同样不能抽真空，同时因为瓶口小，正压置换效果差，采用长管灌装方式，流体从底部自下而上灌装，尽量减少啤酒与空气接触，灌后激泡封盖，增氧量较高，同时由于塑料瓶的阻隔性能差、回收污染等因素，目前使用不多。从以上三种容器的不同灌装工艺可以看出，为了尽量减少灌装时啤酒与氧的接触，玻璃瓶先通过抽真空的方式把瓶内几乎所有的氧抽走，易拉罐通过正压 CO2来置换罐内空气降低罐内氧的含量，因此玻璃瓶、易拉罐采用自上而下灌装时增氧量可控，塑料瓶时不能抽真空，正压CO2 置换效果差，所以采取了从底部灌装方式，减少灌装时啤酒与瓶内空气接触降低氧的溶入量。金属瓶兼具了上述三种容器的特点：容积大、轻量化、阻隔性能好、刚性较好、爆瓶安全性能、材料回收等，同时对灌装提出了新的要求，应当将玻璃瓶抽真空工艺与塑料瓶自下而上的灌装方式相结合，取两者之长，以获得理想的增氧量控制。

现有用于塑料瓶啤酒灌装的长管灌装阀不能满足金属瓶的啤酒灌装，存在以下不足之处：

(1)灌装阀没有抽真空功能，瓶内充满的是空气，灌装时啤酒从瓶底部自下而上注入，液面与瓶内空气接触，空气中的氧会溶入到啤酒中，啤酒中增氧量提高；

(2)灌装时瓶内空气排至灌装缸上部，与缸上部的CO2混合，降低了CO2的浓度，为了保证缸上部CO2浓度保持不变，必须加大缸上部CO2的提纯量，CO2消耗增加；

(3)灌装时瓶内空气排至灌装缸上部，其中的氧也会部分溶入缸中的啤酒中，缸内啤酒增氧量提高；

(4)灌装后瓶上部空间为空气，封盖前的激泡工艺虽然可以将瓶颈空气赶出瓶颈，但同时也会将部分氧带入啤酒中，提高增氧量。

技术实现要素：

为了解决现有技术灌装阀存在的增氧量高的问题，本实用新型提供一种增氧量低的真空长管阀。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种真空长管阀，包括用于插入到金属瓶中的长管和用于固定长管的回气管座，所述的回气管座包括固定座，所述的固定座上方固定有用于提供气体切换通道和物料通道的阀下底座，所述的阀下底座包括阀下座，所述的阀下座上方固定有用于设置气体通道及物料通道的阀主体，所述的长管为双层长管，长管的外层短于内层，长管内层中心是物料通道，外层和内层之间的夹层是气体通道；

所述的阀下座和阀主体内设有相通的第一通道，所述的第一通道和气体通道连通，第一通道外接真空腔，阀下底座设有用于第一通道通断的第一截止机构；

所述的阀下座和阀主体内设有相通的第二通道，所述的第二通道和气体通道连通，第二通道外接CO2气体，阀主体内设有用于第二通道通断的第二截止机构；

所述的阀下座和阀主体内设有相通的第三通道，所述的第三通道和物料通道连通，第一通道外接啤酒物料，阀主体内设有用于第三通道通断的第三截止机构；

所述的阀下座内设有相通的第四通道，所述的第四通道和气体通道连通，第四通道外接集排腔，阀下底座内设有用于第四通道通断的第四截止机构。

进一步的，所述的第一截止机构包括滑动设置在阀下座内部的真空阀杆，真空阀杆的头部具有第一密封垫，所述的阀下座内具有与第一密封垫匹配的第一锥形孔，所述的真空阀杆的头部与阀下座之间设有用于将第一密封垫顶在第一锥形孔锥面上的的第一弹簧，所述的真空阀杆的尾部设有一个用于将第一密封垫和第一锥形孔锥面分离的真空凸轮。

进一步的，所述的第二截止机构包括滑动设置在阀主体内的阀芯，所述的阀芯包括上下滑动的气体阀杆，所述的第三截止机构为套在气体阀杆靠下位置外部的一个液体阀杆，所述气体阀杆头部具有气体密封垫，所述的液体阀杆内具有与气体密封垫相匹配的第二锥孔，所述的液体阀杆头部具有液体密封垫，所述的阀主体内具有与液体密封垫匹配的第三锥形孔，所述的液体阀杆可通过气体阀杆提起。

进一步的，所述的阀芯还包括固定在气体阀杆上的阀杆头组件，所述的阀主体上设有外操机构，所述的外操机构包括转动设置在阀主体内的内操杆，阀杆头组件的外壁上具有缺口，内操杆的端部为叉形，内操杆的叉形端部插入到缺口中并拨动阀杆头组件上下运动，所述的内操杆外部固定有外操块，所述的外操块外部滚动连接有用于驱动外操块正向旋转的第一外操凸轮和用于驱动外操块反向旋转的第二外操凸轮。

进一步的，所述的阀主体上固定有阀芯座，所述的液体阀杆在阀芯座内滑动，所述的液体阀杆固定有开口挡块，所述的气体阀杆上开设有容纳开口挡块的通孔，且通孔的高度大于开口挡块的长度，所述的阀芯座上固定有气体阀杆座，所述的气体阀杆在气体阀杆座内滑动。

进一步的，所述的第四截止机构包括滑动设置在阀下座内部的排气阀杆，所述的排气阀杆的头部具有第四密封垫，所述的阀下座内具有与第四密封垫匹配的第四锥形孔，所述的排气阀杆的头部与阀下座之间设有用于将第四密封垫顶在第四锥形孔锥面上的的第四弹簧，所述的排气阀杆的尾部设有一个用于将第四密封垫和第四锥形孔锥面分离的排气凸轮。

进一步的，所述的真空长管阀还包括对中导向机构，所述的对中导向机构包括下座，所述的下座上固定有用于套在瓶口上的对中杯，对中杯内位于瓶口的上方固定有瓶口密封垫，所述的瓶口密封垫下端和瓶口紧贴，所述的瓶口密封垫上端和固定座紧贴，所述的下座上方固定有双导杆，所述的双导杆的上方固定有上座，所述的上座上转动连接有滚轮组件，所述的滚轮组件外部滚动连接有升降凸轮。

进一步的，所述的真空长管阀外部具有用于提供啤酒物料和 CO2气体的灌装缸，灌装缸底部具有啤酒物料，啤酒物料上方充满CO2 气体。

一种如上所述的真空长管阀的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：对中导向机构由升降凸轮提起，瓶进入后，对中导向机构落下且罩住瓶口，起定中心作用；瓶子从底部被提升，瓶口被密封；

步骤2：真空阀杆在真空凸轮作用下推动第一密封垫脱开，真空通道被打开，瓶内空气经由长管的夹层、阀下座及阀主体上的气体通道、灌装缸上对应通道抽至真空腔；抽真空结束后，真空凸轮脱开，真空阀杆、密封垫在弹簧的作用下复位；

步骤3：外操块在第二外操凸轮作用下转动一个角度，同时带动内操杆转动，内操杆的叉形端部拨动阀杆头组件、气体阀杆在气体阀杆座向上移动，气体密封垫脱开，气体通道被打开，灌装缸内CO2经由通气管、连接管、阀芯座上的气体通道、液体阀杆、阀主体及阀下座上的气体通道、长管的夹层充入瓶内；

步骤4：充气后，瓶内气体压力与缸内相等，外操块在第二外操凸轮作用下继续转动一个角度，带动内操杆转动，内操杆的叉形端部拨动阀杆头组件、气体阀杆在气体阀杆座继续向上移动，气体阀杆通过开口挡环带动液体阀杆上升，液体密封垫脱开，液体通路也被打开；灌装开始，物料自灌装缸经由阀主体及阀下座上的液体通道、长管的中心通道流入瓶底部；随着瓶内液面上升，瓶内气体经回气通路回到灌装缸内(与附图3 中同通路，但气流方向相反)。当物料液面至长管的夹层口时，形成液封，停止灌装；

步骤5：灌装缸继续旋转，外操块在第一外操凸轮作用下发生反向旋转，带动内操杆反向偏转，迫使气体阀杆及液体阀杆下降，关闭气体通道和液体通道，灌装过程结束；

步骤6：排气阀杆在排气凸轮作用下推动密封垫脱开，排气通道被打开，瓶颈空气从长管与固定座之间的间隙，经由阀下座上的气体通道排至缸上的排气腔；排气结束后，排气凸轮脱开，排气阀杆、密封垫在弹簧的作用下复位；

步骤7：瓶子落下，灌好的瓶子被送出。

进一步的，步骤2和步骤3可以根据工艺需求进行重复多次置换，以获得高CO2纯度。

有益效果：

(1)中心下液、底部灌装，大部分的灌装过程中出液管埋入液体中，液位自下而上直至灌装结束，灌装过程平稳；

(2)不使用普通机械阀下液时的分流伞，采用分流伞对瓶型有一定的要求，本专利所示的长管灌装阀没有这个局限，特别适用于异形瓶的灌装；

(3)真空度可以调整，以适应不同材质的瓶子；同时可以通过多次抽真空、充气获得不同的置换效果；

(4)气体阀和液体阀无需弹簧，开闭稳定；

(5)流道简洁、便于清洗、确保卫生；

(6)运转时灌装缸中物料稳定，无内置式阀的搅拌作用；

(7)结构简单，维修方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种真空长管阀的结构示意图；

图2为本实用新型抽真空过程的工作原理图；

图3为本实用新型充气过程的工作原理图；

图4为本实用新型灌装过程的工作原理图；

图5为本实用新型排气过程的工作原理图；

图6为本实用新型对中导向机构的结构示意图；

图7为本实用新型清洗杯的结构示意图。

其中，1、回气管座，1-1、锁紧螺钉，1-2、固定座，2、阀下底座，2-1、阀下座，2-2、排气阀杆，2-3、真空阀杆，2-4、第一密封垫，2-5、第一弹簧，3、阀主体，4、外操机构，4-1、外操块，4-2、内操杆，4-3、连接管，5、阀芯，5-1、阀杆头组件，5-2、气体阀杆，5-3、气体阀杆座，5-4、阀芯座，5-5、开口挡块，5-6、气体密封垫，5-7、液体阀杆，5-8、液体密封垫，6、通气管，7、对中导向机构，7-1、对中杯，7-2、瓶口密封垫，7-3、下座，7-4、双导杆，7-5、上座，7-6、滚轮组件，8、长管，9、清洗杯，10、升降凸轮，11、第一外操凸轮， 12、第二外操凸轮，13、真空凸轮，14、排气凸轮。

具体实施方式

如图1，一种真空长管阀，包括用于插入到金属瓶中的长管 8和用于固定长管8的回气管座1，回气管座1包括固定座1-2，固定座1-2和长管8之间通过锁紧螺钉1-1固定连接，固定座 1-2上方固定有用于提供气体切换通道和物料通道的阀下底座2，阀下底座2包括阀下座2-1，阀下座2-1上方固定有用于设置气体通道及物料通道的阀主体3，长管8为双层长管，长管8的外层短于内层，长管8内层中心是物料通道，外层和内层之间的夹层是气体通道；

阀下座2-1和阀主体3内设有相通的第一通道，第一通道和气体通道连通，第一通道外接真空腔，阀下底座2设有用于第一通道通断的第一截止机构；真空腔外接抽真空设备；

阀下座2-1和阀主体3内设有相通的第二通道，第二通道和气体通道连通，第二通道外接CO2气体，阀主体3内设有用于第二通道通断的第二截止机构；

阀下座2-1和阀主体3内设有相通的第三通道，第三通道和物料通道连通，第一通道外接啤酒物料，阀主体3内设有用于第三通道通断的第三截止机构；

阀下座2-1内设有相通的第四通道，第四通道和气体通道连通，第四通道外接集排腔，阀下底座2内设有用于第四通道通断的第四截止机构，集排腔外接排气管。

第一截止机构包括滑动设置在阀下座2-1内部的真空阀杆 2-3，真空阀杆2-3的头部具有第一密封垫2-4，阀下座2-1内具有与第一密封垫2-4匹配的第一锥形孔，真空阀杆2-3的头部与阀下座2-1之间设有用于将第一密封垫2-4顶在第一锥形孔锥面上的的第一弹簧2-5，真空阀杆2-3的尾部设有一个用于将第一密封垫2-4和第一锥形孔锥面分离的真空凸轮13。

第二截止机构包括滑动设置在阀主体3内的阀芯5，阀芯5 包括上下滑动的气体阀杆5-2，第三截止机构为套在气体阀杆 5-2靠下位置外部的一个液体阀杆5-7，所述气体阀杆5-2头部具有气体密封垫5-6，液体阀杆5-7内具有与气体密封垫5-6 相匹配的第二锥孔，液体阀杆5-7头部具有液体密封垫5-8，阀主体3内具有与液体密封垫5-8匹配的第三锥形孔，液体阀杆 5-7可通过气体阀杆5-2提起。

阀芯5还包括固定在气体阀杆5-2上的阀杆头组件5-1，阀主体3上设有外操机构4，外操机构4包括转动设置在阀主体内的内操杆4-2，阀杆头组件5-1的外壁上具有缺口，内操杆4-2 的端部为叉形，内操杆4-2的叉形端部插入到缺口中并拨动阀杆头组件5-1上下运动，内操杆4-2外部固定有外操块4-1，外操块4-1外部滚动连接有用于驱动外操块4-1正向旋转的第一外操凸轮11和用于驱动外操块4-1反向旋转的第二外操凸轮12。

阀主体3上固定有阀芯座5-4，液体阀杆5-7在阀芯座5-4 内滑动，液体阀杆5-7固定有开口挡块5-5，气体阀杆5-2上开设有容纳开口挡块5-5的通孔，且通孔的高度大于开口挡块5-5 的长度，阀芯座5-4上固定有气体阀杆座5-3，气体阀杆5-2 在气体阀杆座5-3内滑动。

第四截止机构包括滑动设置在阀下座2-1内部的排气阀杆2-2，排气阀杆2-2的头部具有第四密封垫，阀下座2-1内具有与第四密封垫匹配的第四锥形孔，排气阀杆2-2的头部与阀下座2-1之间设有用于将第四密封垫顶在第四锥形孔锥面上的的第四弹簧，排气阀杆2-2的尾部设有一个用于将第四密封垫和第四锥形孔锥面分离的排气凸轮14。

真空长管阀还包括对中导向机构7，对中导向机构7包括下座7-3，下座7-3上固定有用于套在瓶口上的对中杯7-1，对中杯7-1内位于瓶口的上方固定有瓶口密封垫7-2，瓶口密封垫 7-2下端和瓶口紧贴，瓶口密封垫7-2上端和固定座1-2紧贴，下座7-3上方固定有双导杆7-4，双导杆7-4的上方固定有上座 7-5，上座7-5上转动连接有滚轮组件7-6，滚轮组件7-6外部滚动连接有升降凸轮10。

真空长管阀外部具有用于提供啤酒物料和CO2气体的灌装缸，灌装缸底部具有啤酒物料，啤酒物料上方充满CO2气体，第二通道通过连接管4-3和灌装缸内的CO2连通，连接管4-3和灌装缸通过通气管6连通。

真空长管阀还包括清洗杯9，在CIP清洗时安装，建立完整的清洗通路。

如图2-7，一种如上真空长管阀的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：进瓶、提升压紧密封：对中导向机构7由升降凸轮 10提起，瓶进入后，对中导向机构7落下且罩住瓶口，起定中心作用；瓶子从底部被提升，瓶口被密封；

步骤2：抽真空：真空阀杆2-3在真空凸轮13作用下推动第一密封垫2-4脱开，真空通道被打开，瓶内空气经由长管88的夹层、阀下座2-1及阀主体3上的气体通道、灌装缸上对应通道抽至真空腔；抽真空结束后，真空凸轮13脱开，真空阀杆2-3、密封垫2-4在弹簧2-5的作用下复位；

步骤3：充气：外操块4-1在第二外操凸轮12作用下转动一个角度，同时带动内操杆4-2转动，内操杆4-2的叉形端部拨动阀杆头组件5-1、气体阀杆5-2在气体阀杆座5-3向上移动，气体密封垫5-6脱开，气体通道被打开，灌装缸内CO2经由通气管6、连接管4-3、阀芯座5-4上的气体通道、液体阀杆5-7、阀主体3及阀下座2-1上的气体通道、长管8的夹层充入瓶内；

步骤4：灌装：充气后，瓶内气体压力与缸内相等，外操块 4-1在第二外操凸轮12作用下继续转动一个角度，带动内操杆 4-2转动，内操杆4-2的叉形端部拨动阀杆头组件5-1、气体阀杆5-2在气体阀杆座5-3继续向上移动，气体阀杆5-2通过开口挡环5-5带动液体阀杆5-7上升，液体密封垫5-8脱开，液体通路也被打开；灌装开始，物料自灌装缸经由阀主体3及阀下座2-1上的液体通道、长管8的中心通道流入瓶底部；随着瓶内液面上升，瓶内气体经回气通路回到灌装缸内(与附图3 中同通路，但气流方向相反)。当物料液面至长管8的夹层口时，形成液封，停止灌装；

步骤5：闭阀：灌装缸继续旋转，外操块4-1在第一外操凸轮11作用下发生反向旋转，带动内操杆4-2反向偏转，迫使气体阀杆5-2及液体阀杆5-7下降，关闭气体通道和液体通道，灌装过程结束；

步骤6：排气：排气阀杆2-2在排气凸轮14作用下推动密封垫2-4脱开，排气通道被打开，瓶颈空气从长管8与固定座1-2 之间的间隙，经由阀下座2-1上的气体通道排至缸上的排气腔；排气结束后，排气凸轮14脱开，排气阀杆2-2、密封垫2-4在弹簧2-5的作用下复位；

步骤7：出瓶：瓶子落下，灌好的瓶子被送出。

步骤2和步骤3可以根据工艺需求进行重复多次置换，以获得高CO2纯度。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。