专利名称：层流喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明关于将流体注入容器的喷嘴。本发明进一步关于一种能提供分层的输出流的喷嘴。
背景技术：
在将液态产品注入容器时产生泡沫是批量生产的液态产品包装线中增加注入速度的一大障碍。由于泡沫还需要占据瓶上部的空间，尤其是低粘度液体，为了确保容器装满时包含泡沫，而且液体不溢出容器外更是如此。这就要求使用较多的容器材料，否则就是不产生泡沫。本申请人已确定产生泡沫的主要机制是灌注容器时对容器中的现有的液体进行液流面松动的撞击，来自喷嘴的紊流是扰动源。先有技术的喷嘴力图减小扰动，然而作用有限，下面将依次讨论这些先有技术。
下流式喷嘴与细网配合用以力图减少流体流动时的紊流旋涡。以细网中的小孔对旋涡的物理限制来达到目的，然而它不能消除紊流，仅是限制紊流。在某种程度上细网由于“跳动”变流进入紊流区而成为新的紊流源。由于细网的堵塞和破裂，故它的维护也是一个限制因素。
溢流式灌注采用一个喷嘴，它进入并与容器的顶部封装在一起，使产品充满容器。由于泡沫的密度小于液体，泡沫上升到容器的顶部并进入产品流中。没有减少发泡，仅有一种处理已产生泡沫的方法。该方法增加了灌注循环所需的时间，溢流泡沫必须在此方法中通过重新循环来循环使用，除非将溢流扔掉。
侧部喷嘴是由喷嘴的一部分伸入容器来工作的。流体慢慢地导向容器的内壁并沿壁向下喷流产生层流。由于流体利用容器内侧时流动截面增加也减小了流体的速度(与现有流体的撞击有关)。该方法由于喷嘴的设计取决于容器的尺寸而进行起来很复杂。另外由于喷嘴必须进入容器，故产品不能充满容器的顶部。
沉浸灌注是将喷嘴顶部沉浸在容器中液面下方来进行的。该方法消除了在其它灌注类型中存在的由于固有的液流/气流/现有的不良界面的扰动而产生的紊流。由于喷嘴向下的冲击缩短了整个循环时间而限制了最大的速度。由于在该方法中喷嘴的外部也浸湿了，故产品外溢也是令人关心的问题。该方法要求额升的时间来用于使喷嘴插入和拔出容器，机械上的复杂性导致设备成本增大，采用网格式过滤网会堵塞，还可能使产品在喷嘴和瓶子上溢出，这会导致外观和卫生上的问题。
层流保持喷嘴保留来自预先存在的层流源，如储罐灌装器的层流。这里层流没有发展仅保留了预先存在的层流。这是与固有的紊流灌注源、如活塞或液流测量滴注技术等是不相容的。授予Zanini等的美国专利No.5228604讨论的就是这种喷嘴，这里引出供参考。Zanini等的喷嘴是在没有网的情况下工作的下流式喷嘴，但它意味着排它性地使用了储罐灌装源，它不能将紊流转换为层流。
当人们在采用紊流源时，还不知道用流体喷嘴灌注技术来提供层流。因此有必要研制一种流体喷嘴，它将从紊流源产生层状液流。本发明的好处包括它提供了较快的灌注生产线的速度，必需的容器头部空间较小从而减少了容器材料用量。
发明概述公开了一种用于容器灌装机中灌注流体的液流喷嘴，该喷嘴能自动地将紊流转换为层流该喷嘴包括一个中空的套，该套的第一端装到灌装机上从而提供与灌装机之间的联通，中空的套形成一个内腔。喷嘴还具有将流体排入容器的第二端上的流体出口。一个鱼雷形构件放在腔内从而限制通过喷嘴的液流，以衰减喷嘴流出的紊流。一个位于鱼雷形构件内的作动器起到打开和关闭流体出口的作用。该作动器装到一个往复式密封件上，该往复式密封件能通过作动器的操作而打开和关闭流体出口。通常，喷口内的流体在穿过鱼雷形构件时得到加速。
附图概述在说明书以特别指出和有区别地说明本发明来作为结尾的同时，可以相信，从下面参照附图进行的描述，同样也能更好地理解本发明，其中
图1A是本发明实施例在关闭状态的剖视图，图1B是本发明实施例在打开状态的剖视图，图2是图1实施例零部件拆开的视图，图3A是图1实施例中部屏板的平面视图，图3B是图1实施例中部屏板的正面图，图4是在紊流注入容器时产生泡沫的说明图。
发明的详细描述现详细参见附图，其中同样的数字表示相同的零件。图1A示出本发明喷嘴10的实施例。本装置能大大减少流体注入容器时产生泡沫的量。它能从紊流源如活塞式灌注器或液流测量灌注器中产生层流。如果采用储罐或重力传送灌注源，本装置将能保持层流。它能控制液流，使它产生层流，并在它流出喷口时保持层流。未受抑制的紊流涡动将在液流周向表面上产生流体扰动，而该流体扰动与容器中现有的液体池的相互作用已被确定为是灌注时产生泡沫的主要机制。通过产生和保持层流，就能消除紊流的负面影响。另外，申请人还发现可将喷嘴10设计成在流体通过喷嘴时通常能加速液流，目的在于将紊流转化为层流，在任何情况下都需要避免通过喷嘴的液流突然加速。
对喷嘴10来说通常具有两个区域，围绕上屏板12和下屏板14的区域是层流产生区，围绕中杆16的区域是层流保持区。上腔18包含流体并限定一个在本区的流动环，它扩散来自喷嘴顶部标准直径的液流，使它们通过屏板12和14周围的环形区。
下腔20包含流体并限定一个接着将紊流转化为层流的液流环。它将喷嘴出口22的液流聚合成某一直径的液流(由容器开口确定)。出口22起到中杆密封端24的阀座的作用。
中屏板26为气动作动器28、上屏板12和下屏板14提供了一个固定座。它还为中杆16和气动作动器28提供了对准中心的构件，并为气动作动器28提供进出喷嘴10的空气出入口。图2示出一根通气管30及穿过中屏板26的通道，该通道允许管30与作动器28连接。通气管30具有进出气动作动器28的密封通道。作动器活塞31通过螺接或其它方式连到中杆16上。屏板12和14可用螺接或其它方式连到中屏板26上，作动器28的功能亦可通过一个小型电机、作用在内部相应作动器上喷嘴主腔外的磁场、或其它已知方式来达到。
上屏板12和下屏板14具有流线型的气动作动器28的包套，并限定了流体环的内径。支承面29使中杆26保持与喷嘴10的纵轴对准，从而在密封端24和出口22之间提供良好的密封。在密封端24进入下腔出口22时，该密封就可止住液流。垫圈32对组装空间来说是必需的，它使作动器28相对于下屏板14固定定位。作动器28为中杆16提供线性作动，由此来打开和关闭喷嘴10，它的位置为非储罐系统的使用提供了方便。
参见图2，上屏板O形圈34在上屏板12和中屏板26之间提供了静态密封。下屏板O形圈36在下屏板14和中屏板26之间提供了静态密封。外套O型圈38在上腔套40和中屏板26、以及中屏板26和下腔42之间提供静态密封。动态O形圈44在下屏板14和中杆16之间提供动态密封。
参见图3，中屏板26可在肋条46的上、下方装有液动叶片45。肋条46提供结构刚度，叶片45有助于防止肋条46将附加的紊流引入液流。图4表示先有技术的喷嘴中由液流表面的扰动而产生泡沫48的情况。
在已用图示并描述了本发明的特殊实施例的同时，显然对本专业技术人员来说，可在不超出本发明精神的前提下作出各种变化和改型，在所附权利要求中包含了本发明范围内的所有这些修改。
权利要求
1.一种用以灌注来自容器灌装机的流体的流体喷嘴，其特征在于该喷嘴在流体流过时能将基本的紊流转化为基本的层流。
2.一种灌注来自容器灌装机的流体的流体喷嘴，其特征在于该喷嘴能将基本的紊流转化为基本的层流，该喷嘴包括一个中空的套，它装到灌装机上，从而在灌装机和喷嘴之间提供流体联通，中空的套形成一个内腔；还包括一个鱼雷形构件，该鱼雷形构件能放在腔内，从而限制通过喷嘴的液流，以衰减喷嘴流出的紊流。
3.一种灌注来自容器灌装机的流体的流体喷嘴，其特征在于该喷嘴能将基本的紊流转化为基本的层流，该喷嘴具有(a)一个中空的套，它的第一端装到灌装机上，从而在该灌装机和喷嘴之间提供液流联通，该喷嘴的第二端具有将流体注入容器的出口，中空的套形成内腔；(b)一个鱼雷形的构件，该构件放置在腔内从而限制通过喷嘴的液流，以衰减从喷嘴流出的液流的紊流，(c)一个位于鱼雷形构件的作动器，它起到打开和关闭流体出口的作用。
4.一种将基本的紊流转化为基本的层流的方法，其特征在于它的步骤是(a)提供一流体源，(b)引导流体通过一输出喷嘴，(c)在保持通过喷嘴的流体加速的同时限制液流以衰减流体中的紊流，和(d)引导衰减后的流体通过输出喷嘴的出口。
5.按照前述权利要求中任何一个的喷嘴，其中喷嘴包括一个中空的套和一个鱼雷形的构件，鱼雷形构件放置在套内，从而限制通过喷嘴的液流，以衰减从喷嘴流出的流体的紊流。
6.按照前述权利要求中任何一个的喷嘴，其中该喷嘴可拆卸地固定到灌装机上。
7.按照前述权利要求中任何一个的喷嘴，还包括一个喷嘴上的流体出口。
8.按照前述权利要求中的任何一个的喷嘴，还包括一个作动器，它位于鱼雷形构件内，该作动器装到往复密封件上，该往复密封件能打开和关闭流体出口。
9.按照前述权利要求任何一个的喷嘴，其中喷嘴中的流体在流过鱼雷形构件而通过喷嘴时被加速。
10.按照前述权利要求中任何一个的喷嘴，其中作动器装到一个往复密封件上，通过作动器的操作，该往复密封件能打开和关闭流体出口。
全文摘要
一种用以灌注来自容器灌装机的液体的喷嘴,它能将基本的紊流转化为基本的层流。该喷嘴包括装到灌装机上的中空的套和将流体注入容器的出口。一个鱼雷形构件放在套内限制穿过喷嘴的流体衰减从喷嘴流出的流体的紊流。一个位于鱼雷形构件内的作动器起到打开和关闭流体出口的作用。
文档编号B05B1/00GK1246101SQ97181759
公开日2000年3月1日 申请日期1997年12月22日 优先权日1997年1月10日
发明者贾森·迈克尔·克赖顿 申请人:普罗克特和甘保尔公司