专利名称：填充阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及在对容器的内部进行密封的状态，进行液体的填充的填充装置，本发明特别是涉及设置于填充装置上的填充阀，该填充装置可通用于PET瓶这样的可通过盖再次密封的，或瓶等这样的口径较小的瓶型的容器(在下面称为“第1种容器”)，与罐这样的具有较大的开口的容器(在下面称为“第2种容器”)。
背景技术：
填充装置一般包括填充阀，该填充阀具有形成于阀体的内部的填充液通路与实现该填充液通路的开闭的液阀，打开上述液阀，将填充液从填充液通路注入容器内部。在通过填充装置，比如，将带有碳酸气体的饮料填充于容器的内部的场合，由于必须将容器的顶端开口部密封，故设置对容器的顶端开口部进行导向的对中导向件，以及对其顶端开口部进行密封的衬垫，在该衬垫与容器的顶端开口部的全周压接，对容器内部进行密封的状态，填充上述碳酸气体饮料。
由于瓶型的第1种容器和第2种容器的口部(顶部开口部)的口径不同，故为了使上述那样的对容器的口部进行密封、填充类型的填充装置通用于这两类型的容器，必须对应于容器的类型，更换用于对容器内部进行密封的衬垫和对中导向件。
于是，为了通用于上述那样的口径不同的容器，人们提出了通用型填充阀(US3455350号专利)，其中，在圆筒状的部件设置有与口径较小的瓶型的第1种容器的开口接触的第1衬垫，与和口径较大的第2种容器的口部接触的第2衬垫。在该发明的方案中，在类型更换时，不必更换安装有衬垫的圆筒状部件，可仅仅更换排气管。
在上述的过去的发明的方案中，在口径较大的第2种容器中进行填充的场合，特别是在厚度较小的罐中进行填充的场合，由于通过罐用的衬垫而密封的罐的口径和填充阀侧的口径有较大差异，故具有来自填充阀的力和来自容器的力的平衡破坏，无法密封的问题。另外，如果为了确实进行密封，以较强的力将衬垫压靠于容器上，则会产生容器变形的问题。
于是，本申请的发明人发明了填充阀，并已将其提交了专利申请，该填充阀为不进行类型更换，可通用于瓶型的第1种容器和口径较大的第2种容器的填充阀，另外，可使填充时的容器侧的力和填充阀侧的力均衡(JP特开2002-370797号文献)。
下面通过图4(a)，(b)，对上述公开文献所描述的过去的填充阀的结构进行简单描述。在该填充阀101中，在阀体102的内部，形成填充液通路104，该通路104通过液阀108实现开闭。该液阀108由阀体112和阀座114构成，该阀体112形成于以可升降的方式插入填充液通路104的内部的杆110的底端，该阀座114形成于填充液通路104的底部内面。
在该填充阀101中，为了使在填充时，对容器口进行密封时的荷载为分别适合瓶型的第1种容器B和宽口的第2种容器C的值，在阀体102中，形成较大直径部102a和较小直径部102b，另一方面，在容器口衬垫组件132上，形成分别与阀体102的较大直径部102a和较小直径部102b嵌合的较大直径部132a和较小直径部132b。另外，设置对两者的较大直径部102a、132a之间进行密封的第1密封部件134；与对较小直径部102b、132之间进行密封的第2密封部件136，在容器口衬垫组件132的底面，安装有与瓶型的第1种容器B的口径基本一致的第1衬垫138；与基本与罐等的第2种容器C的口径一致的第2衬垫140。在第1种容器B的场合，在使上述较小直径部102b、132b嵌合的状态，进行填充(参照图4(a))，在第2种容器C的场合，在不使较小直径部102b、132b嵌合的状态，进行填充(参照图4(b))。
在上述过去的方案中，在瓶型的第1种容器B中进行填充的场合，由于形成由第1密封部件134和第2密封部件136围绕的空间156(参照图4(a))，故必须设置与该空间156的内部连通的气体通路152和实现该通路152的开闭的阀(图中未示出)，以便在容器口衬垫组件132升降时，空气可相对该空间156的内部进出。另外，由于必须对气体通路152进行清洗，故具有结构复杂的问题。
发明内容
于是，本发明的目的在于可提供结构简单，可通用于不同口径的容器的填充阀。
上述目的提供下述的方案实现，其涉及一种填充阀，该填充阀包括在内部形成有填充液通路的阀体；实现上述填充液通路的开闭的液阀；以可升降的方式与上述阀体的外周嵌合的容器口衬垫组件；将阀体与容器口衬垫组件之间密封的密封部件；衬垫，该衬垫设置于容器口衬垫组件上，与口径较小的第1容器和口径较大的第2容器的口部接触，该填充阀通用于第1种容器和第2种容器，上述阀体的外径大于第1种容器的口径，并且小于第2种容器的口径的同时，设置有气缸，该气缸将上述容器口衬垫组件向下方偏置，在对第2种容器中进行填充时，通过上述气缸对第2种容器施加大于第1种容器的偏置力的偏置力。
本发明的填充阀的结构简单，该阀可在对口径较小的瓶型的第1种容器，与口径较大的第2种容器的口部与简体部施加必要最小限的荷载的状态进行填充，还可通用于厚度较小的铝罐，铝瓶等。
图1为本发明的一个实施例的填充阀的纵向剖视图；图2为以简化方式表示具有上述的填充阀的旋转式填充装置的整体结构的平面图；图3为表示具有上述填充阀的填充装置的主要部分的图；图4表示过去的填充阀，图4(a)为表示在具有肩部的第1种容器中进行填充的场合的纵向剖视图，图4(b)为表示在不具有肩部的第2种容器中进行填充的场合的纵向剖视图。
具体实施例方式
下面通过附图所示的实施例对本发明进行描述。象图2所示的那样，通过容器传送器A运送的容器B或C(图1同时示出了2种容器)通过横进螺杆E，按照规定的间距分离，通过入口星形轮F，送入到旋转式填充装置G的内部。各容器B或C在于填充装置G的内部旋转运送的期间，通过填充阀1填充液体，然后，通过出口星形轮H排出到上述容器传送器A上，送到下一工序。
在上述旋转式填充装置G中，在旋转体的外周部，沿圆周方向以等间距设置多个填充阀1，伴随旋转体的旋转，下方的容器B或C与上方的填充阀1按照上下的位置一致的方式成一体旋转，同时进行填充。
下面通过图1，对填充阀1的结构进行描述。在该填充阀1的阀体2的内部形成填充液通路4，从填充液罐5(参照图3)，通过供液管6而供送的填充液通过该填充液通路4填充于容器B或C中。图1中的容器B为象PET瓶那样的可在开塞后通过盖再次密封的容器，象普通的玻璃瓶等那样的具有肩部Ba的口径较小的容器，这样的类型的容器B在本说明书中称为“第1种容器”。另外，容器C为象罐这样的具有较大开口的不具有肩部的容器，在本说明书中称为“第2种容器”。
在上述阀体2的内部，设置有实现填充液通路4的开闭的液阀8。该液阀8由阀体12和阀座14构成，该阀体12形成于以可升降的方式插于填充液通路4的内部的杆10的底端，该阀座14设置于上述填充液通路4的底端部内面。在该阀体12支承于阀座14上的部分的外周面，嵌接有密封部件12a，保持阀关闭时的液体密封性。具有上述阀体2的杆10通过设置于阀体2的顶部的液阀开闭用的气缸16而升降。
在上述杆10的顶端，连接有活塞(液阀开闭活塞)18，以可滑动的方式嵌合在固定于阀体2的顶部的第1缸腔20的内部，将该缸腔20的内部的空间分隔为上下的压力室22、24。这两个压力室22、24分别通过空气通路26、27，与空气压力源(省略图示)连接，可将压力空气送入压力室22、24的内部或可向大气开放。在将压力空气送入上方的压力室22时，杆10伴随液阀开闭活塞18而下降，阀体12支承于阀座14上，由此将上述填充液通路4关闭，将空气送入下方的压力室24，此时，杆10上升，阀体12脱离阀座14的支承，打开填充液通路4，进行填充。
在上述供液管6中，设置有流量计28(参照图3)，该流量计28测定流量，如果测定规定量的填充液的通过，则根据来自该流量计28的信号，控制装置(图中未示出)使上述杆10和阀体12下降，关闭液阀8，填充结束。另外，在阀体2内的填充液通路4侧和上方的液阀开闭用气缸16之间夹设有隔膜29，将这两者之间隔绝。
在阀体2的底部外周，嵌合有圆筒状的容器口衬垫组件32。该容器口衬垫组件32包括圆筒部32a，该圆筒部32a的内径基本与阀体2的外径D0一致；设置于底端的底部32b，在该底部32b的中间，形成其内径稍小于上述瓶型的第1种容器B的口径D1的通路孔32c。在容器口衬垫组件32中的于上述阀体2的外面滑动的部分，嵌接有密封部件34，保持容器口衬垫组件32的内面与阀体2的外面之间的气密性。阀体2的外径D0和在其外面上滑动的容器口衬垫组件32的圆筒部32b的内径大于第1种容器B的口径D1，而且，也小于第2种容器C的口径D2。
在容器口衬垫组件32的底面，安装有瓶用的容器口衬垫(第1衬垫)38与罐用的容器口衬垫(第2衬垫)40，该容器口衬垫38的直径与通过具有填充阀1的填充装置G填充的第1种容器(瓶型容器)B的口径D1基本一致，该罐用的容器口衬垫40基本与第2种容器(罐型容器)C的口径D2基本一致。该容器口衬垫组件32可通过容器口衬垫辅助用气缸42升降，该气缸42安装于设在阀体2的顶部的液阀开闭用气缸16的更上部，在向容器B或C内部进行填充时，通过该容器口衬垫辅助用气缸42，使容器口衬垫组件32下降，使容器口衬垫38、40中的任何一者与相应的容器B或C的口部紧密贴合，将该容器B、C的内部密封。
容器口衬垫辅助用气缸42包括以可滑动的方式嵌合于第2缸腔44的内部的活塞(容器口衬垫辅助活塞)46，该第2缸腔44固定于上述液阀开闭用气缸16的缸腔(第1缸腔)20的顶部，通过该活塞46，将第2缸腔44的内部，分隔为上方的压力室48和下方的大气室50。上述压力室48象图3所示的那样，通过空气供给管52与空气压力源54连接。另外，在本实施例中，在空气供给管52上设置有自动调节器56，从而可对供向该气缸42的压力室48的空气压力进行控制。
上述辅助活塞46的杆58向第2缸腔44的上方延伸，在其顶端，固定水平的板60。另外，在该水平板60的底面侧连接有升降杆62。此外，在该升降杆62的底端，固定上述容器口衬垫组件32。升降杆62通过导向部2a、44a以可升降的方式支承，该导向部2a，44a分别设置于阀体2的外面和第2缸腔44的外面。
此外，在上述水平板60的端部，安装有凸轮随动件64，该凸轮随动件64与图中未示出的凸轮卡合，由此，可使上述容器口衬垫组件32上升。在填充装置G的运转中，在平时将空气送入上述辅助用气缸42的顶部压力室48中，通过升降杆62，将容器口衬垫组件32向下方偏置。于是，容器口衬垫组件32在设置有上述凸轮的区间，沿该凸轮的轨迹而升降，在未设置凸轮的区间下降，将容器B、C的口部密封。在本实施例中，在从出口星形轮H到入口星形轮F的区间，设置有上述凸轮，在容器B、C的供给和排出时，强制地使容器口衬垫组件32上升，不对容器B、C进行干扰。另外，在使容器口衬垫组件32下降时，将空气送入上述辅助用气缸42的顶部压力室48，在通过凸轮而上升时，也可将顶部压力室48向大气敞开。
上述容器口衬垫辅助用气缸42可象上述那样，通过自动调节器56对空气压力进行控制，对应于容器的种类，按照规定的压力，将容器口衬垫38、40压靠于容器B、C上，将容器B、C的内部密封。另外，空气压力的控制不限于采用自动调节器56的场合，比如，也可通过电磁阀切换多个通路。
在上述阀体2的内部，设置于在其底端面开口的2个气体通路66、68。其中一个气体通路66为逆流(counter)通路，其通过逆流(counter)气阀70，与填充液罐5的顶部空间(所贮存的填充液的顶部空间)5a连接。另外，另一气体通路68为排气(snift)通路，通过排气(snift)阀72，与图中未示出的排气(snift)腔连接。由于本实施例的填充阀1设置有通过阀体2的壁面内部的逆流(counter)通路66，与填充液罐5的顶部空间5a连接，故可没有过去的具有填充阀的排气管，不必在类型更换时更换附件。
下面对以上方案的填充阀1的动作进行描述。在加压填充碳酸饮料等的填充液的灌满气体填充的场合，处于将填充液接纳于填充液罐5的内部，加压气体密封于顶部的空间5a的状态。在该状态，通过容器传送器A运送的容器B或C通过横进螺杆E，按照规定的间距分离，然后，通过入口星形轮F，送入到旋转式填充装置G的内部。
在该填充装置G中，在将容器B或C供给到上述填充阀1的下方的时刻，容器口衬垫组件32通过图中未示出的凸轮，将凸轮随动件64上推，由此，位于上升的位置，供给容器B或C，然后，凸轮随动件64通过设置有凸轮的区间，此时，通过供给容器口衬垫辅助用气缸42的压力室48的空气，该容器口衬垫组件32下降，将容器B或C密封。在瓶型的第1种容器B中进行填充的场合，将辅助用气缸42的动作压力设定在低压。由于该第1种容器B的口部的直径D1较小，故安装于容器口衬垫组件32的底面的内周侧的第1种容器用的第1衬垫38以较低荷载，对压靠在容器B的口部的容器B进行密封。
在象上述那样，通过第1衬垫38，以低荷载对容器B进行初始密封后，将逆流(counter)通路66的逆流(counter)气阀70开放，将填充液罐5内的加压气体从逆流(counter)通路66送入容器B的内部。在供给逆流(counter)气体的期间，相对容器B按照从阀体2的外径D0中扣除容器B的口径D1而得到的面积，作用逆流(counter)气体的压力，对容器B的口部进行密封。于是，如果阀体2的外径D0比容器B的口径D1过大，由于具有作用于容器B上的荷载过大，容器B弯曲的危险，故必须根据所填充的填充液的加压气体压力、容器B的耐久力等，计算阀体2的外径D1。
按照规定时间向容器B的内部，供给逆流(counter)气体，在容器B内的压力与填充液罐5内的压力相等后，使液阀开闭用气缸16动作，使杆10和与杆10为一体的阀体12上升，使阀体12脱离阀座14的支承，将液阀18开放。
如果开放液阀8，则从填充液罐5通过供液管6而供给的填充液通过阀体2内的填充液通路4，填充到容器B的内部，容器B内的气体从逆流(counter)通路66排出，返回到填充液罐5的内部。在该填充阀1的供液管6中，设置有流量计28，如果填充规定量的填充液，则通过来自该流量计28的信号，图中未示出的控制装置使阀动作用气缸16动作，关闭液阀8结束填充。另外，也将逆流(counter)通路66的逆流(counter)气阀70关闭。
在填充结束后，接着，打开排气(snift)通路68的排气(snift)阀72，接着，按照在使容器口衬垫38与容器B离开时，填充液不急剧地发泡的方式，从容器B的顶部空间的内部，慢慢地排放压力气体，使其压力与大气压相等。然后，如果该填充阀1到达设置有上述凸轮(图中未示出)的位置，则凸轮随动件64、升降杆62和容器口衬垫组件32上升，将第1衬垫38与容器B离开，通过出口星形轮H，将该容器B从填充装置G排出。
另外，在具有较大的口径D2的第2种容器C中进行灌满气体填充的场合，将容器口衬垫辅助用气缸42的空气压力设定在高压。在将容器C供给到填充阀1的下方后，如果该填充阀1通过设置图中未示出的凸轮的区间，则通过送入容器口衬垫辅助用气缸42的顶部压力室48的空气，使容器口衬垫组件32下降，将安装于其底面的外周侧的第2种容器用的容器口衬垫(第2衬垫)40压靠在容器C的口部，对容器C的内部进行密封。于是，在第2类容器C的场合，以高荷载对容器C的口部进行初始密封。
在象上述那样，通过第2衬垫40对容器C进行初始密封后，打开逆流(counter)通路66的逆流(counter)气阀70，将填充液罐5内的加压气体送入容器B的内部。在供给逆流(counter)气体的期间，按照从容器C的口径D2中，扣出阀体2的外径D0而形成的面积值，容器C从下方承受反力。于是，无法仅仅通过来自上方的逆流(counter)气体的按压力，获得充分的密封力，但是，通过将容器口衬垫辅助用气缸42的偏置力处于高压而对该密封力值进行补偿，由此，可确保充分的密封力。
在按照规定时间，将逆流(counter)气体供给到容器C的内部后，使液阀开闭用气缸16动作，使杆10和阀体12上升，使阀体12脱离阀座14的支承，开放液阀8。
如果开放液阀8，则伴随将填充液从填充罐5填充到容器B的内部，容器B内部的气体从逆流(counter)通路66排出，返回到填充液罐5的内部。如果通过流量计28的测定，填充规定量的填充液，则将液阀8关闭，填充结束。另外，逆流(counter)通路66的逆流(counter)气阀70也关闭。在填充结束后，接着，打开排气(snift)通路68的排气(snift)阀72，从容器C的顶部空间的内部，慢慢地排放压力气体，使其压力与大气压相等。然后，通过图中未示出的凸轮，使凸轮从动轮64、升降杆62和容器口衬垫组件32上升，使第2衬垫40从容器C离开，接着，将容器C从填充装置G排出。
上述填充阀1不仅可用于进行灌满气体填充的场合，还可用于非气体填充的场合。在此场合，通过容器口衬垫辅助用气缸42，使容器口衬垫组件32下降，使容器口衬垫38或40与容器B或C的口部紧密贴合，既可在将容器B、C的内部进行密封的状态进行填充，也可在打开容器B、C的状态，进行填充。
在上述填充阀1中，由于在容器口衬垫组件32中设置瓶型的第1种容器B用的第1衬垫38、与具有较大的口径的第2种容器C用的第2衬垫40，故可适合于两种的容器B、C，而且，由于设置与填充液罐5的顶部空间5a连接的逆流(counter)通路66，无需排气管，故在通用于第1种容器B和第2种容器C的场合，不必更换类型更换用的附件。另外，可通过不具有使容器升降的机构的非升降型的填充装置，对第1种容器和第2种容器这两者进行填充。于是，由于容器升降机构是不需要的，另外，填充空间可取较长的尺寸，故成本较低，并且可提高速度。另外，在上述实施例中，在容器口衬垫组件32的底面的内周侧，设置对瓶型的第1种容器B进行密封的较小直径的第1衬垫38，另外，在外周侧，对第2种容器C进行密封的较大直径的第2衬垫40，但是，不必一定设置2个衬垫，也可设置半径方向的宽度较大的一个环状衬垫。
此外，在上述实施例中，通过将送入辅助用气缸42的顶部压力室48的空气压力切换为低压和高压，可选择作用于第1种容器B和第2种容器C上的荷载，但是也可通过其它的结构，改变作用于容器B、C上的荷载。比如，也可在辅助用气缸42的顶部压力室48的内部，设置将活塞46向下方偏置的弹簧，在于第1种容器B中进行填充时，不将空气送入顶部压力室48，仅仅通过弹簧的偏置力，实现初始密封，在于第2种容器中进行填充时，将压力空气送入顶部压力室48的内部，通过弹簧和空气这两者的偏置力，实现初始密封。在此场合，不必将送入顶部压力室48的空气的压力切换到低压和高压。
权利要求
1.一种填充阀，该填充阀包括在内部形成有填充液通路的阀体；实现上述填充液通路的开闭的液阀；以可升降的方式与上述阀体的外周嵌合的容器口衬垫组件；将阀体与容器口衬垫组件之间密封的密封部件；衬垫，该衬垫设置于容器口衬垫组件上，与口径较小的第1容器和口径较大的第2容器的口部接触，该填充阀通用于第1种容器和第2种容器，其特征在于上述阀体的外径大于第1种容器的口径，并且小于第2种容器的口径，同时设置有气缸，该气缸将上述容器口衬垫组件向下方偏置；在向第2种容器中进行填充时，通过上述气缸对第2种容器施加比加在第1种容器的偏置力更强的偏置力。
2.根据权利要求1所述的填充阀，其特征在于其可通用于灌满气体填充和非气体填充。
3.根据权利要求1所述的填充阀，其特征在于在上述阀体的内部设置有气体通路，通过上述气体通路，实现进行灌满气体填充时的逆流(counter)气体的送入和填充中的排气。
4.根据权利要求1所述的填充阀，其特征在于上述容器口衬垫组件包括第1种容器用的较小直径的衬垫，与第2种容器用的较大直径的衬垫的2个衬垫。
全文摘要
在内部形成有填充液通路(4)的阀体(2)的外周，嵌合有容器口衬垫组件(32)。在该组件(32)的下面，安装有较小直径的第1衬垫(38)和较大直径的第2衬垫(40)。设置有实现上述填充液通路(4)的液阀(8)的开闭的液阀开闭用气缸(16)，与将上述组件(32)向下方偏置的容器口衬垫辅助用气缸(42)。阀体(2)的外径(D0)大于瓶等的第1种容器(B)的口径(D1)，小于罐这样的开口较大的容器(C)的口径(D2)。另外，辅助用气缸(42)可对动作压力进行控制，按照对第1种容器(B)作用较小荷载，对第2种容器(C)作用较大荷载的方式，按压衬垫(38，40)进行填充。可在不进行部件更换的情况下，通用于瓶型的第1种容器(B)和口径较大的第2种容器(C)的填充。
文档编号B67C3/02GK1657400SQ200510007298
公开日2005年8月24日 申请日期2005年2月6日 优先权日2004年2月16日
发明者谷川胜则, 加森慎也, 小西太, 塚野健一 申请人:涩谷工业株式会社