专利名称：液态食品包装机械上所用的高速填充管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于液态或可灌注食品包装机械上的高速产品填充管。这些可灌 注食品包括酒类、牛奶、番茄酱、食用油、水果汁、奶油、水、茶、调味汁等，还包括灭菌处理的 产品，如U. H. T牛奶，这种牛奶要接受超高温热处理。高速填充管可用在形成、填充及密封 液态食品的无菌包装物用的机械上。
背景技术：
液态或可灌装食品的一种常见包装形式是由叠层包装材料制成的容器。该叠层包 装材料由一种两侧覆盖有塑料材料(如聚乙烯)的纤维材料(如纸)构成。为了保证产品包 装的无菌性，涂有聚乙烯的纸板的一侧表面上又涂有一种保护材料(如铝)或一种合成保护 材料，这种保护材料外再涂敷有一层塑料材料。为了制造无菌包装，包装材料的条带状坯料需要经过消毒液(例如双氧水)消毒， 然后在消毒过的无菌仓通过加热或光照使得包装材料上残留的消毒液蒸发掉。叠层包装材 料的消毒过的坯料在机器内的无菌仓里被折弯并纵向密封以形成一个包装材料管。该包装 材料管实际上形成了无菌仓的延伸物并被连续填充无菌或灭菌处理过的液态食品。填充有液态食品的纵向密封管夹在成对的成形及密封构件之间，被横向密封 为独立单元，形成枕头形状的包装物。这些成形与密封构件可以安装在成对的往复运 动的夹爪上，美国专利US4580392公开了此类机械的一种公知形式，它每小时可以生产 5000-8000个包装物。这些成形与密封构件也可以彼此相对地装在连续运动的成对链条 上，成对的链条具有相反的转动方向，从而在其直线段之间形成并密封包装物。中国专利 CN200510025676. 7公开了一种此类机械的基本形式，它每小时可以生产18000-24000个包 装物。填充完并密封好的枕头状包装物输送到一个整形单元，在此处该枕头形状的包装 物被整形为最终的形状，例如一个平行六面体形。在以上所述的液态或可灌注食品包装机械工作流程中，产品灌注基本是连续的， 而包装的成形与密封是间隔的。这就要求控制包装材料管内产品的水平高度。鉴于用来 包装可灌装食品的机械的速度已经提高，产生了怎样控制管状包装材料内的产品液面高度 的问题。现在公知的方法是采用流量控制阀。该流量控制阀位于产品管路上，远离填充管 端部，由一个或多个传感器控制。此传感器可以置于管状包装物外面以探测漂浮于管状包 装材料内的漂浮物的位置，也可以置于包装材料管上以便直接接触产品。传感器探测纵向 密封的灌装包装材料内产品的液面高度，每当液面高度高于某个设定值或低于某个设定值 时，传感器给出的信号都会控制流量控制阀的开度，以改变送入填充管的产品流速。填充管 内产品的流速总是在变化的，比如当填充管灌入产品使得管状包装材料内液面升高时，传 感器就会控制流量阀减小开度以扼制流过填充管的产品；当包装材料管带着产品连续运动 下行以形成枕头形状的包装物，包装材料管内的产品水平面下降，传感器就会控制流量阀 增大开度以补记流过填充管的产品。
用来包装液态食品链式机械(如上所述的中国专利CN200510025676. 7所公开的) 以较高的速度工作时，比如每小时18000-24000个包装物，在连续的包装物填充操作和由 成形及密封构件执行的成形及密封操作之间，没有足够的时间使产品水平面依靠自身重力 显著下降。此动力特性导致在包装物形成的循环过程中包装材料管内会产生低压，对管状 包装材料条带状坯料形成连续的纵向密封管的过程产生不利影响。针对这个问题，中国专利CN98109603. 4公开了一种液态食品包装机械上所用的 改进填充管。其采用一个刚性阻尼构件，固定在所述填充管上，并围绕一部分填充管。该刚 性阻尼构件外侧与管状包装材料径向间隙较小，液体在二者之间流动，受到较大沿层阻力， 产生动力密封效果。该刚性阻尼构件内部设有一个围绕填充管的空气腔。当液体填入连续 纵向密封好的管状包装物时，将空气腔的空气密封于其中，形成一个空气弹簧，以便吸纳产 品的上涌和反哺产品的下灌。该方案基本可以解决高速灌装的动力学问题，但是经过实验 发现，该改进的填充管对于灌装速度和产品粘度过于敏感，其固定的尺寸与位置仅对于某 个特定的生产效率和产品粘度有效。要调试与变更所述填充管，需要更换整个阻尼构件，生 产成本较高，周期较长。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于液态食品包装机械上的高速产品填充管，避免 机器高速运转时在包装物形成区域产生负压，改善包装包装材料管的形成过程。本发明的另一个目的是有效地抑制包装材料管内产品水平面高度的变化幅度。本发明的另一目的是提供一种结构简单、方便调整、容易加工的填充管。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种液态食品包装机械上所用的 高速填充管，包括管体，其特征在于，还包括至少两个在液态食品包装机械工作中缓冲液态 食品的刚性缓冲构件，刚性缓冲构件轴向固定在管体的周围。进一步，所述刚性缓冲构件为细长结构，至少两个刚性缓冲构件以基本均勻的间 隔布置在所述管体的周围。所述刚性缓冲构件具有上端封闭下端开口的空气腔，各刚性缓冲构件的空气腔具 有不同的高度或截面面积。所述刚性缓冲构件穿过至少一个法兰构件轴向固定在所述管体的周围，该法兰构 件用以支撑各所述刚性缓冲构件稳定安装于所述管体的周围。在所述法兰构件周边安装有柔性密封件，该柔性密封件用以在法兰构件与所述包 装材料管状容器内侧形成滑动密封结合。在所述法兰构件的端面开有小孔，小孔用以阻尼液态食品在所述管与所述各刚性 缓冲构件之间的流动。所述各刚性缓冲构件各自具有下环形边缘，所述管体具有下环形端部，该下环形 端部在包装材料行进方向延伸超过所述下环形边缘。本发明提供的高速填充管可以避免机器高速运转时在包装物形成区域产生负 压，改善包装包装材料管的形成过程。当机器以较高的工作速度运行时，比如每小时 18000-24000个包装物，产品水平面连续快速波动，且相邻两次包装物形成过程之间没有足 够长的时间使得产品依靠自身重力回落。在这个情况下，本发明提供的填充管可以避免在
4包装物形成区产生负压，并且也能有效地抑制包装材料管内产品水平面高度的变化幅度。 本发明提供的填充管结构简单、方便调整、容易加工。
图1是示出一种液态食品包装机械中的由展开的条带状坯料制成的纵向密封的 连续管状容器的示意性轴测图，图中同时示出了本发明填充管所处的位置；
图2是本发明的刚性缓冲构件和法兰构件的轴测图3是沿其纵向轴线剖取的本发明的刚性缓冲构件和法兰构件的放大剖面图； 图4是示出填充管与缓冲构件和法兰构件的连接关系的放大剖面图； 图5是示出填充管与多个缓冲构件和法兰构件的布局位置的仰视图；。
具体实施例方式以下结合实施例来具体说明本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于 限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以 对本发明作各种改动或修改，等价形式改动或修改同样落于本申请权利要求书所限定的范围。
实施例图标1代表一种用于液态食品包装机械的填充管，这种形式的包装机械包括一些 用于将条带状坯料3形成纵向密封的连续管状容器2的装置(图中未示出)，还包括一些用 于以均勻间隔依次夹住管状容器2以便形成并横向密封充有产品11的包装物5的构件6。如图1所示，管体1在使用时位于管状容器2的内部，并沿轴向延伸，以将液态食 品11导入管状容器2。按照本发明，多个刚性缓冲构件4通过法兰构件7固定布置在管体 1外围，管状容器2的内部，即每个刚性缓冲构件4位于管体1与管状容器2之间。刚性缓 冲构件4基本为管状，顶端4a封闭，下端4b开口，即形成一倒置的空气腔8，这个空气腔8 在包装物5形成过程中有助于缓冲包含在包装材料管状容器2内的液态产品11相对于管 体1的运动。如图1至5清楚地示出，法兰构件7固定在填充管1的外表面la，引导并支撑 各刚性缓冲构件4。法兰构件7的径向外表面7a设有弹性密封圈9，密封圈9与连续运动 的管状容器2的内壁2a形成滑动密封。法兰构件7端面7b开有多个小形通孔10，允许并 限制液态食品11在填充管1与刚性缓冲构件4之间流动。为了更好地理解本发明的填充管，下面将描述公知的液态食品包装机械的一些相 关部件。如所公知的那样，一种形式的液态食品包装机械有一些常用装置，用于由包装材料 的条带状坯料3形成一个纵向密封的连续管状容器2。填充管设置在管状容器2的轴向将 一种液态食品11导入容器2内。在填充管上设置有一个常用的流量控制阀12以便控制液 态食品11导入纵向密封的连续管状容器2的导入速度。流量控制阀12由传感器13按照 一种公知的方式控制，此传感器13位于填充管附近，处于管状容器2的内部。该液态食品 包装机械设置有一些常用的夹紧机构或包装成形件及密封构件6，用于按照均勻间隔依次 夹紧所述管状容器2以形成并横向密封充有液态食品11的包装物5。每当包装材料管状容器2被夹在成对的包装成形件及密封构件6之间时，管内的产品11水平面Ila就会上升。因此，液态食品11就会与传感器13的特定位置接触，而后传 感器13发出信号给阀12，之后该阀12就会以一种公知的方式自动地扼制流过填充管的产 品流以减少产品流速。在这之后，包装材料管2的连续运动又使产品11水平面Ila下降， 当传感器13的特定位置不再与产品11接触时，阀12就会自动打开来提高产品流速。在高 速液态食品包装机械中，连续的包装物5填充及由成形及密封构件所实施的连续成形及密 封操作之间，没有足够的时间来使产品11水平面Ila依靠自身重力显著下降。本发明填充管的法兰构件7外侧7a设有弹性密封件，以便于连续运动的管状包装 容器2内壁2a形成滑动密封，使得包含于管状容器2内的液态食品11基本不会通过法兰 构件7的外侧7a流动。该法兰构件7的端面7b还开有多个小孔10，允许包含于管状容器 2内的液态食品11流过。由小孔节流原理，相比于流入刚性缓冲构件4的液态食品11，流 过小孔10的液态食品11的流速较高而流量较小。但是这种高流速在实际应用中并不会在 法兰构件7上产生任何飞溅效果，因为潜在的飞溅效果被包含于刚性缓冲构件4与填充管 1之间的液体柱内。本发明的刚性缓冲构件4具有各自独立的空气腔8。这些空气腔8是基本由顶端 4a封闭下端4b开口的管子4构成，当液态食品11填入纵向密封的管状容器2并淹没刚性 缓冲构件4底端4b开口后，即在刚性缓冲构件4内形成空气弹簧。随着空气腔8内产品液 面lib升高，空气被压缩，空气压力增大，在静止状态可以与液态食品11在空气腔里的液面 lib的表面压力达到平衡。在包装物5形成的循环过程中，每当包含在管状容器2内的液态 食品11被夹上涌时，由于法兰构件7的滑动密封和小孔节流作用，较大流量的液态食品11 将涌入刚性缓冲构件4的空气腔8并进一步压缩空气腔8内的空气，进一步提高了各刚性 缓冲构件4内的空气压强。每当包装材料管2的连续运动使液态食品11下行时，空气腔8 内的较高压力的空气又会作用于液面11b，向下推动空气腔8内的液态食品11，以补偿液态 食品11的动力特性导致的低压力。这种小孔节流与空气弹簧的配置有利于避免在液态食 品包装机械的包装物5形成区域产生负压，同时有利于使得液态食品11的水平面Ila只在 缓冲构件4上作很小的运动。进一步改进设计，围绕填充管安装的各刚性缓冲构件4可以取为不同的长度。由 于刚性缓冲构件4的下端开口比较接近包装物5形成区域，因此从各管口涌出的液态食品 11对包装物5在包装成形及密封构件6之间的液态食品11的冲击压力就可以产生不同的 影响。在一种配置形式下，在靠近包装物5形成的短边区域5a，设置刚性缓冲构件4的空气 腔8具有较短的长度，使得其对应的空气腔8流入流出的液态食品11具有较大的流速，以 便进一步改善包装物5成形区域的动态压力分布。
权利要求
一种液态食品包装机械上所用的高速填充管，包括管体(1)，其特征在于，还包括至少两个在液态食品包装机械工作中缓冲液态食品(11)的刚性缓冲构件(4)，刚性缓冲构件(4)轴向固定在管体(1)的周围。
2.如权利要求1所述的一种液态食品包装机械上所用的高速填充管，其特征在于，所 述刚性缓冲构件(4)为细长结构，至少两个刚性缓冲构件(4)以基本均勻的间隔布置在所 述管体(1)的周围。
3.如权利要求1所述的一种液态食品包装机械上所用的高速填充管，其特征在于，所 述刚性缓冲构件(4)具有上端封闭下端开口的空气腔(8)，各刚性缓冲构件(4)的空气腔 (8)具有不同的高度或截面面积。
4.如权利要求1所述的一种液态食品包装机械上所用的高速填充管，其特征在于，所 述刚性缓冲构件(4)穿过至少一个法兰构件(7)轴向固定在所述管体(1)的周围，该法兰构 件(7)用以支撑各所述刚性缓冲构件(4)稳定安装于所述管体(1)的周围。
5.如权利要求4所述的一种液态食品包装机械上所用的高速填充管，其特征在于，在 所述法兰构件(7)周边安装有柔性密封件，该柔性密封件用以在法兰构件(7)与所述包装 材料管状容器(2)内侧形成滑动密封结合。
6.如权利要求4所述的一种液态食品包装机械上所用的高速填充管，其特征在于，在 所述法兰构件(7)的端面(7b)开有小孔(10)，小孔(10)用以阻尼液态食品(11)在所述管 (1)与所述各刚性缓冲构件(4)之间的流动。
7.如权利要求1所述的一种液态食品包装机械上所用的高速填充管，其特征在于，所 述各刚性缓冲构件(4 )各自具有下环形边缘(4b )，所述管体(1)具有下环形端部(lb )，该下 环形端部(Ib )在包装材料行进方向延伸超过所述下环形边缘(4b )。
全文摘要
本发明提供了一种液态食品包装机械上所用的高速填充管，包括管体，其特征在于，还包括至少两个在液态食品包装机械工作中缓冲液态食品的刚性缓冲构件，刚性缓冲构件轴向固定在管体的周围。本发明提供的高速填充管可以避免机器高速运转时在包装物形成区域产生负压，改善包装包装材料管的形成过程。当机器以较高的工作速度运行时，比如每小时18000-24000个包装物，产品水平面连续快速波动，且相邻两次包装物形成过程之间没有足够长的时间使得产品依靠自身重力回落。在这个情况下，本发明提供的填充管可以避免在包装物形成区产生负压，并且也能有效地抑制包装材料管内产品水平面高度的变化幅度。本发明提供的填充管结构简单、方便调整、容易加工。
文档编号B65B39/00GK101905752SQ20101027057
公开日2010年12月8日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者姜卫东, 曲政 申请人:上海普丽盛轻工设备有限公司