灌装抽吸装置及灌装抽吸方法与流程

本发明涉及物料灌装设备技术领域，特别是涉及一种灌装抽吸装置及灌装抽吸方法。

背景技术：

现代社会中许多产品是以液体或半液体状态被包装、流通和销售的，通常将液体物料的充填称为灌装。需要灌装的各种液体物料有不同的物理和化学特性，如黏度、挥发性、流动性以及气体含量等等。由于物料的性质各有差异，因而对灌装设备也有不同的需求。现有的灌装设备为了保证每瓶罐中的液体物料体积足量，尝尝采取过度灌装的手段，但是这种方式容易造成液体物料的溢出泄露，提高了灌装成本，产生浪费。

中国实用新型(公开号cn205367689u)公开了一种灌装活塞装置，包括动力单元、缸体、活塞、三通阀，所述活塞包括活塞头、活塞杆，活塞头由活塞杆带动可在缸体内往复运动。当活塞与动力单元向上联动时，流体经三通阀从外部供料装置流入缸体；当活塞向下联动时，缸体中的流体经三通阀灌装入目标瓶罐，通过调整所述行程调节装置可调节活塞在缸体内的活动行程长度，从而定量控制流入缸体的流体的容积，达到调节灌装入瓶罐中流体容积的效果。但是该活塞式灌装机需要先将物料抽取至缸体中，再通过活塞施压，将物料打入待灌装的容器中，因而一台活塞式灌装机无法同时向多个容器灌装物料。而且通过调节活塞的行程长度来定量控制灌装容积，精度较低，可靠性较差。尤其是在电子设备生产中，对于一些容积小于1毫升的工件(或者容器)，甚至无法实现合理灌装。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种生产效率高、结构简单的灌装抽吸装置，以解决现有的灌装设备无法同时对多个容器进行灌装或者抽吸的问题。

本发明的另一目的是提供一种利用上述灌装抽吸装置的灌装抽吸方法，以高效、精准、批量地对容器进行物料灌装或者抽吸。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种灌装抽吸装置，包括集料罐、压缩气体阀、真空阀、排气阀以及多个灌抽组件，所述集料罐包括相互连通的气体腔和物料腔；所述气体腔通过所述压缩气体阀连通压缩气体系统，以使所述气体腔的压力大于大气压力；所述气体腔通过所述真空阀连通真空系统，以使所述气体腔的压力小于大气压力；所述气体腔通过所述排气阀连通外界大气，以使所述气体腔的压力等于大气压力；所述灌抽组件用于连接待灌装或者待抽吸的容器。

其中，所述灌抽组件包括灌抽器、灌装阀和抽吸阀，所述灌抽器上设有灌装口、抽吸口以及灌抽口；所述灌装口连接所述灌装阀，并通过所述灌装阀连通所述物料腔；所述抽吸口连接所述抽吸阀，并通过所述抽吸阀连通所述气体腔；所述灌抽口用于连接待灌装或者待抽吸的容器。

其中，所述灌抽组件还包括灌抽阀，所述灌抽阀的一端连接所述灌抽口，所述灌抽阀的另一端用于连接所述容器。

其中，所述灌抽阀用于连接所述容器的一端还连接有流量计。

其中，所述压缩气体阀、所述真空阀、所述排气阀、所述灌装阀、所述抽吸阀和所述灌抽阀为电动阀、气动阀或者电磁阀中的一种或者多种；所述压缩气体阀、所述真空阀、所述排气阀、所述灌装阀、所述抽吸阀和所述灌抽阀均电连接控制器。

其中，所述灌装抽吸装置还包括料位监视器，所述料位监视器用于监测所述容器内的料位。

其中，所述料位监视器包括料位传感器和/或摄像头。

其中，所述气体腔上设有压力表和真空表。

其中，所述集料罐上设有可开合的进料口。

本发明还提供一种利用上述灌装抽吸装置的灌装抽吸方法，包括灌装控制模式和抽吸控制模式；

所述灌装控制模式包括：

关闭所述真空阀、所述排气阀和所述抽吸阀；

启动压缩气体系统，打开所述压缩气体阀和所述灌装阀，压缩气体经过所述压缩气体阀进入所述气体腔，使所述气体腔的压力大于大气压力；

物料腔内的物料经过所述灌装阀进入所述容器中；

当所述容器中的料位达到预设值时，关闭所述压缩气体阀和所述灌装阀；

所述抽吸控制模式包括：

关闭所述压缩气体阀和所述灌装阀，打开所述排气阀，所述压缩气体从所述气体腔内流向外界大气，以使所述气体腔的压力等于大气压力；

当所述气体腔的压力等于大气压力时，关闭所述排气阀；

启动真空系统，打开所述真空阀和所述抽吸阀，所述气体腔内的气体经过所述真空阀进入所述真空系统，使所述气体腔的压力小于大气压力；

所述容器中的物料经过所述抽吸阀进入所述气体腔中，并汇入物料腔；

当所述容器中的料位达到预设值时，关闭所述真空阀和所述抽吸阀。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种灌装抽吸装置，包括具有相互连通的气体腔和物料腔的集料罐以及多个用于对容器进行灌装和抽吸的灌抽组件，气体腔通过压缩气体阀连通压缩气体系统，以使气体腔的压力大于大气压力，用于将物料压入容器中；然后气体腔通过排气阀连通外界大气，以使气体腔的压力等于大气压力，用于补充物料或者为抽吸过程做准备；接着气体腔通过真空阀连通真空系统，以使气体腔的压力小于大气压力，用于将容器中多余的物料抽吸出来以实现精准灌装，或者抽吸出容器中的全部物料以实现物料回收。该灌装抽吸装置集物料的灌装和抽吸于一体，实现了物料的精准灌装，大大降低了物料的浪费，还可以同时对多个容器进行灌装或抽吸，提高了灌装和抽吸的效率，同时该装置操作简单，使用方便。

本发明提供的一种利用上述灌装抽吸装置的灌装抽吸方法，实现了物料灌装和抽吸的连续化作业。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种灌装抽吸装置的结构示意图；

附图标记说明:

1：集料罐；11：气体腔；12：物料腔；

2：压缩气体阀；3：真空阀；4：排气阀；

5-1：第一灌抽组件；51：灌装阀；52：抽吸阀；

53：料位监视器；54：灌抽阀；55：流量计；

56：灌抽器；5-2：第二灌抽组件；6-1：第一容器；

6-2：第二容器；7：压力表；71：压力表根部阀；

8：真空表；81：真空表根部阀；9：进料口。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例，对发明中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”等等是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”均以附图所示方向为准。“顶部”“底部”均以常规对产品结构认知为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

图1是本发明实施例中的一种灌装抽吸装置的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的一种灌装抽吸装置，包括集料罐1、压缩气体阀2、真空阀3、排气阀4以及多个灌抽组件，灌抽组件的数量可以为两个或者两个以上，本实施例中以两个灌抽组件为例进行说明，分别为第一灌抽组件5-1和第二灌抽组件5-2。集料罐1为一封闭的可承压罐体，其形状和容积可以根据待灌装容器的可灌装容积以及需要同时灌装的容器数量来进行合理设计。集料罐1可以采用不锈钢等硬质材料制成，不易发生形变。集料罐1的内部腔室包括相互连通的气体腔11和物料腔12，气体腔11位于物料腔12的上方，且两者的体积随着物料的高度时时变化。气体腔11内的气压可调节，可根据灌装或者抽吸模式的不同而不同。

气体腔11通过压缩气体阀2连通压缩气体系统(图中未示出)，以使气体腔11的压力大于大气压力。压缩气体系统可以向气体腔11提供压缩气体，用于将物料压入待灌装容器中。具体地，压缩气体系统包括空气压缩机、储气罐、过滤器以及相关阀门。外界空气在空气压缩机中被压缩变为压缩气体，压力高于大气压的压缩气体被贮存于储气罐中，使得空气中的杂质可以在储气罐中沉降，进而分离出大部分水、油、尘。当需要使用压缩气体时，打开供气阀门，压缩气体经过过滤器后，被进一步清除水、油、尘，最后经过压缩气体阀2进入气体腔11。若厂区内配置有集中的压缩气体系统，则可以直接利用现有的压缩气体系统。另外，对于一些易变质或者对洁净度要求较高的物料，压缩气体系统还可以直接连通高压气瓶进行供气。

同时，气体腔11还通过真空阀3连通真空系统(图中未示出)，以使气体腔11的压力小于大气压力。真空系统将气体腔11中的气体抽出，实现负压，用于将物料从已灌装的容器中抽吸出来。具体地，真空系统包括真空泵、进气过滤器以及相关阀门，在真空泵的作用下，气体腔11内的气体经过真空阀3被抽出，经过进气过滤器对抽出气体的水、油、尘进行清除后进入真空泵。若厂区内配置有集中的真空系统，则可以直接利用现有的真空系统。

另外，气体腔11还通过排气阀4连通外界大气，以使气体腔11的压力等于大气压力。当需要向集料罐1中补充物料时，打开排气阀4，使得物料可以顺利进入物料腔12。当灌装过程结束后，打开排气阀4，使得气体腔11的压力等于大气压力，可以避免集料罐1在停止工作时仍然处于承压状态。或者当抽吸过程开始前，也需要打开排气阀4，加快真空状态的建立。

如图1所示，第一灌抽组件5-1和第二灌抽组件5-2的结构、组成均相同。第一灌抽组件5-1用于对第一容器6-1进行灌装或抽吸，第二灌抽组件5-2用于对第二容器6-2进行灌装或抽吸。灌抽组件包括灌抽器56、灌装阀51和抽吸阀52。灌抽器56上设有灌装口、抽吸口以及灌抽口，灌装口通过灌装管路连通物料腔12，灌装阀51设置于灌装管路上。通过灌装阀51来实现对灌装过程的调节和控制。抽吸口通过抽吸管路连通气体腔11，抽吸阀52设置于抽吸管路上。通过抽吸阀52来实现对抽吸过程的调节和控制。灌抽口伸入待灌装容器的底部空间，用于将物料灌装进去或者将容器中的物料抽吸出来。具体地，本实施例中的灌抽器56采用三通。

本发明提供的一种灌装抽吸装置，包括具有相互连通的气体腔和物料腔的集料罐以及多个用于对容器进行灌装和抽吸的灌抽组件，气体腔通过压缩气体阀连通压缩气体系统，以使气体腔的压力大于大气压力，用于将物料压入容器中；然后气体腔通过排气阀连通外界大气，以使气体腔的压力等于大气压力，用于补充物料或者为抽吸过程做准备；接着气体腔通过真空阀连通真空系统，以使气体腔的压力小于大气压力，用于将容器中多余的物料抽吸出来以实现精准灌装，或者抽吸出容器中的全部物料以实现物料回收。该灌装抽吸装置集物料的灌装和抽吸于一体，实现了物料的精准灌装，大大降低了物料的浪费，还可以同时对多个容器进行灌装或抽吸，提高了灌装或抽吸的效率，同时该装置操作简单，使用方便。

进一步地，灌装抽吸装置还包括料位监视器53，料位监视器53朝向容器。料位监视器安装固定在容器定位支架(图中未示出)上。容器定位支架可以采用网状架或者多孔板，同时还可以设置与容器定位支架相配合的灌抽组件定位架，以同步向多个容器中灌装物料，或同步从多个容器中抽吸物料。料位监视器53用于监视容器内的料位，以控制容器内物料的高度，防止物料从容器中溢出。

更进一步地，料位监视器可以采用料位传感器，如超声波料位计、激光料位计和雷达料位计等非接触式料位计，可以避免污染物料，同时更易安装和更换。

此外，料位监视器可以采用摄像头，实时拍摄记录容器内的料位变化，还可以多个容器共用一个摄像头，提高了装置的可视化性能。

进一步地，如图1所示，灌抽组件还包括灌抽阀54，灌抽阀54的上端连接灌抽口，灌抽阀54的下端连接容器。通过控制灌抽阀的启闭和开度，可以控制灌装和抽吸过程的速率，以及控制灌装量或者抽吸量。

更进一步地，灌抽阀54通过灌抽管路连接容器，灌抽管路上还设有流量计55。流量计55用于控制灌装到容器中物料的体积。具体地，流量计55包括容积式流量计，测量精度高。也可以采用其他类型的流量计，如电磁流量计等等。灌抽管路的尺寸和长度需根据容器的容积和高度、物料的性质以及设定的灌装时间等因素进行设计。特别是对于容积小于1毫升的容器(或者工件)，可以设计直径小的灌抽管路，以实现定量灌装或者抽吸。

更具体地，在料位监视器53和流量计55均能正常运行时，料位监视器53测量的料位高度值与流量计55测量的流量值可以相互验证，进而可以提高灌装量的控制精度。而当料位监视器53和流量计55这两种测量仪器中的一个(或一种)损坏时，另一个(或一种)测量仪器的正常运行还可保证整个装置正常运行，以提高装置的可靠性。

进一步地，气体腔11上设有压力表7和真空表8。压力表7用于监测集料罐1内气体腔11的相对压力，即大于大气压力的压力值。压力表7设置于集料罐1的顶部。压力表7连接气体腔11的管路上还设有压力表根部阀71，在抽吸物料时，将压力表根部阀71关闭，以免压力表7损坏、失效。具体地，压力表7可以采用就地压力表盘，方便操作人员就地观测。压力表7也可以采用压力变送器，方便远程以及自动控制压力。另外，还可以同时采用两种仪表，以提高可靠性。

真空表8用于检测集料罐1内气体腔11的真空度，真空表8也设置于集料罐1的顶部。真空表8连接气体腔11的管路上还设有真空表根部阀81，在灌装物料时，将真空表根部阀81关闭，以免真空表8在相对压力作用下损坏、失效。具体地，真空表8可以采用就地真空表和/或真空传感器。此外，还可以采用压力-真空表，既能够测量相对压力，也能测量真空度。

进一步地，集料罐1上设有可开合的进料口9。进料口9用于补充物料，在装置运行的过程中需封闭，以建立压力腔或者真空腔。进料口9可以设置于气体腔11上，也可以设置在物料腔12上。

进一步地，压缩气体阀2、真空阀3、排气阀4、灌装阀51、抽吸阀52和灌抽阀54为电动阀、气动阀或者电磁阀中的一种或者多种，此处表示的是上述阀门可以同时采用电动阀，或者气动阀，或者电磁阀；也可以是压缩气体阀2、真空阀3、排气阀4、灌抽阀54采用电动阀，灌装阀51、抽吸阀52采用电磁阀。具体的阀门类型可以根据实际控制需求来选择，电动阀成本较高，但是控制方便；气动阀动作迅速，但是需要提供气路；电磁阀主要用作开关阀，开关动作迅速，但是无法实现调节功能。压缩气体阀2、真空阀3、排气阀4、灌装阀51、抽吸阀52和灌抽阀54均电连接控制器(图中未示出)。控制器可以采用可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，简称plc)或者分散控制系统(distributedcontrolsystem，简称dcs)。

本发明还提供一种利用上述灌装抽吸装置的灌装抽吸方法，包括灌装控制模式和抽吸控制模式：

灌装控制模式包括：

关闭真空阀3、排气阀4和抽吸阀52；

启动压缩气体系统，打开压缩气体阀2和灌装阀51，压缩气体经过压缩气体阀2进入气体腔11，使气体腔11的压力大于大气压力；

物料腔12内的物料经过灌装阀51进入容器中；

当容器中的料位达到预设值时，关闭压缩气体阀2和灌装阀51；

抽吸控制模式包括：

关闭压缩气体阀2和灌装阀51，打开排气阀4，压缩气体从气体腔11内流向外界大气，以使气体腔11的压力等于大气压力；

当气体腔11的压力等于大气压力时，关闭排气阀4；

启动真空系统，打开真空阀3和抽吸阀52，气体腔11内的气体经过真空阀3进入真空系统，使气体腔11的压力小于大气压力；

容器中的物料经过抽吸阀52进入气体腔11中，并汇入物料腔12；

当容器中的料位达到预设值时，关闭真空阀3和抽吸阀52。

进一步地，plc或dcs系统还可以根据料位监视器53测量的容器中料位的高度、流量计55测量的灌装量来控制压缩气体阀2、真空阀3、排气阀4、灌装阀51和抽吸阀52的启闭，以及控制灌抽阀54的启闭和开度，从而实现灌装抽吸装置的模式切换，实现对容器的精准灌装或者抽吸。

下面结合具体的工作过程来进一步说明本实施例中的灌装抽吸方法。

工作前，打开排气阀4，通过进料口9向集料罐1内装入适量的物料。

工作时，当需要向容器中灌装物料时，关闭真空阀3、排气阀4、抽吸阀52；若设置有真空表8、真空表根部阀81，还需关闭真空表根部阀81；打开压缩气体阀2、压力表根部阀71、灌装阀51和灌抽阀54，开启料位监视器53；利用压缩气体所产生的压力，将集料罐1中的物料灌装到容器中；当容器中的料位达到设定值时，关闭灌抽阀54、压缩气体阀2、灌装阀51，停止灌装物料。

当需要将容器中物料抽出时，关闭压缩气体阀2，打开排气阀4排放集料罐1中的气体；当集料罐1中的压力降到大气压力时，关闭排气阀4、灌装阀51、压力表根部阀71；打开真空阀3、抽吸阀52和灌抽阀54；若设置有真空表8、真空表根部阀81，还需打开真空表根部阀81；利用大气压力与集料罐1中真空度之间的压差，将容器中的物料抽吸到集料罐1中；当容器中物料被抽吸完后，关闭真空阀3、灌抽阀54、抽吸阀52，停止抽吸物料。

通过以上实施例可以看出，本发明提供的灌装抽吸装置，包括具有相互连通的气体腔和物料腔的集料罐以及多个用于对容器进行灌装和抽吸的灌抽组件，气体腔通过压缩气体阀连通压缩气体系统，以使气体腔的压力大于大气压力，用于将物料压入容器中；然后气体腔通过排气阀连通外界大气，以使气体腔的压力等于大气压力，用于补充物料或者为抽吸过程做准备；接着气体腔通过真空阀连通真空系统，以使气体腔的压力小于大气压力，用于将容器中多余的物料抽吸出来以实现精准灌装，或者抽吸出容器中的全部物料以实现物料回收。该灌装抽吸装置集物料的灌装和抽吸于一体，实现了物料的精准灌装，大大降低了物料的浪费，还可以同时对多个容器进行灌装和抽吸，提高了灌装和抽吸的效率，同时该装置操作简单，使用方便。

本发明提供的一种利用上述灌装抽吸装置的灌装抽吸方法，实现了物料灌装和抽吸的连续化作业。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。