[发明专利]一种静压式液体定量灌装装置及其实现方法

说明书

本发明涉及液体包装行业的灌装技术领域，尤其涉及一种静压式液体定量灌装装置及其实现方法。本发明公开了一种静压式液体定量灌装装置，包括计量杯和计量管，计量管竖直安装在计量杯上方且相互连通，计量杯径向横截面内部截面积与计量管径向横截面内部截面积之比的比值大于1。本发明还公开了一种静压式液体定量灌装装置的实现方法，利用静压式灌装原理，通过液体密度传感器、压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度低成本，无需手动校准的全新的液体定量灌装方法。本发明的进出液阀门采用气爪和软管代替传统的气缸和不锈钢材料制作的阀体，大大简化了机体结构，降低了制造成本，减少了由于机械故障引起的意外停机和计量误差。

技术领域

本发明涉及一种液体灌装装置及其实现方法；具体的说，涉及一种静压式液体定量灌装装置及其实现方法，属于液体包装行业的灌装技术领域。

背景技术

灌装阀是液体灌装机械的核心部件。目前，在液体包装行业普遍采用的定量灌装阀包括：机械量杯式灌装阀、时间控制式灌装阀、磁尺式电子定量灌装阀、以及称重式灌装阀等（注：负压等位灌装阀由于受其工作原理限制，最终灌装容量由被灌装容器的内容积决定，且偏差较大，因此不能被视为定量灌装阀。）。

目前在用的各种灌装阀均有一些不足之处，如下。

机械量杯式灌装阀：属于最早一代的定量灌装阀，精度较低，故障率偏高，灌装嘴与瓶口接触式灌装，容易造成二次污染。虽然已有厂商对其结构进行了技术改进，但也只是变成了非接触式灌装，没有从根本上改善其精度和可靠性。

时间控制式灌装阀：属于最早一代的电子定量灌装阀，精度较机械阀有所提高，故障率有所降低，非接触式灌装。但受其灌装原理限制，要求灌装流速必须极其稳定，否则即使时间控制的再准，精度也无法得以保证。虽然已有很多厂商进行了多种技术改进，但仍然无法从根本上改善其灌装精度。

磁尺式电子定量灌装阀：属于目前应用最广泛、最主流的一种定量灌装阀，精度、可靠性、故障率均较前代灌装阀有了一定的提高。其灌装原理为：在计量杯内外安装有磁性位移传感器（俗称磁尺），该传感器位于计量杯内部的部分通常包含2个组件：1个为竖直安装的中空密封不锈钢管，管内布置有磁致伸缩线；另1个为可沿不锈钢管上下滑动的不锈钢浮球，球内装有磁性材料。工作时，通过操作计量杯的进出阀门并利用该磁性位移传感器测量计量杯内上下液位之间的液体差值，从而确定流出计量杯的液体体积，该体积值即为需灌装的液体容量。通过其灌装原理可以看出：浮球属活动部件，其在沿不锈钢管随液面上下浮动过程中，有迟滞甚至卡死不动的可能性，从而造成虚假液位。而这种情况一旦发生，就会极大的降低灌装精度和整体稳定性。而且，这种灌装阀如果被用来灌装白酒等易燃易爆类液体，则会构成重大安全隐患，有引发爆燃事故的可能。再者，其制造成本也较高。

称重式灌装阀：属于目前精度最高的一种定量灌装阀。但其结构复杂、成本高昂，且灌装精度易受环境因素影响，并不十分稳定。

此外，上述各种灌装阀均需使用大量优质不锈钢材料进行精细加工来生产组成阀体的各种零部件，再通过人工精密组装的方式才能制造出合格的灌装阀。尤其各个配合面、密封面的制造、装配精度要求很高，从而使得整体制造成本居高不下。而且，使用过程中各种柔性密封件频繁与刚性密封面进行摩擦、挤压，容易造成密封失效，需定期更换，导致不必要的停机和计量误差。而且，使用上述灌装阀制造的灌装机在投入使用前，需人工对每个灌装阀进行手动校准，从而人为引入了计量误差，并降低了工作效率。

发明内容