Система наполнения емкости и клапан для нее

Система наполнения емкости и клапан для нее

Иллюстрации

Показать все

Реферат

[01] Настоящая заявка имеет приоритет заявки США Сер.№ 61/804,452 от 22 марта 2013 года, озаглавленной «Универсальная система наполнения и клапан для нее». Заявка 61/804,452 полностью включена в данное описание путем ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[02] Напитки являются категорией продуктов, предназначенных для потребления человеком, обычно для питья. Напитки обычно помещаются в некоторый тип первичной упаковки для распространения и продажи. Первичная упаковка может включать в себя любой из различных типов емкостей. Примеры включают в себя бутылки, выполненные из PET (полиэтилентерефталат), HDPE (полиэтилен высокой плотности) или других пластиков, стеклянные бутылки, алюминиевые бутылки, [жестяные] банки и так далее. Первичная упаковка может иметь широкое разнообразие размеров и форм, даже для одного типа продукта.

[03] Системы для наполнения первичных упаковочных емкостей напитком в общем включают в себя наполняющий клапан, который запускает и останавливает поток продукта в емкость, который подлежит наполнению. Наполняющий клапан обычно соединен с цистерной или другим типом резервуара, который удерживает большое количество рассматриваемого напитка. Способ наполнения емкости изменяется для различных типов напитков. Для некоторых типов напитков, емкость может использоваться для холодного наполнения. В процессе холодного наполнения, продукт выдается в емкость, в то время как этот продукт находится в охлажденном состоянии или при комнатной температуре. Для некоторых типов напитков, емкости используются для теплого или горячего наполнения. В этих типах процессов наполнения, продукт выдается в емкость, в то время как этот продукт находится в нагретом состоянии. Однако другие типы напитков должны помещаться в стерильную емкость в стерильных условиях, процесс называют асептическим наполнением.

[04] Текущие системы для наполнения первичных упаковочных емкостей напитками предназначены для использования с ограниченным разнообразием типов продуктов и вариантов наполнения. Например, большинство систем наполнения предназначены только для одного из холодного наполнения, теплого/горячего наполнения, наполнения с увеличенным сроком хранения, асептического наполнения с повышенной кислотностью или асептического наполнения с пониженной кислотностью. В качестве другого примера, доступные системы наполнения предназначены для наполнения емкостей продуктами, которые лежат в достаточно узком диапазоне вязкостей. Традиционные системы также ограничены в отношении типа, размера и содержания включений, которые могут присутствовать в продукте. При наполнении емкостей продуктом, который имеет не низкую вязкость (например, если вязкость продукта превышает приблизительно 20 сантипуаз) или который содержит включения, множество таких традиционных систем должны также работать при существенно сниженных скоростях.

[05] Эти ограничения строго ограничивают пространство для продукта, которое может быть успешно упаковано при помощи одной системы наполнения. Это, в свою очередь, ограничивает гибкость и практичность дорогостоящего производственного оборудования. Если объемы продукта значительно снижаются или если тип продукта больше не требуется, переход на оборудование, используемое для наполнения емкостей напитком иного типа, может быть дорогостоящим и длительным. Производители систем наполнения напитками предпочитают предлагать заводу несколько систем наполнения, для того чтобы наполнять широкий ассортимент продуктов (то есть обеспечивать множество платформ для наполнения напитками), вместо того, чтобы предложить один наполнитель, который может использоваться с широким ассортиментом продуктов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[06] В данном разделе представлены концепции изобретения в упрощенной форме, которые дополнительно описаны ниже в Подробном описании. Данный раздел не предназначен для идентификации ключевых или существенных признаков изобретения.

[07] Варианты выполнения включают в себя наполняющий емкость клапан. Наполняющий клапан может включать в себя затвор и приводную втулку, которые магнитно соединены. Перемещение приводной втулки может перемещать затвор из положения, в котором наполняющий клапан закрыт, в положение, в котором наполняющий клапан открыт.

[08] Варианты выполнения также включают в себя рычаг перемещения емкости. Рычаг может включать в себя дальний конец, выполненный для удерживания емкости, и ближний конец, который включает в себя датчик нагрузки. Рычаг может быть выполнен для регулировки, чтобы изменять соотношение между нагрузкой, прикладываемой емкостью, и нагрузкой, прикладываемой на датчик нагрузки. Регулировка рычага может быть выполнена автоматически в некоторых вариантах выполнения.

[09] Варианты выполнения дополнительно включают в себя систему установки низкого расхода. Эта система может быть выполнена для прекращения закрытия наполняющего клапана, когда этот наполняющий клапан частично закрыт. Эта система может быть выполнена для регулирования и может включать в себя гидравлический привод, выполненный для прекращения перемещения затвора клапана.

[10] Варианты выполнения также включают в себя систему регулирования давления. Эта система может быть выполнена для поддержания требуемого давления в резервуаре или в канале течения из этого резервуара. Система может быть выполнена для поддержания требуемого давления, которое является вакуумом.

[11] Варианты выполнения дополнительно включают в себя систему рециркуляции продукта, которая может использоваться, например, во время операции горячего наполнения. Эта система может быть выполнена для регулирования скорости потока в системе рециркуляции продукта. В некоторых вариантах выполнения, скорость потока может быть отрегулирована путем регулирования скорости потока насоса с переменной производительностью. В других вариантах выполнения, скорость потока может быть отрегулирована другими способами.

[12] Варианты выполнения включают в себя систему наполнения, выполненную для наполнения широкого разнообразия типов емкостей широким ассортиментом продуктов при множестве типов условий наполнения. Продукты могут иметь вязкость в диапазоне от 1 сантипуаза (сП) до 400 сП. Продукты также могут содержать включения. Включения могут принимать форму кусочков или частиц, которые имеют размер до 10 миллиметрового квадратного куба и/или имеют объем до 1000 кубических миллиметров. Такие включения могут иметь размеры от 1 миллиметра, например, включения, которые помещаются внутри куба 1 миллиметр x 1 миллиметр x 1 миллиметр. Включения могут также принимать форму мякоти, имеющей длину до 10 миллиметров, и волокон, имеющих длину до 20 миллиметров. Продукт может содержать включения множества типов (частицы, кусочки, мякоть и/или волокна). Объемное содержание в процентах включений в продукте может составлять до 50%.

[13] Варианты выполнения включают в себя способы использования устройств и систем, описанных здесь.

[14] Дополнительные варианты выполнения описаны здесь.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[15] Некоторые варианты выполнения показаны в качестве примера, а не для ограничения, на фигурах сопровождающих чертежей, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к аналогичным элементам.

[16] ФИГ. 1A вид слева наполняющего узла и соответствующего рычага перемещения емкости.

[17] ФИГ. 1B вид спереди наполняющего узла и рычага перемещения емкости с ФИГ. 1 A.

[18] ФИГ. 2 частично схематичный вид сверху системы наполнения емкостей для напитка карусельного типа, которая включает в себя наполняющий узел и рычаг перемещения с ФИГ. 1A.

[19] ФИГ. 3A-3F увеличенные виды спереди, слева, справа, сзади, слева в перспективе и справа в перспективе наполняющего узла с ФИГ. 1A соответственно.

[20] ФИГ. 3G увеличенный вид слева сзади в перспективе наполняющего узла с ФИГ. 1A, но некоторые компоненты удалены.

[21] ФИГ. 4A местный вид в сечении по месту, обозначенному на ФИГ. 3A.

[22] ФИГ. 4B вид в сечении, аналогичный ФИГ. 4A, но наполняющий клапан находится в открытом положении.

[23] ФИГ. 5A-5C увеличенные виды сверху в перспективе, сверху и снизу в перспективе затвора из наполняющего узла с ФИГ. 1 A соответственно.

[24] ФИГ. 5D вид в сечении по месту, обозначенному на ФИГ. 5B.

[25] ФИГ. 5E увеличенный вид сбоку в перспективе затвора с ФИГ. 5A-5C, но некоторые элементы удалены.

[26] ФИГ. 5F увеличенный вид сверху затвора в главной трубке от наполняющего узла с ФИГ. 1A.

[27] ФИГ. 5G увеличенный вид в сечении по месту, обозначенному на ФИГ. 5F.

[28] ФИГ. 5H и 5I увеличенные виды сверху и снизу в перспективе затвора согласно некоторым другим вариантам выполнения соответственно.

[29] ФИГ. 6A увеличенный вид в сечении в перспективе приводной втулки наполняющего клапана от наполняющего узла с ФИГ. 1 A.

[30] ФИГ. 6B вид в перспективе приводной втулки с ФИГ. 6A.

[31] ФИГ. 7A-7C виды слева спереди в перспективе, справа спереди в перспективе и справа сбоку рычага перемещения емкости с ФИГ. 1A соответственно.

[32] ФИГ. 7D вид справа сбоку рычага перемещения емкости с ФИГ. 1A в альтернативной конфигурации.

[33] ФИГ. 8A-8H частично схематичные чертежи вида сзади наполняющего узла с ФИГ. 1A и которые дополнительно поясняют работу системы установки низкого расхода согласно некоторым вариантам выполнения.

[34] ФИГ. 8I-8P частично схематичные виды сзади наполняющего узла, включающего в себя систему установки низкого расхода согласно другому варианту выполнения.

[35] ФИГ. 9A схематичный чертеж, показывающий участок системы наполнения емкостей для напитка, который включает в себя систему регулирования давления согласно по меньшей мере некоторым вариантам выполнения.

[36] ФИГ. 9B схематичный чертеж, показывающий участок системы наполнения емкостей для напитка, который включает в себя систему рециркуляции продукта согласно по меньшей мере некоторым вариантам выполнения.

[37] ФИГ. 9C и 9D схематичные чертежи, показывающие участки системы наполнения емкостей для напитка, включающие в себя системы рециркуляции напитка согласно дополнительным вариантам выполнения.

[38] ФИГ. 10 блок схема, показывающая входные сигналы и выходные сигналы контроллера системы наполнения согласно некоторым вариантам выполнения.

[39] ФИГ. 11A блок схема, показывающая пример алгоритма, который может быть реализован контроллером системы наполнения в отношении операций, показанных на Фиг. 8A-8H и ФИГ. 8I-8P.

[40] ФИГ. 11B блок схема, показывающая пример альтернативного алгоритма, который может быть реализован контроллером системы наполнения в отношении операций, аналогичных операциям, показанным на Фиг. 8A-8H и ФИГ. 8I-8P.

[41] ФИГ. 11C блок схема, показывающая пример алгоритма, который может быть реализован контроллером системы наполнения в отношении системы регулирования давления.

[42] ФИГ. 11D блок схема, показывающая пример алгоритма, который может быть реализован контроллером системы наполнения в отношении системы рециркуляции продукта.

[43] ФИГ. 12A-12D блок схемы, показывающие этапы способов согласно некоторым вариантам выполнения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[44] Далее приведено описание различных вариантов выполнения, ссылка сделана на сопровождающие чертежи, которые образуют часть описания и на которых различные варианты выполнения показаны в качестве иллюстрации. Ясно, что существуют другие варианты выполнения и что конструктивные и функциональные модификации могут быть выполнены. Варианты выполнения настоящего изобретения могут принять физическую форму в некоторых частях и этапах, примеры которых будут описаны подробно в следующем описании и показаны на сопровождающих чертежах, которые образуют его часть.

[45] Как использовано в этой заявке, включая в себя формулу изобретения, следующие термины имеют определения. «Выполненный для <функции или операций>», когда используется в отношении конкретного компонента, устройства или системы, обозначает, что рассматриваемый (-ое, -ая) компонент, устройство или система включает в себя структуру, которая помещает компонент, устройство или систему в состояние, в котором он (оно, она) готов(-о, -а) выполнять указанные операцию или функцию. «Текучая среда», если не указано иное, может являться жидкостью, газом или смесью жидкости и газа. «Включающий в себя» является синонимом «содержащий». Например, утверждение, что «X включает в себя элемент Y» не исключает того, что X также включает в себя другие элементы.

[46] Системы наполнения емкостей для напитка согласно по меньшей мере некоторым вариантам выполнения могут включать в себя наполняющие клапаны и/или другой оборудование, как описано здесь. Как описано более подробно ниже, эти системы наполнения могут наполнять различные типы емкостей широким множеством напитков и при множестве различных вариантов наполнения. Например, в течение одного периода времени система наполнения может работать в качестве системы для холодного наполнения (CF) и наполнять емкости охлажденным напитком или напитком при комнатной температуре. В течение другого периода времени, эта же система наполнения может работать в качестве системы для горячего наполнения (HF) и наполнять емкости нагретым напитком. В течение еще одного периода времени, эта система наполнения может работать в качестве системы наполнения с увеличенным сроком хранения (ESL). В течение другого периода времени, эта система наполнения может работать в качестве системы асептического наполнения с повышенной кислотностью (HAA) или с пониженной кислотностью (LAA).

[47] Системы наполнения согласно некоторым вариантам выполнения также могут вмещать широкий диапазон типов напитков. По меньшей мере некоторые такие системы могут наполнять емкости напитками, имеющими вязкость в диапазон от около 1 сантипуаза (сП) до около 400 сП. Неограничивающие примеры напитков в этом диапазоне вязкости включают в себя воду (1 сП), молоко (3 сП), фруктовые соки (от 55 до 75 сП), томатный сок (180 сП) и питьевой йогурт (от 50 до 400 сП).

[48] Системы согласно некоторым вариантам выполнения также наполняют емкости многофазными напитками, которые содержат жидкость с твердыми или мягкими включениями. Включения могут принимать форму кусочков, частиц, мякоти и/или волокон. Примеры мягких включений включают в себя кусочки фруктов, кусочки овощей, частицы жевательной резинки, частицы маниока, другие типы мягких пищевых продуктов, цельную фруктовую мякоть и фруктовые волокна. Примеры твердых включений включают в себя семена, частицы орехов и зерна. В по меньшей мере некоторых вариантах выполнения, система может наполнять емкости напитками, имеющими зернистые включения или включения в виде кусочков (твердые или мягкие) с размерами до, или способные поместиться внутри, куба приблизительно 10 миллиметров (мм) x приблизительно 10 мм × приблизительно 10 мм, мякоть длиной до 10 мм, и включения в виде волокон длиной до 20 мм. Продукт может содержать включения множества типов (частицы, кусочки, мякоть и/или волокна). Содержание в процентах (объемное) включений в таком продукте может составлять до 50%, от 1% (или даже 0%), или любое значение содержания в процентах между ними. Только в качестве некоторых примеров, в различных вариантах выполнения система может наполнять емкости напитками, имеющими объемное содержание включений менее 1%, около 1%, от 1% до 5%, от 5% до 10%, от 10% до 15%, от 15% до 20%, по меньшей мере 20%, по меньшей мере 25%, по меньшей мере 30%, по меньшей мере 35%, по меньшей мере 40% или по меньшей мере 45%. В вариантах выполнения, соответствующих каждой из этих объемных содержаний включений, каждое из по меньшей мере части включений может иметь объем 1 кубический миллиметр или менее (например, каждое из включений помещается в куб 1 мм × 1мм × 1мм), объем по меньшей мере 125 кубических миллиметров (например, куб 5 мм × 5 мм × 5 мм), объем по меньшей мере 216 кубических миллиметров (например, куб 6 мм × 6 мм × 6 мм), объем по меньшей мере 343 кубических миллиметра (например, куб 7 мм × 7 мм × 7 мм), объем по меньшей мере 400 кубических миллиметров (например, куб 7,37 мм × 7,37 мм × 7,37 мм), объем по меньшей мере 512 кубических миллиметров (например, куб 8 мм × 8 мм × 8 мм) или объем по меньшей мере 729 кубический миллиметров (например, куб 9 мм × 9 мм × 9 мм). Включения могут быть сферическими или иметь любую другую форму.

[49] ФИГ. 1A вид слева наполняющего узла 10 и соответствующего рычага 20 перемещения емкости согласно по меньшей мере некоторым вариантам выполнения. ФИГ. 1B вид спереди наполняющего узла 10 и рычага 20 перемещения. ФИГ. 1A и 1B показывают рычаг 20 перемещения, удерживающий емкость C для напитка в положении наполнения под наполняющим узлом 10. В то время как емкость C находится в этом положении наполнения, наполняющий клапан наполняющего узла 10 может для управления обеспечивать поток напитка в отверстие в горловине емкости C. Дополнительные компоненты наполняющего узла 10 и рычага 20 перемещения емкости, а также их функционирование, описаны ниже. Как также описано ниже, готовая система наполнения в некоторых вариантах выполнения может включать в себя множество дополнительных устройств наполнения, идентичных наполняющему узлу 10, и множество рычагов перемещения емкости, аналогичных рычагу 20.

[50] Наполняющий узел 10 установлен на опорный кронштейн 11. Как описано более подробно ниже в отношении ФИГ. 2, опорный кронштейн 11 может удерживать дополнительные наполняющие узлы, которые выполнены для нахождения в круговом расположении. Впускная трубка наполняющего узла 10 соединена с резервуаром для продукта (не показан на Фиг. 1A и 1B) посредством подающей трубки 12. Трубка 13 рециркуляции является частью системы, которая может использоваться для рециркуляции продукта, как описано более подробно здесь.

[51] Пунктирные линии на ФИГ. 1A схематично показывают участок ограждения 30. Пространство внутри ограждения 30 образует асептическую зону 31 под наполняющим узлом 10 и под другими наполняющими узлами в той же системе наполнения. Ограждение 30, которое может быть аналогично ограждениям асептической зоны, используемым в традиционных системах наполнения, может включать в себя верхнюю, внутреннюю, нижнюю и внешнюю перегородки 32, 33, 34 и 35 соответственно. Стерильный воздух может закачиваться в асептическую зону 31. Этот стерильный воздух затем выходит из отверстий в или между перегородками 32-35, чтобы предотвратить попадание загрязнений в асептическую зону 31. Рычаг 20 перемещения, трубка 13 рециркуляции и другое оборудование (не показано) может продолжаться в асептическую зону 31 через такие отверстия. Верхняя перегородка 32, внутренняя перегородка 33 и нижняя перегородка 34 показаны на ФИГ. 1B, причем внешняя перегородка 35 не показана. Как показано кривыми линиями на видах справа и слева ФИГ. 1B, ограждение 30 может продолжаться за обе стороны наполняющего узла 10, для того чтобы расширить асептическую зону 31 под другие наполняющие узлы. Хотя ФИГ. 1A и 1B показывают ограждение 30 включающим в себя кронштейн 11, это не является обязательным. В некоторых вариантах выполнения, например, верхняя перегородка ограждения асептической зоны может быть расположена ниже зажима, который соединяет манжету наполняющего клапана с другими участками этого клапана (например, зажим, показанный непосредственно под кронштейном 11 на Фиг. 1A и 1B).

[52] ФИГ. 2 частично схематичный вид сверху системы 40 наполнения емкостей для напитка карусельного типа, которая включает в себя наполняющий узел 10 (схематично показан в виде круга) и рычаг 20 перемещения (схематично показан в виде прямоугольника). Система 40 наполнения включает в себя семьдесят один дополнительный наполняющий узел 10 и семьдесят один дополнительный рычаг 20 перемещение. Для удобства, показан только один наполняющий узел 10 и один рычаг 20 перемещения. Расположения других наполняющих узлов 10 и рычагов 20 перемещение видны из положений других обозначений, аналогичных показанным обозначениям. Система 40 наполнения поворачивается в направлении по часовой стрелке, как показано. Наполняющие узлы 10 расположены вблизи внешнего периметра карусели системы 40. Рычаги 20 перемещения, связанные с каждым из этих наполняющих узлов 10, продолжаются радиально внутрь по направлению к центру карусели системы 40. Как показано выше, кронштейн 11 может иметь форму кольца (или может состоять из множества кронштейнов, соединенных чтобы образовать кольцо), для того чтобы удерживать наполняющие узлы в круговом расположении. Дополнительные кронштейны (не показаны) могут поддерживать рычаги перемещения и другие компоненты системы 40 наполнения. Также на ФИГ. 2 показаны границы ограждения 30. Верхняя перегородка 32, внутренняя перегородка 33 и нижняя перегородка 34 могут быть прикреплены к поворотному участку карусели системы 40 наполнения, причем внешняя перегородка 35 остается неподвижной. Внешняя перегородка 35 может включать в себя отверстия для конвейера, чтобы подавать пустые емкости в карусель, и для другого конвейера, чтобы перемещать наполненные емкости из карусели. Приблизительные расположения этих конвейеров показаны на ФИГ. 2 стрелками, показывающими направление, в котором пустые емкости перемещаются к карусели, и направление, в котором наполненные емкости перемещаются от карусели.

[53] Хотя не показаны на ФИГ. 2, другие компоненты системы 40 наполнения могут быть расположены в центральной области карусели, окруженной наполняющими узлами 10 и их соответствующими рычагами 20 перемещения. Эти компоненты могут включать в себя, без ограничения, резервуар для продукта, систему рециркуляции продукта, систему регулирования давления и другие компоненты, описанные здесь. ФИГ. 2 показывает только одну конструкцию устройств наполнения и рычагов перемещения согласно некоторым вариантам выполнения. Другие варианты выполнения могут включать в себя меньшее или большее количество пар наполняющих узлов и рычага перемещения. Система наполнения не обязательно должна быть выполнена для вращения. В некоторых вариантах выполнения, например, наполняющего узла и/или рычаги перемещения емкости, такие как описанные здесь, могут быть расположены прямолинейно.

[54] ФИГ. 3A увеличенный вид спереди наполняющего узла 10. ФИГ. 3B увеличенный вид слева наполняющего узла 10. ФИГ. 3C увеличенный вид справа сбоку наполняющего узла 10. ФИГ. 3D увеличенный вид сзади наполняющего узла 10. ФИГ. 3E вид слева спереди в перспективе наполняющего узла 10. ФИГ. 3F вид справа спереди в перспективе наполняющего узла 10.

[55] Наполняющий узел 10 включает в себя наполняющий клапан 50, который закрыт на ФИГ. 3A-3F. Наполняющий клапан 50 включает в себя корпус, образованный впускной трубкой 51, главной трубкой 52 и манжетой 53. Нижний участок главной трубки 52 продолжается через отверстие в опорном кронштейне 11 и удерживается на месте удерживающим стержнем 54 и винтами 55. Главная трубка 52 может быть прикреплена к манжете 53 и впускной трубке 51 обычными зажимами 56 и 57 соответственно. Каждый из зажимов 56 и 57 может являться типом, известным в данной области техники как «Tri-Clamp». Обычные санитарно-технические прокладки (например, типа, широко используемого с зажимами Tri-Clamp) могут быть расположены между впускной трубкой 51 и главной трубкой 52 и между главной трубкой 52 и манжетой 53 для уплотнения соединений профилей. Трубка 13 рециркуляции продукта продолжается от нижней части манжеты 53 до системы рециркуляции продукта. Компоненты и работа этой системы рециркуляции продукта описаны ниже в отношении ФИГ. 9B.

[56] Наполняющий клапан 50 также включает в себя магнитную приводную втулку 60, которая окружает главную трубку 52. Приводная втулка 60 является подвижной вдоль главной трубки 52. Как описано более подробно ниже, затвор, расположенный внутри корпуса наполняющего клапана 50, магнитно соединен с приводной втулкой 60. Когда наполняющий клапан 50 закрыт, пробка на нижнем конце этого затвора расположена так, что закрывает выпускное отверстие в нижней части манжеты 53. Перемещение приводной втулки 60 по направлению к впускной трубке 51 перемещает затвор вверх, таким образом перемещая пробку затвора из выпускного отверстия, и позволяя продукту вытекать из выпускного отверстия и в емкость, находящуюся в положении наполнения ниже манжеты 53.

[57] Помимо клапана 50, наполняющий узел 10 включает в себя два гидравлических привода 70 и 80. Гидравлический привод 70 включает в себя главный корпус 71. Шток 72 привода 70 выдвигается из и вдвигается в корпус 71 и соединен подвижным поршнем внутри корпуса 71. Аналогично, гидравлический привод 80 включает в себя главный корпус 81 и шток 82, который выдвигается из и вдвигается в корпус 81 и который соединен с поршнем внутри корпуса 81. Нижние концы приводов 70 и 80 шарнирно прикреплены к опорному кронштейну 11. Верхние концы 73 и 83 штоков 72 и 82 соединены с приводной втулкой 60 посредством дополнительных компонентов, как описано ниже. Привод 70 выполнен для открытия и закрытия наполняющего клапана 50. Для открытия наполняющего клапана 50, сжатый воздух вводится в нижнюю поршневую камеру корпуса 70 через штуцер 74, в то время как воздух выпускается из верхней поршневой камеры корпуса 71 через штуцер 75. Для закрытия наполняющего клапана 50, воздух выпускается из нижней камеры через штуцер 74, в то время как сжатый воздух вводится в верхнюю камеру через штуцер 75. Поток воздуха в и из камер привода 70 может регулироваться, используя обычные воздушные клапаны, приводимые в действие соленоидом, не показаны.

[58] Привод 80 выполнен для прекращения перемещения приводной втулку 60. В частности, и как описанный более подробно ниже в отношении ФИГ. 8A-8H, привод 80 является частью выполненной для регулирования системы установки низкого расхода. Текучая среда поступает и покидает нижнюю поршневую камеру корпуса 81 через штуцер 84. Текучая среда поступает и покидает верхнюю поршневую камеру корпуса 81 через штуцер 85.

[59] ФИГ. 3G увеличенный вид слева сзади в перспективе наполняющего узла 10, причем приводы 70 и 80 и различные другие компоненты не показаны, чтобы лучше показать конкретную нижележащую структуру наполняющего узла 10. Как на ФИГ. 3A-3F, наполняющий клапан 50 закрыт на ФИГ. 3G. Нижний конец вертикального кронштейна 91 прикреплен к приводной втулке 60. Поперечина 92 прикреплена к вертикальному кронштейну 91 вблизи верхнего конца. Направляющий блок 93 также прикреплен к вертикальному кронштейну 91 вблизи верхнего конца. Направляющий шток 94 продолжается вверх через отверстие 95 в направляющем блоке 93, причем нижний конец направляющего штока 94 прикреплен к опорному кронштейну 11. Отверстие 95 имеет такие размеры, что направляющий блок 93 может скользить вверх и вниз вдоль штока 94. Верхние концы 73 и 83 штоков 72 и 82 приводов 70 и 80 прикреплены к поперечине 92.

[60] Выполненный для регулирования шток 110 (ФИГ. 3C) ограничивает направленное вверх перемещение приводной втулки 60. Пробка 111 в нижней части штока 110 упирается в нижнюю сторону пластины 112, когда приводная втулка 60 находится в верхней точке ее хода вверх. Одна или более спиральных пружин 113 расположены вокруг направляющего штока 94 и закреплены штифтом через направляющий шток 94. Другой направляющий блок 115 (виден на ФИГ. 3C) прикреплен к нижнему концу вертикального кронштейна 91 и также скользит по направляющему штоку 94 по мере того как приводная втулка 60 поднимается или опускается. Пружины 113 сжимаются направляющим блоком 115 и штифтом, когда приводная втулка 60 поднята. Пружины 113, таким образом, поджимают наполняющий клапан 50 в закрытое положение. Это обеспечивает безотказный закрытый признак, который будет автоматически закрывать клапан 50 в случае отключения питания. Оптическая метка 120 может быть прикреплена к поперечине 92 (ФИГ. 3E) и перемещаться в и из паза в оптическом датчике 121. Датчик 121 описан более подробно ниже в отношении ФИГ. 8A-8H.

[61] ФИГ. 4A местный вид в сечении по месту, обозначенному на ФИГ. 3A. Зажимы 56 и 57 и другие внешние компоненты наполняющего узла 10 не показаны, начиная с ФИГ. 4A. В сечении на ФИГ. 4A показаны впускная трубка 51, главный корпус 52, манжета 53 и приводная втулка 60. ФИГ. 4A показывает затвор 200 наполняющего клапана 50. Затвор 200 не показан в сечении на ФИГ. 4A.

[62] Затвор 200 включает в себя центральный стержень 201 и четыре магнитных приводных кольца 210a, 210b, 210c и 210d. Приводные кольца 210a-210d вместе называются «кольца 210»; произвольное одно из колец 210 в целом называется «кольцо 210». Аналогичное условие применяется в этом описании везде, где множество аналогичных или идентичных компонентов обозначены общей ссылочной позицией с последующей буквой.

[63] Как описано более подробно ниже, каждое из колец 210 включает в себя множество магнитов, которые ориентированы так, что отталкиваются от магнитов приводной втулки 60 и которые герметизированы внутри кожухов колец 210 из нержавеющей стали. Стержень 201 продолжается элементом 202 направляющей лопатки и концевым элементом 203. Элемент 202 направляющей лопатки прикреплен к стержню 201 резьбовым соединением 204 и к концевому элементу 203 резьбовым соединением 205. Когда наполняющий клапан 50 закрыт, и как показано на ФИГ. 4A, участок концевого элемента 203 опирается на внутренний край и уступ выпускного отверстия 49, для того чтобы предотвратить поток продукта через выпускное отверстие 49.

[64] ФИГ. 4B вид в сечении, аналогичный ФИГ. 4A, но наполняющий клапан 40 находится в открытом состоянии. Когда наполняющий клапан 50 открытый, и как показано на ФИГ. 4B, приводная втулка 60 поднята. Поскольку магниты приводной втулки 60 и приводных колец 210 отталкиваются, кольца 210 остаются отцентрированными относительно продольной центральной линии главной трубки 52. Как описано более подробно ниже, «магнитная пружина» образована магнитной силой магнитов в кольцах 210 и втулке 60. Эта пружина не показана сжатой на ФИГ. 4A. Поскольку затвор 200 магнитно соединен с втулкой 60, он перемещается вверх и вниз с втулкой 60. Когда затвор 200 перемещается вверх, концевой элемент 203 извлекается из отверстия 49, и продукт может вытекать из отверстия 49 в емкость, расположенную под манжетой 53.

[65] Как видно на ФИГ. 4A и 4B, канал течения через внутреннюю поверхность корпуса наполняющего клапана 50 является по существу прямым. В некоторых вариантах выполнения, выпускное отверстие 49 имеет ширину приблизительно 0,625 дюйма. В данном контексте, при описании размера отверстия или других каналов течения, «ширина» может являться диаметром, если отверстие или канал является круглым.

[66] ФИГ. 5A верхний вид в перспективе затвора 200, удаленного из наполняющего клапана 50. За исключением того, что указано ниже, приводные кольца 210 по существу идентичны друг другу. Каждое из колец 210b-201d включает в себя внутреннюю стенку 211 и внешнюю стенку 212, аналогичные внутренней стенке 211a и внешней стенке 212a кольца 210a. Каждое из колец 210 также включает в себя очищающий уступ 232, эти очищающие уступы описаны ниже. Как описано ниже в отношении ФИГ. 5D и 5E, магниты герметизированы в пространстве между внутренней стенкой 211 и внешней стенкой 212 каждого кольца 210. Кольца 210 соединены со стержнем 201 тремя радиальными лопатками 220. В показанном варианте выполнения, каждая из лопаток 220 является сплошной и продолжается по всей длине колец 210. Лопатки 220 могут равномерно отстоять друг от друга, то есть углы между смежными лопатками 220 могут составлять 120°. Лопатки 220 и внутренние стенки 212 колец 210, таким образом, образуют три 120° сектора 221 равного размера. ФИГ. 5B вид сверху затвора 200. В по меньшей мере некоторых вариантах выполнения, секторы 221 имеют такие размеры, что 10 мм кубические включения могут проходить.

[67] ФИГ. 5C вид снизу в перспективе затвора 220. Элемент 202 направляющей лопатки включает в себя три радиально продолжающиеся лопатки 208, которые помогают выпрямить поток напитка, выдаваемого через наполняющий клапан 50. Концевой элемент 203 включает в себя круглую пробку 224, которая уплотняет выпускное отверстие 49 манжеты 53. Терминальный конец 225 элемента 203 пробки имеет такие размеры, чтобы продолжаться через выпускное отверстие 49. Во время закрытия клапана 50, терминальный конец 225 обеспечивает сдвигающее усилие, чтобы отсекать включения, которые могут быть захвачены в щели выпускного отверстия 49, для того чтобы обеспечить чистое прерывание [потока]. Это позволяет исключить выделение фрагментов из закрытого выпускного отверстия 49, которые фрагменты будут нежелательны при операциях горячего наполнения или асептического наполнения. Как описано более подробно ниже, терминальный конец 225 может быть частично расположен в выпускном отверстии 49 во время работы с низким расходом, для того чтобы уменьшить поток продукта и предотвратить переполнение и улучшить точность наполнения.

[68] ФИГ. 5D вид в сечении затвора 200 по месту, обозначенному на ФИГ. 5B. Как показано выше, и как видно на ФИГ. 5D, лопатки 220 продолжаются на длину всех четырех приводных колец 210. Каждая лопатка 220 включает в себя небольшие углубления в пространствах между двумя смежными кольцами 210. Как видно на ФИГ. 5D, и как дополнительно описано ниже в отношении ФИГ. 5G, внутренняя стенка 211 каждого кольца 210 включает в себя верхний фланец 228 и нижний фланец 227. Очищающий уступ 232 каждого кольца 210 продолжается наружу из его верхнего фланца 228. Магниты 230 расположены в пространствах между внутренними стенками 211, их соответствующими фланцами 227 и 228 и внешними стенками 212.

[69] Конструкция магнитов 230 в кольцах 210 дополнительно показана на ФИГ. 5E. ФИГ. 5E вид сбоку в перспективе затвора 200, причем некоторые элементы не показаны. Внешняя стенка 212a и магниты 230 были удалены из кольца 210a, чтобы показать наружный торец 231a внутренней стенки 211a и внутренний край нижнего фланца 227a. Внешние стенки 212b и 212c колец 210b и 210c были удалены, чтобы показать магниты 230. Магниты 230 расположены аналогичным образом в кольцах 210a и 210d.

[70] ФИГ. 5F вид сверху затвора 200 внутри главной трубки 52, причем не показаны другие элементы наполняющего клапана 50. ФИГ. 5G увеличенный местный вид в сечении по месту, обозначенному на ФИГ. 5F. Каждое приводное кольцо 210 включает в себя магниты 230, расположенные в три пояса. Каждый пояс включает в себя четыре концентрические вспомогательные пояса отдельных магнитов 230. Как видно на ФИГ. 5E, каждый из магнитов 230 продолжается только по небольшому сектору периметра приводного кольца 210. Магниты 230 в поясе расположены торец к торцу, для того чтобы описывать кольцо 210.

[71] ФИГ. 5G также показывает дополнительный подробный вид очищающих уступов 232. Зазор между кольцами 210 и внутренней стенкой главной трубки 52 сужен в областях очищающих уступов 232, для того чтобы предотвратить попадание семян или других включений в пространство между главной трубкой 52 и кольцом 210. В некоторых вариантах выполнения, зазор между внешним краем очищающего уступа 232 и внутренней стенкой главной трубки 52 составляет приблизительно 0,01 дюйма. Зазор между внешними сторонами колец 210 (на внешних сторонах внешних стенок 212) и внутренней стенкой главной трубки 52 может иметь такие размеры, чтобы предотвращать защемление семян или других небольших включений между приводным кольцом 210 и внутренней стенкой главной трубки 52. В по меньшей мере некоторых вариантах выполнения, этот зазор может составлять приблизительно 0,049 дюйма.

[72] Верхние торцы очищающих уступов 232 наклонены вниз по направлению к центру колец 210 под углом α. Эти наклоненные вниз торцы помогают направить включения по направлению к центру затвора 200 во время хода затвора 200 вверх и, в то время как продукт протекает по главной трубке 52 и через затвор 200. В некоторых вариантах выполнения, нижние торцы нижних фланцев 227 могут быть наклонены вверх по направлению к центру кольца под углом β. Эти наклоненные вверх торцы помогают направлять включения по направлению к центру затвора 200 во время хода затвора 200 вниз. В некоторых вариантах выполнения каждый из α и β может составлять приблизительно 6 градусов. Очищающий уступ 232a самого верхнего кольца 210a может дополнительно включать в себя выступ 234. Верхний торец выступа 234 может быть наклонен вниз по направлению к центру затвора 200 под существенно более острым углом.

[73] Как дополнительно видно на ФИГ. 5G, внешние стенки 212 колец 210 относительно тонкие. В некоторых вариантах выполнения, внешние стенки 212 выполнены из упрочненной аустенитной нержавеющей стали 316L толщиной 0,006 дюйма и со слабым магнитным притяжением. Тонкие элементы, которые образуют стенки 212, используются в твердом состоянии, чтобы облегчить сборку. Тонкость стенок 212 увеличивает зазор между стенками 212 и внутренней стенкой главно