自负吸的三级灌装阀的制作方法与工艺

本发明涉及一种液体灌装设备的灌装阀，具体涉及一种具有自负吸功能的三级灌装阀。

背景技术：
目前在国内外包装领域的液体定量灌装设备中，灌装阀的结构始终是决定灌装质量、灌装精度和灌装速度的重要环节。为了满足灌装速度和灌装精度的双重要求，大多采用大、小流量切换的双速灌装模式，大流量保证灌装速度，小流量保证灌装精度；并且小流量都是靠调整阀芯与阀口之间的缝隙δ大小形成的。现有灌装阀的缺陷是：1、灌装速度与灌装精度之间存在矛盾，大、小流量相互制约：大流量通径为π·D2/4；小流量通径为π·D·δ，为了保证灌装速度，通常靠增大阀口的通径来实现，而为了保证灌装精度，又要保证小流量的通径不变，则只能减小阀芯与阀口的缝隙δ，当缝隙δ很小时会产生很多问题：第一，在每次动作中缝隙δ的微小变化都会影响到灌装精度；第二，会加大流量切换过程中的压力变化，产生侧向喷溅；第三，若灌装设备具有多个灌装阀，阀芯与阀口的缝隙无法调整到完全一致。这样整个灌装设备的灌装精度很难保证，使系统不能稳定运行。2、关阀后物料滴漏问题：阀芯和阀口周围残留的液体物料最终凝聚到阀芯下端滴漏，物料滴漏到包装桶内会影响灌装精度；滴漏到包装桶外会污染包装桶，这是液体灌装领域难以解决的问题，传统的解决办法是加接料盘或者负吸装置。第一，增加接料盘能够收集大部分滴漏的液体物料，但不能完全避免，而且接料盘的伸出、回缩等动作会大大影响灌装速度，另外在某些旋转称重式灌装机上，由于结构空间的限制无法加装接料盘；第二，增加负吸装置虽然能够在保证灌装速度的同时解决滴漏问题，但目前的负吸装置都是在灌装阀中心设一通孔，在灌装阀外部设计一套负压抽吸系统，将关阀后灌装头的残留液料吸走，这种方式使灌装阀结构复杂，且负吸出的物料也会造成浪费。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种自负吸的三级灌装阀，该灌装阀能够解决大小流量相互制约、流量切换过程的物料侧向喷溅问题，提高小流量的稳定性，提高灌装精度；同时能够解决物料滴漏问题，降低了维护成本和物料浪费。一种自负吸的三级灌装阀，包括从外到内的外阀、内阀和负吸阀，三个阀套装在一起，公用一个阀杆，阀杆顶端连接双行程气缸，气缸支座与外阀的上阀体顶端连接；外阀的上阀体与下阀体组成外阀腔；内阀腔体、内阀口及导向套、负吸腔体组成内阀腔；负吸杆与负吸腔体内下部组成负吸腔；导向套带着内阀腔体和内阀口可以在下阀体内移动；负吸腔体上端与阀杆下端固定连接，并可以在导向套内移动；负吸杆穿过负吸腔体，可以在其内部移动；阀杆与上阀体之间装有外阀复位弹簧；阀杆与导向套之间装有内阀复位弹簧，阀杆与负吸杆之间装有负吸阀复位弹簧。所述外阀的上阀体与下阀体用卡箍连接，二者之间有密封圈；上阀体侧面有进料口；下阀体下端有锥形物料出口。所述阀杆上端在外阀腔外，通过浮动接头与双行程气缸杆连接；阀杆下端在外阀腔内，并有凸缘支撑外阀复位弹簧和内阀复位弹簧；外阀腔体上端与阀杆之间有V型密封圈，通过密封压环和密封底环以及锁紧螺母固定该V型密封圈。所述阀杆下端有导流孔与负吸腔体上部连通；负吸杆最下端有毛细导流孔直接与负吸腔连通。所述导向套下端有限位板，限位板与负吸腔体下端固定连接。所述负吸杆上部为U形，U形槽内装有负吸弹簧，外侧与负吸腔体内侧有密封圈和导向环；负吸杆中部为直杆，从负吸腔体下端伸出，二者之间有密封圈和导向环；负吸杆下部为锥面和导向直杆。所述内阀口是三级负吸阀的中间密封体，它与内阀腔体螺纹连接，外形为锥体，中间下端为小流量孔，其外锥面与下阀体内锥面形成密封面；内锥面与负吸杆下端的外锥面形成密封面。所述导向套上端有凸缘，用于定位内阀复位弹簧；中间环形面有通孔，用于阀内液体流通；下端有凹槽，用于定位内阀腔体。所述内阀腔体的外壁上有通孔，用于外阀腔内的液体与内阀腔内的液体相通。本发明的有益效果如下：本发明的灌装阀由三个阀套装在一起，大小流量互不干涉，小流量通径稳定，液注不跑偏，提高了灌装精度，避免了流量切换和关阀过程的物料侧向喷溅现象；负吸阀设置在灌装阀内部使阀体结构紧凑，并能有效防止液体物料滴漏现象，吸进负吸腔的物料在下次灌装开阀时又排回物料流，降低了维护成本和物料浪费。附图说明图1是本发明所述的三级灌装阀的结构示意图；1-下阀体2-内阀口3-内阀腔体4-负吸杆5-限位板6-导向套7-负吸腔体8-阀杆9-上阀体10-密封底环11-V型密封圈12-密封压环13-锁紧螺母14-气缸支座15-双行程气缸16-浮动接头17-外阀复位弹簧18-内阀复位弹簧19-负吸阀复位弹簧20-导向环21-密封圈22-卡箍图2为图1所示灌装阀的开阀大流量状态示意图；图3为图1所示灌装阀的开阀小流量状态示意图；图4为图1所示灌装阀的关阀时负吸起点状态示意图；图5为图1所示灌装阀的关阀时负吸终点状态示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明要求保护的范围。如图1所示，灌装阀和气缸支座都固定安装在灌装机上，外阀体最上端的外圆有凹槽，气缸支座的内侧卡在凹槽内支撑灌装阀，外侧用螺钉固定在灌装机上，双行程气缸用螺钉固定在气缸支座上，气缸杆通过浮动接头与阀杆顶端连接，浮动接头可以降低二者的同轴性，气缸杆可以驱动阀杆上下升降而开阀、关阀。灌装阀内三个复位弹簧使灌装阀完成开阀、关阀及负吸任务，外阀复位弹簧的压缩力和刚度远大于内阀复位弹簧和负吸复位弹簧，保证气缸断气时外阀复位弹簧足以克服另外两个弹簧的压缩力而使灌装阀处于密封状态。导向套的上端有凸缘，用于定位内阀复位弹簧；其中间环形面有多个通孔，用于阀内液体流通；其下端有凹槽，用于定位内阀腔体。内阀腔体的外壁上有多个通孔，用于外阀腔内的液体与内阀腔内的液体相通。本发明提供的一种自负吸的三级灌装阀的工作原理如下：物料从上阀体的进料口进入灌装阀，当包装桶到位进行灌装时，双行程气缸全程退回，带动阀杆上升到最高位进行大流量灌装。如图2所示。开阀时，阀杆带动负吸阀和内阀上升，负吸阀复位弹簧和内阀复位弹簧全部处于伸展复位状态，内阀口的内、外密封锥面全部脱离，内阀、外阀全处于打开状态；而开阀瞬间，负吸阀复位弹簧的伸展复位使负吸杆在负吸腔体内下移，将负吸腔内的液体顺着负吸杆中心的毛细孔排出，与物料流一起从出料口流出；当灌装达到整个灌装量的95％时，关闭大流量进入小流量灌装状态。如图3所示。双行程气缸行程到中位，带动阀杆下降，内阀口进入下阀体的出料口，它的外锥面与下阀体的内锥面贴合密封，关闭大流量，物料只能从内阀口中心的小流量出口排出；当小流量灌装达到灌装设定量时关阀。如图4、图5所示。双行程气缸继续伸出，带动阀杆下降，外阀复位弹簧伸展复位，内阀复位弹簧压缩，内部负吸阀下降，负吸杆进入内阀口的出料口，它的外锥面与内阀口的内锥面贴合密封，此时处于关阀时的负吸起点，如图4所示；阀杆继续下降，负吸阀复位弹簧压缩，负吸杆在负吸腔体内部上移，负吸腔体积增大，腔内的负压将灌装阀头的残留液体顺着负吸杆中心的毛细孔吸入负吸腔。当双行程气缸全程伸出时处于关阀时的负吸终点，如图5所示。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专利技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。