一种时间压力法灌装系统

1.一种时间压力法灌装系统，包括灌装结构（1）、恒压装置（2）、控制阀（3）、分配管（4）及软管（5），其特征在于：恒压装置（2）连接分配管（4），在分配管（4）上设有控制阀（3），分配管（4）通过不同的软管（5）连接灌装结构（1）上不同的带有金属膜片的隔膜阀（2-13），其中：
灌装结构（1）包括多个结构相同的灌装机构，每个灌装机构包括带有金属膜片的隔膜阀（1-13）、可快速拆卸的转接接头（1-4）、顶杆（1-3）、驱动轴（1-5）、安装板（1-6）、固定底座（1-1）及固定接头（1-2），固定底座（1-1）及固定接头（1-2）固定在安装板（1-6）上，隔膜阀（1-13）可拆卸地固接在转接接头（1-4）上，转接接头（1-4）与固定接头（1-2）可拆卸连接，顶杆（1-3）设于转接接头（1-4）及固定接头（1-2）内，驱动轴（1-5）的端部伸入固定接头（1-2）内与顶杆（1-3）相连，驱动轴（1-5）在驱动机构的驱动下带动顶杆（1-3）前进及后退，顶杆（1-3）前进到位后，其端部抵住隔膜阀（1-13）的金属膜片使得隔膜阀（1-13）关闭，顶杆（1-3）后退时，隔膜阀（1-13）的金属膜片在自身弹性作用下复位使得隔膜阀（1-13）开启，通过控制顶杆（1-3）后退的距离来控制隔膜阀（1-13）的开度；
所述恒压装置（2）包括缓冲罐及与其相连的补压排压部件，缓冲罐包括上下布置的下罐体（2-1）及上罐体（2-2），下罐体（2-1）与上罐体（2-2）对接后通过卡箍（2-4）形成罐体，在下罐体（2-1）与上罐体（2-2）的对接面上设有密封圈（2-3），补液管（2-11）的一端伸入罐体内，其另一端露于罐体外，喷淋装置（2-12）设于上罐体（2-2）内，喷淋装置（2-12）的输入口露于罐体（2-2）外，上罐体（2-2）与补压排压部件相连通，下罐体（2-1）的底部与灌装管道（2-5）相连通，在灌装管道（2-5）上设有用于获取灌装压力的灌装压力传感器（2-21）；
补压排压部件包括补压排压管，补压排压管的一端与上罐体（2-2）相连通，另一端连接过滤器（2-24）的输出端，在补压排压管上设有用于获取罐内压力的罐内压力传感器（2-22）及卫生级手动隔膜阀（2-23），过滤器（2-24）具有两路输入，一路连接高频补压阀（2-25），另一端则连接高频排压阀（2-26），在正常灌装过程中，若灌装压力低于配方所需压力值时，高频补压阀（2-25）开启，洁净压缩空气或者氮气通过过滤器（2-24）后进入罐体，使得灌装压力上升，若灌装压力高于配方所需压力值时，则高频排压阀（2-26）开启，罐体内压力降低。
2.如权利要求1所述的一种时间压力法灌装系统，其特征在于：在所述转接接头（1-4）与所述固定接头（1-2）相互对接的对接面上设有密封圈（1-14），在所述固定接头（1-2）与所述固定底座（1-1）的对接面上设有第一隔离密封圈（1-11），在所述固定底座（1-1）与机架的安装面上设有第二隔离密封圈（1-12），在所述固定接头（1-2）的内壁上设有一圈动密封沟槽（1-15），套在所述驱动轴（1-5）外的动密封圈位于动密封沟槽（1-15）内。
3.如权利要求1所述的一种时间压力法灌装系统，其特征在于：所述驱动机构包括伺服电机（1-23），伺服电机（1-23）的输出轴通过高精度联轴器（1-25）与丝杠（1-26）相联结，由丝杠（1-26）带动所述驱动轴（1-5）前进及后退。
4.如权利要求1所述的一种时间压力法灌装系统，其特征在于：所述隔膜阀（1-13）中的金属膜片选用具有高耐久性弹性的金属膜片。
5.如权利要求1所述的一种时间压力法灌装系统，其特征在于：所述隔膜阀（1-13）选用可耐高温的隔膜阀。
6.如权利要求1所述的一种时间压力法灌装系统，其特征在于：所述喷淋装置（2-12）选用喷淋球。
7.如权利要求1所述的一种时间压力法灌装系统，其特征在于：通过所述灌装压力传感器（2-21）获得的灌装压力与所述罐内压力传感器（2-22）获得的罐内压力之间的差值判断通过所述补液管（2-11）输入罐体内的液体的高度。
8.如权利要求1所述的一种时间压力法灌装系统，其特征在于：在所述下罐体（2-1）的底部设有用于对所述罐体形成支撑的固定支腿（2-6）。
9.如权利要求1所述的一种时间压力法灌装系统，其特征在于：在所述下罐体（2-1）上设有装配温度传感器的温度监控口（2-27），由温度传感器实时检测所述罐体内的液体的温度。
10.如权利要求1所述的一种时间压力法灌装系统，其特征在于：所述高频补压阀
（2-25）及所述高频排压阀（2-26）均选用高频高响应阀门。

一种时间压力法灌装系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于灌装联动线中的时间压力法灌装系统，属于食品、医药、化妆品包装设备技术领域。\n背景技术\n[0002] 在现有灌装结构中，一般采用柱塞式灌装、蠕动泵灌装、时间压力法灌装三种灌装方式。如申请号为CN200720110152，名称为《柱塞式定量灌装装置》的中国专利公开了一种采用柱塞式灌装的装置，包括固定于机架内的步进电机和由步进电机通过传动机构带动旋转的转盘，转盘上装有可调整位置的下摆块，下摆块连接柱塞，转盘转动带动柱塞做往复直线运动，柱塞本体固定在柜体上，柱塞经三通分别连接进料管和出料管，出料管连接注料嘴，灌装物料由进料管通过三通的下单向阀进入柱塞内腔，柱塞向上运动时将柱塞内腔的物料挤出通过三通的上单向阀，经由出料管送至注料嘴，步进电机及柱塞由电路控制工作。\n[0003] 如申请号为CN200510043602，名称为《药液高速灌装机》的中国专利公开了一种采用蠕动泵灌装的装置，用于制药行业药液的灌装，包括分瓶盘、药瓶输送轨道、灌装螺旋轨道、压塞螺旋轨道和压塞机构，与压塞螺旋轨道相对应设有连接在蠕动泵上的灌装胶管，其特征在于灌装胶管有4-40根，灌装胶管架设在胶管架上，每个胶管的灌装管口与灌装药瓶位相对应，胶管架连接在与药瓶输送轨道一致的往复移动装置上；分瓶盘、药瓶输送轨道、灌装螺旋轨道、压塞轨道和压塞机构中的药瓶位有并列的两列式。\n[0004] 如申请号为CN201120420551，名称为《灌装系统》的中国专利公开了一种采用时间压力法灌装的装置，包括气动灌装阀、压力恒定罐、换向阀和自动控制器，气动灌装阀通过第一管路与压力恒定罐连通，气动灌装阀通过第二管路与灌装容器连通；换向阀分别与气动灌装阀和自动控制器电连接，换向阀通过第三管路与气动灌装阀连通，换向阀通过第四管路与一个压缩气体源连通；时间压力法定量灌装系统还包括一个真空泵，真空泵通过第五管路与换向阀连通。\n[0005] 以上三种灌装方式均有不足之处：柱塞式灌装无法实现在位灭菌(英文简称为SIP)；蠕动泵成本较高，且用于多头灌装时难度较大；时间压力法灌装的特点为灌装速度快、装置结构简单，但是由于微压控制难度较大，同时灌装压力的波动对灌装量的稳定影响很大，对于小剂量灌装精度较低，目前时间压力法灌装主要用于大剂量灌装。\n发明内容\n[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于灌装联动线中的时间压力法灌装系统同时可实现离线清洗(英文简称为SOP)/SIP兼容，对于0.1-20ml中的剂量可以无需更换任何设备，并可实现灌装区域与驱动部分的完全隔离，同时通过提高控制缓冲罐内的微压控制精度进而满足灌装精度。\n[0007] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种时间压力法灌装系统，包括灌装结构、恒压装置、控制阀、分配管及软管，其特征在于：恒压装置连接分配管，在分配管上设有控制阀，分配管通过不同的软管连接灌装结构上不同的带有金属膜片的隔膜阀，其中：\n[0008] 灌装结构包括多个结构相同的灌装机构，每个灌装机构包括带有金属膜片的隔膜阀、可快速拆卸的转接接头、顶杆、驱动轴、安装板、固定底座及固定接头，固定底座及固定接头固定在安装板上，隔膜阀可拆卸地固接在转接接头上，转接接头与固定接头可拆卸连接，顶杆设于转接接头及固定接头内，驱动轴的端部伸入固定接头内与顶杆相连，驱动轴在驱动机构的驱动下带动顶杆前进及后退，顶杆前进到位后，其端部抵住隔膜阀的金属膜片使得隔膜阀关闭，顶杆后退时，隔膜阀的金属膜片在自身弹性作用下复位使得隔膜阀开启，通过控制顶杆后退的距离来控制隔膜阀的开度。\n[0009] 优选地，在所述转接接头与所述固定接头相互对接的对接面上设有密封圈，在所述固定接头与所述固定底座的对接面上设有第一隔离密封圈，在所述固定底座与机架的安装面上设有第二隔离密封圈，在所述固定接头的内壁上设有一圈动密封沟槽，套在所述驱动轴外的动密封圈位于动密封沟槽内。\n[0010] 优选地，所述驱动机构包括伺服电机，伺服电机的输出轴通过高精度联轴器与丝杠相联结，由丝杠带动所述驱动轴前进及后退。\n[0011] 优选地，所述隔膜阀中的金属膜片选用具有高耐久性弹性的金属膜片。\n[0012] 优选地，所述隔膜阀选用可耐高温的隔膜阀。\n[0013] 优选地，所述恒压装置包括缓冲罐及与其相连的补压排压部件，缓冲罐包括上下布置的下罐体及上罐体，下罐体与上罐体对接后通过卡箍形成罐体，在下罐体与上罐体的对接面上设有密封圈，补液管的一端伸入罐体内，其另一端露于罐体外，喷淋装置设于上罐体内，喷淋装置的输入口露于罐体外，上罐体与补压排压部件相连通，下罐体的底部与灌装管道相连通，在灌装管道上设有用于获取灌装压力的灌装压力传感器；\n[0014] 补压排压部件包括补压排压管，补压排压管的一端与上罐体相连通，另一端连接过滤器的输出端，在补压排压管上设有用于获取罐内压力的罐内压力传感器及卫生级手动隔膜阀，过滤器具有两路输入，一路连接高频补压阀，另一端则连接高频排压阀，在正常灌装过程中，若灌装压力低于配方所需压力值时，高频补压阀开启，洁净压缩空气或者氮气通过过滤器后进入罐体，使得灌装压力上升，若灌装压力高于配方所需压力值时，则高频排压阀开启，罐体内压力降低。\n[0015] 优选地，所述喷淋装置选用喷淋球。\n[0016] 优选地，通过所述灌装压力传感器获得的灌装压力与所述罐内压力传感器获得的罐内压力之间的差值判断通过所述补液管输入罐体内的液体的高度。\n[0017] 优选地，在所述下罐体的底部设有用于对所述罐体形成支撑的固定支腿。\n[0018] 优选地，在所述下罐体上设有装配温度传感器的温度监控口，由温度传感器实时检测所述罐体内的液体的温度。\n[0019] 优选地，所述高频补压阀及所述高频排压阀均选用高频高响应阀门。\n[0020] 本发明的优点在于：\n[0021] 1、灌装结构中驱动轴通过顶杆压紧隔膜阀中的金属膜片来实现关闭，当需要开启时顶杆不施加任何驱动力并退后一定的距离，金属膜片通过自身弹性来实现开启。顶杆退后的距离即为隔膜阀开启的距离，该距离可以实现精确调节，来达到精确调节隔膜阀开度的目的。\n[0022] 2、灌装结构中固定接头与转接头可通过标准卡箍来实现快速拆装，便于维修。可实现SIP/SOP的兼容，降低存在于灌装机中的清洁风险。\n[0023] 3、灌装结构中采用密闭工艺过程结构设计，可以完全避免产生污染和交叉污染，在进行隔膜阀的拆装、更换时也能达到完全隔离的效果，在最大程度上满足GMP的要求。\n[0024] 4、由于灌装结构中驱动杆的距离调节范围很大，在搭配合适大小的隔膜阀后，可实现大范围灌装量的通用性。\n[0025] 5、恒压装置对于微压控制的精度高，灌装压力变化小。\n[0026] 6、恒压装置中所有部件均通过快接卡箍固定，连接部分均由密封圈保护，既能防止产生污染和交叉污染，也能实现SOP。\n[0027] 7、恒压装置中的灌装压力采用缓冲罐底部与灌装针的连接部分的压力值，更加真实的反映出灌装时药液压力，防止因液面高度变化对于灌装压力的影响。\n[0028] 8、恒压装置中无需液位检测设备，缓冲罐中的液位通过差压法结合滤波程序得到，该方法不会存在于液位计中的盲端部分，对于缓冲罐中的药液能够全部监控，进而对残液能够进行完全灌装或者进行其他处理。\n[0029] 9、恒压装置设置有温度检测口，对于部分药液可配置温度传感器，当温度变化时，对药液密度等相关参数进行修正进而保证灌装精度。\n附图说明\n[0030] 图1为本发明的结构示意图；\n[0031] 图2为本发明的轴向视图；\n[0032] 图3为本发明中灌装结构示意图；\n[0033] 图4为本发明中恒压装置的剖视图；\n[0034] 图5为本发明中恒压装置的结构示意图；\n[0035] 图6为本发明中恒压装置的轴向视图。\n具体实施方式\n[0036] 为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。\n[0037] 如图1所示，本发明提供的一种灌装系统，包括灌装结构1、恒压装置2、控制阀3、分配管4及软管5，恒压装置2连接分配管4，在分配管4上设有控制阀3，分配管4通过不同的软管5连接灌装结构1上不同的带有金属膜片的隔膜阀2-13。在恒压装置2中工况达到灌装要求时，自动开启控制阀3，进而开始灌装。\n[0038] 如图3所示，在本实施例中，灌装结构，包括带有金属膜片的隔膜阀1-13，在本实施例中，该隔膜阀1-13选用可耐温150℃的隔膜阀，完全满足SIP的要求，其金属膜片具有高耐久性弹性，还包括转接接头1-4、顶杆1-3、驱动轴1-5、安装板1-6、固定底座1-1及固定接头1-2。\n[0039] 安装板1-6固定在下支撑板1-27上，在下支撑板1-27的上方有防尘盖板1-21，在下支撑板1-27与防尘盖板1-21之间安装丝杠1-26，伺服电机1-23的输出轴通过高精度联轴器1-25与丝杠1-26相联结，由伺服电机1-23提供高精度的转动，其固定在转接法兰\n1-24上。丝杠1-26在伺服电机1-23的驱动下带动驱动轴1-5前进及后退。固定底座1-1及固定接头1-2固定在安装板1-6上，在固定接头1-2与固定底座1-1的对接面上设有第一隔离密封圈1-11，在固定底座1-1与机架对接的对接面上开有一圈密封圈用槽，第二隔离密封圈1-12位于该密封圈用槽内实现固定底座1-1与机架之间的隔离密封。转接接头\n1-4连接在固定接头1-2的端部，转接接头1-4与固定接头1-2之间可通过标准卡箍来实现拆装，在转接接头1-4与固定接头1-2相互对接的对接面上设有密封圈1-14。隔膜阀1-13固接在转接接头1-4上从而能够进行SIP，若通过标准卡箍将隔膜阀1-13从转接接头1-4上拆卸下来后，能够进行SOP。\n[0040] 顶杆1-3位于转接接头1-4及固定接头1-2内，驱动轴1-5的端部伸入固定接头\n1-2内与顶杆1-3相连，在固定接头1-2的内壁上设有一圈动密封沟槽1-15，套在驱动轴\n1-5外的动密封圈位于动密封沟槽1-15内。驱动轴1-5在驱动机构的驱动下带动顶杆1-3前进及后退，顶杆1-3前进到位后，其端部抵住隔膜阀1-13的金属膜片使得隔膜阀1-13关闭，当需要开启隔膜阀1-13时，顶杆1-3不施加任何驱动力并后退一定距离，此时，隔膜阀\n1-13的金属膜片在自身弹性作用下复位使得隔膜阀1-13开启。顶杆1-3退后的距离即为隔膜阀1-13开启的开度，由于伺服电机1-23可以实现精确调节，因此可以达到精确调节隔膜阀1-13的开度的目的。\n[0041] 在本实施例中，通过隔膜阀1-13的快速拆卸，进而实现SIP/SOP的兼容，降低存在于灌装机中的清洁风险。由于有防尘盖板1-21，对于驱动部分也有很好的保护作用。\n[0042] 在本实施例中，所有部件均采用密闭工艺过程结构设计，对于动力驱动区及灌装区可实现完全隔离，可以完全避免产生污染和交叉污染。由于在结构中加工有动密封沟槽\n1-15，在其中加入动密封圈后，进而在进行隔膜阀1-13的拆装、更换时也能达到完全隔离的效果，在最大程度上满足GMP的要求。同时由于顶杆1-3的距离调节范围很大，在搭配合适大小的隔膜阀后，可实现大范围灌装量(0.1-20ml)的通用性。\n[0043] 如图4至图6所示，恒压装置2包括缓冲罐及与其相连的补压排压部件，缓冲罐包括上下布置的下罐体2-1及上罐体2-2，下罐体2-1与上罐体2-2对接后通过卡箍2-4形成罐体，在下罐体2-1与上罐体2-2的对接面上设有密封圈2-3。补液管2-11的一端伸入罐体内，其穿过上罐体2-2后一直伸入下罐体2-1内，补液管2-11深入罐体内，以防止补液过程中的飞溅及泡沫产生，补液管2-11的另一端露于罐体外，喷淋装置2-12设于上罐体2-2内，喷淋装置2-12的输入口露于罐体外，在本实施例中，喷淋装置2-12选用CIP/SIP喷淋球。补压排压部件与上罐体2-2相连通。下罐体2-1的底部与灌装管道2-5相连通，在灌装管道2-5上设有用于获取灌装压力的灌装压力传感器2-21。在下罐体2-1上还设有装配温度传感器的温度监控口2-27，由温度传感器实时检测罐体内的液体的温度，对于部分药液而言，需要装备温度传感器，并通过程序处理，以消除温度变化对于药液密度的影响，进而保证灌装精度。在下罐体2-1的底部设有用于对罐体形成支撑的固定支腿2-6。\n[0044] 补压排压部件包括补压排压管，补压排压管的一端与上罐体2-2相连通，另一端连接过滤器2-24的输出端，在补压排压管上设有用于获取罐内压力的罐内压力传感器\n2-22及卫生级手动隔膜阀2-23，过滤器2-24具有两路输入，一路连接高频补压阀2-25，另一端则连接高频排压阀2-26，高频补压阀2-25及高频排压阀2-26均选用高频高响应阀门，在正常灌装过程中，若灌装压力低于配方所需压力值时，高频补压阀2-25开启，洁净压缩空气或者氮气通过过滤器2-24后进入罐体，使得灌装压力上升，若灌装压力高于配方所需压力值时，则高频排压阀2-26开启，罐体内压力降低。\n[0045] 通过灌装压力传感器2-21获得的灌装压力与罐内压力传感器2-22获得的罐内压力之间的差值判断通过补液管2-11输入罐体内的液体的高度。\n[0046] 本实施例提供的装置中的所有部件可耐高温，能够进行SIP，且所有部件均通过快接卡箍固定，可快速拆装，实现SOP。\n[0047] 恒压装置2的工作原理为：当开始灌装工作前，从配料系统的药液通过一定压力从输送管道经补液管恒压装置2-11进入罐体，由于罐体内药液不断上升，灌装压力传感器\n2-21与罐内压力传感器2-22的压力差越来越大，罐体中的液位通过差压法结合滤波程序得到，该方法不会存在于传统液位计中的盲端部分，对于罐体中的药液能够全部监控，进而对残液能够进行完全灌装或者进行其他处理。当到达工作高度时，停止补液，此时如果灌装压力低于配方所需压力值时，高频补压阀25开启，洁净压缩空气或者氮气通过过滤器2-24后进入罐体，使得灌装压力上升，如果灌装压力高于配方所需压力值时，高频排压阀2-26开启，罐内压力降低。两个阀门在正常灌装中频繁开启和关闭，使得罐内的压力保持动态的平恒。\n[0048] 对于部分药液，由于工艺要求或者其他影响，在灌装过程中可能会产生温度的变化，该类型在使用压力平恒装置时需要在温度监控口2-27装配温度传感器，通过对缓冲罐内药液的温度实时反馈，在程序中对因温度变化而改变的药液密度等相关参数进行修正进而保证灌装精度。\n[0049] 本装置在进行SIP时，由于所有设备均为卫生级耐高温设备，可直接将用于CIPSIP的公用工程接入CIPSIP喷淋球即可。由于各部件连接均采用快接方式，亦可实现SOP。