一種灌裝閥用活塞的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種灌裝閥用活塞，它包括殼體、底座、連接件、彈性支撐體，殼體為半封閉式一體結構、其開口部位設置在遠離需要灌裝作業時提供密封作用的部位、遠離需要清洗作業時提供導流作用的部位，故在殼體與底座結合形成一體結構后產生的唯一的縫隙不影響灌裝作業、不影響清洗作業；殼體表面為連續的、無縫的結構。所以，本發明采用一體式殼體以及連接位置即縫隙遷移至合理部位的技術方案，完全消除了現有技術中因為縫隙存在于灌裝作業范圍導致的衛生隱患和清洗不便的問題。
【專利說明】
一種灌裝閥用活塞
技術領域
[0001]本發明涉及一種灌裝閥用活塞。
【背景技術】
[0002]在活塞式計量灌裝閥領域，灌裝閥中包括了閥體和位于閥體內部的轉閥、活塞。例如2010年7月7日公開的公開號為CN101767760A的中國專利，公開了一種食品灌裝進料和出料的切換閥，在給閥中活塞直線往復運動并與閥芯的轉動過程，實現物料的輸送目的。如圖1所示，現有技術中，活塞式計量灌裝閥使用的活塞都為分離部件組裝的結構，包括上蓋24、第一密封圈25、支撐塊26、第二密封圈27、底蓋28，上蓋24設有圓盤狀的部位和凸出在圓盤狀部位的連接部位，底蓋28固定安裝在上蓋24的連接部位處，第一密封圈25、支撐塊26、第二密封圈27被夾在它們中間。最終形成的活塞結構在兩個密封圈所在位置獲得用于與閥體密封連接的部位，受到密封圈兩側連接后必定形成縫隙的原因的影響，在該密封部位表面排列著至少四道環形縫隙，而且縫隙所在位置涉及灌裝作業范圍即灌裝時物料流經縫隙處。如此之多的縫隙嚴重制約了該活塞式計量灌裝閥的使用范圍，尤其是對于衛生潔凈程度較高的無菌灌裝領域，縫隙勢必產生衛生隱患，最為突出的問題是即使采取清洗措施來消除衛生隱患，仍然會存在清洗不便的諸多弊端。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是如何消除活塞表面的縫隙對灌裝操作的影響，由此提供一種能夠在灌裝作業范圍呈表面連續的、無縫的灌裝閥用活塞。
[0004]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:該灌裝閥用活塞包括殼體、底座、連接件、彈性支撐體，所述殼體為一體式結構、所述殼體設有主體部位和彈性部位，所述主體部位包括導流部位和受力部位，所述導流部位呈扁平狀結構、所述受力部位呈管狀結構，所述導流部位的外側設有導流面1、內側的中間位置與受力部位的一端連接，所述殼體在主體部位的橫截面呈T形，所述連接件為螺栓、連接件設有凸緣，所述連接件固安裝在受力部位上，所述連接件的中心線與殼體中心線重合，所述彈性部位呈管狀結構，所述彈性部位分布在導流部位的邊緣且與受力部位一起位于導流部位的內側，所述彈性部位的外表面與導流面I連貫，所述彈性部位包括密封部位、塑形部位，所述密封部位的一側與導流部位連接、所述密封部位的另一側與塑形部位連接，所述密封部位外表面設有圍繞殼體中心線分布的凸起，所述殼體在凸起處的外徑最大，所述塑形部位的內表面設有限位面，所述密封部位、塑形部位、導流部位和受力部位之間形成用于容納彈性支撐體的腔室，所述限位面面向腔室，所述腔室的橫截面呈梯形，所述腔室設有一個開口，所述開口朝向塑形部位和受力部位之間的區域，所述限位面到受力部位的表面的距離在開口朝向上逐漸減少，所述彈性支撐體橫截面也呈梯形，所述彈性支撐體以壓縮狀態置于腔室內，所述彈性支撐體與密封部位、導流部位、受力部位都連接而使密封部位、導流部位、受力部位都受到來自彈性支撐體的擠壓，所述底座中間設有通孔，所述底座固定連接在塑形部位內，所述底座與塑形部位密封連接，所述凸緣在活塞的中心線延伸方向上位于受力部位和底座之間，所述連接件的一端穿過通孔位于底座的一側，所述底座、彈性支撐體、塑形部位和受力部位之間設有容納彈性支撐體變形部位的空腔。
[0005]在該技術方案中，殼體為半封閉式一體結構、其開口部位設置在遠離需要灌裝作業時提供密封作用的部位、遠離需要清洗作業時提供導流作用的部位，故在殼體與底座結合形成一體結構后產生的唯一的連接部位不影響灌裝作業、不影響清洗作業;殼體表面為連續的、無縫的結構。所以，本發明采用一體式殼體以及連接部位迀移至合理部位(非工作區域)的技術方案，完全消除了現有技術中因為縫隙存在于灌裝作業范圍導致的衛生隱患和清洗不便的問題。
[0006]活塞與其它部件建立的密封連接關系，是依靠活塞擠壓其它部件的表面，進而形成緊密的連接關系，該連接關系是指活塞與其它部件之間建立過盈配合，由此產生密封連接的效果。殼體的密封部位是活塞與其它部件形成密封連接關系的唯一部位，為了能讓密封部位與其它部件接觸更為緊密，首先密封部位被設計為整個活塞壁厚最薄的部位，使密封部位獲得彈性形變能力;第二，彈性支撐體安裝在殼體內，安裝后彈性支撐體處于收縮狀態并處于展開的趨勢而持續不斷的擠壓密封部位向外變形。最終，密封部件向外側凸出，其凸起緊緊壓在其它部件的表面，例如灌裝閥的閥體內表面。
[0007]彈性支撐體的作用在于維持密封部位的變形趨勢和承擔外力作用(該外力主要是其它部件反饋的反作用力)。在初始狀態下彈性支撐體并非以自然展開方式位于殼體內部，而是受到來自密封部位、導流部位、受力部位的包裹作用而呈被擠壓的狀態、它與密封部位、導流部位、受力部位緊密連接;用于容納彈性支撐體的腔室的作用是容納彈性支撐體并且使彈性支撐體發生變形，確保彈性支撐體能夠推動密封部位向外側變形而凸出。
[0008]控制彈性支撐體變形趨勢的關鍵是腔室的形狀，在本申請的技術方案中限位面的作用不僅僅是確保彈性支撐體的位置受到限制，更重要的是控制彈性支撐體始終具有向密封部位處伸展的趨勢，達到推動密封部位向外側變形的目的。
[0009]在使用該活塞時過盈配合狀態迫使密封部位往內收縮，如此，密封部位內側推動彈性支撐體，使得彈性支撐體變形，彈性支撐體變形后局部部位向底座、彈性支撐體、塑形部位和受力部位之間的空腔迀移。空腔在活塞應用過程中至關重要，它起到了直接緩沖彈性支撐體的變形量的作用，對產生過盈配合具有關鍵作用。
[00?0] 活塞往復運動的理想狀態是保持固定姿態，活塞的中心線平行于活塞的運動方向，應當避免活塞的中心線傾斜于運動方向的情況，但是在實施過程中該情況會受到諸多原因而引起，例如安裝不到位、加工缺陷、部件受損、作業對象不穩定等等。一旦出現活塞傾斜的情況，殼體上除了凸起的其它部位(尤其是端部)會有與其它部件的表面接觸的情況，活塞運動受到的摩擦力因此增加。但是，此時殼體上的凸起仍能與其它部件的表面建立密封連接，也就是說密封部位仍處于有效的工作狀態。為了消除摩擦力的影響，本申請中塑形部位的主體部分的外徑都被設置成了小于密封部位的外徑的結構，這樣在殼體的彈性部位處形成了階梯狀結構，在活塞傾斜時殼體的端部能夠遠離其它部件的表面，從而避免活塞會受到額外的摩擦力。
[0011]塑形部位是殼體與底座連接的部位。底座與塑形部位之間可以通過過盈配合方式固定連接、也可以通過粘結劑固定連接。無論哪種連接方式都對于塑形部位的柔韌性具有特定要求，而柔韌性取決于塑形部位的壁厚程度，壁厚值越大、柔韌性越差，壁厚值越小、柔韌性越好。為使塑形部位達到合理的柔韌性，所述塑形部位的壁厚被設計為大于密封部位在凸起處的壁厚，但仍需保持密封部位的外徑大于塑形部位的外徑。
[0012]密封部位位于塑形部位和導流部位之間，密封部位一側與導流部位連為一體、密封部位另一側與塑形部位連為一體。密封部位表現出的柔韌性比塑形部位的柔韌性要更加柔韌，密封部位比塑形部位更具彈性。彈性支撐體推擠密封部位的情況下極易使密封部位向外側彎曲，在殼體上表現為在密封部位向外鼓起。因此，密封部位的變形特征是保證該活塞能與其它部件建立的密封連接關系的重要因素。密封部位上通過變形獲得最大位移量的部位應該在密封部位的中間位置，通過凸起設置于密封部位的中間區域，能夠使凸起與其它部件建立更為緊密的連接關系。最重要的是，這樣設置后活塞在凸起處獲得了補償功能，因為較大的位移量確保了凸起在磨損狀態下能夠通過變形獲得向外延伸的反應機制，從而在凸起磨損的情況下可以通過自身變形來獲得補償。
[0013]底座為圓盤狀結構，它只在其側面與塑形部位固定連接，通過在塑形部位內側設置環形的限位槽，并且限位槽寬度等于底座的邊緣的厚度;當底座的邊緣嵌入在限位槽內，底座的一側直接與殼體接觸并受到殼體限制，底座另一側的表面就與殼體的表面連貫而形成一體。限位槽的設計可以有效提高安裝底座的效率和安裝精度。
[0014]為了能夠提高底座與殼體的連接程度，所述底座的中間設有凹槽，所述凹槽與通孔連通，所述受力部位嵌入在凹槽內。受力部位嵌入在凹槽內，受力部位和底座建立緊密的連接關系;使得殼體與底座之間連接更牢固。凸緣的設計同樣能增加連接件與受力部位以及底座之間的連接程度。
[0015]作為本發明的優選，所述導流面I呈由圓臺的側面和上底面組成的形狀。導流面I的結構有利于液體在重力作用下向殼體周邊流動而離開活塞，確保導流面I不會堆積液體，便于徹底清洗活塞。
[0016]同樣為了徹底清洗活塞，所述底座上設有導流面Π，所述導流面Π呈圓臺的側面的形狀，所述塑形部位的外表面與導流面Π連貫。
[0017]為了避免產生縫隙的潛在情況，使整個活塞表面無論處在灌裝作業范圍、還是遠離灌裝作業范圍都呈現為連續、無縫的特征，所述底座的邊緣與塑形部位之間通過粘結劑固定連接，所述塑形部位的外表面與底座的外表面連貫。該粘結劑可以完全填充到殼體與底座之間的狹小縫隙內，通過去除溢出在殼體表面的粘結劑的方式在粘結劑所在部位獲得能與塑形部位的外面、底座的外表面連貫的表面。活塞的整個表面呈現出連續、無縫的特征，徹底消除了縫隙的影響。
[0018]本發明采用上述技術方案:灌裝閥用活塞具有了一體式的表面結構，并將表面唯一的連接部位置于遠離灌裝作業范圍的位置，從而保證活塞表面以連續的、無縫的特征位于物料流經的區域。活塞的表面潔凈程度可以滿足無菌灌裝的要求，活塞的使用領域得到擴大。
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0020]圖1為現有技術灌裝閥用活塞的結構示意圖；
[0021]圖2為本發明的使用不意圖；
[0022]圖3為本發明的活塞結構不意圖；
[0023]圖4為本發明的活塞的殼體的結構示意圖；
[0024]圖5為本發明的活塞的殼體的主體部位的結構示意圖；
[0025]圖6為本發明的活塞的殼體的彈性部位的結構示意圖；
[0026]圖7為本發明的活塞的殼體的彈性部位的密封部位的結構示意圖；
[0027]圖8為本發明的活塞的殼體的彈性部位的塑形部位的結構示意圖；
[0028]圖9為本發明的活塞的連接件的結構示意圖；
[0029]圖10為本發明的活塞的底座的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖2至10所示，灌裝閥設有閥體I和活塞2，閥體I內部中空以用于容納活塞2和物料。活塞2活動安裝在閥體I內，并與閥體I形成密封連接關系。如圖3所示，該灌裝閥用活塞包括了殼體3、底座4、連接件5、彈性支撐體6。殼體3和底座4為食品級塑料、連接件5為金屬部件、彈性支撐體6為具有彈性的橡膠部件。底座4、以及彈性支撐體6都安裝在殼體3內，整個活塞2的外表面由殼體3的外表面和底座4的一個側面組成;連接件5雖然也安裝在殼體3內，但是其有一端凸出在底座4的側面，即凸出于殼體3的外表面。
[0031 ] 如圖3、4所示，殼體3為一體式結構，它具有主體部位7和彈性部位8，主體部位7又包括導流部位9和受力部位10，彈性部位8又包括密封部位11和塑形部位12。
[0032]如圖5所示，殼體3的主體部位7的橫截面為T形結構，導流部位9呈扁平結構、受力部位10呈管狀結構。導流部位9呈圓臺形狀，導流部位9的表面呈由圓臺的側面和上底面組成的形狀且該表面為導流部位9的導流面113，導流面113屬于殼體3的外表面;受力部位10位于導流部位9內側且在導流部位9的中間位置，受力部位10的一端與導流部位9連接，整體上看，兩者屬于一體結構的兩個部分。受力部位10的中心線與導流部位9的中心線重合，且這兩者的中心線都與活塞2的中心線重合。
[0033]如圖3、5、9所示，連接件5與受力部位10固定連接，連接件5的表面設有外螺紋，連接件5—端的外螺紋與受力部位10的內螺紋嚙合，使連接件5與受力部位10固定連接;在連接件5的中間部位設有凸緣14，凸緣14的外徑與受力部位10的外徑相同，凸緣14緊貼在受力部位10的末端即未與導流部位9連接的該端。凸緣14在依靠連接件5的本體與受力部位10的緊密的連接關系實現了與受力部位10的端部緊密連接的目的，因此連接件5整體上與殼體3形成了非常緊密的連接關系。連接件5另一端也設有外螺紋。
[0034]如圖3、4、6所示，彈性部位8分布在導流部位9的邊緣，彈性部位8的外表面與導流面113連貫，并且彈性部位8與受力部位10—起都位于導流部位9的同一側，從整體上來看，彈性部位8和受力部位10都位于導流部位9的內側。
[0035]彈性部位8的密封部位11、塑形部位12都為壁厚較薄的管狀結構。密封部位11設有壁厚最小的部位以及外徑最大的部位。如圖7所示，密封部位11上設有圍繞殼體3中心線即受力部位10的中心線分布的凸起15，在活塞2中心線的延伸方向上，凸起15分布于密封部位11的中間區域，這使得密封部位11的橫截面呈凸形，密封部位11除凸起15之外的部位呈壁厚最薄的部位，而凸起15的外徑成是整個活塞2最大。密封部位11的一側直接與導流部位9連接，密封部位11的另一側與塑形部位12連接。如圖6、8所示，塑形部位12在與密封部位11連接的該側設有漸進式結構，其外徑和內徑在沿著活塞2中心線的延伸方向上都呈逐漸變化的狀態。塑形部位12在與密封部位11連接的該側的外徑小于等于彈性部位8的外徑，而塑形部位12在與密封部位11連接的該側的內側表面即內表面到受力部位10的表面的距離在沿著活塞2中心線的延伸方向上呈逐漸變化的狀態，該內表面為塑形部位12的限位面16。塑形部位12的主體的外徑小于密封部位11的外徑，塑形部位12的壁厚大于密封部位11在凸起15處的壁厚。塑形部位12的內側設有環形的限位槽17，塑形部位12在限位槽17所在位置的橫截面輪廓呈L形。
[0036]如圖3、4、8所示，密封部位11、塑形部位12、導流部位9、受力部位10共同形成了腔室18，該腔室18的橫截面呈梯形、用于容納彈性支撐體6。彈性支撐體6為環狀結構，其橫截面呈梯形、彈性支撐體6的橫截面與腔室18的橫截面形狀相同并且彈性支撐體6的橫截面的面積大于腔室18的橫截面的面積。彈性支撐體6安裝在腔室18內會受到殼體3的限制而處于壓縮狀態，彈性支撐體6僅僅擠壓密封部位11的表面、塑形部位12的限位面16、受力部位10的表面、導流部位9的表面，彈性支撐體6始終處于擠壓殼體3的密封部位11、導流部位9和受力部位10的狀態。由于密封部位11具有柔韌的彈性形變的特征，故在彈性支撐體6的擠壓作用下向遠離活塞2的中心線的方向拱起，密封部位11的凸起15就被置于遠離活塞2中心線的位置。
[0037]腔室18只設有一個開口，使得腔室18為半封閉式結構。開口朝向塑形部位12和受力部位10之間的區域并且開口朝向與活塞2的中心線的延伸方向平行，限位面16到受力部位10的表面的距離在開口朝向上逐漸減少。限位面16的作用使得腔室18在開口方向上的寬度逐漸減小，限制彈性支撐體6的活動范圍。
[0038]如圖3、10所示，底座4呈圓盤狀，中間設有通孔19和凹槽20，通孔19的中心線和凹槽20的中心線重合，凹槽20與通孔19連通，通孔19、凹槽20使得底座4中間的空間的橫截面呈T形，凹槽20的直徑與受力部位10的外徑相同，底座4的邊緣的厚度等于限位槽17的寬度。安裝時，只在底座4的側面涂抹粘結劑，再將底座4的邊緣嵌入在限位槽17內，使底座4固定安裝在殼體3上;受力部位10的一端嵌入到凹槽20內，使得凸緣14在活塞2的中心線延伸方向上位于受力部位10和底座4之間;連接件5的另一端穿過通孔19，從而連接件5設有外螺紋的一端凸出在底座4的一側。
[0039]安裝后，底座4的一個表面的邊緣處受到塑形部位12的阻擋而被限位，在底座4、彈性支撐體6、塑形部位12和受力部位10之間還形成了容納彈性支撐體6變形部位的空腔23。底座4的另一個表面位于殼體3的外部而作為殼體3的外表面的一部分，該外表面為導流面Π 21，導流面Π 21為圓臺的側面的形狀，塑形部位12的外表面與導流面Π 21連貫；而底座4在該表面的中間呈平面，在使用時用于與設有內螺紋的連接桿對接。
[0040]活塞2安裝在殼體3內，凸起15受到彈性支撐體6的作用而與殼體3緊緊接觸，活塞2與殼體3形成密封連接。彈性支撐體6受到擠壓而發生變形，變形使得彈性支撐體6有部位向空腔23內迀移。此時，彈性支撐體6被集聚壓縮，因此，促使凸起15與殼體3之間的接觸程度非常緊密。由于，彈性支撐體6是處于壓縮狀態，一旦密封部位11處的連接關系發生改變，這些改變包括了凸起15磨損的情況，就能通過彈性支撐體6繼續推動剩余凸起15緊緊擠壓在殼體3上，并繼續形成緊密的密封連接關系。最為重要的是活塞2表面的連接部位位于閥體I不參與灌裝作業的區域，活塞2上的連接部位不會接觸物料、而只有活塞2連續的、光潔的表面會接觸物料。
【主權項】
1.一種灌裝閥用活塞，其特征在于:該灌裝閥用活塞包括殼體(3)、底座(4)、連接件(5)、彈性支撐體(6)，所述殼體(3)為一體式結構、所述殼體(3)設有主體部位(7)和彈性部位(8)，所述主體部位(7)包括導流部位(9)和受力部位(10)，所述導流部位(9)呈扁平狀結構、所述受力部位(10)呈管狀結構，所述導流部位(9)的外側設有導流面1(13)、內側的中間位置與受力部位(10)的一端連接，所述殼體(3)在主體部位(7)的橫截面呈T形，所述連接件(5)為螺栓、連接件(5)設有凸緣(I4)，所述連接件(5)固安裝在受力部位(10)上，所述連接件(5)的中心線與殼體(3)中心線重合，所述彈性部位(8)呈管狀結構，所述彈性部位(8)分布在導流部位(9)的邊緣且與受力部位(10)—起位于導流部位(9)的內側，所述彈性部位(8)的外表面與導流面1(13)連貫，所述彈性部位(8)包括密封部位(11)、塑形部位(12)，所述密封部位(11)的一側與導流部位(9)連接、所述密封部位(11)的另一側與塑形部位(12)連接，所述密封部位(11)外表面設有圍繞殼體(3)中心線分布的凸起(15)，所述殼體(3)在凸起(15)處的外徑最大，所述塑形部位(12)的內表面設有限位面(16)，所述密封部位(11)、塑形部位(12)、導流部位(9)和受力部位(10)之間形成用于容納彈性支撐體(6)的腔室(18)，所述限位面(16)面向腔室(18)，所述腔室(18)的橫截面呈梯形，所述腔室(18)設有一個開口，所述開口朝向塑形部位(12)和受力部位(10)之間的區域，所述限位面(16)到受力部位(10)的表面的距離在開口朝向上逐漸減少，所述彈性支撐體(6)橫截面也呈梯形，所述彈性支撐體(6)以壓縮狀態置于腔室(18)內，所述彈性支撐體(6)與密封部位(11)、導流部位(9)、受力部位(10)都連接而使密封部位(11)、導流部位(9)、受力部位(10)都受到來自彈性支撐體(6)的擠壓，所述底座(4)中間設有通孔(19)，所述底座(4)固定連接在塑形部位(12)內，所述底座(4)與塑形部位(12)密封連接，所述凸緣(14)在活塞(2)的中心線延伸方向上位于受力部位(10)和底座(4)之間，所述連接件(5)的一端穿過通孔(19)位于底座(4)的一側，所述底座(4)、彈性支撐體(6)、塑形部位(12)和受力部位(10)之間設有容納彈性支撐體(6)變形部位的空腔(23)。2.根據權利要求1所述灌裝閥用活塞，其特征在于:所述塑形部位(12)的上設有外徑小于密封部位(11)的外徑的部位。3.根據權利要求2所述灌裝閥用活塞，其特征在于:所述塑形部位(12)的壁厚大于密封部位(11)在凸起(15)處的壁厚。4.根據權利要求1所述灌裝閥用活塞，其特征在于:所述凸起(15)位于密封部位(11)的中間區域。5.根據權利要求1所述灌裝閥用活塞，其特征在于:所述塑形部位(12)內側設有環形的限位槽(17)，所述限位槽(17)寬度等于底座(4)的邊緣的厚度，所述底座(4)的邊緣嵌入在限位槽(17)內。6.根據權利要求1或5所述灌裝閥用活塞，其特征在于:所述底座(4)的中間設有凹槽(20)，所述凹槽(20)與通孔(19)連通，所述受力部位(10)嵌入在凹槽(20)內。7.根據權利要求1所述灌裝閥用活塞，其特征在于:所述導流面1(13)呈由圓臺的側面和上底面組成的形狀。8.根據權利要求1所述灌裝閥用活塞，其特征在于:所述底座(4)上設有導流面Π(21)，所述導流面Π (21)呈圓臺的側面的形狀。9.根據權利要求1所述灌裝閥用活塞，其特征在于:所述底座(4)的邊緣與塑形部位 (12)之間通過粘結劑固定連接，所述塑形部位(12)的外表面與底座(4)的外表面連貫。
【文檔編號】F16J1/00GK105840822SQ201610366786
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】史中偉, 史正, 唐官仁, 徐軍強
【申請人】杭州中亞機械股份有限公司