一种柱塞灌装机管路系统及其清洗方法与流程

本发明涉及灌装机技术领域，尤其涉及一种柱塞灌装机管路系统及其清洗方法。

背景技术：

在饮料生产的过程中，需要利用柱塞灌装机将饮料灌装到容器中，当生产完成后，需要整个料缸和灌装阀进行cip清洗，以保持良好的卫生。然而，柱塞灌装机中的柱塞灌装阀卫生死角较多，现有的清洁工艺难以有效清洁柱塞行灌装阀，尤其活塞密封处。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种柱塞灌装机管路系统及其清洗方法，其既能够灌装，也能够对柱塞灌装机进行有效的清洗。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种柱塞灌装机管路系统,包括：

灌装罐，所述灌装罐的底部具有回流口和出料口，所述灌装罐的内腔上部设置有第一清洗喷球；

柱塞灌装阀，具有输入口以及分别与所述输入口选择性连通的第一输出口、第二输出口和第三输出口，所述出料口与所述输入口连通，所述第三输出口用于向外部的容器灌装液体；

回流罐，所述回流罐的内腔上部设置有第二清洗喷球；

管路，所述管路包括进料管以及分别与所述进料管选择性连通的回流管和排空管，所述第一输出口和所述第二输出口通过所述回流管选择性地与所述回流罐的内部连通，所述回流管连接所述回流口和所述回流罐，所述进料管上设置有总入口，所述总入口用于输入所述液体，所述进料管远离所述总入口的一端延伸到所述灌装罐内腔，所述第一清洗喷球和所述第二清洗喷球均与所述进料管选择性连通；

回流系统，所述回流系统包括循环泵，所述排空管和所述回流罐均与所述循环泵连接，所述循环泵能够将所述回流罐和所述排空管内部的液体抽至指定位置；

排空装置，所述排空装置与所述排空管选择性连通，用于将排空管内部的液体排出。

作为所述的柱塞灌装机管路系统的一种优选的技术方案，所述总入口与所述回流管和所述排空管选择性连通。

作为所述的柱塞灌装机管路系统的一种优选的技术方案，所述第一输出口与所述回流管之间设置有第一管，所述第二输出口与所述回流管设置有第二管，所述第一管远离所述第一输出口的一端以及所述第二管远离所述第二输出口的一端均通过环形管与所述回流管连接。

作为所述的柱塞灌装机管路系统的一种优选的技术方案，所述进料管伸入到所述灌装罐的一端形成有灌装入口，所述灌装入口位于所述第一清洗喷球的下方。

作为所述的柱塞灌装机管路系统的一种优选的技术方案，所述灌装罐和所述回流罐均连接有通气管，所述通气管连通所述灌装罐和/或回流罐的内部和外部。

作为所述的柱塞灌装机管路系统的一种优选的技术方案，所述通气管上设置有控制阀，所述控制阀能够关闭或打开所述通气管。

作为所述的柱塞灌装机管路系统的一种优选的技术方案，所述回流管、进料管和排空管中的每一个支路中均设置有控制阀，所述控制阀能够关闭或打开所述支路。

作为所述的柱塞灌装机管路系统的一种优选的技术方案，所述灌装罐的内腔和/或所述回流罐的内腔设置有液位检测器。

作为所述的柱塞灌装机管路系统的一种优选的技术方案，所述柱塞灌装阀位于所述第三输出口处设置有假杯，所述假杯用于选择性封堵所述第三输出口。

另一方面，还提供一种柱塞灌装机管路系统的清洗方法，将清洗液从总入口输入到管路系统的内部，将所述清洗液从第一清洗喷球喷射到所述灌装罐的内壁后，将所述清洗液依次通过所述灌装罐的回流口、回流罐以及回流系统的循环泵；

将所述清洗液从所述总入口输入到所述管路系统的内部，将所述清洗液从进料管输入到所述灌装罐的内腔后，将所述清洗液依次通过所述灌装罐的出料口、所述柱塞灌装阀中的输入口和第一输出口、环形管、所述回流罐以及所述回流系统的所述循环泵；

将所述清洗液从所述总入口输入到所述管路系统的内部，将所述清洗液从所述进料管输入到所述灌装罐的内腔后，将所述清洗液依次通过所述灌装罐的出料口、所述柱塞灌装阀中的所述输入口和第二输出口、所述环形管、所述回流罐以及所述回流系统的所述循环泵；

将所述清洗液从所述总入口输入到所述管路系统的内部，将所述清洗液依次通过所述环形管、所述柱塞灌装阀中的所述第二输出口和所述输入口、所述灌装罐的出料口、所述进料管、所述回流罐、所述回流系统中的所述循环泵；

将所述清洗液从所述总入口输入到所述管路系统的内部，将所述清洗液从第二清洗喷球喷出所述回流罐的内壁后，将所述清洗液依次通过所述回流罐以及所述回流系统的所述循环泵。

本发明的有益效果为：此种结构的管路系统，分别能够对柱塞灌装阀的内部，各个部位进行清洗，使柱塞灌装阀的各个部位和接口得到有效地清洗，避免柱塞灌装阀内部存在卫生死角，从而极大程度地提升了清洁效果，在满足灌装要求的基础上，便于对管路系统内部进行清洗，保证清洗效果。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例所述柱塞灌装机管路系统的整体示意图。

图2为图1中a处的放大图。

图3为实施例所述柱塞灌装阀的结构图。

图中：

1、灌装罐；2、回流罐；3、第一清洗喷球；4、第二清洗喷球；5、进料管；6、回流管；7、排空管；8、柱塞灌装阀；801、输入口；802、第一输出口；803、第二输出口；804、第三输出口；805、假杯；9、第一管；10、第二管；11、环形管；

控制阀：av01、av02、av03、av04、av05、av06、av07、av08、av09、、mv01、mv02；

液位检测器：lt01、lt02。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至图3所示，图1中箭头为液体的传输方向。本发明提供一种柱塞灌装机管路系统，其能够在用于灌装物料的基础上，便于清洗管路系统，有利于保持柱塞灌装机管路系统的清洁性，避免灌装的物料受到污染。其中，柱塞灌装机管路系统包括灌装罐1、柱塞灌装阀8、回流罐2、管路、回流系统以及排空装置。灌装罐1的底部具有回流口和出料口，灌装罐1的内腔上部设置有第一清洗喷球3，第一清洗喷球3主要用于向灌装罐1的内壁喷射清洗液，以实现对灌装罐1内壁的清洁。柱塞灌装阀8具有输入口801(即接口a)以及分别与输入口801选择性连通的第一输出口802(即接口b)、第二输出口803(即接口c)和第三输出口804(即接口d)，出料口与输入口801连通，第三输出口804用于向外部的容器灌装液体。回流罐2的内腔上部设置有第二清洗喷球4，第二清洗喷球4主要用于向回流罐2的内壁喷射清洗液，以实现对回流罐2内壁的清洁。管路包括进料管5以及分别与进料管5选择性连通的回流管6和排空管7，第一输出口802和第二输出口803通过回流管6选择性地与回流罐2的内部连通，回流管6连接回流口和回流罐2，进料管5上设置有总入口，总入口用于输入液体，进料管5远离总入口的一端延伸到灌装罐1内腔，第一清洗喷球3和第二清洗喷球4均与进料管5选择性连通。回流系统包括循环泵，排空管7和回流罐2均与循环泵连接，循环泵能够将回流罐2和排空管7内部的液体抽至指定位置。排空装置与排空管7选择性连通，用于将排空管7内部的液体排出。

在总入口可以将液体输入到管路系统的内部，例如在总入口可以将待灌装的物料或清洗液或导热液等输入到管路系统的内部，以便于对物料进行灌装或利用清洗液对管路系统内部清洗或利用导热液对管路系统内部进行预热。可以理解的是，对于一些对灌装有温度要求的物料，在灌装物料之前需要向管路系统内部通过具有一定温度的导热液，使导热液能够对管路系统的内部预热到一定温度后，再对物料进行灌装作业。本实施例中，在灌装罐1的内腔上部设置第一清洗喷球3以及在回流罐2的内腔上部设置第二清洗喷球4，由于第一清洗喷球3和第二清洗喷球4均与进料管5选择性连通，因此进料管5内部的清洗液能够从第一清洗喷球3和第二清洗喷球4分别喷射到灌装罐1的内壁以及回流罐2的内壁，实现灌装罐1内壁和回流罐2内壁的清洗。回流系统用于实现清洁液的回流，利用循环泵能够将回流罐2和排空管7内部的清洗液抽到指定的位置，例如将回流罐2和排空管7内部的清洗液抽到液体临时存储罐内部，利用外部的设备再将临时存储罐内部的清洗液重新从总入口输入到管道系统内部，以实现清洗液的循环重复利用，有效提高清洗液的利用率。排空装置能够将排空管7内部的液体直接排出到管路系统的外部，避免液体残留在管路内部而影响管路系统的使用。柱塞灌装阀8的第一输出口802和第二输出口803通过回流管6与回流罐2的内部连通，清洗液从总入口输入到进料管5内部，沿着进料管5延伸方向将清洗液输送到灌装罐1的内部。将柱塞灌装阀8的输入口801与第一输出口802连通后，使清洗液从出料口依次经过输入口801和第一输出口802，能够对第一输出口802以及位于输入口801与第一输出口802之间的通道进行清洗；将柱塞灌装阀8的输入口801与第二输出口803连通后，使清洗液从出料口依次经过输入口801和第二输出口803，能够对第二输出口803以及位于输入口801与第二输出口803之间的通道进行清洗；将柱塞灌装阀8的输入口801与第三输出口804连通后，使清洗液从出料口依次经过输入口801和第三输出口804，能够对第三输出口804以及位于输出口与第三输出口804之间的通道进行清洗。此种结构的管路系统，分别能够对柱塞灌装阀8的内部，各个部位进行清洗，使柱塞灌装阀8的各个部位和接口得到有效地清洗，避免柱塞灌装阀8内部存在卫生死角，从而极大程度地提升了清洁效果，在满足灌装要求的基础上，便于对管路系统内部进行清洗，保证清洗效果。

作为一种优选的方案，总入口与回流管6和排空管7选择性连通。本实施例中，回流管6在位于回流口与回流罐2之间的部位设置有控制阀av08，利用此控制阀av08对回流管6打开或关闭。排空管7在位于总入口与排空装置之间的部位设置有控制阀mv01，利用此控制阀mv01对排空管7打开或关闭。利用回流管6将清洗液依次流过柱塞灌装阀8的第一输出口802和输入口801，以及将清洗液依次流过柱塞灌装阀8的第二输入口801和输入口801，以分别对柱塞灌装阀8位于输入口801与第一输出口802之间的通道以及输入口801与第二输出口803之间的通道进行逆向的清洗。此种结构的管道系统，能够分别对柱塞灌装阀8的内部通道进行正向和逆向的清洗，进一步有利于提升管道系统的清洁效果。

第一输出口802与回流管6之间设置有第一管9，第二输出口803与回流管6设置有第二管10，第一管9远离第一输出口802的一端以及第二管10远离第二输出口803的一端均通过环形管11与回流管6连接。通过环形管11将柱塞灌装阀8的第一输出口802和第二输出口803与回流罐2实现连通。

本实施例中，管路系统包括有两个柱塞灌装阀8，两个柱塞灌装阀8分别间隔位于灌装罐1的下方。当然，在其他的实施例中，还可以根据需要灵活设置柱塞灌装阀8的具体数量，例如将柱塞灌装阀8的数量设置为一个、三个或四个等。

另一实施例中，参照图1，进料管5伸入到灌装罐1的一端形成有灌装入口，灌装入口位于第一清洗喷球3的下方，使灌装入口靠近灌装罐1的底部设置，一方面，在进行灌装作业时降低由于灌装入口的高度过高而导致物料溅射至灌装罐1侧壁的风险；另一方面，缩短灌装入口与灌装罐1底部之间的距离，在对柱塞灌装阀8的内部通道进行逆向清洗时，清洗液从柱塞灌装阀8的输入口801排出到灌装罐1内部后，清洗液能够从灌装入口进入到进料管5的内部，从而使清洗液在进料管5内部逆向输出到回流罐2或排空管7的内部。

为了保持灌装罐1和回流罐2气压与大气压一致，灌装罐1和回流罐2均连接有通气管，通气管连通灌装罐1和/或回流罐2的内部和外部。本实施例中，管路系统包括两个通气管，其中的一个通气管与灌装罐1连接，另一个通气管与回流罐2连接。通气管的一端与灌装罐1或回流罐2连接，另一端伸出灌装罐1或回流罐2的外部与大气连通，形成呼吸口。通气管上设置控制阀，控制阀能够关闭或打开通气管，以便于使用。

回流管6、进料管5和排空管7中的每一个支路中均设置有控制阀，控制阀能够关闭或打开支路。通过控制阀关闭或打开支路，以使管路系统实现灌装、清洗或预热的功能。

本实施例中，循环泵通过连接管与回流罐2连接，排空管7与连接管通过控制阀mv02选择性连通。

需要说明的是，柱塞灌装机管路系统中的各个控制阀可根据需要选择气动截止阀或气动蝶阀或手动球阀等，在此并不对控制阀的类型作具体限制。

本实施例中，灌装罐1的内腔和回流罐2的内腔分别设置有液位检测器lt01、lt02，利用液位检测器lt01、lt02分别检测灌装罐1和回流罐2的内腔的液位高度。

其中，参照图3，柱塞灌装阀8位于第三输出口804处设置有假杯805，假杯805用于选择性封堵第三输出口804。假杯805与柱塞灌装阀8可拆卸连接，将假杯805连接在柱塞灌装阀8上，对第三输出口804封堵，将假杯805从柱塞灌装阀8上拆卸，使第三输入口804与外部连通。具体地，柱塞灌装阀8通过控制单元和假杯805控制，实现输入口801-第一输出口802、输入口801-第二输出口803以及输入口801-第三输出口804的通断。

本发明的柱塞灌装机管路系统可实现的工况包括：停止(即stop)、灌装、预热、清洗和排空。这些工况确保柱塞灌装机管路系统在灌装物料的基础，实现管路系统内部有效的清洗。

具体地，停止(即stop)时将管路系统中所有的控制阀均关闭，排空时将所有的控制阀打开；

灌装(即灌装物料)时，将物料从总入口输入到进料管5内，当液位检测器lt01检测到灌装罐1内部的液位未达到m时，且液位检测器lt01检测到灌装罐1内部的液位达到h时，控制阀av01打开，物料依次经过控制阀av01、控制阀av02、控制阀av06进入到灌装阀内，物料再由灌装罐1内部后再依次经过柱塞灌装阀8的输入口801和第三输出口804，进而将物料灌装到外部的容器中；

预热时，将导热液从总入口输入内，导热液依次经过控制阀av01、控制阀av02和控制阀av06，进入到灌装罐1的内部后，再依次经过柱塞灌装阀8的输入口801和第一输出口802、控制阀av09、控制阀av02、回流罐2，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到m时，循环泵打开，并将回流罐2内部的导热液抽至指定位置，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到l时，循环泵关闭，停止抽导热液。

本实施例中，还提供一种柱塞灌装机管路系统的清洗方法，包括以下步骤：

第一清洗流程(即cip-1)：将清洗液从总入口输入到管路系统的内部，将清洗液从第一清洗喷球3喷射到灌装罐1的内壁后，将清洗液依次通过灌装罐1的回流口、回流罐2以及回流系统的循环泵。该清洗流程主要是对灌装罐1的内部进行清洗。第一清洗流程中清洗液的具体流动过程为：控制阀av07处于打开的状态，将清洗液从总入口输入到进料管5的内部，清洗液依次经过控制阀av01、控制阀av02、控制阀av05从第一清洗喷球3喷射灌装罐1的内壁，清洗液从灌装罐1的内壁流到底部后，经过控制阀av08流到回流罐2内部，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到m时，循环泵打开，并将回流罐2内部的清洗液抽至指定位置，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到l时，循环泵关闭，停止抽清洗液。

第二清洗流程(即cip-2)：清洗液从总入口输入到管路系统的内部，将清洗液从进料管5输入到灌装罐1的内腔后，将清洗液依次通过灌装罐1的出料口、柱塞灌装阀8中的输入口801和第一输出口802、环形管11、回流罐2以及回流系统的循环泵。该清洗流程主要是对第一输出口802以及柱塞灌装阀8的输入口801与第一输出口802之间的通道进行清洗。第二清洗流程中清洗液的具体流动过程为：控制阀av07处于打开的状态，将清洗液从总入口输入到进料管5的内部，清洗液依次经过控制阀av01、控制阀av02、控制阀av06进入到灌装罐1的内部，再依次经过柱塞灌装阀8的输入口801和第一输出口802、控制阀av09流到回流罐2内部，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到m时，循环泵打开，并将回流罐2内部的清洗液抽至指定位置，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到l时，循环泵关闭，停止抽清洗液。

第三清洗流程(即cip-3)：将清洗液从总入口输入到管路系统的内部，将清洗液从进料管5输入到灌装罐1的内腔后，将清洗液依次通过灌装罐1的出料口、柱塞灌装阀8中的输入口801和第二输出口803、环形管11、回流罐2以及回流系统的循环泵。该清洗流程主要是对第二输出口803以及柱塞灌装阀8的输入口801与第二输出口803之间的通道进行清洗。第三清洗流程中清洗液的具体流动过程为：控制阀av07处于打开的状态，将清洗液从总入口输入到进料管5的内部，清洗液依次经过控制阀av01、控制阀av02、控制阀av06进入到灌装罐1的内部，再依次经过柱塞灌装阀8的输入口801和第二输出口803、控制阀av09流到回流罐2内部，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到m时，循环泵打开，并将回流罐2内部的清洗液抽至指定位置，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到l时，循环泵关闭，停止抽清洗液。

第四清洗流程(即cip-4)：将清洗液从总入口输入到管路系统的内部，将清洗液依次通过环形管11、柱塞灌装阀8中的第二输出口803和输入口801、灌装罐1的出料口、进料管5、回流罐2、回流系统中的循环泵。该清洗流程主要是对第一输出口802以及柱塞灌装阀8的输入口801与第一输出口802之间的通道进行逆向清洗。第三清洗流程中清洗液的具体流动过程为：控制阀av07处于关闭的状态，清洗液从总入口输入到进料管5的内部，清洗液依次经过控制阀av01、控制阀av03、控制阀av09、柱塞灌装阀8中的第一输出口802和输入口801，进入到灌装罐1内部后，再经过控制阀av06并经过进料管5进入到回流罐2内部，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到m时，循环泵打开，并将回流罐2内部的清洗液抽至指定位置，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到l时，循环泵关闭，停止抽清洗液。

第五清洗流程(即cip-5)：将清洗液从总入口输入到管路系统的内部，将清洗液从第二清洗喷球4喷出回流罐2的内壁后，将清洗液依次通过回流罐2以及回流系统的循环泵。该清洗流程主要是对回流罐2的内部进行清洗。第五清洗流程中清洗液的具体流动过程为：将清洗液从总入口输入到进料管5的内部，清洗液经过控制阀门av04进入到回流罐2的内部，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到m时，循环泵打开，并将回流罐2内部的清洗液抽至指定位置，当回流罐2内部的液位检测器lt02检测到回流罐2内部的液位达到l时，循环泵关闭，停止抽清洗液。

具体地，塞灌装机管路系统在进行停止(即stop)、灌装、预热、第一清洗流程、第二清洗流程、第三清洗流程、第四清洗流程、第五清洗流程以及排空时，管路系统中的柱塞灌装阀8的各个输出口的连通情况、各个控制阀通断以及循环泵的工作状况如下表：

本发明中的柱塞灌装机管路系统的清洗方法，能够对柱塞灌装阀8中的各个通道和输出口进行清洗，使柱塞灌装阀8得各个部位得到有效地清洗，避免柱塞灌装阀8内部存在卫生死角，从而极大程度地提升了清洁效果，在满足灌装要求的基础上，便于对管路系统内部进行清洗，保证清洗效果。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。