旋转填充机的制作方法

1.本发明总体上涉及用于将可控体积的干燥材料分配到容器中的旋转机器领域，更具体地，涉及用于分配易于结块和/或粘连的可桥接的干燥材料的旋转填充机以及操作这种机器的方法。


背景技术：

2.旋转填充机通常用于将干燥材料从上方分配到容器中。这种机器通常包括位于旋转组合秤或其他传输待分配材料的装置下方的旋转转台。转台支撑多个周向间隔开的具有下部开口的吊桶或吊箱。每个吊桶或吊箱的开口都与下方漏斗配合。在操作中，每个吊桶当其在传输装置下方旋转时接收指定量的材料，并将这些材料排放到相关联的漏斗中。然后材料流过漏斗并被分配到与传输装置周向间隔开的下方容器中。
3.一些材料的分配可能是有问题的，因为它们倾向于“桥接”或跨越填充设备中的间隙和材料路径并堵塞该设备。一些这样的材料相对发黏或具有高粘附性，这会导致材料结块或相互粘连和/或粘连在吊桶或漏斗上。典型的此类材料是“软糖”，它们是相对柔软的可咀嚼的甜食。软糖通常但不总是基于明胶的。它们最常用于糖果，但也用于其他材料，例如可咀嚼的维生素和药物。它们的大小和形状各不相同，但大多数都是“一口大小”，即最大直径小于5cm。有些“软糖”采用幻想的或风格化的动物的外观，例如熊或鱼。其他的则为一般椭圆形的片剂形式。它们可能具有糖衣，也可能不具有糖衣。这些材料结块在一起并粘连在填充机表面上的倾向造成了桥接或堵塞流动路径部分(例如吊桶的底部开口或漏斗的喉部)的趋势。当用相对大直径的颗粒形成的材料填充具有相对小直径的填充开口的容器时，桥接特别需要关注，因为颗粒必须被引导通过相对较小的填充开口，这些填充开口的直径有时仅为最大颗粒直径的2-3倍。即使它们没有充分桥接而堵塞流动路径，材料仍然可能粘连到表面(例如吊桶的与底部开口相邻的底部或漏斗的侧表面)足够长的时间，而延迟或阻止分配到下方容器，或者至少成块地而不是一次一个地落入容器中。由此产生的延迟/阻塞会导致填充精度降低，包括部分填充和未填充情况。
4.其他材料不像传统软糖那样粘，但仍然会相互缠结，从而使它们横跨开口或空间。一些坚果，如腰果，表现出这种特性。
5.因此如本文所使用的，“可桥接材料”是指具有通过彼此粘附和/或缠结而结块和/或粘连到其他表面的相对高的倾向的任何离散的干燥颗粒。可桥接材料包括，例如，发黏或具有高粘附特性的软糖、以及易于缠结的一些坚果，例如腰果。
6.因此，需要提供一种能够以受控且可预测的方式可靠地分配可桥接干燥材料的旋转填充机。
7.另外还需要提供一种以减少或防止结块和/或桥接的方式计量可桥接材料的分配的旋转填充机。
8.另外还需要提供一种将分配的可桥接材料“分离”，以便将它们分配到容器中，通常是一次一个，而不是成块或成批地分配的旋转填充机。


技术实现要素：

9.根据本发明的第一方面，一种旋转填充机包括：具有竖直延伸穿过其中的开口的可旋转的中心轮毂、位于所述开口上方的多个周向间隔开的吊桶、以及安装在所述轮毂上位于所述开口下方的多个漏斗组件。每个吊桶都有开口顶部、与耐磨板中的开口对准的开口底部、以及周边壁。每个漏斗组件具有定位在相应吊桶的底部开口下方的上入口、和下分配出口。固定滑板竖直位于漏斗组件和吊桶之间。当沿转台旋转方向观察时，滑板具有上游端、下游端、上表面和下表面、以及内边缘和外边缘。滑板包括锥形部分，该锥形部分的直径朝着其下游端逐渐变细，使得从吊桶的底部到漏斗组件的入口开口的流动路径的直径随着滑板的变细而逐渐增大。
10.滑板的锥形部分的内边缘可以在锥形部分的至少大部分上连续且均匀地变细。
11.每个吊桶可以具有相对的第一端壁和第二端壁(上游端壁和下游端壁)以及内壁和外壁，内壁和外壁中的每一者都邻接两个端壁的相关联端。在这种情况下，每个吊桶可以具有至少一个隔板，该至少一个隔板至少大致垂直地在内壁和外壁之间延伸，以在吊桶内限定离散的隔室。
12.每个漏斗组件可具有内部分散室，该内部分散室被尺寸设计和配置成使从其中落下的材料逐渐分散。每个漏斗组件的分散室由相对的第一上壁和第二上壁、以及相对的第一下壁和第二下壁界定。这些壁被定位和配置成使得撞击在第一上壁上的材料被引导到第二下壁并由此流出分散室。
13.在一种配置中，分散室位于上漏斗中，并且下漏斗呈现流动路径，该流动路径具有相对于其上部以锐角倾斜的下部。
14.所述旋转填充机还可以包括漏斗敲击器，该漏斗敲击器定位成在旋转填充机的旋转期间弹性地撞击漏斗组件。
15.根据本发明的另一方面，提供了一种用于将材料分配到容器中的漏斗组件。该漏斗组件包括上漏斗和下漏斗。上漏斗具有内部分散室，该内部分散室被尺寸设计和配置成使从其中落下的干燥的可桥接材料逐渐分散。上漏斗的分散室可以由相对的第一上壁和第二上壁、以及相对的第一下壁和第二下壁界定。在这种情况下，这些壁被定位和配置成使得撞击在第一上壁上的材料被引导到第二下壁并由此流出分散室。
16.多个指状物可以在入口和出口之间突出到每个漏斗组件中并靠近漏斗组件的轴向中心线。
17.当结合以下描述和附图考虑时，将更好地领会和理解本发明的这些和其他特征以及方面。然而，应当理解，以下描述虽然指示了本发明的优选实施方式，但是以说明而非限制的方式给出的。
附图说明
18.本发明的优选示例性实施方式在附图中示出，其中相同的附图标记自始至终表示相同的部分，并且其中：
19.图1是根据本发明构造的旋转分配机的透视图；
20.图2是图1的旋转分配机的侧视图；
21.图3是图1和图2的旋转填充机的俯视图；
22.图4是图1-图3的旋转填充机的一部分的局部俯视图；
23.图5是图1-图3的旋转填充机的上部的局部径向剖面图；
24.图6是示出已移除的吊桶的图1-图3的旋转式填充机的俯视图；
25.图7是图1-图3的旋转分配机的滑板的俯视图；
26.图8是图1-图3的旋转分配机的漏斗组件的透视图；
27.图9是图8的漏斗组件的前视剖面图；
28.图10是图8和图9的漏斗组件的侧视剖面图；
29.图11是图1-图3的旋转填充机的漏斗敲击器组件的等距视图；以及
30.图12是根据本发明的另一实施方式收缩的漏斗组件的等距视图。
具体实施方式
31.首先转向图1-图3，示出了根据本发明构造的旋转填充机20。旋转填充机20被配置为从传输系统接收可桥接干燥材料(如上文定义的该术语)并以受控方式将材料分配到下方容器中。“受控”方式可以是每个容置器的指定颗粒数量、每个容置器的指定颗粒重量、或每个容置器的指定颗粒体积。在所示实施方式中，传输系统包括旋转组合秤22，该旋转组合秤22接收来自输送机(未示出)的材料并且每批分配给定重量的材料。如果如通常情况下，每给定重量的平均颗粒数量是已知的，则旋转组合秤22因此每批分配给定数量的颗粒。一旦此类旋转组合秤可通过yamoto获得，则可以由任意数量的供应商提供。所示的旋转填充机被优化为用最大尺寸为约2.25cm的软糖填充瓶子并将这些软糖分配到填充开口直径为4.25cm至4.50cm的瓶子中。机器配置，尤其是下面描述的漏斗组件的配置，可以根据被处理颗粒的大小和特性以及被填充容器的填充开口直径而显著变化。
32.仍然参照图1-图3，旋转填充机20包括支撑多个(18个)周向间隔开的吊桶32和相等数量的漏斗组件34的旋转转台30，一个漏斗组件34与每个吊桶32相关联。同样多的容器保持件36(应当理解，如本文所使用的“容器”是指被配置为接收来自漏斗组件的材料的任何接收器)安装在轮毂30的在漏斗组件34下面的底部上，用于接收要填充的容器。此外，重要的是，固定滑板100(首先在图4中看到)安装在转台30上，竖直安装在吊桶32和漏斗组件34之间，用于将来自吊桶32的材料流扩展或分离到漏斗组件34。
33.该特定实施方式的容器37(图9和图10)是瓶子，并且容器保持件36可以被认为是瓶子保持件。每个瓶子保持件36具有槽口38，槽口38被配置用于特定瓶子形状和大小以接收瓶子37，从而在填充操作期间将瓶子保持在相关联漏斗组件34下面的适当位置。瓶子通过输送机(未示出)被传输到容器保持件36并被容器保持件36接收，输送机将空瓶传输到上游传送装置40并通过下游传送装置42从最下游的瓶子保持件36接收空瓶。每个传送装置40、42具有多个周向间隔开的外围槽口44，每个槽口44旋转成与相关联的瓶子保持件36的槽口38配合接合和脱离配合接合以在瓶子保持件36和输送机之间传送瓶子。输送机和传送装置40、42被配置成与转台30同步操作。不同的供应和处理系统可以用于瓶子以外的容器。
34.参照图1-图5，转台30包括中心轴50和上盘装置52及下盘装置54。轴50由电动机(未示出)驱动。上盘装置或“填充板”52固定到轴50并在其外周边附近具有分段圆形开口，其每个段形成填充开口56，填充开口56从上方与吊桶32对准并且从下方与漏斗组件34对准。该示例性实施方式的每个填充开口56大约15cm长，大约10cm宽。吊桶32安装在填充开口
56内侧的填充板52上。安装件也形成在填充板52上或填充板52内，用于接收漏斗组件34。这些安装件可以采用开口的形式，该开口被配置成与共同转让的美国专利no.8,991,442中描述的类型的磁性快速安装装置配合，该美国专利的主题通过引用整体并入本文。替选地，每个安装件可包括用于接收间隔螺栓的间隔孔，间隔螺栓将漏斗组件34安装在填充板52底部上。
35.在所示实施方式中，填充板52由不锈钢或类似的耐用易清洁材料形成。由环形内环60和环形外环62形成的环形旋转耐磨板安装在不锈钢填充板52的顶部，环形内环60和环形外环62分别位于填充开口56的径向内侧和外侧。环60和62由相对坚硬和耐磨但具有相对低的滑动摩擦系数的材料形成。hdpe(高密度聚乙烯)、(一种乙缩醛均聚物)和uhmw(超高分子量聚乙烯)是合适材料的示例，但基于可用性和产品相互作用，可以使用具有类似特性的其他材料。在内环60和外环62之间在填充开口56上方形成环形开口。吊桶32被支撑在耐磨板的环60和62的上表面上并且如下所述附接到轮毂30。
36.仍然参照图1-图4，每个吊桶32由耐用且易于清洁并且具有相对低的滑动摩擦系数的材料形成。基于产品相互作用和环境的具有相似特性的各种等级的不锈钢和材料中的任何一种就足够了。该材料可以有凹痕或以其他方式改变以抑制发黏颗粒粘附到其上。在该实施方式中，每个吊桶32的形状通常为梯形，具有逆时针旋转的相对的第一端壁64和第二端壁66或相对的上游端壁64和下游端壁66、以及径向内壁68和径向外壁70，径向内壁68和径向外壁70分别邻接端壁64和66两者的相关联端。每个吊桶32的外壁70比内壁68长，并且端壁64和66相对于转台组件的径向平分线倾斜，从而提供梯形形状，梯形形状允许吊桶32覆盖包含吊桶32的整个圆形区域而没有中间间隙。内端壁64和外端壁66的上端向外张开以用作引导材料到吊桶32内部的溜槽，否则材料可能错过吊桶32。可以以半圆形子组件的形式提供诸如六个吊桶。半圆形凸缘72从吊桶32向后延伸。如图5最佳可见，每个子组件由多个弹簧加载的柱塞74保持在适当位置，该柱塞74延伸穿过凸缘72中的开口76并且选择性地接合耐磨板内环60中的对应凹槽78以将子组件锁定在适当位置。
37.仍然参照图1-图4，尤其参照图4，为了防止从旋转组合秤22接收的材料被简单地推到每个吊桶32的上游端壁64的前面(这对于相对较小的填充物来说尤其需要注意)，每个吊桶32可以具有至少一个隔板，该隔板从吊桶32的底部在内壁68和外壁70之间至少大致竖直地延伸。在所示实施方式中提供了两个等距隔板80，各个隔板至少大致相互平行地并且与吊桶32的前端壁64平行地延伸。因此在吊桶32内形成三个离散的腔室。在相对较小的填充物期间，大部分或所有颗粒被成批分配到最下游的腔室中。这种效果的好处将在下面更详细地讨论。
38.参照图3-图7，滑板或“落板”100安装在耐磨板内环60和耐磨板外环62之间的上部凹槽中，以便在环60和62在其下方旋转时保持在适当位置。滑板100可由或类似材料形成以促进这种滑动接触，同时仍提供所需的硬度和耐磨性。然而，它可以由与耐磨板的环60和62的材料不同的材料形成，以促进两个部件相对于彼此的滑动移动。例如，如果hdpe用作耐磨板的环60和62，则delrin特别适用于滑板100。图7中所示的滑板100与环形环102一体形成，环形环102由多个周向间隔开的径向连接臂104分段。环102的内边缘106和外边缘108分别被支撑在形成于耐磨板内环60的外周表面上的朝上的唇部110和耐磨板外环62的内周表面上的朝上的唇部112上，如图5中最佳可见。环102防止材料在填充操作期间积聚
在唇部110和112上。滑板100通过销或类似装置114(图1、图3和图6)被保持静止，该装置从固定安装件向下延伸到形成在滑板100中或穿过滑板100的开口中。滑板100相对于耐磨板的环60和62的准确相对定位可以通过以狭槽的形式形成该开口或通过如图7所示提供两个或更多个间隔开的圆形开口116来提供。
39.尤其参照图7，滑板100的径向直径在其长度的至少一部分上逐渐变细，以使旋转吊桶32中的材料遇到的填充开口56的有效大小在旋转组合秤分配器22的下游逐渐增加。锥形部分122因此有效地用作滑动活门，其导致旋转吊桶32将颗粒一次一个或以小组而不是以单个块推入填充开口56。因此，被填充的吊桶32遇到的最上游的填充开口几乎被完全覆盖，并且随后遇到的下游填充开口6逐渐暴露，直到滑板100下游的填充开口56完全暴露。
40.更具体地，如在图5-图7最佳可见，当从转台旋转方向观察时，滑板100包括直径不规则的上游端120和直径朝向其下游端逐渐变细的下游端122。在滑板延伸大约290度弧的所示实施方式中，锥形部分122延伸通过滑板100的最下游的170-250度。该锥形可以沿锥形部分122的一部分或全部是连续的和均匀的。在所示实施方式中，锥形部分具有约235度的弧长。锥形内边缘124在锥形部分的最上游的大约60度上具有大约17度的半径并且在其余的175度上具有大约18.5度的半径。
41.槽口128形成在锥形部分122的上游端的内边缘124中，使得锥形的前端位于相关联的填充开口56上方，而不是设置在填充开口的内侧。在填充开口56大约为100mm宽的所示实施方式中，如填充开口56的未被滑板100覆盖的部分所限定的填充开口56的“有效宽度”在直径上从锥形部分122的最上游端处的大约12mm增加到滑板100的最下游端处的全部100mm，其中滑板不比耐磨板外环62上的唇部112宽。
42.仍然参照图5-图7，滑板100的上游端120完全覆盖下方的(一个或多个)填充开口56，以提供无间隙的“接收表面”，用以接收从旋转组合秤22接收的批量分配的颗粒并将它们分级用以随后在它们暴露时分配到填充开口中。在所示实施方式中，上游部分具有约55-60度的弧长。如果需要，该弧长可以相当长。
43.应该注意的是，图7的环102对于滑板100的支撑或操作不是必需的。滑板100或类似构造的滑板可以设置为没有环的新月形或半月形元件的形式。滑板100在图6中示出为没有环。
44.现在参照图8-图10，每个漏斗组件34被配置成分配通过相关联的填充开口56落下的材料，同时进一步分散这些材料，使得材料从漏斗组件34的底部分配出口160以单列或近似单列而不是以块分配。出口160的直径通常不大于下方容器的入口的直径，或者在本非限制性示例中，大约为20mm-40mm，更通常为大约30mm。每个漏斗组件34的内部几何形状可以定制以适应被分配材料的流动特性。根据经验，产品流动路径对于相对粘连或发黏但不是特别易于缠结的材料(如软软糖)应该相对简单，而对于不发黏或粘连但极易缠结或至少自粘附的材料(例如腰果或硬软糖)相对复杂。
45.图8-图10中所示的漏斗组件34非常适合分配后一种类型的材料。所示漏斗组件34包括上漏斗130和下漏斗132，它们通过柔性波纹管134相互联接。波纹管134通过在上漏斗130上的下环形凸缘136和下漏斗132上的上环形凸缘138上的卡扣配合而保持在适当位置。上漏斗130可以对所有分配的材料或广泛的材料类别通用。下漏斗132可以针对特定产品定制，最显著地包括针对颗粒直径定制，因此可以被认为是容器适配器。每个漏斗组件34的内
部可以是非线性和非均匀的体积锥度，以使从其中落下的材料呈锯齿形或从侧到侧地弹跳，从而打散缠结颗粒的块并进一步分散或分离流动的颗粒流。多种几何形状都可以实现这种效果，其中一些形状比其他形状对某些颗粒更有效。
46.具体参照图9，上漏斗130的内部限定了内部分散室，该内部分散室由上组相对的第一壁140和第二壁142以及下组的第一下壁144和第二下壁146界定。每组壁可以设置在可移除插入物148(或两个或更多堆叠插入物)的内表面，该插入物148可从上方落入到上漏斗130的外壳150中，以允许针对特定应用进行定制。插入物148和下漏斗132可以由持久耐磨的、低摩擦材料(例如氨基甲酸乙酯)制成。上组的第一壁140向下且向内倾斜至位于靠近上漏斗130的轴向中心的底部边缘。被扫入漏斗组件34的至少大部分颗粒撞击壁140并被转移到下组的相对的第二壁146。下组的第二壁146向下且向内倾斜到将颗粒引导至下漏斗132的入口的底部边缘。上组的第二壁142和下组的第一壁144主要用作止动件并看到很少产品流动或没有产品流动。
47.仍参照图9，底部漏斗132在其中心部分151处弯曲或“弯曲如狗后腿”以限定相对于彼此以锐角延伸的上部和下部。与上漏斗130一样，下漏斗132的内部具有第一上壁152和第二上壁154以及第一下壁156和第二下壁158。上组的第一壁152向下且向内倾斜至底部边缘。第二组的第二壁158向下且向内倾斜至漏斗组件34的底部出口160。从上组的第一壁152弹开的颗粒撞击下组的第二壁158，在此处随着颗粒流向下出口160，它们被进一步分离。上组的第二壁142和第二组的第一壁152主要用作止动件并且看到很少产品流动或没有产品流动。
48.比较图9到图10，可以看出，下漏斗132中开口的下部如图9所示至少在一个方向或“x”方向上逐渐变窄，而如图10所示在另一个方向或“y”方向变宽。尽管出于定向目的而在一个方向上呈现锥形，但通过在出口处保持相对大的流动面积，这种几何形状有助于防止颗粒在底部出口160处的桥接。
49.现在参照图12，漏斗组件234可以装配有向内突出的指状物380，这些指状物380用于被任何可能在通过上漏斗330的下落后幸存下来的块撞击并将其打散。该实施方式的漏斗组件234在其他方面类似于第一实施方式，在于它具有通过柔性波纹管334联接的上漏斗330和下漏斗332。指状物380从挡板334的外周边向内突出到挡板334中。在所示实施方式中提供了围绕漏斗组件234等距地间隔开的三个这样的指状物(其中在图12中示出两个)。每个指状物具有内部的产品接合端以及外端，该内部的产品接合端可以在其上具有突片，该外端被夹紧在波纹管334的上表面和上漏斗330的安装凸缘336的下表面之间。指状物380可以相对于水平面以任何所需的角度倾斜以实现所需的打乱效果，并且它们的倾斜角度可以相对于彼此而不同。指状物380可以由例如不锈钢或弹簧钢形成。
50.图12的漏斗组件234中的材料流动路径也比图8-图10的漏斗组件34中的材料流动路径更笔直或更线性，以适应更发黏或粘连的材料，这些材料往往会粘附在它们接触的任何表面上。在该实施方式中，上漏斗330和下漏斗332都至少主要是截头圆锥形的。因此，消除了下漏斗132中的急转弯。此外，在上漏斗330中，具有不同相对倾斜度的第一组壁和第二组壁被具有相对均匀倾斜度的单个外围壁340代替。
51.当然，图12的指状物380以及突出到漏斗组件中以帮助打散块的其他指状物或其他元件也可以提供在图8-图10的漏斗组件中。
52.参照图3、图5和图11，可以提供附加措施以向漏斗组件34施加冲击或振动，从而移走倾向于桥接漏斗或粘连在其内壁上的颗粒。在所示实施方式中，这些措施采取“漏斗敲击器”400的形式，其受到旋转的漏斗组件34的冲击。多个这样的漏斗敲击器400可以与漏斗组件中的在任何给定时间实际分配产品的一些或所有漏斗组件配合而围绕填充机20间隔开。在该实施方式中提供了六个这样的漏斗敲击器400，它们围绕填充机20在滑板100的锥形部分122的上游端(在该上游端颗粒首先落入下方的漏斗组件34)与布置在滑板100的下游端下游的位置之间沿周向间隔开。
53.每个漏斗敲击器400包括刚性安装臂402、弹簧臂404和冲击块406。每个安装臂402具有螺栓连接到填充机20的固定支撑表面的基部408。每个弹簧臂404是相对柔性的，例如可以由弹簧钢形成。每个弹簧臂404具有固定到安装臂402的第一端和定位在漏斗组件旋转路径中的第二自由端。弹簧臂404相对于安装臂402的径向位置可以是可调节的，例如，通过在弹簧臂404中提供狭槽410与安装臂402中的间隔孔412配合而是可调节的。冲击块406通过螺栓414安装在弹簧臂404的自由端，螺栓414延伸穿过冲击块406，穿过弹簧臂404并进入位于弹簧臂404后面的安装块416。该安装块416为被旋转的漏斗组件34偏转的结构提供额外的质量。冲击块406由耐用、耐磨损材料(例如delrin)形成。在操作中，冲击块406与旋转的漏斗组件的接合使弹簧臂404的自由端弹性偏转出漏斗组件旋转的路径，同时对漏斗组件34施加冲击。
54.在操作中，旋转填充机20的转台30被驱动旋转，同时可桥接材料的颗粒从旋转组合秤分配器22沉积到吊桶32中。每个吊桶32中的颗粒最初落到滑板100上，并随着吊桶32在滑板100的逐渐变窄的锥形部分122上旋转，一次一个或成小组地被扫入填充开口56，从而倾向于分离颗粒，或者从另一个角度看，将颗粒流分散为单个颗粒或颗粒的小块。如果分配的批量相对较小以至于不会填满吊桶32的底部，则隔板会阻碍沿邻近滑板100的开口边缘的“颗粒的铲除”，而不是将这些颗粒扫入填充开口56。
55.如果漏斗组件34是图1-图10所示的蛇形类型，则填充到漏斗组件34中的材料在从排放出口160落入容器37之前从上漏斗130和下漏斗132来回弹跳时将进一步分离或分散。下落的颗粒在此过程期间进一步分离或分散，导致材料以大部分为单一颗粒的流的形式分配到下方容器37中。在此过程期间，漏斗敲击器400对漏斗组件34的冲击将抑制或防止颗粒粘附到漏斗组件的任何特定表面，伴随有降低桥接的风险。
56.另一方面，如果漏斗组件234具有更传统的如图12所示的取向，则材料简单地通过漏斗330和332落下并从排放开口落出。任何材料块将冲击一个或多个指状物380，从而倾向于分离下落经过指状物的颗粒。这种指状物也可以设置在漏斗组件34中。
57.前述的变型和修改在本发明的范围内。上面讨论了一些这样的变型和修改。其他变型和修改将从所附权利要求中变得明显。在不背离本发明的精神的情况下，可以对本发明进行许多改变和修改。这些改变和修改的范围将从所附权利要求中变得明显。