Устройство для дозирования жидких продуктов при заполнении в отдельные контейнеры

 

Использование: изобретение относится к устройствам для дозирования жидких пищевых продуктов в заранее сформированные пакеты с контролем заполнения. Сущность изобретения: продукт подается из источника к дозирующей камере через подающий клапан и затем к дозирующему клапану для заполнения готовых контейнеров. Клапаны имеют клапанный шток, осуществляющий возвратно-поступательное движение для открытия и закрытия клапана. Клапанный шток движется в канале, через который мимо подшипников течет продукт. Подшипники имеют шарики, которые взаимодействуют со штоком и стенкой канала. Использование шариков для опоры штока облегчает очистку канала после использования и обеспечивает хорошую опору для клапанного штока. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройству для заполнения жидким содержимым заранее сформированных пакетов, а более конкретно, к устройству для контроля потока жидкости при заполнении пакетов и очистке устройства после использования.

Известны различные системы для заполнения пакетов жидкостями, такими, как молоко и сок. Обычно пакеты предварительно формуются и завариваются снизу. Пакеты помещаются на конвейер, который периодически движется с определенной поэтапной последовательностью. Вначале пакеты пропускаются через стерилизационный пункт, где стерилизуется их внутренняя часть. Затем пакеты подаются на пункт заполнения, где они заполняются жидким содержимым из подающего резервуара. Далее пакет идет к пункту, где складывается его верхняя часть, и наконец он подается к пункту заваривания, где покрытый термопластиком пакет термоспаивается в верхней части.

Система заполнения жидкости в традиционных машинах предусматривает разлив отмеренного количества жидкости в каждый пакет с помощью различных клапанных систем. Периодически трубки и клапаны должны чиститься и стерилизоваться. Обычно это предполагает пропускание стерилизационной жидкости через систему заполнения, где она приходит в контакт с клапанами и заваривающими устройствами, с тем, чтобы удалить остаточное молоко или сок и уничтожить бактерии, которые могут находиться в системе.

Хотя известные системы заполнения выполняют свою функцию, существует необходимость улучшить эффективность систем заполнения и усовершенствовать устройство по очистке системы заполнения.

Цель изобретения - обеспечить клапанный механизм с эффективным контролем операции заполнения, который легко можно чистить стерилизационным раствором.

В соответствии с этим изобретением продукт, который может быть молоком или соком, подается в дозирующую камеру через контрольный клапан, которые открывается и закрывается с помощью пневматического цилиндра. Из впускного клапана жидкость течет к дозирующей камере, где временно находится отмеренное количество жидкости для заполнения пакета. Выпускной клапан располагается ниже дозирующей камеры. Выпускной клапан открывается и закрывается в ответ на электро-пневматический привод. Компоненты системы заполнения располагаются так, чтобы обеспечить адекватный наклон для стока во время операции очистки. Клапанные штоки впускного и выпускного клапанов имеют линейные шарикоподшипники, которые не препятствуют прохождению жидкости через клапанные каналы и создают минимальное препятствие для очищающей жидкости во время операции очистки.

На фиг. 1 представлена вертикальная проекция устройства заполнения в соответствии с изобретением (частично схематичная); на фиг. 2 - поперечный срез привода дозирующего клапана; на фиг. 3 - поперечный срез подающего клапана; на фиг. 4 - поперечный срез подающего клапана по линии 4-4 фиг. 3; на фиг. 5 - поперечный срез дозирующего насоса.

В обычной заполняющей машине ранее сформированные пакеты 2 закрываются снизу и укладываются на конвейер 4, который ритмично движется вправо, как показано на фиг. 1. Пакеты 2 имеют открытую верхнюю часть, через которую подается жидкое содержимое для заполнения пакета. В последующем пакет 2 будет закрываться в верхней части и термоспаиваться.

Устройство заполнения включает резервуар 6, который содержит жидкость для заполнения пакета 2. Этот резервуар 6 имеет соответствующую контрольную систему для поддержания определенного уровня жидкости в резервуаре. Трубка 8 соединяет резервуар 6 с узлом подающего клапана 10, который включает контрольный клапан 12 и пневматический цилиндр 14. Контрольный клапан 12 подает жидкость к дозирующему насосу, который включает электрический привод 18 и корпус насосной камеры 20. Трубчатая секция 22 соединяет контрольный клапан 12 с корпусом камеры 20. Корпус камеры 20 также связан с узлом 24 дозирующего клапана, который включает дозирующий клапан 26 и электропневматический привод 28. Привод 28 содержит соленоид 30, контролирующий тарельчатый клапан 32. Воздух подается к противоположным сторонам плавающего поршня 34 через шланги подачи воздуха 36 и 38. Воздушный канал 40 связывает нижнюю сторону поршня 34 с тарельчатым клапаном 32. Когда тарельчатый клапан 32 открыт, воздух от нижней стороны поршня 34 поступает через канал 40 и через клапан 32, снижая таким образом давление на нижней стороне поршня, так что давление на верхней стороне поршня движет поршень вниз, как показано на фиг. 2. Клапанный шток 42 крепится своим верхним концом к поршню 34 так, что движение поршня 34 вниз заставляет двигаться клапанный шток 42 вниз. Спиральная пружина 44 форсирует движение поршня 34 вверх, как показано на фиг. 2 в случае потери воздушного давления. Клапанный шток 42 входит в клапанный элемент 26 и включает в работу дозирующий клапан на нижнем конце клапанного штока.

Подающий клапан 12 показан на фиг. 3 в поперечном срезе. Клапан 12 имеет клапанный шток 45, который проходит через центральное отверстие 46 в корпусе клапана 12. На нижнем конце клапанного штока 44 имеется клапанный элемент 48, а в отверстии 46 предусмотрено седло клапана 50 для плотного смыкания с клапанным элементом 48. Клапанный шток 45 с помощью пневматического привода 14 осуществляет возвратно-поступательное движение в корпусе клапана 12. Клапанный шток направляется в отверстие 46 парой шаровых направляющих, образованных тремя шарикоподшипниками 52, каждый из которых располагается в продольной канавке 54, выполненной в клапанном штоке 44. В целях иллюстрации шарикоподшипник, взаимодействующий с одной из канавок 54 на фиг. 3 опущен. Для обоих подшипников необходимо иметь по меньшей мере три шарика для центрирования клапанного штока 45. Канавка 54 имеет удлиненную форму, чтобы позволить продольное движение клапанному штоку, в то время как шарики 54 вращаются относительно поверхности отверстия 46 во время движения клапанного штока вверх и вниз. Такая же система подшипников предусмотрена для выпускного клапана 26 как показано на фиг. 1. Клапанный элемент для дозирования жидкости в пакеты может быть любого подходящего типа. Например, могут быть использованы клапанные элемента, описанные в патентах США N 5025991, 4903740 или 4869397. Жидкий продукт подается к дозирующему клапану 26 через соединитель 56 от дозирующего насоса 16. Корпус камеры 20 имеет поршневую камеру 58 с отверстием 60, через которое жидкий продукт выходит из камеры 58 в центральное отверстие дозирующего клапана 26, как показано на фиг. 2.

Блок дозирующего насоса показан в поперечном срезе на фиг. 5 и включает привод 18 и корпус камеры 20. Корпус камеры 20 имеет центральное отверстие, которое образует цилиндрическую измерительную камеру 58. В камере 58 находится возвратно-поступательный поршень 62. Сила для смещения поршня 62 передается к поршню 62 валом 64.

Прилагается определенная сила, чтобы сместить вал 64 вправо для всасывания жидкого продукта в камеру 58 и влево для выброса жидкого продукта из камеры посредством вращательной шестерни 66 с электрическим приводом. Шестерня 66 имеет спиральные канавки, по которым движется возвратно-поступательно каретка, вращению которой препятствует направляющая 70, крепящаяся к торцевой пластине привода 18. Каретка 68 движется продольно по направляющей 70, и поскольку вал 64 прикреплен к каретке 68, продольное движение каретки вызывает соответствующее движение вала 64. Каретка снабжена множеством спиральных роликов, которые передают аксиальные усилия каретке в ответ на вращение шестерни 66. Вращение придается шестерне обмоткой 72 реверсивного мотора. Имеются соответствующие органы управления для регулирования скорости вращения шестерни 66 мотором и для контроля направления вращения шестерни 66. Рядом с валом 64 имеется датчик 74 для подачи сигнала, соответствующего позиции поршня 62 в камере 58. Например, датчики позиции могут включать канавки или рельеф, выполненный в вале 64, которые могут восприниматься датчиком 74, или же могут быть предусмотрены другие соответствующие маркирующие средства. Датчик 74 взаимодействует со средствами управления для регулировки смещения поршня 62 с тем, чтобы соответствовать различным размерам пакетов для заполнения.

Как показано на фиг. 1, электро-пневматический регулирующий положение механизм 28 и пневматический цилиндр 14 связаны с системой управления 76, которая контролирует согласование во времени открытие подающего клапана 12 и дозирующего клапана 26. Система управления 76 также контролирует включение привода 18 насоса для всасывания жидкого продукта в камеру 58 и выброса продукта из камеры 58 в дозирующий клапан 26. Система управления 76 включает систему хронирования для контроля длительности действия и последовательности приводов 14, 28 и 18 в зависимости от размера пакета 2 и скорости продвижения конвейера 4.

В работе резервуар 6 заполняется жидким продуктом для заливки в пакеты. Система управления 76 заставляет привод 14 смещать клапанный шток 45 вниз, чтобы открыть клапан, и в то же самое время привод 18 смещает вал 64 вправо, как показано на фиг. 5, для всасывания жидкого продукта в камеру 58. Во время этого периода дозирующий клапан 26 закрыт. Когда поршень 62 смещается достаточным образом для всасывания определенного количества жидкого продукта в камеру 58, подающий клапан 12 закрывается приводом 14 и дозирующий клапан 26 открывается в то же самое время, когда привод 18 смещает поршень влево, как показано на фиг. 5, чтобы жидкий продукт вытек из дозирующего клапана 26 в пакет. Скорость потока через дозирующий клапан контролируется скоростью смещения поршня 62, который в свою очередь контролируется скоростью вращения шестерни 66 в ответ на возбуждение обмотки мотора 72. Таким образом электрически можно отрегулировать работу системы заполнения, чтобы обеспечить оптимальные условия заполнения для системы. Во время очистки системы очищающий раствор помещается в резервуар 6 и система работает таким же образом, как и во время операции заполнения продуктом. Использование шарикоподшипниковых направляющих для клапанов 12 и 26 позволяет эффективную очистку направляющих клапана, поскольку подшипниковые компоненты полностью открыты для очищающего раствора.

Хотя изобретение показано и описано в соответствии с предпочтительным вариантом, допускаются изменения и модификации в пределах объема формулы изобретения.

Источники информации SU, патент, 5025991, кл. B 65 B 3/00, 1994.2

Формула изобретения

1. Устройство для дозирования жидких продуктов при заполнении в отдельные контейнеры в отмеренных количествах из источника жидкого продукта в контейнеры, отличающееся тем, что оно снабжено устройством для осуществления очистки жидкостных каналов, содержащих дозирующий клапан с седлом клапана, клапанным элементом, взаимодействующим с седлом клапана, расположенный в корпусе клапана клапанный шток для смещения клапанного элемента для ввода его и вывода при взаимодействии с седлом клапана путем аксиального движения клапанного штока, и подшипниковое устройство для опоры клапанного штока, шарики которого предназначены для взаимодействия с клапанным штоком для обеспечения аксиального выравнивания клапанного штока с одновременным возвратно-поступательным движением клапанного штока, при этом между шариками образовано пространство, позволяющее проходить потоку жидкого продукта и очищающего раствора вокруг клапанного штока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шарики подшипникового устройства имеют диаметр больше, чем расстояние между седлом клапана и стенкой корпуса клапана, а в клапанном штоке выполнены выемки для размещения и удержания шариков.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный комплект шариков, при этом каждый комплект включает по меньшей мере три шарика, а комплекты расположены в клапанном штоке в продольном направлении.

4. Устройство по любому из пп.2 и 3, отличающееся тем, что корпус клапана имеет внутреннюю цилиндрическую стенку, а шарики выполнены с возможностью качения по поверхности внутренней стенки.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дозирующим устройством с дозирующей камерой для смещения части жидкого продукта через дозирующий клапан в контейнеры.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено подающим клапаном для контроля потока жидкого продукта из источника жидкого продукта к дозирующей камере, содержащим седло клапана и клапанный элемент, взаимодействующий с седлом клапана, расположенный в корпусе клапана клапанный шток для смещения клапанного элемента для ввода его и вывода при взаимодействии с седлом клапана с помощью аксиального движения клапанного штока, подшипниковое устройство для опоры седла клапана, шарики которого взаимодействуют с клапанным штоком для обеспечения аксиального выравнивания клапанного штока с одновременным возвратно-поступательным движением клапанного штока, при этом между шариками образовано пространство, позволяющее проходить потокам жидкого продукта и очищающего раствора вокруг клапанного штока подающего клапана.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в клапанном штоке выполнены выемки для удерживания шариков.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что дозирующая камера включает передвижной поршень для регулировки объема дозирующей камеры в соответствии с размером заполненного контейнера.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно снабжено системой управления для контроля работы дозирующего клапана, дозирующей камеры и подающего клапана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5