Устройство для одновременного заполнения нескольких упаковочных контейнеров жидким содержимым

 

Изобретение относится к устройствам для розлива в упаковочную тару. Устройство для одновременного розлива во множество единиц упаковочной тары может быть оснащено единственным на все трубы розлива расходомером 26, расположенным на одной из труб розлива и осуществляющим управление клапанами розлива 18, расположенными на всех остальных трубах розлива. При наличии в каждом канале потока переходника 28, имеющего форму шайбы с заданной пропускной площадью сечения, каналы потока можно сбалансировать таким образом, что даже при использовании одного расходомера в каждую единицу упаковочной тары попадает предписанное количество содержимого. 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству для одновременного розлива жидкого содержимого во множестве единиц упаковочной тары, включающему в себя пополняемый резервуар, оснащенный уровнемером, трубы розлива, соединенные с этим резервуаром, и клапаны розлива на каждой трубе розлива.

В разливочных машинах, используемых в пивоваренной и молочной промышленности, решающую роль играют требования высокой разливочной способности, прецизионной точности розлива, а также приемлемой способности к промывке и стерилизации. Машины для розлива, например, в бутылки, часто осуществляют розлив в большое количество бутылок одновременно, причем каждую бутылку подают посредством конвейера в отсек розлива и помещают под трубой розлива, через которую подают дозированное количество требуемого содержимого. Поэтому каждая труба розлива подсоединена к пополняемому резервуару через дозирующее или распределительное устройство, например - через поршневой насос, который на каждом рабочем ходу дозирует и передает требуемый объем содержимого из пополняемого резервуара в бутылку. (SU, авт.св. 189700, кл. B 67 D 1/06, 1966).

В случае содержимого малой вязкости, например - таких свободно текущих жидкостей, как молоко и соки, можно вместо относительно дорогого и сложного поршневого насоса оснащать каждую трубу розлива расходомером и клапаном, которым этот расходомер управляет, открывающимся, когда бутылка помещена в надлежащее положение для розлива под трубой разлива, и закрывающимся, когда расходомер определил прохождение требуемого объема содержимого.

Оба вышеупомянутых проектно-конструкторских принципа нашли широкое применение и обеспечивают, как доказано на практике, возможность адекватного удовлетворения существующих требований к эффективности, точности и способности к промывке. Тем не менее, возникающие при этом издержки (в частности - в случае крупных разливочных установок) относительно высоки, поскольку каждая труба розлива должна быть оснащена своим собственным поршневым насосом или расходомером. Поскольку для крупных разливочных установок не является необычным наличие 8, 16 или 32 труб розлива, капиталовложения будут значительными. Кроме того, большое количество поршневых насосов или расходомеров требует тщательной отладки и регулировки, что тоже вызывает соответствующий прирост эксплуатационных расходов.

Одной из задач настоящего изобретения является создание устройства для розлива во множество единиц упаковочной тары, не страдающего вышеуказанным недостаткам, присущими известным устройствам, и имеющего значительно более простую компоновку и конструкцию.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства для розлива в упаковочную тару, имеющего минимальное количество составных частей и простую компоновку и конструкцию.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства для розлива в упаковочную тару, обуславливающего низкие эксплуатационные расходы и легко настраиваемого на работу с необходимым устойчивым уровнем точности.

И еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства для розлива в упаковочную тару, которое легко промывать и которое обеспечивает высокий уровень гигиены.

Вышеуказанные и иные задачи, согласно настоящему изобретению, достигаются за счет того, что устройству описанного во введении типа придан отличительный признак, заключающийся в том, что в одном из каналов потока между пополняемым резервуаром и клапаном розлива помещен расходомер, осуществляющий управление всеми клапанами розлива.

Предпочтительные варианты выполнения устройства согласно настоящему изобретению характеризуются также дополнительными отличительными признаками, приведенными в прилагаемых зависимых пунктах формулы изобретения.

За счет использования всего одного расходомера и управления с его помощью подачей содержимого через все каналы потока, устройство по изобретению будет иметь экономичную компоновку и конструкцию, которая, несмотря на простоту, гарантированно и в полной мере обеспечит удовлетворение требований, накладываемых на желаемую точность дозирующего объема, в частности - в процессе длительной эксплуатации.

На фиг. 1 показан вид сбоку с частичным разрезом устройства по изобретению; на фиг. 2 - в увеличенном масштабе, часть устройства по фиг. 1 с частичным разрезом; и на фиг. 3 - в увеличенном масштабе, сечение переходного патрубка, показанное на фиг. 2 Вариант устройства по изобретению, изображенный на чертежах, предназначен для одновременного розлива в восемь упаковочных контейнеров, или бутылок, которые с помощью конвейерных средств (не показаны) устанавливают в положение розлива под устройством по настоящему изобретению. Это устройство может быть составной частью более крупной упаковочной машины, но возможно и использование устройства согласно настоящему изобретению для розлива в упаковочную тару, которую подают на конвейере в режиме шагового перемещения. На практике компоновка предлагаемого устройства может, конечно, варьироваться в широких пределах, тогда как основная конструкция остается неизменной и соответствует духу и объему прилагаемой формулы изобретения.

Устройство для одновременного розлива в несколько упаковочных контейнеров содержит удлиненный резервуар 1, имеющий выпуклые торцевые стенки и служащий напорным резервуаром, способным выдерживать некоторое избыточное внутреннее давление. Объем этого резервуара должен быть по меньшей мере вдвое больше общего объема одновременно наполняемой упаковочной тары. Больший объем резервуара предпочтительнее, поскольку в этом случае уровень содержимого в процессе его промежуточной подачи изменяется в меньшей степени, чем в случае малого резервуара. За одну из торцевых стенок пополняемого резервуара 1 выступает впускная труба 2, сообщающаяся с регулятором расхода 4 в виде насоса или клапана, который, через посредство трубы 5, клапана промывки 6 и впускного клапана 7, соединен со входным каналом 8 для подачи желаемого содержимого. Входной канал 8 может быть соединен с основным резервуаром (не показан) или какого-либо иного типа источником желаемого содержимого.

Во время промывки системы можно, с помощью впускного клапана 7, соединить входной канал 8 через дополнительный клапан промывки 9 с трубопроводом промывки, который опорожняется в двух отстоящих друг от друга точках в верхней области пополняемого резервуара 1, где трубопровод промывки 10 подсоединен к двум так называемым разбрызгивателям 11, т.е. - к шариковидным выпускным соплам, выполненным с отверстиями в поверхности и относящимися к тому типу, который обычно используют для распыления промывочно-очищающей жидкости при очистке резервуаров в рамках технологии безразборной мойки (CIP).

В центре пополняемого резервуара 1 расположен также регулятор уровня 14, который, например, может функционировать совместно с поплавком 13, положение которого посредством электрического сигнала сообщается на внешний регулятор уровня 14 известного типа, который используется для управления клапаном или насосом по сигналу, получаемому, например, в данном случае, от регулятора расхода 4. Естественно, можно использовать уровнемеры 12 и других типов, например - датчики уровня или разного типа передатчики и приемники сигналов.

Пополняемый резервуар 1 имеет также трубопровод слива 15, выходящий из нижней области этого резервуара и перекрываемый посредством донного клапана 16.

В нижней области пополняемого резервуара 1 имеется ряд соосных воронок выпуска в каналы потока 17, проходящего по существу вертикально вниз к клапанам розлива 18, расположенным на нижних концах каналов потока. В корпусе каждого клапана розлива находится вертикально перемещаемое тело 19 клапана, седло 20 клапана, расположенное у нижнего торца тела клапана, и проходящий по существу вертикально шток 21, несущий тело клапана. Шток 21 или его продолжение через посредство уплотнительных элементов 22, расположенных у верхнего торца клапана розлива, соединено со звеном 23, верхний конец которого, в свою очередь, шарнирно соединен с передаточной балкой 24. Передаточная балка проходит в горизонтальном направлении над всеми клапанами 18 и, с помощью соответствующих звеньев 23, соединена с каждым из клапанов, так что они приводятся в действие одновременно при перемещении балки 24. Балка 24, опертая известным способом (не отображенным на чертежах) для обеспечения ее функционирования, приводится в действие первичным двигателем 25 в виде узла поршня и цилиндра, и этот узел соединен с балкой 24 с целью перемещения ее между нижним положением, в котором все тела 19 клапанов находятся в соответствующих седлах 20 клапанов, так что все клапаны розлива 18 закрыты, и верхним положением, в котором тела 19 клапанов отведены от соответствующих седел 20 клапанов, так что содержимое может свободно вытекать из пополняемого резервуара 1 по каналам потока 17 и протекать через соответствующие клапаны розлива 18 в упаковочную тару (не показана), расположенную под клапанами.

Чтобы обеспечить возможность управления клапанами розлива 18 таким образом, что будет гарантировано надлежащее одинаковое дозирование содержимого, в одном из каналов потока 17' устанавливают расходомер 26 обычного типа, определяющий электрическим способом объем жидкости, проходящей по каналу потока 17'. Расходомер электрически связан со средством управления 27, которое может быть устройством известного типа, предназначенным для приведения в действие, например, узла поршня и цилиндра того типа, к которому относится первичный двигатель 25.

Кроме того, каждый из каналов потока 17 содержит переходник 28, устанволенный в канале потока между пополняемым резервуаром 1 и клапаном розлива 18. В оснащенном расходомером 26 канале потока 17' переходник 28 установлен после расходомера 26, если смотреть в направлении потока содержимого (пополняемого резервуара).

Переходник 28, в увеличенном масштабе изображенный на фиг. 3, имеет форму шайбы или дросселя с каналом 29, площадь сечения которого меньше площади поперечного сечения канала потока 17, причем пропускная площадь сечения переходника 28 меньше средней площади сечения канала потока 17 по меньшей мере на 50%. Перед каналом 29, если смотреть в направлении потока содержащего, переходник 28 представляет собой впускной конус 30, образующий переход между имеющим большую площадь сечения каналом потока 17 и имеющим меньшую площадь сечения каналом 29. В переходнике 28 имеется также выпускной конус 31, расположенный после канала 29 и образующий переход к имеющему большую площадь сечения каналу потока 17, расположенному после переходника 28. Впускной конус имеет угол входа в диапазоне 5-20^o, тогда как выпускной конус имеет угол раструба в пределах 60-180^o. Естественно, эти величины определяются подлежащим розливу содержимым, а также количеством содержимого, пропускаемого через клапаны розлива 18 каждый раз, когда они открываются. На практике подтверждено, что при розливе свободно текущего содержимого, например - молока, предпочтительно, чтобы впускной конус 30 имел верхний угол или угол входа примерно 10^o, тогда как выпускной конус 31 должен иметь в аналогичных условиях угол раструба примерно 90^o.

В результате наличия переходника 28, являющегося решающим фактором сопротивления потоку в каналах потока 17, становится возможным сбалансировать все каналы потока таким образом, что создает по существу абсолютно одинаковое сопротивление потоку (во всех каналах потока - прим. перев.), и гарантирует одинаковое наполнение (упаковочной тары - прим. перев.), несмотря на то, что лишь одни канал потока 17' оснащен расходомером 26 и, через средство управления 27, используется для того, чтобы одновременно управлять всеми клапанами розлива 18 одинаковым образом. Возможные дисбалансы сопротивления потоку, зависящие от разного расположения каналов потока относительно центра пополняемого резервуара, неточностей компоновки каналов потока и расположения их внутренних поверхностей, от наличия расходомера 26 всего в одном из каналов потока, а также от иных сопутствующих факторов влияния, могут быть полностью исключены за счет индивидуальной пригонки различных переходников 28. Если такая пригонка переходника осуществлена и обеспечено получение одинакового расхода через все каналы потока, то можно гарантировать управление объемом содержимого с удовлетворительной степенью точности (с объемной точностью порядка ±2%) в течение очень длительного периода эксплуатации.

Когда устройство согласно настоящему изобретению вводят в эксплуатацию, содержимое подают через входной канал 8, при этом клапан промывки 9, закрыт, так что содержимое достигает регулятор расхода 4 через трубу 5 и открытый клапан промывки 6. В зависимости от положения регулятора 4, содержимое получает возможность вытекать через оба выпускных отверстия 3 впускной трубы 2 в пополняемый резервуар, где поверхность жидкости поднимает поплавок 13 до тех пор, пока уровнемер 12 не выдаст через регулятор уровня 14 сигнал в регулятор расхода 4, чтобы прекратить или дросселировать приток содержимого в пополняемый резервуар 1.

После того, как конвейер (не показан) переместил восемь раскрытых кверху предварительно отформованных единиц упаковочной тары под клапаны розлива 18, средство управления 27 принимает сигнал, согласно которому первичный двигатель 25 приводится в действие с целью подъема балки 24 в ее верхнее положение, и в этом случае звенья отводят тела 19 клапанов в верхнее, открытое положение. В результате этого содержимое может протекать по каналам потока 17 и через клапаны розлива 18, и начинается наполнение упаковочной тары. После того, как расходомер 26 зарегистрировал, что через канал потока 17' прошел требуемый объем содержимого, на средство управления 27 сразу же выдается сигнал о закрытии клапанов розлива 18, а все единицы упаковочной тары к этому моменту примут, благодаря одинаковому расходу через различные каналы потока 17, заданный объем содержимого, соблюдаемый с высокой степенью точности.

Вытекание содержимого через каналы потока 17 влияет на уровень содержимого в пополняемом резервуаре 1, регистрируемый уровнемером 12 таким образом, что регулятор расхода 4 получает команду разрешить доступ содержимого в пополняемый резервуар, когда объем этого содержимого становится недостаточным. Тем самым гарантируется, что давление жидкости в разных каналах потока 17 всегда поддерживается в определенных пределах, и в то же самое время, что в пополняемом резервуаре всегда имеется достаточное количество содержимого для осуществления последующих циклов розлива. Конечно, в пополняемом резервуаре есть и отверстие для стравливания воздуха (не показано), так что внутренность этого резервуара сообщается с окружающей атмосферой через подходящий фильтр, а с другой стороны, возможно поднятие давления внутри пополняемого резервуара через отверстие для стравливания воздуха, чтобы увеличить скорость потока в каналах потока 17, когда клапан розлива 18 открыты. Точно так же, некоторый избыток давления в пополняемом резервуаре 1 можно использовать в случае розлива содержимого повышения вязкости, например - сока или еще более густых (сладких) напитков, например, ликеров. В результате этого, устройство, соответствующее настоящему изобретению, можно использовать не только для розлива свободно текущего подобно воде содержимого, но и для розлива широкого круга наиболее часто встречающихся напитков, разливаемых в емкости.

Устройство согласно настоящему изобретению на практике доказало свою способность надлежащим образом функционировать и способствовать значительной экономии расходов за счет того, что большим количеством каналов потока можно управлять с помощью одного расходомера, вместо того, чтобы, как было ранее, использовать количество расходомеров, равное количеству каналов потока, или вместо этого использовать такое же количество действующих распределительных устройств типа поршневых насосов или им подобных. Упрощение влечет за собой не только значительную экономию затрат, связанную с компоновкой, но и обуславливает упрощение и большую экономическую эффективность послепродажного обслуживания и оперативного контроля, поскольку устройство содержит очень небольшое количество подвижных или регулируемых частей.

Настоящее изобретение не следует рассматривать как ограниченное вышеизложенным описанием и приведенными на чертежах иллюстрациями, поскольку возможны многочисленные модификации изобретения без отступления от его духа и объема, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Устройство для одновременного заполнения нескольких упаковочных контейнеров жидким содержимым, включающее резервуар (1), оснащенный уровнемером (12), трубы розлива, соединенные с этим резервуаром, и клапаны розлива (18) на каждой трубе розлива, отличающееся тем, что в одном из каналов потока (17) между пополняемым резервуаром и клапаном розлива (18) расположен расходомер (26), осуществляющий управление всеми клапанами розлива (18).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расходомер (26) соединен со средством управления (27) клапанов розлива (18).

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что средство управления (27) связано с первичным двигателем (25) клапанов (18).

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что первичный двигатель (25) является общим для всех клапанов (18).

5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что первичный двигатель (25) представляет собой узел поршня и цилиндра.

6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что каждый канал потока (17) содержит переходник (28).

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что пропускная площадь сечения переходника (28) по меньшей мере на 50% меньше средней площади поперечного сечения канала потока (17).

8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что переходник содержит канал (29) уменьшенной площади сечения и имеет участки (30, 31) с раструбами в обоих направлениях.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что имеющие раструбы участки (30, 31) являются коническими.

10. Устройство по любому из пп.1 - 9, отличающееся тем, что уровнемер (12) резервуара (1) расходорегулирующим устройством (4), расположенным во впускном канале резервуара.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3