Наполнительный элемент и разливочная машина с наполнительными элементами
Изобретение относится к наполнительному элементу для розлива продукта, содержащего в жидкой фазе твердые компоненты или кусочки, на роторных разливочных машинах. Наполнительный элемент содержит выполненный в корпусе канал для разливаемого продукта, который может соединяться впускным отверстием на одном конце с резервуаром для разливаемого продукта, а на другом конце образует дозирующее отверстие для выдачи разливаемого продукта в емкость. Наполнительный элемент выполнен с возможностью регулироваться между первым, закрывающим выдачу разливаемого продукта рабочим состоянием и вторым, открытым рабочим состоянием. В корпусе наполнительного элемента предусмотрен участок корпуса затвора питающего клапана. Причем наполнительный элемент дополнительно к первому и второму рабочим состояниям имеет третье рабочее состояние, в котором он открыт для выдачи жидкой фазы разливаемого продукта, а твердые компоненты задерживаются участком корпуса затвора питающего клапана. Изобретение обеспечивает надежный розлив продукта с твердыми компонентами без протекания наполнительного элемента при закрытом питающем кране. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к наполнительному элементу согласно ограничительным частям пункта 1 или 3 формулы изобретения, а также к разливочной машине согласно ограничительной части пункта 28 формулы изобретения.
Наполнительные элементы для розлива жидкого разливаемого продукта в емкости известны в самых различных исполнениях. Далее также известно, что у наполнительных элементов в зоне соответствующего дозирующего отверстия нужно предусматривать газовый блокиратор для того, чтобы избежать протекание наполнительного элемента после закрытия питающего клапана. В частности, известно также, что газовый блокиратор следует выполнять таким, чтобы часть канала для разливаемого продукта, предусмотренная над дозирующим отверстием наполнительного элемента, оставалась заполненной жидким разливаемым продуктом после закрытия питающего клапана, чтобы это не приводило к выходу разливаемого продукта на дозирующее отверстие и к протеканию наполнительного элемента. Газовый блокиратор при этом в простейшем случае образован ситообразной структурой, поперечные сечения отверстий которой выбраны так, что поверхностного натяжения жидкого разливаемого продукта достаточно для того, чтобы предотвратить протекание и/или задерживать столб разливаемого продукта, образованный в канале для разливаемого продукта поверх дозирующего отверстия.
Задачей изобретения является создание наполнительного элемента, с помощью которого обеспечивается надежная работа и розлив разливаемого продукта, который содержит в жидкой или даже в жидко-вязкой (до легкой густо-вязкой) фазе твердые компоненты или кусочки.
Для решения этой задачи наполнительный элемент выполнен в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения. Разливочная машина является объектом пункта 22 формулы изобретения.
Усовершенствованные варианты изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Ниже изобретение подробнее поясняется с помощью чертежей примера исполнения. Показывают:
фиг.1-4 - соответственно в очень упрощенном представлении наполнительный элемент разливочной машины для розлива жидкого разливаемого продукта, содержащего твердые компоненты или кусочки, вместе с бутылокообразной емкостью, соответственно при различных рабочих состояниях;
фиг.5-7 - питающий клапан наполнительного элемента при различных рабочих состояниях;
фиг.8 - в увеличенном изображении вынимаемый при поднимании газовый блокиратор, предусмотренный в зоне дозирующего отверстия.
На чертежах показан наполнительный элемент 1 разливочной машины, например разливочной машины вращающегося типа, имеющей множество таких наполнительных элементов 1 по окружности ротора, приводимого во вращение вокруг вертикальной оси машины, или на окружности кольцевого резервуара 2, предусмотренного на этом роторе.
Наполнительный элемент 1 служит для розлива жидкого разливаемого продукта 3, содержащего твердые компоненты или кусочки 4, например для розлива плодового продукта, готового к употреблению (например, сока с кусочками мякоти), в емкость 5. Эта емкость в процессе наполнения (свободного безнапорного истечения) является прямостоящей, то есть своей осью она расположена в вертикальном направлении и соосно или примерно соосно оси FA наполнительного элемента под соответствующим наполнительным элементом 1, на носителе емкостей 6 таким образом, что отверстие 5.1 емкости располагается на расстоянии напротив дозирующего отверстия 7 наполнительного элемента 1.
В корпусе 8 наполнительного элемента 1 выполнен канал 9 для разливаемого продукта, который одним концом присоединен к выпускному или присоединительному отверстию 10 в днище кольцевого резервуара 2, а другой конец которого образует дозирующее отверстие 7. Канал 9 для разливаемого продукта согласно изображенной формы осуществления состоит из нескольких участков канала, а именно, выходя из присоединительного отверстия 10 - из участка канала 9.1, образующего клапанное пространство для питающего клапана 11, более подробно описанное ниже, из горизонтального или, по существу, горизонтального участка 9.2 канала, из участка 9.3 канала и из участка 9.4 канала, переходящего в дозирующее отверстие 7. Участки 9.3 и 9.4 канала расположены соосно между собой, а также соосно с вертикальной осью FA наполнительного элемента. Участок 9.4 канала имеет по отношению к участку 9.3 канала уменьшенное поперечное сечение.
Участок 9.1 канала выполнен в верхней зоне участка 8.1 корпуса, протянувшегося вертикально вниз от кольцевого резервуара 2, участок 9.2 канала выполнен в участке 8.2 корпуса, протянувшемся горизонтально или, по существу, горизонтально, а участки 9.3 и 9.4 канала выполнены в вертикальном участке 8.3 корпуса, который относительно кольцевого резервуара 2 отнесен на вертикальную ось машины, а также перемещен радиально наружу относительно участка 8.1 корпуса.
Образующий клапанное устройство питающий клапан 11 состоит из корпуса затвора 12 клапана, на верхнем конце которого расположен толкатель 13 клапана, прилегающий на участке 8.1 корпуса и расположенный своей осью параллельно оси FA наполнительного элемента, а также соосно оси присоединительного отверстия 10.
На фигурах 5-7 показан корпус затвора 12 клапана, выполненный в форме шляпки гриба, а именно с участком 12.1 корпуса затвора клапана, образующим незакрепленный верхний конец корпуса затвора 12 клапана и конусообразно сужающимся на этом конце, из участка 12.2 корпуса затвора клапана, примыкающего к участку 12.1 корпуса затвора клапана и имеющего наружный диаметр, увеличенный в сравнении с участком 12.1 корпуса затвора клапана. Участок 12.2 корпуса затвора клапана на своей стороне, отвернутой от участка 12.1 корпуса затвора клапана, сужается в виде усеченного конуса и переходит в участок 12.3 корпуса затвора клапана, имеющий наружный диаметр, уменьшенный в сравнении с участками 12.1 и 12.2, и примыкающий к участку 12.4 корпуса затвора клапана, которым корпус затвора 12 клапана соединен с толкателем 13 или с головкой 13.1 толкателя, выполненной на толкателе. Корпус затвора 12 клапана, а также его участки 12.1 - 12.4 выполнены симметричными относительно оси вращения, являющейся осью SA толкателя.
Участок 12.1 корпуса затвора клапана снабжен проходящим радиально оси SA толкателя каналом 14, пересекающим эту ось и открытым с двух сторон, а также множеством каналов 15, соответственно параллельных оси SA толкателя и открытых на незакрепленном конце корпуса затвора 12 клапана. Каналы 15 впадают в канал 14 и образуют в верхней части корпуса затвора 12 клапана ситообразную структуру. На участке 12.2 корпуса затвора клапана, на переходе к участку 12.1 корпуса затвора клапана, предусмотрено уплотнительное кольцо 16, концентрически охватывающее ось SA толкателя.
Корпус затвора 12 клапана перемещается в направлении оси отверстия 17 клапана и взаимодействует, с одной стороны, с отверстием 17 клапана, ось которого направлена примерно вертикально, образованным впускным отверстием канала 9 для жидкости на переходе к присоединительному отверстию 10, а с другой стороны, с седлом 18 клапана на отверстии 17 клапана. Для этого диаметр участка 12.1 корпуса затвора клапана выполнен равным или немного меньшим, чем диаметр отверстия 17 клапана. Уплотнительное кольцо 16 расположено с плотным прилеганием к седлу 18 клапана при закрытом питающем клапане 11.
Приведение в действие корпуса затвора 12 клапана производится пневматически через толкатель 13 по оси SА толкателя, а именно таким образом, что питающий клапан 11 может принимать три различных рабочих состояния, а именно:
- соответственно фигуре 5 полностью открытое состояние, в котором корпус затвора 12 клапана находится в самом нижнем положении своего хода, и выдвинут участком 12.1 корпуса затвора клапана из отверстия 17 клапана, и отстоит от этого отверстия клапана,
- соответственно фигуре 6 частично открытое состояние, в котором корпус затвора 12 клапана перемещен в частично приподнятое положение, и участок 12.1 корпуса затвора клапана начинает заходить в отверстие 17 клапана, уплотнительное кольцо 16 отстоит от седла 18 клапана и канал 14 впадает с двух сторон в участок 9.1 канала, а также
- соответственно фигуре 7 закрытое состояние, в котором корпус затвора 12 клапана находится в верхнем положении своего хода и плотно прилегает уплотнительным кольцом 16 к седлу 18 клапана.
Открытие питающего клапана 11 осуществляется, таким образом, благодаря движению корпуса затвора 12 клапана в вертикальном направлении вниз, а закрытие питающего клапана 11 осуществляется благодаря движению корпуса затвора 12 клапана в вертикальном направлении вверх.
Эти движения корпуса затвора 12 клапана осуществляются пневматически. Для этого на толкателе 13 клапана предусмотрен поршень 19.1, образующий вместе с цилиндрической камерой, выполненной в участке 8.1 корпуса, исполнительный элемент 19 в форме пневматического цилиндра двойного действия. Далее в участке 8.1 предусмотрен поршень 20.1, образующий с другой цилиндрической камерой в участке 8.1 корпуса второй исполнительный элемент 20 в форме пневматического цилиндра, шток 21 поршня которого взаимодействует с нижним концом толкателя 13.
Согласно изображенной форме осуществления полное открытие и закрытие питающего клапана 11 достигается с помощью исполнительного элемента 19, а частичное открытие питающего клапана 11 - с помощью исполнительного элемента 20.
В участках 9.3 и 9.4 канала предусмотрен газовый блокиратор 22, имеющий возможность осевого перемещения в направлении оси FA наполнительного элемента. Согласно изображенной форме осуществления газовый блокиратор 22 состоит из трубчатой части 23, которая расположена соосно оси FA наполнительного элемента и имеет, например, ситообразную структуру, образованную отверстиями 24 в ее стенке. Ситообразная структура, образованная отверстиями 24, находится в зоне нижнего конца трубчатой части 23, однако на расстоянии от этого нижнего конца. Выше отверстий 24 трубчатая часть 23, например, закрыта. Наружный диаметр трубчатой части 23 равен или немного меньше, чем внутренний диаметр участка 9.4 канала. Поперечное сечение отверстий 24 выбрано таким, чтобы при закрытом питающем клапане 11 и при газовом блокираторе 22, находящемся в активном положении, разливаемый продукт, имеющийся в участке 9.3 канала, задерживается посредством газового блокиратора 22.
На верхнем конце, на трубчатой части 23 своим нижним концом закреплен шток 25 поршня, расположенного соосно оси FA наполнительного элемента. На штоке поршня сидит поршень 26.1 исполнительного элемента 26 в форме пневматического цилиндра, посредством которого газовый блокиратор 22 может регулируемо перемещаться между приподнятым, то есть неактивным положением, в котором нижний конец трубчатой части 23, соответственно фигурам 1 и 2, находится во внутреннем пространстве участка 9.3 канала, поверх перехода к участку 9.4 канала и удаленно от него, и опущенным, то есть активным положением, при котором нижний конец трубчатой части 23 введен с прилеганием в участок 9.4 канала, а именно соответственно фигурам 3 и 4.
Принцип действия наполнительного элемента 1 может быть описан следующим образом.
Для запуска процесса наполнения закрытый до этого момента питающий клапан полностью открывается исполнительным элементом 19, а затем находящийся до этого момента в своем активном положении газовый блокиратор 22 поднимается исполнительным элементом 26, то есть перемещается в неактивное положение, так что для наполнительного элемента 1 достигается состояние соответственно фигурам 1 и 5 и разливаемый продукт 3 вместе с твердыми компонентами 4 может литься через дозирующее отверстие 7 и через отверстие 5.1 емкости свободной (без напора) струей, в емкость 5.
Еще до полного окончания процесса наполнения, то есть перед тем как достигнута окончательная высота наполнения в емкости 5, посредством приведения в действие исполнительного элемента 20 корпус затвора 12 клапана перемещается вертикально вверх настолько, что питающий клапан 11 принимает частично открытое состояние (фигуры 2 и 6) и участок 12.1 корпуса затвора клапана начинает заходить в отверстие 17 клапана. В этом состоянии наполнительного элемента 11 жидкий наливаемый продукт 3 может далее литься через канал 9 для разливаемого продукта и дозирующее отверстие 7 в емкость 5. С жидким разливаемым продуктом одновременно перемещаются компоненты 4, имеющиеся в канале 9 для разливаемого продукта, так что канал 9 для разливаемого продукта освобождается от этих компонентов. Твердые компоненты 4 задерживаются ситообразным участком 12.1 корпуса затвора клапана, так что они не могут попасть в канал 9 для разливаемого продукта.
После освобождения канала 9 для разливаемого продукта от твердых компонентов 9 при далее частично открытом питающем клапане 11 газовый блокиратор 22 перемещается исполнительным устройством 26 из своего неактивного положения в активное положение. Процесс наполнения поддерживается в действующем теперь виде через частично открытый питающий клапан 11, канал 9 для разливаемого продукта и газовый блокиратор 22, предусмотренный теперь в дозирующем отверстии 7, пока не будет достигнута требуемая высота наполнения в емкости 5. Это состояние изображено на фигурах 3 и 6.
Для окончания процесса наполнения питающий клапан 11 закрывается исполнительным элементом 19, а именно газовым блокиратором 22, находящимся далее в активном положении. Выдача разливаемого продукта 3 в емкость 5, таким образом, закончена. Канал 9 для разливаемого продукта, а при этом, в частности, и участок 9.3 канала заполнены далее жидким разливаемым продуктом 3. Благодаря газовому блокиратору 22, находящемуся в своем активном положении, жидкий разливаемый продукт задерживается в участке 9.3 канала и также предотвращается протекание наполнительного элемента 1.
Особенность наполнительного элемента 1 состоит, таким образом, в том, что благодаря исполнению корпуса затвора 12 клапана и его специальному командному управлению возможно наполнение заполняемым продуктом 3 с твердыми компонентами 4, не приходя к зажиманию твердых компонентов 4 между корпусом затвора 12 клапана и седлом клапана 12 при закрывании питающего клапана 11. Также предотвращается зажимание компонентов 4 между газовым блокиратором 22 и внутренней поверхностью наполнительного элемента 1 при перемещении газового блокиратора 22 из неактивного положения в активное положение. Благодаря выполнению газового блокиратора 22 с возможностью подниматься или выталкиваться теперь при розливе разливаемого продукта 3 с твердыми компонентами 4, можно использовать газовый блокиратор с получением связанных с этим преимуществ.
Эти преимущества состоят, в том числе, в предотвращении протекания наполнительного элемента при закрытом питающем клапане 11, а также в том, что к началу каждого процесса наполнения, то есть еще до собственно открытия питающего клапана 11, канал 9 для разливаемого продукта уже заполнен жидким разливаемым продуктом, так что, в частности, соответствующий процесс наполнения может быть запущен без временной задержки. Далее, при соответствующем исполнении, в частности, участка 8.3 корпуса возможно предусмотреть на участке 9.3 канала для регулирования процесса наполнения такой диаметр, при котором можно вместить определенное количество разливаемого продукта.
Благодаря мембранным уплотнениям 27 и соответственно 28 выполнен герметичным канал 9 для разливаемого продукта соответственно в зоне питающего клапана 11 и соответственно в зоне находящегося там толкателя 13 клапана, а также в зоне трубчатой части 23.
Изобретение описывалось выше на примере исполнения. Возможны многочисленные изменения, а также варианты, не выходящие при этом за рамки изобретения.
Перечень позиций
1 Наполнительный элемент
2 Кольцевой резервуар
3 Разливаемый продукт
4 Твердые компоненты или кусочки в разливаемом продукте
5 Емкость
5.1 Отверстие емкости
6 Носитель емкостей
7 Дозирующее отверстие
8 Корпус наполнительного элемента 1
8.1, 8.2, 8.3 Участок корпуса
9 Канал для разливаемого продукта в корпусе 8
9.1, 9.2, 9.3 Участок канала
10 Присоединительное отверстие в кольцевом резервуаре для наполнительного элемента 1
11 Питающий клапан
12 Корпус затвора клапана
12.1, 12.2, 12.3, 12.4 Участок корпуса затвора клапана
13 Толкатель клапана
13.1 Головка толкателя
14, 15 Канал
16 Уплотнительное кольцо
17 Отверстие клапана
18 Дросселирующая поверхность или седло клапана
19 Исполнительный элемент
19.1 Поршень
20 Исполнительный элемент
20.1 Поршень
21 Шток поршня
22 Газовый блокиратор
23 Трубчатая часть
24 Отверстие
25 Шток поршня
26 Исполнительный элемент
26.1 Поршень
27, 28 Мембранное уплотнение
1. Наполнительный элемент для розлива разливаемого продукта, в частности разливаемого продукта, содержащего в жидкой фазе твердые компоненты с, по меньшей мере, одним выполненным в корпусе (8) каналом (9) для разливаемого продукта, который может соединяться впускным отверстием на одном конце с резервуаром (2) для разливаемого продукта, а на другом конце образует дозирующее отверстие (7) для выдачи разливаемого продукта в емкость (5), причем наполнительный элемент (1) выполнен с возможностью регулироваться между первым закрывающим выдачу разливаемого продукта рабочим состоянием, и вторым открытым рабочим состоянием, отличающийся тем, что в корпусе (8) наполнительного элемента (1) предусмотрен участок (12.1) корпуса затвора питающего клапана (11), причем наполнительный элемент (1) дополнительно к первому и второму рабочим состояниям имеет третье рабочее состояние, в котором он открыт для выдачи жидкой фазы разливаемого продукта, а твердые компоненты (4) задерживаются участком (12.1).
2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен расположенный в канале (9) для разливаемого продукта газовый блокиратор (22), который выполнен с возможностью посредством исполнительного элемента (26) регулироваться между активным и неактивным состояниями.
3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один канал (9) для разливаемого продукта или один питающий клапан (11), предусмотренный, по меньшей мере, в канале (9) для разливаемого продукта, выполнен с возможностью регулироваться между первым, вторым и третьим рабочими состояниями.
4. Элемент по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен, по меньшей мере, один исполнительный элемент (19, 20) на наполнительном элементе (1) для управления рабочим состоянием наполнительного элемента (1) и/или для управления, по меньшей мере, одним каналом (9) для разливаемого продукта или питающим клапаном (11).
5. Элемент по п.1, отличающийся тем, что питающий клапан (11) имеет, по меньшей мере, один корпус затвора (12) клапана, выполненный с возможностью регулироваться, по меньшей мере, одним исполнительным элементом (19, 20) между, по меньшей мере, двумя, преимущественным образом, между, по меньшей мере, тремя позициями для изменения рабочего состояния наполнительного элемента (1).
6. Элемент по п.1, отличающийся тем, что корпус затвора (12) клапана в первом рабочем состоянии наполнительного элемента (1) прилегает уплотняющей поверхностью (16) к седлу (18) клапана, окружающему отверстие (17) клапана, а во втором рабочем состоянии наполнительного элемента (1) отстоит от седла (18) клапана, и тем, что корпус затвора (12) клапана снабжен участком (12.1) корпуса затвора клапана, который в третьем рабочем состоянии наполнительного элемента (1) начинает входить в отверстие (17) клапана и образует преграду на отверстии (17) клапана для задержания твердых компонентов (4) разливаемого продукта.
7. Элемент по п.6, отличающийся тем, что участок (12.1) корпуса затвора клапана образует ситообразную структуру.
8. Элемент по п.6 или 7, отличающийся тем, что участок (12.1) корпуса затвора клапана в третьем рабочем состоянии наполнительного элемента (1) вместе с ограничивающей поверхностью отверстия (17) клапана образует пропускное отверстие, уменьшенное в поперечном сечении, и/или ситообразную структуру для задержания твердых компонентов (4).
9. Элемент по п.1, отличающийся тем, что корпус затвора (12) клапана выполнен с возможностью перемещаться в единственном осевом направлении между позициями, соответствующими различным рабочим состояниям наполнительного элемента (1).
10. Элемент по п.1, отличающийся тем, что корпус затвора (12) клапана выполнен с возможностью перемещаться между первым и вторым рабочими состояниями наполнительного элемента (1) на полный рабочий ход и между первым и третьим и/или вторым и третьим рабочими состояниями наполнительного элемента (1) соответственно на один частичный ход.
11. Элемент по п.1, отличающийся тем, что корпус затвора (12) клапана при закрытии наполнительного элемента (1) или при управляемом выводе наполнительного элемента (1) из второго рабочего состояния в третье рабочее состояние перемещается против направления течения разливаемого продукта.
12. Элемент по п.2, отличающийся тем, что газовый блокиратор (22) предусмотрен в зоне дозирующего отверстия (7) или в зоне участка (9.4) канала (9) для разливаемого продукта, образующего дозирующее отверстие.
13. Элемент по п.12, отличающийся тем, что газовый блокиратор (22) занимает в активном состоянии все пропускное поперечное сечение, а в неактивном состоянии - только часть пропускного поперечного сечения канала (9) для разливаемого продукта или находится вне канала (9) для разливаемого продукта.
14. Элемент по любому из пп.2, 12, 13, отличающийся тем, что газовый блокиратор (22) образован ситообразным элементом, имеющим множество отверстий (24) или каналов, который выполнен с возможностью перемещаться внутри канала (9) для разливаемого продукта, в осевом направлении, между активным и неактивным положениями.
15. Элемент по п.14, отличающийся тем, что газовый блокиратор в активном положении начинает входить в суживающуюся в поперечном сечении зону или участок (9.4) канала (9) для разливаемого продукта, а в неактивном положении расположен в участке (9.3) канала (9) для разливаемого продукта, увеличенном в поперечном сечении.
16. Элемент по п.15, отличающийся тем, что суживающийся в поперечном сечении участок (9.4) канала образует дозирующее отверстие (7).
17. Элемент по любому из пп.2, 12, 13, 15, 16, отличающийся тем, что газовый блокиратор (22) выполнен с возможностью перемещаться из неактивного положения в активное положение в осевом направлении, соответствующем направлению течения разливаемого продукта через канал (9) для разливаемого продукта.
18. Элемент по любому из пп.2,12,13,15,16, отличающийся тем, что газовый блокиратор (22) выполнен с возможностью перемещаться между активным положением и неактивным положением по оси дозирующего отверстия (7).
19. Элемент по любому из пп.2, 12, 13, 15, 16, отличающийся тем, что газовый блокиратор (22) образован трубчатой частью (23), которая выполнена по своей периферии ситообразной, с множеством отверстий (24).
20. Элемент по п.19, отличающийся тем, что для приведения в действие питающего клапана (11) или корпуса затвора (12) клапана предусмотрены два исполнительных элемента (19, 20), причем один исполнительный элемент (19) служит для командного выполнения первого и второго рабочих состояний, а второй исполнительный элемент (20) - для командного выполнения третьего рабочего состояния.
21. Элемент по п.20, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один исполнительный элемент (19, 20) для питающего клапана (11) и/или для газового блокиратора (22) является элементом с пневматическим приводом.
22. Разливочная машина, отличающаяся тем, что наполнительные элементы выполнены соответственно любому из пп.1-21.
