КОЛЬЦО-ТОРМОЗ УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ ОБОЛОЧЕК ДАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к оборудованию пищевой промышленности, в частности, к устройствам, предназначенным для использования в тормозных узлах вакуумных шприцев, колбасно-сосисочных линий и линий клипсования оболочек различных продуктов питания, например, колбасной и молочной продукции.
Известно изделие из мягкого полиуретанового материала, в качестве которого может выступать кольцо-тормоз устройства для наполнения оболочек под давлением Изделие получено из композиции, содержащей форполимер на основе 2,4-толуилендиизоцианата и гидроксилсодержащего соединения и жидкий огвердитель на основе ароматического диамина 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и растворителя полиэтиленгликольадипината с молекулярной массой 800 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Уретановый форполимер на основе 1,8 моль 2,4-толуилендиизоцианата и
1,0 моль полиэтиленбутиленгликольадипината
с молекулярной массой 2000 - 74,8-78,4
Жидкий отвердитель на основе ароматического
амина 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана
и смеси олигоэфиров-полиэтиленгликольадипината
с молекулярной массой 800 и,
полиэтиленбутиленгликольадипината с молекулярной массой
2000 в мольном соотношении 0,34:0,33:0,33 - остальное (патент РФ на изобретение №2275400).
Известная композиция предназначена для изготовления мягких полиуретановых материалов с твердостью порядка 45-55 условных единиц по Шору А. Указанная твердость при высоком уровне остальных физико-химических показателей является недостаточной при высоких циклических нагрузках, которым подвержен такой конструктивный элемент автоматического клипсатора как кольцо - тормоз, что приводит к снижению износостойкости и абразивной стойкости изделия, выполненного из известной композиции.
Известно кольцо-тормоз, применяемое в клипсаторах моделей Technopack и Alpina производства Tipper Tie technopack GmbH и Poly-clip System GmbH & Co. KG соответственно. Кольцо выполнено из силикона и используется в качестве основного элемента тормозного узла автоматических и полуавтоматических клипсаторов (каталог ERSATZTEILKATALOG SPARE PARTS CATALOGUE Tipper Tie technopack GmbH 2001 года выпуска и каталог Wartung und Ersatzteile Poly-clip System GmbH & Co. KG 2007 года выпуска, паспорт устройства, см. прил.1,2).
Однако известные кольца характеризуются быстрой изнашиваемостью и высокой стоимостью. Кроме того, в клипсаторах фирм Poly-clip System GmbH & Со. KG и Tipper Tie technopack GmbH предусмотрено наличие двух тормозных колец, установленных друг за другом с целью повышения долговечности их использования. Однако, материал, из которого выполнены известные кольца, не является износостойким, поэтому последовательная установка двух колец не увеличивает их долговечности при эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является кольцо, используемое в качестве тормоза при клипсовании оболочек мясных продуктов с помощью автоматического клипсатора. Конструктивное выполнение и материал изготовления кольца обеспечивают определенную плотность наполнения оболочки, при этом оно выполнено из резины и подвержено быстрому изнашиванию, вследствие быстрой потери резиной упругих и эластичных свойств в процессе эксплуатации. Кроме того, резиновое кольцо не обеспечивает необходимой твердости, что также негативно сказывается на долговечности изделия (http://www.marttrading.ru/encyclopedia/doc00060099.html).
Задачей заявляемого технического решения является увеличение срока эксплуатации и абразивной стойкости кольца - тормоза клипсатора.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемой полезной модели, заключается в оптимальном сочетании конструктивных признаков, характеризующих геометрию кольца-тормоза, с материалом его изготовления.
Поставленная задача решается тем, что кольцо-тормоз клипсатора, имеющее внешнюю и внутреннюю рабочую поверхности, при этом внутренняя и часть внешней поверхности выполнены в форме усеченного конуса с различными значениями угла наклона образующей, согласно техническому решению, выполнено литьевым методом из полиуретановой композиции, включающей форполимер и отвердитель, твердостью по Шору А от 60 до 85 ед., при этом углы наклона образующей внешней и внутренней усечено-конических поверхностей к плоскости основания конуса выбраны из интервалов значений 35-70° и 50-80° соответственно. Полиуретановая композиция может включать форполимер в количестве 50-60 масс. долей, а отвердитель в количестве 90-110 масс. долей с обеспечением твердости не менее 65 ед. по Шору А, или форполимер в количестве 80-90 масс. долей, а отвердитель в количестве 90-110 масс. долей с обеспечением твердости не менее 80 ед. по Шору А.
Заявляемая полезная модель поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 представлено сечение кольца-тормоза с внешней поверхностью в виде комбинации усеченного конуса и цилиндра.
На фиг.2 представлено сечение кольца-тормоза со сложной внешней поверхностью в виде двух усеченных конусов и цилиндра, расположенного между ними.
Позициями на чертеже обозначены:
1 - внешняя поверхность;
2 - внутренняя поверхность;
3 - коническая часть внешней поверхности;
4 - цилиндрическая часть внешней поверхности;
α - угол наклона внешней поверхности к плоскости основания конуса;
β - угол наклона внутренней поверхности к плоскости основания конуса.
Кольцо - тормоз (кольцо) клипсатора представляет собой полимерное изделие, полученное методом литья в соответствующей пресс-форме и может обладать различной степенью твердости в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации (плотность набивки, скорость прохождения и материал оболочки - искусственная или натуральная). Так, например, кольца, обладающие твердостью около 70-80 ед. по Шору А, используют для наполнения искусственных оболочек, а кольца с твердостью 55-65 ед. по Шору - для наполнения натуральных оболочек.
Кольцо является составным элементом тормозной системы устройств для наполнения оболочек под давлением, например автоматических или полуавтоматических клипсаторов, колбасно-сосисочных линий, вакуумных шприцев непрерывного действия, и предназначено для использования при производстве колбас и аналогичных по строению изделий, набиваемых в оболочки в качестве тормоза и ограничителя упаковываемого изделия по объему. Использование устройств для наполнения оболочек под давлением позволяет повысить производительность труда, улучшить качество и внешний вид колбасных батонов, получить стабильную плотную набивку оболочки, равномерное заполнение ее фаршем по всему объему батона, получить ровные, чистые концы колбасных батонов, экономично использовать рукавную оболочку.
Принцип работы автоматических клипсаторов, как одного из основных устройств, применяемых для наполнения оболочек под давлением, заключается в выполнении последовательности следующих операций рабочего цикла:
- включение нагнетательного насоса подающей установки и заполнение оболочки наполнителем;
- обеспечение требуемой плотности набивки и получение батонов требуемой длины;
- подача шпагатной петли (автоматически или вручную);
- отключение нагнетательного устройства для выполнения цикла клипсования;
- пережим наполненной оболочки;
- наложение двух скрепок и петли на пережатую оболочку;
- подача нити при формовке кольцевых батонов;
- отрезка запечатанного батона или колбасной цепочки;
- возврат узлов и механизмов клипсатора в исходное положение.
Одним из основных узлов автоматического клипсатора является тормозная система, которая позволяет регулировать плотность наполнения оболочки фаршем и/или давление набивки.
Тормозная система автоматического клипсатора содержит суппорт тормоза, в котором установлено кольцо - тормоз. Конструктивно кольцо-тормоз представляет собой единую литую осесимметричную деталь правильной геометрической формы. Кольцо имеет коническую внутреннюю поверхность 2, которая непосредственно контактирует с наполняемой оболочкой. Угол наклона образующей конуса внутренней поверхности к плоскости его основания Р составляет 50-80°. Внешняя поверхность 1 кольца-тормоза имеет более сложную конфигурацию по сравнению с внутренней и формируется, исходя из конкретного типа клипсатора, области применения и наполняющего продукта. Часть внешней поверхности имеет усечено-коническую форму 3 и сопряжена с цилиндрическим участком 4. Угол наклона внешней поверхности к плоскости основания конуса а составляет 35-70°. Кроме того, в некоторых вариантах исполнения (фиг.2) внешняя поверхность кольца-тормоза представляет собой два усеченных конуса соединенных между собой по большему основанию цилиндрическим участком.
Важным в конструкции кольца-тормоза является материал его изготовления. Для изготовления кольца-тормоза используют различные полимерные композиции, включающие форполимер и отвердитель в различных пропорциях, обеспечивающие степень твердости по Шору А от 60 до 85 ед. Например, для изготовления кольца - тормоза, обеспечивающего твердость 65 ед. по Шору А, используют полиуретановый материал для изготовления отливок горячей полимеризацией - квазиполимер Дуотан марки А250 MX с отвердителем Дуотан марки QA 965, поставляемой, например, научно-производственной фирмы ООО "С.П.Б.", адрес Россия, 194156, Санкт-Петербург, пр. Энгельса 27, корп.12 В. Изделия из такого материала обладают высокой прочностью на растяжение и раздир, прекрасным сопротивлением износу и высоким уровнем совместимости с жидким топливом, нефтью и растворителями. Устойчивы к воздействию озона и погодных условий.
При низкой скорости прохождения оболочки (около 6 м/мин) в качестве композиционного материала для изготовления кольца - тормоза может быть использован МОНОТАН А65, А80, обеспечивающий твердость 65 ед. по Шору А поставляемой, например, научно-производственной фирмы ООО "С.П.Б.", адрес Россия, 194156, Санкт-Петербург, пр. Энгельса 27, корп.12 В. Полимеризация МОНОТАНа проходит при температуре+135°С в течение 6-12 часов. Отливки обладают высоким сопротивлением износу, хорошими прочностными характеристиками и совместимостью с нефтепродуктами и растворителями.
В качестве варианта для производства кольца-тормоза твердостью 70 ед. по Шору А может быть применен композиционный двухкомпонентный материал СУРЭЛ-СКУ-ФЭ4, производства ООО «Сурел», 190020, Россия, Санкт-Петербург, ул. Бумажная, дом 7, офис 6.
Кольцо-тормоз изготавливают литьевым методом. При этом в форму, изготовленную из непористых материалов, например таких, как металл или пластики, и покрытую легким слоем антиадгезива, заливают смесь компонентов: форполимер и отвердитель. Время полимеризации и постполимеризации продукта зависит от температуры в печи и пропорционального соотношения исходных компонентов. Ориентировочно, 100 грамм продукта при 90°С полимеризуются в течение 1 часа. Далее происходит постполимеризация в печи в течение 8-10 часов при температуре около 70°С. Наилучшие физические свойства изделие приобретает через 7 дней при хранении в условиях комнатной температуры. Полная полимеризация может быть ускорена с помощью химических веществ (катализаторов). В результате процесса формования получают кольцо требуемой формы, состава и размера.
Кольцо-тормоз устанавливают в суппорт тормоза клипсатора и приступают к наполнению оболочки пищевым продуктом, при этом в процессе эксплуатации кольцо имеет контакт только с наполняемой оболочкой, а не с наполняющим продуктом. При этом оболочку располагают на цевке питателя клипсатора. Специальный захват зажимает свободный конец оболочки и протягивает ее до тех пор, пока наполняемый продукт не достигнет максимальной плотности. Плотность наполнения определяется плотностью и твердостью кольца-тормоза. После наполнения оболочки срабатывает механизм клипсования, а нож с пневмоприводом обрезает излишек оболочки.
Пример конкретного выполнения.
Изготовлено кольцо-тормоз на основе форполимера Дуотан марки А250 MX с отвердителем Дуотан марки QA 965 для использования на производственных линиях ООО мясокомбината «Дубки», г.Саратов. Кольцо имеет твердость 65 ед. по Шору А, при этом соотношение компонентов полиуретановой композиции выбрано: форполимер Дуотан А250 MX-57 масс. долей, отвердитель Дуотан QA 965-100 масс. долей. Кольцо имеет внутреннюю рабочую поверхность в форме усеченного конуса с углом наклона образующей 68°, комбинированную внешнюю рабочую поверхность в виде усеченного конуса с углом наклона образующей 45° и цилиндра высотой 8 мм и диаметром 39,5 мм.
Кольцо-тормоз является наиболее изнашиваемой деталью автоматического клипсатора. Срок службы силиконового кольца при максимальной загрузке линии клипсования составляет не более 3 часов. Кольцо-тормоз, изготовленное из полиуретана на основе форполимера с отвердителем, обладает высокой абразивной стойкостью, и служит до 24 часов при скорости около 30 см/с.