УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ЕМКОСТЕЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ЗАГОТОВОК
DEVICE FOR MOULDING VESSELS FROM BILLETS

Настоящее изобретение относится к устройству для формования емкостей, полученных из пластмассовых заготовок. В частности, упомянутое устройство находит применение в секторе бутылочного розлива с использованием асептической технологии.
Как известно, в линии бутылочного розлива, использующей асептическую технологию, контроль загрязнения имеет первостепенное значение для заполняемых емкостей, заполняющего продукта и внешних условий, в которых происходит формование и заполнение емкостей. В линии бутылочного розлива, использующей асептическую технологию, он фактически является принципиальным для обеспечения надлежащей фильтрации газообразных текучих сред, вводимых в контролируемую среду, надлежащего управления давлениями в различных зонах, для того чтобы управлять траекторией любых нежелательных частиц, надлежащего управления и надлежащего управления и адекватного качества циклов очистки на месте (Cleaning-in-Place - C.I.P) и стерилизации на месте (Sterilization-in-Place - S.I.P).
В начале 1990-х гг. на предприятиях бутылочного розлива был введен контроль загрязнения внешней среды с использованием "чистых помещений", т.е. помещений с контролируемым загрязнением, в которых устанавливали машины (например, выдувные и разливочные машины).
Основной недостаток чистых помещений заключается в их больших размерах, необходимых для размещения не только машин, но и соответствующих им приводных устройств.
Другой недостаток чистых помещений относится к сложности выполнения операций изменения размеров или технического обслуживания и регулировок деталей машин. Доступ в чистое помещение персонала, назначенного выполнять такие операции, является особенно критичным и разрешается, только если оператор надевает соответствующую маску, бахилы, рабочий халат и шапочку, которые должны быть стерильными. Помимо риска загрязнения нужно учитывать, что период времени, необходимый для выполнения операций, может быть достаточно длительным, таким образом, приводя к уменьшению производительности линии. Учитывая большое количество операций, которым должна подвергаться каждая машина, в среднем за год, общее время и затраты оказываются значительными.
Другой недостаток чистых помещений заключается в сложности гарантирования, что загрязнение сохраняется ниже требуемого уровня, обусловленного скапливанием смазочного масла и пыли вокруг движущихся элементов машины. Например, известно, что выдувные машины содержат формы для выдувания, которые выполнены с возможностью открываться и закрываться, чтобы принимать заготовку, формовать емкость и высвобождать сформованную емкость. Элементы приведения в движение форм (включая нижний элемент) расположены в непосредственной близости от самих форм. Поскольку такие элементы включают в себя, в частности, механические кулачки, пневматические цилиндры, гидравлические устройства, направляющие скольжения и электродвигатели, обычно необходимо использовать смазочные вещества, что приводит к скапливанию около таких элементов грязи и пыли, появляющихся в результате износа. Таким образом, риски загрязнения внешней среды являются очень высокими.
В связи с этим технической задачей на основе изобретения является создание устройства для формования емкостей, полученных из заготовок, которое устраняет недостатки вышеупомянутого известного уровня техники.
В частности, целью настоящего изобретения является создание устройства для формования емкостей, полученных из заготовок, которое является компактным и в котором легко удерживать загрязнение внешней среды ниже требуемого уровня.
Другой целью настоящего изобретения является создание устройства для формования емкостей, полученных из заготовок, в котором риски загрязнения во время технического обслуживания, регулирования и операций изменения размеров уменьшаются по сравнению с известными решениями или вообще устраняются.
Дополнительной целью настоящего изобретения является создание устройства для формования емкостей, полученных из заготовок, в котором техническое обслуживание, регулирование и операции изменения размеров могут выполняться быстро.
Сформулированная техническая задача и вытекающие из нее конкретные цели по существу достигаются посредством устройства для формования емкостей, полученных из заготовок, которое имеет технические характеристики, описанные в одном или более пунктов формулы изобретения.
Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приведенного ниже приблизительного, и, следовательно, не ограничивающего, описания предпочтительного, но не единственного, варианта осуществления устройства для формования емкостей, полученных из заготовок, проиллюстрированного в прилагаемых чертежах, при этом:
Фиг.1 изображает вид с нарушением целостности устройства для формования емкостей, полученных из заготовок, согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 изображает перспективный вид устройства, показанного на фиг.1;
Фиг.3 изображает вид сбоку с вырезом части устройства, показанного на фиг.1;
Фиг.4 изображает перспективный вид детали (формы) устройства, показанного на фиг.1, в открытом положении;
Фиг.5 изображает перспективный вид формы, показанной на фиг.4, в закрытом положении;
Фиг.6 изображает вид сверху устройства, показанного на фиг.1, соединенного с участком обработки заготовок и участком заполнения емкости;
Фиг.7 изображает перспективный вид устройства, показанного на фиг.1, соединенного с участком обработки заготовок, показанным на фиг.6.
Со ссылкой на чертежи, ссылочная позиция 1 показывает устройство для формования емкостей 2, полученных из пластмассовых заготовок. Устройство 1 предусматривает наличие участка 3 формования, оборудованного формовочной машиной 4 и элементами 5 приведения в действие упомянутой машины 4. Предпочтительно формовочной машиной 4 является выдувная машина. Упомянутое устройство 1 содержит изолирующее устройство 6 для формовочной машины 4, служащее для образования среды 7 с контролируемым загрязнением для размещения упомянутой машины 4. Элементы 5 приведения в действие расположены за пределами упомянутой среды 7 с контролируемым загрязнением. В частности, устройство 1 содержит трубчатые корпуса 13, расположенные частично внутри и частично снаружи среды 7. Упомянутые трубчатые корпуса 13 образуют трубчатые полости, пригодные для прохождения элементов 5 приведения в действие.
Предпочтительно изолирующее устройство 6 состоит из подвижной части 6а и неподвижной части 6b. В частности, подвижная часть 6а выполнена как одно целое с формовочной машиной 4.
В варианте осуществления, описанном и проиллюстрированном в данном документе, формовочная машина 4 относится к такому типу, который включает в себя поворотный магазин 20. В данном случае подвижная часть 6а выполнена как одно целое с поворотным магазином 20. В другом варианте осуществления (не проиллюстрированном) формовочная машина 4 линейного типа.
Между подвижной частью 6а и неподвижной частью 6b установлен, по меньшей мере, один уплотнительный элемент 10. Более предпочтительно между частями 6а и 6b изолирующего устройства 6 установлено множество уплотнительных элементов 10. Предпочтительно уплотнительные элементы 10 выполнены в виде скользящих контактов или механических лабиринтных уплотнений (сухих уплотнений или влажных уплотнений). Упомянутые уплотнительные элементы 10 расположены в нижней зоне 26а, верхней зоне 26b или же в боковой зоне 26с изолирующего устройства 6.
Как можно видеть на фиг.3, изолирующее устройство 6 содержит, по меньшей мере, одно впускное отверстие 16 и, по меньшей мере, одно выпускное отверстие 17 для газообразной текучей среды. Таким образом, газообразная текучая среда, вводимая через впускное отверстие 16, вынуждена перемещаться через среду 7 с контролируемым загрязнением (стрелки показывают поток текучей среды). Впускное отверстие 16 оборудовано фильтрами (например, высокоэффективными сухими воздушными фильтрами или НЕРА фильтрами) для фильтрации газообразной текучей среды перед тем, как она вводится в среду 7. В качестве альтернативы или в дополнение, фильтры вставлены в питающий трубопровод (не показанный), подающий газообразную текучую среду.
Предпочтительно впускное отверстие 16 и выпускное отверстие 17 имеют размеры, соответствующие заранее определенному взаимному отношению, для того чтобы поддерживать текучую среду при заранее определенном давлении. В варианте осуществления, описанном и проиллюстрированном в данном документе, впускное отверстие 16, образованное в боковой зоне 26с изолирующего устройства 6, имеет соответствующее ему множество выпускных отверстий 17, образованных в верхней зоне 26b.
В варианте осуществления, описанном и проиллюстрированном в данном документе, в нижней зоне 26а изолирующего устройства 6 уплотнительные элементы 10 находятся в скользящем контакте, а в верхней зоне 26b изолирующего устройства 6 (около выпускных отверстий 17) уплотнительные элементы 10 представляют собой сухие лабиринтные уплотнения. Устройство 1 содержит формы 11, прикрепленные к машине 4. В частности, каждая форма 11 образована двумя полуформами 14, которые способны перемещаться друг относительно друга, по меньшей мере, между закрытым положением и открытым положением формы 11. Когда форма 11 находится в закрытом положении (фиг.5), обе полуформы 14 соединяются впритык таким образом, чтобы образовать, по меньшей мере, одну полость для размещения заготовки или сформованной емкости 2. Когда же форма 11 находится в открытом положении (фиг.4), обе полуформы 14 расположены на расстоянии так, чтобы обеспечить отсоединение сформованной емкости 2 (или введение новой заготовки). Кроме того, каждая форма 11 содержит нижний элемент 25, взаимодействующий с полуформами 14, чтобы сформовать дно емкости. Каждая форма содержит блокировочное средство 15, которое в рабочем состоянии воздействует на форму 1 в закрытом положении. В частности, блокировочное средство 15 способно перемещаться между конфигурацией зажима и конфигурацией высвобождения, когда форма 11 находится в закрытом положении.
Элементы 5 приведения в действие включают в себя стержни, соединительные стержни, кулачки, валики, электродвигатели, пневматические приводы, гидравлические приводы и другие подвижные части. В частности, элементы 5 приведения в действие включают в себя элементы 12 приведения в действие для открытия и закрытия форм 11. Предпочтительно элементы 5 приведения в действие также включают в себя элементы приведения в действие для поднимания и опускания нижнего элемента 25 формы.
Таким образом, открытие и закрытие форм 11 определяется открывающими/закрывающими элементами 12 (содержащими, например, соединенные с ними стержни), размещенными в соответствующих трубчатых корпусах 13. Перемещение вверх или вниз нижних элементов 25 определяется поднимающими/опускающими элементами (содержащими, например, соединенные с ними стержни), размещенными в соответствующих трубчатых корпусах 13.
Предпочтительно изолирующее устройство 6 содержит секцию 18 для сбора жидкостей, используемых для очистки или стерилизации среды 7 с контролируемым загрязнением. В частности, упомянутая секция 18 для сбора образована в нижней зоне 26а изолирующего устройства 6. Предполагается также, что будут размещены вытяжные вентиляторы для вытяжки паров, образуемых химическими средствами, используемыми для очистки и стерилизации среды, или, если используются стерилизующие средства в газообразном или парообразном состоянии, для вытяжки непосредственно веществ, используемых для стерилизации.
В боковой зоне 26с изолирующего устройства 6 расположена, по меньшей мере, одна секция 19 для обслуживания, которая содержит один или более пунктов доступа 19а с герметичной защитой, для того чтобы обеспечить выполнение регулирования, технического обслуживания или операций изменения размеров в среде 7 с контролируемым загрязнением. Предпочтительно упомянутые защищенные пункты доступа 19 содержат герметизированные рукава в комплекте с рабочими перчатками. В варианте осуществления, описанном и проиллюстрированном в данном документе (см., например, фиг.2), предполагается, что будет множество смежных секций 19 для обслуживания, при этом каждая содержит два защищенных пункта доступа 19а.
Кроме того, внутри изолирующего устройства 6 предусмотрена, по меньшей мере, одна секция для хранения инструментов, необходимых для регулирования, технического обслуживания и операций изменения размеров. Внутри изолирующего устройства 6 также образована, по меньшей мере, одна секция для хранения оборудования, пригодного для контроля и взятия проб среды 7 для микробиологического анализа.
Как можно видеть на фиг.6, устройство 1 содержит секцию 23 для загрузки заготовок, выполненную с возможностью соединения (таким образом, чтобы обеспечить герметичную защиту от внешней среды) с участком 21 обработки заготовок, чтобы принимать обработанные заготовки. Предпочтительно участок 21 обработки заготовок оборудован печью для нагревания заготовок перед тем, как они подвергаются выдуванию. Устройство 1 содержит секцию 24 для выгрузки сформованных емкостей 2, выполненную с возможностью соединения (таким образом, чтобы обеспечить герметичную защиту от внешней среды) с участком 22 для заполнения емкостей 2.
Ниже будет описано функционирование устройства для формования емкостей, полученных из заготовок, согласно настоящему изобретению.
После нагревания на участке 21 обработки заготовки подаются на формовочный участок 3 через секцию 23 для загрузки. Среда 7 с контролируемым загрязнением формовочного участка 3 предварительно подвергается обработкам C.I.P. и S.I.P., чтобы уменьшить наличие бактерий, формовочных и других загрязняющих веществ. Отработанные жидкости собираются в секции 18 для сбора и затем удаляются из изолирующего устройства 6, а образовавшиеся пары отсасываются.
На формовочном участке 3 расположен первый карусельный магазин (не проиллюстрированный) для перемещения заготовок в поворотный магазин 20 и второй карусельный магазин 28 для перемещения сформованных емкостей 2 с упомянутого поворотного магазина 20 на участок 22 заполнения. Каждая заготовка вставляется между двумя полуформами 14 соответствующей открытой формы 11. На данном этапе полуформы 14 не сцепляются с заготовкой, которая, таким образом, поддерживается и удерживается внутри полуформ 14 посредством специального элемента (не проиллюстрированного). Обе полуформы 14 постепенно приближаются друг к другу таким образом, чтобы закрыть форму 11, и затем приводится в действие блокировочное средство 15 (состоящее, например, из колец, перемещаемых посредством соответствующих стержней). В частности, при перемещении поворотного магазина 20 открывающие/закрывающие элементы 12 каждой формы 11 вращаются внутри соответствующих трубчатых корпусов 13, обеспечивая приближение полуформ 14 друг к другу. На конечном этапе данного взаимного сближения нижний элемент 25 формы 11 сцепляется с полуформами 14 посредством продольного скольжения поднимающего/опускающего элемента в соответствующем ему трубчатом корпусе 13. После того как форма 11 полностью закрывается, стержни блокировочного средства 15 скользят продольно внутри соответствующих трубчатых корпусов 13, тем самым обеспечивая блокировку формы 11 в закрытом положении. В результате форма 11 закрывается, и заготовка размещается внутри полости, образованной формой 11.
Затем заготовка обрабатывается, например, посредством растягивания и дутья, чтобы получить емкость 2.
В конце этапа дутья, во время вращения поворотного магазина 20, стержни блокировочного средства 15 скользят продольно внутри своих трубчатых корпусов 13, принуждая соответствующие кольца удаляться друг от друга. Открывающие/закрывающие элементы 12 формы 11 вращаются внутри трубчатых корпусов 13, принуждая полуформы 14 удаляться друг от друга. Поднимающий/опускающий элемент, который скользит продольно внутри соответствующего ему трубчатого корпуса 13, отсоединяет нижний элемент 25 от полуформ 14. В результате форма открывается, а сформованная емкость 2 захватывается и извлекается из формы 11 посредством специального элемента, который переносит ее на второй карусельный магазин 28 для перемещения.
Полученные таким образом емкости 2 подаются на участок 22 заполнения через секцию 24 для выгрузки.
Формование емкостей 2 происходит в асептических условиях, поскольку загрязнение среды 7 держится под контролем. Если внутри среды 7 с контролируемым загрязнением требуется выполнять техническое обслуживание, регулирование или операции изменения размеров, оператор помещает свои руки в рукава защищенных пунктов доступа 19а и, используя имеющиеся перчатки, захватывает инструменты, расположенные в секции для хранения внутри изолирующего устройства 6. Оператор может также производить отбор проб среды 7 для микробиологического анализа, захватывая соответствующее оборудование для контроля и отбора проб.
Из приведенного описания становятся очевидными характеристики устройства для формования емкостей, полученных из заготовок, согласно настоящему изобретению, а также его преимущества.
В частности, благодаря тому, что изолирующее устройство применяется только для формовочной машины (в данном случае поворотного карусельного магазина), устройство является компактным.
Кроме того, поскольку элементы приведения в действие находятся за пределами среды с контролируемым загрязнением, любое скопление грязи (пыли, смазочного масла) на них не будет влиять на среду, в которой размещается поворотный магазин, таким образом позволяя легко удерживать загрязнение в пределах требуемого уровня. Такое расположение элементов приведения в действие также позволяет операторам выполнять техническое обслуживание и регулировки на таких элементах, не входя в среду с контролируемым загрязнением. В результате риски загрязнения уменьшаются или даже устраняются, и операции могут выполняться более быстро и легко по сравнению с известными решениями.
Кроме того, поскольку техническое обслуживание, регулирование и операции изменения размеров в среде с контролируемым загрязнением происходят через защищенные пункты доступа (с использованием рукавов и рабочих перчаток), оператор может руками работать в среде, не входя непосредственно в контакт с ней. Кроме того, инструменты, необходимые для операций, уже находятся в среде, таким образом, люди или инструменты никогда не попадают в саму среду. В результате риски загрязнения уменьшаются по сравнению с известными решениями или даже вообще устраняются. Удержание загрязнения внешней среды в пределах требуемого уровня также гарантируется наличием уплотнительных элементов между подвижной частью и неподвижной частью изолирующего устройства, а также тем фактом, что внутри среды уровни давления надлежащим образом поддерживаются.
Уменьшение рисков загрязнения тесно связано с системой для приведения в движение форм. Благодаря размещению трубчатых корпусов частично внутри и частично за пределами среды с контролируемым загрязнением, открывающие/закрывающие элементы формы могут вращаться внутри упомянутых корпусов без загрязнения среды. Кроме того, поднимающие/опускающие элементы нижнего элемента формы могут скользить продольно внутри соответствующих им трубчатых корпусов без загрязнения среды. Стержни блокировочных средств (т.е. кольца) точно так же скользят внутри соответствующих трубчатых корпусов без загрязнения среды. Очевидно, что данная конфигурация элементов приведения в действие становится возможной именно благодаря особой конфигурации самих форм.
Кроме того, поскольку операторы непосредственно не имеют доступа к среде с контролируемым загрязнением, не нужно открывать изолирующее устройство, чтобы обеспечить их вход; операторам достаточно поместить свои руки в рукава пунктов доступа, что они могут сделать в любое время. В результате время, необходимое для различных операций, значительно уменьшается по сравнению с известным уровнем техники.
И наконец, благодаря герметичному соединению между формовочным участком и участком обработки заготовок и между формовочным участком и участком заполнения, можно создать асептическую линию бутылочного розлива с контролируемым загрязнением. Поскольку формовочная машина (например, выдувная машина) защищена изолирующим устройством, которое позволяет удерживать под контролем загрязнение внешней среды, предпочтительно стерилизовать заготовки перед дутьем. Это удобнее и быстрее, чем стерилизация бутылок, поскольку заготовки имеют правильную цилиндрическую форму, являются компактными и удобными для обращения и могут легко нагреваться, не подвергаясь деформации.