НАПОЛНИТЕЛЬНАЯ МАШИНА С ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИМ КЛАПАНОМ
FILLING MACHINE WITH SEALING VALVE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к наполнительной машине и, в частности, к наполнительной машине для заполнения продуктов в упаковочные контейнеры.
Уровень техники
При заполнении продуктов в упаковочные контейнеры предусмотрено несколько различных подходов, и во многих подходах упаковочные контейнеры заполняются с использованием наполнительного штуцера, через который продукт выпускается в упаковочную тару. Имеются случаи, когда может быть преимущественным мыть и стерилизовать наполнительный штуцер и связанные проточные каналы без воздействия на остальную часть наполнительной машины. В таком случае, предусмотрены примеры чашевидного приспособления, размещаемого так, чтобы помещать выпускной конец наполнительного штуцера. Настоящее изобретение направлено на предоставление наполнительной машины, имеющей новое и улучшенное приспособление для изоляции наполнительных штуцеров.
Система герметизации согласно вводной части настоящего изобретения раскрыта в US 4534494.
Сущность изобретения
Некоторые вышеуказанные и другие цели достигаются посредством наполнительной машины для заполнения продуктов в упаковочный контейнер, содержащий по меньшей мере один наполнительный штуцер для выпуска жидкости в первом общем направлении в упаковочный контейнер, при этом наполнительный штуцер размещен в распределительном отсеке, имеющем отверстие, через которое продукт может быть выпущен в упаковку в виде емкости. Наполнительная машина отличается тем, что отверстие может выборочно герметизироваться посредством герметизирующего клапана. Использование выборочной герметизации отверстия является полезным в том, что она упрощает очистку или стерилизацию наполнительных штуцеров отдельно от очистки или стерилизации емкости, в которой упаковочные контейнеры доступны. Кроме того, использование пара для целей стерилизации возможно вследствие возможности подъема давления в области наполнительных штуцеров вследствие ограничения, заданного посредством распределительного отсека и герметизирующего клапана.
В одном или более вариантах осуществления герметизирующий клапан может быть подвижным в упомянутом первом общем направлении и перпендикулярным упомянутому первому общему направлению между положением для использования и исходным положением. Это дает возможность перемещения герметизирующего клапана в сторону в нескольких направлениях, так что поверхности, скрытые посредством герметизирующего клапана в одном положении, могут быть открыты в другом положении.
В одном или более вариантов осуществления, герметизирующий клапан может содержать корпус клапана, имеющий часть с такими размерами, что она должна вставляться в упомянутое отверстие, так что отверстие может легко герметизироваться. Использование вставляемого корпуса клапана предоставляет несложную компоновку, которая является преимуществом в нескольких отношениях, и не в последнюю очередь, поскольку она может предоставлять поверхность, которую легче очищать или стерилизовать.
Согласно одному или нескольким вариантам осуществления паз может предоставляться в верхней поверхности расфасовочной машины с такими размерами, что корпус клапана является по меньшей мере частично вставляемым. Этот признак, в частности, является полезным, поскольку он предоставляет возможность скрытия по меньшей мере части корпуса клапана снаружи во время заполнения упаковочных контейнеров. Средний диаметр отверстия также может быть меньше среднего диаметра паза, означающего диаметр зацепления с корпусом клапана. Этот признак обеспечивает то, что часть корпуса клапана, открытая в направлении к наполнительным штуцерам в положении для использования, не открыта для атмосферы внутри емкости с упаковочными контейнерами во время заполнения упомянутых тар. Это также подразумевает, что в корпусе клапана отсутствует область, которая является скрытой как в положении для использования, так и в исходном положении герметизирующего клапана, что означает то, что вся площадь поверхности корпуса клапана может очищаться или стерилизоваться.
Один механизм, который может использоваться для работы герметизирующего клапана, заключается в том, что корпус клапана может соединяться с поворотным валом, идущим от кольцевого канала в верхней поверхности емкости, при этом средство герметизации размещается так, что оно обеспечивает герметизацию между поворотным валом и упомянутым каналом, когда корпус клапана размещается в пазу. Поворотный вал является подходящим средством для управления герметизирующим клапаном, поскольку он предоставляет возможность относительно простого перемещения в направлении поворотного вала посредством его смещения вдоль оси вращения и, очевидно, также вокруг оси вращения. Средство герметизации может размещаться так, что оно примыкает (и тем самым осуществляет герметизацию) только тогда, когда герметизирующий корпус располагается в пазу. Таким образом, неизбежный зазор вокруг поворотного вала, когда он входит в кольцевой канал, предотвращает осаждение продуктов в этих труднодоступных щелях и зазорах во время заполнения упаковочных контейнеров.
В одном или более вариантах осуществления поворотный вал может иметь отдельные выступы, примыкающие к каналу внутренней стенки, причем упомянутые выступы распределены по окружности вала. Выступы предоставляют возможность размещения поворотного вала в кольцевом канале с небольшими зазорами для работы герметизирующего клапана. Одновременно пространство между отдельными выступами обеспечивает поток газа или очищающего/стерилизующего средства вдоль кольцевого канала во время его очистки/стерилизации.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является схематичным поперечным сечением наполнительной станции.
Фиг. 2 является видом снизу части наполнительной машины согласно одному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 3 является видом снизу согласно фиг. 2 с герметизирующим клапаном в альтернативном положении.
Фиг. 4 является поперечным сечением вдоль линии IV-IV на фиг. 2.
Фиг. 5 является поперечным сечением согласно фиг. 4 с герметизирующим клапаном в поднятом положении.
Фиг. 6 является поперечным сечением вдоль линии VI-VI на фиг. 3.
Подробное описание вариантов осуществления
Для лучшего понимания содержания настоящего изобретения краткое введение предоставляется со ссылкой на фиг. 1. Фиг. 1 является частичным схематичным видом в поперечном сечении наполнительного узла 1, включающего в себя головку 2 штуцера (или наполнительный штуцер). Головка штуцера принимает текучий продукт 4 сверху и выпускает его в упаковочные контейнеры 6 внизу. Упаковочные контейнеры, в общем, располагаются на конвейерной системе (не показана), которая транспортирует их через камеру 7. Наполнительный узел 1 присоединен к приспособлению для размещения головки 2 штуцера в виде распределительного отсека 8 так, что он формирует наполнительный модуль. Проиллюстрированный узел является частью наполнительной станции 10 наполнительной машины или упаковочной машины для наполнения текучих продуктов питания в упаковочные контейнеры, причем упомянутая наполнительная станция 10 содержит три наполнительных узла. Упаковочные контейнеры 6 стерилизуются до заполнения, и поддержание асептических условий в камере 7, до тех пор, пока упаковочные контейнеры 6 не заполнены и герметизированы, является вопросом первостепенной важности в этом контексте.
Наполнительный модуль с большой внутренней площадью поверхности, следовательно, должен регулярно очищаться и стерилизоваться. Если модуль размещается в асептической среде, очистка и стерилизация предпочтительно должны выполняться без нарушения асептических условий. Разборка модуля для очистки и стерилизации является тяжелой, трудоемкой и требует выполнения повторной сборки в асептических условиях, и, следовательно, является нежелательной. По этой причине предусмотрен распределительный отсек 8. Распределительный отсек 8, часть которого показана на фиг. 1, содержит вертикальные сквозные отверстия 12, в которые головка 2 штуцера может вставляться с зазором. Сквозные отверстия 12 могут содержать первую часть, имеющую первый диаметр, после которой идет вторая часть, имеющая другой диаметр, т.е. отверстие 14 в описываемом распределительном отсеке 8.
Распределительный отсек 8 также содержит горизонтальный канал 16, связывающий все вертикальные сквозные отверстия 12. На чертеже не показаны запорные или герметизирующие клапаны, которые могут управляться так, что они герметизируют отверстия 14 распределительного отсека 8 снизу. Конструкция и функция герметизирующего клапана подробнее описана со ссылкой на фиг. 2-6. Текучий продукт 4 должен проходить через эти отверстия 14, чтобы достигать упаковочного контейнера 6 внизу, и посредством герметического закрытия отверстий 14 наполнительная станция может быть отделена от остальной части наполнительной машины.
Для упрощения герметизации предпочтительно, если отверстия 14 являются как можно меньшими. Кроме того, меньшее отверстие 14 предоставляет меньшее расстояние между смежными наполнительными узлами 1, что, в свою очередь, может обеспечить более короткие пошаговые перемещения при перемещении упаковочных контейнеров 6 через машину и повышение производительности. Меньшие отверстия 14 дополнительно предоставляют менее громоздкую механику для запорного средства. После герметизации наполнительный модуль может быть очищен/промыт, стерилизован посредством перекиси водорода, пара под давлением или посредством другого средства, омыт с помощью смеси надуксусной кислоты и т.д. без воздействия на остальную часть наполнительной машины.
Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что автоматизированные герметизирующие клапаны должны требовать механические средства, а любая механика в асептической области приводит к щелям и т.д., в которые попадают примеси. Один аспект настоящего изобретения состоит в том, чтобы сокращать число доступных щелей, что, в свою очередь, должно приводить к более надежному процессу очистки и стерилизации и тем самым способствовать асептическим условиям.
Фиг. 2 является видом снизу, показывающим герметизирующий клапан 18, имеющий корпус 20 клапана, соединенный с поворотным валом 22 через соединительный стержень 24. Корпус 20 клапана служит в качестве части, вставляемой в отверстие 14. Дополнительно, поворотный вал 22 может вращаться вокруг своей центральной оси C (см., например, фиг. 4) и является подвижным вдоль упомянутой центральной оси. Таким образом, корпус 20 клапана может перемещаться в зацепление и расцепление с отверстием 14, чтобы герметизировать его или давать возможность прохождения текучего продукта. Таким образом, корпус 20 клапана является подвижным вдоль окружности, заданной посредством длины соединительного стержня 24. Поворотный вал 22 также имеет ряд выступов 23 (см., например, фиг. 4), распределенных по окружности в нижнем конце. Назначение выступов 23 (которые похожи на круговой буртик в поперечном сечении фиг. 4-6) состоит в том, чтобы направлять поворотный вал 22 и тем самым корпус 20 клапана при одновременном предоставлении возможности прохождения моющих и стерилизующих средств. Они могут проходить над или под кольцевым разрезом вокруг поворотного вала 22 и наружу или внутрь через проток 25 (см. фиг. 4-6). Другое назначение выступов 23 состоит в том, чтобы поглощать любой момент силы в результате прижатия корпуса 20 клапана к кромке отверстия 14.
В одном положении на окружности, вдоль которой корпус 20 клапана может перемещаться, паз 26 выполнен в наполнительной машине по существу в нижней наружной поверхности распределительного отсека 8. Конструкция паза 26 является такой, что она совпадает с формой корпуса 20 клапана, так что последний может размещаться в первом, например, в исходном положении для герметизирующего клапана 18. Дополнительно, диаметр там, где паз 26 примыкает к корпусу 20 клапана, может превышать соответствующий диаметр для отверстия 14. Таким образом, часть корпуса 20 клапана, открытая в распределительном отсеке 8, поскольку корпус 20 клапана размещается в отверстии 14, никогда не будет содержать осадков. Кроме того, предпочтительно иметь два различных примыкающих диаметра, поскольку это должно приводить к этому, что все области прочищаются/моются/стерилизуются.
Фиг. 3 является видом, аналогичным виду согласно фиг. 2, иллюстрирующему герметизирующий клапан 18 в исходном положении. На фиг. 3 ранее скрытое отверстие 14 является видимым и также показаны отверстия 28 для выталкивания головки 2 штуцера. Аналогичным элементам присвоены аналогичные номера.
Фиг. 4 является поперечным сечением вдоль линии IV-IV на фиг. 2, который используется для того, чтобы подробнее описывать конструкцию герметизирующего клапана 18. Прежде всего, и чтобы направить читателя: показана головка 2 штуцера и ее внутренние каналы для направления текучего продукта. Также показаны распределительный отсек 8, горизонтальный канал 16 и отверстие 14. Относительно герметизирующего клапана 18, из фиг. 4 очевидно то, что корпус 22 клапана содержит внутреннюю опорную конструкцию 32, присоединенную к соединительному стержню 24, к которому при помощи сверхформовки или любого другого способа присоединена гибкая крышка, например, из некоторой резиновой смеси или другой смеси, подходящей для этой цели. Свойства корпуса 22 клапана являются достаточными для получения герметизации в направлении к кромке отверстия 14, а также к кромке паза 26.
Опорная конструкция 32 может быть изготовлена из нержавеющей стали соответствующего качества. Следует отметить, что в положении согласно фиг. 4, стерилизующее и очищающее средство по-прежнему может проходить через кольцевой разрез вокруг поворотного вала 22 и внутрь или наружу через проток 25 благодаря выступам 23 и каналам, сформированным между ними. Точки, в которых выступы примыкают к внутренним стенам канала поворотного вала, тем не менее, являются труднодоступными во время очистки или стерилизации. Они, тем не менее, являются открытыми в положении, проиллюстрированном на фиг. 5, посредством чего может быть выполнена полная очистка/стерилизация всех поверхностей.
В положении согласно фиг. 4 наполнительная система по потоку выше отверстия 14 может очищаться и стерилизоваться, например, с использованием пара. В идентичном положении наполнительная машина по потоку ниже отверстия может очищаться и стерилизоваться, например, с использованием стерилизующего газа.
Использование паза 26 или "ложного отверстия", как показано, например, на фиг. 6, обладает преимуществом расположения герметизирующего клапана в исходном положении, но что еще более важно, оно способствует удобной и быстрой герметизации щелей вокруг поворотного вала 22. Как упомянуто выше, диаметр D паза 26 предпочтительно может превышать диаметр d отверстия 14. Релевантный диаметр является диаметром для окружности, когда корпус 20 клапана примыкает к отверстию или пазу. Кроме того, наличие паза 26 с такими размерами, чтобы предоставлять возможность вставки корпуса 20 клапана дальше, чем имеет место, когда он вставляется в отверстие 14, предоставляет использование средства герметизации, не активного во время герметизации отверстия 14. В настоящем варианте осуществления кольцевой уплотнитель 30 используется в качестве средства герметизации и размещается вокруг вала 22 для герметизации щелей, неизбежно присутствующих, если вал 22 идет через верх камеры 7. Кольцевой уплотнитель или уплотнение 30 вулканизируется на валу 22, чтобы не допускать поступления загрязняющих веществ между уплотнением 30 и поворотным валом 22. Посредством недопущения доступа загрязняющих веществ в труднодоступные области очистка/стерилизация упрощается и может выполняться с лучшим результатом. Фиг. 6 также иллюстрирует смежный герметизирующий клапан 20'. В исходном положении согласно фиг. 6 машина находится в рабочем режиме. Емкость выше кольцевого уплотнения защищается от разбрызгивания продуктов и может находиться под небольшим давлением в канале 25, чтобы не допускать поступления загрязненного воздуха в асептическую емкость 7.
В исходном положении для герметизирующего клапана 18, т.е. когда наполнительная машина используется, может возникать разбрызгивание продукта из упаковочного контейнера 6 в результате процедуры наполнения. Такое разбрызгивание не может достигать щелей, что, в свою очередь, упрощает поддержание асептических условий в камере 7. Следует отметить, что разбрызгивание не является единственным процессом загрязнения в наполнительной машине. Во время наполнения упаковочных контейнеров формируется аэрозоль продукта, который может прилипать к открытым поверхностям, и также частицы, исходящие из упаковочного материала, могут присутствовать в атмосфере внутри камеры и прилипать к ее поверхностям.
Следует отметить, что первый аспект настоящего изобретения, а именно взаимосвязь между размерами корпуса клапана, отверстия и паза, соответственно, предоставляет основу для обеспечения второго аспекта настоящего изобретения, а именно герметизации средства приведения в действие для клапана. Два аспекта предлагают частичные решения идентичной проблемы: обеспечение полной очистки и стерилизации наполнительной машины.