ПАРОВОЙ ДЕАЭРАТОР И УПАКОВОЧНАЯ МАШИНА, СНАБЖЕННАЯ ТАКИМ ДЕАЭРАТОРОМ
STEAM DEAERATOR AND PACKING MACHINE EQUIPPED WITH SUCH DEAERATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к паровому деаэратору и упаковочной машине, снабженной таким деаэратором.
Уровень техники
Известны различные типы паровых деаэраторов, которые выпускают пар в упаковочный пакет для замены паром воздуха в упаковочном пакете после того, как упаковочный пакет заполнен упаковываемыми продуктами. Таким образом, упаковочный пакет деаэрируют после заполнения продуктами, такими как пищевые продукты. Упаковочный пакет затем закупоривают, так что продукты оказываются упакованными. Например, паровые деаэраторы включают в себя вакуумную машину для упаковки пакетов, содержащую паропровод, соединенный с источником подачи пара, и головку для выпуска пара, соединенную с паропроводом. Вакуумная машина сконструирована таким образом, что пар, поступающий от источника подачи пара, выпускается через паропровод и головку для выпуска пара в упаковочный пакет, заполненный упаковываемым продуктом, при этом упаковочный пакет деаэрируется посредством замены воздуха в упаковочном пакете паром.
Однако при выполнении деаэрации посредством парового деаэратора вышеописанного типа в упаковочный пакет вместе с паром попадает текучая среда, которая образуется в паропроводе и/или головке для выпуска пара, что приводит к воздействию текучей среды на продукт, находящийся в упаковочном пакете.
Раскрытие изобретения
Вследствие этого задачей изобретения является создание парового деаэратора, позволяющего уменьшить влияние текучей среды на продукты, если текучая среда образуется в паропроводе и/или головке для выпуска пара и попадает в упаковочный пакет, и упаковочной машины, снабженной таким паровым деаэратором.
Согласно изобретению паровой деаэратор содержит паропровод, соединенный с источником подачи пара, головку для выпуска пара, присоединенную к паропроводу, для выпуска пара в упаковочный пакет, и нагреватель, подводящий тепло к головке для выпуска пара. В указанном паровом деаэраторе головка для выпуска пара имеет внутреннюю периферию, снабженную выступом контакта с текучей средой, с которым контактирует текучая среда.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показан паровой деаэратор согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид спереди;
на фиг. 2 - головка для выпуска пара парового деаэратора и соседние элементы, увеличенный вид;
на фиг. 3 - временная диаграмма, поясняющая работу парового деаэратора;
на фиг. 4 - головка для выпуска пара, схематичный вид;
на фиг. 5А и 5В - чертеж, поясняющий работу известного парового деаэратора и парового деаэратора согласно изобретению соответственно;
на фиг. 6 - упаковочная машина, снабженная паровым деаэратором, показанным на фиг. 1, вид сверху;
на фиг. 7 - указанная упаковочная машина, вид спереди;
на фиг. 8 - чертеж, поясняющий процесс упаковывания, осуществляемый указанной упаковочной машиной;
на фиг. 9 - головка для выпуска пара парового деаэратора согласно другому варианту осуществления изобретения, схематичный вид; и
на фиг. 10 - головка для выпуска пара парового деаэратора согласно еще одному варианту осуществления изобретения, схематичный вид.
Осуществление изобретения
Паровой деаэратор согласно одному из вариантов осуществления будет раскрыт со ссылкой на фиг. 1-5. Паровой деаэратор 1 включает в себя паропровод 2, соединенный с источником подачи пара (не показан), головку 3 для выпуска пара, присоединенную к паропроводу, для выпуска пара в упаковочный пакет А, и нагреватель 4, подводящий тепло к головке 3 для выпуска пара, как это показано на фиг. 1 или 2. На внутренней периферии головки 3 для выпуска пара выполнено множество выступов 5 (или 5а, 5b, 5с, 5d, 5е, 5f, 5g, 5h и 5i) контакта с текучей средой. Текучая среда, возникающая в паропроводе 2 и/или головке 3 для выпуска пара, контактирует с выступами 5 контакта с текучей средой.
Паропровод 2 включает в себя входную часть 6, в которую поступает пар из источника подачи пара, фильтр 7, расположенный между источником подачи пара и головкой 3 для выпуска пара и предназначенный для удаления из пара посторонних включений, декомпрессионный клапан 8 стороны первого контура, отделитель 9 текучей среды, разветвленный для отделения текучей среды от пара, конденсатоотводчик 10, установленный ниже отделителя 9 текучей среды по потоку для отвода текучей среды, манометр 11 стороны первого контура, декомпрессионный клапан 13 стороны второго контура и электромагнитный клапан 14.
Головка 3 для выпуска присоединена к нижней по потоку стороне паропровода 2 для выпуска пара в упаковочный пакет А, заполненный продуктом. В частности, согласно этому варианту осуществления изобретения после заполнения упаковочного пакета А упаковываемым продуктом или текучей средой, пар выпускают из головки 3 для выпуска пара в упаковочный пакет А при поточном производстве стерилизуемых пакетов, при этом головка 3 для выпуска пара действует таким образом, что воздух вытесняется из упаковочного пакета А, тем самым предотвращая разрушение упаковочного пакета во время стерилизации и сокращая внутренний кубический объем упаковочного пакета А при исчезновении пара.
Указанный нагреватель 4 предназначен для подведения тепла к головке 3 для выпуска пара, так что текучая среда, находящаяся в контакте с выступами 5 контакта с текучей средой, установленными на внутренней периферии головки 3 для выпуска пара, испаряется. Нагреватель 4 имеет нагреваемый корпус (металлический блок) 4а, охватывающий головку 3 для выпуска пара, и патронный нагревательный элемент 4b, вставленный в нагреваемый корпус 4а. Указанный нагреватель 4 выполнен таким образом, что тепло, вырабатываемое патронным нагревательным элементом 4b, передается нагреваемым корпусом 4а головке 3 для выпуска пара, так что происходит нагревание последней.
Паровой деаэратор 1 дополнительно включает в себя контроллер (не показан), осуществляющий управление вышеуказанными узлами, так что пар из источника подачи пара поступает по паропроводу и выпускается через головку 3 для выпуска пара. В частности, контроллер управляет паровым деаэратором 1 таким образом, что нагреватель 4 нагревает головку 3 для выпуска пара до температуры, при которой время испарения становится минимальным. Этой температурой минимального времени испарения является температура, при которой текучая среда при вступлении в контакт с головкой 3 для выпуска пара испаряется мгновенно, минуя фазу образования капель. Т.к. в этом варианте осуществления изобретения головка 3 для выпуска пара выполнена из нержавеющей стали, диапазон температур минимального времени испарения текучей среды составляет примерно от 140°C до примерно 160°C. Вследствие этого текучая среда, вступающая контакт с выступами 5, может мгновенно испаряться. В результате уменьшается влияние текучей среды на продукты, находящиеся в упаковочном пакете А.
Кроме того, контроллер управляет паровым деаэратором 1 таким образом, что пар выпускается из головки 3 для выпуска пара в течение времени выпуска, соответствующего диапазону углов от 200° до 310° полного цикла в 360°, и текучая среда, находящаяся в контакте с выступами 5 контакта с текучей средой, испаряется в течение времени повторного испарения текучей среды, соответствующего остающемуся диапазону углов от 310° до 200°, как это показано на фиг. 3. Однако на самом деле контроллер управляет нагревателем таким образом, что последний нагревает головку 3 для выпуска пара до температуры минимального времени испарения даже во время выпуска пара. В результате паровой деаэратор 1 выполнен таким образом, что текучая среда, вступающая контакт с выступами 5, испаряется быстрее без падения температуры нагрева головки 3 для выпуска пара.
Указанные выступы 5 контакта с текучей средой являются частями, с которыми контактирует текучая среда и которые улучшают ее испарение. Выступы 5 контакта с текучей средой выполнены на внутренней периферии головки 3 для выпуска пара. Таким образом, вследствие того, что головка 3 для выпуска пара имеет выступы 5 контакта с текучей средой, текучая среда, образующаяся в паропроводе 2 и головке 3 для выпуска пара, вынуждена вступать в контакт с выступами контакта с текучей средой, при этом испаряясь. Это снижает влияние текучей среды, подмешиваемой в упаковочный пакет А, на упаковываемые продукты. В частности, в паровом деаэраторе 1 (см. фиг. 5В) согласно этому варианту осуществления изобретения, когда пар S выпускается из головки 3 для выпуска пара в упаковочный пакет А, текучая среда вынуждена вступать в контакт с выступами контакта с текучей средой и при этом испаряется, что приводит к снижению подмешивания текучей среды D в упаковочный пакет А. Однако в известном паровом деаэраторе (см. фиг. 5А), если пар S выпускается из головки 80 для выпуска пара в упаковочный пакет А, происходит подмешивание текучей среды D в упаковочный пакет А.
Как показано на фиг. 2, указанная головка 3 для выпуска пара имеет нижний конец с выпускным отверстием 3а. Выступы 5 контакта с текучей средой (полки на задней стенке) расположены с наклоном вверх. В результате этого, т.к. текучая среда D входит в контакт с выступами 5 контакта с текучей средой таким образом, чтобы скапливаться в верхней части выступов 5 контакта с текучей средой, количество текучей среды, вступающей в контакт с выступами 5 контакта с текучей средой, может быть увеличено. Это позволяет уменьшить влияние текучей среды, подмешиваемой в упаковочный пакет А, на упаковываемые продукты.
Более того, множество, а в этом варианте осуществления изобретения девять выступов 5 (5а-5i) контакта с текучей средой расположены в головке 3 для выпуска пара, по существу, с равными интервалами. Это позволяет увеличить количество текучей среды, вступающей в контакт с выступами 5 контакта с текучей средой, и еще больше уменьшить влияние текучей среды, подмешиваемой в упаковочный пакет А, на упаковываемые продукты.
Как показано на фиг. 4 на примере поперечных разрезов головки 3 для выпуска пара, выступы 5 контакта с текучей средой установлены по периферии головки под различными углами. В частности, в данном варианте осуществления изобретения имеется девять выступов 5 (5а-5i) контакта с текучей средой. Выступ 5а контакта с текучей средой (см. разрез по линии А-А на фиг. 4) перекрывает, по существу, половину круглого сечения трубчатого корпуса, при этом полукруг соответствует диапазону углов от 180° до 360°. Выступ 5b контакта с текучей средой (см. разрез по линии В-В на фиг. 4) перекрывает, по существу, половину круглого сечения трубчатого корпуса, при этом полукруг соответствует диапазону углов от 90° до 270°. Выступ 5 с контакта с текучей средой (см. разрез по линии С-С на фиг. 4) перекрывает, по существу, половину круглого сечения трубчатого корпуса, при этом полукруг соответствует диапазону углов от 0° до 180°. Выступ 5d контакта с текучей средой (см. разрез по линии D-D на фиг. 4) перекрывает, по существу, половину круглого сечения трубчатого корпуса, при этом полукруг соответствует диапазону углов от 270° до 90°. Выступ 5е контакта с текучей средой (см. разрез по линии А-А на фиг. 4) перекрывает, по существу, половину круглого сечения трубчатого корпуса, при этом полукруг соответствует диапазону углов от 180° до 360°. Выступ 5f контакта с текучей средой (см. разрез по линии В-В на фиг. 4) перекрывает, по существу, половину круглого сечения трубчатого корпуса, при этом полукруг соответствует диапазону углов от 90° до 270°. Выступ 5g контакта с текучей средой (см. разрез по линии С-С на фиг. 4) перекрывает, по существу, половину круглого сечения трубчатого корпуса, при этом полукруг соответствует диапазону углов от 0° до 180°. Выступ 5h контакта с текучей средой (см. разрез по линии D-D на фиг. 4) перекрывает, по существу, половину круглого сечения трубчатого корпуса, при этом полукруг соответствует диапазону углов от 270° до 90°. Выступ 5i контакта с текучей средой (см. разрез по линии А-А на фиг. 4) перекрывает, по существу, половину круглого сечения трубчатого корпуса, при этом полукруг соответствует диапазону углов от 180° до 360°. В результате выступы 5а-5i контакта с текучей средой образуют препятствия для текучей среды, проходящей через головку 3 для выпуска пара. Это позволяет увеличить количество текучей среды, контактирующей с выступами 5 контакта с текучей средой, и дополнительно уменьшить влияние текучей среды, подмешиваемой в упаковочный пакет А, на упаковываемые продукты.
Упаковочная машина 30, снабженная вышеописанным паровым деаэратором, далее описана со ссылкой на фиг. 6-8. Упаковочная машина 30 имеет спаренные захваты 31, удерживающие упаковочный пакет А за участки в районе его обоих верхних концов, и подвижный корпус 32, предназначенный для прерывистого перемещения спаренных захватов 31 при каждом из нескольких этапов, как это показано на фиг. 6 или 7. Вышеописанный паровой деаэратор 1 установлен в положении, при котором осуществляется этап деаэрации паром (шестой этап).
Указанная упаковочная машина 30 предназначена для серийного производства пищевых продуктов в герметических термостойких пакетах. При серийном производстве пищевых продуктов в герметических термостойких пакетах четыре упаковочных пакета А, удерживаемые соответствующими спаренными захватами 31, одновременно перемещаются по позициям (с первой по девятую), как это показано на фиг. 6. Упаковочная машина 30 содержит стойку 34, установленную на опорной поверхности 35 машины для поддержания с возможностью вращения оси 33 прерывистого вращения, проходящей в вертикальном направлении. Указанная ось 33 имеет верхнюю часть, на которой установлен подвижный корпус (дисковый ротор) 32. Спаренные захваты 31, предназначенные для захвата или отпускания пакетов А, установлены на подвижном корпусе 32 таким образом, что выступают через равные угловые интервалы в радиальном направлении относительно оси 33 прерывистого вращения. Спаренные захваты 31 удерживают участки упаковочного пакета А, расположенные рядом с обеими сторонами горловины пакета соответственно, и прерывисто вращаются вместе подвижным корпусом 32 для осуществления каждого этапа упаковочного процесса. Хотя упаковочная машина согласно этому варианту осуществления изобретения является машиной роторного типа, в которой прерывисто вращается подвижный корпус (дисковый ротор) 32, она может быть машиной прямолинейного типа перемещения.
Далее описан весь процесс упаковывания, осуществляемый упаковочной машиной 30. Согласно фиг. 8 процесс упаковывания включает в себя этап подачи пакета (первый этап), на котором упаковочный пакет А подают в машину, этап печати (между первым и вторым этапами), этап предварительного нагрева/проверки положения пакета (второй этап), этап проверки печати (между вторым и третьим этапами), этап надувания/открывания пакета (третий этап), этап заполнения (четвертый этап), этап деаэрации паром/разогрева пакета (шестой этап), этап укупорки верхней части пакета (седьмой этап), этап декоративной укупорки (восьмой этап) и этап встроенного контроля/выгрузки готового продукта (девятый этап). Вышеуказанные этапы раскрыты далее.
На этапе подачи пакета (первый этап), упаковочные пакеты А, последовательно транспортируемые конвейером подачи пакетов последовательно удерживаются спаренными захватами 31, прерывисто перемещаемыми устройством подачи пакетов. В частности, на этапе подачи пакетов упаковочный пакет А, который поднят, т.к. удерживается в вертикальном положении присасывающими дисками, удерживается удерживающими рейками устройства подачи пакетов для корректировки высоты пакета, и после этого поступает на спаренные захваты 31.
На этапе печати (между первым и вторым этапами) на обратной стороне упаковочного пакета А, удерживаемого в вертикальном положении спаренными захватами 31, упаковочной машиной печатается срок годности и другая подобная информация. На этапе предварительного нагрева/проверки положения пакета (второй этап) участок упаковочного пакета А, находящийся рядом с его дном, нагревается нагревателем с обеих сторон упаковочного пакета А с целью открытия донышка, и с помощью датчика проверяется положение пакета А.
На этапе проверки печати (между вторым и третьим этапами) напечатанный участок просматривается посредством камеры с целью проверки. На этапе надувания/открывания пакета (третий этап) обе стороны упаковочного пакета А, поддерживаемые в вертикальном положении спаренными захватами 31, присасываются всасывающими дисками, так что горловина пакета слегка приоткрывается. После этого в упаковочный пакет А подается воздух, так что нижняя часть пакета раздувается.
На этапе заполнения (четвертый этап) в горловину пакета вставляют загрузочную воронку для подачи продукта (текучей среды) в упаковочный пакет А. Как видно из фиг. 6, указанная упаковочная машина 30 не осуществляет процесс упаковывания на пятой позиции.
На этапе деаэрации паром/разогрева пакета (шестой этап) упаковочный пакет А деаэрируется паром, а участок упаковочного пакета А рядом с горловиной пакета во время деаэрации паром разогревается. В частности, как показано на фиг. 6, паровой деаэратор 1 установлен на шестой позиции, на которой выполняется шестой этап. На четвертом этапе упаковочный пакет А заполняется текучей средой или продуктом, и после этого в упаковочный пакет А выпускается пар из головки 3 для выпуска пара, при этом воздух вытесняется, что может привести к тому, что срок хранения стерилизованного пищевого продукта увеличивается. Кроме того, пар превращается в текучую среду, вследствие чего кубический объем внутреннего пространства пакета уменьшается.
Паровой деаэратор 1, установленный в шестой позиции, на которой выполняется вышеуказанный этап, включает в себя головку 3 для выпуска пара и нагреватель 4, подводящий тепло к головке 3 для выпуска пара. Головка 3 для выпуска пар имеет внутреннюю поверхность, снабженную выступами 5 контакта с текучей средой, с которыми текучая среда вступает в контакт. В результате этого возникающая в паропроводе 2 и головке 3 для выпуска пара текучая среда вынужденно вступает в контакт с выступами 5 контакта с текучей средой и испаряется, вследствие чего паровой деаэратор 1 позволяет уменьшать подмешивание текучей среды в упаковочный пакет А и ее влияние на продукт, когда текучая среда, возникающая в паропроводе и/или головке 3 для выпуска пара, попадает в упаковочный пакет А, а упаковочная машина 30 оснащена паровым деаэратором.
На этапе укупорки верхней части пакета (седьмой этап) верхнее уплотнение упаковочного пакета А вставляют между спаренными укупоривающими рейками с обеих сторон упаковочного пакета А соответственно, при этом на упаковочный пакет А наносят декоративную печать.
На этапе встроенного контроля/выгрузки готового продукта (девятый этап) измеряют вес упаковочного пакета А, содержащего упакованный продукт, и каждый упаковочный пакет А, содержащий должное количество упаковываемого продукта, выгружается через сортировочное устройство на внешний конвейер. Упаковочная машина 30 выполнена таким образом, что процесс упаковки последовательно применяется к упаковочным пакетам А, поддерживаемым спаренными захватами 31, прерывисто перемещаемым подвижным корпусом 32, так что осуществляется серийное производство упакованных продуктов (стерилизуемых пакетов).
Паровой деаэратор согласно другому варианту осуществления описан со ссылкой на фиг. 9. Этот вариант отличается от предыдущего только конфигурацией выступов контакта с текучей средой, установленных на внутренней периферии головки для выпуска пара, а в остальном варианты аналогичны друг другу. Одинаковые или похожие узлы указаны одинаковыми ссылочными обозначениями, что и в предыдущем варианте, и подробное описание таких узлов опущено.
Каждый из выступов 50 контакта с текучей средой образован парой возвратных пластин, расположенных на противоположных сторонах внутренней периферии головки 3 для выпуска и наклоненных соответственно вверх. Множество, в данном варианте осуществления изобретения девять, выступов 50 контакта с текучей средой расположены, по существу, с равными интервалами в продольном направлении головки 3 для выпуска пара (в вертикальном направлении). Кроме того, девять выступов 50 контакта с текучей средой включают в себя последовательно сверху вниз выступ 50а контакта с текучей средой, перекрывающий полуэллиптическую область углов от 45° до 135° и полуэллиптическую область углов от 225° до 315° (см. разрез по линии А-А), выступ 50b контакта с текучей средой, перекрывающий полуэллиптическую область углов от 0° до 90° и полуэллиптическую область углов от 180° до 270° (см. разрез по линии В-В) и выступ 50 с контакта с текучей средой, перекрывающий полуэллиптическую область углов от 90° до 180° и полуэллиптическую область углов от 270° до 360° (см. разрез по линии С-С). Выступы 50 контакта с текучей средой также включают в себя выступ 50d контакта с текучей средой, перекрывающий полуэллиптическую область углов от 45° до 135° и полуэллиптическую область углов от 225° до 315° (см. разрез по линии А-А), выступ 50е контакта с текучей средой, перекрывающий полуэллиптическую область углов от 0° до 90° и полуэллиптическую область углов от 180° до 270° (см. разрез по линии В-В) и выступ 5 Of контакта с текучей средой, перекрывающий полуэллиптическую область углов от 90° до 180° и полуэллиптическую область углов от 270° до 360° (см. разрез по линии С-С). Выступы 50 контакта с текучей средой также включают в себя выступ 50g контакта с текучей средой, перекрывающий полуэллиптическую область углов от 45° до 135° и полуэллиптическую область углов от 225° до 315° (см. разрез по линии А-А), выступ 50h контакта с текучей средой, перекрывающий полуэллиптическую область углов от 0° до 90° и полуэллиптическую область углов от 180° до 270° (см. разрез по линии В-В) и выступ 50i контакта с текучей средой, перекрывающий полуэллиптическую область углов от 90° до 180° и полуэллиптическую область углов от 270° до 360° (см. разрез по линии С-С). Выступы 50а-50i контакта с текучей средой образуют препятствия для текучей среды, проходящей через головку 3 для выпуска пара, что позволяет увеличить количество текучей среды, контактирующей с выступами 50а-50i контакта с текучей средой. Это позволяет уменьшить влияние текучей среды, подмешиваемой в упаковочный пакет А, на упаковываемые продукты. Более того, т.к. по центру внутреннего пространства головки 3 для выпуска пара выступы 50 контакта с текучей средой отсутствуют, пар может быть предотвращен от блокирования текучей средой при его выпуске.
Фиг. 10 поясняет еще один вариант осуществления изобретения. Паровой деаэратор согласно этому варианту осуществления изобретения также отличается от парового деаэратора 1 предыдущего варианта осуществления изобретения только конфигурацией выступов контакта с текучей средой, установленных на внутренней периферии головки 3 для выпуска пара, а в остальном указанные варианты аналогичны друг другу. Одинаковые или похожие узлы указаны одинаковыми ссылочными обозначениями, что и в предыдущем варианте осуществления изобретения, и подробное описание таких узлов опущено.
Выступы 60 контакта с текучей средой согласно этому варианту имеют форму спирали. Это также позволяет увеличить количество текучей среды, контактирующей с выступами 60 контакта с текучей средой, и уменьшить влияние текучей среды, подмешиваемой в упаковочный пакет А, на упаковываемые продукты.
Выступ контакта с текучей средой согласно каждому варианту осуществления изобретения может иметь любую форму. Например, выступ контакта с текучей средой может быть направлен горизонтально или с наклоном вниз.
Вышеприведенное описание и чертежи носят исключительно поясняющий характер и не должны рассматриваться в ограничительном смысле. Для специалистов в данной области техники очевидны различные изменения и модификации данного изобретения. Все такие изменения и модификации считаются попадающими в рамки объема формулы изобретения.