ФАСОВОЧНО-УПАКОВОЧНАЯ МАШИНА И ДОЗАТОР ДЛЯ ЭТОЙ МАШИНЫ

Группа полезных моделей относится к фасовочно-упаковочному оборудованию и может быть использована на предприятиях молочной промышленности для дозирования зерненного творога, а также в других отраслях, где требуется фасовка пластичных или вязких продуктов, а также сыпучих, склонных к комкованию.
Предметом полезной модели являются два объекта:
- упаковочно-расфасовочная машина в целом
- ее узел-дозатор.
Известно устройство для наполнения емкостей пластичным продуктом, преимущественно творогом [см. патент РФ на изобретение №2169683, 2001 г.]. Устройство содержит питатель, дозировочную карусель с мерными гильзами, выталкивающий поршень и приспособление для подачи тары. В рабочей части поршня выполнена выемка, диаметр которой по торцу поршня не превышает диаметра поршня, а в теле поршня выполнены каналы, сообщающие полость выемки с источником сжатой газообразной среды. Выходные участки каналов могут быть расположены под углом к оси поршня так, что их геометрические оси проходят через зоны кромок рабочей части поршня.
Основной проблемой, возникающей при автоматической строго дозированной фасовке такого продукта, как творог является его вязкость. При этом задача точности дозирования зерненного творога усложняется еще и слипаемостью зерен и комкованием загружаемого продукта.
Ввиду того, что в описанном аналоге продукт подается в стаканчики, расположенные в карусели, при помощи выталкивающего поршня это устройство не применимо для расфасовки зерненного творога, т.к. выдавливание поршнем приводит к нарушению зернистой структуры продукта.
В качестве прототипа для обоих заявляемых объектов выбрана расфасовочно-упаковочная машина роторного типа «ПАСТПАК-Р» и дозатор к ней [см. патент РФ на полезную модель №45981, 2005 г.]. Машина осуществляет автоматическую фасовку жидких и пастообразных продуктов в пластиковые стаканчики, герметичного запаивания их крышками из алюминиевой фольги с термолаковым покрытием. На станине машины расположены все механизмы и блоки: поворотный диск, узел подачи стаканчиков, дозатор, узел подачи алюминиевой фольги, узел запаивания стаканчиков, устройство простановки даты, выбрасыватель, приемный стол готовой продукции, шкаф электрический, узел подготовки воздуха.
Описанный в патенте №45981 дозатор, принятый за прототип второго объекта, имеет в своем составе загрузочный бункер, под выходной частью которого расположена шнековая камера с закрепленным в ней полым спиралевидным шнеком (безосевым спиралевидным толкателем). На выходе шнековой камеры установлен разрыхлитель творога, представляющий собой барабан, с радиальными зубьями на внешней поверхности. Разрыхлитель снабжен мотор-редуктором, а его ось ориентирована горизонтально. Под разрыхлителем расположен вертикально ориентированный накопительный бункер, снабженный в нижней части с отсекателем продукта - шиберной заслонкой, управляемой от сигнала измерителя веса - тензометрического датчика. Средство для подачи тары (стаканчиков) снабжено подъемником, установленным непосредственно на фасовочно-упаковочной машине с возможностью возвратно-поступательного вертикального перемещения, привод которого связан с тензометрическим датчиком.
Недостатком описанного в прототипе дозатора является низкая эффективность разрыхлителя, радиальные зубья которого забиваются зернами творога в процессе эксплуатации, и он перестает выполнять свою функцию. Попадающие в накопительный бункер комки снижают точность дозирования. В прототипе расфасовка зерненного творога осуществляется в пластиковые стаканчики, в нем не предусмотрена расфасовка в полиэтиленовые пакеты. Однако расфасовка молочных продуктов в полиэтиленовые пакеты широко применяется и пользуется устойчивым спросом у потребителя, но для зерненного творога отсутствует на рынке. Задача, решаемая полезной моделью - расширение арсенала средств и удовлетворение существующей потребности - создание фасовочно-упаковочной машины и дозатора, осуществляющих точно дозированную расфасовку зерненного творога в упаковочные полиэтиленовые пакеты. Достигаемый технический результат - повышение точности дозирования зернистых продуктов, склонных к комкованию, в процессе упаковки в полиэтиленовые пакеты за счет разрыхления комков и предотвращения вторичного комкования продукта (зерненного творога) в процессе расфасовки.
Поставленная задача решается обоими объектами полезной модели.
Заявляемая фасовочно-упаковочная машина имеет каркас, на котором смонтировано устройство для размотки упаковочного рулонного полимерного материала, а также устройства, формирующие упаковочный пакет, а именно: воротник и труба, формирующие из упаковочного материала рукав, устройство для автоматического центрирования упаковочного материала на воротнике, устройство для протяжки рукава, продольную сварочную губку, предназначенную для формирования продольного шва упаковки, поперечные сварочные губки с отзрезающим ножом, предназначенные для формирования торцевых швов упаковки с размещенным в нем продуктом. На каркасе также установлен дозатор, который имеет загрузочный бункер, шнековую камеру с безосевым спиралевидным транспортером, вертикально ориентированный накопительный бункер, снабженный в нижней части отсекателем продукта, управляемым от сигнала тензометрического датчика. Внутри накопительного бункера соосно с ним установлен разрыхлитель, имеющий осевой вал, верхний конец которого соединен с мотор-редуктором, а нижний свободен. На осевом валу разрыхлителя закреплены перемешивающие элементы, ориентированные вдоль стенок накопительного бункера. Под накопительным бункером расположена дозировочная емкость с управляемым от тензометрического датчика вторым отсекателем продукта, а упомянутая труба, формирующая рукав, расположена под дозировочной емкостью. На каркасе также закреплена система управления работой машины, расположенная в распределительном шкафу, снабженном панелью управления.
Второй объект полезной модели - дозатор, входящий в состав патентуемой машины. Однако этот дозатор является самостоятельным объектом охраны, т.к. может найти применение для любых других продуктов, при упаковке которых требуется точная дозировка. Дозатор имеет в своем составе загрузочный бункер, под выходной частью которого расположена сообщенная с ним шнековая камера с закрепленным в ней безосевым спиралевидным транспортером, который предназначен для подачи продукта из шнековой камеры в вертикально ориентированный накопительный бункер. Накопительный бункер снабжен в нижней части отсекателем продукта, управляемым от сигнала тензометрического датчика и снабжен также разрыхлителем с мотор-редуктором. От прототипа заявляемый дозатор отличается тем, что дополнительно содержит вертикально ориентированная дозировочная емкость, расположенную под накопительным бункером и снабженную управляемым от сигнала тензометрического датчика вторым отсекателем продукта. Основание дозировочной емкости установлено на консоли тензометрического датчика. Разрыхлитель установлен внутри накопительного бункера соосно ему, и имеет осевой вал, верхний конец которого соединен с мотор-редуктором, а нижний свободен. На осевом валу закреплены перемешивающие элементы, ориентированные вдоль стенок накопительного бункера отстоящие от стенок с заданным зазором.
Перемешивающие элементы разрыхлителя могут быть выполнены из стержней, изогнутых в виде фрагментов спирали, и закрепленных на осевом валу при помощи радиальных пальцев, или в форме пластинчатых скребков, изогнутых в виде фрагментов спирали, и закрепленных на осевом валу также при помощи радиальных пальцев.
Перемешивающие элементы могут быть закреплены на осевом валу разрыхлителя ярусно.
Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации, воплощенный в машине модельного ряда «ПИТПАК», предназначенной для фасовки и упаковки зерненного творога в пакеты из полиэтиленовой пленки.
Пример реализации иллюстрируется Фигурами чертежей, на которых представлено:
Фиг.1 - фасовочно-упаковочная машина
Фиг.2 - дозатор,
Фиг.3 - накопительный бункер.
Фасовочно-упаковочная машина имеет сварной металлический каркас 1, на верхней плите которого установлен дозатор 2.
На каркасе 1 установлено также устройство для размотки 3 упаковочного рулонного полимерного материала, снабженное собственным мотор-редуктором. Внутри каркаса размещены ролики, воротник, и труба, предназначенные для формирования рукава (на Фигурах не показаны). Воротник представляет собой пространственно сложную фигуру, образовавшуюся в результате искривления плоской поверхности до формы цилиндра. Труба изготовлена из нержавеющей стали и располагается вертикально в держателе, установленном на верхней панели машины. Она выполняет две функции: подает продукт в пакет и является упором для продольной сварочной губки при формировании продольного шва.
На нижнем конце трубы имеются формирователи, натягивающие пленку перед сваркой поперечными сварочными губками. Имеется также устройство для протяжки рукава, продольная сварочная губка, предназначенная для формирования продольного шва упаковки и поперечные сварочные губки с отрезающим ножом, предназначенные для формирования торцевых швов упаковки с размещенным в нем продуктом. Также на каркасе закреплена система управления работой машины, расположенная в распределительном шкафу 4, снабженном панелью управления.
Дозатор имеет загрузочный бункер 5, соединенный с горизонтальной шнековой камерой 6 с безосевым спиралевидным транспортером 7. Выход шнековой камеры 6 фланцевым переходом соединен с вертикально ориентированным накопительным бункером 8, снабженным в нижней части отсекателем 9 продукта (шиберной заслонкой), управляемым от сигнала тензометрического датчика системы управления. Внутри накопительного бункера 8 соосно с ним установлен разрыхлитель, имеющий осевой вал 10, верхний конец которого соединен с мотор-редуктором 11, а нижний свободен. На осевом валу 10 закреплены перемешивающие элементы, ориентированные вдоль стенок накопительного бункера. Перемешивающие элементы закреплены на валу 10 при помощи радиальных пальцев 12 и установлены под углом к оси.
Перемешивающие элементы разрыхлителя могут быть выполнены из стержней, изогнутых в виде фрагментов спирали, или, как это показано на Фигурах, форме серповидных скребков 13, изогнутых в виде фрагментов спирали. Скребки 13 изготовлены из металлических полос (пластин). Перемешивающие элементы могут быть расположены двумя ярусами, по нескольку на одном уровне, например, 4 шт.на верхнем уровне, равноудаленные друг от друга, и два - на нижнем, диаметрально противоположные.
Под накопительным бункером 8 установлена дозировочная емкость 14, выполненная в форме цилиндра (отрезка трубы). Дозировочная емкость снабжена управляемым от сигнала тензометрического датчика вторым отсекателем 15 продукта (второй шиберной заслонкой). Основание дозировочной емкости установлено на консоли тензометрического датчика системы управления.
Устройство работает следующим образом.
Рулон упаковочного материала устанавливается на задней стороне каркаса на пневматический вал, где он зажимается кулачками при подаче воздуха пневматическим пистолетом. Из рулона упаковочный материал тянется через раскачивающееся плечо, отклонения которого, отслеживаемые бесконтактными датчиками, гарантируют постоянный, достаточно свободный запас упаковочного материала, необходимый для равномерного подтягивания.
Упаковочный материал тянется через систему роликов на воротник, на котором свертывается до формы рукава и продвигается дальше по трубе к сварочным губкам. На одном из роликов закреплен датчик, предназначенный для отмеривания длины пакета и контроля протяжки упаковочного материала. На трубе происходит формирование продольного шва упаковки (продольная сварка) продольной сварочной губкой. Под трубой рукав упаковочного материала попадает в пространство поперечных сварочных губок, где происходит сварка и отрезание готового пакета отрезающим ножом.
Подача продута в сформированный пакет дозатором 2 осуществляется следующим образом.
Зерненный творог подают в загрузочный бункер 5, из которого он попадает в шнековую камеру 6, где при помощи безосевого спиралевидного транспортера 7 дополнительно бережно перемешиваясь, перемещается на вход накопительного бункера 8. В накопительном бункере 8 творог под действием силы тяжести направляется вниз, при этом на него воздействует перемешивающие элементы разрыхлителя, которые вращаются от мотор-редуктора. При перемешивании в накопительном бункере рыхлые комки зерненного творога благодаря воздействию перемешивающих элементов распадаются на более мелкие фракции. Ввиду того, что стержни или скребки изогнуты в виде фрагментов спирали, перемешивание происходит во всем объеме накопительного бункера. Более крупные слипшиеся комки, или комки с большей адгезией зерен друг к другу, в процессе перемешивания оттесняются к периферии бункера и попадают в зону интенсивного перемешивания и прямого воздействия перемешивающих элементов. Ярусное расположение перемешивающих элементов способствует более эффективному измельчению комков. Установлено, что описанная конструкция не приводит к нарушению структуры отдельных зерен и изменению фракционного состава.
Во время подачи продукта первая шиберная заслонка открыта и продукт, проходя отверстие нижнего основания накопительного бункера, попадает в дозировочную емкость 14. При наборе заданной массы порции продукта срабатывает тензомертический датчик, и по его сигналу закрывается первая шиберная заслонка. Продукт, который остался в зоне работы разрыхлителя, остается в накопительном бункере, тем самым удается получить точную дозировку продукта. После срабатывания тензометрического датчика ее шиберная заслонка открывается (второй отсекатель), и продукт попадает в пакет, сформированный как описано выше. Пакет заваривается и обрезается.
В конструкции машины предусмотрены средства для нанесения на поверхность пакета товарно-сопроводительной информации в процессе его формирования.
Таким образом, в процессе упаковки зерненный творог, подаваемый в машину, не только не ухудшает своей зернистой структуры, но улучшает ее, приобретая изначальную рассыпчатую консистенцию. Разбиение имеющихся комков в процессе расфасовки повышает точность дозирования.