КЛАПАН ДОЗАТОРА

Предложение относится к фасовочно-упаковочному автоматическому оборудованию для пищевых и непищевых продуктов, а именно к устройствам, формирующим дозу и выдающим ее в тару.
Предложение может быть использовано в устройствах для дозирования пастообразных и жидких продуктов (молоко, кефир, сливки, сметана, йогурт, томатная и творожная паста, крем), например, в объемных дозаторах, входящих в состав упаковочных автоматов.
Предложение предназначено для клапанных устройств, закрывающихся после пропуска заранее предусмотренного количества продукта.
Предпочтительно использование заявляемого технического решения для фасовочно-упаковочных машин, например роторного типа, предназначенных для дозированной расфасовки в пластиковые стаканчики и баночки из ламистера пастообразных продуктов с добавлением мягких, легко деформирующихся компонентов размером до 10 мм.
Известные способы объемного дозирования вязких продуктов заключаются в подаче (шнеком или поршнем) с постоянным усилием дозируемого продукта из питателя в мерную емкость номинального объема в течение предварительно определенного отрезка времени, достаточного для гарантированного заполнения указанной емкости.
Из уровня техники известен жидкостной дозирующий клапан, содержащий корпус и размещенный в его полости дозатор с седлом и запорным органом, причем седло дозатора снабжено юбкой с одной стороны
и выступающим из корпуса маховиком с другой стороны, запорный орган размещен в стакане, открытый торец которого обращен к седлу, при этом на части его днища выполнены отверстия, внешняя поверхность стакана соединена перемычками с внутренней поверхностью юбки седла с образованием между поверхностями кольцевой щели для прохода жидкости, седло установлено в корпусе с возможностью вращения, причем днище корпуса сопряжено с днищем стакана и на его части также выполнены отверстия (см. патент RU №2142086, F 16 K 21/16, 1999 г.).
Основными недостатками этого устройства являются сложность конструкции и узкая область применения, а именно, возможность дозирования только текучих продуктов.
Известно также устройство для расфасовки текучих материалов, содержащее дозирующий цилиндр с поршнем и смонтированный на его выходе пробковый кран со сливным каналом, выполненным в его корпусе, имеющим штуцер с подпружиненным штоком, установленным во втулке, при этом на одном конце штока смонтирована заглушка для перекрытия проходного сечения штуцера, а на другом - фланец для упора пружины (см. патент RU №2007349, В 65 В 3/12, 1994 г.).
Данное устройство применимо только для жидких продуктов, его нельзя использовать, например, для расфасовки салатов, содержащих разные по величине компоненты.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является устройство для дозирования жидких продуктов при заполнении в отдельные контейнеры, содержащее вертикальный корпус с патрубками для входа и выхода продукта, расположенными таким образом, что их геометрические оси взаимно перпендикулярны, и размещенный в полости корпуса, запорный орган, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода для взаимодействия с патрубком выхода продукта, расположенном в нижней части корпуса по его оси, при этом вышеупомянутый привод, а по существу, пневматический цилиндр с
подвижным штоком, смонтирован над корпусом и соосно ему (см. патент RU №2104235, В 65 В 3/02, 1998 г.).
Эта установка достаточно проста в изготовлении, имеет небольшие габариты и вес, надежна при использовании, однако имеет невысокую точность дозирования.
Недостатком известной конструкции также является ограниченный диапазон устойчивого дозирования пастообразных продуктов с добавлением мягких, легко деформирующихся компонентов размером до 10 мм.
Технический результат предложения заключается в улучшении эксплуатационно-технологических возможностей клапана объемного дозатора, преимущественно в составе упаковочной машины, в первую очередь, простого по конструкции и удобного при использовании, и одновременно с этим, позволяющего расширить ассортимент дозируемых продуктов за счет расфасовки пастообразных продуктов с добавлением мягких, легко деформирующихся компонентов.
Таким образом, клапан объемного дозатора должен подать на упаковку точную весовую дозу многокомпонентного пастообразного продукта, при этом упаковочная машина с этим устройством должна обладать высокой производительностью.
Для достижения указанного технического результата, в клапане дозатора, установленного в упаковочной машине, содержащем вертикальный корпус с патрубками для входа и выхода продукта, расположенными таким образом, что их геометрические оси взаимно перпендикулярны, и размещенный в полости корпуса, запорный орган, установленный с возможностью врзвратно-поступательного перемещения от привода для взаимодействия с патрубком выхода продукта, расположенном в нижней части корпуса по его оси, при этом вышеупомянутый привод, а по существу, пневматический цилиндр с подвижным штоком, смонтирован над корпусом и соосно ему, согласно предложению, корпус выполнен в виде тройника, при этом вертикальная его часть является сквозной и снабжена фланцем для
соединения с пневматическим цилиндром, патрубок для входа продукта расположен в нижней части корпуса вблизи патрубка для выхода продукта, а запорный орган выполнен в виде поршня с направляющей, соединенной со штоком пневматического цилиндра, причем поршень запорного органа смонтирован подпружиненным до упора для полного перекрытия отверстия патрубка для выхода продукта при аварийном отключении пневматического цилиндра.
Наличие отличительных признаков, а именно, выполнение корпуса в виде тройника, решение корпуса с двумя сквозными отверстиями по его продольной оси, выполнение фланца в верхней части корпуса для соединения с пневматическим цилиндром, расположение патрубка для входа продукта в нижней части корпуса вблизи патрубка для выхода продукта, выполнение запорного органа в виде поршня с направляющей, соединенной со штоком пневматического цилиндра, выполнение поршня запорного органа подпружиненным до упора для полного перекрытия отверстия патрубка для выхода продукта, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид клапана дозатора; на фиг.2 изображен вид сверху клапана дозатора; на фиг.3 схематично представлен общий вид объемного жидкостного дозатора; на фиг.4 представлен общий вид упаковочной машины модели «ПАСТПАК-Р».
Следует учесть, что на чертежах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа технического решения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
В представленном варианте объемный жидкостный дозатор, снабженный предложенным клапаном, установлен в фасовочно-упаковочной машине модели «ПАСТПАК-Р».
Общий вид упаковочной машины «ПАСТПАК-Р» представлен на фиг.4.
Машина предназначена для автоматической фасовки (объемного дозирования) жидких и пастообразных продуктов в пластиковые стаканчики, герметичного запаивания их крышками из алюминиевой фольги с термолаковым покрытием.
Конструкция машины обеспечивает работу в двух режимах:
автоматическом и ручном в период наладки.
Основанием машины служит станина, на которой расположены все механизмы и блоки: поворотный диск, узел подачи стаканчиков, дозатор с клапаном, бункер, узел подачи алюминиевой фольги, узел запаивания стаканчиков, устройство простановки даты, выбрасыватель, приемный стол готовой продукции, шкаф электрический, узел подготовки воздуха.
Станина машины выполнена в виде каркаса, сваренного из прямоугольных труб, покрытого стальной плитой. В центре плиты расположена опора поворотного диска. Равномерно по окружности диска выполнены десять отверстий с установленными в них вкладышами под стаканчики.
Привод всех механизмов пневматический, кроме привода поворотного диска и шнекового нагнетателя, их привод - электромеханический. Поворот диска осуществляется с помощью привода прерывистого действия, а именно, мальтийского механизма.
Машина работает следующим образом. Вначале машину готовят к работе, то есть устанавливают дозу продукта, заполняют узлы подачи стаканчиков и крышек из алюминиевой фольги, соединяют трубопроводом с продуктовой емкостью. Затем после запуска кнопки «Пуск» автоматически машина совершает с заданным ритмом весь цикл операций от загрузки пустого стаканчика до выдачи на стол готовой продукции запечатанного стаканчика с продуктом. Работа оператора состоит в пополнении в течение смены продуктовой емкости, узлов подачи стаканчиков и крышек и съема упакованных стаканчиков.
Общее устройство жидкостного дозатора изображено на фиг.3.
Дозатор предназначен для заполнения стаканчиков продуктом. Дозатор работает по принципу поршневого насоса, осуществляющего периодическое всасывание и нагнетание продукта за счет возвратно-поступательного перемещения поршня в цилиндре.
Конструктивно дозатор состоит из дозирующего цилиндра, поршень которого соединен со штоком пневматического цилиндра. Дозирующий цилиндр закрыт крышкой, которая через стойки поджата к нему ручками-гайками. Крышка дозатора снабжена бункером и поворотным пневматическим цилиндром. Через отводящий патрубок крышка дозатора соединена посредством хомута с корпусом заявляемого клапана, снабженного своим пневматическим цилиндром для его переключения.
Настройка на необходимую порцию продукта осуществляется с помощью упора, который размещен в нижней части дозатора и соединен с дозирующим цилиндром, за счет изменения длины поршня в пневматическом цилиндре дозатора при помощи маховика. Наполнение дозирующего цилиндра производят при открытой заслонке поворотного пневматического цилиндра из бункера при ходе поршня вниз, при этом клапан закрыт. Шток пневматического цилиндра дозатора доходит до упора, и наполнение дозирующего цилиндра завершается.
Перед ходом дозирующего цилиндра вверх заслонка поворотного пневматического цилиндра закрывается, и открывается клапан дозатора. При рабочем ходе дозирующего цилиндра продукт через патрубок истечения клапана поступает в стаканчик. После этого клапан закрывается. Открывается заслонка поворотного цилиндра. Снова происходит наполнение дозирующего цилиндра. Процесс повторяется.
Бункер дозатора снабжен шнековым нагнетателем для принудительного проталкивания продукта в дозирующий цилиндр.
Настройка жидкостного дозатора заключается в установке скорости срабатывания пневматического цилиндра дозатора за счет регулировки дросселей, таким образом, чтобы обеспечить его запаздывающее
срабатывание относительно поворотного пневматического цилиндра крышки и пневматического цилиндра клапана.
Общее устройство клапана дозатора изображено на фиг.1, 2.
Клапан дозатора содержит полый вертикальный корпус 1 в виде тройника, снабженного фланцем 2 в верхней части и патрубком выхода продукта 3 в нижней части, при этом и фланец 2 и патрубок выхода продукта 3 расположены по продольной оси корпуса 1. Перпендикулярно патрубку выхода продукта 3 и вблизи его расположен подводящий патрубок входа продукта 4, который соединен с отводящим патрубком крышки дозатора и предназначен для подачи продукта от дозатора к патрубку выхода продукта 3.
Верхняя часть тройника, а именно, фланец 2 с помощью быстросъемного фланцевого соединения, снабженного хомутом 5, соединен с пневматическим цилиндром 6, который в свою очередь связан с пневматической системой дозатора. При этом пневматический цилиндр 6 выполнен со штоком 7, который расположен по продольной оси корпуса 1.
В корпусе 1 также расположен поршень 8, изготовленный из фторопласта, установленный с возможностью осевого перемещения за счет перемещения штока 7 пневматического цилиндра 6, а также за счет пружины 9, которая подпирает поршень 8 до упора для полного перекрытия отверстия патрубка для выхода продукта 3 при аварийном отключении пневматического цилиндра 6.
При этом пружина 9 опирается, как на фланец пневматического цилиндра 6, так и на внутренний торец поршня 8, при этом она размещена внутри поршня 8 на направляющей 10, которая установлена соосно штоку 7 внутри поршня 8 с зазором для размещения пружины 9. Причем снизу направляющая 10 закреплена в поршне 8, а сверху имеет грибок 11 для быстрого соединения со штоком 7. Поршень 8 выполнен с фаской в нижней части и снабжен металлической шайбой для плотного закрытия выходного отверстия патрубка для выхода продукта 3, а в верхней части поршень 8
имеет резиновое кольцо 12 для исключения попадания продукта в полость между поршнем 8 и пневматическим цилиндром 6.
Устройство работает следующим образом.
При неработающей фасовочно-упаковочной машине поршень 8 полностью перекрывает отверстие патрубка выхода продукта 3, то есть клапан закрыт. Как указывалось выше, клапан также закрыт в момент, когда происходит наполнение дозирующего цилиндра жидкостного дозатора в соответствии с технологическим процессом упаковочной машины. После этого подают воздух в нижнюю часть пневматического цилиндра 6, шток 7 втягивается внутрь цилиндра, пружина 9 сжимается и поршень 8 перемещается в верхнее положение, открывая входное отверстие патрубка выхода продукта 3. Поршень дозатора подает продукт к патрубку для входа продукта 4, затем продуктовая масса, состоящая из разных по размеру фракций, например, салат или творожная паста с добавлением легко деформирующих компонентов, легко проходит от входного патрубка 4 к патрубку выхода продукта 3 и попадает в стаканчик.
Затем подают воздух в верхнюю часть пневматического цилиндра 6, шток 7 выдвигается из цилиндра, пружина 9 распрямляется, и поршень 8 перемещается вниз и плотно запирает входное отверстие патрубка выхода продукта 3. Клапан закрыт.
На этом работа устройства закончена.
Благодаря тому, что в зоне клапана от входного патрубка до патрубка выхода продуктовая масса не встречает никакого препятствия, при этом выходное отверстие клапана выполнено достаточно свободным, почти на всю ширину корпуса, продукт не деформируется, сохраняя свою форму и товарный вид.
Простота конструктивного исполнения, несложность изготовления, надежность в эксплуатации являются основой широкого применения предлагаемого клапана дозатора при расфасовке салатов, компотов и
подобных продуктов с различными добавками мягких компонентов диаметром до 20 мм.
Устройство было разработано и изготовлено на машиностроительном заводе «ТАУРАС-ФЕНИКС» и успешно использовано на предприятии заказчика.
Из вышесказанного следует, что изготовление данного устройства промышленным способом не вызывает затруднений, предполагает использование освоенных материалов и стандартного оборудования, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».