ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН

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 пылящих, трудносыпучих и гранулированных продуктов (сухое молоко, крахмал, молотая пряность, молотый кофе, сахарная пудра) 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 высокопроизводительных вертикальных фасовочно-упаковочных автоматов, предназначенных для точного дозирования и упаковки широкого ассортимента мелкого, сыпучего, гранулированного, кристаллического и штучного товара в трехшовные пакеты.
Запорные клапаны широко используются в различных технологических процессах для управления рабочими средами, например в устройствах для объемного дозирования.
Известные способы объемного дозирования 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.
Известен также кран, содержащий корпус, установленные внутри корпуса седло и контактирующую с ним клапанную тарелку, установленную на подвижном штоке, перемещаемую рукояткой (см. авторское свидетельство SU №383940, F 16 K 21/04, 1973 г.).
Недостатком данного клапана является то, что он некачественно работает как дозирующий клапан, так как его конструкция не обеспечивает достаточно быстрое отсечение потока продукта.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является универсальный вертикальный клапан Галанцева для регулирования выхода газообразных, жидких или сыпучих материалов из трубы, включающий смонтированный на выходе из последней запорный элемент, установленный с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения от привода (см. патент RU №2008250, B 67 D 5/04, 1994 г.).
Этот клапан имеет невысокую точность дозирования и требует дополнительный источник энергии для перемещения запорного органа клапана.
Технический результат предложения заключается в улучшении эксплуатационно-технологических возможностей запорного клапана.
Для достижения указанного технического результата, в запорном клапане, используемом преимущественно для высокоточного дозирования сыпучих продуктов из трубы, включающем смонтированный на выходе из последней запорный элемент, установленный с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения от привода, согласно предложению, запорный элемент выполнен в виде тарели, взаимодействующей в крайнем верхнем положении с торцом трубы и нагружаемой в направлении открытия клапана, а привод представляет собой возвратную пружину, установленную с возможностью самостоятельно возвращаться в исходное положение, и смещающую при этом тарель в направлении закрытия клапана. При этом диаметр тарели превышает диаметр трубы, а пружина расположена между тарелью и упором, которые закреплены на стержне, установленном соосно трубе.
Наличие отличительных признаков, а именно, выполнение запорного элемента в виде тарели, взаимодействующей в крайнем верхнем положении с торцом трубы и нагружаемой в направлении открытия клапана, решение привода в виде возвратной пружины, установленной с возможностью самостоятельно возвращаться в исходное положение, и смещающей тарель в направлении закрытия клапана, выполнение тарели с диаметром превышающим диаметр трубы, расположение пружины между тарелью и упором, которые закреплены на стержне, установленном соосно трубе, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез запорного клапана; на фиг.2 изображен общий вид в аксонометрии запорного клапана; на фиг.3 схематично представлен запорный клапан в сборе со шнековым дозатором; на фиг.4 показан продольный разрез запорного элемента.
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 шнековый дозатор ДТП-2, снабженный предложенным запорным клапаном, установлен в фасовочно-упаковочной машине модели «ПИТПАК-М».
Этот универсальный высокопроизводительный вертикальный автомат предназначен для точного дозирования и упаковки различных продуктов в пакеты из упаковочного материала с целью дальнейшего их перемещения потребителю.
Машина включает: устройство для размотки упаковочного материала, фотоэлектрический датчик, термопринтер, датчик пути, устройство для автоматического центрирования упаковочного материала на воротнике, труба и воротник, формирующие из упаковочного материала рукав, устройство для протяжки рукава, продольная сварочная губка, поперечные сварочные губки с разрезающим ножом, защитный кожух и распределительный шкаф с управляющей панелью. Все основные узлы машины смонтированы на сварном каркасе, закрытом сверху плитой, на которой установлены дозаторы.
Машина работает следующим образом. Порцию продукта подают из дозатора в трубу, а затем в только что образованный на воротнике пакет, который после это заваривают и обрезают.
Дозатор ДТП-2 предназначен для дозирования пылящих, трудносыпучих и гранулированных продуктов, таких как сухое молоко, крахмал, молотая пряность, молотый кофе, мука, сахарная пудра, а также не пищевых продуктов, например, сухих красок или стиральных порошков. Дозатор работает по принципу дозирования порций вращающимся шнеком. Объем дозы задают числом оборотов шнека и размером шнека. Продукт засыпают в загрузочный бункер, который через один фланец закреплен к воронке, а
затем через следующий фланец соединен со шнековым питателем, а именно, со шнековой трубой, внутри которой установлен шнек с возможностью вращения.
Нижняя часть шнекового питателя с предложенным запорным клапаном представлена на фиг.3.
Общее устройство запорного клапана изображено на фиг.1, 2.
Клапан дозатора содержит вертикальный стержень 1, который жестко соединен, например, посредством резьбового соединения, со шнеком дозатора. На стержень 1 вплотную к резьбовому соединению установлен запорный элемент клапана, выполненный в виде тарели 2 (фиг.4).
Тарель 2 представляет собой диск с отбортовкой, по существу тарельчатой формы, имеющим вертикальное основание, решенное как одно целое с диском. При этом тарель 2 имеет осевое отверстие для стержня 1. Осевое отверстие закрыто вкладышем 3 и крышкой 4 для исключения попадания продукта при дозировании. При этом диск тарели 2 выполнен диаметром, превышающим диаметр трубы шнекового питателя, для того, чтобы тарель 2 полностью охватывала своей отбортовкой трубу питателя, надежно перекрывая отверстие истечения продукта при прекращении дозирования. На вертикальное основание тарели 2, которое выполнено большим диаметром, чем стержень 1, надета пружина 5.
Пружина 5 расположена и зажата между тарелью 2 и упором, закрепленным на стержне 1 и выполненным в виде втулки 6 с гайкой 7. Пружина 5 одета на вертикальное основание тарели 2 для того, чтобы исключить перекос и смещение ее при осевом перемещении и определить направление движения. При этом пружина 5 опирается, как на тарель 2, так и на втулку 6. А гайка 7, по существу является регулировочной, позволяя менять усилие «запирания» клапана, ослабляя или затягивая пружину 5.
Устройство работает следующим образом.
При неработающей фасовочно-упаковочной машине тарель 2 полностью перекрывает отверстие трубы для выхода продукта, то есть клапан закрыт.
При вращении шнека продукт передвигается по шнековой трубе к торцевому отверстию, а значит и к запорному клапану, который вращается вместе со шнеком. В тот момент, когда продукт достигает запорного клапана, тарель 2 подвергается нагрузке от воздействия давления продукта. Под действием такого давления тарель 2 отделяется от торца трубы, открывая зазор для выхода продукта, который начинает поступать в сформированный пакет. При этом пружина 5 сжимается, и тарель 2 перемещается вдоль вертикальной оси в свое нижнее положение, - обеспечивая постепенное и точное дозирование продукта. Таким образом, клапан открыт. Затем, когда доза продукта проходит в пакет, тарель 2 имеет возможность самостоятельно вернуться в исходное положение за счет распрямления пружины 5, которая перестает испытывать нагрузку, поскольку продукт перестает давить на тарель 2 при невращающемся шнеке. Тарель 2 опять плотно запирает торец трубы, поскольку пружина 5 удерживает ее в контакте с ним. Запорный клапан закрыт.
На этом работа устройства закончена.
Благодаря тому, что в клапане предложенной конструкции не требуется прилагать внешних усилий для перемещения запорного органа, так как для этого с одной стороны использовано давление самого продукта, а с другой стороны возможность запорного элемента самостоятельно возвращаться в исходное положение, то отпадает необходимость в дополнительных источниках энергии.
Простота конструктивного исполнения, несложность изготовления, надежность в эксплуатации являются основой широкого применения предлагаемого запорного клапана на упаковочном оборудовании при расфасовке продуктов.
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».