ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГЕРМЕТИЧНЫХ УПАКОВОК ДЛЯ РАЗЛИВНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
SEALING DEVICE AND METHOD OF PRODUCING TIGHT PACKAGES FOR VARIOUS LOOSE FOODSTUFFS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к герметизирующему устройству и к способу производства герметичных упаковок для разливных пищевых продуктов.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Многие разливные пищевые продукты, такие как фруктовый сок, пастеризованное или обработанное при очень высокой температуре молоко, вино, томатный соус и т.д., продаются в упаковках, изготовленных из стерилизованного упаковочного материала.
Типичным примером упаковки такого типа является упаковка в форме параллелепипеда для жидких или разливных пищевых продуктов, известная как Tetra Brik Aseptic (зарегистрированная торговая марка), которая изготавливается путем складывания и герметизации слоистой полосы упаковочного материала.
Упаковочный материал имеет многослойную структуру, по существу содержащую слой подложки для жесткости и прочности, который может быть образован слоем волокнистого материала, например, бумаги, или полипропиленового материала с минеральным наполнением, и ряд слоев из термосклеивающегося пластикового материала, например, из полиэтиленовой пленки, покрывающих обе стороны слоя подложки.
В случае асептических упаковок для продуктов длительного хранения, таких как пастеризованное молоко, упаковочный материал также содержит слой, не пропускающий газ и свет, например, алюминиевую фольгу или пленку из этилвинилового спирта, который накладывается на слой термосклеивающегося пластикового материала, и, в свою очередь, покрывается другим слоем термосклеивающегося пластикового материала, формирующим внутреннюю поверхность упаковки, непосредственно контактирующую с продуктом.
Упаковки такого типа производятся на полностью автоматических упаковочных станках, на которых непрерывная труба формируется из упаковочного материала рулонной подачи. Более точно, рулон упаковочного материала разматывается с бобины и подается через асептическую камеру на упаковочный станок, где он стерилизуется, например, путем нанесения стерилизующего агента, такого как перекись водорода, который затем испаряется путем нагрева, и/или путем подвергания упаковочного материала излучению подходящей длиной волн и интенсивности, стерилизованное полотно поддерживается в закрытой, стерильной среде, складывается в цилиндр и герметизируется продольно для формирования непрерывной трубы известным образом.
Труба упаковочного материала, которая, в действительности, формирует продолжение асептической камеры, подается в вертикальном направлении, заполняется стерилизованным или прошедшим стерилизацию продуктом и подается через герметизирующее устройство для формирования отдельных упаковок. Более подробно, в герметизирующем устройстве труба герметизируется на ряде равномерно разнесенных сечений для формирования упаковок типа «подушка», соединенных друг с другом поперечными герметизирующими полосами, т.е. проходящими перпендикулярно направлению движения трубы. Упаковки типа «подушка» отделяются друг от друга путем разрезания соответствующих поперечных герметизирующих полос и транспортируются на пункт складывания, где они механически складываются для формирования по существу законченных упаковок в форме параллелепипеда.
Известны упаковочные станки, описанные, например, в Европейском Патенте №0887265, которые содержат два цепных конвейера, образующих соответствующие непрерывные пути, и снабженные рядом герметизирующих захватов. Вышеуказанные два пути имеют соответствующие ветви, по существу параллельные и обращенные друг к другу, и между ними подается труба упаковочного материала, так что захваты на одном конвейере сообщаются с соответствующими захватами на другом конвейере вдоль вышеуказанных ветвей соответствующих путей для захвата трубы в ряде последовательных поперечных сечений и герметизации и разрезания упаковок.
Также известны упаковочные станки, содержащие лишь две пары захватов, которые поочередно воздействуют на трубу упаковочного материала для захвата и герметизации, например, термосклеивания, ее вдоль ряда равномерно разнесенных поперечных сечений.
После завершения операции герметизации нож, поддерживаемый, например, одним из захватов в каждой паре, приводится в действие и взаимодействует с трубой упаковочного материала для разрезания ее вдоль центральной линии только что герметизированного сечения для отсоединения упаковки типа «подушка» от нижнего конца трубы упаковочного материала. После поперечной герметизации нижнего конца соответствующие захваты, при достижении положения нижней мертвой точки, могут быть открыты для предотвращения взаимодействия с верхним участком трубы. В то же время другая пара захватов, приводимая в действие тем же способом, перемещается вниз от положения верхней мертвой точки и повторяет вышеописанные процессы захвата/формования, герметизации и отрезания.
В обоих типах упаковочных станков участок трубы, зажатый между каждой парой захватов, как правило, герметизируется нагревающими средствами, оборудованными на одном из захватов, которые локально расплавляют слои термосклеивающегося пластикового материала, тесно зажатые между захватами.
Для уменьшения времени, требуемого для локального плавления упаковочного материала, и для увеличения выпуска упаковок широко используются нагревающие средства, содержащие ультразвуковые герметизирующие устройства.
Как описано, например, в Европейском патенте 615907, такие устройства, по существу, содержат генератор механических колебаний или сонотрод и опору, которые присоединены к соответствующим захватам в каждой паре и сообщаются друг с другом для нагрева упаковочного материала при помощи ультразвуковых вибраций.
Более подробно, сонотрод представляет собой герметизирующий инструмент, который приводится в колебательное движение при помощи одного или нескольких дисков из пьезоэлектрического материала. На указанные диски подается переменное напряжение, и они создают механические колебания, энергия которых зависит от действительного значения напряжения или электрического тока.
Более точно, для надлежащей, полной герметизации на сонотрод должно быть подано очень высокое напряжение, например, около тысячи вольт.
Перемещаясь при помощи соответствующих захватов, сонотроды должны получать электроэнергию из источника электроэнергии, закрепленного в заданном положении вдоль траектории перемещения трубы упаковочного материала.
Другими словами, электроэнергия должна передаваться от неподвижного источника к перемещаемому потребляющему устройству вдоль участка пути, который проходит потребляющее устройство.
Это может осуществляться известным образом путем оборудования захватов, поддерживающих сонотроды, щетками, предпочтительно изготовленными из углерода, которые вдоль заданного участка пути, который проходят щетки, скользят вдоль соответствующих медных электроподающих стержней, прикрепленных к раме упаковочного станка.
Быстрый износ щеток и нестабильный контакт между щетками и электроподающими стержнями являются основными недостатками такого способа, которые усугубляются с ростом темпа производительности упаковочного станка.
Для устранения этих недостатков было предложено, как описано, например, в Европейском патенте 04105565, использовать способ, основанный на передаче электроэнергии от неподвижного источника к подвижному потребляющему устройству путем электромагнитной индукции.
Электроэнергия передается от передающего блока, прикрепленного к раме упаковочного станка, к приемному блоку, прикрепленному к одному из захватов в соответствующей паре.
Передающий блок имеет неподвижный магнитный сердечник, снабженный первичной обмоткой, соединенной с источником электрического тока, а приемный блок имеет подвижный магнитный сердечник, встроенный в корпус соответствующего захвата и снабженный вторичной обмоткой, соединенной с соответствующим сонотродом.
Более подробно, источник электроэнергии представляет собой генератор напряжения, который питает первичную обмотку для создания в ней электрического тока и вызванного им магнитного поля, которое, когда приемный блок проходит мимо передающего блока, индуцирует электрический ток во вторичной обмотке для питания сонотрода.
Между приемным и передающим блоками нет контакта, таким образом, вышеописанный способ решает проблемы с износом.
С другой стороны, известные системы индуктивной передачи электроэнергии являются неудовлетворительными в том, что для правильной, полной герметизации на сонотрод необходимо подать очень высокое напряжение, которое будет необходимо передать при помощи индукции от первичной обмотки ко вторичной.
Поскольку при рабочих условиях окружающая среда между первичной и вторичной обмотками влажная и загрязнена проводящими веществами, такая передача будет вызывать большую вероятность электрического разряда в первичной и вторичной обмотках, что может привести к повреждению и к нарушению работы упаковочного станка.
Обнаружено, что это особенно вероятно в случае первичной обмотки, имеющей значительные открытые поверхности для снижения эффекта неоднородного распределения электрического тока (известного как «поверхностный эффект») и, следовательно, сложно изолируемой.
Системы индукционной передачи также являются неудовлетворительными по той причине, что электроэнергия, поставляемая источником напряжения, подается на первичную обмотку в большей степени в форме напряжения и в меньшей степени в форме электрического тока, при этом электрический ток передается во вторичную обмотку, и, следовательно, напряжение, питающее сонотрод, пропорционально прохождению электрического тока в первичной обмотке.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание герметизирующего устройства для изготовления герметичных упаковок для разливных пищевых продуктов, предназначенного для обеспечения полной, надлежащей герметизации упаковок при одновременном обеспечении эффективного экономичного устранения вышеуказанных недостатков известных герметизирующих устройств.
Согласно изобретению создано герметизирующее устройство для производства герметичных упаковок из трубы листового упаковочного материала, подаваемой вдоль заданной траектории и постоянно заполняемой разливным пищевым продуктом, содержащее опорную раму, по меньшей мере, одну пару противоположных захватов, способных циклически перемещаться относительно опорной рамы и вдоль части указанной траектории для плотного захвата трубы на равномерно разнесенных поперечных сечениях, ультразвуковое герметизирующее средство, расположенное на первом захвате для герметизации трубы на вышеуказанных поперечных сечениях, и электромагнитное силовое средство, предназначенное для подачи электроэнергии к герметизирующему средству и содержащее по меньшей мере первичную обмотку, прикрепленную к раме вдоль указанной траектории, и вторичную обмотку, расположенную на первом захвате, питающую герметизирующее средство и принимающую электроэнергию путем электромагнитной индукции от первичной обмотки при перемещении первого захвата мимо первичной обмотки, трансформаторные средства, получающие от источника электроэнергии напряжение первой величины и подающие на первичную обмотку напряжение второй величины, которая меньше первой величины напряжения, при этом третья величина напряжения, подаваемая первичной обмоткой на вторичную обмотку, превышает вторую величину напряжения.
Устройство может содержать электромагнитный контур, соединяющий источник электроэнергии с трансформаторными средствами и вторичную обмотку с герметизирующим средством и содержащий электромагнитные компенсирующие средства для уравновешивания затухания, вызванного трансформаторными средствами, герметизирующим средством и первичной и вторичной обмотками, так что напряжение, подаваемое к герметизирующему средству, является максимально приближенным к частоте источника электроэнергии.
Электромагнитные компенсирующие средства могут содержать катушку индуктивности, электрически соединенную с герметизирующим средством и с вторичной обмоткой для балансировки затухания, вызываемого герметизирующим средством.
Электромагнитные компенсирующие средства могут содержать конденсатор, электрически соединенный с вторичной обмоткой и с герметизирующим средством для уравновешивания затухания, вызываемого вторичной обмоткой.
Трансформаторные средства могут содержать по меньшей мере один трансформатор, имеющий первые витки, электрически соединенные с источником электроэнергии, и вторые витки, электрически соединенные с первичной обмоткой, при этом электромагнитные компенсирующие средства содержат конденсатор, электрически соединенный с источником электроэнергии и с первыми витками для уравновешивания затухания, создаваемого трансформатором
Вторичная обмотка может быть образована кабелем, содержащим ряд изолированных проводов.
Согласно изобретению создан также способ герметизации для производства герметичных упаковок из трубы из листового упаковочного материала, подаваемой вдоль заданной траектории и постоянно заполняемой разливным пищевым продуктом, содержащий циклическое перемещение пары противоположных захватов относительно опорной рамы и вдоль части указанной траектории для плотного захвата трубы на равномерно разнесенных поперечных сечениях и герметизацию трубы в вышеуказанных поперечных сечениях при помощи ультразвукового герметизирующего средства посредством подачи электроэнергии к герметизирующему средству при помощи электромагнитного силового средства, содержащего, по меньшей мере, первичную обмотку, прикрепленную к раме вдоль указанной траектории, и вторичную обмотку, расположенную на первом захвате, при этом осуществляется подача на трансформаторные средства посредством источника электроэнергии напряжения первой величины, подача на первичную обмотку посредством трансформаторных средств напряжения второй величины, которая меньше первой величины напряжения, подача на вторичную обмотку от первичной обмотки посредством электромагнитной индукции при перемещении первого захвата мимо первичной обмотки напряжения третьей величины, которая превышает вторую величину, и подача электроэнергии от вторичной обмотки герметизирующему средству.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предпочтительное, не ограничивающее воплощение настоящего изобретения описано ниже в виде примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1 изображает вид в перспективе, с некоторыми элементами, удаленными для ясности, герметизирующего устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 изображает схематичный вид сбоку герметизирующего устройства с фиг.1;
фиг.3 изображает вид в перспективе в увеличенном масштабе части герметизирующего устройства с фиг.1;
фиг.4 изображает вид в перспективе в увеличенном масштабе фрагмента с фиг.3;
фиг.5 изображает разрез вдоль линии V-V на фиг.4 в увеличенном масштабе;
фиг.6 изображает принципиальную схему фрагмента герметизирующего устройства с фиг.1-3.
ЛУЧШИЙ СПОСОБ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 и 2 показано герметизирующее устройство 1 для непрерывного производства герметичных упаковок 2 разливных пищевых продуктов, таких как пастеризованное молоко или молоко, прошедшее высокотемпературную обработку, фруктовый сок, вино и т.д. из трубы 3 упаковочного материала.
Труба 3 формируется известным способом перед устройством 1 путем продольного складывания и герметизации рулона из термосклеивающегося материала и заполняется стерилизованным или прошедшим стерилизацию пищевым продуктом для упаковки.
Устройство 1 содержит раму 6 (фиг.1 и 3), образованную двумя стенками 7а, 7b и двумя параллельными поперечными стенками 8а, 8b, жестко закрепленными между стенками 7а, 7b для образования со стенками 7а, 7b полости 9, и два цепных конвейера 10, 11, прикрепленных к раме 6 и имеющих соответствующие захваты 12, 13 (на фиг.1 изображена лишь одна пара), которые взаимодействуют друг с другом для воздействия на трубу 3 упаковочного материала, подаваемую вдоль вертикальной траектории А через полость 9.
Как показано на фиг.2, конвейеры 10, 11 образуют соответствующие бесконечные траектории Р, Q, вдоль которых подаются захваты 12, 13 и которые проходят соответственно около стенок 8а, 8b рамы 6.
Конвейер 10 содержит шарнирную цепь 15, проходящую вдоль траектории Р, и два ведущих колеса 16, зацепляющиеся с обеими сторонами цепи 15 на нижнем конце траектории Р. Захваты 12 являются целой частью, образуют чередующиеся звенья цепи 15 и соединены друг с другом шарнирным образом при помощи пар стержней 17.
Как показано на фиг.3, каждый захват 12 содержит главный корпус 20, вытянутый в направлении В (показанном на фиг.4 и 5), перпендикулярном траектории А и стенкам 7а, 7b, и имеет соответствующие концевые расширения 21, 22, от каждого из которых проходят первая и вторая шпильки 23, 24, имеющие оси С, D, разнесенные и параллельные направлению В. Рычаги 17 поворачиваются на шпильках 23, 24 захватов 12 для присоединения шпилек 23 одного захвата 12 к шпилькам 24 смежного захвата 12.
Конвейер 11 (фиг.1 и 2) содержит шарнирную цепь 25, проходящую вдоль траектории Q, и два ведущих колеса 26, зацепляющихся с цепью 25 на нижнем конце пути Q. Цепь 25 образована рядом захватов 13, соединенных друг с другом шарнирным образом и описанных подробно в той мере, как они отличаются от захватов 12 и как требуется для ясного понимания настоящего изобретения. Части захватов 13, идентичные или соответствующие частям захватов 12, описаны и обозначены такими же номерами ссылок. Каждый захват 13 содержит главный корпус 20, имеющий пары концевых шпилек 23, 24, на которых поворачиваются рычаги 17, соединяющие смежные пары захватов 13.
Захваты 12 и 13 присоединены соответственно к генератору механических колебаний или сонотроду 29 и опоре 32 (которые схематично показаны на фиг.2), которые способны перемещаться поперек траектории А между закрытой конфигурацией и открытой конфигурацией, в которой они тесно захватывают и герметизируют трубу 2 в соответствующем поперечном сечении для герметизации упаковок 2.
Сонотрод 29 представляет собой герметизирующий инструмент, приводимый в колебательное движение при помощи одного или нескольких дисков из пьезоэлектрического материала. Как описано ниже более подробно, на указанные диски подается переменное напряжение, и создаются механические колебания, энергия которых зависит от действительного значения подаваемого напряжения.
Захваты 12 и 13 (фиг.1 и 3) также содержат соответствующие устройства 33 для регулирования объема упаковок 2 при герметизации упаковок. Каждое устройство 33, известное, например, из Европейского патента 0887265, а следовательно, не описанное подробно, по существу содержит полуоболочку 34, шарнирно присоединенную к главному корпусу 20 вокруг оси, параллельной осям С и D, при помощи двух опорных скоб, объединенных с полуоболочкой 34.
Как показано на фиг.1, каждая полуоболочка 34 сообщается спереди с дополнительной полуоболочкой 34 для формирования полости по существу в форме параллелепипеда для размещения формируемой упаковки 2. Каждое устройство 33 также содержит работающий по кулачку ролик 36, свободно присоединенный к опорной скобе, которая в свою очередь встроена в заднюю часть соответствующей полуоболочки 34.
Ролики 36, работающие по кулачку, захватов 12 и 13 взаимодействуют с соответствующими кулачками 38, присоединенными к стенкам 8а и 8b рамы 6, и лишь один из них, соединенный с конвейером 11, показан на фиг.1.
Перемещение захватов 12 и 13 контролируется соответствующей парой кулачков 40, 41, присоединенных к стенкам 8а, 8b рамы 6, и взаимодействуют с соответствующей парой роликов 42, 43, работающих по кулачку (фиг.3), присоединенных к концевым расширениям 21, 22 захватов 12 и 13. Ролики 42, 43 в каждой паре коаксиальны соответственно шпилькам 24, 23 и смещены по оси друг относительно друга с тем, чтобы каждый из них взаимодействовал с соответствующим кулачком 40, 41.
Две пары кулачков 40, 41 (фиг.1 и 2) присоединены к стенке 8а и взаимодействуют с соответствующими парами роликов 42, 43 захватов 13. Подобным образом две пары кулачков 40, 41 присоединены к стенке 8b и взаимодействуют с соответствующей парой роликов 42, 43 захватов 12.
1
1
2
2
Кулачки 40, 41 имеют соответствующие участки 40а, 41а по существу U-образной формы, проходящие над верхними гранями соответствующих стенок 8а, 8b для образования возвращающих участков, противоположных соответствующим ведущим колесам 16 и 26, для соответствующих цепей 15, 25 конвейеров 10, 11, и соответствующие участки 40b, 41b, проходящие вдоль соответствующих стенок 8а, 8b внутри полости 9. Участки 40а, 41а образуют участи P, Q траекторий, вдоль которых захваты 12 и 13 перемещаются вперед и давят на трубу 3 упаковочного материала, при этом участки 40b, 41b образуют обращенные друг к другу, по существу параллельные участки Р, Q двух траекторий Р, Q, вдоль которых захваты 12 и 13 поддерживаются в контакте под давлением для формирования герметичных уплотнений, ограничивающих упаковки 2, на соответствующих по существу плоских поперечных герметизирующих полосах 44. Таким образом, формируется непрерывная полоса, содержащая ряд участков 45 контейнера в форме параллелепипеда, соединенных друг с другом поперечными полосами 44, которые разрезаются вдоль траектории Р или после выхода из устройства 1 для формирования упаковок 2.
3
3
Кулачки 40, 41 отпускают соответствующие цепи 15, 25 на соответствующих участках Р, Q траекторий Р, Q на выходе с соответствующих ведущих колес 16, 26.
3
3
Вдоль участков Р, Q цепи 15, 25 взаимодействуют с соответствующими парами натяжных приспособлений 46 для поддержания цепей 15, 25 в достаточно натянутом состоянии для обеспечения контакта между роликами 42, 43 захватов 12, 13 и соответствующими кулачками 40, 41.
2
Как показано на фиг.3, 4, 5, устройство 1 также содержит электромагнитный силовой блок 50 для подачи электроэнергии на сонотрод 29 каждого захвата 12 вдоль участка Р траектории Р.
Силовой блок 50 по существу содержит передающие средства 51, соединенные с неподвижным источником электроэнергии (не показан), например, с генератором переменного напряжения и встроенные в раму 6, и приемные средства 52, оборудованные на захватах 12 и принимающие электроэнергию при помощи электромагнитной индукции от передающих средств 51, когда захваты 12 проходят мимо передающих средств 51.
2
Передающие средства 51 содержат два отдельных, обращенных друг к другу передающих блока 53, прикрепленных к соответствующим стенкам 7а, 7b внутри полости 9 и проходящих симметрично по противоположным сторонам траектории А и участку Ртраектории Р захватов 12.
2
Как показано на фиг.4, каждый передающий блок 53 вытянут в направлении, параллельном траектории А и участку Ртраектории Р, и по существу содержит пластиковую опорную скобу 54, неподвижный магнитный сердечник 55 и предпочтительно медную первичную обмотку 56, соединенную с неподвижным источником электроэнергии.
Неподвижный сердечник 55 образован прямоугольной пластиной, вытянутой в направлении траектории А и прикрепленной к скобе 54 так, чтобы выступать от скобы 54 внутрь полости 9.
Неподвижный сердечник 55 состоит из магнитодиэлектрического материала и содержит участок 57 основания в форме параллелепипеда, от которого в направлении В к захватам 12 проходят несколько, например, четыре, как в показанном примере, параллельных выступа 58 (фиг.5).
Первичная обмотка 56 содержит две вытянутые проводящие пластины 59, прикрепленные к соответствующим центральным выступам 58 неподвижного сердечника 55 и выступающие от них так, чтобы формировать продолжение выступов 58 внутрь полости 9.
Приемные средства 52 содержат два ряда принимающих блоков 60, прикрепленных попеременно к расширениям 21, 22 соответствующих захватов 12, 13 и взаимодействующих с соответствующими передающими блоками 53.
Каждый приемный блок 60 (фиг.3, 4) выступает от соответствующего расширения 21, 22 соответствующего захвата 12, 13 и по существу содержит опорную скобу 61, подвижный магнитный сердечник 62 и вторичную обмотку 63, предпочтительно образованную кабелем, содержащим ряд изолированных проводов для снижения эффекта неоднородного распределения электрического тока или «поверхностного эффекта», которая принимает электроэнергию путем электромагнитной индукции от первичной обмотки 56, когда приемный блок 60 проходит мимо соответствующего передающего блока 53.
В показанном варианте подвижный сердечник 62 образован корпусом, который предпочтительно состоит из феррита или другого магнитодиэлектрического материала, проходит от соответствующего расширения 21, 22 соответствующего захвата 12, 13 по направлению к соответствующей стороне 7а, 7b рамы 6 и предпочтительно имеет Е-образную форму в разрезе в плоскости, перпендикулярной пути А.
Более подробно, подвижный сердечник 62 содержит участок основания 64 в форме прямоугольной пластины, от которой в направлении В к соответствующей стороне 7а, 7b проходят три параллельных выступа 65.
В показанном варианте вторичная обмотка 63 содержит ряд витков 66, каждый виток 66 содержит концевой участок 67, намотанный вокруг центрального выступа 65 подвижного сердечника 62 для формирования катушки, и вытянутый участок 68, соединяющий соответствующий концевой участок 67 с сонотродом 29.
Устройство 1 предпочтительно содержит трансформаторные средства (фиг.6), получающие от источника электроэнергии напряжение первой действующей величины и подающие на первичную обмотку 56 напряжение второй действующей величины, которое меньше первой величины напряжения.
Трансформаторные средства содержат известный трансформатор 70, имеющий первые витки 71 и вторые витки 72, магнитно соединенные друг с другом известным образом при помощи сердечника из магнитного материала (не показан).
Устройство 1 содержит электромагнитный контур 69 для электромагнитного соединения источника электроэнергии, трансформатора 70, передающего блока 53 и сонотрода 29.
Контур 69 содержит первые электрические лини 73, соединяющие источник электроэнергии с первыми витками 71 трансформатора 70, вторые электрические линии 74, соединяющие вторые витки 72 трансформатора 70 с первичной обмоткой 56, и третьи электрические линии 75, соединяющие вторичную обмотку 63 и сонотрод 29.
Количество первых витков 71 превышает количество вторых витков 72, так что вторая действующая величина напряжения, подаваемого ко вторым виткам 72 трансформатора 70 и по линиям 74 на первичную обмотку 56, меньше первой действующей величины напряжения, которое подается от источника электроэнергии к первым виткам 71 трансформатора 70.
Отношение количества первых витков 71 к количеству вторых витков 72 зависит от желаемого соотношения между первой действующей величиной напряжения, подаваемого от источника электроэнергии к первым виткам 71, и второй действующей величиной напряжения, подаваемого ко вторым виткам 72.
В показанном варианте отношение количества первых витков 71 к количеству вторых витков 72 составляет 50.
Трансформатор 70 обеспечивает подачу на первичную обмотку 56 передающего блока 53 напряжения второй действующей величины, которая намного меньше первой действующей величины напряжения, так что электроэнергия передается путем электромагнитной индукции от первичной обмотки 56 ко вторичной обмотке 63 с напряжением меньшей действующей величины и током большей действующей величины, таким образом, заметно снижая риск разрядов во влажной, загрязненной среде между первичной обмоткой 56 и вторичной обмоткой 63.
Первичная обмотка 56 и вторичная обмотка 63 предназначены для создания во вторичной обмотке 63 напряжения третьей действующей величины, превышающей вторую действующую величину напряжения и являющейся достаточно большой для обеспечения надлежащей, эффективной герметизации сонотродом 29.
В показанном варианте отношение третьей действующей величины напряжения ко второй действующей величине напряжения составляет 50.
Контур 69 также содержит конденсатор 76, последовательно электрически присоединенный к источнику электроэнергии вдоль одной из электрических линий 73 и обладающий такой емкостью, чтобы уравновешивать по существу индуктивные характеристики первых витков 71 трансформатора 70, так чтобы вторая действующая величина напряжения, создаваемого во вторых витках 72, было максимально приближена к частоте генерации напряжения, создаваемого источником электроэнергии.
Контур 69 содержит конденсатор 77, параллельно электрически присоединенный к вторичной обмотке 63, имеющий такую емкость, чтобы уравновешивать по существу индуктивные электромагнитные характеристики второй обмотки 63, и катушку индуктивности 78, параллельно соединенную электрически с конденсатором 77, по противоположную сторону конденсатора 77 относительно вторичной обмотки 63, обладающую такой индуктивностью, чтобы уравновешивать электромагнитные характеристики сонотрода 29 и упаковочного материала.
Электромагнитные характеристики сонотрода 29 и упаковочного материала представлены конденсатором 79, который параллельно соединен с катушкой индуктивности 78 и расположен по противоположную сторону от катушки индуктивности 78 относительно конденсатора 77, и последовательным соединением 80 конденсатора 81, катушки индуктивности 82 и сопротивления 83. Соединение 80 параллельно электрически соединено с конденсатором 79 с противоположной стороны от конденсатора 79 относительно катушки индуктивности 78.
Посредством контура 69 действующая величина напряжения, подаваемого к сонотроду 29, максимально приближена к частоте напряжения, создаваемого во вторичной обмотке 63.
Пьезоэлектрические диски, таким образом, заставляют сонотрод 29 колебаться с амплитудой, достаточной для обеспечения надлежащей эффективной герметизации.
Герметизирующее устройство 1 работает следующим образом.
1
1
2
2
Два конвейера 10, 11 вращаются в противоположных направлениях, как указано стрелками на фиг.2, так что соответствующие захваты 12 и 13 взаимодействуют с трубой 3 упаковочного материала от концов соответствующих участков P, Q траекторией Р, Q и вдоль соответствующих участков Р, Q по закону движения, определяемому профилями кулачков 40, 41.
Одновременно с перемещением конвейеров 10, 11 источник электроэнергии питает первые витки 71 трансформатора 70 по линиям 73.
Конденсатор 76 уравновешивает эффект затухания по существу индуктивных характеристик первых витков 71, так что действующая величина напряжения, подаваемого ко вторым виткам 72, максимально приближена к частоте источника электроэнергии.
Трансформатор 70 передает и снижает действующую величину напряжения от первых витков 71 ко вторым виткам 72. Вторые витки 72 подают напряжение на первичную обмотку 56 по линиям 74.
Рабочий цикл будет описан далее более подробно со ссылкой на один захват 12 конвейера 10 и соответствующий захват 13 конвейера 11, при этом все захваты 12 и 13, очевидно, совершают такой же цикл с определенным интервалом, зависящим от скорости выпуска.
1
1
Вдоль участков P и Q траекторий захваты 12 и 13 сводятся вместе для постепенной деформации и последующего «сплющивания» трубы 3 на поперечной полосе 44.
1
1
На конце участков P, Q траекторий устройства 33 для регулирования объема упаковок 2 приводятся в действие, и полуоболочки 34 захватов 12 и 13 сводятся вместе спереди для образования полости в форме параллелепипеда, ограничивающей объем участка 45 контейнера формируемой упаковки 2.
2
2
Вдоль соответствующих участков Р, Q траекторий P,Q захваты 12 и 13 прочно захватывают трубу 3, и соответствующий приемный блок 60 захвата 12 проходит мимо соответствующего передающего блока 53 и зацепляется с ним в направлении В.
Более точно, приемный блок 60 располагается относительно соответствующего передающего блока 53, как показано на фиг.5.
2
Когда захват 12 проходит вдоль участка P траектории Р, напряжение индуцируется первичной обмоткой 56 во вторичную обмотку 63 соответствующего приемного блока 60, таким образом, подавая электричество на сонотрод 29, который герметизирует два наложенных друг на друга участка упаковочного материала, образующих полосу 44.
Более подробно, действующая величина напряжения, создаваемого во вторичной обмотке 63, превышает действующую величину напряжения во вторых витках 72, так что на сонотрод 29 по линиям 74 подается переменное напряжение действующей величины, достаточной для обеспечения надлежащей полной герметизации двух участков упаковочного материала, образующих полосу 44.
Когда на сонотрод 29 подается электричество, конденсатор 77 уравновешивает эффект затухания по существу индуктивных характеристик вторичной обмотки 63, и катушка индуктивности 78 уравновешивает эффект затухания электромагнитных характеристик сонотрода 29 и упаковочного материала, так что действующая величина напряжения, подаваемого на сонотрод 29, максимально приближена к частоте напряжения, создаваемого во вторичной обмотке 63.
2
После отсоединения приемного блока 60 от соответствующего передающего блока 53 в конце участка Р траектории Р или после достижения требуемого значения герметизирующей энергии индукция электрического тока во вторичной обмотке 63 прекращается, и в этой точке захваты 12 и 13 освобождают только что герметизированную полосу 44 и отводятся от полосы упаковок 2.
Преимущества устройства 1 и способа в соответствии с настоящим изобретением понятны из предшествующего описания.
В частности, герметизирующее устройство 1 обеспечивает надлежащую полную герметизацию участков упаковочного материала, формирующих полосу 44, таким образом, снижая риск разряда между первичной обмоткой 56 и вторичной обмоткой 63.
Трансформатор 70, фактически, подает на вторые витки 72 действующее напряжение меньшей величины и действующий электрический ток большей величины, чем напряжение и ток, которые источник электроэнергии подает к первым виткам 71.
Электроэнергия, таким образом, подается вторыми витками 72 на первичную обмотку 56 в основном в форме переменного электрического тока и в меньшей степени в форме переменного напряжения.
Напряжения низких действующих величин, таким образом, проходят между первичной обмоткой 56 и вторичной обмоткой 63, заметно снижая риск возникновения электрических разрядов, в частности, первичной обмотки 56.
Более того, ток, создаваемый во вторичной обмотке 63, а следовательно, напряжение, подаваемое на сонотрод 29, особенно большие, поскольку они пропорциональны электрическому току в первичной обмотке 56, на сонотрод 29 можно легко подать напряжение большой величины, требуемой для надлежащей, полной герметизации.
Ясно, что в описанном герметизирующем устройстве 1 и способе могут быть выполнены модификации в объеме изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.
В частности, устройство 1 может быть оснащено одной или двумя парами захватов 12, 13, циклически воздействующими на трубу 3 упаковочного материала.
В отличие от последовательного соединения по линиям 13 конденсатор 76 может быть параллельно электрически соединен с первыми витками 71 трансформатора 70.
В конечном счете, контур 69 не должен обязательно содержать конденсаторы 76, 77 и/или катушку индуктивности 78. Необходимость использования конденсаторов 76, 77 или катушки индуктивности 78 зависит от электромагнитных характеристик сонотрода 29 и от конкретной конфигурации первичной обмотки 56 и вторичной обмотки 63.