УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И СВАРКИ ГОРЛОВИНЫ ПОЛИМЕРНОГО МЕШКА

Полезная модель относится к упаковочной технике, а более конкретно, к устройствам для формирования и сварки горловины мешков из термопластичного материала, преимущественно полиэтиленовых.
Уровень данной области техники характеризует устройство для образования поперечных швов пакетов из термопластичной пленки, которое содержит смыкаемые сварочную и прижимную головки для протяжки рукавного материала и запечатывания пакета с насыпным материалом (см. патент RU 2088502, В65В 51/26, 1997 г.).
Два зеркально установленных на кронштейне с возможностью поворота рычага имеют захватные плечи, нажимные плечи и возвратные плечи, то есть выполнены трехплечими.
Нажимное плечо рычагов снабжено наклонными площадками для взаимодействия с толкателями, закрепленными на обеих головках, и упорами, взаимодействующими с кронштейном для разведения захватных плеч рычагов при охвате пакета.
Рычаги с обоих концов его захватных и возвратных плеч связаны упругими элементами (пружинами или резиной).
Сварочные головки устройства связаны с приводом продольного перемещения рабочего хода для сваривания пакета и протяжки материала.
В сомкнутом верхнем положении головок, когда рукав упаковочного материала зажат, происходит образование верхнего поперечного шва пакета и его отделение от рукава.
Захватные плечи рычагов в этот момент разведены действием упругого элемента на возвратных плечах до взаимодействия упоров с кронштейном.
Затем сварочные головки в сомкнутом положении совместно с толкателями, готовым пакетом и рукавом движутся на шаг вниз, когда толкатели, нажимая на наклонные площадки, поворачивают рычаги до смыкания захватных плеч на горловине пакета.
Далее головки расходятся, а толкатели скользят по площадкам, удерживая захватные плечи рычагов в сомкнутом положении, что гарантирует отделение пакета от сварочных элементов головок.
После этого толкатели сходят с площадок упорного взаимодействия и рычаги под действием упругих пружин поворачиваются до установки упоров на кронштейне - упакованный пакет освобождается, а головки в разомкнутом положении поднимаются вверх вдоль очередного пакета, замыкаясь в верхнем положении на его горловине.
Далее описанный цикл работы устройства повторяется в автоматическом режиме.
Однако, недостатком описанного устройства является конструкционная и технологическая сложность настройки и функционирования, которые оправданы в массовом производстве сваренных упаковок продукции из рукавного полимерного материала с одновременным формированием двух сварных швов: для верхнего пакета (дно) и нижнего пакета (запечатывание горловины). В противном случае удельные капитальные затраты составляют большую часть себестоимости и определяют высокую потребительскую цену упаковки.
В качестве наиболее близкого аналога предложенному устройству выбран станок по патенту RU 2120895, В65В 51/14, 1998 г., устройство формирования и сварки горловины которого содержит сварочный механизм, подвижные захваты и пластины поджатия, связанные с приводом.
На рабочей позиции захваты растягивают горловину мешка с упаковываемым продуктом, формируя плоские участки, которые последовательно сжимаются подпружиненными пластинами, выдавливающими воздух, и сварочными элементами, формирующими поперечный шов на горловине мешка.
Далее гидроцилиндры подвижных захватов пластин поджатия и сварочных элементов возвращаются в исходное положение, освобождая запечатанный мешок, который подъемником опускается вниз на карусель, которой выводится на следующую технологическую позицию.
Известное устройство просто по конструкции и в эксплуатации, автоматически запечатывает автономные мешки, содержащие насыпной продукт, наполнение которым происходит вне сварочного механизма, что ограничивает технологические возможности для запечатывания мешков, установленных непосредственно на патрубке продуктопровода, обеспечивая его изолирование, что необходимо при упаковке вредных и токсичных материалов.
То есть продолжением достоинств известного устройства являются присущие недостатки.
При работе с насыпным токсичным или вредным материалом необходимо соблюдать условия, чтобы питающий патрубок был постоянно перекрыт, изолирован от атмосферы.
Для этого необходимо использовать готовый полимерный мешок из термопластичного пленочного материала, горловиной закрепляемый на питающем патрубке, а сваривание которой осуществлять проплавлением материала поперечным швом с одновременным отделением заваренных мешка от крепежного остатка горловины мешка на питающем патрубке, изолирующем его в межоперационный промежуток времени.
Вышеописанное является технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, а именно: расширение технологических возможностей устройства формирования и сварки горловины мешка для обеспечения безопасности при упаковке вредных и токсичных материалов.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для формирования и сварки горловины полимерного мешка, содержащем сварочный механизм, подвижные захваты и пластины поджатия, связанные с приводом, согласно предложению авторов, пластины поджатия с внутренним профилем под горловину мешка, сложенную в жгут, при совмещении образуют замковое соединение и общий сквозной паз для прохода установленного на рукоятке автономного ножа сварочного механизма, электрически связанного через нормально разомкнутый контакт с источником сетевого питания, а привод пластины поджатия выполнен в форме ходового винта, гайка которого фиксируется на подвижных захватах, шарнирно связанных с направляющими совмещения второй неподвижной пластины поджатия.
Отличительные признаки обеспечили простыми электро-механическими средствами, удобными в ручной эксплуатации, повышение качества герметичного запечатывания горловины мешка, совмещенное с ее поперечным разрезанием.
Это повышает технологичность и функциональную надежность упаковки вредных и токсичных насыпных материалов, запечатывая горловину мешка непосредственно на подающем патрубке, что безопасно для операторов и окружающей среды.
Выполнение пластин поджатия с замкнутым внутренним профилем обеспечивает формирование горловины мешка в виде плотного жгута, что позволяет производить сварку сплавлением термопластичной пленки мешка в общей сварочной ванне. Прочность сварного шва получается на уровне основного материала при герметичном запечатывании объема мешка с насыпным продуктом.
Формирование замкового соединения совмещаемых пластин поджатия обеспечивает плотное смыкание пленки мешка в жгут, пригодный для формирования сплошного сварного шва в объеме материала последовательным его расплавлением по мере продвижения электронагреваемого ножа.
Общий сквозной паз в обеих пластинах поджатия обеспечивает непрерывное поперечное разрезание принудительно сформированного уплотненного жгута горловины мешка сварочным ножом, совмещенное со сваркой примыкающих слоев пленки их сплавлением в общей сварочной ванне.
При этом одновременно сваривается отрезаемая часть мешка, находящаяся на подающем упаковываемый насыпной материал патрубке, чем он изолируется от атмосферы. Этот изолирующий остаток горловины мешка сбрасывается вовнутрь установленного поверх него следующего мешка, который закрепляется на подающем патрубке.
Силовое поджатие собранного в жгут пленочного материала мешка в замкнутом объеме внутреннего профиля совмещенных пластин практически исключает воздушные зазоры в формируемом жгуте горловины, которая представляет собой квазимонолит, что обеспечивает повышенную прочность поперечного сварного шва, надежно изолирующего объем мешка с укупориваемым продуктом.
Установка автономного ножа сварочного механизма на рукоятке создает удобство работы оператора обеими руками: одной удерживая за сомкнутые рычажные захваты пластины поджатия, укрепленные на жгуте горловины мешка, а второй с усилием внедряя нагретый сварочный нож по пазу пластин поджатия в полимерный термопластичный материал жгута.
При этом нажатием пальцами второй руки на кнопку рукоятки сварочный нож подсоединяется, посредством переключения нормально замкнутого контакта, к источнику сетевого питания, мобильного в эксплуатации.
Выполнение привода пластин поджатия в форме ходового винта является простейшим ручным приводом, надежным в эксплуатации, который служит мультипликатором прилагаемого усилия в давление, уплотняющее пленку в жгуте.
Шарнирное крепление захватных пластин на неподвижной пластине поджатия позволяет использовать их в качестве первичных направляющих для горловины мешка, которую собирают компактно по оси устройства, напротив центрального рабочего паза.
При совмещении обеих пластин поджатия подвижная пластина самоустанавливается в направляющих неподвижной пластины, предварительно продольно ориентируясь между сведенными захватами, чему способствует шарнирное крепление подвижной пластины на ходовом винте.
Рабочее положение подвижных захватов фиксируется установкой в ее посадочных отверстиях штырей гайки ходового винта, что обеспечивает его функционирование в виде домкрата относительно неподвижной гайки.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть техническая задача в полезной модели решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображены:
на фиг.1 - общий вид устройства;
на фиг.2 - вид сбоку на совмещенное положение пластин поджатия;
на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.2.
Ручное устройство для формирования и сварки горловины полимерного мешка, преимущественно закрепленного на патрубке загрузки насыпного материала, содержит две скобообразные пластины 1 и 2 поджатия, которые совмещаются по продольным периферийным направляющим шлицам 3 подвижной пластины 2 (фиг.3).
Неподвижная пластина 1, охватывая при совмещении пластину 2, размещается в ее шлицах 3 по ходовой посадке, образуя замковое соединение.
При совмещении пластин 1 и 2 поджатия образуется сквозное отверстие 4 (фиг.2), составленное их внутренним рабочим профилем под диаметр формируемого жгута, собранного из пленочного материала горловины мешка.
При этом перпендикулярно отверстию 4 по высоте пластин 1, 2 образуется общий щелевой паз 5 для прохода электронагреваемого ножа 6. Паз 5 углублен за диаметр отверстия под жгут мешка.
Автономный нож 6 (фиг.1) закреплен на нетоковедущей рукоятке 7 с кнопкой 8, взаимодействующей с нормально разомкнутым электроконтактом (условно не показан) цепи связи с источником 9 сетевого питания, функционально в совокупности представляющие собой сварочный механизм.
На неподвижной пластине 1 шарнирно закреплены поворотные рычажные захваты 10, на концах которых выполнены посадочные отверстия 11 под базирующие штыри 12, симметрично закрепленные на гайке 13 ходового винта 14, несущего пластину 2, которая смонтирована с возможностью относительного поворота для самоустановки на пластине 1 при их совмещении.
С противоположной стороны ходового винта 14 закреплена рифленая головка 15 его вращения и продольной подачи пластины 2 поджатия.
Функционирует устройство следующим образом.
На горловине мешка, который закреплен на питающем патрубке, загружающем насыпной материал, в частности гранулы активного угля, адсорбировавшего остатки люизита из отходящих газов после печи его сжигания при утилизации химических боеприпасов, монтируют пластину 1 прижима, используя рычажные захваты 10 в качестве заходных направляющих.
При этом пленочный материал горловины мешка размещается в сквозном отверстии 4 пластины 1 и между поворотными захватами 10, которые сводят к центру, поджимая материал горловины.
Удерживая пластину 1 за сведенные захваты 10, между последними размещают пластину 2, посредством которой осуществляют поджатие материала горловины мешка. При этом шлицы 3 пластины 2 устанавливают на открытом торце скобообразной пластины 1 (фиг.2) - происходит геометрическое замыкание пластин 1, 2 и формируется общее замкнутое отверстие 4, где полностью размещена горловина мешка.
Это совмещенное положение пластин 1, 2 фиксируется путем установки штырей 12 гайки 13 в сквозных отверстиях 11 на концах поворотных захватов 10, образуя единую сборную конструкцию, структурные элементы которой имеют возможность относительного продольного перемещения.
Далее вращением рукоятки 15 поступательно перемещают ходовой винт 14, который толкает пластину 2 поджатия по шлицам 3 внутрь пластины 1, уплотняя в жгут материал горловины мешка.
В конце хода пластины 2 жгут максимально уплотняется в отверстии 4, составляющем внутренний цилиндрический профиль пластин 1 и 2 поджатия (фиг.2), при этом образуется общий сквозной технологический паз 5 в плоскости, перпендикулярной отверстию 4 и соответственно сформированному жгуту.
Затем свободной рукой удерживают за рукоятку 7 (при нажатой кнопке 8) нож 6, который подключается к блоку 9 электропитания, включенному в сеть, в результате чего разогревается соответственно падению напряжения на его электросопротивлении.
Разогретый нож 6 заводят в щелевой паз 5 и внедряют в термопластичный материал горловины мешка, собранной в жгут, который проплавляется в общей сварочной ванне и поперечно разрезается, образуя два сплошных сварных шва: на горловине мешка и на ее остатке, закрепленном на питающем патрубке.
После этого нож 6 извлекают из паза 5, отключая его от источника 9 питания.
Обратным вращением ходового винта 14 выводят пластину 2 из зацепления с пластиной 1, которую освобождают от автономных частей горловины.
Мешок с насыпным материалом внутри герметично запечатан сварным швом горловины, который имеет прочность на уровне основного материала. При испытании мешок выдерживал вес оператора, сплошность и целостность сварного шва горловины при этом сохранялась.
Остаток горловины мешка на питающем патрубке изолирует его открытый торец. После крепления следующего мешка на торце питающего патрубка заваренный остаток горловины предыдущего мешка сбрасывают вовнутрь вновь закрепленного.
Далее цикл работы повторяется.
Испытания опытных образцов предложенного устройства показали функциональную надежность и мобильность использования по назначению, удобство в обращении и мобильность установки на горловине мешка, закрепленного на питающем патрубке.
При этом за счет формирования двух независимых поперечных сварных швов на горловине мешка обеспечивается полная герметичность упаковки материала и автоматически сопутствующая межоперационная изоляция питающего патрубка, что имеет особо важное значение при упаковке вредных и токсичных материалов.
Конструкция устройства проста и надежна в эксплуатации, легко устанавливается на горловине мешков, обслуживается одним оператором.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по упаковке, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления ручных устройств для формирования и сварки горловины пакета на любом машиностроительном производстве, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.