УСТРОЙСТВО ДЛЯ РОЗЛИВА
DEVICE FOR BOTTLING

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к установке для розлива, используемой в линиях наполнения, и относится к упаковочному оборудованию для пищевой, медицинской и косметической продукции.
Уровень техники
В существующих наполнительных установках обычно применяются поршневое заполнение, заполнение с помощью перистальтического насоса, а также заполнение по технологии время-давление (дозирование на основании времени подачи и давления в дозирующем трубопроводе). Например, в патентной заявке Китая CN №200720110152, «Плунжерное устройство количественного наполнения» описывается плунжерное устройство наполнения, содержащее шаговый двигатель, зафиксированный внутри каркаса, и поворотный стол, приводимый в движение шаговым двигателем с помощью приводного механизма. При этом поворотный стол имеет нижний вертлюжный блок с регулировкой положения, который соединен с поршнем. Поворотный стол вращается, заставляя поршень двигаться прямолинейно вперед-назад. Корпус поршня зафиксирован на раме; поршень соединен с подающей линией и линией налива соответственно с помощью тройника. Линия налива соединена с подающим соплом. Разливаемый материал попадает в камеру поршня из подающей линии через нижний обратный клапан тройника. Когда поршень движется вверх, материал в камере поршня выдавливается через верхний обратный клапан тройника к подающему соплу через линию налива. Шаговым двигателем и поршнем управляют электронные схемы.
В патентной заявке Китая CN №200510043602, «Высокоскоростная разливочная машина для жидкой фармацевтической продукции» описана разливочная машина для розлива жидких лекарственных препаратов с помощью перистальтического насоса и используется в фармацевтической промышленности. Разливочная машина содержит направляющий диск, транспортировочную дорожку для бутылок, червячный транспортер, червячный транспортер закупоривания пробкой и механизм закупоривания. Связанные с транспортером закупоривания пробкой резиновые разливочные трубки соединены с перистальтическим насосом, при этом разливочная машина имеет от 4 до 40 резиновых разливочных трубок, расположенных на специальной опоре, где заливочное отверстие каждой резиновой трубки соответствует положению заполняемой бутылки. Опора резиновых трубок соединена с возвратно-поступательным устройством, ход которого соответствует ходу транспортера бутылок. Бутылки на направляющем диске, транспортировочной дорожке, червячном транспортере, транспортере пробок и в механизме закупоривания расположены в два параллельных ряда.
В патентной заявке Китая CN №201120420551, «Наполнительная система», описывается устройство наполнения с дозированием по принципу время-давление. Устройство содержит пневматический наполнительный клапан, баллон постоянного давления, клапан переключения и автоматический контроллер, при этом пневматический наполнительный клапан связан с баллоном постоянного давления через первую линию, а с наполнительным контейнером через вторую линию. Клапан переключения электрически соединен с пневматическим наполнительным клапаном и автоматическим контроллером, связанным с пневматическим наполнительным клапаном через третью линию, а с источником сжатого газа через четвертую линию. Система количественного наполнения по принципу время-давление также включает в себя вакуумный насос, который связан с клапаном переключения через пятую линию.
Описанные три способа наполнения имеют свои недостатки, в частности при поршневом наполнении не может быть произведена очистка на месте (Cleaning-In-Place, CIP). Процесс наполнений перистальтическим насосом очень дорогой и сложный при наполнении множества емкостей. Технология наполнения по принципу время-давление характеризуется низкой точностью при наполнении с малой дозировкой, при этом устройство розлива не может обеспечить совместимость между режимами очистки с разборкой (Cleaning-Out-Of-Place, СОР) и очистки на месте (CIP). При этом три способа наполнения имеют ограничения по объему наполнителя, и могут применяться только при наполнении с малой дозировкой, из-за чего при выходе за установленные пределы необходима замена соответствующего оборудования.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение совместимости устройства наполнения, работающего по принципу время-давление, с системами COP/CIP, а также возможность обеспечивать дозировку от 0,1 мл до 20 мл без замены какого-либо оборудования и полную изоляцию области наполнения от деталей привода.
Для достижения указанного эффекта предложено устройство наполнения, которое содержит мембранный клапан с металлической мембраной, быстросъемный переходник, приводной стержень, приводной вал, установочную пластину, неподвижное основание и неподвижное соединение. При этом неподвижное основание и неподвижное соединение зафиксированы на установочной пластине, мембранный клапан зафиксирован на переходнике с возможностью снятия, переходник соединен с неподвижным соединением с возможностью снятия. Приводной стержень расположен внутри переходника и неподвижного соединения, а конец приводного вала входит в неподвижное соединение для соединения с приводным стержнем. Приводной механизм приводит в движение приводной вал для перемещения приводного стержня вперед или назад. Когда приводной стержень перемещается вперед, его конец подпирает металлическую мембрану мембранного клапана и клапан закрывается. Когда приводной стержень движется назад, металлическая мембрана мембранного клапана возвращается в исходное положение под действием собственных упругих сил, открывая клапан. Открывание мембранного клапана контролируется за счет регулировки величины заднего хода приводного стержня.
Предпочтительно на стыковочной поверхности переходника и неподвижного соединения расположено уплотнительное кольцо. Первое изолирующее уплотнительное кольцо расположено на стыковочной поверхности неподвижного соединения и неподвижного основания, а второе изолирующее уплотнительное кольцо расположено на посадочной поверхности неподвижного основания и каркаса. На внутренней стенке неподвижного соединения выполнен кольцевой паз динамического уплотнения, в котором расположено кольцевое динамическое уплотнение, надетое на приводной вал.
Предпочтительно приводной механизм представляет собой серводвигатель с выходным валом, соединенным с винтом с помощью высокоточного соединения, а винт приводит в движение в прямом и обратном направлении приводной вал.
Предпочтительно металлическая мембрана в мембранном клапане выполнена из металла с высокой износостойкостью и упругостью.
Предпочтительно мембранный клапан выполнен из жаростойкого материала.
Преимущества изобретения заключаются в следующем.
1. Приводной вал закрывает мембранный клапан, подпирая приводным стержнем металлическую мембрану мембранного клапана. Когда необходимо открыть клапан, приводной стержень не прикладывает больше никакого усилия и перемещается в обратном направлении на некоторое расстояние, после чего металлическая мембрана открывается под действием собственных упругих сил. Задний ход приводного стержня соответствует расстоянию, необходимому для открывания мембранного клапана, и этот задний ход часть можно точно отрегулировать для открывания мембранного клапана.
2. Неподвижное соединение и переходник в установке можно быстро собрать и разобрать с помощью обычного зажима, что обеспечивает удобство при техобслуживании, совместимость с системами CIP/COP, а также уменьшает риски при очистке наполнительной машины.
3. В устройстве использован замкнутый процесс, который может полностью исключить прямое и вторичное загрязнение, обеспечить полную изоляцию при сборке, демонтаже и замене мембранного клапана, а также соответствие требованиям надлежащей производственной практики (GMP).
4. Поскольку диапазон расстояний регулировки приводного стержня очень большой, наполнительная установка с мембранным клапаном должного размера может обеспечить универсальное наполнение с большой дозировкой.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен вид устройства по изобретению в разрезе.
На Фиг. 2 изображена структурная схема одного варианта осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Для ясности понимания изобретение описано более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи и предпочтительные варианты осуществления.
Как изображено на Фиг. 1 и Фиг. 2, наполнительная установка включает в себя мембранный клапан 13 с металлической мембраной. В данном варианте мембранный клапан 13 является жаростойким (выдерживает температуру до 150°С), и полностью соответствует требованиям технологии CIP, а металлическая мембрана имеет высокую износостойкость и упругость. Наполнительная установка также включает в себя переходник 4, приводной стержень 3, приводной вал 5, установочную пластину 6, неподвижное основание 1 и неподвижное соединение 2.
Установочная пластина 6 зафиксирована на нижней опорной пластине 27, над которой расположен пыльник 21. Между нижней опорной пластиной 27 и пыльником 21 расположен винт 26, с которым соединен выходной вал серводвигателя 23 с помощью высокоточного соединения 25. Серводвигатель 23 обеспечивает высокоточное вращение и закреплен на переходном фланце 24. Серводвигатель 23 приводит в движение винт 26 для вращения приводного вала 5 в прямом и обратном направлении. Неподвижное основание 1 и неподвижный переходник 2 зафиксированы на установочной пластине 6. Первое изолирующее уплотнительное кольцо 11 расположено на стыковочной поверхности неподвижного соединения 2 и неподвижного основания 1. На стыковочной поверхности неподвижного основания 1 и каркаса выполнен кольцевой паз уплотнительного кольца, в котором расположено второе изолирующее уплотнительное кольцо 12 для обеспечения уплотнения между неподвижным основанием 1 и каркасом. Переходник 4 соединен с концом неподвижного соединения 2, причем переходник 4 и неподвижное соединение 2 могут быть собраны и разобраны с помощью стандартного зажима. На стыковочной поверхности переходника 4 и неподвижного соединения 2 расположено уплотнительное кольцо 14. Мембранный клапан 13 неподвижно соединен с переходником 4 для работы в режиме CIP. Если мембранный клапан 13 снять с переходника 4 с помощью стандартного зажима, установка будет доступна для работы в режиме СОР.
Приводной стержень 3 расположен внутри переходника 4 и неподвижного соединения 2. Конец приводного вала 5 входит в неподвижное соединение 2 для соединения с приводным стержнем 3. На внутренней стенке неподвижного соединения расположен кольцевой паз 15 динамического уплотнения, в котором расположено кольцевое динамическое уплотнение, надетое на приводной вал 5. Приводной механизм приводит в движение приводной вал 5 для перемещения приводного стержня 3 в прямом или обратном направлении. Когда приводной стержень перемещается вперед, его конец упирается в металлическую мембрану мембранного клапана 13, закрывая клапан 13. Когда необходимо открыть мембранный клапан 13, к приводному стержню 3 не прикладывается никакая сила, и он перемещается обратно на некоторое расстояние. В это время металлическая мембрана мембранного клапана 13 восстанавливает свое положение за счет собственных упругих сил. Задний ход приводного стержня 3 открывает мембранный клапан 13. Поскольку серводвигатель 23 может обеспечить точную регулировку, открывание мембранного клапана 13 можно точно отрегулировать.
В представленном варианте мембранный клапан 13 можно быстро отсоединить для совместимости с системами CIP/COP и уменьшения риска при чистке наполнительной машины. Пыльник 21 может защитить детали привода.
В представленном варианте все детали соответствуют закрытому процессу, благодаря чему область приводного механизма может быть полностью изолирована от области наполнения, что может полностью исключить прямое и вторичное загрязнение. Поскольку предусмотрен паз 15 уплотнения подвижного соединения, добавление кольцевого уплотнения подвижного соединения может полностью исключить прямое и вторичное загрязнение при монтаже, демонтаже и замене мембранного клапана 13, а также обеспечить соответствие требованиям надлежащей производственной практики. Поскольку расстояние регулировки приводного стержня 3 очень большое, наполнительная установка с мембранным клапаном должного размера может обеспечить универсальное наполнение с большой дозировкой (от 0,1 до 20 мл).