УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ БАНОК ПРОДУКТОМ Российский патент 1999 года по МПК B65B25/06 

Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для наполнения банок пищевыми продуктами (рыбой, мясом) при производстве рыбных консервов и пресервов, а также мясных консервов, и может быть использовано преимущественно на рыбоконсервных предприятиях и судах рыбопромыслового флота.

Известно устройство для наполнения банок продуктом, содержащее продуктопровод с виброприводом, установленный под продуктопроводом мерный стакан, исполнительный механизм, выходное звено которого включает вертикальный вал с укрепленными на нем ножом-заслонкой и нижней заслонкой, выталкиватель продукта и питатель банок, включающий направляющую, приспособление для фиксирования банок и толкатель [1]. Недостатками устройства являются усложненность привода питателя банок, его значительные габариты, длительность процесса срабатывания питателя, уменьшающая быстродействие последнего. Указанные недостатки питателя банок снижают надежность работы устройства, а также уменьшают его производительность.

В устройстве [1] толкатель питателя банок совершает возвратно-поступательное движение с шагом, несколько большим, чем диаметр наполняемой продуктом банки. Инерционные нагрузки, возникающие при возвратном движении толкателя, приводят к необходимости увеличения кинематического цикла питателя банок. В результате этого увеличивается продолжительность операции подачи банки в позицию фиксирования ее под мерным стаканом и последующего наполнения продуктом, что приводит к увеличению времени рабочего цикла устройства и к уменьшению его производительности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее продуктопровод с виброприводом, установленный под продуктопроводом мерный стакан, исполнительный механизм, включающий вертикальный вал с укрепленными на нем ножом-заслонкой для отрезания порции продукта, нижней заслонкой и выталкивателем продукта, питатель банок, который включает размещенную под мерным стаканом направляющую для банок и дополнительный вертикальный вал с укрепленными на нем профильным копиром для перемещения банок по высоте и их фиксирования и толкателем для банок [2]. Одним из основных недостатков устройства, принятого за прототип [2], также является усложненность привода питателя банок и его значительные габариты. Кроме того, для прототипа характерна длительность рабочего цикла, т.е. длительность периода между моментами выхода из устройства наполненных продуктом банок. Усложненность привода питателя и значительные габариты вызваны тем, что элементы питателя (профильный копир и толкатель для банок) смонтированы на дополнительном вертикальном валу, смещенном (в плане) относительно вертикального вала исполнительного механизма. При работе прототипа за один оборот ножевого вала наполняется продуктом и выводится из устройства одна банка (продолжительность кинематического и рабочего циклов одинакова). Это ограничивает производительность устройства. Уменьшение кинематического цикла ограничено временем выполнения лимитирующих операций (подача банки под мерный стакан, ее фиксирование, вывод наполненной банки из устройства), что исключает возможность повышения производительности устройства за счет интенсификации процесса наполнения. При постоянном периоде кинематического цикла повысить производительность устройства можно только путем уменьшения периода рабочего цикла, что видно из формулы
Q = 60•m/T = 60/τ_p,
где
Q - производительность устройства, банок/мин;
m - число продуктопроводов;
T - время (период) кинематического цикла, с;
τ_p - время рабочего цикла, τ_p = T/m, с.

Иначе говоря, при заданном постоянном значении времени кинематического цикла повысить производительность устройства можно за счет увеличения числа продуктопроводов, которое позволяет уменьшить период рабочего цикла при ранее достигнутом уровне интенсификации процесса наполнения банок. Это требует новых конструктивных решений.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности устройства и упрощение конструкции питателя.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для наполнения банок продуктом, содержащем продуктопроводы с виброприводом, установленные под продуктопроводами мерные стаканы, исполнительный механизм, включающий вертикальный вал с укрепленными на нем ножом-заслонкой для отрезания порции продукта и нижней заслонкой, выталкиватель продукта и питатель банок, который содержит профильный копир для подъемно- опускного перемещения и фиксирования банок, толкатель для банок и размещенные под мерными стаканами направляющие для банок, продуктопроводы с установленными под ними мерными стаканами размещены по периметру окружности, центр которой совмещен с осью вращения вертикального вала исполнительного механизма, при этом каждый из продуктопроводов кинематически связан с единым механизмом вибрации, а профильный копир и толкатель для банок укреплены непосредственно на вертикальном валу исполнительного механизма.

В предлагаемом устройстве кинематическая связь каждого продуктопровода с единым механизмом вибрации содержит шатун, последний шарнирно соединен с продуктопроводом и выходным звеном механизма вибрации.

В предлагаемом устройстве единый механизм вибрации представляет собой зубчато-рычажный механизм, входное звено которого выполнено в виде зубчатого колеса, а выходное звено представляет собой ползун, зубчатое колесо жестко укреплено на вертикальном валу исполнительного механизма, а ползун сопряжен с вертикальным валом с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль продольной оси вала.

Кроме того, в предлагаемом устройстве ползун выполнен в виде втулки с центральным отверстием, охватывающим вертикальный вал по периметру. Втулка оснащена проушинами для связи ее с шатунами продуктопроводов.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа иным взаимным расположением продуктопроводов, иной формой связи каждого из продуктопроводов с единым механизмом вибрации, иным расположением профильного копира и толкателя для банок относительно вертикального вала исполнительного механизма, а также иной формой выполнения элементов единого механизма вибрации и формой связи между элементами последнего.

Размещение продуктопроводов по периметру окружности, центр которой совпадает с геометрической осью вращения вертикального вала, позволяет посредством одного исполнительного механизма выполнять на всех продуктопроводах операции отделения порции продукта от жгута и последующего выталкивания ее в банку. Это упрощает конструкцию устройства и дает возможность повысить его производительность в число раз, равное числу продуктопроводов. Другими словами, такое взаимное размещение продуктопроводов и исполнительного механизма позволяет, не прибегая к интенсификации операций процесса наполнения банок продуктом, уменьшить период рабочего цикла и в соответствии с формулой [1] повысить производительность устройства.

Обеспечение кинематической связи каждого продуктопровода с единым механизмом вибрации посредством шатуна упростит конструкцию привода устройства и снизит расход мощности на процесс жгутообразования.

Размещение профильного копира и толкателя для банок непосредственно на вертикальном валу исполнительного механизма исключает дополнительный вертикальный вал и конструктивные элементы отбора мощности (зубчатые колеса, подшипники) из кинематической цепи устройства, что, в сравнении с прототипом, упрощает конструкцию питателя банок.

Применение зубчато-рычажного механизма, входное и выходное звенья которого смонтированы на вертикальном валу исполнительного механизма, позволяет исключить из устройства автономный вибропривод для продуктопроводов и вести процесс жгутообразования за счет отбора мощности от общего привода устройства. Это упрощает конструкцию устройства, уменьшает его металлоемкость и габариты.

Предлагаемое устройство для наполнения банок продуктом поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема устройства; на фиг. 2 - устройство, вид спереди; на фиг. 3 - разрез А - А на фиг. 2; на фиг. 4 -разрез Б - Б на фиг. 2 (крепление мерного стакана); на фиг. 5 - вертикальный вал исполнительного механизма в сборе; на фиг. 6 - компоновка заслонок на валу (положение заслонок в интервале кинематического цикла: а), б), в), г), д)).

Устройство содержит продуктопроводы 1 с виброприводом 2 и мерными стаканами 3, исполнительный механизм 4 с ножом-заслонкой 5 для отрезания порции продукта и нижней заслонкой 6, питатель 7 и привод 8.

Продуктопроводы 1 равномерно размещены по периметру окружности, при этом каждый из них подвешен к вилкообразной упругой пластине 9, закрепленной на несущем кронштейне 10. Каждый мерный стакан 3 смонтирован под соответствующим продуктопроводом 1 соосно последнему и жестко закреплен на кронштейне 10 (фиг. 1, 4). Форма проходного сечения стакана 3 соответствует форме выходного сечения продуктопровода 1. В передней и боковых стенках мерного стакана 3 в нижней его части имеются две сквозные прорези - верхняя и нижняя, лежащие в плоскостях, перпендикулярных оси стакана, и частично входящие в утолщенную часть его задней стенки. В боковых стенках стакана 3 под верхней прорезью имеются два сквозных паза U-образной формы. Задняя утолщенная стенка мерного стакана 3 имеет плоскую наружную поверхность и снабжена глухими резьбовыми отверстиями для крепления стакана к кронштейну 10.

Исполнительный механизм 4 включает два зубчатых колеса - ведущее, насаженное на горизонтальный вал привода 8, и ведомое, насаженное на вертикальный вал 11. На валу 11 смонтированы нож-заслонка 5 и выполненная в виде фигурного диска нижняя заслонка 6, которые служат для взаимодействия с продуктом через прорези в стаканах 3 (фиг. 5, 6). Вибропривод 2 продуктопроводов 1 представляет собой зубчато-рычажный механизм 12, в котором входным звеном является зубчатое колесо 13, жестко укрепленное на валу 11, а выходным звеном служит ползун 14, насаженный на вал 11 с возможностью возвратно-поступательного движения (фиг. 2, 5). Ползун 14 снабжен проушинами для связи с шатунами 15, посредством которых он кинематически связан с каждым из продуктопроводов 1. Звенья 13 и 14 вибропривода 2 связаны между собой промежуточными звеньями - зубчатым колесом 16 и стержнем 17, совершающим сложное движение (фиг. 5). Зубчатое колесо 16 смонтировано на горизонтальном валу с возможностью установки на последнем в разных положениях. Одно из положений соответствует зацеплению колес 13 и 16. В таком положении колеса 16 работа вибропривода 2 оказывается совмещенной с работой исполнительного механизма 4 устройства. В другом положении колесо 16 оказывается выведенным из зацепления без нарушения шарнирной связи со стержнем, соединяющим его с ползуном 14. Это положение колеса 16 соответствует автономной работе вибропривода, т. е. функционированию последнего при неработающем исполнительном механизме 4 устройства. Возможность автономной работы вибропривода необходима для запуска (включения) устройства в работу. Движущий момент на валу колеса 16 при автономной работе вибропривода может быть обеспечен двояко: посредством отдельного привода, либо путем отбора мощности от мотор-редуктора 29 через горизонтальный вал привода 8 при выключенном из работы исполнительном механизме 4 устройства.

Режущая кромка ножа-заслонки 5 выполнена криволинейной и имеет форму спирали Архимеда, на нижней плоскости ножа-заслонки закреплен выталкиватель 18 порции продукта из мерного стакана 3 в банку (фиг. 6). Выталкиватель 18 имеет форму клина, который выполнен в виде дуги, радиус кривизны средней линии клина соответствует расстоянию от оси вертикального (ножевого) вала 11 до оси мерного стакана 3, а высота клина в наибольшем сечении соответствует высоте сквозных пазов в боковых стенках стакана. Выталкиватель установлен со смещением относительно режущей кромки ножа-заслонки 5 в направлении, противоположном вращению ножевого вала.

В состав питателя 7 банок входят течки 19 для банок, направляющие (туннели) 20, приспособление для фиксирования банок в позициях наполнения и толкатель 21 (фиг. 3).

Каждая течка 19 является накопителем пустых банок перед соответствующим продуктопроводом 1 и представляет собой прутковый канал для движения банок под действием собственного веса. Направляющие 20 для ориентированного перемещения банок имеют прямоугольное проходное сечение, величина которого может изменяться в зависимости от номера (размера) наполняемых банок. Днище, боковые стенки и верхняя крышка каждой направляющей 20 выполнены с возможностью фиксирования их в различных положениях.

Приспособление для фиксирования банок в позициях наполнения включает укрепленный на вертикальном валу 11 профильный копир 22 с вертикально расположенными толкателями 23 (по числу продуктопроводов 1) и фигурными дисками 24, консольно укрепленные с внешней стороны боковых стенок каждой направляющей 20 две плоские пружины, концы которых через окна в стенках входят внутрь направляющей. Копир 22 выполнен в виде дуги (в плане), укрепленной на кронштейне- полке 25, насаженном на вал 11, причем копир имеет резьбовые отверстия для крепления его к фланцу 26 кронштейна 25, а фланец имеет сквозные пазы в виде дуг (фиг. 3). Каждый фигурный диск 24 служит столом для банок, рабочая поверхность диска в его нижнем положении (при отсутствии взаимодействия толкателя 23 с копиром 22) находится заподлицо с рабочей поверхностью днища направляющей 20, при этом геометрическая ось фигурного диска совмещена с осью соответствующего мерного стакана 3.

Толкатель 21 выполнен в виде стержня, жестко укрепленного на вертикальном валу 11. Длина толкателя выбрана из условия, при котором в момент прихода пустой банки в позицию наполнения, т.е. на фигурный диск 24 (под мерный стакан 3), конец толкателя перестает взаимодействовать с банкой. Для прохода толкателя 21 через направляющие 20 в стенке каждой из них имеется окно 27 (фиг. 3).

Ниже кронштейна-полки 25 размещена оребренная спица 28 (фиг. 3), которая одним концом жестко укреплена на кронштейне 10, при этом на другом конце спицы смонтирована одна из подшипниковых опор вертикального вала 11. Привод 8 устройства состоит из мотор-редуктора 29 и электромагнитной муфты 30 для отключения исполнительного механизма 4 и питателя банок 7 при работающем электродвигателе привода 8. Все элементы конструкции, расположенные ниже копира 22, закрыты защитным кожухом 31, установленным по периметру устройства (фиг. 3).

На одной из плоских пружин каждой направляющей 20 приспособления для фиксирования пустых банок в позициях наполнения установлен датчик наличия банок, который сблокирован системой автоматического управления с приводом 8 устройства для открытия нижней заслонкой 6 выходного сечения стакана 3 только при наличии на фигурном диске (столе) 24 пустой банки. Для исключения остановки исполнительного механизма 4 и питателя 7 при выходе из-под стакана 3 наполненной банки для каждой направляющей 20 предусмотрен конечный выключатель, установленный на наружной поверхности боковой стенки направляющей перед плоской пружиной, нормально разомкнутые контакты которого соединены параллельно с контактами датчика наличия банок. Такой блокировкой оснащена каждая направляющая питателя 7 банок. Последовательным соединением всех блокировок образована цепь управления работой электромагнитной муфты 30 привода 8 устройства.

Для обеспечения механизированной загрузки продукта в продуктопроводы 1 устройство снабжено кольцевым загрузочным бункером 32 (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

Предварительно включается в автономную работу вибропривод 2, вертикальный вал 11 исполнительного механизма 4 вручную проворачивается с выстоями (остановками) на один оборот, при этом в периоды выстоя вала 11 последовательно в каждый из продуктопроводов 1 при перекрытом ножом-заслонкой 5 проходном сечении мерного стакана 3 подается продукт (тушки рыбы, куски мяса). После образования жгута в каждом продуктопроводе 1 зубчатое колесо 16 вводится в зацепление с колесом 13, на каждый фигурный диск 24 подается пустая банка и включается в работу привод 8, обеспечивающий вращение вертикального вала 11 с укрепленными на нем зубчатым колесом 13, ножом-заслонкой 5, нижней заслонкой 6, профильным копиром 22 и толкателем 23.

При повороте вала 11 нож-заслонка 5 освобождает проход для жгута в стакан 3, при этом нижняя заслонка 6 перекрывает выходное сечение стакана, образуя собой опорную поверхность для жгута, на которую опускается сформированный жгут.

Нож-заслонка 5, воздействуя режущей кромкой на жгут, отсекает от него порцию продукта, после чего нижняя заслонка 6 освобождает выходное сечение мерного стакана 3, а профильный копир 22 поджимает пустую банку, установленную на фигурном диске 24, к стакану.

Затем нож-заслонка 5 перекрывает проходное сечение мерного стакана 3, образуя собой опорную поверхность для жгута, при этом нижняя заслонка 6 находится вне нижней прорези стакана 3, а клинообразный выталкиватель 18, воздействуя на порцию продукта, выдает ее в поджатую к стакану банку, которая после наполнения опускается на шаг вместе с фигурным диском 24 посредством профильного копира 22.

После опускания наполненной банки толкатель 23, смещенный относительно копира 22 в направлении, противоположном вращению вала 11, перемещает пустую банку вдоль направляющей 20, в результате чего наполненная банка выводится из-под стакана, а на ее место (в позицию наполнения) подается пустая банка, которая фиксируется плоскими пружинами. При установившемся режиме работы устройства рассмотренное сочетание операций повторяется в интервале кинематического цикла (в интервале одного оборота вала 11) число раз, равное числу продуктопроводов 1 с мерными стаканами 3.

При выходе наполненной банки из-под стакана 3 плоские пружины расходятся, при этом замыкаются контакты конечного выключателя, чем обеспечивается непрерывное питание электромагнитной муфты 30 до момента установки в позицию наполнения (под стакан) пустой банки. При наличии банки под стаканом 3 питание электромагнитной муфты 30 привода 8 устройства обеспечивается посредством датчика наличия банки в позиции наполнения. Аналогичным образом влияют на работу электромагнитной муфты 30 датчики наличия банок и конечные выключатели всех направляющих 20 устройства.

Предлагаемое размещение продуктопроводов при одном исполнительном механизме с укрепленными на вертикальном валу последнего профильным копиром и толкателем для банок позволяет упростить конструкцию питателя, уменьшить его габариты и повысить производительность устройства. Кроме того, предлагаемое исполнение механизма вибрации продуктопроводов, входное и выходное звенья которого смонтированы на вертикальном валу исполнительного механизма, упрощает вибропривод, уменьшает его металлоемкость и габариты, снижает расход мощности на процесс жгутообразования.

Источники информации
1. Авторское свидетельство N 1785957, В 65 В 25/06, 1993.

2. Патент РФ N 2031817, В 65 В 25/06, 1995.

Устройство для наполнения банок продуктом относится к оборудованию, применяемому преимущественно в рыбоконсервных и мясоконсервных линиях. Устройство содержит продуктопроводы 1 с виброприводом 2 и мерными стаканами 3, исполнительный механизм с ножом-заслонкой 5 для отрезания порции продукта и нижней заслонкой 6, питатель и привод. Продуктопроводы 1 равномерно размещены по периметру окружности. Каждый из них подвешен к вилкообразной упругой пластине 9, закрепленной на несущем кронштейне. Каждый мерный стакан 3 смонтирован под соответствующим продуктопроводом 1 соосно с последним и жестко закреплен на кронштейне. В передней и боковых стенках мерного стакана 3 в нижней его части имеются две сквозные прорези для заслонок 5 и 6. Исполнительный механизм содержит вертикальный вал 11, на котором смонтированы заслонки 5 и 6, взаимодействующие с продуктом через прорези в стакане 3. Вибропривод 2 продуктопроводов 1 представляет собой зубчато-рычажный механизм 12, в котором входным звеном является зубчатое колесо 13, укрепленное на валу 11, выходным звеном служит ползун 14, насаженный на вал 11 с возможностью возвратно-поступательного движения. Ползун снабжен проушинами для связи с шатунами 15, посредством которых он кинематически связан с каждым из продуктопроводов 1. 3 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для наполнения банок продуктом, содержащее продуктопровод с механизмом вибрации, установленный под продуктопроводом мерный стакан, исполнительный механизм, включающий вертикальный вал с укрепленными на нем ножом-заслонкой для отрезания порции продукта и нижней заслонкой, выталкиватель порции продукта и питатель банок, который содержит профильный копир для подъемно-опускного перемещения и фиксирования банок, толкатель для банок и размещенные под мерным стаканом направляющие для банок, отличающееся тем, что оно содержит дополнительно продуктопроводы с установленными под ними мерными стаканами, продуктопроводы размещены по периметру окружности, центр которой совмещен с осью вращения вертикального вала исполнительного механизма, при этом каждый из продуктопроводов кинематически связан с единым механизмом вибрации, а профильный копир и толкатель для банок укреплен непосредственно на вертикальном валу исполнительного механизма. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кинематическая связь каждого продуктопровода с единым механизмом вибрации содержит шатун, который шарнирно соединен с продуктопроводом и выходным звеном механизма вибрации. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что единый механизм вибрации представляет собой зубчато-рычажный механизм, входное звено которого выполнено в виде зубчатого колеса, а выходное звено представляет собой ползун, при этом зубчатое колесо жестко укреплено на вертикальном валу исполнительного механизма, а ползун сопряжен с вертикальным валом с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль продольной оси вала. 4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что ползун выполнен в виде втулки с центральным отверстием, охватывающим вертикальный вал по периметру, при этом втулка оснащена проушинами для связи ее с шатунами продуктопроводов.