ВАКУУМНО-УПАКОВОЧНАЯ МАШИНА Российский патент 2002 года по МПК B65B31/02 B65B31/04 

Изобретение относится к устройствам для упаковки мелкоштучных изделий в герметичные пленочные пакеты в особых условиях воздушной или газовой среды посредством запечатывания сваркой в камере под вакуумом или содержащей защитную среду.

Уровень техники характеризуют вакуумно-упаковочные машины, содержащие сообщающуюся с системой вакуумирования рабочую камеру, закрытую шарнирно укрепленной крышкой, подвижную балку сварочного узла с нагревательными элементами и сопрягаемую с ними опору (см., например, SU а.с.1742140 и 1763299, В 65 В 31/02, 1992 г.). Шарнирно укрепленная крышка рабочей камеры оснащена автономным приводом вертикальных перемещений и установлена на направляющих колонках, что обеспечивает равномерное прижатие пленочного материала пакета укупорки при сварке с требуемым усилием. Привод подачи подпружиненной сварочной балки к опоре с электронагревательными элементами выполнен в виде закрепленного на днище камеры цилиндра, сообщающегося через блок клапанов с системой вакуумирования.

Недостатками указанных машин являются громоздкость конструкции, сложность настройки системы автоматического управления циклом последовательного действия исполнительных механизмов и узлов, в частности, подачи крышки, смыкания сварочных прижимов, вакуумирования, или неудовлетворительное качество упаковки из-за неравномерности смыкания элементов узла сварки, определяемого лимитированным пределом удельной нагрузки на упругую диафрагму, и ограничение производительности относительно большим вспомогательным временем ручных операций на укладку пакета с продукцией, переключение режимов и съем готовой упаковки, что сужает область использования этих машин из-за неудовлетворительной функциональной надежности.

Отмеченные недостатки устранены в конструкции вакуумно-упаковочных машин, описанных и патентах RU 2080273, 1997 г. и 2108272, 1998 г., оба по классу В 65 В 31/02, 31/04, которая содержит связанные между собой трубопроводами через блок клапанов рабочую камеру с шарнирной крышкой, вакуумный насос и технологическую балку с нагревательными элементами, установленную на двустороннем токоведущем штоке пневмоцилиндра, причем одна полость цилиндра сообщена с системой вакуумирования, а другая - с атмосферой.

Особенностью машин, в одной из которых (N 2108272) сблокированы две рабочие камеры с перекрестно совмещенным вспомогательным временем цикла, общие блок управления и коммутирующее устройство, является безосевое подвижное крепление крышки, которая ребром торца оперта на корпус и через кронштейны, размещенные в прорезях, нагружена пружинами. Полка для размещения пакетов в рабочей камере выполнена в виде съемных плит, изменяющих ее свободный объем, следовательно, и производительность работ, напротив которых установлены форсунки газонапуска. Шток приводного цилиндра технологической балки выполнен токоведущим, на поршне которого укреплена мембрана, закрепленная в цилиндре и свободно размещенная между ними на кольцевом борте.

В качестве наиболее близкого аналога предложенному техническому решению выбрана вакуумно-упаковочная машина по патенту RU 2080273, В 65 В 31/02, 31/04, опубл. 27.05.97 и бюл. N15.

Недостатком известной конструкции машины является сложность технического обслуживания и настройки блока клапанов, который представляет собой агрегатированный узел физически скомпонованных в общем компактном корпусе структурных элементов, автономно выполняющих предписанные циклом операции в заданной последовательности.

Это определяет неизбежные накопленные погрешности, снижающие производительность работ, точность сваривания швов и качество укупорки продукции, то есть функциональную надежность машины.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка конструкции блока клапанов, за счет функциональной взаимосвязи структурных элементов которого обеспечивается точность технологических режимов, заданный цикл и последовательность операций в автоматическом режиме, простой в наладке и надежной в эксплуатации.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной вакуумно-упаковочной машине, содержащей связанные между собой трубопроводами через блок клапанов рабочую камеру с шарнирной крышкой, вакуумный насос и технологическую балку с нагревательными элементами, установленную на двустороннем токоведущем штоке пневмоцилиндра, причем одна полость цилиндра сообщена с системой вакуумирования, а другая - с атмосферой, согласно изобретению, в сквозном отверстии стенки блока клапанов, с гарантированным зазором со стороны связанного с атмосферой клапана, укреплена поперечная перегородка, на которой смонтирован клапан вакуумирования, а пневмоцилиндр перемещений технологической балки с насосом сообщается через двухходовой клапан.

Отличительные признаки позволили упорядочить управляющие газовые потоки разных пневмосистем в общем программном устройстве с вариативными связями исполнительных механизмов, за счет конструктивной трансформации в работе его каналов оптимизированного цикла встроенных в корпус блока различных типов клапанов и заданной последовательности коммутаций, при разнообразии их требуемого сочетания в действии.

Установка в сквозном отверстии стенки основной трубчатой магистрали рабочая камера-вакуумный насос поперечной разделительной перегородки между клапанами вакуумирования (откачки) и связанным с атмосферой (напуска), с гарантированным зазором со стороны последнего, позволила использовать общие коммуникационные каналы связи различных функциональных механизмов в минимальном объеме блока клапанов.

Связь пневмоцилиндра перемещений технологической балки с насосом вакуумирования через двухходовый клапан блока автоматически синхронизирует периодичность действия рабочей камеры с исполнительными механизмами машины в заданной последовательности.

Следовательно, каждый признак необходим, а их совокупность в предложенной устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, как не присущего признакам в разобщенности эффекта суммы, а не суммы эффектов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - схема машины,
на фиг.2 - блок клапанов в разрезе.

В корпусе 1 машины закреплены (фиг.1) блок 2 управления, насос 3 вакуумирования, связанный через блок 4 клапанов с рабочей камерой 5 и цилиндром 6 перемещений технологической балки 7.

Блок 4 (фиг.2) представляет собой конструктивное единство смонтированных на общем корпусе клапана 8 вакуумирования и двухходового клапана 9, которые отделены от клапана 10, связанного с атмосферой и установленного на выходе блока 4 к рабочей камере 5: между клапанами 8 (откачки) и 10 (напуска), поперек блока 4 укреплена перегородка 11, свободный торец которой размещен в сквозном отверстии его стенки.

На торце перегородки 11, с гарантированным зазором 12 со стороны клапана 10 смонтирован клапан 8. В этой же части блока 4 установлен двухходовый клапан 9, полость 13 которого связана посредством трубопровода 14 с пневмоцилиндром 6, каналом 15 - с насосом 3 через трубопровод 16, а каналом 17 - с атмосферой.

На штоке 18 (фиг.1) пневмоцилиндра 6, электрически связанном с блоком 19 питания (условно не показано), закреплена расположенная в камере 5 балка 7 сварочного узла, вдоль которой расположены нагревательные элементы 20 (нихромовые проволока и полоса), электрически связанные с токоведущим штоком 18.

Поршень 21 цилиндра 6 нагружен пружиной 22 и связан с мембраной 23, герметично перекрывающей цилиндр 6 на две полости (по чертежу): верхнюю, связанную с трубопроводом 14 коммуникации с блоком 4, и нижнюю, сообщающуюся с атмосферой.

На дне рабочей камеры 5 уложены объемные плиты 24, напротив которых, с противоположной стороны балки 7, установлены форсунки 25, связанные с системой газонапуска.

Над камерой 5 смонтирована крышка 26, несущая опору 27, сопрягаемую с продольными нагревательными элементами 20. Крышка 26 закреплена на кронштейнах 28, которые нагружены пружинами 29, связанными с корпусом 1 посредством регулировочных винтов 30. Винтами 30 регулируется натяжение пружин 29, устанавливающее положение крышки 26, которая связанным с кронштейном 28 торцом опирается на корпус 1, отклоненной вверх от камеры 5, открывая доступ внутрь. При этом на дно рабочей камеры 5 укладывают штабель съемных плит 24, чем сокращается свободный ее объем: в зависимости от размеров упаковываемого изделия подбирают максимально возможное их количество.

В исходном положении технологическая балка 7 находится внизу, на дне камеры 5, под действием упругих сил пружины 22, так как открыт канал 17 (фиг. 2) клапана 9, при перекрытом его канале 15 коммуникации с насосом 3. В исходном положении закрыты клапаны 10 и 8, причем последний изолирует на перегородке 11 зазор 12 и трубопровод 16 насоса 3 от рабочей камеры 5.

Работает машина следующим образом.

Изделие в пакете из термопласта укладывают на штабель плит 24, а горловину пакета надевают на форсунки 25. Затем вручную закрывают крышку 26 до смыкания с корпусом 1, растягивая при этом пружины 29.

Далее включают посредством блока 2 управления программу техпроцесса вакуумной упаковки:
- открывается клапан 8 блока 4 и насосом 3 через зазор 12 создается в камере 5 разрежение, при этом крышка 26 атмосферным давлением прижимается к корпусу 1, герметично запирая объем рабочей камеры 5;
- производится впрыск через форсунки 25 защитного или инертного газа внутрь пакета (или далее без газонапуска).

Затем клапан 8 закрывается, а клапан 9 закрывает канал 17 сообщения с атмосферой и открывает канал 15, через который полость 13 клапана 9 и трубопровод 14 соединяют пневмоцилиндр 6 балки 7 с вакуумным насосом 3. Создаваемой в результате разницей давлений с обеих сторон мембраны 23 цилиндра 6 поршень 21, сжимая пружину 22, поднимает штоком 18 балку 7 в крайнее верхнее положение до смыкания нагревателей 20 с опорой 27 крышки 26, зажимая горловину пакета.

При этом нагревательные элементы 20 подключаются к блоку 19 питания и практически мгновенно разогреваются. Пленочный термопластичный материал пакета теплом электронагревателей 20 расплавляется в общую сварочную ванну и соединяется, образуя сплошной шов, запечатывая изделие под вакуумом в контролируемой среде защитного или нейтрального газа. Край сваренного пакета при этом отрезается выступающим проволочным нагревательным элементом 20, проплавлением напроход.

После запечатывания пакета с изделием автоматически происходит перекоммутация в блоке 4 клапанов: закрываются клапан 8 и клапан 9, полость 13 которого сообщается с атмосферой через открытый канал 17, а клапан 10 открывается, в результате чего в рабочую камеру 5 поступает атмосферный воздух, при изолированном насосе 3. Давление в полостях цилиндра 6 выравнивается и упругим воздействием пружины 22 в поршень 21 шток 18 опускается в исходное положение, при этом балка 7 размыкает нагревательные элементы 20 с опорой 27 и устанавливается на дне камеры 5.

При повышении давления в камере 5 атмосферным воздухом крышка 26 под действием пружин 29 через кронштейны 28 автоматически возвращается в исходное открытое положение. Запечатанное в пакете изделие свободно извлекают из камеры 5.

Далее цикл работы повторяется.

Режимы технологических операций, их продолжительность и последовательность выставляются и точно выдерживаются наладкой исполнительных механизмов и газодинамических взаимосвязанных структурных элементов конструкции. Результатом новой компоновки, формы выполнения функциональных блоков и узлов, их взаимосвязи является гарантированное качество автоматической упаковки изделий под вакуумом в термопластичную пленку.

Машина проста и удобна в эксплуатации, обслуживается одним оператором, имеет широкий диапазон переналадки на различные типоразмеры упаковок изделий, в среде инертного или защитного газов.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого для специалиста по механизации упаковочных работ оно явным образом не следует, показал, что изобретение не известно и, с учетом возможности промышленного серийного производства этих машин, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к устройствам для герметичной упаковки мелкоштучных изделий в пленочные пакеты в особых условиях воздушной или газовой среды посредством запечатывания сваркой в камере под вакуумом или содержащей защитную среду. Вакуумно-упаковочная машина содержит связанные между собой трубопроводами через блок клапанов рабочую камеру с шарнирной крышкой, вакуумный насос и технологическую балку с нагревательными элементами, установленную на двустороннем токоведущем штоке пневмоцилиндра, причем одна полость цилиндра сообщена с системой вакуумирования, а другая - с атмосферой. При этом в сквозном отверстии стенки блока клапанов с гарантированным зазором со стороны связанного с атмосферой клапана укреплена поперечная перегородка, на которой смонтирован клапан вакуумирования, а пневмоцилиндр перемещений технологической балки с насосом сообщается через двухходовой клапан. Такое выполнение позволяет повысить функциональную надежность и технологическую точность работы машины, улучшить обслуживание и наладку компактного трансформируемого блока клапанов, что обеспечивает высокое качество упаковки. 2 ил.

Вакуумно-упаковочная машина, содержащая связанные между собой трубопроводами через блок клапанов рабочую камеру с шарнирной крышкой, вакуумный насос и технологическую балку с нагревательными элементами, установленную на двустороннем токоведущем штоке пневмоцилиндра, причем одна полость цилиндра сообщена с системой вакуумирования, а другая - с атмосферой, отличающаяся тем, что в сквозном отверстии стенки блока клапанов с гарантированным зазором со стороны связанного с атмосферой клапана укреплена поперечная перегородка, на которой смонтирован клапан вакуумирования, а пневмоцилиндр перемещений технологической балки с насосом сообщается через двухходовой клапан.