УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСФАСОВКИ ПРОДУКТА В ЕМКОСТИ Российский патент 2005 года по МПК B65B3/00 

Предложение относится к фасовочно-упаковочному автоматическому оборудованию и может быть использовано в пищевой отрасли промышленности для упаковки различной продукции, преимущественно пастообразных и полужидких, в том числе молочных продуктов в пластиковую или стеклянную тару, например стаканчики любых объемов и форм, укупоренные крышками.

Предпочтительно использование заявляемого технического решения для дозирования и упаковки пастообразной, например шоколадной массы, состоящей из основного и добавочного компонентов, различных по цвету.

Из уровня техники известна установка для расфасовки продукта в емкости, содержащая установленный на основании роторный транспортер с приводом для его вращения вокруг своей оси для перемещения емкостей, дозатор для заполнения емкостей продуктом и приспособление для укупорки емкостей крышками (см. патент RU 2137685, В 65 В 3/00, 20.09.1999).

Эта установка достаточно проста в изготовлении, имеет небольшие габариты и вес, надежна при использовании.

Однако дозирующее приспособление данной установки не позволяет расфасовать продукт, состоящий из двух компонентов.

Известна также система наполнения упаковочной машины и упаковочная машина для заполнения контейнера основным и добавочным продуктом. Наполнительная система содержит основную наполняющую трубу с выходным отверстием, перекрывающим траекторию обработки контейнера, и вспомогательную наполняющую трубу с клапаном для заполнения контейнера продуктом, при этом обе трубы подсоединены соответственно к источникам основного и добавочного продуктов (см. патент RU 2192995, В 65 В 1/04, 20.11.2002).

Данная система наполнения позволяет расфасовать в одну емкость комбинированный продукт, состоящий из различных компонентов.

Однако эта система непригодна для создания комбинированного продукта с упорядоченным рисунком поверхности, так как она в основном используется для хаотического смешивания различных компонентов.

Этого недостатка лишено устройство для производства мороженого, выполненное в виде экструдера, содержащего цилиндрический корпус, каналы для продвижения масс продукта и формообразующую матрицу с фильерами фигурного сечения. При этом корпус через патрубки соединен с емкостями основного и дополнительного компонентов и имеет вращающуюся коническую насадку, соединенную с приводом (см. патент RU 2134989, A 23 G 9/04, 27.08.1999).

Данное устройство обеспечивает равномерное нанесение слоев дополнительного компонента в виде упорядоченной спиральной полосы на поверхность цилиндра, сформированного из массы основного компонента.

Однако это известное устройство является сложным в изготовлении и использовании, так как для получения спирали необходимо вращать саму фильеру. В то же время упорядоченный рисунок из дополнительного компонента наносится слоями непосредственно на поверхность основного компонента, сам основной компонент по спирали не закручивается, и получение композиции из компонентов, различных по цвету, по определенному, заданному рисунку внутри сформированного продукта, при использовании этого устройства не достигается. Это устройство непригодно для установки в упаковочной машине для расфасовки пастообразных продуктов, например шоколадной массы, в прозрачные стаканчики, где виден весь продукт, с укупоркой их крышками.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является аппарат для расфасовки и укупорки продукта, такого как мороженое, в емкости с крышками. Аппарат содержит установленный на опоре роторный конвейер с гнездами для емкостей, соединенный с приводом, и предназначенный для перемещения емкостей, дозирующую форсунку, снабженную пневматическим приводом и клапаном для заполнения емкостей продуктом, и механизм укупорки емкостей крышками.

Аппарат также включает в себя подъемник для перемещения емкостей к дозирующей форсунке и от нее и пневматические устройства управления для работы с подъемником и клапаном для обеспечения независимой регулировки синхронизации операций (см. патент US 399417, В 65 В 3/36, 30.11.1976).

К недостаткам известного аппарата можно отнести его избыточные габариты и вес, а также стоимостные показатели. А дозирующая форсунка данного аппарата не позволяет получить комбинированный продукт с четко выраженным рисунком по всему объему продукта.

Из анализа уровня техники видно, что устройства, позволяющие получить в момент дозирования в емкости комбинированный продукт, сложны по устройству и дороги по стоимости из-за конструкции фильер, систем подвода к дозирующим устройствам нескольких компонентов в условиях, когда при расфасовке продуктов вращается сама фильера для получения рисунка комбинированного продукта. В тоже время устройства для расфасовки продукта, которые просты и удобны, не позволяют получить комбинированный продукт при дозировании его в емкости.

Технический результат предложения заключается в создании устройства, позволяющего при дозировании равномерно распределить потоки различных по цвету продуктов по соответствующим каналам, сохраняя одинаковые по величине скорости потоков в этих каналах.

Такое устройство позволяет получить качественный комбинированный продукт, например четкий геометрический рисунок (сегментную звездочку) по всему объему продукта как внутри тары, так и с обоих ее торцов.

Для достижения указанного технического результата устройство для расфасовки продукта в емкости в составе упаковочной машины, как в ближайшем аналоге, содержит установленный на основании роторный транспортер с гнездами для емкостей и приводом его вращения вокруг своей оси для перемещения емкостей, дозирующее приспособление для заполнения емкостей продуктом и механизм подъема емкости с приводом для вертикального перемещения емкости к дозирующему приспособлению и от него.

Согласно предложению дозирующее приспособление включает, по меньшей мере, две секции в виде плит, расположенных одна над другой, и фильеру, при этом каждая плита содержит патрубок для подсоединения к источнику основного или добавочного продукта и коллектор, выполненный на одном из торцов плиты и соединенный с каналом патрубка коаксиальным отверстием, меньшим размером, чем входное отверстие патрубка, причем коллектор плиты, расположенной перед фильерой, выполнен в виде звезды с лучами, которые чередуются с каналами многоугольной формы, выполненными в этой плите для прохода основного продукта от верхней плиты к фильере, содержащей сплошную центральную часть и сквозные каналы по периферии, расположенные в радиальном порядке и соответствующие по форме каналам для прохода основного и добавочного продуктов, при этом механизм подъема емкости представляет собой поворотный подъемник с захватом для емкости, выполненный с возможностью подъемно-опускного движения емкости с одновременным ее вращением при дозировании.

Дозирующее приспособление как пример конкретного выполнения может быть составным из тел цилиндрической формы, соединенных между собой сквозными крепежными элементами, а одно из тел, а именно фильера выполнено с фланцем в верхней части.

Коллектор верхней плиты для основного продукта может быть выполнен круговым, а коллектор плиты, расположенной перед фильерой для добавочного продукта может быть выполнен в виде звезды с лучами прямоугольной формы. При этом сама плита, расположенная перед фильерой, решена с каналами треугольной формы для основного продукта.

Наличие отличительных признаков, а именно выполнение дозирующего приспособления в виде отдельных плит и фильеры, соединенных между собой сквозными крепежными элементами, выполнение каждой плиты с патрубком для подсоединения к источнику основного или добавочного продукта и с коллектором, выполненным на одном из торцов плиты и соединенным с каналом патрубка коаксиальным отверстием, меньшим чем входное отверстие патрубка, решение коллектора верхней плиты круговым, а коллектора следующей плиты - в виде звезды с лучами прямоугольной формы, чередование их с каналами треугольной формы, выполненными в этой плите для прохода продукта от верхней плиты к фильере, выполнение фильеры с фланцем в верхней части, со сплошной центральной частью и сквозными каналами, расположенными в радиальном порядке и соответствующими по форме каналам для прохода поочередно основного и добавочного продуктов, выполнение механизма подъема емкости в виде поворотного подъемника с захватом для емкости, с возможностью подъемно-опускного движения емкости с одновременным ее вращением при дозировании, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».

В предложенном устройстве дозирующее приспособление, как и в ближайшем аналоге, выполнено в виде стационарного, неподвижного при работе звена, а именно в виде дозирующей головки. В момент расфасовки продукта в емкости сама тара является подвижным при работе звеном и подается с помощью подъемника емкости под дозирующую головку.

Однако в отличие от прототипа в предложении использован поворотный подъемник емкости, позволяющий в момент дозирования придать емкости не только поступательное движение вниз, но и совместить его с вращением вокруг оси дозирующей головки, закручивая дозируемый продукт.

Из патентной литературы известно использование подъемно-опускного движения тары с одновременным ее вращением (см. авторское свидетельство SU 1206176, В 65 В 1/32, 23.01.86. Бюл.№ 3).

Однако в известном устройстве подъем и опускание банки с одновременным ее вращением при расфасовке используется для иной цели, для более полного заполнения банки легкодеформируемым продуктом, например икрой.

Таким образом, совместное использование известных существенных признаков в одном предлагаемом устройстве, а именно неподвижность дозирующей головки, поворот стаканчика при его движении вниз в момент дозирования, позволяют значительно упростить конструкцию дозирующей головки при работе с комбинированным продуктом, требующим подвода нескольких компонентов по отдельным линиям продуктопроводов.

Также следует отметить, что в дополнение к известным признакам вновь введенные в устройство отличительные признаки, касающиеся конструкции дозирующей головки, позволяют не только получить полосы спиралевидной формы, но и равномерно распределить потоки различных по цвету продуктов по соответствующим каналам, сохраняя одинаковые по величине скорости потоков в этих каналах.

Вследствие этого разноцветные полосы не только четко распределены по всему объему тары, но и сохраняют полученный рисунок внутри самого продукта, что прекрасно видно на образцах продукции, представленных в комплекте чертежей.

При предложенной конструкции дозирующей головки продукты разного цвета поступают к патрубкам плит, проходят по каналам патрубков и попадают во внутренние коллектора плит через небольшие отверстия, меньшего диаметра, чем диаметры входных отверстий патрубков.

При этом скорости потоков продуктов увеличиваются, и продукты, попадая один - в коллектор круглого сечения, а другой - в коллектор в виде звезды с лучами прямоугольной формы, распределяются внутри их. При проходе через каналы фильеры, расположенные в радиальном порядке и чередующиеся по форме сечения, потоки продуктов приобретают одинаковые по величине скорости по сечению каналов, обеспечивая направление вектора скорости потока строго вдоль оси фильеры.

Из вышесказанного следует, что технический результат достигается новой совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Предложение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для расфасовки продукта в емкости в составе упаковочной машины; на фиг.2 - дозирующая головка (дозирующее приспособление) и поворотный подъемник емкости; на фиг.3 - общий вид дозирующей головки; на фиг.4 - верхняя плита дозирующей головки; на фиг.5 - коллекторная плита дозирующей головки; на фиг.6 - общий вид упаковочной машины «Пастпак -РП» для фасовки двухцветной шоколадной пасты; на фиг.7 - образцы продукции упаковочной машины: банки и стаканчики с шоколадной пастой «Алиса».

Устройство для расфасовки продукта в емкости установлено в фасовочно-упаковочной машине модели «Пастпак-РП».

Машина предназначена для дозированной расфасовки пастообразных масс (шоколадные, ореховые, шоколадно-молочные пасты) двух цветов с получением в таре полос, закрученных по спирали.

Машина производит фасовку продукта в стеклянные банки, ПЭТ-банки и пластиковые стаканы с герметичным запаиванием их крышкой из алюминиевой фольги и укупоркой пластиковыми крышками.

Машина состоит из трех модулей, каждый из которых смонтирован на отдельной станине. Модули связаны между собой электрическими кабелями, продуктовыми шлангами, шлангами для подачи воды.

Стандартная комплектация машины включает: первый модуль - блок дозаторов с продуктовыми бункерами, мешалками и шнековыми питателями; второй модуль - аппарат подогрева бункеров (на чертежах не показан); третий модуль - упаковочная машина с узлом подачи стаканчиков, датчик наличия тары, приемный стол готовой продукции, дозирующая головка, поворотный подъемник емкости, роторный транспортер с электромеханическим приводом, узел запаивания стаканчиков фольгой, электрический шкаф.

Первый и третий модуль машины показаны на фиг.6.

Предлагаемое устройство входит в состав третьего модуля, который представлен на фиг.1.

Станина модуля выполнена в виде каркаса, сваренного из прямоугольных труб, на котором закреплена стальная 20-мм плита. На плите, закрытой крышкой из нержавеющего листа, установлены механизмы и электрический шкаф машины (на фиг.1 не показан). В нижней части станины выполнены регулируемые опоры. Боковые стороны станины закрыты съемными панелями (фиг.1, 6).

Предлагаемое устройство содержит размещенный на плите 1 модуля роторный транспортер 2, выполненный в виде поворотного диска, установленного на опоре 3 (фиг.1) и соединенного с электромеханическим приводом прерывистого действия (мальтийским механизмом, на чертежах не показан).

Опора 3 роторного транспортера 2 состоит из корпуса, в котором установлен вал, закрепленный в подшипниках качения, на фланце которого размещен поворотный диск. Для фиксации поворотного диска предусмотрен кулачок, который является элементом конструкции привода.

Роторный транспортер 2 выполнен с 10-ю гнездами для размещения тары (например, стаканчиков). Роторный транспортер 2 предназначен для перемещения емкостей от узла подачи стаканчиков к узлу дозирования для наполнения емкостей, затем к узлу запаивания фольгой и к узлу укупорки пластиковыми крышками, к узлу выгрузки готовой продукции.

В состав устройства также входит дозирующее приспособление, включающее укрепленную на плите 1 модуля стойку 4 с держателем 5 в виде кронштейна, фиксирующим державку 6 с фланцем на конце в положении над одним из гнезд транспортера 2 (фиг.2). К фланцу державки 6 по ее вертикальной оси закреплена дозирующая головка, состоящая из верхней плиты 7, коллекторной плиты 8 и фильеры 9, которые соединены между собой и с фланцем державки 6 сквозными крепежными элементами (фиг.3).

Верхняя плита 7 (фиг.4) выполнена в виде тела цилиндрической формы с патрубком для подвода продукта одного цвета от модуля с дозаторами через гибкий шланг и круговым коллектором, соединенным с каналом патрубка коаксиальным отверстием. При этом патрубок верхней плиты 7 выполнен с диаметром входного отверстия, превышающим диаметр коаксиального отверстия коллектора.

Коллекторная плита 8 (фиг.5) выполнена в виде тела цилиндрической формы с патрубком для подвода продукта другого цвета от модуля с дозаторами через гибкий шланг и коллектором, соединенным с каналом патрубка коаксиальным отверстием и выполненным в виде звезды с пятью лучами прямоугольной формы. В коллекторной плите 8 также выполнены сквозные треугольные каналы для прохода первого продукта из верхней плиты 7, причем треугольные каналы расположены в радиальном порядке вдоль оси детали между прямоугольными лучами коллектора. При этом патрубок коллекторной плиты 8 выполнен с диаметром входного отверстия, превышающим диаметр коаксиального отверстия коллектора.

Фильера 9 (фиг.3) выполнена в виде тела цилиндрической формы с фланцем в верхней части для соединения с коллекторной плитой 8. Фильера 9 содержит расположенные поочередно в радиальном порядке вдоль оси вращения сквозные треугольные и прямоугольные каналы для подачи продуктов двух цветов от плит 7, 8 в тару. При этом фильера 9 имеет сплошную центральную часть, а каналы расположены по периферии фильеры 9.

В предлагаемое устройство также входит поворотный подъемник емкости (фиг.2), установленный на кронштейне, закрепленном к внутренней стороне плиты 1 модуля, таким образом, что вертикальная ось подъемника совпадает с осью дозирующей головки и осью гнезда роторного транспортера 2. Над плитой 1 расположен наконечник 11 подъемника с вакуумным захватом для удержания тары на его плоскости. Под плитой 1 расположена поворотная стойка 12, затем поворотный пневматический цилиндр 13с регулируемым пневматическими дросселями и ограничителями поворота, плита вакуумная 14 с вакуумным штуцером 15, и пневматический цилиндр вертикального перемещения 16 с регулируемыми пневматическими дросселями для подъема стаканчика к дозирующей головке и от нее.

Работа упаковочной машины модели «Пастпак-РП» заключается в следующем. Настроенная и подготовленная к работе машина с установленной дозой продукта, с подключенными к патрубкам дозирующей головки дозаторами, с заполненными продуктами бункерами, соединенными с аппаратом подогрева бункера, с заполненными узлами подачи стаканчиков и крышек, автоматически совершает с заданным ритмом цикл операций от фасовки продукта в стаканчики до выдачи на приемный стол готовой продукции заполненного и укупоренного стаканчика.

Заполнение стаканчиков продуктом осуществляется с помощью предлагаемого устройства для расфасовки продукта в емкости.

Перед работой устройство настраивают. Регулируют положение дозирующей головки по высоте относительно стаканчика перемещением державки 6 в кронштейне-держателе 5 стойки 4, положение фиксируют винтом. Регулируют вертикальную и угловую скорость поворотного подъемника тары таким образом, чтобы в готовом продукте получить требуемый вид спиральных полос. Регулировку производят дросселями, установленными на поворотном пневмоцилиндре 13 и пневмоцилиндре вертикального перемещения 16. Регулируют величину угла закручивания спирали упорами на поворотном пневмоцилиндре 13 подъемника тары. Величину дозы каждого продукта регулируют упором, находящимся под поршнем соответствующего дозатора.

Устройство работает следующим образом.

Включают дозатор, аппарат подогрева бункеров и упаковочную машину. Роторный транспортер 2 поворачивается, тара из узла подачи стаканчиков устанавливается в гнездо транспортера 2. Датчик тары определяет наличие стаканчика, и стаканчик передвигается на позицию под дозирующую головку. Затем включается поворотный подъемник тары под дозирующей головкой, и пневмоцилиндр вертикального перемещения 16 поднимает стаканчик к дозирующей головке. Одновременно срабатывают пневмораспредилитель вакуумного захвата наконечника 11 для удержания стаканчика на поверхности наконечника 11 и пневмоцилиндр поворотного клапана на входе в каждый дозатор, который отделяет дозатор от питающего бункера. При срабатывании датчиков «Подъемник вверху» и «Разворот в исходной позиции» срабатывают пневмораспределители дозаторов и клапана на выходе дозаторов. Поворотный подъемник тары начинает опускаться с вращением за счет поворотного пневмоцилиндра 13. Дозаторы выдают дозу продукта, при этом каждый дозатор подает продукт своего цвета. Продукт одного цвета через патрубок попадает в верхнюю плиту 7 дозирующей головки, а продукт другого цвета попадает в коллекторную плиту 8. Затем оба продукта по своим сквозным каналам, первый - по треугольным, а второй - по прямоугольным, проходят по фильере 9 и попадают в стаканчик. За счет одновременного вертикального перемещения продуктов разного цвета и поворота стаканчика вокруг своей оси образуется наклонная спираль.

При опускании поворотного подъемника тары датчики пневмоцилиндра вертикального перемещения 16 отключают вакуумный захват наконечника 11.

На этом работа устройства закончена.

Устройство было разработано и изготовлено на машиностроительном заводе «ТАУРАС-ФЕНИКС» и успешно использовано на предприятии заказчика.

Из вышесказанного следует, что изготовление данного устройства промышленным способом не вызывает затруднений, предполагает использование освоенных материалов и стандартного оборудования, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Устройство относится к оборудованию для расфасовки продукта в емкости типа пластиковых стаканчиков и может быть использовано преимущественно в пищевой отрасли промышленности. Устройство содержит установленные на основании роторный транспортер с приводом для перемещения емкостей, дозирующую головку для заполнения емкостей основным и добавочным продуктами и поворотный подъемник емкости к дозирующей головке и от нее, выполненный с возможностью подъемно-опускного движения емкости с одновременным ее вращением при дозировании. Дозирующая головка включает две секции в виде плит и фильеру, при этом каждая плита через патрубок соединена с источником основного или добавочного продукта и содержит коллектор, соединенный с каналом патрубка отверстием. При этом коллектор плиты, расположенной перед фильерой, выполнен в виде звезды с лучами, которые чередуются с каналами многоугольной формы, выполненные в этой плите для прохода основного продукта от верхней плиты к фильере. Фильера содержит сквозные каналы, расположенные в радиальном порядке и соответствующие по форме каналам для прохода основного и добавочного продуктов. Устройство позволяет получить качественный продукт, например четкий геометрический рисунок по всему объему продукта, как внутри тары, так и с обоих ее торцев. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для расфасовки продукта в емкости в составе упаковочной машины, содержащее установленный на основании роторный транспортер с гнездами для емкостей и приводом его вращения вокруг своей оси для перемещения емкостей, дозирующее приспособление для заполнения емкостей продуктом и механизм подъема емкости с приводом для вертикального перемещения емкости к дозирующему приспособлению и от него, отличающееся тем, что дозирующее приспособление включает, по меньшей мере, две секции в виде плит, расположенных одна над другой, и фильеру, при этом каждая плита содержит патрубок для подсоединения к источнику основного или добавочного продукта и коллектор, выполненный на одном из торцов плиты и соединенный с каналом патрубка коаксиальным отверстием, меньшим размером, чем входное отверстие патрубка, причем коллектор плиты, расположенной перед фильерой, выполнен в виде звезды с лучами, которые чередуются с каналами многоугольной формы, выполненными в этой плите для прохода основного продукта от верхней плиты к фильере, содержащей сплошную центральную часть и сквозные каналы по периферии, расположенные в радиальном порядке и соответствующие по форме каналам для прохода основного и добавочного продуктов, при этом механизм подъема емкости представляет собой поворотный подъемник с захватом для емкости, выполненный с возможностью подъемно-опускного движения емкости с одновременным ее вращением при дозировании.2. Устройство для расфасовки продукта в емкости по п.1, отличающееся тем, что дозирующее приспособление выполнено составным из трех отдельных частей, соединенных между собой сквозными крепежными элементами.3. Устройство для расфасовки продукта в емкости по любому из п.1 или 2, отличающееся тем, что верхняя плита дозирующего приспособления для основного продукта выполнена в виде тела цилиндрической формы.4. Устройство для расфасовки продукта в емкости по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что коллектор верхней плиты выполнен круговым.5. Устройство для расфасовки продукта в емкости по п.1 или 2, отличающееся тем, что плита дозирующего приспособления для добавочного продукта, расположенная перед фильерой, выполнена в виде тела цилиндрической формы.6. Устройство для расфасовки продукта в емкости по любому из п.1, или 2, или 5, отличающееся тем, что коллектор плиты, расположенной перед фильерой, выполнен в виде звезды с лучами прямоугольной формы.7. Устройство для расфасовки продукта в емкости по любому из п.1, или 2, или 5, или 6, отличающееся тем, что плита, расположенная перед фильерой, выполнена с каналами треугольной формы для прохода основного продукта от верхней плиты к фильере.8. Устройство для расфасовки продукта в емкости по п.1, отличающееся тем, что фильера дозирующего приспособления выполнена в виде тела цилиндрической формы с фланцем в верхней части.9. Устройство для расфасовки продукта в емкости по любому из предыдущих пп.1-8, отличающееся тем, что поворотный подъемник емкостей установлен соосно с дозирующим приспособлением и одним из гнезд роторного транспортера.