Предложение относится к фасовочно-упаковочному автоматическому оборудованию и может быть использовано в пищевой отрасли промышленности для упаковки различной продукции, преимущественно жидких и пастообразных, в том числе молочных продуктов, в пластиковую тару, например стаканчики любых объемов и форм, запаянные алюминиевой фольгой и укупоренные крышками.
Предпочтительно использование заявляемого технического решения в устройствах для стерилизации закупоривающих элементов, например крышек из упаковочной алюминиевой фольги, под действием ультрафиолетового излучения.
Для того чтобы никакие микроорганизмы не могли контактировать с пищевым продуктом, подлежащим упаковыванию, упаковочные емкости необходимо стерилизовать непосредственно перед расфасовкой в них продуктов. Закупоривающие элементы для этих емкостей также должны быть стерильны, и их следует содержать в стерильных условиях до тех пор, пока упаковка не запечатана, таким образом гарантируя, что содержащийся в ней пищевой продукт свободен от любых микроорганизмов, которые могут испортить продукт и передать болезнь потребителю.
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 г.).
Эта установка снабжена средством стерилизации внутренней поверхности емкостей перед их заполнением продуктом для увеличения срока годности укупоренного продукта.
Однако эффективность стерилизации в данной установке недостаточна вследствие отсутствия обработки закупоривающих элементов, а именно крышек из упаковочной фольги. Следует также отметить, что установка крышек на стаканчик осуществляется оператором вручную, и производительность данной упаковочной машины достаточно низкая.
Известна также установка для обработки лент и фольги, содержащая средство стерилизации от возможно находящихся на поверхности фольги микроорганизмов, включающее цилиндрический корпус, в который помещают обрабатываемую ленту или фольгу, и источники обработки (см. патент RU 2142519, С 23 С 14/02, 10.12.1999 г.).
Данное устройство позволяет стерилизовать поверхность фольги, находящейся в рулоне, однако его нельзя использовать для стерилизации отдельных элементов из фольги, например крышек для емкостей с пищевыми продуктами, в непрерывном технологическом процессе на фасовочно-упаковочном оборудовании. При этом известное устройство является недостаточно простым и компактным, поскольку требует наличия приспособлений для источников ионов, электронов, системы подачи газа, необходимых для стерилизации фольги.
Известно также устройство для стерилизации рукавного упаковочного материала, в котором для обработки поверхности использован источник ультрафиолетового излучения с защитным экраном (см. патент RU 2023635, В 65 В 55/08, 30.11.1994).
Это известное устройство снабжено простым и компактным источником обработки поверхности, однако оно предназначено для рукава из ленточного материала и не пригодно для стерилизации закупоривающих элементов для емкостей с пищевыми продуктами в непрерывном технологическом процессе на фасовочно-упаковочном оборудовании.
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому решению являются способ и устройство для закупоривания бутылок стерильными закупоривающими крышками, включающее средство подачи закупоривающих элементов на стерильную обработку, средство для размещения обрабатываемых объектов в зоне стерилизации и средство стерилизации, при этом средство подачи закупоривающих элементов выполнено с возможностью поштучного их перемещения посредством захватов, а средство для размещения обрабатываемых объектов в зоне стерилизации имеет вид барабана, выполненного с гнездами для объектов и снабженного элементами, удерживающими эти объекты в гнездах, а также установленного в устройстве с возможностью пошагового поворота в нем (см. патент US 634472, В 65 В 55/04, 29.01.2002 г.).
Данное устройство позволяет стерилизовать закупоривающие элементы, а именно небольшие крышки для бутылок, с установкой их на бутылки сразу после стерилизации, не прерывая при этом технологического процесса упаковочной машины.
Однако это известное устройство не позволяет провести бактерицидную обработку, например крышек из фольги, имеющих достаточную, по сравнению с крышкой для бутылки поверхность, требующую обработки, причем следует учитывать, что эту поверхность легко смять, деформировать захватными и удерживающими элементами.
При работе же с многорядной заполняющей установкой это устройство достаточно сложно в изготовлении и использовании, кроме того, не позволяет сохранять высокую производительность упаковки без ухудшения асептических характеристик закупоривающих элементов, приводящих к снижению стерильности продуктов в упаковках.
Недостатком данного устройства также является применение химических веществ, используемых для стерилизации поверхности закупоривающих элементов, в результате чего не исключается возможность смешивания их с содержимым упаковки. Хотя устройство предусматривает осушительное оборудование, посредством которого выдувают остатки стерилизующих средств, однако это ведет повышению стоимостных показателей упаковочной машины без гарантии полной очистки от примененных химикатов.
Из анализа уровня техники видно, что устройства, позволяющие стерилизовать фольгу в рулоне или стерилизовать непосредственно крышки из фольги вне процесса упаковки продукта, требуют дополнительных условий для сохранения в особых санитарных условиях обработанных объектов. Это приводит к повышению стоимостных показателей процесса упаковки и снижает эффект проведенной стерилизации. А устройства, которые стерилизуют крышки, не прерывая технологического процесса расфасовки продуктов и укупорки емкостей, не позволяют использовать их для такого легко сминаемого материала, как фольга, сохраняя при этом высокую производительность упаковочной машины.
Технический результат предложения заключается в создании устройства для стерилизации легкодеформируемых закупоривающих элементов, преимущественно крышек из фольги, в составе упаковочной машины, в первую очередь простого по конструкции и удобного при использовании, позволяющего эффективно стерилизовать одновременно достаточно большое число закупоривающих элементов, не прерывая технологического процесса упаковки продуктов и сохраняя высокую производительностью упаковочной машины.
Для достижения указанного технического результата устройство для стерилизации закупоривающих элементов в составе упаковочной машины, как в ближайшем аналоге, содержит средство подачи закупоривающих элементов на стерильную обработку, средство для размещения обрабатываемых объектов в зоне стерилизации и средство стерилизации, при этом средство подачи закупоривающих элементов выполнено с возможностью поштучного их перемещения посредством захватов, а средство для размещения обрабатываемых объектов в зоне стерилизации имеет вид барабана, выполненного с гнездами для объектов и снабженного элементами, удерживающими эти объекты в гнездах, а также установленного в устройстве с возможностью пошагового поворота в нем.
Согласно предложению барабан выполнен в виде многогранной призмы с торцевыми стенками, на гранях которой размещены «n» гнезд по числу рядов транспортной системы упаковочной машины, причем гнезда имеют вид отверстий, соответствующих по форме закупоривающим элементам, преимущественно крышкам из фольги, а удерживающие их элементы размещены по контуру выполненных отверстий, при этом сам барабан установлен на неподвижной оси с опорами, которая содержит ряд приводов, по существу пневматических цилиндров, снабженных выталкивателями с вакуумными захватами, установленных по числу отверстий на гранях барабана и выполненных с возможностью вертикального перемещения через отверстия барабана, соосных им при каждой фиксации барабана, при этом средство подачи закупоривающих элементов к отверстиям барабана содержит также «n» позиций накопления этих элементов, установленных в ряд на монтажной конструкции с опорными стойками и выполненных в виде плит с отверстиями, соответствующими по форме отверстиям барабана и закупоривающим элементам и имеющие ограничители, закрепленные по контуру выполненного отверстия, создающие пространственный объем для столбиков закупоривающих элементов, причем монтажная конструкция снабжена поворотным валом, закрепленным между стойками, с приводом его поворота, а захваты для поштучного перемещения закупоривающих элементов установлены на этом валу и выполнены по числу отверстий на гранях барабана, при этом оси захватов будут соосны отверстиям барабана в фиксирующем положении, причем средство стерилизации выполнено в виде источников ультрафиолетового излучения, установленных в защитном кожухе, закрепленном на упаковочной машине над барабаном с обрабатываемыми объектами.
При этом в существующем варианте барабан выполнен в виде восьмигранной призмы, на гранях которой выполнено четыре равномерно распределенных отверстия по числу рядов каретки, перемещающей емкости с продуктом в соответствии с технологическим процессом упаковочной машины. Эти отверстия в гранях барабана имеют форму треугольника со скругленными краями, соответствуют по форме крышкам из фольги, а удерживающие фольгу элементы выполнены в виде эксцентрических шайб с кольцевыми канавками. Барабан также снабжен двумя пневматическими цилиндрами, при этом каждый из них имеет по два выталкивателя с вакуумными захватами. Средство подачи фольги содержит четыре позиции накопления фольги, а ограничители этих накопителей снабжены эксцентричными шайбами для удержания столбика из фольги, при этом поворотный вал снабжен двумя пневматическими цилиндрами и каждый из них имеет по два вакуумных захвата. А в защитном кожухе средства стерилизации установлены три бактерицидные лампы ультрафиолетового излучения.
Наличие отличительных признаков, а именно выполнение барабана в виде многогранной призмы с торцевыми стенками, на гранях которой размещены «n» гнезд по числу рядов транспортной системы упаковочной машины, выполнение гнезд в виде отверстий, соответствующих по форме крышкам из фольги, размещение удерживающих фольгу элементов по контуру выполненных отверстий, установка барабана на неподвижной оси с опорами, наличие на этой оси ряда приводов, по существу пневматических цилиндров, снабженных выталкивателями с вакуумными захватами по числу отверстий на гранях барабана, установка выталкивателей с возможностью вертикального перемещения через отверстия барабана, которые соосны им при каждой фиксации барабана, выполнение средства подачи фольги также с «n» позициями накопления этих элементов, установка их в ряд на монтажной конструкции с опорными стойками и выполнение в виде плит с отверстиями, соответствующими по форме отверстиям барабана и крышкам из фольги, наличие ограничителей, закрепленных по контуру этих отверстий, создающих пространственный объем для столбиков закупоривающих элементов, выполнение монтажной конструкции с поворотным валом, закрепленным между стойками, с приводом его поворота, установка захватов для поштучного перемещения фольги на этом валу по числу отверстий на гранях барабана таким образом, что при этом оси захватов будут соосны отверстиям барабана в фиксирующем положении, выполнение средства стерилизации в виде источников ультрафиолетового излучения, установленных в защитном кожухе, закрепленном на упаковочной машине над барабаном с обрабатываемыми объектами, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
В предложенном устройстве для стерилизации закупоривающих элементов, как и в ближайшем аналоге, средство для размещения обрабатываемых объектов выполнено по существу в виде накопительного барабана, позволяющего эффективно стерилизовать одновременно достаточно большое число закупоривающих элементов, не прерывая технологического процесса упаковки продуктов.
Однако в отличие от прототипа для достижения вышеуказанного технического результата, а именно для простой и удобной обработки легкодеформируемых закупоривающих элементов, например крышек из фольги, в предложении использована конструкция барабана, которая совместно с разработанным для этой конструкции средством подачи фольги позволяет размещать и удерживать фольгу, не сминая ее, аккуратно устанавливать фольгу на емкости с продуктом, сохраняя при этом высокую производительность упаковочной машины.
Из вышесказанного следует, что технический результат достигается новой совокупностью существенных признаков, состоящей как из известных, так и вновь введенных признаков, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Предложение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид сверху в аксонометрии средства подачи фольги; на фиг.2 представлено средство подачи фольги, общий вид снизу в аксонометрии; на фиг.3 представлен общий вид в аксонометрии средства для размещения фольги; на фиг.4 изображен поперечный разрез средства для размещения фольги; на фиг.5 изображен блок бактерицидных ламп с ограждением; на фиг.6 изображено предлагаемое устройство, установленное на упаковочной машине «Пастпак-4Л»; на фиг.7 изображен общий вид упаковочной машины «Пастпак-4Л».
Следует учесть, что на чертежах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа предложения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
Устройство для стерилизации закупоривающих элементов установлено в фасовочно-упаковочной машине модели «Пастпак-4Л». Машина предназначена для дозированной фасовки в пластиковую тару жидких и пастообразных продуктов с включением сыпучих или мягких легко деформирующихся добавок (фруктов, шоколадной или вафельной крошки).
Машина производит фасовку продукта в готовую тару, например в стаканчики из полипропилена или вспененного полистирола круглой или прямоугольной формы с герметичным запаиванием емкостей крышками из алюминиевой фольги и последующей укупоркой их пластиковыми крышками-нахлобучками.
Общий вид упаковочной машины «Пастпак-4Л» представлен на фиг.7.
Основанием машины служит каркас, на котором расположены все механизмы и блоки машины (два блока дозаторов расположены на отдельных стойках). На каркасе крепятся: механизм загрузки с узлом подачи стаканов, блок датчиков, блок бактерицидных ламп, блок клапанов дозаторов, предлагаемое устройство подготовки и укладки фольги, узел запаивания стаканов, механизм укладки пластиковой крышки с подъемником, узел выгрузки с выбрасывателем.
На каркасе также закреплены электрический шкаф с пультом управления, кожух привода, узел подготовки воздуха. Нижняя часть каркаса закрыта съемными панелями. В верхней части каркаса проходят пневматические шланги и электрические кабели, закрытые кожухами.
Привод всех механизмов пневматический, кроме привода транспортной цепи с каретками. Привод транспортной цепи - электромеханический.
Управление механизмами производится с помощью контроллера.
Упаковочная машина автоматически совершает следующий цикл операций: подачу стаканов на подвижную каретку, обработку их бактерицидными лампами, заполнение стаканов продуктом, укладку стерильной фольги на стаканы, запаивание крышек из фольги, надевание пластиковых крышек-нахлобучек, выгрузку стаканов.
Механизм загрузки с узлом подачи стаканов обеспечивает перемещение стаканов из накопителя на каретку. После стерильной обработки стаканов блоком бактерицидных ламп и заполнения их продуктом, они поступают к предлагаемому устройству, включающему также укладку фольги на стаканы.
Предлагаемое устройство позволяет непрерывно стерилизовать закупоривающие элементы из фольги и подавать их на стаканы, не прерывая технологического процесса.
Предлагаемое устройство содержит средство подачи фольги на стерильную обработку, средство для размещения фольги под блоком бактерицидных ламп и сам блок ламп с защитным кожухом.
Средство подачи фольги содержит монтажную конструкцию 1, установленную на стойках 2 (фиг.1, 2, 6). Монтажная конструкция 1 выполнена из двух связанных между собой направляющих, на которых установлены с возможностью установочного перемещения четыре накопителя для фольги.
Каждый накопитель включает плиту 3 с отверстием, соответствующим по форме и размеру крышке из фольги, и ограничители 4, которые закреплены на плите 3 по контуру выполненного отверстия. По существу ограничители 4 создают пространственный объем, в который помещают столбики крышек из фольги. На нижнем конце каждого ограничителя 4 закреплены эксцентричные шайбы для удержания столбика из фольги (на чертеже не показаны).
При этом стойки 2 монтажной конструкции 1 снабжены щеками 5. На одной из щек 5 установлен поворотный пневматический цилиндр 6, а вторая щека имеет подшипник (на чертеже не показан). Во внутренней обойме указанного подшипника установлен один конец поворотного вала 7, другой конец которого закреплен к поворотному пневматическому цилиндру 6. На поворотном валу 7 установлены два двухштоковых пневматических цилиндра 8 с вакуумными захватами (присосками) 9, которые в свою очередь соединены между собой промежуточной пластиной, при этом соответствующее отверстие каждой из плит 3 накопителя размещено на ней соосно оси каждого штока.
В предлагаемое устройство также входит средство для размещения фольги, куда с помощью вакуумных захватов 9 транспортируют закупоривающие элементы (фиг.3, 4, 6).
Средство по существу представляет собой накопительный барабан для фольги, установленный на неподвижной оси 10, закрепленной на опорах 11. Барабан включает две торцевые вертикальные восьмиугольные пластины 12, которые по граням скреплены восемью горизонтальными пластинами 13 (на фиг.3 две горизонтальные пластины 13 условно не показаны, на фиг.4 условно не показана одна из них). В каждой горизонтальной пластине 13 выполнены в один ряд четыре отверстия, соответствующие по форме крышке из фольги, при этом размер фольги незначительно превышает размер выполненных отверстий. Накопительный барабан в данном случае будет четырехрядным приспособлением, хотя возможны варианты с другим количеством рядов. По контуру каждого отверстия установлены удерживающие фольгу элементы 14, например эксцентричные шайбы с кольцевыми канавками по внешней стороне. Торцевые вертикальные пластины 12 выполнены с отверстиями для облегчения конструкции барабана.
Внутри накопительного барабана на неподвижной оси 10 установлены два двухштоковых пневматических цилиндра 15 с выталкивателями 16, снабженные вакуумными захватами 17. При этом штоки соединены между собой промежуточной пластиной, а на каждом штоке закреплен выталкиватель 16, внутри которого размещен направленный вниз вакуумный захват 17, причем выталкиватель 16 с захватом 17 при перемещении представляют собой единую конструкцию (фиг.4). При этом соответствующее отверстие горизонтальных пластин 13 накопительного барабана размещено на нем соосно оси каждого вакуумного захвата 17.
Накопительный барабан снабжен электромеханическим приводом прерывистого действия, а именно мальтийским механизмом, включающим мальтийский крест 18, выполненный на восемь позиций, и привод 19. Причем мальтийский крест 18 неподвижно закреплен на одной из торцевых вертикальных пластин 12 накопительного барабана, а привод 19 расположен на опоре 11 и соединен с мальтийским крестом 18 известным способом (фиг.3).
Над накопительным барабаном установлен блок бактерицидных ламп (фиг.5). Блок содержит защитный кожух 20, представляющий собой открытую с одной стороны сварную конструкцию из тонких металлических листов. В защитном кожухе 20 последовательно установлены три бактерицидные лампы ультрафиолетового излучения 21. В блоке бактерицидных ламп используют, например, лампы TUV 15W. Лампы TUV для дезинфекции - это газоразрядные ртутные лампы низкого давления. Они испускают коротковолновое ультрафиолетовое излучение с максимумом при 253,7 нм (UV-C). Специальное стекло, из которого состоит колба, отфильтровывает спектральную линию в 185 нм, вызывающую образование озона. Внутреннее защитное покрытие на колбе лампы ограничивает снижение полезного бактерицидного потока UV-C в течение всего срока службы лампы. Лампы TUV используют для уничтожения или дезактивации бактерий, вирусов и других простейших организмов, они рекомендованы для применения в пищевой промышленности на молокозаводах, пивоваренных заводах и пекарнях.
Устройство работает следующим образом.
Крышки из фольги вручную закладывают в накопители для фольги между ограничителями 4. В предложенном варианте четыре столбика крышек из фольги удерживают снизу эксцентричные шайбы, создавая опору крышке по ее периферии. Только незначительная поверхность края крышки получает такую опору, а вся остальная центральная поверхность крышки может быть доступна для контакта с поверхностью вакуумных захватов 9 через отверстия плит 3.
При этом в исходном положении в начале цикла поворотный пневматический цилиндр 6 устанавливают так, чтобы вакуумные захваты 9 двухштоковых пневматических цилиндров 8 были обращены вверх, а штоки были втянуты внутрь цилиндров. Когда пневматические цилиндры 8 поднимают вакуумные захваты 9, штоки выдвигаются и вакуумные захваты 9 соприкасаются с нижней крышкой из фольги, включается вакуум, захват при этом легко отделяет фольгу от столбика крышек. Затем штоки втягиваются обратно вниз, поворотный пневматический цилиндр 6 поворачивает поворотный вал 7 вместе с вакуумными захватами 9 и фольгой на 90° на позицию укладки фольги в накопительный барабан (позиция А). При этом оси вакуумных захватов 9 оказываются соосны отверстиям, расположенным в ряд на одной из горизонтальных пластин 13 накопительного барабана. После поворота штоки вновь выдвигаются, помещая фольгу вплотную к отверстиям горизонтальной пластины 13 в зону удерживающих элементов 14. Поскольку удерживающие элементы 14 выполнены в виде эксцентрических шайб с кольцевыми канавками по внешней стороне, то после отключения вакуума на вакуумных захватах 9, фольга фиксируется в канавках и не падает. Затем штоки опять втягиваются внутрь пневматических цилиндров 8, поворотный цилиндр 6 вновь поворачивает поворотный вал 7 в исходное положение, когда вакуумные захваты 9 обращены вверх, и цикл повторяется.
Таким образом, на позицию (А) накопительного барабана при помощи вышеописанного средства укладки фольги помещают четыре крышки в момент, когда накопительный барабан находится в статике, не вращается.
Посредством мальтийского креста 18 при непрерывном вращении привода 19 накопительный барабан осуществляет попеременно поворот на 45° и следующую за ним остановку. После поворота барабана на 45° вновь происходит укладка фольги на позицию (А) и так до тех пор, пока первый уложенный ряд фольги поступит на позицию (Б).
Так барабан последовательно шаг за шагом пополняется новыми рядами крышек, постепенно поступающих в зону стерилизации под блок бактерицидных ламп. Первый ряд крышек, поступив в зону стерилизации, с каждым шагом барабана проходит весь цикл бактерицидной обработки, находясь под блоком ламп достаточное время и не прерывая при этом технологический процесс упаковочной машины.
Когда крышки поступят в позицию (Б), по сигналу датчика выталкиватели 16 перемещаются вниз к наружной поверхности крышки и вакуумные захваты 17 с помощью вакуума захватывают фольгу, легко вынимая ее из удерживающих элементов 14 и одновременно опускаясь вниз через отверстие в барабане. Таким образом, выталкиватели 16 перемещают крышку из зоны стерилизации в зону, где уже находятся емкости с расфасованным продуктом, установленные на каретке упаковочной машины. Затем вакуум отключают, и крышка закрывает емкость, после чего стакан с продуктом и крышкой из фольги поступает на узел запаивания стаканов, где фольгу приваривают к стакану.
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».
Изобретение относится к средствам для стерилизации закупоривающих элементов, например крышек, из упаковочной алюминиевой фольги под действием ультрафиолетового излучения. Устройство содержит средство подачи закупоривающих элементов, средство для их размещения в зоне стерилизации и средство стерилизации. Средство подачи закупоривающих элементов имеет "n" позиций накопления, выполненных в виде плит с отверстиями и ограничителями, закрепленными по контуру выполненных отверстий, и снабжено поворотным валом с вакуумными захватами. Средство для размещения закупоривающих элементов представляет собой барабан в виде многогранной призмы, установленный в устройстве с возможностью на пошагового поворота в нем, на гранях которого размещены "n" гнезд по числу рядов транспортной системы упаковочной машины. Гнезда имеют вид отверстий, соответствующих по форме закупоривающим элементам, а удерживающие их элементы размещены по контуру выполненных отверстий. Барабан установлен на неподвижной оси с опорами, которая содержит ряд пневматических цилиндров, снабженных выталкивателями с вакуумными захватами. Средство стерилизации выполнено в виде источников ультрафиолетового излучения, установленных в защитном кожухе, закрепленном на упаковочной машине над барабаном с обрабатываемыми объектами. Устройство позволяет эффективно стерилизовать одновременно достаточно большое число легко деформируемых закупоривающих элементов, например крышек, из фольги. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.
| Прибор, замыкающий сигнальную цепь при повышении температуры | 1918 |
|
SU99A1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УДОБРЕНИЯ | 2004 |
|
RU2271347C2 |
| Устройство для упаковки продукта в асептических условиях | 1974 |
|
SU573123A3 |
| УСТАНОВКА ДЛЯ РАСФАСОВКИ ПРОДУКТА В ЕМКОСТИ | 1998 |
|
RU2137685C1 |
