Изобретение относится к способам и средствам для упаковки изделий в герметичные пакеты в особых условиях воздушной среды, а именно в камерах под вакуумом.
Упаковка обеспечивает не только защиту изделий от механических повреждений, но и от нежелательного воздействия атмосферной влаги, от проникновения пыли, паров воды и газов, в особенности при длительном хранении. Изоляция изделий от атмосферного воздействия может быть осуществлена применением герметичной упаковки с использованием пленочных пакетов.
При упаковке ценных изделий, например банкнот, герметичность упаковки имеет существенное значение. Нарушение герметичности упаковки ценного изделия позволяет своевременно обнаружить ее вскрытие, поскольку в этом случае меняется внешний вид упаковки. Таким образом, уже по внешним признакам упаковки ценного изделия можно определить ее вскрытие.
Наиболее близким аналогом способа является способ вакуумной упаковки изделий, включающий размещение изделий в пакеты, закладку пакетов с изделиями в рабочую камеру, вакуумирование камеры, запечатывание пакета, разгерметизацию камеры с последующим извлечением упакованного изделия из камеры, при этом вакуумирование камеры осуществляют до заданной величины вакуума с помощью вакуумного насоса, а разгерметизацию камеры - путем ее соединения с атмосферой (см. RU 2080273 С1, Государственное научно-производственное предприятие «Прибор», 27.05.1997).
Известный способ прост и удобен в управлении и обеспечивает необходимую надежность упаковки изделия. Однако для достижения повышенной производительности способа необходимо на этапе вакуумирования камеры использовать средства с высокой производительностью, что экономически не всегда обосновано.
Наиболее близким аналогом устройства является устройство для вакуумной упаковки, содержащее рабочую камеру, связанную магистралью с вакуумным насосом и атмосферой, средство герметизации пакета с изделием и блок управления процессами вакуумирования камеры и герметизации пакета, при этом камера связана с вакуумным насосом и атмосферой посредством блока клапанов (см. RU 2080273 С1, Государственное научно-производственное предприятие «Прибор», 27.05.1997).
В известном устройстве для повышения его производительности так же, как и в способе, необходимо повысить производительность вакуумного насоса, что требует дополнительных материальных затрат.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании способа вакуумной упаковки и вакуумно-упаковочного устройства с повышенной производительностью.
Техническим результатом изобретения является повышение производительности за счет сокращения времени вакуумирования и общей длительности упаковки изделия каждого последующего цикла упаковки.
Это достигается тем, что в способе вакуумной упаковки изделий, включающем размещение изделий в пакеты, закладку пакетов с изделиями в рабочую камеру, вакуумирование камеры, герметизацию пакета в вакууме и разгерметизацию камеры с последующим извлечением упакованного изделия из камеры, согласно изобретению на первом и последующих циклах вакуумной упаковки изделия на этапе разгерметизации часть воздуха в камеру подают сначала из ресивера за счет разницы давлений в их емкостях, а потом соединяют камеру с атмосферой, а на втором и последующих циклах вакуумной упаковки на этапе вакуумирования камеры до заданной величины вакуума сначала часть воздуха из камеры удаляют в ресивер за счет разницы давлений в их емкостях, а оставшуюся часть откачивают с помощью вакуумного насоса.
При этом на протяжении всего цикла упаковки можно контролировать величину вакуума в рабочей камере.
Возможен вариант устройства, в котором для стабилизации величины вакуума в рабочей камере на этапе герметизации пакета воздух из камеры продолжают откачивать с помощью вакуумного насоса и при уменьшении давления в камере ниже заданного уровня подают воздух в камеру из ресивера, а при достижении заданного уровня давления подачу воздуха из ресивера прекращают. Откачку воздуха из камеры прекращают при уменьшении давления в ресивере ниже заданного уровня.
Возможны варианты предлагаемого способа, в которых для создания в ресивере более глубокого вакуума воздух из ресивера откачивают с помощью вакуумного насоса на тех этапах цикла упаковки, где не требуется применение вакуумного насоса для вакуумирования рабочей камеры.
В одном из вариантов выполнения способа воздух из ресивера откачивают с помощью вакуумного насоса во время закладки пакета с изделием в камеру, что дает возможность уже на первом цикле упаковки изделия уменьшить время вакуумирования. Это обусловлено тем, что уже на первом цикле после укладки пакета в камеру давление в ресивере будет ниже атмосферного, поэтому на этапе вакуумирования камеры до заданной величины вакуума сначала часть воздуха из камеры удаляют в ресивер за счет накопленного в нем вакуума, а оставшуюся часть откачивают с помощью вакуумного насоса.
Возможен вариант способа, в котором для большего разрежения воздуха в ресивере дополнительно воздух из ресивера удаляют во время извлечения упакованного изделия из камеры с помощью вакуумного насоса.
Предлагается вариант способа, в котором воздух из ресивера откачивают с помощью вакуумного насоса во время герметизации пакета с изделием и/или во время соединения камеры с атмосферой при разгерметизации камеры
Устройство вакуумной упаковки, реализующее предлагаемый способ, содержит рабочую камеру, связанную с вакуумным насосом и атмосферой, средство герметизации пакета с изделием и блок управления, выходы которого соединены с соответствующими входами вакуумного насоса и средства для герметизации пакета с изделием, а также ресивер, при этом рабочая камера связана с ресивером через управляемый перепускной клапан, а с атмосферой - через управляемый клапан разгерметизации, управляющие входы клапанов подключены к соответствующим выходам блока управления, выполненного с возможностью управления вакуумным насосом, средством герметизации пакета и клапанами.
Возможен вариант выполнения устройства, в котором рабочая камера связана с вакуумным насосом магистралью, при этом ресивер подключен к магистрали с помощью перепускного клапана, а атмосфера - с помощью клапана разгерметизации.
Устройство может включать датчик вакуума, подключенный к камере, при этом выход датчика вакуума соединен с входом блока управления, выполненным с возможностью осуществления дополнительной функции контроля и регулирования величиной вакуума в рабочей камере.
Это позволяет, в случае необходимости, стабилизировать вакуум в рабочей камере для создания оптимальных условий герметизации пакета с изделием. При этом функцию регулирования на этапе герметизации пакета можно реализовать за счет продолжения откачки воздуха из вакуумной камеры и подачи воздуха в камеру путем ее соединения с ресивером в случае превышения вакуума в камере. При достижении заданного вакуума в камере прекращают подачу воздуха в камеру из ресивера. Откачку воздуха из камеры прекращают при увеличении вакуума в ресивере выше заданного уровня. Это позволяет создать дополнительное разрежение воздуха в ресивере, используемое затем на этапе вакуумирования камеры 1 последующего цикла упаковки.
Предлагается вариант выполнения устройства, в котором введен дополнительный управляемый клапан, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом блока управления, при этом дополнительный управляемый клапан включен в магистраль соединения камеры с вакуумным насосом и перепускным клапаном, а блок управления выполнен с возможностью управления дополнительным клапаном.
Дополнительный клапан разделяет систему вакуумирования на две части, что позволяет откачивать воздух из ресивера на тех шагах цикла упаковки изделия, где не требуется применение вакуумного насоса для откачки воздуха рабочей камеры. Таким образом, в ресивере может быть накоплен значительно более глубокий вакуум, по сравнению с предыдущей реализацией устройства. Это позволяет сократить время удаления воздуха из рабочей камеры, а следовательно, и общую длительность цикла упаковки изделия.
Кроме того, устройство может включать датчик закрытия крышки камеры, выход которого соединен с соответствующим входом блока управления. Введение датчика закрытия крышки рабочей камеры позволяет автоматизировать процесс упаковки изделий.
На фиг.1, 2 схематично изображены реализации устройств для осуществления способа.
Устройство, представленное на фиг.1, содержит рабочую камеру 1 с шарнирно закрепленной крышкой 2, нагруженной пружиной 3, вакуумный насос 4, соединенный магистралью 5 с рабочей камерой 1, ресивер 6, подключенный с помощью управляемого перепускного клапана 7 к магистрали 5, управляемый клапан 8 разгерметизации для соединения камеры 1 с атмосферой 9, блок 10 управления, датчик 11 вакуума, подключенный к рабочей камере 1, и средство герметизации пакета, включающее пневматический привод 12, опорную планку 13, установленную на крышке 2 рабочей камеры 1, размещенную на штоке привода 12 запаечную планку 14, вдоль которой закреплены нагревательные элементы 15, например нихромовые проволока и полоса, соединенные с соответствующими выходами блока 10 управления. Привод 12 снабжен управляемым клапаном 16 для соединения подпоршневого пространства привода 12 с камерой 1 или с атмосферой. Планка 14 установлена на штоке пневматического привода 12. При этом планки 13 и 14 размещены таким образом, что обеспечивают возможность равномерного сжатия завариваемой части пакета при их совмещении.
Крышка 2 снабжена датчиком закрытия (на фиг.1 не показан).
Один вход блока 10 управления соединен с датчиком закрытия крышки камеры, другой вход соединен с датчиком 11 вакуума в камере, а управляющие выходы - с управляющими входами перепускного клапана 7 и клапана 8 разгерметизации, а также клапана 16.
Блок 10 управления выполнен с возможностью управления процессом вакуумной упаковки, режимами подключения ресивера к камере, а также с возможностью выбора оптимального режима для герметизации упаковки данного изделия в вакууме.
Способ реализуется с помощью устройства, представленного на фиг.1, следующим образом.
Натяжением пружины 3 крышка 2 устанавливается в крайнее верхнее положение, открывая свободный доступ в рабочую камеру 1. В исходном положении шток пневматического привода 12 с запаечной планкой 14 под собственным весом находится в нижнем положении, т.к. давления в подпоршневом и надпоршневом пространствах привода 12 равны.
На дно камеры 1 укладывают пакет с изделиями таким образом, чтобы его горловина находилась на запаечной планке 14. При этом давление в камере 1 и ресивере 6 равно атмосферному давлению. После закрытия крышки 2 камеры 1 включают вакуумный насос 4. Начинается первый цикл упаковки, происходящий в автоматическом режиме.
На этапе вакуумирования рабочей камеры клапаны 7 и 8 закрыты. Вакуумный насос 4 осуществляет откачку воздуха из камеры 1 до заданной величины разрежения воздуха. Контролируют величину разрежения воздуха в камере 1 с помощью датчика 11 вакуума. Показания датчика 11 считываются в блоке 10 управления, и при достижении значения вакуума, оптимального для упаковки данного изделия, блок 10 управления формирует сигнал, отключающий вакуумный насос 4.
При вакуумировании камеры 1 осуществляют удаление воздуха из камеры, а следовательно, и из внутренней полости пакета с изделием.
На этапе герметизации пакета вакуумный насос 4 выключен, клапаны 7 и 8 закрыты. Блок 10 управления переводит клапан 16 из нейтрального положения в рабочее, при котором подпоршневое пространство привода 12 соединяется с атмосферным давлением. За счет разницы давления в рабочей камере 1 и атмосферного давления поршень привода 12 перемещается вверх. При этом планки 13 и 14 средства герметизации пакета смыкаются. Блок 10 управления осуществляет подвод электроэнергии к нагревательным элементам 15 в течение заданного времени. Пластина нагревательного элемента 15 создает герметизирующий сварной шов на горловине пакета, а проволока отрезает оплавлением кромку пакета, т.е. создается двойной шов, запечатывающий изделие под вакуумом. Затем нагревательные элементы отключают и выдерживают заданное время на охлаждение для получения герметичного соединения. После чего блок 10 управления переводит клапан 16 в нейтральное положение, при этом подпоршневое пространство привода 12 соединяется с камерой 1. Давления в подпоршневом пространстве привода 12 и камере 1 выравниваются. При этом прижимное усилие привода 12 исчезает, и запаечная планка 14 опускается в нижнее положение под собственным весом, освобождая края запечатываемого пакета.
Работа нагревательного элемента 15 и пневматического привода 12 регулируется по определенной циклограмме с помощью блока 10 управления.
На этапе разгерметизации первого цикла сигнал с блока 10 управления открывает перепускной клапан 7. Из-за разницы давлений воздух из ресивера 6 устремляется в камеру 1. Клапан 7 подключает ресивер 6 к камере 1 на период времени, необходимый для выравнивания давлений в их емкостях. При этом клапан 8 закрыт. По истечении времени, необходимого для выравнивания давлений в камере 1 и ресивере 6, блок 10 управления закрывает клапан 7 и открывает клапан 8, соединяющий камеру 1 с атмосферой 9. Как только в камере 1 значение давления приблизится к атмосферному, крышка 2 камеры 1 автоматически поднимается силой подъемной пружины 4.
Время подключения ресивера 6 к камере 1 определяется для каждого цикла расчетным путем с учетом объемов камеры 1 и ресивера 6, а также величины переходного сечения магистрали 5, клапана 7 и показаний датчика 11 вакуума.
На этом этапе в ресивере 6 образуется разрежение воздуха.
Разгрузку вакуумной камеры 1 осуществляют вручную.
Таким образом, после уже первого цикла упаковки воздух в ресивере 6 будет разрежен.
При упаковке следующего изделия на дно камеры 1 таким же образом, как и в первом цикле, укладывают пакет с изделиями. При этом давление в камере 1 равно атмосферному давлению, а в ресивере 6 ниже атмосферного. После закрытия крышки 2 камеры 1 блок 10 управления формирует сигнал, открывающий клапан 7, при этом клапан 8 закрыт. Начинается второй цикл упаковки.
На этапе вакуумирования второго цикла блок 10 управления включает вакуумный насос 4. Из-за разницы давлений воздух из камеры 1 устремляется в ресивер 6. При этом клапан 7 подключает ресивер 6 к камере 1 на период времени, необходимый для выравнивания давлений в камере 1 и в ресивере 6. Таким образом, откачка воздуха из камеры 1 происходит не только за счет работы вакуумного насоса 4, но также за счет перемещения воздуха из камеры 1 в ресивер 6.
После выравнивания давлений в камере 1 и ресивере 6 блок 10 управления закрывает клапан 7. Откачку оставшегося в камере 1 воздуха до заданной величины разрежения осуществляет вакуумный насос 4. Датчик 11 вакуума контролирует величину разрежения воздуха в камере 1. Показания датчика 11 считываются в блоке 10 управления и при значении вакуума, близком к оптимальному для упаковки данного изделия, блок 10 управления формирует сигнал, отключающий вакуумный насос 4.
Следовательно, уже на втором цикле при равных объемах камеры 1 и ресивера 6 часть воздуха из рабочей камеры 1 удаляется за счет вакуума, накопленного в ресивере 6.
Этапы запечатывания пакета и разгерметизации камеры 1 второго цикла не отличаются от аналогичных этапов первого цикла упаковки.
Разгрузку вакуумной камеры 1 также осуществляют вручную.
Последующие циклы упаковки повторяют действия этапов второго цикла. Причем при увеличении количества повторяющихся циклов упаковки происходит процесс накапливания вакуума в ресивере 6. Следовательно, увеличивается и количество воздуха, удаляемого из камеры 1 в каждом цикле за счет вакуума, накопленного в ресивере 6.
Таким образом, за счет накопленного в ресивере 6 вакуума удается сократить время вакуумирования камеры 1 и общую длительность цикла.
Как показали проведенные исследования, при равных объемах камеры 1 и ресивера 6 уже на втором цикле упаковки до 25% воздуха, удаляемого из рабочей камеры 1, удаляется за счет накопленного в ресивере 6 вакуума. Это позволяет сократить время вакуумирования и общую длительность цикла вакуумной упаковки, а следовательно, повысить производительность способа вакуумной упаковки.
При повторяющихся циклах вакуумной упаковки до 33% объема воздуха камеры удаляется за счет накопленного в ресивере 6 вакуума.
При объеме ресивера 6 большем, чем объем камеры 1, для повышения производительности способа требуется соответственно большее количество циклов.
Поскольку в процессе герметизации пакета каждого цикла при работе привода 12 используют воздух из камеры 1, то возможно уменьшение вакуума в камере 1 на этом этапе, что может быть причиной повреждений пакета и самого изделия.
Возможен вариант выполнения способа, в котором для стабилизации вакуума заданной величины на этапе герметизации пакета с изделием дополнительно осуществляют контроль и регулирование вакуума в рабочей камере.
В устройстве для осуществления этого способа блок 10 управления выполнен с возможностью реализации дополнительной функции контроля и регулирования вакуума в рабочей камере 1.
Работа устройства отличается от работы предыдущей реализации устройства тем, что на этапе герметизации пакета вакуумный насос 4 не отключают, и он продолжает откачивать воздух из камеры 1. Показания датчика 11 считываются блоком 10 управления, и при превышении заданного уровня вакуума в камере 1 блок 10 управления формирует сигнал, открывающий перепускной клапан 7, и воздух из ресивера 6 устремляется в камеру 1 за счет разницы давлений в их емкостях. При снижении вакуума в камере 1 до заданного уровня блок 10 формирует сигнал, закрывающий клапан 7, и подачу воздуха из ресивера 6 прекращают. Очевидно, что вакуумный насос 4 должен быть выключен в случае, если воздух в ресивере 6 и камере 1 будет одинаково разрежен до заданной величины вакуума.
Это обеспечивает не только стабилизацию вакуума в рабочей камере 1, но и создает дополнительное разрежение в ресивере 4, которое используется на следующем цикле упаковки для уменьшения времени вакуумирования камеры 1.
Возможен вариант выполнения способа, в котором для повышения производительности осуществляют откачку воздуха из ресивера 6 с помощью вакуумного насоса на тех этапах цикла, где не требуется применение вакуумного насоса для откачки воздуха рабочей камеры 1.
Воздух из ресивера 6 откачивают во время закладки пакета с изделием в камеру 1 и/или извлечения упакованного изделия из камеры 1, и/или при герметизации пакета с изделием или разгерметизации камеры 1.
Предлагаемый вариант способа реализуется с помощью устройства вакуумной упаковки, представленной на фиг.2.
Устройство, изображенное на фиг.2, дополнительно содержит управляемый клапан 17, управляемый вход которого соединен с дополнительным выходом блока 10 управления. Камера 1 связана с вакуумным насосом 4 через дополнительный управляемый клапан 17, а с ресивером 6 - через последовательно соединенные клапан 17 и клапан 7. При этом блок 10 управления выполнен с возможностью управления вакуумным насосом, средством герметизации пакета с изделием и всеми клапанами.
Работа устройства отличается от работы устройства, изображенного на фиг.1, тем, что в указанные промежутки времени осуществляют откачку вакуумным насосом 4 воздуха из ресивера 6. При этом блок 10 управления формирует управляющие сигналы, которые закрывают клапан 17 и открывают клапан 7, подключая вакуумный насос 4 к ресиверу 6.
При реализации способа, в котором откачку воздуха из ресивера 6 осуществляют во время закладки пакета с изделием в камеру 1, уже на первом цикле упаковки возможно уменьшение времени вакуумирования за счет накопленного в ресивере 6 вакуума.
Это связано с тем, что после закладки пакета с изделием в камеру 1 воздух в ресивере 6 будет ниже атмосферного. Следовательно, на этапе вакуумирования камеры 1 до заданной величины вакуума уже на первом цикле упаковки сначала часть воздуха из камеры 1 удаляют в ресивер 6 за счет накопленного в нем вакуума, а оставшуюся часть откачивают вакуумным насосом 4.
Аналогичным образом дополнительная операция разрежения воздуха в ресивере 6 осуществляется и в другие указанные промежутки времени.
Это позволяет на первом цикле упаковки изделия накопить в ресивере 6 значительно более глубокий вакуум, по сравнению с предыдущей реализацией способа.
Как показали проведенные исследования, при равных объемах камеры 1 и ресивера 6 более 50% воздуха из вакуумной камеры удаляется за счет накопленного в ресивере 6 вакуума.
Для уменьшения износа вакуумного насоса, расхода электроэнергии и шумовой нагрузки на оператора при достижении предельного уровня разрежения, обеспечиваемого применяемым типом вакуумного насоса, целесообразно выключать вакуумный насос.
Предлагаемое устройство обслуживается одним оператором, имеет широкий диапазон переналадки на различные изделия, требующие вакуумной упаковки, в том числе и банкноты. Режимы технологических операций, их продолжительность и последовательность выставляют и точно выдерживают настройкой блока 10 управления.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ | 2021 |
|
RU2769778C1 |
СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ ПАКЕТА ДИСПЛЕЯ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМ ВЕЩЕСТВОМ | 1994 |
|
RU2090472C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ И ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ | 2007 |
|
RU2343381C2 |
ВАКУУМНО-УПАКОВОЧНАЯ МАШИНА | 2001 |
|
RU2195418C2 |
СТЕРИЛИЗАТОР | 1993 |
|
RU2073526C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ЗОЛОТОНОСНЫХ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД | 2018 |
|
RU2686976C1 |
СПОСОБ ВАКУУМИРОВАНИЯ СТАЛИ В КОВШЕ | 2008 |
|
RU2377097C1 |
СТЕРИЛИЗАЦИОННО-ДИСТИЛЛЯЦИОННАЯ УСТАНОВКА | 1993 |
|
RU2074003C1 |
СПОСОБ СУШКИ ТВЕРДОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И АППАРАТОВ | 2009 |
|
RU2381613C1 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ЗОЛОТОНОСНЫХ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД | 2019 |
|
RU2733878C1 |
Изобретение относится к способам и средствам для упаковки изделий в герметичные пакеты в камерах под вакуумом. На первом и последующих циклах упаковки на этапе разгерметизации камеры воздух в камеру подают сначала из ресивера, а потом соединяют камеру с атмосферой. На втором и последующих циклах на этапе вакуумирования до заданной величины вакуума сначала часть воздуха из камеры удаляют в ресивер за счет накопленного в нем вакуума, а оставшуюся часть откачивают с помощью вакуумного насоса. Для создания в ресивере более глубокого вакуума воздух из ресивера откачивают с помощью вакуумного насоса на тех этапах цикла упаковки, где не требуется применение вакуумного насоса для вакуумирования рабочей камеры. Способ осуществляется с помощью устройства, дополнительно включающего ресивер. Рабочая камера связана с ресивером через управляемый перепускной клапан, а с атмосферой - через управляемый клапан разгерметизации. Управляющие входы клапанов подключены к соответствующим выходам блока управления, выполненного с возможностью управления вакуумным насосом, средством герметизации пакета и клапанами. Рабочая камера связана с вакуумным насосом магистралью. При этом ресивер подключен к магистрали с помощью перепускного клапана, а атмосфера - с помощью клапана разгерметизации. Устройство содержит дополнительный управляемый клапан, включенный в магистраль соединения камеры с вакуумным насосом и перепускным клапаном. Блок управления дополнительно включает функцию управления дополнительным клапаном. Техническим результатом является повышение производительности за счет сокращения времени вакуумирования и общей длительности упаковки изделия каждого последующего цикла упаковки. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.
ВАКУУМНО-УПАКОВОЧНАЯ МАШИНА | 1995 |
|
RU2080273C1 |
JP 4339723 A, 26.11.1992 | |||
JP 2003011924 A, 15.01.2003 | |||
Способ возведения здания из монолитного железобетона в подъемно-переставной опалубке и устройство для его осуществления | 1985 |
|
SU1361277A1 |
US 4351373 A, 28.09.1982. |
Авторы
Даты
2009-02-27—Публикация
2007-03-26—Подача