РАЗДАТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАШИНЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ ЖИДКИМ ПРОДУКТОМ Российский патент 2016 года по МПК B07C3/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к раздаточному устройству для машины, предназначенной для наполнения жидким продуктом.

Это изобретение применимо, в частности, к машинам для заполнения контейнеров жидкими и полужидкими продуктами, такими как, например, молоко, фруктовые соки, масло, мед, моющие средства и тому подобное.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известные наполнительные машины содержат поворотный конвейер карусельного типа, имеющий большое количество периферийных держателей для поддержки отдельных контейнеров, подлежащих заполнению.

Каждый держатель снабжен раздаточным устройством, предназначенным для заполнения соответствующего контейнера определенным количеством продукта из герметичной емкости.

Известные раздаточные устройства состоят из полого корпуса, проходящего вдоль вертикальной оси, клапана, установленного внутри корпуса, и исполнительного механизма, выполненного с возможностью перемещения клапана внутри корпуса.

Полый корпус раздаточного устройства частично ограничивает раздаточный трубопровод. Раздаточный трубопровод имеет впускное отверстие и выпускное отверстие для продукта. Из герметичной емкости продукт проходит через впускное отверстие в раздаточный трубопровод, а оттуда через выпускное отверстие - в заполняемые контейнеры.

Клапан обеспечивает возможность открытия и закрытия выпускного отверстия раздаточного трубопровода. А именно, исполнительный механизм управляет открытием и закрытием выпускного отверстия путем перемещения клапана в осевом направлении.

Клапан исполнительного механизма изолирован от раздаточного трубопровода посредством гибкой мембраны. Более конкретно, мембрана соединяет клапан с полым корпусом раздаточного устройства, поскольку клапан сам проходит через мембрану.

Мембрана обеспечивает асептическую среду внутри раздаточного трубопровода, предохраняя продукт, предназначенный для заполнения контейнеров, от загрязнения внешними веществами из исполнительного механизма.

Во время открытия и закрытия выпускного отверстия раздаточного устройства при осевом перемещении клапана соединенная с ним мембрана подвергается воздействию постоянным силам сгибам и, следовательно, механическому напряжению. Кроме того, горячие и/или агрессивные жидкие вещества, которые проходят через раздаточный трубопровод, например, когда раздаточное устройство очищают, подвергают раздаточное устройство еще большим напряжениям.

Обычно мембрана проходит превентивное техническое обслуживание, поскольку она имеет ограниченный теоретический срок эксплуатации, соответствующий определенному числу рабочих циклов, как правило, указанных производителем. Тем не менее все напряжения, которым подвергается мембрана, могут привести к ее поломке еще до окончания срока эксплуатации, допуская контакт продукта с внешними загрязняющими веществами.

Поэтому важно быстро обнаружить поломку мембраны, так, чтобы качество наполняемого в контейнеры продукта сохранялось и гарантировалось для потребителя.

Одно известное решение для обнаружения поломки гибкой мембраны заключается в обеспечении герметичной камеры, примыкающей к мембране внутри корпуса раздаточного устройства, с соединительным трубопроводом, который обеспечивает сообщение герметичной камеры с внешней средой. Окно, выполненное на внешней стенке раздаточного устройства, обеспечивает возможность визуального осмотра соединительного трубопровода. Наличие продукта в трубопроводе показывает, что мембрана не работает, поскольку допускает попадание продукта в примыкающую к ней герметичную камеру, а оттуда в соединительный трубопровод, сообщающийся со смотровым окном.

Визуальный осмотр выполняется оператором, который, после обнаружения продукта в трубопроводе, должен остановить машину для наполнения и осуществить соответствующее техническое обслуживание.

Визуальный осмотр может осуществляться с некоторой задержкой, после того как мембрана действительно была повреждена, что делает эту систему обнаружения ненадежной.

Кроме того, к расходам на техническое обслуживание и ремонт машины прибавляются расходы непроизводственной деятельности из-за простоя машины, необходимого для выполнения технического обслуживания и ремонта.

В других известных решениях имеются датчики для автоматического обнаружения поврежденных мембран. Эти датчики соединены с системой управления, которая обменивается данными с машиной для наполнения таким образом, чтобы остановить машину для наполнения сразу после обнаружения поврежденной мембраны, обеспечивая, тем самым, возможность оператору выполнять необходимое техническое обслуживание и ремонт.

Системы с автоматическими датчиками являются более надежными, чем те, которые зависят от визуального осмотра, но и они также вызывают простой машины на техническое обслуживание раздаточного устройства, что приводит к расходам, возникающим по причине непроизводственной деятельности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание раздаточного устройства для машины, предназначенной для наполнения жидким продуктом, которое устраняет вышеупомянутые недостатки известного уровня техники.

Более конкретно, целью изобретения является создание раздаточного устройства, содержащего датчики для автоматического обнаружения поврежденных мембран, что обеспечивает возможность остановки только раздаточного устройства с поврежденной мембраной, а не всей машины для наполнения, обеспечивая возможность работы указанной машины при частичной мощности.

Другой целью изобретения является создание раздаточного устройства, содержащего датчик обнаружения поврежденной мембраны, который является надежным, простым в создании при минимальных затратах.

Таким образом, данное изобретение предоставляет раздаточное устройство машины для наполнения жидким продуктом, выполненное в соответствии с одним или несколькими пунктами формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже изобретение описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют предпочтительный вариант выполнения и на которых:

Фиг.1 представляет собой вид сбоку раздаточного устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, при нормальных условиях эксплуатации;

Фиг.2 представляет собой вид сбоку раздаточного устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, в условиях поврежденной мембраны;

Фиг.3 представляет собой вид сбоку в увеличенном масштабе раздаточного устройства, изображенного на Фиг.2;

Фиг.4 представляет собой вид спереди в разрезе части раздаточного устройства, изображенной на Фиг.3.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг.1 и 2 номер позиции 1 обозначает раздаточное устройство для машины для наполнения жидким продуктом, содержащей несколько дозирующих устройств 1, выполненных в соответствии с изобретением.

Раздаточное устройство 1 содержит раздаточный трубопровод 2, проходящий вдоль вертикальной оси А, и клапан 3, проходящий коаксиально оси А. Исполнительный механизм 4 перемещает клапан 3 вдоль оси А.

Кроме того, каждое устройство 1 для машины для наполнения, которое не изображено, но описано в европейском патентном документе ЕР 1731478, включено в настоящий документ посредством ссылки для полноты описания, содержит собственное управляющее устройство 5.

Раздаточный трубопровод 2 имеет впускное отверстие 6 для продукта 7, выполненное с одной стороны трубопровода 2. Впускное отверстие 6 соединено с выпускным трубопроводом (не изображен) герметичной емкости (также не изображена) для продукта 7. Как выпускной трубопровод, так и герметичная емкость проиллюстрированы и описаны в европейском патентном документе ЕР 1731478.

Раздаточный трубопровод 2 также имеет выпускное отверстие 8 для продукта 7. Отверстие 8 расположено в нижней части трубопровода 2.

Клапан 3 содержит шток 9, который расположен коаксиально оси А.

Исполнительный механизм 4 выполнен с возможностью перемещения клапана 3 вдоль оси из закрытого положения, в котором выпускное отверстие 8 закрыто, в открытое положение, в котором выпускное отверстие 8 открыто, и наоборот. Более конкретно, исполнительный механизм 4 воздействует на шток 9 клапана 3.

Клапан 3 и внутренняя поверхность трубопровода 2 выполнены таким образом, чтобы придавать продукту 7, протекающему через выпускное отверстие 8, определенные свойства формы, скорости и давления.

Исполнительный механизм 4 ограничен верхним элементом 10 и нижним элементом 11. Верхний элемент 10 и нижний элемент 11 расположены друг над другом и соединены крепежным средством 12. Кроме того, исполнительный механизм 4 прикреплен к трубопроводу 2 с помощью крепежного средства 12.

Гибкая мембрана 13 отделяет трубопровод 2 от исполнительного механизма 4. Более конкретно, гибкая мембрана 13 расположена между раздаточным трубопроводом 2 и нижним элементом 11.

Мембрана 13 соединена со штоком 9 клапана 3. Шток 9 проходит через центральную часть той же самой мембраны 13.

Исполнительный механизм 4 и гибкая мембрана 13 ограничивают герметичную камеру 14. Герметичная камера 14 находится внутри нижнего элемента 11 и ограничена мембраной 13, штоком 9 и уплотнительными элементами 15, расположенными между штоком 9 и нижним элементом 11.

Раздаточное устройство 1 содержит датчик 16 для обнаружения наличия продукта 7 внутри герметичной камеры 14. Датчик 16, таким образом, показывает, когда гибкая мембрана 13 повреждена.

Датчик 16 соединен с управляющим устройством 5 каждого раздаточного устройства 1 таким образом, чтобы остановить раздачу продукта 7 из раздаточного устройства 1, гибкая мембрана 13 которого повреждена.

Датчик 16 для обнаружения наличия продукта 7 содержит плавающий элемент 17 внутри корпуса 18, который сообщается с герметичной камерой 14. Датчик 16 также содержит контактный элемент 19, который сообщается с герметичной камерой 14. Более конкретно, контактный элемент 19 частично вставлен в корпус 18. На Фиг.1 и 2 контактный элемент 19 проходит через верхний элемент 10 и нижний элемент 11, а затем в корпус 18.

Предпочтительно, контактный элемент 19 представляет собой электрический проводник и изолирован от верхнего элемента 10 и от нижнего элемента 11 изолирующим материалом 22. Контактный элемент 19 является частью электрической цепи и соединен с управляющим устройством 5.

Как показано на Фиг.3, на внешней стенке нижнего элемента 11 предусмотрено окно 20, которое обеспечивает сообщение корпуса 18 с наружной частью раздаточного устройства 1. Окно 20 закрыто листом 21 из прозрачного материала, обеспечивая возможность визуального осмотра корпуса 18 с плавающим элементом 17 внутри него.

Уплотнение 21а, расположенное между листом 21 и нижним элементом 11, создает герметичную среду внутри камеры 14 и, следовательно, в корпусе 18. В сущности, корпус 18 образует единую целую часть камеры 14.

Плавающий элемент 17 называется так, поскольку его плотность меньше плотности продукта 7. В проиллюстрированном варианте выполнения плавающий элемент 17 имеет цилиндрическую форму и может быть внутри полым. Предпочтительно, чтобы плавающий элемент 17 был выполнен из проводящего материала, такого как, например, алюминий. В других, не показанных, вариантах выполнения плавающий элемент 17 может иметь любую форму и быть изготовлен из любого материала, даже непроводящего.

Верхний элемент 10 и нижний элемент 11 выполнены таким образом, что образована камера 23, когда они соединены друг с другом. Упругодеформируемая перегородка 24 расположена между верхним элементом 10 и нижним элементом 11 таким образом, чтобы разделять камеру 23 на первую камеру 25 и вторую камеру 26 с переменным объемом. Верхний конец 9а штока 9 соединен с центральной частью перегородки 24. Таким образом, деформация перегородки 24 вызывает перемещение клапана 3 вдоль оси, открывая и закрывая, тем самым, выпускное отверстие 8. Следовательно, осевое перемещение штока 9 вызывает деформацию соединенной с ним гибкой мембраны 13.

Винтовая пружина 27 сжатия намотана вокруг верхнего конца 9а штока 9 и поддерживает клапан 3 в закрытом положении, как показано на Фиг.1.

Вторая камера 26 соединена посредством вспомогательного трубопровода (не показан) с емкостью 28 для сжатой жидкости, показанной на Фиг.1 и 2.

Управляющее устройство 5 регулирует и управляет исполнительным механизмом 4. Более конкретно, управляющее устройство 5 управляет емкостью 28 для сжатой жидкости путем регулирования потока текучей среды во вторую камеру 26 и из нее.

Поток текучей среды, под давлением проходящий во вторую камеру 26, приводит к расширению последней относительно первой камеры 25. Таким образом, деформация перегородки 24 преодолевает силу сжатия спиральной пружины 27, в результате чего клапан 3 перемещается из положения, в котором выпускное отверстие 8 закрыто, в положение, в котором выпускное отверстие 8 открыто.

Поток текучей среды под давлением, выходящий из второй камеры 26, приводит к сжатию последней относительно первой камеры 25. Таким образом, деформация перегородки 24 в комбинации с силой сжатия спиральной пружины 27 приводит к перемещению клапана 3 в положение, в котором выпускное отверстие 8 закрыто. Более конкретно, управляющее устройство 5 управляет исполнительным механизмом 4 таким образом, чтобы перемещать клапан 3 в положение, в котором выпускное отверстие 8 закрыто, как только контейнеры (не показаны) были наполнены заданным количеством продукта 7.

При нормальных условиях работы устройства 1 плавающий элемент 17 датчика 16 остается в первом, не рабочем положении, как показано на Фиг.1.

В первом, не рабочем положении, плавающий элемент 17 не работает совместно с контактным элементом 19. В действительности, когда клапан 3 находится в закрытом положении, гибкая мембрана 13 предотвращает протекание продукта 7, находящегося внутри трубопровода 2, в герметичную камеру 14 и, следовательно, взаимодействие с плавающим элементом 17.

Когда мембрана устройства 1 повреждается, плавающий элемент 17 датчика 16 перемещается из первого, не рабочего положения, во второе, рабочее положение.

Фактически, когда клапан 3 находится в закрытом положении, поврежденная гибкая мембрана 13 обеспечивает возможность просачивания продукта 7 в камеру 14 и, следовательно, в корпус 18. На этом этапе плавающий элемент 17 входит в контакт с продуктом 7, который с направленной вертикально силой воздействует на плавающий элемент 17 в направлении, указанном на Фиг.3 стрелкой F. Когда толкающее действие продукта 7 больше, чем сила веса плавающего элемента 17, последний имеет тенденцию подниматься к поверхности продукта 7 и оставаться там в плавающем положении. В этом положении плавающий элемент 17 входит в контакт с контактным элементом 19 и частично с верхней и/или боковой стенкой корпуса 18 (см. Фиг.4).

Таким образом, плавающий элемент 17 проходит от первого, не рабочего положения, где он не действует совместно с контактным элементом 19, во второе, рабочее положение, где он действует совместно с контактным элементом 19. В описанном варианте выполнения плавающий элемент 17 входит в электрическое соединение с контактным элементом 19. Следует отметить, что в данном описанном и проиллюстрированном варианте выполнения (в частности, на Фиг.3 и 4), плавающий элемент 17, который входит в контакт с элементом 19, должен одновременно входить в контакт с местом на верхней и/или боковой стенке корпуса 18 таким образом, чтобы электрическая цепь замыкалась с нижним элементом 11. Замыкание цепи фиксируется управляющим устройством 5. В другом варианте выполнения совместное действие плавающего элемента 17 и контактного элемента 19 может быть механического типа, то есть плавающий элемент 17 может оказывать небольшое давление на контактный элемент 19, а последний замыкает электрическую цепь.

Во втором, рабочем положении плавающий элемент 17 приводит в действие датчик 16 для обнаружения наличия продукта 7. Датчик 16 затем посылает сигнал в управляющее устройство 5 для переключения клапана 3 в положение, в котором он закрывает выпускное отверстие 8.

Управляющее устройство 5 управляет исполнительным механизмом 4 для того, чтобы удерживать клапан 3 в положении, в котором он закрывает выпускное отверстие 8, на все время проведения технического обслуживания устройства 1, для замены поврежденной гибкой мембраны 13. Тем временем наполнительная машина (не показана) может продолжать работать, хотя и с неполной производительностью, поскольку другие раздаточные устройства 1, которыми она оснащена, продолжают работать в нормальном режиме. Визуальный контроль через окно 21 показывает, какое из раздаточных устройств 1 имеет продукт 7 внутри герметичной камеры 14.

Раздаточное устройство 1, как описано и проиллюстрировано, содержит датчик 16 для обнаружения поврежденной гибкой мембраны 13, соединенный непосредственно с управляющим устройством 5 каждого раздаточного устройства 1 так, что, когда гибкая мембрана 13 раздаточного устройства 1 повреждается, можно остановить только это раздаточное устройство, а не всю наполнительную машину. Это означает, что техническое обслуживание наполнительной машины может быть запланировано, и в то же время эта машина может продолжать работать с пониженной производительностью, гарантируя качество продукта, подаваемого в контейнеры, и ограничивая, тем самым, время простоя машины и, следовательно, расходы, связанные с непроизводственной деятельностью. Фактически, на выпускном конце машины может быть предусмотрено приспособление для определения полных контейнеров и приспособление для отбраковки контейнеров, которые являются пустыми, поскольку они расположены под раздаточным устройством или устройствами с поврежденной мембраной и, следовательно, не работают.

Одно преимущество описанного выше устройства 1 заключается в том, что оно снижает затраты на установку датчика 16, по сравнению с датчиками для обнаружения поврежденной мембраны предшествующего уровня техники. В сущности, датчик 16 наличия продукта 7 не требует дополнительных электрических и/или электронных соединений к дополнительной системе управления машиной для наполнения, так как датчик 16 соединен непосредственно с управляющим устройством 5.

Другое преимущество описанного выше устройства 1 заключается в том, что его проще изготовлять и оно дешевле, по сравнению с устройствами предшествующего уровня техники.

Следует отметить, что устройство 1, описанное в настоящем документе, обеспечивает возможность обнаружения наличия жидкостей в герметичной камере 14, независимо от того, являются ли жидкости продуктами, наполняемыми в контейнеры, или продуктами, используемыми для очистки.

Кроме того, следует также отметить, что, если соответствующие жидкие продукты имеют относительно высокую электропроводность, это может оказаться достаточным для контактного элемента 19, чтобы просто коснуться продукта 7, который достигает камеры 14.

Контактный элемент 19, который всегда находится под напряжением, независимо от используемого варианта выполнения, посылает сигнал в управляющее устройство 5, когда он вступает в контакт с продуктом 7, в результате чего электрическая цепь с нижним элементом 11 замыкается.

Описано раздаточное устройство для машины, предназначенной для наполнения жидким продуктом и содержащей несколько таких раздаточных устройств (1). Каждое раздаточное устройство (1) содержит раздаточный трубопровод (2), имеющий выпускное отверстие (8) для продукта (7), клапан (3) для выпускного отверстия (8), исполнительный механизм (4), выполненный с возможностью перемещения клапана (3) выпускного отверстия (8) из закрытого положения в открытое положение и обратно, гибкую мембрану (13), отделяющую раздаточный трубопровод (2) от исполнительного механизма (4), и датчик (16) для обнаружения наличия продукта (7), указывающий, когда гибкая мембрана (13) повреждена, и соединенный с управляющим устройством (5), причем каждое раздаточное устройство (1) выполнено с обеспечением остановки раздачи продукта (7) из раздаточного устройства (1) при повреждении гибкой мембраны этого устройства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Раздаточное устройство для наполнительной машины, предназначенной для наполнения жидким продуктом и содержащей несколько таких раздаточных устройств, содержащее:
раздаточный трубопровод, проходящий вдоль вертикальной оси (А) и имеющий выпускное отверстие для продукта,
клапан для выпускного отверстия, расположенный коаксиально с указанной осью,
исполнительный механизм, выполненный с возможностью перемещения клапана вдоль указанной оси из закрытого положения, в котором выпускное отверстие закрыто, в открытое положение, в котором выпускное отверстие открыто, и обратно,
гибкую мембрану, отделяющую раздаточный трубопровод от исполнительного механизма, причем исполнительный механизм и гибкая мембрана ограничивают герметичную камеру, причем гибкая мембрана предотвращает протекание продукта, находящегося внутри трубопровода, в герметичную камеру,
датчик, предназначенный для обнаружения наличия продукта внутри герметичной камеры при повреждении гибкой мембраны и показывающий, когда гибкая мембрана повреждена,
управляющее устройство,
отличающееся тем, что указанный датчик соединен с управляющим устройством с обеспечением остановки раздачи продукта из раздаточного устройства при повреждении гибкой мембраны этого устройства.
при этом датчик содержит плавающий элемент внутри корпуса, сообщающегося с герметичной камерой, причем гибкая мембрана предотвращает взаимодействие продукта, находящегося внутри трубопровода, с плавающим элементом.

2. Раздаточное устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик для обнаружения наличия продукта содержит контактный элемент, сообщающийся с герметичной камерой.

3. Раздаточное устройство по п. 2, отличающееся тем, что плавающий элемент перемещается из первого, не рабочего положения, в котором
плавающий элемент не действует совместно с контактным элементом, во второе, рабочее положение, в котором плавающий элемент действует совместно с контактным элементом.

4. Раздаточное устройство по п. 3, отличающееся тем, что плавающий элемент во втором, рабочем, положении приводит в действие датчик для обнаружения наличия продукта.

5. Раздаточное устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик для обнаружения наличия продукта отправляет сигнал на управляющее устройство для переключения клапана в положение, в котором он закрывает выпускное отверстие.

6. Раздаточное устройство по п. 1, отличающееся тем, что плотность плавающего элемента меньше, чем плотность продукта.

7. Наполнительная машина, содержащая несколько раздаточных устройств для раздачи продукта, выполненных по п. 1.