ПАКУВАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ

Характерні конструктивні схеми пристроїв дозування і фасування в’язкої продукції

Сьогодні ще досить широко використовують жорстку споживчу тару для пакування в’язкої продукції. Здебільшого в таку тару фасують продукцію на машинах роторного типу. В основі таких машин є витратний резервуар, що обертасться, до днища якого прикріплено дозувальні пристрої. Транспортна система для тари побудована також за роторним принципом. Керування процесом формування дози і фасування продукції здійснюється механічними виконавчими механізмами під час руху ротора (каруселі).

На рис 3. 103 наведена схема поршневого дозувального пристрою машини для пакування згущеного молока в скляні або металеві банки. У даній пакувальній машині дозатора вмонтовано до днища витратного резервуару. Кількість дозувальних пристроїв у машині залежить від продуктивності і може бути 6, 9, 12 та ін.

Нарис. 3.103, апоказано положення, що відповідає періоду формування дози, тобто всмоктування рідини із резервуару в підпоршневий простір. У цей період голка 2, що виконує функцію клапана видачі продукції, знаходиться в крайньому нижньому положенні і закриває вихідний клапан. У цьому положенні клапан 3 нагнітання відкритий і в утворіений канал при русі поршня догори засмоктується рідина. У крайньому верхньому положенні поршня клапан 3 закриває центральний отвір тим самим завертається етап формування дози.

Рис. 3.103. Схема пристрою дозування в’язкої продукції машини для пакування згущеного молока в жорстку споживчу тару: а) формування дози продукції; б) фасування порції: 1 — витратний резервуар; 2 — голка; 3 — клапан нагнітання; 4 — поршень; 5—мірна ємність

При наявності споживчої тари під дозувальним пристроєм голка 2 піднімається догори, відкриваючи вихідний отвір, а поршень 4 починає переміщатися донизу. В крайньому нижньому положенні поршня голка 2 закриває вихідний отвір мірної місткості і поршень починає переміщуватися догори. В початковий момент переміщення поршня клапан нагнітання 3 закритий, тим самим створюються умови для розрідження повітря у підпоршневому просторі. При подальшому переміщенні поршня клапан 3 відкривається і продукція із витратного резервуару 1 через утворений канал під дією сил гравітації, стовпа рідини та різниці тисків у надрідинному просторі витратного резервуару і у підпоршневому просторі переміщається у мірну ємність 5.

В даному пристрої зворотно-поступальний рух робочих органів здійснюється відповідними важільно-кулачковими механізмами.

Дещо подібна компоновочна схема дозатора, витратного резервуару, транспортної системи у машин КН-ЗМ; Б4-КНП; ДНЗ; ДНЗ-1-125-1 та ін. виробництва AT «Барський машинобудівний завод».

На рис. 3.104 наведена розгорнута схема шестипозиційної пакувальної машини, за допомогою якої здійснюють пакування в’язкої продукції (ма­йонез, сметана) в жорстку споживчу тару, здебільшого у скляні банки.

У цій конструкції машини шість мірних циліндрів 4 закріплено до днища витратного резервуару. Вертикальний вал 1 обертає витратний резервуар 2 за допомогою муфти 3. Мірні циліндри 4 до днища витратного резервуару прикріплені болтами. Всередину циліндрів 4 встановлено поршні 5. Вертикальне переміщення поршнів здійснюється за допомогою штоків 6, на нижніх кінцях яких закріплені ролики 17, що котяться по нерухомих напрямних (копіри) 15, 15а і 156.

Днище витратного резервуару перекрито нерухомим золотником 7, який закриває чотири із шести отворів циліндрів. Зовнішній порожнистий вал 8 з’єднаний у верхній частині машини із її станиною, а в нижній — із золотником 7. Завдяки такому з’єднанню вала при обертанні витратного резервуару 2 золотник 7 залишається нерухомим. До корпусу кожного циліндра 4 закріплено за допомогою болтів корпус 9 циліндричного золотника 10, який має спеціальну виїмку. Золотник 10 може перекривати отвір циліндра 4, або залишати цей отвір відкритим, як показано для золотника 10а на правій частині рисунка. Перекриття отвору циліндра здійснюється за рахунок його з’єднання з бічним отвором у витратному резервуарі (положення золотника 10 на лівій частині рисунка).

У верхній частині циліндричного золотника 10 закріплено ролик 11, який під час обертання витратного резервуару котиться по нерухомій напрямній 12 і 12а.

В момент, коли на транспортній системі 13 знаходиться споживча тара 14, ролик 11 золотника 10а котиться і піднімається по напрямній 12а. У випадку, коли споживча тара відсутня, ролик 11 золотника 10 котиться по напрямній 12, при цьому продукція, що нагнітається поршнем 5, повертається назад у витратний резервуар.

Дію споживчої тари на циліндричний золотник 10 можна простежити по розгорнутій схемі машини. Вертикальне переміщення поршнів забезпечується профілем нижньої напрямної 15. При переміщенні

ролика 17 по напрямній 15а поршень 5 переміщається донизу, всмоктуючи продукцію із витратного резервуару в мірний циліндр 4, а при переміщенні по лінії 156 частину рідини можна повернути назад у витратний резервуар і тим самим здійснювати керування кількості рідини, що подається в тару. В момент, коли ролик 17 переміщається по напрямній 15в, поршень 5 нагнітає продукцію із мірного циліндра у споживчу тару або назад у витратний резервуар, залежно від положення золотника 10.

Над напрямною 12 розташований верхній робочий шлях 12а напрямної для роликів 11. Ролики 11 циліндричних золотників 10, обертаючись разом із витратним резервуаром, можуть попасти на верхню ділянку напрямної 12а тільки в тому випадку, коли прапорець 16 блокувального пристрою знаходиться в положенні, що зображене суцільною лінією. Якщо прапорець 16 прийме положення, яке показане штриховою лінією, то ролик 11 пройде по нижній ділянці напрямної і не підніме золотник

10. За цих умов золотник 10 перекриє вихідний отвір, з’єднає його з витратним резервуаром.

Прапорець 16 переміщається споживчою тарою, яка рухається разом із ротором за допомогою важільної системи.

При переміщенні поршня донизу внутрішня порожнина мірного циліндра з’єднана із витратним резервуаром через золотник 7, а при переміщенні догори — золотник 7 перешкоджає нагнітанню продукції безпосередньо із мірного циліндра 4 у витратний резервуар: при цьому продукція поступає тільки через циліндричний золотник 10.

За рахунок зміщення напрямної 12 відносно напрямної 15 можна змінювати кількість продукції, що подається в тару шляхом часткового повернення її назад у витратний резервуар.

За останні роки конструктивні виконання наведених вище дозувальних пристроїв суттєво модернізовані. Поряд із цим принцип формування дози і фасування продукції залишився таким же.

У пакувальних машинах з лінійною компоновкою транспортної системи дозатори встановлені нерухомо. Заповнення тари здійснюється під час вистою транспортної системи, а формування дози — під час її руху. Принциповими схемами дозувально-фасувальних пристроїв машин із лінійним компонуванням можуть бути конструкції пристроїв машин М6-ОРД, М6-АРД та ін., призначених для пакування сметани, майонезу в термоформовану полімерну тару (рис. 3. 105).

У таких машинах продукція здебільшого подається в мірну ємність дозаторамагістральнимтрубопроводом. Поршнідозування безпосередньо з’єднані із штоками пневмоциліндрів, за рахунок яких і здійснюють 202 зворотно-поступальний рух. Машини з лінійним компонуванням можуть мати одно - і дворядне розташування дозаторів. В ряду, залежно від продуктивності, ширини плівки, що використовується для виготовлення тари, величини дози, конфігурації тари, може бути розташовано два і більше дозаторів.

В дозаторах основними елементами клапана відсікання при всмоктуванні і нагнітанні продукції є гумова мембрана і гумові клапани (рис. 3. 106).

У процесі переміщення поршня мембрана то відкриває то закриває отвори подачі продукції в мірний циліндр, де і формується доза. За аналогією спрацьовують клапани видачі продукції. В ряді конструктивних виконань таких дозувальних пристроїв застосовують кранову запірну арматуру. Лінійне компонування пакувальної машини, в тому числі і дозаторів, широко застосовується у високопродуктивному обладнанні.

У пакувальному обладнанні з карусельною системою транспортування використовують поршневий дозатор, конструкція якого наведена на рис. 3. 107. Цей дозатор облаштований крановою і золотниковою запірною

Рис. 3.106. Принципова схема дозатора машини з лінійною компоновкою для пакування в ’язкої продукції в полімерну термоформовану тару: 1 —мірний циліндр; 2—поршень; 3 —магістральний трубопровід; 4—клапанна система; 5—пристрій для відсмоктування шпишків продукції із внутрішньої поверхні насадки

арматурою. Приводяться до руху поршень і кранова запірна арматура за допомогою пнемвоприводів. Такий дозатор працює наступним чином.

У початковий момент кінематичного циклу шток пневмоциліндра 8 знаходиться в крайньому нижньому положенні. При переміщенні штока пневмоциліндра догори разом із ним переміщується дозуючий поршень 4, що створює розрідження в порожнині дозувального циліндра 3. Продукція втягується в дозувальний циліндр 3 через трубопровід, що з’єднаний із бункером через фланець 2. Доза обмежується ходом поршня і площею поперечного перерізу дозувального циліндра. По завершенні переміщення поршня кран 6 перекриває канал подачі продукції в дозувальний циліндр. За наявності споживчої тари в комірці диска каруселі (визначається оптичними датчиками) здійснюється повернення крана на 100° і дозуючий поршень 4 витискає дозу продукції через золотник 7 у споживчу тару. Після того, як продукція перемістилась в тару, золотник 7 під дією пружини повертається у вихідне положення. Кран 6 повертається на заданий кут за допомогою пневмодвигуна. За рахунок зміщення в циклі початку переміщення поршня і крана здійснюється відсмоктування продукції із порожнини насадки, тим самим усувається явище краплеутворення.

Регулювання необхідної кількості дози здійснюється за допомогою рухомого упора, який переміщується за допомогою гвинта 9. Дозувальний

Рис. 3.107. Поршневий пристрій дозування: 1 — корпус; 2 — фланець; З — дозувапьний циліндр; 4 — поршень; 5 пневмодвигун; 6 — кран; 7 золотник; 8 — пневмоциліндр; 9 —регулювальний пристрій; 10 — опора

циліндр встановлюється в корпус 1. Дозувальний пристрій до станини

пакувальної машини кріпиться за допомогою опори 10.

В сучасних зразках дозувальних пристроїв досить часто застосовується конструктивна схема дозатора, що наведена на рис. 3. 108. Особливістю цієї конструкції є використання клапанної системи як на впускному, так і на випускному патрубках. Поряд із цим випускний патрубок спрацьовує від дії штока пневмоциліндра. Така схема передбачає застосування мікропроцесорної системи керування. Принцип роботи пристрою дозування наступний. В початковий момент поршень 3 знаходиться в крайньому верхньому положенні. За цих умов клапани впускний 7 і нагнітальний 11 притиснуті до корпусів, тим самим перекривають доступ продукції у продуктопровід 6. При втягуванні штока пневмоциліндра 4

Рис. 3.108. Поршневий дозатор із двома пневмоприводами: 1 — станина; 2 — мірний циліндр: 3 — поршень; 4 — пневмоциліндр; 5 — регулювальний гвинт; б — продуктопровід; 7 — корпус впускного клапана; 8 — впускний клапан; 9 — пружина; 10 — пневмоциліндр; 11 — шток типу нагнітального клапана; 12 — корпус нагнітального клапана; 13 — шланг; 14 — корпус транспортної системи; 15 — упор; 16 — шток; 17 — тара поршень 3 переміщається донизу, створюючи розрідження у мірному циліндрі, достатнє для подолання пружних сил пружини 9, тим самим клапан 8 припіднімається і відкривається канал для переміщення продукції у продуктопровід і у мірний циліндр. Шток пневмоциліндра 4 переміщається до моменту контакту штока 16 із упором 15. Розташування упора 15 відносно пневмоциліндра 4 регулюється упором 5. Таким чином шток пневмоциліндра 4 і відповідно поршень 3 перемістяться на відстань 1, що обумовлює величину дози продукції. По завершенню переміщення поршня пружина 9 притискає клапан 8, перекриваючи впускний

канал. За наявності в комірці транспортної системи 14 споживчої тари 17 спрацьовує пневмоциліндр 10, припіднімаючи клапан із штоком 11, тим самим відкривається канал на видачу продукції в споживчу тару 17. Одночасно із спрацюванням пневмоциліндра 10 спрацьовує пневмоциліндр 4, виштовхуючи поршнем продукцію із мірної камери. В момент, коли поршень знаходиться в крайньому верхньому положенні, шток 11 клапана видачі продукції переміщається донизу, виштовхуючи при цьому залишки продукції в корпусі клапана 12. Ця операція знімає в даному пристрої таке явище, як краплеутворення. Після чого цикл повторюється.

У високопродуктивних зразках обладнання і на впускному клапані встановлюється індивідуальний привід.

Оригінальні конструктивнірішенняпоршневихдозаторів представлені у зразках обладнання фірми NORDEN РАС MACHINERY АВ (Швеція) для пакування в’язкої продукції у туби (рис. 3. 109). Особливістю такої конструкції дозатора є забезпечення послідовного і повного заповнення туби продукцією із видаленням повітря та за потреби наповнення внутрішньої порожнини туби інертним газом.

В даному пристрої запірна арматура виконана у вигляді крана і клапана. Спрацьовує запірна арматура від індивідуальних приводів (пневмоциліндр, механічний копір). Облаштування робочих органів і запірної арматури індивідуальними приводами дає можливість повністю автоматизувати всі етапи дозування і фасування, а також за потреби керувати цими етапами. Поряд із цим для підвищення ефективності роботи дозувальних пристроїв потрібно правильно підібрати геометричні параметри дозатора та гідродинамічні режими переміщення в’язкої продукції по каналах дозувально-фасувального пристрою. Такі задачі є досить складними і в наближеному варіанті вирішуються за допомогою математичного моделювання із застосуванням методів скінчених елементів.