Установка получения охлаждающих блоков, состоящих из оболочки из пористого материала и содержащих массу сухого льда, заключенного и удерживаемого внутри оболочки - RU2561746C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к области устройств для упаковки сухого льда (твердой углекислоты) в пластмассовую пленку.

Известно, что замороженным, глубоко замороженным или даже свежим продуктам, в частности продуктам питания, которые должны храниться при контролируемой температуре от +2°С до -20°С, или даже более низкой, без разрыва в их холодильной цепи, начиная с момента времени, когда они охлаждаются, замораживаются или глубоко замораживаются, и до момента их использования, требуются склады, средства для транспортировки и хранения, которые укомплектованы холодильными установками, которые в настоящее время обычно являются электрическими. Однако во многих случаях невозможно транспортировать продукты, не вынимая их из холодильных установок, в которых они хранятся, и, таким образом, высоки риски повышения температуры, особенно в том случае, если климатические условия являются неблагоприятными. Для того чтобы избежать подобного повышения температуры во время транспортировки продуктов, является общепринятой практикой помещать такие продукты в среду, которая поддерживается в изотермической камере при контролируемой температуре. Регулирование температуры обеспечивают, например, путем медленной сублимации сухого льда, упакованного в мешки, изготовленные из перфорированной пластмассовой пленки. Сухой лед является относительно недорогим продуктом, который имеет выгодную охлаждающую способность 573 кДж/кг льда. Его температура около -80°С обеспечивает сохранение продукта холодным в течение относительно длительных промежутков времени.

В качестве иллюстрации может быть приведена ссылка на документ ЕР-1186842, в котором описано устройство автоматической и непрерывной упаковки сухого льда в пластмассовую пленку.

Также можно привести ссылку на документы FR-2604243 или ЕР-823600, или даже на US-5271233, в которых описаны охлаждающие блоки, содержащие массу сухого льда.

Можно привести ссылку также на документ ЕР-1090259, в котором описаны способ и установка получения охлаждающих блоков, состоящих из оболочки из пористого материала (способного выдерживать низкие температуры ниже градуса Цельсия) и содержащих массу сухого льда, заключенного и удерживаемого в оболочке, причем оболочка выполнена из материала, обладающего, как указано в данном документе, «воздухопроницаемостью между 100 и 500 м³/м²/мин при давлении воздуха порядка 196 Па», например, из нетканого полипропилена.

Поэтому машина для ручного наполнения пакетов является частью оборудования, позволяющего из источника жидкого CO₂ вырабатывать за счет расширения сухой лед непосредственно в пакетах (мешках) из пористого материала (обычно нетканого полипропилена). Количество льда может быть отрегулировано в соответствии с используемым временем впрыскивания и в зависимости от давления подачи жидкого CO₂. Доступному на рынке оборудованию обычно приписывается возможность одновременного наполнения нескольких пакетов.

Инжекторы, установленные на имеющихся машинах для ручного наполнения пакетов, обычно выполнены из перфорированных труб.

В качестве примера, как схематично проиллюстрировано на приложенной фигуре 1, относящейся к уровню техники, питающая труба, соединенная в своей расположенной выше по потоку части с источником жидкого СО₂, снабжает комплект из инжекционных трубок, каждая из которых находится напротив той ячейки, в которой будет располагаться подлежащий наполнению пакет, при этом каждая трубка соединена в своей расположенной выше по потоку части с электроклапаном (непосредственно или же через промежуточные трубки, к которым они приварены или припаяны).

Вдоль длины каждой инжекционной трубки проделано инжекционное отверстие, и поэтому необходимо помнить, что для того чтобы изменить интенсивность инжекционной подачи, было необходимо удалить одну или более из инжекционных трубок и изменить (заново обработать на станке) инжекционное отверстие, что представляет собой сложное задание и предполагает малую эксплуатационную гибкость.

С другой стороны, эта конфигурация по уровню техники обеспечивает великолепную жесткость, то, что необходимо для удобного введения и изъятия пакетов.

Поэтому одна из целей настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить новую установку, позволяющую усовершенствовать этот вопрос эксплуатационной гибкости и, в частности, достичь большей простоты, с которой могут быть изменены отверстия подачи, чтобы отвечать потребностям на площадке пользователя (площадке, где наполняют пакеты), для того чтобы изменить расход подачи.

Как это будет видно более подробно ниже, предложенная в настоящем изобретении установка характеризуется по существу тем, что содержит:

- комплект из по меньшей мере двух ячеек, каждая из которых способна вмещать в себя и удержать подлежащий наполнению пакет;

- питающую трубу, соединенную в своей расположенной выше по потоку части с источником жидкого СО₂;

- комплект из по меньшей мере двух инжекционных трубок, каждая из которых расположена напротив той ячейки, в которой будет располагаться подлежащий наполнению пакет, причем каждая из трубок соединена в своей расположенной выше по потоку части с питающей трубой (предпочтительно через электроклапан, по одному электроклапану для каждой инжекционной трубки, причем электроклапан может быть соединен непосредственно или же через промежуточную трубу (называемую основной трубой), к которой механически прикреплена инжекционная трубка (например, путем сварки);

- каждая инжекционная трубка содержит в одном месте вдоль своей длины по меньшей мере одно инжекционное отверстие;

- конец каждой инжекционной трубки, противоположный питающей тубе, принимает вид заделанного конца в виде по существу закругленного наконечника;

- каждое инжекционное отверстие, находящееся на каждой инжекционной трубке, принимает вид резьбового отверстия с диаметром D, в которое может быть завинчено инжекционное сопло;

- каждое инжекционное сопло принимает вид по меньшей мере частично цилиндрической формы (на по меньшей мере части своей длины), которая является полой, полого цилиндра, наружный (резьбовой) диаметр которого равен упомянутому диаметру D (и поэтому совместимого с инжекционным отверстием в инжекционной трубке, к которой обсуждаемое сопло должно быть прикреплено) и внутренний диаметр d которого меньше, чем D, как это будет понятно.

После прочтения нижеследующего станет ясно, что:

- закругленный наконечник облегчает вставку инжекционной трубки в подлежащий наполнению пакет;

- инжекционные сопла имеют диаметр D, совместимый с диаметром инжекционного отверстия одной из инжекционных трубок установки, тогда как для заданного D может быть изготовлена целая группа инжекционных сопел с сильно изменяющимся внутренним диаметром d, что позволяет легко изменять расход подачи в соответствии с требованиями площадки пользователя, причем этого достаточно для того, чтобы вывинтить заданное сопло с заданным внутренним диаметром d₁, заменить на сопло другого диаметра d₂, который меньше или больше, причем замена является незамедлительной, без грубого вмешательства и, что лучше всего, без повторной обработки на станке.

- Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения каждая инжекционная трубка установки содержит только одно резьбовое инжекционное отверстие в некоторой точке вдоль своей длины, но несомненно возможно, не выходя каким-либо образом за объем изобретения, предусмотреть на одной или более из инжекционных трубок установки наличие нескольких резьбовых инжекционных отверстий на соответствующей инжекционной трубке или трубках.

Несомненно, конфигурация, при которой имеется только одно отверстие для каждой из инжекционных трубок, является в настоящее время предпочтительной для того, чтобы минимизировать риски забивания за счет образования льда, достигая этого путем обеспечения отличной «непрерывности текучей среды» между источником СО₂ и одним единственным отверстием на каждой инжекционной трубке, хотя другие ситуации и рабочие условия могли бы оправдать наличие одной или более инжекционных трубок с несколькими отверстиями, не приводя к риску забивания, например, для того, чтобы справиться с высокими пропускными способностями подачи.

- Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения все инжекционные трубки установки снабжены одним отверстием (или, при необходимости, несколькими), причем диаметр D является одним и тем же для всех отверстий инжекционных трубок.

Однако в данном случае также можно предусмотреть, не выходя за рамки изобретения, что одна или более инжекционных трубок установки могла бы иметь отверстие не с резьбовым диаметром D, а с резьбовым диаметром D', большим или меньшим, чем диаметр D, что могло бы сделать более легким приспособление к изменяющимся нуждам на площадке пользователя.

В качестве иллюстрации согласно одному из вариантов осуществления изобретения все резьбовые отверстия установки имеют диаметр D=8 мм, и при этом завинчиваемые сопла имеют, например, внутренний диаметр d=4 мм или 3 мм.

Однако согласно другому варианту осуществления изобретения одна или более из инжекционных трубок установки снабжена резьбовым инжекционным отверстием, диаметр которого составляет 8 мм, тогда как одна или более из инжекционных трубок установки снабжена резьбовым инжекционным отверстием, диаметр которого составляет не 8 мм, а 10 мм, что позволяет установить (завинтить) сопла с внутренним диаметром 5 или 6 мм.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения завинчиваемые инжекционные сопла принимают вид полого цилиндрического тела только вдоль части своей длины, тогда как на оставшейся части сопла (части, противоположной той части сопла, которую вставляют в соответствующее ей инжекционное отверстие) они принимают конически расширяющуюся форму, и эта расширяющаяся нижняя часть может быть снаружи гладкой (ровной) или нет, причем преимущество такой компоновки заключатся в том, что она ограничивает риски полного завинчивания внутрь резьбового инжекционного отверстия, что в дальнейшем могло бы создать трудности с изъятием сопла, когда придет время его сменить.

Поэтому настоящее изобретение относится к установке получения охлаждающих блоков, состоящих из оболочки из пористого материала и содержащих массу сухого льда, заключенного и удерживаемого в оболочке, причем установка содержит:

- комплект из по меньшей мере двух ячеек, каждая из которых способна вмещать в себя и удерживать подлежащую наполнению оболочку;

- питающую трубу, соединенную в своей расположенной выше по потоку части с источником жидкого СО₂,

- комплект из по меньшей мере двух инжекционных трубок, причем каждая инжекционная трубка расположена напротив той ячейки, в которой будет располагаться подлежащая наполнению оболочка, и при этом каждая инжекционная трубка соединена в своей расположенной выше по потоку части с питающей трубой, предпочтительно через электроклапан, непосредственно или же через промежуточную трубу, к которой механически прикреплена инжекционная трубка;

- каждая инжекционная трубка содержит в по меньшей мере одном месте вдоль своей длины инжекционное отверстие,

причем установка отличается тем, что:

i) конец каждой инжекционной трубки, противоположный электроклапану, принимает вид заделанного конца в виде по существу закругленного наконечника;

j) каждое инжекционное отверстие, имеющееся на инжекционной трубке, принимает вид резьбового отверстия заданного диаметра D, в которое может быть завинчено инжекционное сопло;

k) каждое инжекционное сопло принимает вид цилиндрического элемента на по меньшей мере части своей длины, полого цилиндра, наружный резьбовой диаметр которого равен диаметру D по меньшей мере одного из резьбовых отверстий по меньшей мере одной из инжекционных трубок и внутренний диаметр d которого меньше, чем D.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из нижеследующего описания, приведенного в качестве полностью не носящей ограничительного характера иллюстрации со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

- Фигура 1 представляет собой схематичное изображение машины для наполнения многочисленных пакетов согласно уровню техники, снабженной инжекционными трубками в каждом пакете (эта машина уже описана выше).

- Фигура 2 представляет собой схематичное изображение инжекционной трубки согласно изобретению, приспособленной к установке по фигуре 1.

- Фигура 3 иллюстрирует комплект инжекционных сопел согласно изобретению с наружным резьбовым диаметром D и с изменяющимся внутренним диаметром d (который меньше, чем D).

- Фигура 4 схематично и частично в разрезе иллюстрирует пример инжекционного сопла, которое имеет полое цилиндрическое тело только на части своей длины, тогда как на оставшейся части сопла (части сопла, противоположной части сопла, предназначенной входить в соответствующее ей инжекционное отверстие) оно принимает конически расширяющуюся форму.

На фигуре 2 приведено схематичное изображение в разрезе одного варианта реализации инжекционной трубки 10 согласно изобретению, приспособленной к установке по фигуре 1:

- ее заделанный наконечник 13 имеет по существу закругленную форму;

- наличие в одном месте вдоль инжекционной трубки (в данном случае в 85 мм от закругленного наконечника) единственного резьбового отверстия 12 заданного диаметра D (например, 8 мм), в которое может быть завинчено инжекционное сопло;

- это отверстие 12 находится в сообщении по текучей среде (внутренний канал 11) с электроклапаном, который соответствует этой инжекционной трубке и к которому она прикреплена (электроклапан не показан в целях ясности), например, путем сварки с промежуточным участком канала между инжекционной трубкой 10 и электроклапаном.

Согласно одному варианту реализации изобретения все инжекционные трубки машины для наполнения пакетов являются инжекционной трубкой по фигуре 2 (то есть имеют только по одному отверстию на каждую инжекционную трубку, все отверстия инжекционных трубок имеют один и тот же резьбовой диаметр D).

Конкретнее, на фигуре 3 приведен лучший вид комплекта инжекционных сопел согласно изобретению, завинчиваемых в инжекционные отверстия инжекционных трубок машины для наполнения пакетов, причем эти сопла с резьбовым наружным диаметром D (здесь - 8 мм) и изменяющимся внутренним диаметром d (например, 4 мм, 3 мм, 2 мм или, например, с шагом 0,1 мм, и т.п.), могут быть завинчены в отверстие 12 каждой инжекционной трубки легко и быстро.

Необходимо ли доказывать что, чтобы соответствовать нуждам площадки пользователя, изменить скорость инжекционной подачи, все что тогда требуется - это замена сопла из комплекта показанных здесь сопел и, следовательно, диаметра инжекционной струи внутрь пакета, и это может быть сделано безотлагательно, без излишнего вмешательства, без сварки и т.д., и это может быть сделано только для одной или нескольких инжекционных трубок машины для наполнения пакетов.

Можно отметить, что очень предпочтительно иметь в наличии комплект сопел с шагом в 0,1 или 0,2 мм, потому что эта конфигурация делает более легким производство того же самого количества льда для каждой инжекционной трубки (различия связаны с падениями давления между запитываемой 1-ой инжекционной трубкой и следующими за ней), причем это делается путем очень тонкой регулировки внутреннего диаметра сопел, соединенных с той или иной из инжекционных трубок. Это будет проиллюстрировано далее в настоящей заявке).

Если завинчиваемые инжекционные сопла по фигуре 3 принимают вид полого цилиндрического тела по всей своей длине, как упомянуто ранее, то будет предпочтительным иметь в наличии сопла, которые на части своей длины имеют эту полую цилиндрическую форму, но расширяются вниз на оставшейся части сопла, при этом эта расширяющаяся нижняя часть может быть гладкой (ровной) или нет, причем цель такой компоновки заключается в ограничении рисков полного завинчивания сопел внутрь резьбового отверстия, что в дальнейшем может создать трудности при изъятии сопла, когда подойдет время ее замены (фигура 4 внизу).

Изобретение проиллюстрировано ниже с помощью практических примеров осуществления изобретения, полученных при рабочих условиях, которые подробно описаны далее.

Использовалась установка представленного на фигуре 1 типа с пятью инжекционными трубками, причем каждая инжекционная трубка соответствует фигуре 2:

- диаметр D=8 мм;

- закругленный полусферический конец с диаметром 20 мм;

- диаметр канала 11=5 мм.

Наблюдаемый протокол был следующим:

- последовательность:

- подача давления на установку и продувка газом (чтобы очистить трубопроводы)

- охлаждение

- испытательный пробег (без пакета)

- регулировка сопел d (диаметр)

- регулировка времени инжекции

- инжекция

- взвешивание

- повторение испытаний

- испытанные параметры:

- работа: отсутствие забивания

- повторяемость испытаний

- влияние времени инжекции.

На основе заданного времени инжекции (50 с) осуществляют регулировку сопел для того, чтобы определить оптимальную конфигурацию для получения как можно более одинакового количества льда среди 5 пакетов.

Можно сделать следующие выводы:

- была обнаружена великолепная воспроизводимость результатов, полученных при следующей настройке в ходе повторения испытаний:

- давление выше по потоку: от 17 до 20 бар;

- внутренний диаметр d пяти сопел, завинченных в отверстие D каждой из пяти инжекционных трубок: соответственно 3,6 мм, 3,6 мм, 3,5 мм, 3,7 мм и 3,7 мм;

- масса льда, загруженного в каждый пакет в течение 50 секунд инжекции: соответственно 3780 г, 3800 г, 3890 г, 3830 г и 3720 г, что дает отклонение ±2% от среднего значения, что отмечалось (расход льда: примерно 4,6 кг/мин);

- также можно было начертить графики (для заданной регулировки сопел d, принятой в качестве оптимальной с точки зрения одинаковости наполнения по мешкам, как описано выше) количества загруженного льда как функции времени инжекции (например, с шагом от 5 до 10 секунд между временем в 20 секунд и временем инжекции в 50 секунд), что выразилось в прямой линии, причем характеристики этой прямой линии прекрасно повторяются в ходе повторения испытаний, представляя собой таким образом исключительно простой и практичный инструмент для упрощения в будущем задачи оператора;

- будет понято, без необходимости дополнительно подчеркивать здесь, что все эти испытания с заменой по желанию завинчиваемых сопел было так легко осуществить только благодаря конструкции машины согласно изобретению (инжекционные трубки, отверстия «D», завинчиваемые сопла «d» и т.д.), и тоже самое будет справедливо в отношении ежедневной задачи оператора на подобной машине согласно изобретению.

Реферат

Установка получения охлаждающих блоков содержит комплект из по меньшей мере двух ячеек, каждая из которых способна вмещать и удерживать подлежащую наполнению оболочку; питающую трубу, соединенную в своей расположенном выше по потоку части с источником жидкого СО, комплект из, по меньшей мере, двух инжекционных трубок. Каждая инжекционная трубка расположена напротив той ячейки, в которой будет располагаться подлежащая наполнению оболочка и соединена в своей расположенной выше по потоку части с питающей трубой. Каждая инжекционная трубка содержит инжекционное отверстие в, по меньшей мере, одном месте вдоль своей длины. Конец каждой инжекционной трубки, противоположный питающей трубе, принимает вид заделанного конца, в виде по существу закругленного наконечника. Каждое инжекционное отверстие инжекционной трубки принимает вид резьбового отверстия заданного диаметра D, в которое может быть завинчено инжекционное сопло. Установка содержит, по меньшей мере, два инжекционных сопла, каждое из которых принимает вид цилиндрического элемента на, по меньшей мере, части своей длины, полого цилиндра, наружный резьбовой диаметр которого равен диаметру D, по меньшей мере, одного из резьбовых отверстий, по меньшей мере, одной из инжекционных трубок и внутренний диаметр d которого меньше, чем D. Использование данного изобретения позволяет упростить изменение отверстия подачи жидкого СО. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула