Способ заполнения контейнеров жидкостями и устройство для его осуществления - RU2043268C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу и устройству для заполнения упаковок, например пакетов, жидкостью, позволяющим предотвратить разбрызгивание заполняющей объем жидкости. В частности, предлагаемое изобретение относится к соплу, которое включает средство, предотвращающее вытекание избыточной жидкости в пакет или бутылку, и средство, позволяющее поддерживать выход сопла над уровнем жидкости в пакете или бутылке при наполнении, а также способу заполнения с помощью такого устройства пакетов и бутылок.

При заполнении контейнеров, представляющих собой мешки (пакеты), возникает ряд проблем. Одной из этих проблем является разбрызгивание жидкости при заполнении ею такого контейнера. Другой проблемой является каплеобразование и падение капель с сопла после того как контейнер уже заполнен. Такое разбрызгивание и каплеобразование приводят к загрязнению участка, по которому контейнер запечатывается. Излишнее разбрызгивание может также привести к тому, что количество жидкости в контейнере окажется меньше чем установлено. Когда контейнер представляет собой пакет, наиболее серьезной проблемой оказывается загрязнение участка запечатывания пакета. Эта проблема важна потому, что во многих случаях пакет изготавливают, а затем заполняют, причем именно в такой последовательности. Иными словами пакет изготавливают из листовой пленки и когда он выполнен имеющим запечатанную донную и боковые части, его передают на участок заполнения. После этого запечатывается верхняя часть.

Трудности возникают в случае, если участок, на котором образуется верхний соединительный шов, оказывается покрытым материалом, которым заполняют контейнер. Это может быть вызвано разбрызгиванием мощного потока подаваемой в пакет жидкости при его заполнении, а также каплями с сопла, образующимися после окончания процесса заполнения. В любом случае независимо от конкретной причины, из-за которой внутренняя часть пакета оказывается покрытой продуктом, представляющим собой его содержимое, такое загрязнение препятствует образованию надежного соединения, запечатывающего пакет. Поэтому целью изобретения является предотвращение разбрызгивания и каплеобразования на сопле после операции заполнения пакета.

Предлагаемое изобретение раскрывает способ и устройство для заполнения пакетов, представляющих собой контейнеры и, в частности, пакеты из гибкой пленки. Устройство представляет собой сопло, включающее удлиненный трубчатый элемент, в котором выполнено отверстие для периодической подачи жидкости. У верхнего конца предусмотрено устройство для подачи жидкости, а у нижнего конца по крайней мере одно экранное приспособление, обеспечивающее ламинарное течение жидкости и снижающее каплеобразование после прекращения потока подаваемой в пакет жидкости. У нижнего конца в том месте, где расположены один или более экранов, может быть предусмотрено отсасывающее устройство для отвода избыточного количества жидкости от места расположения экранов. Кроме того, весь удлиненный трубчатый элемент, включающий сопло, может перемещаться вверх по мере наполнения контейнера с тем, чтобы удерживать выходной конец сопла на заданном расстоянии над уровнем жидкости в контейнере и таким образом свести к минимуму удар жидкости при ее выбросе в пакет.

В соответствии с предлагаемым способом сопло вводят в пакет и открывают для подачи в него потока жидкости. Жидкость втекает в контейнер и последовательно сопло перемещают по направлению вверх для поддержания положения выхода сопла над уровнем жидкости в пакете при его заполнении. После того, как пакет заполнен, сопло закрывают и приводят в действие отсасывающее устройство для отбора избыточного количества жидкости из области расположения экранов, что позволяет предотвратить каплеобразование. После этого сопло готово к выполнению следующей операции заполнения.

При заполнении пакета сопло участвует в последовательности операций по его изготовлению и заполнению. При изготовлении пакета, когда образована донная часть и две стороны, пакет оказывается готовым для выполнения операции заполнения. При этом сопло располагается у донной части пакета. С помощью сопла в пакет подают заданное количество жидкости. При этом сопло постепенно поднимают, что позволяет удерживать его над уровнем жидкости, поступающей в пакет. Когда в пакет вытекает необходимое количество жидкости, поток прекращается и с помощью отсасывающего устройства излишняя жидкость, находящаяся в области одного или нескольких экранов на сопле удаляется с помощью эффекта всасывания. Таким образом предотвращается каплеобразование после прекращения подачи жидкости в пакет.

На фиг. 1 показано сечение сборки заполняющего сопла в закрытом положении; на фиг. 2 сечение сборки заполняющего сопла в открытом положении; на фиг. 3 сечение сборки заполняющего сопла, изображенной на фиг.1, по А-А; на фиг.4 заполняющее сопло вначале операции заполнения контейнера; на фиг.5 заполняющее сопло в контейнере, наполовину заполненном жидкостью; на фиг.6 заполняющее сопло в контейнере, полностью заполненном жидкостью.

На фиг.1 показано заполняющее сопло 10 в закрытом положении. В этом положении жидкость не может выходить через отверстие 23 сопла 10. Сопло состоит из корпуса 14, в который поступает жидкость по каналу 12 трубопровода 11. Жидкость поступает из патрубка 34 через отверстие 35. Трубопровод 11 предназначен также для поддержания сопла и его подъема и отпускания с помощью соответствующего устройства во время цикла заполнения контейнера. Трубопровод 11 соединен с корпусом 14 сопла резьбовым соединением 13. Трубопровод 15 в корпусе сопла служит для подачи жидкости в корпус клапана 16 и в область седла клапана 17 сопла. Жидкость проходит вокруг направляющей 26 стержня клапана 18 в область седла клапана 17. Нижняя часть стержня клапана упирается в клапанное седло, когда клапан находится в закрытом положении. В этом положении подача жидкости прерывается. В открытом положении, которое показано на фиг. 2, трубопровод 15 сообщается с камерой 21, при этом жидкость протекает из трубопровода 15 в камеру 21. В нижней части камеры 21 установлены один или более экранов 22, приспособленных для образования ламинарного потока подаваемой в пакет жидкости. После протекания через экран жидкость выходит из сопла через отверстие 23. С камерой 21 сообщаются один или более патрубков 20, предназначенных для удаления излишней жидкости из камеры 21 после прекращения подачи потока жидкости из трубопровода 15 в камеру 21. Жидкость удаляется под воздействием всасывающего эффекта, создаваемого патрубками 20.

Сопло 10 предпочтительно выполняется в виде электромеханического устройства, однако оно может быть и чисто механическим. Электромеханическое сопло срабатывает под воздействием магнитного поля, создаваемого катушкой 25, которая заставляет магнит 27 перемещаться вверх. Магнит представляет собой часть направляющей стержня клапана 26. Упоры 28 как и седло 18 служат для ограничения перемещения стержня клапана 17.

На фиг. 2 показано сопло в открытом положении. Стержень клапана смещен вниз, что позволяет жидкости протекать через патрубок 15 в камеру 21. Жидкость протекает через экран 22 и выходит через отверстие 23. Когда сопло вновь закрывается, в патрубках 20 происходит всасывание, что позволяет отвести излишнюю жидкость из камеры 21.

На фиг. 3 показаны корпус сопла 14, камера 21, стержень клапана 17 и всасывающие трубопроводы 20.

На фиг.4 и 6 показаны процесс заполнения контейнера жидкостью, подаваемой через сопло. На фиг.4 сопло 10 показано полностью погруженным в контейнер 30 в процессе подачи жидкости 21 в контейнер. Жидкость вытекает из сопла 10 в виде ламинарного потока. Ламинарный поток является результатом опускания жидкости через экран. На фиг.5 контейнер 30 показан наполовину заполненным жидкостью. Сопло 10 поднято таким образом, что отверстие 23 в сопле удерживается над уровнем жидкости 31 в контейнере. На фиг.6 контейнер 30 показан полностью заполненным жидкостью. Сопло расположено над уровнем жидкости и поток жидкости из сопла уже прекратился. В этой точке патрубки 20 осуществляют всасывание для удаления избыточной жидкости из нижней части сопла, т.е. из области расположения экрана или экранов.

Основная функция экрана или экранов 22 состоит в сообщении потоку жидкости, выходящему из сопла, ламинарных свойств, а также содействие в предотвращении каплеобразования на сопле, когда оно находится в закрытом состоянии. Экран может представлять собой единственный экранный элемент или целый набор экранных элементов, установленных последовательно. Предпочтительно использовать единственный экран, который предпочтительно должен иметь толщину 0,1-10 мм, предпочтительно 0,2-5 мм. Экран должен иметь затянутое сеткой отверстие 0,1-5 мм, предпочтительно 0,5-2,5 мм. Этот будет достаточно для образования ячеек, через которые жидкость будет вытекать практически ламинарным потоком.

Предпочтительно также, чтобы сопло имело диаметр, полностью заполняющий поперечное сечение контейнера, в который подается жидкость. В случае пакета это должно быть 60-90% его диаметра. Если контейнер представляет собой стеклянную банку, сопло должно перекрывать 60-90% ее горла. Больший диаметр сопла вызовет меньшее разбрызгивание, поскольку жидкость будет выбрасываться с меньшей скоростью. Кроме того, в этом случае уменьшается опасность образования сильно турбулентного потока. При этом разбрызгивание и вызываемое этим загрязнение внутренних стенок контейнера существенно сокращается.

Сопло 10 приводит в движение по направлению вверх или вниз механически, либо с помощью гидропривода, либо пневмопривода. В таком случае предусматривается поршень непосредственно или через посредство вспомогательных устройств, связанных с патрубком 11. Жидкость или газ, воздействующие на этот поршень, обеспечивают подъем или опускание сопла 10. В случае механического привода патрубок 11 может быть снабжен зубчатой передачей в частности зубчатой рейкой, выполненной на его внешней поверхности. В таком конструктивном воплощении зубчатое колесо, взаимодействующее с зубчатой рейкой, будет обеспечивать подъем и опускание сопла. Могут быть использованы и другие механические решения. На фиг.1 показана конструкция, обеспечивающая пневматический или гидравлический привод для сопла 10. В этой конструкции предусмотрен стержень 37, присоединенный к поршневому стержню 38 поршня 39, который перемещается в цилиндре 40. Цилиндр 40 размещен на опоре 41. Жидкость или газ подаются в отверстие 42 или отверстие 42" для того, чтобы осуществлять перемещение поршня и связанного с ним клапана 9. Механическое решение показано на фиг. 2. В этом случае зубчатая рейка жестко прикреплена к патрубку 11. Вращение зубчатого колеса 44 обеспечивает движение сопла 10 вверх или вниз.

При заполнении выполненного из пленки пакета сопло перемещают вниз и располагают рядом с дном пакета. При этом жидкость будет затекать в пакет сразу после начала ее подачи. По мере того как жидкость заполняет пакет, сопло перемещают вверх таким образом, чтобы удерживать его нижнюю часть над уровнем жидкости в пакете. Когда заданное количество жидкости поступает в пакет, поток прекращают и осуществляется всасывание жидкости у нижней части клапана, что позволяет предотвратить последующее каплеобразование. Излишняя жидкость выводится из области, где расположены один или большее число экранов сопла и подается в объем для рециркуляции. После этого всасывание прекращают и сопло оказывается готовым для выполнения следующего цикла заполнения.

Основной задачей, которую решает предлагаемое сопло, является предотвращение разбрызгивания жидкости, подаваемой в пакет или другой контейнер, вокруг подающего сопла и связанное с этим смачивание пленки в той области, где должен образоваться соединительный шов на последующей стадии запечатывания пакета. Если допустить смачивание заполняющей жидкости площади, на которой должен образоваться соединительный шов, прочность может оказаться сниженной.

Выше были описаны предпочтительные воплощения предлагаемого изобретения. Для соответствия практическим задачам при реализации изобретения в него могут быть введены различные модификации и изменения. Однако эти модификации и изменения должны оставаться в пределах практических воплощений изобретения.

Реферат

Использование: для заполнения упаковок жидкостью, например, пакетов. Сущность изобретения: жидкость подают в пакет через удлиненный трубчатый элемент с несколькими экранизирующими средствами и сообщенными с ними отсасывающими приспособлениями, при этом выпускной канал трубчатого элемента перемещают в контейнер до положения, смежного с его дном, а при подачи жидкости через трубчатый элемент его выпускной конец перемещают вверх для поддержания его над уровнем жидкости в контейнере. По трубоприводу 15 жидкость подают в корпус клапана 16 и в область седла клапана 17 сопла. Жидкость проходит вокруг направляющей 26 стержня клапана 18 в область седла клапана 17. Нижняя часть стержня клапана упирается в клапанное седло, когда клапан находится в закрытом положении. Трубопровод 15 сообщается с камерой 21 и жидкость поступает в нее. В нижней части камеры 21 установлены один или более экранов 22. После протекания через каналжидкость выходит из сопла через отверстие 23. Остаток жидкости удаляется под воздействием всасывающего эффекта, создаваемого патрубками 20. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула