RU2125004C1 - Система наполнения в упаковочной машине для наполнения контейнера первым и вторым продуктами (варианты) и способ наполнения контейнера - Google Patents

Abstract

Система и способ предназначены для использования в упаковочной машине, например, для снятого молока и сливок. Система наполнения содержит насосную систему для прокачивания заданного количества первого продукта. Первая наполняющая труба соединена с выходом первой насосной системы для приема заданного количества первого продукта. Линия обработки контейнеров расположена в основном перпендикулярно первой наполняющей трубе. Система наполнения содержит далее вторую насосную систему для прокачивания заданного количества второго продукта. Вторая наполняющая труба соединена с выходом второй насосной системы для приема заданного количества второго продукта. Вторая наполняющая труба расположена концентрично в первой наполняющей трубе и имеет выход, который также перекрывает линию обработки контейнеров. Клапанное устройство расположено, например, концентрично внутри второй наполняющей трубы и включает в себя запирающий элемент, расположенный на выходе второй наполняющей трубы. Запирающий элемент приводится в действие для управления потоком второго продукта из второй наполняющей трубы. Работой системы наполнения может управлять пользователь с помощью интерфейса пользователя и системы управления. Система обеспечивает быстрое и эффективное наполнение упаковки. 2 с. и 25 з.п. ф-лы, 44 ил.

Description

Изобретение относится к системе наполнения для использования в упаковочной машине. В частности, настоящее изобретение относится к системе наполнения первым и вторым продуктом контейнера во время его транспортировки вдоль линии обработки упаковочной машины, при этом первым продуктом может являться снятое молоко и вторым продуктом - сливки.

Из патента США N 3789746 (кл. B 65 B 3/02, опубл. 1974) известна система наполнения в упаковочной машине для наполнения контейнера первым и вторым продуктом, содержащая первый насос для подачи заданного количества первого продукта, принятого на входе насоса, к первой наполняющей трубе, соединенной с первым насосом, при этом первая наполняющая труба имеет выход, перекрывающий линию обработки контейнеров, на которой контейнеры заполняются, линия обработки контейнеров расположена, в основном, перпендикулярно направлению первой наполняющей трубы, причем первая наполняющая труба имеет наконечник, присоединенный к выходу первой наполняющей трубы. Однако известная система наполнения может быть использована лишь одним продуктом за цикл. Для наполнения контейнеров другим продуктом, например однопроцентным молоком после двухпроцентного, надо после наполнения контейнеров первым продуктом остановить машину, подвести второй продукт и наполнить им контейнеры во втором цикле.

Технической задачей настоящего изобретения является создание системы наполнения в упаковочной машине, позволяющей наполнять контейнеры различными продуктами без остановки конвейерной линии, снизить время простоя упаковочной машины, обеспечив возможность наполнения за один цикл обработки разными продуктами разных контейнеров, снизить габариты упаковочной машины и осуществить программируемое управление упаковочной машины.

Данная техническая задача решается за счет того, что в системе наполнения в упаковочной машине для наполнения контейнера первым и вторым продуктом, содержащей первый насос для подачи заданного количества первого продукта, принятого на входе насоса, к первой наполняющей трубе, соединенной с первым насосом, при этом первая наполняющая труба имеет выход, перекрывающий линию обработки контейнеров, на которой контейнеры заполняются, линия обработки контейнеров расположена, в основном, перпендикулярно направлению первой наполняющей трубы, причем первая наполняющая труба имеет наконечник, присоединенный к выходу первой наполняющей трубы, согласно изобретению в первой наполняющей трубе концентрично расположена вторая наполняющая труба, подсоединенная для приема заданного количества второго продукта со второго насоса, который подает заданное количество второго продукта, принятого на его входе во вторую наполняющую трубу и имеется клапан, включающий запирающий элемент, расположенный на выходе второй наполняющей трубы для управления потоком второго продукта из второй наполняющей трубы, при этом клапан дополнительно содержит силовой привод и клапанный стержень, расположенный концентрично внутри второй наполняющей трубы и соединенный с силовым приводом, при этом запирающий элемент расположен на конце клапанного стержня вблизи выхода второй наполняющей трубы.

При этом первым продуктом может быть снятое молоко, а вторым продуктом - сливки.

Система может дополнительно содержать изолирующую трубу, при этом первая наполняющая труба расположена концентрично внутри изолирующей трубы с точным повторением ее контура для обеспечения тонкого изолирующего слоя газа между изолирующей трубой и первой наполняющей трубой.

Кроме того, часть наконечника может быть расположена над внешним периметром первой наполняющей трубы, при этом система наполнения дополнительно содержит изолирующую трубу, при этом первая наполняющая труба расположена концентрично внутри изолирующей трубы с точным повторением ее контура для обеспечения тонкого изолирующего слоя газа между изолирующей трубой и первой наполняющей трубой, а часть наконечника, расположенная над внешним периметром первой наполняющей трубы, образует уплотнение между первой наполняющей трубой и изолирующей трубой, а клапанный стержень может включать первую и вторую плоские направляющие части, которые могут быть расположены ортогонально друг к другу.

Система может дополнительно включать средство вакуумной герметизации для создания вакуумного уплотнения между силовым приводом и клапанным стержнем для предотвращения загрязнения второй наполняющей трубы.

При этом первый насос может включать впускную трубу для приема первого продукта на ее входе, первый клапан, расположенный на выходе впускной трубы, вход для приема первого продукта с первого клапана, и
второй клапан, расположенный на выходе первого насоса, для управления потоком первого продукта в первую наполняющую трубу, и
состоять из насоса с поршнем, длина хода которого определяет заданное количество подаваемого первого продукта, и серводвигателя для управления длиной хода поршня.

Второй насос может включать вторую впускную трубу для приема второго продукта на ее входе, второй клапан, расположенный на выходе впускной трубы, при этом второй насос имеет вход для приема продукта с клапана, и второй насос имеет выход для подачи второго продукта во вторую наполняющую трубу, и состоять из насоса с поршнем, длина которого определяет заданное количество подаваемого второго продукта, и серводвигателя для управления длиной хода поршня.

Система может дополнительно включать моющий рукав, расположенный вокруг первой наполняющей трубы или крышку очистителя для герметизации одного конца моющего рукава вблизи наконечника.

Наконечник может быть выполнен, в основном, из эластичного материала, а крышка очистителя содержать множество аркообразных резервуаров, соединяющих вместе в центральной части крышки очистителя под центральной частью наконечника.

Техническая задача также решается за счет того, что в способе наполнения контейнера первым и вторым продуктом, реализируемом в системе наполнения в упаковочной машине, согласно изобретению наполняют контейнер первым продуктом из первой наполняющей трубы и вторым продуктом из второй наполняющей трубы, расположенной концентрично в первой наполняющей трубе, причем заданное количество второго продукта подают в контейнер на период задержки раньше, чем подают первый продукт и подачу второго продукта контролируют с помощью клапана во второй наполняющей трубе, при этом период задержки программируют с помощью меню интерфейса пользователя, при этом период задержки зависит от объема контейнера.

Первый и второй продукты можно подавать одновременно в контейнер после периода задержки, причем период задержки может иметь достаточную продолжительность для окончания подачи второго продукта в контейнер до начала подачи первого продукта.

Кроме того, техническая задача решается за свет того, что в системе наполнения в упаковочной машине для наполнения контейнера первым и вторым продуктом, включающей первый насос с поршнем, длина хода которого определяет количество первого продукта, подаваемого в контейнер, при этом первый насос имеет вход для приема первого продукта и выход, первую наполняющую трубу, подсоединенную для приема снятого молока с выхода первого насоса, при этом первая наполняющая труба имеет выход, перекрывающий линию обработки контейнеров, на которой контейнеры заполняются и запечатываются упаковочной машиной, согласно изобретению в первой наполняющей трубе концентрично расположена вторая наполняющая труба, для подачи некоторого количества второго продукта через выход вниз в контейнер, при этом вторая наполняющая труба подсоединена ко второму насосу, имеющему вход, принимающий второй продукт и поршень, в котором количество второго продукта, подаваемого в контейнер, определяется длиной хода поршня, причем имеются интерфейс пользователя, позволяющий пользователю задавать содержание контейнера и управляющее устройство, принимающее содержание, задаваемое пользователем на интерфейсе пользователя, для управления длиной хода поршня первого насоса для подачи заданного количества первого продукта в контейнер и для управления длиной хода поршня второго насоса для подачи заданного количества второго продукта в контейнер.

При этом интерфейс может включать дисплей, множество клавиш для задействования пользователем для обеспечения выбора пользователем жирности молока, подаваемого в контейнеры, и процессор для подачи на дисплей текущей информации для пользователя или
процессор для передачи на дисплей текущей информации для пользователя и приема сигналов с множеством клавиш для задействования пользователя для обеспечения выбора пользователем для обеспечения выбора пользователем жирности молока, подаваемого в контейнеры, при этом процессор соединен с PAM для передачи сигналов для обеспечения задействования первого и второго серводвигателей.

Интерфейс может включать в себя множество клавиш для задействования пользователем для обеспечения выбора пользователем жирности молока, подаваемого в контейнеры.

Система может дополнительно включать
первое клапанное устройство, установленное для контроля потока первого продукта из первой наполняющей трубы, и
второе клапанное устройство, установленное для контроля потока второго продукта из второй наполняющей трубы.

Кроме того, к системе может быть дополнительно подключено управляющее устройство для приведения в действие первого и второго клапанного устройств, при этом управляющее устройство приводит в действие второе клапанное устройство для начала подачи второго продукта в контейнер до приведения в действие первого клапанного устройства для начала подачи первого продукта через первую наполняющую трубу в контейнер для предотвращения пенообразования в полученной молочной смеси в контейнере, причем управляющее устройство может приводить в действие первый и второй клапаны так, что подача заданного количества второго продукта в контейнер, в основном, заканчивается до начала подачи первого продукта в контейнер.

Первым продуктом в системе может быть снятое молоко, вторым продуктом - сливки, а интерфейс пользователя позволяет задавать жирность молока в контейнере.

Далее существо изобретения и его преимущества будут пояснены со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг. 1 - перспективное изображение системы наполнения.

Фиг. 2 - вид сбоку блока наполняющих труб, используемого в системе наполнения согласно фиг. 1.

Фиг. 3-13 - вид клапанного стержня, запирающего кольца и муфты клапанного блока, концентрично расположенного во вторичной наполняющей трубе.

Фиг. 14 и 15 - схематическое изображение системы наполнения во время всасывания и подачи продукта.

Фиг. 16-18 - схематическое изображение системы наполнения во время промывки.

Фиг. 19-21 - схематическое изображение системы наполнения во время первоначального наполнения первого и второго продуктов.

Фиг. 22 и 23 - схематическое изображение системы наполнения во время дренажа первого и второго продуктов из системы.

Фиг. 24 - схематическое изображение системы наполнения во время санитарной обработки.

Фиг. 25 - вид в разрезе варианта выполнения насосного механизма, используемого в настоящей системе наполнения.

Фиг. 26-33 - несколько вариантов выполнения интерфейса пользователя и системы управления, используемых в настоящей системе наполнения.

Фиг. 34-40 - потоки информации, показывающие несколько вариантов работы интерфейса и системы управления.

Фиг. 41 и 42 - графики, показывающие, как система наполнения начинает подавать сливки перед началом подачи снятого молока.

Фиг. 43 - примерный график скорости поршня в зависимости от времени для первого и второго насосов.

Фиг. 44 - другой вариант выполнения интерфейса пользователя и системы управления для использования в настоящее системе наполнения.

Фиг. 1 показывает перспективное изображение различных компонентов одного варианта выполнения системы наполнения, обозначенной в целом позицией 1. Изображенная система наполнения 1 содержит два параллельных участка наполнения 2 и 3, которые обслуживают соответствующие параллельные линии обработки контейнеров 4 и 5, на которых соответствующие ряды контейнеров наполняются и запечатываются. Каждый участок наполнения 2 и 3, как будет описано ниже, подает первичный и вторичный продукты в каждый контейнер во время транспортировки контейнеров по соответствующим линиям обработки 4 и 5. Хотя показаны только два участка наполнения 2 и 3, возможно также использование только одного участка наполнения в упаковочной машине.

Система наполнения 1 содержит вход 6 для приема первого продукта, например снятого молока из бака хранения первого продукта (не показан). Вход 7 второго продукта соединен для приема второго продукта, например сливок с баком хранения второго продукта (не изображен). Входные трубы 8 и 9 подводят первый продукт к первичному насосу 80, как будет показано ниже, содержит насос с двумя поршнями, при этом каждый из поршней обслуживает один из участков наполнения 2 и 3.

Аналогично, выходные трубы 10 и 11 подводят второй продукт ко второму насосу 12, который также содержит насос с двумя поршнями.

Насосные устройства 13 и 12 соединены с соответствующими промежуточными трубами 14, 15, 16 и 17. Промежуточные трубы 14 и 15 проходят от соответствующих поршневых цилиндров первого и второго насосов насосных устройств 13 и 12 для подачи первого и второго продуктов к блоку 18 наполняющих труб. Промежуточные трубы 16 и 17 проходят от соответствующих поршневых цилиндров первого и второго насосов насосных устройств 13 и 17 для подачи первого и второго продуктов к блоку 19 наполняющих труб. Несколько клапанных устройств 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 и 29 управляют потоками первого и второго продуктов по трубам 8, 9, 10, 11, 14, 15, 16 и 17 описанным ниже способом в зависимости от того, что система наполнения должна быть очищена, первично наполнена, дренажирована или использована для наполнения контейнеров.

Клапаны могут быть выполнены согласно одному или нескольким вариантам, раскрытым в патентах США N 3643679 и N 4913185 и европейскому патенту 191192 B1. Для обеспечения гигиеничности работы системы каждый клапан может быть соединен с вакуумным источником, который герметично изолирует несколько движущихся деталей клапана от клапанной камеры.

Все показанные проводящие продукты трубы, использованные в системе наполнения 1, могут быть наклонными. В этом случае могут быть легче решены проблемы дренажа системы, а также образования воздушных пузырей в системе при ее заполнении.

Система наполнения 1 может быть использована для замены системы наполнения одного продукта в существующих упаковочных машинах. В таком случае желательно обеспечить опорную раму 30 в качестве компонента всей системы наполнения 1. Показанная система наполнения может быть установлена для использования в упаковочной машине, например в новой модели TR/7 фирмы Тетра Рекс Пэкэджинг Системс Инк.г. Буфалло Гроув, штат Иллинойс.

Каждый блок 18 и 19 наполняющих труб каждого участка наполнения 2 и 3 снабжается первым и вторым продуктом. Вариант выполнения блока 18 наполняющих труб для применения в настоящей системе наполнения показан на фиг. 2.

Блок наполнения труб содержит первую наполняющую трубу 31 и вторую наполняющую трубу 32, установленную концентрично в первой наполняющей трубе 31. Первая наполняющая труба 31 принимает первый продукт из промежуточной трубы 15 на входе 33, в то время как вторая наполняющая труба 32 принимает второй продукт из промежуточной трубы 14 на входе 34. Наконечник 35, который может быть изготовлен из эластичного материала, установлен на выходе 36 над внешним периметром первой наполняющей трубы 31.

Вторая наполняющая труба 35 проходит концентрично внутри первой наполняющей трубы 31 и имеет выход 37, расположенный на некотором расстоянии выше выхода 36 первой наполняющей трубы 31. В этом случае первый и второй продукты могут быть при желании смешаны в первой наполняющей трубе 31 перед подачей в контейнер через наконечник 35.

Клапанное устройство, обозначенное позицией 38, управляет потоком второго продукта из выхода 37 второй наполняющей трубы 32. Клапанное устройство 38 содержит привод 39, расположенный на верхней части второй наполняющей трубы 32. Привод 39 включает в себя пневматический цилиндр 40, содержащий поршень, который соединен с клапанным стержнем 41, установленным концентрично во второй наполняющей трубе 32. Клапанный стержень 41 содержит плоские направляющие элементы 42, которые могут быть расположены ортогонально. Запирающий элемент 43 расположен на клапанном стержне 41 вблизи выхода 37 для прерывания потока второго продукта из второй наполняющей трубы 32, когда привод 40 перемещает клапанный стержень 41 и запирающий элемент 43 в изображенное положение. Привод 40 может проводиться в действие пневматически для перемещения клапанного стержня 41 и запирающего элемента во второе положение, в котором запирающий элемент отходит от выхода 37, позволяя тем самым второму продукту вытекать из второй наполняющей трубы 32.

Фиг. 3 - 13 показывают компоненты, составляющие клапанный стержень 41 и запирающий элемент 43. Как показано на чертеже, запирающий элемент 43 охватывает расширяющийся конец 44 клапанного стержня 41. Запирающий стержень 45 выступает из расширяющегося конца 44. Запирающий элемент 43 может быть выполнен из двух отдельных деталей: гайки 46, выполненной, например, из нержавеющей стали и уплотненного кольца 47, выполненного, например, из закаленного тефлона. В собранном состоянии гайка 46 охватывает запирающий стержень 45, при этом уплотнительное кольцо 47 расположено между ними.

Фиг. 8 и 13 показывают в поперечном разрезе уплотнительное кольцо 47 и гайку 46 для иллюстрации различных вариантов их выполнения с целью улучшения запирания и стабильности конструкции. Например, уплотнительное кольцо 47 содержит наклонные поверхности 48, которые прилегают к выходу 37 второй наполняющей трубы 32 для повышения плотности запирания при нахождении стрежня 41 и запирающего элемента 43 в указанном выше первом положении. Далее гайка 46 содержит режущие кромки 49, которые охватывают уплотнительное кольцо 47, когда клапанный стержень 41 и уплотнительное кольцо 47 соединены, обеспечивая их надежный охват.

Часто на внешней поверхности наполняющей трубы при использовании наполняющей трубы для подачи холодного продукта, например охлажденного молока, образуется конденсат. Этот конденсат может капать в контейнер при его наполнении, нарушая стерильность содержимого. В соответствии с этим первичная наполняющая труба 31, как показано на фиг. 2, расположена концентрично в изолирующей трубе 50 и точно повторяет ее профиль. Тонкая изолирующая прокладка 51 может быть расположена между внешней поверхностью первой наполняющей трубы 31 и внутренней поверхностью изолирующей трубы 50. Часть наконечника 35, выступающая за внешнюю поверхность первой наполняющей трубы 31, образует затвор между первой наполняющей трубой 31 и изолирующей трубой 50. Таким образом, конденсат, образующийся на первой наполняющей трубе 31, не может попадать в контейнер. Кроме того, уменьшается, если вообще не устраняется возможность образования конденсата на внешней поверхности изолирующей трубы 50, так как изолирующая труба 50 изолирована от первой наполняющей трубы 31 изолирующим слоем 51. В качестве альтернативного решения или дополнительно к описанному выше изолирующая труба 50 может быть изготовлена из изолирующего материала.

Моющий рукав 52 расположен над внешней поверхностью изолирующей трубы 50 и содержит два отверстия 53 и 54 для прохода жидкости. Крышка 55 очистителя расположена на выходе 56 моющего рукава 52 для запирания потока жидкости от выхода 56 во время промывки. Крышка 55 очистителя содержит множество арочных резервуаров 57, соединенных вместе в той части крышки 57 очистителя, которая расположена ниже центральной части наконечника 35. Резервуары 57 отклоняют поток моющей жидкости, вытекающей из первой и второй наполняющих труб 31 и 32 так, чтобы предотвратить деформацию выполненного из эластичного материала наконечника 35 обратным ударом, который может образовываться, если закрывающая пластина не имеет таких резервуаров. Для улучшения запирания между выходом 56 и крышкой 55 может быть использован надуваемый пузырь (не показан).

Фиг 14 и 15 показывают схематическое изображение системы наполнения 1 для демонстрации работы насосных устройств 13 и 12, клапанных устройств 21 - 29 и клапанного устройства 38 второй наполняющей трубы 32 во время всасывания и наполнения. Как показано на чертеже, каждое насосное устройство 13 и 12 содержит насосы 58 и 59 с двойным поршнем, которые приводятся в действие двигателями 60 и 61, например, серводвигателями. Насосы 58 с двойным поршнем могут быть насосами типа, показанного на фиг. 25, предназначенными для одновременного привода двух поршней.

При наполнении продукта система наполнения 1 сперва выполняет операцию всасывания продукта. Эта операция показана на фиг. 14 и включает в себя закрытие или удержание в закрытом положении клапанных устройств 23, 25, 26, 22 и 38 при одновременном открывании клапанных устройств 20, 21, 22, 28 и 29.

Серводвигатели приводят в действие поршень соответствующих насосов 5 и с двойным поршнем для втягивания заданного количества первого и второго продуктов из входных труб 8, 9, 19 и 11. Работа серводвигателей показана стрелками вблизи поршней насосов.

После того, как заданные количества первого и второго продуктов всосаны через входные трубы 8, 9, 10 и 11 из баков для хранения первого и второго продуктов, система наполнения 1 начинает операцию подачи, показанную на фиг. 15. Во время этой операции клапанные устройства 20, 22, 23, 28 и 29 закрыты или удерживаются закрытыми, а клапанные устройства 21, 24, 26 и 38 открыты или удерживаются открытыми. Серводвигатели приводят в действие соответствующие насосы 58 и 59 с двойным поршнем, как показано стрелками для подачи заданного количества первого и второго продуктов через первую и вторую наполняющие трубы 31 и 32 и наконечник 35 в контейнеры, расположенные на соответствующих линиях 4 и 5 обработки контейнеров.

Фиг. 16 - 18 показывают схематично промывание системы наполнения 1. Перед промыванием крышки 55 очистители одеваются на выходы 56 моющих рукавов 52. В начальной стадии, показанной на фиг. 16, промываются перекрестные трубы 62 и 63 путем открывания клапанных устройств 21 и 25 при одновременном закрывании клапанных устройств 20, 22, 27 и 29.

В стадии промывания второго продукта, показанной на фиг. 17, промывается система второго продукта путем открывания клапанов 28, 29 и 38 и подачей моющей жидкости на вход 7. Включают серводвигатель 60 для привода второго насосного устройства 58. Моющая жидкость протекает через систему второго продукта и трубы 64 и 65 и выходит окончательно через вход 6 для первого продукта через клапаны 23 и 27.

В стадии промывания первого продукта, показанной на фиг. 18, клапаны системы второго продукта закрыты, в то время как клапаны первой системы открыты. Моющую жидкость подают на вход 7 и она входит в систему через клапан 25. Включают серводвигатель 61 для привода первого насосного устройства 59. Моющая жидкость протекает через систему первого продукта и выходит окончательное через вход первичного продукта 6. При дренаже системы после промывания результирующая жидкость выходит через дренажный клапан 66.

Фиг. 19 - 21 показывают способ первоначального наполнения системы наполнения 1 первым и вторым продуктами перед процессом разлива продукта. В процессе разлива клапаны 20, 22, 28 и 29 сперва открыты, в то время как клапаны 24, 26 и 38 закрыты. Это позволяет наполнить верхнюю часть первой и второй систем соответствующим продуктом. Как показано на фиг. 20 насосные устройства 58 и 59 приводятся в действие серводвигателями 60 и 61, в то время, как клапанные устройства 20 и 22 закрыты и клапанные устройства 24 и 26 открыты. Это обеспечивает удаление воздуха из первой и второй систем и, кроме того, обеспечивает наполнение нижней части системы первого продукта. Наконец, как показано на фиг. 21, клапанные устройства 24 и 26 снова закрываются, в то время как серводвигатели 60 и 61 приводят в действие насосные устройства 58 и 59.

Фиг. 22 и 23 показывают удаление первого и второго продуктов из системы. На фиг. 22 первый продукт удаляют посредством открывания клапанных устройств 20, 22 и 24 при одновременном задействовании насосного устройства 59. Крышку 55 очистителя надевают на моющий рукав 52. Первый продукт от отверстий 53 и 54 моющего рукава 52 направляется к баку 67 хранения первого продукта. Второй продукт удаляют аналогичным способом, как показано на фиг. 23, в бак 68 хранения второго продукта.

Фиг. 24 показывает санитарную обработку системы. Во время санитарной обработки все клапанные устройства открыты. Крышки 55 очистителей также установлены на место.

Фиг. 25 показывает вариант выполнения насосного устройства 58, который можно использовать в настоящей системе наполнения 1. Насосное устройство 58 содержит ременный привод 69, винтовой привод 70, поршневую часть 71 и цилиндр 72. Ременный привод 69 соединен с валом 71 серводвигателя 61. Вал 71 приводит в движение приводной ремень 73, который в свою очередь приводит в действие винтовой привод 70. Винтовой привод 70 соединен с поршневой частью 74 для привода ее в возвратно-поступательное движение, показанное здесь стрелкой 75, в зависимости от направления вращения вала серводвигателя 61. Движение поршня 67 в поршневой части 74 приводит попеременно к наполнению цилиндра 72 продуктом через вход 77 и опустошению цилиндра 72 через выход 78. Мембрана 79 расположена над поршнем 76 для гигиенической изоляции поршня 76 от цилиндра 72. Такая конструкция раскрыта в патенте США N 5090299. В показанной на фиг. 25 конструкции ремень 73 приводит в действие два таких винтовых привода и поршневых блока для осуществления двойного насосного устройства. Винтовые приводы и поршневые блоки могут быть расположены рядом. Ремень может быть снабжен натяжным устройством для поддержания необходимого натяжения для эффективного привода двойного насосного устройства.

Фиг. 26 - 33 схематично показывают устройство интерфейса пользователя и управляющей системы для использования в системе наполнения 1. Фиг. 26 показывает вариант выполнения системы для использования в существующих машинах, например, в упаковочной машине Тетра Пак TR/7, которая была переоборудована для использования предлагаемой системы наполнения. Как показано на фиг. 26, интерфейс пользователя и управляющая система, обозначенные позицией 80, могут включать в себя сборную шину VME 81, содержащую программируемое логическое устройство (PLC) 82, интерфейсное устройство 1/0 83, устройство связи (CMM) 84 и контроллер осей (PAM) 85. PLC 82, 1/0 83, CMM 84 и PAM 85 могут связываться друг с другом по шине VME. Система 80 включает в себя также панель управления 86 и уже существующее устройство управления машиной 87 для управления перемещением и запечатыванием контейнеров при их прохождении через машину.

PLC 82 управляет интерфейсом между существующим управляющим устройством машины 87 и добавленной системой 80 интерфейса пользователя и управления. Управление может осуществляться, например, через интерфейсное устройство 1/0 830 по нескольким линиям связи 88 или т.п. Может производиться обмен данными для обеспечения координации между наполнением контейнеров с помощью системы наполнения и движением контейнеров вдоль линии обработки контейнеров в существующей машине.

CMM 84 служит интерфейсом с панелью управления 86, которая дает возможность пользователю вводить относительные пропорции первого и второго продуктов, а также объем контейнера. Сигналы от клавиш передаются на CMM 84, которое, в свою очередь, может передавать их к PLC 82 и/или РАМ 85 для дальнейшей обработки. Аналогичным образом РАМ 85 и/или PLC 82 могут передавать информацию на панель управления 86 через CMM 84 для отражения информации на дисплее.

PAM 85, например, PAM фирмы Сокапел, связан линиями передачи данных 89 и 90 с сервоусилителями 91 и 92, например, сервоусилителями модели ST-1 той же фирмы Сокапел. Сервоусилитель 910 управляет движением поршня первого насоса 59 по одной или нескольким линиям 94. Сервоусилители 91 и 92 могут иметь также входные и выходные линии, обозначенные позициями 95 и 96, которые взаимодействуют с впускными и выпускными клапанами соответствующих систем первого и второго продуктов. Таким образом, можно управлять и отслеживать открывание, закрывание и положение впускных и выпускных клапанов.

Различные панели управления 86 для использования в системе наполнения 1 показаны на фиг. 27 - 30. Как показано на фиг. 27, панель управления 86 может содержать экран дисплея 95, несколько вертикально расположенных клавиш 96 сбоку от экрана и несколько горизонтально расположенных клавиш 97, например, внизу экрана. Экран 95, например экран на жидких кристаллах или катодно-лучевой трубке, может использоваться для отражения информации с инструкциями для пользователя. В примере выполнения управляющей панели по фиг. 27, пользователю может передаться, например, команды выбрать объем контейнера, подлежащего наполнению. Показаны пять возможностей выбора, для каждой из которых предусмотрен клавишный переключатель 96, расположенный против надписи, указывающей возможный объем контейнера. Затем пользователю может быть подана, например, команда выбрать необходимое содержание жира в молоке, наливаемого в контейнеры, как это показано на фиг. 28. Снова показаны пять возможностей выбора, для каждой из которых предусмотрен клавишный переключатель 96, расположенный против надписи, указывающей возможное содержание жира. Область 98 экрана может быть использована, например, для индикации общего объема продукта в каждом баке хранения, состояния машины и т.д. Горизонтальные клавиши 97 могут быть использованы, например, для инициирования цикла наполнения, смены программ и т.д.

Фиг. 29 показывает другой вариант выполнения панели управления 86, которая может использоваться в настоящей системе. В этом примере панель 86 представляет собой экран, реагирующий на прикосновение. Виртуальные клавиши указаны на экране для передачи пользователю, например, команды выбрать объем контейнера и содержание жира в молоке.

Фиг. 30 показывает другой вариант панели управления 86, например, программируемую панель модели HE69301U367, изготовляемую и распространяемую фирмой Хорнер электроникс. В этом случае дисплей 99 может представлять собой вакуумный флуоресцентный дисплей с двумя строчками. Функциональные клавиши F1 - F12 могут быть предварительно запрограммированы на находящиеся в памяти рецепты. Возможны также различные другие конфигурации дисплея панели, показанные конфигурации являются примерами выполнения во всех отношениях.

В другом варианте выполнения интерфейса пользователя и системы управления 86, показанном на фиг. 31, панель управления 86 может быть соединена, например, с промышленным персональным компьютером 100 ("ПК"). ПК 100 в свою очередь, может быть соединен через шину 101 с PAM 85. Шина 101 может быть шиной VME или любой другой шиной, пригодной для использования с конкретным типом PAM. PAM 850 передает информацию к сервоусилителям 91 и 92, например, по оптоволоконной линии 102. Каждый сервоусилитель 91, 92 соединен с соответствующим серводвигателем 60, 61 для управления перемещением поршней первого и второго насосов 58 и 59. Сервоусилители передают информацию о неисправностях на PAM 85, которое может отключить систему в случае возникновения неисправностей. Информация о неисправностях может быть далее передана от PAM 85 на ПК 100 для отражения на панели управления 86.

Фиг. 32 показывает другую конфигурацию интерфейса пользователя и системы управления 80. В этой конфигурации программируемый логический контроллер 82 (PLC) соединен с ПК 100. PLC 82 может представлять собой контроллер серии 90 фирмы ГЕТ Фанук аутомэйшн. PLC 82 соединен с контроллерами индивидуальных осей 103 и 104, которые управляют движением серводвигателей 60 и 61 через соответствующие сервоусилители 105 и 106.

Аналогичная система показана на фиг. 33. В данном случае PLC 82 не связан напрямую с панелью управления 86. Эта связь осуществляется через ПК 100.

В настоящей системе наполнения возможно использование различных интерфейсов пользователя и систем управления. Предшествующие варианты выполнения являются лишь частью возможных систем и служат лишь в качестве примеров.

Фиг. 34 - 40 показывают диаграммы потоков информации, которые описывают некоторые из возможных способов функционирования интерфейсов пользователя и системы управления. Показанные диаграммы потоков информации могут быть задействованы как с техническими приборами, так и в программном обеспечении.

Основной вариант функционирования системы показаны на фиг. 34, причем первым продуктом является снятое молоко и вторым продуктом - сливки. Как показано, пользователь сперва выбирает объем или размер контейнера для наполнения в позиции 107. Содержание жира, например, снятое молоко, однопроцентное, двухпроцентное, цельное молоко или сливки выбирают на 108. Затем пользователь может, по желанию, выбрать количество наполняемых контейнеров на 109. На основании объема и содержании жира, заданных на входе пользователем, система управления автоматически выбирает подходящий режим перемещения на 110, включая длину хода поршней первого и второго насосов 59 и 58. Затем осуществляется непрерывно режим перемещения для наполнения последовательности контейнеров, пока не будет заполнен заданный объем или не будет обнаружен сигнал ручной остановки или сигнал неисправности.

Фиг. 35 - 38 показывают способ выбора режима перемещения поршней на основании заданной пользователем на входе информации. В соответствии с показанным способом режимы перемещения записаны, например, в памяти, допустимой только для считывания (ROM). Для каждой возможной комбинации объема и содержания жира записан режим перемещения. Например, как показано на фиг. 35, если выбран объем 1 (т. е. 1 галлон=3,78 л) в качестве объема контейнера, то система обеспечивает выбранную концентрацию жира на стадиях 111 - 114. Если выбранная концентрация жира попадает в диапазон допустимых на входе значений, то система выбирает и обеспечивает применение правильного режима перемещения на стадиях 115 - 119. Аналогичный процесс происходит при выборе другого объема контейнера.

Фиг. 39 показывает другой способ выбора правильного режима перемещения. В этом случае может быть записан, например, один режим перемещения в ROM или т. п. для каждого из первых и вторых насосов 59 и 58. Режимы перемещения могут иметь характеристики, например, амплитуду хода поршня, изменяемые на основе выбранных пользователем объема и концентрации жира.

Фиг. 40 показывает способ выполнения процесса наполнения с использованием, например, интерфейса пользователя и системы управления согласно фиг. 26. Этот способ может быть применен для программного обеспечения, используемого, например, в PAM фирмы Сокапел. В показанном варианте выполнения этого способа впускные клапаны 20, 22, 28 и 29 и выпускные клапаны 24, 26 и 38, а также насосы 58 и 59, сервоусилители и соединенные с ними серводвигатели 60 и 61 управляются с помощью PAM. Как понятно специалистам в области управления машинами, компаратор VM, указанный на стадиях 120 - 123, является виртуальным мастером, входящим в конфигурацию PAM.

Фиг. 41 и 42 показывают различные режимы перемещения для подачи сливок со второго насоса 58 перед подачей снятого молока с первого насоса 59. Показано положение поршня в зависимости от времени в течение двух периодов цикла.

На фиг. 41 насосы 58 и 59 находятся на стадии всасывания до момента времени t1. В промежутке времени t1-t2 первый и второй насосы 59 и 58 находятся в состоянии покоя. В момент времени t2 второй насос выходит из состояния покоя и начинает период подачи, в то время как первый насос 59 остается в положении покоя до момента времени t3, когда снятое молоко и сливки одновременно подаются в контейнер. Подача заканчивается в момент времени t4 и новый цикл начинается в t5. Период задержки между t2 и t3 при необходимости может быть запрограммирован с помощью интерфейса пользователя. Эта задержка может определяться также количеством сливок, поданным первоначально в контейнер.

В качестве альтернативны или дополнительно к предыдущему способу подачи сливок перед подачей снятого молока, можно использовать управление во времени клапанными устройствами 24, 26 и 38 для обеспечения необходимого соотношения времени наполнения и периода задержки между подачей снятого молока и сливок.

Согласно фиг. 42 насосы 58 и 59 находятся в стадии всасывания до момента времени t1. В промежутке времени t1-t2 первичный и вторичный насосы 59 и 58 находятся в состоянии покоя. В момент времени t2 второй насос выходит из состояния покоя и начинает период подачи, в то время как первый насос 355 остается в положении покоя до момента времени t3, когда сливки полностью или почти полностью поданы в контейнер. В момент времени t3 первичный насос 59 начинает подачу снятого молока в контейнер. Подача заканчивается в момент времени t4 и новый цикл начинается в t5.

Фиг. 43 показывает скорость перемещения поршней в зависимости от времени в течение одного цикла всасывания/подачи.

Фиг. 44 показывает другой вариант выполнения интерфейса пользователя и системы управления для использования в существующих упаковочных машинах, например, в указанной выше TR/7, причем применяются дополнительные контуры управления для обеспечения использования существующих компонентов. В частности, показанная система управления содержит дополнительные контуры для сопряжения с существующим кулачковым приводом машины.

В соответствии с известными способами изменения режима работы упаковочных машин в условиях применения контейнеров различного объема, на одном валу, проходящем по всей длине упаковочной машины, может быть расположено множество кулачков. При заданном объеме упаковки только один набор кулачков задействует различные движущиеся части машины. При изменении объема пользователем кулачковый вал перемещается вдоль его осей, пока другой набор кулачков не задействует движущиеся части машины. Другой набор кулачков вызывает перемещения, необходимые для работы машины при другом выбранном объеме упаковок.

В показанной системе PAM 85 подсоединен непосредственно к существующему контроллеру машины 87. Дополнительный сервоусилитель 124, например указанный выше ST-1, соединен по замкнутому контуру с указанными выше сервоусилителями 91 и 92 согласно фиг. 26. Выход сервоусилителя 124 соединен одной или несколькими линиями 125 с приводным двигателем 126 кулачков, например, с "несамоходным" двигателем, уже имеющемся в машине для вращения кулачкового вала. Первый координатный преобразователь 127 предназначен для слежения за поворотом кулачкового вала и указания его положения в существующий контроллер 87 машины по одной или нескольким линиям 128. Второй координатный преобразователь 129 предназначен для слежения за поворотом кулачкового вала и указания его положения в сервоусилитель 124 по одной или нескольким линиям 130. Так как сервоусилитель управляет вращением кулачкового вала, становится возможным более точно координировать работу существующей машины с дополнительно установленной системой наполнения.

Выше были представлены предпочтительные варианты выполнения изобретения, но специалисты в этой области могут видеть, что эти варианты могут быть модифицированы и изменены без отклонения от основной идеи и объема изобретения. Таким образом, выше приведенные варианты выполнения необходимо во всех отношениях рассматривать как иллюстративные, а не ограничивающие, при объеме изобретения, приведенном в приложении. Таким образом, все изменения и модификации, которые эквивалентны существу и объему формулы изобретения, охватываются изобретением.

Claims (27)

1. Система наполнения в упаковочной машине для наполнения контейнера первым и вторым продуктами, содержащая первый насос для подачи заданного количества первого продукта, принятого на входе насоса, к первой наполняющей трубе, соединенной с первым насосом, при этом первая наполняющая труба имеет выход, перекрывающий линию обработки контейнеров, на которой контейнеры заполняются, линия обработки контейнеров расположена в основном перпендикулярно направлению первой наполняющей трубы, причем первая наполняющая труба имеет наконечник, присоединенный к выходу первой наполняющей трубы, отличающаяся тем, что в первой наполняющей трубе концентрично расположена вторая наполняющая труба, подсоединенная для приема заданного количества второго продукта от второго насоса, который подает заданное количество второго продукта, принятого на его входе во вторую наполняющую трубу, и имеется клапан, включающий запирающий элемент, расположенный на выходе второй наполняющей трубы для управления потоком второго продукта из второй наполняющей трубы, при этом клапан дополнительно содержит силовой привод и клапанный стержень, расположенный концентрично внутри второй наполняющей трубы и соединенный с силовым приводом, при этом запирающий элемент расположен на конце клапанного стержня вблизи выхода второй наполняющей трубы.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что первым продуктом является снятое молоко, а вторым продуктом - сливки.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит изолирующую трубу, при этом первая наполняющая труба расположена концентрично внутри изолирующей трубы с точным повторением ее контура для обеспечения тонкого изолирующего слоя газа между изолирующей трубой и первой наполняющей трубой.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что часть наконечника расположена над внешним периметром первой наполняющей трубы, при этом система наполнения дополнительно содержит изолирующую трубу, при этом первая наполняющая труба расположена концентрично внутри изолирующей трубы с точным повторением ее контура для обеспечения тонкого изолирующего слоя газа между изолирующей трубой и первой наполняющей трубой, а часть наконечника, расположенная над внешним периметром первой наполняющей трубы, образует уплотнение между первой наполняющей трубой и изолирующей трубой.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что клапанный стержень включает первую и вторую плоские направляющие части.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что первая и вторая плоские направляющие части расположены ортогонально одна к другой.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает средство вакуумной герметизации для создания вакуумного уплотнения между силовым приводом и клапанным стержнем для предотвращения загрязнения второй наполняющей трубы.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что первый насос включает впускную трубу для приема первого продукта на ее входе, первый клапан, расположенный на выходе впускной трубы, вход для приема первого продукта с первого клапана, и второй клапан, расположенный на выходе первого насоса для управления потоком первого продукта в первую наполняющую трубу.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что первый насос состоит из насоса с поршнем, длина хода которого определяет заданное количество подаваемого первого продукта, и серводвигателя для управления длиной хода поршня.

10. Система по п.8, отличающаяся тем, что второй насос включает вторую впускную трубу для приема второго продукта на ее входе, второй клапан, расположенный на выходе впускной трубе, при этом второй насос имеет вход для приема второго продукта с клапана и выход для подачи второго продукта во вторую наполняющую трубу.

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что второй насос состоит из насоса с поршнем, длина которого определяет заданное количество подаваемого второго продукта, и серводвигателя для управления длиной хода поршня.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает моющий рукав, расположенный вокруг первой наполняющей трубы.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что дополнительно включает крышку очистителя для герметизации одного конца моющего рукава вблизи наконечника.

14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что наконечник выполнен в основном из эластичного материала.

15. Система по п.14, отличающаяся тем, что крышка очистителя содержит множество аркообразных резервуаров, соединяющихся вместе в центральной части крышки очистителя под центральной частью наконечника.

16. Способ наполнения контейнера первым и вторым продуктами, реализуемый в системе в упаковочной машине, отличающийся тем, что наполняют контейнер первым продуктом из первой наполняющей трубы и вторым продуктом из второй наполняющей трубы, расположенной концентрично в первой наполняющей трубе, причем заданное количество второго продукта подают в контейнер на период задержки раньше, чем подают первый продукт, и подачу второго продукта контролируют с помощью клапана во второй наполняющей трубе.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что период задержки программируют с помощью меню интерфейса пользователя.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что период задержки зависит от объема контейнера.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что первый и второй продукты подают одновременно в контейнер после периода задержки.

20. Способ по п.16, отличающийся тем, что период задержки имеет достаточную продолжительность для окончания подачи второго продукта в контейнер до начала подачи первого продукта.

21. Система наполнения в упаковочной машине для наполнения контейнера первым и вторым продуктами, включающая первый насос с поршнем, длина хода которого определяет количество первого продукта, подаваемого в контейнер, при этом первый насос имеет вход для приема первого продукта и выход, первую наполняющую трубу, подсоединенную для приема снятого молока с выхода первого насоса, при этом первая наполняющая труба имеет выход, перекрывающий линию обработки контейнеров, на которой контейнеры заполняются и запечатываются упаковочной машиной, отличающаяся тем, что в первой наполняющей трубе концентрично расположена вторая наполняющая труба для подачи некоторого количества второго продукта через выход вниз в контейнер, при этом вторая наполняющая труба подсоединена к второму насосу, имеющему вход, принимающий второй продукт, и поршень, в котором количество второго продукта, подаваемого в контейнер, определяется длиной хода поршня, причем имеются интерфейс пользователя, позволяющий пользователю задавать содержание контейнера, и управляющее устройство, принимающее содержание, задаваемое пользователем на интерфейсе пользователя, для управления длиной хода поршня первого насоса для подачи заданного количества первого продукта в контейнер и для управления длиной хода поршня второго насоса для подачи заданного количества второго продукта в контейнер.

22. Система по п.21, отличающаяся тем, что интерфейс включает дисплей, множество клавиш для задействования пользователем для обеспечения выбора пользователем жирности молока, подаваемого в контейнеры, и процессор для передачи на дисплей текущей информации для пользователя.

23. Система по п.21, отличающаяся тем, что интерфейс включает дисплей, множество клавиш для задействования пользователем для обеспечения выбора пользователем жирности молока, подаваемого в контейнеры, и процессор для передачи на дисплей текущей информации для пользователя и приема сигналов с множеством клавиш для задействования пользователем для обеспечения выбора пользователем жирности молока, подаваемого в контейнеры, при этом процессор соединен с РАМ для передачи сигналов для обеспечения задействования первого и второго серводвигателей.

24. Система по п. 23, отличающаяся тем, что интерфейс включает в себя множество клавиш для задействования пользователем для обеспечения выбора пользователем жирности молока, подаваемого в контейнеры.

25. Система по п.21, отличающаяся тем, что дополнительно включает первое клапанное устройство, установленное для контроля потока первого продукта из первой наполняющей трубы, и второе клапанное устройство, установленное для контроля потока второго продукта из второй наполняющей трубы.

26. Система по п. 25, отличающаяся тем, что дополнительно подключено управляющее устройство для приведения в действие первого и второго клапанных устройств, при этом управляющее устройство приводит в действие второе клапанное устройство для начала подачи второго продукта в контейнер до приведения в действие первого клапанного устройства для начала подачи первого продукта через первую наполняющую трубу в контейнер для предотвращения пенообразования в полученной молочной смеси в контейнере.

27. Система по п.26, отличающаяся тем, что управляющее устройство приводит в действие первый и второй клапаны так, что подача заданного количества второго продукта в контейнер в основном заканчивается до начала подачи первого продукта в контейнер.

Images