машина для наполнения банок продуктом
Классы МПК: | B65B25/10 изготовление пачек сыра и тп пластичных продуктов в форме сектора |
Автор(ы): | Горлатов А.С., Желнина А.А. |
Патентообладатель(и): | Калининградский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-04-09 публикация патента:
20.06.1999 |
Изобретение относится к устройствам для дозирования и упаковки пищевых продуктов и может быть использовано в составе технологических линий для производства рыбных, мясных, овощных консервов. Машина содержит кольцевой загрузочный бункер 1, верхнюю карусель 2 с продуктопроводами 3, нижнюю карусель 4 с мерными стаканами 5, верхнюю заслонку, нижние заслонки по числу мерных стаканов, дисковый нож 8 для отрезания порции продукта, механизм для перемещения банок внутри машины, приводы 10 и 11 вращательного и колебательного движений соответственно. Каждая нижняя заслонка содержит укрепленный на коромысле 30 фигурный диск 29 по форме выходного сечения мерного стакана 5. На основании 26 машины укреплен копир 38 для взаимодействия с коромыслами заслонок. Выполнение нижних заслонок поворотными позволяет уменьшить потери продукта, повысить точность дозирования и качество наполнения банок продуктом. 4 з.п.ф-лы, 9 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9
Формула изобретения
1. Машина для наполнения банок продуктом, содержащая кольцевой загрузочный бункер, расположенную под ним верхнюю карусель с размещенными по ее окружности продуктопроводами, смонтированную соосно с ней нижнюю карусель со средствами перемещения банок внутри машины, расположенные под продуктопроводами соосно с ними и укрепленные на нижней карусели мерные стаканы, верхнюю и нижнюю заслонки для перекрытия мерных стаканов, дисковый нож для отрезания порции продукта, закрепленный на верхней заслонке клинообразный выталкиватель порции продукта, привод синхронного вращения обеих каруселей и привод колебательного движения верхней карусели, отличающаяся тем, что нижняя заслонка выполнена в виде совокупности автономных заслонок, число которых соответствует числу мерных стаканов, при этом каждая из заслонок образована жестко закрепленным на коромысле фигурным диском, коромысло свободным концом шарнирно соединено с нижней каруселью с возможностью возвратно-поворотного движения в горизонтальной плоскости, а на основании машины укреплен копир для взаимодействия с коромыслами заслонок, причем угол размаха коромысла удовлетворяет условию





Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к устройствам для наполнения банок пищевыми продуктами (рыбой, мясом, овощами) при производстве рыбных консервов и пресервов, мясных и овощных консервов и может быть использовано преимущественно на рыбоконсервных и мясоконсервных комбинатах и судах рыбопромыслового флота. Известна машина (устройство) для наполнения банок продуктом, содержащая бункер для продукта, расположенную под ним верхнюю карусель с размещенными по ее окружности продуктопроводами, смонтированную соосно с ней нижнюю карусель со средствами перемещения банок внутри машины, смонтированные под продуктопроводами соосно с ними мерные стаканы, заслонку для перекрытия мерных стаканов и расположенные на основании машины приводы вращательного и колебательного движений [1]. К основным недостаткам машины следует отнести ее невысокую производительность. Это объясняется тем, что передача продукта из мерного стакана в банку усложнена, так как заслонка совершает прерывистое вращательное движение в горизонтальной плоскости и прерывистое возвратно-поступательное движение в вертикальном направлении. Это ограничивает ее скорость из-за возникновения сил инерции и снижает производительность. Кроме того, передача продукта только под действием силы его веса из неподвижного бункера в продуктопроводы вращающейся карусели возможна лишь при малой частоте вращения последней, что также приводит к снижению производительности машины. Кроме того, известная машина не обеспечивает постоянной массовой плотности доз (порций) продукта, так как продукт поступает в мерные стаканы без предварительного формирования дозы заданной плотности, что приводит к снижению точности дозирования. Встряхивание бункера не стабилизирует массу доз, а позволяет лишь несколько интенсифицировать наполнение мерных стаканов. Известна также машина для наполнения банок продуктом, содержащая кольцевой загрузочный бункер, расположенную под ним верхнюю карусель с размещенными по ее окружности продуктопроводами, смонтированную соосно с ней нижнюю карусель со средствами перемещения банок внутри машины, расположенные под продуктопроводами соосно с ними и укрепленные на нижней карусели мерные стаканы, жестко закрепленные на основании машины на разных уровнях нижнюю и верхнюю заслонки в виде дуговых пластин для перекрытия мерных стаканов, дисковый нож для отрезания порции продукта, закрепленный на верхней заслонке клинообразный выталкиватель порции продукта и расположенные на основании машины приводы вращательного и колебательного движений, при этом обе карусели кинематически связаны между собой с возможностью синхронного вращения [2] . Основным недостатком данной машины является недостаточно высокая точность дозирования из-за частичной потери продукта. Объясняется это тем, что при работе машины формируемая доза продукта контактирует с опорной поверхностью нижней заслонки в течение большей части периода кинематического цикла, что сопровождается "размазыванием" некоторой части дозы по рабочим поверхностям. Это приводит к потере продукта и не способствует стабильной точности дозирования по массе. Задачей предполагаемого изобретения является уменьшение потерь продукта и повышение точности дозирования. Поставленная задача достигается тем, что в машине для наполнения банок продуктом, содержащей кольцевой загрузочный бункер, расположенную под ним верхнюю карусель с размещенными по ее окружности продуктопроводами, смонтированную соосно с ней нижнюю карусель со средствами перемещения банок внутри машины, расположенные под продуктопроводами соосно с ними и укрепленные на нижней карусели мерные стаканы, верхнюю и нижнюю заслонки для перекрытия мерных стаканов, дисковый нож для отрезания порции продукта, закрепленный на верхней заслонке клинообразный выталкиватель порции продукта, привод синхронного вращения обеих каруселей и привод колебательного движения верхней карусели, нижняя заслонка выполнена в виде совокупности автономных заслонок, число которых соответствует числу мерных стаканов, каждая из которых состоит из фигурного диска и коромысла. Причем на одном конце коромысла жестко закреплен фигурный диск, а другой его конец шарнирно соединен с нижней каруселью с возможностью возвратно-поворотного движения коромысла с диском в горизонтальной плоскости. При этом на основании машины укреплен копир для взаимодействия с коромыслами заслонок. Угол размаха коромысла удовлетворяет условию






В предлагаемой машине каждое коромысло снабжено роликом для взаимодействия с копиром. Это взаимодействие определяет собой характер движения заслонки при прямом и обратном ходах и обеспечивает возможность выбора наиболее благоприятного закона ее движения. Предлагаемая конструкция машины в сравнении с аналогами и прототипом имеет определенные преимущества. 1. Оснащение машины автономными заслонками позволяет значительно уменьшить время освобождения заслонкой выходного сечения мерного стакана, поскольку перемещение заслонки в положение "вне стакана" является результатом двух движений: движения мерного стакана вместе с каруселью и движения заслонки вместе с коромыслом в направлении, противоположном вращению карусели. Сложение этих движений ускоряет процесс освобождения сечения для прохода дозы в банку и исключает возможность преждевременного выпадания отдельных частей дозы в банку, т.е. повышает качество наполнения банок продуктом. 2. Применение предложенных автономных заслонок предельно уменьшает путь и время движения дозы и заслонки относительно друг друга. Это исключает потери продукт и повышает точность дозирования. 3. Использование выражения, предложенного для определения угла размаха коромысла, позволяет компоновать автономную заслонку, надежно функционирующую на операциях открытия и закрытия выходного сечения мерного стакана. Предлагаемая машина для наполнения банок продуктом поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена кинематическая схема машины; на фиг. 2 - машина, главный вид; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - компоновка нижней заслонки; на фиг. 7 - мерный стакан; на фиг. 8 - схема приводов вращательного и колебательного движений; на фиг. 9 - схема к расчету угла поворота нижней заслонки. Машина содержит кольцевой загрузочный бункер 1, верхнюю карусель 2 с продуктопроводами 3, нижнюю карусель 4 с мерными стаканами 5, верхнюю заслонку 6, нижние заслонки 7 (фиг. 4 и 5), дисковый нож 8 для отрезания порции продукта, механизм 9 для перемещения банок внутри машины, приводы 10 и 11 вращательного и колебательного движений соответственно. Карусель 2 включает две укрепленные на вертикальном валу 12 крестовины 13 (верхняя) и 14 (нижняя), на свободных концах которых укреплены продуктопроводы 3 (фиг. 2). Загрузочный бункер 1 размещен над продуктопроводами 3 и жестко связан с валом 12 карусели 2. Нижняя карусель 4 выполнена в виде укрепленного на вертикальном пустотелом валу 15 стола, состоящего из верхней и нижней крышек 16 и 17 соответственно. На верхней крышке 16 укреплены мерные стаканы 5 по числу продуктопроводов 3 на карусели 2. Нижняя крышка 17 выполнена в виде круговой пластины с пазами 18 для банок, вертикальной стенкой 19, имеющей форму кольца, она жестко связана с верхней крышкой 16. Карусель 2 кинематически связана с нижней каруселью 4 посредством подпружиненных толкателей 20, укрепленных на верхней крышке 16 карусели 4. Свободный конец каждого толкателя 20 установлен в подшипниковое отверстие соответствующего плеча нижней крестовины 14 карусели 2. Каждый мерный стакан 5 смонтирован под соответствующим ему продуктопроводом 3 соосно последнему и с помощью фланца 21 укреплен на верхней крышке 16 стола нижней карусели 4. Форма проходного сечения стакана 5 соответствует форме выходного сечения продуктопровода 3, которое стакан 5 верхней своей частью свободно охватывает по периметру. Задняя стенка 22 мерного стакана 5 выполнена утолщенной, а фланец 21 имеет сквозные резьбовые отверстия для крепления стакана к крышке 16 стола карусели 4 (фиг. 7). В передней и боковых стенках каждого мерного стакана 5 имеется сквозная прорезь 23, которая лежит в плоскости, перпендикулярной оси стакана, и частично входит в утолщенную часть его задней стенки. Расстояние между прорезью 23 мерного стакана 5 и его выходным сечением равно высоте порции рыбы, укладываемой в банку. Прорези 23 всех мерных стаканов 5 лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси вала 12. В боковых стенках стакана 5 имеются два сквозных паза 24 прямоугольной формы, ось каждого из которых расположена под острым углом к касательной, проведенной к стенке стакана (в плане). Верхняя заслонка 6 выполнена в виде дуговой пластины, которая смонтирована на кронштейнах 25, укрепленных на основании 26 машины. В опорном элементе каждого кронштейна 25 имеются сквозные продольные пазы 27 для регулирования положения кронштейна в вертикальном направлении при установке его на основании 26 машины. Заслонка 6 установлена в плоскости, проходящей через прорези 23 всех мерных стаканов 5, и размещена на участке дугового пути мерных стаканов 5 непосредственно после дискового ножа 8 для отрезания порции продукта (фиг. 4). На нижней плоскости заслонки 6 укреплен выталкиватель 28 порции продукта из мерного стакана 5 в банку, выполненный в виде клина. Выталкиватель 28 на виде в плане представляет собой дугу, радиус кривизны которой равен расстоянию от оси вертикального вала 12 до оси мерного стакана 5, закрепленную на начальном участке заслонки 6 (фиг. 4). Высота клинообразного выталкивателя 28 в наибольшем его сечении (в концевой его части) равна высоте сквозных пазов 24 стакана 5. Каждая нижняя заслонка 7 представляет собой автономную компоновку для взаимодействия с соответствующим мерным стаканом 5, которая не имеет связи с другими мерными стаканами. Заслонка 7 включает фигурный диск 29, закрепленный на конце коромысла 30, последнее шарнирно связано с крышкой 16 стола нижней карусели 4. Диск 29 выполнен по форме выходного сечения мерного стакана 5, а кромка диска на его полупериметре 31 по ходу вращения каруселей выполнена остроугольной (фиг. 6). Для каждого коромысла 30, несущего фигурный диск 29, в вертикальной стенке 19 выполнено сквозное окно 32, длина которого соответствует полному углу размаха коромысла. Шарнирное соединение коромысла 30 каждой заслонки 7 с нижней каруселью 4 содержит расположенный вертикально и жестко закрепленный на крышке 15 стола палец 33, насаженную на палец 33 с возможностью вращения относительно его вертикальной оси втулку 34, укрепленное на свободном конце коромысла 30 и сочлененное с наружной поверхностью втулки 34 полукольцо 35. Полукольцо 35 имеет сквозные вертикальные вырезы 36, а втулка 34 - глухие резьбовые отверстия для болтов крепления к ней коромысла 30. В средней части каждого коромысла 30 смонтирован ролик 37 для взаимодействия с укрепленным на основании 26 машины копиром 38. Рабочий профиль копира 38 имеет три участка, которым последовательно соответствуют операции: "поворот заслонки на угол размаха", "выстой заслонки", "возвращение заслонки под стакан". Для фиксированного положения фигурного диска 29 под соответствующим мерным стаканом 5 коромысло 30 каждой заслонки 7 снабжено пружиной 39, а на боковине окна 32 закреплен упор 40 для коромысла. Дисковый нож 8 для отрезания порции продукта укреплен на вертикальном валу 41 и размещен в плоскости прорезей 23 мерных стаканов 5. Механизм 9 транспортирования банок внутри машины включает носитель 42 банок, операционные столики 43 для фиксирования банок под стаканами 5 и копир 44. Носитель 42 банок служит для перемещения банок по круговой траектории, совпадающей с траекторией движения центров мерных стаканов, функции носителя выполняет нижняя крышка 17 стола с пазами 18 для банок нижней карусели 4. Каждый операционный столик 43 состоит из вертикально расположенного толкателя 45, на верхнем конце которого укреплен диск 46, а на нижнем - ролик (фиг. 5) для взаимодействия с копиром 44. Верхняя (рабочая) поверхность диска 46 выполнена фигурной, при этом она копирует рельеф дна наполняемой банки. Положение рабочей поверхности диска 46 "ниже", "выше" и "заподлицо" относительно поверхности крышки 17 стола нижней карусели 4 определяется положением толкателя 45 соответственно нижним, верхним и промежуточным, причем последнее соответствует выводу наполненной банки из машины. Копир 44 выполнен в виде замкнутого (сплошного) кольца, радиус средней окружности которого равен расстоянию между осями вала 12 и любого из толкателей 45. Верхняя поверхность кольца по всему его периметру является рабочим профилем, последний совмещен с траекторией кругового движения толкателей 45, при этом копир жестко связан с основанием 26 машины. Общими элементами приводов 10 и 11 вращательного и колебательного движений соответственно являются электродвигатель 47, редуктор 48, распределительный вал 49 и электромагнитная муфта 50 для отключения карусели 2 с продуктопроводами, нижней карусели 4 и дискового ножа 8 при работающем электродвигателе приводов (фиг. 8). Привод 10 вращательного движения дополнительно включает пустотелый вал 15 нижней карусели 4, связанный системой конических и цилиндрических зубчатых колес 51 с распределительным валом 49 машины, а посредством верхней крышки 16 стола и толкателей 20, связанный с верхней каруселью 2, и вал дискового ножа 8. Привод 11 колебательного движения карусели 2 с продуктопроводами 3 дополнительно содержит смонтированный на распределительном валу 49 эксцентрик 52 (ведущее звено), который кинематически связан с валом 12 карусели 2 посредством шатуна 53 и радиально-упорного подшипника 54, установленного в шарнирно связанный с шатуном корпус 55. Геометрические оси валов 12 и 15 совмещены, при этом нижняя часть вала 12 размещена внутри пустотелого вала 15. Машина снабжена датчиком наличия банок, который сблокирован системой автоматического управления с ее приводом 10 для вращения каруселей и ножа только при наличии под мерным стаканом 5, находящимся в позиции подачи в машину пустых банок, пустой банки. Для исключения остановки каруселей 2 и 4, дискового ножа 8 при бесперебойной подаче пустых банок предусмотрен конечный выключатель 56, нормально замкнутые контакты которого соединены параллельно с контактом датчика наличия банок. Конечный выключатель 56 установлен на кронштейне 57, который жестко связан с основанием 26 машины (фиг. 4). Для взаимодействия с конечным выключателем 56 нижняя крышка 17 стола нижней карусели 4 снабжена упорами 58 (по числу мерных стаканов). Нижняя карусель 4 установлена на кольцевую шаровую опору 59, которая смонтирована на верхнем фланце 60 основания 26 машины, нижний фланец основания служит для крепления последнего к фундаменту (фиг. 2). Шаровая опора выполнена в виде верхнего и нижнего колец, между которыми в кольцевых канавках размещены тела качения (шарики). Для вывода наполненных банок из машины и подачи их на отводящий транспортер служит направляющая планка, установленная над нижней крышкой 17 стола карусели 4 под острым углом к траектории движения банок, которая посредством кронштейна (не показаны) крепится к копиру 44. Машина работает следующим образом. Предварительно в продуктопроводы 3 (за исключением продуктопровода, находящегося перед дисковым ножом 8) подается продукт тушки рыбы или куски мяса. После наполнения продуктопроводов 3 продуктом включаются в работу приводы 10 и 11, обеспечивающие соответственно вращение валов 15 и 41 и колебательное движение вала 12. В результате нижняя карусель 4 и дисковый нож 8 начинают вращение с постоянными угловыми скоростями. При этом карусель 4 посредством подпружиненных толкателей 20 сообщает синхронное вращение карусели 2 с продуктопроводами последней, кроме того, посредством вала 12 сообщает колебательное движение в вертикальном направлении. На участке дугового пути продуктопровода 4 до прохода последним позиции дискового ножа 8 нижняя заслонка 7, находясь в положении "под стаканом", перекрывает выходное сечение мерного стакана 5, образуя собой опорную поверхность для жгута (фиг. 4). При подходе продуктопровода к дисковому ножу в позиции загрузки на операционный столик 43, т.е. под мерный стакан, с транспортера звездочкой (не показана) подается пустая банка. В позиции функционирования дискового ножа 8 последний входит в прорезь 23 мерного стакана 5 и отрезает от жгута порцию рыбы. Карусели 2 и 4 продолжают синхронное вращение, при этом по мере выхода ножа 8 из прорези 23 мерного стакана 5 в нее входит фигурный конец верхней заслонки 6, которая изолирует отрезанную порцию рыбы от жгута, превращаясь для последнего в опорную поверхность. После перекрытия верхней заслонкой 6 мерного стакана 5 ролик 37 коромысла 30 нижней заслонки 7 вступает во взаимодействие с неподвижным копиром 38 на начальном участке его профиля, соответствующем операции "поворот заслонки на угол размаха", в результате чего при дальнейшем повороте каруселей 2 и 4 коромысло совершает поворот относительно вертикальной оси пальца 33 в направлении, противоположном вращению каруселей, и фигурный диск 29 нижней заслонки освобождает выходное сечение стакана. При этом толкатель 45 операционного столика 43, взаимодействуя с копиром 44, поджимает пустую банку, установленную на диске 46, к стакану. Клинообразный выталкиватель 28, проходя через пазы 24 в стенках мерного стакана 5, воздействует на порцию продукта и выдает ее в поджатую к стакану банку. После наполнения продуктом банка посредством копира 44 и толкателя 45 опускается на шаг вместе с диском 46 операционного столика 43, причем диск 46 занимает положение, при котором его рабочая поверхность оказывается заподлицо с поверхностью нижней крышки 17 стола нижней карусели 4. При выдаче порции продукта в банку ролик 37 коромысла 30 перемещается по среднему участку профиля копира 44, соответствующему операции "выстой заслонки", при этом повернутая на угол размаха нижняя заслонка 7 занимает относительно карусели 4 фиксированное положение, оставляя открытым выходное сечение стакана. После выдачи порции продукта в банку ролик 37 коромысла начинает перемещение по конечному участку профиля копира 44, соответствующему операции "возвращение заслонки под стакан". Заслонка 7 посредством пружины 39 безударно возвращается в исходное положение, перекрывая выходное сечение стакана. Положение нижней заслонки 7 под мерным стаканом 5 фиксируется действием на коромысло 30 пружины 39 и упора 40. После поворота нижней заслонки 7 в исходное положение верхняя заслонка 6 выходит из прорези 23 мерного стакан 5, освобождая его проходное сечение. При этом жгут рыбы из продуктопровода 3 опускается на фигурный диск 29 нижней заслонки. Выстаивание толкателей 45 в нижнем, верхнем и промежуточных положениях обеспечивается на участках копира 44 с постоянными радиус-векторами, а перемещение толкателей из одного вертикального положения в другое на участках копира с изменяющимися радиус-векторами. В последнем случае профиль копира будет определяться заданным законом движения толкателей (банок). На следующем участке дугового пути продуктопровода 3 и мерного стакана 5 наполненная продуктом банка, взаимодействуя с направляющей планкой, выводится из машины на отводящий транспортер (фиг. 4). После вывода наполненной банки из машины диск 46 операционного столика 43 опускается ниже поверхности крышки 17 стола нижней карусели 4. В процессе работы машины рабочие поверхности заслонок 6 и 7 орошаются (смачиваются) чистой водой. При установившемся режиме наполнения банок продукт посредством кольцевого загрузочного бункера 1 загружается во все продуктопроводы 3 машины. В позиции подачи в машину пустых банок упор 58 соответствующего мерного стакана 5 размыкает контакты конечного выключателя 56, а пустая банка, подаваемая под стакан, замыкает контакты датчика наличия банок, чем обеспечивается питание электромагнитной муфты 50 до момента окончания взаимодействия упора 58 с конечным выключателем 56. При отсутствии пустой банки в позиции подачи, т.е. при нарушении бесперебойного поступления банок в машину, размыкание упором 58 контактов конечного выключателя 56 приводит к остановке всех движущихся элементов машины при работающем электродвигателе 47 приводов 10 и 11. После поступления банки в позицию подачи контакты датчика наличия банок замыкаются и машина автоматически включается в работу. Приводы 10 и 11 предлагаемой машины имеют одну (общую) электромагнитную муфту 50, установленную на участке распределительного вала 49 между редуктором 48 и эксцентриком 52 (фиг. 8). Чтобы обеспечить возможность колебательного движения продуктопроводом 3 при высоте карусели 2 и 4, т.е. при отсутствии вращения последних можно дополнительно ввести электромагнитную муфту, питание которой можно обеспечить посредством датчика наличия банок и конечного выключателя 56, а муфту 50 оставить в схеме для ручного управления приводами. Причем установить электромагнитную муфту можно на участке вала 49, который располагается между эксцентриком и коническим зубчатым колесом. При таком размещении муфт обеспечивается автономность процесса формирования жгута, что важно для начала работы машины и обеспечения непрерывности жгутообразования при кратковременных выстоях каруселей. Оснащение машины автономными заслонками позволяет значительно ускорить процесс освобождения заслонкой выходного сечения мерного стакана перед подачей порции в банку, что исключает возможность преждевременного выпадания в банку отдельных частей порции, т. е. повышает качество наполнения банок продуктом. Кроме того, применение автономных заслонок предельно уменьшает путь и время движения заслонки относительно порции, что позволяет уменьшить потери продукта и повысить точность дозирования. Использование предложенной зависимости, определяющей связь между элементами автономной заслонки, позволяет компоновать заслонку, способную надежно функционировать на операциях открытия и закрытия выходного сечения мерного стакана. Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Авторское свидетельство N 737297, B 65 B 3/00, 1980. 2. Патент РФ N 2090471, B 65 B 25/10, 1997.1