способ наполнения контейнера жидкостью и наполняющее устройство

Формула изобретения

1. Способ наполнения контейнера жидкостью через наполняющий канал из накопительного резервуара, отличающийся тем, что содержит следующие операции: открывание наполняющего канала в дроссельном участке этого канала, содержащем деформируемую трубку, путем смещения зажимного средства, действующего на боковые стороны деформируемой трубки, из положения зажима; измерение количества жидкости, передаваемой в контейнер; закрывание наполняющего канала путем возвращения зажимного средства в положение зажима, причем зажимное средство смещается против потока для создания давления ниже атмосферного в канале после зажимного средства.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение количества жидкости начинается при открытии наполняющего канала, и оканчивается после измерения заданного количества жидкости.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что закрывание наполняющего канала осуществляется в соответствии с заданным количеством жидкости, подлежащим измерению.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что при измерении количества жидкости измеряют время, прошедшее после открытия наполняющего канала.

5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что при измерении количества жидкости измеряют расход жидкости в наполняющем канале.

6. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что при измерении количества жидкости взвешивают контейнер во время операции наполнения контейнера.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что при открытии наполняющего канала в протекающую жидкость подается газ.

8. Наполняющее устройство для наполнения контейнера жидкостью, содержащее наполняющий канал, соединенный с накопительным резервуаром, отличающееся тем, что наполняющий канал имеет дроссельный участок с размещенной в этом участке деформируемой трубкой, зажимное средство, установленное вдоль деформируемой трубки, приспособленное для воздействия на боковые стороны этой трубки и для закрытия наполняющего канала, приспособленное для смещения против потока для создания давления ниже атмосферного в наполняющем канале после зажимного средства, и измеритель для измерения поданного количества жидкости.

9. Наполняющее устройство по п. 8, отличающееся тем, что имеет средство управления, соединенное с зажимным средством и измерителем и предназначенное для управления подачей жидкости.

10. Наполняющее устройство по п. 8 или 9, отличающееся тем, что зажимное средство содержит опорное средство, установленное на первой стороне деформируемой трубки, и зажимной элемент, установленный на противоположной стороне деформируемой трубки и являющийся подвижным относительно опорного средства для зажима деформируемой трубки.

11. Наполняющее устройство по п. 10, отличающееся тем, что опорное средство является удлиненным, и зажимной элемент является поворотным и имеет скругленную поверхность, обращенную к деформируемой трубке.

12. Наполняющее устройство по любому из пп. 8-11, отличающееся тем, что имеет наполняющую насадку, установленную на одном конце деформируемой трубки, имеющую самозакрывающееся выходное отверстие и предназначенную для введения в контейнер при его наполнении.

13. Наполняющее устройство по п. 12, отличающееся тем, что наполняющая насадка, по меньшей мере, частично выполнена из упруго деформируемого материала.

14. Наполняющее устройство по п. 12, отличающееся тем, что наполняющая насадка имеет входное отверстие, поперечное сечение которого больше поперечного сечения выходного отверстия в его полностью открытом состоянии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и устройству для наполнения контейнера жидкостью.

Наполнение контейнеров жидкостями, такими как молочные продукты, в наше время предъявляет высокие требования к гигиене среды. Требуются стерильные условия, если продукты содержат бактерии, которые могли бы размножиться и стать опасными для здоровья.

Используемые в настоящее время способы для наполнения контейнеров жидкостями основаны на том, что жидкости хранятся в основном резервуаре. Для того чтобы подать правильное количество жидкости в каждый контейнер жидкость сначала подается из основного резервуара к ряду отдельных уравнительных резервуаров. Затем жидкость подается из уравнительного резервуара в контейнер. В уравнительном резервуаре, особенно в углах и по краям, где жидкость застаивается, и в соединениях, идущих к резервуару и от него, бактерии стремятся к росту и размножению, что в свою очередь может вызвать культуры бактерий, вредных для здоровья. Это означает, что необходимо непрерывно чистить большое число уравнительных резервуаров для поддержания стерильной среды и исключения угроз здоровью, вызванных бактериями в конечном продукте, например в молоке.

Уравнительные резервуары во многих случаях оборудованы каким-либо устройством контроля уровня, контролирующим подачу правильного количества жидкости из основного резервуара. Жидкость подается между резервуарами по трубопроводам, и поток управляется с помощью клапанов, в которых также могут расти культуры бактерий.

В патенте США 40401141 А от 30.08.1983 раскрыто устройство для наполнения контейнера жидкостью, содержащее наполняющий канал, соединенный с наполнительным резервуаром и снабженный обычным клапаном для выдачи жидкого продукта.

Данное устройство не устраняет вышеуказанных недостатков.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание простого способа и устройства для наполнения контейнера жидкостью, полностью или частично устраняющих проблемы гигиены, существующие в современных способах при упаковке жидких пищевых продуктов.

Этот технический результат достигается тем, что способ наполнения контейнера жидкостью через наполняющий канал из накопительного резервуара согласно изобретению содержит следующие операции:

открывание наполняющего канала в дроссельном участке этого канала, содержащем деформируемую трубку, путем смещения зажимного средства, действующего на боковые стороны деформируемой трубки, из положения зажима;

измерение количества жидкости, передаваемой в контейнер;

закрывание наполняющего канала путем возвращения зажимного средства в положение зажима, причем зажимное средство смещается против потока для создания давления ниже атмосферного в канале после зажимного средства.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением поток жидкости при наполнении управляется посредством зажимного средства, которое действует на деформируемую трубку и которое при возвращении в положение зажатия перемещается против потока для создания давления ниже атмосферного в трубке после положения зажатия.

Такая конструкция устраняет застойные накопления жидкости, где могут разрастаться бактерии.

При возвращении зажимного средства к деформируемой трубке создается обратное всасывание в трубке после зажимного средства посредством перемещения зажимного средства против потока в положение сжатия. Когда жидкость прекращает течение, обратное всасывание в трубке заставляет жидкость оставаться в нижней части трубки, тем самым предотвращая вытекание капель.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения измерение количества жидкости начинается при открытии наполняющего канала и оканчивается после измерения заданного количества жидкости. В частности предпочтительно, чтобы канал закрывался в соответствии с окончанием измерения заданного количества. Таким образом, подаваемое количество жидкости является действительно управляемым.

Предпочтительный способ измерения подаваемого количества жидкости в контейнер включает операцию измерения времени, за которое жидкость протекает из резервуара к контейнеру. Время, за которое жидкость может протекать через деформируемую трубку, определяет, сколько жидкости подано к контейнеру. Если давление жидкости в канале поддерживается, по существу, постоянным, измерение по времени будет очень простым и практичным.

Другой предпочтительный способ измерения передаваемого количества жидкости в контейнер содержит операцию измерения расхода жидкости через наполняющий канал посредством расходомера и одновременно подсчета поданного количества.

Третий предпочтительный способ измерения подаваемого количества жидкости в контейнер содержит операцию взвешивания контейнера вместе с тем количеством жидкости, которое было подано в него.

Операция создания потока жидкости в контейнер посредством открывания наполняющего канала содержит преимущественно операцию подачи газа в протекающую жидкость при ее подаче в контейнер. Газоподающее средство установлено в канале для подачи газа непосредственно в жидкость при наполнении. Подача газа в соединении с окончательным наполнением контейнера приводит к уменьшению общего количества потребляемого газа, т.к. потери значительно меньше, чем при способах, которые использовались до настоящего времени. Уменьшенное потребление газа ведет к снижению цен и к обеспечению новых областей применения.

Указанный технический результат достигается и тем, что в наполняющем устройстве для наполнения контейнера жидкостью, содержащем наполняющий канал, соединенный с накопительным резервуаром, согласно изобретению наполняющий канал имеет дроссельный участок с размещенной в этом участке деформируемой трубкой, зажимное средство, установленное вдоль деформируемой трубки и приспособленное для воздействия на боковые стороны этой трубки и для закрытия наполняющего канала приспособленное для смещения против потока для создания давления ниже атмосферного в наполняющем канале после зажимного средства, и измеритель для измерения поданного количества жидкости.

Наполняющее устройство может иметь средство управления, соединенное с зажимным средством и измерителем и предназначенное для управления подачей жидкости.

Зажимное средство может содержать опорное средство, установленное на первой стороне деформируемой трубки, и зажимной элемент, установленный на противоположной стороне деформируемой трубки и являющийся подвижным относительно опорного средства для зажима деформируемой трубки.

Опорное средство может быть удлиненным, и зажимной элемент может быть поворотным и может иметь скругленную поверхность, обращенную к деформируемой трубке.

Наполняющее устройство может иметь наполняющую насадку, установленную на одном конце деформируемой трубки, имеющую самозакрывающееся выходное отверстие и предназначенную для введения в контейнер при его наполнении. Самозакрывающаяся насадка вводится в контейнер, чтобы дать жидкости стечь в него. Это снижает риск потерь жидкости при подаче жидкости к контейнеру. Хорошая подгонка между насадкой и контейнером предотвращает контакт жидкости с окружающей средой. Предпочтительно насадка выполнена, по меньшей мере, частично из упругодеформируемого материала. В результате ее самозакрывающееся действие может быть осуществлено посредством разработки такой ее конструкции, так что ее выход открывается при приложении давления, т.е. подачей потока жидкости. Предпочтительно, чтобы входное отверстие насадки имело поперечное сечение больше, чем поперечное сечение выходного отверстия насадки в ее полностью открытом состоянии. Это приводит к тому, что давление в насадке выше атмосферного давления. Это выше атмосферного давления вместе со способностью упруго деформироваться обеспечивает дополнительно улучшенную подгонку между насадкой и контейнером.

Обратное всасывание в трубке также заставляет отверстие насадки закрываться, что предотвращает контакт жидкости с окружающей средой между операциями наполнения.

Путем измерения количества жидкости, подаваемой в контейнер, с помощью измерителя можно управлять сжимающим действием зажимного средства на трубку и наполнять контейнер правильным количеством жидкости.

Таким образом, необходимость в уравнительных резервуарах, которые имеют поверхности и края, где могут расти бактерии, исчезает, и становится проще поддерживать стерильную среду. Когда трубка зажата, течение жидкости предотвращается, не образуя каких-либо краев и поверхностей, где могут расти культуры бактерий. Когда поток снова включен, отсутствуют какие-либо области, где остается застоявшаяся жидкость. Согласно настоящему изобретению создано устройство, которое с точки зрения конструкции может быть сделано значительно проще, чем предшествующие конструкции, содержащие уравнительные резервуары.

Путем приложения к ней различных степеней наружного сжатия деформируемая трубка может изменять поток жидкости к контейнеру, что делает возможным уменьшить число клапанов, через которые проходит жидкость, и обеспечить очистку. Трубку легко очистить и также заменить, когда требуется, для поддержания гигиенической среды.

Способ и устройство согласно изобретению также создают возможность добавления газообразных добавок к жидкости. Вплоть до настоящего времени это осуществлялось с большими трудностями посредством большого подсоса внутрь уравнительных резервуаров. Например, желательно добавлять малые количества двуокиси углерода в молоко для увеличения срока его хранения. Согласно известным способам наполнения было трудно достичь этого разумной ценой, т.к. такое добавление было связано со значительной утечкой двуокиси углерода.

Ниже изобретение будет описано более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 изображает вид сбоку наполняющего устройства, из которого для большей ясности удалены определенные части;

фиг. 2 изображает продольное сечение наполняющего устройства по линии II-II на фиг.1;

фиг. 3 изображает вид сечения насадки, соединенной с наполняющим устройством;

Фиг.4 изображает блок-схему наполняющего устройства.

Фиг. 1 является видом сбоку, если смотреть по направлению движения контейнеров, устройства 100 для наполнения контейнера 1 предпочтительно жидкостью. Устройство будет описано ниже при использовании его для заполнения молоком, но оно также подходит для наполнения другими жидкостями и порошковыми веществами.

Наполняющее устройство 100 содержит стойку 40 и регулируемое по вертикали несущее средство 10, установленное на стойке и показанное в поднятом положении. Кроме того, наполняющее устройство 100 содержит наполняющий канал 15, соединенный с накопительным резервуаром (не показан) и имеющий дроссельный участок, в котором расположена деформируемая трубка 20 с наполняющей насадкой 25 на ее нижнем конце. Зажимное средство 30 размещено вокруг трубки 20, расположенной в дроссельном участке 22, и содержит опорное средство 31, размещенное на первой стороне трубки 20, и зажимной элемент 32, размещенный на противоположной стороне трубки 20. Для большей ясности ряд составляющих элементов наполняющего устройства 100 на фиг.1 опущен.

Опорное средство 31 зажимного средства 30 жестко соединено с несущим средством 10 и образует изогнутую внутрь зажимающую поверхность 33, обращенную к трубке 20. Зажимной элемент 32 выполнен круглым по форме и подвешенным на несущем средстве 10 в шарнире асимметрично. Таким образом, зажимной элемент 32 образует выпуклую наружу зажимающую поверхность 34, обращенную к трубке 20 и опорному средству 31. Зажимной элемент 32 шарнирно закреплен так, как показано двойной стрелкой 35, и таким образом открывает канал 15 посредством совместного перемещения вниз по потоку и наружу от трубки 20 и закрывает канал 15 посредством совместного перемещения вверх по потоку внутрь к трубке 20. Посредством закрывания, происходящего при совместном зажимающем перемещении и перемещении вверх по потоку, в трубке 20 создается давление ниже атмосферного после зажимного средства 30, тем самым предотвращая образования капель, когда канал 15 закрыт.

Несущее средство 10, которое несет трубку 20 и зажимное средство 30, является регулируемым по вертикали в стойке 40 таким образом, что наполняющая насадка 25 может быть введена в канальное средство 16 контейнера 1 для начала операции наполнения и может быть удалена из канального средства 16 контейнера 1 после наполнения.

На стойке 40 имеется открывающее средство 50 в форме двух шарнирно закрепленных открывающих рычагов 52, на концах которых установлены всасывающие воронки 54. Всасывающие воронки 54 соединены с источником вакуума. Посредством поворота вокруг оси с помощью открывающих рычагов 52 всасывающих воронок 54 к боковым сторонам канального средства 16 контейнера 1 и затем приложения давления ниже атмосферного к всасывающим воронкам 54, в то время как открывающие рычаги 52 поворачиваются слегка наружу, канальное средство 16 открывается, так что наполняющая насадка 52 может быть введена в него, что осуществляется перемещением несущего средства 10 вниз.

Фиг. 1 также показывает пару перемещающих рычагов 45, установленных на вращающихся перемещающих стержнях 46, которые могут перемещаться возвратно-поступательно. При перемещении ленты 210 контейнеров 1, как показано на фиг. 2, перемещающие рычаги 45 поворачиваются для взаимодействия с лентой 210, над которой перемещающие стержни 46 осуществляют ударное перемещение в направлении движения ленты 210 для перемещения ленты 210. Затем перемещающие рычаги 45 поворачиваются от ленты 210, и перемещающие стержни 46 возвращаются в начальное положение для повторения процесса.

Фиг. 2 - вид сбоку наполняющего устройства 100, показанного на фиг.1. Кроме того, на этой фигуре некоторые компоненты были удалены для большей ясности. Показана камера 60, которая установлена вокруг наполняющей насадки 25 и канального средства 16 контейнера 1 для создания стерильной среды наполнения. Камера 60 содержит направляющую 62, по которой направляется канальное средство 16, сильфон 64, окружающий наполняющую насадку 25, и подающий канал 66 для стерильного газа, такого как горячий стерильный воздух.

Фиг. 2 также показывает ленту 210 контейнеров 1 из пластичного гибкого материала, который перемещается в наполняющее устройство 100 в направлении стрелки 3, которое является направлением движения ленты. Контейнеры 1 могут сжиматься и содержат гибкие стенки, соединенные для образования камеры, объем которой зависит от относительного положения стенок. Канальное средство 16 расположено между двумя боковыми сторонами и выступает из камеры наружу контейнера 1. В позиции А показан запечатанный контейнер 1, канальное средство 16 которого запечатано в его наружном торцевом участке 18. Режущее средство 70 с двигателем 74 и вращающимся режущим лезвием 72, которое установлено на каждой стороне ленты 210, и лишь одно из которых показано, установлено на направляющей 62, чтобы открыть контейнер 1 посредством срезания запечатанного торцевого участка 18 канального средства 16.

После режущего средства 70, если смотреть по направлению 3 перемещения, имеется пункт наполнения с наполняющей насадкой 25 наполняющего канала 15 и одним интервалом, далее имеется пункт 80 запечатывания (не показан), включающий две горячие сжимающие губки 82 для запечатывания канального средства 16 наполненного контейнера 1.

Направляющая 62 является вытянутой и имеет в основном вертикальное прямоугольное поперечное сечение с пазом 63, который выполнен с ее нижней стороны и по которому направляется канальное средство 16. Паз 63 примыкает к наполняющей насадке 25, увеличен до эллиптического отверстия для обеспечения открывания канального средства 16 и введения в него наполняющей насадки 25. Более того, направляющая 62 содержит примыкающий к наполняющей насадке 25 цилиндрический соединительный участок 68, установленный на ее верхней стороне и предназначенный для сильфонов 64.

Наполняющая насадка 25, которая более подробно показана на фиг. 2 и 3, имеет концевой участок 26 вытянутого поперечного сечения, который в своем поперечном направлении сужается к вытянутому выходному отверстию 21, с противоположными краевыми участками 28, взаимодействующими друг с другом. Концевой участок 26 также немного сужается в продольном направлении вытянутого поперечного сечения, как это видно на фиг. 2. Наполняющая насадка 25 выполнена из упругодеформируемого материала, такого как упругий пластик, предпочтительно силиконовый каучук, и является самозакрывающейся, т.е. краевые участки 28 выхода 27 взаимодействуют друг с другом для уплотнения 27, когда внешние воздействия не приложены. Такие внешние воздействия прикладываются, например, включением потока жидкости, таким образом создавая давление жидкости для открывания насадки. Выходное отверстие 27 насадки в состоянии ее полного открытия меньше, чем входное отверстие 24 насадки. Это приводит к увеличению давления выше атмосферного в насадке 25, которая, таким образом, расширяется и прижимается к канальному средству контейнера 1. На конце, обращенном в сторону от концевого участка 26, наполняющая насадка имеет соединительный участок 29 для соединения с наполняющим каналом 15. Таким образом сконструированная наполняющая насадка 25, в частности, подходит для введения в канальное средство 16 контейнера 1 и для уплотнения к его внутренней стороне.

Как показано на фиг.4 наполняющее устройство 100 также содержит средство 2 управления, которое управляет открыванием и закрыванием канала 15 посредством зажимного средства 30. Средство 2 управления также соединено с измерителем 4 для измерения проходящего количества жидкости. Средство 2 управления приспособлено для начала измерения в то самое время, как открывается канал 15, и для закрытия канала 15, когда заданное количество отмерено. Измеритель 4, как будет описано более подробно ниже, может быть выполнен различным образом, например для взвешивания контейнера во время наполнения, может измеряться объем, протекающий по каналу 15, или может измеряться время, прошедшее после открытия канала 15.

При работе наполняющего устройства 100 стерильный газ поступает в сильфоны 64 через подающий трубопровод 66 и далее в направляющую 62. Затем газ выходит через паз 63. Сильфон 64 обеспечивает стерильную среду в пункте наполнения вокруг наполняющей насадки 25, в то время как насадка может быть беспрепятственно поднята и опущена. С помощью камеры 60 обеспечивается простой и надежный способ осуществления наполнения в стерильной среде.

При наполнении пустого и предварительно стерилизованного контейнера 1 его сначала вводят в стерильную среду в направляющей 62, после чего контейнер 1, который на этой стадии сжат и пуст, открывают в режущем средстве 70. Открытый контейнер 1 затем подается к наполняющей насадке 25, в непосредственной близости от которой открывающее средство 50 расширяет канальное средство 16, и наполняющая насадка 25 опускается в него. При таком соединении зажимное средство 30 открывается и контейнер 1 наполняется молоком, которое увеличивает его объем, измеритель 4 начинает измерять количество жидкости, подаваемое в контейнер. Если заданное количество отмерено, то в соответствии с этим зажимное средство 30 закрывается. При закрытии давление ниже атмосферного создается в трубке 20 в непосредственной близости к наполняющей насадке 25 и, таким образом, ее выход 27 запечатывается. Контейнер 1 затем подается далее к пункту 80 запечатывания, где он запечатывается еще раз.

В предпочтительном варианте способа операция измерения осуществляется посредством измерения с помощью средства взвешивания (не показано), на которое помещают контейнер 1 или на котором его подвешивают в процессе наполнения. Когда контейнер достигает заданного веса, подается сигнал на средство 2 управления, которое в свою очередь управляет зажимным средством 30 на закрывание.

В дополнительном предпочтительном варианте способа операция измерения осуществляется посредством измерения объема, протекающего через канал 15, с помощью измерителя потока (не показан) с вычислительным блоком (не показан), соединенным с ним и предназначенным для вычисления проходящего объема и выдачи сигнала на устройство 2 управления, когда достигнут заданный объем.

Еще в одном предпочтительном варианте воплощения изобретения операция измерения осуществляется посредством измерения времени, прошедшего с момента открывания зажимного средства. В заданный момент времени на средство управления подается сигнал. В этом варианте воплощения используется тот факт, что поток через канал является относительно постоянным, когда открыто зажимное средство. В конкретном предпочтительном варианте воплощения взвешивающее средство установлено после пункта наполнения для проверки взвешивания. Когда требуется, осуществляется обратная связь в случае отклонений от заданного объема для любых регулировок заданного времени.

В предпочтительном варианте воплощения наполняющего устройства средство для подачи двуокиси углерода установлено в наполняющем канале. Особенно предпочтительно, чтобы это средство подачи соединялось со средством контроля таким образом, чтобы подача происходила прямо в канал, когда он открыт и жидкость течет в контейнер.