Подача продукції до фасувальних пристроїв може бути здійснена системою продуктопроводів, в яких стабілізовано тиск продукції, або із витратних резервуарів. Здебільшого пакувальні машини облаштовані витратними резервуарами. Витратний резервуар — це не тільки одна із важливих частин фасувальної машини, а й невід’ємначастина дозувально- фасувального функціонального модуля. Він забезпечує прийом, накопичення (акумулювання) продукції і подачу її до фасувальних пристроїв. За конструктивним виконанням витратний резервуар може бути виконаним циліндричним і кільцевим (колекторним). Залежно від способу фасування продукції, витратні резервуари можуть бути одно — і багатокамерні. У багатокамерних резервуарах передбачено зберігання газу. До складу витратних резервуарів входять такі основні елементи і пристрої: корпус, кришка, поплавкова система, трубка подачі продукції, колекторна трубка для видачі продукції до фасувальних пристроїв.

З точки зору функціонування витратного резервуару, важливе місце відіграє поплавкова система. Поплавкова система під час фасування підтримує відносно постійний рівень рідини в резервуарі. Особливе значення відіграє поплавкова система під час фасування продукції за об’ємом, тому що коливання рівня у витратному резервуарі буде впливати на точність дозування продукції. Поряд із цим під час дозування продукції за рівнем у пристроях, в яких керування роботою клапанів подачі газу і рідини здійснюється поплавковим регулятором, також якість функціонування поплавкової системи впливає на точність формування дози продукції.

На рис. 3.91 наведена конструктивна схема витратного резервуару машини Т1-ВНА-12.

До складу конструкції резервуару входять: корпус циліндричної форми

З колектором і верхня труба подачі продукції. Корпус виготовлений

Рис. 3.91. Схема витратного резервуару машини Т1-ВНА-12: 1,8 — трубки; 2 — труба подачі рідини; 3 — хрестовина; 4 поплавок; 5 — кришка; б — кронштейн; 7 — корпус; 9 — вентиль; 10 — колектор; 11 — клапан

Із листів нержавіючої сталі з конусним днищем і чотирма знімними кришками. Резервуар з’єднаний із колектором за допомогою 18 трубок і має у фланці 36 отворів для кріплення фасувальних пристроїв. До патрубка верхньої труби подачі продукції встановлено поплавок із клапаном, який регулює постачання рідини в резервуар. Для аварійного зливання рідини із переповненого резервуару встановлено вентиль і чотири трубки.

У машинах, що забезпечують вакуумне фасування, до труби подачі продукції приєднується додатковий пристрій, що зв’язаний із вакуумною магістраллю. В деяких конструкціях витратних резервуарів для пом’якшення гідравлічного удару, який може виникнути під час великого напору продукції, передбачено встановлення додаткових пристроїв.

У машинах, що реалізують над барометричне фасування рідкої продукції, конструкція витратного резервуару має кільцеву форму.

На рис. 3.92 наведено конструктивну схему витратного резервуару машини Т1-ВДР-12В.

Корпус такого резервуару також виготовлений із нержавіючої сталі. До нижньої частини корпусу кріпляться фасувальні пристрої. На зовнішній поверхні резервуару є отвори для кріплення кулачків керування роботою фасувальних пристроїв. У верхній частині корпусу резервуару розташовані вісім великих отворів, в які встановлено: два поплавкових клапани для регулювання рівня рідини; два клапани для промивання 180
резервуару; запобіжний клапан і три фланці, через які здійснюється санітарна обробка резервуара і монтажні роботи.

Рідина і газ подаються по трубопроводам, що вмонтовані у розподільник. Розподільник рідини і газу (рис. 2.92, б) встановлюється

В центрі опорного фланця і завдяки спеціальному пристрою розподіляє рідину в резервуар, газ протитиску — до газового поплавкового клапана, а стиснене повітря — до колектора піднімальних циліндрів.

Характерна конструктивна схема поплавків для рідини і газу наведена на рис. 3.93.

Поплавок для рідини (рис. 3.93, а) відводить повітря, що поступає у резервуар під час наповнення тари продукцією і тим самим регулює рівень рідини в резервуарі. Згинанням важеля поплавка його встановлюють так, щоб при досягненні верхнього рівня рідини в резервуарі зупинився випуск із нього газової суміші. Зверху корпуса клапана нагвинчена кришка із отворами для виходу газу. Під час фасування рідини кришка відкрита і газ вільно може виходити із резервуару. Коли резервуар звільняється від рідини, кришку клапана закривають. Для миття машини замість кришки встановлюють спеціальні пристрої для очищення внутрішніх поверхонь клапана.

Поплавок для газу (рис. 3.93, б) призначений для подачі газу протитиску в резервуар фасувальної машини. Шляхом підгинання важеля його встановлюють таким чином, щоб при досягненні максимального рівня рідини клапан подачі газу почав відкриватися. Газ під підвищеним тиском буде переміщатись у резервуар, встановлюючи рівень рідини.

Рис. 3.93. Схема поплавкового пристрою: а — рідинний: 1 — штифт; 2,7 — кільця ущільнення; 3 — гайка; 4 — кришка;5 — корпус кпапана; б — диск; 8 — палець; 9 — втулка із ущільненням; 10 — голка; 11 — упор; 12 — поплавок; б — газовий: 1 — штифт; 2 — поплавок; 3 — диск; 4, 14 — гайки; 5 — корпус кпапана; б — накидна гайка; 7, 8, 18, 19—кільця; 9, 20—втулки; 10—прокладка; 11 —маховик; 12 — труба; 13 — ніпель; 15 — перехідник; 16 — спусковий кран; 17, 22 — кільця ущільнювальні; 21 — палець; 23 — втулка з ущільненням; 24 — клапан; 25, 26 — упори

Після встановлення рівня рідини у втратному резервуарі поплавок переміщається донизу тим самим перекриває доступ газу протитиску.

Завдяки взаємозв’язаній роботі поплавкових клапанів рівень рідини в резервуарі постійно підтримується на заданому рівні.

Наведений принцип роботи витратних резервуарів показує, що найбільш відповідальним елементом в них є поплавкова система, яка забезпечує стабілізацію рівня рідини в резервуарі.

Розрахунок поплавкових пристроїв витратних резервуарів є досить специфічним. Він зводиться до визначення маси і розмірів поплавка.

Розрахунок поплавкових пристроїв

На рис. 3.94 наведена розрахункова схема поплавкового регулятора рівня рідини із такими позначеннями: — кількість рідини, що

Поступає в резервуар за одиницю часу; — витрати рідини за одиницю часу; сі — внутрішній діаметр трубки наповнення резервуара рідиною; В і £>р — діаметри поплавка і резервуару; «9 0, <9 к — швидкість рідини в трубці наповнення і в зазорі <5 між торцем трубки наповнення (сідло) і поверхнею клапана; п(І — число фасувальних пристроїв, що одночасно здійснюють фасування; г — умовно прийнята мінімальна висота стовпа рідини в лінії нагнітання; И — глибина занурення поплавка в рідину; Р„ — зусилля, з яким рідина тисне на клапан поплавка; Я„ — Архімедова сила, що діє на поплавок з боку рідини.

Л.	1	%	І.
Б		Р’		N
А		Я	II
_	•—=н	Ч-*і „
Ї	Ті
				С
	Я,		3=
1 И ■	І 1 0Р	/пс

Рис. 3.94. Розрахункова схема поплавкового регулятора витратного резервуару: 1 — корпус; 2 — поплавок; 3 — кпапан; 4 — труба подачі рідини у витратний резервуар

Амплітуда коливання рівня рідини Н в резервуарі залежить від виконання двох умов:

• від рівності витрат £)в і поступлення <2„ рідини в резервуар за один і

Той же проміжок часу;

• від якості герметизації, яка створюється мембраною поплавка при

Зменшенні, або зупинці витрат рідини із резервуару.

При виконанні цих умов амплітуда коливань рівня буде знаходитись в межах висоти зазору <5, величина якого задається, виходячи із конструкції фасувального пристрою.

Чим менше д, тим стабільніше працює дозатор, тим менше відхилення в об’ємі дози при наповненні споживчої тари в різні періоди роботи фасувальної машини.

Витрати рідини визначаються продуктивністю машини, а кількість рідини, що поступає в резервуар, — діаметром труби для наповнення і швидкістю потоку <9 о.

Для нормальної роботи поплавкового регулятора потрібно, щоб

(2в-(2п (3.117)

При відкритому клапані, тобто <5^0, розрахункове значення діаметра труби подачі можна визначити:

Їл’або^=Й — (ЗЛ18)

У даній формулі два параметри невідомі — діаметр труби і швидкість переміщення рідини в трубі.

Для запису другого рівняння з невідомими параметрами с!0 і 9 0 розглянемо два перерізи 1-І і II—II в нагнітальній трубі. Із рівняння Бернуллі

Г~+2+*1 *

Г

Запишемо:

Де £ — коефіцієнт місцевого опору переміщення рідини в трубі нагнітання;

Л — коефіцієнт гідравлічного тертя переміщення рідини в трубі нагнітання;

У — питома вага рідини{p g).

Р, І()=Рабс~ РаПт — надлишковий тиск рідини в трубі нагнітання.

Із рівняння (3.119) видно, що найменше значення швидкості va буде при Рнд —> min, тобто при Рид = 0, тоді

,9(| = І = ‘ л/2 • ^ z (3.120)

)е + л——-

Розв’язавши разом рівняння (3.118) і (3.120), можна визначити

Dp’i&o.

Під час конструювання діаметр труби приймають більшим розрахун­кового (для зменшення числа Рейнольдса) із умови:

S-d >n’d2p. (3-121)

4

Звідки

N-d2

DK>~^j-, (3.122)

Де dK—конструктивне значення діаметра труби наповнення (приймається відповідно ДСТУ).

Роботу поплавкового регулятора можна характеризувати двома режимами: перший відповідає нижньому положенню поплавка, тобто 8^0; другий — верхньому, коли ц = 0. Із цих двох режимів потрібно встановити, за яких параметри поплавкового регулятора будуть найбільшими.

Для першого режиму роботи зусилля Р„, що діє на мембрану поплавка, можна визначити із теореми імпульсів, попередньо прийнявши 6<dK та діаметр мембрани значно більший від діаметра труби наповнення витратного резервуару:

P„=m0-90=p-Qn-90, (3.123)

Відповідно до формули (3.123) зусилля, що сприймає мембрана поплавка, прямо пропорційне швидкості переміщення продукції в трубі нагнітання, тобто при збільшенні швидкості збільшується і зусилля.

185

Поряд із цим, якщо проаналізувати формулу (3.118), одержимо, що при збільшенні діаметра труби нагнітання швидкість переміщення продукції зменшується при сталому значенні тиску продукції. Таким чином, прийнявши збільшене значення діаметра труби сІк, зменшуємо швидкість і тим самим Р„.

Другий режим роботи поплавкового регулятора характеризує умову герметичності клапана в момент зупинки видачі продукції у фасувальні пристрої. Гідростатичний тиск рідини в трубі, що діє на клапан поплавка можна визначити за формулою:

(3.124)

Із даної формули видно, що із збільшенням сік гідростатичний тиск рідини Р збільшується в квадратній залежності. Тобто за рівнозначних умов гідростатичне зусилля під час герметизації труби нагнітання буде більше, ніж зусилля стовпа рідини, що діє на клапан, коли зазор 6^0. А тому найбільш важкі умови роботи поплавкового регулятора будуть в момент зупинки роботи фасувальної машини, тобто забезпечення герметичності труби нагнітання.

Якщо припустити, що зусилля, яке діє на поплавок, є більшим ніж підйомна сила поплавка, то відбудеться розгерметизація клапана і рівень рідини у витратному резервуарі суттєво збільшиться.

Використавши рівність зусиль, що діють на поплавок, визначимо діаметр поплавка:

Звідки:

(3.125)

В процесі проведення розрахунків і конструювання може виникнути ситуація, що одержане значення діаметра поплавка потрібно зменшити.

У такому випадку потрібно зменшити Рп за рахунок встановлення вирівнювальних бачків, або збільшити Яп за рахунок приєднання до поплавка спеціальних механічних тяг, пружних елементів тощо.

Поряд із цим потрібно враховувати наступне, при фасуванні продукції рівень рідини у витратному резервуарі зменшується. Нормальним режимом роботи витратного резервуару вважають такий, за якого під

186
час фасування спрацьовує рівень рідини, що знаходяться між стінками витратного резервуару і поплавком, тобто

0е=^-Ф2р-О2Ур-к. (3.126)

4 р

Виходячи із цих міркувань, виходить, що чим більший діаметр поплавка, тим швидше витрачається рідина, тим швидше зменшується рівень рідини у резервуарі, що приведе до коливань дози у мірних стаканах. Вибір раціональних параметрів витратного резервуару за конструктором, який може або збільшити розміри витратного резервуару, що призведе до збільшення габаритів фасувальної машини, або технічно ускладнити конструкцію поплавкового регулятора.

Аналізом даних експлуатаційних випробувань встановлено, що нормальний, наближений до оптимального, режим роботи регулятора рівня можна досягти при виконанні таких умов:

• висота занурення поплавка в рідину повинна дорівнювати або бути дещо більшою величини зазору між клапаном і торцевою поверхнею труби нагнітання (д<И)’->

• об’єм рідини, що витиснутий поплавком, повинен витрачатися за час, достатній для відкриття клапана поплавкової системи (1 ~ 1 с);

• технологічний запас рідини в резервуарі і діаметр витратного резервуару повинні бути достатніми для забезпечення мінімальної амплітуци коливання рівня продукції під час безперервної роботи фасувальної машини (в межах 5-10 мм).

При всіх рівних умовах перевага буде віддана конструкції регулятора рівня з найлегшим поплавком.

ПАКУВАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ

ПРОДУКТИВНІСТЬ МАШИН АВТОМАТИЧНОЇ ДІЇ ДЛЯ ПАКУВАННЯ ПРОДУКЦІЇ У СПОЖИВЧУ ТАРУ

Продуктивність пакувальних машин є важливим техніко-економічним показником, який показує, яку кількість пакованих одиниць вироблено машиною за одиницю часу. Продуктивність машин автоматичної дії залежить від структури циклів. Структура циклів в свою чергу залежить від режиму роботи і структури машини, тобто від її класу і виду. Клас машини визначається співвідношенням робочого ТР, технологічного Тт і кінематичного Тк […]

КОМПОНОВОЧНІ СХЕМИ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПАКУВАННЯ ПРОДУКЦІЇ В СПОЖИВЧУ ТАРУ

Компоновка машини — це взаємне розташування окремих її вузлів і механізмів та їх взаємозв’язок у процесі виконання операцій пакування. Компоновка машини відіграє важливу роль як з точки зору вартості обладнання та його монтажу, так і з точки зору експлуатаційних витрат. Так компоновка впливає на величину амортизаційних відрахувань з виробничих площ тощо. Поряд із цим готових […]

ПРИСТРОЇ ДЛЯ МАРКУВАННЯ

Критерій оцінювання того чи іншого товару складається із кількох складових, важливими із яких є: якісні показники продукції, її зовнішній вигляд — тобто упаковка, інформація на етикетці, маркування. Від якості маркування багато в чому залежить вибір покупцем товару. Маркування повинно бути чітким, легко читаним, не стиратися під час транспортування і зберігання товару. Воно повинно мати таку […]