Исполнительный элемент и разливочная машина с исполнительными элементами

Исполнительный элемент и разливочная машина с исполнительными элементами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к исполнительному элементу согласно ограничительной части п.1 формулы, по меньшей мере, в одну цилиндрическую камеру которого может подаваться давление среды, т.е. сжатый воздух или давление гидравлической жидкости, для перемещения образованного, например, поршневым штоком срабатывающего органа из исходного положения в положение хода.

Подобные исполнительные элементы или поршневые приводы известны и используются, в том числе, однако не исключительно также в разливочных машинах для управляемых открывания и закрывания предусмотренных там в отдельных разливочных секциях наполнительных клапанов.

Подобные исполнительные элементы известны также в выполнении, у которого предусмотрены два воздействующих на один общий срабатывающий орган или на один общий поршневой шток поршня, в цилиндрические камеры которых может индивидуально подаваться давление среды, так что для срабатывающего органа возможны два разных хода, например два разных по величине хода.

Для ограничения и настройки хода известны также настраиваемые вручную упоры хода, образованные соответственно винтами машины с контргайками. Вместо таких винтов используют отчасти маховички, также с настроечной шкалой. Другой известной мерой по настройке хода является использование подкладных шайб, встраиваемых затем, например, в соответствующий исполнительный элемент.

В частности, у установок или машин, содержащих множество подобных исполнительных элементов, например у разливочных машин, настройка упоров хода занимает очень много времени.

Задачей изобретения является создание исполнительного элемента, который исключал бы этот недостаток и обеспечивал бы, в том числе, настройку, по меньшей мере, одного упора хода посредством внешнего устройства управления, например центрального устройства управления машины.

Для решения этой задачи исполнительный элемент выполнен в соответствии с п.1 формулы. Объектом изобретения является далее разливочная машина согласно п.18 формулы.

У исполнительного элемента согласно изобретению, выполненного в виде цилиндро-поршневого пневмо- или гидропривода, по меньшей мере, один упор хода выполнен с возможностью моторного перемещения посредством привода перемещения, например, посредством шагового электродвигателя, причем настройка может происходить контролируемым образом, например посредством инкрементного датчика, и/или управляемым образом в замкнутом регулирующем контуре.

Благодаря выполнению согласно изобретению можно настроить отдельный исполнительный элемент или же множество исполнительных элементов по отдельности или группами в короткое время посредством центрального устройства управления с возможностью оптимального согласования созданных исполнительными элементами движений хода с данным назначением, например при применении исполнительных элементов для приведения в действие наполнительных клапанов разливочной машины с обусловленными машиной параметрами, например допусками, износом или старением, и/или же с внешними параметрами, например температурой розлива, окружающей температурой, и/или с относящимися к наполняемому продукту параметрам, например вязкостью, пенообразованием.

Благодаря выполнению согласно изобретению далее можно в короткое время и без проблем переоснастить, например, установку или машину множеством исполнительных элементов, например разливочную машину, на различные режимы работы, например при смене продукта.

Далее существует возможность автоматической настройки или слежения за упорами хода или настройки, или слежения за упорами хода по команде в зависимости от параметров процесса, измеренных во время рабочего процесса, например во время процесса розлива.

Усовершенствования изобретения являются объектом зависимых пунктов. Изобретение более подробно поясняется ниже на примере его осуществления с помощью чертежей, на которых изображают:

- фиг.1: в частичном виде ротор разливочной машины вращающейся конструкции для наполнения бутылок и т.п. емкостей в зоне разливочной секции;

- фиг.2: в упрощенном виде и в разрезе наполнительный клапан разливочной машины из фиг.1;

- фиг.3: в упрощенном виде и в разрезе исполнительный элемент согласно изобретению.

На фиг.1 изображен приводимый во вращение вокруг вертикальной оси МА машины ротор 1 разливочной машины для наполнения бутылок 2 и т.п. емкостей продуктом, например жидким или пастообразным. На роторе 1 известным образом с равными угловыми промежутками вокруг оси МА машины распределены несколько разливочных секций 3, состоящих из наполнительного элемента 4 и расположенного в вертикальном направлении под ним держателем 5 бутылок или емкостей. Последний выполнен в изображенном примере так, что он охватывает сзади соответствующую наполняемую бутылку 2 за предусмотренный в зоне горлышка 2.1 поясок, в результате чего бутылка 2 удерживается на держателе 5 в висячем положении.

Наполнительный элемент 4 состоит, в основном, из корпуса 6, в котором выполнен вертикальный в изображенном примере канал 7 для жидкости, образующий на своем нижнем конце выпускное отверстие 8, через которое продукт течет к соответствующей бутылке 2 в процессе наполнения. В корпусе 6 выполнен обратный газовый канал 9, который через трубопровод 10 сообщен с каналом 11, выполненным на роторе 1 для всех наполнительных элементов 4 или для группы таких наполнительных элементов. Верхний конец канала 7 для жидкости связан через наполнительный клапан или клапан 12 для жидкости с каналом или трубопроводом 13, по которому продукт в процессе наполнения подают из расположенного, например, на роторе 1 резервуара или котла (не показан). Каждая наполнительная секция 3 выполнена с возможностью плотного прилегания бутылки 2 своим горлышком 2.1 во время наполнения к наполнительному элементу 4. Для этого бутылкодержатель 5 и/или наполнительный элемент 4 установлен с возможностью управляемого подъема и опускания, как это известно специалисту.

Как схематично показано на фиг.2, наполнительный клапан 12, приданный каждой разливочной секции 3, образует в корпусе 14 канал 15 для жидкости, который, с одной стороны, связан с трубопроводом 13, а, с другой стороны, с каналом 7 для жидкости соответствующего наполнительного элемента 4.

В канале 15 для жидкости расположен затвор 16 клапана, который в изображенном примере установлен с возможностью перемещения из показанного на фиг.2 запирающего или закупоривающего канал 15 положения ступенчато в первое открытое положение с меньшим открытым или проходным сечением для наполнительного клапана 12 и во второе открытое положение с большим открытым или проходным сечением для наполнительного клапана 12. Затвор 16 клапана расположен на конце герметично выведенного из канала 15 срабатывающего органа 17, например поршневого штока, срабатывающим органом являющегося составной частью цилиндро-поршневого устройства или исполнительного устройства 18, например пневматического исполнительного устройства.

У изображенного примера исполнительное устройство 18 состоит из цилиндрического корпуса 19, который подходящим образом прифланцован к корпусу 14 наполнительного клапана 12 и разделен внутренней перегородкой 20 на две полости 21, 22, расположенные соосно с продольной осью срабатывающего органа 17. Срабатывающий орган 17 герметично выведен через нижнюю на фиг.3 соседнюю с корпусом 14 торцевую стенку 19.1 цилиндрического корпуса 19 и через перегородку или промежуточную стенку 20 с использованием соответствующего уплотнения 23, 24. На срабатывающем органе 17 в нижней на фиг.3 полости 21 цилиндра прочно установлен поршень 25, который делит эту камеру 21 на удаленную от перегородки 20 нижнюю на фиг.3 камеру 21.2 и соседнюю с перегородкой 20 камеру 21.2. В камере 21.2 размещена пружина 26 сжатия, которая одним своим концом опирается на перегородку 20, а другим - на поршень 25 и за счет этого напрягает срабатывающий орган 17 в исходное положение, соответствующее при использовании исполнительного элемента 18 для приведения в действие наполнительного клапана 12 или затвора 16 клапана закрытому состоянию наполнительного клапана 12. Это исходное положение срабатывающего органа 17 образовано в изображенном примере за счет того, что поршень 25 кольцеобразным, охватывающим уплотнение 23 и его гнездо выступом 25.1 упирается во внутреннюю поверхность камеры 21.1.

В то время как поршень 25 прочно соединен с срабатывающим органом 17, в полости 22 с возможностью осевого перемещения по срабатывающему органу 17 установлен дополнительный поршень 27, который делит полость 22 на соседнюю перегородке 20 нижнюю камеру 22.1 и верхнюю камеру 22.2, закрытую в изображенном примере верхней торцевой стенкой 19.2 цилиндрического корпуса 19. Срабатывающий орган 17 установлен с возможностью осевого перемещения участком 17.1 большего сечения в верхней торцевой стенке 19.2. На переходе к участку 17.1 срабатывающий орган 17 образует уступ или кольцеобразный упор 28 для обращенной к камере 22.2 стороны поршня 27. У изображенного примера при находящемся в исходном положении срабатывающего органа 17 уступ или упор 28 прижат к поршню 27, а тот в результате этого охватывающим срабатывающий орган 17 кольцеобразным выступом 27.1 упирается в перегородку 20.

На верхней торцевой стенке 19.2 расположены два ограничивающих ход срабатывающего органа 17 и поршня 27 упора хода, а именно взаимодействующий с поршнем 27 упор 29 и взаимодействующий с верхним концом срабатывающего органа 17 или с концом его участка 17.1 упор 30. Оба упора установлены с возможностью осевого, т.е. в осевом направлении параллельно оси срабатывающего органа 17, индивидуального и моторного перемещения, а именно упор 29 посредством двигателя 31 перемещения, а упор 30 - посредством двигателя 32 перемещения.

Упоры 29, 30 в изображенном примере образованы ввинченными в резьбу торцевой стенки 19.2 или ее продолжения 19.2.1 болтами, которые через валы 29.2, 30.2 кинематически связаны с серводвигателями.

В камеру 21.1 через приводимый в действие электрически распределитель 33, а в камеру 22.1 через электрически управляемый распределитель 34 соответственно с управлением может подаваться сжатый воздух, так что при активировании распределителя 34 и подаче в камеру 22.1 сжатого воздуха срабатывающий орган 17 против усилия пружины 26 сжатия движется из своего исходного положения, совершая первый, более короткий ход А, в первое положение хода, образованное за счет прилегания поршня 27 в упор 29 хода.

При активировании распределителя 33 и подаче в камеру 21.1 сжатого воздуха срабатывающий орган 17 движется с поршнем 27 против усилия пружины 26 сжатия, совершая второй, более длинный ход В, из исходного положения во второе положение хода, образованное за счет прилегания образованного участком 17.1 верхнего конца срабатывающего органа 17 в упор 30 хода. За счет настройки упоров 29, 30 с помощью двигателей 31, 32 перемещения величину ходов А, В можно настраивать индивидуально или приспосабливать к соответствующим требованиям.

У изображенного примера двигатели 31, 32 перемещения представляют собой электродвигатели перемещения, например шаговые электродвигатели с инкрементными датчиками, так что возможны очень точная настройка упоров 29, 30 и, в частности, также регулирование этой настройки.

При использовании исполнительных элементов 18 для приведения в действие наполнительных клапанов 12 первое положение хода (после хода А) соответствует частично открытому наполнительному клапану 12, а второе положение хода (после хода В) - полностью открытому наполнительному клапану 12.

Управление наполнительными клапанами 12 или их исполнительными элементами 18 происходит у изображенной на фиг.1 разливочной машины посредством центрального устройства управления и/или посредством децентрализованных блоков 35 управления на роторе 1, которые предусмотрены, например, для каждой отдельной разливочной секции 3 или для группы разливочных секций 3, а именно, например, таким образом, что всегда тогда, когда соответствующая разливочная секция 3 достигает заданного положения вращательного движения ротора 1 и наполняемая бутылка 2 находится в герметичном положении на наполнительном элементе 4, соответствующий наполнительный клапан 12 открывается, а именно, например, ступенчато таким образом, что сначала для медленного наполнения за счет активирования распределителя 34 срабатывающий орган 17 соответствующего наполнительного клапана 12 движется с поршнем 27 в первое положение хода и, тем самым, затвор 16 клапана движется в первое открытое положение и что затем для быстрого наполнения за счет активирования распределителя 33 срабатывающего органа 17 и, тем самым, затвор 16 клапана движутся соответственно во второе положение хода и во второе открытое положение.

На основе подаваемого к соответствующей бутылке 2 в процессе наполнения количества продукта, определяемого установленным в трубопроводе 13 расходомером 36, и/или на основе увеличения веса соответствующей бутылки 2 при наполнении, измеряемого взвешивающим устройством 37, например, блок 35 управления вызывает закрывание наполнительного клапана 12. Также это закрывание происходит, например, ступенчато таким образом, что при активированном распределителе 34 распределитель 33 дезактивируют, так что при лишенной давления камере 21.1, но нагруженной давлением камере 22.1 срабатывающий орган 17 возвращается из второго положения хода в первое положение хода, в результате чего наполнительный клапан 12 частично закрывается. Процесс наполнения заканчивается тогда за счет дезактивирования также распределителя 34, так что при лишенной давления камере 22.1 срабатывающий орган 17 за счет усилия пружины 26 сжатия движется в свое исходное положение, а затвор 16 клапана - в положение закрывания.

Настройка упоров 29, 30 происходит, например, посредством блока 35 управления или вышестоящего устройства управления машины (компьютер), а именно, например, в зависимости от соответственно разливаемого продукта таким образом, что ступенчатое открывание и/или закрывание наполнительных клапанов 12 или открытое сечение этих клапанов в первом и во втором открытых положениях оптимально согласовано с соответствующим продуктом и его свойствами, а также с изменяющимися внешними условиями процесса розлива, например, с изменяющейся температурой продукта или окружающей температурой. Кроме того, за счет настройки 29, 30 можно учитывать параметры машины, такие как допуски, износ и старение.

Настройка упоров 29, 30 может осуществляться отдельно и индивидуально для каждой разливочной секции 3 или для каждого исполнительного элемента 18, а также для нескольких исполнительных элементов 18 одновременно, а именно быстро и удобно посредством внешнего устройства управления машины и/или децентрализованных блоков 35 управления.

Кроме того, существует возможность выполнения устройства управления машины или децентрализованных блоков 35 управления так, что по команде или по требованию и в зависимости от измеренных в процессе наполнения параметров розлива, таких как скорость течения, температура продукта, окружающая температура, давление розлива и т.д., регистрируемых соответствующими датчиками, например индуктивным расходомером 36, взвешивающим устройством 37, термометрами и манометрами (не показаны) и т.д., происходит самопроизвольная подстройка упоров 29, 30, а именно, например, с помощью хранящейся в центральном устройстве управления машины или децентрализованных блоках 35 управления программы для достижения однородного процесса розлива или однородного характера розлива и оптимальной производительности разливочной машины.

Изобретение описано выше на одном примере его осуществления. Понятно, что возможны многочисленные изменения и варианты, не выходящие за рамки лежащей в основе изобретения идеи. Так, заявитель исходил выше из пневмоуправления соответствующего исполнительного элемента 18. В принципе возможно также гидроуправление.

При использовании исполнительных элементов 18 для управления наполнительными клапанами разливочных машин, само собой, не требуется, чтобы эти наполнительные клапаны имели выполнение, описанное в связи с фиг.1 и 2. Возможны и другие конструктивные выполнения наполнительных клапанов.

Далее исполнительные элементы 18 могут использоваться специально для управления наполнительными клапанами у наполнительных элементов с возможностью определения одним упором хода также закрытого состояния соответствующего наполнительного клапана или соответствующего этому закрытому состоянию положения поршневого штока исполнительного элемента, по меньшей мере, во время работы разливочной машины. У изображенного на фиг.3 выполнения исполнительного элемента 18 при постоянно нагруженной давлением камере 22.1 соответствующее закрытому состоянию наполнительного клапана 12 положение срабатывающего органа 17 определялось бы упором 29, тогда как упор 30 определяет соответствующее открытому состоянию наполнительного клапана положение хода срабатывающего органа 17. Это выполнение имеет то преимущество, что при закрывании соответствующего наполнительного клапана 12 движение закрывания затвора 16 притормаживается пневматическим давлением в камере 22.1 и затвор 16, тем самым, мягко упирается в седло клапана, так что в результате предотвращается или существенно уменьшается износ наполнительных клапанов 12.

Перечень ссылочных позиций

1 - ротор

2 - бутылка

2.1 - горлышко бутылки

3 - разливочная секция

4 - наполнительный элемент

5 - бутылкодержатель

6 - корпус наполнительного элемента

7 - канал для жидкости

8 - выпускное отверстие

9 - обратный газовый канал

10 - обратный газопровод

11 - обратный газовый канал в роторе 1

12 - наполнительный клапан

13 - продуктопровод

14 - корпус наполнительного клапана 12

15 - канал для жидкости

16 - затвор клапана

17 - срабатывающий орган

17.1 - участок срабатывающего органа

18 - исполнительный элемент

19 - цилиндрический корпус

19.1, 19.2 - торцевая сторона цилиндрического корпуса

19.2.1 - выступ на торцевой стенке 19.2

20 - перегородка

21, 22 - полость цилиндра

21.1, 21.2- камера цилиндра

22.1, 22.2 - камера цилиндра

23, 24 - уплотнение

25 - поршень

25.1 - выступ поршня 25

26 - пружина сжатия

27 - поршень

27.1 - выступ поршня 27

28 - уступ или упор 29,

30 - упор хода

29.1, 30.1 - болт со сплошной резьбой

29.2, 30.2 - вал

31, 32 - двигатель перемещения

33, 34 - электрораспределитель

35 - децентрализованный блок управления

36 - расходомер

37 - взвешивающее устройство или взвешивающая ячейка

МА - вертикальная ось машины

А, В - ход поршневого штока

1. Исполнительный элемент, содержащий, по меньшей мере, один поршень (25, 27), установленный с возможностью осевого перемещения, по меньшей мере, в одном цилиндре (19) и ограничивающий, по меньшей мере, одну нагружаемую давлением среды камеру (21.1, 22.1) цилиндра, а также, по меньшей мере, один настраиваемый упор (29, 30) хода, ограничивающий ход поршня (25, 27) и/или кинематически связанного с поршнем (25, 27) срабатывающего органа (17), отличающийся тем, что, по меньшей мере, для одного упора (29, 30) хода предусмотрен моторный привод (31, 32) перемещения.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что привод перемещения выполнен в виде электродвигателя, например, шагового электродвигателя.

3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что привод (31, 32) перемещения, по меньшей мере, одного упора (29, 30) хода содержит инкрементный датчик.

4. Элемент по п.1, отличающийся тем, что срабатывающий орган выполнен в виде срабатывающего органа (17), взаимодействующего, по меньшей мере, с одним поршнем (25, 27).

5. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один упор (29, 30) хода выполнен с возможностью определения конечного положения, по меньшей мере, одного поршня (25, 27) и/или срабатывающего органа (17) при нагруженной давлением камере (21.1, 22.1) цилиндра.

6. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один упор (29, 30) хода выполнен с возможностью определения конечного положения, по меньшей мере, одного поршня (25, 27) и/или срабатывающего органа (17) при лишенной давления камере (21.1, 22.1) цилиндра.

7. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один упор (29, 30) хода установлен с возможностью перемещения параллельно оси движения, по меньшей мере, одного поршня (25, 27).

8. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один упор (29, 30) хода образован болтом (29.1, 30.1) со сплошной резьбой, находящимся в зацеплении с резьбой, например, резьбой цилиндра (19).

9. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один упор (29, 30) хода взаимодействует с обращенной от камеры (22.1) цилиндра поверхностью, по меньшей мере, одного поршня (27) и расположен, например, с радиальным смещением к оси поршня.

10. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один упор (30) хода взаимодействует с концом срабатывающего органа (17).

11. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один поршень (25) и кинематически связанный с этим поршнем срабатывающий орган натяжены пружинящими средствами (26) в исходное положение, преимущественно в исходное положение, соответствующее лишенной давления камере (21.1, 22.1) цилиндра.

12. Элемент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один поршень (27) установлен на срабатывающем органе (17) с возможностью осевого перемещения, при этом на поршне (27) и/или на срабатывающем органе (17) предусмотрены соединительные или поводковые средства (28), которые при движении поршня (27) в первом направлении хода создают соединение с силовым замыканием между поршнем и срабатывающим органом (17), а во втором встречном направлении хода обеспечивают движение поршня (27) без захвата срабатывающего органа (17).

13. Элемент по п.1, отличающийся тем, что для ступенчатого движения срабатывающего органа (17) из исходного положения во время первого, например, меньшего хода (А) в первое положение хода и во время второго, например, большего хода (В) во второе положение хода предусмотрены два поршня (25, 27), по меньшей мере, с одной, нагружаемой давлением среды камерой (21.1, 22.1) цилиндра, при этом для каждого поршня (25, 27) предусмотрен, по меньшей мере, один, индивидуально настраиваемый упор (29, 30) хода.

14. Элемент по п.13, отличающийся тем, что на одном общем срабатывающем органе (17) установлены, по меньшей мере, два поршня (25, 27), при этом, по меньшей мере, один поршень (27) установлен на срабатывающем органе (17) с возможностью захвата срабатывающего органа (17) из исходного положения в положение хода, т.е. связан с ним кинематически, однако с возможностью движения назад из положения хода в исходное положение без захвата срабатывающего органа (17).

15. Элемент по п.13 или 14, отличающийся тем, что первый поршень (25) для большего хода (В) прочно соединен с общим срабатывающим органом (17), второй поршень (27) только во время меньшего хода (А) кинематически воздействует на общий срабатывающий орган (17), при этом первый перемещаемый упор (30) хода взаимодействует с срабатывающим органом (17), а второй перемещаемый упор (29) хода - со вторым поршнем (27).

16. Элемент по п.1, отличающийся тем, что камеры (21.1, 22.1) цилиндра выполнены с возможностью управляемой подачи в них через соответствующий распределитель (33, 34) находящейся под давлением среды, например, сжатого воздуха или гидравлической жидкости.

17. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде исполнительного элемента (18) для приведения в действие наполнительного клапана (12) разливочной машины для наполнения бутылок (2) или подобных емкостей продуктом.

18. Разливочная машина вращающегося типа с несколькими образованными на периферии ротора (1) разливочными секциями (3), каждая с наполнительным элементом (4) и приводимым в действие исполнительным элементом (18) наполнительным клапаном (12), отличающаяся тем, что исполнительный элемент выполнен по одному из предыдущих пунктов.

19. Машина по п.18, отличающаяся тем, что исходное положение срабатывающего органа (17) исполнительного элемента (18) соответствует закрытому положению наполнительного клапана (12), а, по меньшей мере, одно положение хода срабатывающего органа (17) открытому положению наполнительного клапана (12).

20. Машина по п.18 или 19, отличающаяся тем, что при двух разных положениях хода срабатывающего органа (17) исполнительного элемента (18) одно положение хода соответствует первому открытому состоянию наполнительного клапана (12), например, с уменьшенным открытым сечением, а второе положение хода срабатывающего органа (17) исполнительного элемента (18) второму открытому состоянию наполнительного клапана (12), например, с увеличенным открытым сечением.

21. Машина по п.18, отличающаяся тем, что упоры (29, 30) хода отдельных исполнительных элементов (18) выполнены с возможностью настройки посредством центрального устройства управления машины, преимущественно индивидуально, например, в зависимости от параметров машины, таких как допуски, износ, старение и т.д., и/или в зависимости от внешних параметров, таких как температура продукта, окружающая температура и т.д., и/или в зависимости от параметров или свойств продукта, таких как вязкость, ценообразование и т.д.

22. Машина по п.18, отличающаяся тем, что упоры (29, 30) хода выполнены с возможностью перемещения автоматически или по требованию посредством центрального устройства управления машины и/или посредством децентрализованных устройств (35) управления в зависимости от полученных в процессе наполнения параметров розлива, таких как скорость течения, температура и давление розлива, по меньшей мере, по одной программе, хранящейся в центральном устройстве управления и/или в децентрализованных устройствах (35) управления.

23. Машина по п.18, отличающаяся тем, что в каждой разливочной секции (3) предусмотрены расходомер (36) для измерения количества продукта и/или взвешивающая ячейка (37) для измерения увеличения веса соответствующей емкости (2) при наполнении.