Установка для заполнения баллоновуглекислотой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соаетских

Соцнапистическик

Реснублкк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сяид-ву (22) Заявлено 24.0475 (21} 2147299/2 3-26 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет

Опубликовано 070281. Бюллетень М (1)802690 (5!)М. Кд.з

F 17 С 5/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти и (- з) НЖ 66. 078 ° 9 (088. 8) Дата опубликования описания 0 70281

В. Е. Кондратьев, tO.М. 1Цербина, А.С. Шустов, В. Г. Прохоренко и В.В. Булычев

"". :: . ОЗИ;., (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ БАЛЛОНОВ УГЛЕКИСЛОТОЙ

Изобретение относится к устройствам для заполнения сосудов высокого давления газами в сжатом или сжиженном состоянии и последующей их герметичной укупорки, а именно к устройствам для заполнения углекислотой и последующей герметичной укупорки баллонов, предназначенных для приготовления воды в бытовых автосифонах.

Известна установка для заполнения баллонов жидкой углекислотой (1).

Установка выполнена в виде полуавтоматической роторной машины и содержит смонтированные в станине в тех-15 нологической последовательности и кинематически связанные общим электромеханическим приводом механизм питания баллонами, ротор наполнения баллонов жидкой углекислотой. Каждая 2О рабочая позиция ротора выполнена в виде моноблока, содержащего гидроцилиндр, оснащенный плунжером, на торце которого смонтирован пуансон для осадки пробки. Полость гидроцилиндра сообщена одним каналом через канал отсечного затвора и систему трубопроводов со стационарной расходной емкостью с жидкой углекислотой. Отсечной затвор содержит приводной отсекаю-30 щий золотник. Ионоблок также содеРжит механизм приема и выдачи баллона с подвижным приемником.

Установка оснащена ротором подче- " канки и ротором сортировки заполненных баллонов по их весу и снабжена электромеханической системой блокировки подачи углекислоты в рабочие позиции ротора наполнения, которая срабатывает при отсутствии в них баллонов.

Все рабочие движения исполнительным органом в роторах установки сообщаются известным образом от копирных (кулачковых) механизмов за счет вращения роторов.

Движение роторам сообщается электромеханическим приводом.

Недостаткаьы описанной установки являются относительно низкая ее производительность, малая надежность процесса заполнения баллонов и относительно низкая степень герметичности укупорки баллонов.

Приведенные недостатки обуславливаются следующими причинами.

Углекислота затекает в баллон через полость гидроцилиндра и через относительно малый зазор между телом

802690 пробки и стенками наливного отверстия баллона, и поэтому газифицируется.

3а счет газовой фазы углекислоты, -успевшей возникнуть во время расширения части углекислоты в полости гидроцилиндра и баллоне в начале процесса наполнения исключается начальный перепад давлений в баллоне и системе питания. В дальнейшем углекислота затекает в баллон в основном под действием статического давления своего столба и некоторого убывающего при заполнении перепада давлений.

Так как величина статического давления относительно мала, а гидросопротивлеыие в зазоре относительно велико, то заполнение баллона требует дли-3$ тельного отрезка времени.

Кроме того, в первый момент пуска жидкой углекислоты в полость гидроцилиндра и форсированном дросселировании ее в зазоре при перетекании в бал-щ лон и расширении происходит охлаждение части углекислоты и образование сухого снега, который забивает и без того малый зазор. Сухой снег сокращает эффективное проходное сечение зазора и удлиняет процесс напол нения баллона.

K тому же в роторе наполнения описываемой установки затрачивается значительная часть времени на процесс прощупывания наличия баллона, а так- ЗО же на срабатывание электромагнита системы блокировки подачи углекислоты, что вынуждает снижать ее производительность. Из-эа сложности конструкции и функционирования системы блоки- 35 ровки возникают ее частные отказы и поломки.

Недостатком данного способа укупорки и герметизации баллонов путем осадки пробки является также неполное заполнение профиля канавок баллона телом пробки и образование пустот и зазоров, ухудшающих герметичность соединения пробки с баллоном.

Целью изобретения является повышение производительности установки, 45 качества заполнения баллонов и их укупорки.

Поставленная цель достигается тем, что в известной установке для заполнения баллонов углекислотой каждый рабочий узел роторного устройства заполнения баллонов и их укупорки снабжен механизмом поворота ппунжер-пуансона, наконечник плунжер-пуансона имеет профилированную форму, а гидроцилиндр — дополнительное питающее отверстие меньшего сечения для предварительного заполнения баллонов, расположенное под основным питающим отверстием„ кроме того, механизм 60 поворота плунжер-пуансонов выполнен в виде шкива, размещенного на гидроцилиндре и связанного с плунжером-пуансоном, а станина имеет колодку для взаимодействия со шкивом. 65

На фиг. 1 изображена схема уста новки в плане; на фиг. 2 показана верхняя часть ротора наполнения, общий вид, на фиг. 3 — нижняя часть ротора наполнения, общий вид; на фиг.4 то же, разрез, на фиг. 5 — рабочая позиция ротора; на фиг. 6 — общий вид узла заполнения; на фиг. 7 часть узла заполнения; на фиг. 8 изображена схема работы и блокировка узла заполнения; на фиг. 9 представлены формы исполнения поверхности пуансонов установки.

Установка для заполнения баллонов углекислотой и их укупорки выполнена в виде поточной полуавтоматической ротор ной ли нии .

Установка содержит смонтированные на станине 1 два одинаковых питающих шиберных устройства 2, один ротор наполнения и укупорки баллонов 3, два одинаковых ротора 4 контроля и сортировки баллонов по весу и две одинаковые колодки 5 механизма для радиальной раздачи пробки в баллонах.

Все роторы скомпанованы в два встречнопараллельных технологическитранспортных потока при помощи двух роторов б питания и двух роторов 7 промежуточных.

Установка снабжена также электромеханическим приводом 8 для сообщения транспортного вращения всем роторам. Движение роторам сообщается при помощи червячных редукторов и цилиндрических зубчатых колес, которые кинематически связывают между собой все роторы !íà чертеже не показаны).

Ротор наполнения содержит кулачковые механизмы 9 для сообщения рабочих движений исполнительным механизмам ротора. Рабочие движения сообщаются при помощи ползунов 10, 11 и

12. Рабочие кривые копиров выполнены по заданной программе, при этом программа в роторе наполнения повторяется через 180 его поворота.

Ротор оснащен коллекторным коническим переходом 13, при помощи которого ротор и его рабочие позиции связаны со стационарной расходной емкостью, содержащей углекислоту (на фигурах не показана).

На каждой рабочей позиции ротора смонтированы блок заполнения 14, оснащенный отсечным затворным механизмом 15 и регулируемым переливным обратным клапаном .16, механизм приема и выдачи баллона 17 и механизм блокировки 18.

В корпусе 19 блока наполнения вмонтирован гидроцилиндр 20, сопряженный с приемной матрицей 21. Матрица поджата к торцу.гидроцилиндра гайкой 22.

В стенке гидроцилиндра 20 ближе к матрице выполнено вспомогательное дросселирующее отверстие с проходным сечением, соизмеримям с сечением

802690 наливного зазора между стенками пробки 23 и стенками отверстия в баллоне

24, а выше по оси гидроцилиндра выполнено наливное отверстие с конструктивно возможным максимальным сечением.

Указанные отверстия связывают полость гидроцилиндра с общим проходным каналом затворного механизма, связанного в свою очередь, при помощи трубопровода 25 и сверления в валу 26 ротора, конического перехода 13 с расходной емкостью. t0

Проходной канал затворного механизма перекрыт золотником 27 при помощи пружины 28.

Полость гидроцилиндра дополнительно связана с расходной емкостью при помощи проходного канала переливного обратного клапана 16, трубопровода 29 и сверления в валу 26.

Клапан 16 содержит запорный шарик 30, поджатый при помощи винта 31 и пружины 32 к сменному седлу 33.

В гидроцилиндр 20 вмонтирован плунжер 34, оснащенный плавающим пуансо,ном 35. Другой конец плунжера связан при помощи ложки 36 и упругого компенсатора 37 с ползуном 10 копирного ме- 25 ханизма ротора. Кроме того, плунжер

34 при помощи своих лысок и втулки 38 связан со шкивом 39, смонтированным поворотно на корпусе 19 блока наполнения. ЗО

Рабочая поверхность пуансона 35 выполнена профилированной, например по трехзаходной архимедовой спирали.

Механизм приема и выдачи баллонов содержит смонтированный подвижно в Д5 корпусе 40 подпружиненный приемник 41 и соосно смонтированный с ним шток 42 связанный при помощи ложки 43 с ползуном 11. Шток 42 снабжен штифтом

44, при помощи которого он взаимодействует с приемником 41. Система блокировкц состоит из механизмов, смонтированных на каждой рабочей позиции ротора наполнения.

Механизм блокировки состоит из 45 кулачка 45, закрепленного на приемнике 41, и пальца 46, смонтированного свободно в подпружиненном качающемся рычаге 47, взаимодействующем с кулачком 45. Причем при крайнем нижнем g0 положении приемника 41 палец 46 при помощи рычага 47 отведен в сторону от оси золотника 27 и его толкателя 48, связанного с ползуном 12.

Механизм принудительного говорота пуансонов для радиальной раздачи пробки образован на корпусе 49, закрепленном при помощи колонок 50 на станине 1.

На корпусе 49 смонтирована колодка 5, взаимодействующая со шкивами 39 60 во время поворота ротора наполнения.

Работа установки осуществляется следующим образом.

Взаимодействие узлов и деталей установки происходит в процессе не- Я прерывного вращения ее роторов сообщаемим электромеханическим приводом 8.

В исходном положении плунжер 34 перекрывает наливное и вспомогательное отверстия гидроцилиндра 20. Золотник 27 находится под действием пружины 28 в положении "закрыто".

Шток 42 совместно с приемником 41 и толкателем 48 находится в своих крайних нижний положениях, а палец 46 чаходится в стороне от осевой золотника 27.

В отверстие вала 26 при помощи конического перехода 13 подается из стационарной емкости жидкая углекислота под давлением порядка 60 атм.

Уровень углекислбты в стационарной емкости установлен выше, чем расположение блока наполнения.

Баллоны, укомплектованные пробками, одновременío загружаются в o6а питающие устройства 2 задаются в клещевые захваты транспортных роторов 6 и переносятся ими в приемники 41 рабочих позиций ротора наполнения 3. В рабочей позиции баллоны заталкиваются што-" ком 42 в матрицу 21.

При заталкивании баллона 24 в матрицу 21 шток 42 при помощи баллона увлекает в направлении своего движения и приемник 41. При движении приемник 41 своим кулачком 45 поворачивает рычаг 47 с пальцем 46 и располагает палец 46 между толкателем 48 и золотником 27 по их осевой. Толкатель 48, получая движение от ползуна 12, нажимает на палец 46 и через него сдвигает золотник 27 в положение "открыто".

Затем плунжер 34 ходом вверх открывает вспомогательное отверстие и жидкая углекислота начинает поступать в полость гидроцилиндра 20 под плунжером 34.

11ри этом первая порция жидкой углекислоты при дросселировании и расширении в полости гидроцилиндра 20 переходит в газовую фазу. Газовая фаза проникает в полость баллона и тем самым снижает начальный перепад между давлением насыщенных паров поступающей углекислоты и начальным атмосферным давлением в полостях гидроцилиндра и баллона. Этим создаются условия, исключающие получения снега и льда в зазоре между пробкой и баллоном 24 „ и устраняется удар по пробке.

Создаются также условия для последующего наполнения жидкой углекислотой полости гидроцилиндра через наливное отверстие без ее превращения в газообразную и твердую Фазы.

Продолжая свое движение, плунжер

34 открывает основное относительно большое наливное отверстие и углекислота, не встречая гидросопротивления, спокойно затекает в полость гидроцилиндра и .частично в полость баллона 24. Далее толкатель 48 возвра802690

8 щается в исходное положение, золотник 27 под действием пружины 28 возвращается в положение "закрыто" и изолирует полость .гидроцилиндра от системы питания.

Затем плунжер 34 относительно быстрым движением вниз вытесняет углекислоту иэ полости гидроцилиндра 20 в полость баллона 24 через зазор между пробкой и стенками отверстия в баллоне 24.

Величина хода плунжера 34 и его диаметр выбраны такими, что объем дозы вытесняемой углекислоты (приведенный к объему дозы углекислоты в жидком виде) несколько больше объема дозы необходимой для заполнения бал- 15 лона 24 до отказа жидкой углекислотой. Отсюда, в конце хода плунжера 34 давление в полостях гидроцилиндра

20 и баллона 24 возрастает, а удельный вес газообразной фазы углекисло- 20 ты становится эквивалентным жидкой фаз е. Благодаря э тому гарантируется заполнение баллонов 24 углекислотой.

При дальнейшем движрнии плунжера 34 и нарастании давления срабатывает переливной клапан 16, и избыток углекислоты выжимается через канал клапана в систему питания по трубопроводу 29.

Переливной клапан 16 настроен при помощи винта 31 на определенное ЗО давление. Иэбыточност„ь дозы вытесняемой плунжером 34 углекислоты и наличие регулируемого клапана 16 позволяет поддерживать это давление при известном и достаточно глубоком падении З5 давления в расходной емкости и системе питания по мере отбора из них углекислоты или изменения их температуры, зависящей от температуры внешней среды (помещения), 40

Продол>-ая движение вниз, плунжер

34 пуансона 35 загоняет пробку на место в баллоне 24 и производит ее осадку. Усилие осадки выбрано из условия отсутствия вытеснения материала пробки в полость баллона 24 по его наливному, отверстию. Усилие осадки ограничивается до заданных упругим компенсатором 37, при этом компенсируется и разброс размеров длины баллонов. При осадке тело

59 пробки заполняет канавки в баллоне 24 и перепады затылованной рабочей поверхности пуансона.

По окончании процесса осадки плунжер 34 останавливается, а шкив 39 55 набегает, при продолжении вращения ротора, на колодку 5 и за счет сил трения между колодкой 5 и шкивом 39, последний получает вращение и сообщает его при помощи втулки 38 и плун- 60 жера 34 пуансону 35.

Так как рабочая поверхность пуансона 34 выполнена затылованной, например по трехзарядной архимедовой спирали, то при вращении пуансона по 65 стрелке A пробка 23, раздается в радиальном направлении.

Во время раздачи материал пробки 23, заключенный между рабочей поверхностью пуансона 34 и стенками отверстия в баллоне 24, поджимается к стенкам отверстия за счет разницы радиусов участков спирали (затылков).

Во время поджатия материал пробки 23 заполняет пустоты и зазоры, оставшиеся незаполненными в канавках после осадки пробки. Объем материала пробки (площадь S), вытесняемый затылком пуансона во время раздачи, выбран с известным избытком для обеспечения радиального натяга в соединении пробки 23 с баллоном 24 и для компенсации разброса размеров (объемов пробки 23, отверстия под пробку 23 в баллонах 24 и рабочей части пуансона 39) °

Избыток материала пробки 23 при радиальной раздаче течет вверх и несколько приподнимает пуансон 39 совместно с плунжером 34, преодолевая при этом усилие компенсатора 37. К моменту радиальной раздачи пробки 23 усилие компенсатора 37 несколько снижается путем заданного отхода ползуна 10 в обратном направлении. Снижение усилий производится во избежании течения материала пробки 23 при радиальной раздаче обратно к поверхности пуансона 36 (аналогично, как при процессе осадки).

Пуансон 35 делает, например, 0,5 оборота и на этом процесс наполнения, укупорки и герметизации баллона 24 заканчивается.

Затем баллон 24 при помощи приемника 41 и штифта 44 извлекается штоком 42 из матрицы 21 и попадает в полость полурасточки приемника 41, откуда захватывается последующим транспортным ротором 7 и переносится в ротор взвешивания и сортировки 4. Из ротора сортировки баллоны 24 попадают в соответствующие лотки и собираются в технологическую тару в зависимости от их веса, и передаются на последующие технологические операции.

На этом в установке цикл наполненйя баллона и его герметичной укупорки и контроля взвешиванием заканчивается. Аналогичный цикл в установке повторяется на параллельной технологической цепочке. При этом ротор наполнения 3 одновременно обслуживает обе цепочки, используя.для каждой о иэ них 180 своего поворота. Это стало возможным благодаря тому, что в роторе реализирован способ наполнения баллонов .методом принудительного вытеснения углекислоты в баллон, а также благодаря совмещению времени, затрачиваемого на функционирование механизма блокировки со временем задачи баллона в матрицу.

802690

В случае отсутствия подачи баллонов в рабочую позицию ротора (например, иэ-за перебоев в питании баллонамии ) подача у гл е кислоты на эту позицию ротора блокируется.

Блокировка осуществляется за счет того, что при отсутствии баллона 24 в приемнике 41 и движении штока 42 вверх, приемник 41 остается в своем исходном положении, рычаг 47 с пальцем 46 также остаются в своих исходных положениях. При этом толкатель 48 при своем движении вверх в направлении золотника 27 не может перевести золотник в положение "открыто", так как кинематическая цепь золотник-толкатель разорвана иэ-за отсутствия паль- 15 ца 46 на пути их взаимодействия.

Рабочая поверхность пуансона 35 может быть выполнена по логарифмической спирали. Преимущество логарифмической спирали в том, что угол дав- 2 ления постоянен на протяжении всей ветви спирали, а значит усилие трения пуансона 35 о материал пробки 23 во время его поворота не изменяется, а деформация осуществляется равномерно. Спираль может быть выполнена однозаходной, .что упрощает изготовление пуансонов, но в этом случае поворот пуансона для радиальной раздачи пробк? должен быть равным примерно одному обороту, что удлиняет сек- N тор 5 и вынуждает занимать в роторе больший угол (время) на процесс радиальной раздачи пробки.

С целью наибольшего упрощения изготовления пуансонов их рабочая по- 35 верхность может быть выполнена в виде эллипса или выпуклого многоугольника с выбором при этом оптимального угла OC .

Предложенная установка позволяет, по расчетным данным, достичь произвоцительности, равной 180-300 шт в минуту. Верхний предел производительности в установке ограничивается временем успокоения коромысловых весов ротора контроля.

Конструкция установки упрощается за счет исключения ротора подчекан.ки.

Кроме того, повышение степени герметичности, получаемой в установке, О цает возможность исключить уплотнйтельную шайбу из герметйзирующего баллон комплекта деталей. Создаются предпосылки стабильной работы механизмов питания и встраивания их в установку с целью сборки пробки с баллоном в самой установке. Заполненные и более надежно загерметизированные баллоны могут подвергаться гаран-тированному более длительному сроку хранения. формула и з обр ет е ни я

1. Установка для заполнения баллонов углекислотой, включающая станину, расположенные на ней роторные устройства для транспортировки баллонов и контроля ==.õ заполнения, привод с программным управле;i;ем, и роторное устройство для заполне:-йя баллонов и их укупорки с рабо и.:ми узлам., каждый из которых содер.-:ч?т —.?О;?вижный приемник oаллое?oн йалнвнОй Гидроци линдр с плунжерО";-пуа.:ОО -?О; н питающим Отверстием, соеди;- енным с рас. од.ной емкостью углекислоты через затВОРНЫй ?УЗ ЕЛ О Т Л И B. Ю i"?, ?? С Я тем что с ?„ елью повл??ен??я ГрОнзвО дительности, качества з аполнения баллонов и их укупорки, каждый рабочий узел роторного устройства заполнения баллонов и их укупорки снабжен механизмом поворота плунжер-пуансонаа, наконечник плу нжер а- пу ансона имеет профилированную форму, а гидр оцили ндр — дополнительное пит ающее отверстие меньшего сечения для предварительного заполнения ба??ло??ов, расположенное под ос нов ным пит ающим

Отверстием.

2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что механизм поворота плунжеров-пуансонов выполнен в виде шкива, размещенного на гидроцилиндре и связанного с плунжеромпуансоном, а станина снабжена колодкой, взаимодействующей со шкивом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельст??о СССР

9 184700, кл. В 65 В 3/00, 1964.

802690

Составитель Г,Катенев

Техред A. Савка Корректор Е.Папп

Редактор И.Кначадзе

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10585/48 Тираж 560 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5