close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 9412

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 08B 9/00
B 08B 3/12
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЕМКОСТЕЙ
(21) Номер заявки: a 20050116
(22) 2005.02.07
(43) 2006.09.30
(71) Заявитель: Совместное закрытое акционерное общество "Недраинвест"
(BY)
(72) Авторы: Данилов Юрий Александрович; Самарин Игорь Альбертович; Карчмит Виктор Михайлович
(BY)
BY 9412 C1 2007.06.30
BY (11) 9412
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Совместное закрытое акционерное общество "Недраинвест" (BY)
(56) SU 1747216 A1, 1992.
RU 2062667 C1, 1996.
RU 2046033 C1, 1995.
SU 1643124 A1, 1991.
WO 03/068422 A1, 2003.
GB 1171652, 1969.
JP 7008927 A, 1995.
(57)
1. Ультразвуковая установка для очистки емкостей, содержащая моечную ванну на несущем каркасе, в днище которой смонтированы ультразвуковые преобразователи, систему
подачи воды и удаления отработанного моечного раствора, узлы крепления емкостей, систему заполнения емкостей моющим раствором с форсункой впрыска, системы загрузки,
перемещения, вращения, выгрузки и опорожнения емкостей с последующим их ополаскиванием, отличающаяся тем, что моечная ванна выполнена с трапецеидальным профилем
в продольном сечении, а ультразвуковые преобразователи размещены группами, вытянутыми в поперечном направлении вдоль образующей емкостей, причем в каждой группе
преобразователи расположены в шахматном порядке и закреплены на днище ванны посредством шпилек и армированной клеящей композиции, при этом ванна содержит средство контроля температуры моющего раствора, система заполнения и загрузки емкостей
содержит лоток для подачи емкостей, бак-накопитель со средствами нагрева и контроля
Фиг. 1
BY 9412 C1 2007.06.30
температуры моющего раствора, насос для подачи моющего раствора, подсоединенный
посредством трубопроводов с запорными вентилями к форсунке впрыска, и функционально связана с системой выгрузки емкостей, содержащей бак опорожнения с поворотным
столом, на котором смонтированы приемные ячейки с кантователями емкостей, система
перемещения и вращения емкостей содержит два двигателя с редукторами, один из которых связан ременными передачами с роторами, содержащими лопасти загрузки и выгрузки емкостей, а второй с ремнем, смонтированным над поверхностью ванны и посредством
кронштейнов с прижимными роликами введенным в зацепление с цилиндрической поверхностью емкостей с возможностью их перекатывания по дну ванны.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что арматура клеящей композиции выполнена в виде сетки, например, из ткани стекло- или углеродного волокна.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что лоток для подачи емкостей содержит
датчик управления насосом подачи моющего раствора через форсунку впрыска.
4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что ротор загрузки снабжен устройством
позиционирования в виде диска с лепестками, которое установлено на его оси и функционально связано с управляющим путевым датчиком.
5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что моечная ванна, бак-накопитель и бак
опорожнения связаны между собой системой трубопроводов с возможностью подачи на
повторное использование моющего раствора и соединены с системами подачи воды и
удаления отработанного раствора в канализацию.
Изобретение предназначено для мойки крупногабаритных емкостей, в частности пластиковых бутылей, на заводах по розливу питьевой воды, напитков, соков и т.д.
Известен ряд установок с различными вариантами ультразвуковых машин, содержащих моечную ванну с ультразвуковыми излучателями, которые передают энергию ультразвуковых колебаний в моечный раствор для очистки тех или иных деталей [1,2, 3].
Предложена, например, установка очистки загрязненных поверхностей, содержащая технологическую ванну, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и демпфер паразитных изгибных колебаний [3]. Полости излучателей преобразователей и демпфера
жестко соединены с плоскостью наружной поверхности дна ванны. Демпфер паразитных
изгибных колебаний выполнен в виде отдельных массивных стальных колец, концентрично охватывающих излучатели соответствующих преобразователей, которые расположены
от них на расстоянии кратном nλ/4, где λ - длина изгибной волны в материале ванны,
n = 1, 2, 3, 5,… Установка обеспечивает улучшение равномерности распределения акустического поля внутри ванны за счет повышения эффективности развязки ультразвуковых
преобразователей.
Установка имеет узкое применение и предназначена преимущественно для очистки
металлических предметов, что затрудняет ее использование для мытья таких изделий, как
бутыли и особенно бутыли, изготовленные из пластика.
Известно устройство для ультразвуковой очистки, которое используют для удаления
различных загрязнений с поверхности небольших мелких и средних деталей, лабораторного инструмента, медицинского инструментария и т.д. [4]. Устройство содержит ванну,
заполненную жидкой средой с размещенными в ней контейнером и снабженную крышкой, в которую встроен ультразвуковой пьезоизлучатель. Излучатель соединен с металлической излучающей пластиной, расположенной с возможностью акустического контакта в
рабочем положении с жидкой средой. Генератор ультразвуковых колебаний содержит задающий генератор и выходной усилитель, соединенные через ключ, управляющий вход
которого подключен через управляющую систему к кнопкам управления, таймеру и связан
с пьезоэлектрическим излучателем. Система управления снабжена устройствами световой
и звуковой сигнализации. Устройство позволяет повысить эффективность и надежность
2
BY 9412 C1 2007.06.30
очистки, за счет обеспечения постоянного контроля наличия акустического контакта пьезоизлучателя с жидкой средой, заполняющей контейнер с обрабатываемыми изделиями.
Недостатком известного устройства является конструктивная невозможность применения для очистки крупногабаритных пустотных емкостей, в частности пластиковых бутылей, а также ненадежность акустического контакта пьзоизлучателей с жидкой моющей
средой, так как последние закреплены на крышке ванны.
Наиболее близко по технической сущности к предлагаемому изобретению техническое решение моечной машины для стеклянных емкостей, которое и выбрано в качестве
прототипа [5]. Машина содержит моечный бак на несущем каркасе, в котором перегородками образованы последовательно расположенные полость отмочки, полость слива горячей воды и полость сбора дистиллированной воды. Полость отмочки заполнена моющей
жидкостью. В дно полости отмочки вмонтированы преобразователи ультразвуковых колебаний, установленные на пружинах. Над полостями расположен полый вал, закрепленный
на боковых стенках моечного бака посредством осей, кинематической связью соединенный с приводами. В средней части вала размещена муфта подвода горячей или дистиллированной воды во внутреннюю полость вала. На полом валу закреплены направляющие с
роликовыми опорами, стойки с червяками, форсунки с распылительными устройствами
для подачи моющего раствора. Вал установлен с возможностью дискретного углового перемещения и снабжен носителями емкостей, каждый из которых включает подвижную
опорную скобу под горловину емкости и опору для днища с прижимными роликами, установленными наклонно к оси носителя. Носители установлены на направляющих и закреплены консольно на валу с возможностью перемещения относительно последних, при
этом полость вала сообщена с источником подачи воды. Машина снабжена, по меньшей
мере, одним дополнительным преобразователем ультразвуковых колебаний, а преобразователи установлены в днище полости отмочки последовательно, с шагом, равным шагу
между носителями бутылей, и соединены посредством эластичной манжеты.
В процессе работы последовательно, при дискретном угловом повороте вала с носителями, на которых закреплены емкости (стеклотара), последние проходят четыре позиции:
I - загрузку-выгрузку; II - обработку в моющем растворе в полости отмочки с наложением
ультразвуковых колебаний; III -ополаскивание горячей водой; IV - ополаскивание дистиллированной водой. Машина снабжена программным устройством, которое управляет процессом мойки. После загрузки при погружении в полость отмочки каждая бутыль
контактирует наружной поверхностью колбы с соответствующей пластиной преобразователя УЗК. В процессе обработки ультразвуком емкости вращаются вокруг своей оси посредством специального привода. Вращение от привода через зубчатую пару, червячную
передачу, кулачковую муфту, планшайбы и вращающиеся ролики передается на трехлепестковые поводки, в эластичных накладках которых закреплены обрабатываемые емкости.
Вращение емкостей и непосредственный контакт наружных поверхностей их колб с излучающей пластиной преобразователей УЗК существенно интенсифицирует процесс отмочки, особенно внутренней полости емкостей. После завершения отмочки шаговым
приводом носители с емкостями поворачиваются в позицию III для ополаскивания горячей водой. При этом из бутылей, при их опрокидывании, через горловину сливается моющий раствор обратно в полость отмочки и частично в полость слива горячей воды, а
оттуда отработанный раствор по трубопроводу удаляется в канализацию. Затем через полый вал привода и далее через форсунки происходит ополаскивание емкостей горячей водой. При этом часть воды вместе с всплывшей грязью сливается в канализацию. Другая
часть воды с остатками моющего раствора пополняет полость отмочки, в которой при
этом постоянно поддерживается необходимая концентрация моющих средств автоматическим регулятором. Затем после первого ополаскивания из позиции III шаговым приводом
носители с уложенными в них емкостями поворачивают в позицию IV для вторичного
ополаскивания дистиллированной водой. Ополаскивание дистиллированной водой проис3
BY 9412 C1 2007.06.30
ходит по замкнутому циклу, что позволяет экономить ее расход. Для мойки емкостей различных типоразмеров производят переналадку машины - смену трехлепестковых поводков и установку в соответствующее положение оснастки на носителях для крепления
бутылей.
Недостатком известной конструкции моющей машины является сложное конструктивное исполнение механизма фиксации и подачи емкостей в ванну для мойки, что снижает надежность, долговечность и производительность машины. Кроме того, крепление
ультразвуковых излучателей к днищу ванны на эластичных манжетах снижает эффективность передачи энергии ультразвуковых колебаний непосредственно в моющую среду.
При этом, несмотря на поджатие излучателей к колбе емкости пружинами, происходит
существенное рассеяние энергии и снижается эффективность очистки бутылей. Кроме того, конструкция машины не приспособлена для мойки пластиковых бутылей, что сужает
область ее применения.
Целью изобретения является повышение эффективности процесса мойки емкостей и
расширение типа и номенклатуры очищаемых емкостей.
Техническим результатом изобретения является обеспечение мойки пластиковых бутылей большой емкости из поликарбоната и повышение качества их очистки.
Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковой установке для очистки емкостей, содержащей моечную ванну на несущем каркасе, в днище которой смонтированы
ультразвуковые преобразователи, систему подачи воды и удаления отработанного моечного
раствора, узлы крепления емкостей, систему заполнения емкостей моющим раствором с
форсункой впрыска, системы загрузки, перемещения, вращения, выгрузки и опорожнения
емкостей с последующим их ополаскиванием, согласно изобретению, моечная ванна
выполнена с трапецеидальным профилем в продольном сечении, а ультразвуковые преобразователи размещены группами, вытянутыми в поперечном направлении вдоль образующей емкостей, причем в каждой группе преобразователи расположены в шахматном
порядке и закреплены на днище ванны посредством шпилек и армированной клеящей
композиции, при этом ванна содержит средство контроля температуры моющего раствора,
система заполнения и загрузки емкостей содержит лоток для подачи емкостей, бакнакопитель со средствами нагрева и контроля температуры моющего раствора, насос для
подачи моющего раствора, подсоединенный посредством трубопроводов с запорными
вентилями к форсунке впрыска, и функционально связана с системой выгрузки емкостей,
содержащей бак опорожнения с поворотным столом, на котором смонтированы приемные
ячейки с кантователями емкостей, система перемещения и вращения емкостей содержит
два двигателя с редукторами, один из которых связан ременными передачами с роторами,
содержащими лопасти загрузки и выгрузки емкостей, а второй с ремнем, смонтированным
над поверхностью ванны и посредством кронштейнов с прижимными роликами введенным в зацепление с цилиндрической поверхностью емкостей с возможностью их перекатывания по дну ванны.
Арматура клеящей композиции выполнена в виде сетки, например, из ткани стеклоили углеродного волокна.
Лоток для подачи емкостей содержит датчик управления насосом подачи моющего
раствора через форсунку впрыска.
Ротор загрузки снабжен устройством позиционирования в виде диска с лепестками,
которое установлено на его оси и функционально связано с управляющим путевым
датчиком.
Моечная ванна, бак-накопитель и бак опорожнения связаны между собой системой
трубопроводов с возможностью подачи на повторное использование моющего раствора и
соединены с системами подачи воды и удаления отработанного раствора в канализацию.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена схема общего вида установки.
4
BY 9412 C1 2007.06.30
На фиг. 2 - узел крепления ультразвуковых преобразователей.
На фиг. 3 - характерная форма ультразвукового сигнала.
Ультразвуковая установка содержит несущий каркас 1 с моечной ванной 2 и лоток 3
системы подачи емкостей (пластиковых бутылей) 4. Группы ультразвуковых преобразователей 5, каждый из которых состоит из двух пьезокерамических элементов 6, излучающей 34 и
отражающей 35 накладок, стянутых шпилькой 37 и закрепленных к днищу ванны 18 шпилькой 36 и клеящей композицией 38 с армирующей сеткой 39 из ткани на основе углеродногоили стекловолокна. Управляющий датчик 7 насоса 26, форсунку 8 и регулирующий вентиль (на чертеже не показано) впрыска моющего раствора. Роторы 9 с лопастями 10 системы
загрузки и лопастями 11 системы выгрузки бутылей 4, связанные ременными передачами
с одним из двигателей (на чертеже не показано). Приводной блок шкивов 13, который
ремнем 12 связан со вторым приводным двигателем (на чертеже не показан) системы перемещения и вращения бутылей 4. Нижняя ветвь 14 ременной передачи 12 снабжена прижимными роликами 16, которые смонтированы на кронштейнах 15, и введена в зацепление с
цилиндрической поверхностью 17 бутылей 4. Лоток 19 системы выгрузки и опорожнения
бутылей 4, расположенный над рамой 20 поворотного стола 21, на котором смонтированы
приемные ячейки 33 с кантователями емкостей 4, под которым установлен бака опорожнения 22 и привод 32 поворотного стола 21. Форсунка впрыска 8 смонтирована на боковой
стенке ванны 2, напротив горловины бутыли 4, и соединена трубопроводом 27 с насосом 26
подачи моющего раствора из бака-накопителя 25. Переливной трубопровод 28 связывает
ванну 2 с баком 25 для слива излишков раствора обратно в бак 25, а последний трубопроводом 29 соединен с баком опорожнения 22. Сливной кран 30 ванны 2 соединен с канализационным стоком. Бак-накопитель 25 снабжен переливной трубой 31, соединенной с
канализационным стоком и содержит средства нагрева - ТЭНы (на чертеже не показаны) и
контроля температуры 24 для подогрева и терморегулирования моющего раствора соответственно.
Ультразвуковая установка работает следующим образом.
Перед пуском в соответствие с инструкцией по эксплуатации проверяют готовность
установки к работе. Тщательно моют внутренние поверхности ванны 2, бака-накопителя
25 и бака 22 опорожнения 5 %-раствором тринатрийфосфата или аналогичного ему средства, ополаскивают горячей водой до полного удаления грязи и пены, протирают поверхности чистыми салфетками.
Затем заправляют установку, для чего рабочие емкости наполняют холодной питьевой
водой - ванну 2 до уровня переливного отверстия связанного трубопроводом 28 с бакомнакопителем 25, который заполняют до верхнего среза переливной трубки 31. Далее включают с пульта управления (на чертеже не показано) питание, задают температуру моющего раствора, согласно технологической Инструкции ММУ18.9П000.00.000 ТИ и включают
нагреватели, установленные в баке-накопителе 25. Одновременно включают насос 26 и
подают нагретый моющий раствор в ванну 2, при этом происходит нагрев моющего раствора как в баке-накопителе 25, так и в ванне 2. При достижении заданной температуры
(например, 50 °С) терморегуляторы (на чертеже не показано) соединены со средствами
контроля температуры 24, отключают нагрев. В ванне 2 и баке-накопителе 25 растворяют
в воде моющие химикаты в последовательности согласно Инструкции ТИ. Затем включают ультразвук и в течение 10…15 минут производят приработку моющего раствора на рабочей частоте 35-44 кГц, при этом частоту следования импульсов задают в пределах
50…200 Гц, а скважность - в пределах 0,5…3. В процессе приработки происходит полное
растворение моющих химикатов и удаление газа из раствора. Затем производят загрузку
емкостей - пластиковых бутылей 4 в ванну 2. При этом включают в автоматический режим привода вращения бутылей с ременной передачей 12. На лоток подачи 3 вручную устанавливают три бутыли 4. Первую из установленных бутылей размещают напротив
форсунки впрыска 8, притом она своей горловиной смещает рычаг включения датчика 7,
5
BY 9412 C1 2007.06.30
который дает разрешение на включение насоса 26. На пульте управления (не показан)
кнопкой "Пуск" включают насос 26 и бутыль 4 заполняют на половину моющим раствором через форсунку 8, а излишки раствора сливают в ванну 2. Далее ротор 9 поворачивает
лопасти 10 на 90° и бутыль 4 под действием лопастей 10 перемещается в ванну 2 на первую позицию. На освободившееся место на лотке 3 размещают следующую, пустую, бутыль 4 и цикл загрузки повторяют. В ванне 2 цилиндрическую поверхность 17 наполовину
заполненных бутылей 4 посредством кронштейнов 15 с прижимными роликами 16 вводят
в зацепление с нижней ветвью 14 ременной передачи 12 и перемещают, таким образом,
бутыли 4 с одновременным вращением вокруг центральной оси симметрии, обеспечивая
эффективную очистку их внутренней и наружной поверхностей. В процессе перемещения
бутылей 4 загрузочный ротор 9 с лопастями 10 каждый раз в цикле поворачивается на 90°
и фиксируется посредством устройства позиционирования, выполненного в виде диска с
лепестками, установленного на оси ротора 9 и связанного с путевым датчиком (на чертеже
не показан). Одновременно с загрузочным ротором 9 с лопастями 10 синхронно поворачивается на 90 °С ротор выгрузки с лопастями 11.
После продвижения первой бутыли 4 по длине ванны 2 и завершения процесса очистки она перемещается в позицию выгрузки, где лопастями 11 она выталкивается на лоток
выгрузки 19, выкатывается на поворотный стол 21 и опрокидывается горловиной вниз в
одну из приемных ячеек 33 поворотного стола 21. При этом моющий раствор сливается из
бутыли 4 в бак опорожнения 22 и далее поступает в бак-накопитель 25. Поворотный стол 21 в
цикле поворачивается на один шаг таким образом, что напротив лотка выгрузки 19 устанавливается свободная ячейка 33, в которую выкатывается очередная промытая бутыль 4.
Далее, промытую бутыль 4 извлекают вручную из ячейки 33 поворотного стола 21, нажимают на пульте управления кнопку "Пуск Цикл" и устанавливают на лоток подачи 3 следующую пустую бутыль 4, продолжая процесс очистки в той же последовательности. В
процессе работы контролируют уровень моющего раствора в баке-накопителе 25 и, при
необходимости, подливают свежий заранее приготовленный раствор из резервной емкости.
Технический результат достигается благодаря новым конструктивным особенностям
моечной ванны, а именно:
перемещение бутылей с одновременным их вращением в ультразвуковом поле с моющим раствором, что обеспечивает равномерную очистку наружной и внутренней поверхностей бутылей комбинированным воздействием поверхностно-активных моющих
средств, температуры, а также радиационных потоков и кавитации, вызываемых ультразвуковым облучением;
размещением ультразвуковых преобразователей на днище ванны группами в шахматном порядке и эффективное их крепление, что обеспечило минимизацию потерь энергии
ультразвуковых колебаний и высокую равномерность воздействия колебаний на стенки
бутылей;
специально подобранной формой выходного сигнала (фиг. 3) для выбранной конструктивной схемы ультразвуковой ванны и схемой расположения ультразвуковых преобразователей. Выходное напряжение ультразвукового генератора, подаваемое на преобразователи, имеет форму радиоимпульсов, а выбранная частота следования импульсов и их
скважность обеспечивают релаксацию и всплытие в паузах газовых и паровых пузырьков
в моющем растворе, что существенно улучшает качество очистки емкостей.
Разработанная, согласно изобретению, установка ультразвуковой очистки емкостей
успешно прошла испытания на предприятии заявителя и в настоящее время эффективно
эксплуатируется во внутризаводском производстве.
6
BY 9412 C1 2007.06.30
Источники информации:
1. Патент США 5,865,199 А, МПК6 В 08В 3/12, 1999.
2. Патент США 5,322,082 А, МПК5 В 08В 3/12, 1994.
3. Патент РФ 2 188 085 C1, МПК7 В 08В 3/12, 2002,
4. Патент РФ 2 184 625 С2, МПК7 В 08В 3/12, 2002.
5. Патент СССР 1 747 216 А1, МПК5, В 08В 9/00, 1992.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
415 Кб
Теги
9412, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа