Контрольные вопросы:

1. Каковы основные требования, которым должны удовлетворять современные теплообменные аппараты?

2. Какие факторы влияют на интенсивность и эффективность процесса теплообмена в паетеризационно-охладительных установках?

3. Каковы основные направления?

Лабораторная работа № 3 Изучение фасовочно-упаковочных машин. Расчет фасовочно-упаковочной машины тпа-1200

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение устройства принципа действия фасовочно-упаковочных машин. Определение технической производительности фасовочно-упаковочной машины ТПА-1200

Задание

1. Ознакомиться с устройством и работой фасовочно-упаковочных машин.

2. Определить техническую производительность фасовочно-упаковочной машины.

3. Определить мощность нагревательного элемента для термосваривающих устройств.

В зависимости от направления движения продукта, подлежащего упаковке в полимерную пленку, применяются горизонтальные вертикальные схемы его подачи.

Схема упаковки с горизонтальной подачей продукта предусматривает подачу пленки снизу или сверху относительно продукта.

Схема упаковки в полимерную пленку с горизонтальной подачей продукта

Рис. 6 Схема упаковки в полимерную пленку с горизонтальной подачей продукта

Лентопротяжный механизм укреплен в нижней части машины под конвейером 5 и рулон с пленкой 1 принудительно разматывается с помощью направляющих и центрирующих роликов 2 и подается к камере 7, формирующей рукав из пленки. Одновременно и в том же направлении цепной конвейер подает продукт 6. При выходе из камеры продукт оказывается внутри рукава и затем сверху сваривается с помощью двух вращающихся роликов 8, с образованием продольного шва шириной 10…15 м, затем механизмом поперечной сварки 9 сваривается такой же поперечный шов. Готовая упаковка отрезается ножом и подается ленточным конвейером 10 на последующие операции по укладке в транспортную тару.

Схема упаковки в полимерную пленку с вертикальной подачей продукта

В верхней части машины установлена загрузочная воронка 5 с устройством для регулирования поступающего продукта, который под действием силы тяжести и направляющей заслонки 6 распределяется в специальную емкость (труба, формирующая рукав пленки). Относительно наружной поверхности трубы формируется рукав из пленки 1. Кроме того, упаковочная часть предусматривает лентопротяжный механизм 3, (7 – микропереключатель лентопротяжного устройства) продольные и поперечные 2 термосвариваемые элементы. Перед поступлением дозы продукта включаются приводы механизмов поперечной, продольной сварки и лентопротяжный механизм. В заранее сформированный пакет, имеющий вертикальный и горизонтальный шов, поступает порция продукции, затем верхняя часть пакета сваривается и отделяется от основного рукава пленки ножом.

Устройство вертикального фасовочно-упаковочный аппарата ТПА-1200

Аппарат ТПА-1200 состоит из цельнометаллического корпуса с установленным на нем вертикальным стволом с воротником для сворачивания пленки из ленты, поступающей с бобины через лентопротяжный механизм в рукав и весового дозатора. Весовой дозатор в свою очередь состоит из накопительного бункера, вибролотка и весоизмерительной чаши. Продукт поступает в бункер, затем по вибролотку поступает в весоизмерительную чашу. Начальное сечение потока регулируется шиберной заслонкой. Вибрация лотка регулируется в блоке управления.

Пневматический цилиндр шарнирно соединен с узлом сварки вертикального шва и узлом сварки горизонтальных швов.

Съемный конус подбоя может быть заменен разводными «усами» для формирования не стоячего пакета, а «подушки».

Постоянное натяжение пленки фиксируется натяжным устройством.

Управление аппаратом производится пультом управления.

П ленка, поступая из рулона через опорный вал, тормоз и лентопротяжное устройство, сворачивается на воротнике вокруг вертикально расположенного ствола и сваривается с помощью узла вертикальной сварки в рукав.

Нажатием штанги пневмоцилиндром нижним узлом горизонтальной сварки швов формируется дно с подбоем (или без него) будущего пакета.

В

Рис. 8 Вертикальный фасовочно-упаковочный аппарат ТПА-1200

этот момент пакуемый продукт засыпается из весоизмерительной чаши в ствол аппарата.

Пленка протягивается автоматически роликами лентопротяжного механизма на установленную реле времени длину пакета либо до следующей фотометки и очередным нажатием штанги, приводимой в движение пневмоцилиндром формируется верхний шов пакета с продуктом, отрезание пакета с продуктом, нижний шов будущего пакета с продуктом, вертикальный шов рукава пленки.

В воронку вертикального ствола снова засыпается из весоизмерительной чаши очередная отмеренная порция продукта

В зависимости от веса пакуемого продукта выбирается пленка соответствующей толщины. (1 кг продукта пакуется в пленку 50…60 мкм; 0,4…0,7 кг – 35…40 мкм.).

В зависимости от объема продукта регулируется длина пакета. Уменьшение или увеличение длины пакета в одном случае задается реле времени, в другом – по фотометке.

Т

Рис. 9 Термоусадочный упаковочный аппарат ТПЦ-550П

ермоусадочный упаковочный аппарат ТПЦ-550П представляет собой сварной металлический корпус 1, на котором смонтирован цепной транспортер 4 с натяжным устройством, термоусадочная камера 2 элементы приводов: пневматических – пневмоцилиндр толкателя 13, пневмоцилиндр блока сварки-отрезки термопленки 16, прижима 18-19 и электрического – транспортера и мотор-редуктора 4-5. Рама установлена на основании 7, опирающемся на опоры 8 и регулировочные стойки 9. Винтовыми стойками 9 регулируется устойчивость аппарата.

Устойчивость аппарата регулируется винтовыми опорами 14.

Транспортер предназначен для автоматического перемещения упаковки внутри термокамеры 2, приводится в движение мотор-редуктором 5 и охлаждается вентиляторами 6, которые служат еще для охлаждения готовой упаковки.

Нагрев воздуха в термоусадочной камере 2 осуществляется термоэлектронагревателями, расположенными в воздушных каналах в стенках камеры. Циркуляция воздуха производится вентилятором, крыльчатка которого насажена непосредственно на вал электродвигателя 3.

Для минимизации потерь тепла входное и выходное окно камеры закрыты эластичными теплостойкими шторами.

Получение заготовки упаковки, т.е. оборачивание блока упаковываемой продукции в термоусадочную пленку, осуществляется совокупностью последовательных движений толкателя 13, прижима 18 и блока сварки-отрезки 17.

Толкателем 13 осуществляется транспортировка блока упаковываемой продукции на транспортер. После этого толкатель быстро отводится в исходное положение, одновременно опускается прижим 18, останавливается транспортер и опускается блок сварки-отрезки термопленки 17. Прижим 18 предохраняет блок продукции от смещения и нарушения порядка элементов блока натягивающейся пленкой в период опускания блока сварки-отрезки 17. Сваривание шва для получения заготовки упаковки в виде петли (рукава) и сваривание лент верхнего и нижнего рулонов пленки в единое полотно осуществляется термоножом постоянного нагрева, размещенным в блоке 17, а отрезка петли от основного материала производится ножом 15 (также размещенным в блоке 17) в момент нахождения блока сварки-отрезки 17 в нижнем положении. Время работы термоножа 15 и время склеивания швов задаются реле времени и отсчитываются с момента прихода блока сварки-отрезки 17 в нижнее положение. Момент работы импульсного термоножа индицируется индикатором 23 на корпусе аппарата. По истечении времени склеивания швов блок сварки-отрезки термопленки 17 отводится и принимает исходное положение.

Управление аппаратом производится кнопками 11 и 12, вынесенными на боковую стенку рамы 1. Включение и выключение элементов аппарата и настройка теплового режима термокамеры 2 осуществляется с панели управления 10.

Сжатый воздух в систему подается из магистрали или компрессора через замок 21 и редуктор 20. Редуктор понижает давление входящего воздуха до 4-5 бар. Замок служит для отключения аппарата от магистрали при обслуживании. Состоянию «выключено» соответствует положение «замок внизу».

Провод заземления подключается к корпусу через болт 22.

Методика выполнения работы

Взвесьте заданную преподавателем массу М, кг, сыпучего продукта или штучных изделий, подаваемую в бункер фасовочно-упаковочного аппарата ТПА-1200. Подсчитайте количество пакетов N, шт., выходящих из машины за 30 секунд. Найдите факторную производительность машины по формуле П_ф, уп/ч:

(56)

где τ – время, сек (30).

Суммируйте массы упаковок , кг, вышедших за 30 сек:

(57)

Сравните полученное значение с расчетной производительностью П, кг/ч.

Произведите расчеты мощности нагревательного элемента N_n, кВт, и мощности нагревательного устройства N_р, кВт.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты измерений и вычислений

М, кг	τ, сек	N, шт.	, кг	Пф, кг/ч	П, кг/ч	Nn, кВт	Nр, кВт

Расчетная часть

Определение технической производительности фасовочно-упаковочной машины для сыпучих продуктов и штучных изделий осуществляется с учетом внецикловых затрат времени на вспомогательные операции и выпуск дефектной продукции.

Техническая производительность П, кг/ч, машин многопозиционных с пакетообразователями для фасования сыпучих продуктов и штучных изделий определяется по формуле:

(58)

где g — масса дозы продукта или штучного изделия, кг;

n — максимальное число рабочих циклов в минуту по паспорту машины;

K_G — коэффициент полезного действия дозирующего устройства или питателя (K_G = 0,95…1,0);

K_E — коэффициент, учитывающий потери времени на заправку упаковочных материалов (K_E = 0,92…0,96);

K_B — коэффициент, учитывающий сыпучесть и другие структурно-механические свойства фасуемого продукта (K_B = 0,90…1,0);

K_O — коэффициент, учитывающий выпуск дефектной продукции (K_O = 0,90…0,98).

Расчет нагревательного элемента для термосваривающих устройств. Мощность нагревательного элемента, во-первых, должна обеспечить быстрый нагрев термосваривающего устройства (ножа, ролика или губки) при пуске машины, во-вторых, быть достаточной для поддержания его требуемой температуры при работе машины.

Расчет мощности нагревательного элемента N_n, кВт при выходе машины на рабочий режим можно выполнить по следующей формуле:

(59)

где Q — количество необходимой теплоты, кДж;

τ — максимально допустимая продолжительность пуска машины, мин (обычно τ = 15 мин).

Необходимая теплота Q, кДж затрачивается на повышение температуры термосваривающего устройства и частично теряется за счет лучистого и конвективного теплообмена с окружающей средой:

(60)

где 1,2 — коэффициент тепловых потерь при разогреве;

М — масса термосваривающего устройства, кг (М = 1,0…2,0);

с – удельная теплоемкость стали, кДж/(кг·К) (с = 0,5 кДж/(кг·К));

t_к, t₀ — соответственно конечная и начальная температуры устройства, ⁰С. (t_к = 200 ⁰С, t₀ = 20 ⁰С).

Мощность N_р, кВт нагревательного устройства при работе машины рассчитывается по формуле:

(61)

где 1,4 — коэффициент тепловых потерь при работе машины;

П_max — максимальная производительность машины, кг/ч;

m — масса продукта в упаковке, кг;

М_м — масса упаковочного материала, находящегося в зоне сварки, кг (обычно М _м = 0,002 кг);

с_м — удельная теплоемкость упаковочного материала, кДж/(кг·К) (с_м = 1,6 кДж/(кг·К));

t_с, t_н — соответственно требуемая температура сварного шва и начальная температура упаковочного материала, ⁰С

(t_с = 170 ⁰С, t_н = 20 ⁰С).

Контрольные вопросы

1. Описать устройство и принцип работы фасовочно-упаковочного аппарата ТПА-1200Р.

2. Описать устройство и принцип работы термоусадочного аппарата ТПЦ-550Р.

3. Как определить техническую производительность фасовочно-упаковочной машины ?

4. Как определить мощность нагревательного устройства ?