Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ УКУПОРКИ

Изобретение относится к устройствам для пищевой обработки и предназначено для создания разрежения в емкостях и их герметизации с целью консервирования пищевых продуктов.

Известны устройства для вакуумной укупорки (например, RU 2089087, RU 2339569, RU 2283801, RU 2326026), содержащие средства откачки и использующие специальные крышки с выпускным клапаном.

Их недостатком является необходимость использования специальных крышек снабженных клапанами, которые ненадежны, сложны в изготовлении и дороги.

Известно также устройства для вакуумной укупорки стеклянных банок (RU 2235055), содержащее средство откачки, колоколообразный корпус с вакуум-камерой, уплотнительную манжету и средства для напуска воздуха. Средством откачки у прототипа служит механический насос с ручным приводом.

Недостатком данного устройства является то, что при напуске воздуха в вакуум-камеру часть воздуха попадает под крышку банки до обеспечения полного прижима крышки атмосферным давлением, что ухудшает консервирующее действие и уменьшает усилие прижима крышки.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство по патенту RU 2103222, содержащее средство откачки, колоколообразный корпус с вакуум-камерой, уплотнительную манжету и средство предварительного прижима крышки в виде пружины.

Недостатком данного устройства является то, что при установке устройства на банку необходимо прикладывать усилие для сжатия прижимной пружины, крышка при этом может сместиться, ухудшая надежность укупорки. Другим недостатком является то, что предварительно прижатая крышка препятствует выходу воздуха из банки при откачке и тем самым ухудшает предельно достижимый вакуум в баллоне. Уменьшение жесткости пружины для уменьшения этого недостатка приведет к ненадежному прижатию крышки.

Задачей предлагаемого изобретения является исключение возможности попадания воздуха в банку во время его напуска в вакуумную камеру после завершения откачки при одновременном обеспечении беспрепятственного выхода воздуха из банки.

Указанная задача решается тем, что устройство для вакуумной укупорки банок (баллонов) с помощью крышек с прокладками включает средство откачки, вакуумную камеру (далее - камеру) в виде колокола с уплотнительной манжетой (прокладкой), а механизм предварительного прижатия выполнен в виде мембраны или сильфона (далее, для краткости - мембраны), установленной у верхней стенки камеры и образующей герметичную область между мембраной и верхней стенкой камеры (область над мембраной), и клапана напуска воздуха в область над мембраной. Область камеры по другую сторону мембраны (область под мембраной) соединена с вакуумным насосом и снабжена узлом напуска воздуха в область под мембраной. Устройство может содержать или не содержать канал, соединяющий камеры над и под мембраной между собой через жиклер. Клапан напуска может быть выполнен или в виде вентиля, или в виде нормально-выпускного клапана с возможностью переключения на впуск, или в виде кнопочного клапана (нормально-закрытого клапана, возвращающегося в закрытое состояние при отпускании кнопки), или в виде автоматического впускного клапана, срабатывающего при заданном разрежении в вакуумной камере. Узел напуска может быть выполнен в виде вентиля или впускного кнопочного клапана. Устройство может быть снабжено или не снабжено датчиком вакуума или манометром, измеряющим давление в вакуумной камере. Возможно также выполнение сквозных отверстий в стенках камеры вместо клапана напуска и/или узла напуска с возможностью открывания-закрывания их вручную.

Работа предлагаемого устройства основана на том, что крышка с уплотнением, которая устанавливается на банку во время откачки, выполняет роль выпускного клапана. При откачке области над крышкой воздух из под крышки практически беспрепятственно выходит из банки (весом крышки пренебрегаем). Для предотвращения попадания воздуха обратно в банку при напуске воздуха после откачки устройство снабжено гибким элементом (мембраной или сильфоном), который, растягиваясь под действием воздуха, напускаемого в область над мембраной (сильфоном), прижимает крышку к горловине банки. Благодаря этому ликвидируются зазоры между крышкой, ее прокладкой и горловиной банки, и при напуске воздуха в вакуумную камеру он не попадает под крышку.

После вакуумной герметизации крышка может быть дополнительно прижата элементами, предусмотренными ее конструкцией (упругие скобы на стеклянных крышках, охватывающие хомуты на крышках типа «Феникс» и т.п.). Завинчивающиеся крышки перед откачкой устанавливают так, чтобы выступы крышки оказались между выступами на горловине банки, а после вакуумирования вручную поворачивают, не нарушая герметизации.

Средством откачки может служить вакуумный насос, выполненный в одном блоке с вакуумной камерой, или внешний насос, соединенный с камерой вакуумпроводом. Средство откачки может содержать собственный привод либо иметь средство для подключения внешнего привода.

Мембрана (сильфон) может быть выполнена с регулируемой или нерегулируемой по длине проставкой (выступом на мембране в сторону крышки), позволяющей обеспечить прижим крышки без значительной деформации мембраны и применять устройство к банкам с разной высотой горловины. Проставка может быть выполнена с винтовой или телескопической регулировкой длины.

Управление работой устройства может осуществляться вручную, автоматически или сочетанием этих вариантов. Управление заключается во включении и отключении откачки, открытии и закрытии клапанов по заданному алгоритму, в т.ч. с учетом достигнутого и/или требуемого заданного разрежения.

На чертеже схематично изображен вариант исполнения предлагаемого устройства.

Цифрами обозначены:

1 - банка,

2 - прокладка крышки,

3 - крышка банки,

4 - узел напуска,

5 - канал для откачки,

6 - вакуумная камера,

7 - управляемый клапан,

8 - мембрана в сжатом положении,

9 - мембрана в частично растянутом положении,

10 - каналы напуска в обе полости (в одну - непосредственно, в другую - через жиклер),

11 - жиклер,

12 - уплотнительная манжета вакуумной камеры,

13 - регулируемая по длине проставка.

Вакуумную камеру 6 устанавливают на банку 1 через уплотнительную манжету 12. После откачки камеры 6 через канал 5 до требуемого давления (манометр или вакуумметр и другие детали опущены) открывают напускной клапан 7, в результате чего воздух, заполняя пространство над мембраной 8, растягивает ее, обеспечивая предварительный прижим крышки 3 к банке 1 через прокладку 2, чтобы при напуске воздуха не произошло проникновения воздуха в банку. Затем воздух от напускного вентиля 7 через канал 10 и ограничивающий поток воздуха жиклер 11 заполняет пространство над банкой и окончательно прижимает крышку 3 к банке 1 через кольцевой уплотнитель 2. Роль жиклера состоит в том, чтобы заполнение воздухом пространства под мембраной происходило медленнее заполнения пространства над ней, что обеспечивает поддержание (постепенное снятие) давления мембраны на крышку по мере заполнения воздухом камеры под мембраной. При этом давление мембраны на крышку постепенно - по мере напуска воздуха - замещается давлением на крышку непосредственно воздуха. В ходе заполнения пространства под мембраной, последняя возвращается в исходное состояние, благодаря собственной упругости и/или последующей (в следующих циклах укупорки) откачке через жиклер 11 и каналы 10. Для прерывания процесса может быть использован напускной клапан 4.

Вариантом предлагаемого устройства является средство вакуумной укупорки, выполненное с возможностью внешнего привода, например от общего для нескольких кухонных механизмов электродвигателя. Для этого вал привода вакуумного насоса может иметь концевик или муфту соответствующей конструкции.

Вариантом предлагаемого устройства является средство вакуумной укупорки у которого средство откачки и клапаны напуска - все или в заданном сочетании - выполнены с возможностью автоматического управления по заданному алгоритму. Для этого могут быть использованы известные клапаны с электроприводом, переключатели, программаторы, контроллеры и т.п.

Примером конкретного исполнения может служить устройство для укупорки стеклянных банок объемом 2 литра с диаметром горловины 80 мм и диаметром цилиндрической части баллона 130 мм крышками, снабженными плоской прокладкой, прилегающей к торцу (верхней грани) горловины. Вакуумная камера внутренним диаметром 95 мм высотой 60 мм выполнена из нержавеющей стали толщиной 3 мм. Уплотнительная П-образная манжета выполнена из полиуретана. Для подключения средства откачки и напуска воздуха служит трехходовой кран с проходным отверстием 5 мм, вкрученный в боковую стенку камеры. К одному из выходов крана с помощью вакуумного ПВХ-шланга подсоединен мембранный вакуумный насос производительностью 2 л/мин и предельным вакуумом 4×10^-2 Па. Плоская мембрана диаметром 85 мм выполнена из полиуретана толщиной 2 мм и закреплена на верхней стенке колокола стальным прижимным кольцом шириной 4 мм, толщиной 2 мм миллиметра и внешним диаметром 85 мм восемью винтами. Мембрана может быть оснащена телескопической проставкой с регулировкой длины для усиления прижима, выполненной из фторопласта. Каналы напуска выполнены диаметром 3 мм. Жиклер имеет диаметр 0.1 мм. Управляемым клапаном служит кнопочный запорный клапан. Для вакуумной укупорки банку с уложенной на его горловину крышкой с кольцевой отдельной или выполненной заодно с крышкой прокладкой накрывают вакуумным объемом устройства для укупорки так, чтобы уплотнительная манжета легла на выступающие (за пределы горловины) края банки, и включают откачку. По достижении требуемого вакуума (разряжения) или по истечении заданного времени откачку прекращают, например с помощью вакуумного вентиля на вакуумпроводе, и открывают впускной клапан. Воздух под атмосферным давлением деформирует мембрану и прижимает ее к крышке и, соответственно, крышку с прокладкой к баллону, исключая возможные зазоры между ними. Одновременно, но гораздо медленнее воздух поступает в область под мембраной через жиклер. При выравнивании давления с двух сторон мембраны устройство можно снять с банки. Если использована закручиваемая крышка, то ее можно закрутить после снятия вакуумной камеры, т.к. она останется прижатой к банке.

Предлагаемое устройство просто в изготовлении, использовании и обслуживании. Оно применимо при использовании различных, широко распространенных типов металлических, стеклянных и пластмассовых крышек и не требует наличия клапана на них. Оно обеспечивает надежную герметизацию при низкой трудоемкости и может использоваться для вакуумного консервирования с регулируемым уровнем разрежения.