Модульная архитектура

Клапанные мешки в отличие от открытых не требуют заклеивания, заваривания или зашивания после наполнения. Еще одно преимущество – это возможность использования фасовочной машиной принципа модульной архитектуры.

Клапанные мешки занимают доминирующее положение в транспортной упаковке сыпучих продуктов. Их используют для перевозки цемента, строительных смесей, минеральных удобрений, полимеров, пигментов, кормовых добавок, моющих средств, торфа и многого другого. За рубежом клапанные мешки успешно применяют для упаковки сахара и муки.

В отличие от открытых мешков, которые после наполнения требуется зашивать, заклеивать или заваривать, клапанные мешки изготавливают закрытыми изначально. Продукт подается в мешок через клапан, представляющий собой небольшое трубчатое отверстие (см. рисунок 1). По окончании наполнения он сплющивается давлением продукта в мешке и таким образом запирается.

Усложнение конструкции мешка позволило существенно интенсифицировать процесс упаковки. В цементной промышленности, например, обычными считаются фасовочные машины мощностью 100 т/ч. Другое достоинство клапанного мешка заключается в его более правильной форме, что облегчает пакетирование и делает мешки более презентабельными.

Высокая производительность фасовки в клапанные мешки достигается благодаря использованию принципа модульной архитектуры фасовочной машины (см. рисунок 2), в составе которой может быть от 1 до 16 автономных фасовочных модулей, сбрасывающих наполненные мешки на один приемный конвейер. При фасовке в открытые мешки этот принцип не применяется, поскольку приемный конвейер и устройство закрывания мешков являются атрибутом каждого фасовочного аппарата.

Фасовочный модуль

Фасовочные модули для клапанных мешков выполняют операции взвешивания, дозирования и подачи продукта в мешок и принципиально состоят из трех основных элементов: взвешивающего устройства, дозирующего устройства и устройства подачи.

Взвешивающее устройство (см. рисунок 3) служит для непрерывного измерения массы фасуемого продукта в мешке по мере его наполнения. Представляет собой расположенную вертикально весовую раму, на которой прикреплен наполнительный патрубок с механизмом фиксации мешка (прижимом) и опора, поддерживающая днище мешка при наполнении (седло), а также механизм сброса мешка, конструктивно совмещаемый с седлом.

Весовая рама опирается на тензометрический датчик и связана с металлоконструкцией модуля четырьмя струнками, лишающими ее свободы перемещения во всех направлениях, кроме одного — по вертикали. Подача продукта в находящийся на весах мешок осуществляется через эластичный рукав. Балластная масса взвешиваемых вместе с мешком устройств, также как и масса пустого мешка, при тарировке весов обнуляется.

Дозирующее устройство служит для ступенчатого регулирования скорости подачи продукта в мешок (грубый и тонкий поток) и прерывания подачи продукта в конце цикла дозирования. Как правило, представляет собой трехпозиционный клапан, приводимый в действие при достижении предустановленных значений массы продукта (1-й и 2-й пороги).

В течение последнего десятилетия получили распространение так называемые самообучающиеся дозаторы. Их отличие от традиционных заключается в том, что в память прибора вводится требуемая величина дозы, а значения порогов вычисляются и корректируются автоматически с учетом анализа фактически полученных результатов в предыдущих циклах дозирования.

Автоматическая подстройка порогов не оказывает большого влияния на точность работы отдельного дозатора, но сказывается на точности дозирования и существенно упрощает настройку машин, в составе которых имеется несколько фасовочных модулей. Настройка точности дозирования отдельного дозатора достигается путем регулирования свободного сечения дозирующего клапана в режиме тонкого потока.

Клапанные мешки заполняют принудительно и применяют для этой цели нагнетатели различных систем. Успешная работа фасовочной машины во многом связана с правильным выбором нагнетателя, который должен обеспечивать подачу продукта в мешок через канал диаметром 5 – 7 см со скоростью 5 – 15 л/с, а также стабильную подачу в режиме тонкого потока.

Выбор нагнетателя

Турбинные нагнетатели (см. рисунок 4) применяют для подачи в клапанные мешки сыпучих аэрирующихся продуктов, таких, как цемент, гипс, известь, тальк, мраморная и доломитовая мука. Следует иметь в виду, что способность к аэрации, являющаяся ключевой характеристикой при выборе турбинной машины, свойственна не для всех тонкомолотых минеральных порошков. Ей не обладает, например, тонкодисперсный мел.

Под аэрацией сыпучих продуктов подразумевают подачу в них сжатого воздуха с целью достижения особого состояния, в котором сыпучий продукт обладает способностью течь и передавать давление. Вращающаяся турбинка действует подобно крыльчатке водяного насоса. Создаваемое ей давление передается в мешок и обеспечивает уплотнение продукта.

Конструктивно отличаются нагнетатели с вертикальным и горизонтальным расположением вала. Преимуществом турбинки на горизонтальном валу является возможность легкого доступа к ней через смотровой люк в боковой стенке. Это важно, когда подаваемый на фасовку продукт не проходит предварительную очистку от инородных включений. Клиноременный привод при этом смягчает удары и предохраняет двигатель от перегрузки.

Преимуществом турбинки с вертикальным валом считается большая площадь сечения над ней, что может иметь значение при фасовке склонных к зависанию продуктов. Минусом конструкции является затрудненный доступ к турбинке (требуется демонтировать весь узел вместе с электродвигателем) и неблагоприятные условия работы уплотнения вала.

Являющийся важным элементом в работе турбинного нагнетателя сжатый воздух поступает в продукт в очень незначительных количествах. В этом принципиальное отличие турбинного нагнетателя от пневматического, где сжатый воздух используется в качестве энергоносителя и расход его несопоставимо больше.

Пневматические нагнетатели (см. рисунок 5) применяют для подачи в клапанные мешки любых сыпучих порошкообразных и зернистых продуктов. Это наиболее эффективная и универсальная система заполнения клапанных мешков. Ее применяют в тех случаях, когда фасовка с использованием нагнетателей других типов затруднена или невозможна, а также в производствах, где происходят частые изменения ассортимента упаковываемой продукции.

Фасуемый продукт загружается в закрываемую герметично камеру и далее поступает в клапанный мешок под действием создаваемого в камере избыточного давления. Часть сжатого воздуха также поступает в мешок вместе с продуктом. Если удаление воздуха из мешка не обеспечивается или происходит с недостаточной скоростью, давление в мешке растет и препятствует дальнейшему поступлению продукта, а в некоторых случаях может привести к разрыву.

При использовании мешков из воздухопроницаемых материалов воздух вытесняется в атмосферу через стенки мешка, играющие роль фильтра. Рекомендуется использовать мешки из обычной крафт-бумаги со смещенной перфорацией или из крафт-бумаги с повышенной воздухопроницаемостью. Для работы с воздухонепроницаемыми мешками в наполнительном патрубке должен быть предусмотрен канал для отвода воздуха из мешка.

Другой нежелательный аспект пневматической подачи связан с опасностью повышенной запыленности. Помимо фильтрации через стенки и удаления через отводящий канал, запыленный воздух может вытесняться из мешка в атмосферу через зазор между наполнительным патрубком и стенками клапана и через сквозную перфорацию, часто применяемую при изготовлении мешков.

Для сбора запыленного воздуха фасовочные машины оснащают пылеулавливающими кожухами у основания наполнительного патрубка и над верхней частью мешка. Подключение пылеулавливающих кожухов к эффективно действующей системе аспирации является обязательным условием для нормальной работы машины. В качестве дополнительной меры наполнительные патрубки оснащают надувной уплотнительной манжетой.

Пневматическую подачу часто путают с аэрационной, где сжатый воздух используется для придания продукту текучести, а давление создается столбом продукта в бункере. Эта система является разновидностью гравитационной, а не принудительной подачи. Она применяется для аэрирующихся продуктов, но по сравнению с турбинной подачей неэффективна и не рекомендуется для смесей, поскольку может инициировать их расслоение (сегрегацию).

Винтовые нагнетатели применяют для фасовки в клапанные мешки мучнистых продуктов. Использовать их для других сыпучих материалов нецелесообразно по причине низкой производительности. Ленточные метательные нагнетатели применяют для подачи в клапанные мешки зернистых продуктов, в частности сахара. Поскольку муку и сахар в нашей стране традиционно фасуют в открытые мешки, машины последних двух типов встречаются редко.

Настоящий материал не является руководством по выбору фасовочной машины. Каждый продукт характеризуется гаммой свойств, которые необходимо принимать во внимание, выбирая систему заполнения мешка. При покупке машины ответственность за принятие этого решения целесообразно возложить на поставщика оборудования или договориться о проведении предварительных испытаний.

Компания «Вселуг» располагает испытательным центром, где имеются фасовочные машины разных типов. Специалисты компании могут оказать помощь в компоновке фасовочного комплекса с привязкой к конкретным объектам. Всех, кто заинтересован в эффективной и качественной упаковке своей продукции, приглашаем к сотрудничеству.

Материал подготовлен машиностроительной компанией ВСЕЛУГ – российским производителем оборудования для упаковки сыпучих материалов в мешки и «биг-бэги».

Тел.: (095) 764-1551 * Факс: (095) 764-1661 * E-mai:vselug@aha.ru
Для корреспонденции: Россия, 117321 Москва, В-321, а/я 84
Офис: Москва, ул. Профсоюзная, д. 125, корп. 2.

Вернуться к перечню статей