Пристрій для запечатування ємностей з некруглим отвором (варіанти), ущільнювальна шайба, що в ньому використовується, та спосіб з застосуванням такого пристрою

Винахід відноситься до запечатуваного пристрою для запечатування некруглих, зокрема багатокутних, таких як чотири-, шести-, восьмикутних, або еліптичних отворів ємностей, в якому для запечатування передбачені одна або декілька індуктивних петель, і ці індуктивні петлі підібрані за формою краю запечатування; а також до способу запечатування таких отворів ємностей та до застосовуваної для цього ущільнювальної шайби. З метою економічного складування ємностей їх слід переважно виготовляти у вигляді некруглих банок, зокрема чотирикутних банок, приміром, для какао-порошка. На рівній поверхні стелажа поміщається більше прямокутних банок, ніж круглих банок. Проте, останнім віддається перевага у виробництві. Саме закривання банок, що мають кути, виявляється більш складним, ніж закривання круглих банок. З цієї причини ємності з кутами в більшості мають круглі верхні отвори. Особливі переваги при цьому виявляються у чотирикутних скляних ємностей, краї верхнього отвору яких можуть заклеюватися. Зрозуміло, ці скляні ємності не підходять для зберігання світлочутливих продуктів, таких, приміром, як порошки какао і кофе-еспресо. Вони розклалися б або зазнали б інших погіршувальних впливів при попаданні світла в скляні ємності. Саме для таких продуктів відоме застосування певного виду непрозорих пластикових ємностей. Однак виявляється проблематичним наклеїти фольгу на верхній край цих пластикових ємностей. Наприклад, на пластик HDPE (поліетилен високої щільності) відомі види фольги клеяться недостатньо міцно або не клеяться взагалі. Відоме запечатування подібних ємностей із світлочутливими продуктами або з молочними чи білковими продуктами за допомогою теплопровідності. При цьому тепло подається прямо на придатну фольгу, при цьому зовнішня пластикова поверхня ємності приплавляється до її отвору. Тепло може вироблятися у фользі за допомогою струму або іншим способом, наприклад, за рахунок теплопровідності. Наприклад, таким чином запечатуються алюмінієвою або пластиковою фольгою чи пластиковою фольгою з металевим включенням такі продукти, як салат з крабів. Однак запечатування за допомогою теплопровідності виявляється у більшості випадків складним і таким, що дає багато браку, Крім того, воно непридатне для різних застосувань, наприклад, у випадку ємностей, що містять світлочутливі продукти, такі як порошки какао і кофе-еспресо, або у випадку ємностей з поліетилену високої щільності, що містять молочні чи білкові продукти, оскільки запечатування майже неможливе крізь шари, які ізолюють й опечатують алюмінієву фольгу вверху до кришки ємності. Крім того, відоме запечатування ємностей з круглим наповнювальним отвором за допомогою індуктивного запечатування. З патенту ЕПВ 0223517 відомо пристрій, за допомогою якого ємності з пластику запечатуються шляхом індукції кришкою, зробленою також з пластмаси або з металевого шару. Використовувана в цьому пристрої індуктивна петля має форму, що відповідає запечатуваному краю. При цьому вона має щонайменше одне кутове формоутворення. В ньому розміщений феритовий вузол, що концентрує струм. Індуктивна петля для запечатування вводиться з верхньої поверхні в кришку. При цьому феритовий концентратор струму розташовується поряд з індуктивною петлею. В основу даного винаходу покладено завдання створити спосіб і пристрій для індуктивного запечатування некруглих, зокрема багатокутних, таких як чотири-, шести-, восьмикутні, або еліптичних отворів ємностей, які дозволяють при менших витратах зробити за одиницю часу більше операцій запечатування, причому особливо на кутах повинне досягатися також бездоганне запечатування. Це завдання вирішується для запечатувального пристрою для запечатування некруглих, зокрема багатокутних, таких як чотири-, шести-, восьмикутні або еліптичні отвори ємностей, причому передбачені одна або декілька індуктивних петель, і індуктивні петлі повторюють форму запечатуваного краю, за допомогою того, що індуктивні петлі робляться таких розмірів, щоб виникало відповідне габаритам запечатуваного краю однорідне поле для запечатування, що передбачаються засоби для паралельного управління тактом чи швидкістю індуктивних петель по відношенню до руху ємності, або засоби для компенсації швидкості виготовлення ємностей при запечатуванні по відношенню до індуктивних петель, і за допомогою того, що передбачаються засоби для управління за часом транспортуючими ємності стрічками і процесом пресування та запечатування, і для можливого регулювання тиску в процесі запечатування. Для способу запечатування некруглих, зокрема багатокутних, таких як чотири-, шести-, восьмикутні, або еліптичних отворів ємностей дане завдання вирішується за допомогою того, що для забезпечення постійної відстані між запечатуваним краєм та індуктивною петлею у процесі запечатування або відбувається затримка ємностей на якийсь час, або індуктивна петля і запечатуваний край рухаються синхронно чи з однаковою швидкістю; індуктивні петлі або пуансон з індуктивними петлями опускаються зверху точно на кришки ємностей з ущільнювальними шайбами; індуктивне запечатування здійснюється при докладанні певного тиску або без тиску; індуктивні петлі або пуансон чи пуансони після індуктивного запечатування підіймаються; і ємності виводяться із запечатувального пристрою. Для використовуваної для запечатування ущільнювальної шайби, яка є некруглою, зокрема багатокутною або еліптичною і має щонайменше одну металеву фольгу і шар придатного для матеріалу ємності запечатувального матеріалу на зверненому до ємності її нижньому боці, завдання вирішується за допомогою того, що є розміщувана в кришці ємності каширована верхня частина ущільнювальної шайби, а металева фольга з боку кришки покрита шаром паперу або тонкої пінистої плівки, чи шаром воску, клею або поліетилену і сполучена з верхньою частиною ущільнювальної шайби. Більш кваліфіковано винахід описаний у відповідних пунктах формули винаходу. Переважно відстань між індуктивною петлею і запечатуваним краєм встановлюється або обирається в залежності від форми, розмірів і матеріалу запечатуваного краю і/або ущільнювальної шайби. Для запечатування індукційним методом перевагу мають індуктивні петлі, вигнуті за формою і розмірами, що відповідають верхньому запечатуваному краю ємності. Процес запечатування відбувається або без тиску, або під тиском. В останньому випадку ущільнювальна шайба притискається до запечатуваного краю або кришкою ємності, або пуансоном. Тим самим створюються пристрій і спосіб для запечатування некруглих отворів ємностей, що забезпечують рівномірну індукцію. Запобігають перегорянню поздовжніх площин кутастих або еліптичних отворів ємностей чи неприклеювання кутів. Шляхом можливого запечатування без тиску або з передбаченим певним натисканням при нагвинчуванні або насаджуванні кришки на шийку ємності економляться додаткові витрати на притискне пристосування, яке у противному випадку доцільне і загальноприйнятне для забезпечення бездоганного запечатування. Не відбувається також і подовження процесу запечатування за часом, оскільки або індуктивна петля і кришка ємності рухаються паралельно з однаковим кроком чи з однаковою швидкістю, або шляхом паралельної подачі декількох ємностей у процесі запечатування ліквідується часова втрата, що виникнула за рахунок зупинення ємностей для запечатування. У самому процесі наповнення ємностей така паралельна подача вже застосовується в харчовій промисловості. При використанні подвійних обмоток або просто подвійних безперервних кілець у індуктивних петель більше не виникає неоднорідностей в зоні підведення та відведення струму обмотки. Створюється точно настроєне однорідне поле. Запечатування некруглих ємностей забезпечується, тим самим, оптимальним чином, у тому числі, на кутах. Індуктивні петлі передбачаються переважно в пуансоні або пуансонах. Однак вони можуть розташовуватися і поряд з пуансонами чи поза ними, тобто без додаткового пуансона. Переважно передбачається великий пуансон з індуктивними петлями в запечатувальному пристрої, розташованими поряд одна з одною відповідно до відстаней між ємностями, що подаються в ході індукційного процесу переважно паралельно. Проте для цього виконання можливі також декілька розташованих поряд один з одним або один за одним пуансонів з індуктивними петлями відповідних розмірів. Індуктивні петлі переважно розташовуються одна за одною тоді, коли вони рухаються разом з ємностями на транспортувальній стрічці з однаковим кроком і/або такою ж самою швидкістю. Запечатувані краї ємностей переважно вже постачені ущільнювальною шайбою відповідних розмірів і кришкою. Однак вони можуть постачатися кришкою і ущільнювальною шайбою тільки в зоні або в зонах запечатуваного пристрою. Для запечатування з пуансонами пуансони з індуктивними петлями опускаються на ємності з певним тиском. Переважно пуансон притискає передбачену в ущільнювальній шайбі металеву фольгу як так звану антену або засіб для одержання індуктивного запечатування в поєднанні із запечатувальним шаром на зверненому угору краю ємності. Зв'язок металевої фольги і запечатуваного краю однаковий в кожній точці верхнього краю ємності. На кутах отвору ємності також відбувається оптимальне запечатування, оскільки створюване індуктивною петлею поле точно збігається з розмірами верхнього запечатуваного краю ємності і є однорідним. Для створення повної однорідності поля переважно передбачається подвійне обмотування індуктивної петлі. Відстань між індуктивною петлею і запечатуваним краєм може також переважно обиратися в залежності від форми, розміру і матеріалу запечатуваного краю і/або ущільнювальної шайби. Адаптація до різних розмірів і форм отворів ємностей відбувається шляхом забезпечення сортаменту різних, у тому числі інтегрованих у пуансони індуктивних петель відповідних розмірів і форм. При зміні форм і розмірів краї ємності повністю заміняються в індуктивні петлі або індуктивні петлі з пуансонами. Після процесу запечатування індуктивна петля або пуансони чи пуансон піднімаються угору від ємностей. Привідний пристрій виводить ємності із запечатувального пристрою знову в ряд, зокрема після попередньої паралельної подачі для створення затримки і для вирівнювання швидкості виготовлення. Особливо прийнятні для індуктивних петель засоби встановлення струму, що заздалегідь обирається для створення придатного однорідного поля, для пуансонів - засіб для встановлення тиску, що заздалегідь обирається і діє в індуктивному процесі. Переважно передбачаються керуючі пристосування для управління за часом транспортувальними стрічками, процесами натискування та запечатування і засіб для можливого встановлення тиску в процесі запечатування. Як матеріал для ємностей може переважно передбачатися термопластичний матеріал, зокрема полімери, такі як поліпропілен, поліестер, ПВХ або подібні, чи, особливо переважно, поліетилен високої щільності, а також скло. Ущільнювальні шайби містять, на додаток до металевої фольги, зокрема алюмінієвої фольги, та запечатувальному шару, розташованому з боку продукту в ємності, шар паперу, тонкої пінної плівки або воску, липкого клею або поліетилену, звернений у напрямку кришки ємності, тобто під верхньою частиною ущільнювальної шайби, що вставляється туди. Остання переважно виконується з поліетилену або поліпропіленової кашированої піни чи з кашированого картону. Для більш докладного пояснення винаходу надалі приклади виконання пристрою для запечатування некруглих отворів ємностей для світлочутливих продуктів описуються за допомогою креслень. Ці креслення показують: фіг. 1 - вигляд у розрізі ємності з ущільнювальною шайбою, кришкою та індуктивною петлею з пуансоном за винаходом; фіг. 2 - вигляд зверху з частковим розрізом пуансона з індуктивною петлею за фіг. 1; фіг. 3 - вигляд зверху другого виконання індуктивної петлі за винаходом з ємністю; фіг. 4 - вигляд збоку процесу запечатування за винаходом при паралельному русі ємності та індуктивної петлі; і фіг. 5 - принциповий перспективний ескіз запечатувального пристрою за винаходом з розгалуженням подавальних стрічок для створення призупинення. На фіг. 1 показаний вигляд у розрізі першого виконання в пуансоні 10 індуктивної петлі 11 відповідно до винаходу. Пуансон 10 передбачається для приймання індуктивної петлі 11. Індуктивна петля 11 виконана у вигляді подвійної обмотки. Тим самим усувається недолік, що виникає в індуктивних петлях тільки з одною обмоткою в зоні подачі і відведення струму, а саме незначна неоднорідність. Подача і відведення струму для подвійних обмоток індуктивної петлі 11 позначені позиціями 12 і 13. На верхньому краю ємності як запечатуваний край 14 ємності 2 розташовується ущільнювальна шайба 15. Ущільнювальна шайба 15 містить три шари. Запечатувальний шар 9 прилягає до верхнього краю 14 ємності, над ним розміщається металева фольга 16, наприклад, алюмінієва фольга. Запечатувальний шар 9 переважно покриває усю металеву фольгу 16. Вона плавиться в процесі запечатування в зоні запечатуваного краю 14 і тому складається із запечатувального матеріалу, що добирається відповідно до матеріалу ємності. Вище металевої фольги 16 передбачений шар 18 з ущільнювального матеріалу як верхня частина ущільнювальної шайби 15. Цей шар 18 прилягає до кришки. Він переважно складається з поліетиленової або пропіленової піни і має ту перевагу, що є кашированим щонайменше з боку металевої фольги. Альтернативно шар 18 може складатися і з кашированого картону. Даний шар 18 укладається прямо в кришку 3 і розміщається на її внутрішній поверхні 19. Між металевою фольгою 16 і шаром 18 розміщається шар 17. Він переважно складається з тонкого шару паперу або тонкої пінної плівки. Він також може, альтернативно, складатися з воску, липкого клею або поліетилену. Шар 17 служить як з'єднання з шаром 18. Ємність 2 заповнюється продуктом 20. Це може бути, наприклад, какао-порошок або порошок кофееспресо, молочний чи білковий продукт або щось інше. Запечатувальний шар повинен виготовлятися з матеріалу, який не впливає на якість продукту в ємності 2. Щоб захистити продукт також і після першого відкривання ємності, тобто після відривання металевої фольги від верхнього краю 14 ємності, передбачені шари 17 і 18 у кришці 3 ємності 2. Ці шари також виготовляються з цієї причини з матеріалу, який не реагує з продуктом, що знаходиться в ємності, і який не справляє інших негативних впливів на продукт. Щоб забезпечити оптимальне запечатування краю 14 ємності в кожній точці цього краю ємності, передбачається індуктивна петля 11, яка розташовується точно поверх верхнього краю ємності або запечатуваного краю 14. Вона так вбудована в пуансон 10, що в стані пропускання струму за рахунок індуктивного впливу з'єднує фольгу 16 з верхнім краєм 14 ємності шляхом приплавлення. Для забезпечення незім'ятого і надійного прилягання фольги 16 до верхнього краю 14 ємності пуансон 10 опускається з тиском р, що задається. Цей тиск може встановлюватися за допомогою не показаного встановлювального засобу в заданому діапазоні величини. При цьому також задається час притиску. Пуансон 10 потім, після відключення подачі струму в індуктивну петлю, піднімається з кришки 3 ємності 2. Фіг. 2 показує вигляд зверху пуансона 10 за фіг. 1. Пуансон 10 показаний у розрізі, щоб було видно розміщення індуктивної петлі 11. Індуктивна петля 11 розташовується у вигляді подвійної обмотки поверх позначеного лінією верхнього краю 14 ємності 2. При круглих отворах ємностей звичайно для індуктивного запечатування використовуються плоскі індуктивні поля. Ці плоскі індуктивні поля утворюються за рахунок котушки, вигнутої у формі хвилястих ліній. Оскільки при круглих отворах відстані до всіх точок зовнішнього краю отвору ємності однакові, відбувається однакове запечатування всієї зони верхнього краю ємності. Якби при некруглому - тобто у даному випадку чотирикутному — отворі ємності передбачалася б така вигнута у формі хвилястих ліній котушка, це призвело б до перегорянь в зоні сторін 21, 22, 23, 24 отвору ємності. У зоні кутів 25, 26, 27,28 отвору ємності це призвело б, навпаки, до неповного запечатування. За рахунок забезпечення ж індуктивної петлі 11, що відповідає розмірам запечатуваного краю 14, кути 25-28 запечатуються так само добре і надійно, як і сторони 21-24. Шляхом забезпечення сортаменту пуансонів 10 різних розмірів з індуктивними петлями різних розмірів, що відповідають розмірам запечатуваних країв 14 ємностей, з ущільнювальними шайбами 15 відповідних розмірів, стає можливою швидка адаптація під час роботи шляхом заміни відповідного пуансона 10. Також можуть передбачатися пуансони з декількома розташованими поряд одна з одною індуктивними петлями різних розмірів. Для швидкої заміни в запечатувальному пристрої може передбачатися, наприклад, защіпний механізм, який защеплює відповідні пуансони або відповідний пуансон. Фіг. З показує вигляд зверху другого виконання індуктивної петлі за винаходом з розташованою під нею ємністю. Ємність 2 має восьмикутну форму, як і її запечатуваний край 14. Він показаний на фіг. 3 лінією. Індуктивна петля 38 розташовується надданим запечатуваним краєм 14 на кришці 3 ємності. На противагу виконанню за фіг. 1 або 2 у виконанні за фіг. 3 пуансон не передбачений. Індуктивна петля 38 забезпечується без пуансона. Вона розташована над закритою кришкою ємністю і запечатує запечатуваний край 14 ущільнювальною шайбою, не роблячи тиску на кришку. Необхідний тиск вже забезпечений нагвинченою на отвір ємності кришкою. Тому додатковий тиск у процесі запечатування не потрібний. Альтернативно процес запечатування може виконуватися зовсім без тиску. Ущільнювальна шайба при цьому не притискається до запечатуваного краю кришкою. Проте, її запечатувальний шар у процесі запечатування сплавляється із запечатуваним краєм ємності. З цією метою індуктивна петля розташовується на придатній відстані від запечатуваного краю, а вироблюване нею однорідне поле добирається придатним за формою, розмірами і матеріалом, що плавиться. На фіг. 4 показаний відповідний процес запечатування з ємністю та індуктивною петлею за фіг. 3. На фіг. 4 показані дві ємності з розміщеною над кожною з низе індуктивною петлею 38 у фіксаторі 29. Ємності 2 встановлені на транспортувальній стрічці 30 і рухаються за їх допомогою. Напрям руху показано стрілками. Під час руху ємностей на транспортувальній стрічці 20 вони потрапляють у запечатувальний пристрій за винаходом. У ньому на кришки 3 ємностей 2 зверху вниз опускаються фіксатори 29 з індуктивними петлями 38. Вони потім йдуть у процесі запечатування паралельно руху ємностей. Це також показано на фіг. 4 стрілкою. У процесі запечатування треба стежити за тим, щоб відстань між індуктивною петлею і запечатуваним краєм не змінювалася. Протягом усього процесу запечатування ця відстань повинна залишатися постійною. У випадку, коли для процесу запечатування повинен використовуватися пуансон з індуктивною петлею, такий як зображений на фіг. 1 або 2, в запечатувальному пристрої за винаходом після входу ємностей у цей запечатувальний пристрій пуансон з індуктивною петлею опускається на ємність з кришкою 3. Тиск на кришку докладається одночасно з рухом паралельно руху ємності. Потім процес запечатування відбувається, як описано раніше. Перед виходом із запечатувального пристрою або індуктивна петля 38 у фіксаторі 29, або пуансон 10 з індуктивною петлею 11 знімаються угору з кришки 3 ємності 2, так що повністю запечатана ємність може піддаватися дальшій обробці в подальшому виробничому процесі. Фіг. 5 показує принциповий перспективний ескіз індуктивного запечатувального пристрою за винаходом з подавальною стрічкою 31, що розгалужується. На подавальній стрічці 31 розміщені одна за одною у ряд три ємності 2. Ємності вже обладнані кришками 3. На верхньому краю кожної ємності, тобто під кришкою, передбачена невидна ущільнювальна шайба. Подавальна стрічка 3 розгалужується в точці А розгалуження на три стрічки 34, 35, 36. На цих трьох стрічках 34, 35, 36 паралельно розміщаються три ємності 2 з насадженими кришками 3. Над трьома ємностями передбачається пуансон 37. Він показаний на фіг. 5 пунктиром. Над кожною ємністю пуансон 37 обладнаний відповідними індуктивними петлями 41. Індуктивні петлі 41 мають розміри, що відповідають розмірам ємностей 2 та їхніх кришок 3. Індуктивні петлі 41 на фіг. 5 показані лише штрихпунктирними лініями. У процесі запечатування пуансон 37 опускається вниз на кришки 3. Він докладає до кришок заданий тиск. Одночасно в індуктивні петлі подається струм. Тим самим відбувається оптимальне індуктивне запечатування ємностей 2. Через певний час пуансон 37 знову віддаляється угору від кришок 3 ємностей. Індуктивні петлі вже не заживлюються струмом. Керуюче пристосування знову приводить у рух на стрічках 34, 35,36 ємності, які утримувалися на місці протягом процесу запечатування. Відповідно до управління швидкістю окремих стрічок ємності 2 проводяться через точку В розгалуження знову в ряд на транспортувальну стрічку 39. Напрям транспортування кожної із стрічок 31, 34, 35, 36, 39 показано стрілкою. Ємності 2 надходять на подавальній стрічці 1 з наповнювального пристрою та пристрою, в якому вони постачаються ущільнювальними шайбами і кришками. Після виходу із запечатувального пристрою запечатані ємності потрапляють на транспортувальній стрічці 39, наприклад, у пакувальний цех. Список позначень 2 - Край ємності 3 - Кришка 9 - Запечатувальний шар 10 - Пуансон 11 - Індуктивна петля 12, 13 - Підведення і відведення струму 14 - Верхній край ємності/Запечатувальний край 15 - Ущільнювальна шайба 16 - Металева фольга 17 - Сполучний шар 18 - Шар з поліетиленової або поліпропіленової піни 19 - Внутрішня поверхня 20 - Продукт 21-24 - Сторона 25-28 - Кут 29 - Фіксатор 30 - Транспортувальна стрічка 31 - Подавальна стрічка 34-36 - Стрічка 37 - Пуансон 38 - Індуктивна петля 39 - Транспортувальна стрічка 41 - Індуктивна петля А, В - Точка розгалуження