Способ и устройство для производства пакетиков

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПАКЕТИКОВ Способ последовательного формирования множества закрытых четырехгранных емкостей (32),содержащих продукт, при этом способ включает перемещение непрерывного полотна (10),содержащего полоску материала емкости, имеющую две противоположные кромки (4, 6), до сгибающей станции (12), на которой формируют каждую открытую емкость с одной недостающей поверхностью посредством сгибания полотна с приведением в контакт двух смежных кромочных участков (9 а, 9b) только одной кромки полотна, запечатывание двух кромочных участков вместе с формированием из участка полотна открытой емкости с одной недостающей поверхностью,выкладывание продукта на полотно, так что он оказывается расположенным в открытой емкости,и затем запечатывание открытых емкостей с формированием закрытых четырехгранных емкостей. Форд Томас Дэвид Рейд, Ховарт Джеймс Роберт Стирлинг, Вудуард Адриан Майкл (GB) Нилова М.И. (RU) Область изобретения Настоящее изобретение относится к производству пакетиков, в частности, заварочных пакетиков,таких как чайные пакетики, имеющие заданную трехмерную форму. Уровень техники В течение многих лет заварочные пакетики, такие как чайные пакетики, были доступны главным образом как квадратные или круглые двуслойные листы пористого фильтрующего материала с настаиваемым материалом, таким как чай, помещенный между листами. Такие пакетики ограничивают движение настаиваемого материала в пакетике, по существу, в двух измерениях. В результате заваривающая производительность таких пакетиков ограничена. Таким образом, последние несколько десятилетий происходит развитие массового производства заварочных пакетиков, имеющих более трехмерную форму и предоставляющих больше места для перемещения настаиваемого вещества. Особым успехом пользовались четырехгранные пакетики, такие как описанные в публикациях WO 95/01907 (Unilever) и WO 2004/033303 (I.M.A. SPA). В производстве четырехгранных пакетиков, четырехгранная форма традиционно выполняется путем выполнения взаимно перпендикулярных поперечных швов 7 в трубке из фильтрующего материала, а устройство, выполненное для такого производства, не подходит для производства других трехмерных форм. Кроме того, хотя быстрое наполнение трубчатых пакетиков настаиваемым материалом, требуемое для массового производства, возможно для легко текучего и прочного материала, такого как тонкоизмельченный чай, хрупкий и/или липкий материал (такой как крупнолистовой чай, кусочки фруктов и тому подобные) часто повреждаются при высокой скорости дозировки. Безусловно, работа при более низкой скорости дозировки и, кроме того, производство четырехгранных заварочных пакетиков были бы возможны, если несколько линий продукции запускались бы параллельно, но это обязательно увеличит стоимость и количество требуемого производственного оборудования. Способ производства таких пакетиков на высокой скорости без нарушения таких хрупких материалов, таким образом, очень желателен. Определения Когда указано, что материал "собран" вокруг формирующего элемента для формирования трехмерной формы, подразумевается, что материал притянут вокруг формирующего элемента для формирования трехмерной формы, не вызывая существенной деформации материала. Следует отметить, что при уточнении любых пределов концентрации или количества любая конкретная повышенная концентрация может быть связана с любой конкретной пониженной концентрацией или количеством. Для избегания сомнений, подразумевается, что слово "содержащий" означает "включающий", но необязательно "состоящий из" или "составленный из". Другими словами, перечисленные этапы или варианты не являются исчерпывающими. Описание изобретения, приведенное здесь, следует понимать как покрывающее все варианты выполнения, приведенные в формуле изобретения, по-разному зависящие друг от друга, вне зависимости от факта, что в формуле может не быть различной зависимости и избыточности. Сущность изобретения Первый объект изобретения относится к способу последовательного формирования множества закрытых четырехгранных емкостей, содержащих продукт, при этом согласно способу перемещают непрерывное полотно, содержащее полоску материала емкости, имеющую две противоположные кромки, до сгибающей станции, на которой последовательно формируют каждую открытую емкость с одной недостающей поверхностью путем сгибания полотна с приведением в контакт двух смежных кромочных участков только одной кромки полотна, затем запечатывают вместе два указанных кромочных участка с формированием из участка полотна открытой емкости с одной недостающей поверхностью, выкладывают продукт на полотно, так что он оказывается расположенным в открытых емкостях, и затем запечатывают открытые емкости с формированием закрытых четырехгранных емкостей. Второй объект изобретение относится к устройству для последовательного формирования множества закрытых четырехгранных емкостей, содержащих продукт, при этом устройство содержит сгибающую станцию и средства подачи непрерывного полотна материала емкости, имеющего две противоположные кромки, к сгибающей станции, при этом сгибающая станция содержит сгибающие средства, выполненные с возможностью формирования соответствующей открытой емкости с одной недостающей поверхностью путем сгибания полотна с приведением в контакт двух смежных кромочных участков только одной кромки полотна, при этом устройство дополнительно содержит средства запечатывания кромок, выполненные для сварки двух кромок вместе, таким образом, для последовательного формирования открытых емкостей с одной недостающей поверхностью, при этом устройство дополнительно содержит средства вложения продукта и средства запечатывания открытой емкости для последовательного формирования закрытых четырехгранных емкостей из открытых емкостей с одной недостающей поверхностью. Таким образом, изобретение включает формирование открытой емкости с одной недостающей по-1 022771 верхностью путем сгибания только одной кромки полотна на себя, со сведением вместе двух смежных кромочных участков, что создает трехмерную открытую емкость в полотне. Кроме того, множество таких емкостей может быть выполнено непрерывно, образуя ряд открытых емкостей из полотна. Дозировка продукта также отделяется от этапа формирования открытой емкости. Это позволяет проводить дозировку более чем одним дозатором, давая время дозатору дозировать потенциально хрупкий продукт, не теряя скорости производства. Важно, что каждая открытая емкость выполняется путем сгибания и сведения вместе двух смежных кромочных участков от только одной стороны полотна. В результате выполняется естественно трехмерная открытая емкость. Если бы сгибание полотна включало соединение двух пар смежных кромочных участков от обеих сторон полотна, результатом был бы естественно двухмерная открытая емкость. Таким образом, путем сгибания вдоль одной кромки образуется естественно трехмерная емкость, упрощающая дозировку продукта и образуя более трехмерную окончательную емкость. Важно отметить, что кромка, сгибаемая для формирования соответствующей открытой емкости, не должна быть той же кромкой, что и для всех емкостей. Фактически, в одном предпочтительном варианте выполнения сгибаемая кромка чередуется от одной емкости к следующей. Таким образом, можно видеть, что первая кромка может быть согнута с формированием первой открытой емкости, а затем вторая кромка может быть согнута с формированием второй открытой емкости. Затем первая кромка может быть согнута с формированием третьей открытой емкости и затем четвертой. Было обнаружено, что такой способ производства хорошо годится для создания четырехгранных емкостей, хотя и без одной поверхности. Такая форма представляет собой идеальную открытую емкость,которая при наполнении продуктом может быть запечатана соответственно для формирования четырехгранной закрытой емкости, содержащей продукт. Сгибание полотна значительно упрощается, если полотно содержит предварительные сгибы в областях полотна, где должно произойти сгибание. Предварительные сгибы могут быть выполнены путем нажатия на полотно в соответствующих областях, хотя специалисту в данной области известны многие другие способы. Сгибание традиционно выполняется захватывающими устройствами, выполненными для захвата полотна в отдельных областях на обоих кромках. При захвате захватывающие устройства должны перемещаться друг к другу, таким образом, вызывая натяжение захваченного полотна под давлением. Если перемещение захватывающих устройств урегулировано подходящим образом, полотно будет натягиваться путем сгибания вдоль кромки полотна. Установлено, что желаемая реакция сгибания благодаря захватывающим устройствам, перемещающимся вместе, значительно облегчается, если применяются жесткие формирующие элементы, действующие для сбора полотна для его сгибания желаемым образом. При сгибании смежные кромки сводят вместе и сваривают любыми подходящими средствами уровня техники. Предпочтительным способом является ультразвуковая сварка, хотя другие способы также могут быть подходящими. Материал емкости полотна может быть выполнен из любого сгибаемого материала, подходящего для использования в предназначенной заявке. В то время как такой материал может быть жестким и содержащим предварительные сгибы, предпочтительно, чтобы емкость была гибкой. В частности, предпочтительно, чтобы материал был настолько гибким, что может сгибаться на себя без предварительных сгибов. Как указано выше, настоящее изобретение особенно подходит для производства настаиваемых напитков, таких как продукты на основе чая, таким образом, предпочтительно, материал емкости водопроницаемый, свободно пропускающий воду через материал. Дополнительно, также предпочтительно, что материал емкости является стабильным в воде при 100 С. В частности, он не должен плавиться или растворяться в воде при такой температуре. Кромки полотна могут быть прямыми или волнистыми. Однако прямые кромки предпочтительны для простоты. Ширина полотна может быть выбрана так, чтобы она походила выбранному размеру емкостей, выполненных способом. Однако для применения с напитками подходит ширина от 2 до 10 см. Таким образом, продукт предпочтительно является сыпучим продуктом, обычно содержащим настаиваемые частицы, такие как чайные листья. Продукт может также содержать другие сыпучие частицы, такие как кусочки фруктов или крупнолистовой материал, более склонный к разламыванию, чем традиционный измельченный листовой чай. Таким образом, другое преимущество изобретения состоит в том, что дозировка продукта может происходить более длительное время без потери скорости производства. Это можно достичь путем обеспечения более одного дозатора, так что каждый дозатор не должен вносить продукт в каждую открытую емкость. Открытая трехмерная структура открытых емкостей упрощает простое вложение порции путем простого вложения продукта на полотно. Дозировка продукта может быть выполнена как до, так и после выполнения открытых емкостей. Если материал емкости включает предварительные сгибы, возможно знать заранее, когда вкладывать продукт, перед выполнением открытой емкости, так что он остается внутри после выполнения емкости. Однако предпочтительно дозировать продукт в открытые емкости, после того, как они были выполнены. Таким образом, предпочтительно открытые емкости перемещаются на дозирующую станцию после их выполнения. Дозирующая станция подходящим образом содержит множество дозирующих средств, каждые из которых выполнены для дозировки в часть открытых емкостей, согласно числу применяемых дозаторов. Таким образом, способ настоящего изобретения имеет высокую производительность и может производить более 500 емкостей в минуту. Запечатывание открытых емкостей может быть выполнено с помощью широкого ряда способов. В одном предпочтительном варианте выполнения второе полотно материала емкости приводится в контакт с открытыми емкостями, отрезается и запечатывается поверх отверстия. Другая возможность состоит в том, что участок полотна, из которого выполняются открытые емкости, применяется для закрывания открытой емкости. Изобретение описано далее путем иллюстрации и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 - схематичный вид участка полотна материала емкости для использования в настоящем изобретении; фиг. 2 - вид сбоку способа и устройства по настоящему изобретению; фиг. 3 а-3 с - виды в перспективе сгибающей станции, образующей часть способа и устройства по настоящему изобретению; фиг. 4 а и 4b - виды в перспективе запечатывающей стадии сгибающей станции по фиг. 3 а-3 с; фиг. 5 а и 5b - виды в перспективе захватывающих устройств, используемых на сгибающей станции на фиг. 3 а-3 с; фиг. 6 - вид сбоку сгибающей станции на фиг. 1 а-1 с; фиг. 7 - вид в перспективе запечатывающей станции, являющейся частью способа и устройства по изобретению. Обращаясь к чертежам, на фиг. 1 показан участок непрерывного полотна 2 материала емкости. Полотно 2 включает две параллельные противоположные кромки 4, 6 и ряд предварительных сгибов 8. Открытая четырехгранная емкость выполнена сведением вместе и запечатыванием двух смежных кромочных участков 9 а,9b от стороны 6. На показанной открытой емкости не происходит сгиба вдоль стороны 4. На фиг. 2 показан вид сбоку всего способа и устройства, включая непрерывное полотно материала 10 емкости, перемещающегося на сгибающую станцию 12, от которой оно переходит на дозирующую станцию 40, а затем на запечатывающую станцию 50. На фиг. 3 а-3 с показано непрерывное полотно 10 материала емкости, проходящее через сгибающую станцию 12. Непрерывное полотно 10 выполнено из пористой гибкой бумаги, хотя могут использоваться и другие материалы, такие как нейлон. Полотно 10 имеет две параллельные противоположные кромки 14, 16 и ряд предварительных сгибов 18 в материале емкости. Сгибающая станция 12 содержит круглый вращающийся конвейер 20, содержащий перемещающиеся захваты 22, перемещаемые относительно вращающегося конвейера 20. Непрерывное полотно 10 материала емкости подается на сгибающую станцию 12, когда оно соприкасается с вращающимся конвейером 20. Затем оно подается вдоль поверхности конвейера через сгибающую станцию 12. Захваты 22 приспособлены для зажима сторон полотна 10 в определенных местах относительно предварительных сгибов 18. Когда полотно 10 перемещается через сгибающую станцию, захваты сближают друг с другом, вызывая сжатие полотна. Каждый захват 22 также содержит формующий элемент (не показан), выполненный с формой, соответствующей области, ограниченной предварительными сгибами, обычно треугольной. Этот формующий элемент содействует сгибанию полотна 10 по предварительным сгибам и позволяет собирать полотно в ответ на воздействие сжатия. Как можно видеть на фиг. 3b и 3c, когда захваты 22 подходят ближе друг к другу, смежные кромочные участки одной кромки сводят вместе, таким образом, образуя естественно трехмерные открытые четырехгранные емкости. На фиг. 4 а и 4b подробно показана последняя стадия сгибающей станции, которая содержит стадию 30 сваривания кромок. Последовательность согнутых четырехгранных форм 32 проходит через стадию 30 сваривания кромок. Сваривающая стадия 30 содержит две пары приводящих в действие сварочных устройств 34, 36. Когда последовательность открытых емкостей 30 проходит через нее, приводящие в действие сварочные устройства 34, 36 соединяются для ультразвуковой сварки вместе смежных кромочных участков, сведенных вместе сгибающей станцией. Таким образом, последовательность 32 выходит из запечатывающей стадии как последовательность открытых четырехгранных емкостей. На фиг. 5 а и 5b более подробно показаны захваты 22, используемые на стадии сгибания 12. Захваты 22 содержат жесткий корпус 36, имеющий захватный участок 38, шарнирно прикрепленный к нему. Также к жесткому корпусу прикреплен треугольный формующий элемент 40, который помогает сгибать и собирать материал емкости. Захваты установлены на путях копиров (не показаны) посредством подшипников 42. Когда полотно 10 поступает на стадию сгибания, захват в конструкции, показанной на фиг. 3 а, вводят в контакт с ним. Конструкция такова, что треугольный формующий элемент 40 находится под участком полотна 10, так что предварительные сгибы 10 продолжаются за пределами сторон формующего элемента 40. Когда полотно 10 перемещается далее через сгибающую станцию, захватный участок 38 направляется для закрывания на жестком корпусе 36 путем действия копиров (не показаны). Это вызывает захват полотна 10 между захватным участком 38 и жестким корпусом 36. На фиг. 6 более подробно показаны части сгибающей станции. Чертеж показан без вращающегося конвейера 20 и с прозрачными элементами для ясности. Каждый захват 22 установлен на радиальном ("спицеобразном") элементе 42, каждый из которых вращаемо прикреплен к ступице 44. Каждый радиальный элемент 42 содержит щель 46. Также установлено ведущее колесо 48, вращаемое вокруг центральной точки, смещенной от ступицы 44. Ведущее колесо 48 содержит ряд опор 52, выполненных для свободного перемещения радиально относительно ведущего колеса, а также соединения с щелью 46 в соответствующем радиальном элементе 42. Благодаря смещению между центром ведущего колеса и ступицы 44 и благодаря опорам 52, которые могут перемещаться только радиально относительно ведущего колеса, опоры вынуждены перемещаться вдоль некольцевого пути 54. Некольцевой путь в свою очередь вызывает вращение радиальных элементов 42 вокруг ступицы 44 с колебанием угловой скорости. Конструкция такова, что в любой момент три из четырех радиальных элементов соединяются вокруг закрепленной области сгибающей станции. Таким образом, относительное перемещение между захватами вызывается регулярно для упрощения непрерывной или полунепрерывной обработки. Когда открытые четырехгранные емкости подготовлены, они проходят к дозирующей станции, где содержится сыпучий продукт, например чай или другие продукты для настаивания напитков. Обеспечено более одного дозатора, так что каждый дозатор вкладывает продукт в часть открытых емкостей. Наполненные, но еще открытые четырехгранные емкости затем перемещаются к запечатывающей станции 50, как показано на фиг. 7. Запечатывающая станция 50 содержит валок 56 и два комбинированных режущих валка 58. Последовательность наполненных открытых емкостей 32 приводится в контакт с вторым полотном материала 60 емкости. Последовательность 32 и второе полотно 60 нажатием приводятся в контакт путем прохождения под валком 56. Полузапечатанная последовательность затем проходит к комбинированным режущим валкам 58, когда второе полотно 60 подвергается свариванию для запечатывания емкостей, и в то же время разрезает последовательность на отдельные наполненные запечатанные закрытые четырехгранные емкости при скорости 500 в минуту. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ последовательного формирования множества закрытых четырехгранных емкостей (32),содержащих продукт, при этом согласно способу перемещают непрерывное полотно (10), содержащее полоску материала емкости, имеющую две противоположные кромки (4, 6), до сгибающей станции (12),на которой формируют каждую открытую емкость с одной недостающей поверхностью посредством сгибания полотна с приведением в контакт двух смежных кромочных участков (9 а, 9b) только одной кромки полотна, запечатывают указанные два кромочных участка вместе с формированием из участка полотна открытой емкости с одной недостающей поверхностью, выкладывают продукт на полотно, так что он оказывается расположенным в открытой емкости, и затем запечатывают открытые емкости с формированием закрытых четырехгранных емкостей. 2. Способ по п.1, в котором сгибаемая кромка чередуется от одной емкости к следующей. 3. Способ по любому из пп.1-2, в котором полотно содержит предварительные сгибы (8) в областях полотна, в которых должно последовать сгибание. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором смежные кромочные участки сводят вместе и сваривают ультразвуковой сваркой. 5. Способ по любому из пп.1-2 и 4, в котором материал емкости является гибким и предпочтительно этот материал является настолько гибким, что он может быть согнут на себя без необходимости предварительного сгиба. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором материал емкости является водопроницаемым, позволяя воде свободно проходить через материал. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором продукт является сыпучим продуктом, обычно содержа-4 022771 щим настаиваемые частицы, такие как чайные листья. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором второе полотно материала (60) емкости приводят в контакт с открытыми емкостями, отрезают и запечатывают поверх отверстия. 9. Устройство для осуществления способа по п.1, при этом устройство содержит сгибающую станцию (12),средства подачи непрерывного полотна (10) материала емкости, имеющего две противоположные кромки (4, 6), к сгибающей станции (12), которая содержит сгибающие средства (22), выполненные с возможностью формирования соответствующей открытой емкости с одной недостающей поверхностью путем сгибания полотна с приведением в контакт двух смежных кромочных участков (9 а, 9b) только одной кромки полотна,средства (30) запечатывания кромок, выполненные с возможностью запечатывания вместе двух кромочных участков для последовательного формирования открытых емкостей с одной недостающей поверхностью,средства вложения продукта и средства (50) запечатывания открытой емкости для последовательного формирования закрытых четырехгранных емкостей из открытых емкостей с одной недостающей поверхностью. 10. Устройство по п.9, в котором сгибаемая кромка чередуется от одной емкости к следующей. 11. Устройство по любому из пп.9-10, в котором для сгибания использованы захваты (22), выполненные с возможностью захвата полотна в отдельных местах на обеих его кромках, при этом захваты выполнены с возможностью перемещения друг к другу с обеспечением деформации захваченного полотна под воздействием сжатия. 12. Устройство по любому из пп.9-11, в котором использованы жесткие формующие элементы (40),выполненные с возможностью сбора полотна для сгибания. 13. Устройство по любому из пп.9-12, в котором ширина полотна составляет от 2 до 10 см. 14. Устройство по любому из пп.9-13, в котором продукт представляет собой сыпучий продукт,обычно содержащий настаиваемые частицы, такие как чайные листья. 15. Устройство по любому из пп.9-14, в котором средства вложения продукта содержат более одного дозатора. 16. Устройство по любому из пп.9-15, в котором средства (50) запечатывания выполнены с возможностью приведения второго полотна материала (60) емкости в контакт с открытыми емкостями, его отрезания и запечатывания поверх отверстия.