PL209019B1 - Zespół do konfekcjonowania produktów płynnych, szczególnie kosmetyków, produktów spożywczych i chemii gospodarczej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zespół do konfekcjonowania produktów płynnych, szczególnie kosmetyków, produktów spożywczych i chemii gospodarczej, mający zastosowanie w zakładach produkujących kosmetyki, spożywcze produkty płynne oraz płynne produkty chemii gospodarczej.

Jednym z podstawowych surowców do produkcji produktów płynnych, szczególnie kosmetyków, płynnych środków spożywczych, czy płynnych środków chemii gospodarczej są alkohole. W oparciu o wodne roztwory róż nych alkoholi oraz dodatków produkowane są kosmetyki, alkohole spoż ywcze, detergenty. Proces produkcji rozpoczyna się od wykonania roztworu wodnego surowca płynnego z róż nymi domieszkami.

Przygotowaniem odpowiednich roztworów zajmuje się wydział nastawni. Według wypracowanych receptur w nastawni wykonywane są nastawy - półprodukty do wytwarzania produktów płynnych, szczególnie kosmetyków, płynnych środków spożywczych, czy płynnych środków chemii gospodarczej.

Nastaw kompozycji przygotowywany jest według receptury w zbiorniku produkcyjnym.

Komponenty do wykonania nastawu dostarczane są do zakładu w różnych postaciach. Surowiec płynny stanowiący jeden z podstawowych składników dostarczany jest do zakładu produkcyjnego cysterną samochodową. Pojemność cysterny wynosi od 18 do 20 ton alkoholu. Dostarczony surowiec płynny przyjmowany jest do paleto - pojemników o pojemności 1000 l.

Drugi ze składników to woda demineralizowana wytwarzana z wody wodociągowej przez stacje uzdatniania wody demineralizowanej. Woda wyprodukowana przez stacje gromadzona jest w paletopojemnikach o pojemności 1000 l.

Pracownik nastawni za pomocą pompy przepompowuje z paleto - pojemników umieszczonych na wadze do zbiornika produkcyjnego, odpowiednie (zgodne z recepturą) ilości surowca płynnego, wody oraz innych składników przewidzianych recepturą. W zbiorniku produkcyjnym dokonuje się miksowanie produktów przy użyciu mieszadła. Przygotowany półprodukt podawany jest na linie produkcyjną grawitacyjnie rurociągiem bezpośrednio na przyłącza pomp dozujących.

Każdorazowe przyjęcie transportu surowca płynnego wiąże się z przelewaniem go do paleto - pojemników, a co za tym idzie każdorazowym przekazywaniem oparów do atmosfery. Aby przyjąć surowiec płynny z jednej cysterny należy zapewnić około dwudziestu paleto - pojemników. Wymaga to zabezpieczenia odpowiednio dużej powierzchni magazynowej i wydzielenia w tym miejscu strefy zagrożenia wybuchem.

W celu wykonania produkcji konieczne jest również też zabezpieczenie odpowiednie ilości wody demineralizowanej. Woda ta magazynowana jest w paleto - pojemnikach, dla których konieczne jest też przygotowanie powierzchni magazynowej.

Podczas przepompowywania surowca płynnego z cysterny do paleto - pojemników dochodzi do powstawania strat surowca (wycieki, zalewanie pompy, zapowietrzanie się układu). Dużą niedogodnością jest też parowanie surowca podczas dozowania go do zbiornika produkcyjnego. Powstawanie oparów surowca w nastawni powoduje zanieczyszczanie środowiska, dyskomfort pracy dla nastawiaczy oraz wzrost zagrożenia wybuchem. Wielokrotne przelewanie surowca pomiędzy zbiornikami magazynowymi, a zbiornikami produkcyjnymi powoduje powstawanie strat tego produktu.

Istotą wynalazku, którym jest zespół do konfekcjonowania produktów płynnych, szczególnie kosmetyków, produktów spożywczych i chemii gospodarczej, w postaci zbiorników alkoholi, zbiorników acetonu, zbiorników wody demineralizowanej, połączonych instalacją rurową, mającą armaturę kontrolno-sterującą sterowaną przez układ kontrolno-sterowniczy, z maszynami rozlewczymi, polega na tym, że ma co najmniej jeden zbiornik surowca płynnego z pompą mającą połączenie poprzez system zaworów ze zbiornikiem dostawcy, z obwodem mieszania alkoholu, i instalacją zwrotu oparów do zbiornika dostawcy w czasie rozładunku cysterny, a rurociągiem, na którym usytuowany jest ciśnieniomierz i przepływomierz, poprzez instalację rozdzielczą z mającymi mieszadło zbiornikami nastawni, a także co najmniej jeden zbiornik acetonu, z pompą mającą połączenie poprzez system zaworów ze zbiornikiem dostawcy, z obwodem mieszania acetonu i instalacją zwrotu oparów do zbiornika dostawcy w czasie rozładunku cysterny, a rurociągiem, na którym usytuowany jest ciśnieniomierz i przepływomierz, poprzez instalację rozdzielczą z mającymi mieszadło zbiornikami nastawni, ponadto pompa, zawory pompy, przepływomierz i ciśnieniomierz każdego ze zbiorników połączone są ze sterownikiem, poza tym, każdy ze zbiorników nastawni, do którego poprzez filtry doprowadzony jest półprodukt, wyposażony jest w mieszadło i ma czujnik ciśnienia oraz temperatury, a także pompę z zaworami, które

PL 209 019 B1 połączone są z procesorem sterującym, połączony jest poprzez instalację rozdziału ze zbiornikami naporowymi, mającymi połączone z procesorem czujniki poziomu cieczy, z których produkt przepływa instalacją do maszyn nalewająco-pakujących, dodatkowo ma także instalację do wytwarzania wody demineralizowanej ze zbiornikiem, z którego instalacją z zaworami połączonymi z procesorem, ciecz przepływa przez lampy UV i instalację rozdziału do zbiorników nastawni, ponadto sterownik połączony jest magistralą transmisji danych ze sterownikiem i dalej z komputerem klasy PC i siecią zewnętrzną Internet.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano efekt pełnej hermetyzacji i automatyzacji całego procesu przygotowania nastawów produktów płynnych począwszy od przyjęcia surowców z cysterny do zbiorników magazynowych, do napełnienia opakowań jednostkowych.

Zastosowanie instalacji podawania surowców płynnych, dzięki hermetyzacji całego procesu powoduje:

-zmniejszenie strat surowców powstających w czasie przyjmowania i pobierania surowców do produkcji;

- zmniejszenie emisji oparów do atmosfery;

- utrzymanie stał o ś ci receptur;

- zwię kszenie ergonomii pracy;

- uniknięcie możliwości samozapłonu surowców łatwopalnych;

- zwię kszenie wydajnoś ci pracy i obniż enie kosztów produkcji;

- moż liwość zdalnej kontroli i sterowania poprzez sieć Internet.

Zastosowanie komputerowego systemu nadzoru i sterowania powoduje utrzymanie stałości receptur oraz rejestrację ilościową zużywanych surowców płynnych do produkcji. Powtarzalność dozowanych produktów wpływa pozytywnie na niezmienność parametrów produktów, a to ma znaczący wpływ na jakość wyrobów gotowych. Gromadzone dane przez system komputerowy dostarczają pełnego obrazu wykorzystania surowców oraz bieżący nad nimi nadzór.

Hermetyzacja procesu przepływu surowca eliminuje negatywne oddziaływanie jego oparów na pracownika oraz na środowisko naturalne.

Proponowany system SCADA pozwala, poprzez sieć internetową na zdalny podgląd stanów magazynu surowców płynnych oraz podgląd w rzeczywisty stan półproduktów w zbiornikach produkcyjnych. Umożliwi też na bieżąco wgląd do sposobu zużycia poszczególnych surowców w procesie produkcji.

Przedmiot wynalazku, w przykładowym wykonaniu, dotyczącym instalacji do konfekcjonowania kosmetyków, uwidoczniono w schemacie na rysunku.

Zespół do konfekcjonowania kosmetyków ma co najmniej jeden zbiornik alkoholu 1 z pompą 2 mającą połączenie poprzez system zaworów 3 ze zbiornikiem dostawcy, z obwodem 4 mieszania alkoholu, instalację 36 zwrotu oparów do cysterny dostawcy w czasie rozładunku cysterny, a rurociągiem 5, na którym usytuowany jest ciśnieniomierz 6 i przepływomierz 7, poprzez instalację rozdzielczą 8 z mającymi mieszadło 20 zbiornikami 9 nastawni. Ma także co najmniej jeden zbiornik acetonu 10, z pompą 11, mającą połączenie poprzez system zaworów 12 ze cysterną dostawcy, z obwodem 13 mieszania acetonu i z instalacją 36 zwrotu oparów do cysterny dostawcy w czasie rozładunku cysterny, a rurociągiem 14, na którym usytuowany jest ciśnieniomierz 15 i przepływomierz 16, poprzez instalację rozdzielczą 17 ze zbiornikami 18 nastawni. Pompy 2 i 11, zawory 3 i 12 pomp 2 i 11, przepływomierz 7 i 6 oraz ciśnieniomierz 6 i 15 każdego ze zbiorników połączone są ze sterownikiem 19. Każdy ze zbiorników 18 nastawni, do którego poprzez filtry 34 doprowadzony jest półprodukt, wyposażony jest w mieszadło 20 i ma czujnik ciśnienia 21 oraz temperatury 22, a także pompę 23 z zaworami 24, które połączone są z procesorem sterującym 25. Połączony jest poprzez instalację rozdziału 26 ze zbiornikami naporowymi 27, mającymi połączone z procesorem 25 czujniki poziomu cieczy 28. Ze zbiorników naporowych 27 produkt przepływa instalacja 35 do maszyn nalewająco-pakujących 38. Zespół ma także instalację do wytwarzania wody demineralizowanej 29 ze zbiornikiem 30, z którego instalacją 31 z zaworami 32 połączonymi z procesorem 25 ciecz przepływa przez lampy UV 33 i instalację rozdziału 31 do zbiorników 18 nastawni. Ponadto sterownik 19 połączony jest magistralą transmisji danych ze sterownikiem 25 i dalej z komputerem klasy PC 39 i siecią zewnętrzną Internet 40.

W skład systemu do konfekcjonowania kosmetyków wchodzą następujące elementy:

- magazyn surowców płynnych;

- rurociągi, pompy, przepływomierze, czujniki pomiarowe i zawory;

- zbiorniki produkcyjne;

PL 209 019 B1

- zbiorniki naporowe;

- komputerowy system nadzoru SCADA.

W skład magazynu surowców płynnych wchodzi zbiornik alkoholowy i oraz zbiornik acetonowy 10.

Jako zbiornik alkoholowy 1 i acetonowy 10 zastosowano wykonane ze stali nierdzewnej zbiorniki o pojemności 20 000 l. Każdy ze zbiorników 1 i 10 został wyposażony w urządzenia pomiarowe i wskaźnikowe. Jako pomiar temperatury w zbiornikach zastosowano czujniki oporowe typu PT 100 w wykonaniu przeciwwybuchowym. Do pomiaru poziomu w każdym ze zbiorników 1 i 10 zastosowano czujniki ciśnienia z kompensacją wpływu ciśnienia atmosferycznego. Zbiorniki 1 i 10 posiadają też optyczne wskaźniki poziomu zawierające rurkę poziomowskazową oraz liniał pomiarowy. Na wszystkich zbiornikach 1, 10 zostały zamontowane po dwa mieszadła, nie uwidocznione na rysunku.

Zbiornik 1 obsługiwany jest przez pompę wirową 2 w wykonaniu przeciwwybuchowym. Króćce zbiornika 1 uzbrojone są w zawory odcinające 3, sterowane pneumatycznie. Instalacja rurowa została wykonana w ten sposób, że poprzez przełączanie zaworami 3 o sterowaniu pneumatycznym możliwe jest rozładowanie cysterny z surowcem. Dostarczony przez dostawcę alkohol poprzez wąż elastyczny podłączony jest do przyłącza magazynu surowca płynnego. Dalej przez rury i zawory alkohol dopływa do pompy 2. Pompa 2 wpompowuje alkohol do zbiornika 1. Poprzez odpowiednie sterowanie zaworami 3 możliwe jest wymieszanie surowca w zbiorniku 1 przy użyciu pompy 2 (praca w by-passie). Ta sama pompa 2 poprzez układ zaworów 3 i rurociągi podaje surowiec do nastawni. Silnik pompy 2 sterowany jest przez przetwornicę częstotliwości zapewniając pompie 2 zmienną wydajność co powoduje regulacje ciśnienia i ilości przepływającej cieczy w rurociągu. Stałość ciśnienia i przepływu wpływa pozytywnie na odczyt układu przepływomierzy 7. Jednocześnie, poprzez instalację 36 opary ze zbiornika 1 powracają do cysterny dostawcy.

W drugiej grupie znajduje się zbiornik 10 z acetonem wyposażony w zestaw zaworów 12 oraz pompę wirową 11. Pompa 11 umożliwia rozładunek cysterny transportowej, mieszanie oraz podawanie surowca do nastawni. Również, poprzez instalację 37 opary ze zbiornika 10 powracają do cysterny dostawcy w czasie rozładunku cysterny.

Z magazynu surowców płynnych alkohole i aceton podawane są rurociągami 8, 17 do nastawni. Na czterech nitkach rurociągów 5 i 14 zamontowane są przepływomierze masowe 7 i 16. Przed przepływomierzami 7 i 16, zamontowane są czujniki ciśnienia 6 i 15 kontrolujące ciśnienie w rurociągach 8 i 17. Wielkość ciśnienia w rurociągu 8 i 17 regulowana jest poprzez obroty pompy 2 i 11. System komputerowy nadzoruje wielkość ciśnienia. Parametr ten jest istotny w przypadku rozszczelnienia rurociągu, ponieważ zapobiega sytuacji samozapłonu wydostających się oparów alkoholu lub acetonu.

Zastosowane przepływomierze masowe 7 i 16 mierzą przepływ, gęstość przepływającej cieczy oraz jej temperaturę. Przelicznik przepływomierza przelicza wielkości przepływu objętościowego na wagowy uwzględniając gęstość oraz temperaturę. Sygnały przepływu, gęstości oraz liczniki (totalizery) doprowadzone są do sterownika PLC.

Poza strefą zbiorników płynnych 1 i 10 została zamontowana szafa sterownicza automatyki 19. Szafa 19 zawiera zabezpieczenia energetyczne, przetwornice częstotliwości sterujące obrotami silników pomp, przetworniki przepływomierzy, przekaźniki oraz zawory pilotujące sterujące zaworami pneumatycznymi i sterownik PLC. Wszystkie sygnały z czujników pomiarowych doprowadzone są do wejść analogowych sterownika PLC. Wyjścia sterownika poprzez przekaźniki sterują zaworami pilotującymi. Szafa sterownicza 19 połączona jest z komputerem poprzez magistrale danych S-bus. W szafie sterowniczej 19 znajduje się też stacja przygotowania powietrza do sterowania zaworami pneumatycznymi.

Rurociągi doprowadzające surowce do nastawni zakończone są systemem zaworów sterowanych pneumatycznie. Odpowiednie sterowanie zaworami umożliwia dozowanie określonej ilości surowca do jednego z wybranych zbiorników.

W nastawni umieszczone są zbiorniki 18 produkcyjne o różnych pojemnościach. Zbiorniki wykonane są z blach kwasoodpornych. Pięć zbiorników pomocniczych wykonanych ze stali kwasoodpornej znajdują się w nastawni. Każdy ze zbiorników wyposażony jest w pomiar temperatury 22 oraz ciśnienia 21. Wszystkie zbiorniki posiadają mieszadła mechaniczne 20. Silniki mieszadeł 20 sterowane są przez przetwornice częstotliwości współpracujące ze sterownikiem PLC.

Zbiorniki 18 poprzez zawory sterowane pneumatycznie oraz rurociągi ze stali kwasoodpornej podłączone są do tablicy rozdzielczej. Na tablicy wyprowadzone są też króćce ssawne i tłoczne pomp wirowych. Na tablicy rozdzielczej króćce rurociągów wylotowych zbiorników produkcyjnych oraz pomp zakończone są zaworami klapowymi posiadającymi czujniki kontroli otwarcia zaworów. Sygnały

PL 209 019 B1 z czujników doprowadzone są do szafy sterowniczej znajdującej się poza strefą zagrożenia wybuchem. W szafach sterowniczych znajdują się układy zabezpieczeń elektrycznych, przetwornice częstotliwości sterujące pompami, sterowniki PLC oraz zawory pilotujące sterujące zaworami pneumatycznych.

Sygnały z czujników ciśnienia i temperatury doprowadzone są do wejść analogowych sterownika PLC 25. Oprogramowanie sterownika PLC 25 oblicza z wymiarów geometrycznych zbiorników, ciśnienia cieczy w zbiornikach oraz temperatury, ilości produktów w zbiornikach obrazując je w aplikacji SCADA na monitorze komputera PC.

W nastawni znajduje się stacja uzdatniania wody demineralizowanej 29. Wyprodukowana woda demineralizowana magazynowana jest w zbiorniku 30. Woda ze zbiornika 30 poprzez układ zaworów 32 sterowanych pneumatycznie i lampy bakteriobójcze UV 33 podawana jest rurociągami 31 do nastawni. Zamontowany na rurociągu przepływomierz z wyjściem impulsowym umożliwia dozowanie do wybranego zbiornika nastawni określoną dozę wody demineralizowanej. Nad całym procesem dozowania wody i alkoholi do zbiorników produkcyjnych czuwają sterowniki PLC 19 i 25 podłączone poprzez magistralę transmisji danych do komputera PC 39 z oprogramowaniem SCADA. Oprogramowanie SCADA pracuje w czasie rzeczywistym gromadząc i przetwarzając dane ze sterowników PLC. Komputer PC 39 podłączony jest do sieci Internet 40.

Przygotowany półprodukt z nastawni poprzez pompy i niezależne rurociągi 26 podawany jest do zbiorników naporowych 27. Ze zbiorników naporowych 27 produkt grawitacyjnie podawany jest na pompy dozujące maszyn nalewająco-pakujących 38. W zbiornikach naporowych zamontowane są czujniki ciśnienia, które kontrolują poziom cieczy w zbiornikach. W miarę zużywania produktu przez linie nalewająco-pakujące system automatycznie dopełnia zbiorniki naporowe 27. Stały poziom płynu w zbiornikach naporowych 27 pozwala utrzymać stałą wydajność pompy dozującej.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Zespół do konfekcjonowania produktów płynnych, szczególnie kosmetyków, produktów spożywczych i chemii gospodarczej w postaci zbiorników alkoholi, zbiorników acetonu, zbiorników wody demineralizowanej, połączonych instalacją rurową, mającą armaturę kontrolno-pomiarowo-sterującą sterowaną przez układ kontrolno-pomiarowo-sterowniczy, z maszynami nalewająco-pakującymi, znamienny tym, że ma co najmniej jeden zbiornik surowca płynnego (1) z pompą (2) mającą połączenie poprzez system zaworów (3) ze zbiornikiem dostawcy, z obwodem (4) mieszania alkoholu, i instalacją zwrotu oparów do zbiornika dostawcy (36), a rurociągiem (5), na którym usytuowany jest ciśnieniomierz (6) i przepływomierz (7), poprzez instalację rozdzielczą (8) ze zbiornikami (9) nastawni, mającymi mieszadło (20), a także co najmniej jeden zbiornik acetonu (10), z pompą (11) mającą połączenie poprzez system zaworów (12) ze zbiornikiem dostawcy, z obwodem (13) mieszania acetonu, i instalacją zwrotu oparów do cysterny dostawcy (37), a rurociągiem (14), na którym usytuowany jest ciśnieniomierz (15) i przepływomierz (16), poprzez instalację rozdzielczą (17) ze zbiornikami (18) nastawni, ponadto pompa (2) i (11), zawory (3) i (12) pomp (2) i (11), przepływomierz (7) i (16) i ciśnieniomierz (6) i (15) każdego ze zbiorników (1) i (10) połączone są ze sterownikiem (19), poza tym, każdy ze zbiorników (18) nastawni, do którego poprzez filtry (34) doprowadzony jest półprodukt, wyposażony jest w mieszadło (20) i ma czujnik ciśnienia (21) oraz temperatury (22), a także pompę (23) z zaworami (24), które połączone są z procesorem sterującym (25), połączony jest poprzez instalację rozdziału (26) ze zbiornikami naporowymi (27), mającymi połączone z procesorem (25) czujniki poziomu cieczy (28), z których produkt przepływa instalacją (35) do maszyn nalewająco-pakujących (38), dodatkowo ma także instalację (29) do wytwarzania wody demineralizowanej ze zbiornikiem (30), z którego instalacją (31) z zaworami (32) połączonymi z procesorem (25) ciecz przepływa przez lampy UV (33) i instalację rozdzielczą (31) do zbiorników nastawni, ponadto sterownik (19) połączony jest magistralą transmisji danych ze sterownikiem (25) i dalej z komputerem klasy PC (39) i siecią zewnętrzną Internet (40).