ГРУППОВОЙ ДОЗАТОР
GROUP BATCHER

Изобретение относится к технике дозирования, а именно к устройствам, осуществляющим объемное дозирование и одновременную подачу нескольких доз (порций) жидких и полужидких продуктов, и может быть использовано при их фасовке в пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Известно устройство для дозирования жидких и полужидких продуктов, содержащее корпус с отверстиями для входа и выхода продукта, внутри которого расположен дозирующий цилиндр с окнами для входа и выхода продукта, снабженный подвижным поршнем со штоком, возвратно-поступательное движение которого обеспечивается приводным механизмом /Свидетельство на полезную модель №14663, МПК G01F 11/16, опубл. 10.08.2000/.
К числу недостатков известного устройства следует отнести низкую производительность его работы, обусловленную наличием одного канала выдачи дозируемого продукта. Для обеспечения большого числа каналов выдачи доз продукта необходимо устанавливать такое же количество одноканальных дозаторов, при этом обеспечить синхронность их работы без существенных конструктивных доработок невозможно. Отмеченное выше увеличивает габаритные размеры, сложность и стоимость дозирующего узла в целом, что значительно снижает область применения подобных устройств.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является групповой дозатор для жидких и полужидких продуктов, содержащий продуктовый коллектор, блок дозирующих цилиндров с установленными в них подвижными поршнями (патент РФ №2017663, МПК B65B 3/12, G01F 11/00, опубл. 15.08.1994).
В известной конструкции дозирующие цилиндры сгруппированы в единый блок и выполнены в виде плиты с рядом сквозных отверстий, в которых установлены поршни в виде уплотнительных шайб. В каждом дозирующем цилиндре выполнены два отверстия, посредством которых цилиндр совмещается через блок затворов с подающим массу каналом, связанным с входным коллектором, а другим через этот же блок затворов с выпускным отверстием. При определенном положении затвора пастообразный продукт под давлением, создаваемым насосом, направляется в отверстие с одной стороны поршня, при этом перемещение поршня под воздействием подаваемой массы ведет к вытеснению этим поршнем ранее отмеренного продукта, находящегося по другую сторону поршня, и соответственно направлению этого продукта через другое отверстие к выпускному отверстию. Синхронизация работы всего блока цилиндров может быть достигнута решением привода затворов.
Существенным недостатком известного дозатора является сложность его конструкции, большие габаритные размеры и неоправданную металлоемкость устройства. Кроме того, конструкция устройства предопределяет циклический алгоритм его работы, когда один цикл максимально нагружен и характеризуется вытеснением дозируемого продукта из мерной камеры и одновременным заполнением ее объема новой массой, а другой цикл является холостым, что приводит к неравномерности загрузки привода и снижает надежность его работы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание компактного экономичного дозатора, который может обеспечить одновременную выдачу нескольких доз продукта с возможностью осуществления регулирования дозы продукта посредством программного обеспечения.
Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении габаритных размеров, снижении металлоемкости устройства и повышении быстроты и точности дозирования.
Указанный выше технический результат достигается тем, что групповой дозатор для жидких и полужидких продуктов, содержащий продуктовый коллектор, блок дозирующих цилиндров с установленными в них подвижными поршнями, согласно изобретению дополнительно содержит патрубки подвода и отвода продукта для дозирующих цилиндров, при этом каждый дозирующий цилиндр соединен через тройник с подводящим патрубком, связанным с продуктовым коллектором и снабженным трубопроводным краном, и с отводящим патрубком с установленным в нем обратным клапаном, кроме того, подвижные поршни дозирующих цилиндров связаны с приводом возвратно-поступательного перемещения, который в свою очередь связан посредством блока управления с датчиками перемещения поршней, размещенными в дозирующих цилиндрах. Кроме того, в одном предпочтительном варианте осуществления изобретение характеризуется тем, что групповой дозатор содержит четное количество дозирующих цилиндров. При этом изобретение характеризуется тем, что подвижные поршни дозирующих цилиндров попарно связаны с приводом возвратно-поступательного перемещения. Кроме того, в другом предпочтительном варианте осуществления изобретение характеризуется тем, что групповой дозатор содержит нечетное количество дозирующих цилиндров. Помимо этого, изобретение также характеризуется тем, что привод возвратно-поступательного перемещения выполнен в виде серводвигателя.
Сущность заявляемого изобретения состоит в следующем.
Соединение каждого дозирующего цилиндра через тройник с подводящим патрубком, связанным с продуктовым коллектором и снабженным трубопроводным краном, и с отводящим патрубком с установленным в нем обратным клапаном, дает возможность осуществлять забор и выдачу дозы продукта с одного и того же конца дозирующего цилиндра, что обеспечивает оптимальные условия работы дозирующих цилиндров, повышает точность дозирования и надежность работы устройства в целом. Снабжение дозатора блоком управления обеспечивает оперативность реализации алгоритма его работы, повышает быстроту и точность дозирования. Так, блок управления по сигналу датчиков, размещенных в дозирующих цилиндрах, вырабатывает команду на возвратно-поступательное перемещение поршней, реализуемую приводом, в качестве которого предлагается использовать серводвигатель. Быстродействие автоматической системы и оперативность исполнения команд механизмами установки увеличивает эффективность работы дозатора. Наличие четного числа дозирующих цилиндров в установке позволяет попарно подсоединить их к приводу возвратно-поступательного перемещения, чем обеспечить повышение синхронности их работы и точности дозирования при одновременной выдаче нескольких доз продукта. Также по сравнению с прототипом заявляемое конструктивное решение дозатора отличается уменьшением габаритных размеров, снижением металлоемкости устройства.
Эксперименты подтвердили, что заявляемая совокупность существенных признаков является оптимальной и обеспечивает достижение технического результата.
Изобретение также поясняется чертежами, на которых представлено заявляемое устройство для примера с числом дозирующих цилиндров равным четырем: на фиг.1 - вид спереди; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3 - разрез по А-А (вид на один из дозирующих цилиндров в разрезе).
Групповой дозатор для жидких и полужидких продуктов содержит дозирующие цилиндры 1, в корпусах 2 которых установлены подвижные поршни 3 с направляющими 4. Дозирующие цилиндры 1 закреплены на плите 5, которая, в свою очередь, закреплена на каркасе дозатора при помощи стоек 6. Каждый дозирующий цилиндр 1 соединен через тройник 7 с подводящим патрубком 8 и отводящим патрубком 9, Каждый подводящий патрубок 8 связан с продуктовым коллектором 10 и снабжен трубопроводным краном 11, а в каждом отводящем патрубке 9 установлен обратный клапан 12. Поршни 3 с направляющими 4 связаны с валом 13 привода возвратно-поступательного перемещения, выполненного в виде серводвигателя 14, с помощью рычагов 15 с тягами 16, причем каждый рычаг с тягой приводит в движение два поршня. Настройка дозы для каждой пары дозирующих цилиндров 1 производится с помощью рычага 15 и шарнирной головки 17. Серводвигатель 14 связан посредством блока управления (не показан) с датчиками 18, размещенными в корпусах 2 дозирующих цилиндров 1. Направление вращение вала 13 задается серводвигателем 14 посредством рычага 19.
Заявляемый дозатор работает по принципу поршневого насоса, осуществляя периодическое всасывание и нагнетание продукта за счет возвратно-поступательного перемещения поршней. Режим работы устройства задается и контролируется блоком управления. Перед началом процесса дозированной выдачи продукта посредством выставления определенного положения рычага 15 и шарнирной головки 17, устанавливается величина перемещения поршней в дозирующих цилиндрах, соответствующая требуемой дозе продукта, выдаваемой каждой парой дозирующих цилиндров. Установка производится с пульта управления и не требует ручного труда. По сигналу датчика 18 о нахождении поршня 3 в крайнем переднем положении блок управления вырабатывает команду на перемещение поршня. В процессе забора дозы продукта в дозирующие цилиндры 1 поршни 3 перемещаются из крайнего переднего положения на заданную величину перемещения, при этом величина перемещения поршней отслеживается программой управления. Привод в движение каждой пары поршней 3 осуществляется серводвигателем 14 через вал 13 и рычаги 15 с тягами 16 по команде с блока управления. Подача продукта к каждому дозирующему цилиндру 1 производится через продуктовый коллектор 10 при открытом трубопроводном кране 11 при ходе поршня 3 назад, при этом обратный клапан 12 закрыт и препятствует всасыванию продукта из продуктовой магистрали. Наполнение дозирующего цилиндра завершается при достижении величины перемещения поршня 3 заданного значения, соответствующего требуемой дозе. При этом датчик 18 подает сигнал на блок управления, который вырабатывает команду на перемещение поршня 3 в обратном направлении для вытеснения продукта из дозирующего цилиндра. Поршень 3 движется в крайнее переднее положение, выдавая дозу. При этом обратный клапан 12 открывается под действием нагнетаемого продукта, а трубопроводный кран 11 закрыт.
Таким образом, заявляемая совокупность конструктивных элементов (признаков) разработанного дозатора обеспечивает высокую эффективность работы устройства за счет повышения быстроты и точности дозирования при одновременной выдаче нескольких доз продукта. Кроме того, разработанная конструкция отличается простотой и компактностью.
В групповом дозаторе использованы традиционные конструкционные материалы, и он может быть изготовлен в условиях серийного и/или экспериментального производства.