Автоматическая встраиваемая система подачи и дозирования жидкости с переносным дисплеем

Полезная модель «Автоматическая встраиваемая система подачи и дозирования жидкости с переносным дисплеем» относится к области устройств для подачи и дозирования жидкостей, может применяться в любой отрасли, где необходимо дозирование, в быту, в том числе с возможностью дозирования на расстоянии от тары с жидкостью до 10 метров без потери скорости поступления жидкости, а также из холодильных установок.
Известен Аппарат и способ подачи жидкости (патентный документ № CA2663130). Данное устройство представляет собой контейнер для герметичного хранения жидкости, корпус, в котором размещается накопительная камера переменного объема; односторонний дозирующий клапан, включающий впускной патрубок клапана, сообщающийся по текучей среде с камерой хранения переменного объема, и упругий клапанный элемент, сообщающийся по текучей среде с впускным отверстием клапана и определяющий нормально закрытое отверстие клапана, привод, включаемый вручную, и насос. Жидкость герметично запечатана в камере хранения переменного объема. Привод включается вручную и с возможностью перемещения между двумя положениями разного объема дозирования. Возможны варианты исполнения данного решения с обратным клапаном и подачи антисептической жидкости для очистки системы. Недостатком данного изобретения является его неуниверсальность в плане зависимости от камеры хранения переменного объема жидкости, невозможность подключения к холодильной установке, а также ручная система управления дозированием с минимальным набором вариантов объема.
Известен Автоматизированный диспенсер для пищевых продуктов или напитков с возможностью очистки на месте (патентный документ № US 6889603). Данное изобретение относится к автоматическому дозатору пищевых продуктов, содержащему интерфейсное соединение, сконфигурированное для обеспечения подачи жидкости на основе молока из резервуара (например, контейнера или мешка), смесительное устройство, сконфигурированное для приема жидкости на основе молока, сопло в жидкостной связи со смесительным устройством для раздачи продукта на основе молока, путь потока продукта, сконфигурированный для направления продукта на основе молока течь от интерфейсного соединения через смесительное устройство к соплу, и узел проточного тракта на месте, расположенный в дозаторе и содержащий источник очищающей или дезинфицирующей жидкости, и проточный канал, который сконфигурирован для подачи очищающей или дезинфицирующей жидкости через проточный тракт продукта. Различные вариации изобретения включают в себя возможность приготовления дезинфицирующей смеси внутри устройства, систему нагрева воды и ее смыва. Недостатками данного изобретения является сложность конструкции, отсутствие многовариантной системы управления точным дозированием жидкости.
Известна Система дозирования жидкости для холодильника (патентный документ № US6039219 (A). Данное устройство встроено в дверь холодильного отделения и предназначено для розлива жидкости в бытовых условиях. Система может использоваться для выдачи любой жидкости, но особенно полезна для выдачи часто потребляемых жидкостей, таких как молоко и сок. Согласно одному варианту осуществления система содержит многоразовые емкости, тогда как в ее предпочтительном варианте осуществления система может быть адаптирована для одноразовых емкостей. Кроме того, представлен вариант осуществления, который может вмещать как многоразовые, так и одноразовые емкости. Согласно дополнительному варианту осуществления, система включает в себя функцию полоскания и функцию заранее определенного количества дозированной жидкости. Недостатками данного изобретения является его встроенный в холодильную установку характер, что не позволяет расширить область применения, отсутствие точной системы дозирования и управления (даже в варианте с функцией программирования дозы, нет возможности настроить ее с максимальной точностью (формулировка «полчашки»), невозможно дозирование на большом расстоянии от тары с жидкостью.
Известен Торговый автомат для порционного розлива и продажи молочных продуктов (патент РФ на полезную модель № 110854), содержащий корпус, выполненный в виде герметичной камеры, внутри которой установлен съемный молочный танк и смонтированы автономные системы охлаждения, дозирования и розлива свежего молока, перемешивания его внутри молочного танка и локальной промывки чистой водой линии выдачи молока, а на лицевой панели размещены пульт управления работой автомата с информационным дисплеем, клавиатура, отсек для приема денег и окно для выдачи молока. Недостатками данного решения являются сложность конструкции, невозможность обеспечения дозирования на расстоянии от контейнера с жидкостью.
Прототипом заявляемого решения является Дозатор молока (Патентный документ № US2017240399 (A1). Изобретение относится к области машин для приготовления кофе, таких как кафе и рестораны, и, в частности, к области автоматов для розлива молока для таких устройств. Устройство устанавливается вне холодильника, а контейнер для массовых грузов хранится внутри холодильника. Диспенсер снабжен средствами для подачи молока из контейнера для массовых грузов к разливочному носику (впускная и выпускная труба, насос, соединительный переходник, электродвигатель). Несколько контейнеров для массовых грузов могут быть соединены вместе, чтобы сформировать большой контейнер для молока, который целиком хранится в холодильнике. Дозатор предполагает вариант с настраиваемой дозировкой жидкости (преимущественно две кнопки для точного объема и одна для непрерывной подачи жидкости, возможны и иные варианты комплектации кнопок или рычагов управления). Дозатор имеет небольшой размер и может быть установлен на холодильник или стойку. Недостатками данного изобретения являются отсутствие возможности постоянной очистки основания дозатора и его соединения с системой канализации, что снижает уровень гигиены, в том числе при процессе дозирования (бокал может быть установлен на грязную поверхность), а также в отсутствии автоматического контроля работы насоса для сохранения скорости подачи жидкости вне зависимости от того, на каком расстоянии от емкости находится дозатор.
Заявленное техническое решение призвано устранить выявленные недостатки, оптимизировать процесс подачи и дозирования жидкости из холодильных или иных установок, емкостей.
На фиг. 1, 3 представлены основные конструктивные элементы заявленной полезной модели, где:
1 - корпус из нержавеющей стали;
2 - носик дозатора;
3 - решетка;
4 - блок питания;
5 - ринзер;
6 - кнопки управления;
7 - гнездо для подключения сетевого шнура 220В;
8 - разъем;
9 - поддон;
10 - сифон;
11 - шестеренчатый насос;
12 - силиконовый шланг;
13 - силиконовый шланг;
14 - обратный клапан;
15 - силиконовый шланг;
16 - быстросъем штуцер
17 - пластиковый шланг
18 - съемная крышка;
19 - кнопка включения и выключения оборудования;
20 - плата управления;
21 - съемный дисплей.
На фиг. 1 представлен общий вид заявленной полезной модели «Автоматическая встраиваемая система подачи и дозирования жидкости с переносным дисплеем». Данная система является единым устройством, включающим в себя корпус из нержавеющей стали (1), ринзер (5), который подключается с помощью обычного водопроводного шлага к горячей либо холодной воде, что позволяет быстро и качественно обмыть любую емкость после использования, а также поддерживать чистоту на решетке (на рисунке не показана) простым нажатием на ринзер при размещении бокалов для дозирования жидкости; располагается ринзер внутри поддона (9), также имеется слив в поддоне в виде решетки (3) и сифон (10), с помощью которого происходит слив, поддон выполнен с определенным наклоном, закрывается съемной решеткой из нержавеющей стали, что позволяет ставить мокрую емкость; на верхней части корпуса расположены кнопки управления (6), с помощью которых можно настроить дозатор и выполнять любые запрограммированные действия. Настраивается три вида дозировки, плюс свободный пролив (для настройки к разъёму (8) подключается съёмный дисплей (21), на котором можно увидеть три цифры с разными дозами в миллилитрах; индикатор на панели (на чертеже не показан) сигнализирует о работоспособности дозатора; на верхней части панели располагается носик (2), выполненный из нержавеющей стали, с помощью которого происходит дозация, размер носика 130мм., что позволяет использовать любую посуду при дозации; на тыльной внутренней стороне аппарата расположено гнездо (7) 220в, для подключения сетевого шнура и кнопка включения и выключения (19) оборудования; блок питания (4), плата управления (20), которая дает команды для работы устройства, в ней прописан алгоритм работы насоса - плавность хода и увеличение производительности, если емкость будет находиться на большом расстоянии от дозатора; шестеренчатый насос (11), позволяющий равномерно и точно подавать жидкость; выносной дисплей (21), разъём для его подключения (8); обратный клапан (14) служит для того, чтобы жидкость не сливалась обратно в гастроемкость и увеличивает точность дозировки до 1 миллиграма; силиконовые шланги (12, 13, 15), создающие магистраль для поступления и дозирования жидкости; пластиковый шланг (17), соединяется с шлангом (12) с помощью быстросъема штуцер (16), при этом все шланги одного размера d8, что минимизирует потерю скорости подачи молока. В комплектацию устройства включена съемная крышка (18), закрывающая оборудование, при необходимости легко снимается без демонтажа оборудования для профилактических и ремонтных работ.
На фиг. 2 представлена общая электрическая схема платы управления насоса. Сетевое напряжение питания 220В подается на выключатель QS1, с него оно подается на импульсный блок питания БП1. Выпрямленное и стабилизированное напряжение 24В питает «плату управления» и насос М1 через реле на этой плате. Через разъем XP3 подключается внешний жидкокристаллический дисплей LCD1 для отображения установленных дозировок молока. Кнопки управления подключаются к разъему XP4. Кнопки KEY1..KEY3 запрограммированы на соответствующую дозу. Кнопка KEY4 используется для первоначального заполнения системы молоком или для очистки системы промывочной жидкостью после работы или для длительного хранения. Алгоритм работы программы составлен таким образом, что позволяет легко перестраивать систему под конкретные дозировки молока. Алгоритм автоматической подстройки скорости вращения мотора насоса происходит следующем образом: датчик тока (шунт) измеряет ток мотора насоса, операционный усилитель и аналого-цифровой преобразователь (ADC), входящий в состав микроконтроллера, вычисляют этот ток и, в зависимости от нагрузки на мотор насоса, подстраивают скважность импульсов широтно-импульсной модуляции (PWM), которая, в свою очередь, управляет мотором насоса. Частота PWM задается в районе 17 кГц, она находится на границе слышимости человеческого уха, поэтому не создает дискомфорта.
На фиг. 3 отдельно вынесена схема гидросистемы, она состоит из шестеренчатого насоса (11), пластикового шланга (17), помещенного в емкость с жидкостью в холодильном устройстве или вне его, подключенного к быстросъему штуцеру (16), а также шлангов (12, 13 и 15), по которым циркулируется жидкость, поступающая из шланга (17) к носику (2) и обратного клапана (14) - пластикового изделия мембранного типа.
Динамика работы дозатора выглядит следующим образом: в холодильное или иное устройство монтируется шланг (17), который соединяется через быстросъем (16) к шлангам (13 и 12); при нажатии кнопки управления (6) поступает информация на плату управления (20), шестеренчатый насос (11) начинает работать, соответственно по шлангам (17, 12, 13 и 15) поступает жидкость и выходит через носик (2) в стакан, кружку и т.д.; ринзер (5) омывает решетку (3) и поддон (9) для обеспечения гигиены дальнейшего дозирования.
Использование современной элементной базы позволило значительно повысить точность дозировки и уменьшить себестоимость готового изделия и сэкономить на ингредиентах, так как эта система не дает перелива жидкости.
Применение заявленного технического решения предполагает реализацию технического результата: создание оптимальной универсальной автоматизированной системы дозирования жидкости путем применения алгоритмов управления работой насоса - плавность хода и увеличение производительности, если емкость будет находиться на большом расстоянии от дозатора (до 10 метров).
Полезная модель обладает признаком промышленной применимости, на фиг. 4 представлен реализованный образец, а на фиг. 5 - общий вид устройства, встроенного в рабочую поверхность.