УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ВСПЕНЕННЫХ МАСС
DEVICE AND METHOD OF DISPENSING FOAMED PASTE

Изобретение касается устройства и способа для дозирования вспененных масс. Такого рода устройство используется, например, при производстве пищевых продуктов, в частности, для заполнения и свободной отсадки вспененных находящихся под давлением масс. В общем случае дозируемые массы представляют собой вязкие массы из области производства пищевых продуктов, адгезивов, изоляционных материалов и прочее, которые в растворенном, расплавленном или размягченном состоянии были вспенены газом и посредством насосно-форсуночной системы дозируются в предназначенное для этого место и затем затвердевают.
У известных систем для заполнения заполнение или свободная отсадка заполняемого количества таких масс происходит периодически посредством открывающихся/закрывающихся клапанов или посредством дозирующих поршневых насосов. Подача массы происходит, как правило, по одному или двум напорным трубопроводам в герметизированную емкость (коллектор).
В US 6,296,463 описано устройство для нанесения полимерных волокон, которые состоят из расплава полимера (адгезив горячего плавления), на субстрат. Устройство включает несколько расположенных рядом друг с другом узлов, причем каждый узел имеет канальный участок с шестеренным насосом, смонтированный на канальном участке блок форсунок, а также смонтированный на канальном участке рециркуляционный блок. Канальные участки соединены между собой и способствуют попаданию горячего воздуха («технологического воздуха»), а также расплава полимера в форсуночные блоки. Это устройство позволяет осуществлять способ дутья в расплав, во время которого посредством поступающего с высокой скоростью технологического воздуха расплав полимера выдувается из форсунок с образованием волокон или соответственно экструдируется. Таким способом можно изготавливать флисы из волокна или клейкие поверхности из адгезивов горячего плавления. О дозировании вспененных масс в предназначенное для этого место или о поддержании постоянного давления во вспененной массе во время и после процесса вытекания и до выпускных отверстий форсунок здесь речи не идет.
При использовании поршневых дозирующих насосов, с одной стороны, не достигается требуемая скорость, с другой стороны, вспененная масса между дозирующим поршнем и выпускным отверстием форсунки расширяется. Вследствие этого масса у выпускного отверстия форсунки подтекает, и точность заполнения снижается. При дозировании посредством синхронизированных клапанов условия потока в герметизированной емкости не позволяют поддерживать точно заданное давление во всей системе вплоть до выпускных отверстий форсунок. Вследствие этого также возникают неточности в объеме заполнения. Кроме того, невозможен обратный ход и таким образом точно заданное прекращение подачи массы.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать дозирующее устройство и, в частности, насосную систему для того, чтобы улучшить точность заполнения, повысить скорость работы насоса и всего процесса заполнения и отсадки, предотвратить подтекание у выпускных отверстий форсунок и обеспечить чистое прекращение подачи дозируемой массы.
Эта задача в устройстве для изготовления изделий из текучих, в частности вспененных масс, таких как кондитерские пищевые продукты, располагаемых рядом друг с другом вдоль транспортировочного пути и транспортируемых параллельно друг другу, причем устройство имеет, по меньшей мере, один узел, который содержит насос и форсунку, находящиеся между собой в гидравлическом соединении, и который предназначен для изготовления одного изделия посредством дозирования массы в ходе процесса заполнения и отсадки в месте, предназначенном для дозирования, согласно изобретению решается тем, что форсунка снабжена механизмом закрытия, а насос представляет собой ротационный насос, который имеет по меньшей мере один расположенный в рабочей камере насоса вращающийся элемент, причем ротационный насос выполнен с возможностью регулирования момента вращения для поддержания вплоть до выпускных отверстий форсунок постоянного давления во вспененной массе во время и после процесса вытекания.
Устройство согласно изобретению имеет несколько включенных параллельно узлов, ротационные насосы которых соответственно соединены между собой.
По меньшей мере один узел соединен с приводным двигателем.
Приводной двигатель через нежесткое соединение для передачи момента вращения на вращающийся элемент соединен с узлом.
С приводным двигателем могут быть соединены несколько связанных друг с другом узлов.
Механизм закрытия имеет расположенный в форсунке поршень обратного хода, который может передвигаться относительно выпускного отверстия форсунки.
Устройство может содержать несколько включенных параллельно узлов, форсунки каждого из которых имеют по механизму закрытия.
Механизмы закрытия форсунок связаны друг с другом.
Устройство связано с устройством подачи для транспортирования расположенных рядом друг с другом изделий вдоль транспортировочного пути параллельно друг другу, причем параллельно включенные узлы расположены поперек соответствующего транспортировочного пути таким образом, что предназначенное для дозирования место соответствующего узла является соответствующим изделием на соответствующем транспортировочном пути.
Частота вращения и момент вращения приводного двигателя могут регулироваться.
Задача в отношении способа изготовления изделий из текучих, в частности вспененных масс, таких как кондитерские пищевые продукты, посредством дозирования массы в ходе процесса заполнения и отсадки в месте, предназначенном для дозирования, с использованием заявленного устройства, решается тем, что предлагаемый способ включает следующие шаги:
a) приведение в действие ротационного насоса путем подачи момента вращения на вращающийся элемент ротационного насоса и повышения или соответственно поддержания давления во вспененной массе;
b) подведение узлов к их соответствующему месту, предназначенному для дозирования;
c) открытие форсунок, когда узлы находятся в своем соответствующем месте, предназначенном для дозирования, так что вспененная масса выходит из форсунок и попадает в соответствующее место, предназначенное для дозирования;
d) закрытие форсунок,
причем момент вращения ротационного насоса настраивается так, чтобы во время и после процесса вытекания во вспененной массе поддерживалось постоянное давление вплоть до выпускных отверстий форсунок.
Во время приведения в действие ротационного насоса осуществляют управление моментом вращения и/или частотой вращения привода.
При закрытии форсунок их соответствующий поршень обратного хода возвращается назад в форсунку.
Подведение узлов к их соответствующему месту, предназначенному для дозирования, происходит за счет перемещения узлов и/или места, предназначенного для дозирования.
Места, предназначенные для дозирования, находятся на изделиях, которые расположены рядом друг с другом и транспортируются параллельно друг другу вдоль транспортировочного пути.
В части устройства для дозирования масс, в частности вспененных масс, в предназначенное для дозирования место, причем устройство имеет по меньшей мере один узел, содержащий насос и форсунку, которые находятся между собой в гидравлическом соединении, причем насос представляет собой ротационный насос, который имеет по меньшей мере один расположенный в рабочей камере насоса вращающийся элемент, поставленная задача решается тем, что с помощью двух или более рядов насосов с использованием двух или более различных масс, в частности, по меньшей мере одной вспененной и одной невспененной массы, посредством внутренней трубки форсунки и запирающего поршня, который управляет количеством вспененной массы, обеспечивается изготовление продукта за один рабочий процесс (так называемых One-Shot-продуктов).
Устройство имеет несколько включенных параллельно узлов, ротационные насосы которых соответственно соединены между собой.
По меньшей мере, один узел соединен с приводным двигателем.
Приводной двигатель через нежесткое соединение для передачи момента вращения на вращающийся элемент соединен с узлом.
Несколько связанных друг с другом узлов соединены с приводным двигателем.
Форсунка имеет механизм закрытия.
Механизм закрытия имеет расположенный в форсунке поршень обратного хода, установленный с возможностью перемещения относительно выпускного отверстия форсунки.
Устройство содержит несколько связанных друг с другом узлов, форсунки каждого из которых имеют по механизму закрытия.
Механизмы закрытия соответствующих форсунок соединены между собой.
Устройство связано с устройством подачи для транспортирования расположенных рядом изделий вдоль транспортировочного пути параллельно друг другу, причем параллельно включенные узлы расположены поперек транспортировочного пути таким образом, что предназначенное для дозирования место соответствующего узла является соответствующим изделием на соответствующем транспортировочном пути.
Частота вращения и момент вращения приводного двигателя могут регулироваться.
Предпочтительные усовершенствованные варианты осуществления следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Преимущество изобретения заключается в том, что предварительно заданное давление в массе может поддерживаться постоянным вплоть до выпускных отверстий форсунок. Благодаря оснащению каждой форсунки (закрываемой с обратным ходом) насосом и синхронизации всех насосов повышается точность заполнения. Благодаря использованию роторно-поршневого насоса, шестеренного насоса или т.п. такт всасывания, который необходим у поршневых дозирующих насосов, становится ненужным, и общее время цикла повышается. Преимущество изобретения обусловлено использованием ротационных насосов, связанных между собой и вместе образующих один насосный узел. В результате этого получается точно одинаковое количество массы (например, вспененный пищевой продукт) для каждой форсунки. Ротационные насосы снабжаются жидкотекучей массой из герметизированной емкости.
Другое преимущество изобретения обусловлено использованием проскальзывающей муфты, которая механической, электромеханической или электромагнитной связью соединяет приводной двигатель с насосным узлом. Приводной двигатель может также быть жестко соединен с насосным узлом. В этом случае осуществляется электронное управление моментом вращения. Можно также использовать пневматический или гидравлический двигатель и регулировать момент вращения с помощью давления воздуха или масла. Момент вращения в насосном узле настраивается так, чтобы во время и после процесса вытекания в массе вплоть до выпускных отверстий форсунок поддерживалось постоянное давление. Благодаря этому предотвращается расширение массы перед выпускными отверстиями форсунок.
Другое преимущество изобретения обусловлено использованием поршней обратного хода, которые встроены в механизмы закрытия форсунок и предотвращают подтекание массы после процесса заполнения и отсадки. После закрытия форсунок поршни обратного хода синхронно возвращаются назад. Благодаря этому часть остающейся у выпускных отверстий форсунок массы всасывается в полость цилиндра поршня обратного хода, и обеспечивается чистое прекращение подачи массы без подтекания.
Изобретение поясняется более подробно на примере осуществления, который не следует рассматривать в качестве ограничивающего, представленном на чертежах. Показано:
Фиг.1А - вид сбоку фрагмента заявленной системы дозирования или соответствующей насосной системы, которая имеет несколько включенных параллельно узлов, каждый с роторно-поршневым насосом, форсункой и механизмом закрытия с поршнем обратного хода;
Фиг.1В - сечение по плоскости Х-Х, показанной на фиг.1А, проходящей через узлы фиг.1А;
Фиг.1С - сечение фиг.1В в увеличенном изображении;
Фиг.2 - состояние до шага дозирования процесса заполнения и отсадки при закрытом (или открывающемся в данный момент) выпускном отверстии форсунки и поршне обратного хода, находящемся в верхнем положении;
Фиг.3 - состояние во время шага дозирования процесса заполнения и отсадки при открытом выпускном отверстии форсунки и поршне обратного хода, находящемся в нижнем положении (нулевом положении);
Фиг.4 - состояние после шага дозирования процесса заполнения и отсадки при закрытом (или закрывающемся в данный момент) выпускном отверстии форсунки и поршне обратного хода, перемещающемся назад в верхнее положение.
В устройстве для изготовления пищевых продуктов из жидкотекучей, в частности вспененной массы, например кондитерского пищевого продукта, жидкотекучая масса находится предпочтительным образом в герметизированной емкости 1, выпускные отверстия которой 2 подведены к связанным между собой роторно-поршневым насосам 3. Благодаря связи роторно-поршневых насосов 3 происходит синхронизация расхода массы. Выпускные отверстия 4 роторно-поршневых насосов, перед выпускным отверстием каждого из которых находится механизм 6 закрытия, подведены к форсункам 5. Механизмы 6 закрытия открываются синхронно во время заданного промежутка времени. Таким образом, можно осуществлять точное дозирование массы. Каждый механизм 6 закрытия оснащен поршнем 7 обратного хода, который при закрытом механизме 6 закрытия позволяет возвращать назад часть находящейся у выпускного отверстия форсунки массы. Таким образом предотвращается подтекание массы и обеспечивается чистое прекращение подачи массы. Момент вращения, который привод 8 передает роторно-поршневым насосам 3, может плавно регулироваться таким образом, что во время процесса вытекания заданное давление в массе сохраняется вплоть до форсунок 5.
На фиг.2 показано исходное положение процесса заполнения/отсадки при закрытом выпускном отверстии форсунок и поршне обратного хода, находящемся в верхнем положении.
На фиг.3 показано открытое выпускное отверстие форсунок и поршень обратного хода, находящемся внизу в нулевом положении. Происходит процесс заполнения/отсадки.
На фиг.4 показано как выпускное отверстие форсунок закрывается. Поршень обратного хода тянет часть находящейся у выпускного отверстия форсунки массы в зависимости от установленного обратного хода в полость цилиндра поршня обратного хода, благодаря чему происходит прекращение подачи массы.
Перечень ссылочных обозначений:
1 - герметизированная емкость (коллектор),
2 - выпускной канал, ведущий к насосу,
3 - роторно-поршневой насос,
3а - рабочая камера насоса,
3b - вращающийся элемент,
4 - впускной канал, ведущий к форсунке,
5 - форсунки,
6 - механизм закрытия,
7 - поршень обратного хода,
8 - приводной двигатель,
9 - сборная емкость One-Shot,
10 - внутренняя трубка форсунки One-Shot,
11 - запирающий поршень One-Shot.