ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области упаковочного машиностроения, а именно к взвешивающим дозирующим устройствам, таким как мультиголовочные весовые дозирующие устройства, и может быть использована для взвешивания и дозирования пищевой или непищевой продукции.
Чаще всего мультиголовочные весовые дозирующие устройства состоят из подающего устройства, радиальных лотков, расположенных вокруг подающего устройства, и системы взвешивания. Подающее устройство может быть выполнено в виде загрузочного (накопительного) бункера или вибрационного конуса, который предназначен для распределения продукта по радиальным лоткам. Радиальные лотки служат для подачи порций продукта от подающего устройства к системе взвешивания и, как правило, снабжены виброприводами.
Основным недостатком такого исполнения является то, что подобные дозирующие устройства не могут работать с липкими и влажными продуктами, поскольку, несмотря на вибрацию радиальных лотков, липкие продукты, также как и влажные, за счет своей консистенции прилипают к стенкам лотка и перемещаются по лотку к системе взвешивания очень медленно. Кроме того, в некоторых случаях есть вероятность того, что липкие или влажные продукты вовсе не будут перемещаться по лотку.
Известно взвешивающее и дозирующее устройство, содержащее подающее устройство для материала продукта, подлежащего взвешиванию, по меньшей мере, одно дозирующее устройство, предназначенное для контролируемой доставки порций материала продукта от указанного подающего устройства к системе взвешивания.
Указанное взвешивающее и дозирующее устройство имеет транспортный шнек с приводом от двигателя, выполненный в виде стержня, имеющего винтовую форму, и размещенный в открытом желобе для доставки материала продукта от подающего устройства к системе взвешивания, и блок управления, предназначенный для управления двигателем для того, чтобы подавать требуемую порцию материала продукта в систему взвешивания, причем соединение между транспортным шнеком и двигателем содержит прикрепляющийся механизм для облегчения сборки, разборки, чистки и замены транспортного шнека и/или сердечника (Патент RU №2435145, G01G 13/00,03.03.2006).
Дозирующими устройствами в данном случае служат лотки, которые расположены вокруг подающего устройства. Данное устройство принято за прототип.
Устройство по патенту №2435145 решает проблему дозирования влажных и липких продуктов за счет наличия транспортных шнеков.
Однако, получению технического результата, обеспечиваемого заявленной полезной моделью, в известном устройстве препятствует, во-первых, низкая скорость прохождения продукта по дозирующему устройству от подающего устройства к системе взвешивания а, во-вторых, неравномерное распределение продукта по дозирующим устройствам.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание дозирующего устройства, позволяющего достичь приведенных ниже технических результатов.
Технические результаты, достигаемые при использовании заявляемой полезной модели:
- улучшение эксплуатационных свойств мультиголовочных дозирующих устройств за счет предотвращения заклинивания липких и густых продуктов на лотках;
- увеличение скорости дозирования;
- обеспечение равномерного распределения продукта по лоткам;
- повышение удобства при эксплуатации.
Технические результаты достигаются за счет того, что в дозирующем устройстве, содержащем подающее устройство, систему взвешивания, по меньшей мере, один лоток для доставки порций продукта от подающего устройства к системе взвешивания, имеющий механизм транспортировки порций продукта с приводом, размещенный внутри лотка, и блок управления, согласно полезной модели, механизм транспортировки порций продукта выполнен содержащим профилированную втулку с полостью внутри нее, по крайней мере, один стержневой элемент, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, связанный с приводом, размещенный внутри профилированной втулки в ее полости, выполненной, в свою очередь, по форме, ответной внешней форме стержневого элемента, и соединенный с профилированной втулкой легкоразъемным соединением, и, по крайней мере, два бесстержневых спиральных исполнительных элемента механизма транспортировки порций продукта, установленных на профилированной втулке, а подающее устройство выполнено в форме, близкой к конической, и с возможностью вращения.
В дозирующем устройстве бесстержневые спиральные исполнительные элементы исполнительного звена механизма транспортировки порций продукта могут быть выполнены жесткими.
В дозирующем устройстве бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта могут быть установлены на профилированной втулке на расстоянии друг от друга, со смещением шага спиралей и закреплены на ней.
В дозирующем устройстве легкоразъемное соединение стержневого элемента механизма транспортировки порций продукта и профилированной втулки может быть выполнено байонетным.
В дозирующем устройстве каждый механизм транспортировки порций продукта может быть снабжен индивидуальным приводом.
В дозирующем устройстве бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта могут быть выполнены с одинаковым шагом витка или с переменным шагом витка, например, с возрастающим шагом витка.
В дозирующем устройстве бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта могут быть выполнены с одинаковым радиусом кривизны.
В дозирующем устройстве внешняя форма каждого бесстержневых спиральных исполнительных элемента механизма транспортировки порций продукта может быть выполнена по цилиндрической образующей или по конической образующей.
В дозирующем устройстве бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта могут быть установлены на профилированной втулке симметрично относительно ее диаметра.
В дозирующем устройстве поперечное сечение лотка может быть спрофилировано по форме окружности или по форме овала.
В дозирующем устройстве поперечное сечение лотка может быть выполнено увеличивающимся в направлении по ходу продукта, а сам лоток может быть снабжен роликом, направляющим продукт внутрь лотка, размещенным на вертикальной оси с возможностью вращения. Сам же ролик, направляющий продукт внутрь лотка, может быть выполнен в форме, близкой к цилиндрической, а его верхняя часть может быть выполнена в форме усеченного конуса.
В дозирующем устройстве лоток может быть выполнен с рифленой поверхностью.
В дозирующем устройстве подающее устройство может быть снабжено приводом.
Подающее устройство предназначено для распределения продукта по лоткам. Коническая форма подающего устройства позволяет продукту, попавшему на устройство, под собственным весом скатываться вниз к основанию. Возможность вращения устройства позволяет предотвратить прилипание влажных продуктов к его поверхности, то есть при вращении подающего устройства вокруг своей оси липкие или влажные продукты под действием центробежной силы не будут прилипать к устройству, а будут перемещаться по поверхности устройства от вершины к основанию. Кроме того, за счет способности подающего устройства вращаться достигается более равномерное распределение продукта по лоткам. Например, в случае, если продукт по каким-либо причинам будет попадать на одно и то же место подающего устройства, то за счет вращения порции этого продукта будут попадать не в один лоток, а распределяться по нескольким лоткам.
Вращение подающего устройства может обеспечиваться любым приводом, например, электродвигателем, пневмо или гидроприводом.
Система взвешивания в заявленном устройстве выполнена традиционной для большинства мультиголовочных дозирующих устройств. Она может содержать промежуточные ковши, предназначенные для сбрасывания продукта в расположенные ниже взвешивающие ковши, и тензометрические датчики, механически соединенные с взвешивающими ковшами, предназначенные для измерения веса продукта, находящегося в этих ковшах. Также возможно исполнение системы взвешивания, состоящей только из взвешивающих ковшей с присоединенными к ним тензометрическими датчиками.
Для передачи продукта от подающего устройства к системе взвешивания, в частности к промежуточным ковшам или напрямую к взвешивающим ковшам, используются лотки. Количество лотков в заявляемом дозирующем устройстве может быть любым, и зависит от количества ковшей, поскольку целесообразно, чтобы на каждый ковш приходился отдельный лоток. Форма лотков также может быть любой. Наиболее предпочтительной является форма, при которой поперечное сечение лотка спрофилировано по форме окружности или по форме овала в зависимости от формы и размера бесстержневых спиральных исполнительных элементов механизма транспортировки порций продукта. Выполнять лотки в форме, при которой они в поперечном сечении будут иметь V-образную форму или форму многоугольника представляется нерациональным, поскольку такие лотки сложно очищать.
Также лотки могут быть выполнены таким образом, что диаметр поперечного сечения каждого лотка увеличивается в направлении по ходу продукта. Такая форма лотков подходит для бесстержневых спиральных исполнительных элементов механизма транспортировки порций продукта конической формы. Кроме того, лотки могут быть дополнительно снабжены откосами, которые направляют продукт, скатывающийся с подающего устройства, внутрь лотка, а также при скоплении большого количества продукта в лотке не дают ему выпасть из лотка наружу.
Помимо откосов лотки могут быть снабжены роликами, также предназначенными для направления продукта внутрь лотка. Такие ролики помогают продукту попадать с подающего устройства именно в, лоток, а не на откос. Каждый ролик выполнен в форме близкой к цилиндрической и размещен на вертикальной оси, прикрепленной к соответствующему лотку рядом с одним из откосов, таким образом, чтобы его часть находилась выше основания подающего устройства, причем, чем эта часть будет больше, тем эффективнее ролик будет направлять продукт в лоток. Практически целесообразно размещать ролик таким образом, чтобы основание подающего устройства располагалось на уровне, находящемся ниже середины этого ролика. Каждый ролик выполнен с возможностью свободного вращения на своей оси, за счет чего он может направлять продукт как в свой лоток, так и в соседний в зависимости от направления поворота. Для того чтобы продукт направлялся в лоток более плавно и не деформировался при этом, верхнюю часть каждого ролика целесообразно выполнять в форме усеченного конуса.
Лотки могут быть выполнены из любых конструктивных материалов, например из металла, такого как алюминий или сталь. Для пищевых продуктов целесообразно использовать нержавеющую сталь, поскольку это экологически безопасный, прочный и долговечный материал. В некоторых случаях для определенных видов продуктов лоток может быть выполнен с рифленой поверхностью.
Внутри каждого лотка расположен механизм транспортировки порций продукта, который обеспечивает движение продукта вдоль соответствующего лотка. За счет наличия такого отдельного механизма решается проблема заклинивания липких и густых продуктов на лотках.
В заявленном техническом решении механизм транспортировки порций продукта имеет по крайней мере, два бесстержневых спиральных исполнительных элемента, установленных на профилированной втулке, на расстоянии друг от друга, со смещением шага спиралей и закреплены на ней.
Профилированная втулка, вращаясь под действием привода, вращает закрепленные на ней бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта, которые, в свою очередь, вращаясь, продвигают порцию продукта вдоль лотка. Винтовая форма бесстержневых спиральных исполнительных элементов механизма транспортировки порций продукта позволяет легко транспортировать продукт по лотку и избегать повреждений продукта, свойственных шнековым устройствам. Более того, бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта имеют меньшие габариты по сравнению со шнеком и вследствие этого занимают в лотке меньше места, что позволяет в случае необходимости размещать на заявленном дозирующем устройстве лотки меньшего размера,
Форма винтовой линии, которую повторяют бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта, может быть разной в зависимости от дозируемого продукта. Указанные бесстержневые спиральные исполнительные элементы могут иметь одинаковый шаг витка или одинаковый радиус кривизны, а также они оба или один из них может иметь возрастающий шаг витка. Кроме того, винтовая линия, по форме которой выполнены бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта, может быть цилиндрической или конической.
Наличие именно двух бесстержневых спиральных исполнительных элементов, а не одного, позволяет при всех остальных равных условиях увеличить скорость и равномерность подачи продукта к системе взвешивания. Для определенного вида продуктов возможно выполнение механизма транспортировки порций продукта содержащим и большее количество бесстержневых спиральных исполнительных элементов, например трех, четырех и т.д. Это может быть целесообразным для измельченных продуктов, таких как фарш.
Кроме того, если исполнительное звено механизма транспортировки порций продукта выполнить в виде одного бесстержневого спирального исполнительного элемента, закрепленного на профилированной втулке, то обратное давление продукта на этот элемент во время его вращения (сопротивление продукта) будет приложено только к одной точке - месту крепления бесстержневого спирального исполнительного элемента к профилированной втулке, в то время как в заявляемом устройстве такое давление распределяется между двумя точками.
То есть в заявленном дозирующем устройстве достигается распределение нагрузки на механизм транспортировки порций продукта за счет обеспечения сбалансированности моментов, возникающих при его работе.
Наиболее явно эта особенность проявляется, когда оба бесстержневых спиральных исполнительных элемента одного исполнительного механизма закреплены на профилированной втулке симметрично относительно диаметра втулки. В данном случае обеспечивается полная сбалансированность моментов, поскольку давление продукта на профилированную втулку распределяется равномерно.
Бесстержневые спиральные исполнительные элементы на профилированной втулке должны быть закреплены на расстоянии друг от друга, то есть с определенным зазором, и со смещением шага витка. Величина зазора может быть любой. Указанный зазор необходим для того, чтобы в транспортировке продукта по лотку был задействован каждый бесстержневой спиральный исполнительный элемент, поскольку в противном случае оба они будут вращаться как один и скорость транспортировки будет ниже.
Бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта могут быть выполнены из любых конструкционных материалов, например из пластмассы, алюминия или стали. Однако по совокупности своих качеств, таких как прочность и устойчивость к коррозии, именно нержавеющая сталь является наиболее оптимальным материалом. Кроме того, именно сталь способна обеспечить бесстержневым спиральным исполнительным элементам механизма транспортировки порций продукта необходимую жесткость, чтобы они не деформировались под действием транспортируемого продукта.
Бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта могут крепиться к профилированной втулке при помощи различных видов соединений, но самым оптимальным способом соединения может считаться сварка, поскольку она способна обеспечить неразъемное жесткое и прочное крепление. Кроме того, сварка является сравнительно простым способом соединения металлов, не требующим сложного и дорогостоящего оборудования.
Профилированная втулка транспортного механизма выполнена полой, а внутри нее размещен стержневой элемент, который при работе привода может вращаться. Это необходимо для того, чтобы профилированная втулка могла надеваться на стержневой элемент, закрепляться на нем и вращаться вместе с ним, вращая, в свою очередь, установленные на ней бесстержневые спиральные исполнительные элементы механизма транспортировки порций продукта.
Для того чтобы вращение профилированной втулки было равномерным необходимо, чтобы форма полости внутри нее соответствовала форме стержневого элемента. В этом случае профилированная втулка будет прочно надета на стержневой элемент и при вращении не будет люфта.
Полость в профилированной втулке может быть выполнена сквозной, но в этом случае частички фасуемого продукта будут попадать в полость и прилипать к ней и к стержневому элементу. В связи с этим целесообразно выполнять профилированную втулку не сквозной, а закрытой с одного конца.
Крепление профилированной втулки на стержневом элементе осуществляется при помощи байонетного соединения. Преимуществом байонетного соединения является легкость и быстрота присоединения и отсоединения разъема, то есть за счет такого типа соединения механизм транспортировки порций продукта можно быстро и легко отсоединить от дозирующее устройства или присоединить к нему, не отсоединяя соответствующий лоток. Это упрощает очищение и замену механизм транспортировки порций продукта, а значит повышает удобство при эксплуатации заявленного дозирующего устройства. Описанное байонетное соединение может быть осуществлено, например, путем приваривания штифта к стержневому элементу или путем размещения штифта внутри него, причем штифт должен располагаться перпендикулярно оси этого стержневого элемента, и выполнения на краю втулки Г-образного выреза.
Профилированная втулка, надеваясь на стержневой элемент, указанным вырезом будет входить в зацепление со штифтом на стержневом элементе. Более того, при помощи этого соединения стержневой элемент может приводить в движение профилированную втулку - штифт вращающегося стержневого элемента за счет зацепа с вырезом будет тянуть за собой профилированную втулку. Это упрощает конструкцию и позволяет избежать дополнительных расходов на отдельные соединительные приспособления. Подобным образом можно осуществить не одно, а несколько таких байонетных соединений.
Профилированная втулка может быть дополнительно снабжена бортиком, который предназначен для фиксации положения транспортного механизма относительно лотка.
Приводом механизма транспортировки порций продукта может служить любой шаговый двигатель, например электродвигатель или сервопривод. Кроме того, каждый механизм транспортировки порций продукта может быть снабжен индивидуальным приводом. Это представляется целесообразным, поскольку дает каждому механизму транспортировки порций продукта независимость. Таким образом, если какой-либо из индивидуальных приводов выйдет из строя, то остальные механизмы продолжат работу, то есть процесс дозирования и взвешивания не остановится.
Блок управления позволяет оператору управлять процессами дозирования и взвешивания.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
На фиг.1 показан общий вид заявляемого устройства.
На фиг.2 показана триметрическая проекция заявляемого устройства.
На фиг.3 показан вид заявляемого устройства сверху.
На фиг.4 показан вид заявляемого устройства сбоку.
На фиг.5 показан механизм транспортировки порций продукта заявляемого устройства, закрепленный на лотке.
На фиг.6 показано крепление механизма транспортировки порций продукта к лотку и приводу.
Согласно рисункам дозирующее устройство содержит выполненное в виде конуса подающее устройство 1, десять лотков 2, снабженных откосами 3 и роликами 4, и систему взвешивания, состоящую из десяти промежуточных ковшей 5 и десяти взвешивающих ковшей 6. Вращение подающего устройства 1 обеспечивается приводом 7, который расположен под подающим устройством 1. В качестве привода 7 используется шаговый двигатель. Лотки 2 расположены вокруг подающего устройства 1 таким образом, что продукт, скатившийся с устройства 1, попадает внутрь лотков 2. По такому же принципу вокруг лотков 2 расположены промежуточные ковши 5, причем продукт из каждого определенного лотка 2 попадает в отдельный промежуточный ковш 5. Под каждым промежуточным ковшом 5 находится отдельный взвешивающий ковш 6, соединенный с тензометрическим датчиком 8.
Каждый лоток 2 имеет механизм транспортировки порций продукта. Механизм транспортировки порций продукта каждого лотка 2 имеет, по крайней мере, два бесстержневых спиральных исполнительных элемента 9, приваренных к профилированной втулке 10. Оба бесстержневых спиральных исполнительных элемента 9 имеют, например, внешнюю форму, спрофилированную по цилиндрической образующей с одним и тем же направлением вращения и шагом витка и приварены к боковой поверхности профилированной втулки 10 в противоположных концах диаметра этой профилированной втулки 10.
Вращение каждой профилированной втулки 10 механизма транспортировки порций продукта обеспечивается отдельным шаговым двигателем 11, который связан с соответствующей профилированной втулкой посредством зубчатого ремня 12 и стержневого элемента 13. Профилированная втулка 10 выполнена полой. В эту полость вставлен стержневой элемент 13. Профилированная втулка 10 и стержневой элемент 13 крепятся друг к другу при помощи байонетного соединения - к стержневому элементу, например, 13 приварен штифт 14, а на профилированной втулке 10 выполнена Г-образная прорезь 15. Профилированная втулка 10 дополнительно снабжена бортиком 16, который фиксирует положение механизма транспортировки порций продукта относительно лотка 2. Блок управления 17 расположен в нижней части заявляемого устройства и позволяет управлять процессами дозирования и взвешивания.
Дозирующее устройство работает следующим образом.
Подающее устройство 1 вращается под действием шагового двигателя 7, а каждая профилированная втулка 10 с прикрепленными к ней бесстержневыми спиральными исполнительными элементами 9 вращается под действием отдельного шагового двигателя 11. Шаговый двигатель 11 через зубчатый ремень 12 вращает стержневой элемент 13, который при помощи байонетного соединения, состоящего из штифта 14 и прорези 15, вращает профилированную втулку 10. Продукт через загрузочную воронку 18 подают на подающее устройство 1, которое, вращаясь, распределяет порции продукта по лоткам 2: продукт скатывается по поверхности подающего устройства 1 вниз к основанию и частично попадает непосредственно в лотки 2, а частично - на ролики 4. Каждый ролик 4, свободно вращаясь, направляет попавший на него продукт внутрь смежных с ним лотков. Внутри каждого лотка 2 бесстержневые спиральные исполнительные элементы 9, также вращаясь, за счет своей винтовой формы продвигают попавшую туда порцию продукта вдоль лотка 2 к промежуточному ковшу 5. Достигнув конца лотка 2, порция продукта попадает в промежуточный ковш 5, откуда она потом перемещается во взвешивающий ковш 6. После чего тензометрический датчик 8, механически соединенный с этим взвешивающим ковшом, измеряет вес порции продукта и если данный взвешивающий ковш выбран в комбинации, то он открывается, и порция продукта сбрасывается по скату 19 в нижестоящую упаковочную машину. Блок управления 17 регулирует весь процесс в каждом лотке.
Когда возникает необходимость чистки или замены какого-либо из механизмов транспортировки порций продукта, профилированную втулку 10 отсоединяют от стержневого элемента 13, разъединяя байонетное соединение, а соответствующий лоток 2, при этом, не трогают. Это значительно повышает удобство при использовании заявляемого дозирующего устройства, поскольку для отсоединения механизма транспортировки порций продукта не надо отсоединять лоток 2 и не нет необходимости в применении дополнительных инструментов.
Заявляемое техническое решение устраняет все недостатки, имеющиеся в аналогах и, кроме того, является достаточно простым в производстве и удобным в применении.
В дозирующем устройстве использованы традиционные конструкционные материалы и оно может быть изготовлено в условиях экспериментального или серийного производства.