УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ
FLUID DISPENSER

Область техники
Данное изобретение относится к дозирующему устройству для жидкости, предназначенному для розлива жидкости из гибкого пакета.
Хотя данное изобретение будет далее описано со ссылками на его использование при разливе пищевых продуктов или компонентов, необходимо отметить, что данное изобретение не обязательно ограничивается этой конкретной областью использования, но имеет применение и в других областях таких, как разлив требуемых доз напитков, промышленных химикатов и жидких препаратов, используемых в медицине, фармацевтике и гигиене.
Предпосылки создания изобретения
Следующее обсуждение известных технических решений не следует рассматривать, как допущение того, что обсуждаемое является общеизвестным в этой области.
Пакеты из полимерной пленки стали обычным способом упаковки пищевых и других продуктов, включая жидкие пищевые продукты. Подобные пакеты обладают существенными преимуществами по сравнению с традиционными жесткими контейнерами, такими как бутылки, металлические банки, ведра, металлические бочки и баки. Обычно пакеты снабжены выпускными отверстиями и колпачками. Для заполнения пакета продуктом и откачивания продукта из пакета можно использовать различное оборудование.
Системы разлива, для подобных пакетов обычно бывают двух типов. Первый тип использует клапаны и приводится в действие гравитацией (например, бочонок для вина), в то время, как второй тип использует насосную систему (например, шланговый насос) с системой клапанов или без нее.
Известным системам разлива присущи многочисленные недостатки, к которым относится следующее.
1. Затруднен разлив точных доз жидкости со сравнительно большой скоростью. В особенности это имеет место в том случае, если жидкость вязкая, а не "текучая". Скорость шланговых насосов ограничена, поскольку гибкая труба должна вернуться к своей исходной форме между отдельными тактами работы насоса (т.е. отдельные такты необходимо разделить по времени, чтобы осуществить это). Шланговые насосы имеют относительно низкий кпд и, следовательно, относительно высокие эксплуатационные расходы. Кроме того, трубы шланговых насосов периодически изнашиваются и требуют замены. Точность шланговых насосов также ограничена, поскольку объемный расход является функцией гидравлического давления (которое может изменяться в зависимости от различных факторов). Признается, что возможно осуществлять медленный разлив жидкости, чтобы улучшить точность, но это может серьезно повлиять на промышленную осуществимость подобной системы. В альтернативном варианте машины, которые могут разливать вязкую жидкость с большей скоростью, становятся сложными и дорогими.
2. В том случае, когда системы содержат насос, жидкость может оставаться в насосе и/или насос может оказаться недостаточно мощным, чтобы отсосать последние порции жидкости из пакета. Невозможность по существу полностью опорожнить пакет приведет к потере жидкости, а если этот пакет подлежит повторному использованию, то и к возникновению гигиенических проблем, о которых будет говориться ниже.
3. Они могут оставлять порции жидкости в компонентах систем разлива или на них. По этой причине система нуждается в постоянной очистке для поддержания гигиенического состояния и уменьшения риска загрязнения жидкости, которая разливается при помощи такой системы. Даже если приемный сосуд для жидкости находится в нормальном состоянии в закрытом или запечатанном виде, будет трудно избежать попадания возможных загрязнений, когда приемный сосуд заполняется повторно. Объемный поршневой сосуд является хорошим примером типа насоса, который трудно очищать.
4. Они имеют относительно сложную конструкцию.
В данном изобретении ставится цель создания дозирующего устройства для жидкости, которое сможет устранить или существенно исправить по крайней мере один из недостатков известных технических решений или, по крайней мере, создать им альтернативу.
Краткое изложение сущности изобретения
Согласно первому аспекту данного изобретения, предлагается устройство для дозирования жидкости, предназначенное для разлива жидкости из гибкого пакета, содержащие:
- опорную поверхность, служащую опорой для используемого гибкого пакета;
- держатель, предназначенный для захвата ближней части гибкого пакета и совершающий поступательное перемещение относительно опоры по направлению к выпускному отверстию гибкого пакета, расположенному в дальнейшей части гибкого пакета, таким образом, что гибкий пакет постепенно наматывается и при этом жидкость выдавливается из ближайшей части в дальнюю часть с тем, чтобы жидкость выливалась из выпускного отверстия управляемым образом.
Одно из преимуществ вариантов выполнения устройства для дозирования жидкости состоит в том, что оно может разливать требуемые и точно дозируемые порции жидкости благодаря тому, что жидкость постепенно выдавливается управляемым образом. Это является существенным отличием, например, от того случая, когда жидкость разливается под действием силы тяжести или благодаря работе насоса и обычная скорость потока может зависеть от гидравлического давления.
Управляемое выдавливание из дальнейшей части пакета в ближнюю часть может осуществляться с различной скоростью, в соответствии с необходимостью, и при этом можно поддерживать точность дозирования. Таким образом, варианты выполнения данного изобретения позволяют разливать точные дозы жидкости с относительно большей скоростью, по существу независящей от вязкости жидкости (в определенных пределах вязкости). Таким образом, варианты выполнения данного изобретения хорошо адаптированы к производственным линиям и производственным процессам. Одним примером такого производственного процесса может служить процесс приготовления кулинарного изделия (например, блина). Быстрый процесс приводит к повышению производительности при производстве пищевых продуктов и к большему удовлетворению покупателей.
Другое преимущество вариантов выполнения устройства для дозирования жидкости состоит в том, что оно способно по существу полностью опорожнить гибкий пакет, поскольку пакет все время находится в натянутом состоянии в то время, как он скручивается от конца к мундштуку пакета. Это приводит к меньшей потери жидкости и, следовательно, к уменьшению расходов, связанных с обеспечением жидкостью.
Еще одно преимущество вариантов выполнения устройства для дозирования жидкости состоит в том, что оно обеспечивает непосредственное дозирование из гибкого пакета. То есть при нормальной работе жидкость не контактирует с ненужными поверхностями дозирующего устройства. Например, в том случае, когда дозирующее устройство предназначено для разлива порций пищевого продукта, подлежащего кулинарной обработке, пищевой продукт может наливаться непосредственно на поверхность или поверхности, осуществляющие кулинарную обработку. Следовательно, в том случае, когда пакет выбрасывается после опорожнения, не требуется регулярно очищать устройство, поскольку жидкость не контактирует ни с какими другими компонентами устройства, и, следовательно, оно удовлетворяет высоким гигиеническим требованиям. Тот факт, что данное устройство может осуществлять дозированный разлив непосредственно из гибкого пакета, означает, что более не требуется наличия гибкой трубы (как в случае шлангового насоса) или других подобных изнашиваемых частей, и, следовательно, отпадает необходимость в их замене.
Данное устройство может удовлетворять самым высоким гигиеническим требованиям в случае таких вариантов выполнения, в которых содержимое пакета остается герметично запечатанным в пакете до его разлива из пакета. Следовательно, в контексте приготовления пищевых продуктов данное устройство значительно превосходит некоторые известные технические решения с точки зрения соображений здоровья, безопасности и загрязнения. В вариантах выполнения, включающих герметичное укупоривание содержимого пакета (будь оно в твердом или жидком состоянии), продукт лучше сохраняется и увеличивается его срок годности при хранении. Это дает особое преимущество в том случае, когда данное устройство используется для разлива пищевых продуктов, вследствие относительно короткого срока хранения пищевых продуктов.
Еще одно преимущество вариантов выполнения устройства для разлива жидкости состоит в простоте его механической конструкции. Это происходит вследствие того, что приемный сосуд и связанные с ним компоненты (например, крепление, крышка и/или мешалка) могут не включаться в устройство. Это уменьшает стоимость и означает, что устройство для разлива жидкости может быть изготовлено в более компактной форме, что уменьшает упаковку, время упаковки и требования к поставке, если это существенно. Механическая простота конструкции означает также то, что система является механически эффективной. Это, в свою очередь, уменьшает потребность в электроэнергии и, следовательно, затраты. Механически простая конструкция также обеспечивает большую надежность, поскольку в ней содержится меньшее количество деталей.
Еще одно преимущество вариантов выполнения устройства для разлива жидкости состоит в относительно низкой потребности в электроэнергии вследствие того, что требуется вращать держатель и наматываемый на него пакет, имеющий относительно маленький радиус, и, следовательно, электрический двигатель имеет хорошее передаточное отношение или выигрыш в силе. Снижение потребности в электроэнергии означает, что данное устройство с меньшей вероятностью может травмировать пользователя и оно может использовать меньший/более дешевый электродвигатель. Кроме того, данное устройство не будет потреблять много электроэнергии, что сократит издержки на электроэнергию.
Еще одно преимущество вариантов выполнения устройства для розлива жидкости, в котором используется пакет, который выбрасывается сразу после опорожнения, состоит в том, что его использование упрощается, поскольку не предусматриваются шаги повторного заполнения и очистки. Это приводит к большему удобству при использовании. Удобство для пользователя этой машины еще более повышается благодаря тому, что пакеты с жидким продуктом или порошком (например, для смешивания с водой с целью приготовления жидкого продукта) могут присылаться ему в виде готовом или почти готовом для использования. Например, пакет может соединяться с устройством для разлива за один или два простых шага, а воду можно добавить к содержимому пакета, если это требуется, заранее.
В данной конструкции также предусматривается простота смешивания с водой, поскольку, как только воду добавляют в пакет, пакет можно встряхивать с надетой на мундштук крышкой, а затем, как только содержимое будет хорошо перемешано, его можно соединить с устройством. Кроме того, если гибкий пакет изготовлен из прозрачного материала, пользователь может видеть, хорошо ли перемешано содержимое, а поскольку пакет является гибким, пользователь может пощупать и определить, хорошо ли перемешано содержимое. Если содержимое перемешано не должным образом, пользователь может выполнить дополнительное встряхивание, чтобы перемешать содержимое пакета.
Предпочтительно, чтобы выпускное отверстие содержало мундштук, а опорная поверхность содержала вырез, в который вставляется мундштук при использовании. Преимущество состоит в том, что мундштук помогает управлять потоком жидкости из гибкого пакета и направлять его. В различных вариантах выполнения мундштук может быть расположен в различных местах пакета, но предпочтительно, чтобы он был расположен на конце, противоположном тому концу, который первоначально наматывается, или рядом с ним. Для хранения, транспортировки и поставки на мундштук может быть надет защитный колпачок.
Предпочтительно, чтобы мундштук выступал из отверстия. В таком варианте мундштук имеет форму выступа, выступающего наружу из основного тела гибкого пакета. Преимущество состоит в том, что мундштук образует индикатор установки, поскольку, как только его установят в отверстии в опорной поверхности, гибкий пакет будет правильно установлен на опорной поверхности и готов для соединения с зажимом. В одном варианте выполнения мундштук имеет вид однопутевого распределения, что лучше удовлетворяет гигиеническим требованиям между использованиями, поскольку воздух или другие загрязнители не могут проникнуть в гибкий пакет.
Предпочтительно, чтобы в отверстии имелось удерживающее приспособление, которое бы удерживало мундштук в отверстии с возможностью разъединения. Преимущество состоит в том, что в таком варианте выполнения мундштук удерживается в отверстии таким образом, чтобы он мог создавать силу реакции на натяжение гибкого пакета в то время, когда он постепенно наматывается. Это заставляет гибкий пакет оставаться натянутым, что помогает наматывать пакет и обеспечивает лучшее извлечение жидкого продукта из гибкого пакета.
Предпочтительно, чтобы устройство для разлива жидкости содержало, кроме того, систему привода для приведения в движение держателя по направлению к дальней части гибкого пакета и для постепенного скручивания гибкого пакета по направлению от ближайшей части к дальней части. В некоторых вариантах выполнения система привода обеспечивает автоматическое выдавливание гибкого пакета либо целиком, либо пошагово, в зависимости от выбора пользователя. Имеется совершенно определенное преимущество при выдавливании гибкого пакета при помощи системы привода (в противоположность выдавливанию гибкого пакета при ручном скручивании) с точки зрения точности дозирования и общей простоты использования устройства для разлива жидкости.
Предпочтительно, чтобы опора содержала нижнюю часть, на которую гибкий пакет опирался бы снизу, и по крайней мере одну часть, ограничивающую расширение, предназначенную для ограничения расширения пакета при использовании.
Нижняя часть дает то преимущество, что она удерживает вес пакета. Если бы вес пакета не удерживался таким образом, то тогда бы требовалось удерживать пакет на ближнем конце при помощи держателя, а на выпускном конце - при помощи "выпускной опоры". Для того, чтобы пакет оставался в натянутом, не провисающем, состоянии (что способствует точному дозированию), держатель и выпускная опора должны создавать значительные противодействующие друг другу силы, которые, в свою очередь, создали бы на устройстве избыточное напряжение.
Наличие и нижней части, и, по крайней мере, одной ограничивающей расширение части способствует более точному контролю за дозированием благодаря уменьшению расширения пакета. Ограничение расширения пакета при его использовании уменьшает изменение скорости потока при постоянной частоте вращения держателя.
Предпочтительно, чтобы нижняя часть представляла собой нижнюю поверхность, а, по крайней мере, одна из ограничивающих расширение частей представляла собой верхнюю поверхность, расположенную на некотором расстоянии над нижней поверхностью и предназначенную для оказания сопротивления расширению гибкого пакета при его использовании. Данный вариант выполнения создает удобный способ ограничения расширению пакета путем формирования сэндвич-структуры из наибольших плоскостей пакета при его использовании.
Предпочтительно, чтобы верхняя поверхность крепилась на шарнирах на одном конце опоры. Это позволяет быстро подготовить к пользованию держатель и нижнюю часть и тем самым быстро вставить пакет в устройство или удалить его из устройства.
Предпочтительно, чтобы верхняя поверхность содержала выступ, направленный вниз, который удерживает мундштук в отверстии. Это позволяет удерживать мундштук в отверстии, в частности в том случае, когда гибкий пакет натянут в то время, когда держатель постепенно наматывает пакет.
Предпочтительно, чтобы держатель мог одновременно совершать поступательное перемещение по направлению к дальней части и наматывание гибкого пакета.
Предпочтительно, чтобы опора содержала, по крайней мере, одну направляющую, а держатель содержал, по крайней мере, один ролик, который может катиться по, по крайней мере, одной направляющей, и барабан с переменным эффективным диаметром. Преимущество заключается в том, что барабан с переменным эффективным диаметром позволяет уменьшать диаметр барабана по мере увеличения натяжения пакета. Это означает, что натяжение не увеличится до того уровня, который чрезмерно препятствует перемещению барабана вперед (т.е. по направлению к выпускному отверстию пакета).
Предпочтительно, чтобы барабан содержал, по крайней мере, два находящихся на некотором расстоянии друг от друга удлиненных удерживающих элемента, между которыми имеется просвет, в который входит ближняя часть гибкого пакета при его использовании. Преимущество состоит в том, что как только ближняя часть гибкого пакета вплетается между, по крайней мере, двумя находящимися на расстоянии друг от друга удерживающими элементами, гибкий пакет можно вращать при помощи удерживающих элементов, и трение будет препятствовать выскальзыванию ближней части пакета из просвета.
Предпочтительно, чтобы, по крайней мере, часть, по крайней мере, одного удерживающего элемента была изготовлена из упругого материала с тем, чтобы в то время, когда гибкий пакет постепенно наматывается вокруг удерживающих элементов, по крайней мере, один из удерживающих элементов изгибался, и расстояние между удерживающими элементами уменьшалось, уменьшая тем самым эффективный диаметр барабана. Преимущество состоит в том, что это представляет собой простой и эффективный с точки зрения затрат способ создания барабана с изменяющимся диаметром в процессе использования.
Предпочтительно, чтобы держатель содержал два ролика, а барабан содержал два удерживающих элемента и каждый из роликов был соединен непосредственно или косвенно с примыкающими концами удерживающих элементов.
Предпочтительно, чтобы промежуточные области удерживающих элементов были соединены посредством смещающего приспособления.
Предпочтительно, чтобы смещающее приспособление представляло собой, по крайней мере, одну пружину сжатия.
Предпочтительно, чтобы смещающее приспособление представляло собой, по крайней мере, одну пружину растяжения.
Предпочтительно, чтобы барабан содержал, по крайней мере, одну ось и, по крайней мере, одну пружину, соединяющую, по крайней мере, одну ось и ближнюю часть гибкого пакета таким образом, что в то время, как гибкий пакет постепенно наматывается, по крайней мере, одна пружина сжимается, уменьшая эффективный диаметр барабана.
Предпочтительно, чтобы пружина представляла собой спиральную пружину, которая окружает, по крайней мере, часть оси и у которой внутренний край крепится к оси, а наружный край может крепится к ближайшей части гибкого пакета таким образом, что в то время, когда гибкий пакет постепенно наматывается на спиральную пружину, спиральная пружина сжимается, уменьшая свой эффективный диаметр и тем самым уменьшая эффективный диаметр барабана. Предпочтительно, чтобы имелась система привода, предназначенная для вращения ролика или каждого из роликов по соответствующей направляющей или каждой из направляющих.
Предпочтительно, чтобы система привода содержала шаговый электродвигатель и блок управления.
Предпочтительно, чтобы опора содержала две направляющие, держатель содержал два ролика, а барабан был установлен между соответствующими роликами и его концы были соединены с ними.
Предпочтительно, чтобы ролики и направляющие включали зубья зубчатой передачи, которые входят в зацепление друг с другом и тем самым обеспечивают перемещение вперед держателя, которое происходит при вращении держателя. То есть включение зубьев зубчатой передачи в ролики и направляющие обеспечивает невозможность проскальзывания роликов при их перемещении по направляющим.
Предпочтительно, чтобы пакет был изготовлен из пищевого пластика, эластомерного материала, ламинированной бумаги, ламинированной ткани или тефлона.
Предпочтительно, чтобы гибкий пакет имел изменяющуюся площадь поперечного сечения с тем, чтобы разлив жидкости из выпускного отверстия происходил по существу пропорционально постепенному скручиванию гибкого пакета при его использовании.
Предпочтительно, чтобы устройство для разлива жидкости, кроме того, содержало блок управления, управляющий перемещением держателя, приемную поверхность, на которую попадает разливная жидкость, и один или несколько датчиков функционально связанных с блоком управления, этот один или несколько датчиков устанавливаются по существу на одной линии с налитой порцией жидкости и предназначен для измерения размера налитой порции жидкости и передачи соответствующих данных в блок управления для остановки, паузы или перемены направления поступательного перемещения держателя и, следовательно, для прекращения или прерывания дальнейшего разлива жидкости.
Преимущество состоит в том, изменение направления поступательного движения держателя на обратное уменьшает давление в пакете и, следовательно, обеспечивает прекращение вытекания жидкости из мундштука. Предпочтительно, чтобы один или несколько датчиков регистрировали замеры поперечного сечения налитой порции жидкости и при этом блок управления вычислял объем налитой порции жидкости по замерам поперечного сечения.
Предпочтительно, чтобы, по крайней мере, один из единственного или нескольких датчиков измерял высоту и радиус налитой жидкости.
Предпочтительно, чтобы в число одного или нескольких датчиков был включен датчик приближения или датчик положения.
Предпочтительно, чтобы датчик приближения или положения представлял собой фотодетектор.
Предпочтительно, чтобы в число одного или нескольких датчиков был включен датчик веса.
Согласно еще одному аспекту данного изобретения, предлагается система для розлива жидкости, в которой можно достичь получения требуемых и точно дозируемых количеств жидкости путем выдавливания жидкости из пакета, выполненного из полимерной пленки, через мундштук, который крепится к пакету на выпускном конце. Особенность состоит в том, что выдавливание осуществляется путем наматывания или скручивания задней или концевой части пакета, противоположной мундштуку, в направлении мундштука. Для того чтобы обеспечить наматывание или вращение пакета и сохранить неподвижным мундштук, что необходимо для точного дозирования, конец пакета крепится в подвижном барабане механизма наматывания, а одновременное вращение и перемещение вперед барабана вызывает постепенное выдавливание содержимого пакета из задней части к мундштуку таким образом, что из пакета можно вылить требуемые количества его содержимого.
Согласно еще одному аспекту данного изобретения, предлагается система для розлива жидкости из поддающегося сдавливанию пакета, содержащая вращающий барабан, в котором крепится задняя часть поддающегося сдавливанию пакета и устройство для одновременного вращения и перемещения вперед барабана с тем, чтобы осуществлять сдавливание пакета и разлив жидкости из мундштука пакета, при этом сдавливанием пакета можно управлять таким образом, чтобы разливать из него точные дозы жидкости.
Краткое описание чертежей
Несмотря на то, что множество других форм может попадать в объем данного изобретения, ниже будут описаны предпочтительные варианты выполнения данного изобретения, приведенные только лишь в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - перспективный вид предпочтительного варианта пакета для использования в устройстве для дозирования жидкости, в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения,
Фиг.2 - схематический вид сбоку устройства для дозирования жидкости в соответствии с одним из вариантов выполнения данного изобретения, которое показано удерживающим пакет, изображенный на Фиг.1, в первом положении, до начала выдавливания,
Фиг.3 - схематический вид сбоку устройства для дозирования жидкости, изображенного на Фиг.2, на котором показано, что пакет удерживается во втором положении, до начала выдавливания,
Фиг.4 - схематический вид сбоку устройства для дозирования жидкости, изображенного на Фиг.2, на котором показано, что концевая часть пакета закреплена в барабане или подвижном сердечнике устройства для дозирования жидкости и скручивается в направлении мундштука пакета,
Фиг.5 - увеличенное изображение области А устройства для дозирования жидкости, изображенного на Фиг.4,
Фиг.6 - увеличенное изображение центральной области В устройства для дозирования жидкости, изображенного на Фиг.4, в котором пакет находится на более поздней стадии скручивания (в направлении мундштука пакета) по сравнению с Фиг.5,
Фиг.7 - перспективный вид еще одного предпочтительного варианта выполнения устройства для дозирования жидкости в соответствии с одним из вариантов выполнения данного изобретения,
Фиг.8 - вид слева части устройства для дозирования жидкости, изображенного на Фиг.7,
Фиг.9 - вид с торца справа с частичным вырезом устройства для дозирования жидкости, изображенного на Фиг.7,
Фиг.10 - перспективный вид части устройства для дозирования жидкости, изображенного на Фиг.7-9, в котором пакет, изображенный на Фиг.1, удерживается в состоянии, предшествующем выдавливанию,
Фиг.11 - схематический вид в поперечном сечении, выполненном через часть устройства для дозирования жидкости, в соответствии с одним из вариантов выполнения данного изобретения,
Фиг.12 - схематическая диаграмма, иллюстрирующая физические принципы, относящиеся к движению барабана или сердечника устройства для дозирования жидкости, в соответствии с одним из вариантов выполнения данного изобретения,
Фиг.13 - схематическая диаграмма, иллюстрирующая физические принципы, относящиеся к движению барабана или сердечника устройства для дозирования жидкости, в соответствии с одним из вариантов выполнения данного изобретения,
Фиг.14 - две схематические диаграммы в поперечном сечении, иллюстрирующие физические принципы, относящиеся к движению барабана или сердечника устройства для дозирования жидкости, в соответствии с одним из вариантов выполнения данного изобретения,
Фиг.15 - схематическая диаграмма, иллюстрирующая физические принципы, относящиеся к движению барабана или сердечника устройства для дозирования жидкости, в соответствии с одним из вариантов выполнения данного изобретения,
Фиг.16 - вид в поперечном сечении через барабан или сердечник устройства для дозирования жидкости, в соответствии с одним из вариантов выполнения данного изобретения, в нормальном состоянии,
Фиг.17 - вид в поперечном сечении через сердечник, соответствующий Фиг.16, в состоянии с уменьшенным диаметром,
Фиг.18 - вид в поперечном сечении через подпружиненный барабан или сердечник устройства для дозирования жидкости, в соответствии с одним из вариантов выполнения данного изобретения, в нормальном состоянии,
Фиг.19 - вид в поперечном сечении через устройство для дозирования жидкости, содержащее подпружиненный спиральной пружиной барабан или сердечник, в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения,
Фиг.20 - схематический вид сверху предпочтительного варианта установки датчика приближения, используемого совместно с устройством для дозирования жидкости в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения,
Фиг.21 - схематический вид сбоку установки, показанной на Фиг.20,
Фиг.22 - схематический вид сверху предпочтительного варианта установки с датчиком в виде камеры, используемого совместно с устройством для дозирования жидкости в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения,
Фиг.23 - схематический вид сбоку установки, показанной на Фиг.22,
Фиг.24 - изображение, полученное с помощью датчика в виде видеокамеры, показанного на Фиг.22 и 23, продукта разлитого из пакета, показано на Фиг.1,
Фиг.25 - поперечное сечение продукта, показанного на Фиг.24.
Подробное описание чертежей
На протяжении всего данного описания там, где описываются различные варианты выполнения, в которых имеются общие, подобные или аналогичные элементы или детали, эти элементы или детали будут обозначены подобными ссылочными номерами (например, 10, 10А, 10В и т.д.).
Как видно из рисунков, предлагается устройство для дозирования жидкости, содержащее подвижный вращающийся держатель, или сердечник 18, предназначенный для сдавливания сдавливаемого пакета 10, который поддерживается опорной конструкцией.
Сдавливаемый пакет 10 (или пакет из полимерной пленки), показанный на Фиг.1, содержит часть 12, образующую сдавливаемый пакет, и мундштук 14 (или носик) на одном конце, при этом мундштук 14 предохраняется колпачком 16. В мундштуке 14 имеется обратный клапан или однопутевой распределитель (не показан), например, клапан типа утиного клюва. Концевая часть 17 пакета 10, противоположная концу, содержащему мундштук 14, имеет область, предназначенную для крепления к подвижному вращающемуся сердечнику 18 устройства для разлива жидкости.
Мундштук 14 помогает управлять потоком жидкости из гибкого пакета 10 при его использовании или направлять этот поток. В других вариантах выполнения мундштук 14 может быть предусмотрен в различных местах пакета 10. Защитный колпачок 16 может быть надет на мундштук 14 во время хранения, транспортировки и доставки пакета 10.
Подвижный вращающийся сердечник 18 устройства для разлива жидкости, изображенного на Фиг.2, имеет два стержня 20, 22, между которыми находится концевая часть 17 пакета 10.
Мундштук 14 пакета 10 выступает из отверстия 23 в опоре, в данном случае плоской опорной пластины 24, на которую опирается пакет 10 во время использования. Мундштук 14 также является индикатором правильности установки, поскольку как только он вставляется в отверстие 23 в плоской опорной пластине 24, гибкий пакет 10 может быть правильно размещен на плоской опорной пластине 24 и подготовлен к соединению с сердечником 18. Преимущество плоской опорной пластины 24 состоит в том, что она поддерживает вес пакета 10. Если бы вес пакета 10 не поддерживался таким образом, то тогда требовалось бы поддерживать его за конец 17 посредством сердечника 18, а у мундштука 14 посредством отверстия 23. В такой конструкции, для того, чтобы пакет 10 оставался в натянутом не провисающем состоянии (что способствует точному дозированию), к сердечнику 18 и мундштуку 14 требовалось бы приложить значительные усилия, направленные в противоположные стороны, что, в свою очередь, создало бы чрезмерное напряжение на устройстве.
Имеется крепящаяся на шарнирах крышка 26, в которой имеется часть 28 для закрепления мундштука, которая удерживает мундштук 14 в отверстии 23 в особенности тогда, когда гибкий пакет 10 находится в натянутом состоянии в то время, когда сердечник 18 постепенно наматывает на себя пакет 10. То есть удерживающая мундштук часть 28 помогает мундштуку 14 выдерживать большую силу реакции на тяговое усилие гибкого пакета 10 в то время, когда он постепенно скручивается. Большее натяжение гибкого пакета 10 позволяет осуществлять еще более полное извлечение жидкости из гибкого пакета 10. Однако, слишком большое натяжение может остановить и потенциально повредить приводной механизм (будет описан ниже), электродвигатель (будет описан ниже), гибкий пакет 10 или мундштук 14.
В другом варианте выполнения мундштук 14 не выступает на всю длину из отверстия 23, и в этом варианте выполнения отверстие 23 может выполнять роль продолжения мундштука 14.
Во время использования пакет 10 помещается на поверхность плоской опорной пластины 24, а мундштук 14 располагается в отверстии 23 в опорной пластине 24 таким образом, чтобы он мог служить выпускным отверстием. Конец 17 пакета 10 крепится к сердечнику 18 путем пропускания конца между двумя стержнями 20, 22. Затем крепящаяся на шарнирах крышка 26 опускается на пакет 10 (см. Фиг.3) с тем, чтобы зажать пакет между верхней и нижней жесткими поверхностями крышки 26 и опорной пластины 24, соответственно. Это обеспечивает удобный способ ограничения расширения пакета 10 путем расположения наибольших плоскостей пакета 10 при его использовании между двумя поверхностями.
Таким образом удается избежать или, по крайней мере, уменьшить избыточное расширение пакета 10, вызванного давлением в результате сдавливания его подвижным вращающимся сердечником 18. Это позволяет более точно контролировать дозирование.
Установленная на шарнирах крышка 26 обеспечивает легкий доступ к сердечнику 18 и плоской опорной пластине 24 во время использования (или между использованиями), и, следовательно, пакет 10 можно легко установить в устройство или удалить из него.
Сердечник 18 приводится одновременно во вращательное движение и поступательное движение вперед по направлению к мундштуку 14, как показано на Фиг.4 и 5, а конец 17 пакета 10 начинает при этом накручиваться или наматываться на оба стержня 20, 22 сердечника 18. Чем дольше вращается сердечник 18, тем больше жидкости выдавливается через мундштук 14 из пакета 10 за счет увеличения давления внутри пакета (см. Фиг.6).
Как видно из Фиг.7-9, сердечник 18 приводится в движение реверсивным шаговым электродвигателем 30. В некоторых вариантах выполнения для того, чтобы как следует закрыть однопутевой распределитель в мундштуке 14, электродвигатель 30 должен на короткий период времени изменить направление вращения на обратное. Реверсирование электродвигателя 30 приводит к уменьшению давления внутри гибкого пакета 10 и, следовательно, прекращает вытеснение из него жидкости.
Подвижный вращающийся сердечник 18 содержит два стержня 20, 22. Стержни 20, 22 соединены на одном конце с валом 40, содержащим гнездо, а на другом конце - с концевым валом 42 посредством соответствующих пружинных штифтов 44.
Концевой вал 42 соединен с первым зубчатым колесом 34 реечной передачи, которое перемещается по зубчатой рейке 38. Зубчатая рейка 38 установлена внутри паза 46, по которому скользит пакет. Вал 40 с гнездом соединен со вторым зубчатым колесом 50 реечной передачи, которое перемещается по зубчатой рейке 52. Таким образом, имеются зубчатые колеса 34, 50 на обоих концах сердечника 18.
Зубчатое колесо 32, установленное неподвижно относительно вращения вокруг вала 40 с гнездом, входит в зацепление со вторым зубчатым колесом 48, имеющим меньший диаметр, которое вращается вместе с выходным валом шагового электродвигателя 30. Зубчатое колесо 32 используется для уменьшения скорости вращения вала 40 с гнездом путем понижения скорости вращения шагового электродвигателя 30 с помощью зубчатой передачи. Необходимо отметить, что между шаговым электродвигателем 30 и валом 40 с гнездом можно использовать различные схемы зубчатых передач в зависимости от требуемого передаточного числа.
Первое и второе зубчатые колеса 34, 50 реечной передачи постоянно находятся в зацеплении и перемещаются по зубчатым рейкам 38, 52, что обеспечивает их одновременное вращение и перемещение вперед по направлению к мундштуку 14 пакета 10, который сдавливается при работе описанного выше наматывающего механизма. Включение первого и второго зубчатых колес 34, 50 реечной передачи и зубчатых реек 38, 52 обеспечивает отсутствие проскальзывания.
Зубчатая рейка 52 опирается на пластмассовую направляющую 54, которая находится внутри лотковой опоры 56, расположенной ниже электродвигателя 30.
Также имеется опорная поверхность 57, которая препятствует выходу зубчатого колеса 34 реечной передачи из зацепления с зубчатой рейкой 38. Второе зубчатое колесо 50 реечной передачи удерживается на зубчатой рейке 52 посредством лотковой опоры 56.
Работа электродвигателя 30 вызывает вращение зубчатого колеса 48 с малым диаметром, что, в свою очередь, вызывает вращение зубчатого колеса 32 большего диаметра. Когда зубчатое колесо 32 большего диаметра вращается, то точно также вращается и сердечник 18, и сердечник 18 перемещается вперед по зубчатым рейкам 38, 52 в результате вызванного вращения зубчатых колес 34, 50. В одном варианте выполнения такая система привода обеспечивает автоматическое выдавливание продукта из гибкого пакета 10 либо полностью, либо пошагово, в зависимости от выбора пользователя. Очевидное преимущество при сдавливании гибкого пакета 10 при помощи системы привода (в противоположность скручиванию его в ручную) состоит в возможности точного дозирования и общей простоты использования устройства для разлива жидкости. Когда конец 17 пакета 10 будет закреплен между стержнями 20, 22 сердечника 18 (как показано на Фиг.10), вращение и перемещение вперед сердечника 18 вынуждает конец 17 наматываться на сердечник 18, после чего следует дальнейшее наматывание пакета 10 и выдавливание его содержимого через мундштук 14.
В описанном здесь варианте выполнения по мере того, как сердечник 18 перемещается по направлению к мундштуку 14, он забирает слабину от конца пакета 10 и держит пакет 10 в состоянии легкого натяжения. Упрощенное представление данного процесса изображено на Фиг.11.
Физические принципы, которые лежат в основе данного процесса, показаны на Фиг.12. Сердечник 18 катится с частотой вращения ω по поверхности S в направлении фиксированной точки В. Сердечник 18 забирает слабину пакета 10. В теории, если диаметр D сердечника 18 является постоянным (т.е. толщина пакета 10А=0), то сердечник 18 с центром А перемещается на расстояние πD за одно вращение.
На практике материал пакета 10, который наматывается на сердечник 18, вызывает постоянное увеличение диаметра D сердечника 18, как показано на Фиг.13, в то время, как линейное перемещение сердечника 18А определяется передаточным числом зубчатого колеса и зубчатой рейки, которое остается постоянным при вращении.
В сущности при каждом обороте сердечника 18, сердечник 18 перемещается вперед на большее расстояние, чем при предыдущем обороте. Если частота вращения ω является постоянной, то линейная скорость V центра А сердечника увеличивается.
Расстояние, на которое перемещается центр А сердечника за один оборот, определяется по формуле πD.
Как видно из Фиг.14, значение х разницы перемещения возникает за счет толщины (или увеличения общего диаметра) намотанного пакета 10.
На практике, при каждом обороте сердечника 18 устройство требует, чтобы сердечник переместился на расстояние πD+x с увеличивающейся скоростью V1 центра А. Однако, сердечник 18 может переместится только на расстоянии, которое определяется передаточным числом зубчатого колеса и зубчатой рейки, т.е. πD (т.е. если диаметр начальной окружности зубчатого колеса PCD=D). Теперь, как видно из Фиг.15, эта разница вызывает натяжение пакета (FB), которое противодействует усилию зубчатого колеса (FG), воздействующему на зубчатую рейку, и заставляет пакет 10 находиться в натянутом состоянии. По мере того, как сердечник 18 продолжает вращаться и перемещаться по направлению к мундштуку 14, эта разница и, следовательно, нагрузка, возрастают. Это может помешать перемещению вперед сердечника 18, если нагрузка станет значительной.
Одним из решений проблемы этой разницы является создание сердечника 18А, у которого начальный диаметр меньше D, в предвидении того, что диаметр увеличится. Одним из недостатков подобного решения является то, что первоначально пакет 10А будет иметь слишком большое провисание, и опорожнение пакета 10А не будет проходить столь эффективно, или по, крайней мере, им будет трудно управлять.
Как видно из Фиг.16-19, предлагается много эффективных решений того, как можно помешать действующим в противоположных направлениях силам повредить механизм или пакет 10А.
Первое решение, которое предлагается в данном изобретении, представляет собой средство изменения диаметра сердечника 18 в зависимости от нагрузки. Первоначально сердечник 18 имеет диаметр достаточно большой для того, чтобы устранить провисание пакета 10, но он сжимается в зависимости от натяжения/нагрузки, уменьшая свой диаметр, чтобы компенсировать увеличение толщины намотанного пакета 10. Этого можно добиться при использовании сердечника 18 с изменяющимся диаметром/складывающегося/сжимающегося. Преимущество состоит в том, что сердечник 18 с изменяющимся эффективным диаметром может уменьшаться в диаметре по мере того, как будет возрастать натяжение пакета 10. Это означает, что натяжение не будет увеличиваться до значения, которое может слишком сильно препятствовать перемещению вперед сердечника 18 (т.е. по направлению к выпускному отверстию пакета 10).
Далее будут описаны различные варианты выполнения сердечника 18 с переменным диаметром.
Как видно из Фиг.16 и 17, на них показан сердечник 18В, который содержит два гибких стержня или прута 20В, 22В, между которыми имеется зазор, в который вставляется конец 17В гибкого пакета 10В при его использовании. Преимущество состоит в том, что как только конец 17В гибкого пакета 10В будет вставлен между стержнями 20В, 22В, становится возможным вращать гибкий пакет 10В посредством стержней 20В, 22В, а трение будет препятствовать выскальзыванию конца 17В из зазора.
Стержни 20В, 22В изготавливаются из упругого материала такого, что зазор между стержнями (т.е. ширина зазора) уменьшается под действием нагрузки, и, следовательно, под действием тягового усилия пакета 10В. При достаточном натяжении пакета 10В стержни 20В и 22В могут согнуться таким образом, что центральные части стержней 20В и 22В будут расположены впритык друг к другу. В этом варианте выполнения стержни 20В, 22В изготовлены из алюминия, но в других вариантах выполнения они могут быть изготовлены из других подходящих конструкционных материалов (например, поликарбоната, полиэтилена, меди, дерева).
Следовательно, эквивалентный диаметр уменьшается как функция от усилия. Деформация является достаточно малой для того, чтобы стержни 20В, 22В могли вернуться к своей первоначальной прямолинейной форме после того, как нагрузка будет снята.
Преимущество состоит в том, что это представляет собой простой и эффективный с точки зрения затрат способ создания сердечника 18В с переменным диаметром в процессе использования.
Уменьшение эффективного диаметра иллюстрируется Фиг.16 и 17 в терминах уменьшения длины эквивалентной окружности, которое является результатом уменьшения эффективного диаметра. На Фиг.16 длина эквивалентной окружности равна πD+2I, а на Фиг.17 длина эквивалентной окружности равна πD+2I1.
Пример:
Если модуль зубчатого зацепления равен 1, зубчатое колесо имеет 12 зубьев и диаметр начальной окружности зубчатого колеса PCD равен 12 мм, длина эквивалентной окружности составит πD. Следовательно, π×12 мм = 37,68 мм.
Если алюминиевые стержни имеют диаметр 6 мм, а формула для длины эквивалентной окружности С=πD+2I, то I=(C-πD)/2, и расстояние между центрами стержней должно быть 9,4 мм.
Следовательно, теоретический зазор между стержнями составит 9,4 мм - 6 мм = 3,4 мм.
Такая конкретная конструкция/геометрия приемлема только для ограничительного интервала длин пакета. Зазор между стержнями 20В, 22В и диаметры стержней являются фиксированными для заданной длины пакета. В общем случае, чем длиннее пакет 10В, тем больше должен быть зазор и/или тем меньше должен быть диаметр (в обоих случаях предусматривается большее смещение стержней по направлению друг к другу).
Как видно из Фиг.18, предлагается вариант выполнения, подобный Варианту А за исключением того, что между стержнями 20С, 22С имеется по крайней мере одно смещающее приспособление, в данном случае - единственная пружина 61. Таким образом, уменьшение (или сжатие) эффективного диаметра достигается смещением стержней 20С, 22С, при этом натяжение регулируется пружиной 61. Следует отметить, что пружина 61 может быть либо пружиной сжатия, либо пружиной растяжения в зависимости от конкретной конструкции. В еще одном варианте выполнения пружину 61 можно заменить материалом, обладающим объемными свойствами упругости и сжимаемости (например, вязка упругой пеной). Такой вариант выполнения можно использовать в широком диапазоне различных длин пакетов.
Еще один вариант выполнения изображен на Фиг.19, и в нем имеется сердечник 18D, содержащий только один стержень 80, или прут. Уменьшение (или сжатие) эффективного диаметра сердечника 18D достигается путем сжатия спиральной пружины 82, которая проходит вдоль стержня 80. Конец пакета 17D крепится/зажимается на кромке 84 спиральной пружины 82. Натяжением пакета 10D можно регулировать при помощи спиральной пружины 82. Данный вариант выполнения можно использовать в широком диапазоне длин пакетов.
Второй возможный способ предотвращения повреждения механизма или пакета вследствие действия упомянутых выше разнонаправленных сил состоит в создании приспособления, позволяющего перемещением зубчатой рейки компенсировать нагрузку. Например, каждая зубчатая рейка 38Е, 52Е может быть установлена с возможностью скольжения на направляющей, а также может быть предусмотрено смещающее приспособление, соединяющее зубчатые рейки 38Е, 52Е и соответствующие им направляющие, или любая другая подходящая неподвижная конструкция в устройстве такая, чтобы зубчатые рейки 38Е, 52Е могли перемещаться только по направляющим под действием смещающего приспособления. В одном варианте выполнения смещающее приспособление представляет собой пружину растяжения. Таким образом, растягивающее усилие, возникающее вследствие неравномерности перемещения сердечника, компенсируется перемещением зубчатых реек 38Е, 52Е.
Третий способ предотвращения повреждения механизма или пакета вследствие действия упомянутых выше противоположно направленных сил состоит в создании приспособления, позволяющего перемещать на малых расстояниях мундштук 14F и/или отверстие 23. Например, отверстие 23F может иметь овальное поперечное сечение и включать смещающее приспособление (например, пружину), чтобы смещать мундштук 14F, удаляя его от перемещающегося сердечника 18F. В том случае, когда отключающее приспособление содержит пружину сжатия, эта пружина будет сжиматься по мере того, как будет увеличиваться растягивающее усилие в пакете 10F, и, таким образом, ограничивать растягивающее усилие в пакете 14F. Пружина растяжения может быть установлена с другой стороны мундштука 14F с аналогичной целью.
Как видно из Фиг.20-25, устройство для разлива жидкости, кроме того, содержит блок управления, который управляет движением сердечника 18, приемную поверхность 59, на которую выливается разливаемая жидкость, и один или несколько датчиков, функционально соединенных с блоком управления. Приемная поверхность 59 может быть выполнена в виде конвейера, как показано.
Один аспект устройства для разлива жидкости связан с системой датчиков, предназначенных для точного дозирования жидкости из пакета 10, как будет описано ниже на примере одного варианта выполнения.
Выдавливание жидкости из пакета 10 в общем случае происходит непропорционально перемещению вперед сердечника 18. Это происходит вследствие расширения пакета 10 и наличия остаточного давления в пакте 10 после обратного хода сердечника 18.
Решение этих проблем состоит в установке одного или нескольких датчиков для контроля размера дозы. Этот один или несколько датчиков могут представлять собой датчики положения, веса, объема, могут быть ультразвуковыми, инфракрасными датчиками, термочувствительными элементами или любыми другими подходящими датчиками. В одном варианте выполнения этот один или несколько датчиков размещаются по существу на одной линии с налитой порцией жидкости и предназначены для измерения размера налитой порции жидкости и передачи соответствующих данных на блок управления для остановки, прерывания или реверсирования поступательного движения сердечника 18 и, следовательно, прекращения или прерывания дальнейшего разлива жидкости. Этот один или несколько датчиков могут быть установлены и/или приспособлены для измерения высоты и/или радиуса разлитой порции жидкости.
В одном варианте выполнения этот один или несколько датчиков представляет собой датчик зазора, видеокамеру и/или оптический датчик. Видеокамера в особенности удобна там, где разливается жидкости с относительно высокой вязкостью (например, смесь для блинов). В другом варианте выполнения этот один или несколько датчиков представляют собой оптические датчики, использующие модулированный инфракрасный свет. В одном варианте выполнения, этот один или несколько датчиков представляют собой единственный датчик, включающий источник инфракрасного света и приемник.
Как показано на Фиг.11 и 12, относящихся к датчику зазора, жидкость, выдавленная из пакета 10, попадает на приемную поверхность 59.
Датчик 58 зазора, расположенный со смещением от центра (использующий отраженный или прошедший луч) обнаруживает край (или диаметр) выдавленной жидкости 60. Запуск датчика при таком обнаружении заставляет сердечник 18 быстро переместится назад/реверсировать, чтобы сбросить давление в пакете 10 и остановить вытекание жидкости через мундштук 14.
Точность дозирования может быть увеличена при более низкой скорости вытекания. Для того, чтобы добиться более низкой скорости вытекания, скорость сердечника 18 может быть понижена. Можно использовать дополнительный датчик/датчики для контроля вытекания жидкости, выдавливаемой из пакета 10. Наличие вытекания может быть обнаружено датчиком/датчиками зазора, что вызывает (посредством электронного управления) уменьшение скорости сердечника 18. То есть, по крайней мере, в одном варианте выполнения жидкость можно разливать с переменным расходом. Это помогает обеспечивать более точное дозирование, поскольку после того, как большая часть жидкости была разлита через мундштук, для изготовления одного кулинарного изделия, расход может быть уменьшен, а затем и вовсе остановлен или постепенно снижен до остановки.
В случае использования жидкостей с высокой плотностью, в особенности с изменяющейся плотностью (между отдельными партиями), измерение диаметра разлитой жидкости может оказаться недостаточным для достижения точного дозирования.
Как показано на Фиг.13-16, возможно использовать видеокамеру 62 для расчета объема разлитой жидкости. Камера 62 расположена рядом с налитым продуктом (как показано) и сканирует (в реальном времени) силуэт/контур выдавленной жидкости. Изображение приблизительного поперечного сечения можно использовать для вычисления действительного объема. Быстродействующий процессор обрабатывает изображение, полученное видеокамерой, в реальном времени и рассчитывает объем (объем тела вращения). При достижении заранее заданного объема процессор посылает сигнал о необходимости перемещения назад сердечника 18 и остановки процесса выдавливания. Видеокамеру 62 можно использовать в сочетании с датчиком зазора 58 или независимо от него.
В этом варианте выполнения гибкий пакет 10 изготовлен из многослойной пленки. Наружный слой пленки изготовлен из нейлонового материала, а слой, контактирующий с продуктом, изготовлен из LLD полиэтилена. В других вариантах выполнения пакет изготовлен из другого пищевого полимерного или эластомерного материала, ламинированной бумаги, ламинированной ткани или Тефлона.
В этом варианте выполнения гибкий пакет имеет длину 325 мм и ширину 220 мм. В других вариантах выполнения гибкий пакет может иметь длину от 150 мм до 650 мм и ширину от 100 мм до 450 мм. Гибкий пакет не ограничен этим диапазоном размеров и может иметь любой подходящий размер, соответствующий данной ситуации.
В этом варианте выполнения мундштук 14 расположен на расстоянии 50 мм от переднего края пакета 10 и находится в центре по ширине. В других вариантах выполнения мундштук может располагаться в пределах 10-100 мм от переднего края пакета и/или находится со смещением от центра.
В одном варианте выполнения гибкий пакет имеет изменяющуюся площадь поперечного сечения такую, чтобы разлив жидкости из выпускного отверстия происходил по существу пропорционально постепенному наматыванию гибкого пакета в процессе использования. Преимущество состоит в том, что в данном варианте выполнения не требуется наличия каких-либо датчиков, а блок управления должен только иметь возможность сохранять информацию о том, как далеко переместился держатель. В данном варианте выполнения на пакете могут быть выполнены складки, ограничивающие расширение и тем самым повышающие точность дозирования жидкости. Более того, гибкий пакет может иметь трапецеидальную форму, если смотреть на него сверху, такую, чтобы короткая параллельная сторона трапеции примыкала к мундштуку. В других вариантах выполнения гибкий пакет может иметь форму, отличную от, в общем случае, прямоугольной.
Еще в одном варианте выполнения мундштук или отверстие образуются в пакете при протыкании стенки пакета в заранее отдельной области. Поверх мундштука или отверстия может иметься липкое покрытие, которое можно содрать перед использованием.
Еще в одном варианте выполнения вращающийся сердечник может иметь или не иметь переменный диаметр, а мундштук снабжен гибкой выпускной трубкой, свободный конец которой закреплен в отверстии 23. Следовательно, увеличение эффективного диаметра вращающегося сердечника в то время, когда на него наматывается пакет, компенсируется растяжением гибкой выпускной трубки.
Еще в одном варианте выполнения мундштук не комплектуется однопутевым клапаном, но крепится к гибкой трубке, которая вначале проходит вверх от мундштука, затем через перевернутое U-образное колено и затем вниз. Это останавливает вытекание жидкости из пакета как только прекращается сдавливание пакета. В одном варианте перевернутое U-образное колено может быть выполнено в любом месте по ходу гибкой трубки, но оно должно быть расположено и приспособлено таким образом, чтобы его выполняло ту же функцию.
В одном варианте выполнения изобретения стержни 20, 22 заменены соответствующими парами приспособлений, которые зажимают, фиксируют или крепятся штифтом на противоположных сторонах гибкого пакета.
Еще в одном варианте выполнения держатель принимает форму скалки, при этом когда она катится по пакету, жидкость выдавливается из гибкого пакета.
Еще в одном варианте выполнения данное устройство устанавливается вертикально, а не горизонтально. В этом варианте выполнения вращающийся сердечник удерживается в неподвижном состоянии элементами конструкции, а гибкий пакет протягивается наверх в то время, когда сердечник вращается. Гибкий пакет имеет обращенное вниз выпускное отверстие на одной стороне, а поверхность, предназначенная для кулинарной обработки, расположена непосредственно под выпускным отверстием. Данная конструкция отличается тем, что разливаемая жидкость всегда попадает по существу в одно и то же место на поверхности для кулинарной обработки, независимо от высоты мундштука. Для обеспечения правильного положения гибкого пакета и облегчения выдавливания пакета низ пакета тянется вниз за счет веса, силы сжатия пружины или другим подходящим способом.
Следует отметить, что сердечник с переменным диаметром необходимо только в том случае, когда мундштук остается по существу неподвижным. Важно удерживать мундштук подвижным в том случае, когда устройство установлено под углом, отличным от вертикального, и когда датчики используются для эффективного измерения объема налитой жидкостью.
Одно из преимуществ вариантов выполнения устройства для дозирования жидкости состоит в том, что оно может разливать требуемые и точно дозируемые порции жидкости благодаря тому, что жидкость постепенно выдавливается управляемым образом. Это является существенным отличием, например, от того случая, когда жидкость разливается под действием силы тяжести или благодаря работе насоса и обычная скорость потока может зависеть от гидравлического давления.
Управляемое выдавливание из дальнейшей части пакета в ближнюю часть может осуществляться с различной скоростью, в соответствии с необходимостью, и при этом можно поддерживать точность дозирования. Таким образом, варианты выполнения данного изобретения позволяют разливать точные дозы жидкости с относительно большей скоростью, по существу независящей от вязкости жидкости (в определенных пределах вязкости). Таким образом, варианты выполнения данного изобретения хорошо адаптированы к производственным линиям и производственным процессам. Одним примером такого производственного процесса может служить процесс приготовления кулинарного изделия (например, блина). Быстрый процесс приводит к повышению производительности при производстве пищевых продуктов и к большему удовлетворению покупателей.
Другое преимущество вариантов выполнения устройства для дозирования жидкости состоит в том, что оно способно по существу полностью опорожнить гибкий пакет, поскольку пакет все время находится в натянутом состоянии в то время, как он скручивается от конца к мундштуку пакета. Это приводит к меньшей потери жидкости и, следовательно, к уменьшению расходов, связанных с обеспечением жидкостью.
Еще одно преимущество вариантов выполнения устройства для дозирования жидкости состоит в том, что оно обеспечивает непосредственное дозирование из гибкого пакета. То есть при нормальной работе жидкость не контактирует с ненужными поверхностями дозирующего устройства. Например, в том случае, когда дозирующее устройство предназначено для разлива порций пищевого продукта, подлежащего кулинарной обработке, пищевой продукт может наливаться непосредственно на поверхность или поверхности, осуществляющие кулинарную обработку. Следовательно, в том случае, когда пакет выбрасывается после опорожнения, не требуется регулярно очищать устройство, поскольку жидкость не контактирует ни с какими другими компонентами устройства, и, следовательно, оно удовлетворяет высоким гигиеническим требованиям. Тот факт, что данное устройство может осуществлять дозированный разлив непосредственно из гибкого пакета, означает, что более не требуется наличия гибкой трубы (как в случае шлангового насоса) или других подобных изнашиваемых частей, и, следовательно, отпадает необходимость в их замене.
Данное устройство может удовлетворять самым высоким гигиеническим требованиям в случае таких вариантов выполнения, в которых содержимое пакета остается герметично запечатанным в пакете до его разлива из пакета. Следовательно, в контексте приготовления пищевых продуктов данное устройство значительно превосходит некоторые известные технические решения с точки зрения соображений здоровья, безопасности и загрязнения. В вариантах выполнения, включающих герметичное укупоривание содержимого пакета (будь оно в твердом или жидком состоянии), продукт лучше сохраняется и увеличивается его срок годности при хранении. Это дает особое преимущество в том случае, когда данное устройство используется для разлива пищевых продуктов, вследствие относительно короткого срока хранения пищевых продуктов.
Еще одно преимущество вариантов выполнения устройства для разлива жидкости состоит в простоте его механической конструкции. Это происходит вследствие того, что приемный сосуд и связанные с ним компоненты (например, крепление, крышка и/или мешалка) могут не включаться в устройство. Это уменьшает стоимость и означает, что устройство для разлива жидкости может быть изготовлено в более компактной форме, что уменьшает упаковку, время упаковки и требования к поставке, если это существенно. Механическая простота конструкции означает также то, что система является механически эффективной. Это, в свою очередь, уменьшает потребность в электроэнергии и, следовательно, затраты. Механически простая конструкция также обеспечивает большую надежность, поскольку в ней содержится меньшее количество деталей.
Еще одно преимущество вариантов выполнения устройства для разлива жидкости состоит в относительно низкой потребности в электроэнергии вследствие того, что требуется вращать держатель и наматываемый на него пакет, имеющий относительно маленький радиус, и, следовательно, электрический двигатель имеет хорошее передаточное отношение или выигрыш в силе. Снижение потребности в электроэнергии означает, что данное устройство с меньшей вероятностью может травмировать пользователя и оно может использовать меньший/более дешевый электродвигатель. Кроме того, данное устройство не будет потреблять много электроэнергии, что сократит издержки на электроэнергию.
Еще одно преимущество вариантов выполнения устройства для розлива жидкости, в котором используется пакет, который выбрасывается сразу после опорожнения, состоит в том, что его использование упрощается, поскольку не предусматриваются шаги повторного заполнения и очистки. Это приводит к большему удобству при использовании. Удобство для пользователя этой машины еще более повышается благодаря тому, что пакеты с жидким продуктом или порошком (например, для смешивания с водой с целью приготовления жидкого продукта) могут присылаться ему в виде готовом или почти готовом для использования. Например, пакет может соединяться с устройством для разлива за один или два простых шага, а воду можно добавить к содержимому пакета, если это требуется, заранее.
В данной конструкции также предусматривается простота смешивания с водой, поскольку, как только воду добавляют в пакет, пакет можно встряхивать с надетой на мундштук крышкой, а затем, как только содержимое будет хорошо перемешано, его можно соединить с устройством. Кроме того, если гибкий пакет изготовлен из прозрачного материала, пользователь может видеть, хорошо ли перемешано содержимое, а поскольку пакет является гибким, пользователь может пощупать и определить, хорошо ли перемешано содержимое. Если содержимое перемешано не должным образом, пользователь может выполнить дополнительное встряхивание, чтобы перемешать содержимое пакета.
Специалистам будет совершенно очевидно, что возможно выполнить различные модификации в деталях дизайна и конструкции описанного выше устройства для разлива жидкости, не выходя за пределы объема и сферы данного изобретения.
Например, хотя в описанном варианте выполнения жидкость, которую требуется разлить, находится в гибком пакете, она также может храниться в других гибких контейнерах.
В одном варианте выполнения электродвигатель 30 может приводиться во вращение с переменной скоростью.
Следует понимать, что слово "жидкость", используемое в данном описании, относится к любому текучему веществу, включая пищевые продукты, обладающие характеристиками текучести, которые могут иметь различную вязкость, например, жидкое тесто, используемое для приготовления блинов.
Следует отметить, что в данной спецификации слова "барабан" и "сердечник" имеют одинаковый смысл и могут быть использованы как взаимозаменяемые.
При описании предпочтительных вариантов выполнения данного изобретения, проиллюстрированных чертежами, в целях ясности используется специальная терминология. Однако, данное изобретение не может быть ограничено выбранными таким образом специальными терминами, и следует понимать, что каждый специальный термин включает все технические эквиваленты, которые работают аналогичным образом для выполнения аналогичных технических задач. Такие термины, как "вперед", "назад", "радиально", "по окружности", "вверх", "вниз" и им подобные используются для удобства, чтобы обеспечить базисные точки, и не должны истолковываться как ограничительные термины.
В нижеследующих пунктах патентных притязаний и в вышеприведенном описании изобретения за исключением тех случаев, когда контекст требует иного вследствие использования точного языка или необходимого смысла, слова "содержать" или его производные, как то "содержит", "содержащий" используется в смысле включения, т.е. чтобы описать наличие заявляемых отличительных признаков, а не для того, чтобы препятствовать присутствию или добавлению дополнительных признаков в различных вариантах выполнения данного изобретения.