Роторный многоканальный дозатор жидких и полужидких продуктов
Владельцы патента RU 2474521:
Учреждение Российской академии наук Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (RU)
Общество с ограниченной ответственностью фирма "Рекупер" (RU)
Изобретение относится к технике дозирования и может быть использовано при фасовке жидких и полужидких продуктов в пищевой, химической и др. отраслях промышленности. Изобретение обеспечивает упрощение устройства, уменьшение его габаритов и себестоимости. Устройство содержит напорный продуктопровод, сопла 11 вывода дозы продукта, мерные гильзы 2, в каждой из которых установлен свободно плавающий поршень 3, разделяющий гильзу 2 на две камеры 4, 5, корпус с каналами 13, 14, соединяющими соответственно эти камеры с напорным продуктопроводом и соплом 11, и механизм попеременного подключения каждой камеры 4, 5 соответственно к продуктопроводу и соплу 11. Устройство содержит также ротор 1, несущий k≥1 гильз 2, камеры 4, 5 которых сообщаются соответственно с отверстиями 6, 7, расположенными на торцах ротора 1, контактирующих с корпусом, образованным полым валом 8, полость которого соединена с продуктопроводом, и двумя фланцами 9, 10. Торец каждого из фланцев, контактирующий с торцом ротора 1, содержит четное количество n≥k равномерно расположенных по окружности отверстий каналов 13, 14, поочередно связанных соответственно с полостью вала 8 и соплом 11. Механизм попеременного подключения каждой камеры 4, 5 к продуктопроводу и к соплу 11 выполнен в виде привода поворота ротора на угол 2π/k. 4 ил.
Изобретение может быть использовано при фасовке жидких и полужидких продуктов в пищевой, химической и др. отраслях промышленности.
Из уровня техники известно устройство для дозирования жидких и полужидких продуктов по патенту США №4438872 (МПК G01F 11/06, 1984) и патенту РФ №2285246 (МПК G01F 13/00, 2005), содержащее напорный продуктопровод, сопло вывода дозы продукта, корпус с мерным отверстием, в котором установлен свободно плавающий поршень, и механизм попеременного подключения каждой камеры соответственно к продуктопроводу и к соплу вывода дозы продукта.
При нескольких параллельно работающих каналах выдачи доз продукта известные технические решения, как правило, приводят к необходимости изготовления и установки такого же количества одноканальных дозаторов, что увеличивает габаритные размеры и стоимость дозирующего узла в целом. Особенно сильно этот недостаток проявляется на автоматических линиях типа «Form-Fill-Seal» для порционной фасовки продуктов с относительно малой дозой 10÷30 куб. см. На этих линиях количество параллельно работающих каналов дозирования может достигать нескольких десятков.
Известны также карусельные устройства для розлива продукта в перемещаемые на карусели емкости (а.с. №401565; В65В 3/12; 1973), в которых каждая камера дозатора связана с соответствующим соплом, а ее поочередное подключение к этому соплу и напорному продуктопроводу осуществляется с помощью дополнительных устройств: золотника и двухходового крана. Это также увеличивает габаритные размеры, сложность и стоимость дозирующего устройства в целом.
Устройство для дозирования жидких и полужидких продуктов, известное по а.с. №1685790 (В65В 3/12, 1989), предлагается в качестве наиболее близкого аналога и содержит напорный продуктопровод, сопло вывода дозы продукта, мерную гильзу, в которой установлен свободно плавающий поршень, разделяющий мерную гильзу на две камеры, корпус с каналами, соединяющими камеры с напорным продуктопроводом и соплом вывода дозы продукта, и механизм попеременного подключения каждой камеры соответственно к продуктопроводу и соплу.
Для данного устройства также характерен вышеописанный недостаток: для обеспечения большого числа каналов выдачи доз продукта необходимо устанавливать такое же количество одноканальных дозаторов.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание компактного многоканального дозатора, в котором при малом количестве дозирующих гильз и даже при одной можно обеспечить за один цикл работы устройства выдачу доз продукта по большому числу каналов.
Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении габаритных размеров устройства и его стоимости за счет сокращения количества мерных гильз при одновременном увеличении числа каналов выдачи доз продукта.
Указанный выше технический результат в устройстве для дозирования жидких и полужидких продуктов по n каналам, содержащем напорный продуктопровод, сопла вывода дозы продукта, мерные гильзы, в каждой из которых установлены свободно плавающий поршень, разделяющий мерную гильзу на две камеры, корпус с каналами, соединяющими камеры с напорным продуктопроводом и соплом вывода дозы продукта, и механизм попеременного подключения каждой камеры соответственно к продуктопроводу и соплу, достигается тем, что оно содержит ротор, несущий k≥1 мерных гильз, камеры которых сообщаются с отверстиями, расположенными на торцах ротора, контактирующих с корпусом, образованным полым валом, полость которого соединена с продуктопроводом, и двумя фланцами, торец каждого из которых, контактирующий с ротором, содержит четное количество n≥k равномерно расположенных по окружности отверстий каналов, поочередно связанных соответственно с полостью вала и соплом вывода дозы продукта, а механизм попеременного подключения каждой камеры к продуктопроводу и соплу вывода дозы продукта выполнен в виде привода поворота ротора на угол 2π/k.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид предлагаемого устройства в осевом разрезе для примера с числом каналов n=6; на фиг.2 - вид сбоку на 6-канальное устройство при числе гильз k=1; на фиг.3 - то же, но при числе гильз k=2; на фиг.4 - предельный случай, когда n=k=6.
Устройство для дозирования жидких и полужидких продуктов по n каналам содержит ротор 1 (фиг.1), в котором установлено k мерных гильз 2 со свободно плавающим поршнем 3. Поршень 3 разделяет мерное отверстие гильзы 2 на камеры 4 и 5. Камера 4 сообщается с отверстием 6, выполненным на левом торце ротора 1; камера 5 - с отверстием 7 на правом торце ротора 1. Оба торца ротора контактируют с неподвижным корпусом, который образован полым валом 8, являющимся одновременно осью вращения ротора 1, и двумя фланцами 9 и 10, несущими сопла 11 вывода дозы продукта. Полость вала 8 сообщается с напорным продуктопроводом. На торце каждого фланца, контактирующем с торцом ротора 1, выполнено четное количество n равномерно расположенных по окружности отверстий 12, причем n/2 отверстий связано каналом 13 с полостью вала 8 и через эту полость - с напорным продуктопроводом, а другие n/2 отверстий 12 связаны каналом 14 с соплом 11 вывода дозы продукта.
По окружности каналы чередуются, образовывая последовательность 13; 14; 13; 14; …. Неподвижные фланцы 9 и 10 одинаковые, но повернутые относительно друг друга на угловой шаг 2π/n; поэтому при совпадении отверстий 6 и 7 ротора с отверстиями 12 фланцев 9 и 10 корпуса одна из камер 4 или 5 мерной гильзы 2 всегда будет сообщаться с полостью вала 8, а вторая - с соплом 11 вывода дозы продукта.
Каждая гильза оснащена регулируемыми упорами 15, ограничивающими ход свободно плавающего поршня 3 - для наладки дозы, а весь дозатор - устройством 16, обеспечивающим осевой поджим контактирующих торцов ротора 1 и фланцев 9 и 10, что уменьшает торцевой зазор для устранения перетечек, но допускает поворот ротора 1 относительно неподвижного корпуса. Привод поворота на фиг.1 не показан.
Работает предлагаемое устройство следующим образом. В исходном положении поршень 3 в каждой из мерных гильз 2 находится в одном из крайних положений и поджимается к одному из упоров 15 давлением продукта (фиг.1), поскольку в этом положении каждая из камер 4; 5 гильзы 2 соединена каналами 14, 13 соответственно с соплом 11 и полостью вала 8, в которую поступает продукт. Все остальные каналы, выполненные во фланцах 9 и 10 корпуса, перекрыты глухими участками торцов ротора 1. На каждом торце фланцев 9 и 10 выполнено четное число n отверстий 12 каналов, поочередно соединенных с полостью вала 8 и с соответствующим соплом 11. Поэтому при повороте ротора 1 на угол 2π/n отверстия 6 и 7 ротора 1 совпадут с очередными отверстиями 12, выполненными на торцах фланцев 9 и 10 корпуса. В результате поршень 3 под действием давления продукта переместится во второе крайнее положение, выдавив дозу продукта в соответствующий канал. При повороте на следующий угол 2π/n аналогично произойдет дозирование продукта по второму каналу и т.д.
Если на роторе 1 установлена только одна мерная гильза 2 (k=1), то для того чтобы выдать дозы по всем n каналам, необходимо повернуть ротор на угол 360° (см. фиг.2, на которой в качестве примера показан дозатор с числом каналов n=6). Здесь важно отметить, что при встраивании подобных устройств в автоматическую линию фасовки необходимо обеспечить заданный, как правило, достаточно малый по времени цикл его работы. С другой стороны, скорость вращения ротора ограничена тем, что за время перекрытия отверстий на торцах фланцев 9, 10 и ротора 1 плавающий поршень должен успеть переместиться из одного крайнего положения в другое, дойдя до второго упора 15 и обеспечивая тем самым стабильность выдаваемой дозы по разным каналам. Увеличить быстродействие дозатора можно путем установки второй мерной гильзы 2 (k=2; фиг.3). В этом случае для выдачи доз по всем шести каналам потребуется повернуть ротор 1 на вдвое меньший угол 180°.
При установке трех гильз соответственно требуется повернуть ротор на 120°. И наконец, максимальное быстродействие можно получить в предельном случае, когда k=n. Для дозатора, имеющего n=6 каналов и k=6 мерных гильз достаточно угла поворота 60° (фиг.4). В общем случае при любом четном n необходимый угол поворота ротора 1 для выдачи доз по всем n каналам определяется простым соотношением: 2π/k.
На фиг.2 и фиг.3 привод поворота не показан, на фиг.4 в качестве примера для привода поворота ротора на 60° используется пневмоцилиндр, при перемещении штока которого из одного крайнего положения в другое дозатор выдает дозы продукта параллельно по всем шести каналам.
Дополнительное преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что в связи с плавным увеличением проходного сечения коммутируемых каналов наблюдается малая начальная скорость потока продукта, поступающего через сопло в емкость. Это позволяет устранить разбрызгивание при ударе струи продукта о донышко емкости и отказаться от установки продуктовых демпферов.
Устройство для дозирования жидких и полужидких продуктов по n каналам, содержащее напорный продуктопровод, сопла вывода дозы продукта, мерные гильзы, в каждой из которых установлен свободно плавающий поршень, разделяющий мерную гильзу на две камеры, корпус с каналами, соединяющими камеры с напорным продуктопроводом и соплом вывода дозы продукта, и механизм попеременного подключения каждой камеры соответственно к продуктопроводу и соплу, отличающееся тем, что содержит ротор, несущий k≥1 мерных гильз, камеры которых сообщаются с отверстиями, расположенными на торцах ротора, контактирующих с корпусом, образованным полым валом, полость которого соединена с продуктопроводом, и двумя фланцами, торец каждого из которых, контактирующий с ротором, содержит четное количество n≥k равномерно расположенных по окружности отверстий каналов, поочередно связанных соответственно с полостью вала и соплом вывода дозы продукта, а механизм попеременного подключения каждой камеры к продуктопроводу и к соплу вывода дозы продукта выполнен в виде привода поворота ротора на угол 2π/k.
