способ объемного дозирования пластичных продуктов, преимущественно творога, и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ объемного дозирования пластичного продукта, преимущественно творога, заключающийся в подаче в течение фиксированного промежутка времени продукта из бункера через питатель в мерную емкость номинального объема, заполнении последней и подаче отмеренной дозы продукта из мерной емкости на позицию выгрузки, отличающийся тем, что продукт в бункере подвергают уплотнению посредством равномерного силового воздействия на него, момент прекращения подачи продукта в мерную емкость определяют из условия начала поступления продукта из мерной в соединенную с ней дополнительную емкость, а проход продукта между упомянутыми емкостями осуществляют через гидравлическое сопротивление.

2. Устройство для объемного дозирования пластичного продукта, преимущественно творога, содержащее корпус, неподвижное основание, подвижный транспортный элемент, мерную емкость с входным и выходным патрубками, загрузочный бункер для размещения дозируемого продукта и питатель со средством подачи продукта в мерную емкость через продуктопровод, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной емкостью, соединенной с мерной емкостью и предназначенной для приема излишка продукта, выходящего из мерной емкости при ее заполнении, и средством создания равномерного силового воздействия на продукт в загрузочном бункере, при этом между мерной и дополнительной емкостями размещено гидравлическое сопротивление.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что дополнительная емкость выполнена съемной и соединена с выходным патрубком мерной емкости.

4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что средство создания равномерного силового воздействия на продукт выполнено в виде нажимной пластины, предназначенной для взаимодействия с продуктом и смонтированной в загрузочном бункере с возможностью поступательного перемещения, и закрепленного на загрузочном бункере нагружающего устройства, связанного с упомянутой пластиной.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что нагружающее устройство выполнено в виде пневмоцилиндра.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что нажимная пластина снабжена направляющими, выполненными, например, в виде двух скалок, расположенных симметрично относительно пневмоцилиндра и параллельно оси последнего.

7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что гидравлическое сопротивление представляет собой дроссельную шайбу с одним или несколькими отверстиями, смонтированную в неподвижном основании в зоне, соответствующей положению выходного патрубка мерной емкости в позиции заполнения последней.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что дроссельная шайба выполнена сменной.

9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что суммарная площадь отверстий дроссельной шайбы находится в пределах не менее 1% и не более 20% от площади поперечного сечения мерной емкости, при этом диаметр отверстия составляет не менее 2 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дозировочной технике и предназначено для использования в пищевой промышленности преимущественно для дозирования такого продукта, как творог, перед последующей его упаковкой.

Известные способы объемного дозирования вязких продуктов заключаются в подаче (шнеком или поршнем) с постоянным усилием дозируемого продукта из питателя в мерную емкость номинального объема в течение предварительно определенного отрезка времени, достаточного для гарантированного заполнения указанной емкости. Точность дозирования в этом способе достигается тем, что продукт подают из питателя в мерную емкость в избыточном количестве, несколько превышающим установленную дозу, а излишки поступающего из питателя продукта отсекается от мерной емкости, после чего продукт выгружают (см. а.с. СССР 1685790, МКИ В 65 В 3/12, 1989 г., где показан дозатор, работающий в соответствии с упомянутой технологией дозирования).

Основным недостатком этого способа дозирования является узкая область применения, а именно возможность дозирования только текучих продуктов. При дозировании пластичных продуктов имеют место значительные погрешности отмеряемой дозы, т.е. низкая повторяемость, что объясняется, в частности, трудностью равномерного заполнения продуктом мерной емкости, отсутствием технологического выхода из нее воздуха, что необходимо для надежного заполнения продуктом, а гарантированный выход воздуха требует определенного времени и приводит к снижению производительности. Кроме того, весьма сложен контроль полноты заполнения продуктом мерной емкости, т.е. определение момента полного ее заполнения, что важно при определении времени заполнения этой емкости при объемном дозировании. В силу указанных причин этим способом могут быть дозированы, как было указано, только текучие материалы.

В качестве наиболее близкого аналога заявляемых способа и устройства принимается полуавтомат для расфасовки творожной массы по а.с. СССР 114288, МКИ В 65 В 3/12, 1957 г. Способ дозирования, реализуемый в данном устройстве, заключается в заполнении мерной емкости вязким текучим продуктом, поступающим в нее из вертикально расположенного питателя под действием собственного веса продукта. После заполнения мерной емкости (что контролируется опытным путем по времени) продукт выталкивается из нее поршнем в упаковочную емкость через выходное отверстие, закрытое подпружиненным. Устройство, посредством которого реализуется указанный способ, представляет собой полуавтомат, содержащий корпус, неподвижное основание, подвижный транспортный элемент, мерную емкость с патрубками для входа и выхода продукта, расположенными таким образом, что их геометрические оси взаимно перпендикулярны, размещенный над мерной емкостью и соединенный с ней питатель с клапаном подачи, и загрузочный бункер, а также средство подачи продукта в мерную емкость через продуктопровод. Подача продукта осуществляется за счет гравитационных сил через входной патрубок с клапаном входа, а его выгрузка из мерной емкости производится поршнем, перемещающимся параллельно оси мерной емкости, через выходной патрубок и клапан выхода. Основным недостатком данного способа дозирования является высокая погрешность отмеривания дозы продукта, особенно если последний не имеет ярко выраженных текучих свойств, как, например, традиционный российский творог. При этом после заполнения мерной емкости продуктом в нем неизбежно присутствуют воздушные пустоты различного объема, а уплотнение продукта возможно лишь в пределах усилия открытия клапана выхода (т. е. недостаточно для эффективного удаления пустот в таком продукте, как традиционный творог), то отмеривание дозы продукта всякий раз будет иметь колебания по массе последнего, зачастую выходящие за допустимые пределы. Конструктивно отмеченный недостаток происходит из-за того, что в данном устройстве направление загрузки мерной емкости продуктом и разгрузки ее после заполнения не совпадают с направлением перемещения поршня, что приводит в процессе перемещения поршня к образованию определенного объема в мерной емкости, не имеющего выхода для воздуха. Следовательно, дозирование таким устройством пластичного продукта, например традиционного российского творога, сопряжено со значительными погрешностями массы отмериваемых доз и как следствие их низкой повторяемостью.

Технический результат, получаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в расширении спектра обрабатываемых продуктов за счет обеспечения дозирования пластичных материалов, таких, как, например, традиционный российский творог, с одновременным увеличением точности и производительности дозирования. Еще одним техническим результатом является повышение удобства обслуживания путем обеспечения визуального контроля заполнения мерной емкости при настройке времени цикла объемного дозирования и тем самым определение момента прекращения подачи продукта в мерную емкость, что сокращает время наладки оборудования.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что дозируемым продуктом заполняют вначале мерную емкость и только после полного ее заполнения продукт выходит за пределы этой емкости и начинает поступать в соединенную с ней введенную дополнительную емкость, при этом последняя выполнена таким образом, что позволяет наблюдать процесс поступления в нее излишков продукта из мерной емкости и контролировать полноту заполнения мерной емкости. Реализация такой последовательности операций - поступления продукта в дополнительную емкость только после полного заполнения мерной емкости - обеспечивается тем, что соединение упомянутых емкостей выполнено с наличием гидравлического сопротивления прохода продукта между этими емкостями. Беспрепятственный выход воздуха из мерной емкости во время заполнения обеспечивает постоянство силы сопротивления в процессе дозирования, что также способствует повышению точности и повторяемости отмеряемых доз.

Техническим результатом, получаемым при реализации заявляемого технического решения - устройства - также является обеспечение объемного дозирования пластичного продукта, в особенности традиционного российского творога, с одновременным повышением точности дозирования и удобства обслуживания устройства путем облегчения контроля времени заполнения мерной емкости в процессе наладки, исключения пустот в подаваемом продукте и эффективного заполнения упомянутой емкости посредством обеспечения беспрепятственного выхода воздуха из нее при заполнении, что также обеспечивает повышение повторяемости отмериваемых доз продукта.

Указанный технический результат в устройстве для объемного дозирования обеспечивается тем, что бункер снабжен средством создания равномерного силового воздействия на свободную поверхность продукта, находящегося в загрузочном бункере и поступающим в питатель, что позволяет уплотнить продукт и исключить появление пустот при дозировке, а также тем, что устройство снабжено дополнительной емкостью, соединенной с мерной емкостью, причем между ними образовано сопротивление перемещению продукта из мерной емкости в дополнительную, при этом упомянутое сопротивление смонтировано на выходном патрубке мерной емкости.

Указанная конструктивная особенность также позволяет улучшить наполнение мерной емкости именно пластичным продуктом.

Для удобства обслуживания устройства дополнительная емкость выполнена открытой - обращенной своей открытой частью к выходному патрубку мерной емкости, и съемной - для визуального наблюдения за поступлением в нее продукта с целью определения момента полного заполнения мерной емкости, и возможности опорожнения дополнительной емкости от накапливающихся в процессе работы излишков доз продукта.

Целесообразно средство создания равномерного силового воздействия на поверхность продукта в бункере выполнить в виде нажимной пластины, смонтированной в бункере с возможностью поступательного перемещения, и нагружающего устройства, выполненного, например, в виде пневмоцилиндра, шарнирно закрепленного на бункере, и контактирующего с упомянутой пластиной.

Для надежной работы устройства нажимная пластина может быть оснащена направляющими ее поступательного перемещения, например двумя скалками, расположенными симметрично относительно пневмоцилиндра и шарнирно закрепленными на бункере.

Целесообразно также сопротивление перемещению продукта, выходящего из мерной емкости, выполнить в виде гидравлического сопротивления, а именно в виде сменной дроссельной шайбы с одним или несколькими отверстиями, соответствующей свойствам конкретного обрабатываемого продукта, установленной в неподвижном основании, в той его зоне, которая соответствует положению выходного патрубка мерной емкости в позиции заполнения последней, при этом суммарная площадь отверстий в шайбе лежит в пределах от 1 до 20% от площади поперечного сечения мерной емкости, а диаметр каждого из отверстий составляет не менее 2 мм.

На фиг.1 изображен продольный разрез заявляемого устройства.

На фиг.2 изображен вид по стрелке А на фиг.1.

На фиг.3 показан поперечный разрез устройства.

Согласно изобретению, дозируемый пластичный продукт, преимущественно традиционный российский творог, имеющий жирность порядка 9%, размещается в загрузочном бункере 1, где он находится в условиях равномерного силового воздействия на его свободную поверхность. Такое воздействие может быть осуществлено либо чисто механическими средствами, например нажимной пластиной 2 (фиг. 3) от пневмо- или гидроцилиндра 3, пружиной или грузом через рычажную систему, либо пневматическими средствами - контактно или бесконтактно (не показаны). Уплотненный в результате такого воздействия творог попадает в питатель 4 (фиг. 1), откуда шнеком 5 (или поршнем) подается через продуктопровод в мерную емкость 6. Далее продукт беспрепятственно заполняет указанную емкость, вытесняя из нее воздух через отверстия 7 (фиг.2) в дроссельной шайбе 8, причем гидравлическое сопротивление упомянутой шайбы выбрано таким, что дозируемый продукт не проходит через отверстия без приложения определенных усилий. После заполнения мерной емкости 6 (фиг.1) давление продукта в ней возрастает и он начинает проходить через отверстия 7 в дроссельной шайбе 8, попадая в дополнительную емкость 9. В этот момент срабатывает блок автоматики (не показан), имеющий предварительную уставку по времени на прекращение работы привода питателя и цикл наполнения мерной емкости 6 завершается. Мерные емкости 6 своим входным патрубком 10 закреплены на подвижном транспортном элементе (диске) 11, установленном с возможностью вращения относительно неподвижного основания (диска) 12, к которому пружиной 13 указанные емкости 6 поджаты своим выходным патрубком 14. Для прохода продукта из питателя 4 через продуктопровод 15 и далее во входной патрубок 10 мерной емкости 6 в транспортном диске 11 в диаметрально противоположных зонах, соответствующих позициям заполнения 16 и выгрузки 17, выполнены сквозные окна 18, а в неподвижном диске 12, в зоне, соответствующей позиции выгрузки 17, выполнено сквозное окно 19, соответствующее по форме поперечному сечению выходного патрубка 14 мерной емкости, а диаметрально противоположно ему на позиции заполнения расположена дроссельная шайба 8 с отверстиями 7. Шайба 8 может быть сменной и иметь в этом случае отверстия различного диаметра, величина которого определяется видом и свойствами дозируемого продукта, но в любом случае имеет величину не менее 2 мм. Пневмоцилиндр 3 закреплен на бункере 1 посредством центральной траверсы 20 (фиг.3), которая в свою очередь шарнирно закреплена на бункере 1 при помощи шарнира 21. Также на бункере 1 подобным же образом смонтированы две аналогичные периферийные траверсы 22, снабженные каждая направляющей втулкой 23. В упомянутых втулках смонтированы скалки 24, закрепленные на нажимной пластине 2, обеспечивающие надежное направленное перемещение последней и предотвращающие ее перекосы при нагружении.

Согласно изобретению, способ дозирования характеризуется подачей продукта из бункера 1 через питатель 4 в мерную емкость 6 при силовом воздействии на продукт в бункере распределенного усилия от пневмоцилиндра 3. Из бункера 1 уплотненный продукт попадает в питатель 4 и далее под действием шнека 5 - в продуктопровод 15. Затем продукт проходит через окно 18 на позиции 16 в подвижном диске 11 и начинает заполнять мерную емкость 6, вытесняя из нее воздух через отверстия 7 в дроссельной шайбе 8. По мере заполнения мерной емкости 6 продукт начинает контактировать с дроссельной шайбой 8, но проходит через ее отверстия 7 только после полного заполнения емкости 6 и достижения в емкости определенного давления. До начала работы при наладке оборудования оператор может наблюдать начало поступления продукта через отверстия 7 в дополнительную емкость 9, что является сигналом о полном заполнении мерной емкости 6 уплотненным продуктом. На основании этого определяют минимальный отрезок времени, необходимый для такого заполнения, и корректируют соответствующую уставку в блоке управления, определяющую время работы шнека 5 питателя 4.

Таким образом, при работе оборудования в автоматическом режиме за определенный отрезок времени работы питателя происходит полное заполнение мерной емкости 6 продуктом, излишки которого проходят сквозь отверстия 7 в дроссельной шайбе 8 и скапливаются в дополнительной емкости 9. После этого привод отключается и осуществляется поворот транспортного диска 11 с переносом заполненной мерной емкости на позицию 17 выгрузки, где эта емкость останавливается между сквозными окнами 18 и 19, через которые и происходит выгрузка продукта. При этом вторая мерная емкость (опорожненная) устанавливается в позиции 16 загрузки под продуктопроводом 15 и над дроссельной шайбой 8. После остановки подвижного диска 11 вновь включается привод шнека 5 и цикл повторяется. За счет совмещения по времени операций заполнения продуктом одной мерной емкости и разгрузки другой такой же емкости производительность устройства сохранена на прежнем уровне, т.е. не менее чем у прототипа.

Для загрузки продукта в бункер 1 перед началом работы в автоматическом режиме оператор дает команду на подъем штока пневмоцилиндра 3 вместе с нажимной пластиной 2, открывает замок на траверсах 20 и 22 (не показан) и откидывает эти траверсы вместе с пневмоцилиндром 3 и пластиной 2, освобождая бункер 1 для загрузки следующего количества продукта. После загрузки продукта траверсы возвращают в исходное положение, фиксируют замки и подают воздух в пневмоцилиндр, осуществляя предварительное уплотнение продукта в бункере. Затем включают привод и начинают работу в автоматическом режиме.

Дополнительная емкость опорожняется оператором по мере необходимости, но как показывают испытания, количество попадающего в нее продукта настолько незначительно, что при правильной настройке ее объем составляет менее 0,1% от объема загрузочного бункера в расчете на смену работы оборудования.

При работе с пластичным продуктом, имеющим иные физические показатели (твердость, жирность и т.д.), есть возможность при необходимости произвести замену дроссельной шайбы 8 с другим диаметром отверстий 7, соответствующим изменившимся свойствам продукта, обеспечив тем самым требуемую точность дозирования.

Все узлы оборудования выполнены легкоразборными, а оборудование в целом имеет незначительные вес и габариты, не требует специальной электрической сети, в силу чего может с успехом применяться в условиях небольших перерабатывающих производств.