устройство для впрыскивания жидкости

Формула изобретения

1. Устройство для впрыскивания жидкости, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере, одну головку коллектора, рассчитанную на прием жидкости под высоким давлением и содержащую канал подачи жидкости и несколько впрыскивающих форсунок, снабженных отверстиями для впрыскивания; и по меньшей мере, один фильтрационный блок, содержащий входное и выпускное отверстия для жидкости и канал для жидкости, соединяющий входное и выпускное отверстия, при этом фильтрационный блок нерезьбовым способом соединен с каналом подачи жидкости головки коллектора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит трубчатый элемент с первым концом, соединенным с каналом подачи жидкости головки коллектора, вторым концом и корпусом, расположенным между ними; несколько отверстий в корпусе трубчатого элемента, гидравлически соединенных с впрыскивающими форсунками; и гибкое уплотнение, сформированное на первом конце трубчатого элемента для образования съемного герметичного соединения между первым концом трубчатого элемента и каналом ввода жидкости головки коллектора.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что уплотнение представляет собой уплотнительное кольцо.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо изготовлено из материала, выбираемого из группы TEFLON, ЭПДМ (этилен-пропилен-диен-мономера), силикона, резины, вайтона или какого-либо сочетания данных материалов.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит фильтрующий элемент, имеющий форму диска и состоящий из входного участка, конфигурация которого определяется необходимостью соединения канала подачи жидкости головки коллектора, корпуса трубчатого элемента с отверстиями, кольцевой кромки корпуса трубчатого элемента с отверстиями и участка для выхода жидкости с впрыскивающими форсунками; и гибкое уплотнение, соединяющее кольцевую кромку фильтрующего элемента с каналом подачи жидкости головки коллектора.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что уплотнение представляет собой уплотнительное кольцо.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо изготовлено из материала, выбираемого из группы TEFLON, ЭПДМ (этилен-пропилен-диен-мономера), силикона, резины, вайтона или какого-либо сочетания данных материалов.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстие для впрыскивания имеет внутренний диаметр менее 0,025 дюйма.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что отверстие для впрыскивания имеет внутренний диаметр, равный 0,006 дюйма.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит, по меньшей мере, один пневматический насос, имеющий вход низкого давления и выход высокого давления, гидравлически соединенный с каналом подачи жидкости головки коллектора.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит систему коллектора, имеющую вход, соединенный с выходом высокого давления пневматического насоса, несколько клапанов, соединенных с входом системы коллектора, рассчитанных на прием впрыскиваемой жидкости высокого давления от указанного насоса, и, по меньшей мере, один выход, гидравлически соединенный с каналом подачи жидкости головки коллектора.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что головка коллектора также снабжена выпускным отверстием.

13. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит, по меньшей мере, один клапан, гидравлически соединенный с выпускным отверстием головки коллектора.

14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что клапан является быстродействующим электромагнитным клапаном.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит источник жидкости, гидравлически соединенный с головкой коллектора.

16. Устройство для впрыскивания жидкости, отличающееся тем, что оно содержит впрыскивающий элемент, рассчитанный на прием впрыскиваемой жидкости под высоким давлением, и включающий: трубчатый коллектор, имеющий первый открытый конец, второй открытый конец и несколько впрыскивающих форсунок; первый концевой колпак, содержащий канал подачи жидкости, первую технологическую полость, имеющую кольцевую сопряженную поверхность и являющуюся соосным продолжением канала подачи жидкости, с конфигурацией, рассчитанной на образование съемного соединения с первым концом коллектора; первое гибкое уплотнение, вплотную примыкающее к первой сопряженной поверхности в первой технологической полости для образования герметичного соединения между первым концом коллектора и первым концевым колпаком; второй концевой колпак, содержащий вторую технологическую полость, имеющую кольцевую сопряженную поверхность и конфигурацию, рассчитанную на образование съемного соединения со вторым концом коллектора; второе гибкое уплотнение, вплотную примыкающее ко второй сопряженной поверхности во второй технологической полости для образования герметичного соединения между вторым концом коллектора и вторым концевым колпаком; и, по меньшей мере, один насос высокого давления, гидравлически связанный с каналом подачи жидкости впрыскивающего элемента.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что первое и второе гибкие уплотнения представляют собой уплотнительные кольца.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что уплотнительные кольца изготовлены из материала, выбираемого из группы TEFLON, ЭПДМ (этилен-пропилен-диен-мономера), силикона, резины, вайтона или какого-либо сочетания данных материалов.

19. Устройство по п.16, отличающееся тем, что насос высокого давления дополнительно снабжен пневматическим насосом.

20. Устройство по п.16, отличающееся тем, что впрыскивающий элемент снабжен выпускным отверстием.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, один клапан, соединенный с выпускным отверстием.

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что клапан является быстродействующим электромагнитным клапаном.

23. Устройство по п.16, отличающееся тем, что впрыскивающий элемент прикреплен с возможностью перемещения в трех плоскостях к рабочей поверхности.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что оно содержит герметичную панель управления, соединенную с рабочей поверхностью.

25. Устройство по п.23, отличающееся тем, что оно содержит защитное ограждение, крепящееся к указанной рабочей поверхности.

26. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно содержит фильтрационный блок, крепящийся с возможностью перемещения внутри впрыскивающего элемента, и включающий: трубчатый элемент с первым концом, конфигурация которого согласуется с конфигурацией канала подачи жидкости первого концевого колпака, со вторым концом и корпусом, расположенным между ними; несколько отверстий в корпусе трубчатого элемента, гидравлически соединенных с впрыскивающими форсунками; и гибкое уплотнение, расположенное на первом конце трубчатого элемента для образования герметичного съемного соединения между первым концом вышеупомянутого трубчатого элемента и каналом подачи жидкости первого концевого колпака.

27. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно содержит фильтрующий элемент, имеющий форму диска и содержащий входной участок, конфигурация которого определяется необходимостью соединения канала подачи жидкости первого концевого колпака, корпуса трубчатого элемента с отверстиями, кольцевой кромки вокруг корпуса трубчатого элемента с отверстиями и участка выхода жидкости со впрыскивающими форсунками; и гибкое уплотнение, соединяющее кольцевую кромку фильтрующего элемента с каналом подачи жидкости первого концевого колпака.

28. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно содержит первичный резервуар для жидкости, гидравлически связанный с впрыскивающим элементом.

29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что оно содержит вторичный резервуар для жидкости, гидравлически связанный с первичным резервуаром.

30. Устройство для впрыскивания жидкости, отличающееся тем, что оно содержит ограждение с верхней частью; по меньшей мере, одну головку коллектора, крепящуюся с возможностью перемещения к ограждению, рассчитанную на прием впрыскиваемой жидкости под высоким давлением и содержащую канал подачи жидкости, выпускное отверстие и несколько впрыскивающих форсунок, каждая из которых снабжена отверстием для впрыскивания; и, по меньшей мере, один электромагнитный клапан, гидравлически связанный с выпускным отверстием и устанавливаемый внутри ограждения.

31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что электромагнитный клапан является быстродействующим электромагнитным клапаном.

32. Устройство по п.30, отличающееся тем, что отверстие для впрыскивания имеет внутренний диаметр менее 0,025 дюйма.

33. Устройство по п.32, отличающееся тем, что отверстие для впрыскивания имеет внутренний диаметр, равный 0,006 дюйма.

34. Устройство по п.30, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, один пневматический насос, имеющий вход низкого давления и выход высокого давления, гидравлически соединенный с каналом подачи жидкости головки коллектора.

35. Устройство по п.34, отличающееся тем, что оно содержит систему коллектора, имеющую вход, соединенный с выходом высокого давления пневматического насоса; несколько клапанов, соединенных с входом системы коллектора, рассчитанных на прием впрыскиваемой жидкости под высоким давлением из указанного насоса, и, по меньшей мере, один выход, гидравлически соединенный с каналом подачи жидкости головки коллектора.

36. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, один фильтрационный блок, имеющий вход для жидкости, выход для жидкости, а также фильтрующий элемент, обеспечивающий безрезьбовое соединение входа и выхода для жидкости фильтрационного блока с каналом подачи жидкости головки коллектора.

37. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно содержит отстойник, прикрепленный к ограждению.

38. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно содержит первичный резервуар для жидкости, имеющий съемное соединение с ограждением.

39. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно содержит герметичную панель управления, крепящуюся к ограждению и снабженную сенсорным экраном и кнопкой аварийного выключения.

40. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно содержит канал, образуемый верхней частью ограждения; и систему транспортера, крепящуюся к ограждению для перемещения объектов инжекции.

41. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно содержит защитный кожух, крепящийся к ограждению.

42. Устройство для впрыскивания жидкости, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, одну головку коллектора, рассчитанную на прием впрыскиваемой жидкости под высоким давлением и включающую канал подачи жидкости и несколько впрыскивающих форсунок, снабженных отверстиями для впрыскивания; по меньшей мере, один пневматический насос на высоком давлении, имеющий вход и выход, гидравлически связанный с каналом подачи жидкости головки коллектора; по меньшей мере, один датчик давления, гидравлически связанный с выходом насоса; и регулятор давления воздуха, соединенный с насосом и имеющий электронное соединение с датчиком давления.

43. Устройство по п.42, отличающееся тем, что оно содержит систему коллектора, имеющую вход, соединенный с выходом насоса, несколько клапанов, рассчитанных на прием впрыскиваемой жидкости под высоким давлением из насоса и, по меньшей мере, один выход, гидравлически связанный с каналом подачи жидкости головки коллектора.

44. Устройство по п.42, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, один фильтрационный блок, имеющий вход для жидкости, выход для жидкости, а также фильтрующий элемент, обеспечивающий безрезьбовое соединение между входом и выходом для жидкости фильтрационного блока и каналом подачи жидкости головки коллектора.

45. Устройство по п.42, отличающееся тем, что оно содержит первичный резервуар для жидкости, гидравлически связанный с входом насоса.

46. Устройство по п.45, отличающееся тем, что оно содержит вторичный резервуар для жидкости, гидравлически связанный с первичным резервуаром.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройству для впрыскивания жидкости в продукты, по составу являющиеся продуктами питания.

В патенте США №5,053,237 (Делой Г. Хендрикс и Конли Л. Хансен) описывается устройство для впрыскивания инжекционной композиции в мясо без применения инжекционных игл.

Как говорится в строках 33-40 раздела 4 указанного патента, "с помощью устройства для впрыскивания через форсунку инжекционная композиция под давлением поступает из резервуара через клапан и выходит из форсунки. Для того чтобы инжекционная композиция могла, при необходимости, полностью пройти сквозь отрезанный кусок мяса, требуется создать достаточное давление. В то же время, необходимо предусмотреть возможность регулирования температуры, чтобы температура выходящей из форсунки инжекционной композиции укладывалась в требуемый температурный диапазон".

В строках 41-48 раздела 6, а также в строках 3-26 раздела 7 содержится последовательное объяснение [принцип действия устройства]:

"...в устройстве для впрыскивания, в большинстве случаев, предусматривается возможность регулирования температуры, которая может быть, в частности, реализована посредством установки водяного термостата для регулирования температуры впрыскиваемой жидкости (т.н. "инжекционной композиции"). Впрыскиваемая жидкость (инжекционная композиция) находится в резервуаре, расположенном внутри водяного термостата. Для соблюдения условий инжекции особое значение имеет возможность регулирования температуры в заданных пределах.

Кроме того, в состав устройства, относящегося к изобретению, входят насос и регулируемый предохранительный клапан либо блок регулирования давления. Таким образом, осуществляется возможность контролируемого перекачивания инжекционной композиции из резервуара через блок форсунки.

Помимо указанного, полезным элементом устройства является электромагнитный клапан, который может быть подключен к регулируемому таймеру для регулирования продолжительности впрыскиваний инжекционной композиции. Благодаря этому, обеспечивается возможность точно контролировать объем инжекционной композиции, а также объем инжекционной композиции, выходящей из системы. Данное устройство может быть соединено с пусковым устройством и реле для управления клапаном.

В состав устройства для впрыскивания входит блок форсунки. Функция блока форсунки заключается в поддержании определенного направления и определенного объема струи инжекционной композиции. Блок форсунки может состоять из множества отдельных форсунок.

Гидравлическое соединение отдельных элементов устройства обеспечивается несколькими трубопроводами, в том числе трубопроводом рециркуляции, трубопроводом питания и трубопроводом резервуара.

Наконец, устройство, изображенное на Фиг.9, включает в себя инжекционный стол, который обеспечивает опору для мяса, служащего объектом впрыскивания".

В патенте США №6,165,528 (Йосихико Танака и др.) описывается другое устройство для впрыскивания инжекционной композиции в мясо без применения инжекционных игл, которое указанным патентом определено как "инжектор для введения маринада". В указанном патенте, в описании, начинающемся строкой 66 абзаца 9 и оканчивающемся строкой 8 абзаца 10, говорится:

"Инжектор для введения маринада, относящийся к настоящему изобретению, представляет собой устройство для впрыскивания жидкой субстанции в свежее мясо. В инжекторе для введения маринада предусмотрены генератор жидкости высокого давления, блок впрыскивания жидкой субстанции, а также регулятор давления, который позволяет регулировать давление впрыскивания в процессе введения жидкой субстанции из блока впрыскивания внутрь свежего мяса.

В качестве генератора жидкости высокого давления в инжекторе для введения маринада может выступать любой механизм, который обеспечивает повышение давления жидкой субстанции до некоторого достаточно высокого уровня...".

В патенте США №6,165,528 не содержится никаких упоминаний того обстоятельства, что инжекционная композиция нагревается, проходя через насос и регулятор давления; кроме того, в указанном патенте никак не рассматриваются вопросы утилизации инжекционной композиции, не вошедшей в мясо.

В то же время в устройстве, представленном в патенте США №6,165,528, в качестве предпочтительного описывается использование коллектора, о чем говорится в строках 33-60 раздела 10:

"...жидкая субстанция высокого давления подается из генератора жидкости высокого давления через трубопровод высокого давления в блок впрыскивания; при этом предпочтительным является применение такого блока впрыскивания, в состав которого входит элемент, называемый коллектором и предназначенный для разделения единого потока, поступающего от трубопровода высокого давления, на множество отдельных потоков. Коллектор предпочтительно располагается на верхнем конце блока впрыскивания, но может быть размещен и посреди трубопровода.

Обычно блок впрыскивания генератора жидкости высокого давления относится к одноканальному типу и имеет форму, при которой трубы коллектора ответвляются радиально от общей трубы. Авторами изобретения разработан коллектор, особенно подходящий к инжектору для введения маринада в мясо, в котором предусмотрено ответвление труб, причем ответвляющиеся трубы расположены параллельно. Здесь параллельное расположение предполагает не только размещение труб в виде одного ряда параллельных труб, но и размещение труб в несколько рядов зигзагообразно или параллельно. При параллельном расположении форсунок расстояние между ними при впрыскивании может быть сокращено до 10 мм или менее (например, 5, 6 мм). Благодаря этому становится возможным достижение очень плотного и равномерного впрыскивания. Еще более предпочтительным является использование коллектора, в котором таким образом параллельно расположены множественные форсунки для впрыскивания связанных струй.

При использовании коллектора жидкая субстанция высокого давления впрыскивается в виде непрерывной струи, поступающей из форсунок, располагающихся на концах каждой из отдельных труб. Жидкая субстанция впрыскивается в свежее мясо одновременно из параллельно расположенных форсунок...".

Далее в патенте №6,165,528 (строки 44-47 абзаца 17) приводятся следующие объяснения: "Жидкая субстанция впрыскивается в виде непрерывной струи из наконечника впрыскивающей форсунки коллектора, соприкасающейся с поверхностью свежего мяса". Это означает, что форсунка фактически контактирует с мясом, что увеличивает опасность загрязнения.

В строках 42-45 абзаца 18 приведено аналогичное описание другого варианта осуществления этого изобретения. Однако и на этот вариант осуществления распространяется описание, указывающее: "коллектор (опускается сверху, соприкасаясь с поверхностью свежего мяса" (строки 34-36 абзаца 18).

Хотя в строках 10-11 абзаца 17 и в строке 16 абзаца 18 патента США №6,165,528 говорится, что трубопровод высокого давления "представляет собой гибкий шланг", в тексте не объясняется необходимость гибкости этого шланга. Поэтому логично предположить, что применение гибкого шланга в трубопроводах высокого давления обусловлено технологической традицией, а именно - требованием удерживать давление в заданных параметрах, которые не могут повредить трубопроводную линию из более жесткого материала.

Наконец, в разделе "уровень техники" патента США №6,165,528 содержится краткий перечень инжекторов без применения инжекционных игл и родственных им устройств.

Насколько известно авторам настоящего изобретения, во всех ранее использовавшихся инжекторах без применения инжекционных игл использованы насосы (например, поршневые), которые должны действовать непрерывно, чтобы поддерживать давление жидкости, используемой в качестве инжекционной композиции, на постоянно высоком уровне. Тепло, выделяемое в процессе такого непрерывного функционирования, передается инжекционной композиции по мере прохождения последней через насос.

Кроме того, при практической реализации устройства по патенту США №5,053,237, по достижении давлением системы требуемого уровня, дальнейший рост давления непрерывно работающего насоса предотвращают при помощи предохранительного клапана. Это достигается за счет того, что инжекционную композицию пропускают от насоса, через предохранительный клапан, назад в резервуар, откуда инжекционную композицию подают в насос. Благодаря электромагнитному клапану произвольно регулируют поступление инжекционной композиции к форсункам блока. Рециркуляция инжекционной композиции через непрерывно работающий насос способствует еще большему повышению ее температуры.

Это означает, что 1) для поддержания температуры инжекционной композиции в пределах заданного диапазона температур требуется система охлаждения, и 2) дополнительный объем трубопровода, необходимого для рециркуляции, а также увеличение емкости резервуара с учетом того, что инжекционную композицию охлаждают при помощи водного термостата, требуют увеличения общего объема инжекционной композиции. Это, в свою очередь, требует увеличения размеров насоса. Повышение производительности насоса и непрерывный режим его работы приводят к повышению энергозатрат. Более того, при необходимости смены инжекционной композиции требуется производить очистку системы, что повышает стоимость инжекционной композиции.

Таким образом, существует потребность в устройстве для впрыскивания без использования инжекционных игл, способном впрыскивать жидкость в продукт при минимальном повреждении последнего. Актуальным является также разработка безыгольного инжектора, который можно было бы легко обслуживать и чистить в соответствии с применимыми государственными стандартами безопасности продуктов питания. Наконец, очевидна необходимость в устройстве для впрыскивания без использования инжекционных игл, которое могло бы функционировать в рамках существующих сетей непрерывного приготовления/производства продуктов питания, без значительных капиталовложений в дополнительное оборудование, и без внесения существенных изменений в применяющийся производственный процесс.

Соответственно для минимизации технического обслуживания устройства необходимо уменьшить влияние влаги на его компоненты. Кроме того, для увеличения срока эксплуатации устройства и снижения вероятности загрязнения объектов инжекции следует свести к минимуму контакты резьбовых соединений наиболее важных компонентов устройства с впрыскиваемой жидкостью или чистящим раствором.

Кроме того, работа в непрерывном режиме ставит обязательным условием немедленное реагирование на малейшие изменения переменных параметров технологического процесса. Так, например, требуется, чтобы жидкость впрыскивалась равномерно, без каких-либо задержек во время впрыскиваний или между ними. Соответственно необходимо разработать способ, обеспечивающий устойчивость и последовательность впрыскиваний. Автоматическое пополнение запасов жидкости также является одной из задач современной техники.

В настоящем изобретении учтены вышеуказанные недостатки систем, представляющих известный уровень техники, и разработано устройство для впрыскивания без применения инжекционных игл, в котором использованы один или несколько широко выпускаемых в промышленности нагнетательных пневматических насосов. При эксплуатации таких насосов выделяется меньшее количество тепла, так как они включаются только тогда, когда это оказывается необходимым для поддержания требуемого давления.

Кроме того, в устройстве согласно изобретению содержится головка, благодаря которой предпочтительно (хотя и необязательно) обеспечивают ввод инжекционной композиции в головку через отверстия в стенках полой трубки, расположенной внутри головки, т.е. в гидравлическом соединении с нагнетательным пневматическим насосом. В головке предусмотрены отверстия для одной или более форсунок. При разработке конструкции отверстий предпочтительно (хотя и необязательно) входной конец форсунки располагают внутри головки на достаточном расстоянии от ее внутренней стенки, так что все частицы внутри инжекционной композиции, падая, оказываются ниже входного конца форсунки, поэтому они не попадают внутрь форсунки и не забивают ее.

Конструкцию головки предпочтительно (хотя и необязательно) предусматривают следующей: после установки одну из точек внутренней поверхности головки располагают на значительном возвышении. Возле этой точки в головке предусматривают выпускное отверстие для того, чтобы газы инжекционной композиции, поступающие в головку, стремились проникнуть в это выпускное отверстие и выйти через него. Кроме того, посредством возвратного трубопровода предпочтительно (хотя и необязательно) отводят проходящую через выпускное отверстие инжекционную композицию к области низкого давления нагнетательного пневматического насоса. Кроме того, посредством дренажного канала, к рабочей поверхности которого предпочтительно (хотя и необязательно) крепят головку, собирают инжекционную композицию и отводят ее к области низкого давления нагнетательного пневматического насоса.

В целях улучшения характеристик устройства и минимизации газовыделения из инжекционной композиции либо формируют давление в источнике инжекционной композиции, либо между этим источником и нагнетательным пневматическим насосом устанавливают дополнительный насос.

Главный фильтр инжекционной композиции предпочтительно (хотя и необязательно) располагают между источником инжекционной композиции и нагнетательным пневматическим насосом; кроме того, предпочтительно (но необязательно) конструкцию устройства разрабатывают с возможностью замены указанного главного фильтра инжекционной композиции без перерыва работы устройства.

Отверстие для чистки предпочтительно (хотя и необязательно) предусматривают на каждом конце головки.

Ленту транспортера предпочтительно (хотя и необязательно) монтируют на рабочей поверхности, к которой предпочтительно (хотя и необязательно) крепят одну или несколько головок, и предусматривают наличие непрерывной ленты с возможностью установки одной или нескольких головок над или под ней. В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте предусматривают возможность переключения скорости ленты транспортера.

В дополнительном варианте изобретения конструкцию снабжают устройством озонирования инжекционной композиции, либо введения озона в объект впрыскивания.

Кроме того, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте предусматривают возможность компьютерного управления многими компонентами и функциями устройства, выполненного в соответствии с изобретением.

Помимо указанного в дополнительном варианте усовершенствованное устройство для впрыскивания жидкости содержит, по меньшей мере, одну инжекционную головку, крепящуюся к корпусу с возможностью перемещения; при этом, каждую инжекционную головку снабжают выпускным отверстием и несколькими прикрепляемыми к ней инжекционными отверстиями и форсунками. На каждой инжекционной головке устанавливают концевые колпаки таким образом, чтобы исключить попадание впрыскиваемой жидкости на какие-либо резьбовые соединения инжекционной головки, что упрощает чистку головки и снижает вероятность загрязнения впрыскиваемой жидкости.

Кроме того, в инжекционных головках над входными питающими каналами предусматривают автономные, легко снимаемые фильтры, которые предназначены для удаления макрочастиц из впрыскиваемой жидкости и для повышения турбулентности поступающей жидкости. Эти фильтры также располагают внутри инжекционной головки, чтобы исключить попадание впрыскиваемой жидкости на какие-либо резьбовые соединения инжекционной головки.

Кроме того, к выпускным отверстиям крепят быстродействующие электромагнитные клапаны, служащие для быстрого и автоматического выведения воздуха, скапливающегося в инжекционных головках. Электромагнитные клапаны располагают внутри корпуса, в стороне от влажной рабочей среды, что улучшает возможность чистки устройства во время технологического простоя.

Кроме того, внутри корпуса устанавливают пневматические насосы, которые обеспечивают подачу жидкости высокого давления к инжекционным головкам. Контролируемый регулятор высокого давления используют для автоматического регулирования выходного давления пневматических насосов, благодаря чему обеспечивают равномерность впрыскиваемой струи и бесперебойное функционирование пневматических насосов во время впрыскиваний и между ними.

Кроме того, впрыскиваемую жидкость, выходящую из пневматических насосов высокого давления, сначала направляют в систему впрыскивающего коллектора, в состав которого входят несколько электромагнитных клапанов высокого давления. Функцией коллектора также является обеспечение того, чтобы объем и давление жидкости, подводимой к каждой из головок коллектора, во время впрыскивания были в значительной степени, одинаковыми.

Соответственно настоящее изобретение предусматривает как устройство для впрыскивания жидкости в какой-либо материал без применения инжекционных игл, так и способ впрыскивания с использованием впрыскиваний под высоким давлением без прямого контакта между устройством и объектом инжекции. Кроме того, устройство для впрыскивания жидкости, выполненное согласно изобретению, предусматривает улучшение процесса впрыскивания за счет снижения риска загрязнения материала и упрощения условий для чистки устройства. Кроме того, дополнительными признаками устройства для впрыскивания жидкости, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, являются автоматическое управление устройством и простота интегрирования устройства в существующее производственное оборудование.

Устройство для впрыскивания жидкости, выполненное в соответствии с изобретением, представляет собой конструкцию, которая отличается надежностью и долговечностью и практически не требует ремонта на всем протяжении периода нормальной эксплуатации. Кроме того, заявленное устройство является относительно недорогим, что делает его еще более привлекательным для потребителя, максимально расширяя потенциальный рынок сбыта. Наконец, все вышеуказанные преимущества и цели устройства для впрыскивания жидкости, представленного в настоящем изобретении, достигаются без необходимости допущения в устройстве сколько-нибудь значительных относительных недостатков.

На фиг.1 представлено в схематичной форме устройство для впрыскивания жидкости в том варианте его осуществления, который не предусматривает наличия резервуара и рециркуляции инжекционной композиции;

на фиг.2 представлено в схематичной форме устройство для впрыскивания жидкости в том варианте его осуществления, в котором предусмотрен один резервуар, но отсутствует система рециркуляции инжекционной композиции;

на фиг.3 представлено в схематичной форме устройство для впрыскивания жидкости в том варианте его осуществления, в котором предусмотрены один резервуар и рециркуляция инжекционной композиции;

на фиг.4 представлено в схематичной форме устройство для впрыскивания жидкости в том варианте его осуществления, в котором предусмотрены два резервуара и рециркуляция инжекционной композиции;

на фиг.5 представлено в схематичной форме устройство для впрыскивания жидкости в том варианте его осуществления, в котором предусмотрена возможность добавления озона в инжекционную композицию;

на фиг.6 представлен внешний вид устройства для впрыскивания жидкости в том варианте его осуществления, в котором предусмотрен дренажный канал;

на фиг.7 представлен внешний вид устройства для впрыскивания жидкости в том варианте его осуществления, в котором вместе с дренажным каналом предусмотрен отстойник;

на фиг.8 представлен изометрический вид устройства для впрыскивания, созданного в соответствии с настоящим изобретением, с изображением его передней части;

на фиг.9 представлен вид сверху устройства для впрыскивания, изображенного на фиг.8;

на фиг.10 представлен вид сверху устройства, показанного на фиг.8 и 9, с изображением задней части шкафа;

на фиг.11 представлен вид сбоку части устройства для впрыскивания, показанного на фиг.8-10, с изображением канала и системы транспортера, установленной в канале;

на фиг.12 представлен вид снизу инжекционной головки устройства для впрыскивания, изображенного на фиг.11, по линии 12-12;

на фиг.13 представлено поперечное сечение инжекционной головки устройства для впрыскивания без применения инжекционных игл, показанного на фиг.8-12, с изображением расположенного в ней трубчатого фильтра;

на фиг.14 представлено вертикальное сечение концевого колпака устройства для впрыскивания без применения инжекционных игл, показанного на фиг.8-13;

на фиг.15 представлено частичное поперечное сечение инжекционной головки устройства для впрыскивания, показанного на фиг.8-13, с изображением расположенного в ней дискового фильтра; и

на фиг.16 представлена горизонтальная проекция устройства для впрыскивания, показанного на фиг.8, с изображением его задней стороны со снятыми дверцами.

На фиг.1-8 изображено несколько вариантов осуществления устройства для впрыскивания без применения инжекционных игл, разработанных в соответствии с настоящим изобретением. Соответственно настоящее изобретение представляет собой устройство для вспрыскивания 30, без применения инжекционных игл, в котором предусмотрены один или несколько нагнетательных пневматических насосов 32, использующих сжатый воздух относительно низкого давления (как правило, менее 150 фунтов на кв. дюйм) в целях формирования выходного давления, достаточного для эффективного проталкивания инжекционной композиции без сколько-нибудь значительного нагревания последней. Нагнетательный пневматический насос 32 не рассчитан на работу в непрерывном режиме для поддержания требуемого давления; вместо этого он останавливается, как только такое давление оказывается достигнутым. Каждый из нагнетательных пневматических насосов 32 соединен с одной или несколькими головками 34. Кроме того, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте регулирующий клапан 36 в питающем трубопроводе 38, проходящем со стороны области высокого давления 40 нагнетательного пневматического насоса 32 к одной или нескольким головкам 34, открывается, позволяя инжекционной композиции, поступившей к области высокого давления 40 нагнетательного пневматического насоса 32, пройти через одну или несколько форсунок 42 одной или нескольких головок 34. Когда это происходит, давление снижается, и нагнетательный пневматический насос 32 возобновляет работу на время, необходимое для повторного достижения требуемого давления.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте регулирующий клапан 36 выполняют с возможностью направления инжекционной композиции от нагнетательного пневматического насоса 32 к определенной головке (или к нескольким определенным головкам) 34, которые пользователь пожелает использовать для впрыскивания; однако, в альтернативном варианте, между нагнетательным пневматическим насосом 32 и каждой из головок 34, на которые поступает инжекционная композиция от нагнетательного пневматического насоса 32, устанавливают отдельный клапан, позволяющий определять, какие из головок 34 будут использованы для впрыскивания.

В альтернативном варианте вместо регулирующего клапана 36 или отдельного клапана между нагнетательным пневматическим насосом 32 и каждой из головок 34, на которые поступает инжекционная композиция от нагнетательного пневматического насоса 32, устанавливают отдельный управляющий клапан, посредством которого подают, отключают и регулируют давление, создаваемое нагнетательным пневматическим насосом 32.

Нагнетательный пневматический насос 32 вмещает лишь незначительное количество инжекционной композиции и в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте получает эту инжекционную композицию из расположенного поблизости питательного резервуара 46, что предельно снижает общее количество инжекционной композиции, которое должно находиться внутри устройства.

Каждая из головок 34 обладает рядом уникальных особенностей.

Головка 34 представляет собой полый корпус с отверстиями 48 возле днища, к которому прикрепляют, с возможностью съема, одну или несколько форсунок 42. У каждой форсунки 42 имеется входной и выходной концы. В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте, входной конец располагают внутри головки 34 на достаточном расстоянии от внутренней поверхности стенки головки 34, чтобы отдельные частицы инжекционной композиции, падая, оказывались на уровне, находящемся ниже входного конца форсунки 42 и, таким образом, уменьшают вероятность их попадания в форсунку 42 и ее засорения.

Внутренний диаметр форсунок 42 в предпочтительном, хотя и необязательном, варианте выбирают таким образом, чтобы поверхностное натяжение жидкой инжекционной композиции препятствовало ее прохождению через форсунку 42, в случае если давление инжекционной композиции, созданное нагнетательным пневматическим насосом 32, не превышает атмосферного давления. Этот диаметр в предпочтительном варианте составляет менее 0,025 дюйма.

Внутри головки 34 в предпочтительном, но необязательном варианте располагают полую трубку 52, которую соединяют с питательным трубопроводом 38, идущим от нагнетательного пневматического насоса 32, таким образом, чтобы вся инжекционная композиция, поступающая в головку 34, проходила через трубку 52. В стенке трубки 52 перпендикулярно продольной оси трубки 52 выполняют несколько отверстий; отверстия преимущественно выполняют рядом с каждой форсункой 42, что способствует выравниванию давления инжекционной композиции во всех форсунках 42. Введение инжекционной композиции в головку 34 в нескольких местах, а не в каком-либо одном месте, способствует повышению турбулентности инжекционной композиции в головке 34 и, как следствие, минимизации скопления отдельных частиц инжекционной композиции в форсунке 42, приводящему к ее засорению.

Кроме того, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте между питательным трубопроводом 38 и каждой форсункой 42, связанной с головкой 34, устанавливают фильтр. При использовании полой трубки 52 такую полую трубку 52 соединяют с вышеуказанным отверстием; при этом полую трубку 52 предпочтительно (хотя и необязательно) снабжают фильтром, который имеет форму съемной сетки, окружающей стенку полой трубки 52; при этом отверстия сетки делают параллельными продольной оси полой трубки 52.

Конструкцию головки 34 в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте предусматривают такой, чтобы после установки одна из точек внутренней поверхности головки 34 находилась на значительном возвышении. Возле этой точки в головке 34 предусматривают отверстие 60, чтобы содержащийся в инжекционной композиции газ, поступающий в головку 34, попадал в такое выпускное отверстие 60 и выходил через него. Выведение газа из инжекционной композиции в головке 34 имеет большое значение, так как хотя жидкая часть инжекционной композиции является, по существу, несжимаемой, газ может быть сжат; поэтому при остановке нагнетательного пневматического насоса 32 инжекционная композиция будет не выдавливаться через какую-либо из форсунок 42 нагнетательным пневматическим насосом 32, а задерживаться (при этом, сжатый газ будет расширяться).

К выпускному отверстию 60 в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте крепят возвратный трубопровод 62, обеспечивая возврат жидкой инжекционной композиции, выдавленной через выпускное отверстие 60 задержанным сжатым газом, в резервуар 46.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте питательный трубопровод 38 и возвратный трубопровод 62 предусматривают гибкими, чтобы облегчить перемещение одной или нескольких головок в различные места. Однако допускается жесткое выполнение питательного трубопровода 38 и возвратного трубопровода 62.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте в выпускном отверстии 60 (или возвратном трубопроводе 62) располагают клапан 64. Этот клапан 64 может быть клапаном с ручным управлением, хотя предпочтительно, чтобы это был клапан с электронным приводом.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте каждую из головок 34 крепят на поверхности, называемой "рабочей поверхностью" 66, которая предпочтительно (хотя и необязательно) является верхней стороной шкафа. В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте это крепление выполнено с возможностью вращения головки 34 вокруг одной или более осей и преимущественно вокруг трех осей прямоугольных координат. Это достигают любыми средствами, известными из уровня техники (например, фиксацией головки при помощи зажима, который может открываться и закрываться или ослабляться и затягиваться). Кроме того, в предпочтительном варианте высота головки над рабочей поверхностью 66 является регулируемой. Это также достигается любыми средствами, известными из уровня техники (например, установкой зажимов на кронштейне, которые могут подниматься или опускаться, в частности - с помощью гидравлического цилиндра или поворотного винта).

Когда в устройстве предусмотрено несколько независимо ориентируемых головок 34, это предполагает наличие самых разнообразных способов впрыскивания. Например, впрыскивание производят из разных направлений одновременно или в заданной последовательности; угол подачи для впрыскивания из одной или более головок 34 изменяют одновременно или в заданной последовательности; компенсирующие усилия двух или более головок 34 используют для стабилизации положения объекта инжекции, благодаря чему исключают или минимизируют смещение объекта инжекции, которое может иметь место при впрыскивании из одного направления; кроме того, в зависимости от характера впрыскивания, производимого форсунками 42 различных головок 34, формируют накладываемые друг на друга струи, чем обеспечивают большую плотность разового впрыскивания, чем при использовании всего одной головки 34, из-за физических ограничений, определяющих величину пространства, требуемого между смежными форсунками 42.

Верх рабочей поверхности 66, который, как отмечалось выше, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте является верхней поверхностью шкафа устройства, выполняют с наличием уклона для сбора излишков инжекционной композиции и ее слива под действием силы тяжести через дренажный канал 68, а также предпочтительно (хотя и необязательно) снабжают сеткой. В одном из вариантов сетку устанавливают выше дренажного канала 68 [относительно направления потока жидкости], либо в самом дренажном канале 68. В одном из вариантов изобретения для стока жидкости, в дополнение к использованию силы тяжести, применяют также сборный насос, размещаемый в дренажном канале 68 или возле него и гидравлически связанный с ним. Также возможен вариант, при котором дренажный канал 68 снабжают отстойником, куда первоначально стекает инжекционная композиция, собранная с рабочей поверхности 66.

Возможно широкое разнообразие способов подачи инжекционной композиции к нагнетательному пневматическому насосу 32. В любом случае, источник 44 инжекционной композиции гидравлически соединяют с входной стороной 70 нагнетательного пневматического насоса 32.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте между источником инжекционной композиции 44 и нагнетательным пневматическим насосом 32 располагают фильтр, особенно в случаях, когда предварительной фильтрации инжекционной композиции не предусмотрено.

Если наличие возвратного трубопровода 62, проходящего от головки 34, не является желательным, и если не является желательным сбор инжекционной композиции с рабочей поверхности 66, в качестве источника 44 инжекционной композиции используют либо контейнер, в который подают инжекционную композицию, либо резервуар 46, в котором ее размещают. Инжекционная композиция может стекать из источника к нагнетательному пневматическому насосу 32 под действием силы тяжести. Однако в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте давление для источника формируют любыми средствами 74, известными из уровня техники, когда инжекционная композиция течет под действием газа, либо между источником и нагнетательным пневматическим насосом 32 устанавливают насос 76. Это улучшает характеристики устройства для впрыскивания жидкости 30 и способствует предотвращению выделения газа из инжекционной композиции, возникающего, когда нагнетательный пневматический насос 32 (в отсутствие находящегося под давлением источника 74 или насоса 76 между источником и нагнетательным пневматическим насосом 32) создает вакуум в своей области низкого давления 70.

Когда между источником и нагнетательным пневматическим насосом 32 устанавливают насос 76, и когда предусматривают возвратный трубопровод 62 или дренажный канал, ведущий от рабочей поверхности (либо когда предусматривают как возвратный трубопровод 62, так и дренажный канал 68), в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте возвратный трубопровод 62 и дренажный канал 68 вводят в контейнер или резервуар 46 (в зависимости от того, что именно служит в качестве источника 44). В этом случае, при наличии давления в источнике, в возвратном трубопроводе 62 и дренажном трубопроводе 78 применяют (любым из способов, известных из уровня техники) обратные клапаны; однако в этом случае сборному насосу пришлось бы обеспечивать подачу жидкости из дренажного трубопровода 78. Кроме того, в альтернативном варианте при стимулировании сборным насосом течения жидкости из дренажного трубопровода 78, трубопровод, идущий от источника, объединяют с возвратным трубопроводом 62 и дренажным трубопроводом 78, с использованием обратных клапанов любым из способов, известных из уровня техники; при этом объединенный таким образом трубопровод направляют к насосу 76, расположенному между источником и нагнетательным пневматическим насосом 32 (при использовании вышеуказанного насоса 76), либо (в отсутствие такого насоса) - к области низкого давления 70 нагнетательного пневматического насоса 32.

Кроме того, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте главный фильтр 72 инжекционной композиции выполняют с возможностью съема в процессе работы устройства 72. Это позволяет производить чистку или замену главного фильтра 72 инжекционной композиции без остановки технологического процесса.

В одном из вариантов устройство снабжают проходящим от источника трубопроводом 80, разветвляющимся на два параллельных трубопровода, каждый из которых снабжают фильтром 72 инжекционной композиции. Клапан, устанавливаемый в точке разветвления, либо двухпозиционные клапаны 82 в каждом из параллельных трубопроводов выше главного фильтра 72 инжекционной композиции выбирают, какой из параллельных трубопроводов является рабочим. Параллельные трубопроводы объединяют до вхождения в какой-либо насос, либо после такого вхождения. В альтернативном варианте устройство снабжают вспомогательным резервуаром 84, располагаемым ниже по течению относительно главного фильтра 72, но выше какого-либо насоса. Это делает возможным снятие главного фильтра 72 инжекционной композиции в условиях, когда в первом резервуаре 46 инжекционной композиции нет, но объема инжекционной композиции, остающейся во втором резервуаре 84, достаточно для удовлетворения потребностей устройства 30, по крайней мере, на время, требующееся для замены главного фильтра 72 инжекционной композиции.

Каждая головка 34 в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте имеет первый конец 86 и второй конец 88, а также отверстие 90, предназначенное для чистки, которое предпочтительно (но необязательно) располагают либо в первом конце 86, либо во втором конце 88 головки 34, либо (в наиболее предпочтительном варианте) на обоих концах - 86 и 88 - головки 34. Соответственно названию отверстие для чистки 90 облегчает чистку головки 34. Через отверстие для чистки 90 внутрь головки 34 вводят щетку, струю под высоким давлением или разбрызгиваемую струю. Отверстие для чистки 90 предпочтительно (хотя и необязательно) закрывают клапаном, располагаемым внутри этого отверстия 90. В альтернативном варианте к головке 34 над отверстием для чистки 90 крепят съемный колпак, называемый "концевым колпаком". Прикрепление осуществляют любым способом, известным из уровня техники, например посредством согласующейся резьбы в отверстии для чистки 90 и на концевом колпаке.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте на рабочей поверхности 66 или возле нее располагают непрерывную ленту транспортера 94. Посредством транспортера 94 перемещают объекты инжекции к одной или нескольким головкам 34 таким образом, чтобы в эти объекты можно было произвести впрыскивание. В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте в ленте 96 транспортера выполняют отверстия 98, с тем чтобы одна или несколько головок 34 могли быть установлены как ниже, так и выше ленты 96, либо примерно на ее уровне.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте транспортер 94 выполняют с возможностью регулирования его скорости; движение транспортера 94 может быть непрерывным либо ступенчатым; кроме того, в предпочтительном варианте в транспортере 94 применяют систему электронного торможения, что, при необходимости, обеспечивает быструю и полную остановку транспортера 94.

Несмотря на то, что устройство 30 может управляться вручную, в необязательном варианте в нем устанавливают вычислительное устройство, например программируемый логический регулятор.

В предпочтительном варианте в таком вычислительном устройстве применяют программируемые микропроцессоры, и предусматривают возможности, являющиеся обычными для компьютера, например память.

Продолжительность впрыскивания, давление впрыскивания и интервал между впрыскиваниями программируют вручную, хотя в альтернативном варианте опционные установки задаются этому вычислительному устройству по умолчанию на заводе-изготовителе. Вычислительное устройство в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте выполняют с возможностью хранения нескольких программ, которые используют по необходимости. В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте обеспечивают возможность регулирования продолжительности впрыскивания - в диапазоне от полного отсутствия впрыскивания до непрерывного впрыскивания.

Кроме того, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте вычислительное устройство выполняют с возможностью управления движением транспортера 94 и синхронизации этого движения с впрыскиванием инжекционной композиции, что позволяет выбирать требуемый режим впрыскивания. Например, посредством вычислительного устройства в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте вызывают впрыскивание только при остановке транспортера 94, за счет чего в объекте впрыскивания остаются практически незаметные точки впрыскивания инжекционной композиции в объект; или в альтернативном варианте посредством вычислительного устройства обеспечивают впрыскивание во время движения транспортера 94, что формирует в объекте инжекции длинный узкий разрез, способствующий механическому размягчению объекта, если в качестве последнего используют такой материал, как мясо.

В одном из вариантов вычислительное устройство снабжают различными датчиками (например, датчиками толщины объекта). В этом случае посредством заложенной в вычислительное устройство программы регулируют один или несколько параметров впрыскивания для достижения некоторой заранее выбранной цели в отношении объекта, например достижения заданной концентрации инжекционной композиции в объекте.

Кроме того, всеми клапанами устройства, в том числе (но не только) клапаном отверстия для чистки 90 и клапаном выпускного отверстия 60, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте управляют при помощи вычислительного устройства. Когда это относится к клапану в выпускном отверстии 60, компьютерное устройство в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте программируют на открытие клапана в выпускном отверстии 60 на определенный промежуток времени после заданного числа впрыскиваний. Опыт эксплуатации устройства 30 позволит заранее правильно определять скорость накопления газа и, следовательно, число впрыскиваний, после которых должен открываться клапан в выпускном отверстии 60, а также продолжительность такого открытия, хотя и в этом случае в вычислительное устройство заводом-изготовителем могут быть заложены настройки по умолчанию. В альтернативном варианте в вычислительное устройство закладывают алгоритмы, основанные на формулах, известных из уровня техники, используемые для расчета теоретического давления в любом месте стороны высокого давления 40 нагнетательного пневматического насоса 32, например в питательном трубопроводе 38. В этом случае посредством датчика давления измеряют фактическое давление. В соответствии с заложенной в него программой при помощи вычислительного устройства сравнивают значения фактического и теоретического давления. Так как обычно фактическое давление оказывается ниже теоретического из-за воздуха на участках устройства 30, гидравлически связанных со стороной высокого давления 40 нагнетательного пневматического насоса 32, в вычислительное устройство закладывают диапазон, устанавливаемый ниже теоретического давления, в котором должно находиться значение фактического давления. Кроме того, вычислительное устройство программируют с возможностью приведения в действие, т.е. открытия клапана выпускного отверстия 60 однократно или несколько раз до тех пор, пока фактическое давление не возрастет настолько, что превысит нижний предел допустимого диапазона давлений. В дополнительном варианте (при использовании клапана с электронным приводом в выпускном отверстии 60) используют датчик, располагаемый в головке 34 возле выпускного отверстия 60 или (что предпочтительно) в самом выпускном отверстии 60. В качестве такого датчика используют любой датчик, способный отличать жидкость от газа, например светочувствительный датчик или датчик давления. Этот датчик присоединяют к клапану с электронным приводом, заставляя клапан с электронным приводом открываться всякий раз, когда посредством датчика зафиксировано наличие газа.

Кроме того, при наличии нескольких головок 34 некоторые или все параметры в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте изменяют независимо для каждой из головок 34. Это может быть достигнуто с помощью вычислительного устройства или без применения такового, однако применение вычислительного устройства в этих целях является более практичным.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте данные в вычислительное устройство вводят посредством герметичной сенсорной панели, поскольку это создает условия для работы во влажной среде. Любое другое устройство ввода, которое обладает стойкостью к влажной среде, также является приемлемым. Кроме того, используют любое устройство ввода, известное из уровня техники, при условии, что оно находится на достаточном расстоянии от влажной среды, связанной с применением устройства.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте каждую головку 34 крепят посредством механизмов и двигателей, известных из уровня техники, таким образом, чтобы каждая из головок 34 могла перемещаться в трех плоскостях, а также подниматься и опускаться с помощью указанных механизмов и двигателей. В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте обеспечивают герметичность таких двигателей и механизмов (а также их силовых соединений) любым способом, известным из уровня техники, чтобы защитить их от влияния влажной среды. Кроме того, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте применяют любой способ, известный из уровня техники (например, проводной связи, радиосвязи, или инфракрасной связи) для дистанционного управления такими двигателями и механизмами. Как известно из уровня техники, такую связь обеспечивают также непосредственно, с помощью устройства ввода, в предпочтительном (хотя необязательном) варианте являющегося сенсорной панелью, либо с помощью устройства ввода и компьютера.

Все элементы устройства 30, за исключением рабочей поверхности 66, головок 34, двигателей и механизмов, а также соединительных трубопроводов, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте располагают внутри герметичного шкафа 100. Кроме того, как было сказано выше, рабочая поверхность 66 предпочтительно (хотя и необязательно) представляет собой верхнюю сторону шкафа; и в предпочтительном варианте осуществления изобретения таким шкафом является герметичный шкаф 100.

Все входящие в герметичный шкаф 100 соединения (например, провода или трубопроводы, такие, как трубопровод безнапорного заполнения резервуара) в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте вводят через отверстия, которые герметизированы (предпочтительно, хотя и необязательно) резиновыми прокладками. Для целей технического обслуживания в наружной поверхности шкафа 100 в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте выполняют одну или более дверей 102; но эти двери 102 и герметичный шкаф 100 обязательно снабжают каким-либо уплотнением, предпочтительно (хотя и необязательно) одной или несколькими прокладками вокруг одного или нескольких открытых участков, образуемых при открытии двери 102.

В одном из вариантов, в целях минимизации присутствия в инжекционной композиции микроорганизмов, к безнапорному резервуару любым известным из уровня техники способом присоединяют источник озона 104. В этом случае в такой резервуар с инжекционной композицией подают пузырьки озона 104. В частности, это может быть достигнуто посредством соединения источника озона 104, через регулятор давления и клапан, с резервуаром (такое соединение выполняют возле днища резервуара). Кроме того, как было сказано выше, указанным клапаном (фактически, как и любым другим клапаном, относящимся к устройству 30) в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте управляют посредством вычислительного устройства.

Так как введение озона 104 занимает некоторое время, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте в каждом из двух параллельных трубопроводов монтируют безнапорный резервуар, а также один или нескольких клапанов, определяющих, какой из резервуаров принимает озон, а какой используется для подачи инжекционной композиции. Это достигается способом, аналогичным вышеописанному способу, относящемуся к двум главным фильтрам инжекционной композиции.

Кроме того, как и в случае с описанным выше главным фильтром инжекционной композиции, два резервуара соединяют последовательно; при этом резервуар, располагающийся выше по течению, используют для введения озона 104 в инжекционную композицию, в то время как при помощи резервуара, расположенного ниже по течению, удовлетворяют рабочие потребности устройства в инжекционной композиции.

Подобным же образом в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте объект инжекции обрабатывают озоном 104 перед впрыскиванием. Пузырьки озона 104 пропускают через водяной резервуар, наполненный водой, таким же способом, который описывался выше применительно к инжекционной композиции. В этом случае существует три возможных варианта: объект инжекции пропускают через водяной резервуар; воду, содержащую озон, подают в резервуар, через который пропускают объект инжекции, любым известным из уровня техники способом; либо воду, содержащую озон, распыляют на объект инжекции любым способом, известным из уровня техники.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте любой участок устройства 30, соприкасающийся с объектом инжекции или с инжекционной композицией соответствует стандартам, установленным для пищевого оборудования, известным из уровня техники.

Кроме того, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте рабочую поверхность 66 и головки 34 покрывают съемным защитным кожухом 106, - настолько, чтобы исключить контакт пользователя с форсунками 42 или струей инжекционной композиции.

В предпочтительном (хотя и необязательном) варианте защитный кожух 106 выполняют прозрачным. Кроме того, в предпочтительном (хотя и необязательном) варианте датчики или блокировочные механизмы способны определять каким-либо способом, известным из уровня техники, установлен ли защитный кожух 106, и в случае отсутствия защитного кожуха 106 - блокировать выполнение устройством 30 впрыскивания.

Очевидно, что вышеописанное устройство для впрыскивания может быть выполнено по одному из нескольких предпочтительных вариантов, в зависимости от способа применения устройства. Однако в производстве пищевых продуктов наблюдается потребность в таком устройстве для впрыскивания без использования инжекционных игл (и способе применения такого устройства), которое могло бы быть интегрировано в непрерывную производственную линию. Кроме того, устройство для впрыскивания без использования инжекционных игл согласно изобретению должно также предусматривать наличие признаков, которые обеспечивали бы простоту управления, технического обслуживания и чистки устройства в условиях непрерывного производства. Кроме того, улучшенное устройство для впрыскивания без использования инжекционных игл, выполненное согласно изобретению, сводит к минимуму время простоя оборудования, требуемое для чистки между периодами работы устройства, а также снижает риск потенциального загрязнения объектов инжекции за счет устранения контактов впрыскиваемой жидкости с точками резьбовых соединений головки коллектора.

В свете вышесказанного, на фиг.фиг.8-16 изображен еще один вариант осуществления устройства 130 для впрыскивания без использования инжекционных игл, предусмотренный изобретением. На фиг.8 изображена передняя часть устройства 130 для впрыскивания без использования инжекционных игл, содержащая шкаф 134, вместительный отстойник 136, систему транспортера с непрерывной лентой 138, инжекционные головки 140 и панель управления 142. Кроме того, в состав устройства входят первичный резервуар для жидкости 144, выполненный с возможностью съема и соединенный со шкафом 134. Предполагается, что в дополнительных вариантах устройство 130 для впрыскивания без использования инжекционных игл, выполненное в соответствии с изобретением, содержит защитный кожух, крепящийся к шкафу 134 для защиты оператора от соприкосновения с движущимися деталями или впрыскиваемой струей во время работы устройства.

Как показано на фиг.фиг.8 и 9, шкаф 134, в целом, представляет собой коробчатую конструкцию и имеет переднюю сторону 146, заднюю сторону 148, правый конец 150, левый конец 152, верхнюю сторону 154 и днище 156. Кроме того, в одном из вариантов шкаф 134 снабжают колесиками 158. Шкаф 134 также содержит канал 160, образованный в верхней стороне 154, для сбора излишков жидкости и направления их в отстойник 136. Отстойник 136 представляет собой продолжение шкафа 134, проходящее наружу от правого конца 150 шкафа 134 для сбора излишков впрыскиваемой жидкости.

В отстойнике 136 предусмотрен дренажный канал 162, посредством которого отводят собранную впрыскиваемую жидкость непосредственно назад в первичный резервуар 144 или (в альтернативном случае) - в дренажный трубопровод, который ведет прямо в спускное отверстие в полу. Кроме того, в альтернативном варианте отстойник выполняют съемно-соединенным с правым концом 150 шкафа 134 (это соединение выполняют любым способом, известным специалистам, и таким образом не допускают пролива инжекционной композиции на непредназначенные для этого поверхности или оборудование).

На фиг.10 показана задняя сторона устройства 130 для впрыскивания. Задняя сторона 148 шкафа 134 состоит из больших дверей 164, дверных петель 166, уплотнения и запорного механизма двери 168, главной сетевой розетки 170, нескольких пневматических выпускных отверстий быстрого подключения 172 для подключения внешних пневматических насосов или клапанов и питательного входного отверстия 174, через которое проходит жидкость, перекачиваемая из первичного резервуара жидкости 144 в инжекционные головки 140. Задняя сторона 148 шкафа 134 содержит, кроме того, пневматическое впускное отверстие 175 для подачи сжатого воздуха в шкаф 134. Кроме того, как видно из чертежа, панель управления 142 крепят к задней стороне 148 шкафа 134 с помощью крепежной стойки 177.

Систему транспортера 138, представленную наиболее наглядно на фиг.11, устанавливают в канале 160 для перемещения объектов впрыскивания вдоль устройства 130, от правого конца 150, мимо инжекционной головки 140, к левому концу 152 устройства для впрыскивания 130. В состав системы транспортера 138 входит лента транспортера 176 с несколькими образованными в ней отверстиями 178 (наиболее наглядно показаны на фиг.9) для того, чтобы отводить излишки впрыскиваемой жидкости через ленту транспортера 176 в канал 160. Кроме того, при помощи отверстий 178 обеспечивают введение жидкости в объект инжекции посредством инжекционной головки 140, располагающейся ниже ленты транспортера 176.

Систему транспортера 138 крепят к шкафу 134 с помощью опорной конструкции 180 и приводного механизма 182 (показан на фиг.16). Хотя на фиг.11 изображена система транспортера, установленная в канале 160, система конвейера 138 может быть установлена на верхней стороне шкафа 134 или над ней каким-либо способом, известным специалистам, позволяющим производить перемещение объекта впрыскивания мимо впрыскивающих головок 140. Кроме того, в одном из вариантов систему транспортера 138 снабжают датчиком (например, светочувствительным датчиком) для определения расположения объектов инжекции на ленте транспортера 176. Датчики дистанционно связаны с контроллером или компьютером для определения такого положения объектов, при котором они готовы к впрыскиванию или к разгрузке с ленты транспортера 176.

Инжекционные головки 140 прикрепляют к верхней стороне 154 шкафа 134 с помощью крепежной системы 184. В состав крепежной системы 184 входят крепежная стойка 186 и кронштейн 188, которые обеспечивают подвижную опору для каждой инжекционной головки 140, что позволяет опускать или поднимать инжекционную головку 140 в любое вертикальное положение вдоль крепежной стойки 186, в том числе - ниже ленты транспортера 176. Предпочтительно инжекционные головки располагаются не дальше, чем в двух дюймах от объекта инжекции; однако допускается любая высота впрыскивания.

Крепежная система 184 также делает возможным вращение каждой из инжекционных головок 140 вокруг ее центральной оси 190, что позволяет изменять угол впрыскивания. Кроме того, крепежную систему 184 снабжают установочными винтами 192 или каким-либо иным механизмом регулирования, предназначенным для дополнительного поднятия инжекционной головки 140.

В альтернативном варианте инжекционные головки 140 крепят к шкафу 134 в любом месте или любым способом, позволяющим перемещение каждой из инжекционных головок 140 по трем осям прямоугольной системы координат, включая автоматические электронные крепежные системы, управляемые посредством дистанционного контроллера или компьютера. Кроме того, хотя на чертеже показаны две инжекционные головки 140, предполагается, что для конкретного применения может потребоваться одна инжекционная головка 140 или более двух инжекционных головок 140.

На фиг.12 и 13 представлено подробное изображение инжекционной головки 140. В состав инжекционной головки 140 входят: полый трубчатый элемент 194, несколько впрыскивающих форсунок 196 и концевые колпаки 198, 200. Инжекционную головку и связанные с ней компоненты предпочтительно изготавливают из нержавеющей стали; однако инжекционная головка может быть изготовлена из любого материала, который известен специалистам как способный выдерживать высокие давления в системе, требуемые для впрыскивания без применения инжекционных игл.

Как показано на фиг.13, трубчатый элемент 194 имеет цилиндрическую наружную поверхность 202, верхнюю часть, общий вид которой обозначен позицией 204, нижнюю часть, общий вид которой обозначен позицией 206, а также противоположные открытые концы 208 и 210. Открытые концы 208, 210 трубчатого элемента 194 снабжены резьбой 212 для съемного крепления концевых колпаков 198, 200 к трубчатому элементу 194. Кроме того, трубчатый элемент 194 включает отверстия для впрыскивания 214, располагаемые вдоль нижней части 206. При снятии форсунок 196 с трубчатого элемента 194 отверстия для впрыскивания 214 и открытые концы 208, 210 трубчатого элемента 194 в случае необходимости чистки устройства 130 используют как отверстия для чистки. В альтернативном варианте чистку форсунок 196 и инжекционной головки 140 производят без снятия форсунок 196 с коллектора.

Кроме того, трубчатый элемент 194 содержит выпускное отверстие 216, расположенное на его верхней части 204, возле конца 210. Выпускное отверстие 216 используют как предохранительное отверстие для высвобождения воздуха/снятия давления, во избежание скапливания воздуха в инжекционной головке 140 во время работы устройства 130; поэтому выпускное отверстие 216 предпочтительно располагают в наиболее возвышенной точке инжекционной головки 140. К выпускному отверстию 216 прикрепляют гидравлический трубопровод быстрого соединения 218 для выведения воздуха, образующегося в инжекционной головке 140 во время работы устройства.

Как это наиболее наглядно показано на фиг.13, впрыскивающие форсунки 196 крепятся, с возможностью съема, к каждому из отверстий для впрыскивания 214 фиксирующим винтом 197. Хотя на чертеже показано, что форсунки 194 зафиксированы в отверстиях для впрыскивания 214 с помощью фиксирующего винта, в альтернативном варианте форсунки 196 представляют собой неразъемную часть инжекционной головки 140, либо крепятся, с возможностью съема, к отверстиям для впрыскивания 214 любым известным специалистам способом.

Как показано на фиг.12, каждая впрыскивающая форсунка 196 имеет отверстие 220 для подачи впрыскиваемой жидкости к объекту инжекции. Размер отверстия 220 в каждой из впрыскивающих форсунок 196 предпочтительно составляет менее 0,025 дюйма, а в оптимальном варианте равен примерно 0,006 дюйма. Форсунки 196 и фиксирующий винт 197 легко снимаются для чистки или заменяются другими, в зависимости от объекта инжекции и целей впрыскивания. Кроме того, в соответствии с концепцией настоящего изобретения, для специалиста будет очевидно, что размер отверстия 220 впрыскивающих форсунок 196 может превышать 0,025 дюйма, если этого требуют тип и/или толщина объекта впрыскивания.

Форсунки 196 изготавливают из сапфира или какого-либо иного материала, известного специалистам, способного выдерживать впрыскивания под высоким давлением, необходимые для впрыскивания в материалы без применения инжекционных игл.

На фиг.14 изображен погружаемый концевой колпак 198, который используют в качестве съемного уплотнения для открытого конца 208 закрытого трубчатого элемента 194. Концевой колпак 198 имеет загрузочный канал 222, содержащий резьбовой вход 224 и резьбовой выход 226, через которые прежде всего проходит впрыскиваемая жидкость, перекачиваемая к инжекционной головке 140. Размер резьбового входа 224 соответствует питательному гидравлическому соединению. Размер резьбового выхода 226 соответствует размеру открытого конца 208.

Кроме того, концевой колпак 198 включает небольшую камеру 228, просверленную в загрузочном канале 222 возле резьбового выхода 226. Концевой колпак 198 также включает уплотнительное кольцо 230 (изображено на фиг.15), размещаемое в резьбовом выходе 226 для обеспечения герметичности соединения между концом 208 трубчатого элемента 194 и концевым колпаком 198.

Подобным же образом концевой колпак 200, изображенный на фиг.12 и 13, используют в качестве съемного уплотнения для открытого конца 210 закрытого трубчатого элемента 194. Концевой колпак 200 включает резьбовую полость 232, расположенную в центре концевого колпака 200 и имеющую размер, соответствующий размеру конца 210 трубчатого элемента 194. Кроме того, концевой колпак 200 снабжен уплотнительным кольцом 234 для обеспечения герметичного соединения между концом 210 трубчатого элемента 194 и концевым колпаком 200.

Концы 208, 210 трубчатого элемента 194 герметизируют для обеспечения возможности продолжительного производства посредством навинчивания концевых наконечников 198, 200 на трубчатый элемент 194 и их ручного затягивания таким образом, чтобы наружная кромка каждого из концов 208, 210 примыкала к уплотнительным кольцам 230, 234 или соприкасалась с ними, как показано на фиг.13. Соответственно во время продолжительного технологического процесса поступающая жидкость не соприкасается ни с какой резьбой, канавками или коррозионными точками, которые могут присутствовать в каком-либо из концевых колпаков 198, 200 или концов 208, 210, что облегчает чистку устройства.

Кроме того, так как остаточная впрыскиваемая жидкость не задерживается в резьбе и не проходит через нее, снижается опасность загрязнения жидкости. Конфигурация инжекционной головки 140 может также увеличивать период нормальной эксплуатации инжекционной головки 140, так как при соприкосновении с кислой средой (чистящей жидкостью или инжекционной композицией) резьба или канавки легко подвергаются точечной коррозии и ржавчине.

Уплотнительные кольца 230, 234 изготавливают из какого-либо материала, например продающегося под товарным знаком TEFLON компанией DuPont, Inc. или ее лицензиатами, ЭПДМ (этилен-пропилен-диен-мономера), силикона, резины или какого-либо другого материала, подходящего для конкретного применения и известного специалистам как материал, который может быть применен для герметизации концов 208, 210 закрытого трубчатого элемента 194.

На фиг.13 изображен первый фильтр 236. В общем варианте фильтр 236 представляет собой полую трубку, имеющую цилиндрическую наружную поверхность 238 и противоположные концы 240 и 242. Конец 240 открыт для пропускания жидкости, поступающей через загрузочный канал 222 в концевом колпаке 198 непосредственно в фильтр 236, когда он установлен в инжекционной головке 140. Длину и ширину фильтра 236 выбирают такими, чтобы позволить фильтру 236 входить в инжекционную головку 140.

Фильтр 236 включает отверстия 244, образованные в поверхности 238 по длине фильтра 236. Отверстия 244 могут располагаться где угодно относительно продольной оси или окружности фильтра 236. Количество и место расположения отверстий 244 в фильтре 236 зависят от расхода жидкости, требующегося для данного цикла впрыскивания, который, в свою очередь, также определяется количеством используемых впрыскивающих форсунок, типом применяемой впрыскиваемой жидкости, требуемым временем впрыскивания, требуемым давлением впрыскивания или сочетанием вышеуказанных факторов.

Кроме того, в состав фильтра 236 входит уплотнительное кольцо 246, размещаемое возле конца 240 и используемое в качестве съемного уплотнения фильтра 236 относительно загрузочного канала 222, в случае установки фильтра 236 внутри инжекционной головки 140.

Как правило, фильтр 236 устанавливают в инжекционную головку 140, когда концевой колпак 200 уже установлен над открытым концом 210 трубчатого элемента 194. Конец 242 фильтра 236 вставляют в трубчатый элемент 194, располагая таким образом, чтобы он постоянно находился внутри камеры 232 в центре концевого колпака 200, как показано на фиг.13. Когда концевой колпак 198 устанавливают на конце 208 трубчатого элемента 194, конец 240 фильтра 236 постоянно находится в небольшой камере 228 над загрузочным каналом 222. Уплотнительное кольцо 246 в конце 240 фильтра 236 представляет собой безрезьбовое уплотнение для установленного фильтра 236 инжекционной композиции.

В альтернативном варианте фильтр 236 устанавливают в инжекционной головке 140 до того, как концевые колпаки 198, 200 будут надеты на инжекционную головку 140; при этом концевые колпаки 198, 200 размещают на инжекционной головке 140 после того, как внутри установлен фильтр 236.

Посредством фильтра 236 инжекционной композиции предотвращают засорение форсунки, хотя данный фильтр и не соединяют нераздельно с погружаемым концевым колпаком. Также не требуется, чтобы к фильтру 236 была прикреплена рамка со стальной сеткой или каким-либо иным фильтрующим материалом 236. Более того, фильтр 236 является автономным и располагается в инжекционной головке 140, что значительно упрощает процедуру замены фильтра 236 в случае поломки во время непрерывного технологического процесса или во время его чистки. Кроме того, при помощи фильтра 236, благодаря наличию уплотнительного кольца 246, уменьшают опасность загрязнения впрыскиваемой жидкости и устройства 130 для впрыскивания без применения инжекционных игл, за счет исключения контакта жидкости с какими-либо резьбовыми соединениями, находящимися в фильтре 236, концевых колпаках 198, 200 или трубчатом элементе 194. При помощи фильтра 236 также увеличивают период нормальной эксплуатации инжекционной головки 140 и/или концевых колпаков 198, 200, по сравнению с фильтрами других конфигураций, так как обычно резьба или канавки, контактирующие с кислой средой (чистящей жидкостью или инжекционной композицией), легко подвергаются точечной коррозии и ржавчине.

На фиг.13 изображен второй, вспомогательный фильтр 248 устройства 130 для впрыскивания без применения инжекционных игл, являющегося предметом настоящего изобретения. Обычно фильтр 248 представляет собой деталь в форме диска, имеющего переднюю сторону 250 и заднюю сторону 252. Фильтр 248 содержит плоскую наружную кромку 254 и множество отверстий 256, образованных в фильтре 248.

Для установки фильтра 248 в инжекционную головку 140 заднюю сторону 252 фильтра 248 помещают в концевой колпак 198, когда в концевом колпаке 198 отсутствует уплотнительное кольцо 230, таким образом, чтобы загрузочный канал 222 был покрыт фильтром 248. Затем уплотнительное кольцо 230 помещают над дисковым фильтром 248 таким образом, чтобы уплотнительное кольцо 230 зацеплялось за наружную кромку 254 фильтра. После этого концевой колпак 198 навинчивают на конец 208 трубчатого элемента 194, благодаря чему создается безрезьбовое уплотнение для фильтра 248, установленного в инжекционной головке 140. Во время работы устройства впрыскиваемую жидкость пропускают через отверстия 256 в фильтре 248, посредством чего удаляют содержащиеся во впрыскиваемой жидкости макрочастицы.

Предполагается, что инжекционная головка 140 может иметь различные форму и размеры при условии, что на выходе форсунок 196 обеспечивается давление жидкости, достаточное для впрыскивания жидкости в материал без применения инжекционных игл. Так, инжекционная головка 140 может иметь не трубчатую, а круглую или преимущественно цилиндрическую форму с отверстиями, выполненными в любом месте поверхности цилиндра. Кроме того, инжекционная головка 140 может быть снабжена впрыскивающими форсунками, образующими с ней единое целое, вместо трубчатого элемента с отверстиями для съемных форсунок. В этом случае инжекционная головка представляет собой цельную конструкцию, что облегчает ее чистку и монтаж.

Кроме того, в одном из вариантов инжекционная головка 140 снабжена отверстиями 214 и/или форсунками 196, конфигурация которых может быть различной и определяться потребностями конкретного применения устройства. Например, форсунки сосредотачивают в виде круга или прямоугольника, в зависимости от типа объекта впрыскивания.

Изображенный на фиг.16 первичный резервуар 144, как правило, представляет собой прямоугольный контейнер, который имеет четыре стороны 258, открытую верхнюю сторону 260 и днище 262, опирающееся на колесики 264. Днище 262 первичного резервуара для жидкости 144 наклоняют вниз в сторону центра 266 днища 262 таким образом, что центр 266 является самой нижней точкой в днище 262 резервуара 144. Соответственно любые макрочастицы, присутствующие во впрыскиваемой жидкости, скапливаются в центре 266 днища 262. В центре 266 днища 262 резервуара 144 сформировано отверстие для чистки 268. Кроме того, к отверстию для чистки 268 присоединяют очистной клапан 270, предназначенный для облегчения дренажа и чистки резервуара 144.

Отверстие для подачи жидкости 272 выполняют в наклонном днище 262 первичного резервуара для жидкости 144 в точке днища 262, расположенной выше центра 266, для минимизации попадания в систему нежелательных макрочастиц. К отверстию для подачи жидкости 272 крепят пневматический насос для подачи жидкости 274. Посредством пневматического насоса 274 откачивают жидкость из первичного резервуара 144 и перекачивают ее в главный фильтр 276 инжекционной композиции через гидравлический трубопровод 278.

Жидкость, выходящую из главного фильтра инжекционной композиции 276, подают в шкаф 134 через гидравлический трубопровод 280, питая, в конечном итоге, инжекционную головку 140. Главный фильтр 276 инжекционной композиции в различных вариантах прикрепляют к резервуару 144, к шкафу 134, выполняют свободностоящим или устанавливают в устройстве 130 любым способом, известным специалистам. Кроме того, как было указано выше, в отдельном варианте выполняют несколько главных фильтров инжекционной композиции, что делает возможной замену фильтра во время непрерывного технологического процесса с участием устройства 130 для впрыскивания. В целях повышения безопасности пищевых продуктов и предотвращения засорения системы в любых местах гидравлической системы устройства 130 в ином варианте размещают дополнительные фильтры жидкости.

Кроме того, первичный резервуар жидкости 144 снабжают поплавковым клапаном 282, служащим для пополнения объема впрыскиваемой жидкости в резервуаре 144. Поплавковый клапан 282 по одному варианту выполнен с возможностью автоматического открытия для пополнения запасов инжекционной композиции в первичном резервуаре жидкости 144 при помощи какого-либо другого источника инжекционной композиции или вторичного резервуара, когда уровень жидкости в первичном резервуаре жидкости 144 достиг заданного значения. В альтернативном варианте поплавковый клапан 282 объединяют с датчиком уровня, который посредством панели управления 142 выдает показатель о том, что уровень жидкости в первичном резервуаре 144 является низким, что позволяет пополнять запас жидкости дистанционно, через панель управления 142.

Кроме того, хотя как первичный резервуар жидкости 144, так и шкаф 134 изображены имеющими прямоугольную форму, очевидно, что они могут иметь цилиндрическую или какую-либо иную геометрическую форму.

На фиг.16 также изображена задняя сторона 148 шкафа 134, где дверцы 164 показаны открытыми. Как видно на чертеже, посредством гидравлического трубопровода 280 питают два пневматических насоса высокого давления 284, установленных в шкафу 134. В свою очередь, посредством пневматических насосов 284 подают инжекционную композицию в систему коллектора высокого давления 286, которая содержит несколько быстродействующих электромагнитных клапанов 288 с электронным приводом. В системе коллектора 286 располагают также датчик давления 290 для контроля давления на выходе каждого из пневматических насосов 284.

Электромагнитные клапаны 288 используют для регулировки периодичности и продолжительности впрыскиваний, а также для равномерного распределения инжекционной композиции среди инжекционных головок 140. Предполагается, что число пневматических насосов 284 и число электромагнитных клапанов 288 может быть различным и определяется количеством использующихся в устройстве инжекционных головок 140. Кроме того, число используемых в устройстве пневматических насосов также зависит от потребности в обеспечении устойчивой струи жидкости, впрыскиваемой в материал, без перепадов давления или перебоев в подаче жидкости во время впрыска.

На фиг.16 также показано, что регулятор давления воздуха 292 и фильтрующий блок 294 устанавливают в шкафу 134 для регулирования подачи сжатого воздуха, используемого для работы пневматических насосов 284. При помощи регулятора давления 292 регулируют давление воздуха, идущего к пневматическим насосам 284, и, как следствие, давление жидкости на выходе из пневматических насосов 284. Кроме того, при помощи клапанов 293 регулируют поток воздуха, подаваемого к насосам 284. В шкафу 134 также предусматривают второй регулятор давления воздуха 295, предназначенный для регулирования давления воздуха, подаваемого к внешнему насосу 274 или какому-либо дополнительному внешнему оборудованию, нуждающемуся в сжатом воздухе.

Регулятор давления 292 в одном из вариантов обеспечен электронным управлением и связан с датчиком давления 290, что позволяет автоматически регулировать давление впрыскивания с помощью панели управления 142 или активировать сохраненную программу, посредством которой автоматически настраивают регулятор 292 для работы с определенным объектом инжекции или при определенном выходном давлении. Кроме того, регулятор давления воздуха 292 позволяет исправлять как неустойчивость впрыскиваемой струи, так и колебания давления подаваемого сжатого воздуха во время работы устройства. Кроме того, по одному из вариантов изобретения датчик давления 290 и регулятор давления 292 используют для автоматической регулировки давления воздуха. В этом случае требуемое давление воздуха поддерживают и регулируют автоматически с помощью контроллера.

На фиг.16 также изображено, как гидравлические трубопроводы 218, идущие от каждого из выпускных отверстий 216 впрыскивающей головки 140, подводят к шкафу 134. Как видно на чертеже, быстродействующий электромагнитный клапан 296 подключают к каждому трубопроводу 218 для быстрого высвобождения воздуха, скапливающегося в инжекционной головке 140 во время работы устройства. Так как впрыскиваемую жидкость в альтернативном варианте выводят через выпускное отверстие 216, жидкость, выходящую из клапанов 296, направляют в дренажный канал или возвращают в первичный резервуар 144 или какой-либо иной источник инжекционной композиции. Важно, что клапаны 296 располагают не в каждом выпускном отверстии 216, а в шкафу 134 на конце гидравлических трубопроводов 218, благодаря чему уменьшают контакт клапанов с влажной рабочей средой. Кроме того, в одном из вариантов клапаны 296 выполняют автоматическими и программируют на открытие с заранее заданными интервалами для конкретного объекта инжекции, что не требует выполнения каких-либо механических действий оператора и облегчает управление устройством 130 для впрыскивания.

Приводной механизм транспортера 182 располагают в шкафу 134 так же, как все компоненты опорной конструкции транспортера 180, необходимые для использования системы транспортера 138.

На фиг.8 панель управления 142 изображена крепящейся к шкафу 134. Панель управления 142 включает герметичный сенсорный экран 298, который соединяют с программируемым логическим контроллером (ПЛК) 300 в шкафу 134 (показан на фиг.16) для хранения операционной информации и управления ею. Кроме того, на панели управления 142 также предусматривают кнопку 302. Путем поворота кнопки 302 по часовой стрелке устройство включают. Кроме того, кнопку 302 обеспечивают функцией аварийного выключения, и при помощи ее отпускания мгновенно останавливают устройство. По завершении технологического процесса кнопку 302 также отпускают для остановки устройства.

Посредством ПЛК 300 управляют всеми переменными технологическими параметрами, в том числе - полной синхронизацией системы транспортера 138 с впрыскиваниями, производимыми в материал. Это подразумевает автоматическое управление давлением впрыскивания, продолжительностью впрыскивания, длительностью промежутков между впрыскиваниями и периодами впрыскиваний. Кроме того, каждый из клапанов, применяемых в устройстве для впрыскивания 130, выполняют автоматическим, управляемым при помощи ПЛК 300. Переменные параметры, такие как давление воздуха, подаваемого к пневматическим насосам 284, выходное давление насосов 284, направление впрыскиваемой струи, ориентация инжекционных головок 140 или уровень жидкости в резервуаре 144, регулируют и контролируют посредством ПЛК 300, что упрощает как управление устройством, так и интеграцию устройства в непрерывный технологический процесс. Хотя в указанном примере представлен логический программируемый контроллер, подразумевается, что для хранения переменных параметров, относящихся к впрыскиванию и технологическому процессу в целом, и/или управления устройством может быть использовано любое устройство цифрового программного управления.

Очевидно, что настоящее изобретение предусматривает способ использования преимущественно единообразных впрысков под высоким давлением для введения впрыскиваемой жидкости в материал без использования инжекционных игл. Таким образом, повреждение наружных поверхностей объекта инжекции сводят к минимуму. Настоящее изобретение также предусматривает способ доставки впрыскиваемой жидкости к материалу посредством использования преимущественно единообразных впрыскиваний под достаточно высоким давлением для добавления ароматизаторов, красителей, консервантов, связующих веществ, противомикробных растворов и/или смягчения объекта впрыскивания без использования инжекционных игл и с предотвращением существенного повреждения наружных поверхностей объекта впрыскивания.

Соответственно далее представлено описание способа применения устройства 130 для впрыскивания без применения инжекционных игл в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на фиг.8-16. Прежде всего, путем касания задействуют вручную сенсорную панель 298 для извлечения из ПЛК 300 сохраненных значений переменных технологических параметров, соответствующих данному объекту инжекции или данному способу впрыскивания. Заранее запрограммированные технологические параметры включают управление давлением впрыскивания, длительность впрыскиваний, продолжительность промежутков между впрыскиваниями, время впрыскивания, выходное давление пневматических насосов 284, направление впрыскиваемой струи, ориентацию инжекционных головок 140, число объектов инжекции или какие-либо иные параметры, необходимые для выполнения впрыскивания в материал данного типа. Если для конкретного технологического процесса не предусмотрено никакой заранее заданной программы, параметры вводят вручную через сенсорную панель 298, и/или настраивают параметры в течение технологического процесса в соответствии с ожидаемым от устройства способом впрыскивания.

Резервуар 144 наполняют соответствующей жидкостью для впрыскивания. Кроме того, при использовании вторичного резервуара, последний также наполняют жидкостью для впрыскивания. Когда жидкость в первичном резервуаре опускается до некоторого уровня, посредством заранее заданной программы пополняют запас жидкости в первичном резервуаре из вторичного резервуара. Соответственно для поддержания высокого уровня жидкости в первичном резервуаре не требуется вмешательства оператора.

В альтернативном варианте при снижении уровня жидкости в первичном резервуаре 144 на сенсорной панели 298 получают отображение показателя, согласно которому уровень жидкости является низким, что позволяет затем восполнить запас жидкости для впрыскивания автоматически с помощью контроллера. Кроме того, в другом варианте работу устройства 130 для вспрыскивания приостанавливают вручную и вручную наполняют первичный резервуар 144.

Во время работы устройства жидкость для впрыскивания перекачивают из резервуара 144 через загрузочный канал 272 к главному фильтру 276 инжекционной композиции посредством питательного насоса 274. Затем жидкость подают из главного фильтра 276 инжекционной композиции в область низкого давления впрыскивающих пневматических насосов 272, расположенных в шкафу 134. Посредством пневматических насосов 284 перекачивают жидкость к системе впрыскивающего коллектора 286. В это время при помощи датчика 290 измеряют выходное давление жидкости для определения того, достигнуто ли требуемое давления впрыскивания. Если это давление не достигнуто, программа автоматически настраивает давление воздуха, поступающего к насосам 284, с помощью регулятора давления воздуха 292 (в альтернативном варианте регулятор 292 настраивают с помощью сенсорного экрана 298). Жидкость равномерно распределяют среди инжекционных головок 140 посредством впрыскивающего коллектора 286, при помощи которого также направляют жидкость к электромагнитным клапанам высокого давления 288, благодаря чему обеспечивают получение всеми инжекционными головками 140 достаточного и в значительной степени одинакового потока жидкости.

Объекты инжекции располагают на ленте транспортера 176 у конца 150 автоматически либо вручную, либо (в наиболее предпочтительном варианте) автоматически при помощи другой системы транспортера или другого устройства, занятого в технологическом процессе. Объект инжекции перемещают вперед к инжекционным головкам 140, и впрыскивают в него инжекционную композицию в соответствии с требуемыми задачами. Когда объект инжекции оказывается на месте, обеспечивают открытие электромагнитных клапанов 288 в системе коллектора 286, подавая жидкость к объекту инжекции через форсунки 196, расположенные на каждой из инжекционных головок 140. По завершении впрыскивания клапаны 288 закрывают.

Быстродействующие электромагнитные клапаны 296, соединенные с выпускными отверстиями 216, периодически открывают для высвобождения воздуха, скапливающегося в инжекционных головках 140. Если клапаны 296 не программируют на открытие через заданные промежутки времени, электромагнитные клапаны 296 периодически открывают вручную, используя сенсорный экран 298.

Впрыскивание производят при неподвижном положении объектов инжекции, т.е. при остановленной ленте транспортера 176; в альтернативном варианте впрыскивание жидкости в объекты инжекции выполняют, когда лента транспортера 176 движется относительно инжекционных головок 140 (в зависимости от требуемых результатов).

Излишки жидкости для впрыскивания отводят в канал 160, и оттуда - в отстойник 136. Если требуется рециркуляция жидкости для впрыскивания, ее дренируют, подавая из отстойника непосредственно в первичный резервуар 144 или во вспомогательный резервуар. В альтернативном варианте излишки жидкости для впрыскивания направляют по трубам прямо в сточную систему.

После впрыскивания объекты инжекции автоматически разгружают с ленты транспортера 176 для дальнейшей обработки и/или упаковки. В альтернативном варианте разгрузку объектов инжекции осуществляют вручную.