Объемный дозатор для вязких масс

Объемный дозатор для вязких масс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройствам объемного дозирования вязких масс. Основная область применения - пищевая промышленность, а именно дозирующие устройства в автоматах и линиях для производства изделий из теста с начинкой, преимущественно дозирующие устройства для фарша при промышленном изготовлении пельменей. Вместе с тем возможно применение технического решения в устройствах наполнения какой-либо тары массой, характеризующейся вязкими и упругопластичными свойствами.

Уровень техники

Известен автомат для дозирования и наполнения мясом и специями консервных банок (см. авторское свидетельство на изобретение №116408, МПК: В65В 1/38, 1958 г.), содержащий поворотную головку с мерными поршневыми цилиндрами, крышки которых выполнены с отверстиями для выхода воздуха, и колонку для выталкивания и уплотнения мяса. Однако отвод воздуха из мерной камеры и ровная плоская поверхность выталкивающего порцию поршня способствуют повышенной адгезии (прилипанию) к нему мяса. Адгезия ухудшает работу устройства, снижает точность дозирования, особенно при дозировании рубленого мяса или другого фарша, характеризующегося вязкой структурой.

Известно устройство для отсадки заготовок из вязких масс (см. авторское свидетельство №511926, МПК: А21С 3/04, опубл. 30.04.76 г., Бюл. №16), в котором для уменьшения прилипания отсаживаемого теста к поверхности поршневого нагнетателя привод последнего снабжен механизмом принудительного пульсирующего отвода.

Уменьшение прилипания дозируемой массы фарша к поверхности выталкивающего поршня за счет выполнения последнего из антиадгезионного материала, например фторопласта, использовано в автомате для изготовления полуфабрикатов из теста с начинкой по авторскому свидетельству №282212, МПК: А21С 9/06, 28.09.1970 г.

Известен объемный дозатор шприцевого типа (см. авторское свидетельство №501282, МПК: G01F 11/04, 1976 г., Бюл. №4), включающий корпус, подвижно смонтированный в нем шток с поршнем на конце и наконечник с мерной камерой, выполненной с открытым снизу отверстием, через которое осуществляют заполнение мерной камеры, причем отверстие ничем не перекрывается. Дозируемый материал - порошок удерживается за счет сил трения и внутреннего сцепления и принудительно выталкивается из камеры поршнем при нажатии на головку штока. Известный дозатор прост и компактен, кроме того, возможно объединение на ограниченной площади большой группы таких дозаторов для совместной работы. Однако указанная конструкция не предназначена для дозирования материалов, характеризующихся высокими адгезионными свойствами.

За прототип заявляемого устройства выбран объемный дозатор для сыпучих и волокнистых материалов (см. авторское свидетельство на изобретение №1009903, МПК: В65В 1/38, опубл. 07.04.83, Бюл. №13), содержащий карусель со смонтированными на ней мерными камерами и установленные над последними пуансоны с приводом. Карусель вращается, обеспечивая перемещение мерных камер с позиции загрузки к позиции выгрузки. Пуансон в позиции разгрузки под действием приводного механизма осуществляет вертикальное перемещение вниз, выталкивая порцию. Для возвращения в исходное положение каждый пуансон подпружинен пружиной в направлении подъема.

Отделение порции материала и очищение рабочей торцовой поверхности пуансона осуществляют за счет подвижных шиберных заслонок, перекрывающих дно камеры после выталкивания очередной порции, когда рабочая поверхность пуансона расположена на уровне нижнего торца карусели. Однако при использовании устройства для дозирования вязких масс масса будет налипать на поверхность заслонок, при этом механизм подвижных заслонок занимает значительную площадь вокруг мерной камеры. Кроме того, при наличии нескольких мерных камер выталкивание отдозированных порций осуществляется поочередно, что говорит о низкой производительности устройства.

Раскрытие изобретения

Заявляемым изобретением решается проблема адгезии (прилипания) дозируемой массы к рабочему выталкивающему органу устройства.

Поставленная задача решена за счет того, что в объемном дозаторе для вязких масс, содержащем, по меньшей мере, один мерный объем, питатель для его заполнения и пуансон, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в упомянутом мерном объеме, согласно заявляемому изобретению пуансон выполнен со сквозным осевым отверстием и снабжен плунжером, установленным в упомянутом отверстии с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения относительно пуансона, причем в исходном положении плунжер размещен с углублением своего рабочего торца относительно рабочего торца пуансона на фиксированную величину, при этом дозатор снабжен средством перемещения пуансона совместно с неподвижным относительно него плунжером, средством перемещения плунжера относительно пуансона, средством перемещения пуансона независимо от плунжера и средством возврата плунжера в исходное положение.

В отличие от прототипа в заявляемом решении выталкивающий рабочий орган выполнен составным из двух подвижных частей: пуансона и плунжера, причем плунжер в исходном положении установлен с углублением своего рабочего торца относительно рабочего торца пуансона на фиксированную величину. Указанное углубление позволяет получить в выталкивающем рабочем органе полость, являющуюся дополнительной по отношению к мерному объему. Дополнительная полость сообщается с мерным объемом и при заполнении мерного объема, а также в процессе выталкивания отмеренной массы под давлением, оказываемым пуансоном на выталкиваемую массу, заполняется ею. Величина углубления определяет объем дополнительной полости и является постоянной фиксированной величиной для каждого конкретного устройства, и подбирается в зависимости от свойств дозируемой массы.

Оснащение частей рабочего органа, т.е. пуансона и плунжера, средствами совместного и независимого перемещения позволяет осуществить следующую последовательность действий. Сначала совместным перемещением пуансона с неподвижным относительно него плунжером осуществить выталкивание порции массы из мерного объема, при этом дополнительная полость не нарушается и остается заполненной массой до окончания указанного процесса выталкивания. Далее перемещением плунжера относительно пуансона осуществить выталкивание оставшейся массы из дополнительной полости. Истекающая из дополнительной полости масса создает движение вдоль торцовой рабочей поверхности пуансона. Неподвижная вязкая масса характеризуется высокими адгезионными свойствами по отношению к соприкасающейся с ней поверхности рабочего органа. Однако в динамическом состоянии величина адгезии значительно снижается, движущиеся частицы массы «отрывают» прилипшие частицы от торцовой рабочей поверхности пуансона, увлекая их за собой. Пуансон, снабженный средством независимого от плунжера перемещения, свободно отделяется от порции массы и поднимается, при этом плунжер остается неподвижным и придерживает отмеренную порцию, предохраняя ее от увлечения вслед за поднимающимся пуансоном. После отвода пуансона на достаточное расстояние осуществляют резкий отрыв плунжера, имеющего значительно меньшую, чем у пуансона, площадь соприкосновения с отмеренной дозой массы.

Таким образом, вышеперечисленная совокупность существенных признаков обеспечивает получение нового технического результата, а именно: создание движения частиц дозируемой массы в поверхностном слое, соприкасающемся с выталкивающей поверхностью рабочего органа, что способствует снижению адгезионных сил и отделению дозируемой массы от его поверхности.

Из уровня техники известны решения, в которых осуществляют выполнение выталкивающего рабочего органа составным, например в устройствах для придания тестовым заготовкам формы лепешек (см. МПК: А21С 11/02, авторское свидетельство №225118, 1968 г., или авторское свидетельство №1510815, 1987 г.). Однако в указанных решениях выполнением рабочего органа составным обеспечивают только разделение общей площади поверхности рабочего органа, соприкасающейся с вязкой массой, с целью уменьшения действия адгезионных сил за счет уменьшения площади отрыва и поочередного воздействия составных частей рабочего органа на формуемую массу. В заявляемом же решении предложен совершенно новый подход к решению проблемы адгезии. За счет определенной взаимной установки составных частей выталкивающего органа и возможности их определенного взаимного перемещения создают в поверхностных слоях отмеренной дозы движение, которое и способствует снижению адгезии и отрыву массы от пуансона.

Кроме того, заявляемый объемный дозатор предусматривает возможность одновременного размещения и объединения множества мерных объемов для осуществления одновременного дозирования. Это обеспечивается за счет компактного размещения подвижных конструктивных элементов с ориентацией относительно оси мерного объема и его выталкивающего рабочего органа, а также за счет того, что для каждого мерного объема предусмотрен свой выталкивающий орган, оснащенный средствами перемещения, которые могут быть задействованы на единый привод. Это обстоятельство позволяет значительно повысить производительность дозатора и расширяет возможности его использования по отношению к прототипу. Например, позволяет использовать заявляемый дозатор при производстве пельменей или других изделий из теста с начинкой способом одновременного изготовления партии изделий.

Наличие иного, чем в известных решениях, технического результата позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «изобретательский уровень».

В конкретном случае исполнения средство перемещения пуансона совместно с неподвижным относительно него плунжером может быть выполнено в виде толкателя со сквозным отверстием (в виде втулки), установленного таким образом, что сквозное отверстие толкателя соосно с осевым отверстием пуансона. Толкатель смонтирован подпружиненным к траверсе, установленной в направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси, являющейся осью сквозного отверстия толкателя и осью пуансона. Средство перемещения плунжера относительно пуансона выполнено в виде пропущенного через отверстие толкателя штока с диаметром, соответствующим диаметру выходной части плунжера, и жестко закрепленного соосно отверстию толкателя на упомянутой траверсе с размещением своей торцовой толкающей поверхности на уровне торцовой толкающей поверхности толкателя. Такое решение является более технологичным и компактным. Средство перемещения пуансона независимо от плунжера выполнено в виде качающегося рычага, взаимодействующего с наружным ответным элементом пуансона. Для обеспечения возврата в исходное положение плунжер подпружинен относительно пуансона пружиной сжатия.

Мерный объем выполнен в виде внутреннего объема смонтированной в сквозном отверстии плиты гильзы, ограниченного с одной стороны рабочими торцовыми поверхностями плунжера и пуансона, при этом гильза выполнена с длиной, превышающей толщину плиты, и установлена в упомянутом отверстии с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Выдвигающаяся гильза обеспечивает направленную подачу отмеренной порции массы к месту выгрузки, предотвращая растекание и разбрызгивание массы. Использование направляющей выдвигающейся гильзы позволяет значительно повысить точность позиционирования выталкиваемой порции массы.

Предпочтительным является горизонтальное расположение плиты и вертикальное расположение гильзы с пуансоном и плунжером в ее сквозном отверстии.

С целью повышения производительности путем осуществления одновременного многомерного дозирования в плите может быть выполнено множество сквозных отверстий, в каждом из которых установлена подвижная гильза с пуансоном и плунжером. Средства перемещения одноименных элементов в этом случае выполняют с возможностью синхронизации их работы.

Целесообразно расположить указанные сквозные отверстия в шахматном порядке.

Предпочтительным решением питателя для зарядки мерного объема является выполнение его в виде подвижной емкости с нагнетающим механизмом, имеющей возможность периодического совмещения отверстия выходного патрубка с отверстием мерного объема. Дозируемая масса при этом подается под давлением из емкости в мерный объем. Такое решение позволяет также осуществлять одновременное заполнение нескольких мерных объемов, например, через перфорированную кондукторную плиту.

Пуансон, свободно установленный в гильзе, снабжают упором, ограничивающим его подъем в гильзе под давлением заполняющей объем массы. Установкой упора можно регулировать величину мерного объема.

Для снятия остаточного давления массы после завершения заполнения мерного объема и предотвращения ее выброса из мерного объема под действием этого давления упомянутый упор выполняют подвижным. За счет отвода упора после заполнения объема при кратковременном перекрывании отверстия пуансон получает свободу перемещения и приподнимается под действием остаточного давления массы.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображен фрагмент объемного дозатора (с частичным продольным разрезом), на котором представлены гильза, образующая мерный объем, с установленными в нем пуансоном с плунжером и схематично средства совместного и независимого их перемещения;

на фиг.2 показано исходное положение гильзы, пуансона и плунжера;

на фиг.3 - то же, при заполнении мерного объема дозируемой массой;

на фиг.4 поэтапно проиллюстрирован процесс выталкивания отмеренной порции.

Осуществление изобретения

Объемный дозатор для вязких масс содержит (см. фиг.1) горизонтальную плиту 1 с вертикальным сквозным отверстием 2, в котором установлена гильза 3, снабженная средством вертикального возвратно-поступательного перемещения. Для обеспечения возможности указанного перемещения высота (она же длина) гильзы 3 выполнена значительно превышающей толщину плиты 1.

Пуансон 4 установлен с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения в объеме гильзы 3 и выполнен с осевым сквозным отверстием 5, в котором размещен плунжер 6. В исходном положении плунжер 6 установлен с углублением своего рабочего торца относительно рабочего торца пуансона 4 на фиксированную, подобранную в зависимости от свойств дозируемого материала величину, при этом упомянутое углубление создает дополнительную полость 7. Это исходное положение плунжера 6 является его крайним верхним положением относительно пуансона 4 и обеспечивается конструктивно за счет упора верхней планки 8 плунжера в крышку N пуансона. Вместе с тем плунжер 6 подпружинен относительно пуансона 4 в направлении подъема пружиной сжатия 9.

Над пуансоном 4 соосно ему установлен толкатель 10, имеющий форму втулки, подпружиненный пружиной 11 к траверсе 12. Траверса 12 смонтирована в направляющих 13 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси сквозного отверстия d толкателя 10 и оси пуансона 4. Через отверстие d толкателя 10 пропущен шток 14, который жестко закреплен соосно упомянутому отверстию толкателя 10 на подвижной траверсе 12. Диаметр штока 14 соразмерен диаметру выходной части плунжера 6 и соразмерен диаметру сквозного отверстия n в крышке N, через которое осуществляется взаимодействие торца штока 14 и верхнего торца плунжера 6 (см. фиг.1). Толкатель 10 и шток 14 образуют внешний толкатель (далее - Твн), воздействующий на выталкивающий рабочий орган, т.е. на пуансон 4 и установленный в нем плунжер 6.

Пуансон 4 снабжен наружным выступом 15, взаимодействующим с качающимся рычагом 16, предназначенным для подъема пуансона 4. Тяги траверсы 12 и качающийся рычаг 16 связаны с кулачковым механизмом привода дозатора (на чертеже не показано), задающим последовательность перемещений составляющих элементов выталкивающего рабочего органа. С этим приводом также связано средство перемещения гильзы 3. Привод дозатора может быть реализован любыми известными из уровня техники способами.

Для заправки мерного объема дозатор содержит питатель 17, включающий емкость с фаршем и механизм нагнетания (на чертеже не показано), перфорированную кондукторную плиту Q и подвижную каретку (на чертеже не показана), на которой все установлено.

В исходном положении, когда мерный объем пуст (см. фиг.2), нижний торец гильзы и рабочий торец пуансона размещены на уровне нижней поверхности 18 плиты 1. Торцевые толкающие поверхности толкателя 10 и штока 14 также расположены на одном уровне.

Устройство работает следующим образом.

Осуществляют заполнение дозирующего объема фаршем (см. фиг.3), для чего совмещают отверстия перфорированной кондукторной плиты Q и выходного патрубка 17' питателя 17 с отверстием мерного объема 19. Пуансон 4 с неподвижным относительно него плунжером 6 под давлением фарша, заполняющего объем, поднимается вверх до упора 20, ограничивающего его перемещение и установленного на заданном расстоянии, определяющем величину мерного объема. Переустановкой ограничивающего упора 20 можно регулировать величину мерного объема 19.

Осуществляют одновременное синхронное перемещение гильзы 3 с неподвижным относительно нее пуансоном 4 и плунжером 6 вертикально вниз к тестовому листу 21 (см. фиг.4), при этом плунжер 6 также неподвижен относительно пуансона 4, порция фарша перемещается к тестовому листу 21 в организованном ранее объеме (мерный объем + дополнительная полость 7) без изменений. Гильза 3 останавливается, не доходя до тестового листа - крайнее нижнее положение гильзы (см. фиг.4а).

Опускают траверсу 12 с толкателем 10 и штоком 14. При этом гильза с пуансоном и плунжером находятся в режиме ожидания. Воздействуют толкателем 10 (шток 14 неподвижен относительно толкателя) на крышку N пуансона 4, осуществляя дальнейшее его перемещение вместе с плунжером 6 вниз, при этом гильза 3 неподвижна, плунжер 6 также неподвижен относительно пуансона 4. В момент касания столбиком фарша тестового листа 21 (см. фиг.4б) гильза 3 начинает подъем, а пуансон 4 вместе с плунжером 6 продолжает движение вниз, выталкивая порцию фарша из объема гильзы 3 и уплотняя ее (фиг.4в).

Дальнейшее перемещение пуансона 4 ограничено, поскольку толкатель 10 соприкасается с крышкой N пуансона 4, однако траверса 12 продолжает движение вниз, сжимая пружину 11 и выдвигая шток 14. Торец штока 14 воздействует на планку 8 на торце плунжера 6, перемещая плунжер 6 вниз относительно пуансона 4 и выталкивая оставшуюся часть фарша из дополнительной полости 7 (см. фиг.4г). Одновременно рычаг 16 входит в зацепление с выступом 15, начиная подъем пуансона 4, а плунжер 6, вытесняя фаршевую массу из дополнительной полости 7, создает перемещение массы вдоль торцовой поверхности пуансона 4, отрывающее прилипшую массу от этой поверхности. Очищенный пуансон 4 продолжает подъем, при этом плунжер 6 какое-то время остается неподвижным, придерживая порцию фарша (см. фиг.4д).

Взаимодействие торцовой поверхности плунжера 6 с массой фарша непродолжительно, а площадь соприкасающейся с массой поверхности значительно меньше общей площади поверхности выталкивающего рабочего органа, что значительно снижает силы притяжения. После отвода пуансона 4 на достаточное расстояние, гарантирующее надежный отрыв последнего от массы, осуществляют резкий отрыв плунжера 6 под действием упругих сил пружины 9 сжатия и его подъем в исходное положение (см. фиг.4е).

1. Объемный дозатор для вязких масс, содержащий, по меньшей мере, один мерный объем, питатель для его заполнения, пуансон, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в упомянутом мерном объеме, отличающийся тем, что пуансон выполнен со сквозным осевым отверстием и снабжен плунжером, установленным в упомянутом отверстии с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения относительно пуансона, причем в исходном положении плунжер размещен с углублением своего рабочего торца относительно рабочего торца пуансона на фиксированную величину, при этом дозатор снабжен средством перемещения пуансона совместно с неподвижным относительно него плунжером, средством перемещения плунжера относительно пуансона, средством перемещения пуансона независимо от плунжера и средством возврата плунжера в исходное положение.

2. Дозатор по п.1, отличающийся тем, что средство перемещения пуансона совместно с неподвижным относительно него плунжером выполнено в виде подпружиненного к траверсе толкателя со сквозным, соосным осевому отверстию пуансона, отверстием, смонтированного в направляющих с возможностью перемещения вдоль оси пуансона, средство перемещения плунжера относительно пуансона выполнено в виде пропущенного через отверстие толкателя и жестко закрепленного на траверсе штока, выполненного с возможностью воздействия своим торцом на торец плунжера, средство перемещения пуансона независимо от плунжера выполнено в виде качающегося рычага, взаимодействующего с наружным ответным элементом пуансона, а средство возврата плунжера выполнено в виде пружины сжатия.

3. Дозатор по п.1, отличающийся тем, что мерный объем выполнен в виде внутреннего объема смонтированной в сквозном отверстии плиты гильзы, ограниченного с одной стороны рабочими торцовыми поверхностями плунжера и пуансона, при этом гильза выполнена с длиной, превышающей толщину плиты и установлена в упомянутом отверстии с возможностью возвратно-поступательного перемещения.

4. Дозатор по п.3, отличающийся тем, что плита установлена горизонтально, при этом гильза с пуансоном и плунжером смонтированы в сквозном вертикальном отверстии плиты.

5. Дозатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что питатель выполнен в виде подвижной емкости с нагнетающим механизмом, имеющей возможность периодического совмещения отверстия выходного патрубка с отверстием мерного объема.

6. Дозатор по п.5, отличающийся тем, что пуансон снабжен упором, ограничивающим его подъем в гильзе под давлением заполняющей объем массы.

7. Дозатор по п.6, отличающийся тем, что упор выполнен подвижным.

8. Дозатор по п.3 или 4, отличающийся тем, что в плите выполнено множество сквозных отверстий, в каждом из которых установлена подвижная гильза с пуансоном и плунжером, при этом средства перемещения одноименных элементов выполнены с возможностью синхронизации их работы.

9. Дозатор по п.8, отличающийся тем, что сквозные отверстия расположены в шахматном порядке.