|
Правила деления
Summary:
Дозатор является основным узлом в упаковочной машине и, как правило, ее главным «проблемным местом». Как правильно выбрать дозатор в соответствии с тем или иным типом продукта?
Дозатор является основным узлом в упаковочной машине и, как правило, ее главным «проблемным местом». Как правильно выбрать дозатор в соответствии с тем или иным типом продукта? Об этом – в цикле статей, который мы открываем сегодня.
Целью процесса упаковывания является получение единичного объекта – упаковки (пачки, бутылки и т. п.), в которой размещена предварительно отмеренная часть продукции ‑ доза. Дозирование – процесс измерения дозы. Проблема состоит в том, что нужно непрерывный поток продукта дискретизировать, т. е. разделить на части, если это сплошная среда (жидкие, полужидкие, сыпучие продукты и мелкоштучные изделия), либо отделить единичное изделие от хаотической массы, если среда дискретная (например, конфеты и хлебобулочные изделия). Делать это нужно быстро, чтобы не останавливать производство, и точно, т. к. существуют достаточно жесткие нормы точности, установленные российскими и международными стандартами, за соблюдением которых следят соответствующие органы.
Виды дозаторов и фасуемых продуктов в общем виде представлены в таблице 1.
Таблица 1
|
Продукты
|
Жидкие (напитки), полужидкие (майонез)
|
Сыпучие (мука, крупы)
|
Мелкоштучные (вермишель, драже, сушки)
|
Штучные (конфеты, брикеты, хлебобулочные изделия)
|
|
Сплошные среды
|
Дискретные среды
|
|
Дозаторы
|
Объемные,
шнековые,
поршневые,
мерные сосуды,
мерные уровни
|
Весовые,
пружинные,
рычажные,
электромеханические
|
Питатели штучных изделий:
шаговые,
конвейерные,
гравитационные,
кассетные,
роторные
|
|
|
|
|
|
|
|
Конечно, при подборе дозатора необходимо учитывать все особенности продукта, определяющиеся как его физическим состоянием, так и характером.
Физическое состояние продукта бывает следующим: подвижная жидкость, вязкая жидкость, смесь жидкости и газа, смесь жидкости и твердых тел, порошок, гранулы и т. д. Необходимо также учитывать, что в некоторых случаях физическое состояние продукта меняется под воздействием окружающей среды.
Характер продукта обычно остается постоянным, но его влияние на выбор дозатора не менее велико. По характеру продукты бывают: хрупкими, абразивными, летучими, впитывающими запахи, липкими, гигроскопичными и т. д. Вопросы подбора дозатора для каждого конкретного продукта будут затронуты в следующих статьях.
А сейчас рассмотрим несколько типов дозаторов.
Объемные дозаторы, как видно из таблицы 1, используются для дозирования как жидких, так и сыпучих продуктов.
Для сыпучих несвободно текущих и пылящих продуктов (например, влажного сахарного песка, специй, муки) используются шнековые дозаторы (рисунок 1). Продукт засыпается в воронку сверху непрерывным потоком, а высыпается вниз уже в виде дозы. Доза, отмеряемая шнековыми дозаторами, определяется либо по времени работы шнека, либо по количеству его оборотов. Точность дозирования зависит от механизма запуска и остановки шнека.
Для сыпучих свободно текущих и не пылящих продуктов равномерной плотности применяются мерные стаканчики, расположенные на вращающейся платформе. Продукт засыпается в них сверху, при вращении его уровень сглаживается специальными щетками, а затем доза высыпается в пакет. У стаканчика либо нет дна (в этом случае он разгружается через отверстие в платформе), либо он оборудован специальной крышкой, которая открывается над пакетом.
Система мерного уровня, как правило, применяется при розливе жидкостей, где точный объем не так важен, как товарный вид тары с продуктом.
Для получения точного объема используются поршневые дозаторы и те же мерные стаканчики. Схема поршневого дозатора представлена на рисунке 2. Работает он следующим образом: поршень отходит назад, продукт заполняет цилиндр, клапан «перебрасывается», закрывая выход из бака и открывая выход в упаковку, поршень идет вперед, и происходит дозирование (рисунок 3), затем цикл повторяется.
Весовой дозатор представляет собой ковш (бункер), который открывается, как только наберется необходимый вес. Подача продукта в бункер при этом прекращается. Для того чтобы процесс дозирования не прерывался, на автомат устанавливаются несколько бункеров, которые открываются по очереди. Основная проблема весового дозирования состоит в том, что продукт присутствует в промежутке между питателем и весами в тот момент, когда заданная масса уже загружена в дозировочный бункер. Чтобы решить эту проблему, применяются промежуточные лотки для сыпучих продуктов и многопозиционные (мультиголовочные) дозаторы для мелкоштучных изделий.
Принцип работы многопозиционного дозатора следующий: конвейер подает продукт на распределительный стол, с него продукт загружается в приемные бункеры, из приемных бункеров мелкими порциями продукт попадает в весовые бункеры. Вычислительная система выборочно суммирует порции и, получив необходимый вес, открывает соответствующие бункеры. Например, нужно получить 200 г.: бункер № 1 – 70 г, № 2 – 40 г, № 3 – 80 г, № 4 – 125 г, № 5 – 10 г и т. д. Значит, откроются бункеры 1, 2, 3, 5.
По способу измерения веса весовые дозаторы делятся на пружинные, рычажные и электромеханические.
В пружинных устройствах в качестве весоизмерителя применяются различные пружины – плоская, кольцевая, винтовая, торсионная и др. Обычно эти устройства используются в качестве чувствительных элементов электромеханических весов.
В рычажных устройствах, соответственно, применяются рычаги, коромысла, квадранты и др.
Электромеханические дозаторы преобразуют механическое воздействие веса объекта на чувствительный элемент измерительного преобразователя в электрический сигнал, пропорциональный весу.
Электромеханические дозаторы бывают тензометрические, частотно-импульсные и магнитоэлектрические.
Последние используются достаточно редко, т. к. они, хотя и обладают хорошими метрологическими свойствами, но весьма чувствительны к вибрации. В них масса измеряемого объекта компенсируется магнитоэлектрической силой системы автоматического уравновешивания.
Частотно-импульсные преобразователи также используются нечасто из-за чувствительности к ударным нагрузкам и значительной нелинейности, хотя обладают хорошей температурной стабильностью, чувствительностью и частотным выходным сигналом. Они содержат вибростержневой датчик силы с частотно-импульсным выходом.
Наиболее широко применяются тензометрические преобразователи. В них используются тензорезисторы – чувствительные элементы, у которых под воздействием приложенной силы изменяется сопротивление. Они обладают высокой чувствительностью, стойкостью к ударным нагрузкам и малой нелинейностью. Однако их свойства достаточно сильно зависят от температуры, поэтому приходится использовать совместно с тензорезисторами специальные терморезисторы для компенсации влияния температуры.
Питатели штучных изделий предназначены для отделения изделия от хаотической массы, его ориентирования и группирования изделий. Шаговые и конвейерные питатели применяются при упаковке изделий в виде прямоугольного параллелепипеда (плитки, брикеты, куски сахара). Шаговые ‑ для крупногабаритных изделий, конвейерные ‑ для небольших. Гравитационные питатели используются для подачи на завертывание плоских и круглых или прямоугольных изделий, например, таблеток и крекеров. Кассетные питатели предназначены для формирования пачек и стопок из прямоугольных изделий типа печенья и вафель. Роторные питатели подают на высокопроизводительные заверточные машины мелкие изделия сложной формы, например, конфеты, причем как прямоугольного, так и овального сечения.
В общем виде проблему выбора дозатора можно решить следующим образом: для сплошных сред – объемные и весовые, для дискретных ‑ весовые и штучные питатели. Конечно, разновидностей конструкций дозаторов внутри каждого типа больше, чем может вместить одна статья, даже если их просто перечислить с кратким описанием, поэтому в следующих статьях будут рассмотрены отдельно типы дозаторов с более подробным описанием их разновидностей.
Дмитрий Ларионов
Андрей Брысин
ПОДПИСИ К РИСУНКАМ:
Рисунок 1. Шнековый дозатор. 1 ‑ шнек, 2 – воронка, 3 – мешалка.
Рисунок 2. Поршневой дозатор. 1 – поршень, 2 – клапан.
2003 #5
|
