Мульти-голова, схема дозатора

Существует легенда, что якобы пришел когда-то к изобретателю Т. Эдисону некий молодой человек и предложил общими усилиями изобрести универсальный растворитель. — И что же он будет растворять? — поинтересовался великий изобретатель. На что последовал ответ: «Все». — Ну, и в чем же Вы будете его хранить?» Анекдот вспомнился «наоборот». Универсального дозатора не существует и быть в природе не может. Хотя в начале 1990-х некоторые отечественные производители фасовочной техники, которые тогда только начинали свою деятельность, утверждали, правда, не об универсальности, а о достаточно широкой применимости своих дозаторов того или иного типа. Опыт пришел и к производителям, и к потребителям оборудования. Сейчас и те, и другие, при заключении договора на поставку, стремятся определить наиболее приемлемый дозатор для фасуемого продукта.

Невозможность универсальности дозатора заложена в первоначальном классификационном делении этих устройств. Они делятся на дозаторы непрерывного действия и дозаторы дискретного действия. Первые выдают получаемый продукт непрерывным стабильным по параметрам потоком. Вторые — отдельные дозы по заданному параметру (чаще, объему или массе). Сами продукты делятся на непрерывные и дискретные. К непрерывным продуктам следует отнести жидкости, пастообразные продукты, а также большинство сыпучих, особенно порошкообразных продуктов. К дискретным продуктам относятся штучные, включая мелкоштучные, продукты. Дальнейшее деление дозаторов дискретного типа, кроме отношения к продукту, проводится по параметру величины дозы. Обо всех дозаторах даже дискретного действия поговорить не удастся.

Ограничимся рассказом об основных дозаторах, применяемых на оборудовании для фасования продуктов в пакеты из гибких термосвариваемых материалов, в бумажные пакеты и картонные пачки. Сразу отметим, что данная работа не претендует на всеобъемлющие и очень глубокие исследования. Роль этой статьи — донести до начинающих специалистов некоторые конструктивные особенности дозаторов разных типов, а заодно попытаться разобраться с терминологией, относящейся к дозаторам. Здесь, как, впрочем, во всем упаковывании и фасовании, в России нет установившейся терминологии.

Вот и сразу терминологическая неувязка: правильнее их надо бы называть массовыми дозаторами. Эти устройства отмеривают дозу продукта по заданной массе. Есть такое официальное понятие: дозирование по массе. Но в более широкой области прилагательное массовый (-ое, -ая) принято относить к тому, что предназначено для широких масс населения или осуществляется массами: массовая культура, массовой героизм и т. д. Видимо, поэтому за ними более закрепилось название: весовые дозаторы.

В 1972 году японская фирма Ishida впервые продемонстрировала весовой дозатор, называемый ныне комбинационным или мультиголовочным. Отметим, что на наш взгляд, оба этих названия вполне обоснованы. Судя по некоторым данным, Ishida остается лидером по выпуску таких дозаторов. Но вообще-то сейчас эти дозаторы выпускаются многими компаниями в мире. В СССР попытка выпустить такой дозатор относится к концу 1980-х годов. Во всяком случае, в декабре 1988 года в Москве на выставке «Оборонные отрасли — народному хозяйству» киевское ПО «Веда» представило опытный образец такого дозатора. О дальнейшей судьбе киевского дозатора нам ничего не известно, а в 2001 году отечественный дозатор этого типа был изготовлен компанией «Сигнал Пак» (Москва — Екатеринбург). Автоматы от «Сигнал Пака» с комбинационными дозаторами собственного производства — постоянные экспонаты московских упаковочных выставок этого века. Совсем недавно комбинационные дозаторы стало выпускать и оснащать ими свои фасовочные автоматы ПО «Термопак» (Москва). Есть еще одно предприятие в России, которое предлагает комбинационные дозаторы. Но там какая-то не совсем ясная история с конструкторской документацией, поэтому называть предприятие не будем. Остальные производители фасовочно-упаковочного оборудования в России используют комбинационные дозаторы иностранного производства. Дозатор представляет собой ряд пар емкостей (числом от 8 до 24), одна емкость из пары выше другой, расположенных в большинстве случаев по кругу. Емкости внизу снабжены заслонками. Принцип действия дозатора показан на рис. 1.

Мульти-голова, схема дозатора

Рисунок 1. Принцип работы комбинационного дозатора. 1 — воронка загрузочная; 2 — устройство распределительное; 3 — емкости промежуточные (складские); 4 — емкости весоизмерительные; 5 и 6 — заслонки; 7 — воронка отвода дозы; 8 — продуктовод

Продукт через загрузочную воронку 1 (загрузочного бункера у этих дозаторов обычно не бывает) и с помощью распределительного устройства 2 равномерно распределяется по верхним емкостям, обычно именуемым промежуточными или складскими 3. Из этих емкостей он попадает в расположенные под ними весоизмерительные емкости 4. Весоизмерительные емкости устроены таким образом, что в каждой из них находится примерно треть или четверть массы требуемой дозы продукта. Масса продукта в каждой емкости постоянно контролируется весоизмерителями.

Сведения о массе продукта в каждой емкости 4 поступают на компьютер, который и решает комбинацией (суммированием) продукта в каких именно трех или четырех емкостях можно получить наиболее точную заданную дозу. В выбранных весовых емкостях открываются заслонки 6, и продукт через воронку 7 поступает в продуктовод 8 упаковочной части автомата. В складских емкостях, расположенных над освободившимися весовыми емкостями, открываются заслонки 5, и продукт заполняет весоизмерительные емкости, только что задействованные для получения дозы. В освободившиеся при этом складские емкости с помощью распределительного устройства 2 (самотеком, а иногда при помощи вибрирующего лотка) поступает продукт, заполняя их. Сравнительно недавно (не всегда, добавим, не для всех продуктов) к комбинационному дозатору стала добавляться еще одна опция: лоток для сброса продукта из весоизмерительной емкости. Если в какой-то этой емкости продукт из-за неудачно сложившейся массы в течение определенного числа циклов оказывается невостребованным, то, согласно программе, он сбрасывается из нее. Тем самым исключается возможное слипание продукта и простой емкости при работе дозатора.

Открытие и закрытие заслонок раньше чаще осуществлялось пневмоцилиндрами. Современная тенденция развития приведения в движение заслонок заключается в применении для этой цели электроэнергии (сервоприводов, электромагнитов и т. п.). Что, в общем, оправданно. Если привод упаковочной части автомата, на котором установлен дозатор, электромеханический, то не требуется подвода сжатого воздуха специально для дозатора, а если привод упаковочной части пневматический, то к упаковочной части все равно обязательно подводится электроэнергия, т. к. работа ряда узлов обязательно требует электроэнергии. Да и т.к. комбинационные дозаторы большей частью весьма производительны, то требуют высокопроизводительной упаковочной части фасовочных автоматов. А хорошую производительность, допустим, упаковочных машин вертикально-линейного воротникового типа за счет пневматики вряд ли удастся обеспечить.

Из-за двух конструктивных особенностей этого дозатора он и получил оба своих названия: т. к. весовых емкостей (головок) много, он мультиголовочный, а т. к. требуемая масса дозы достигается за счет наиболее удачной комбинации масс продукта в весоизмерительных емкостях, он комбинационный. Еще раз отметим, что в большинстве конструкций емкости располагаются по кругу, с выгрузкой к его центру. Но бывает, что емкости располагаются в ряд. Первое известное автору такое решение было осуществлено американской компанией Doboy в середине 1980-х годов. Но расположение головок в ряд для большинства автоматов и фасуемых на них продуктов не оправдано: больше 10 головок в ряд не уместишь, иначе один из габаритных размеров неоправданно возрастает, да и проблемы с равномерной подачей продукта в складские емкости и выдачей готовой дозы к месту ее упаковывания тоже растут.

Второй раз комбинационный дозатор с размещением головок в линию удалось увидеть летом 2004 года на выставке «Росупак». Тогда американская компания ECI показала дозатор компании Ishida-Europe (Великобритания), у которого было линейное построение. Данный дозатор способен с очень высокой точностью обеспечивать до 70 доз в минуту на очень трудных с точки зрения отмера дозы продуктах. Таких как куски мяса и рыбы неправильной формы и неодинакового веса, овощи, в том числе замороженные, и т. п. В новом дозаторе для обеспечения достаточно высокой производительности и исключения прилипания кусков дозируемого продукта применено много конструкционных новинок. И в свете этих новинок линейное расположение емкостей вполне оправдано.

Понятно, что чем больше пар емкостей установлено на дозаторе, тем получаемая доза точнее, а производительность выше. Но при этом увеличивается стоимость дозатора, его габариты и энергопотребление. Комбинационный дозатор наиболее универсален, он пригоден для практически всех сыпучих и мелкоштучных продуктов, кроме порошкообразных и особенно при этом пылящих продуктов. Однако, из-за его дороговизны (комбинационный дозатор самый дорогой из всех существующих ныне видов и типов дозаторов), применение его наиболее эффективно при фасовании мелкоштучных и мелкокусковых продуктов, особенно если массы отдельных штук или кусков продукта велики, да к тому же значительно отличаются друг от друга. Такие продукты как: пряники, пельмени и особенно замороженные и сушеные фрукты лучше всего фасовать с помощью именно этого дозатора. Для многих же других продуктов требуемую точность дозы можно получить на дозаторах других типов, в частности на весовых линейных.

Совсем недавно, благодаря патенту на полезную модель, принадлежащему компании «Таурас-Феникс» (Санкт-Пете6рбург), узнал еще об одной применимости комбинационных дозаторов. Если головки, расположенные вкруговую, разделить на сектора, оставив в каждом по несколько бункеров, а в каждый сектор подавать свой продукт, то на одном дозаторе можно дозировать многокомпонентные смеси. Естественно, переналадив управление дозатором. В свете применимости к продуктам комбинационных дозаторов стоит коснуться дозаторов отечественных производителей. Оба названных наших производителя прекрасно чувствуют, кому в России и «ближних» странах больше всего потребуется фасовочный автомат, снабженный их дозатором. Прежде всего, мелкому и среднему производителю пищевой продукции. Крупнейшие, добавим, богатые предприятия купят и автомат с импортным дозатором.

Автомат с комбинационным дозатором от «Термопака» (Москва), обеспечивающий, согласно проспекту, производительность, 45-50 упаковок в минуту, которая пусть и будет на реальном продукте несколько ниже, но вполне подойдет для большинства небольших производителей пельменей, пряников, печенья, которых сейчас много в провинции России. Опять же универсальность по продукту дозатора позволит фасовать небольшими партиями различные продукты, конечно, в пределах разумного по массе дозы и свойствам продукта. Автоматы с комбинационными дозаторами, производимые компанией «Сигнал Пак» (Екатеринбург —Москва), производительнее и добавим, дороже. На одной из выставок я видел, как на реальном продукте получали около 140 пакетов в минуту, пусть и небольшой по массе дозы. Совсем мелкому производителю их автоматы вряд ли «приглянутся», а вот производителя покрупнее они должны заинтересовать. Кроме прочего, очень нравится тенденция разработок последних лет «Сигнал Пака»: уменьшать высоту воротниковых автоматов с комбинационными дозаторами. Это опять же в интересах небольших предприятий. Часто стеснены они и площадью, и высотой потолков производственных помещений. Впрочем, автомат с комбинационным дозатором заранее проиграет по занимаемой площади автомату на той же упаковочной части, но с другим дозатором. Комбинационные дозаторы принято устанавливать не непосредственно на упаковочной части, а на специальной площадке, не связанной с остальными частями автомата. Эта площадка обычно массивная, да и нередко снабженная виброизолирующими опорами. Что является благом — вибрация от работы упаковочной части автоматов и другого технологического оборудования, установленного рядом, меньше оказывает отрицательное влияние на работу весоизмерительных элементов дозатора. По-хорошему, любые весовые дозаторы стоило бы устанавливать на таких площадках. Но необходимость такой установки должен определять разработчик под конкретный продукт и условия работы.

В большинстве остальных весовых дозаторов применяется двойное дозирование. Поток продукта делится на два потока и в начале формируется доза заведомо меньшая, чем требуется (грубое или предварительное дозирование), потом величина дозы дополняется до требуемой (тонкое, точное или окончательное дозирование). В литературе можно найти сведения о дозаторе для сыпучих продуктов, где применяется тройное взвешивание: вначале взвешивается грубая доза, по ее результатам отвешивается тонкая доза, затем, когда дозы соединены, производится третье, контрольное взвешивание (рис. 2).

Мульти-голова, схема дозатора

Рисунок 2. Схема весового дозатора с тройным взвешиванием продукта. 1 — устройство, подающее продукт; 2 — грубое взвешивание; 3 — предварительное взвешивание; 4 — тонкое взвешивание; 5 — основные весы

Чаще же обходятся меньшим числом взвешиваний. С помощью объемного или весового дозирования формируется предварительная (меньшая) доза, которая перемещается в весоизмерительную емкость, а потом небольшим потоком производится тонкое дозирование. Когда в весоизмерительной емкости масса достигает величины требуемой дозы, тонкое дозирование прекращается, а доза продукта идет на фасование. На рис. 3, в качестве примера, в общих чертах представлена одна из конструкций весового дозатора с весовым образованием предварительной (грубой) дозы и образованием точной дозы.

Мульти-голова, схема дозатора

Рисунок 3. Схема весового дозатора с весовым формированием грубой дозы. 1 — конвейер подачи продукта; 2 — склиз; 3 — заслонка; 4 — конвейер грубой дозировки; 5 — емкость формирования грубой дозы; 6 — заслонка емкости формирования грубой дозы; 7 — конвейер точного дозирования; 8 — емкость формирования точной дозы; 9 — заслонка конвейера точного дозирования; 10 — заслонка емкости формирования точной дозы

Дозатор, взятый за основу этого рисунка, работал на завернутой карамели. Продукт по конвейеру 1 попадает на склиз 2, поделенный на два неравных по ширине участка перегородкой. Первоначально заслонка лотка 3 находится в таком положении, что весь поток продукта попадает на конвейер 4, а с него в весоизмерительную емкость 5, где формируется грубая (предварительная) доза массой несколько меньшей, чем номинальная масса. Когда весоизмеритель емкости 5 определил эту массу, конвейер 4 останавливается, заслонки 6 емкости формирования грубой дозы открываются, и предварительная доза поступает в весоизмерительную емкость точного дозирования 8. Заслонка 3 меняет положение, и меньший поток продукта по правой части склиза 3 устремляется на конвейер точного дозирования 7, а с него в емкость точного дозирования 8. Когда доза продукта в емкости 8 достигла нужной величины, чтобы не было несанкционированного попадания продукта, заслонка 9, на конвейере точного дозирования опускается, а сам конвейер 7 отключается. Открываются заслонки 10 емкости формирования точной дозы 8, и доза продукта поступает на операции упакования.

Регулирование потоков может осуществляться, например, изменением положения заслонок на трассе движения продукта. Схема работы дозаторов, с формированием доз в двух емкостях хорошо известна, дозаторы, так работающие, давно выпускались, например, весовые дозаторы ДМАК, ДРК разных модификаций производства Опытного завода порционных автоматов (позже —киевское ПО «Веда»). Потом такие дозаторы как-то исчезли, считалась даже, что данная схема работы дозаторов не перспективна. Однако, показ на выставке «Упаковка-2007» компанией «Таурас-Феникс» автомата, снабженного дозатором, работающим по этой схеме, заставил изменить это мнение. Для того продукта (порошкообразные СМС), под который был выполнен автомат, такое решение дозатора, думается, наиболее оптимально.

Источник: http://www.upakovano.ru/articles/1297

Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *