Дозаторы и способы дозирования

Упаковка продуктов питания дело очень серьёзное и рискованное. Фактов, определяющих успех или провал упаковочных проектов довольно много. И одним из важнейших факторов наряду с выбором упаковочного материала и его поставщика, несомненно, является выбор упаковочной машины. Неправильно выбранная или устаревая (морально и физически) упаковочная машина легко может превратить любой, даже самый многообещающий упаковочный проект в убыточный. Если же выбор упаковочных материалов и упаковочной машины верный, то с уверенностью можно сказать, что данное предприятие приобрело не что иное, как инструмент и материал к нему для «изготовления денег». Важнейшим центральным и самым сложным в отношении механическом и электронном узлом фасовочно-упаковочного агрегата является дозатор. Именно от дозатора зависит, насколько эффективно и точно в весовом или объёмном отношении будет расфасовываться продукт. Дозатор должен подбираться в соответствии с видом и консистенцией продукта, который необходимо упаковывать. Если Вы предполагаете упаковывать несколько разных продуктов, то есть смысл разделить их на группы по физико-механическим свойствам, чтобы понять, сколько же дозаторов Вам необходимо приобрести. Например, для круп и кристаллических продуктов (сахар, соль) вполне можно использовать один дозатор. Муку и крупу, напротив, дозировать на одном дозаторе не удастся – слишком разные у них свойства. Или, к примеру, надо упаковывать пельмени, пряники и сухофрукты. Указанные продукты и их физические свойства абсолютно разные, а вот дозатора, оказывается вполне достаточно одного. Рассмотрим предпочтительные современные типы дозаторов и области их применения. Весовой мультиголовочный дозатор, ещё его называют комбинационным – наиболее точный из всех существующих – лучше всего подходит для фасовки мелкоштучных и мелкокусковых продуктов. Такой дозатор оснащён распределительными ёмкостями (от 8 до 24), расположенными по кругу. Ёмкости периодически заполняются продуктом примерно на треть от требуемой дозы. Компьютер выбирает тройки и открывает только те заслонки ёмкостей, суммарная масса продукта в которых наиболее близка к требуемой. Чем больше ёмкостей-головок, тем точнее доза и выше производительность. Весовой линейно-лотковый дозатор(иначе линейно-вибрационный) следует выбрать, если требуется подобрать дозатор для фасовки как сыпучих, так и мелкоштучных продуктов, например манки и карамели. В большинстве из них используется следующий принцип: в весоизмерительную ёмкость поступает доза заведомо меньше требуемой (грубое предварительное дозирование), затем продукт досыпается туда тонкой струйкой (тонкое дозирование). Когда в ёмкости образуется нужная масса продукта, его движение прекращается и открывается заслонка, выдающая дозу. С целью стабилизации потока продукт движется по вибрирующим лоткам, установленным под небольшим углом к горизонтали. Точность дозы во многом зависит от устройства весов. В отечественных линейнолотковых дозаторах применяются весоизмерители трёх типов: тензометрические, пружинно-электронные (датчик-дифференциальный трансформатор) и рычажные. Первые два по точности и скорости выдачи доз примерно одинаковы, но тензометрические проще по конструкции и доступнее. Рычажные весоизмерители обладают высокой инерционностью и менее точны, чем два первых типа.

Стаканчиковый, или тарельчатый дозаторпредназначен для легкосыпучих продуктов. Если необходимо фасовать соль, сахар или крупы, то он неплохо с этим справится. Дозатор состоит из двух дисков, установленных на вертикальном валу. Один из них (обычно верхний) жёстко закреплён, второй перемещается вдоль вала. В диски по кругу вмонтированы мерные стаканы. Чаще всего стаканы верхнего диска телескопически входят в стаканы нижнего диска. Перемещая подвижный диск вдоль вала, можно менять объём стаканов, тем самым регулируя величину получаемой дозы. Над верхним диском обычно устанавливается промежуточная ёмкость с заслонкой, а над ней – бункер для продукта. Кроме того, над верхним диском может быть установлено приспособление для выравнивания верхнего уровня продуктов в стаканах. К нижнему диску шарнирно прикреплены откидные заслонки (донышки мерных стаканов). По подвижным нижним диском установлен специальный кулачок, с помощью которого производится открытие и закрытие заслонок. Дозатор работает следующим образом: диски со стаканами получают от вала равномерное или дискретное вращение. Стаканы при этом перемещаются по окружности от позиции загрузки к позиции выгрузки, затем пустые стаканы снова устанавливаются на исходную позицию. Продукт из бункера через промежуточную ёмкость, которая совместно с заслонкой стабилизирует его поток, поступает на верхний диск, где поочерёдно заполняет мерные стаканы. Приспособление для выравнивания (оно может быть совмещено с промежуточной ёмкостью) регулирует верхний уровень продукта в стаканах, удаляя (срезая сверху) излишки. Донышки стаканов открываются только на позиции выгрузки, выдавая дозу продукта в трубу или желоб, по которому продукт далее поступает непосредственно в упаковку. Роторный дозаторподойдёт для легкосыпучих продуктов. Наиболее эффективен при многоручьёвом исполнении автоматов. Чаще всего этот тип дозатора применяется на машинах, предназначенных для упаковки в плоские пакеты. Роторный дозатор представляет собой цилиндр со сквозными отверстиями, расположенными перпендикулярно его оси. Внутри отверстий расположены донышки (по два на каждое), которые могут перемещаться при помощи винтового или червячного привода, сдвигаясь или раздвигаясь. Каждое донышко и отверстие образуют мерный стакан. Изменение объёма стаканов производится перемещением донышек вдоль отверстий. Цилиндр вращается в корпусе вокруг горизонтально расположенной оси. Когда мерный стакан находится вверху, в него из бункера поступает продукт. При перевороте стакана доза продукта высыпается в продуктопровод и далее в пакет. Соответственно второй стакан того же отверстия в это время находится на позиции загрузки. Маятниковый дозаторприменяется для тех же продуктов и на тех же автоматах, что и роторный. Он представляет собой ёмкость, в которой, поочерёдно касаясь двух противоположных стенок, как маятник перемещается заслонка. Продукт поступает в ту половину ёмкости, которая закрыта заслонкой. В нужный момент заслонка перебрасывается во второе положение, и продукт высыпается из дозатора. В это время заполняется вторая половина ёмкости. Шиберный дозаторприменяется для тех же продуктов, что и два предыдущих, причём не только на автоматах, образующих плоский пакет, но и на низкопроизводительном воротниковом оборудовании. Различают два варианта конструкции: в первом случае мерная ёмкость возвратно-поступательно перемещается по прямолинейной или кривой траектории от позиции загрузки к позиции выгрузки; во втором на трубе продуктовода устанавливаются две заслонки (одна над другой), которые поочерёдно отодвигаясь и выдвигаясь отсекают порцию продукта от общего потока и выдают её. Шнековый дозаторприменяется для трудносыпучих, порошкообразных и пылящих продуктов. Только с его помощью можно справиться с дозированием продукта, который при небольшом сдавливании слипается. Сделать это удаётся следующим образом: из конического бункера вертикальным шнеком (спиралевидный безлопастной винт) отбирается и выдаётся доза продукта. Выше бункера располагается промежуточная ёмкость, где поддерживается заданный уровень продукта, и питающий шнек, который периодически включается, пополняя количество продукта в промежуточной ёмкости. В коническом бункере постоянно вращаются лопасти-мешалки, которые не дают слёживаться продукту и проталкивают его к дозирующему шнеку. Объём дозы определяется числом оборотов шнека. При дозировании слипающихся порошкообразных продуктов на конце трубы дозирующего шнека устанавливают заслонку. Она предотвращает попадание в пакет комочков продукта, прилипших на конец шнека. При дозировании сильно пылящих продуктов шнек на всю длину трубопровода снизит пыление, а короткий шнек при дозировании непылящих продуктов позволит увеличить производительность. Большинство шнековых дозаторов имеет герметичный корпус, что позволяет дозировать не только пылящие, но и гигроскопичные продукты. Однако при всех своих достоинствах шнековый дозатор малопроизводителен, и из всех типов обладает самой низкой точностью. Клапанно-поршневой дозаторпредназначен для жидких и пастообразных продуктов. Он представляет из себя мерный цилиндр с двумя трубами, по одной из которых продукт подаётся к поршню, а по другой отходит от него. На трубах установлено по одному клапану. При открытом клапане на подводной трубе поршень двигается по цилиндру, втягивая продукт внутрь. Когда требуемый объём дозы достигнут, впускной клапан закрывается и открывается клапан на выводной трубе. Поршень начинает движение в обратном направлении, выталкивая образованную дозу продукта. Иногда оба клапана объединяют в один, который открывает трубы поочерёдно. Шестерёнчатый дозаторчаще всего применяется на воротниковых автоматах для фасовки вязких продуктов. По сути, это шестерёнчатый насос, который периодически останавливается для получения нужной дозы или же работает постоянно, но снабжён клапаном, который по мере необходимости посылает поток продукта обратно в бункер дозатора.

Кулачковый дозаторблизок по конструкции к шестерёнчатому и применяется для ещё более вязких продуктов. Отличие состоит лишь в том, что в нём вместо шестерён устанавливаются кулачки специального профиля. Помимо центрального и основного агрегата любого фасующего комплекса, дозатора, фасовочная машина как правило имеет в своём составе подающий транспортёр, вертикальное или горизонтальное протягивающее устройство, воротниковый или иной формирователь пакетов и устройство сбора готовой, расфасованной в пакеты продукции. При покупке фасовочно-упаковочного агрегата необходимо учитывать его производительность, форму пакетов, в которые фасуется продукт, и множество других опций, присущих различным типам упаковочных машин, доступность в обслуживании и ремонте. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДОЗАТОРА Технологические процессы многих отраслей промышленности включают в себя операцию порционирования (дозирования) перерабатываемых (или же вырабатываемых) продуктов. Поэтому дозатор - один из наиболее широко распространенных типов машин. Подчеркнем, что описанные дозаторы отнюдь не финал конструкторской мысли. Совершенствование этого вида машин ведется стремительными темпами, обусловленными потребностями современных технологий и возрастающей конкуренцией производителей. В упаковочной отрасли дозатор - важнейшая по своему значению машина и в качестве самостоятельной единицы, и в качестве узла упаковочной машины. Действительно, набор упаковочных средств довольно ограничен. Для упаковывания различных продуктов, часто разнородных, может применяться тара (упаковка) одного вида. И только конструкция и характеристики дозатора наполняют упаковочную машину реальными возможностями. Большинство существующих на сегодняшний день конструкций дозаторов представляют собой достаточно сложную физико-механическую систему, находящуюся подчас под контролем изощренных электронных и микропроцессорных блоков управления. Можно смело утверждать, что на сегодняшний день существует принципиальная возможность автоматического дозирования практически любого продукта. При этом до сих пор отсутствует сколько-нибудь приемлемая их классификация или даже достаточно полный обзор их конструкций. Дозатор и питатель Дозатор - механизм, служащий для разделения продукта на порции (дозы) заданной величины. Чрезвычайно близкий к дозатору механизм это питатель. Питателем принято называть механизм, служащий для создания упорядоченного по определенному закону потока какого-либо продукта. Эта упорядоченность в зависимости от поставленной задачи может носить различный характер: непрерывный равномерный поток продукта; поток с пульсациями; поток, состоящий из дискретных доз продукта. Конструктивно между питателями и дозаторами нет принципиальных отличий. Более того, один и тот же механизм в зависимости от условий его эксплуатации может выступать в качестве питателя или же дозатора. Иногда считается, что дозатор это частный случай питателя. Однако, как будет отмечено ниже, питатель может входить в состав дозатора в качестве его конструктивного элемента. В связи с этим представляется сомнительной любая попытка построения иерархической связи между питателем и дозатором. Речь, видимо, должна идти все-таки об одном и том же механизме, эксплуатируемом с различными целями. Структура дозатора Структура дозаторов, применяемых в упаковочной отрасли, включает в себя четыре основных механизма: 1. бункер-накопитель продукта, подлежащего дозированию; 2. питатель, создающий равномерный поток продукта от бункера к дозирующему механизму; 3. собственно дозирующий механизм; 4. выводное устройство, служащее для транспортировки уже образованной дозы продукта в узел формирования упаковки или в готовую тару. Такова полная структура. В большинстве же применяемых сегодня дозаторов, питатель отсутствует, реже он конструктивно объединен с бункером или дозирующим механизмом. Вместе с тем необходимо отметить, что включение в состав дозатора дополнительного узла - питателя - способствует повышению точности работы. Подход к классификации дозаторов Как говорилось выше, до настоящего времени не существует строго регламентированной классификации дозаторов. Наиболее полно дозатор характеризуется тремя техническими параметрами: · структурой технологического процесса дозирования; · способом дозирования; · конструктивными признаками.

Классификация В основу классификации положена конструкция дозатора, установленного на упаковочной машине, а также форма получаемого пакета. Как известно, дозаторы подразделяются на следующие типы: · Объемные стаканчиковые; · шиберные (мерная емкость или заслонки двигаются по возвратно-поступательной прямолинейной или дугообразной траектории); · маятниковые; · роторные (для сыпучих продуктов); · объемные шнековые для порошкообразных продуктов (трудносыпучих, слипающихся, пылящих); · весовые (линейные или комбинационные) для мелкоштучных продуктов; · объемные клапанно-поршневые или шестеренчатые (для жидких или пастообразных продуктов). Все дозаторы объединяет одна универсальная возможность: каждый из них можно установить на любую упаковочную машину. Кроме дозаторов упаковочные машины различаются по конфигурации формируемого пакета. Плоский пакетпредназначен для фасовки продуктов объемом не более 300 см3. Оборудование, образующее плоский пакет, может отличаться и по технологии его изготовления. Здесь возможны два варианта: наложение друг на друга двух полос упаковочного материала и складывание одной полосы упаковочного материала вдвое. Машины, формирующие плоский пакет, отличаются также по направлению движения упаковочного материала (вертикальное или горизонтальное) и по принципу действия (непрерывное или периодическое). Объемный пакетпредназначен для фасовки продуктов объемом свыше 300см3. Автоматы, образующие объемный пакет, часто называют воротниковыми из-за характерной детали, присущей этому типу оборудования - рукавообразователя. Все воротниковые упаковочные машины являются оборудованием вертикального типа. В очень редких случаях, когда надо фасовать и упаковывать хрупкие продукты, ось рукавообразователя отклоняют от вертикали. В зависимости от того, какой элемент в оборудовании протягивает свернутый в рукав упаковочный материал, воротниковое оборудование бывает с поперечными сварочными губками, с транспортерами, роликами и щипцами. Воротниковое оборудование с любым вариантом протягивания также бывает непрерывного и периодического действия. Сегодня выпускаются воротниковые автоматы непрерывного действия с протягивающими губками и периодического действия с другими протягивающими элементами. Следует отметить, что наполняемость пакетов на оборудовании с протягивающими губками ниже, чем при протяжке рукава транспортерами, поэтому на этих автоматах расход упаковочного материала выше. Внутри своей группы воротниковое оборудование разделяется еще и по объемам пакетов: до 1500 см3 и до 5000 см3. Исполнительные механизмы воротниковых автоматов бывают с электромеханическим, пневматическим и смешанным приводом. Структура технологического процесса По структуре технологического процесса дозаторы можно разделить на три основные группы: · дозаторы непрерывного действия, создающие непрерывный и равномерный поток продукта (в упаковочной отрасли применяются не как самостоятельное устройство, а в качестве питателя в дозаторах со сложной многоступенчатой конструкцией); · дозаторы непрерывно-циклического действия, создающие непрерывный и равномерный поток продукта, прерываемый для совершения машиной действия с отмеренным продуктом. Совокупность времени работы и времени остановки дозатора составляет повторяющийся технологический цикл; · дозаторы дискретного (периодического) действия, отмеривающие продукт дискретными дозами. Дозы могут отмеряться одна за другой с равным временным интервалом или выдаваться по команде других узлов машины. Способы дозирования Все разнообразие конструкций дозаторов по способу дозирования может быть сведено к пяти основным группам: дозаторы объемные, весовые, временные, потоковые и дозаторы штучных материалов. К объемным дозаторам относятся дозаторы дискретного (периодического) действия. Отмеривание дозы продукта производится при помощи мерных емкостей, как правило, регулируемого объема; или же, в случае дозирования жидких, пасто- и желеобразных продуктов, при помощи поршневых насосов с регулируемым ходом поршня. Весовые дозаторы – это дозаторы непрерывно-циклического или дискретного (периодического) действия. Отмеривание дозы производится посредством взвешивания продукта на встроенных весах. Сюда же следует отнести и силовые дозаторы, в которых масса отмериваемой дозы оказывается пропорциональной величине силового поля (например, электростатического). Временные дозаторы - дозаторы непрерывно-циклического действия. Величина дозы отмериваемого продукта пропорциональна времени его отмеривания. Потоковые дозаторы также являются дозаторами непрерывно-циклического действия. Но в данном случае величина дозы отмеряемого продукта пропорциональна величине его потока, проходящего за заранее фиксированное время. Дозаторы штучных продуктов относятся к дозаторам непрерывно-циклического или дискретного (периодического) действия в зависимости от решаемой задачи (отсчитывание заданного количества предметов из общего потока или изъятие из потока отдельных предметов для их индивидуального упаковывания). Конструктивные признаки дозаторов Конструкция рабочих органов служит тем определяющим параметром, благодаря которому дозаторы и получают свои названия. Широко известны барабанные, роторные, дисковые, стаканчиковые, шиберные, шнековые, маятниковые, поршневые, трубчатые, ленточные и т. д. дозаторы, уже из названия которых явствует идея их конструкции. По характеру совершаемых рабочими органами движений дозаторы могут быть: · без движущегося органа; · с поступательно движущимся рабочим органом; · с рабочим органом, совершающим вращательное движение; · с возвратно-поступательно движущимся рабочим органом; · с рабочим органом, совершающим колебательное движение (вибрация).

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ДОЗИРОВАНИЯ Точность дозирования Одна из наиболее важных характеристик процесса дозирования - его точность. В зависимости от рода продукта и величины дозы действующие стандарты устанавливают различные требования к точности дозирования. На точность дозирования оказывают влияние многие факторы: · степень заполненности бункера; · неравномерность подачи продукта в дозирующий механизм; · дребезг дозирующего механизма; · характер взаимодействия продукта с различными механизмами дозатора; · изменение физико-механических свойств продукта в процессе дозирования под воздействием внешних факторов (влажность, температура и др.). Оценку погрешности дозирования производят по серии контрольных проб (не менее 20), взятых подряд при установившемся режиме работы дозатора. В качестве оценки погрешности дозирования принимают среднее квадратическое отклонение величины дозы от ее заданного значения. Сравнительная оценка точности работы дозаторов проводится в процентном отношении. Поскольку точность работы дозатора зависит от многих факторов, не всегда верно утверждение, что использование какого-либо способа дозирования повышает точность, в то время, как других - понижает. Известно, что хорошая конструктивная проработка объемного дозатора позволяет добиться точности не хуже, чем у лучших весовых дозаторов. Поэтому правильнее к выбору вида дозатора подходить не из требований точности, а исходя из соответствия его конструкции характеру продукта, подлежащего дозированию. Если для чипсов оптимально использование весового дозатора, то сахар или кофе с не меньшей точностью могут быть расфасованы на машине, оснащенной объемным дозатором. Практически все существующие сегодня дозаторы позволяют отмеривать продукт с погрешностью 1-3% и точнее. Производительность дозирования Другая важная характеристика процесса дозирования это производительность. И здесь уже можно говорить о прямой связи с конструкцией дозатора. Как правило, объемные дозаторы достаточно быстро действуют и способны выдавать до 150 доз в минуту. Весовые дозаторы в зависимости от конструкции и рода дозируемого продукта выдают от 10 до 20 (однолотковые) или от 40 до 70 доз в минуту (многолотковые и комбинационные). Временные дозаторы занимают промежуточное положение и характеризуются производительностью порядка 20-80 доз в минуту. Дозаторы штучных продуктов наиболее производительны. Например, таблеточные дозаторы работают со скоростью от 200 до 500 таблеток в минуту.

БИЛЕТ № 22

1.Требования пожарной безопасности к монтажу и эксплуатации временных электросетей и электрооборудования на новостройках.

2.Особенности пожарной опасности и основные противопожарные мероприятия в цехах механической обработки древесины.

Для проведения процессов механической обработки древесины (пиления,

строгания, фрезерования, точения, долбления, шлифовки) применяются дере-

вообрабатывающие станки, которые в зависимости от назначения делятся на

следующие группы: для раскроя древесных материалов; черновой и чистовой

обработки заготовок.

Раскрой – это распиловка пиловочного сырья (кряжей, бревен), пилома-

териалов (брусьев, досок) в продольном или поперечном направлении, а также

удаление пороков древесины. Для раскроя используют лесопильные рамы, лен-

точнопильные и круглопильные станки. Лесопильные рамы применяют в ос-

новном для распиловки пиловочного сырья. В качестве режущего инструмента

в лесопильных рамах используют рамные пилы.

Полученные из древесины чистовые заготовки подвергаются следующим

операциям: нарезанию шипов и проушин, выборке гнезд и отверстий, профили-

рованию (фрезерованию), зачистке поверхности (циклеванию и шлифованию).

Шипы и проушины на концах деталей формируются на шипорезных станках.

Принцип действия таких станков и схема образования шипов показаны на ри-

сунке 1.11 (а, б). Первыми по ходу подачи располагаются пильные головки 1,

предназначенные для торцовки на определенный размер, затем – прорезные го-

ловки 2 для образования проушины и, наконец, шипорезные головки 3, обра-

зующие боковые грани шипа и его заплечиков.

просыпание материалов;

должен осуществляться контроль исправности электрооборудования и

электропроводки, не допускается перегрузка электрооборудования станков;

необходим периодически осуществлять контроль температуры

подшипников;

для работы должен применяться острый и правильно заточенный режу-

щий инструмент;

в системах пневмотранспорта должны применяться вентиляторы во

взрывобезопасном исполнении;

для предотвращения попадания металлических предметов в аспираци-

онные и вентиляционные установки, удаляющие пожароопасные вещества, воз-

духоводы за местными отсосами должны быть оборудованы сетками с

размером ячейки 1010 мм или магнитными уловителями;

передача движения от электродвигателя к механизмам должна осущест-

вляться при помощи клиновидных ремней.