RU2474521C1

RU2474521C1 - Rotary multichannel dispenser of fluids and semi-fluids

Info

Publication number: RU2474521C1
Application number: RU2011135161/13A
Authority: RU
Inventors: Борис Львович Саламандра; Феликс Иванович Батырь; Леонид Иосифович Тывес; Константин Борисович Саламандра; Галина Николаевна Орлова; Елена Борисовна Лашко
Original assignee: Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран; Общество с ограниченной ответственностью фирма "Рекупер"
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2013-02-10

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to dispensers and may be used if lacking fluids and semi-fluids in food industry, chemical industry, etc. Proposed device comprises pressure pipeline, product portion discharge nozzles 11, flow shells 2 accommodating floating piston 3 dividing shell 2 into two chambers 4, 5, case with channels 13, 14 communicating said chambers with pressure pipeline and nozzle 11, and mechanism to communicate said chambers in turns said to pipeline and nozzle. Besides, device comprises rotor 1 supporting k≥1 shells 2 with their chamber 4, 5 communicating with holes 6, 7 made on rotor ends Said shells stay in contact with case formed by hollow shaft 8 with its inner bore communicated with said pipeline, and two flanges 9, 10 End of every flange in contact with end of rotor 1 includes even number n ≥ k of holes regularly arranged over circumference of channels 13, 14 communicated with bore of shaft 8 and nozzle 11. Aforesaid mechanism to communicate said chambers in turns said to pipeline and nozzle is composed of a drive turning rotor through angle of 2π/k.

EFFECT: simplified design, smaller sizes, lower costs

4 dwg

Description

Изобретение может быть использовано при фасовке жидких и полужидких продуктов в пищевой, химической и др. отраслях промышленности.The invention can be used in the packaging of liquid and semi-liquid products in the food, chemical and other industries.

Из уровня техники известно устройство для дозирования жидких и полужидких продуктов по патенту США №4438872 (МПК G01F 11/06, 1984) и патенту РФ №2285246 (МПК G01F 13/00, 2005), содержащее напорный продуктопровод, сопло вывода дозы продукта, корпус с мерным отверстием, в котором установлен свободно плавающий поршень, и механизм попеременного подключения каждой камеры соответственно к продуктопроводу и к соплу вывода дозы продукта.The prior art device for dispensing liquid and semi-liquid products according to US patent No. 4438872 (IPC G01F 11/06, 1984) and RF patent No. 2285246 (IPC G01F 13/00, 2005), containing a pressure product piping, nozzle output dose of the product, housing with a measuring hole in which a freely floating piston is installed, and a mechanism for alternately connecting each chamber to the product pipe and to the product dose nozzle, respectively.

При нескольких параллельно работающих каналах выдачи доз продукта известные технические решения, как правило, приводят к необходимости изготовления и установки такого же количества одноканальных дозаторов, что увеличивает габаритные размеры и стоимость дозирующего узла в целом. Особенно сильно этот недостаток проявляется на автоматических линиях типа «Form-Fill-Seal» для порционной фасовки продуктов с относительно малой дозой 10÷30 куб. см. На этих линиях количество параллельно работающих каналов дозирования может достигать нескольких десятков.With several parallel channels for dispensing product doses, well-known technical solutions, as a rule, lead to the need to manufacture and install the same number of single-channel dispensers, which increases the overall dimensions and cost of the dosing unit as a whole. This drawback is especially pronounced on automatic lines of the “Form-Fill-Seal” type for portion-wise packaging of products with a relatively small dose of 10–30 cubic meters. see. On these lines, the number of parallel dispensing channels can reach several tens.

Известны также карусельные устройства для розлива продукта в перемещаемые на карусели емкости (а.с. №401565; В65В 3/12; 1973), в которых каждая камера дозатора связана с соответствующим соплом, а ее поочередное подключение к этому соплу и напорному продуктопроводу осуществляется с помощью дополнительных устройств: золотника и двухходового крана. Это также увеличивает габаритные размеры, сложность и стоимость дозирующего устройства в целом.Carousel devices are also known for filling the product into containers that are moved to the carousel (a.s. No. 401565; B65B 3/12; 1973), in which each dispenser chamber is connected to a corresponding nozzle, and it is connected to this nozzle and the pressure product pipe in turn using additional devices: spool and two-way valve. It also increases the overall dimensions, complexity and cost of the metering device as a whole.

Устройство для дозирования жидких и полужидких продуктов, известное по а.с. №1685790 (В65В 3/12, 1989), предлагается в качестве наиболее близкого аналога и содержит напорный продуктопровод, сопло вывода дозы продукта, мерную гильзу, в которой установлен свободно плавающий поршень, разделяющий мерную гильзу на две камеры, корпус с каналами, соединяющими камеры с напорным продуктопроводом и соплом вывода дозы продукта, и механизм попеременного подключения каждой камеры соответственно к продуктопроводу и соплу.A device for dispensing liquid and semi-liquid products, known by A. with. No. 1685790 (B65B 3/12, 1989), is proposed as the closest analogue and contains a pressure product pipeline, a nozzle for outputting a dose of a product, a measuring sleeve, in which a freely floating piston is installed, separating the measuring sleeve into two chambers, a housing with channels connecting the chambers with a pressure product piping and a nozzle for outputting a dose of the product, and a mechanism for alternately connecting each chamber to the product piping and nozzle, respectively.

Для данного устройства также характерен вышеописанный недостаток: для обеспечения большого числа каналов выдачи доз продукта необходимо устанавливать такое же количество одноканальных дозаторов.This device is also characterized by the above-described drawback: to ensure a large number of channels for dispensing product doses, it is necessary to install the same number of single-channel dispensers.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание компактного многоканального дозатора, в котором при малом количестве дозирующих гильз и даже при одной можно обеспечить за один цикл работы устройства выдачу доз продукта по большому числу каналов.The problem to which the invention is directed is to create a compact multi-channel dispenser, in which, with a small number of dispensing sleeves and even one, it is possible to provide product doses over a large number of channels in one operation cycle of the device.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении габаритных размеров устройства и его стоимости за счет сокращения количества мерных гильз при одновременном увеличении числа каналов выдачи доз продукта.The technical result that can be achieved by carrying out the invention is to reduce the overall dimensions of the device and its cost by reducing the number of measuring sleeves while increasing the number of channels for issuing doses of the product.

Указанный выше технический результат в устройстве для дозирования жидких и полужидких продуктов по n каналам, содержащем напорный продуктопровод, сопла вывода дозы продукта, мерные гильзы, в каждой из которых установлены свободно плавающий поршень, разделяющий мерную гильзу на две камеры, корпус с каналами, соединяющими камеры с напорным продуктопроводом и соплом вывода дозы продукта, и механизм попеременного подключения каждой камеры соответственно к продуктопроводу и соплу, достигается тем, что оно содержит ротор, несущий k≥1 мерных гильз, камеры которых сообщаются с отверстиями, расположенными на торцах ротора, контактирующих с корпусом, образованным полым валом, полость которого соединена с продуктопроводом, и двумя фланцами, торец каждого из которых, контактирующий с ротором, содержит четное количество n≥k равномерно расположенных по окружности отверстий каналов, поочередно связанных соответственно с полостью вала и соплом вывода дозы продукта, а механизм попеременного подключения каждой камеры к продуктопроводу и соплу вывода дозы продукта выполнен в виде привода поворота ротора на угол 2π/k.The above technical result in a device for dispensing liquid and semi-liquid products along n channels containing a pressure product duct, nozzles for outputting a dose of a product, measuring sleeves, each of which has a freely floating piston dividing the measuring sleeve into two chambers, a housing with channels connecting the chambers with a pressure product pipeline and a nozzle for outputting a dose of the product, and a mechanism for alternately connecting each chamber to the product pipeline and nozzle, respectively, is achieved by the fact that it contains a rotor carrying k≥1 measured g casing, the chambers of which communicate with holes located on the ends of the rotor in contact with a housing formed by a hollow shaft, the cavity of which is connected to the product pipe, and two flanges, the end of each of which, in contact with the rotor, contains an even number n≥k evenly spaced channel openings, alternately connected respectively with the shaft cavity and the nozzle for outputting the dose of the product, and the mechanism for alternately connecting each chamber to the product pipeline and the nozzle for outputting the dose of the product is made in the form of Ode of rotor rotation by 2π / k.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид предлагаемого устройства в осевом разрезе для примера с числом каналов n=6; на фиг.2 - вид сбоку на 6-канальное устройство при числе гильз k=1; на фиг.3 - то же, но при числе гильз k=2; на фиг.4 - предельный случай, когда n=k=6.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the proposed device in axial section for example with the number of channels n = 6; figure 2 is a side view of a 6-channel device with the number of sleeves k = 1; figure 3 is the same, but with the number of sleeves k = 2; figure 4 is the limiting case when n = k = 6.

Устройство для дозирования жидких и полужидких продуктов по n каналам содержит ротор 1 (фиг.1), в котором установлено k мерных гильз 2 со свободно плавающим поршнем 3. Поршень 3 разделяет мерное отверстие гильзы 2 на камеры 4 и 5. Камера 4 сообщается с отверстием 6, выполненным на левом торце ротора 1; камера 5 - с отверстием 7 на правом торце ротора 1. Оба торца ротора контактируют с неподвижным корпусом, который образован полым валом 8, являющимся одновременно осью вращения ротора 1, и двумя фланцами 9 и 10, несущими сопла 11 вывода дозы продукта. Полость вала 8 сообщается с напорным продуктопроводом. На торце каждого фланца, контактирующем с торцом ротора 1, выполнено четное количество n равномерно расположенных по окружности отверстий 12, причем n/2 отверстий связано каналом 13 с полостью вала 8 и через эту полость - с напорным продуктопроводом, а другие n/2 отверстий 12 связаны каналом 14 с соплом 11 вывода дозы продукта.A device for dispensing liquid and semi-liquid products along n channels contains a rotor 1 (Fig. 1), in which k measuring sleeves 2 with a freely floating piston 3 are installed. A piston 3 divides the measuring hole of the sleeve 2 into chambers 4 and 5. Chamber 4 communicates with the hole 6, made on the left end of the rotor 1; the chamber 5 - with an opening 7 on the right end of the rotor 1. Both ends of the rotor are in contact with a fixed housing, which is formed by a hollow shaft 8, which is simultaneously the axis of rotation of the rotor 1, and two flanges 9 and 10, bearing nozzles 11 output dose of the product. The cavity of the shaft 8 communicates with the pressure product pipeline. At the end of each flange in contact with the end of the rotor 1, an even number n of holes 12 are evenly spaced around the circumference, with n / 2 holes connected by a channel 13 to the cavity of the shaft 8 and through this cavity to the pressure product duct, and the other n / 2 holes 12 connected by channel 14 to the nozzle 11 output dose of the product.

По окружности каналы чередуются, образовывая последовательность 13; 14; 13; 14; …. Неподвижные фланцы 9 и 10 одинаковые, но повернутые относительно друг друга на угловой шаг 2π/n; поэтому при совпадении отверстий 6 и 7 ротора с отверстиями 12 фланцев 9 и 10 корпуса одна из камер 4 или 5 мерной гильзы 2 всегда будет сообщаться с полостью вала 8, а вторая - с соплом 11 вывода дозы продукта.In a circle, the channels alternate, forming a sequence of 13; fourteen; 13; fourteen; ... Fixed flanges 9 and 10 are the same, but rotated relative to each other by an angular pitch of 2π / n; therefore, when the holes 6 and 7 of the rotor coincide with the holes 12 of the flanges 9 and 10 of the casing, one of the chambers 4 or 5 of the measuring sleeve 2 will always communicate with the cavity of the shaft 8, and the second with the nozzle 11 for outputting the dose of the product.

Каждая гильза оснащена регулируемыми упорами 15, ограничивающими ход свободно плавающего поршня 3 - для наладки дозы, а весь дозатор - устройством 16, обеспечивающим осевой поджим контактирующих торцов ротора 1 и фланцев 9 и 10, что уменьшает торцевой зазор для устранения перетечек, но допускает поворот ротора 1 относительно неподвижного корпуса. Привод поворота на фиг.1 не показан.Each sleeve is equipped with adjustable stops 15, limiting the course of the freely floating piston 3 for dose adjustment, and the entire dispenser with a device 16 that provides axial pressing of the contacting ends of the rotor 1 and flanges 9 and 10, which reduces the end gap to eliminate leakage, but allows rotation of the rotor 1 relative to the fixed body. The rotation drive in figure 1 is not shown.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. В исходном положении поршень 3 в каждой из мерных гильз 2 находится в одном из крайних положений и поджимается к одному из упоров 15 давлением продукта (фиг.1), поскольку в этом положении каждая из камер 4; 5 гильзы 2 соединена каналами 14, 13 соответственно с соплом 11 и полостью вала 8, в которую поступает продукт. Все остальные каналы, выполненные во фланцах 9 и 10 корпуса, перекрыты глухими участками торцов ротора 1. На каждом торце фланцев 9 и 10 выполнено четное число n отверстий 12 каналов, поочередно соединенных с полостью вала 8 и с соответствующим соплом 11. Поэтому при повороте ротора 1 на угол 2π/n отверстия 6 и 7 ротора 1 совпадут с очередными отверстиями 12, выполненными на торцах фланцев 9 и 10 корпуса. В результате поршень 3 под действием давления продукта переместится во второе крайнее положение, выдавив дозу продукта в соответствующий канал. При повороте на следующий угол 2π/n аналогично произойдет дозирование продукта по второму каналу и т.д.The proposed device operates as follows. In the initial position, the piston 3 in each of the measuring sleeves 2 is in one of the extreme positions and is pressed against one of the stops 15 by the product pressure (Fig. 1), since in this position each of the chambers 4; 5 of the sleeve 2 is connected by channels 14, 13, respectively, with the nozzle 11 and the cavity of the shaft 8, into which the product enters. All other channels made in the flanges 9 and 10 of the casing are blocked by blind sections of the ends of the rotor 1. At each end of the flanges 9 and 10, an even number n of holes 12 of the channels are made, alternately connected to the shaft cavity 8 and to the corresponding nozzle 11. Therefore, when the rotor is rotated 1 at an angle 2π / n, the holes 6 and 7 of the rotor 1 will coincide with the next holes 12 made at the ends of the flanges 9 and 10 of the housing. As a result, the piston 3 under the influence of the product pressure will move to the second extreme position, squeezing the dose of the product into the corresponding channel. When turning to the next angle 2π / n, the product will be dosed in the same way along the second channel, etc.

Если на роторе 1 установлена только одна мерная гильза 2 (k=1), то для того чтобы выдать дозы по всем n каналам, необходимо повернуть ротор на угол 360° (см. фиг.2, на которой в качестве примера показан дозатор с числом каналов n=6). Здесь важно отметить, что при встраивании подобных устройств в автоматическую линию фасовки необходимо обеспечить заданный, как правило, достаточно малый по времени цикл его работы. С другой стороны, скорость вращения ротора ограничена тем, что за время перекрытия отверстий на торцах фланцев 9, 10 и ротора 1 плавающий поршень должен успеть переместиться из одного крайнего положения в другое, дойдя до второго упора 15 и обеспечивая тем самым стабильность выдаваемой дозы по разным каналам. Увеличить быстродействие дозатора можно путем установки второй мерной гильзы 2 (k=2; фиг.3). В этом случае для выдачи доз по всем шести каналам потребуется повернуть ротор 1 на вдвое меньший угол 180°.If only one measuring sleeve 2 is installed on the rotor 1 (k = 1), then in order to dispense doses along all n channels, it is necessary to rotate the rotor through an angle of 360 ° (see figure 2, which shows, as an example, a dispenser with a number channels n = 6). It is important to note here that when embedding such devices in an automatic packaging line, it is necessary to ensure a given, usually rather short, cycle of its operation. On the other hand, the rotor speed is limited by the fact that during the overlapping of the holes on the ends of the flanges 9, 10 and rotor 1, the floating piston must have time to move from one extreme position to the other, reaching the second stop 15 and thereby ensuring the stability of the dose channels. You can increase the speed of the dispenser by installing a second measuring sleeve 2 (k = 2; figure 3). In this case, to dispense doses through all six channels, it will be necessary to rotate rotor 1 by a half angle 180 °.

При установке трех гильз соответственно требуется повернуть ротор на 120°. И наконец, максимальное быстродействие можно получить в предельном случае, когда k=n. Для дозатора, имеющего n=6 каналов и k=6 мерных гильз достаточно угла поворота 60° (фиг.4). В общем случае при любом четном n необходимый угол поворота ротора 1 для выдачи доз по всем n каналам определяется простым соотношением: 2π/k.When installing three sleeves, it is therefore required to rotate the rotor by 120 °. And finally, maximum performance can be obtained in the limiting case when k = n. For a dispenser having n = 6 channels and k = 6 measuring sleeves, a rotation angle of 60 ° is sufficient (Fig. 4). In the general case, for any even n, the required angle of rotation of the rotor 1 for issuing doses on all n channels is determined by a simple ratio: 2π / k.

На фиг.2 и фиг.3 привод поворота не показан, на фиг.4 в качестве примера для привода поворота ротора на 60° используется пневмоцилиндр, при перемещении штока которого из одного крайнего положения в другое дозатор выдает дозы продукта параллельно по всем шести каналам.In Fig. 2 and Fig. 3, the rotation drive is not shown, in Fig. 4, as an example, a pneumatic cylinder is used to drive the rotor rotation of 60 °, when the rod moves from one extreme position to another, the dispenser gives doses of the product in parallel along all six channels.

Дополнительное преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что в связи с плавным увеличением проходного сечения коммутируемых каналов наблюдается малая начальная скорость потока продукта, поступающего через сопло в емкость. Это позволяет устранить разбрызгивание при ударе струи продукта о донышко емкости и отказаться от установки продуктовых демпферов.An additional advantage of the proposed device is that due to the smooth increase in the flow area of the switched channels, a low initial flow rate of the product entering through the nozzle is observed. This eliminates splashing when the product stream hits the bottom of the tank and refuses to install food dampers.

Claims

A device for dispensing liquid and semi-liquid products along n channels, containing a pressure product piping, product dose output nozzles, measuring sleeves, each of which has a freely floating piston separating the measuring sleeve into two chambers, a housing with channels connecting the chambers with the pressure product piping and nozzle output dose of the product, and the mechanism for alternately connecting each camera to the product pipe and nozzle, respectively, characterized in that it contains a rotor carrying k≥1 measuring sleeves, the chambers of which communicate from the hole located at the ends of the rotor in contact with the housing formed by the hollow shaft, the cavity of which is connected to the product pipe, and two flanges, the end of each of which is in contact with the rotor, contains an even number n≥k of equally spaced channel openings, alternately connected respectively with a cavity of the shaft and a nozzle for outputting the dose of the product, and the mechanism for alternately connecting each chamber to the product pipe and to the nozzle for outputting the dose of the product is made in the form of a rotor rotation drive at an angle of 2π / k.