ПАКУВАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ

Шнекові дозатори

Цей конструктивний тип дозаторів застосовують для дозування важкоплинної продукції, до якої належать порошкоподібні і пиловидні продукти: борошно, сухе молоко і т. ін. Особливо важко забезпечити точність дозування продукції, яка, з одного боку, є текучою, а з іншо­го — при незначному стисканні злипається. З таким продуктом може справитись тільки шнековий дозатор, і то з додатковими пристроями. Шнековий дозатор в його «класичному» виконанні (рис. 3.10), тобто у виконанні, яке найчастіше приводиться в технічній літературі і по якому виготовляються шнекові дозатори провідних німецьких фірм Robert Bosch, Rovema, Optima має наступну конструкцію.

Конструкція має конічний бункер 5, з якого вертикальним дозу­вальним шнеком 7 при його включенні відбирається і видається доза продукції. Вище конічного бункера розташована проміжна ємність З, де підтримується заданий рівень продукції, і шнек живлення 2 (зде­більшого розташований горизонтально), який періодично включається, доповнюючи кількість продукції в проміжну ємність. В конічному бункері постійно обертаються лопаті мішалки 6, які не дають злягатися продукції в бункері і підтискають її до дозувального шнека. Величина дози визначається геометричними параметрами дозувального шнека (Х> — зовнішній діаметр шнека; сі — внутрішній діаметр або діаметр вала; Н — крок гвинтової поверхні) і числом обертів шнека.

Проміжна ємність поряд з вище наведеною функцією також збільшує величину стовпа продукції в дозаторі. А при великому стовпі продукції збільшується величина тиску продукції на дозувальний шнек, сприяючи її кращому заповненню в міжвитковому просторі. З цієї точки зору допустима відсутність проміжної ємності, так як необхідний тиск нагнітання продукції в шнек можна створити спеціальними профілями лопатей мішалки. В такому виконанні датчики рівня продукції встановлюють на конічній частині, що виконується з дещо більшим об’ємом. Неможливо конструювати шнековий дозатор без живильника і датчика рівня. Шнековий дозатор найбільш чутливий до коливання рівня продукції (погіршується точність дозування). Відсутність живильника виправдана в тому випадку, коли є постійно діюча система подачі продукції (скребковий, ковшовий конвеєри).

Дозувальний шнек розташовують в окремому корпусі-трубі, який концентрично із зазором знаходиться в продуктопроводі машини, або без нього, тоді труба продуктопровода виконує його функцію. Друге є виправданим, коли частинки продукції дозволяють достатньо вільно виходити повітрю із тари при переміщенні до неї продукції.

При дозуванні легкотекучих продуктів, або таких, що злипаються, на кінці корпуса-труби дозувального шнека встановлюють заслінку. Вона запобігає небажаному переміщенню продукції в тару або на раму машини. На жаль, більшість конструктивних виконань заслінок суттєво зменшують продуктивність дозатора.

Шнековий дозатор здебільшого є герметичним, що є його перевагою, і ним можна дозувати не тільки пилоподібні види продукції, але і гігроскопічні.

Основними недоліками шнекових дозаторів є: невисока продуктив­ність і низька точність дозування. Для усунення останнього, особливо, коли дозується коштовний продукт, вводять цілий ряд вдосконалень. Найпростішим є встановлення контрольно-зважувальної системи, що корегує кінцеву дозу. Крім цього, застосовують: нормалізатори тиску продукції; шнеки із змінним кроком; віброзбуджувачі; вібрувальні шнеки; шнеки з обертальними шнековими камерами; пристрої, що задають число обертів або кут повороту шнека; вакуумування зони заповнення витків шнека; вилучення вистою шнека; відсікання дози тощо. Але і за таких конструктивних вдосконалень не вдається повністю виключити дію на масу дози сил інерції рухомих елементів шнекового дозатора. Крім цього, під час подачі продукції вона обов’язково провертається в шнековій камері, що призводить до нерівномірного розподілення осьової швидкості подачі продукції, а також до її подрібнення. Всі ці явища створюють умови нерівномірного розподілення мас доз.

Саме тому виникає потреба створити шнековий дозатор із жорстко обмеженими інтервалами переміщення рухомих деталей, вплив інерційних сил яких на масу дози було б виключено або зведено до мінімуму. Подрібнення продукції при цьому також зводилося б до найменших значень, тобто продукція повинна переміщатись тільки в осьовому напрямку шнека, без провертання.

На наш погляд, є ряд раціональних конструктивних схем шнекових дозаторів, які вирішують поставлену задачу. Одним із таких дозаторів може бути дозатор із крокуючим шнеком (рис. 3.11).

Режим роботи цього дозатора складається із двох етапів:

• захоплення продукції обертанням шнека з подальшим її пере­міщенням в осьовому напрямку в сторону бункера;

• виштовхування продукції, що включає тільки осьове переміщення

шнека.

Такий режим роботи шнека здійснюється наступним чином. Шестірня 3 знаходиться в постійному зачепленні з колесом 9 і обертає її то в один, то в інший бік, а реверсування здійснюється автоматично, 44

електродвигуном 1 з редуктором 2. Етап захоплення продукції зводиться до наступного: під час обертання шестірні 9 спрацьовує обгінна муфта 10 і шнек 7 обертається. Одночасно гвинтовою парою 4, 5 за допомогою вилки 8 шнек переміщується догори по кроку витка і загвинчується в продукцію. Потім електродвигуном 1 реверсується напрям руху гвинтової пари 4, 5 і коліс 3 і 9. Шестірня 9 за допомогою обгінної муфти 10 вільно провертається в протилежному напрямку, вал шнека 7

затискається гальмом 6, і шнек поступальним переміщенням в осьовому напрямку виштовхує продукцію через відкриті стулки 11.

Таке керування шнеком можливе для дозування порівняно невеликих мас доз (від 50 до 200 г). Для великих значень мас доз гвинтова пара не забезпечить потрібної швидкості переміщення шнека в осьовому напрямку, оскільки із збільшенням маси дози збільшується крок витка шнека, повинна збільшуватись і швидкість обертання гвинтової пари.

Для усунення цього недоліку пропонується вдосконалений привод шнекового дозатора, схему якого наведено на рис. 3.12.

До складу привода входить просторовий кулачок 6 з двома розташованими з його протилежних боків гвинтовими пазами 7 і 8, в які входять штовхачі 3, що закріплені на обгінній муфті 4. Обгінну муфту 4 виконано у вигляді барабана, що взаємодіє із стопором 5. Крім цього, муфта 4 має шийку, на якій співвісно з просторовим кулачком закріплюється радіально-упорний підшипник 2. Осьове переміщення дозувального шнека 9 і просторового кулачка 6 здійснюється силовим циліндром 1 (пневмоциліндр). Стопор 5 затискає обгінну муфту 4, а її штовхачі 3, що знаходяться в пазах 7, 8 просторового кулачка 6, його прокручують. Обертальний рух зубчастої пари 11,12 передається шнеку 9. Коли пневмоциліндр 1 переміщує шнек 9 і кулачок 6 донизу — стопор 5 відпускає обгінну муфту 4, яка вільно обертається, обертання кулачка 6 гальмується і дозувальний шнек не обертається.

Під час руху шнека угору продукція, що подається міжвитковим простором у шнекову камеру, залишається у ній, а міжвитковий простір знову заповнюється. Поряд з цим під час виштовхування продукції потрібно її розділити: ту, що знаходиться у шнековій камері, і ту, що знаходиться у міжвитковому просторі. Для цього нижній кінець шнека забезпечено пластинчастою заслінкою 10, розкриття і закриття якої відбувається подібно віялу. Конструкцію заслінки наведено на рис. 2.13.

Пластинки 3 розмикаються і змикаються за рахунок повороту стержня 1, який проходить через порожнистий вал шнека 2. Керування поворотом стержня здійснюється пневмоциліндром 14 (рис. 3.12) і просторовим кулачком 13. Таким чином, вплив на точність маси дози інерційних сил рухомих елементів шнека виключається. Величина маси дози регулюється ходом пневмоциліндра, постійну величину якого не­важко підтримувати обмежувачами ходу штока. Залишається створити умови, що покращать заповнення міжвиткового простору шнека. Один із способів створення таких умов наведено на рис. 3.14.

Між бункером 1 і шнековою камерою 4 встановлено збуджувач 2, який отримує колові коливання. Крім цього, по твірній внутрішніх поверхонь

збуджувача нанесено канавки 3, які полегшують передачу коливальних рухів продукції.

Дослідженнями встановлено, що практично неможливо за рахунок конструкції шнека і зміни його кінематичних параметрів виключити вплив сил інерції рухомих елементів шнека на масу дози, а також на недетерміноване провертання продукції в шнековій камері, що впливає на осьову швидкість дозованої продукції. Для усунення цих негативних явищ пропонуються конструктивні схеми модернізованих шнекових дозаторів, в яких шнек має два робочих етапи: в першому він працює як гвинт, а в другому — як поршень.

З розвитком технологій пакування продукції малими дозами впроваджено оригінальні конструктивні рішення шнекових дозаторів (рис. 3.15). В цих конструкціях конічний бункер замінено на клиноподібний, із якого виходять декілька дозувальних шнеків (за кількостю потоків).

а)

Лопаті мішалки мають не вертикальну, а декілька горизонтальних осей обертання, вони розташовані всередині клиноподібного бункера таким чином, що перекривають практично весь простір бункера. Таке розташування лопатей не дає злягатися в бункері продукції. При цьому кожний дозувальний шнек має індивідуальний сервопривод, який дає можливість регулювати дозу в кожному потоці.

В ряді випадків виробники обладнання представляють зразки, в яких шнек розташований горизонтально. В таких дозаторах в кілька разів більша похибка дозування порівняно з вертикальним розташуванням.