Кошик
462 відгуків

Як правильно вибрати дозатор: характеристики і типи дозуючого обладнання

Як правильно вибрати дозатор: характеристики і типи дозуючого обладнання

Розглядаючи фасувально-пакувальне обладнання, куди входять автомати, фасувальні напівавтомати і дозатори, варто окремо зупинитися на об'ємних і вагових дозаторах. У цій статті ми коротко розглянемо основні види промислових дозаторів, як підібрати дозатор, а також загальний принцип роботи дозуючого обладнання і сферу застосування. Каталог дозуючих апаратів для фасування і упаковки є на сайті ABC Tech.

Римський акведук - приклад стародавнього живильника
Що таке дозатор?
Для початку спробуємо на пальцях пояснити, як працює дозатор. Всім відомо про давньоримський акведук, який здійснював подачу води до міста. Так ось акведук – живильник, тобто система здійснює подачу продукту (води) споживачу, споживачам (місто, міста). Якщо поставити систему підрахунку чи обмеження певної дози води, то ми отримуємо аналітичний дозатор або об'ємний/ваговий дозатор. Вони можуть подавати воду періодично, скажімо по вівторках (дозатор періодичної дії) або цілодобово з певним напором (дозатор постійного дії). Вода переміщується в акведуке під силою тяжіння за рахунок більш низького розташування споживача, тобто витік вище ніж споживач (гравітаційний дозатор) або примусово за допомогою насоса, який примусово подає продукт (дозатор з вібро- , шнековим -, стрічковим живильником і т. д.). Мета ж акведука – поставити воду у необхідній кількості (доза) для міста (споживачеві, тарі).

В цілому диспенсер можна також порівняти з вагами, але відрізняється від ваг наявністю механізмів або електроніки для зупинки живильника при досягненні потрібної ваги/обсягу. А тепер давайте детально розберемо, що ж це дозуюче обладнання?

Автоматизація виробництва є найважливішим етапом для здійснення процесу дозування, фасування, сортування і складання. На складальних ділянках дозуючі установки грають роль подачі оптимального потоку складальних одиниць для дотримання оптимальної швидкості збирання чи сортування, щоб не було занадто мало чи багато складальних одиниць. Іноді дозуючі апарати застосовуються для вибракування виробів на лінії. Дозатори можуть бути як окремо стоїть верстат, так і бути критично важливим вузлом в складі автоматичної лінії. Дозатори видають готові дозу одного або кількох подальшим вузлів в запрограмованій логічної або часової послідовності. «Мозком» дозатора служить БУД – Блок Управління Дозатором, який є мікроконтролером з пультом управління, портами для підключення додаткової периферії, для подачі сигналу на розвантаження і виведення інформації з дозованої продукції, яка може бути оброблена на ПК, найчастіше через пропрієтарне ПЗ. Дозуючі установки також використовуються для газоподібних речовин, але з-за їх специфічності розглядати їх у статті не будемо. У попередній статті ми коротко розбирали пакувальне обладнання, коротко описавши автомати по упаковці.

Принцип дії дозатора (або так званого диспенсера) виражається у функції дозування, тобто даний верстат відмірятиме і видавати запрограмоване кількість, об'єм, масу або штук продукту автоматично отмеривает необхідну кількість штук або товарів, масу або об'єм речовини. По консистенції дозируемые продукти розрізняють на: сипучі (легко – і важкосипких), рідкі, в'язкі, пастоподібні, штучні і великогабаритні, тому основна частина дозаторів сконструйована для певного типу продукту з приблизно однаковими властивостями (наприклад, дозатор пелети і гранульованих продуктів або дозатор борошна та ін. трудносыпучих і пилять).

 

Зведена таблиця - Класифікація дозаторів

Таблиця - Класифікація дозуючого обладнання

Види дозаторів
Види дозаторів

Існує ціла безліч типів дозаторів, створених спеціально для певного продукту або його властивості, як абразивність, вологість, неоднорідність, схильність до зависання, злипання в бункері і т. д. Тому диспенсери за призначенням можна розділити на універсальні і спеціалізовані.

Тип типом зважування існують 3 групи:

  1. Щодо ваги – дозатори вагові або гравіметричні (не плутати з гравітаційними) (від англ. Gravimetric);
  2. По положенню – об'ємні дозатори або об'ємний (від англ. Volumetric);
  3. По часу.

Також існують комбінації відразу декількох типів: ваго-об'ємні або об'ємно-часові. Дозатори, що регулюються по часу не так поширені із-за своєї невисокої точності, але мають низьку вартість, т. к. конструкція зазвичай складається всього з живильника і реле часу.

Більш детально про типи вагових дозаторів можна прочитати в наступній статті.

 

 

Види вагових дозаторів
Ваговий дозатор
Ваговий дозатор найпоширеніший тип диспенсера для сипучих продуктів і використовується як частина фасувально-пакувального апарату. Для зважування дози використовується тензометричний датчик, що зчитує вага доз і дає сигнал на припинення подачі з живильника. Тому його також називають тензометричний дозатор. Основний підтип – вібраційний дозатор або так званий дозатор з віброживильником. Вибродозатор переміщує продукт гравиметрически з бункера, тобто продукт під силою тяжіння тисне на вибролоток, звідки поступально (по прямій) рухається в лійку і пакет, тому його також називають гравіметричний лінійний дозатор. Ваговий дозатор використовується для дозування не пилять, легко сипучих матеріалів будь фракціями (наприклад, дозатор комбікорму). Знайшов широке застосування в хімічній, вугільної, харчової промисловості та сільському господарстві (наприклад, дозатор кави, дозатор вугілля), а також для дозування рідини (наприклад, легкотекучих дозатор олії і води). Переваги вагового дозатора полягають в універсальності, оскільки процес дозування повністю автоматизований і контроль дозатором зводиться до контролю завантаженням у бункер, має високу точність, а у виконанні мультиголовочного дозатора (мультиголовка) високу продуктивність, самі тензодатчики мають компактний розмір, що дозволяє зробити компактний апарат, наприклад настільний дозатор сипучих. Також дозволяє швидко налаштувати новий вага дози або просто вибрати з раніше запрограмованих режимів в контролері. З недоліків, низька швидкість роботи на моделях з одним, двома потоками, а при порівнянні з об'ємними дозаторами більш висока вартість, з-за більш складної конструкції.

До ваговим дозатором відносяться: ковшова дозатор, лінійний дозатор (лінійно лоткові), гравітаційний дозатор (зазвичай ковшовий або клапанний дозатор), рідинний дозатор та ін

Відео принцип роботи ковшового тензометричного дозатора

Види об'ємних дозаторів
Об'ємний дозатор

Об'ємні дозатори використовують положення обертальної конструкції – це можуть бути стакани (від 1 до дюжини), встановлені на осі (стаканчиковый об'ємний Д.) або шнек з сервоприводом і за рахунок мікроконтролера, обертання відбувається на строго певний кут (шнековий Д.). Принцип роботи можна грубо (але точно :) ) описати, як бабуся на ринку зважує насіння в склянці, коли ваговий дозатор працює як фасувальні ваги на ринку – продавець насипає поки не досягне дози на вагах. Даний тип дозатора підходить для сухих дисперсних, рідинних і пастоподібних продуктів. Має примітивну конструкцію, завдяки цьому має порівняно високу експлуатаційну надійність і довговічність, а також зручність в роботі і високу швидкість роботи. До недоліків – низький діапазон ваги дозуючого з-за того, що конструкція має «мірні ємності» відповідні обсягом дози і діапазон регулювання невеликий (зазвичай 10-30%) і високу похибку (1-2,5%), однак шнекові об'ємні апарати можуть мати точність до 0,2-0,5% Також об'ємний диспенсер відміряє обсяг, а не вагу, тому доза залежить від температури і тиску і потрібно різна налаштування зі зміною мікроклімату в приміщенні. Не підходить для дозування деяких продуктів, що змінюють властивості при обертанні, наприклад пінисті. Найпоширеніші дозатори з 6-8 склянками, які мають оптимальні габарити самого верстата і забезпечують хорошу продуктивність.

Також до об'ємним дозатором відносяться наступні типи:

Поршневі. Вони бувають як стаціонарного, так і настільного виконання. Діє завдяки поршня, що робить зворотно-поступальний рух, продукт спочатку забирається в заздалегідь встановленому обсязі і потім викидається в тару. Конструкція працює за рахунок 2 зворотних клапанів. Проста і ефективна конструкція, однак, працює переважно лише з рідкими і не надто в'язкими речовинами. Пастоподібні, а також продукти, які мають дрібні включення не дозує – дрібні частинки працюють як абразив і швидко зношують робочі кільця поршнів, а для пастоподібних часто не достатньо тиск.

Шестеренні і кулачкові. По роботі аналог гідромотора шестеренчатого типу – в дію приводиться за рахунок шестерні (кулачків) і дозує за рахунок сервоприводу (певна кількість оборотів шестерні) або за рахунок витратоміра. Варіант з сервоприводом має нижче точність, тому використовується рідше.

Види шнекових дозаторів
Шнековий дозатор

Шнековий дозатор використовується для фасування пилять продуктів в основному трудносыпучих і порошків, за типом цемент, борошно, крохмаль, наприклад дозатор борошна або дозатор цементу. Також використовується для дозування гранул або гранульованих продуктів, зернових, зрідка для в'язких речовин. Для пастоподібних зазвичай не підходить із-за нестачі тиску для подачі з постійною витратою. Конструкція шнекових дозаторів може бути заснована на фасовці за вагою, обсягом і за часом. З переваг – проста і легка в ремонті конструкція, швидка налагодження на нову дозу. З мінусів – підходить не для всіх однотипних продуктів, деякі продукти подрібнює, має порівняно невисоку точність, а також складність в промиванні (що важливо в харчовій галузі). Конструктивно в якості живильника має шнек (вал і перо), поміщений в трубу, зазор між ними виставляється в залежності від діаметру і типу продукту. Зазвичай виконання з нержавіючої сталі, але існує варіант з гумовим пером, а також спіралевидним валом для зменшення ступеня травмування продукції або вологих продуктів. За типом розміщення шнек може розташовуватися вертикально, горизонтально і під кутом. За кількістю існує версії дозаторів з кількома шнеками, це може бути здвоєний шнек – шнековий пара, так і 2 незалежних живильника для 2-х споживачів.

Дозатори постійної дії
Режим роботи дозатора

За принципом роботи – безперервної та періодичної, також називається дискретної дії (апарат при цьому називають дискретний дозатор). Також існує принцип дискретно безперервної дії, що використовується для стабілізації масової витрати (безперервне дію) з функцією одночасного автоматичного відмірювання заданої дози пропущеного матеріалу (дискретне дія). Конструкція фасувальників безперервної дії може бути бункерного або стрічкового типу, а дискретні фасувальники в основному бункерного типу. Перервної дії використовуються для фасувально-пакувального справи, безперервного для збирання, обліку виробленого продукту, а також у дозуючих комплексах, де дозатор повинен видавати більшу продуктивність.

До дозатором постійної дії можна віднести 3 основних типи:

  1. Масовий дозатора об'ємного типу (від англ. Mass Flow-Rate feeder), що вимірює за допомогою витратоміра. Плюс компактність. Недолік - необхідність попереднього градуювання (визначення залежності гідростатичного тиску від ваги продукту в ємності).
  2. Диференціальні дозуючі ваги (від англ. Loss in Weight - LIW feeder) – цикл наповнення дуже короткий, а вага подається продукту визначається за убутку ваги в бункері живильника, який забезпечує безперервний потік продукту. Даний тип дозаторів працює в два етапи: 1. Спочатку при наповненні бункера задіюється витратомір і через клапан метелика проводиться періодично викид продукту в проміжний бункер. Витратомір підраховує, скільки продукту залишається засипати. Це об'ємний етап. 2. Потім переходить у ваговій. Сам проміжний бункер підвішений на тензодатчиках. По мірі витрати продукту з бункера, вага буде змінюватися. Контролер коригує швидкість живильника (у нашому прикладі це шнек). Таким чином, ми отримуємо на виході постійний потік продукту і цей тип диспенсера використовує одночасно ваговий і об'ємний методи. Перевага – висока точність дозування (до 0,2 %) з великою продуктивністю (від десятків до сотень тонн на годину). Доза не залежить від температури або тиску, підходить для пенящихся речовин. Основний недолік – висока ціна, а також при рясної аспірації існує витік продукту між трубою і шнеком (підвищується плинність порошкоподібних), що призводить до зниження точності.
  3. Стрічковий ваговий дозатор. Здатний регулювати продуктивно безперервно рухається потоку за рахунок висоти потоку (шибером), перетину або швидкості стрічки. Зважування ведеться силоизмерительным транспортером. Застосовується, коли продукт подається на виробництві конвеєром, а сам дозатор вбудовується в лінію.

Бувають і інші типи постійної дії, як ваги бункерні порційні для постійного зважування в потоці, але на інших типах зупинятися не будемо.

Типи дозаторів
Додаткові типи дозуючого обладнання:

За типом зваженої дози: нетто і брутто фасовка, тобто коли фасовка ведеться безпосередньо в пакет і зважується з урахуванням пакета – брутто розфасовка, якщо ведеться в проміжному бункері або ковші (ковшова фасувальник) – нетто розфасовка.

За кількістю потоків (струмків): однопотоковий (одноручейковый дозатор), багатопотоковий. Для збільшення продуктивності додатково встановлюється додатковий потік. Особливим видом багатопотокового дозатора є мультиголовочный дозатор (мультиголовка). Ваговий вибродозатор має паралельний потоки (або один потік) називається лінійний або лінійно-лоткові дозатор, а з'єднується в один потік мультиголовка.

За кількістю живильників на один потік: Однокаскадний (одноярусний), двухкаскадный (двоярусний). Двухкаскадный дозатор необхідний для великої, штучної фракції або заморожених продуктів, а також для збільшення продуктивності на легких і об'ємних продуктах – коли фасувальник переходить в режим точного дозування зважуючий ківш змикається та частина продукту продовжує рухатися за інерцією, але потрапляє не в 2 контрольний ківш, а в перший на верхньому ярусі. Таким чином, зберігається висока продуктивність з високою точністю.

По мобільності: повноцінні і настільні. Найпоширеніші типи це настільні напівавтоматичні вібраційні дозатори, шнекові, рідинні, ручні об'ємні.

За кількістю сировини: якщо фасувальник працює з одним продуктом – він є однокомпонентним, якщо з кількома – багатокомпонентним. Найчастіше дозатори використовуються одночасно для упаковки одного виду продукції (однокомпонентний апарат), рідше для кількох – мультикомпонентный дозатор. І за принципом роботи робить мікс (суміш) з декількох продуктів (часом до десятків компонентів) у певній пропорції. Мультикомпонентные дозатори мають кілька незалежних дозаторів з незалежними БУД або пов'язаних в одне ціле. Вони можуть використовуватися в одному корпусі для змішування добавок, барвників з продуктом, робити суміш (мікс), а також дозувати різні продукти в логіці одного контролера або системи (такий варіант називається дозуюча станція).

Типи дозуючого обладнання

Як вибрати дозатор?

Перше, що необхідно перед тим, як вибрати промисловий дозатор – скласти ТЗ (технічне завдання). Приклад ТЗ можна знайти тут. У ньому варто відповісти на такі питання: який продукт необхідно дозувати, яка буде продуктивність, якою буде вага дози, яка потрібна точність дозатора. Аналізуючи речовина, продукт для фасування необхідно уточнювати його властивості – насипну щільність, сипучість, кислотність/лужність, фракція, схильність до злипання, зависання, вологість і т. д. Потім визначаєте технологічність необхідного обладнання повинен продукт надходити безперервно на автоматі, циклічно в тару на напівавтоматі або ручному обладнанні, а звідси вже буде зрозумілий бюджет. А також матеріал виготовлення, адже для харчових галузей необхідна харчова нержавіюча сталь AISI 304, інші 430 технічна або 201 (просто іржавіє на повітрі) можуть зовсім не підходити, при дозуванні концентрованих лугів і кислот необхідно вторпластовое (тефлонове) покриття, тобто потрібно вже відштовхуватися від продукту, галузі, а також де буде розташовуватися верстат приміщення/вулиця.

Допоміжними питаннями вже будуть тип електроживлення, простота настройки і роботи, гарантія, ремонтопридатність і можливість налагодження (самостійної або з фахівцем), габарити устаткування, тип підключення до ПЕОМ (RS232, RS485, Ethernet), необхідність в пневмокомпрессоре, спосіб подачі/забору продукту; відстань до пневмообладнання, ПЕОМ, блоку управління і ін. вузлів, щоб розрахувати довжину кабелів і фітингів; необхідність державної метрологічної атестації; комплектація верстата і можливо модернізації під продукт клієнта, якщо необхідно.

По-друге, бажано максимально бути впевненим в тому, що обладнання підійде для вашого продукту і потреб. Для цього необхідно уточнити у виробника: який досвід роботи з вашим продуктом, взяти контакти старих клієнтів і за фактом дізнатися про продуктивності, можливі проблеми, їх оцінка про роботу верстата. Також хорошим варіантом буде приїхати до виробника особисто зі своїм продуктом і так сказати перевірити «в полях» виготовленої на машині, якщо, на думку виробника, аналогічні продукти дозує їх машина без проблем. Як варіант, можна відправити свій продукт поштою, щоб виробник особисто протестував і зробив фото, відео випробувань і підтвердив/спростував можливості апарату.

Варто розуміти, що існують універсальні і вузькоспеціалізовані дозатори. Тут не напишеш одну точну інструкцію для кожного типу дозатора, а стоїть на практиці вже відштовхуватися від продукту. Адже для одного продукту може підійти відразу кілька видів дозаторів, але різниця може бути в точності, продуктивності, ціною, можливості розбору або промивання і т. п. В будь-якому випадку рекомендуємо вам купувати тільки якісний дозуюче обладнання, а якщо у вас є питання, то менеджери компанії ABC Tech з радістю проконсультують вас.

Інші статті