Промышленные дозаторы: виды и применение в производстве

Основная задача дозаторов заключается в обеспечении выдачи фиксированной дозы продукта. Способов классификации промышленных дозаторов существует немало. В большинстве случаев разделение классификаторов происходит по следующим признакам:

• сфера применения;
• количество одновременно дозируемых объемов;
• наличие возможности изменения дозы продукта;
• тип подачи дозируемого продукта;
• степень механизации и автоматизации при дозировании;
• наличие дополнительных функций;
• метод дозировки продукта;
• химические и физические характеристики дозированного материала;
• наличие контакта с узлом дозирования жидкости.

В зависимости от метода дозировки оборудование делится на весовое и объемное. Дозатор каждого типа имеет свои особенности работы, достоинства и недостатки.
Каждый дозатор оснащен блоком управления, представляющим собой автоматический регулятор. Наилучшая эффективность весового дозатора будет достигаться, если в его блок управления встроен мини-ЭВМ. В этом случае появляются следующие возможности:

1. компенсация негативного влияния внешних воздействий, происходящих в силу особенностей технологического процесса;
2. осуществление дозирования по заложенной программе;
3. предоставление информации в удобном для оператора виде;
4. передача полученных результатов на ВЗУ. 

Далее подробнее рассмотрим особенности работы разных видов дозаторов. Весовой дозатор используется для взвешивания и дозирования материалов, не продающихся поштучно.

Рисунок 1. Весовой дозатор для сыпучих продуктов

Весовой дозатор работает с любыми веществами вне зависимости от их вязкости, размера частиц и химического состава. Выдаваемые дозы могут быть от нескольких граммов до сотен килограммов. Оборудование этого типа применяется на производственных предприятиях для фасовки и упаковывания товара. Чаще всего на производствах используются линейно-лотковые, шнековые, мультиголовочные, бункерные и вибрационные дозаторы.

Основным узлом весового дозатора являются электронные весы, оборудованные дополнительными устройствами для отмеривания порции.

В целом, процесс работы весового дозатора можно описать следующим образом: подлежащий дозированию материал поступает на транспортер. Сигналы расхода и задания подаются на специальный регулятор, вырабатывающий корректируемый сигнал, который управляет приводом транспортера. Это изменяет скорость его движения в сторону уменьшения или увеличения.
Дискретные дозаторы имеют отдельные модели с емкостью для приема взвешивающегося материала. Емкость устанавливается на силоизмерительных преобразователях: платформенных или тензометрических железнодорожных весах.
При дозировании жидкостей, находящихся в открытых емкостях, массу товара определяют по высоте слоя жидкости в мерной трубке, которая пропорциональна слитой массе.
В целом, у весовых дозаторов можно выделить следующие преимущества:

1. наличие порогов грубой и точной дозировки значительно повышает качество процесса;
2. большой диапазон регулирования;
3. использование более распространенных весовых мер, благодаря чему ассортимент обрабатываемых продуктов расширяется. Смена продукта не окажет никакого влияния на качество работы оборудования: дозатор одинаково будет взвешивать как условные 100 граммов орешков, так и 100 граммов сахара;
4. не возникнет проблем с трудносыпучими продуктами. Ковш одинаково хорошо справляется с материалами различной плотности.

Тем не менее, как и любое другое оборудование, весовые дозаторы имеют и несколько недостатков, о которых считаем необходимым рассказать:

1. небольшой объем производительности. Весовой дозатор с одним ковшом может производить до десяти порций за минуту. Таким образом, чтобы оптимизировать производство, нужно обратить внимание на дозаторы с несколькими ковшами;
2. Стоимость весового дозатора выше, чем у аналогичного по вместимости ДМ объемного.

Другим типом промышленного дозатора является массовый дозатор. Оборудование этого типа рассчитано на выполнение дозирования жидкостей, паст, сыпучих твердых материалов, иногда — газов.

Рисунок 2. Автоматический массовый дозатор

По отношению к дозаторам других типов массовый имеет следующие преимущества:

1. высокий уровень точности выполняемой дозировки;
2. невысокий уровень погрешностей при выполнении дозирования пенящихся материалов;
3. отсутствие зависимости размеров выдаваемой дозы от внешнего давления и температуры.

Среди недостатков массовых дозаторов можно выделить высокую стоимость.
Массовые дозаторы широко применяются в народном хозяйстве и демонстрируют высокую точность и надежность в работе.

Следующий тип дозаторов — объемные дозаторы, которые представляют собой устройства для дозирования материалов соразмерно их объему. Оборудование этого типа рассчитано на работу с жидкими, сыпучими и вязкими веществами.

Рисунок 3. Объемный дозатор

Объемные дозаторы надежны в использовании и просты в устройстве. Устройство такого дозатора можно описать следующим образом: оборудование состоит из калиброванной емкости, оснащенной датчиком уровня, парой клапанов на входе и выходе и блока управления, являющегося автоматическим двухпозиционным регулятором. Иногда для повышения производительности и точности оборудование оснащается несколькими емкостями разного объема.
К преимуществам такого оборудования можно отнести следующее:

• простое устройство оборудования;
• высокая производительность;
• оптимальная стоимость.

Но, несмотря на это, как и у любого другого оборудования, у объемных дозаторов есть и свои минусы. Например, к таковым можно отнести зависимость формируемой дозы продукта от давления и температуры, а также наличие существенной погрешности при дозировке пенящихся материалов. Также отметим, что применение объемного дозатора создает ряд ограничений на процесс измерения дозы:

• пределы дозирования ограничены в объеме измерительной емкости;
• при расчете дозы сыпучих материалов объемные меры необходимо переводить в весовые;
• при дозировке трудных для смешивания материалов могут возникнуть сложности, приводящие в дальнейшем к сильной погрешности. 

Шнековый дозатор — еще один вид оборудования.

Рисунок 4. Шнековый дозатор

Такие дозаторы используются преимущественно для работы с трудносыпучими материалами: мука, крахмал и другие продукты, которые с течением времени могут залеживаться.
Конструкция этих дозаторов оснащена специальным шнеком, датчиком уровня материала в бункере и лопастями, с помощью которых происходит постоянное перемешивание сыпучего материала. Дозирование осуществляется за счет угла поворота вертикального шнека с последующим перемещением измеренной дозы в продуктовод.

К преимуществам шнековых дозаторов можно отнести простоту конструкции, благодаря чему чистка и замена шнека при необходимости будут проходить без проблем.
Среди недостатков этого оборудования можно выделить низкую точность, демонстрируемую оборудованием при работе с материалами неоднородной плотности.

Отметим, что классификацию дозаторов можно производить на основе различных критериев. Например, по степени автоматизации выделяют ручные, полуавтоматические и автоматические дозаторы. Ручные дозаторы широко применяются в строительстве, металлургии и других отраслях промышленности. Поскольку дозу приходится отмерять вручную, это оборудование малоэффективно и рассчитано на работу там, где операции выполняются периодически и с отведением достаточного времени.
Полуавтоматические дозаторы легко монтируются и быстро перенастраиваются с одного продукта на другой, что является их большим преимуществом.

Автоматические дозаторы работают с заданной точностью по схеме непрерывного цикла. Оборудование этого типа помимо выполнения дозировки обеспечивает укупорку и ополаскивание тары. Автоматические дозаторы — высокопроизводительные аппараты, рассчитанные на работу на крупных производствах с большими объемами работ. Основным недостатком этого оборудования является высокая стоимость.
Если в качестве основы классификации взять назначение оборудования, то дозаторы можно разделить на дискретные (порционные) и непрерывного действия (питатели). Дискретные дозаторы делят материал на равные доли через одинаковые временные промежутки и функционируют в цикличном режиме.

По типу привода принято различать электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные дозаторы.
По виду дозирующего узла — поршневые, мембранные, плунжерные, шланговые, сильфонные, винтовые, шестеренчатые, ковшовые, шнековые и дозаторы с мерной емкостью.
Работа поршневых дозаторов осуществляется за счет вращательно-поступательных движений. Оборудование этого типа используется для дозирования жидкостей любой консистенции.

Существуют и другие типы дозаторов, например, линейно-лотковые. В них необходимый для дозировки материал поступает на расположенные под небольшим углом лотки. Описать работу такого дозатора можно примерно следующим образом: сначала в измерительную емкость высыпается доза чуть меньше нужной, затем осуществляется более точная дозировка.

Вибрационные дозаторы сыпучих материалов используются для предварительной дозировки и подачи сыпучих веществ. Это оборудование используется в основном для приготовления строительных смесей. Поскольку при работе вибрационного дозатора высока вероятность получения большой погрешности при дозировке продукта, оборудование не используется на тех производствах, где требуется высокая точность.

Мультиголовочные дозаторы на отечественном рынке являются наиболее современным оборудованием. Их устройство можно описать так: емкости расположены в нескольких рядах друг над другом. Из них сырье попадает в измерительные камеры для проверки массы. Отметим, что весовые показатели в каждой емкости могут различаться, что не является критичным. Точность дозирования достигается за счет работы алгоритма подсчета и направления материала в продуктовод. Мультиголовочные дозаторы пользуются большой популярностью на производстве благодаря инновационной технологии взвешивания.

Камерные дозаторы представляют собой еще один вид этого оборудования. Также дозаторы этого типа известны как роторные или барабанные. Это оборудование широко применяется для дозирования небольших порций сыпучих продуктов в специальные плоские пакеты. Эффективность камерных дозаторов появляется в многоручьевом режиме работы, поскольку обеспечивается точность измерения и гарантируется высокий уровень производительности. Особенностью устройства этих дозаторов является постоянное нахождение в движении: в верхнем положении происходит наполнение стаканов точным объемом продукта, а при переходе в нижнее положение продукт высыпается в специальную тару через продуктовод.

Помимо камерных дозаторов на тех же производственных линиях широко применяются маятниковые дозаторы, обладающие рядом конструктивных отличий. Постоянно движущийся маятник перемещает продукт к заслонке, которая при достижении определенного объема перебрасывается в другое положение, а дозированный материал переходит на упаковочную линию. Параллельно с этим отгороженная заслонкой половина емкости наполняется сыпучим материалом, что в итоге дает хороший показатель производительности.

Шиберные дозаторы применяются на небольших предприятиях в автоматах с низкой производительностью, или на полуавтоматическом или ручном оборудовании. Принцип работы такого дозатора прост и предусматривает перемещение мерной емкости из зоны загрузки в зону выгрузки.

Выбор подходящего промышленного дозатора является важным этапом подготовки к производственной деятельности. Дозаторы широко применяются во всех отраслях промышленности для отмеривания точных порций материалов и для упаковки готовых сыпучих, жидких или мелкоштучных компонентов. Дозировка товара осуществляется строго в соответствии с параметрами, заданными пользователем в настройках.

К преимуществам дозаторов можно отнести:

1. широкие возможности интеграции устройства в технологические линии;
2. высокую точность дозировки продуктов;
3. удобное управление, для которого не требуются специальные знания и профессиональные навыки;
4. простое и доступное техническое обслуживание;
5. универсальность — дозатор может работать с различными материалами.

Промышленные дозаторы рассчитаны как на расфасовку пищевых продуктов любой консистенции, так и на работу со средствами бытовой химии, строительными материалами и т.д. Дозаторы значительно упрощают процесс подготовки продукции к дальнейшей реализации и позволяют продавать ее как мелким оптом, так и в розницу.
Дозаторы также могут применяться при утилизации и дальнейшей переработки отходов. Для проведения переработки рекомендуется разделять отходы в соответствии с видом, химическим составом, особенностями конструкции и пр. Чаще всего под утилизацией подразумевается дробление, помол и химическая обработка отходов. При переработке рекомендуется сортировать отходы по размеру, а затем направлять их в оборудование для измельчения. Именно для сортировки зачастую используются дозаторы.

При выборе промышленного дозатора нужно учитывать множество факторов. Например, конструкция оборудования, уровень электропотребления, производительность, степень погрешности при дозировке и т.д. Одним из ключевых аспектов, несомненно, является стоимость изделия. При выборе рекомендуем обратить внимание на оборудование средней ценовой категории, так как это поможет, с одной стороны, избежать покупки оборудования, которое быстро выйдет из строя, а с другой — спасет от переплат за бренд.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что промышленные дозаторы встречаются в различных сферах и на самых разных предприятиях. Чтобы подобрать подходящий под свои запросы дозатор, вы можете обратиться к нашим специалистам, которые всегда готовы проконсультировать и помочь сделать правильный выбор.