ITPN20070013A1 - "dosatore di prodotti in polvere o grani e relativo metodo di dosatura" - Google Patents

Description

Descrizione

del brevetto per invenzione avente per titolo:

“DOSATORE DI PRODOTTI IN POLVERE O GRANI E RELATIVO

METODO DI DOSATURA”

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un dosatore di prodotti in polvere o in forma granulare, in particolare per macchine distributrici automatiche di bevande, ed un metodo di dosatura.

Sono comunemente noti, specie nel settore della distribuzione automatica di bevande, dei dispositivi di dosatura che ricevono una massa di prodotto in polvere o in forma granulare immagazzinato in una tramoggia o proveniente da una macina, ne effettuano la dosatura, e la inviano ad una unità operativa quale ad esempio un gruppo infusore per la preparazione di una bevanda. Un primo tipo di dosatore oggi utilizzato determina la quantità di prodotto da erogare sulla base di una misura volumetrica. A questo scopo tale tipo di dosatore comprende una camera di dosatura avente un volume di dimensioni note dotata di una parete mobile disposta davanti ad una apertura di accesso alla camera di dosatura. Il prodotto da erogare viene introdotto nella camera attraverso la parete mobile e, dopo che detta camera è stata completamente riempita, la parete mobile attiva un interruttore il quale comanda lo scarico del prodotto verso un’unità operativa per effettuarne lutilizzo.

Il principale limite dei dosatori volumetrici del tipo sopra descritto risiede nel fatto che non possono essere usati efficacemente per dispensare dosi di prodotto che non riempiano completamente la camera di dosatura ovvero per dispensare frazioni della dose massima erogabile corrispondente al volume della camera. Ciò è dovuto al fatto che la parete mobile, girevolmente fissata in uno dei bordi che definiscono l’apertura di accesso alla camera di dosatura, non garantisce un efficace e costante contenimento del flusso di prodotto all’interno della camera se non nel particolare momento in cui la parete è giunta a contatto con un interruttore che comanda lo scarico del prodotto dalla camera di dosatura.

La parete mobile di un dosatore del tipo sopra descritto, dovendo essere in grado di funzionare in presenza di accumuli di prodotto negli interstizi della camera di dosatura prossimi al punto di cerniera della parete, viene mantenuta permanentemente in posizione scostata dall’apertura di accesso alla camera, il che comporta un flusso di prodotto entro la camera incostante, repentino ed incontrollato.

Dosatori volumetrici del tipo descritto non consentono di erogare, nel medesimo ciclo di funzionamento, dosi frazionate o comunque diverse da un multiplo della massa che può essere alloggiata nella camera. Dispositivi di dosatura di questo tipo sono poco flessibili e non si prestano all’utilizzo in applicazioni in cui le dosi di prodotto debbano essere frequentemente variate in modo controllato.

Nel settore dei distributori automatici di bevande in cui i prodotti in polvere o in grani sono immagazzinati in una o più tramogge o vengono macinati prima dell’utilizzo, i dispositivi di dosatura sono predisposti per controllare il tempo di versamento o macinazione dei prodotti sulla base di fattori noti quali la portata della bocca di scarico della tramoggia o la portata di prodotto macinata nell’unità di tempo. In particolare, nei distributori di bevande a base di caffè sono comunemente in uso dosatori che misurano la dose erogata tramite il controllo del numero di giri delle macine che frantumano i grani di caffè. Dosatori di questo tipo si sono rivelati scarsamente precisi nel mantenere costante la dose di prodotto erogata a causa della totale mancanza di un controllo sul grado di usura delle macine e della conseguente variazione della portata di macinato. Pertanto anche questo tipo di dosatore svantaggiosamente richiede una periodica taratura da parte di un tecnico specializzato al fine di contenere la variazione della dose di prodotto erogata dal dosatore.

Compito della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di dosatura ed un metodo di dosatura che superino i difetti e gli svantaggi dei dosatori e dei relativi metodi di dosatura oggi noti. Nell’ambito del compito sopra esposto uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un dosatore ed un metodo di dosatura che assicuri, anche dopo numerosi cicli di funzionamento, l’erogazione di una massa costante di prodotti in polvere o in forma granulare, incrementando così l affidabilità delle operazioni di dosatura rispetto a quanto è oggi conosciuto.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dosatore ed un metodo di dosatura che consentano di erogare con precisione masse variabili di prodotti in polvere o in forma granulare, dette masse potendo essere erogate anche in due o più tempi mediante dosature frazionate.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un dosatore di prodotti in polvere o in grani che eviti l’accumulo di detti prodotti al suo interno riducendo così il rischio che ad ogni erogazione alla massa di prodotto dosata con precisione si aggiunga un’ulteriore massa rimasta non erogata nelle dosature precedenti falsando la rilevazione del grado di riempimento della camera di dosatura.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un dosatore di prodotti in polvere o in grani ed un metodo di dosatura che consentano la regolazione automatica della quantità di prodotto erogato senza richiedere l’intervento di alcun operatore.

Il compito e gli scopi sopra esposti vengono raggiunti da un dosatore di prodotti in polvere o grani e da un metodo di dosatura aventi le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni allegate. Caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno evidenti dalla descrizione che segue, a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

- La figura 1 mostra una vista prospettica anteriore di un dosatore di prodotti in polvere o in grani secondo la presente invenzione;

- La figura 2 mostra una vista prospettica posteriore del dosatore di figura

La figura 3 mostra schematicamente e secondo una vista laterale in sezione una prima fase del metodo di dosatura secondo la presente invenzione;

La figura 3 A mostra secondo una vista prospettica un dettaglio della parete mobile e dell’otturatore nella fase di dosatura illustrata in figura 3; La figura 4 mostra schematicamente e secondo una vista laterale in sezione una seconda fase del metodo di dosatura secondo la presente invenzione;

- La figura 4A mostra secondo una vista prospettica un dettaglio della parete mobile e dell’otturatore nella fase di dosatura illustrata in figura 4; Con riferimento alle figure 1 e 2, un dosatore di prodotti in polvere o in grani secondo la presente invenzione comprende una carcassa 1 composta da due scmigusci 2 e 3 uniti mediante viti non rappresentate in figura. Entro la carcassa 1 il dosatore comprende una camera di dosatura 4 adatta a ricevere una massa M di prodotti in polvere o grani ed avente un volume V noto. La camera 4 è definita da una porzione dei semigusci 2 e 3 della carcassa 1, da uno scivolo 8 disposto sul fondo della camera 4 e da una parete 6 mobile per effetto dell’ introduzione di un prodotto in polvere o grani entro la camera 4. Tale prodotto viene introdotto nella camera 4 attraverso un’apertura 5 ricavata sul semiguscio 2 mediante una unità di erogazione di tipo noto, come ad esempio una macina o una tramoggia.

La parete 6, nella sua posizione di riposo, è disposta davanti allapertura 5 e la ostruisce quando la camera di dosatura 4 è sostanzialmente vuota. Quando una massa di prodotto viene introdotta entro la camera 4, la parete 6 si muove verso l interno della camera 4 scoprendo progressivamente l’apertura 5. Mezzi sensori 7, costituiti preferibilmente da un micro-interruttore associato al semiguscio 3, sono disposti di fronte alla parete 6 e forniscono un segnale elettrico quando la parete 6, per effetto del riempimento della camera 4, viene spostata verso l interno della camera 4 stessa e giunge a toccarli. La posizione dei mezzi sensori 7 è opportunamente scelta per segnalare l’istante di tempo in cui si è ottenuto il completo riempimento del volume V della camera 4. Nella porzione inferiore della carcassa 1 , i semigusci 2 e 3 formano una bocchetta di scarico 9 attraverso cui il prodotto, preventivamente dosato nella camera 4, abbandona il dosatore e viene fatto defluire verso un’unità utilizzatrice, non rappresentata nelle figure, quale ad esempio un gruppo infusore per la produzione di una bevanda.

Lo scivolo 8 è associato ad una struttura di supporto 10 fissata in modo amovibile sul semiguscio posteriore 2. Come verrà meglio descritto in seguito la struttura di supporto 10 comprende un elemento 11 girevolmente fissato al semiguscio 2 cosi da risultare mobile rispetto alla carcassa 1, ed un secondo elemento 12 fisso rispetto alla carcassa 1. In particolare, lo scivolo 8 è solidale all’elemento 11 mobile. La parete 6 comprende due porzioni 15 e 16 girevolmente associate l' una all’altra in cui la porzione 16 è girevolmente associata al semiguscio posteriore 2. La porzione 15 della parete 6 ostruisce l’apertura 5 e, quando una massa di prodotto fluisce attraverso l’apertura 5, tale porzione 15 si muove rispetto alla porzione 16 e alla carcassa 1 verso l’interno della camera 4. Il movimento di rotazione della porzione 15 rispetto alla porzione 16 è contrastato da mezzi elastici 18. Durante l’afflusso di prodotto entro la camera 4 la porzione 16 della parte 6 è fissa.

Il dosatore comprende inoltre un otturatore 13 che si interpone tra il semiguscio posteriore 2 e la parete mobile 6. L’otturatore 13 è solidale all’elemento 11 mobile della struttura 10 ed è adatto a chiudere ed aprire l’apertura 5 di immissione del prodotto in polvere o grani, comportando un taglio, oltre che una barriera, al deflusso di prodotto verso la camera 4. Il comando del movimento dell’elemento 11 della struttura di supporto 10 e dell’otturatore 13 è effettuato mediante un elettromagnete 14 fissato sull’elemento 12 fisso della struttura di supporto 10. Come si vedrà in seguito, l' attivazione/disattivazione dell’elettromagnete avviene sulla base del segnale fornito dai mezzi sensori 7. Una rotazione dell’elemento 11 comporta una rotazione dell’otturatore 13 ad esso solidale, il quale interagisce con mezzi a camma 17 previsti sulla porzione 16 della parete 6, ovvero sulla porzione che è girevolmente fissata sul semi guscio 2 della carcassa 1. I mezzi a camma 17 sono conformati in modo che una rotazione dell’otturatore 13 nella direzione di ostruzione dell’apertura 5 determina una rotazione della porzione 16 di parete 6 verso l’interno della camera 4 ed un conseguente allontanamento della porzione 15 dall’apertura 5. In particolare i mezzi a camma possono comprendere un dente ricavato di pezzo con la porzione 16 della parete 6. Il movimento della porzione 16 rispetto alla carcassa 1 è favorito da mezzi elastici 19.

Con riferimento alle figure 3, 3 A, 4, 4A, quando, all’istante di tempo t() di inizio dell’operazione di dosatura, una massa M1 di prodotto in polvere o grani viene introdotta entro la camera di dosatura 4 attraverso lapertura 5 realizzata sul semiguscio 2 della carcassa 1 , la porzione 15 della parete mobile 6 si sposta entro la camera 4. Tale porzione 15 passa da una posizione di riposo, aderente all’apertura 5 ed indicata con linea tratteggiata in figura 3, ad una posizione di massima rotazione rispetto alla porzione di parete 16 indicata con linea continua in figura 3 ed ulteriormente mostrata in figura 3A. Il movimento della porzione di parete 15 è progressivo e la sua velocità dipende dalla velocità con cui viene introdotto il prodotto entro la camera 4. Durante l’introduzione del prodotto in polvere o grani la porzione 16 di parete girevolmente fissata sulla carcassa 1 rimane ferma. Quando la porzione di parete 15 è giunta nella posizione di massima rotazione rispetto alla porzione 16 di parete 6, essa giunge a contatto e attiva i mezzi sensori 7 i quali producono un segnale elettrico indicativo dell’istante di tempo t1 in cui il volume V, noto, della camera 4 è stato interamente occupato dalla massa Mi di prodotto. A questo punto sarà possibile calcolare l’intervallo di tempo impiegato dalla massa M1 di prodotto per riempire completamente la camera 4. Calcolato l intervallo Δt1 si può facilmente risalire al valore di portata di prodotto [grammi/secondo] che ha attraversato l’apertura 5 calcolando il rapporto M1/Δt1. Questo valore sarà utile per conoscere in ogni momento la quantità di prodotto che nell’unità di tempo può effettivamente accedere entro la camera di dosatura 4. Tale quantità, che in generale non è costante ma dipende dall’ affidabilità dell’unità di erogazione che alimenta il dosatore, è utilizzata dal dosatore per stimare l’intervallo di tempo Δt2= t2 - t0) necessario per dosare con precisione una seconda massa di prodotto M2nota, in una seconda operazione di dosatura avente inizio ad un istante t0. Quest’ultima operazione potrà consistere nella dosatura di una frazione della massima dose fomibile dal dosatore e corrispondente alla totalità del volume V della camera 4, o in una nuova dosatura dell’intera dose massima erogabile. L’intervallo Δt2 è calcolabile mediante la relazione Δt2= M2/ (M1/Δt1).

Le funzioni di calcolo potranno essere effettuate da una unità di controllo incorporata nel dosatore o ad esso collegata. Questa logica di funzionamento risulta particolarmente utile quando il dosatore è impiegato in una macchina distributrice automatica di bevande in cui sia necessario effettuare dosature di masse di prodotto di diversa entità oppure sovra dosature da aggiungere alla dose massima erogabile dal dosatore in una singola operazione.

Una volta che i mezzi sensori 7 sono stati raggiunti dalla porzione 15 della parete 6, il segnale da questi emesso attiva l’elettromagnete 14 che comporta una rotazione dell’elemento mobile 11 della struttura di supporto 10 e dell’otturatore 13 solidale a tale elemento 11. La rotazione dell’otturatore 13 avviene a partire da una posizione di riposo, illustrata nelle figure 3 e 3A, in cui esso, grazie ai mezzi a camma 17, mantiene la porzione 16 della parete 6 aderente al semiguscio 2, verso una posizione, illustrata nelle figure 4 e 4A, in cui l’otturatore chiude l’apertura 5.

Lo spostamento dell’otturatore 13 comporta un movimento di rotazione della porzione 16 di parete 6 fissata sulla carcassa 1 verso della camera 4, tale movimento è favorito dall’azione dei mezzi elastici 19. La porzione 15 di parete 6, che si distende per effetto del mezzo di contrasto 18, viene allontanata dall’apertura 5 a seguito del movimento della porzione 16 di parete 6. Ciò evita che una parte della massa di prodotto in polvere si accumuli e rimanga stabilmente fissata tra l’apertura 5 e la parete 6.

La rotazione del elemento mobile 11 della struttura di supporto 12 comporta anche la rotazione dello scivolo 8 ad esso solidale e la conseguente fuoriuscita del prodotto dosato dalla bocchetta di scarico 9. Il prodotto fuoriuscito sarà raccolto da una unità utilizzatrice non rappresentata nelle figure 4 e 4A.

Dopo che il prodotto ha abbandonato la camera di dosatura 4, la disattivazione dell’elettromagnete 14 riporta l’otturatore 13, l’elemento mobile 11 e la parete 6 nella posizione iniziale illustrata nelle figure 3 e 3A (la parete 6 è rappresentata in parte con linea tratteggiata).

Si è così constatato come il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi prefissati, essendo stato realizzato un dispositivo di dosatura che assicura nel tempo l’erogazione di una quantità costante di prodotto in forma granulare o in polvere, detta quantità essendo corrispondente a quanto effettivamente si desidera erogare. Un dosatore ed il relativo metodo di dosatura secondo la presente invenzione hanno un’elevata affidabilità che si mantiene tale anche dopo numerosi cicli di funzionamento. Si è inoltre constatato come la presente invenzione possa vantaggiosamente trovare impiego in un distributore automatico di bevande, in particolare di bevande infuse quali, ad esempio, caffè, thè, cioccolata ecc.

Il metodo di dosatura secondo il presente trovato permette di erogare non solo la massima dose volumetricamente definita dalla capacità della camera di dosatura ma anche frazioni di tale dose. Inoltre, diversamente dai sistemi di dosatura in cui la massa di prodotto fornita viene controllata mediante il controllo di un parametro di funzionamento dell’unità di erogazione quale ad esempio il numero di giri in una macina, il presente metodo permette di evitare che un operatore debba periodicamente intervenire sul dosatore per verificare che la quantità di materiale erogato corrisponda ai requisiti di funzionamento previsti a progetto.

Naturalmente i materiali nonché le dimensioni costituenti i singoli componenti il trovato potranno essere i più adatti a seconda delle specifiche esigenze.

I diversi elementi costituenti il presente trovato non dovranno certamente consistere solo nella forma di realizzazione illustrata, ma potranno essere di per sé presenti in molte forme di realizzazione tutte rientranti nell’ambito inventivo del presente trovato.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dosatore di prodotti in polvere o in grani comprendente: - una camera di dosatura (4) adatta ad a ricevere detti prodotti dotata di una apertura (5) ostruitale mediante un parete mobile (6); - mezzi sensori (7) adatti a rilevare il riempimento di detta camera (4); caratterizzato dal fatto che detta parete mobile (6) comprende una prima ed una seconda porzione (15, 16), detta prima porzione (15) essendo mobile rispetto alla seconda porzione (16) per effetto dell’introduzione di detti prodotti entro la camera (4) e detta seconda porzione (16) essendo comandata dal movimento di un otturatore (13) adatto a chiudere ed aprire detta apertura (5).
2. 2. Dosatore secondo la rivendicazione 1 in cui detta prima e seconda porzione (15, 16) sono girevolmente connesse l’una all’altra e detta seconda porzione (16) è girevolmente connessa al corpo di una carcassa (1).
3. 3. Dosatore secondo la rivendicazione 2 in cui il movimento di detta prima porzione (15) di parete (6) è contrastato da mezzi elastici (18) ed il movimento di detta seconda porzione (16) è favorito da mezzi elastici (19).
4. 4. Dosatore secondo la rivendicazione 2 o 3 in cui detta camera di dosatura (4) è definita all’interno di detta carcassa (1) da una porzione di due semigusci (2, 3) costituenti la carcassa (1), da uno scivolo (8) e da detta parete mobile (6).
5. 5. Dosatore secondo una o più delle rivendicazioni da 2 a 4 comprendente una struttura di supporto (10) dotata di un primo elemento (11) mobile rispetto a detta carcassa (1) ed un secondo elemento (12) fisso rispetto a detta carcassa (1).
6. 6. Dosatore secondo la rivendicazione 5 in cui detto primo elemento mobile (1 1) è girevolmente fissato alla carcassa (1).
7. 7. Dosatore secondo la rivendicazione 5 o 6 in cui detto otturatore (13) e detto scivolo (8) sono solidali e mobili con detto primo elemento (11) della struttura di supporto (10).
8. 8. Dosatore secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui detta seconda porzione (16) di parete mobile (6) comprende mezzi a camma (17) associati a detto otturatore (13).
9. 9. Dosatore secondo la rivendicazione 8 in cui detti mezzi a camma (17) sono conformati in modo che un movimento dell’ otturatore (13) nella direzione di ostruzione dell’apertura (5) determina un movimento della porzione (16) di parete (6) verso l’interno della camera (4).
10. 10. Dosatore secondo la rivendicazione 8 o 9 in cui detti mezzi a camma (17) comprendono un dente ricavato di pezzo con detta seconda porzione (16) di parete (6).
11. 1 1. Dosatore secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti in cui detto otturatore (13) è azionato da un elettromagnete (14) comandato da detti mezzi sensori (7).
12. 12. Dosatore secondo la rivendicazione 11 in cui detto elettromagnete (14) è fissato sull’elemento (12) fisso della struttura di supporto (10).
13. 13. Macchina distributrice automatica di bevande comprendente un dosatore di prodotti in polvere o grani secondo le rivendicazioni da 1 a 12.
14. 14. Metodo di dosatura di prodotti in polvere o grani caratterizzato dal comprendere le seguenti fasi: a) All’istante di tempo 3⁄4 introdurre una prima massa Mjdi prodotto in polvere o grani entro una camera di dosatura (4) di volume V predefinito, detta prima massa M/essendo introdotta attraverso un’apertura (5) provocando lo spostamento di una prima porzione (15) di una parete mobile (6) che ostruisce detta apertura (5); b) Misurare l’intervallo di tempo Ati che intercorre tra l’istante t0 e l’istante tl in cui mezzi sensori (7) sono attivati dalla prima porzione (15) della parete mobile (6) per indicare il completo riempimento del volume V della camera (4); c) Calcolare il rapporto Ml/Δtl e attivare un otturatore (13) adatto a chiudere ed aprire detta apertura (5) per effettuare il comando di una seconda porzione (16) della parete mobile (6) che allontana la prima porzione (15) dall’apertura (5). d) Scaricare la massa Mi di prodotto all’esterno della camera (4) tra il movimento di chiusura e apertura dell’otturatore (13). e) Calcolare l’intervallo di tempo Δt2mediante la relazione per l’introduzione in detta camera (4) di una seconda massa M2di prodotto di valore noto.