УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТЕЛ, ОСОБЕННО КОФЕЙНЫХ ЗЕРЕН И ДР. ТЕЛ, ИЛИ ИЗДЕЛИЙ АНАЛОГИЧНОЙ ФОРМЫ ПО ИХ ЦВЕТАМ Советский патент 1930 года по МПК A23N15/00 

В предлагаемом устройстве подлежащий сортировке материал первоначально разделяется при помощи всасывающих сопел на отдельные объекты, которые затем при помощи шиберов или т.п. приспособлений приводятся в положение, требуемое для сортировки, и подводятся по одиночке к фотоэлементу, соединенному с катодным усилителем и служащему для управления заслонками отдельных камер, предназначенных для приема объектов соответствующего цвета. Устранив в этом устройстве обычно применяемые при различных сортировках селеновые элементы, которые имеют недостатком свойственную им инерцию, уничтожаемую ныне лишь за счет введения сложных оптико-механических приспособлений, изобретатель применяет фотоэлемент, не страдающий по его мнению, подобными дефектами, и расчитывает еще облегчить производство быстрой и надежной сортировки, благодаря возможности выставления для экспозиции сортируемых тел, независимо от их формы, каждый раз в строго нужном положении.

На чертеже фиг. 1 схематически изображает устройство для сортирования продуктов, фиг. 1а, 1б, 2, 2а - отдельные детали его, фиг. 3 - электрическую схему устройства.

Подача сортируемых тел осуществляется посредством загрузочной воронки 1, к которой примыкает передняя воронка, разделенная посредством вертикальной перегородки 2 на переднюю камеру 3a и заднюю 3b. Через днище задней камеры 3b проходит внутрь камеры подъемный стержень 4, движущийся периодически вверх и вниз и снабженный на верхнем конце пружинящей в вертикальном направлении вогнутой чашкой 5. Над подъемным стержнем 4 в задней камере 3b имеется неподвижное сопло 6, которое с одной стороны соединено с трубопроводом 7 для всасывания воздуха, а с другой стороны - с трубопроводом 8 для вдувания воздуха. Регулирование высасывания и вдувания воздуха происходит автоматически посредством крана 9. В сопле 6 передвигается игла 10, которая при своем движении вниз выходит из отверстия сопла. Между соплом 6 и подъемным стержнем 4 помещена пластинка 11, которая периодически поворачивается вокруг горизонтальной оси так, что при опущенном стержне 4 она находится под соплом 6 а при движении вверх стержня 4 она удаляется с пути, по которому движется этот стержень. Для приема тел, поступающих по одиночке с пластинки 11, выходная воронка 12 снабжается вращающейся пластинкой 14. Под выходной воронкой 12 расположен рельс 13, совершающий возвратно поступательное движение, а над ним расположена открытая сверху неподвижная клетка 15. Откидная заслонка 17 последней делит клетку на два отделения 18 и 19 (фиг. 1a). Задняя стенка 16 клетки 15 посредством храпового зацепления 20 передвигается вперед вместе с направляющим рельсом, проходит под откидной заслонкой 17 в отделение клетки 19, при чем она надавливает на заслонку 17 и, вследствие освобождения храповика 20, под действием пружины, передвигается обратно в то время, как заслонка 17 затворяется под действием пружины (фиг. 1b).

Около направляющего рельса 13 находится рельс 21, а над ним помещается неподвижно с ними соединенная оконная насадка 22 с круглым окном 23. Перпендикулярно к направлению движения направляющего рельса 13 и рельса 21 помещено центрирующее приспособление (фиг. 2), пружинящие центрирующие щеки которого 24 и 25 имеют соответствующую форму и движутся навстречу друг другу. Круглое окошко 23 помещено точно симметрично в отношении центрирующих щек 24 и 25. Между имеющими соответствующую форму боковыми частями 26 и 27 центрирующих щек 24 и 25 вставлена пружинящая расположенная на рельсе 21, призма 28, которая при схождении центрирующих щек 24 и 25 соответственно поднимается вверх (фиг. 2a). Под окошком 23 механически движется вверх и вниз проходящая сквозь рельс 21, находящаяся под действием пружины подъемная штанга 29. Механизм, приводящий в действие подъемный стержень 4, кран 9, иглу 10, пластинку 11, направляющий рельс 13, рельс 21, вращающуюся пластинку 14, заднюю стенку 16 клетки 15, центрирующие щеки 24 и 25, подъемную штангу 29, не показан на чертеже, так как приспособления для приведения их в действие могут быть выполнены разными общеизвестными способами.

Световые лучи какого-либо источника света (фиг. 3), напр. электрической лампы 35 накаливания, направляются посредством собирательного стекла 36 на вогнутое зеркало 37, а от него на окно 23. Через отверстие 38 в вогнутом зеркале 37 свет, отраженный в направлении окна 23, направляют на объектив 39, который собирает свет на светочувствительный слой 40 фотоэлектрического элемента 41. Обращенная к объективу поверхность окна 23 расположена перпендикулярно к оптической оси и очень гладко отполирована или сделана зеркальной. На пути лучей, между объективом 39 и фотоэлектрическим элементом 41 помещены диафрагма 42, оптический затвор 69 и соответственно настроенный световой фильтр 43. Фотоэлектрический элемент электрически соединен с усилительной катодной лампой 44 (фиг. 3). Светочувствительный слой 45 фотоэлектрического элемента 41 соединен с отрицательным полюсом батареи 45 в то время, как анод 46 фотоэлектрического элемента 41 соединен с сеткой 47 усилительной лампы 44. Между регулирующей сеткой 47 и питаемой батареей 48 нитью накала 49 усилительной лампы 44, помещено высокоомное постоянное сопротивление 50. Анод 51 и вторая сетка 52 усилительной лампы 44 приключены к положительному полюсу батареи 53, отрицательный полюс который соединен с отрицательным концом нитки накала 49. К этому концу приключен также и положительный полюс батареи 45. Реле 54 с двумя катушками 55 и 56 помещено таким образом, что катушка 55 находится в цепи анода 51 усилительной лампы 44, а катушка 56 находится в цепи сетки 52 той же лампы 44. Обе катушки 55 и 56 реле включены по диференциальной схеме и действуют на оба якоря 57 и 58 реле 54. Когда контакт 59 якоря 58 и контакт 60 якоря 57 замкнуты, то электромагнит 61 получает ток от батареи 62 и действуют на якорь 63. При замыкании же контакта 59 якоря 58 и контакта 64 якоря 57 электромагнит в действие не приходит. При замыкании контакта 65 якоря 58 и контакта 64 якоря 57 электромагнит 66 действует на якорь 67. В общий провод от катушек электромагнитов 61 и 66 к батарее 62 включен механически приводимый в действие контакт 68. Между рельсом 21 и оконной насадкой 22 помещено сопло 30, соединенное с трубопроводом 8 для вдувания воздуха, и служащее для сдувания с рельса 21 испытуемого тела (фиг. 1). Против сопла 30 расположен отводящий трубопровод 31, днище которого косо опускается вниз и состоит из помещенных друг около друга отдельных отборочных заслонок 32, приводимых в действие посредством электромагнитов 61, 66, расположенных в отборочных отделениях 34.

Тело поступает из загрузочной воронки 1 в переднюю камеру 3a и из нее - в заднюю камеру 3b, в которой движется вверх и вниз подъемный стержень 4. При своем движении вверх стержень своей чашкой 5 забирает небольшое количество тел и подает их к неподвижному соплу 6. При этом, благодаря пружинящему удару чашки 5, исключается возможность повреждения тел. Кран 9 сообщает всасывающий трубопровод 7 с соплом 6 и всасывает, благодаря соответствующей величине всасывающей силы и сопла 6, только одно тело в отверстие сопла, после чего подъемный стержень 4 с чашкой 5 сейчас же опять движется вниз. Одновременно с этим пластинка 11 подходит под сопло. Игла 10 движется вниз и выталкивает всосанное тело из сопла 6 на подошедшую под сопло пластинку 11. После этого игла 10 останавливается, трубопровод 7 закрывается и открывается трубопровод 8. Поток вдуваемого воздуха производит вместе с иглой 10 очистку сопла 6 от приставших к ней кожиц или т.п. загрязнений, так что сопла 6, при всасывании нового тела, опять становятся чистыми. Пластинка 11 сходит с пути подымающегося снова вверх подъемного стержня 4 и подает только что полученное из сопла 6 тело в выходной трубопровод 12, по которому тело падает на вращающуюся пластинку 14. На нем тело покоится после своего падения. После этого пластинка 14 поворачивается, а тело падает на направляющий рельс 13 в отделение 18 клетки 15. Рельс 13 при этом передвигается, так что увлекает с собой тело, пока оно не упрется в передвижную заднюю стенку 16 клетки 15 (фиг. 1a и 1b). Благодаря этому происходит переворачивание, напр. кофейных бобов, на плоскую сторону, что необходимо для дальнейшей работы. При обратном движении направляющего рельса 13 тело движется в отделении клетки 18 в обратном направлении до тех пор, пока не натолкнется на служащую перегородкой откидную заслонку 17 и здесь еще раз не перевернется. Недалеко от места остановки направляющего рельса 13, передвижная задняя стенка 16, двигающаяся, благодаря храповику 20, совместно с направляющим рельсом 13, откидывает заслонку 17, а тело подается в отделение 19 клетки 15. Незадолго до достижения направляющим рельсом 13 своего конечного положения освобождается храповик 20; задняя стенка 16 движется под действием пружины назад и откидная заслонка 17 закрывается. Сейчас же после обратного хода задней стенки 16 поворачивается пластинка 14, на которой лежит ближайшее тело, так что теперь последнее скользит в отделение клетки 18 и тем же способом обрабатывается. Тело, находящееся в отделении клетки 19, вновь увлекается направляющим рельсом влево к закрытой пропускной заслонке 17, где и претерпевает третье переворачивание. При ближайшем ходе направляющего рельса 13 он увлекает тело вместе с собой до тех пор, пока оно не натолкнется на удерживающую пружинку 35 центрирующего приспособления (фиг. 2а), две центрирующие щеки которого 24 и 25 выступают перпендикулярно направлению движения направляющего рельса 13 и рельса 21. Тело, прилегающее к удерживающей пружине 35 центрирующей щеки 24, сдвигается посредством центрирующей щеки 24 с направляющего рельса 13 на рельс 21, одновременно с этим с противоположной стороны подходит вторая центрирующая щека 25, и тело закладывается таким образом между обеими центрирующими щеками 24 и 25. Расстояние этих щек друг от друга определяется величиной захваченного тела. Если это тело мало, то центрирующие щеки соответственно сходятся ближе друг с другом, при чем призма 28, посредством плоскостей скольжения боковых частей 26 и 27 выталкивается вверх так, что захваченное тело воспринимает избыточное давление центрирующих щек 24 и 25. Движение последних сделано принужденным и, кроме того, благодаря надлежащим образом помещенных пружин, эластичным.

Симметрично расположенное под окном 23 тело поднимается вверх и прижимается к окну 23 посредством двигающейся в вертикальном направлении пружинящей штанги 29, подъем которой, благодаря этому пружинящему действию, ограничивается поднимаемым телом, так что всякое повреждение тела исключается. Штанга 29 и окно 23 лежат друг против друга и центрирующие щеки 24 и 25 в замкнутом положении охватывают передвигающую штангу 29, а потому тело будет центрировано относительно этого окна. Это необходимо для того, чтобы дать телу абсолютно точное положение относительно источника света и дальнейших оптических устройств. Посредством направления световых лучей источника света 35 через собирательное стекло 36 на вогнутое зеркало 37, а от него на оконную насадку 22 и тем самым на неподвижно укрепленное под ней тело, последнее будет через ограничивающее тело окно 23 равномерно освещено. Отраженный от тела свет отбрасывается через отверстие 38 в вогнутом зеркале 37 на объектив 39, который собирает свет на светочувствительном слое 40 фотоэлектрического элемента 41. Выполненный в виде зеркала ободок окна 23 отклоняет от объектива 39 рассеянный и отраженный свет. Помещенная на пути лучей объектива 39 фотоэлектрического элемента 41 диафрагма 42, имеет соответственно окну 23 такие размеры, что пропускает к фотоэлектрическому элементу 41 только рассеянный и отраженный телом свет, причем все прочие лучи диафрагма улавливает, в особенности те, которые отражаются от ободка окна 23. Настройка помещенного перед фотоэлектрическим элементом 41 светового фильтра 43 производится для той цели и таким образом, чтобы кривая чувствительности фотоэлектрического элемента 41 была приблизительно одинакова с кривой физиологической чувствительности человеческого глаза, т.е. чтобы желательные фотоэлектрические эффекты достигали своего максимума посредством контраста. Некоторые тела, например кофейные бобы вследствие различной своей формы, не вполне хорошо заполняют круглое окно 23, так что остаются незаполненные свободные щели между ними и краем окна, при чем эти щели различны, в зависимости от расположения бобов. Тогда подвергают нормальному освещению через окно 23 видимое очертание бобов и фотометрируют это очертание и, таким образом, получают определенную силу света. Если теперь повернуть окно 23 с бобами так, что все условия остаются неизменными и исключительно только изменяется направление бобов благодаря повороту так, что на место длинных сторон бобов становятся короткие стороны или бобы занимают какое-нибудь среднее между этими двумя крайними положениями; получается, благодаря измененному положению незаполненных щелей, другой фотометрический результат т.е. несмотря на те же бобы и совершенно одинаковое оптическое положение, получается другой измерительный и, следовательно, отборочный результат. В предлагаемом устройстве предполагается устранить эти недостатки тем, что тела освещаются всегда в совершенно одинаковых условиях. Из поверхности каждого тела, которое всегда прижато к окну 23 и точно относительно этого окна центрировано, выделяется всегда одинаковое по величине ограниченное окном 23 очертание в одинаковом расстоянии от источника света и от фотоэлектрического элемента 41. Если элемент 41 получает световой импульс, то возникает ток внутри элемента 41. Анод элемента 41 и вместе с ним сетка 47 усилительной лампы 44 заряжается отрицательно. Чем больше падающее на элемент 41 количество света, тем больше напряжение, возникающее у сетки 47 усилительной лампы 44. Благодаря отрицательному заряду регулирующей сетки 47, ток анода усилительной лампы 44 ослабевает в то время, как ток сетки 52 возрастает. Проходящий в элемент 41 ток пропорционален количеству падающего света. Изменение силы тока анодной цепи или цепи сетки 52 также является функцией количества падающего света. Эти изменения воспринимаются реле 54, которое действует следующим образом. Для каждого находящегося под окном 23 черного тела, которое поглощает все лучи светового источника, т.е. не отражает их на фотоэлемент 41, при максимуме тока анода катодной лампы, отвечающему минимуму тока в рассеивающей сетке 47, контакт 59 якоря 58 и контакт 60 якоря 58 замкнуты, вследствие чего электромагнит 61 действует на якорь 63. Для каждого находящегося под окном 23 белого тела, элемент 41 освещен ярко. При минимуме тока анода, соответствующем максимуму тока сетки 52, контакт 65 катушки 55 и контакт 64 катушки 56 посредством якорей реле 57 и 58 замыкаются, вследствие чего электромагнит 66 действует на якорь 67. Для каждого находящегося под окном 23 тела, цвет которого средний между черным и белым, элемент 41 освещен в средней степени; ток анода, а соответственно и ток сетки 52 имеют среднее значение между максимумом и минимумом; контакты 59 и 64 замкнуты посредством якорей 57, 58 реле, вследствие чего электромагнит не действует. Контакт 68 замыкает цепь только тогда, когда реле 54 соответствующим образом установлено и размыкает его вновь прежде, чем реле 54, установится иначе. Находящееся в окне 23 испытуемое тело подвергается освещению и дает соответствующий импульс света элементу 41. Соответственно этому устанавливается реле 54, контакт 68 замыкает ток действующих при этой установке магнитов 61 или 66, вследствие чего открывается соответствующая отборочная заслонка 32. После этого оптический затвор 69 закрывается, штанга 29 движется вниз и освобождает тело. Подвергшееся освещению тело, посредством продолжительно действующего вдуваемого воздуха из сопла 30, подается в отводящий трубопровод 31 и попадает в то из отделений 34, у которого открыта заслонка 32. После этого державшаяся принужденным образом открытой отборочная заслонка 32 опять освобождается и закрывается. Для того, чтобы испытуемые тела подавались из загрузочной воронки 1 одно за другим без перерывов и потери времени, в направлении движения направляющего рельса 13 должны быть помещены друг около друга по крайней мере две передних воронки, каждая с одной передней камерой 3a и задней камерой 3b, одним подъемным стержнем 4, всасывающим соплом 6, пластинкой 11, выходной воронкой 12, вращающейся пластинкой 14, клеткой 15 и центрирующими щеками 24 и 25, а оконная насадка 22 в направлении движения направляющего рельса 13 и рельса 21 должны иметь два рядом лежащие окна 23. Загрузочная и передняя воронки могут быт так скомбинированы, что может быть сделана только одна воронка, из которой в соответствующем порядке тела выходят по одиночке для того, чтобы, как описано выше, скользить дальше по двум или кратным двум рабочим установкам.

1. Устройство для сортирования различных тел, особенно кофейных зерен и др. тел, или изделий аналогичной формы по их цветам, характеризующееся тем, что для первоначального разделения подлежащего сортировке материала на отдельные объекты применены всасывающие сопла, для приведения же отдельных объектов в требуемое положение и для подведения их по одиночке к фотоэлементу применены шибера или т.п.приспособления, каковой фотоэлемент, соединенный с катодным усилителем, служит для управления электромагнитным путем заслонками отдельных камер, предназначенных, каждая, для приема объектов соответствующего цвета.

2. Форма выполнения охарактеризованного в п. 1 устройства, отличающаяся тем, что периодически двигающийся вверх и вниз подъемный стержень 4 с установленной на верхнем его конце вогнутой чашкой 5 служит для подведения лишь небольшего числа из подаваемых в заднюю камеру 3b воронки тел к всасывающему соплу 6 с целью присасывания последним одного тела, каковое сопло снабжено двигающейся вверх и вниз иглой 10, служащей для отталкивания присосанного тела, и может быть в соответствующие моменты соединено при помощи крана 9 с нагнетательным трубопроводом с целью прочистки сопла 6 (фиг. 1).

3. В охарактеризованном в п.п. 1 - 2 устройстве применение поворачивающейся вокруг оси пластинки 11, которая находится при падении тела из сопла 6 под этим соплом, а при движении вверх подъемного стержня 4 удаляется с его пути, и расположенной в выходной воронке 12 вращающейся пластинки 14, служащей для приема поступающих по одиночке с пластинки 11 тел (фиг. 1).

4. В охарактеризованном в п.п. 1 - 3 устройстве применение приспособления для приема падающих из выходной воронки тел, их переворачивания и их перемещения, отличающегося тем, что под выходной воронкой 12 расположен совершающий возвратно-поступательное движение рельса 13, а над ним - неподвижная клетка 15 с двумя отделениями 18 и 19, разделенными откидной заслонкой 17, стенка 16 каковой клетки 15 устроена передвижною и находится под действием пружины (фиг. 1, 1a и 1b).

5. В охарактеризованном в п.п. 1 - 4 устройстве применение приспособления для подвода исследуемого тела к оконной насадке, отличающееся тем, что для перевода исследуемого тела с рельса 13 на расположенный рядом с ним рельс 21 служат пружинящие центрирующие щеки 24 и 25, а для подъема испытуемого тела к круглому окну 23 оконной насадки 22 служит пружинящая подъемная штанга 29 (фиг. 2).

6. В охарактеризованном в п.п. 1 - 5 устройстве приспособление, отличающееся применением соединенного с нагнетательным трубопроводом 8 сопла 30, служащего для сдувания с рельса 21 испытуемого тела, после его освещения, в отводящий трубопровод 31, днище которого состоит из отдельных отборочных заслонок 32, из коих каждая закрывает особую отборочную камеру 34 (фиг. 1).

7. В охарактеризованном в п.п. 1 - 6 устройстве применение круглого окна 23, по размерам меньшего, чем размер подвергающихся отбору тел, с той целью, чтобы всегда подвергалась освещению одинаковая поверхность (фиг. 1 и 2).

8. Форма выполнения охарактеризованного в п.п. 1 - 7 устройства, отличающаяся тем, что круглое окно 23 расположено перпендикулярно к оптической оси системы и имеет зеркальную поверхность, с целью исключения рассеянного отражения.

9. Видоизменение охарактеризованного в п.п. 2 - 8 устройства, отличающееся применением по крайней мере двух подъемных стержней 4, двух сопел 6, двух пластин 11, двух выходных воронок 12, двух клеток 15 двух приспособлений с центрирующими щеками 24 и 25, двух пластин 14, двух окон 23, таким образом устроенных, что как их движение, так и регулирование сопла 6 разнятся по времени на полпериода с тою целью, чтобы к обеим окнам 23 попеременно подводилось по одному испытуемому телу.

10. В охарактеризованном в п.п. 1 - 9 устройстве применение оптического затвора 69 с целью регулирования продолжительности освещения фотоэлемента 41 лучами, отраженными от равномерно освещаемого испытуемого тела и направляемыми на фотоэлемент 41 объективом 39 (фиг. 3).

11. В охарактеризованном в п.п. 1 - 10 устройстве применение расположенного перед фотоэлементом 41 светофильтра 43, служащего для достижения контрастного действия (фиг. 3).