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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur portionierten Abgabe von fliessfähigen Massen in einer Vielzahl von Masseportionen an eine bewegbare Transportfläche.
Das Portionieren von nieder- bis hochviskosen Flüssigkeiten und eine anschliessende Verfestigung dieser Masseportionen, sei es durch Abkühlen, also z. B. Erstarrenlassen, durch Erhitzen, beispielsweise Backen, Vernetzen, Polymerisieren u. dgl., ist in den verschiedensten technischen Einsatzgebieten von besonderem Interesse. So kann es erforderlich sein, chemische Reaktanten in Form von Plätzchen einem Reaktor zuzuführen, Nahrungsmittelportionen durch Backen in eine geniessbare Form überzuführen, Arzneioder Kosmetikstoffe in einer leicht dosierbaren Form zu erhalten.
Für die leichtere Dosierbarkeit der dann festen Masseportionen ist es erforderlich, dass eine Gewichtsidentität zwischen den Masseportionen besteht. Auch die regelmässig wiederkehrende Form unter den einzelnen Masseportionen ist von besonderer Bedeutung. So soll die Kontur derart sein, dass keine Aste od. dgl. vom Hauptkörper der Masseportion wegragen und dass eine von Masseportion zu Masseportion reproduzierbare einheitliche Oberfläche gegeben ist. Durch diese einheitliche Oberfläche wird sowohl das Lösungsverhalten und damit auch das Verhalten als chemischer Reaktant bestimmt.
Neben der Einhaltung reproduzierbarer Eigenschaften, wie beispielsweise die Temperatur, die Viskosität, das rheologische Verhal- ten, gleichbleibende Adhäsionskräfte gegenüber dem Transportband u. dgl. für die gleichbleibende Masse und Gestalt, ist auch die konstruktive Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Portionieren von besonderer Bedeutung.
Bei der konstruktiven Ausgestaltung kann im wesentlichen zwischen den drei Hauptkomponenten Materialzufuhr, Materialzerteilung und Transport sowie Verfestigung der Materialportionen unterschieden werden.
Als bevorzugte Vorrichtungen zum Transport und zur Kühlung, Erhitzung od. dgl. der Masseportionen kann ein Stahlträger, insbesondere ein endloses sich bewegendes Stahlband, dienen. Durch die Geschwindigkeit des Stahlbandes und auch der Länge desselben kann die Verweilzeit der Masseportionen am Stahlband und damit die Reaktionszeit, z. B. zum Erhärten, bestimmt werden.
Die zu portionierende Masse wird in der Regel einem stationären oder auch sich drehenden Behälter zugeführt und tritt durch Perforationen desselben, die nach unten offen sind, aus. Diese Perforationen werden über geeignete Schieberelemente, die auch durch perforierte Trommeln gebildet sein können, alternierend geöffnet und geschlossen. Für die Gleichmässigkeit der Masseportionen ist es hier erforderlich, dass alle Perforationen gleiche Öffnungen aufweisen und ident angespeist werden. Die Anspeisung von zylindrischen Behältern kann axial erfolgen, wie dies in der DE-A-14 04 966 oder DE-C-28 53 054 beschrieben ist.
Eine weitere technische Ausgestaltung der Anspeisung mit Masse ist in der EP-A-477 164 beschrieben.
Bei dieser Konstruktion ist in einer sich drehenden Trommel mit Perforationen exzentnsch dazu gelagert ein Flügelrad vorgesehen. Ober die jeweils nach unten gerichteten Perforationen wird auf ein darunter angeordnetes Stahlband entleert, wohingegen jeweils ein Teilbereich der Trommel von einem Behälter umgeben ist, in welchem die zu portionierende Masse angeordnet ist. Die Masse tritt zur Speisung der Trommel über die Perforationen in die einzelnen Räume, die durch die äussere Trommel und das Flügelrad gebildet sind, ein. Durch die Voluasänderung der Räume, bedingt durch die exzentrische Lagerung des Flügelrades, wird die zu portionierende Masse im wesentlichen gleichförmig der perforierten Trommel zugeführt und wieder von dieser abgegeben.
Sowohl bei der Zuführung der flieBfähigen Masse an eine sich drehende Trommel über einen Behälter, welcher über die Perforationen anspeist als auch bei einer axialen Zufuhr der Masse, kommt es, je kleiner der Masseverteilungsraum ist, zu unterschiedlichen Druckverteilungen in demselben und auch wegen unterschiedlich langen Strömungswegen zu unterschiedlichen Temperaturen, so dass einerseits auf Grund der unterschiedlichen Drucke unterschiedlich grosse Masseportionen austreten und anderseits auf Grund der unterschiedlichen Temperatur auch die rheologischen Eigenschaften der Masseportionen unterschiedlich sind, so dass auch dadurch sowohl die Menge als auch die Gestalt der Masseportionen unterschiedlich sein kann.
In der EP-B-422 313, von welchem Stand der Technik die vorliegende Erfindung ausgeht, ist eine Vorrichtung zum Portionieren von fliessfähigen Massen beschrieben, wobei eine drehbare Trommel mit Vorsprüngen vorgesehen ist. Die Massezufuhr erfolgt nun derart, dass die Vorsprünge von ausserhalb der Trommel durch Vorbeifliessen der zu portionierenden Masse mit dieser benetzt werden. In Drehrichtung gesehen nach dieser Zuführungseinrichtung ist ein Verteilungsorgan angeordnet, das ähnlich wie eine Spatel zur Vergleichmässigung der einzelnen Masseportionen dient. Die Vorsprünge geben sodann an die Transporteinrichtung, u. zw. ein endloses Stahlband, jeweils ihre Masseportion ab.
Bei einheitlicher geometrischer Ausbildung der Vorsprünge und einheitlicher Temperatur derselben ist die Homogenität der Masseportionen somit auch hier von der gleichförmigen Anspeisung abhängig. Diese gleichförmige Anspei-
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sung ist jedoch hier ebenfalls nicht gewährleistet, da das Zuführungsorgan für die fliessfähigen Massen an die Vorsprünge keinen gleichmässigen Austritt der Masse erlaubt, da keine Vorkehrungen getroffen sind, einen Druckgradienten bzw. Temperaturgradienten in der Zuführungseinrichtung zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zum Portionieren von fliessfähigen Massen zu schaffen, welche insbesondere für niedrigviskose Massen geeignet ist und bei welcher eine Zuspeisung der Massen zu den einzelnen die Masseportionen abgegebenden Einheiten in gleichgrossen Masseportionen und auch mit identen Eigenschaften, wie Temperatur u. dgl., ermöglicht ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur portionierten Abgabe von fliessfähigen Massen in einer Vielzahl von Masseportionen an eine bewegbare Transportfläche, insbesondere ein bewegbares endloses Transportband aus Stahl, einem endlosen Mantel mit einer Vielzahl von nach aussen gerichteten Vorsprüngen, die durch Bewegen des Mantels an einer die fliessfähige Masse an die Vorsprünge abgebenden Abgabeeinrichtung vorbeiführbar sind und der Mantel an, insbesondere über die Transportfläche bewegbar ist, wobei die Vorsprünge die Masseportionen auf dieselbe ablagern, besteht Im wesentlichen darin, dass die Abgabeeinrichtung ein endloses Band, insbesondere eine aus einem Behälter mit fliessfähiger Masse beaufschlagte Trommel, aufweist, das an den Vorsprüngen vorbeiführbar ist,
so dass die fliessfähige Masse vom bewegbaren endlosen Band auf die mit dem Mantel bewegbaren Vorsprünge und von diesen auf die bewegbare Transportfläche übertragbar sind. Dadurch, dass die Massen von den Vorsprüngen auf die bewegbare Transportfläche abgelagert werden, ist eine Verteilung der Masseportionen innerhalb des sich bewegenden Mantels bzw. der Trommel nicht erforderlich. Die gleichmässige Zufuhr der Masseportionen an die Vorsprünge, insbesondere an den Enden der Vorsprünge, ist konstruktiv besonders einfach gelöst durch das an den Vorsprüngen vorbeiführbare endlose Band, insbesondere die Trommel, wobei eine besonders hohe Betriebssicherheit gegeben ist.
Eine derartige Konstruktion erlaubt es auch bei niederviskosen zu portionierenden Massen, aber besonders bei tixotropen Substanzen eine gleichmässige Ablagerung von Masseportionen auf den Vorsprüngen und damit auf die Transportfläche zu verwirklichen.
Taucht das bewegbare endlose Band in einen die fliessfähige Masse aufweisenden Behälter teilweise ein, so ist eine gleichmässige Beaufschlagung des bewegbaren endlosen Bandes mit der zu portionierenden Masse gewährleistet, so dass auch eine besonders gleichmässige Abgabe derselben an die Vorsprünge ermöglicht ist.
Weist das bewegbare endlose Band der Abgabeeinrichtung, insbesondere der Mantel, in Bewegungrichtung desselben verlaufende Nuten auf, in welche die Vorsprünge des Mantels greifen, so ist eine besonders grosse Oberfläche des die fliessfähigen Massen abgebenden Bandes gewährleistet, so dass beispielsweise für unterschiedliche Viskositätsbedingungen unterschiedliche Ausgestaltungen des Bandes zum Einsatz kommen können, um die Menge der Masseportionen zu steuern.
Weist der Behälter einen Oberlauf und einen Zulauf, insbesondere mit Pumpe, auf, so ist eine homogene Verteilung der zu portionierenden Masse im Behälter erreichbar, wobei gleichzeitig durch entsprechende Ausgestaltung des Überlaufes und des Zulaufes jeglicher Temperaturgradient innerhalb des Behälters vermeidbar ist. und weiters die gleichbleibenden rheologischen Eigenschaften der Masse, insbesondere unter Berücksichtigung von tixotropen Eigenschaften, gewährleistet ist.
Ist der Anteil der Fläche des endlosen Bandes, welcher in die fliessfähige Masse des Behälters taucht, einstellbar, so kann auf besonders einfache Weise die Menge der zu portionierenden Masse, die vom endlosen Band aufgenommen werden soll und sodann an die Vorsprünge abgegeben wird, einfach und wirkungsvoll gesteuert werden.
Sind der Behälter und das endlose Band in ihrer relativen Höhenlage verstellbar, so kann durch einen einfachen Stellmechanismus bei gleichbleibender Badhöhe der zu portionierenden Masse im Behälter die Eintauchtiefe des Bandes verändert werden.
Entleert der Behälter in einen Vorratsbehälter, welcher seinerseits den Behälter anspeist, so ist eine besonders grosse Menge an portionierender Masse möglich, so dass eine homogene Masse vorliegen kann. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die zu portionierenden Massen aus einem Chargenbetrieb mit geringeren Chargenmengen stammen, so dass eine Homogenisierung der einzelnen Chargen untereinander möglich ist.
Welsen sowohl der Mantel mit den Vorsprüngen und/oder das endlose Band der Abgabeeinrichtung die Form von zylindrischen Trommeln auf, so kann eine besonders platzsparende Konstruktion verwirklicht werden, die gleichzeitig in der Kinematik besonders einfach ausgestaltet werden kann.
Sind die Achsen, um welche der Mantel bzw. das endlose Band umlenkbar bzw. drehbar sind, parallel zueinander angeordnet und besitzen vorzugsweise dieselbe vertikale Höhe und sind insbesondere parallel zur Horizontalen angeordnet, so ist eine besonders tropfarme Übergabe der zu portionierenden Massen von dem endlosen Band auf den Mantel ermöglicht.
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Weisen die Vorsprünge an ihrem distalen Ende eine Höhlung auf, so kann dadurch die Menge der zu portionierenden Massen mitbestimmt werden.
Sind die Vorsprünge, insbesondere an ihrem distalen Ende, mit gummielastischem Werkstoff gefertigt, so kann sowohl bei der Aufnahme der zu portionierenden Masse als auch Abgabe derselben eine Volumsveränderung, so eine Höhlung vorliegt, durchgeführt werden bzw. können auch Berührungen mit grösseren Toleranzen erfolgen, ohne Verletzung des endlosen Bandes bzw. des Transportbandes.
Sind die Vorsprünge rotationssymmetrisch, insbesondere zylindrisch, ausgebildet, wobei die Rotationsachse normal zum endlosen Band angeordnet ist. so kann eine Ablagerung und Aufbau der zu portionierenden Masse auf den Vorsprüngen besonders einfach vermieden werden.
Weist der endlose Mantel Bohrungen zur Aufnahme der Vorsprünge auf, so ist eine besonders einfache Montage der Vorsprünge ermöglicht, wobei die Bohrungen, z. B. Sacklöcher, auch ein Innengewinde, welches mit einem Aussengewinde der Vorsprünge kooperiert, aufweisen können.
Sind die Vorsprünge über, insbesondere metallische, Buchsen in den Bohrungen des Mantels gehalten, so können bei gleichbleibenden Bohrungen unterschiedlich grosse Vorsprünge durch Austausch der Buchsen vorgesehen sein, wobei weiters, insbesondere bei weichelastisch deformierbaren Fortsätzen, die Montage derselben einfach gehalten werden kann.
Ist gegen das endlose Band der Abgabeeinrichtung ein Behälter mit einer oder mehreren Öffnungen gehalten, der die fliessfähigen Massen von dem Behälter an das endlose Band abgebbar, so kann eine Benetzung des endlosen Bandes mit dem zu portionierenden Massen direkt erfolgen, wobei auch niederviskose Massen in höheren Mengen auf das Band aufgebracht werden können.
Ist durch das endlose Band eine Wandung des Behälters gebildet, so kann ein besonders grosser Bereich zum Materialtransfer eingesetzt werden.
Ist eine Rakel in Anlage an das endlose Band der Abgabeeinrichtung vorgesehen, so kann ein Aufbauen der zur portionierenden Massen auf dem endlosen Band besonders einfach vermieden werden, so dass eine besonders gleichmässige Verteilung der Massen ermöglicht ist.
Ist die Rakel in Bewegungsrichtung des endlosen Bandes vor dem Behälter angeordnet, so tritt eine besonders gleichmässig gestaltete Oberfläche, die einen gleichmässigen Film an dem Material aufweist, in den Behälter ein, so dass auch, die Adhäsionseigenschaften der Oberfläche quer zur Bewegungsrichtung des Bandes besonders einheitlich ausgestaltet ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 und 2 Vorrichtungen zum Portionieren in schematischer Darstellung,
Fig. 3 die Befestigung von Vorsprüngen, die Fig. 4 und 5 Vorsprünge im Bereich der Masseabgabeeinrichtung und
Fig. 6 die Vorsprünge oberhalb des endlosen Transportbandes.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur portionierten Abgabe von fliessfähigen Massen weist ein Transportband 1 aus rostfreiem Stahl auf. Dieses Band ist endlos und wird durch Umlenktrommeln 2 (lediglich eine dargestellt) in den jeweiligen Endpunkten umgelenkt. Das Transportband kann zwischen den beiden Umlenkrollen, beispielsweise durch Rollen, Gleitschuhe od. dgl., gestützt sein. Weiters können eigene Heizvorrichtungen, Kühlvorrichtungen, Bestrahlungsvorrichtungen, beispielsweise mit UV-Strahlen, vorgesehen sein. Bei kurzen Reaktionszeiten der portionierten Massen können auch anstelle des endlosen Transportbandes 1 Trommeln, rotierende Kreisscheiben od. dgl. vorgesehen sein.
Oberhalb des Transportbandes 1, das sich in Richtung der, Pfeife a bewegt, ist ein Mantel in Form eines zylindrischen Mantels 3 einer Trommel vorgesehen, welcher Vorsprünge 4 trägt. Diese Vorsprünge 4 sind einerseits in kreisförmigen Reihen hintereinander und anderseits entlang von Erzeugenden angeordnet, so dass idente Abstände zueinander vorliegen können. Die zylindrische Trommel weist eine Achse 15 auf, um welche die Trommel in Richtung des Pfeiles b drehbar ist. Die Abgabeeinrichtung 5 weist einen Behälter 6 auf, bei welchem aus Gründen der übersicht die vordere Seitenwand weggeschnitten wurde. In diesem Behälter befindet sich eine fliessfähige Masse 7, die eine Viskosität von 100 cP aufweist. In diese fliessfähige Masse taucht die zylindrische Trommel, deren Mantel 8 ein endloses Band bildet, ein.
Die Trommel ist in Richtung des Pfeiles c drehbar. In der Oberfläche der Trommel sind in Drehrichtung verlaufende Nuten 9 vorgesehen, in welche die Vorsprünge 4 beim Gegeneinander der beiden Trommeln 8 und 3 eingreifen. Der Behälter 6 weist einen Überlauf 10 auf, so dass ein gleichbleibender Füllstand gewährleistet ist, über welchen die fliessfähige Masse 7 in den Vorratsbehälter 11 entleert, bei welchem aus Gründen der Übersicht die vordere Seitenwand weggeschnitten wurde. Vom Vorratsbehälter 11 führt ein Zulauf 12 mit Pumpe 13 in den Behälter 6, so dass eine ständige Umwälzung der fliessfähigen Masse sowohl im Behälter 6 als auch im Vorratsbehälter 11 stattfindet. Die gleichmässige Durchmischung der Masse im Behälter 6 wird noch zusätzlich durch die Drehbewegung der zylindrischen Trommel 8 unterstützt.
Die
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Achsen 14 und 15 der zylindrischen Trommeln 8 und 3 sind in gleicher Höhe, horizontal und zueinander parallel angeordnet. Durch eine hydraulische Hebeeinrichtung 16 kann der Behälter 6 gemeinsam mit dem Vorratsbehälter 11 in der Vertikalen bewegt werden, so dass die zylindrische Trommel 8 unterschiedlich tief in das Bad der fliessfähigen Masse 7 tauchen kann.
Bei der in Fig. 2 schematisch dargestellten weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur portionierten Abgabe von fliessfähigen Massen ist ein Behälter 17 für die fliessfähigen Massen vorgesehen, welcher eine zur Horizontalen geneigten Wandung 18 aufweist, die an die zylindrische Trommel 8 anschliesst. Eine Wandung des Behälters 17 ist weggelassen und wird durch das jeweils vorbeigeführte zylindrische Teilstück der Trommel 8 gebildet. In diesem Bereich erfolgt jeweils eine Benetzung der Trommel mit der fliessfähigen Masse. Durch Schwenken der Wandung 18 und Verschieben des Behälters in Richtung des Doppelpfeiles d kann der Bereich entlang welchem die Trommel von der fliessfähigen Masse benetzt wird, variiert werden.
Unterhalb der Trommel, die zusätzlich in den Vorratsbehälter 11 taucht, ist eine Rakel 19 vorgesehen, durch welche überschüssige Massen von der Oberfläche der zylindrischen Trommel abgerakeit wird.
In Fig. 3 ist teilweise im Schnitt die Befestigung der Vorsprünge 4 in der Trommel 3 gezeigt. Die Trommel weist radiale Bohrungen 20 auf, die radial ausgeführt sind. In diese Bohrung ist eine metallische Buchse 21 eingeführt, die ihrerseits den Vorsprung 4 aus gummielastischem Material hält. Der Vorsprung ist als zylindrischer Körper ausgeführt, der an seinem körperfernen Ende eine Höhlung 22 aufweist. Die Bohrungen 20 können ein Innengewinde aufweisen, das mit einem entsprechenden Aussengewinde entweder der Vorsprünge, so diese beispielsweise ebenfalls aus einem formstabilen Material, wie Metall, aufgebaut sind oder mit dem der Buchsen kooperieren.
In den Fig. 4, 5 und 6 ist in schematischer Darstellung der Verfahrensablauf der jeweiligen Übergabe der fliessfähigen Masse von der Abgabevorrichtung auf die Vorsprünge und von diesen auf das Transportband dargestellt.
In den Fig. 4 und 5 ist die Aufnahme der fliessfähigen Masse durch die Vorsprünge 4 dargestellt, wobei die Vorsprünge in eine entlang des Umfanges verlaufende Nut 9, welche teilweise aufgebrochen dargestellt ist, eingreifen. Die Vorsprünge, welche mit der zylindrischen Trommel 3 entlang der Richtung des Pfeiles b bewegt werden, gelangen in die ebenfalls in Drehung entlang des Pfeiles c befindliche Nut 9, in welcher sie die fliessfähige Masse 7, u. zw. teilweise in die distale Höhlung 22, aufnehmen. Die Höhlung wird, wie besonders deutlich in Fig. 4 ersichtlich, während ihres Abrollens entlang der Nut 9 in ihrem Volumen verändert, da die Vorsprünge mit gummielastischem Material aufgebaut sind.
Bei Verlassen des Vorsprunges 4 aus der Nut weist derselbe einen Tropfen 23 auf, der abhängig ist von der Kohäsion der fliessfähigen Massen und der Adhäsion derselben am Vorsprung. Durch Drehung der Trommel 8 gelangt jeweils ein neuer Bereich der Nut 9 mit einem neuen Vorsprung 4 in Kooperation.
In Fig. 5 ist ein Teilausschnitt entlang der Linien V-V mit ausgebrochenen Bereichen beim mittleren Vorsprung 4 dargestellt. Aus dieser Fig. 5 ist deutlich ersichtlich, dass die Nuten 9 parallel zueinander ausgeführt sind und an ihrem Boden zusätzliche in Richtung des Umfanges verlaufende Ausnehmungen 24 aufweisen, die zur Vergrösserung der Oberfläche der Nuten dienen, womit ein höherer Anteil der fliessfähigen Masse aufgenommen werden kann.
In Fig. 6 ist die Kooperation der Vorsprünge 4 mit dem, Transportband 1 gezeigt. Der Vorsprung 4, welcher sich noch nicht in Kooperation mit dem Transportband 1 befindet, weist den Tropfen 23 auf, welcher bei dem nächsten in Drehrichtung der Trommel 3 gesehenen Vorsprung 4 bereits mit der Oberfläche des Transportbandes 1 in Berührung kommt. Dieser Tropfen wird sodann anschliessend auf die Oberfläche des Transportbandes 1 abgesetzt, wobei, wie besonders deutlich im Bereich 1a ersichtlich, durch den Vorsprung 4 die genaue geometrische Gestalt des Tropfens vorgegeben wird. Die Tropfen bilden sodann die Masseportionen, welche vom Transportband aus dem Bereich der Kooperation zwischen Trommel und Transportband befördert werden und einer anschliessenden Behandlung am Band unterworfen werden können.
Die Oberfläche der Trommel 8 kann auch vollkommen glatt ausgeführt sein, so dass die Vorsprünge 4 von der Zylindermanteloberfläche die fliessfähige Masse aufnehmen. Massen, die besonders vorteilhaft mit der erfindungsgemässen Vorrichtung verarbeitet werden können, sind beispielsweise Hot Melts und Harze.
Besonders vorteilhaft können Massen mit einer Viskosität von kleiner 20 cP verarbeitet werden, die mit anderen Vorrichtungen nur erschwert zu Masseportionen gleichmässiger Menge und Grösse portioniert werden können. Die Durchmesser der halblinsenförmigen Produkte bewegen sich bevorzugt von 2, 0 mm bis 10, 0 mm, wobei das Gewicht von den jeweiligen Eigenschaften der zu portionierenden Masse abhängt.