Dosiervorrichtung für zähflüssiges Abfüllgut
Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für zähflüssiges Abfüllgut, mit einer Mehrheit von Dosierzylindern und darin befindlichen Kolben, die das einem Verteilungsbehälter zugeführte Abfüllgut aus demselben ansaugen und in zu füllende Verpackungsbehälter ausstossen. Bekannte Vorrichtungen dieser Art haben u.a.
den Nachteil, dass das Abfüllgut durch relativ lange und/oder gekrümmte Kanäle sowie durch Ventile oder dgl. fliesst.
Ferner sind die bekannten Vorrichtungen für Reinigungszwecke schwer zugänglich. Bei der erfindungsgemässen Dosiervorrichtung sind diese Nachteile dadurch behoben, dass jeder Dosierzylinder an einem Ende mit einem Boden versehen ist und in seiner Betriebsstellung in einer im Körper des Verteilungsbehälters vorgesehenen Ausnehmung steckt, an seinem anderen Ende aber selbst an einem Abschlussteil angesteckt ist, so dass er um seine eigene Achse drehbar ist, und dass Antriebsmittel vorgesehen sind, um die Dosierzylinder so zu verdrehen, dass jeder derselben über einen in ihm vorgesehenen Querschlitz während des Ansaughubs seines Kolbens in eine Stellung kommt, in welcher er mit dem Inneren des Verteilungsbehälters verbunden ist, und während des Ausstosshubs des Kolbens in eine Stellung, in welcher er mit einem Verpackungsbehälter in Verbindung steht.
Bei einer nachfolgend näher beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform, sind zwei in bezug auf den Verteilungsbehälter symmetrische Gruppen von gemeinsam angetriebenen und aus der Betriebsstellung heraus verschiebbaren parallelen Dosierzylindern vorgesehen, was einen sehr kompakten Aufbau der Vorrichtung gestattet.
Das zähflüssige Abfüllgut kann, z.B. die Konsistenz einer dünnen Creme oder auch einer dicken Paste haben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es ist:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Dosiervorrichtung;
Fig. 2 ein Schnitt gemäss Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 ein Schnitt gemäss Linie III-III von Fig. 1;
Fig. 4a bis Fig. 4e je ein Längsschnitt durch einen in fünf verschiedenen Arbeitsphasen gezeigten Dosierzylinder; und
Fig. 5a und Sb je ein Querschnitt durch den Dosierzylinder in zwei verschiedenen Drehlagen.
Die dargestellte Dosiervorrichtung, die z.B. zum dosierten Abfüllen eines Joghurt-Beeren-Gemisches in aus Kunststoff bestehenden Becher 1 dient, weist einen gestellfesten zentralen Verteilungsbehälter 2 auf, dessen Körper aus einem Oberteil 3 und einem Unterteil 4 zusammengesetzt ist. Im Oberteil 3 ist eine Eingangsöffnung 5 vorgesehen, an die eine nicht dargestellte Zuführungsleitung für das abzufüllende Gut angeschlossen ist, die unter einem Überdruck von z.B. etwa 1 atü zugeführt wird. Im Oberteil ist ferner eine zentrale Öffnung 6 vorgesehen, die eine vertikale Führung für einen Kolben 7 bildet, dessen Kolbenstange 8 in einer öffnung 9 einer Platte 10 geführt ist.
Die Platte 10 ruht auf einem Uförmigen Bügel 11, der auf dem Oberteil 3 abgestützt ist, und bildet den unteren Boden eines Zylinders 12, in welchem ein am oberen Ende der Kolbenstange 8 angebrachter Kolben 13 vorgesehen ist. Cer Zylinder 12 ist oben durch einen oberen Boden 14 abgeschlossen, der eine öffnung 15 aufweist, durch die während der normalen Arbeit der Dosiervorrichtung im oberen Zylinderraum, z.B. mittels Druckluft, ein konstanter Überdruck aufrechterhalten wird. Da die Abfüllsubstanz dem Ausgleichsbehälter 2 unter konstantem Druck kontinuierlich zugeführt, demselben aber mittels sechs später näher beschriebener Dosierzylinder 16 diskontinuierlich entnommen wird, so würden sich in Ermangelung der beschriebenen Vorrichtung 7 bis 15 erhebliche Druckschwankungen im Behälter 2 ergeben, die bei empfindlichem Abfüllgut vermieden werden sollen.
Bei im Behälter 2 zunehmendem Druck, weicht nun der Kolben 7 sofort nach oben aus. so dass der Druck im Behälter 2 ausgeglichen, d.h. die Druckschwankungen stark abgeflacht werden. Wenn die Entnahme aus dem Behälter 2 aus irgend einem Grunde ins Stocken gerät, wird durch einen an der Kolben stange 8 angebrachten, nicht dargestellten Anschlag ein Schalter betätigt, der die Zufuhr des Abfüllguts abstellt, bevor der Kolben 7 aus der Führung 6 hinaus gekommen ist.
Um den Kolben 7 aus der Führung 6 hinaus zu heben, insbesondere für Reinigungszwecke, ist im unteren Boden 10 des Ausgleichszylinders 12 eine Öffnung 17 vorgesehen, durch welche der untere Zylinderraum unter einen zum Hinaufschieben des Kolbens 13 genügenden Druck gesetzt werden kann.
Vom Anbringen einer Druckausgleichvorrichtung 7 bis 15 wird abgesehen, wenn das Abfüllgut nicht unter Druck zugeführt wird, sondern in einen zentral über dem Oberteil 3 angeordneten Trog eingefüllt wird, von dem sie lediglich infolge ihres Eigengewichts in den Behälter 2 ausläuft: denn in diesem Falle ist der Druck im Behälter 2 relativ klein und seine Schwankungen unschädlich.
Die sechs Dosierzylinder 16 sind in zwei Gruppen von je drei Zylindern angeordnet, die gemeinsam in horizontaler Richtung beweglich sind und in der Arbeitsstellung an einem Ende in horizontalen, zylindrischen Ausnehmungen 18 stecken, die im Unterteil 4 des Behälters 2 vorgesehen sind. Jeder Dosierzylinder 16 weist unmittelbar neben einem sein genanntes Ende abschliessenden Boden 19 einen Querschlitz 20 auf, der sich über einen Zentriwinkel von etwas weniger als 900 erstreckt. Der Zylinder 16 ist um seine horizontale Achse drehbar, so dass der Schlitz 20 wahlweise oben oder unten liegen kann.
In seiner oberen Lage (siehe insbesondere Fig. 5a) verbindet der Schlitz 20 den Zylinder 16 mit dem Behälter 2, und zwar über je eine von sechs im Unterteil 4 vorgesehenen Ausnehmungen 21, die sich nach unten zu entsprechenden, bogenförmigen Auslaufschlitzen 22 ver jüngen. In seiner unteren Lage (siehe insbesondere Fig. 5b) verbindet der Zylinderschlitz 20 den Zylinder 16 über einen entsprechenden Auslaufschlitz 23 des Unterteils 4 mit fünf in einer Leiste 24 vorgesehenen Auslaufkanälen 25, die sich unmittelbar über dem abzufüllenden Becher 1 befinden. Die Leiste ist in zwei symmetrische Führungen 26 verschiebbar und somit vom Unterteil 4 leicht lösbar, insbesondere zu Reinigungszwecken.
Es sind zwei Leisten 24 vorgesehen, wobei jede derselben mit drei je aus den fünf Kanälen 25 bestehenden Ausläufen für die betreffende Gruppe von drei Dosierzylindern 16 versehen ist.
Die Becher 1 kommen unmittelbar von einer Tiefziehvorrichtung. in welcher sie aus einer Kunststoff-Folie 27 geformt worden sind, und werden mittels nicht dargestellter Fördermittel in Richtung des Pfeils 28 von Fig. 2 vorgeschoben. Je zwei aufeinander folgende Gruppen von je drei quer zur Vorschubrichtung 28 liegenden Bechern 1 hängen noch mit der Folie 27 zusammen und werden gleichzeitig mittels der sechs Dosierzylinder 16 abgefüllt.
In Fig. 1 und 2 sind die drei linksseitigen Dosierzylinder 16 in der Arbeitsstellung dargestellt, die drei rechtsseitigen Dosierzylinder 16 dagegen in der Reinigungsstellung. in welcher sie aus den Ausnehmungen 18 ausgefahren sind. Um die Zylinder 16 in ihre genannten Stellungen verschieben zu können, sind zwei in bezug auf den Behälter 2, symmetrische in der Längsrichtung der Dosiervorrichtung hin und her bewegliche Tragplatten 29 vorgesehen, an denen je drei Zylinder 16 auf später näher erläuterte Weise angebracht sind. Jede Tragplatte 29 ruht auf einer Querachse 30 und auf zwei einander gegenüberliegenden Zapfen 31, die von zwei Längsträgern 32 aus nach innen ragen.
In Fig. 2, in welcher die Längsträger 32 weggelassen sind, ist einer dieser Zapfen 31 ersichtlich; er befindet sich unter einem Zapfen 33, der ebenfalls vom Längsträger 32 nach innen ragt und die Tragplatte 29 übergreift, damit sie nicht kippen kann. Auf den beiden Längsträgern 32, die auf vier Säulen 34 ruhen, ist auch der Behälter 2 mittels an seinem Oberteil 3 vorgesehener Schultern 35 abgestützt.
An jeder Tragplatte 29 sind zwei aufwärts ragende Laschen 36 angebracht, die je mit einem vertikalen Schlitz 37 versehen sind, in den ein Zapfen 38 eingreift, der über einen Hebel 39 (von dem in Fig. 2 nur die Mittellinie angedeutet ist) mit der Achse 30 verbunden ist. Die Achse 30 kann mittels eines Hebels 40 verschwenkt werden, wie in Fig. 2 durch den Doppelpfeil 41 angedeutet ist, und es ist ersichtlich, dass die Tragplatte 29 dadurch von der Arbeits- in die Reinigungsstellung u.
umgekehrt verschoben wird. Unter der Tragplatte 29 ist ein pneumatischer Zylinder 42 befestigt, der zum Antrieb der drei Dosierzylinder 16 dient. Zwei Platten 43 und 44, welche die Böden des Antriebszylinders 42 bilden, sind mit den erforderlichen Öffnungen 45 und 46 für die Zuund Abführung der Druckluft versehen. Die Bodenplatte 44 weist eine Führung 47 für die Kolbenstange 48 des im Zylinder 42 befindlichen, doppeltwirkenden Kolbens 49 auf. Die Kolbenstange 48 ist bei 50 auch in einem zylindrischen Hohlgriff 51 geführt, der bei 52 in ein an der Tragplatte 29 befestigtes Lager 53 eingeschraubt ist und eine Feinregulierung der Grösse des Kolbenhubs gestattet.
An der Kolbenstange 48 ist eine nach unten ragende Querplatte 54 befestigt, an welcher die äusseren Enden 55 von drei Kolbenstangen 56 befestigt sind, an denen die in den drei Dosierzylindern 16 befindlichen Kolben 57 leicht lösbar befestigt, z.B. verschraubt sind.
Die Kolbenstangen 56 sind in Bohrungen 38 einer massiven Traverse 59 geführt, welche an der Platte 44 befestigt ist und drei Vorsprünge 60 aufweist, auf welchen die Zylinder 16 mit ihrem der Bodenplatte 19 entgegengesetzten, offenen Ende 61 aufgesteckt sind.
Unmittelbar neben diesem, im Betrieb somit durch die Traverse 59 abgeschlossenen offenem Zylinderende 61 ist im Zylinder 16 eine Entlüftungsöffnung 62 vorgesehen.
Zur Reinigung kann der Zylinder 16 ohne weiteres vom Vorsprung 60 abgezogen werden, wenn sich die Tragplatte 29 in der Reinigungsstellung befindet. In der Platte 44 ist am äusseren Ende der Führung 47 eine Ausnehmung 63 vorgesehen, in welcher sich von einer Rondelle 64 geschützte Tellerfedern 65 befinden. welche mit einem Vorsprung 66 der Querplatte 54 auf später näher erläuterte Weise zusammenwirken.
Um die Dosierzylinder 16 um 180 verdrehen zu können, ist an demselben je ein Zahnsegment 67 vorgesehen. Zwei längs der unteren Ränder des Behälteroberteils 3 quer zur Vorschubrichtung 28 geführte Stangen 68 sind mit je einer Verzahnung 69 versehen, die im Betrieb mit den drei Zahnsegmenten 67 einer Dosierzylindergruppe kämmt. Die beiden Stangen 68 sind an einem Antriebskopf 70 befestigt, der mittels eines pneumatischen Zylin der-Kolbenaggre,ats 71 in Richtung des Doppelpfeils 72 zwischen zwei Endlagen verschoben werden kann, in denen sich die Zylinderschlitze 20 oben, bzw. unten befinden. Das Aggregat 71 ist mittels eines Supports 73 an einem der Längsträger 32 befestigt.
Es ist noch zu erwähnen, dass an den Enden der Längsträger 32 Haltehebel 74 angelenkt sind, die an ihren freien Enden mit Griffen 75 versehen sind, die auf federnd ausziehbaren Zapfen 76 angebracht sind. Die beiden im linksseitigen Teil von Fig. 1 dargestellten Hebel 74 sind in horizontale Lage geschwenkt, so dass die Zapfen 76 durch nicht gezeichnete Fedem gegen die Tragplatte 29 gedrückt werden und dadurch dieselbe in ihrer Betriebslage festhalten, in der die Zylinderböden 19 auf dem Grund der Ausnehmungen 18 liegen. Um die Tragplatte 29 mittels des zugehörigen Hebels 40 in die Reinigungsstellung ausfahren zu können, muss man zuerst die Haltehebel 74 nach oben schwenken, insbesondere vertikal stellen wie im rechtsseitigen Teil von Fig. 1 gezeigt ist.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Dosierzylinder 16 wird nun auf die Fig.4a bis 4e, 5a und Sb Bezug genommen. Fig. 4a zeigt den Zylinder 16 mit nach oben gekehrtem Schlitz 20 (siehe auch Fig. 5a), wobei der um die Breite dieses Schlitzes von dem Zylinderboden 19 entfernte Dosierkolben 57 zum Ansaugen bereit ist. In Fig. 2 sind links die entsprechenden Lagen des Dosierkolbens 57, der Querplatte 54 und des Antriebskolbens 49 strichpunktiert angedeutet und mit 57', 54' und 49' bezeichnet. Durch entsprechende Beaufschlagung des Antriebszylinders 42 wird nun der Antriebskolben 49 nach aussen bewegt, so dass der Dosierkolben 57 das Abfüllgut in den Zylinder 16 saugt. Der Ansaughub wird durch Anschlagen der Platte 54 an der Griffhülse 51 begrenzt, so dass er durch Verschrauben dieser Hülse fein reguliert werden kann.
Wenn gewichtsmässig gleiche Dosierung gewünscht wird, kann man so auf einfache Weise berücksichtigen, dass das spezifische Gewicht der Abfüllsubstanz nicht immer genau den gleichen Wert hat.
Fig. 4b zeigt den Kolben 57 am Ende des Ansaughubs.
Fig. 4c unterscheidet sich von Fig. 4b dadurch, dass durch das Aggregat 71 die Zahnstangen 68 verschoben und dadurch der Zylinder 16 um 1800 gedreht worden ist, so dass er über den Schlitz 20 mit den Auslaufkanälen 25 in Verbindung steht (siehe auch Fig. 5b). Durch den nun folgenden Ausstosshub des Antriebskolbens 49 wird der Dosierkolben 57 in die in Fig. 4d gezeigte Lage gebracht, wobei er nahezu auf den Boden 19 trifft und das Abfüllgut zu den Kanälen 25 in den darunter befindlichen Becher 1 ausgestossen wird. Der Ausstosshub wird bei Auftreffen des Vorsprungs 66 der Querplatte 54 auf die Rondelle 64 durch die Federn 65 elastisch begrenzt. Die dabei komprimierten Federn 65 dehnen sich unmittelbar darauf wieder aus, wodurch der Kolben 57 in die Lage von Fig. 4e zurückgedrängt wird.
Hierbei wird das in den Auslaufkanälen 25 befindliche Abfüllgut teilweise in den Zylinder 16 zurückgesaugt, was ein Abtropfen des Gutes aus den Kanälen verhindert. Das noch im oberen Teil der Kanäle 25 verbleibende Abfüllgut wird durch den atmosphärischen Druck und Oberflächenkräfte in den relativ engen Kanälen 25 festgehalten.
Die Verhinderung des Abtropfens ist sehr wichtig, nicht nur zur Vermeidung von Unreinlichkeit der Folie 27, von der die Becher 1 später getrennt werden müssen, und des Fussbodens unter der Abfüllstelle, sondern auch weil auf den Becherrand abgetropftes Gut das nachfolgende Verschliessen des Bechers mit einem Deckel wesentlich stören würde. Nach dem kleinen Rücksaughub wird durch das Aggregat 71 der Zylinder 16 zurückgedreht, so dass die Stellung von Fig. 4a wieder hergestellt ist und ein neuer Abfüllzyklus beginnen kann.
Die dargestellte Dosiervorrichtung hat einen sehr kompakten, platzsparenden Aufbau. Das Abfüllgut, dessen Konsistenz in sehr weiten Grenzen variieren kann, ohne die Genauigkeit der Dosierung und die Sauberkeit der Arbeit zu beeinträchtigen, wird sehr schonend behandelt, so dass z.B. bei Gemischen keine lokale Entmischung bzw. Ungleichmässigkeiten der Füllungen zu befürchten sind. Ferner sind alle Teile, insbesondere der Behälter 2 und die Dosierzylinder 16, für Reinigungszwecke sehr leicht zugänglich. Es ist klar, dass die Dosiervorrichtung nicht unbedingt symmetrisch aufgebaut sein muss. So könnte man z.B. sehr wohl auf die eine der beiden Gruppen von Dosierzylindern 16 verzichten. Auch die Zahl der pro Gruppe vorgesehenen Dosierzylinder ist selbstverständlich nicht auf drei beschränkt.
Das offene Ende 61 des Dosierzylinders 16 könnte statt auf einem Vorsprung 60 auch in einer Ausnehmung des Abschlussteils 59 stecken. Wenn man sich ferner die Vorrichtung um 900 in bezug auf die Vorschubrichtung 28 der Becher 1 gedreht vorstellt und letztere in zwei zueinander parallelen Reihen gefördert werden, so ist es klar, dass ebenfalls jeweils sechs Becher gleichzeitig gefüllt werden.