-
Die Erfindung betrifft eine Portioniereinheit zum Portionieren von fliessfähigen Massen oder Pulver nach Anspruch 1. Weiter betrifft die Erfindung eine Anordnung mit mehreren solchen Portioniereinheiten nach Anspruch 11 sowie ein Verfahren zum Portionieren von fliessfähigen Massen oder Pulver nach Anspruch 12.
-
In diversen Industriezweigen sind fliessfähige Massen oder Pulver in Rohr- und Behältersystemen zu fördern und zu portionieren beziehungsweise zu dosieren, zum Beispiel in der Chemie, in der Kunststofftechnik oder in der Lebensmittelindustrie. Die fliessfähigen Massen können insbesondere pastös bis flüssig sein sowie Ingredienzen aufweisen. Entsprechend weisen solche fliessfähige Massen unterschiedliche Viskositäten auf, welche schwierig reproduzierbar portioniert werden können. Nicht abschliessende Beispiele von in der Lebensmittelindustrie zu portionierenden Massen sind Breie, Pasten, Teige oder Schokolade. Auch Pulver können unterschiedliche Eigenschaften sowie Ingredienzen aufweisen, so dass auch Pulver schwierig reproduzierbar portionierbar sind. Nicht abschliessende Beispiele von in der Lebensmittelindustrie zu portionierenden Pulver sind Milchpulver, Kaffee, Farben oder Zucker.
-
In der
DE 199 19 135 A1 ist eine Vorrichtung zum Aufbringen kleiner Flüssigkeitsmengen offenbart, bei der eine Pipette mit einer flexiblen Zuleitung einer Flüssigkeit verbunden ist. Der Zuleitung sind zwei unabhängig voneinander betätigbare Quetschventile zugeordnet, auf die in Richtung der Pipette ein einstellbarer Hammer folgt. Zum Ansaugen der zu dosierenden Flüssigkeit aus einem Gefäss in die Zuleitung wird ein erstes Quetschventil geschlossen und ein zweites Quetschventil geöffnet. Mittels eines schlagartigen Impulses des Hammers wird jeweils ein Tropfen der Flüssigkeit durch die Pipette auf ein Substrat aufgebracht. Je nach Flüssigkeitsmenge in der Zuleitung kann eine Vielzahl von Impulsen des Hammers ausgeführt werden und somit eine entsprechende Anzahl einzelner, voneinander beabstandeter Tropfen auf das Substrat aufgebracht werden.
-
Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass diese Vorrichtung nur zum Portionieren von Flüssigkeiten und somit nicht für alle fliessfähigen Massen geeignet ist. Insbesondere bei fliessfähigen Massen, die Ingredienzen aufweisen, werden diese bei der Portionierung mit dieser bekannten Vorrichtung durch den Hammer zerstört, was unerwünscht ist.
-
In der
DE 28 12 144 A1 ist ein handbetätigter Verteiler für ein pastöses Produkt, zum Beispiel Klebstoff oder Lotpaste beschrieben. Ein Gehäuse des Verteilers wird in Längsrichtung von einem weichen Rohr durchquert, wobei das eine Ende mit einem Vorratsbehälter für das Produkt und das andere Ende mit einer Entleerungsdüse verbunden ist. Das Gehäuse ist von einer Hülse umgeben, die mittels einer Feder in ihre Ruhestellung zurückführbar ist. Das Gehäuse enthält weiterhin einen Sitz für zwei Kugeln, in welchem diese Kugeln frei bewegbar sind. Die Hülse weist ebenfalls einen, dem Durchmesser der Kugeln formentsprechenden Sitz auf. In der Ruhestellung, die der Füllstellung entspricht, drückt die der Entleerungsdüse zugewandte Kugel auf das weiche Rohr und verschliesst es. Die andere Kugel hingegen beeinträchtigt den Rohrquerschnitt nicht, so dass das Rohr bis zu der der Entleerungsdüse zugewandten Kugel mit unter Druck stehendem Produkt füllbar ist. Wird die Hülse in Richtung der Düse verschoben, wird die andere Kugel auf das Rohr gedrückt und verschliesst es gegen den Vorratsbehälter, während die der Entleerungsdüse zugewandte Kugel Platz im Sitz der Hülse findet und den Rohrquerschnitt freigibt. Das Produkt kann aus der Entleerungsdüse austreten. Das Produktvolumen soll dabei dem Volumen des Kugeleindrucks auf dem Rohr entsprechen.
-
Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass dieser Verteiler für eine industrielle Verwendung nicht geeignet ist.
-
Bei einer als Schlauchpumpe ausgebildeten Förderpumpe gemäss der
JP 2007002717 A ist ein, das zu fördernde Produkt enthaltender, elastischer Schlauch in einer Ausnehmung des Pumpengehäuses geführt, wobei die Ausnehmung mit nacheinander angeordneten zylindrischen Wandsegmenten versehen ist. Diesen gegenüber ist je ein antreibbarer Rotor (Rotationskörper) mit je zwei (Druck-)Rollen angeordnet. Die Rollen sind so am Rotor angeordnet, dass sie im Bereich der zylindrischen Wandsegmente querschnittsverengend auf den Schlauch drücken, so dass bei entsprechender Steuerung das Produkt im Schlauch förderbar ist. In den Berührungsspitzen zwischen jeweils zwei zylindrischen Wandsegmenten tritt ebenfalls eine Quetschung des Schlauches auf. Derartige Schlauchpumpen werden auch als Schlauchquetschpumpe oder Peristaltikpumpe bezeichnet.
-
Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass bei dem Fördern mit dieser Schlauchpumpe die fliessfähige Masse durchgewalkt und zudem mehrfach umgelenkt wird. Bei jeder Umlenkung verändert sich jedoch das Fliessverhalten der fliessfähigen Masse, so dass eine genaue und reproduzierbare Portionierung auch in Verbindung mit einer nachgeschalteten Portioniereinrichtung nicht möglich ist. Zudem wird bei dieser bekannten Lösung der Schlauch beim Fördervorgang um einen leicht variierenden Weg jeweils in Richtung der Drehbewegung geschoben, was sich nachteilig auf die Genauigkeit der Dosierung der geförderten Masse auswirkt.
-
Eine Portioniereinrichtung für fliessfähige Massen gemäss der
WO 2010/092535 A1 weist eine Ventilanordnung auf, die erste Quetschventile und in Hauptfliessrichtung der Masse dazu beabstandete zweite Quetschventile aufweist. Die Quetschventile sind in jeweils einer Druckkammer angeordnet. Zum Portionieren der Masse werden zunächst die ersten Quetschventile geöffnet und die zweiten Quetschventile leicht geschlossen, so dass der Durchflussquerschnitt reduziert wird. Wenn die gewünschte Menge der Masse die Quetschventile passiert hat, werden die ersten Quetschventile geschlossen und die zweiten Quetschventile geöffnet.
-
Letzteres bewirkt eine Volumenvergrösserung im Bereich der zweiten Quetschventile und damit eine Drucksenkung. Der Massestrom wird dadurch schnell gestoppt bzw. ein Nachtropfen aus einer nachfolgenden Austragsdüse verhindert. Die druckbeaufschlagbaren, funktionswirksamen Membranen der Quetschventile sind im Innern eines Rohres angeordnet, in dem die zu dosierende Masse fliesst. Dieser Portioniereinrichtung kann eine Förderpumpe zum Fördern der fliessfähigen Masse vorgeschaltet sein.
-
Diese bekannte Portioniereinrichtung hat sich in der Praxis für eine grosse Anzahl von unterschiedlichen fliessfähigen Massen bewährt. Jedoch lassen sich nicht alle fliessfähigen Massen in reproduzierbarer Weise genau portionieren, so dass weiterhin ein Bedürfnis zur Schaffung einer noch flexibler einsetzbaren Lösung besteht.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Portioniereinheit sowie eine Anordnung von mehreren solchen Portioniereinheiten zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile nicht aufweisen und insbesondere ein genaues, reproduzierbares Dosieren beziehungsweise Portionieren von verschiedenen fliessfähigen Massen auch in der industriellen Anwendung ermöglichen. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Portionieren von fliessfähigen Massen zu schaffen, das eine genaue und reproduzierbare Portionierung für verschiedene fliessfähige Massen ermöglicht.
-
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Figuren und in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
-
Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung weist die Portioniereinheit eine Förderpumpe, einen elastischen Schlauch und eine Portioniereinrichtung zum Portionieren von fliessfähigen Massen oder Pulver auf, wobei die Portioniereinrichtung ein der Förderpumpe nachgeschaltetes erstes Quetschventil und ein dem ersten Quetschventil nachgeschaltetes zweites Quetschventil umfasst. Die Förderpumpe ist eine auf den elastischen Schlauch einwirkende lineare Schlauchpumpe und die Quetschventile sind mechanisch gesteuert.
-
Aufgrund der Kombination aus linearer Schlauchpumpe und mechanisch gesteuerten Quetschventilen wird die fliessfähige Masse oder das Pulver während dem Portionieren nicht druckbeaufschlagt, so dass deren Eigenschaften, bei fliessfähigen Massen deren Fliesseigenschaften, beim Fördern wie auch beim Positionieren sich im Wesentlichen nicht verändern. Daher erfolgt das Fördern mit der erfindungsgemässen Portioniereinheit auf schonende Weise, so dass auch fliessfähige Massen mit Ingredienzien oder Pulver portioniert werden können. Beispielsweise lassen sich Fruchtmassen (z. B. aus Rhabarber, Erdbeeren, Pfirsich, Kirschen oder dergleichen, auch mit Fruchtstücken), Milchprodukte (z. B. Quark, Joghurt auch mit Ingredienzien, Milchreis, Birchermüesli oder dergleichen), Speiseöle (z. B. Olivenöl, Rapsöl oder Sonnenblumenöl) sowie auch Fertigsaucen (z. B. Pastasaucen, Salatsaucen oder dergleichen) und Schokoladenmassen, auch mit Lufteinschlüssen, genau und reproduzierbar sowie unter industriellen Bedingungen portionieren. Auch Pulver lassen sich mit der erfindungsgemässen Portioniereinheit auf schonende Weise fördern und portionieren, was insbesondere bei Pulver mit unter Druck zerstörbaren Teilen, wie z. B. fragile oder aufgeschäumte Teile, vorteilhaft ist. Beispielsweise lassen sich Pulver wie Milchpulver, gemahlener Kaffee, Farben oder Zucker genau und reproduzierbar sowie unter industriellen Bedingungen portionieren.
-
Vorzugsweise sind die lineare Schlauchpumpe, der elastische Schlauch und die Portioniereinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei das Gehäuse eine Eingangsöffnung für die fliessfähige Masse oder das Pulver und eine Ausgangsöffnung für die fliessfähige Masse oder das Pulver aufweist sowie der elastische Schlauch die Eingangsöffnung mit der Ausgangsöffnung verbindet. Das Gehäuse schützt die Schlauchpumpe und die Portioniereinrichtung sowie die damit zusammenhängenden Komponenten vor äusseren Einflüssen, was deren Gebrauchstauglichkeit massgeblich verbessert. Zudem kann die vorteilhaft kompakt ausgebildete Portioniereinheit als ein Bauteil dem Anwender zur Verfügung gestellt werden, so dass diese einfach auch in eine bestehende Anlage einbaubar ist.
-
Bevorzugt ist der elastische Schlauch einteilig ausgebildet, so dass keine Toträume (z. B. durch Übergangsstücke oder durch bewegliche Teile, welche mit der fliessfähigen Masse oder dem Pulver in Berührung kommen) entlang der Förderstrecke und/oder der Dosierstrecke des elastischen Schlauches vorhanden sind, in welchen Reste der fliessfähigen Masse oder des Pulvers ansammeln beziehungsweise sich Bakterien festsetzen können. Damit lassen sich auch die höchsten Hygiene-Vorschriften erfüllen. Der elastische Schlauch weist weiter vorteilhaft einen konstanten Innendurchmesser auf, um unerwünschte Druckschwankungen beim Fördern und Positionieren der fliessfähigen Masse zu vermeiden. Besonders vorteilhaft ist der elastische Schlauch auswechselbar in dem Gehäuse der Portioniereinheit angeordnet, womit dieser bedarfsweise, z. B. nach einer Beschädigung oder nach einer gewissen Gebrauchsdauer, einfach durch einen neuen elastischen Schlauch ersetzt werden kann.
-
Vorteilhaft werden die Komponenten der Portioniereinheit so kompakt wie möglich angeordnet, damit der elastische Schlauch eine geringe Länge aufweist. Desto kürzer der elastische Schlauch ausgeführt wird, desto genauer und reproduzierbarer wird die Portionierung beziehungsweise die Dosierung der fliessfähigen Masse.
-
Vorzugsweise umfasst die lineare Schlauchpumpe (61) mehrere Rotationskörper und mehrere auf den elastischen Schlauch einwirkbare Druckrollen, wobei die Rotationszentren der mehreren Rotationskörper auf einer Achsenlinie angeordnet sind, die parallel zur Längserstreckung des elastischen Schlauches verläuft, und wobei eine Anlagefläche für den elastischen Schlauch auf der der Achsenline gegenüberliegenden Seite des elastischen Schlauches linear und parallel zur Längserstreckung des elastischen Schlauches verläuft. Durch Rotation der Rotationskörper wirkt zumindest eine Druckrolle auf den elastischen Schlauch ein und fördert die in dem elastischen Schlauch vorhandene fliessfähige Masse oder das Pulver in die entsprechende Richtung. Da dabei der elastische Schlauch lediglich bereichsweise komprimiert, jedoch nicht umgelenkt wird, ist eine schonende Förderung der fliessfähigen Masse beziehungsweise des Pulvers gegeben.
-
Bevorzugt ist an jedem Rotationskörper zumindest eine Druckrolle vorgesehen, und wobei die mehreren Rotationskörper derart angeordnet sind, dass die zumindest einen Druckrollen der einzelnen Rotationskörper winkelversetzt zueinander, d. h. relativ zu den zumindest einen Druckrollen des benachbarten beziehungsweise darauffolgenden Rotationskörpers, angeordnet sind, womit eine kontinuierliche Förderung entlang der Förderstrecke der linearen Schlauchpumpe gewährleistet ist.
-
Der Wert des Winkelversatzes zwischen zwei aufeinanderfolgenden beziehungsweise zueinander benachbarten Rotationskörpern entspricht dem Quotienten eines Vollkreises durch die Anzahl der Rotationskörper, womit eine besonders kontinuierliche Förderung während des Betriebs der linearen Schlauchpumpe gegeben ist.
-
Die Druckrollen sind vorteilhaft um ihre Längsachse drehbar gelagert, so dass diese zumindest während dem Einwirken auf den elastischen Schlauch rotieren können. Dadurch wird einerseits die Abnutzung des elastischen Schlauches reduziert, was dessen Gebrauchsdauer massgeblich verlängert, und andererseits eine konstante Förderung sichergestellt. Vorteilhaft ist die Längsachse einer Druckrolle senkrecht zu einer von dem Rotationskörper aufgespannten Ebene ausgerichtet.
-
Vorzugsweise sind die mehreren Rotationskörper über Kopplungsmittel miteinander gekoppelt und über zumindest einen Antrieb synchron bewegbar, was eine einfache und zuverlässige Ansteuerung der Rotationskörper, auch mit nur einem gemeinsamen Antrieb, ermöglicht. Zudem lässt sich damit die lineare Schlauchpumpe konstruktiv einfach ausgestalten und die Förderung einer definierten Menge der fliessfähigen Masse oder des Pulvers ist einfach sowie genau steuerbar.
-
Vorteilhaft sind die mehreren Rotationskörper als Zahnräder ausgebildet, welche die Anordnung von unterschiedlichen Arten von Kopplungsmitteln sowie eine genaue Ansteuerung der Druckrollen ermöglicht.
-
Das Kopplungsmittel wird bevorzugt auf die Ausgestaltung der Rotationskörper abgestimmt. Als besonders geeignet werden in diesem Zusammenhang Zahnräder, Ketten oder Riemen, besonders vorteilhaft Zahnriemen, angesehen. Bei als Zahnräder ausgebildeten Rotationskörpern sind diese vorteilhaft über Zahnräder, Fahrradketten-ähnliche Ketten oder Zahnriemen miteinander gekoppelt, was eine einfache und zuverlässige Ansteuerung der Rotationskörper, auch mit nur einem gemeinsamen Antrieb, ermöglicht.
-
Bevorzugt sind die Quetschventile einstellbar versetzbar, wobei die Einstellung in Abhängigkeit des Weges, der Zeit oder des Weges und der Zeit erfolgt. Somit lassen sich das erste Quetschventil, das zweite Quetschventil oder das erste Quetschventil und das zweite Quetschventil einfach ansteuern und können entsprechend der Eigenschaften, insbesondere der Fliesseigenschaften, der fliessfähigen Masse oder des Pulvers betätigt werden, was die Flexibilität in der Verwendung der Portioniereinheit erhöht. Vorteilhaft ist ein gemeinsamer Antrieb für beide Quetschventile vorgesehen, womit sich die Portioniereinheit kompakt ausbilden lässt und die Herstellkosten für die Portioniereinheit tief gehalten werden. Zur Betätigung der Quetschventile ist vorteilhaft eine entsprechende Mechanik oder Anordnung z. B. von Zuführleitungen vorgesehen.
-
Als Antrieb wird vorteilhaft ein Stellmotor vorgesehen, welcher genau und einfach ansteuerbar ist. Alternativ oder ergänzend dazu wird ein Magnetantrieb oder ein pneumatischer Antrieb als Antrieb für die Quetschventile vorgesehen. Vorteilhaft wird, insbesondere beim zweiten Quetschventil, ein definierter Quetschventilanschlag vorgesehen, welcher den Weg der Wirkfläche des Quetschventils in Richtung des elastischen Schlauches und somit dessen maximale Verengung durch das entsprechende Quetschventil begrenzt. Besonders vorteilhaft ist ein solcher Quetschventilanschlag einstellbar beziehungsweise verschiebbar und wird in Abhängigkeit der zu fördernden fliessfähigen Masse oder Pulvers, vorteilhaft vor Beginn des Fördervorgangs, entsprechend positioniert.
-
Vorzugsweise ist ein gemeinsamer Antrieb für die lineare Schlauchpumpe und für die Quetschventile vorgesehen, womit sich die Portioniereinheit kompakt ausbilden lässt und sich die Herstellkosten senken lassen.
-
Bevorzugt weist das erste Quetschventil eine linienförmige, auf den elastischen Schlauch einwirkende Wirkfläche auf, womit sich der elastische Schlauch in diesem Bereich mittels einer entsprechenden Bewegung des ersten Quetschventils einfach abklemmen beziehungsweise schliessen lässt. Vorteilhaft ist die linienförmige Wirkfläche des ersten Quetschventils quer zur Längserstreckung des elastischen Schlauches ausgerichtet, was ein sicheres Abklemmen beziehungsweise Schliessen desselben gewährleistet.
-
Vorzugsweise weist das zweite Quetschventil eine flächige, auf den elastischen Schlauch einwirkende Wirkfläche auf, womit sich der elastische Schlauch in diesem Bereich mittels einer entsprechenden Bewegung des zweiten Quetschventils einfach in seinem Innendurchmesser reduzieren beziehungsweise leicht schliessen lässt. Unter „leicht schliessen” wird in diesem Zusammenhang ein Verengen des Innenquerschnitts ohne vollständiges Verschliessen desselben verstanden. Vorteilhaft verläuft die flächige Wirkfläche eben oder, bevorzugt konkav zur Aussenfläche des elastischen Schlauches, gekrümmt, womit sich das Verengen des elastischen Schlauches sehr genau steuern lässt. Weiter vorteilhaft ist die flächige Wirkfläche parallel zur Längserstreckung des elastischen Schlauches ausgerichtet, was zusätzlich ein genau definiertes Reduzieren des Innendurchmessers des elastischen Schlauches gewährleistet.
-
Eine erfindungsgemässe Anordnung mit mehreren nebeneinander angeordneten Portioniereinheiten der vorgenannten Art, wobei für alle Portioniereinheiten ein Antrieb vorgesehen ist, ist insbesondere für die industrielle Verwendung bevorzugt. Die Anzahl der Portioniereinheiten wird entsprechend der zur Anwendung gelangenden Fertigungseinrichtungen gewählt.
-
Besonders vorteilhaft ist ein gemeinsamer Antrieb für alle Portioniereinheiten der Anordnung vorgesehen. Der gemeinsame Antrieb ist einfach ansteuerbar und gewährleistet eine gleichmässige Portionierung aus allen nebeneinander angeordneten Portioniereinheiten, ohne dass eine aufwändige Steuerung vorgesehen werden muss.
-
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Portionieren von fliessfähigen Massen oder Pulver mit einer Portioniereinheit, die zumindest einen Teil der vorgenannten Merkmale aufweist, umfasst die folgenden Schritte.
-
Zuerst wird der elastische Schlauch im Bereich des ersten Quetschventils mittels des ersten Quetschventils abgeklemmt beziehungsweise geschlossen. Dazu wird das erste Quetschventil aus einer Ausgangsstellung in Richtung des elastischen Schlauches (in eine Schliessstellung) verfahren, zumindest bis die einander gegenüberliegenden Innenwandabschnitte des elastischen Schlauches im Bereich des ersten Quetschventils miteinander in Anlage kommen. Das erste Quetschventil muss daher nur zwei Stellungen einnehmen, nämlich eine Offenstellung, in welcher der elastische Schlauch vollständig offen ist, und eine Schliessstellung, in welcher der elastische Schlauch vollständig geschlossen beziehungsweise abgeklemmt ist.
-
Dann wird der Innendurchmesser des elastischen Schlauches im Bereich des zweiten Quetschventils mittels des zweiten Quetschventils verengt. Dazu wird das zweite Quetschventil in Richtung des elastischen Schlauches verfahren, bis die gewünschte, auf die Art und Eigenschaften der zu portionierenden fliessfähigen Masse abgestimmte Reduktion des Innendurchmessers des elastischen Schlauches erreicht ist. In dieser Stellung des zweiten Quetschventils ist der elastischen Schlauch somit leicht geschlossen.
-
Anschliessend wird der elastische Schlauch im Bereich des ersten Quetschventils geöffnet. Dazu wird das erste Quetschventil relativ zum elastischen Schlauch in eine von diesem abgewandte Richtung bis in eine Ausgangsstellung (auch Offenstellung genannt) des ersten Quetschventils verfahren.
-
Nun wird die lineare Schlauchpumpe in Betrieb genommen und die gewünschte Menge der fliessfähigen Masse oder des Pulvers gefördert.
-
Nach dem die gewünschte Menge ausgebracht wurde, wird der elastische Schlauch im Bereich des ersten Quetschventils mittels des ersten Quetschventils wieder abgeklemmt beziehungsweise geschlossen, so dass keine fliessfähige Masse nachströmen kann. Dazu wird das erste Quetschventil aus seiner Offenstellung in Richtung des elastischen Schlauches in seine Schliessstellung verfahren, so dass die einander gegenüberliegenden Innenwandabschnitte des elastischen Schlauches im Bereich des ersten Quetschventils miteinander in Anlage kommen.
-
Dann wird der elastische Schlauch im Bereich des zweiten Quetschventils wieder vollständig geöffnet, wobei der dadurch im elastischen Schlauch resultierende Druckabfall ein unerwünschtes Nachtropfen der fliessfähigen Masse unterbindet. Dazu wird das zweite Quetschventil relativ zum elastischen Schlauch in eine von diesem abgewandte Richtung bis in eine Ausgangsstellung des zweiten Quetschventils verfahren.
-
Einerseits erfolgt mit dem erfindungsgemässen Verfahren eine schonende Förderung der auszubringenden Masse oder Pulvers bei einer genauen und reproduzierbaren Portionierung, wobei ein Nachtropfen beziehungsweise Nachströmen ausgeschlossen wird. Andererseits ist dieses Verfahren aber auch unabhängig von den Eigenschaften der fliessfähigen Masse, insbesondere von deren Fliessverhalten, oder des Pulvers.
-
Als eigenständige Erfindung wird eine lineare Schlauchpumpe zum Fördern von fliessfähigen Massen oder Pulver angesehen, die einen elastischen Schlauch, mehrere Rotationskörper und mehrere auf den elastischen Schlauch einwirkbare, vorteilhaft um ihre Längsachse drehbar gelagerte Druckrollen aufweist, wobei die Rotationszentren der mehreren Rotationskörper auf einer Achsenlinie angeordnet sind, die parallel zur Längserstreckung des elastischen Schlauches verläuft, und wobei eine Anlagefläche für den elastischen Schlauch auf der der Achsenline gegenüberliegenden Seite des elastischen Schlauches linear und parallel zur Längserstreckung des elastischen Schlauches verläuft.
-
Der elastische Schlauch ist vorteilhaft einteilig ausgebildet und weiter vorteilhaft auswechselbar in der Schlauchpumpe angeordnet.
-
Weiter vorteilhaft bei einer solchen Schlauchpumpe ist an jedem Rotationskörper zumindest eine Druckrolle vorgesehen, die vorteilhaft um ihre Längsachse drehbar am jeweiligen Rotationskörper gelagert ist, und wobei die mehreren Rotationskörper derart angeordnet sind, dass die zumindest einen Druckrollen der einzelnen Rotationskörper winkelversetzt zueinander angeordnet sind, wobei der Wert des Winkelversatzes dem Quotienten eines Vollkreises durch die Anzahl der Rotationskörper entspricht.
-
Zudem vorteilhaft ist bei einer solchen Schlauchpumpe, dass die mehreren Rotationskörper über Kopplungsmittel miteinander gekoppelt und über zumindest einen Antrieb synchron bewegbar sind, wobei die mehreren Rotationskörper vorteilhaft als Zahnräder ausgebildet sind, und wobei das Kopplungsmittel vorteilhaft Zahnräder, Ketten oder Riemen, besonders vorteilhaft Zahnriemen, umfasst.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
-
Die Bezugszeichenliste ist wie auch der technische Inhalt der Patentansprüche und Figuren Bestandteil der Offenbarung. Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche oder ähnliche Bauteile an.
-
Es zeigen dabei:
-
1 eine Anordnung von drei erfindungsgemässen Portioniereinheiten;
-
2 einen Teilschnitt entlang der Linie II-II in 1 durch eine erfindungsgemässe Portioniereinrichtung;
-
3–10 das Verfahren zum Portionieren einer fliessfähigen Masse mit einer erfindungsgemässen Portioniereinrichtung in mehreren Teilschritten jeweils in einer schematischer Darstellung; und
-
11 eine Variante einer Schlauchpumpe in einer schematischen Seitenansicht.
-
Die in 1 gezeigte Anordnung 11 umfasst mehrere (hier beispielhaft drei) nebeneinander angeordnete Portioniereinheiten 21 für fliessfähige Massen oder Pulver. Die Portioniereinheiten 21 und deren mechanische Komponenten werden über eine entsprechende Mechanik von einem gemeinsamen Antrieb 12, beispielsweise von einem Elektromotor, angetrieben. Die in einem Vorratsbehälter 14 befindliche fliessfähige Masse wird mittels der Portioniereinheiten 21 auf ein Transportmittel, z. B. ein Förderband 13, portioniert beziehungsweise dosiert ausgebracht.
-
Wie in der 2 dargestellt umfasst die Portioniereinheit 21 eine Förderpumpe, einen elastischen Schlauch 31 und einen Portioniereinrichtung 41 zum Portionieren von fliessfähigen Massen. Die Förderpumpe ist eine auf den elastischen Schlauch 31 einwirkende lineare Schlauchpumpe 61.
-
Die lineare Schlauchpumpe 61, der elastische Schlauch 31 und die Portioniereinrichtung 41 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 22 angeordnet. Das Gehäuse 22 weist eine Eingangsöffnung 23 für die fliessfähige Masse und eine Ausgangsöffnung 24 für die fliessfähige Masse auf. Bei der Eingangsöffnung 23 ist ein Anschlussabschnitt vorgesehen, an welchem beispielsweise eine Zuführleitung, ein Trichter oder ein Tank sicher angeschlossen werden kann. Ein gleichartig ausgebildeter Anschlussabschnitt ist hier auch bei der Ausgangsöffnung 24 vorgesehen.
-
Der elastische Schlauch 31 ist einteilig ausgebildet und weist einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser auf. Der elastische Schlauch 31 verläuft vorzugsweise linear im Gehäuse 22 und verbindet die Eingangsöffnung 23 mit der Ausgangsöffnung 24, wobei der elastische Schlauch 31 auswechselbar in dem Gehäuse 22 der Portioniereinheit 21 angeordnet ist.
-
Die Portioniereinrichtung 41 umfasst ein der linearen Schlauchpumpe 61 nachgeschaltetes erstes Quetschventil 42 und ein dem ersten Quetschventil 42 nachgeschaltetes zweites Quetschventil 47. Die Quetschventile 42 und 47 sind mechanisch gesteuert.
-
In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Quetschventil 42 über einen Pleuel 43, der an einer Exzenterscheibe 44 angelenkt ist, in einer linearen Führung 51 geführt relativ zum Schlauch 31 einstellbar in Abhängigkeit des Weges und/oder der Zeit versetzbar. Das zweite Quetschventil 47 ist über einen Pleuel 48, der an einer Exzenterscheibe 49 angelenkt ist, in einer linearen Führung 52 geführt relativ zum Schlauch 31 einstellbar in Abhängigkeit des Weges und/oder der Zeit versetzbar. Vorteilhaft werden beide Quetschventile 42 und 47 über eine entsprechende Mechanik von einem gemeinsamen Antrieb, hier dem Antrieb 12, betätigt.
-
Das erste Quetschventil 42 weist eine linienförmige, auf den elastischen Schlauch 31 einwirkende Wirkfläche 45 auf, die quer zur Längserstreckung des elastischen Schlauches 31 ausgerichtet ist. Das zweite Quetschventil 47 weist eine flächige, auf den elastischen Schlauch einwirkende Wirkfläche 50 auf, die eben und linear verläuft.
-
Die lineare Schlauchpumpe 61 umfasst in diesem Beispiel vier Rotationskörper 62, 64, 66 und 68 mit jeweils einer auf den elastischen Schlauch 31 einwirkbaren Druckrolle 63, 65, 67 und 69. Jede Druckrolle 63, 65, 67 und 69 ist im dargestellten Beispiel um ihre jeweilige Längsachse (beispielhaft Längsachse 75 der Druckrolle 63) drehbar gelagert. Die entsprechenden Längsachsen der Druckrollen 63, 65, 67 und 69 verlaufen senkrecht zu einer von den Rotationskörpern 62, 64, 66 und 68 aufgespannten Ebene. Die Rotationszentren 70, 71, 72 und 73 der Rotationskörper 62, 64, 66 und 68 sind auf einer Achsenlinie 74 angeordnet, die parallel zur Längserstreckung des elastischen Schlauches 31 verläuft. Die Anlagefläche 76 für den elastischen Schlauch 31 auf der der Achsenline 74 gegenüberliegenden Seite des elastischen Schlauches 31 verläuft linear und parallel zur Längserstreckung des elastischen Schlauches 31.
-
Die Rotationskörper 62, 64, 66 und 68 sind derart angeordnet, dass die Druckrollen 63, 65, 67 und 69 der einzelnen, aufeinander folgenden Rotationskörper 62, 64, 66 und 68 winkelversetzt zueinander angeordnet sind. Der Wert des Winkelversatzes zwischen jeweils zwei benachbarten Rotationskörpern 62, 64, 66 und 68 entspricht dem Quotienten eines Vollkreises durch die Anzahl der Rotationskörper, so dass im dargestellten Beispiel der Winkelversatz jeweils 90° beträgt.
-
Die Rotationskörper 62, 64, 66 und 68 sind als Zahnräder ausgebildet sind über einen Antrieb synchron bewegbar. Über weitere Zahnräder 81, 82 und 83 als Kopplungsmittel sind die Rotationskörper 62, 64, 66 und 68 miteinander gekoppelt. Das Zahnrad 84 kämmt mit dem Rotationskörper 68 und ist beispielsweise mit dem Antrieb 12 gekoppelt. Aufgrund der Rotation des Rotationskörpers 68 werden die anderen Rotationskörpers 62, 64 und 66 mittels der weiteren Zahnräder 81, 82 und 83 synchron in Rotation versetzt. Als Alternative zu den weiteren Zahnrädern 81, 82 und 83 als Kopplungsmittel könnte dieses auch als Zahnriemen sein, der jeweils zwei benachbarte Rotationskörper 62, 64, 66 und 68 oder alle Rotationskörper 62, 64, 66 und 68 umgibt. Vorteilhaft ist eine Mechanik vorgesehen, welche den Antrieb 12 nicht nur mit der linearen Schlauchpumpe 61 sondern auch mit den Quetschventilen 42 und 47 bedarfsweise koppelt.
-
Anhand der 3 bis 10 wird nachfolgend ein vorteilhaftes Verfahren zum Portionieren von fliessfähigen Massen oder Pulver unter Verwendung einer Portioniereinheit 21 beschrieben. Die fliessfähige Masse beziehungsweise das Pulver wird – jeweils bezogen auf die vorliegenden Darstellungen – von oben nach unten gefördert, womit die Hauptfliessrichtung beziehungsweise Hauptströmungsrichtung ebenfalls – jeweils bezogen auf die vorliegenden Darstellungen – von oben nach unten verläuft.
-
In einem ersten Schritt (3) wird das erste Quetschventil 42 von einer Ausgangsstellung (Offenstellung) in Richtung (Pfeil 86) des elastischen Schlauches 31 verfahren, bis der elastische Schlauch 31 im Bereich des ersten Quetschventils 42 abgeklemmt ist (Schliessstellung des ersten Quetschventils 42). In dieser Stellung liegen die Innenwandungsabschnitte des elastischen Schlauches 31 bereichsweise aneinander an, so dass der elastische Schlauch 31 in diesem Bereich verschlossen ist.
-
Dann wird das zweite Quetschventil 47 von einer Ausgangsposition in Richtung (Pfeil 87) des elastischen Schlauches 31 verfahren (4), wobei der Innendurchmesser des elastischen Schlauches 31 im Bereich des zweiten Quetschventils 47 lediglich verengt, d. h. leicht geschlossen, wird.
-
Anschliessend wird das erste Quetschventil 42 in Richtung des Pfeils 88 in seine Ausgangsstellung verfahren (5), so dass der elastische Schlauch 31 im Bereich des ersten Quetschventils 42 wieder geöffnet wird. Das zweite Quetschventil 47 verbleibt dabei in der Stellung, in welcher der Innendurchmesser des elastischen Schlauches 31 im Bereich des zweiten Quetschventils 47 verengt ist.
-
Nun wird die linearen Schlauchpumpe 61 in Betrieb genommen, wobei die Rotationskörper 62, 64, 66 und 68 synchron in diesem Beispiel entgegen dem Uhrzeigersinn drehen (5 bis 10). Dabei wirken die Druckrollen 63, 65, 67 und 69 nacheinander und fortlaufend auf den elastischen Schlauch 31 ein und befördern die sich im elastischen Schlauch 31 befindliche fliessfähige Masse beziehungsweise das Pulver kontinuierlich in Richtung der Quetschventile 42 und 47 beziehungsweise zur Ausgangsöffnung 24 (Hauptfliessrichtung der fliessfähigen Masse/Hauptströmungsrichtung des Pulvers). Da der elastische Schlauch 31 während dem Fördervorgang ständig an der linear verlaufenden Anlagefläche 76 der Schlauchpumpe 61 beziehungsweise der Portioniereinheit 21 anliegt, wird die fliessfähige Masse beziehungsweise das Pulver lediglich in Richtung der Ausgangsöffnung 24 bewegt und nicht von den Druckrollen 63, 65, 67 und 69 durchgewalkt.
-
Sobald die gewünschte Menge der fliessfähigen Masse oder des Pulvers ausgebracht wurde (in diesem Beispiel wurden dafür die Rotationskörper 62, 64, 66 und 68 um 360° rotiert), wird die lineare Schlauchpumpe 61 abgestellt und das erste Quetschventil 42 von seiner Ausgangsposition wieder in Richtung des elastischen Schlauches 31 (Pfeil 86) verfahren (9), bis der elastische Schlauch 31 im Bereich des ersten Quetschventils 42 abgeklemmt ist (Schliessstellung des ersten Quetschventils 42).
-
Dann wird das zweite Quetschventil 47 in Richtung des Pfeils 89 in seine Ausgangsstellung verfahren (10), so dass der elastische Schlauch 31 im Bereich des zweiten Quetschventils 47 wieder geöffnet ist. Das erste Quetschventil 42 verbleibt dabei in der Stellung, in welcher der elastische Schlauch 31 im Bereich des ersten Quetschventils 42 abgeklemmt ist. Infolge des resultierenden Druckabfalls innerhalb des elastischen Schlauches 31 wird ein Nachtropfen der fliessfähigen Masse beziehungsweise ein Nachströmen des Pulvers verhindert.
-
11 zeigt eine weiter, nicht abschliessende Ausführungsform einer erfindungsgemässen linearen Schlauchpumpe 91, die zwei als Zahnräder ausgebildete Rotationskörper 92 und 93 aufweist. Die Rotationszentren 100 und 101 der Rotationskörper 92 und 93 sind auf einer Achsenlinie 104 angeordnet, die parallel zur Längserstreckung des elastischen Schlauches 31 verläuft, und sind über ein Fahrradketten-ähnliches Kopplungsmittel 111, das mit den Rotationskörpern 92 und 93 kämmt, miteinander gekoppelt. An dem Fahrradketten-ähnliches Kopplungsmittel 111 sind in dem dargestellten Beispiel vorteilhaft gleichmässig zueinander beabstandet drei Druckrollen 94, 96 und 98 angeordnet. Jede Druckrollen 94, 96 und 98 ist jeweils um ihre Längsachse 95, 97 und 99 drehbar gelagert. Diese Längsachsen 95, 97 und 99 verlaufen vorteilhaft senkrecht zu der von dem Rotationskörper 92 und/oder 93 aufgespannten Ebene. Der Rotationskörper 92 und/oder 93 sind mit einem Antrieb der linearen Schlauchpumpe 91 gekoppelt. Durch die Rotation eines der Rotationskörper 92 oder 93 wird auch das Fahrradkettenähnliche Kopplungsmittel 111 in Bewegung gesetzt, so dass die Druckrollen 94, 96 und 98 nacheinander auf den elastischen Schlauch 31 einwirken und die innerhalb von diesem elastischen Schlauch 31 befindliche fliessfähige Masse oder das Pulver kontinuierlich fördern.
-
Bezugszeichenliste
-
- 11
- Anordnung
- 12
- Motor f. 21
- 13
- Förderband
- 14
- Vorratsbehälter
- 21
- Portioniereinheit
- 22
- Gehäuse v. 21
- 23
- Eingangsöffnung
- 24
- Ausgangsöffnung
- 31
- elastischer Schlauch
- 41
- Portioniereinrichtung
- 42
- 1. Quetschventil
- 43
- Pleuel f. 42
- 44
- Exzenterscheibe f. 42
- 45
- Wirkfläche v. 42
- 47
- 2. Quetschventil
- 48
- Pleuel f. 47
- 59
- Exzenterscheibe f. 47
- 50
- Wirkfläche v. 47
- 51
- Führung f. 42
- 52
- Führung f. 47
- 61
- Schlauchpumpe
- 62
- Rotationskörper
- 63
- Druckrolle v. 62
- 64
- Rotationskörper
- 65
- Druckrolle v. 64
- 66
- Rotationskörper
- 67
- Druckrolle v. 66
- 68
- Rotationskörper
- 69
- Druckrolle v. 68
- 70
- Rotationszentrum v. 62
- 71
- Rotationszentrum v. 64
- 72
- Rotationszentrum v. 66
- 73
- Rotationszentrum v. 68
- 74
- Achsenlinie
- 75
- Längsachse v. 63
- 76
- Anlagefläche f. 31
- 81
- (Zusatz-)Zahnrad
- 82
- (Zusatz-)Zahnrad
- 83
- (Zusatz-)Zahnrad
- 84
- (Zusatz-)Zahnrad
- 86
- Pfeil
- 87
- Pfeil
- 88
- Pfeil
- 89
- Pfeil
- 91
- Schlauchpumpe
- 92
- Rotationskörper
- 93
- Rotationskörper
- 94
- Druckrolle
- 95
- Längsachse v. 94
- 96
- Druckrolle
- 97
- Längsachse v. 96
- 98
- Druckrolle
- 99
- Längsachse v. 98
- 100
- Rotationszentrum v. 92
- 101
- Rotationszentrum v. 93
- 104
- Achsenlinie
- 111
- Kopplungsmittel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19919135 A1 [0003]
- DE 2812144 A1 [0005]
- JP 2007002717 A [0007]
- WO 2010/092535 A1 [0009]
