DE102017000439A1 - Filling device for filling a liquid and / or pasty product - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung zum Abfüllen eines flüssigen und/oder pastösen Produktes, mit mindestens einem Produktbehälter, in dem ein Vorrat des Produktes enthalten ist, mindestens einer Produktleitung in der mindestens ein Ventil zum Dosieren des Produktes angeordnet ist, und mit mindestens einer Düse zum Abgeben des Produktes in mindestens einen Füllbehälter. Dabei ist vorgesehen, dass eine Wandung des Produktbehälters und/oder der Produktleitung und/oder des Ventils und/oder der Düse eine flächige elektrisch leitfähige Heizschicht aufweist.The invention relates to a filling device for filling a liquid and / or pasty product, with at least one product container in which a supply of the product is contained, at least one product line is arranged in the at least one valve for dosing the product, and with at least one nozzle for Dispensing the product in at least one filling container. It is provided that a wall of the product container and / or the product line and / or the valve and / or the nozzle has a planar electrically conductive heating layer.
Description
Die Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung zum Abfüllen eines flüssigen und/oder pastösen Produktes, mit mindestens einem Produktbehälter, in dem ein Vorrat des Produktes enthalten ist, mindestens einer Produktleitung, in der mindestens ein Ventil zum Dosieren des Produktes angeordnet ist, und mit mindestens einer Düse zum Abgeben des Produktes in mindestens einen Füllbehälter.The invention relates to a filling device for filling a liquid and / or pasty product, comprising at least one product container in which a supply of the product is contained, at least one product line, in which at least one valve for metering the product is arranged, and at least one nozzle for dispensing the product into at least one filling container.
Eine entsprechende Füllvorrichtung wird dazu benutzt, ein flüssiges und/oder pastöses Produkt in mehrere Füllbehälter abzufüllen, die beispielsweise mittels einer Förderschnecke oder eines Förderbandes zugeführt werden. Es hat sich dabei herausgestellt, dass insbesondere bei manchen Produkten, wie beispielsweise Honig bzw. Schokolade, die Fließgeschwindigkeit der Produkte stark abhängig von deren Temperatur ist. So kühlt sich beispielsweise Honig während des Füllvorgangs innerhalb der Füllvorrichtung ab, so dass der Honig nur sehr zäh bzw. hochviskos aus der Produktdüse in den Füllbehälter abfließen kann. Dies verzögert den Abfüllprozess beträchtlich.A corresponding filling device is used to fill a liquid and / or pasty product in several filling containers, which are supplied for example by means of a screw conveyor or a conveyor belt. It has been found that especially in some products, such as honey or chocolate, the flow rate of the products is highly dependent on the temperature. For example, honey cools down during the filling process within the filling device, so that the honey can flow out of the product nozzle into the filling container only with great difficulty or with high viscosity. This considerably delays the filling process.
Es sind daher Füllvorrichtungen bekannt, mit denen das Produkt innerhalb der Füllvorrichtung erwärmt werden kann. Beispielsweise sind Füllvorrichtungen bekannt, deren Komponenten doppelwandig ausgebildet sind, wobei innerhalb der Wand eine warme Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, strömt. Dabei wird die Wärme des Wassers über die Wandung der Komponente an das Produkt abgegeben. Der Aufwand zum Führen und Heizen des Wassers ist dabei jedoch beträchtlich und die Temperatur lässt sich nur sehr langsam und träge verändern.There are therefore known filling devices with which the product can be heated within the filling device. For example, filling devices are known whose components are double-walled, wherein inside the wall a warm liquid, for example water, flows. The heat of the water is released via the wall of the component to the product. However, the effort for guiding and heating the water is considerable and the temperature can only be changed very slowly and slowly.
Weiterhin sind Ausgestaltungen bekannt, bei denen die Wandung der Komponenten der Füllvorrichtung mit einem elektrisch leitfähigen Heizdraht umwickelt sind, der als elektrische Widerstandsheizung dient. Der durch den Heizdraht fließende Strom wird mittels des Widerstandes des Heizdrahtes in Wärme umgewandelt, die an das innerhalb der Füllvorrichtung befindliche Produkt abgegeben wird. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt die Erwärmung des Produktes jedoch nicht gleichmäßig über die Kontaktfläche, sondern nur abschnittsweise oder nur punktuell, so dass eine homogene Erwärmung des Produktes nicht erreicht werden kann.Furthermore, embodiments are known in which the wall of the components of the filling device are wrapped with an electrically conductive heating wire, which serves as an electrical resistance heater. The current flowing through the heating wire is converted by means of the resistance of the heating wire into heat, which is delivered to the product located within the filling device. In this embodiment, however, the heating of the product is not uniform over the contact surface, but only partially or only selectively, so that a homogeneous heating of the product can not be achieved.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Füllvorrichtung der genannten Art zu schaffen, mittels der das innerhalb der Füllvorrichtung geführte Produkt möglichst homogen und effizient erwärmt werden kann.It is therefore the object of the invention to provide a filling device of the type mentioned, by means of which the product guided within the filling device can be heated as homogeneously and efficiently as possible.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Füllvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wandung mindestens einer Komponente der Füllvorrichtung, d.h. die Wandung des Produktbehälters und/oder der Produktleitung und/oder des Ventils und/oder der Düse eine flächige elektrisch leitfähige Heizschicht aufweist.The object is achieved with a filling device having the features of claim 1, which is characterized in that the wall of at least one component of the filling device, i. the wall of the product container and / or the product line and / or the valve and / or the nozzle has a planar electrically conductive heating layer.
Die Erfindung geht dabei von der Grundüberlegung aus, dass durch die Verwendung einer flächigen beheizbaren Heizschicht eine optimale Homogenität der Erwärmung des Produktes erzielt werden kann. Gleichzeitig werden Temperaturspitzen und -gradienten vermieden, wie sie bei den bekannten Ausgestaltungen auftreten.The invention is based on the basic idea that optimal homogeneity of the heating of the product can be achieved by the use of a planar heatable heating layer. At the same time temperature peaks and gradients are avoided, as they occur in the known embodiments.
Im Sinne der Erfindung bezeichnet eine flächige elektrisch leitfähige Heizschicht eine Schicht, die gänzlich von elektrischem Strom durchfließbar ist. Im Gegensatz dazu ist bei einer mit Heizdraht versehenen Schicht lediglich deren Heizdraht von einem elektrischen Strom durchfließbar.For the purposes of the invention, a planar electrically conductive heating layer designates a layer which can be flowed through completely by electric current. In contrast, in the case of a layer provided with heating wire, only its heating wire can be flowed through by an electric current.
Die flächige elektrisch leitfähige Heizschicht kann eine 1. Komponente aus Kunststoff und eine 2. Komponente aus mindestens einem Kohlenstoffkörper, beispielsweise einem Kohlenstoffröhrchen, insbesondere einem Nanokohlenstoffröhrchen aufweisen. Vorzugsweise kann die flächige elektrisch leitfähige Heizschicht darüber hinaus Kohlenstofffasern aufweisen. Es hat sich durch Versuche herausgestellt, dass insbesondere bei der Verwendung von Nanokohlenstoffröhrchen, die in einen Kunststoff eingearbeitet sind, die elektrische Leitfähigkeit des Kunststoffs stark erhöht werden kann. Durch die Hinzuführung von Kohlenstofffasern besitzt die elektrische Leitfähigkeit weiterhin verstärkt, so dass eine homogene Wärmecharakteristik der flächigen elektrischen leitfähigen Heizschicht erreicht werden kann. Vorzugsweise ist die elektrisch leitfähige Heizschicht als Heizlack, insbesondere als ein Film von Heizlack ausgestaltet. Dadurch ist das Auftragen der flächigen elektrisch leitfähigen Heizschicht einfach möglich und aufgrund der Ausgestaltung als Film ist der Einsatz der Heizschicht sowohl materialsparend als auch einfach möglich. Die flächige elektrisch leitfähige Heizschicht kann eine Stärke von <0,5mm, insbesondere <0,2mm und vorzugsweise <O,lmm aufweisen. Durch diese Ausgestaltung wird der Aufwand an Kosten und Material gesenkt, wobei gleichzeitig die homogene Heizwirkung der elektrisch leitfähigen Heizschicht erhalten bleibt.The planar electrically conductive heating layer may comprise a first component of plastic and a second component of at least one carbon body, for example a carbon tube, in particular a nanocarbon tube. In addition, the planar electrically conductive heating layer may moreover have carbon fibers. It has been found by experiments that, especially when using nanocarbon tubes, which are incorporated in a plastic, the electrical conductivity of the plastic can be greatly increased. By the addition of carbon fibers, the electrical conductivity has further increased, so that a homogeneous heat characteristic of the sheet-like electrically conductive heating layer can be achieved. Preferably, the electrically conductive heating layer is designed as a heating lacquer, in particular as a film of Heizlack. Thus, the application of the planar electrically conductive heating layer is easily possible and due to the design as a film, the use of the heating layer is both material-saving and easy. The planar electrically conductive heating layer may have a thickness of <0.5 mm, in particular <0.2 mm and preferably <0.1 mm. By this embodiment, the cost of costs and material is reduced, while maintaining the homogeneous heating effect of the electrically conductive heating layer.
Die Heizschicht ist vorzugsweise mit einer Gleichspannungsquelle verbunden, die insbesondere eine Gleichspannung zwischen 12 bis 24V erzeugt. Alternativ kann die Heizschicht mit einer Wechselspannungsquelle verbunden sein. Im Falle der Gleichspannungsquelle kann die flächige elektrisch leitfähige Heizschicht vom Stromnetz entkoppelt werden bzw. an spezielle Akkumulatoren angeschlossen werden, während sie im Falle einer Wechselspannungsquelle an das reguläre Stromnetz angeschlossen werden kann.The heating layer is preferably connected to a DC voltage source, which in particular generates a DC voltage between 12 to 24V. Alternatively, the heating layer may be connected to an AC voltage source. In the case of the DC voltage source, the planar electrically conductive heating layer can be decoupled from the power grid or connected to special accumulators while in the case of an AC source it can be connected to the regular mains supply.
Die Heizschicht kann sich über die gesamte Außenoberfläche bzw. den gesamten Umfang der Wandung des Produktbehälters und/oder der Produktleitung und/oder des Ventils und/oder der Düse erstrecken, so dass eine homogene Erwärmung des Produktes erzielt wird.The heating layer may extend over the entire outer surface or the entire circumference of the wall of the product container and / or the product line and / or the valve and / or the nozzle, so that a homogeneous heating of the product is achieved.
Auf der dem Produkt abgewandten Außenseite der Heizschicht ist vorzugsweise eine Schutzschicht angeordnet, die insbesondere mindestens eine Komponente aus Kunststoff aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass die Heizschicht anfällig für Beschädigungen infolge äußeren Einwirkungen ist, so dass sie von der äußeren Schutzschicht vor Beschädigungen geschützt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Schutzschicht darüber hinaus die Heizschicht gegenüber der äußeren Umgebung elektrisch abschirmt und beispielsweise aus Silikon bzw. einem Elastomer gefertigt sein kann.On the side facing away from the product outside of the heating layer, a protective layer is preferably arranged, which in particular has at least one component made of plastic. It has been found that the heating layer is susceptible to damage due to external influences, so that it is protected from damage by the outer protective layer. In this case, it is provided that the protective layer moreover electrically shields the heating layer from the external environment and can be made, for example, from silicone or an elastomer.
Die Wandung kann aus einem elektrisch nicht-leitenden Material, beispielsweise einem Kunststoff bestehen. Alternativ kann die Wandung aus einem elektrisch leitenden Material beispielsweise aus Metall bestehen. Dabei kann zwischen der Heizschicht und der Wandung eine Isolierschicht angeordnet sein. Diese Isolierschicht kann die metallene Wandung gegenüber der Heizschicht elektrisch isolieren. Vorzugsweise besteht die Isolierschicht aus Kunststoff, insbesondere aus einem Duroplast und weist höchst vorzugsweise eine Stärke von höchstens 1mm, insbesondere höchstens 0,5mm auf. Um die elektrische Isolierung der Wandung gegenüber der Heizschicht zu erreichen, sind lediglich geringe Stärken der Isolierschicht notwendig. Es ist daher wünschenswert, eine möglichst geringe Stärke der Isolierschicht zu wählen, um einen guten Wärmedurchgang zu erzielen und um das Gewicht der Wandung gering zu halten.The wall may consist of an electrically non-conductive material, such as a plastic. Alternatively, the wall may consist of an electrically conductive material, for example of metal. In this case, an insulating layer can be arranged between the heating layer and the wall. This insulating layer can electrically insulate the metal wall from the heating layer. Preferably, the insulating layer of plastic, in particular of a thermosetting plastic and most preferably has a thickness of at most 1mm, in particular at most 0.5mm. In order to achieve the electrical insulation of the wall relative to the heating layer, only small thicknesses of the insulating layer are necessary. It is therefore desirable to choose the lowest possible thickness of the insulating layer in order to achieve a good heat transfer and to keep the weight of the wall low.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die flächige elektrisch leitfähige Heizschicht in oder auf der Wandung des Produktbehälters und/oder der Wandung der Produktleitung und/oder der Wandung des Ventils und/oder der Wandung der Düse angeordnet ist. Höchst vorzugsweise verfügen alle Komponenten der Füllvorrichtung, deren Wandung das Produkt umgibt, über eine Heizschicht der genannten Art, um das Produkt während des gesamten Abfüllvorgangs auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen.In a further development of the invention it can be provided that the planar electrically conductive heating layer is arranged in or on the wall of the product container and / or the wall of the product line and / or the wall of the valve and / or the wall of the nozzle. Most preferably, all components of the filling device, the wall of which surrounds the product, have a heating layer of the type mentioned in order to heat the product to a desired temperature during the entire filling process.
Die Heizschicht kann mit einer Temperatursteuerungseinheit verbunden sein, wobei die Temperatursteuerungseinheit mindestens einen Temperatursensor aufweist, der in dem Produktbehälter und/oder in der Produktleitung und/oder in dem Ventil und/oder in der Düse angebracht ist, deren Wandung die flächige elektrisch leitfähige Heizschicht aufweist. Weisen mehrere der genannten Komponenten der Füllvorrichtung eine Heizschicht auf, können mehrere Temperatursensoren der Temperatursteuerungseinheit vorgesehen sein. Damit ist die Temperatur des Produktes während des Abfüllvorgangs messbar und eine genaue Überprüfung des Abfüllvorgangs möglich.The heating layer may be connected to a temperature control unit, wherein the temperature control unit has at least one temperature sensor which is mounted in the product container and / or in the product line and / or in the valve and / or in the nozzle whose wall has the planar electrically conductive heating layer , If a plurality of said components of the filling device have a heating layer, a plurality of temperature sensors of the temperature control unit can be provided. Thus, the temperature of the product during the filling process can be measured and a precise check of the filling process possible.
Die Temperatursteuerungseinheit kann über eine Zwei-Punkt-Regelung mit einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert verfügen. Die Grenzwerte können durch den Benutzer manuell festlegbar sein. Die Temperatursteuerungseinheit kann mit der Spannungsquelle der flächigen elektrisch leitfähigen Heizschicht verbunden sein. Unterschreitet beispielsweise die Temperatur des Produktes den unteren Grenzwert, kann die Temperatursteuerungseinheit die betreffende Spannungsquelle aktivieren, damit die flächige elektrisch leitfähige Heizschicht das Produkt aufheizt, bis die Temperatur des Produktes über den oberen Grenzwert steigt. Daraufhin kann die Temperatursteuerungseinheit die Spannungsquelle der flächigen elektrisch leitfähigen Heizschicht abschalten. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Temperatursteuerungseinheit mit dem Ventil und/oder der Düse verbunden sein und beispielsweise bei einem Unterschreiten des unteren Grenzwertes das Ventil und/oder die Düse verstellen und insbesondere schließen. Dies kann auch für den Fall erfolgen, dass die Temperatur des Produktes den oberen Grenzwert übersteigt. Ist die Temperatur des Produktes jedoch im Bereich zwischen dem unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert, kann eine Öffnung des Ventils bzw. der Düse erfolgen. Auf diese Weise ist ermöglicht, dass nur dann ein Produkt in die Produktbehälter abgefüllt wird, wenn das Produkt eine Temperatur aufweist, die in einem vom Benutzer festgelegten Bereich liegt.The temperature control unit may have a two-point control with a lower limit and an upper limit. The limits can be manually set by the user. The temperature control unit may be connected to the voltage source of the planar electrically conductive heating layer. For example, if the temperature of the product falls below the lower limit, the temperature control unit may activate the relevant voltage source to cause the planar electrically conductive heating layer to heat the product until the temperature of the product rises above the upper limit. Thereafter, the temperature control unit can switch off the voltage source of the planar electrically conductive heating layer. Alternatively or additionally, the temperature control unit may be connected to the valve and / or the nozzle and, for example, adjust the valve and / or the nozzle when it falls below the lower limit and in particular close. This can also be done in the event that the temperature of the product exceeds the upper limit. However, if the temperature of the product is in the range between the lower limit and the upper limit, the valve or nozzle may be opened. In this way it is possible that only a product is filled into the product container when the product has a temperature that is within a user-defined range.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung in einem schematischen Querschnitt; -
2 eine 1. Ausgestaltung einer Wandung einer Komponente der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung; -
3 eine 2. Ausgestaltung einer Wandung einer Komponente der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung und -
4 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung mit einer Temperatursteuerungseinheit.
-
1 a filling device according to the invention in a schematic cross section; -
2 a first embodiment of a wall of a component of the filling device according to the invention; -
3 a second embodiment of a wall of a component of the filling device according to the invention and -
4 a further embodiment of the filling device according to the invention with a temperature control unit.
Dazu wird das Produkt
Das Produkt
Stromab des Ventils
Um das Produkt
Die flächige elektrisch leitfähige Heizschicht
Die Heizschicht
Mittels der Heizschichten
Die metallene Wandung
Auf der dem Produkt
Auf der dem Produkt
Der genannte Aufbau kann bei der Wandung
Der genannte Aufbau kann bei der Wandung des Produktbehälters und/oder der Produktleitung und/oder des Ventils und/oder der Düse gegeben sein.Said structure may be given at the wall of the product container and / or the product line and / or the valve and / or the nozzle.
Die Temperatursteuerungseinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Claims (14)
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