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Abfüll- und Dosiereinrichtung für Flüssigkeiten, Pasten oder ähnliche
Stoffe Die Erfindung bezieht sich auf eine Abfüll- und Dosiereinrichtung für Flüssigkeiten,
Pasten oder ähnliche Stoffe, bestehend aus senkrecht und kreisförmig angeordneten
Dosierzylindern, in welchen je ein Kolben auf und ab bewegbar geführt ist und an
deren unteren Enden je eine steuerbare Ventileinrichtung vorgesehen ist, die wechselweise
den Dosierraum des Zylinders mit dem Füllgutvorratsbehälter einerseits und andererseits
zum Ausschieben der dosierten Menge mit der Abgabeöffnung einer Verschlußplatte
verbindet.
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Bei einer bekannten Dosiereinrichtung schließt sich an das untere
Ende des Dosierzylinders ein rohrförmiger Abschnitt an, der sich seitlich unter
den Boden des Füllgutvorratsbehälters erstreckt und dort mit zwei übereinanderliegenden
Öffnungen versehen ist, von denen die obere ihn mit dem Vorratsbehälter, die untere
mit einem zu füllenden Behälter verbindet.
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Diese Öffnungen besitzen Sitzflächen für einen lotrecht bewegbaren
Ventilstößel, der in der oberen Stellung die obere, in der unteren Stellung die
andere öffnung schließt.
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Bei einer anderen Dosiereinrichtung ist der Dosierzylinder unten
mittels einer Verschlußplatte abgeschlossen und unmittelbar darunter ein Hahnküken
mit horizontaler Drehachse angeordnet, das zwei Kanäle besitzt, von denen der eine
die Verbindung des Dosierzylinders mit einem zur Unterseite des Füllgutvorratsbehälters
führenden seitlichen Kanal und der andere die Verbindung des Dosierzylinders mit
einer sich im Ventilgehäuse unten befindlichen Abgabeöffnung steuert.
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Schließlich ist eine Dosiereinrichtung bekannt, bei welcher der Füllgutbehälter
und der Dosierzylinder im Boden je eine Öffnung haben, die in einen waage rechten
Kanal münden, in welchem ein den Querschnitt des Kanals füllender Ventilschieber
hin- und herbewegt wird, um mit seinem Ende die Verbindung zwischen den Öffnungen
von Füllgutbehälter und Dosierzylinder und gleichzeitig mit einem anderen Abschnitt
die Verbindung zwischen Dosierzylinder und Abgabeöffnung zu steuern.
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Alle diese Dosiereinrichtungen weisen zwischen dem unteren Ende des
Dosierzylinders und der Abgabeöffnung der Ventileinrichtung einen verhältnismäßig
großen Totraum auf, in dem eine unkontrollierbare Füllgutmenge verbleibt, die -
sei es durch Blasenbildung, durch Nachlaufen oder -tropfen bei geöffneter Abgabeöffnung
- zu einem ungenauen Füllen der Behälter führen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abfüll- und Dosiereinrichtung
zu schaffen, die ein möglichst geringes und damit vernachlässigbares Restvolumen
zwischen dem unteren Ende des Dosierzylinders und der Abgabeöffnung ergibt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe besteht bei der Abfüll-und Dosiereinrichtung
nach der Erfindung die Ventileinrichtung am unteren Ende jedes Dosierzylinders aus
einem um dessen Achse drehbaren, von einer leicht lösbar befestigten Ventilabschlußplatte
gehaltenen Drehschieber, der einen zum Dosierzylinder hin offenen, den Dosierkolben
aufnehmenden zylindrischen Hohlraum mit einem dem Innendurchmesser des Dosierzylinders
gleichen Durchmesser aufweist, dessen Wand mit einer Öffnung für den Zutritt des
Füllgutes aus dem Vorratsbehälter und dessen Boden mit einer mit der Abgabeöffnung
der Ventilabschlußplatte zusammenwirkenden Öffnung versehen ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Dosiereinrichtung füllt
der Dosierkolben in seiner unteren Stellung auch den Hohlraum des Drehschiebers
aus.
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Der Boden des Drehschiebers und dieVentilabschlußplatte können sehr
dünn ausgeführt werden, so daß die in Ventil- und Abgabeöffnung verbleibende Restmenge
von Füllgut, die die dosierte Menge beeinflussen kann, vernachlässigbar klein ist.
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Im übrigen besitzt die neue Abfüll- und Dosiereinrichtung noch den
Vorteil, daß die Ventileinrichtung leicht ausgewechselt werden kann, und zwar ohne
die
gesamte Abfülleinrichtung längere Zeit stillsetzen zu müssen.
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Die Verwendung eines Drehschiebers bei einer Abfülleinrichtung ist
bereits bekannt, Bei dieser bekannten Abfülleinrichtung verbindet der Drehschieber
den zu füllenden Behälter wahlweise mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter und einer
Vakuumkammer. Die Flüssigkeit wird hier also nicht mittels Kolben in den Behälter
gedrückt, sondern gelangt durch Saugwirkung in den Behälter, nachdem in diesem ein
Unterdruck erzeugt worden ist, um das Druckgefälle zwischen zu füllendem Behälter
und Vorratsbehälter zu erhöhen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Abfüll- und Dosiereinrichtung, bei der zur Erhöhung der Deutlichkeit bestimmte Teile
fortgelassen sind; Fig. 2 ist ein in größerem Maßstabe gezeichneter verkürzter senkrechter
Schnitt durch den Füllgutvorratsbehälter und den zugehörigen Satz von auch aus Fig.
1 ersichtlichen Dosiereinheiten und andere Teile; Fig. 3 zeigt eine g Dosiereinheit
nach Fig. 2 im Grundriß; Fig. 4 ist ein waagerechter Schnitt längs der Linie IV-IV
in Fig. 2; Fig. 5 ist ein waagerechter Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 2; Fig.
6 ist eine im größeren Maßstabe gezeichnete perspektivische Darstellung eines Drehschiebers,
mit dem jede Dosiereinheit am unteren Ende ausgerüstet ist; Fig. 7 zeigt in vergrößerter
perspektivischer Darstellung eine mit dem Drehschleber nach Fig. 6 zusammenarbeitende
V$iitilabschlußplatte; Fig. 8 ist eine in größerem Maßstabe gezeichnete perspektivische
Darstellung eines Halteringes, der dazu dient, die Ventilabschlußplatte und den
Drehschieber an der zugehörigen Dosiereinheit festzuhalten.
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Die erfindungsgemäße Abfülleinrichtung umfaßt einen Füllgutvorratsbehälter
2 für in Behälter abzufüllende Flüssigkeiten, Pasten oder ähnliche Stoffe.
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Der Füllgutvorratsbehälter 2 trägt an seiner Außenseite Befestigungsmittel
3 für eine oder mehrere insgesamt mit 4 bezeichnete Dosiereinheiten, die oberhalb
eines Drhtisches6 oder einer anderen Fördereinrichtung für die zu füllenden Büchsen
oder Behälter 7 angeordnet ist.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, sind mehrere Dosiereinheiten in Umfangsabständen
um den Vorratsbehälter herum verteilt und bilden mit diesem eine Einheit, die sich
als Ganzes gegenüber einem ortsfesten Haupttrageteil 5 drehen kann; die Bewegungen
des Vorratsbehälters und der Fördereinrichtung 6 sind zeitlich so aufeinander abgestimmt,
daß jeweils ein Behälter bzw. eine Büchse unter jeder sich über die Fördereinrichtung
hinwegbewegende Dosiereinheit gebracht wird.
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Jede Dosiereinheit 4 umfaßt einen aufrecht stehenden Dosierzylinder
8, der an beiden Enden offen sein kann und einen gleitend beweglichen Dosierkolben
9 enthält, dessen Hublänge variiert werden kann, um an die Büchsen jeweils eine
vorbestimmte Menge der Flüssigkeit oder eines anderen Füllgutes abzugeben.
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Dosierzylinder und Dosierkolben sind im folgenden einfach mit Zylinder
und Kolben bezeichnet. Die
Mittel zum Auf- und Abbewegen des Kolbens weisen einen
seitlich vorspringenden Arm 11 auf, der an seinem inneren Ende mit dem Kolben verbunden
ist und sich durch einen Längsschlitz 12 des Zylinders nach außen erstreckt; der
äußere Endabschnitt des Arms 11 kann mit einer Kurvenführungsbahn, einem Anschlag
od. dgl. zusammenarbeiten, so daß dem Kolben die gewünschte Längsbewegung in dem
zugehörigen Zylinder erteilt wird.
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In bekannter Weise dient eine einzige einstellbare Kurvenführungsbahn
zum Hin- und Herbewegen der Kolben der verschiedenen Dosiereinheiten 4. Diese Kurvenführungsbahn
besteht aus einer oberen Führungsschiene 14 und einer unteren Führungsschiene 16,
die kreisrund oder kreisbogenförmig sind und sich im wesentlichen parallel erstrecken,
so daß sie eine Führungsbahn für die auf den vorspringenden Armen 11 der Kolben
gelagerten Bewegungsabnahmerollen 13 bilden.
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Die Führungsschlenen 14 und 16 sind von dem Haupttraggestell s aus
durch aufrecht stehende Säulenteile 17 unterstützt, und es sind Aufwärts- und Abwärtshubeinstellmittel
vorgesehen, die es ermöglichen, die Höhenlage der Führungsschienen gegenüber den
Dosiereinheiten zu verändern und so die Hublänge der Kolben zu variieren, so daß
aus dem Vorratsbehälter jeweils vorbestimmte Mengen einer Flüssigkeit oder eines
anderen Füllgutes abgegeben werden. Außerdem ermöglichen es diese Einstellmittel,
die Führungsschienen in eine solche Betriebsstellung zu bringen, daß sich jeder
Kolben bis in die unmittelbare Nähe einer-noch zu beschreibenden Ventileinrichtung
im Boden des betreffenden Zylinders bewegen kann, um die nach jedem Abwärtshub des
Kolbens in dem Zylinder zurückbleibende Menge der Flüssigkeit oder eines anderen
Füllgutes auf ein Minimum herabzusetzen.
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Dies läßt sich dadurch erreichen, daß die Abwärtshubeinstelimittel
auf den Tragsäulen auf einer Seite des Füllgutvorratsbehälters angeordnet werden.
Die Abwärtshubeinstellmittel besitzen Gewindebuchsenl8 od. dgl., die mit den Führungsschienen
verbunden sind und mit Gewindeabschnitten 19 der betreffenden Säulenteile 17 zusammenarbeiten.
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Die Aufwärtshubeinstellmittel, welche die Menge der von jedem Zylinder
entsprechend der Größe der zu füllenden Behälter abzugebenden Flüssigkeit od. dgl.
bestimmen, müssen notwendigerweisehäufiger verstellt werden, .um eine Anpassung
an Behälter verschiedener Größe zu bewirken. Zu diesem Zweck umfassen die Aufwärtshubeinstellmittel
Buchsenteile 21, die auf der von den Abwärtshubeinstellmitteln abgewandten Seite
des Füllgutvorratsbehälters auf den aufrecht stehenden Säulenteilen 17 angeordnet
sind.
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Gemäß Fig. 1 sind zwei derartige Buchsenteile auf in einem seitlichen
Abstand voneinander angeordneten Säulenteilen vorgesehen. Die senkrechte Relativbewegung
der Buchsenteile wird über mittels eines Handrades 23 zu betätigende Getriebe 22
hervorgerufen, die auf der Handradwelle 24 angetrieben werden.
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In den Wänden des Vorratsbehälters und in sämtlichen Zylindern 8
sind miteinander fluchtende öffnungen ausgebildet, die vorzugsweise nahe dem Boden
des Behälters angeordnet sind, so daß das Füllgut während des Aufwärtshubes des
Kolbens 9 in der nachstehend beschriebenen Weise in den Zylinder einströmen kann.
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Jeder Dosiereinheit ist eine Ventileinrichtung zum Regeln des Zuführens
der Flüssigkeit oder eines anderen Füllgutes zu dem Zylinder und des nachfolgenden
Abgebens des Füllgutes an die zu füllenden Büchsen zugeordnet. Diese Ventileinrichtung
ist vorzugsweise an das untere Ende des Zylinders angebaut.
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Sie umfaßt eine ortsfeste Ventilabschlußplatte 27 und einen Drehschieber
31. Die Ventilabschlußplatte 27 ist relativ dünn; sie läßt sich in das untere Ende
des Zylinders einsetzen und darin lösbar befestigen, z. B mit Hilfe eines auf das
untere Ende des Zylinders aufgeschraubten Halteringes 28. Gegegebenenfalls kann
die Ventilabschlußplatte längs ihres Umfangs eine abgestufte Schulter aufweisen,
durch welche ihre Lage innerhalb des Zylinders bestimmt wird.
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Die Ventilabschlußplatte27 besitzt eine Abgabeöffnung 29 von vorbestimmtem
Durchmesser, die durch Bewegungen des Drehschiebers 31 abgedeckt und freigegeben
werden kann. Der Drehschieber31 ist becherförmig ausgebildet. Seine ringförmige,
nach oben ragende Seitenwand verjüngt sich an ihrer Außenseite vorzugsweise nach
innen und oben, so daß er fest in eine entsprechend geformte Aussparung im unteren
Ende des Zylinders paßt.
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In der Seitenwandung des Drehschiebers ist eine Einlaßöffnung32 ausgebildet
und in seinem Boden eine Auslaßöffnung 33, die so angeordnet ist, daß sie sich nach
Bedarf zur Deckung mit der Austrittsöffnung 29 der Ventilabschlußplatte bringen
läßt. Die Einlaßöffnung 32 besitzt vorzugsweise eine langgestreckte Form, so daß
sie zur Deckung mit den Einlaßöffnungen 26 des Zylinders und der Seitenwand des
Vorratsbehälters gebracht werden kann.
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Der Boden des Drehschiebers ist ebenfalls verhältnismäßig dünn und
seine Oberseite im wesentlichen eben, so daß der Boden in der erwünschten Weise
in enge Berührung mit der benachbarten Fläche der Ventilabschlußplatte kommt. Ferner
ist der Innendurchmesser des becherförmigen Drehschiebers so gewählt, daß der Kopf
des Kolbens 9 mit einem verhältnismäßig engen Gleitsitz in den zylindrischen Hohlraum
des Drehschiebers paßt und sich das Ende des Kolbens bis in die unmittelbare Nähe
des Bodens bewegen kann.
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Der Drehschieber ist mit dem unteren Ende einer Welle 36 verbunden,
die sich nach oben durch eine an beiden Enden offene axiale Bohrung des Kolbens
9 erstreckt und das Hin- und Herdrehen des Schiebers ermöglicht.
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Das obere Ende dieser Welle ragt durch eine am oberen Ende des Zylinders
angebrachte abnehmbare Verschlußkappe hindurch. Dieses obere Ende kann einen oder
mehrere seitlich vorspringende Hebelarme tragen, an denen ein oder mehrere Anschlagteile
angreifen können, um den Drehschieber hin- und herzudrehen.
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Bei jeder Dosiereinheit sind vorzugsweise zwei solcher Hebelarme
vorgesehen. Jedes Paar von Hebelarmen ist auf der Welle der betreffenden Dosiereinheit
so angeordnet, daß ein oberer Hebelarm 41 und ein unterer Hebelarm 42 vorhanden
sind, die mit der Welle 36 fest verbunden sind, so daß die Welle in der erwünschten
Weise in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden kann, um den Drehschieber 31
in die Öffnungsstellung bzw. die Schließstellung zu bringen.
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Den oberen und unteren Hebelarmen sind ein verstellbares Anschlagstück
44 zum Öffnen sowie ein feststehendes Anschlagstück 43 zum Schließen der
Ventileinrichtung
zugeordnet. Diese Anschlagstücke sind gemäß Fig. 1 in geeigneten Umfangsabständen
um den Füllgutvorratsbehälter herum verteilt und durch die aufrecht stehenden Säulenteile
17 unterstützt.
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Das verstellbare Anschlagstück umfaßt eine Hülse 44, die in Richtung
ihrer Achse auf einem aufrecht stehenden ortsfesten Bolzen 46 gleitend beweglich
ist, so daß sie einen Teil eines Fühlmechanismus bildet, durch den das Abgeben der
Flüssigkeit od. dgl. durch eine Dosiereinheit verhindert wird, wenn sich aus irgendeinem
Grunde keine Büchse unter dieser befindet. Dieser Fühlmechanismus kann in beliebiger
Weise ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall weist er einen unter Federspannung
stehenden Hebel 47 auf, der in die Bahn der sich nähernden Büchsen hineinragt, welche
durch die Fördereinrichtung nach vorn bewegt werden. Dieser unter Federspannung
stehende Hebel ist durch ein Gestänge48 mit einem Schwenkhebel 49 verbunden, der
an der verstellbaren Anschlaghülse 44 angreifen kann, um sie in einer wirkungslosen
Stellung zu halten, wenn auf der Fördereinrichtung eine Büchse fehlt. Wenn dies
der Fall ist, läßt die betreffende Dosiereinheit während des Abwärtshubes des Kolbens
seinen Inhalt einfach in den Vorratsbehälter zurückströmen.
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Um die erwünschte enge Berührung zwischen den aufeinanderliegenden
Flächen der feststehenden Ventilabschlußplatte 27 und des Drehschiebers 31 zu gewährleisten,
kann letzterer einer Federkraft ausgesetzt sein, z. B. durch eine Feder 51, die
auf die Betätigungswelle 36 zwischen der Verschlußkappe und einem Flansch oder Bund
52 der Welle aufgeschoben ist.
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Wenn sich der Kolben 9 in seinem Zylinder nach oben bewegt, während
dasVentil geschlossen ist, wird von dem Vorratsbehälter 2 aus eine vorbestimmte
Menge der Flüssigkeit oder Paste in den Zylinder hineingesaugt. Wenn der Kolben
seinen Aufwärtshub beendet hat, wird die Drehschieberbetätigungswelle 36 durch den
zugehörigen Anschlagteil teilweise gedreht, so daß auch eine teilweise Drehung des
Drehschiebers 31 gegenüber der feststehenden Ventilabschlußplatte 27 erfolgt, wobei
die Einlaßöffnung32 geschlossen und die Abgabeöffnung 29 geöffnet wird, nachdem
unter letzterer durch die Fördereinrichtung eine zu füllende Büchse angeordnet worden
ist.
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Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens wird der inhalt des Zylinders
unter Druck in die Büchse übergeführt. Dieses Abgabeverfahren wird in den meisten
Fällen vorgezogen, denn wenn man die Flüssigkeit oder ein anderes Füllgut aus dem
Zylinder lediglich unter der Wirkung der Schwerkraft austreten läßt, besteht die
Gefahr einer Vermischung mit Luft; dies gilt insbesondere für den Fall, daß die
Büchsen mit heißer Suppe od. dgl. gefüllt werden. Ferner wird bei dem erfindungsgemäßen
Abgeben des Füllgutes unter Druck eine unerwünschte Schaumbildung des heißen Füllgutes
vermieden.
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Da der Kolben 9 in den Drehschieber31 eintritt und sich am Ende seines
Abwärtshubes bis in die unmittelbare Nähe seines Bodens bewegt und da außerdem die
wirksame Länge der Auslaß- und Abgabeöffnungen33 und 29 im Boden des Drehschiebers
und in der Ventilabschlußplatte verhältnismäßig klein ist, wird die Menge des Füllgutes,
die nach jedem Abwärtshub des Kolbens in diesen Öffnungen zurückbleiben kann, auf
ein Minimum herabgesetzt. Ferner
kann man den Zylinder, das Regelventil
und die ihm zugeordneten Teile leicht und schnell reinigen; zu diesem Zweck braucht
man lediglich den Haltering 28 vom unteren Ende des Zylinders 8 abzuschrauben.
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Gegebenenfalls kann für jeden Zylinder ein Satz von austauschbaren
Ventilabschlußplatten27 vorge sehen sein. Der Durchmesser der Abgabeöffnung 29 in
diesen verschiedenenVentilorganen kann variieren; außerdem braucht die Abgabeöffnung
nicht notwendigerweise kreisrund zu sein, sondern kann nach Bedarf eine rechteckige
oder eine beliebige andere geeignete Form erhalten.
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PÅTBNTANSPRUCHB: 1. Abfüll- und Dosiereinrichtung für Flüssigkeiten,
Pasten oder ähnliche Stoffe, bestehend aus senkrecht und kreisförmig angeordneten
Dosierzylindern, in welchen je ein Kolben auf und ab bewegbar geführt ist und an
deren unteren Enden je eine steuerbare Ventileinrichtung vorgesehen ist, die wechselweise
den Dosierraum des Zylinders mit dem Füllgutvorratsbehälter einerseits und andererseits
zum Ausschieben der dosierten Menge mit der Abgabeöffnung einer VerscElußplatte
verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung am unteren Ende jedes
Dosierzylinders (8) aus einem um dessen Achse drehbaren, von einer leicht lösbar
befestigten Ventilabschlußplatte (27) gehaltenen Drehschieber (31) besteht, der
einen zum Dosierzylinder hin offenen, den Dosierkolben (9) aufnehmenden zylindrischen
Hohlraum mit einem dem Innendurchmesser des Dosierzylinders gleichen Durchmesser
aufweist,
dessen Wand mit einer Öffnung (32) für den Zutritt des Füllgutes aus dem
Vorratsbehälter(2) und dessen Boden mit einer mit der Abgabe öffnung (29) der Ventilabschlußplatte
(27) zusammenwirkenden Öffnung (33) versehen ist 2. Abfüll- und Dosiereinrichtung
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Seitenwand des
Drehschiebers (31) und die zugehörige Aussparung im unteren Ende des Dosierzylinders
(8) nach innen und oben verjüngt ausgebildet sind.
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3. Abfüll- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Drehschieber(31) mit einer Welle (36) verbunden ist, die
von dem Drehschieber aus durch eine Axialbohrung des Dosierkolbens (9) nach oben
und durch eine am oberen Ende des Dosierzylinders (8) angeordnete abnehmbare Verschlußkappe
nach außen ragt und dort Betätigungsarme (41, 42) aufweist.
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4. Abfüll- und Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehschieber (31) mittels einer Feder (51) an die Ventilabschlußplatte (27)
angedrückt ist.