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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Abfüllung
bestimmter Mengen fließfähiger Stoffe in mehrere Behälter mittels gleichzeitig wirkender,
von einem gemeinsamen Arbeitszylinder betätigter Dosierkolben.
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Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der USA.-Patentschrift
2 392 330 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird ein die Dosierkolben und
den Arbeitszylinder tragender Rahmen über eine die fließfähigen Stoffe enthaltende
Pfanne geschwenkt, wo die Dosierkolben durch einen entsprechenden Saughub durch
ihre auch als Auslaßkanäle dienenden Einlaßkanäle gefüllt werden. Anschließend wird
der gesamte Rahmen über die zu füllenden Behälter geschwenkt, wo durch einen entsprechenden
Druckhub der Dosierkolben die angesaugten fließfähigen Stoffe in die Behälter gefüllt
werden. Die Eine und Auslaßkanäle sind ständig geöffnet, so daß ein nachtropffreies
Abfüllen nicht gewährleistet ist. Außerdem ist diese Vorrichtung konstruktiv außerordentlich
aufwendig.
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Aus der französischen Zusatzpatentanmeldung 78 808 ist eine Abfüllvorrichtung
bekannt, bei der die flüssigen abzufüllenden Stoffe einem Dosierzylinder mit Druck
über ein Membranventil zugeführt werden. In dem Dosierzylinder ist ein Schwimmer
mit einem verstellbaren Anschlag vorgesehen, der bei Erreichen eines bestimmten
Füllungsstandes über Mikroschalter die Zufuhr der flüssigen Stoffe unterbricht,
indem gegen das Einlaßmembranventil Druckluft geblasen und dieses somit geschlossen
wird.
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Während des Füllens des Dosierzylinders ist ein Auslaßmembranventil
durch Druckluft geschlossen. Zur Entleerung des Dosierzylinders wird manuell das
Auslaßmembranventil von dem Druck der Druckluft entlastet, so daß die Flüssigkeit
auf Grund der Schwerkraft durch den Auslaßkanal in den zu füllenden Behälter entweichen
kann. Zum einen besteht bei dieser Vorrichtung der Nachteil, daß kein vollautomatischer
Betrieb möglich ist. Des weiteren ist ein nachtropffreies Füllen nicht möglich,
und schließlich können keine schwer fließfähigen Stoffe abgefüllt werden.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer
Vorrichtung der oben dargestellten Art mit konstruktiv einfachen Mitteln ein genaueres,
d. h. nachtropffreies Dosieren zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für alle Dosierkolben
ein einziges Einlaßmembranventil vorgesehen ist, daß für jeden Dosierkolben jeweils
ein Auslaßmembranventil vorgesehen ist und daß das Schließen der Membranventile
und die Steuerung des Arbeitszylinders durch Druckluft erfolgt, die aus durch einen
zentralen Zeitgeber gesteuerten Magnetventilen zufließt.
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Vorteilhafterweise sind hierbei an jedes Auslaßventil mehrere Austrittskanäle
mit engem Querschnitt angeschlossen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß der Arbeitszylinder jeweils
am Ende des Hubweges mechanisch ein Ventil betätigt, durch welches die auf die Membranventile
wirkende Druckluft entspannt wird.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Membranventile einen zylindrisch
ausgebildeten Ventilsitz aufweisen, der mit einer länglichen Membran zusammenwirkt
und in den Kanäle münden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung er-
geben sich aus der
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung
zeigt Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die an einer Maschine angebracht ist, die Behälter aus einem schrittweise verschieblichen
Streifen herstellt, F i g. 2 einen insbesondere das Einlaßmembranventil zeigenden
Vertikalschnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 3 einen
Vertikalschnitt durch ein Auslaßmembranventil in vergrößertem Maßstab, F i g. 4
einen waagerechten Schnitt durch die Dosierkolben und F i g. 5 ein Schaltungsschema
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung wird an einer Maschine zur fortlaufenden
Herstellung von als Verpackungen dienenden Behältern aus einem schrittweise vorrückenden
Streifen a angebracht, die verschiedene Arbeitsstellen zur Formung, zur Füllung,
zum Auswurf usw. aufweist, wobei diese Arbeitsstellen insbesondere in bezug auf
ein nicht dargestelltes Gestell einstellbar sind, indem sie z. B. an in F i g. 1
bei 1 dargestellten Stäben verschieblich sind.
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An der Füllstelle B erfolgt die Ausgabe des fließfähigen oder flüssigen
Gutes in die Verpackungen, d. h. in die vorher im Streifen A gebildeten Behälter
2.
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Die Ausbildung wird so getroffen, daß mittels eines Arbeitszylinders7,
8 od. dgl. eine Anordnung von gleichzeitig betätigbaren Dosierkolben 4 in der Saugrichtung
und hierauf in der Förderrichtung gestellt wird, wobei die Zahl der Dosierkolben
der Zahl der sich bei einem gegebenen Vorschubschritt des Streifens A gleichzeitig
an der Arbeitsstelle B befindenden Behälters 2 entspricht, wobei auf der Seite der
zugeführten Flüssigkeit ein Einlaßventil und auf der Seite des zu füllenden Behälters
2 Auslaßventile vorgesehen sind, wobei der Hub der Kolben 4 zur Einstellung des
Volumens der auszugebenden Portionen einstellbar ist.
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Als Ventile werden Membranventile 10, 17 verwendet, welche verschiedene
Vorteile besitzen. So tritt bei ihnen keine Oxydation auf, sie können durch Druckluft
gesteuert werden, was bequem mit der Steuerung des Arbeitszylinders 7, 8 kombiniert
werden kann, wenn dieser ebenfalls durch Druckluft betätigt wird, und die Steuerung
wird auf der Förderseite vereinfacht, da ein und dasselbe Membranventil die Ausgabe
auf verschiedene Ausgabekanäle bewirken kann.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß bei
der Maschine gleichzeitig bei jedem Vorschubsschritt des Streifens neun Behälter
2 in die Füllstelle B kommen.
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Zur Füllung dieser Behälter wird erfindungsgemäß eine Gruppe von
neun Zylindern 3 und Dosierkolben 4 benutzt, wobei die Zylinder an der Füllstelle
ortsfest angeordnet sind, während die Dosierkolben 4 gleichzeitig z. B. mittels
eines Rahmens 6 verstellt werden können, welcher durch einen Arbeitszylinder 7,
8 betätigt wird, welcher insbesondere mit Druckluft gesteuert wird, wie dies nachstehend
angenommen ist.
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Zur Einstellung des angesaugten Volumens ist z. B. ein mit einer
Seite 5 des Rahmens zusammenwirkender einstellbarer Anschlag 40 vorgesehen.
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Die Verbindung zwischen einer zu einem nicht
dargestellten
Flüssigkeitsbehälter führenden Speiseleitung 9 und den Dosierkolben 3, 4 erfolgt
über ein Einlaßmembranventil 10 (F i g. 2), das im wesentlichen aus einer aus einem
Kunststoffstreifen gebildeten länglichen Membran 10 besteht, die sich im gewünschten
Augenblick gegen einen zylindrischen Ventilsitz 11 legen kann, in den verschiedene
Kanäle münden, insbesondere ein Kanal 12 zur Verbindung mit der Leitung 9 und verschiedene
zu den verschiedenen Zylindern 3 gehende Kanäle 13.
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Bei der dargestellten Ausführung münden neun Einzelkanäle 13 in den
seitlich von der Füllstelle angeordneten Ventilsitz 11.
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Die Membran 10 ist so angebracht, daß sie eine dem Ventilsitzll gegenüberliegende
Einlaßkammer 14 von einer anderen Kammer 15 trennt, welcher die Druckluft durch
eine Leitung 16 zugeführt wird.
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Auf der Förderseite, d. h. gegenüber den Kanälen zur Füllung der
Behälter 2, ist entsprechend eine andere Membran 17 (F i g. 3) angeordnet, welche
als Auslaßmembranventil wirkt und zwischen einer durch einen Ventilsitz 19 begrenzten
Druckkammer 18 und einer Kammer 20 angeordnet ist, welcher Druckluft durch eine
Leitung 21 zugeführt werden kann.
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Die Ausführung wird so getroffen, daß die Membranen 10 und 17 leicht
ausbaubar sind. Hierfür ist für die Membran 10 ein entfernbarer Ventildeckel 22
auf der Zuströmseite der Druckluft vorgesehen. Bei der Membran 17 ist die umgekehrte
Anordnung getroffen, d. h. der Ausbau ist auf der Druckseite vorgesehen, derart,
daß die Füllkanäle 23 und die Leitungen 24 zur Zufuhr zu der Zylinderfläche 19 von
einem entfernbaren Ventildeckel 25 (F i g. 3) getragen werden. Ferner ist in dieser
Fig. 3 der Kanal 26 zur Verbindung mit dem Innern des entsprechenden Zylinders 3
sichtbar, welcher in einen die Durchlässe 24 speisenden Ringkanal 27 mündet.
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Wenn die Druckluftleitungen 16 und 21 auf Auslaß geschaltet sind,
befinden sich die entsprechenden Membranen in der Ruhestellung, und die Ventile
sind offen.
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Wenn dagegen die Druckluft bei 16 oder 21 zur Einwirkung gebracht
wird, ist das entsprechende Ventil geschlossen.
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Zweckmäßig wird die Ausbildung so getroffen, daß die Kanäle 23, von
denen vorzugsweise eine gewisse Zahl für jeden Zylinder 3 vorhanden ist, einen verhältnismäßig
kleinen Querschnitt haben, so daß sie die Tropfen zurückhalten können, wodurch eine
sehr genaue Füllung erzielt wird. Anders ausgedrückt: an Stelle einer einzigen von
einem Ventil 17 zu dem entsprechenden Behälter 2 führenden Leitung sind mehrere
Kanäle 23 vorgesehen, z. B. vier oder sechs entsprechend der Größe der auszugebenden
Menge sowie unter der Berücksichtigung der Notwendigkeit, jedem Kanal 23 eine gewisse
Kapillaritätswirkung zum Zurückhalten der Tropfen zu geben.
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Der Arbeitszylinder 7 sowie die Membranventile 10 und 17 werden durch
Magnetventile betätigt, welche in den Druckluftkreis eingeschaltet sind und durch
einen in F i g. 5 dargestellten Zeitgeber 28 gesteuert werden, welcher die verschiedenen
Magnetventile im richtigen Augenblick betätigt.
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Man sieht in F i g. 5 den Arbeitszylinder 7, 8, welcher durch ein
durch Drähte 30 mit dem Zeitgeber 28 verbundenes Magnetventil 29 gesteuert wird.
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Mittels der bei 31 aus einer Druckluftquelle32
und einem Druckminderer
33 ankommenden Druckluft kann der Arbeitszylinder 8 in der einen oder der anderen
Richtung verschoben werden, je nachdem, ob sich das Magnetventil 29 in der Stellung
a oder in der Stellung as befindet.
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Die Ventile 10 und 17 werden durch ein anderes Magnetventil 34 gesteuert,
welches die Druckluft bei 35 empfängt und elektrisch bei 36 durch den Zeitgeber
28 gesteuert wird.
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Je nachdem, ob sich das Magnetventil in der Stellung b oder in der
Stellung b1 befindet, bewirkt die Druckluft die Schließung des Auslaßmembranventils
17 oder des Einlaßmembranventils 10.
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Zur Öffnung dieser Ventile muß die Druckluft entweichen können, was
z. B. mittels einer Vorrichtung 37 mit Wählerkolben 371 erfolgt, welche mit einem
Ventil 38 kombiniert ist, welches durch den Arbeitszylinder 8 am Hubende desselben
über eine Vorrichtung betätigt wird, welche schematisch bei 39, 40 dargestellt ist
und z.B. einen Nocken und von diesem betätigte Rollen enthält.
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Die obige Anordnung arbeitet folgendermaßen: Für die in F i g. 5
dargestellten Stellungen a und b stellt der Arbeitszylinder 7, 8 die Ansaugung her,
da das Einlaßmembranventil 10 geöffnet ist, während das Auslaßmembranventil 17 durch
die Einwirkung der durch die Leitung 21 ankommenden Druckluft geschlossen ist.
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Wenn sich der Arbeitszylinder 7, 8 seinem Hubende nähert, schickt
der Zeitgeber 28 einen Impuls in das Magnetventil 34, um es in die Stellung b, zu
überführen, wodurch die Leitung 16 und die zu dem Ventil 38 mit Nocken und Rollen
gehende Verbindungsleitung 41 unter Druck gesetzt werden.
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Kurz danach und beinahe gleichzeitig verändert die Ankunft des Arbeitszylinders
8 an dem Hubende die Stellung des Ventils 38, wodurch ein kurzer Druckimpuls auf
eine zu dem Wähler 37 gehende Leitung 42 gegeben wird, welcher den Kolben 371 in
die entgegengesetzte Stellung bringt. Sofort danach gelangt das Ventil 38 in eine
Stellung, in welcher es die Leitung 42 auf Auslaß schaltet, wodurch gleichzeitig
die Leitung 21 und somit das Ventil 17 auf Auslaß geschaltet werden.
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Inzwischen wurde das Magnetventil 29 in die Stellunge, gebracht,
wodurch der Füllhub des Arbeitszylinders 7, 8 eingeleitet wurde.
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Am Ende seines Hubes laufen dann die gleichen Vorgänge in entgegengesetzter
Reihenfolge ab, und das Arbeitsspiel beginnt von neuem.
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Die Steuervorrichtungen der F i g. 5 können natürlich auch auf andere
Weise ausgebildet sein. Die dargestellte Ausführung mit dem Zeitgeber 28 und dem
Ventil 38 mit einer einstellbaren Vorrichtung mit Nocken und Rollen ermöglicht jedenfalls
die bequeme Einstellung der verschiedenen Steuervorgänge an den Enden.
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Die obige Ausbildung besitzt gegenüber den bekannten Ausbildungen
zahlreiche Vorteile, insbesondere folgende: sie hat einen geringen Platzbedarf.
da die bewegten Teile nur sehr kleine Bewegungen ausführen; im Gegensatz zu den
Vorgängen bei Ventilen gängiger Bauart wird jedes Festfressen vermieden, so daß
sie für beliebige Produkte verwendbar sind, welche von Produkten mit Schleifwirkung
bis
zu sehr schwer zu dosierenden Produkten gehen können; die Dosierung kann mit großer
Genauigkeit erfolgen, insbesondere weil keine Dehnungswirkungen auftreten, so daß
die Produkte bei hohen Temperaturen dosiert werden können, wenn dies gewünscht wird;
die Reinigung kann ohne Ausbau dadurch vorgenommen werden, daß heiße oder kalte
Reinigungsmittel durchgeleitet werden, da die benutzten Ventile derartige Mittel
aushalten; dank der Anordnung der Ausgangskanäle wird im Gegensatz zu den bekannten
Vorrichtungen eine Tropfenbildung vermieden, wodurch die Genauigkeit der Dosierung
noch gesteigert wird.
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Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur gleichzeitigen Abfüllung bestimmter
Mengen fließfähiger Stoffe in mehrere Behälter mittels gleichzeitig wirkender von
einem gemeinsamen Arbeitszylinder betätigter Dosierkolben, dadurch gekennzeichnet,
daß für alle Dosierkolben (4) ein einziges Einlaß-
membranventil (10, 11, 14, 15)
vorgesehen ist, daß für jeden Dosierkolben jeweils ein Auslaßmembranventil (17,
18, 19, 24, 25) vorgesehen ist und daß das Schließen der Membranventile (10, 17)
und die Steuerung des Arbeitszylinders (7,8) durch Druckluft erfolgt, die aus durch
einen zentralen Zeitgeber (28) gesteuerten Magnetventilen (29, 34) zufließt.