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Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätig -gesteuerte Dosiervorrichtung
zum Füllen von Behältern, bestehend aus einem doppeltwirkenden Dosierzylinder, der
über einen Dreiwegehahn abwechselnd mit einem Vorratsgefäß und der Auslaßöffnung
in Verbindung steht, und je eine Betätigungsanordnung für den Dreiwegehahn und den
Dosierkolben, dessen Hub einstellbar ist.
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Selbsttätig gesteuerte Dosiervorrichtungen des vorstehend beschriebenen
Aufbaus sind bekannt (vgl. USA.-Patentschrift 2245287 und deutsche Auslegeschrift
1 159 341). Bei solchen Dosiervorrichtungen erfolgt der Antrieb über einen Elektromotor
mit nachgeschaltetem Untersetzungsgetriebe. Die Betätigungsanordnung für den Dosierkolben
besteht aus einem an das Untersetzungsgetriebe angeschlossenen Kurbeltrieb. Durch
Veränderung der wirksamen Länge des Kurbelarmes ist der Hub des Dosierkolbens einstellbar.
Als Betätigungsanordnung für den Dreiwegehahn sind mit dem Getriebe verbundene Kurven-
oder Nockenscheiben vorgesehen, mit deren Hilfe der Dreiwegehahn verstellbar ist.
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Diese bekannten Maßnahmen führen zu einer aufwendigen und komplizierten
Konstruktion. Bei Verkürzung des Kolbenhubes entsteht insbesondere im Aufgabenbereich
der zu dosierenden Produkte ein toter Raum. Qualitätsbeeinträchtigungen durch verbliebene
Reste oder Verkrustungen können die Folge sein. Je nach Art der Produkte sind ferner
Unregelmäßigkeiten zwischen den einzelnen Dosierungen zu beobachten. Auch macht
ein derartiger Aufbau umständliche Säuberungsarbeiten nach dem Stillsetzen der Dosiervorrichtung
erforderlich. Tritt eine Änderung der zu dosierenden Menge ein, so sind umständliche
Maßnahmen zur Änderung des Kolbenhubes erforderlich. Durch Pressen des Dosierkolbens
an der Zylinderwand können Schäden im Getriebe und an anderen beweglichen Teilen
auftreten. Die Laufzeit für einen Kolbenhub ist konstant, so daß die Dosierung von
kleinsten Abgabemengen die gleiche Zeit in Anspruch nimmt, wie Abfüllungen von maximalen
Abgabemengen. Das führt insbesondere bei kleinen Abgabemengen zu einer unrationellen
Dosierung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätig arbeitende
Dosiervorrichtung zu schaffen, die vollhydraulisch gesteuert wird.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer selbsttätig gesteuerten
Dosiervorrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus dadurch, daß als Betätigungsanordnung
für den Dosierkolben und den Dreiwegehahn je ein von einer gemeinsamen Druckleitung
gespeistes Pneumatiksystem vorgesehen ist, bestehend aus je einem doppeltwirkenden
Zylinder mit einem an beide Zylinderhälften angeschlossenen Umsteuerventil für das
Druckmittel und je zwei bei Anschlag der Kolben in ihrer Endstellung geschalteten
Steuerventilen, die jeweils mit dem Umsteuerventil des anderen Systems so verbunden
sind, daß eine Bewegungsumkehr des einen Kolbens aus seiner Endstellung erst erfolgt,
wenn der andere Kolben seine Endstellung erreicht hat.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin
zu sehen, daß die erfindungsgemäße selbsttätig arbeitende Dosiervorrichtung vollautomatisch
gesteuert wird. Auf aufwendige Getriebe, insbesondere Kurbelgetriebe und Untersetzungsgetriebe
sowie
Antriebsmotoren wird bei der Dosiervorrichtung nach der Erfindung verzichtet.
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Die Erfindung läßt sich auf verschiedene Weise verwirklichen. Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Dreiwegehahn
mit einem Kurbelarm versehen und an diesem eine aus dem Stellzylinder herausgeführte
Kolbenstange angelenkt sowie der Stellzylinder an eine Grundplatte der Vorrichtung
angelenkt ist.
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Zweckmäßig ist die Kolbenstange des Dosierkolbens aus dem Dosierzylinder
herausgeführt und an das Ende der beidseitig aus dem Betätigungszylinder herausgeführten
Kolbenstange des Betätigungskolbens angeschlossen.
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Um die Steuervorgänge besonders einfach und überschaubar zu gestalten,
geht ein besonderer Vorschlag der Erfindung dahin, daß auf der Kolbenstange des
Stellzylinders eine Anschlagplatte angeordnet ist und von dieser die Steuerventile
beaufschlagbar sind sowie das freie Ende der Kolbenstange des Betätigungszylinders
ebenfalls mit einer Anschlagplatte versehen ist und von dieser die zugeordneten
Steuerventile beaufschlagbar sind. Zweckmäßig ist das dem Betätigungszylinder näherliegende
Steuerventil ortsfest und das vom Betätigungszylinder weiter entfernt liegende Steuerventil
in bezug auf seine Entfernung zum erstgenannten Ventil verstellbar. Auf diese Weise
läßt sich bei einer Änderung der zu dosierenden Menge der bei den bekannten Ausführungsformen
vor dem Dosierkolben auftretende Totraum auf einfache Weise vermeiden. Insbesondere
wird bei Abgabe von kleineren Mengen eine entsprechende Steigerung der Dosierungen
pro Zeiteinheit erreicht.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß das
verstellbare Steuerventil an eine bis in den Bereich der Bedienungsperson geführte
Verstelleinrichtung angeschlossen ist. Zweckmäßig ist der Verstelleinrichtung eine
Anzeigevorrichtung für das Volumen oder die Länge des Dosierkolbenhubes zugeordnet.
Ätiderungen der zu dosierenden Menge lassen sich somit praktisch mit einem einzigen
Handgriff genau einstellen. Um bei einer während des Betriebes erforderlichen Unterbrechung
des Dosiervorganges eine wohldefinierte Kolbenstellung des Dosierzylinders herbeizuführen,
geht ein besonderer Vorschlag der Erfindung dahin, daß in die Druckluftleitung zwischen
dem Steuerventil und dem zugeordneten Umsteuerventil ein Fußschaltventil zur Unterbrechung
des Dosiervorganges eingeschaltet ist.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische
Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung, F i g. 2 einen schematischen
Längsschnitt, Fig. 3 eine schematische Oberansicht der in F i g. 1 gezeigten Anordnung,
F i g. 4 ein Teilbild in vergrößertem Maßstab des in F i g. 3 mit F4 angegebenen
Teils und Fig. 5 das Schaltschema des pneumatischen Antriebs- und Steuerungssystems
der erfindungsgemäßen Dosierungsvorrichtung.
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In der dargestellten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße
Dosiervorrichtung aus einem Vorratsbehälter 1, der trichterförmig gestaltet und
am unteren Ende an einem Dreiwegehahn 2 angeschlossen ist, welcher Hahn drei Öffnungen
3-4 und 5 aufweist. An die Öffnung 5 des Dreiwegehahns 2 ist ein
Dosierzylinder
6 angeschlossen, dessen Dosierkolben 7 mit einer Kolbenstange 8 versehen ist. Der
Dosierzylinder 6 ist auf einer Platte bzw. einer Tischplatte 9 befestigt. Mittels
eines Zapfens 10 ist das freie Ende der Kolbenstange 8 an einer Kolbenstange 11
angelenkt, an der ein Betätigungskolben 12 befestigt ist. Letzterer gleitet in einem
Betätigungszylinder 13, der mittels hochkant angeordneter Schienen 14-15 ebenfalls
auf dem Tisch 9 befestigt ist.
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Im Betätigungszylinder 13 sind vor und hinter dem Kolben 12 Öffnungen
16-17 vorgesehen, an die Preßluftleitungen 18 bzw. 19 angeschlossen sind. Auf der
anderen Seite des Kolbens 12 ist ferner eine Kolbenstange 20 befestigt, die durch
eine zentrale Öffnung aus dem Zylinder heraustritt und deren freies Ende eine Anschlagplatte
21 trägt, die zwischen den beiden erwähnten Schienenl4-15 geführt wird.
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Hinter dem Zylinder 13 ist schließlich auf den Schienenl4-15 eine
Spindelmutter 22 befestigt, die eine waagerechte Gewindebohrung 23 aufweist. Eine
darin eingreifende Spindel 24 trägt an einem Ende eine zweite Platte 25, die dieselbe
Gestaltung wie die Anschlagplatte 21 aufweist, und am anderen Ende ein Zahnrad 26.
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Das Zahnrad 26 steht dauernd im Eingriff mit einer Zahnwellentrommel
27, welche auf einer Spindel 28 sitzt. Letztere endet im Bereich des Dreiwegehahns
2 und trägt daselbst ein Kegelzahnrad 29 und eine Handkurbel 30, das Kegelzahnrad
29 treibt über ein zweites Kegelzahnrad 31 eine Zähl- oder Anzeigevorrichtung 32
an.
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Im Bereich des hinteren Endes des Betätigungszylinders 13 ist in
einer der Endstellung des Betätigungskolbens 12 bzw. des Dosierkolbens 7 entsprechenden
Lage auf der Innenseite der Schiene 15 ein Steuerventil 33 angeordnet, während ein
ähnliches Steuerventil 34 auf der Platte 25 angeordnet ist.
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Auf dem Drehzapfen 35 des Dreiwegehahns 2 ist ein Kurbelarm 36 befestigt,
dessen freies Ende mittels eines Zapfens 37 an der Kolbenstange 38 eines Stellkolbens
39 angelenkt ist, der in einem Stellzylinder 40 gleitet, welcher mit Hilfe eines
Gelenkzapfens 41 verschwenkbar auf der Tischplatte 9 befestigt ist.
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In den Zylinderraum münden bzw. vor und hinter dem Stellkolben 39
Druckluftleitungen 42 bzw. 43 ein.
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Auf dem Stellzylinder 40 ist ein Steuerventil 44 angeordnet, während
ein weiteres Steuerventil 45, z. B. auf dem Dosierzylinder 6, fest angeordnet ist;
beide Ventile 44 und 45 sind von derselben Bauart wie die Steuerventile 33 und 34.
Schließlich ist auf einer bestimmten Stelle der Kolbenstange 38 eine Anschlagplatte
46 angeordnet, welche die Steuerventile 44 und 45 betätigen kann. Unter der Öffnung
4 des Dreiwegehahns 2 kann schließlich ein Förderband 47 vorgesehen werden, welches
mit Hilfe eines geeigneten Antriebs die Büchsen, Dosen, Flaschen oder ähnliche Behälter
48 nacheinander, jeweils zum erwünschten Zeitpunkt und während einer vorbestimmten
Zeitdauer, unter die erwähnte Füllöffnung 4 führt. Die Einrichtung dieses Antriebsmechanismus,
welcher mit den Bewegungen der beschriebenen Dosiervorrichtung genau in Gleichlauf
gehalten wird, liegt außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung. Die Dosiervorrichtung
gemäß der Erfindung wird ausschließlich auf pneumatischem Wege angetrieben und gesteuert.
Wie das Schaltbild in Fig. 5 veranschaulicht, besteht das Antriebs-
system hauptsächlich
aus einer Druckluftzuführungsleitung 49, die einerseits an einen Drucklufterzeuger
angeschlossen ist, so wie in Fig. 5 bei 50 schematisch dargestellt ist, und die
andererseits zu einem Eine und Ausschaltventil 51 führt, mit welchem man die Dosierungsvorrichtung
an- bzw. abstellen kann.
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Vom Eine und Ausschaltventil 51 geht die gemeinsame Druckleitung 52
ab, an die die Druckluftspeiseleitungen 53-54-55 und 56 der einzelnen Steuerventile
33-34-44 und 45 angeschlossen sind, und von der aus ferner zwei weitere Druckluftleitungen
57 und 58 abgehen, die mit den Umsteuerventilen 59-60 verbunden sind. Das Umsteuerventilç59
steht über die erwähnten Druckluftleitungen 18-19 mit dem vorderen bzw. dem hinteren
Raum des Betätigungszylinders 13 in Verbindung, während das Umsteuerventil 60 über
die vorerwähnten Leitungen 42-43 mit dem vorderen bzw. dem hinteren Raum des Stellzylinders
40 in Verbindung steht. Der Steuerschieber oder ähnliche Vorrichtung des Umsteuerventils
59 wird einerseits über die Leitung 61 durch das Steuerventil 44, und andererseits
über die Leitung 62 durch das Steuerventil 45 betätigt. Der Steuerschieber oder
ein ähnliches Organ des Umsteuerventils 60 wird einerseits über die Leitung 63 durch
das Steuerventil 33 und andererseits über die Druckluftleitung 64 durch Steuerventil
34 betätigt. Schließlich ist in der Druckluftleitung 64 ein Fußschaltventil 65 vorgesehen,
mittels welchem man den Druckluftfluß durch diese Leitung zeitweilig unterbrechen
kann.
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Die Verwendung der beschriebenen Dosiervorrichtung ist sehr einfach.
Nach öffnen des Eine und Ausschaltventils 51 dringt die Druckluft in die Druckleitung
52 ein. Es soll angenommen werden, daß im betrachteten Augenblick das Steuerventil
33 durch Anstoßen an der Anschlagplatte 21 geöffnet wird, wodurch über die Leitung
63 das Umsteuerventil 60 in eine solche Stellung verstellt wird, daß die Druckluft
durch die Leitung 58 und die Leitung 43 hinter den Stellkolben39 geführt wird, wodurch
letzterer -über die Kolbenstange 38 und den Kurbelarm 36 den Dreiwegehahn 2 in die
in F i g. 2 dargestellte Stellung verschwenkt, wobei die Öffnungen3 und 5 miteinander
verbunden sind. Während dieser Kolbenbewegung im Stellzylinder 40 kann die im anderen
Raum befindliche Luft über die Leitung 42 und das Umsteuerventil 60 entweichen.
Wenn am Ende der Kolbenbewegung die Anschlagplatte 46 an das Steuerventil 45 anstößt
und dieses betätigt, wird das Umsteuerventil 59 über die Leitung 62 in eine Stellung
verstellt, in der die Druckluft über die Leitung 57 in die Leitung 18 vordringt
und auf die Vorderseite des Betätigungskolbens 12 einwirken kann.
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Dieser wird nach hinten geschoben, wobei er über die Kolbenstangen
11 und 8 auch den Dosierkolben 7 nach rückwärts zieht. Dabei wird über den Dreiwegehahn
2 die abzugebende Flüssigkeitsmenge aus dem Vorratsbehälter 1 herausgesaugt; die
abgesaugte Menge wird durch den Hub der Kolben 12 und 7 bestimmt.
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Sobald der Dosierkolben 7 bzw. der Betätigungskolben 12 die hintere
Endstellung erreichen, stößt die Anschlagplatte 21 an das Steuerventil 34 an und
öffnet dieses. Dadurch gelangt die Druckluft in die Druckluftleitung 64, wodurch
das Umsteuerventil 60 umgesteuert wird, so daß die Druckluft über die Leitung 42
in den Raum vor dem Stellkolben 39 einströmt und den Stellkolben nach rückwärts
verschiebt.
Die Leitung 43 wirkt dabei als Rückleitung.
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Der Rückwärtshub des Stellkolbens 39 hat nun zur Folge, daß der Dreiwegehahn
2 derart verdreht wird, daß nun die Öffnungen 4 und 5 miteinander in Verbindung
gesetzt werden. Sobald der Stellkolben 39 in seiner hinteren Endstellung angelangt
ist, wird das Steuerventil 44 durch die Anschlagplatte 46 geöffnet. Dadurch gelangt
die Preßluft in die Leitung 61, wodurch das Umsteuerventil 59 so verschoben wird,
daß die Druckluft durch die Leitung 19 hinter den Betätigungskolben 12 geführt wird,
so daß dieser nun nach vorwärts geschoben wird. Die Leitung 18 wirkt nun als Rückflußleitung.
Während der Betätigungskolben 12 nach vorn geht, drückt er über die Kolbenstangen
11 und 8 den Dosierkolben 7 nach vorn, wobei die Flüssigkeit od. dgl., nach dem
sie in der oben beschriebenen Weise in den Dosierzylinder eingesogen wurde, nun
über den Dreiwegehahn 2 wieder hinausgetrieben und in den unter der Öffnung 4 befindlichen
Behälter 48 eingefüllt wird.
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Nachdem die gesamte Menge abgegeben worden ist, d. h. nachdem der
Dosierkolben 7 in die vordere Endstellung angekommen ist, öffnet die Anschlagplatte
21 das Steuerventil 33, wodurch wie bereits beschrieben, das Umsteuerventil60 so
umgesteuert wird, daß der Stellkolben 39 den Dreiwegehahn 2 in die in F i g. 2 dargestellte
Stellung verdreht.
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Die hier oben beschriebene Arbeitsfolge wiederholt sich immer wieder,
bis das Eine und Ausschaltventil 51 wieder geschlossen wird. Es ist klar, daß die
Steuerventile 33, 34, 44 und 45 normalerweise dauernd geschlossen sind und nur dann
geöffnet werden, wenn die Anschlagplatte 21 bzw. die Anschlagplatte 46 an sie anstößt.
Sie schließen wieder, sobald die Anschlagplatte sich wieder entfernt. Wenn aus irgendeinem
Grund die AbIieferung zeitweilig unterbrochen werden soll, so braucht man nur das
Fußschaltventil 65 zu schließen. So bewirkt man, daß der Dreiwegehahn zeitweilig
nicht mehr umgesteuert werden kann, während aber das Ansaugen weitergeht, so daß
nach Wiederöffnung des Ventils 65 sofort wieder dosiert werden kann. Zwecks Regelung
der Ansaug- bzw.
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Abgabemenge kann mit Hilfe des Handrads 30, über die Welle 28, die
Zahnwelle 27 und das Zahnrad 26 die Spindel 24 verdreht werden, so daß diese sich
in der Gewindelochbohrung 23 der Spindelmutter 22 nach vorn oder nach hinten schraubt
und dabei die Platte 25 mit dem Steuerventil 34 vorwärts- bzw. rückwärts schiebt.
Dieses führt zu einer entsprechenden Änderung der Hublänge des Betätigungskolbens
12 und ebenfalls des Dosierkolbens 7, während die vordere Endstellung unverändert
bleibt, so daß sich bei dieser Einstellungsweise niemals ein toter Raum vor dem
Kolben ergibt. Zwecks Erleichterung dieser Einstellung ist als Hilfsgerät eine Zählvorrichtung
32 vorgesehen, worauf die Umdrehungszahl der Welle 28 bzw. der Spindel 24 abgelesen
werden kann; die Übersetzungsverhältnisse des Zahnradgetriebes sind dabei so gewählt,
daß z. B. pro Umdrehung die Abgabemenge um 10 ccm vergrößert bzw. verkleinert wird.