DE2430084A1

DE2430084A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufeinanderfolgenden ausgeben im allgemeinen gravimetrisch einheitlicher portionen eines halbfluessigen materials

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Publication number: DE2430084A1
Application number: DE2430084A
Authority: DE
Inventors: Ralph Frederick Anderson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-25
Filing date: 1974-06-22
Publication date: 1975-01-16
Also published as: JPS5053185A; US3851795A

Description

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Schnacxoni-orsJr. 27 - ΤώΙ. <. 70 /9

20. Juni 1974 Gzf/pn-mü

Ralph P. Anderson, 332 Calvin Park Boulevard, Rockford,

Illinois 61107, U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden Ausgeben im allgemeinen gravimetrisch einheitlicher Portionen eines halbflüssigen Materials

Die Erfindung betrifft ein Verfahre» und eine Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden Ausgeben im allgemeinen gravimetrisch einheitlicher Portionen eines halbflüssigen Materials mit verschiedenen Mengen Gaseinschlüssen aus einer Quelle in atmosphärisch belüftete Aufnahmebehälter, mit einer volumetrischen Ausgabevorrichtung, die eine Meßkammer und einen Meßkolben aufweist, der sich in der Meßkammer bewegt.

Mit der Verpackung gewisser halbflüssiger Materialien, z.B. Quarkkäse, sind dahingehend Schwierigkeiten verbunden, eine genaue Gewichtsfüllung zu erhalten, wenn eine volumetrische Abfüllvorrichtung verwendet wird. Üblicherweise werden volumetrisch© AbfüllvorrichtungeE der ftrt verwendet, die einen Meßzylinder und ©iaen im dem JSyliJider hin- und herbeweglichen KoIb@n &mtweisen, welcher ein® Portion des Materials aus eiaem Behälter ^ieht und dasaach ©la abgemessenas Volumen des Materials im ©inen AufnahiBefee&ältoE⁵ abgibt_o Bei uer ^o

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dieser volumetrischen Ausgabevorrichtungen zur Ausgabe von Material, wie zum Beispiel Quarkkäse, treten Unterschiede von 28 bis 35 g und mehr auf, wenn ein-Pfund Aufnahmebehälter abgefüllt werden. Um die Mindestgewichtvorschriften zu erfüllen ist es notwendig, solche Füllvorrichtungen so einzustellen, daß ein Volumen entsprechend dem minimalen Gewicht unter den ungünstigsten Umständen ausgegeben wird. Dies hat ein wesentliches Überfüllen der meisten Behälter zum Ergebnis und/unwirtschaftlich.

Es wird angenommen, daß ein großer Teil der Gewichtsänderungen, die bei der volumetrischen Abfüllung von Quarkkäse und ähnlichem auftreten, infolge der sich ändernden Mengen des enthaltenden Gases in dem Quarkkäse entstehen. Man weiß, daß Quarkkäse, wenn er zusammengedrückt wird, wieder expandiert, was als Folge der Gaseinschlüsse in dem Quarkkäse angesehen wird. Einige Gaseinschlüsse zwischen den Käseflocken können durch das Auge wahrgenommen werden und können Lufteinschlüsse sein, die während der Herstellung und der darauffolgenden Behandlung vor dem Abpacken entstehen. Es wird jedoch ebenso angenommen, daß Einschlüsse in dem Quarkkäse und sogar in den Käseflocken als Folge der Umwandlung der Milch in Quarkkäse vorhanden sind. Das Gefüge des Quarkkäses hinsichtlich der Größe der Käseflocken und der in dem Quarkkäse enthaltenen Flüssigkeit ist veränderlich und man ist der Meinung, daß diese Veränderungen die Gaseinschlüsse in dem Quarkkäse bewirken, besonders die Größe und Menge der Gasblasen zwischen den Käseflocken, und daß diese Faktoren mehr zu den breiten Gewichtsschwankungen beitragen, die bei der volumentrisehen Abgab© van Quarkkäse bei atmosphärischem Druck auftreten. 2£hr.lie:»s Prebleme, wenn

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Bedeutung

auch von geringerer / , sind auch mit anderen viskosen Materialien verbunden, welche gasförmige Einschlüsse aufweisen, wie z.B. Mayonnaise, Cremekäse und ähnliches.

Es ist bekannt (US-PS 2 854 170), viskose Materialien, wie z.B. Cremekäse und Mayonnaise mit einer volumetrischen Abfüllvorrichtung auszugeben. Hierbei wird ein bestimmtes Volumen des Materials in einen Meßzylinder aus einen Vorratsbehälter gezogen und dann eine Portion des Materials in dem Meßzylinder zurück in den Vorratsbehälter gedrückt, während die Verbindung zwischen dem Meßzylinder und dem Vorratsbehälter geschlossen wird, um das viskose Material in einen Zustand zu bringen, in dem die Luft aus dem Material wesentlich vermindert oder völlig herausgetrieben wird. Während die technische Lehre dieses Patentes lehrt, daß das Zurückdrücken einer gewissen Menge des Materials aus dem Ausgabezylinder zurück in den Vorratsbehälter einen Druck auf das Material in der geschlossenen Form ausübt, um die in der Gegend vorhandenen Luftblasen zusammenzupressen, ist der tatsächlich in der beschriebenen Vorrichtung erzeugte Druck sehr gering und nie mehr als wenige Kilopond pro Quadratzentimeter.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausgabe im allgemeinen gravimetrisch einheitlicher Portionen eines halbflüssigen Materials mit gasförmigen Einschlüssen verschiedener Menge mit einer volumetrischen Ausgabevorrichtung, die einen Meßzylinder und einen in dem Zylinder beweglichen Meßkolben aufweist. Das gaiförmige Einschlüsse enthaltende Material wird während einer Aufnahme-

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bewegung des Meßkolbens in den Meßzylinder geführt, bis der

/en
Druck in dem Meßzylinder ein im wesentlichen über dem atmosphärischen Druck liegenden vorgewählten Druck erreicht, woraufhin der Materialfluß in dem Meßzylinder an dem Ende der Aufnahmebewegung des Kolbens unterbrochen wird, wobei sich das Material in dem Zylinder unter dem vorgewählten über-atmosphärisehen Druck befindet. Daraufhin wird der Meßzylinder mit einem atmosphärisch belüfteten Aufnahmebehälter verbunden und der Kolben wird durch eine Ausgabebewegung zurück zu seiner anfänglichen Position bewegt. Da sich das Material in dem Meßzylinder unter einem vorgewählten über-atmosphärischen Druck am Ende der Aufnahmebewegung befindet, dehnt sich das Material in dem Zylinder aus, wenn daraufhin der Druck auf atmosphärischen Druck vermindert wird, wobei die Ausdehnung des Materials in einem bestimmten Verhältnis zur Menge der Gaseinschlüsse in dem Material steht.

Das Gewicht des Materials mit Gaseinschlüssen, das durch eine volumentrische Ausgabevorrichtung ausgegeben wird, die bei atmosphärischem Druck arbeitet, nimmt proportional zur Menge der Gaseinschlüsse in dem Material ab. Wenn das Material mit Gaseinschlüssen jedoch zusammengedrückt wird, dehnt sich das Material wieder aus, wenn der Druck auf atmosphärischen Druck vermindert wird, wobei diese Ausdehnung der Menge der Gaseinschlüsse in dem Material entspricht. Der Druck,auf den das Material in dem Meßzylinder am Ende der Aufnahmebewegung des Meßkolbens zusammengedrückt wird, entspricht der volumetrischen Verdrängung des Kolbens und dem gesamten Volumen des Zylinders am Ende der Aufnahmebewegung des Kolbens, so daß die gesamte Ausdehnung des Produktes in dem Zylinder eine

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zusätzliche Menge des Materials aus dem Zylinder drückt, um ungefähr die Gaseinschlüsse in dem Material bei atmosphärischem Druck zu kompensieren.

Das Material wird vorzugsweise in den Meßzylinder durch eine Pumpe eingebracht, die Vorrichtungen aufweist, um genau den auf das Material aufgebrachten Druck zu regeln. Die Druckregelung ist vorzugsweise so angeordnet, daß die Materialzuführpumpe gedrosselt werden kann, wenn der Druck in dem Meßzylinder den vorgewählten Druck erreicht, damit der Druck auf dem Produkt gehalten werden kann, bis der Strom des Materials von der Zuführpumpe zu dem Meßkolben unterbrochen wird, ohne das Material anzugreifen. Die Pumpe ist üblicherweise eine Kolbenpumpe, die in einer zeitlichen Beziehung zur Hin- und Herbewegung des Meßkolbens arbeitet und die Druckbegrenzung weist entweder einen Drosselpumpenantriebsmotor oder eine Kraftbegrenzungsvorrichtung zwischen der Pumpe und dem Antriebsmotor und dem Zuführkolben auf, um den durch den Zuführkolben auf das Material aufgebrachten Druck zu begrenzen.

Aufgabe der Erfindung ist eine verbesserte Methode und eine Vorrichtung zum Ausgeben im allgemeinen gravimetrisch einheitlicher Portionen eines halbflüssigen Materials mit Gaseinschlüssen verschiedener Menge zu schaffen, wobei eine Ausgabevorrichtung der volumetrischen Art verwendet wird, wobei die Portionen relativ breite Schwankungen der Menge der Gaseinschlüsse in dem Material aufweisen.

Im folgenden soll anhand der eingehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie der Zeichnung die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe beschrieben werden·

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Es zeigen:

Fig. 1, 2 schematische Ansichten, die die verschiedenen Verfahr
zeigen;

^un Verfahrensschritte zur Ausgabe des Materials

Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge ausgegebenen reinen Produktes und den Veränderungen der Menge der GaseinschlUsse in dem Produkt unter verschiedenen Betriebsbedingungen zeigt;

Fig. 5 eine geschnittene vertikale Teilansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine geschnittene vertikale Teilansicht durch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine hintere Teilansicht der Vorrichtung von Fig. 6;

Fig. 8 einen horizontalen Teilquerschnitt längs der Ebene 8-8 von Fig. 7;

Fig. 9 eine Seriendarstellung, die die zyklische Be wegung des Kolbens und der Ventile der Vorrichtung von Fig. 5 zeigt; und

Fig. 10 eine Serieüdarstellung, die die zyklische Bewegung des Kolbens und der Ventile der Ausgabevorrichtung von Fig. β zeigt.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine.Vorrichtung zur volumentrisehen Ausgabe zusammenpressbarer und ausdehnbarer halbflüssiger Materialien, die Gaseinschlüsse verschiedener Menge enthalten. Das Verfahren und die Vorrichtung sind besonders für die Ausgabe von Quarkkäse geeignet, bei welchem die Menge der Gaseinschlüsse sich in einem relativ breiten Bereich bewegt, beispielsweise über 6 bis 8% oder mehr, sie ist jedoch auch für die Ausgabe anderer Materialien, wie z.B. Mayonnaise, Cremekäse und ähnliche geeignet, welche Gaseinschlüsse enthalten. Wenn derartige Materialien mit Gaseinschlüssen verschiedener Menge durch volumetrische Ausgabevorrichtungen, die bei atmosphärischem Druck arbeiten, ausgegeben werden, verändert sich das Volumen des reinen ausgegebenen Produkts, d.h., das Volumen des Produkts ohne Gaseinschlüsse, im Verhältnis zur Änderung der Menge der Gaseinschlüsse, wodurch entsprechend eine wesentliche Änderung in dem Gewicht des ausgegebenen Materials bewirkt wird. Bedeutende Verbesserungen in der Einheitlichkeit des Gewichts des Materials mit Gaseinschlüssen, das durch eine volumetrische Ausgabevorrichtung ausgegeben wird, wird durch Zusammendrücken des. Materials in einem Meßzylinder auf einen Druck erreicht, der wesentlich über dem atmosphärischen Druck liegt.

Das halbflüssige Material mit Gaseinschlüssen wird mit einer volumetrischen Ausgabevorrichtung volumetrisch ausgegeben, die einen Meßzylinder 21 und einen Meßkolben 22 aufweist, der in dem Meßzylinder 21 von einer Anfangsposition P₁ durch eine Aufnahmebewegung von einer vorgewählten volumetrischen Verdrängung zu einer entfernten Position P„ hin- und herbewegt wird. Ein halbflüssiges Material, beispielsweise Quarkkäse

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mit gasförmigen Einschlüssen verschiedener Menge,wird von einer Vorratsquelle, beispielsweise einem Vorratsbehälter 23, durch eine Materialzuführvorrichtung, die eine Pumpe 24 aufweist, in den Meßzylinder 21 während der Aufnahmebewegung des Meßkolbens zugeführt, wobei die Pumpe so angeordnet ist, daß sie den auf das Material aufgebrachten Druck regelt, wenn das Material in den Meßzylinder eingebracht wird, und zwar auf einen vorgewählten Druck, der im wesentlichen über dem atmosphärischen Druck liegt, um das Material in dem Meßzylinder zusammenzudrücken. Eine Meßventilvorrichtung 26 wird in zeitlicher Beziehung zur Bewegung des Meßkolbens 22 betrieben, um den Meßzylinder mit der Zuführvorrichtung während der Aufnahmebewegung des Meßzylinders zu verbinden und den Fluß des Materials zu dem Meßzylinder am Ende der Zuführbewegung zu unterbrechen, wobei der Druck in dem Meßzylinder auf dem vorgewählten über-atmosphärischen Druck gehalten wird. Die Ventilvorrichtung 26 wird dann betätigt, um den Meßaylinder mit einer atmosphärisch belüfteten Ausgabe 28 zu verbinden, um die Ausgabe des Materials aus dem Meßzylinder in einen atmosphärisch belüfteten Ausgabebehälter 30 zu gestatten. Um das Ausspritzen des Materials aus dem Austritt zu vermindern, wenn bei hohen Drücken gearbeitet wird, kann der Meßkolben 22 von der Position P_g zu einer Position Pr^f (Fig. 2) zurückgezogen werden, wenn der Materialfluß in de» Zylinder unterbrochen ist, um zumindest eine teilweise Ausdehnung des Produktes und eine Druckverminderung in dem Meßzylinder zu erreichen, bevor der Meßzylinder mit dem Ausgabeaustritt verbunden wird. Die Aufnähmevorrichtungen 30 werden in einer zeitlichen Beziehung zum Betrieb der Ausgabevorrichtung durch

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eine Fördervorrichtung irgendeiner geeigneten Art, eine Ausführungsform wird weiter unten beschrieben, von der Ausgabestation fortbewegt, so daß die Ausgabevorrichtung abgemessene Portionen des Materials in darauffolgende Aufnahmevorrichtungen während darauffolgenden Ausgabeschritten ausgeben kann.

Bei der dargestellten volumetrischen Ausgabevorrichtung ist das Ventil 26 ein drehbares Dreiwegeventil, das einen Durchgang 26a zwischen seinen Enden aufweist, und welches zwischen einer Position, gezeigt in Fig. 1, bei der die Zylinderöffnung 29 mit der Eintrittsöffnung 31 verbunden ist, zu einer mittleren Position (gezeigt in Fig. 2), bei der die Zylinderöffnung 29 gesperrt ist und zu einer Ausgabeposition (gezeigt in Fig. 3), bei der die Zylinderöffnumg 29 mit dem Ausgabeaustritt 28 verbunden ist, bewegt werdemkann.

Der Kolben 22 bewegt sich durch ein vorgewähltes Volumen, wenn er sich von der Anfangsposition P^ während der Aufnahmebewegung zu der Position P„ bewegt, wobei das Volumen eine Funktion des Durchmessers des Zylinders und des Hubes des Kolbens während der Aufnahmebewegung ist, daß hiernach mit Vd bezeichnet wird. Dieses Volumen wird vorzugsweise in einer Weise und für einen hiernach beschriebenen Zweck einstellbar gemacht. Wie vorher beschrieben; bewegt sich das Ventil 26 von der Aufnahmeposition zu einer geschlossenen Position, die in Fig» 2 gezeigt ist, vrenn der Kolben das Ende der Au f nähmebew©grasg (Position P«) erreicht _s um für einen Moment eiis Volwmea des Materials mit dara gasförmigen Einschlüssen unter dem. vor gewählte». tiber-atmospfetoiscBsen Druck, der durch die

24 hervorgerufen wurde, abzuschließen*

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Wenn der Kolben sich in der geschlossenen Position P„ befindet, die in Fig. 2 gezeigt wird, bildet der Ventildurchgang 26a auf diese Weise einen Teil des gesamten Volumens der Meßkammer, deren gesamtes Volumen das Volumen Vddes Kolbens um einen vorgewählten Betrag überschreitet, der hiernach als Ubervolumen Ve bezeichnet wird. Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, ist das Übervolumen Ve gleich dem gesamten Volumen der Kammer 21 und dem Ventildurchgang 26a, wenn das Ventil und der Kolben sich in der Position von Fig. 2 befinden, vermindert um das Volumen Vd des Meßkolbens, wenn er sich zwischen den Positionen P„ und P₁ bewegt. Diese Beziehung lautet:

(1) Ve - Vt-Vd

Hierbei ist Vt das gesamte Volumen der Meßkammer, wenn der Kolben sich in der Position P„ am Ende der Aufnahmebewegung und das Ventil 26 sich in der geschlossenen Position von Fig. 2 befindet, um den Fluß des halbflüssigen Materials zu oder von der Meßkammer zu unterbrechen und das darin unter dem vorgewählten über-atmosphärischen Druck befindliche Material einzuschließen.

Wenn das Ventil 26 daraufhin zu einer Position, die in Fig. 3 gezeigt ist, bewegt wird, um den Meßzylinder mit dem Ausgabeaustritt 28 zu verbinden und der Meßkolben 22 daraufhin zurück zu seiner Anfangsposition P- bewegt wird, ist das Volumen des ausgegebenen Materials eine Funktion der Ausdehnung des Materials in der Heßkammer und der Verdrängung eines Teils des Materials in der Kammer durch den Meßkolben 22, wenn er sich von der Position P₂ zur Position P₃ bfewijt* BIe Menge

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des reinen Produkts, das infolge der kombinierten Ausdehnung des Produkts in der Kammer und der Ausgabe eines Teils des .

ausgegeben wird,

Produkts aus der Kammer durch den Meßkolben / kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

ίολ ν Y₉VH j. XaVd(I-XaXn-I) . XaVe(I-XaXn-I) (2) Vp = XaVd + ⁺ 1 + Xa(n-l)

Hierbei ist Vp das Volumen des reinen Produkts oder des reinen ausgegebenen Materials, d.h., das Volumen des Materials ohne Gaseinschlüsse; Xa ist das Verhältnis des Volumens bei atmosphärischem Druck zu dem ausgegebenen Material, das die Gaseinschlüsse enthält; Vd ist die Verdrängung des Meßkolbens 22, wenn er sich von seiner Anfangsposition P₁ während der Aufnahmebewegung zu der Position P„ bewegt; η ist der absolute Druck in Atmosphären, der auf das Material in der Meßkammer am Ende der Aufnahmebewegung aufgebracht wird; und Ve ist durch die Gleichung (1) definiert.

In Gleichung (2) stellt (a) das Volumen des reinen Produkts dar, das durch den Meßkolben 22 ausgegeben würde, wenn sich der Zylinder 21 von der Position P„ zur Position P- bewegt, wenn das Material in dem Zylinder unter atmosphärischem Druck steht. Man sieht, daß, wenn das Verhältnis Xa des reinen Produkts des Materials von Eins auf Null abnimmt, die Menge Xa Vd entsprechend abnimmt. ,

Der zweite Ausdruck der Gleichung, der in Klammern steht und durch den Buchstaben (b) gekennzeichnet ist, gibt das Volumen

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des reinen Produkts wieder, das von der Meßkammer infolge der Ausdehnung des Volumens Vd ausgegeben würde, wenn der Druck auf das Material von dem vorgewählten Druck von η Atmosphären auf atmosphärischen Druck herabgeht. Man sieht, daß diese Menge eine Funktion des Verhältnisses Xa des reinen Produkts in dem Material bei atmosphärischem Druck, des Volumens Vd und dem atmosphärischen Druck n, auf welchen das Material am Ende der Aufnahmebewegung zusammengedrückt ist, ist.

Die Menge, die in Klammern steht und mit (c) bezeichnet ist, stellt das Volumen des reinen Produkts dar, welches von der Meßkammer infolge der Ausdehnung des Übervolumens Ve in der Meßkammer gedrückt würde. Diese Menge ist ebenso eine Funktion des Verhältnisses Xa des reinen Produkts in dem Material bei atmosphärischem Druck, dem Druck η in Atmosphären, auf welchen das Material am Ende der Aufnahmebewegung des Meßkolbens zusammengedrückt ist, und der Größe des Übervolumens Ve in der Meßkammer.

Wenn man die Gleichung (2) untersucht, sieht man, daß die in Klammern stehenden Mengen (b) und (c) ebenfalls Null werden, wenn der Druck η gleich Eins wird. Auf diese Weise nimmt bei atmosphärischem Druck das Volumen des reinen Produkts, das durch den Meßkolben ausgegegeben wird, der sich über das Ausgabevolumen Vd bewegt, ebenso ab, wie das Verhältnis Xa des reinen Produkts in dem Material abnimmt, wie grafisch in Fig. 4 durch die Linie η = 1 dargestellt. Wenn jedoch das Material in der Meßkammer auf einen Druck wesentlich über atmosphärischen Druck zusammengedrückt wird, ergeben die

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Werte in den Klammern (b) und (c) in Gleichung (2) finite Werte, die so ansteigen, wie Xa ansteigt, zumindest in dem Bereich, wo Xa größer als 0,5 ist.

Die Art, in der sich das Volumen des reinen Produkts Vp mit den Druckänderungen η auf das Produkt am Ende der Aufnahmebewegung ändert und die Veränderungen des Verhältnisses Xa des reinen Produkts in dem auszugebenden Material, ist grafisch in Fig. 4 dargestellt. Wenn das Übervolumen Ve Null ist, wird die Menge des reinen auszugebenden Produkts bei einem Druck von zwei Atmosphären durch die Kurve η = 2, Ve = O und bei drei Atmosphären durch die Kurve η = 3, Ve = O dargestellt. Auf diese Weise steigt das Volumen des reinen ausgegebenen Produkts Vp für ein gegebenes Volumen Vd des Meßkolbens, bezeichnend durch das Zusammendrücken des Produkts in dem Meßzylinder auf zumindest zwei Atmosphären und Vp nähert sich dem Volumen Vd, wenn der Druck weiter ansteigt, z.B. dargestellt durch die Linie η = 7, Ve =0, welche sieben Atmosphären entspricht. Wenn jedoch Ve = O ist, bewirkt der ansteigende Druck auf das Material in der Meßkammer, daß sich Vp Vd nähert, jedoch es niemals erreicht, ausgenommen bei Xa = 1. Das gesamte Volumen Vt des Meßzylinders an dem Ende der Aufnahmebewegung kann so aufgeteilt sein, daß Ve größer als Null ist und daß das zusätzliche,von der Meßkammer infolge der Ausdehnung des Materials in das Volumen Ve gedrückte Material, die Gesamtmerkmale der Ausgabevorrichtung so verbessert, daß die Volumenschwankungen des reinen ausgegebenen Produkts mit den Veränderungen in dem Verhältnis des reinen Produkts in dem Material auf ein Minimum gebracht werden.

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Aus Gleichung (2) sieht man, daß Vp gleich Vd ist, wenn: ^{(3) Ve =} Xa"(n-1) ist.

In Gleichung (3) ist Xa natürlich die Veränderung des Verhältnisses des reinen Produkts in dem Material, das ausgegeben wird und kann nicht geregelt werden. Die Genauigkeit der Ausgabe kann jedoch entscheidend verbessert werden, wenn das Volumen Ve wie folgt aufgeteilt wird:

Hierbei ist R eine Konstante zwischen 1 und 0,5, welche entsprechend dem durchschnittlichen Verhältnis des reinen Produkts in dem auszugebenden Material ausgewählt wird. Beispielsweise ist das Verhältnis des reinen Produkts in dem auszugebenen Material relativ hoch, in der Gegend von 1 oder ungefähr 0,9, so kann R gleich 1 gesetzt werden. Auf diese Weise ist, wenn η = 2 Atmosphären beträgt und R=I ist, Ve = Vd und das Volumen des reinen ausgegebenen Produkts wird im wesentlichen

Vd
durch die Kurve η = 2, Ve = ~i» in der Darstellung von Fig. gezeigt. Wenn der Druck η drei Atmosphären beträgt und R=I ist, ist das Volumen des durch die Ausgabevorrichtung ausgegebenen Produkts Vp im wesentlichen gleich der Kurve η = 3, Ve = Λ, in Fig. 4. Das Volumen Ve ist im wesentlichen das Volumen des Materials, das in dem Meßzylinder am Ende der Ausgabebewegung verbleibt und es ist als vorteilhaft anzusehen, dieses Übervolumen Ve so zu begrenzen, daß es nicht größer als das Volumen Vd des Meßkolbens ist. Aus Gleichung (4) sieht man, daß das Übervolumen Ve abnehmen sollte, wenn der Druck η

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abnimmt, und daß der Druck η zumindest zwei Atmosphären betragen soll, wenn Ve kleiner als Vd sein soll.

Wenn das durchschnittliche Verhältnis bei atmosphärischem Druck von reinem Produkt in dem auszugebenden Material in einem unteren Bereich liegt, kann R entsprechend so ausgewählt werden, daß es kleiner als Eins ist. Das Volumen des durch die Vorrichtung auszugebenden Produktes, bei dem R = 0,85 und der Druck η = 3 Atmosphären beträgt, wird durch die

Vd
Kurve η = 3, Vd = ö~85(n-l) *^{n Fig}* ⁴ gezeigt. Ein anderes Volumen für R = 0,5 und einen Druck von η = 7 Atmosphären

Vd

wird durch die Kurve η = 7, Ve = tt-v/ .v in Fig. 4 gezeigt.

u,CKn-J.; _Vd

Man sieht aus den Kurven η = 3, Ve - 77=01= / i\ und

uöOvn-i;

η = 7, Ve = o"5(n-l)' ^{daß das Volumen des} durch die Vorrichtung ausgegebenen Produktes Vp größer als das Volumen Vd des Kolbens gemacht werden kann. Dies wird als Vorteil besonders dann angesehen, wenn man mit Material arbeitet, in welchem das durchschnittliche Verhältnis des reinen Produkts in dem Material wesentlich unter Eins liegt. Wie aus der Darstellung in Fig. 4 zu sehen ist, überschreitet in der Kurve η - 3, Ve = (5^85(n-1)' ^{das Verhältnis 1}^Jj ^{den Wert Eins} für Werte von Xa zwischen 1 und 0,85 und ähnlich in der Kurve η = 7, Ve = 0^₅(J_1-1) das Verhältnis ^ den Wert Eine für Werte von Xa zwischen 1 und 0,5. Das Maß der Änderung der Krümmung dieser Kurven ist jedoch ungefähr in der Mitte zwischen den Punkten, wo sie die Linie γ§ =" 1 schneiden, sehr klein.

Wie man aus der Gleichung (2) sieht, ändert sich das Volumen des reinen auszugebenden Produkts, wenn sich der atmosphärische Druck η während den aufeinanderfolgenden Ausgabeschritten der

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Ausgabevorrichtung ändert und die Pumpe 24 ist entsprechend angeordnet, um genau den Druck zu regeln, mit welchem das Material in der Meßkammer am Ende der Aufnahmebewegung zusammengedrückt wird. Dies wird vorzugsweise durch die auf die Pumpe aufgebrachte Kraft geregelt, so daß die Bewegung der Pumpe begrenzt wird, wenn der Druck den vorgewählten Wert erreicht. Im allgemeinen kann dies durch einen Pumpenantriebsmotor der Art erreicht werden, der angetrieben werden kann, um bei einer vorgegebenen Belastung der Pumpe gehalten zu werden, oder indem man eine dehnbare Kupplung oder eine Verbindung zwischen dem Pumpenantriebsmotor und der Pumpe vorsieht, welche die durch den Motor auf die Pumpe aufgebrachte Kraft begrenzt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung ist in den Figuren 5-8 dargestellt. Die Ausführungsform in Fig. 5 und die Ausführungsform in den Figuren 6 bis 8 sind im allgemeinen ähnlich und gleiche Nummern werden für entsprechende Teile verwendet.

Die Ausgabevorrichtung besteht im allgemeinen aus einem Gehäuse 51 zur Unterstützung des Meßzylinders und der Ventilvorrichtung und einem Förderer 52, um die Behälter 30 von der Ausgabevorrichtung in einer zeitlichen Beziehung hinsichtlich des Betriebes der Ausgabevorrichtung vorzubewegen. Die Fördervorrichtung für die Fortbewegung der Behälter in einer zeitlichen Beziehung hinsichtlich des Betriebs der Ausgabevorrichtung kann von verschiedener Konstruktion sein und die gezeigte Ausführungsform weist endlose Gürtel für das Fortbewegen der Behälter 30 auf ihrer oberen Bahn auf. Eine

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Hebevorrichtung 53 kann vorzugsweise an der Ausgabestation vorgesehen werden und in zeitlicher Beziehung hinsichtlich der Ausgabevorrichtung betrieben werden, um einen Behälter 30 von dem Förderer in eine Position nahe unter dem Ausgabeaustritt 28 der Ausgabevorrichtung anzuheben.

Der Meßkolben 22 wird zyklisch durch eine vorzugsweise einstellbare Verstellung durch einen Arm 61 (Fig. 7 und 8) hin- und herbewegt, welche für eine horizontale schwingende Bewegung um eine aufrechte Welle 62 befestigt ist, die drehbar in einem Gehäuse durch ein Lager 63 gelagert ist. Ein Gleitstein 64 ist gleitend längs dem Arm 61 angeordnet und kann dazwischen durch eine Schraube 65 eingestellt werden; der Gleitstein ist über eine Verbindungsstange. 66 mit dem Meßkolben 22 verbunden, um ihn aufgrund der horizontalen Schwingbewegung des Arm 61 hin- und herzubewegen.

Die Maschine weist eine Hauptantriebswelle 68 auf, die durch einen Motor 69 über einen vorzugsweise einstellbaren Treibriemen 71 und eine Geschwindigkeits-Reduziervorrichtung 72 angetrieben wird. In der Anorndung von Fig. 5 wird der Meßkolben durch einen Hebel 78 auf der Hauptantriebswelle 68 angetrieben, wobei der Hebel über ein Glied 79, einen Hebel 74 und ein Glied 75 mit einem Arm 73 am unteren Ende der Welle 62 verbunden ist, um eine im allgemeinen sinusförmige Verdrängung des Meßkolbens zu erreichen, wie durch die Kurve Mp in Fig. 9 dargestellt, wenn er sich von der Anfangsposition P- zu der Position P„ und wieder zurück zur Anfangsposition bewegt j wobei d©r Hebel 7S sieSs um 360 dreist. In der Aus-

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führungsform der Figuren 6 bis 8 wird der Kolben durch einen Nocken 78^f auf der Hauptantriebswelle 68 hin- und herbewegt. Ein Gürtelkurbelhebel 74' hat einen Nocken 79* an dem einen Ende, das mit der Nockenscheibe 78' in Eingriff kommt und das andere Ende des Gürtelkurbelhebels 74'/über ein Glied 75' mit dem Hebel 73 auf der Welle 62 verbunden. Die Nockenscheibe 78' ist vorzugsweise so geformt, daß sie einen Meßkolben 22 über eine geänderte sinusförmige Bewegung bewegt, die mit Mp' in der Darstellung von Fig. 10 gezeigt ist, und zwar von der Anfangsposition P-' zu der verschobenen Position P«' und dann den Meßkolben von der Position P₂' zur Position Pr* zurückzieht, nachdem der Fluß des Materials zum Meßzylinder unterbrochen wurde und bevor der Meßkolben zurück zur Position P-* bewegt wird und zwar für einen Zweck, der hiernach weiter im einzelnen beschrieben wird.

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Das Ventil 26 zur Regelung des Materialflusses in und aus dem Messzylinder wird in zeitlicher Beziehung mit der Hin- und Herbewegung des Messkolbens betätigt. Das Ventil 26 ist üblicherweise ein Drehventil und wird in der Ausführungsform von Fig. 5 durch den Kniehebel 81 betätigt, der drehbar bei dem Drehpunkt 81a an dem Gehäuse befestigt ist und dessen einer Arm durch ein Glied 82 mit dem Ventil 26 verbunden ist, um das Ventil hin- und herzubewegen. Der andere Arm des Kniehebels 81 hat einen Führungsschlitz 81b, der einen Gleitstein 84a und eine Stange aufnimmt, die für eine vertikale Hin- und Herbewegung in einem Lager 86 an dem Gehäuse befestigt ist. Die Stange 84 wird zy-"klisch durch eine Nockenscheibe 89 auf der Hauptantriebswelle 68 hin- und herbewegt, wobei die Nockenscheibe einen Nocken 88 antreibt, der über ein Glied 87 mit der Stange verbunden ist.

In der Ausführungsform von Fig. 5 ist die Nockenscheibe 89 so geformt, dass sie das Ventil 26 in einer Weise bewegt, die grafisch durch die Kurve MV in Fig. 9 dargestellt ist, und zwar zu einer Aufnahmeposition mi, wenn sich der Kolben von einer Position V_A zu P₀ über eine geschlossene Position mc bewegt, wie in

1 2 und ^ö

Fig. 2 gezeigt,/wenn der Meßkolben das Ende seiner Aufnahmebewegung bei Position P« erreicht, . sich zu einer Ausgabeposition bewegt, die in Fig. 9 mit md bezeichnet ist, wenn sich der Meßkolben von der Position P₂ zur Position P^ bewegt. In den Ausführungsformen der Fig. 6 bis 10 ist die Nockenscheibe 89' zur Betätigung des Ventils angeordnet, um das Ventil um eine etwas geänderte Bewegung zu bewegen, wie durch die Kurve MV¹ in Fig. 10 dargestellt ist. Im allgemeinen wird das Meßkolbenventil in der Ausführungsform der Fig. 6 bis 10 zu seiner Aufnahmeposition mi¹ während der Aufnahmebewegung des Meßkolbens bewegt und dann

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das Ventil für eine Verweilperiode geschlossen, die mit mc' bezeichnet ist, bevor es zur Ausgabeposition md¹ während des Ausgabeteils des Hubes des Meßkolbens bewegt wird.

Die Ausgabevorrichtung weist eine Pumpe 24 für die Zuführung des Materials in den Meßkolben und einen Pumpenantrieb auf, der den Druck auf einen vorgewählten Wert begrenzt, der auf das Material aufgebracht wird, das in den Meßzylinder eingeführt wird. Wie vorher schon beschrieben, wird die Regelung des auf das Material aufgebrachten Druckes entweder durch die Verwendung eines Drosselmotors oder eine kraftbegrenzende Antriebsvorrichtung zwischen dem Speisepumpenantriebsmotor und der Speisepumpe erreicht.

In einer bevorzugten dargestellten Ausführungsform besteht die Materialspeisepumpe 24 aus einer Kolbenpumpe und weist einen Speisezylinder 101 und einen Materialspeisekolben 102 auf, der in dem Speisezylinder in abwechselnden Aufnahme- und Ausgabehüben hin- und&erbeweglich ist. Ein Speiseventil 103 wird in zeitlicher Beziehung zu dem Speisekolben bewegt, um den Speisezylindereintritt 104 (Fig. 1 bis 3) mit dem Materialversorgungseintritt 105 während der Aufnahmebawegung des Speisekolbens und den Speisezylinder mit dem Meßzylindereintrittsdurchgang 31 während der Ausgabebewegung des Speisekolbens zu verbinden. Wie man am besten in den Fig. 1 bis 3 sieht, ist das Ventil 103 ein Drehventil und hat einen Durchtritt 103a.

In der Ausführungsform von Fig. 5 wird der Speisekolben 102 durch einen Strömungsmediumdrosselmotor 111 angetrieben. Der Motor wird hier als ein linearer durch ein Strömungsmedium betätigter Motor gezeigt, wie z.B. ein luftbetriebener oder hydraulisch be-

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triebener linearer Motor, der einen Zylinder 112 und einen Kolben 113 hat. Der Zylinder 112 ist mit Klammern 114 an dem Gehäuse befestigt und der Kolben 113 ist durch eine Kolbenstange 114 mit dem Speisekolben 102 verbunden. Ein Strömungsmedium unter Druck, wie z.B. Luft, wird von einer Quelle S in Fig. £ durch einen Druckregler 117 und ein Strömungsumkehrventil 118 an gegenüberliegenden Enden des Zylinders 112 eingebracht, um den Kolben

jLS"C

hin- und her zu bewegen. Der Eintritt 118a des Ventils 118/mit dem Austritt des Druckreglers 117 verbunden und hat geregelte Austrittsleitungen 118b und 118c, die mit gegenüberliegenden Enden des Zjlinders 112 des Strömungsmediumsmotors 111 verbunden sind. Das Ventil 118 wird in zeitlicher Beziehung mit der Bewegung des Meßkolbens 22 betätigt, um eine Hin- und Herbewegung des Speisekolbens ungefähr 180° phasenverschoben mit dem Meßkolben zu bewirken, wie gezeigt, und hat Ventilbetätigungen 119a und 119b, wie z.B. aufgrund eines Strömungsmediums oder elektrisch betriebene Betätigungen, die über Leitungen verbunden sind, um die Betätigungen 121a und 121b, die durch Nockenscheiben 122a und 122b auf der Hauptwelle 68 betätigt werden, zu entfernen. Im allgemeinen sind Nockenscheiben 122a und 122b so angeordnet, dass sie das Ventil 118 und daher den Motor 111 betätigen, um den Speisekolben 102 von einer zurückgezogenen Position F nach vorne in einei Speisehub zu bewegen, wie in der Kurve in Fig. 9 durch FP bezeichnet, während der Meßkolben sich während der Aufnahmebewegung von der Position P^ nach Pp bewegt. Die Verschiebung des Speisekolbens während des Ausgabehubs, wenn er sich nach vorne von der Position F^ bewegt, ist genügend größer, als die Verschiebung des Meßkolbens während der Aufnahmebewegung, so dass der Speisekolben Material unter Druck in den Meßzylinder einbringt. Der auf den Strömungsmediummotor 111 aufgebrachte Druck

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wird durch einen Druckregler 117 geregelt, der so eingestellt ist, dass der Druck auf einen vorgewählten Wert so begrenzt wird, dass der durch den Speisekol"ben auf das Material, das in den Meßzylinder eingebracht wird, aufgebrachte Druck auf einen vorgewählten Druck am Ende der Aufnahmefcaiegung des Meßkolbens begrenzt ist. Eine Druckanzeige 110 (Fig. 5) kann in dem Meßzylinder vorgesehen werden, um bei der Einstellung des Druckes, der auf das Material in dem Meßzylinder aufgebracht wird, zu helfen. Wenn der Druck in dem Meßzylinder einen vorgewählten Wert erreicht, wird die Vorwärtsbewegung des Speisekolbens unterbrochen, wie durch den Kurventeil Fr in Fig. 2 gezeigt ist. Nachdem sich das Ventil 103 zurück in seine Aufnahmeposition bewegt hat, wird der Druck in dem Speisezylinder wieder auf den des Versorgungsbehälters 23 heruntergesetzt und der Kolben führt seine Vorwärtsbewegung zur Position F₂ fort, bis das Ventil 118 betätigt wird, um den Strömungsmediumsdruck zu dem Motor 111 umzukehren und den Speisekolben von der Position F₂ zur Position F^ zurückzuzi ehen.

Das Ventil 103 in der Ausführungsform von Fig. 5 wird durch einen linearen Strömungsmediumsbetätiger 131 betrieben, der aus einem an dem Gehäuse 51 befestigten Zylinder 132 und einem Kolben 133 besteht. Die Kolbenstange 134 ist über einen Hebel 135 und ein Glied 136 mit dem linearen Betätiger 131 verbunden, um das Ventil 103 zu betreiben. Der Betätiger 131 wird auch in zeitlicher Beziehung mit dem Meßkolben durch ein Ventil 138 betrieben, dessen Eintritt 138a mit dem Austritt des Druckreglers 120 verbunden ist und geregelte Austrittsleitungen 138b und 138c sind mit den gegenüberliegenden Enden des Zylinders 132 verbunden. Das Ventil 138 hat Bedienungsvorrichtungen 139a und 139b, die durch die Betätiger I4ia und I4ib betrieben werden, wobei letztere durch

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Nockenscheiben I42a und I42b auf der Hauptwelle geregelt werden. Im allgemeinen sind die Nockenscheiben angeordnet, um das Ventil 138 und daher den Strömungsmediumsbetätiger 131 zu betreiben, um das Speiseventil in der angezeigten Art zu bewegen, in der Kurve in Fig. 9 mit FV dargestellt, so dass das Speiseventil die Ausgabeposition Fd während der Vorwärtsbewegung des Speisekolbens in die geschlossene Position Fc am Ende des Vorwärtshubes und in die Aufnahmeposition Fi während der Rückwärtsbewegung des Speisekolbens bewegt. Wie vorher beschrieben, wird die Vorwärtsbewegung des Speisekolbens verzögert, wenn der Druck in dem Meßzylinder den vorgewählten Wert erreicht, der durch die Einstellung des Reglers 170 wie bei Fr in Fig. 9 gezeigt, erreicht wird und, wenn das Speiseventil von der Ausgabeposition zur Aufnahmeposition bewegt wird, wird der Speisezylinder zurück zu dem Vorratsbehälter entlüftet, so dass der Druck in dem Speisezylinder nachlässt und der Speisekolben die Vorwärtsbewegung zur Position F₂ vollendet, bevor er in die Position F^ zurückgezogen wird.

In der Ausführungsform von den Fig. 6 bis 8 wird der Kolben mechanisch durch eine Nockenscheibe in zeitlicher Beziehung mit der Bewegung des Meßkolbens hin- und herbewegt und eine kraftbegrenzende Verbindung wird zwischen dem Antrieb und dem Speisekolben verwendet, um den auf das Material in den Meßzylinder aufgebrachten Druck zu regeln. Der Speisekolben wird durch einen horizontalen Schwingarm 151 betrieben, der mit einer senkrechten Welle 152 drehbar durch ein Lager 153 an dem Gehäuse 51 verbunden ist. Die Welle 152 hat einen Hebelarm 155 an ihrem unteren Ende, der über ein Glied 156 mit dem einen Arm 157a des Kurbelhebels verbunden Ist, der bei dem Drehpunkt 157 benachbart zu

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dem unteren Ende des Gehäuses drehbar befestigt ist. Der andere Arm 157b hat einen Nocken 158, der mit einer Nockenscheibe 159 auf der Hauptantriebswelle 68 in Eingriff kommt.

Ein Gleitstein 162 ist auf dem Arm 151 vorgesehen und der Gleitstein ist über eine dehnbare Kupplung 163 mit der Kolbenstange 165 an dem Speisekolben 102 befestigt. In der gezeigten Anordnung weist die dehnbare Kupplung 163 eine Feder 164 auf, die zwischen dem Gleitstein 162 und der Kolbenstange 165 angeordnet ist und die so ausgewählt ist, dass sie sich ausdehnt, wenn der Druck auf das Material in dem Meßzylinder einen vorgewählten Wert erreicht. Die Nockenscheibe 159 ist angeordnet, um den Speisekolben durch einen Hub hin- und herzubewegen, der durch die Kurve mit FP' in Fig. 10 bezeichnet ist, und zwar von einer zurückgezogenen Position F^' nach vorne während des Zurückhubes des Meßkolbens. Die Verschiebung des Speisekolbens ist größer als die des Meßkolbens während der Aufnahmebewegung des letzteren und zwar genügend, um das Material unter Druck in dem Meßzylinder zu halten und, wenn der Druck in dem Meßzylinder sich auf einem vorgewählten Wert aufgebaut hat, der durch die kraftbegrenzende Feder 164 bestimmt wird, dehnt sich die Feder und begrenzt eine weitere Bewegung des Speisekolbens, wie bei Fr¹ in Fig. 10 gezeigt. Das Speiseventil 103 wird in zeitlicher Beziehung zu dem Ventil 26 betrieben, wie man am besten aus Fig. 6 sieht, wobei das Ventil 26 einen Getriebeteil 26b hat, der mit einem Getriebeteil 113b des Speiseventils kämmt, um das Speiseventil in die Ausgabeposition Fd' zu bewegen, wenn das Meßventil sich in der Aufnahmeposition befindet und umgekehrt, um das Speiseventil in die Aufnahmeposition F₂' zu bewegen, wenn das Meßventil in der Ausgabeposition ist. Wie vorher beschrieben, ist die Nockenscheibe 89^! zur Betätigung des Meßventils angeordnet, um das Meßven-

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til in der geschlossenen Position für eine Ruheperiode zu halten, die »it nc^f in der Kurve von Fig. 10 bezeichnet ist und die Nockenscheibe 89' wird ähnlich das Speiseventil 103 für eine Ruheperiode schließen, die in Fig. 10 mit FC bezeichnet ist. Um das Spritzen des Materials am Ausgabeaustritt 28 zu^verhindern, wenn das Meßventil 26 in die Ausgabeposition bewegt wird, besonders wenn das Material in den Meßzylinder auf einen relativ hohen Druck zusammengedrückt wurde, ist die Nockenscheibe 78^f für die Betätigung des Meßkolbens vorzugsweise so geformt, dass sie den Meßkolben 22 aus der Anfangsposition P^ zu der verschobenen Position P2 bewegt, während das Meßventil 26 sich in der Aufnahmeposition m2' befindet und um daraufhin den Meßkolben ein kurzes Stück hinter die Position P₂' zurückzuziehen, nachdem das Meßkolbenventil 26 geschlossen wurde, wie bei mc¹ in Fig. gezeigt, um dem Material in dem Meßzylinder zu gestatten, sich zumindest teilweise auszudehnen, bevor das Meßzylinderventil 26 in seine Ausgabeposition md¹ bewegt wird, um das Material in den Aufnahmebehälter auszugeben. In ähnlicher Weise wird, um ein Zurückfließen des Materials in den Vorratsbehälter zu verhindern, wenn das Speiseventil geöffnet wird, die Nockenscheibe 159 zur Betätigung des Speisekolbens vorzugsweise so angeordnet, um den Speisekolben ein kurzes Stück zurückzuziehen _f nachdem das Speiseventil 103 geschlossen wurde, wie Tasi FC in Fig. 10 gezeigt, um den Druck in dem Speisezylinder zu vermindern^ bevor das Speiseventil in die Aufnahmeposition Ψ ^ bewegt vjird.

Aus dem vorher Gesagten 1st anzunehmen., dass das Verfahren micL die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung v©r-atand©n sind. Das Verfahren und die Vorrichtung ist für di© Ausgabe ©inss Halb-= flüssigen Materials geeignet ₉ dass gasförmig© Einschluss©

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schiedener Mangen aufweist und ist ausgezeichnet durch die Verbesserung in der Genauigkeit der Ausgabe durch ein Zusammendrücken des Produkts in dem Meßzylinder auf einen vorgewählten Druck am Ende der Aufnahmebewegung des Meßkolbens. Bei dieser Anordnung ist das Volumen des auszugebenden Materials eine Funktion des Hubes des Meßkolbens und der Ausdehnung des Materials in der Meßkammer nach einer darauffolgenden Ausgabe des Materials in einen atmosphärisch belüfteten Aufnahmebehälter. Der auf das Material in der Meßkammer aufgebrachte Druck steht in einer Beziehung mit der Verschiebung des Meßkolbens während der Aufnahmebewegung und das gesamte Volumen der Meßkammer ist so, dass die Ausdehnung des Materials, wenn der Druck darauffolgend auf atmosphärischen Druck reduziert wird, im wesentlichen die gasförmigen Einschlüsse in dem Material bei atmosphärischem Druck kompensiert.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind besonders für die Ausgabe von Quark-käse geeignet, bei welchem die gasförmigen Einschlüsse über einen relativ breiten Bereich variieren und die zwischen 1 bis 8 Volumenprozent des Quark-käeee bei atmosphärischem Druck ausmachen. Mit anderen Worten, der Quark-ktse bei atmosphärischem Druck variiert zwischen 91 bis 98 Prozent reinen Quarkkäse«. Durch Zusammendrücken des Guark-käses auf einen überatmosphärischen Druck in einer Meßkammer und durch eine Beziehung des Druckes η zu dem Gesamtvolumen der Meßkammer und die volumetrische Verschiebung Vd, so dass das Verhältnis y- /_η*\ sich in'einen Bereich von ungefähr 1 bis 0,85 bewegt, wird die Veränderung des Gewichtes des ausgegebenen Quarkkäses zu ungefähr - 2 Mg 4 g in einem Pfund Quark oder weniger als ~ ein Prozen kung vermindert.

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Das Verfahren und die Vorrichtung sind ebenso für die Ausgabe anderer zusammendrUckbarer oder, ausdehnbarer halbflUssiger Materialien geeignet, die gasförmige Einschlüsse verschiedener Menge enthalten. Für Materialien, die ein relativ hohes durchschnittliches Volumenverhältnis gasförmiger Einschlüsse enthalten, sieht man aus Gleichung 2 und den Darstellungen von Fig. 4, dass eine verbesserte Genauigkeit in der Ausgabe der Materialien durch die Beziehung des Druckes η zu dem Gesamtvolumen in der Meßkammer und der volumetrisehen Verschiebung des Meßkolbens erreicht werden kann, so dass das Verhältnis γζ(_η_ι) im wesentlichen kleiner als 1 ist.

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Claims

Patentansprüche

1.!Verfahren zur aufeinanderfolgenden Ausgabe allgemein einheit- ^-"'licher gravimetrischer Portionen eines halbflüssigen Materials mit gasförmigen Einschlüssen verschiedener Menge aus einer Vorratsquelle in atmosphärisch belüftete Aufnahmebehälter mittels einer volumetrischen Ausgabevorrichtung, die eine Meßkammer und eineiin der Kammer beweglichen Meßkolben aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Meßkolben wiederholt von einer Anfangsposition durch eine Aufnahmebewegung einer vorgewählten volumetrischen Verschiebung zu einer zweiten Position bewegt, um das Volumen der Meßkammer von einem ersten vorgewählten Volumen zu einem zweiten vorgewählten Volumen auszudehnen, dass das halbflüssige Material mit gasförmigen Einschlüssen aus einer Vorratsquelle unter Druck in den Meßzylinder während der Aufnahmebwegung des Meßkolbens eingeführt wird und in dem Meßzylinder gehalten wird, bis der Druck auf das Materi&l und die gasförmigen Einsehlüsee in der Meßkammer einen vorgewählten Druck erreicht, der im wesentlichen über dem atmosphärischen Druck am Ende der Aufnahmebewegung des Kolbens liegt, dass der Fluss des Materials mit gasförmigen Einschlüssen in die Meßkammer am Ende der Aufnahmebewegung des Kolbens unterbrochen wird und das Material und die gasförmigen Einschlüsse in der Kammer unter dem vorgewählten Druck abgeschlossen werden, dass daraufhin die Meßkammer nur mit einem atmosphärisch belüfteten Aufnahmebehälter verbunden wird und der Kolben über eine Ausgabebewegung zurück in die Anfangsposition bewegt wird, wodurch di· volu-

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metrische Ausdehnung des Materials mit den gasförmigen Ein-

wird Schlüssen In der Meßkammer be-wirkt/ wenn der Druck auf das Material auf atmosphärischen Druck abgesenkt wird, dass das Volumen des Materials mit den gasförmigen Einschlüssen, das. bei atmosphärischem Druck in einen Aufnahmebehälter~ausgegeben wird, die vorgewählte volumetrische Verschiebung des Kolbens während der Aufnahmetwegung durch einen Betrag überschreitet, der zu-bzw. hinsichtlich der Zu- und Abnahme der Menge der gasförmigen Einschlüsse in dem zu der Meßkammer zugeführten Material abnimmt, und dass der vorgewählte Druck hinsichtlich zum zweiten vorgewählten Volumen in der Meßkammer so eingestellt wird, dass die in den Ausgabebehälter ausgegebene Menge des Materials infolge der volumetrisehen Expansion des Materials mit den gasförmigen Einschlüssen ungefähr die gasförmigen Einschlüsse in dem Material bei atmosphärischem Druck kompensiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material Quarkkäse ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgewählte Druck größer als. 2 Atmosphären ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsposition des Kolbens so eingestellt wird, dass das gesamte Volumen in der Meßkammer am Ende der Aufnahmebewegung des Kolbens die vorgewählte volumetrische Verschiebung des Meßkolbens während der Aufnahmebewegung durch einen Betrag überschreitet, der größer als O und kleiner als 1mal der vorgewählten volumetrisehen Verschiebung ist.

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— yj —

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgewählte Druck in Beziehung zur Anfangsposition des Kolbens und der vorgewählten volumetrisehen Verschiebung so eingestellt wird, dass Ve zumindest gleich dem Verhältnis -"J-Vj ist, wobei Vd die vorgewählte volumetrische Verschiebung des Kolbens während der Aufnahmebwegung ist und Ve der Betrag ist, durch welchen das Gesamtvolumen der Messkammer durch das Verschiebungsvolumen am Ende der Aufnahmebewegung des Kolbens überschritten wird und η der vorgewählte Druck in Atmosphären ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgewählte Druck in Beziehung zur vorgewählten volumetrischen Verschiebung des Kolbens eingestellt wird und die

Vd Anfangsposition so ist, dass das Verhältnis 7£(_η_ι) sich in dem Bereich von ungefähr 1 bis 0,5 bewegt, worin Vd die vorgewählte volumetrische Verschiebung des Kolbens während der Aufnahmebewegung, η der vorgewählte Druck in Atmosphären und Ve das Gesamtvolumen der Kammer am Ende der Aufnahmebewegung des Meßkolbens ist, das geringer als die volumetrische Verschiebung Vd des Kolbens ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis kleiner als das Verhältnis der offensichtlichen Dichte des Materials mit den gasförmigen Einschlüssen zu der tatsächlichen Dichte des Materials in Abwesenheit der gasförmigen Einschlüsse ist.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgewählte Druck in Beziehung zur vorgewählten volumetrischen Verschiebung des Kolbens und.der Anfangsposition

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des Kolbens so eingestellt wird, dass das Verhältnis ygf_n_i\ sich in einem Bereich von 1 bis 0,5 mal dem durchschnittlichen Verhältnis des Volumens und des atmosphärischen Druckes des nicht gasförmigen Materials in dem halbflüssigen Material mit gasförmigen Einschlüssen ist, das ausgegeben werden soll, wobei Vd die vorgewählte volumetrische Verschiebung des Meßkolbens während der Aufnahmebewegung, Ve das Gesamtvolumen der Meßkammer am Ende der Aufnahmebewegung ist, welche geringer als die vorgewählte volumetrische Verschiebung Vd des Kolbens ist, und η der vorgewählte Druck in Atmosphären ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgewählte volumetrische Verschiebung des Kolbens während der Aufnahmebewegung so eingestellt wird, dass sie im wesentlichen gleich dem Volumen des benötigten Materials ist, um eine Portion von einem gewünschten Gewicht in Abwesenheit der gasförmigen Einschlüsse zu schaffen, und dass der vorgewählte Druck so ist, dass das Gewicht des gesamten ausgegebenen Materials mit den gasförmigen Einschlüssen bei atmosphärischem Druck in einen Behälter während jeder Ausgabe im wesentlichen gleich dem gewünschten Gewicht ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgewählte volumetrische Verschiebung des Kolbens während der Aufnahmebewegung so eingestellt wird, dass sie nicht größer als das Gewicht der Portion geteilt durch die Dichte des Materials ohne gasförmige Einschlüsse ist, und dass der vorgewählte Druck in Beziehung zu dem Volumen in der Meßkammer steht, wenn sich der Kolben in der Anfangsposition befindet, so dass das Gewicht des gesamten Volumens des

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Materials mit den gasförmigen Einschlüssen, das "bei atmosphärischem Druck in einem Aufnahmebehälter während jeder Ausgabe ausgegeben wird, im wesentlichen gleich dem gewünschten Gewicht der Portion ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es dem Verfahrensschritt der Bewegung des Meßkolbens von der zweiten Position in eine Richtung weg von der Anfangsposition beinhaltet, nachdem der Kolben seine Aufnahmebewegung beendet hat und die Zuführung des Materials zur Meßkammer unterbrochen wurde, um den Druck in der Kammer zu vermindern und dem Material zumindest teilweise zu erlauben sich auszudehnen, bevor die Kammer mit dem atmosphärisch belüfteten Aufnahmebehälter verbunden wird.

12. Vorrichtung zur aufeinanderfolgenden Ausgabe im allgemeinen gravimetrisch einheitlicher Portionen eines halbflüssigen Materials mit gasförmigen Einschlüssen verschiedener Menge von einer Vorratsquelle über einen Ausgabeaustritt, der zur Atmosphäre belüftet ist, in aufeinanderfolgende atmosphärisch belüftete Aufnahmebehälter, dadurch gekennzeichnet, dass eine volumetrische Ausgabevorrichtung einen Meßzylinder und einen Meßkolben, der beweglich in dem Meßzylinder ist, aufweist, dass der Kolben einen Antrieb für eine zyklische Bewegung des Kolbens von einer Anfangsposition über eine vorgewählte Aufnahmebewegung und für eine darauffolgende Bewegung des Kolbens zu einer Ausgabebewegung zurück zur Anfangsposition aufweist, dass der Kolben in seiner Anfangsposition ein vorgewähltes Reservevolumen in dem Zylinder bildet, dass eine Pumpe für die Einspeisung des Materials von einer

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Vorratsquelle miter Druck vorgesehen ist, wobei der Druck im wesentlichen über dem atmosphärischen Druck in dem Meßzylinder während der Aufnahmebewegung des Meßkolbens liegt,

mit

dass ein Ventil/einer Schwelle zur Kontrolle des Materialflusses in und aus dem Meßzylinder vorgesehen ist,» dass Vorrichtungen zur Betätigung des Ventils in zeitlicher Beziehung zur Bewegung des Meßkolbens vorgesehen sind, um den Materialfluss zu dem Meßzylinder am Ende der Aufnahmebewegung zu unterbrechen und das Material in dem Zylinder unter einem vorgewählten Druck zu halten und dass darauf der Meßzylinder nur mit der Ausgabeöffnung während der Ausgabebewegung des Kolbens verbunden ist, um das Material aus dem Meßzylinder auszugeben, und dass eine Vorrichtung zur Regelung des vorgewählten Drucks, der durch die Pumpe aufgebracht wird, vorhanden ist, um den vorgewählten Druck im wesentlichen während der darauffolgenden Kreisläufe konstant zu halten.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Regelung des vorgewählten Drucks einen Drosselantriebsmotor für den Antrieb der Pumpe aufweist, bis der Druck, der durch die Pumpe aufgebracht wird, den vorgewählten Druck erreicht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Regelung des vorgewählten Drucks einen Pumpenantriebsmotor einschließt, und dass eine kraftbegrenzende Kupplung zwischen dem Antriebsmotor und der Pumpe zur Begrenzung des Drucks, der durch die Pumpe auf das Material in dem Meßkolben aufgebracht wird, vorgesehen ist.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe einen Speisezylinder aufweist, der einen darin hin- und herbeweglichen Speisekolben aufweist und dass der Speisekolben einen Antrieb aufweist, der während der Aufnahmebewegung des Meßkolbens betätigt wird, um den Speisekolben über eine Speisebewegung entsprechend der Größe des Speisekolbens zu bewegen, um ein Volumen größer als die Verschiebung des Meßkolbens während der vorgewählten Aufnahmebewegung zu verschieben, und dass eine Vorrichtung zur Regelung des vorgewählten Drucks eine Vorrichtung in der Speisekolbenantriebsvonichtung aufweist, um die durch den Speisekolbenantrieb zu dem Speisekolben während der Speisebewegung aufgebrachte Kraft zu begrenzen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Speisekolbenantrieb eine mechanische Vorrichtung aufweist, die/zeitlicher Beziehung zum Meßkolben über einen Hub größer als der Hub des Speisekolbens hin- und herbewegt wird, der benötigt wird, um ein Volumen entsprechend der Verschiebung des Meßkolbens während der vorgewählten Aufnahmebewegung ist, und dass eine dehnbare Vorrichtung zwischen der mechanischen Vorrichtung und dem Speisekolben betrieben wird, um vorgespannt zu werden und den Hub des Speisekolbens zu unterbrechen und dadurch die durch die mechanische Vorrichtung auf den Speisekolben aufgebrachte Kraft zu begrenzen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisekolbenantriebsvorrichtung einen linearen Strömungsmediumsbetätiger aufweist, der mit einem Hub größer

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als der Hub des Speisekolbens hin- und herbewegt wird, der benötigt wird, um ein Volumen entsprechend der Verschiebung des Speisekolbens während der vorgewählten Aufnahmebewegung zu verschieben, dass ein Ventil in zeitlicher Beziehung zum Speisekolben betrieben wird, um die Anwendung des Strömungsmediumsdrucks auf den Strömungsmediumsbetätiger zu regeln, um letzteren zyklisch hin- und herzubewegen, und dass Vorrichtungen zur Begrenzung des Strömungsmediumsdrucks vorgesehen sind, der auf den Strömungsmediumsbetätiger bis zu einem Wert aufgebracht wird, so dass der lineare Betätiger während der Speisebewegung des Speisekolbens gedrosselt wird, wenn der Druck auf das Material in der Meßkammer auf den vorgewählten im allgemeinen einheitlichen Druck ansteigt.

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