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Vorrichtung zum dosierten Einfüllen von halbkonsistenten
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Massen in Hohlräume,insbesondere in solche von Gießformen zur Herstellung
von Schokoladenkörpern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dosierten Einfüllen
von halbkonsistenten Massen in Hohlräume, insbesondere in solche von Gießformen
zur Herstellung von Schokoladenkörpern, bestehend aus wenigstens einem Vorratsraum
für die Füllmasse, an den sich unten wenigstens eine in der lichten Weite kleinere
und in Füllverbindung mit ihm stehende Dosierkammer anschließt, der austragseitig
ein selbsttätig öffnender Verschluß mit einem federbelasteten Schließkörper nachgeordnet
ist, und aus einem Hubkolben für die bzw. jede Dosierkammer zum dosierten Ausdrücken
einer Füllmenge.
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Eine derartige Füllvorrichtung ist in der DE-OS 32 48 367 offenbart.
Diese Vorrichtung ist mit einer Vielzahl langer, rohrförmiger Elemente versehen,
die eine Vorratskammer vertikal durchdringen und deren unten aus der Vorratskammer
herausragender Bereich jeweils als Dosierkammer ausgebildet ist. Die Elemente besitzen
mehrere, seitliche und umfangsmäßig verteilt angeordnete Bohrungen, durch die hindurch
Füllmasse aus der Vorratskammer in die Dosierkammern gelangt. Ferner weisen die
rohrförmigen und kolbenführenden Elemente auf ihrer gesamten
Länge
einen Innendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser der darin gleitenden Plungerkolben
entspricht, und es ist ein zusätzlicher Vorratsbehälter für ein flüssiges Schmiermittel
vorgesehen, das in das Passungsspiel zwischen den Kolben und den Elementen eindringt.
Das Unterende der Dosierkammern ist mit einem sich selbsttätig öffnenden Verschluß
versehen, der einen federbelasteten Schließkörper in Kugelform aufweist und dessen
Gehäuse mit der Austrittsdüse für die jeweils dosierten Füllmengen versehen ist.
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Das Füllen der Dosierkammern erfolgt in der Weise, daß die Plungerkolben
unter Ausbildung eines Vakuums aus den Dosierkammern bis hinter die seitlichen Einsaugbohrungen
in den kolbenführenden Elementen zurückgezogen werden, so daß Füllmasse im wesentlichen
aufgrund der Vakuumwirkung aus dem Vorratsrmidurch die Bohrungen hindurch in die
Dosierkammern gelangt.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die langen, kolbenführenden
Elemente in Verbindung mit einem engen Kolbenspiel zur Sicherstellung eines ausreichenden
Vakuums in den Dosierkammern, um diese ausreichend füllen zu können, erforderlich.
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Das erwähnte Schmiermittel muß für die Gängigkeit der Kolben in den
Elementen sorgen, da sonst Füllmasse, z.B. erwärmte, dickflüssige oder cremeartige
Massen, die beispielsweise in
Schokoladenhohlkörper eingefüllt werden,
die zwischen Kolben und besagtem Element eingedrungen ist, aufgrund von Erhärtungen
und Verkrustungen ein Festsetzen oder eine Schwergängigkeit des oder der Kolben
bewirkt. Das Vorsehen der langen, kolbenführenden Elemente und der Schmiereinrichtung
einschließlich des Schmiermittels stellen ferner einen erheblichen konstruktiven
und fertigungsmäßigen Aufwand mit entsprechend hohen Kosten dar. Außerdem kann Schmiermittel
durch das Kolbenspiel hindurch in die Füllmasse gelangen und zu Geschmacksbeeinträchtigungen
führen. Die mehreren, seitlichen Bohrungen in den Elementen stellen ferner eine
Behinderung des Zuflusses von Füllmasse aus dem Vorratsraum in die Dosierkammern
dar.
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Ein weiterer Nachteil ist durch den kugelförmigen Schließkörper des
Dosierkammerverschlusses gegeben, da schon eine gerinafügige Sitzungenauigkeit der
Schließkugel zumindest einen relativ st--rken Abfall des benötigten Vakuums zum
Füllen der Dosierkammer bewirkt und darüber hinaus ein Abtropfen von Füllmasse voii
der Austragdüse des Verschlußgehäuses eintreten kann.
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Die Auf gabe der Erfindung besteht in der Verbesserung einer Füllvorrichtung
der einleitend angeführten Art, die bei baulicher Vereinfachung ohne Schmiermittel
auskommt, ein sicheres Arbeiten des oder der Hubkolben sicherstellt und ein schnelles
Füllen der oder jeder Dosierkammer gewährleistet.
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Weiterhin soll die Dichtigkeit des Dosierkammerverschlusses
verbessert
sein.
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Die Lösung der Aufgabe geht von der angegebenen Füllvorrichtung aus
und kennzeichnet sich dadurch, daß der Hubkolben nach Verlassen der Dosierkammer
unmittelbar und derart weit in den zugehörigen Vorratsraum hineinragt, daß zwischen
dem Oberrand der Dosierkammer und dem kammerseitigen Kolbenrand ein das freie Einlaufen
der Füllmasse in die Dosierkammer erlaubende Ringspalt ausgebildet ist.
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Gemäß dieser Lösung entfallen die die Vorratskammer vertikal durchdringenden,
langen, kolbenführenden Elemente einschließlich deren seitlicher Bohrungen, so daß
der Hubkolben sich völlig frei in der Vorratskammer bewegt, d.h. er ist umfangsmäßig
>on keiner Wandung oder Führung umgeben und so unmittelbar von der Füllmasse
im Vorratsraum umgeben. Sein Spiel in der Dosierkammer kann relativ grob gewählt
werden, so daß die Gefahr der Schwergängigkeit oder des Festsetzens des Kolbens
in der Dosierkammer vermieden ist. Gleichzeitig ist das Füllen der Dosierkammern
beschleunigt und sichergestellt, da sich der Hubkolben sehr weit in die im Durchmesser
wesentlich größere Vorratskammer hineinbewegt, so daß die Füllmasse, wesentlich
unterstützt durch ihre Schwerkraft und unterstützt durch das Vakuum in der Dosierkammer,
schnell seitlich an und unter ihm vorbei in die völlig offene, d.h. keinerlei ein-
engenden
Einlauf aufweisende Dosierkammer einströmen kann.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung besteht ein Merkmal darin, daß
der Schließkörper des Verschlusses einen kolbenförmigen Dichtungsabschnitt aufweist,
der nach dem Schließen der Verschlußöffnung weiter in einen zylindrischen Dichtungssitz
des Verschlusses eindringt.
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Hierdurch wird eine bessere Dichtigkeit des Verschlusses an der Austragseite
der Dosierkammer erreicht. Der kolbenförmige Dichtungsabschnitt des Schließkörpers
und der ebenso lange Dichtungssitz des Verschlusses ergeben eine in Arbeitsrichtung
des Schließkörpers relativ lange Dichtungsfläche, so daß auch unterschiedliche axiale
Schließstellungen des Schließkörpers ein ssshere Dichtigkeit des Verschlusses gewährleisten.
Dadurch ijft wiederum ein Abtropfen von Restfüllmasse von der Austragdüse des Verschlußgehäuses
sicher vermieden, zumal durch den in den zylindrischen Dichtungssitz eindringenden
Dichtungsabschnitt des Schließkörpers eine verstärkte Rückzugwirkuiiy auf die an
der Austragdüse befindliche Füllmasse ausgeübt wird, wodurch ein ausgeprägter Tropfenrückzug
erzielt wird.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand zweier in den anliegenden Zeichnungen
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen jeweils im Axialschnitt: Figuren 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel
beim Füllen der Dosierkammer bzw. beim Austragen einer dosierten Füllmenge, Figuren
3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel, ebenfalls beim Füllen der Dosierkammer
bzw. beim Austragen einer dosierten Füllmenge.
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Die in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Darstellungen betreffen die hier
interessierenden Teile der Füllvorrichtung, so daß der diese Teile zusammenhaltende
Rahmen oder dergleichen der bessere Ubersichtlichkeit wegen fortgelassen ist.
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Gemä? dei;-iguren 1 und 2 umfaßt die Füllvorrichtung ein gemeinsames
~:äuse 1, das einen oberen Vorratsraum 2, eine sich daran unten anschließende Dosierkammer
3 und ein sich daran austragseitig anschließendes Gehäuse 4 mit einem Verschluß
5 für das Austragende der Dosierkammer 3 umfaßt. Ferner ist ein Hubkolben 6 vorgesehen,
der über eine Kolbenstange 7 von einem pneumatischen oder hydraulischen Antriebszylinder
8 axial angetrieben wird. Die Kolbenstange 7 ragt nach oben aus dem Vorratsraum
2 heraus und ist allein am Antriebszylinder 8 in üblicher Weise gelagert. Der im
Querschnitt kreisrunde Hubkolben 6 bewegt sich aus dem Vorratsraum 2 durch die oben
offene
Dosierkammer 3 in diese hinein (Figur 2), wobei zwischen
dem Hubkolben und Umfangswand der Dosierkammer ein entsprechend großes Passungsspiel
gewählt ist, das ein Festsetzen des Kolbens in der Dosierkammer vermeidet, wozu
auch die in der Regel erwärmte Füllmasse 9 beiträgt.
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Wie Figur 1 deutlich zeigt, befindet sich die obere Endstellung des
Hubkolbens 6 beträchtlich weit über dem Oberrand 10 der nach oben vollkommen offenen
Dosierkammer 3, so daß zwischen diesem Oberrand und dem der Kammer 3 zugekehrten
Kolben rand 11 ein großer Ringspalt 12 ausgebildet ist, der ein leichtes und schnelles
Einlaufen von Füllmasse 9 in die Dosierkammer 3 gestattet.
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Während die lichte Weite der Vorratskammer 2 relativ groß ist, ist
die kleinere lichte Weite der Dosierkammer 3 auf den Außendurchmesser des Hubkolbens
6 abgestellt, wobei das oben offene Ende -der Dosierkammer den Einlauf für die Füllmasse
9 aus dem Vorratsraum 2 in die Dosierkammer bildet. Es ist klar, daß dieser Einlauf
ein leichtes und schnelles Nachfüllen der Dosierkammer 3 mit warmer Füllmasse 9
erlaubt.
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Aus der Dosierkammer 3 gelangt die Füllmasse infolge des Niederganges
des Hubkolbens 6 und Eindringen desselben in die Dosierkammer um einen auf die jeweilige
Dosiermenge abgestimmten
Hub durch den sich selbsttätig öffnenden
Verschluß 5 und durch die Auslaßtülle 13 des Verschlußgehäuses 4 hindurch in einen
Hohlkörper (nicht gezeigt), der vorzugsweise aus Schokolade besteht, oder in eine
Gießform, um einen Schokoladenhohlkörper herzustellen. Im letzteren Fall wird die
gefüllte Gießform, die einen oder mehrere Gießhohlräume aufweisen kann, zur Ausbildung
von Schokoladenhohlkörpern einer Weiterbehandlung unteiworfen, die hier jedoch nicht
Gegenstand der Erfindung ist.
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Andererseits kann die Gießform auch vollständig mit Füllmasse gefüllt
werden, wenn dies gewünscht wird.
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Der Verschluß 5 weist einen stößelartigen Schließkörper 14 auf, der
einen kolbenförmigen Dichtungsabschnitt 15 aufweist, der wiederum in einem zylindrischen
Dichtungssitz 16 des VerschlußgeDs>4 sitzt, wenn der Verschluß geschlossen ist.
Das andeLe r51- des Schließkörpers 14 stützt sich an einer Druckfeder 17 ab, die
andererseits an dem die Austrittstülle 13 tragenden Ende des Verschlußgehäuses 4
anliegt.
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Der kolbenförmige Dichtungsabschnitt 15 weist eine Umfangsnut 18 auf,
in der ein üblicher O-Ring 19 sitzt. Dieser O-Ring verbessert die Abdichtung des
Abschnittes 15 in dem Sitz 16.
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Auch ohne den O-Ring wird eine gute Abdichtung des Verschlusses erzielt,
da sowohl der Abschnitt 15 als auch der Sitz 16 eine relativ große, axiale Länge
aufweisen, die um ein Viel-
faches größer ist als die axiale Dichtungslänge
von Verschlüssen mit kugelförmigen Schließkörpern. Ferner weist der stößelartige
Schließkörper 14 eine Schulter 20 auf, die als Anschlag gegen das Verschlußgehäuse
4 zur Anlage kommt, wenn der Schließkörper seine Schließstellung erreicht hat.
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Figur 2 zeigt das Austragen einer dosierten Menge Füllmasse aus der
Dosierkammer 3. Der Hubkolben 6 hat sich aus dem Vorratsraum 2 in die Dosierkammer
3 abgesenkt, wobei aus dieser Kammer Füllmasse durch die Verschlußöffnung 21 hindurch
gemäß den eingezeichneten Pfeilen zur Auslaßtülle 13 gelangt. Von dort tritt die
Füllmasse dann in einen Hohlraum ein, der, wie bereits'erwähnt, aus einem Formenhohlraum
bestehen kann, aber auch der Hohlraum eines bereits hergestellten Schokoladenhohlkörp
~sein kann. Derartige Schokoladenhohlkörper können Eiform aufweisen oder figürliche
Nachbildungen sein.
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Wenn der Füllvorgang abgeschlossen ist, bewegt sich der Hubkolben
6 wieder, betätigt durch den Antriebszylinder 8, nach oben.
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Gleichzeitig bewegt auch die wendelförmige Druckfeder 17 den Schließkörper
14 nach oben, so daß die Verschlußöffnung 21 verschlossen wird. Unterstützt durch
die Druckfeder 17 und durch die entstehende Vakuumwirkung in der Dosierkammer 3,
wird der Schließkörper 14 weiter in die öffnung 21 bzw. in den Dichtungssitz 16
hineingezogen, so daß auch auf die im Verschluß-
gehäuse 4 befindliche
Füllmasse 9a eine verstärkte Rückzugwirkung ausgeübt wird, die zur Folge hat, daß
auch die in der Tülle 13 befindliche Füllmasse relativ weit in der Tülle zurückgezogen
wird. Dadurch wird ein Abtropfen von Füllmasse aus oder von der Tülle 13 sicher
vermieden. Der Hubkolben 6 hat sich inzwischen in die in Figur 1 gezeigte Endstellung
nach oben bewegt, so daß wieder Füllmasse 9 aus dem Vorratsraum 2 schnell in die
Dosierkammer 3 nachströmen kann.
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Beim Beispiel nach den Figuren 1 und 2 ist das gemeinsame Gehäuse
1 so ausgebildet, daß auch das Verschlußgehäuse 4 darin integriert ist. Jedoch kann
auch so vorgegangen werden, daß das Verschlußgehäuse getrennt vorgesehen wird. Eine
derartige Ausführungsform ist in den Figuren 3 und 4 gezeigt, worin für gleiche
Teile gleiche Bezugszeichen gelten.
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Gemäß diesen Figuren ist für den Verschluß 5 ein gesondertes Verschlußgehäuse
22 vorgesehen, das über eine Zuführleitung 23 an das Unterende der Dosierkammer
3 angeschlossen ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die jeweilige, am Verschlußgehäuse
22 angebrachte Auslaßtülle 13 auf einfache Weise in ihrer Gießstellung verändert
werden kann, ohne daß an der übrigen Vorrichtung verschiedene Einstellvorgänge vorgenommen
werden müssen. Zu diesem Zweck ist die Zuführleitung 23 lageveränderlich gestaltet,
indem sie z.B. aus einem flexiblen
Schlauch besteht.
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Im dargestellten Fall ist die Zuführleitung 23 seitlich an die Dosierkammer
3 angeschlossen. Es kann jedoch auch so vorgegangen werden, daß die Leitung 23 am
Boden 3a der Dosierkammer 3 angeschlossen ist.
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Es kann aus Platzgründen und/oder auch aus Gründen einer besseren
Fünrung der Kolbenstange 7 für den Hubkolben 6 vorteilhaft sein, den Boden 3a der
Dosierkammer 3 als zusätzliches Führungsteil für die Kolbenstange 7 zu verwenden.
In diesem Fall ist der Boden 3a der Dosierkammer 3 mit einer entsprechenden Axialbohrung
24 versehen, in welcher die Kolbenstange 7 axial gleitend und abgedichtet geführt
ist. Im Ausführungsbeispiel nach den wi-guren 3 und 4 ist der Antrieb 8 für den
Hubkolben 6 unterhabder Dosierkammer 3 vorgesehen. Da die Kolbenstange 7 bei dieser
Ausführung relativ lang sein muß, damit der Hubkolben ^ entsprechend weit in den
Vorratsraum 2 eintreten kann, ist ein zusätzliche Führung der Kolben stange im Boden
3a vorteilhaft. Letzteres gilt auch dafür, daß der IIubkolben 6 bei seinem Dosierungshub,
d.h. bei seinem Niedergang, sicher in die Dosierkammer 3 eintreten kann.
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Die Funktion des Ausführungsbeispieles nach den Figuren 3 und 4 ist
die gleiche wie die Funktion des Ausführungsbeispieles
nach den
Figuren 1 und 2.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind so ausgeführt,
daß die vorgeschlagene Füllvorrichtung so ausgebildet ist, daß einem Vorratsraum
eine Dosierkammer 3 mit einem Hubkolben 6 und mit einem Verschluß 5 zugeordnet ist.
Diese Ausführungsform kann für den einen oder anderen Anwendungsfall ausreichen.
Wenn mehrere Hohlräume gleichzeitig zu füllen sind, kann auch so vorgegangen werden,
daß der eben genannte Vorrichtungsaufbau mehrfach nebeneinander vorgesehen wird,
d.h.
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daß mehrere Vorratsräume 2 vorgesehen sind. Es kann alternativ jedoch
auch so vorgegangen werden, daß ein gemeinsamer Vorratsraum 2 vorgesehen ist, an
den sich unten die gewünschte Anzahl von Dosierkammern 3 mit gleichovielen Hubkolben
6 und Versv Bssen 5 anschließt. Es sei noch einmal betont, daß mit der vurgeschlagenen
Vorrichtung nicht nur Hohlräume von Gießformen zur Herstellung von eßbaren Gegenständen
gefüllt werden können, sondern daß es auch möglich ist, bereits hergestellte Hohlkörper,
z.B. aus Schokolade, mit entsprechenden Füllmassen zu versehen. Derartige Füllmassen
können z.B. aus MarzipanmReæn oder aus üblichen Füllmassen verschiedener Geschmacksrichtungen
bestehen. Diese Füllmassen sind im wesentlichen halbkonsistent, d.h. sie befinden
sich in einem zähflüssigen Zustand, der auch durch Erwärmung erreicht werden kann.
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