DE3943436C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren pastenartiger Produkte nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Sie wird insbesondere zum Dosieren von Fleischemulsionen oder Emulsionen anderer Proteine eingesetzt, die in Behältern wie Büchsen oder Dosen abgefüllt werden.

Unter "pastenartigen Produkten" versteht man Produkte, die eine zusammenhaftende Masse bilden können, deren Konsistenz es jedoch erlaubt, daß sie abgepumpt werden können, d. h. daß man diese zusammenhängende Massen auslaufen lassen kann, indem man darauf einen Druck ausübt, entweder mechanischer Art (Einwirkung eines Kolbens) oder pneumatischer Art (durch Aussetzen eines Behälterdruckes).

Beim Füllen von Behältern mit pastenartigen Produkten sieht man sich im allgemeinen mit dem doppelten Erfordernis der Sauberkeit der Füllung und der Genauigkeit der Dosierung konfrontiert.

An erster Stelle ist es notwendig, den Behälter sauber zu füllen, ohne seine Ränder zu verschmutzen, wobei die absolute Sauberkeit der abzuschließenden Bereiche notwendig ist, um perfekte Dichtigkeit zu garantieren, ganz speziell in dem Fall, bei dem das Verschließen durch Heißsiegeln geschieht.

Dieses Erfordernis bringt speziell in dem Fall Schwierig­ keiten mit sich, bei dem das pastenartige Produkt eine faserartige Struktur aufweist, was die Masse des Produktes erhöht, die am Dosierkopf haften kann, wobei die herab­ hängenden Fasern die zu verschließenden Bereiche des Behälters im Augenblick der Zufuhr oder bei seinem Entfernen verschmutzen können.

An zweiter Stelle versucht man die bestmögliche Präzision beim Dosieren zu erreichen, um sicherzustellen, daß der Behälter mit einem minimalen Restvolumen weitestgehend gefüllt wird.

Die bis jetzt benutzten Vorrichtungen zum volumetrischen Dosieren weisen im allgemeinen zum Sicherstellen einer präzisen Dosierung einen Dosierkolben auf, der in einem Zylinder gleitet, welcher einerseits mit einer Druckleitung verbunden ist, die mit einem unter Druck stehenden und das pastenartige Produkt enthaltenden Behältnis in Verbindung steht, und andererseits mit einer Förderleitung verbunden ist, über die die Produktmenge in den Behälter gefördert werden kann.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 00 10 322 B1 bekannt, bei der die Verbindung zwischen einem Dosierkolben und einem Schnittbehälter über einen drehbaren Zapfen erfolgt, der zum einen eine axiale Vertiefung zur Verbindung zwischen dem Dosierkolben und der Druckleitung, zum anderen eine Querbohrung zur Verbindung zwischen dem Dosierkolben und einer Abgabeöffnung für das abzufüllende Produkt aufweist. Bedingt durch die zylinderförmige Ober­ fläche des drehbaren Zapfens und durch den relativ zum Durchmesser des Dosierkolbens kleinen Durchmesser der Querbohrung ist es bei diesem System nicht zu vermeiden, daß an mehreren Stellen Ruhevolumina vorhanden sind, in denen Produkt zurückbleiben kann. Hierdurch besteht die Gefahr, daß die Qualität des abzufüllenden Produktes beeinträchtigt wird, weil die Möglichkeit der Entwicklung von Keimen in diesem Ruhevolumina besteht.

Aus der US-PS 38 92 338 ist ebenfalls eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei der ein axial verschiebbarer Kolben Produkt aus einem Zuführtrichter zum Dosierkolben befördert, der das abzufüllende Produkt ebenfalls wieder durch eine Durchlaßöffnung mit kleinerem Durchmesser ausstößt. Auch bei dieser Vorrichtung treten aufgrund vorhandener und unver­ meidbarer Ruhevolumina dieselben Probleme auf, wie oben beschrieben sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, bei der die Ruhevolumia, in denen abzufüllendes Produkt zurückbleiben könnte, im gesamten Verteilersystem zu beseitigen, wobei gleichzeitig in mechanisch einfacher Weise eine genaue Dosierung des Produktes möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufge­ führten Merkmale gelöst.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Unteranspruch 2.

Indem der Dosierkolben durch alle Öffnungen und Verbindungen des Verteilersystems hindurchstoßen kann, ist zuverlässig sichergestellt, daß keine Ruhevolumina auftreten, in denen abzufüllendes Produkt zurückbleiben kann. Gleichzeitig ist eine genaue Dosierung des Produktes möglich, wobei die Vor­ richtung mechanisch einfach und damit wenig störanfällig konstruiert ist.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung einer detaillierten Ausführungs­ form und der verschiedenen Stufen seiner Wirkungsweise dar­ gestellt, wobei Bezug auf die beiliegende Zeichnung genommen wird, in denen:

die Fig. 1 bis 5 die Dosiervorrichtung der vorliegenden Erfindung in den aufeinanderfolgenden Stufen ihres Betriebes zeigt.

Diese Figuren stellen dieselben Elemente der Vorrichtung in verschiedenen Stellungen dar; es werden immer dieselben Bezugsziffern verwendet, um identische Teile zu bezeichnen.

Die Fig. 1 stellt die Gesamtheit der Bauteile der Dosier­ vorrichtung gemäß der Erfindung in einer Anordnung dar, die sie am Ende des Zyklus einnehmen, d. h. vor dem Füllen der Dosierkammer.

Diese Vorrichtung weist zunächst ein System zum Aufgeben von pastenartigem Produkt auf, mit einem Behältnis 1, das ein Puffervolumen für das pastenartige Produkt 2 bildet, welches von einem Speicherbehälter über eine Druckleitung 3 geliefert wird. Das pastenartige Produkt wird durch Druck in das Pufferbehältnis 1 gedrückt, beispielsweise mit Hilfe einer Pumpe 4, welche in die Druckleitung 3 eingefügt ist (oder, als Variante oder zusätzlich, durch Unter-Druck- Setzen durch das Restvolumen am Scheitelpunkt des Speicher­ behälters).

Das pastenartige Produkt wird mit Hilfe einer Dosierkammer 5 dosiert, in welcher ein Dosierkolben 6 gleitet, welcher, falls notwendig, mit einem Dichtungsabschnitt 7 versehen ist. Die Bewegung des Dosierkolbens wird beispielsweise mit einem Stellglied 8 durchgeführt, mit dem die Stange 9 ver­ bunden ist, so daß ein Lauf des Dosierkolbens zwischen einer Stellung (Fig. 1), in der der Dosierkolben bis auf den Boden der Dosierkammer abgesenkt ist, ohne Ruhevolumen, und einer hochgezogenen Stellung (in Fig. 2 dargestellt), die das Volumen der Menge des zu fördernden pastenartigen Produktes definiert, zuläßt.

Die Dosierkammer 5 hat die Form eines Zylinders ohne Boden mit senkrecht liegender Achse. Es sei bemerkt, daß die senkrechte Anordnung der Dosierkammer allgemein die ist, die am besten der Tendenz des pastenartigen Produktes Rechnung trägt, durch die Schwerkraft zu fließen; diese Anordnung, obwohl sie bevorzugt ist, ist jedoch nicht unabdingbar zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung, obwohl Ausdrücke "hochgezogene Stellung", "Absenken des Kolbens", ... benutzt werden, dürfen diese Ausdrücke nicht so betrachtet werden, daß sie jede andere mögliche Anordnung der verschiedenen Bauteile ausschließen.

Senkrecht zur Dosierkammer 5 ist ein Verteilergehäuse 10 vorgesehen (das daher in der bevorzugten Anordnung waagerecht liegt), in dem in axialer Richtung ein Steuer­ schieber 11 unter der Einwirkung beispielsweise eines Stellgliedes 12, mit dem die Stange 13 verbunden ist, gleitet.

Das Verteilergehäuse 10 ist mit drei seitlich angeordneten Öffnungen versehen.

Die erste dieser Öffnungen, die Öffnung 15 im oberen Bereich, stimmt mit dem Boden der Dosierkammer 5 überein; diese erste Öffnung 15 hat den gleichen Querschnitt wie die Dosierkammer 5, so daß der Dosierkolben 6, wenn er sich in der in Fig. 1 dargestellten Stellung befindet, über den Boden der Dosierkammer 5 hinaus ins Innere der Öffnung 15 eindringt und in Kontakt mit dem Steuerschieber 11 kommt und so das Vorhandensein eines Ruhevolumens an dieser Stelle nicht zuläßt.

Die zweite Öffnung 16 des Verteilerzylinders ist im unteren Bereich ausgebildet, gerade gegenüber der ersten Öffnung 15 und mit denselben Abmessungen wie diese.

Schließlich weist das Verteilergehäuse 10 eine dritte Öffnung 14 auf, die bezüglich der zwei ersten Öffnungen 15 und 16 axial versetzt ist und direkt mit dem Pufferbehältnis 1 zum Aufgeben von pastenartigen Produkten in Verbindung steht. In der Zeichnung ist diese Öffnung 14 im oberen Bereich des Verteilergehäuses 10 dargestellt, jedoch ist diese Anordnung nicht unabdingbar, da die Schwerkraft keine Rolle spielt, was die Aufgabe von pastenartigen Produkten betrifft, da diese unter Druck durch weiter oben genannte geeignete Einrichtungen geliefert werden.

Der Steuerschieber 11 selbst besteht aus drei aufeinander­ folgenden Bereichen.

Der erste dieser Bereiche besteht aus einem langgestreckten, blind endenden Hohlraum, der die Verbindungsleitung 17 bildet, durch die in der in Fig. 1 dargestellten Anordnung die Öffnungen 14 und 15 und somit der Pufferbehälter 1 des Aufgabesystems mit der Dosierkammer 5 in Verbindung gebracht werden können.

Der zweite Bereich 18 des Steuerschiebers, dem vorange­ gangenen benachbart, ist ein Vollbereich, der ein Abdicht­ element bildet.

Schließlich weist der dem Bereich 18 benachbart liegende dritte Bereich eine Öffnung auf, die den Steuerschieber vollkommen durchläuft und die Verbindungsleitung 19 bildet (während die Verbindungsleitung 17 eine Blindleitung ist), wobei sie denselben Querschnitt hat wie die Dosierkammer und die Öffnungen 15 und 16, so daß der Dosierkolben 6 die Gesamtheit dieser Bauteile durchstoßen kann, wenn die Ver­ bindungsleitung 19 (entsprechend der Anordnung der Fig. 3, die weiter unten erklärt werden wird) an die Stelle der Dosierkammer gebracht wird.

Schließlich kann unterhalb dieser Dosiervorrichtung ein Behälter 20, wie etwa eine Dose, eine Büchse oder dgl. genau unterhalb der Öffnung 16 zugeführt werden, und zwar mittels einer Transporteinrichtung 21, mit der dieser Behälter zum Füllen plaziert werden kann und zum Evakuieren nach dem Füllen.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung beschrieben.

In der Ausgangsstellung, dargestellt in Fig. 1, ist der Dosierkolben 6 in die Stellung abgesenkt, in der er mit der oberen Fläche des Steuerschiebers 11 in Kontakt ist, so daß weder auf dem Boden der Dosierkammer 5 noch an der Stelle der Öffnung 15 des Verteilergehäuses 10 ein Ruhevolumen vorhanden ist.

Der Steuerschieber 11 wird in seine äußerste rechte Position gebracht, so daß die Verbindungsleitung 17 den Pufferbehälter 1 mit der Dosierkammer 5 in Verbindung bringt, wobei die untere Öffnung 16 bedeckt bleibt, weil die blinde Verbindungsleitung 17 nicht den Steuerschieber 11 durchdringt.

Man kann daher (Pfeil I aus Fig. 2) das pastenartige Produkt zum Füllen der Dosierkammer 5 pumpen, bis der Kolben seine äußerste obere Stellung (Pfeil II) erreicht; die Menge des zuzuführenden pastenartigen Produktes ist daher durch das Volumen der Dosierkammer 5 (vergrößert um das der Öffnung 15, da die Dicke des Verteilergehäuses 10 niemals Null ist) definiert.

Die Füllung der Dosierkammer 5 kann entweder durch die Wirkung der Pumpe 4 (positiver Druck), oder durch aktiven Anhub des Dosierkolbens 6 durch das Stellglied 8 (negativer Druck) oder durch eine Kombination dieser beiden Wirkungen realisiert werden.

Man kann daher den Behälter 20 zum Füllen unterhalb der immer noch bedeckten Öffnung 16 zuführen (Pfeil III).

Es wird fortgefahren mit dem Abtrennen der Menge, indem der Steuerschieber 11 nach rechts verschoben wird (Pfeil IV aus Fig. 3), so daß sein Vollbereich 18 der Öffnung 15 gegen­ überliegt; somit ist die Verbindungsleitung 17 abgetrennt, man unterbricht den Ausfluß pastenartigen Produkts aus dem Pufferbehältnis 1.

Der Steuerschieber 11 wird daraufhin einer zusätzlichen Verschiebung nach rechts (Pfeil V) ausgesetzt, um zu seiner Extremstellung zu gelangen (die Fig. 3 dargestellte Stellung), in der die Verbindungsleitung 19 sich in einer Linie mit den zwei Öffnungen 15 und 16 befindet, die auf diese Weise miteinander in Verbindung stehen. Man kann daher (Pfeil VI) den Dosierkolben 6 absenken, so daß die Menge pastenartigen Produktes, die anfangs in der Dosierkammer enthalten war, bis in den Behälter 20, der während der vor­ angegangenen Stufe unterhalb der Öffnung 16 abgeordnet worden ist, gefördert wird.

Sehr vorteilhaft wird das Absenken des Zylinders bis in eine Stellung vorgenommen, in der er, nachdem er die Öffnung 15, die Verbindungsleitung 19 und die Öffnung 16 durchstoßen hat, diese Öffnung erreicht oder leicht hindurchtritt, wodurch verhindert wird, daß pastenartigen Produkt in den Ruhevolumina der diversen Bauteile der Vorrichtung verbleibt.

Anschließend wird der Dosierkolben 6 wieder leicht oberhalb seiner anfänglichen Stellung angehoben (Pfeil VII aus Fig. 4), so daß er zwischen dem Steuerschieber 11 und dem Dosier­ kolben 6 einem Bereich 22 läßt, in der die Masse pasten­ artigen Produktes, die nach dem Fördern am Kolben kleben­ geblieben ist, vollständig zurückgezogen und abgetrennt wird.

Man verschiebt dann den Steuerschieber 11 nach links (Pfeil VIII), so daß sein Vollbereich 18 den Öffnungen 15 und 16 gegenüberliegt (die in Fig. 4 dargestellte Stellung).

Nachdem man die klebrige Masse mit ihren möglicherweise vorhandenen Fasern des Produktes, die am Dosierkolben hängen bleiben, somit abgezogen hat, trennt man die Dosierkammer und den gefüllten Behälter 20, so daß man den letzteren (Pfeil IX) evakuieren kann, ohne daß man die Verschmutzung der zu verschließenden Bereiche riskiert.

Der folgende Schritt besteht darin, den Dosierkolben 6 bis auf seine anfängliche Stellung abzusenken (Pfeil XI aus Fig. 5).

Dadurch wird die in der Verbindungsleitung 19 vorhandene klebrige Masse gefördert; wobei die Abmessungen des Steuer­ schiebers 11 so gewählt sind, daß bei Berücksichtigung der Konsistenz des pastenartigen Produktes, diese vorhandene Masse nicht durch die Öffnung 16 ausfließt.

Der Schieber wird dann nach links verschoben (Pfeil XII) , wodurch er in die Anfangsstellung (die der Fig. 1) gelangt; die in der Verbindungsleitung 19 vorhandene Masse des pastenartigen Produktes bleibt in der Verbindungsleitung abgetrennt und wird während der nächsten Phase des Förderns vollständig ausgestoßen, zur selben Zeit wie die in der Dosierkammer 5 enthaltene Menge.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum volumetrischen Dosieren pastenartiger Produkte, insbesondere zum Dosieren von Fleischemulsionen oder Emulsionen anderer Proteine, mit

• - einer Dosierkammer, die an ihrem Boden mit einer kombi­ nierten Füll- oder Förderöffnung versehen ist,
• - einem Dosierkolben,
• - einem Verteilergehäuse, das quer zur Dosierkammer angeord­ net ist, mit einer ersten Öffnung, die mit der kombi­ nierten Füll- und Förderöffnung der Dosierkammer zusammen­ fällt einer zweiten Öffnung, die der ersten Öffnung ge­ genüberliegt, und einer dritten Öffnung, die bezüglich der zwei ersten Öffnungen in axialer Richtung des Verteilerge­ häuses versetzt angeordnet ist, und
• - einem Steuerschieber im Verteilergehäuse, der eine erste Verbindungsleitung zwischen der ersten und der zweiten Öffnung des Verteilergehäuses aufweist und eine zweite Verbindungsleitung zwischen der zweiten und der dritten Öffnung des Verteilergehäuses

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Öffnung (15) des Verteilergehäuses (10), die zweite Öffnung (16) des Verteilergehäuses (10) und die erste Verbindungsleitung (19) des axial verschiebbaren Steuer­ schiebers (11) hinsichtlich des Querschnittes so ausgelegt sind, daß der Dosierkolben (6) durch die erste Verbindungs­ leitung (19) des Steuerschiebers (11) und die zweite Öffnung (16) des Verteilergehäuses (10) hindurchstoßen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkolben (6) vor der Füllstellung des Steuerschiebers (11) eine Stellung einnimmt, in der seine Unterfläche im wesentlichen plan mit der Unterseite der ersten Öffnung (15) des Verteilergehäuses (10) abschließt.