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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spenden eines pulverförmigen Produkts
aus einem Behälter
mit einer nach unten gerichteten Spendedüse, sowie eine Vorrichtung,
die für
dieses Verfahren verwendet werden kann.
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Verfahren
und Vorrichtungen zum Spenden eines pulverförmigen Produkts sind in vielen
Ausführungen
bekannt. Ein Problem, wenn ein pulverförmiges Produkt aus einem Behälter gespendet
wird, wo das Produkt unter Schwerkraftwirkung aus der Spendedüse fließen muss,
liegt in der sogenannten Brücken-
und Tunnel-Bildung infolge einer Zusammenbackung im Produkt. Dies
hindert das pulverförmige Produkt
am Herausfließen.
Lösungen
für dieses
Problem kann man in der JP-A-8313329,
der DE-A 43 29 356, der US-A-4,541,765 und der FR-A-2 479 704 finden.
In sämtlichen
dieser Veröffentlichungen
ist die Rede von einem beutelförmigen
(inneren) Behälter, der
an der Oberseite in einer beweglichen Weise aufgehängt oder
gehaltert ist, wobei die Bewegung an der Oberseite des beutelförmigen (inneren)
Behälters
die Brücken-
und Tunnel-Bildung angeblich verhindern oder beseitigen soll. Sämtliche
dieser Veröffentlichungen
betreffen hauptsächlich
größere Behälter für Massengutanwendungen.
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Die
vorliegende Erfindung trachtet nun danach, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Spenden eines pulverförmigen Produkts bereitzustellen, die
bei der Verhinderung der Brücken-
oder Tunnel-Bildung
sehr wirksam sind und die auch zur Verwendung mit kleineren Behältern geeignet
sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist im Anspruch 1 definiert. Indem ein flexibler Teil des Behälters zumindest
in der Nähe
der Spendeöffnung
verformt wird, wird das Problem an der Wurzel angegriffen, d.h.
eine Verformung wird an der Stelle hervorgerufen, wo die Brücken- oder
Tunnel-Bildung stattfindet, so dass diese Brücke oder dieser Tunnel infolge der
Verformung des benachbarten Teils des Behälters gestört wird. Der Behälter wird
in Bezug zur Spendedüse
bewegt, und eine solche Bewegung kann einfach erzielt werden, zum
Beispiel indem der Behälter
um eine Kippachse gekippt wird, die ungefähr horizontal ist. Wenn die
Bewegung des Behälters
und das Spenden einer abgemessenen Produktmenge aus der Spendedüse jedes
Mal sofort nacheinander ausgeführt
werden, wird die Brückenoder Tunnel-Bildung
ganz vermieden. Für
den Fall, dass der Behälter
mit einer Spendevorrichtung ausgestattet ist, ist es vorteilhaft,
diese Spendevorrichtung durch Stöße funktionieren
zu lassen. Die Wirkungen dieser Stöße wird man auch im Behälter und
in dem darin enthaltenen pulverförmigen
Produkt spüren, was
ebenfalls zur Verhinderung oder Beseitigung einer Tunnel- oder Brücken-Bildung
beiträgt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung,
die zusammen mit dem oben beschriebenen Verfahren verwendet werden
kann, ist im Anspruch 3 definiert.
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Der
Behälter
ist benachbart zur Spendedüse mit
einem flexiblen Balg versehen, welcher Balg vorzugsweise in Aufwärtsrichtung
von der Spendedüse aus
in Richtung eines im Wesentlichen starren Teils des Behälters weiter
wird.
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Indem
man nur denjenigen Teil des Behälters verformbar
macht, der zur Spendedüse
benachbart ist, wird die durch eine Bewegung des Behälters verursachte
Verformung in dem Bereich nahe der Spendedüse konzentriert, so dass die
Bewegung des Behälters
mit optimaler Wirksamkeit für
die Verformung bzw. die Störung
der Brücken-
oder Tunnel-Bildung ausgenutzt wird. Der Behälter kann in einer beweglichen
und vorzugsweise kippenden Weise mittels einer Halterung um eine
horizontale Achse herum gehaltert sein.
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Für den Fall,
dass die Vorrichtung mit einer Spendevorrichtung zum Spenden von
vorbestimmten Portionen des Produkts versehen ist, ist es von Vorzug,
die Spendevorrichtung mit dem Behälter mittels eines Übertragungsmechanismus
zu verbinden, um die Bewegung des Behälters in eine Bewegung der
Spendevorrichtung umzuwandeln.
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Auf
diese Weise kann eine einzige Übertragung,
die auch manuell verwirklicht werden kann, eine doppelte Wirkung
erzielen, nämlich
die aufeinanderfolgende Verformung des Behälters und die Aktivierung der
Spendevorrichtung.
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Es
ist dann von Vorteil, wenn der Übertragungsmechanismus
mit einem Spannmechanismus mit einer Feder, insbesondere einer Zugfeder,
ausgestattet ist, die durch die Bewegung des Behälters gespannt wird und deren
Spannkraft entlastet werden kann, um eine Bewegung des beweglichen
Teils der Spendevorrichtung aus einer Befüllstellung, in welcher die
Spendeausnehmung mit der Spendedüse fluchtet,
bis in die Spendestellung, in welcher der Spendehohlraum entleert
werden kann, auszuführen.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird die Spendevorrichtung von der Feder angetrieben, die durch die
Bewegung der Aufnahme gespannt wird. Speziell dann, wenn die Energie
der Feder plötzlich
freigesetzt wird und deshalb der bewegliche Teil der Spendevorrichtung
aus einer Befüllstellung
in eine Spendestellung bewegt wird, wird der bewegliche Teil die Spendestellung
mit hoher Geschwindigkeit erreichen, und wenn diese Bewegung nicht
absorbiert wird, wird das Anhalten des beweglichen Teils zu einem
Stoß im
Behälter
führen,
was zur Verhinderung bzw. Beseitigung der Brücken-Bildung beiträgt, wie bereits oben angegeben.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind insbesondere
geeignet, um sie zum Spenden kleiner Portionen eines pulverförmigen Produkts
zu verwenden, speziell zum Spenden von Pulver zur Zubereitung von
Getränken,
wie Suppenpulver, Kaffeepulver und dergleichen.
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Die
Erfindung wird unten ausführlicher
mit Hilfe der Zeichnungen erläutert,
die sehr schematisch eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellen.
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Die 1 bis 3 sind
vertikale Querschnitte der Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Spenden eines pulverförmigen Produkts
in drei verschiedenen Positionen, um das Funktionsprinzip zu veranschaulichen.
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Die
Zeichnungen zeigen die Ausführungsform
der Vorrichtung zum Spenden eines pulverförmigen Produkts, in diesem
Fall Trockensuppenpulver, das in Portionen gespendet werden muss,
um eine Tasse mit Suppe zuzubereiten. Selbstverständlich sind
alle Arten von anderen Anwendungen ebenfalls denkbar.
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Die
Vorrichtung ist mit einem Behälter 1 zur Aufnahme
einer Pulvermenge P versehen, die in Portionen gespendet werden
muss. Der Behälter
besteht aus einem oberen starren Teil 2 und, damit verbunden,
einem unteren flexiblen Balg 2, die am unteren Ende mit
einer abwärts
gerichteten starren Spendedüse 4 verbunden
sind. Der flexible Balg 3 erweitert sich von der Spendedüse 4 aus
nach oben zu in einer trichterförmigen
Gestalt in Richtung des starren Teils 2 der Aufnahme. Die
starre Spendedüse 4 ist
an einer ortsfesten Platte 5 befestigt, die mit einem ortsfesten
Träger 6 für die Vorrichtung
verbunden ist, der in einer nicht im Einzelnen dargestellten Weise
an einer Oberfläche
befestigt ist oder von dieser getragen wird. Der starre Teil 2 des
Behälters 1 wird über einen Arm 7 von
einer horizontalen Kippachse 8 des Trägers 6 gestützt, so
dass der starre Teil 2 des Behälters 1 eine Kippbewegung
um die Kippachse 8 herum ausführen
kann. Die Kippachse 8 ist horizontal und vertikal in einem
gewissen Abstand von der Spendedüse 4 angeordnet.
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Die
dargestellte Vorrichtung ist auch mit einer Spendevorrichtung 9 versehen,
die in diesem Fall als Spendeschieber 10 wirkt, die jedoch
auch entsprechend allen Arten von anderen Prinzipien funktionieren
würde,
zum Beispiel mit einem Kammer- oder Rotations-Spendesystem.
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Der
Spendeschieber 10 ist in einer verschiebbaren Weise zwischen
der Platte 5 und einer Platte 11 unter dieser
Platte geführt
und ist mit einer Spendekammer oder Spendeausnehmung 12 versehen,
die sich in Aufwärtsrichtung
fortsetzt und deren Volumen der zu spendenden Pulverportion entspricht.
Der Spendeschieber 11 ist zwischen einer Befüllstellung
(siehe 1), in der die Spendeausnehmung 12 mit
der Spendedüse 4 des
Behälters 1 und
mit einer Durchtrittsöffnung 13 in
der Platte 5 fluchtet, und einer Spendestellung, in der
die Spendeausnehmung 12 mit einer Durchlassöffnung 14 in der
unteren Platte 11 fluchtet, beweglich.
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Die
Spendevorrichtung 9 ist mit einem Übertragungsmechanismus versehen,
der in diesem Fall aus einem Übertragungsmechanismus
zwischen dem Arm 7 des Behälters 1 und dem Spendeschieber 10 besteht.
Dieser Übertragungsmechanismus
umfasst einen Hebel 15, der um eine horizontale Schwenkachse 16 auf
dem Träger 6 schwingen kann.
An einem Ende in der Nähe
von 17 ist der Hebel, der angelenkt und in vertikaler Richtung
einschiebbar ist, mit dem Spendeschieber 10 verbunden,
während
das entgegengesetzte Ende bei 18 mit einer Feder verbunden
ist, in diesem Fall einer Zugfeder 19, die an ihrem anderen
Ende bei 20 mit dem Arm 7 des Behälters 1 verbunden
ist.
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Der Übertragungsmechanismus
zwischen dem Behälter 1 und
dem Spendeschieber 10 und die verschiedenen Komponenten
desselben sind in einer solchen Weise angeordnet und bemessen, dass
die Bewegung des Behälters 1 dazu
dient, die Zugfeder 19 zu spannen, und die anschließende Freisetzung der
Spannkraft dazu, den Spendeschieber 10 in der unten beschriebenen
Weise anzutreiben.
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Das
Prinzip der Ausführungsform
ist wie folgt:
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1 zeigt
die Vorrichtung in der Ruhestellung, in welcher der Behälter 1 aufrecht
ist und sich der Spendeschieber 10 in der Befüllstellung
befindet, was bedeutet, dass die Spendeausnehmung 12 unter
der Spendedüse 4 des
Behälters 1 angeordnet
ist, so dass die Spendeausnehmung 12 mit dem Pulver P aus
dem Behälter 1 befüllt werden
kann.
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Die
Zugfeder 19 ist in diesem Fall bereits leicht gespannt,
während
die Ausrichtung der Feder und somit die Richtung der Spannoder Zugkraft
in der Feder derart ist, dass die Feder 19 ein Drehmoment um
die Schwenkachse 16 auf den Hebel 15 ausübt, was
den Spendeschieber 10 in der Befüllstellung hält. Die
Ausrichtung der Zugfeder 19 wird in dieser Stellung durch
die Lage der beiden Enden 18 und 20 der Feder 19 auf
dem Hebel 15 bzw. dem Arm 7 bestimmt. Die Zugkraft
der Zugfeder 19 übt
außerdem ein
Drehmoment um die Kippachse 8 auf den Arm 7 aus,
das einem Kippen des Behälters
entgegenwirkt. 1 stellt daher eine stabile
Ausgangsstellung der Vorrichtung dar. 2 zeigt,
dass der Behälter
1 um die Achse 8 gekippt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform
kann der Behälter
einfach von Hand gekippt werden, jedoch könnte selbstverständlich auch eine
elektrische oder andere Übertragungsvorrichtung
installiert worden sein, um die Bewegung des Behälters 1 zu erzielen.
Wegen des Kippens des Behälters 1,
während
dem die Spendedüse 4 in
ihrer Lage bleibt, wird der Balg 3 zwischen der Spendedüse 4 und
dem starren Teil 2 des Behälters 1 verformt. Diese
Verformung ist die Folge einer Drehung des starren Teils 2 des
Behälters
in Bezug zur Spendedüse 4,
sowie einer Seitwärts-
und Abwärtsbewegung des
starren Teils 2 des Behälters 1.
Das Verhältnis zwischen
den verschiedenen Bewegungen hängt von
der Lage der Kippachse in Bezug zur Spendedüse 4 ab. Die Verformung
des Balgs 3 stellt sicher, dass das im Balg 3 enthaltene
Pulver P in Bewegung versetzt wird und der Zusammenhalt zwischen
den Pulverpartikeln gestört
wird, so dass die Zusammenbackung beseitigt wird und sich das Pulver
durch die Schwerkraft optimal nach unten bewegen wird, und eine
Brücke
oder ein Tunnel daher beseitigt bzw. verhindert werden. Auf diese
Weise wird die Spendeausnehmung des Spendeschiebers 10 optimal
befüllt.
Das Kippen des Behälters 1 stellt
sicher, dass das untere Ende des Arms 7 in Bezug zum Hebel 15, bzw.
zur Schwenkachse 16 und seinem unterem Ende 18,
bewegt wird. Vor allem wird der Abstand zwischen den Angriffspunkten 18 und
20 der Zugfeder 19 vergrößert, so dass die Zugfeder 19 gespannt wird.
Außerdem
bewegt sich der Angriffspunkt 20 in Richtung einer Linie
durch den Angriffspunkt 18 des Hebels 15 und die
Schwenkachse 16. Solange der Kraftangriffspunkt 20 auf
derselben Seite der Linie bleibt, wird das Drehmoment der Zugfeder 19 auf
den Hebel 15 weiter in derselben Richtung wirken, so dass
der Spendeschieber 10 in seiner Lage bleibt. 2 zeigt
jedoch, dass in einem bestimmten Augenblick nahe dem Ende der Kippbewegung
des Behälters
der Kraftangriffspunkt 20 der Zugfeder 19 die oben
erwähnte
Linie durch den Kraftangriffspunkt 18 und die Schwenkachse 16 quert,
so dass das Drehmoment auf den Hebel 15 seine Richtung ändert. Dies
bewirkt, dass der Hebel 15 in einer solchen Weise belastet
wird, dass er den Spendeschieber 10 aus der Befüllstellung
in die Spendestellung bewegen möchte.
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In 3 ist
der Spendeschieber tatsächlich vom
Hebel 15 in die Spendestellung bewegt worden, in der die
Spendeausnehmung mit der Durchlassöffnung 14 ausgerichtet
worden ist und das Pulver daher aus der Spendeausnehmung 12 nach
unten, zum Beispiel in eine wartende Tasse, fallen kann. Wenn das
Drehmoment auf den Hebel 15 plötzlich die Richtung ändert und
die ganze Zugkraft der Feder 19 auf den Hebel 15 und
den Spendeschieber 10 freigesetzt wird, wird sich der Spendeschieber 10 mit
hoher Geschwindigkeit in die Spendestellung bewegen. Wenn nun ein
feststehender Nocken ohne Dämpfung
verwendet wird, um den Spendeschieber 10 in der Spendestellung
anzuhalten, wird der Spendeschieber mit einem Schlag zum Stillstand
kommen, so dass vor allem das gesamte Pulver aus der Spendeausnehmung 12 fallen
wird, während
der resultierende Stoß außerdem zum
Behälter 1 weitergeleitet wird.
Die wirkt ebenfalls einer Brücken-
und Tunnel-Bildung im Pulver P im Behälter 1 entgegen.
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Wenn
der Behälter 1 aus
dieser Stellung zurückbewegt
wird, wird der Kraftangriffspunkt 20 der Zugfeder 19 die
Linie durch den Kraftangriffspunkt 18 und die Schwenkachse 16 des
Hebels überqueren und
daher bewirken, dass das Drehmoment auf den Hebel 15 seine
Richtung erneut ändert,
was zum Zurückbewegen
des Spendeschiebers 10 mit Hilfe der Zugfeder 19 führt. Die
Vorrichtung kehrt dann in die Ausgangsstellung gemäß 1 zurück.
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Aus
dem Obigen wird ersichtlich, dass die Erfindung ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Spenden von Portionen eines pulverförmigen Produkts
bereitgestellt, die einerseits einfach sind und andererseits eine
zuverlässige
und genaue Abgabe von Portionen erzielen und einer Brücken- und
Tunnel-Bildung des Pulvers im Behälters 1 entgegenwirken.
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Die
Erfindung ist nicht auf das Beispiel einer Ausführungsform beschränkt, wie
in der Zeichnung dargestellt und oben beschrieben, welche Ausführungsform
im Rahmen der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, in verschiedenen Weisen
verändert
werden kann. Unter pulverförmigen
Produkten versteht man auch körnige
Produkte und dergleichen, wo derselbe Effekt auftritt.