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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der
automatischen Vorrichtungen für
die Verarbeitung von pulverförmigen,
granulierten und ähnlichen
Stoffen, insbesondere bezieht sie sich auf Auslaßeinheiten, die dazu dienen,
entsprechende Behälter
und/oder Flaschen zu füllen.
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In
Bezug auf das Zuführen
von Stoffen mit variabler Korngröße, wie
Pulver und/oder Körner,
in entsprechende Behälter
sind den Fachleuten Vorrichtungen bekannt, die in der Lage sind,
mit hoher Genauigkeit die vorgegebene dosierte Menge zu ermitteln
und die an ihren Endbereichen mit geeigneten Auslaßeinheiten
versehen sind.
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Solche
Auslaßeinheiten
bestehen herkömmlicherweise
aus Durchlaßrohren,
an denen der festgelegten Strom der Dosierungen frei vorbeiströmt, getrieben
von geeignet bemessenen Düsen,
die so ausgebildet sind, daß sie
in die Öffnungen
der Behälter
eingesetzt sind oder diesen gegenüberliegend angeordnet sind,
um diese zu füllen.
Im Falle einer Dosierung von festgelegten Mengen an granulierten und/oder
pulverförmigen
Stoffen können
sich aufgrund der besonders kleinen Auslaßbereiche an den Ende Düsen sogenannte „Brücken" in den entsprechenden
Auslaßrohren
bilden, das heißt,
Zusammenballungen der Stoffe, die den Strom der gleichen Stoffe
durch die Düsenenden
fast vollständig
blockieren. Das Phänomen,
das diese Bildung von „Brücken" und/oder von Agglomeraten
in den Auslaßrohren
verursacht, hängt
direkt mit der Natur und dem Volumen der dosierten Stoffe sowie
mit den chemischen und physikalischen Bedingungen im Inneren der
Rohre zusammen.
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Solches
Phänomen
ist dann besonders häufig
und lästig,
wenn die Einlaßbereiche
der Behälter und
dadurch die entsprechenden Auslaßbereiche der Düsen besonders
klein sind.
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Die
Situation wird noch dadurch verschärft, wenn besonders kurze Zeiten
für das
Füllen
der Behälter
gefordert werden.
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Die
Strömungsprobleme
von pulverförmigen und/oder
granulierten Stoffen innerhalb der Rohre verursachen eine beträchtliche
Verzögerung
des Füllschrittes
des Behälters
und verursachen in einigen Fällen
sogar einen Stillstand des Stromes der darin enthaltenen Dosierungen
mit der Folge einer weiteren Blockade der Durchlaßrohre durch
Agglomerate.
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Außer der
Beeinflussung der ordnungsgemäßen Funktion
der Auslaßeinheiten
und der damit verbundenen Verpackungsbänder begrenzt der unterbrochene
Strom der pulverförmigen
und/oder granulierten Stoffe durch die Endbereiche der Auslaßdüsen die
Produktionsrate einer Anlage sehr stark, und es besteht keine Garantie
hinsichtlich einer korrekten Füllung
der Behälter.
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Solche
Probleme treten besonders in der Nahrungsmittel- und in der pharmazeutischen
Industrie auf, wo granulierte und/oder pulverförmige Stoffe ein genaues Dosieren
in die Behälter
erfordern.
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Als
Folge impliziert eine Verkleinerung der Einlaßbereiche der Behälter eine
Verkleinerung der Endbereiche der Auslaßdüsen, mit einer hohen Wahrscheinlichkeit
des Entstehens von "Brücken" und Agglomeraten
in den Durchlaßrohren
und mit einer beträchtlichen
Beschränkung
der Leistung der Auslaßeinheiten
und der Verpackungsbänder,
die mit diesen verbunden sind.
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Die
US-A-4.693.285, die die Grundlage für den Oberbegriff des Patentanspruchs
1 bildet, beschreibt eine automatische Behälter-Füllvorrichtung für das Abfüllen von
festen Nahrungsmitteln in Behälter.
Die Vorrichtung umfaßt
einen Hauptkörper,
der geeignet ist, einen Strom von Stoffen aufzunehmen und der an
seiner Unterseite mit einer Enddüse
verbunden ist, die für
das Zuführen
der besagten Stoffe zu den Behältern
ausgebildet ist, wobei sie weiterhin das Zuführen und das Rühren der
Stoffe mit einschließt
und drehbar durch den besagten Hauptkörper gestützt wird und sich in das Innere
des besagten Hauptkörpers
wenigstens bis zu einem Bereich nah der besagten Enddüse erstreckt,
wobei die besagten Zuführ-
und Rührmittel
geeignet sind, die Bildung von Agglomeraten in den besagten Strom
des pulverförmigen
und/oder granulierten Stoffes zu verhindern, Antriebsmittel, die
die besagten Zuführmittel
in Rotation zu versetzen, und Rührmittel
in Bezug auf den besagten Hauptkörper
derart, daß sie
die Rotation der besagten selben Zuführ- und Rührmittel innerhalb des Raumes
bewirken, der zwischen dem besagten Hauptkörper und der zugeordneten Enddüse liegt.
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Die
JP-A-2001002224 beschreibt eine Artikelzuführung für eine Füllvorrichtung, bei der die
Zuführung
eine Drehscheibe umfaßt,
die entlang dem oberen externen Rand eines Trichters gleitend drehbar
ist, und bei der eine Schraube an einem Ende an der Drehscheibe
gesichert ist. Die Schraube weist die Form einer Spirale auf, die
vom oberen Zufuhreinlaß zum
unteren Auslaß des
Trichters entlang der inneren Kegeloberfläche windet. Die Drehscheibe
und die Schraube werden durch Antriebsmittel entlang des oberen
externen Randes des Trichters derart gedreht, daß keine Artikel im Trichter
verbleiben oder an diesem haften.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, Vorrichtung zum Zuführen von
Stoffen, insbesondere von pulverförmigen, granulierten und ähnlichen
Stoffen in entsprechende Behälter
vorzuschlagen, die geeignet ist, die oben erwähnten Nachteile zu überwinden
und einen optimalen Strom durch die Endebereiche der gleichen Auslaßeinheit
sicherzustellen, ungeachtet des Volumens der Dosierung und der Natur
der Stoffe.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung
vorzuschlagen, die geeignet ist, das Entstehen von „Brücken" und/oder Agglomeraten
durch die gehandhabten pulverförmigen und/oder
granulierten Stoffe zu begrenzen und zu verhindern, um eine korrekte
Füllung
der entsprechenden Behälter
sicherzustellen.
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Außerdem ist
es eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Auslaßeinheit
vorzuschlagen, die hohe Zuverlässigkeit
und Produktivitätsstandards
unter allen Arbeitsbedingungen sicherstellt, ungeachtet der Natur
des dosierten Stoffes und der chemischen und physikalischen Arbeitsbedingungen
in derselben Vorrichtung.
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Die
oben genannten Aufgaben werden entsprechend dem Inhalt der Ansprüche gelöst.
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Die
Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung
von einigen bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsformen
und mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert,
in denen:
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1 schematisch
eine Seitenansicht eines axialen Bereiches der Auslaßeinheit
zeigt, die hier in einer speziellen Ausführungsform vorgeschlagen wird;
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1a schematisch
eine Seitenansicht eines axialen Bereiches der gleichen Auslaßeinheit
gemäß einer
interessanten alternativen Ausführungsform
zeigt
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2 schematisch
eine Seitenansicht einer der möglichen
Verwendungsmöglichkeiten
der Auslaßeinheit
zeigt, die in den 1, 1a argestellt ist.
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Mit
Bezug auf die oben genannten Zeichnungen und in Bezug auf eine bestimmte
Ausführungsform,
die anhand eines Beispiel dargestellt wird, bezeichnet die Bezugsziffer 1 allgemein
die Auslaßeinheit,
die hier für
das Zuführen
pulverförmiger und/oder
granulierter Stoffe vorgeschlagen wird und die durch ein Karussellförderwerk 8 getragen
wird, das sich in Bezug auf die enzugeordnete Achse 8a dreht
(2).
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Bei
dem hier dargestellten Beispiel ist diese Auslaßeinheit 1 mit einem
Hauptkörper 2 versehen, der
durch das Karussellförderwerk 8 gestützt wird und
der an seiner unteren Seite, z.B. mittels Gewinde, mit einer Hülse 21 verbunden
ist, die einen ringförmigen
Raum 21a bildet, der an der Seite, die dem Hauptkörper 2 gegenüber liegt,
offen ist.
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Über einen
zugeordneten ringförmigen
Anschlag 21b stützt
diese Hülse 21 ein
inneres Rohr 23, das an seiner unteren Seite koaxial, z.B.
mittels Gewinde, mit einer Enddüse 3 verbunden
ist, die für
das Füllen
der entsprechenden Behälter 10 ausgebildet ist
und die diesem im wesentlichen gegenüberliegt.
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Die
Enddüse 3,
die mit dem unteren Teil des inneren Rohres 23 verbunden
ist, ist geeignet, relativ zur Hülse 21 gegen
elastische Mittel 3a zu gleiten, so daß sie dem entsprechenden Behälter 10 exakt
gegenüberliegt
oder in diesen eingeführt
ist. Die elastischen Mittel 3a, die z.B. aus einer Feder
bestehen, sind in dem ringförmigen
Raum 21a angeordnet, der durch die Hülse 21 gebildet wird,
mit der sie an der Oberseite im Anschlag sind.
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Das
innere Rohr 23 und die Enddüse 3 werden durch
einen Strom der pulverförmigen
und/oder granulierten Stoffe passiert, die die Behälter 10 füllen sollen.
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In
der Nähe
der zugeordneten Öffnung 2a stützt der
Hauptkörper 2 drehbar
ein Sammelelement, das aus einem rotierenden Trichter 4 besteht, der
teilweise in das innere Rohr 23 eingesetzt ist und der
dafür ausgelegt
ist, durch den oben genannten Strom der pulverförmigen und/oder granulierten
Stoffe passiert zu werden und es diesen zu ermöglichen, dasselbe innere Rohr 23 und
die zugeordnete Enddüse 3 zu
passieren.
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Stromaufwärts vom
Trichter 4 sind Dosiermittel 7 der bekannten Art
angeordnet, die geeignet sind, die Öffnung 4a desselben
mit einer Anzahl an Dosierungen von pulverförmigem und/oder granulierten
Stoffen zu füllen.
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Der
rotierende Trichter 4 unterstützt Fördermittel und Rührelemente 5,
die z.B. aus den drahtförmigen
Elementen 5a bestehen, die sich in das innere Ende des
Rohres 23 bis in die Nähe
des Endes der Düse 3 erstrecken,
und die derart ausgebildet sind, daß sie das Entstehen von Agglomeraten
im oben genannten Strom der Stoffe verhindern (1).
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Der
rotierende Trichter 4 wird durch Antriebsmittel 6 relativ
zum Hauptkörper 2 derart
gedreht, daß er
die drahtförmigen
Elemente 5a innerhalb des räumlichen Bereiches zwischen
dem inneren Rohr 23 und der zugeordneten Enddüse 3 in
starre Drehung versetzt.
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Bei
dem hier dargestellten Beispiel weisen die Antriebsmittel 6 ein
Antriebsrad 4b auf, das außerhalb des rotierenden Trichters 4 angeordnet
ist und das so ausgebildet ist, daß es mit einem Getriebegestänge 9 in
Eingriff bringbar ist, das durch das Karussellförderwerk 8 beaufschlagt
wird, das sich in Bezug auf die Achse 8a dreht. 2 zeigt
ein mögliches
Getriebegestänge 9,
das einen Zahnantrieb 90 aufweist, der drehbar durch einen
Stift 93 gestützt wird,
der integral mit dem Karussellförderwerk 8 angeordnet
ist, und der mit dem Antriebszahnrad 4b und mit einem Zahnrad 91 in
Eingriff steht, das in Bezug auf das Karussellförderwerk (8) stationär ist.
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Der
Hauptkörper 2 weist
insbesondere eine durchgehende seitliche Nut 20 auf, in
die der Zahnantrieb 90 eingesetzt ist, um einen wechselseitigen Eingriff
des letzteren mit dem Antriebszahnrad 4b, das mit dem rotierenden
Trichter 4 verbunden ist, zu ermöglichen.
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Der
Hauptkörper 2 und
der rotierende Trichter 4 sind vorteilhafterweise entsprechend
mit jeweiligen zylinderförmigen
Geometrien koaxial zueinander ausgebildet. Insbesondere ist, um
die Ausströmgeschwindigkeit
der pulverförmigen
und/oder granulierten Stoffe zu erhöhen, der rotierende Trichter 4 entsprechend
einer Kegelschnittgeometrie geformt und konvergiert in Richtung
auf das innere Rohr 23. Im inneren Rohr 23 erstreckt
sich das drahtförmige
Element 5a nah entlang der zugeordneten Wand, um die Entstehung
von „Brücken" und/oder Agglomeraten nah
an den Wänden
zu verhindern, die durch die pulverförmigen und/oder granulierten
Stoffe verursacht werden, die darin fließen.
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Ähnlich erstreckt
sich das drahtförmige
Element 5a in der Enddüse 3 nah
an der zugeordneten Wand, um die Entstehung von Agglomeraten zu
verhindern. Vorteilhafterweise ist ein solches drahtförmiges Element 5a geformt
und erstreckt sich entsprechend einer variablen räumlichen
Konfiguration, die einen Wechsel von spiralförmigen Bereichen (C1), geradlinigen
Bereichen (A1, A2, A3) und gekrümmten
Bereichen (B1, B2) aufweist.
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Der
spiralförmige
Bereich (C1) gewährleistet eine
optimale Stabilität
des drahtförmigen
Elementes 5a während
seiner Drehung und bei Vorliegen von Spannungen, die durch den Strom
der pulvrigen und/oder granulierten Stoffe verursacht werden, und garantiert
eine wirkungsvolle Vorbeugung gegen das Entstehen von „Brücken" und/oder Agglomeraten.
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Das
Material, aus dem das drahtförmige
Element 5a besteht, ist vorzugsweise flexibel, es kann aber
auch ein starres oder ein halb-flexibles Material sein. 1 zeigt
eine Ausführungsform,
die ein einzelnes drahtförmiges
Element 5a verwendet, während 1a eine
alternative Ausführungsform
darstellt, bei der ein Paar drahtförmiger Elemente (5a, 50a)
benutzt wird, wobei beide durch den rotierenden Trichter 4 gestützt werden
und mechanisch miteinander verbunden sind. Der Betrieb der Auslaßeinheit 1, wie
sie hier vorgeschlagen wird und wie er im folgenden beschrieben
wird, ist besonders einfach und offensichtlich.
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Entsprechend
dem oben Gesagtem bewirkt ein Drehen der Achse 8a des Karussellförderwerkes 8 über die
Zwischenschaltung des Getriebegestänges 9 eine Drehung
des rotierenden Trichters 4 relativ zum Hauptkörper 2 und
dadurch auch relativ zum inneren Rohr 23.
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Die
Betätigung
des rotierenden Trichters 4 versetzt das drahtförmige Element 5a oder
die mehreren drahtförmigen
Elemente 5a in Umdrehung, die eine doppelte Wirkung haben:
sie reiben an den inneren Wänden
des inneren Rohres 23 und der Enddüse 3, um ein Entstehen
von Agglomeraten der pulverförmigen
und/oder granulierten Stoffe an denselben zu verhindern; sie brechen
alle möglichen
Agglomeraten, die sich in dem Strom der pulverförmigen und/oder granulierten
Stoffe bilden können,
die, freigegeben durch das Dosierelement 7, den rotierenden
Trichter 4 und das inneren Rohr 23 kreuzen und in
die Enddüse 3 fließen.
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Der
dosierte Strom der pulverförmigen und/oder
granulierten Stoffe tritt aus dem inneren Rohr 23 durch
die Enddüse 3 aus,
die jedesmal an den Öffnungen
der zu füllenden
Behälter 10 plaziert oder
in diese eingeführt
wird.
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Um
die Kopplung der Enddüse 3 mit
den zugeordneten Behältern 10 zu
erleichtern, gleitet dieselbe integral mit dem inneren Rohr 23 und
im Gegensatz zu den elastischen Mitteln 3a axial relativ
zur Hülse 21 und
starr am unteren Teil des Hauptkörpers 2 befestigt.
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Die
vorgeschlagene Vorrichtung zum Zuführen von Stoffen, insbesondere
von pulverförmigen, granulierten
und ähnlichen
Stoffen, stellt dadurch einen optimalen Strom der dosierten Stoffe
durch die Enddüse
sicher, ungeachtet des Volumens der Dosierung und der Natur der
gleichen Stoffe und ermöglicht
so eine korrekte Füllung
der Behälter.
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Die
Möglichkeit
des schnellen Anbaus des Hauptkörpers
an die Vorrichtung, die aus der Hülse, dem inneren Rohr, den
elastischen Mitteln und der Enddüse
besteht, erlaubt eine periodische Reinigung und Wartung der Auslaßeinheit
gemäß der Erfindung in
kurzzeitigen Abständen.
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Das
Vorhandensein des rotierenden drahtförmige Elementes im inneren
Rohr, aber vor allem in der Nähe
der Enddüse,
gewährleistet
eine Begrenzung und ein Verhindern Entstehung von „Brücken" und/oder Agglomeraten
während
des Zuführens
der dosierten Stoffe der, um so eine korrekte Füllung der zugeordneten Behälter und
damit die Förderung
der Stoffe durch die Enddüse
sicherzustellen. Das Vorhandensein einer Anzahl drahtförmiger Elemente, die
miteinander, z.B. in einem Verbindungsbereich 17, verbunden
sind, erlaubt eine bessere Stabilisierung der Vorrichtung, resultierend
aus der Rotation, und wirkungsvollere und langer anhaltende Abschabe-
und Aufbrechaktionen.
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Die
rotierenden Fördermittel
und Rührelemente
gewährleisten
eine reibende Aktion auf die inneren Wände des inneren Rohres und
der Enddüse, um
die Entstehung von Agglomeraten der pulverförmigen und/oder granulierten
Stoffe an diesen zu verhindern.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
die die hier vorgeschlagene Auslaßeinheit vorteilhaft in einer
einfachen Geometrie verwirklicht werden, die eine Haupteinheit zur
Verfügung
stellt, die geeignet ist, den rotierenden Trichter drehbar zu haltern
und die Enddüse
direkt zu tragen, ohne die Zwischenschaltung der Hülse und
des inneren Rohres.
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In
diesem Fall passieren die pulverförmigen und/oder granulierten
Stoffe, die aus dem Dosierelement herauskommen, direkt den rotierenden
Trichter und den zentralen Körper
und treten aus der Enddüse
aus, welche dem Behälter.
gegenüberliegt.
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Die
Fördermittel
und Rührelemente,
die aus einer Anzahl drahtförmiger
Elemente 5a in einer variablen räumlichen Konfiguration bestehen
können und
die durch den rotierenden Trichter gestützt werden, können unabhängig voneinander
sein oder während
der Drehung im Verbindungsbereich 17 mechanisch verbunden
sein.
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Im
Fall mechanisch verbundener drahtförmiger Elemente wird eine höhere Stabilisierung
der Vorrichtung während
der Drehung und eine besonders wirkungsvolle Abschabe- und Aufbrechaktion
sichergestellt (1a).
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Statt
des Getriebegestänges,
das durch das rotierende Karussellförderwerk beaufschlagt wird, können die
Antriebsmittel alle mögliche
Antriebselemente aufweisen, die geeignet sind, mit dem am rotierenden
Trichter befestigten Getriebe in Eingriff zu gelangen und den letzteren
in Drehung zu versetzen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform können die
Fördermittel
und Rührelemente,
die aus einen oder mehreren drahtförmigen Elementen bestehen,
durch den Hauptkörper
drehbar gestützt
werden und durch die Antriebsmittel direkt in Rotation versetzt
werden, ohne die Zwischenschaltung des rotierenden Trichters.
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In
diesem Fall geben die Dosiermittel die pulverförmigen und/oder granulierten
Stoffe direkt an den zentralen Körper
ab, der geeignet als Trichter geformt ist und innerhalb dessen sich
die Fördermittel und
Rührelemente
drehen.