EP0150292B1

EP0150292B1 - Vorrichtung zum dosierten Abfüllen von hochviskosem Material

Info

Publication number: EP0150292B1
Application number: EP84113761A
Authority: EP
Inventors: Ernst Schwerdtel; Hans-Jörg Lang
Original assignee: Ludwig Schwerdtel GmbH
Current assignee: Ludwig Schwerdtel GmbH
Priority date: 1984-01-24
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1987-08-05
Also published as: JPS60158008A; ES282896U; EP0150292A2; DK155364B; ATE28736T1; DK564184A; DK155364C; ES282896Y; DK564184D0; DE3465175D1; DE3402242A1; EP0150292A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, die aus der Praxis bekannt ist.
Bisher werden hochviskose Materialien, wie insbesondere pastöse fadenziehende Dichtungsmassen, meist in Kartuschen abgefüllt. Das dosierte Abfüllen in Kartuschen ist technisch ausgereift, weist aber den Nachteil auf, dass die Kartuschen, bei denen es sich ja um Wegwerf-Verpackungen handelt, verhältnismässig teuer sind. Wesentlich für das Abfüllen insbesondere von unter Einfluss von Luftfeuchtigkeit aushärtenden bzw. ausvulkanisierenden Dichtungsmassen ist, dass in der Verpackung keine Feuchtigkeit vorhanden sein darf und dass auch keinerlei Kontakt mit der Luftfeuchtigkeit eintreten darf. Insbesondere solche dauerelastischen Dichtungsmassen enthalten bereits den Härter und werden unter Einfluss der Luftfeuchtigkeit fest.
Das Abfüllen solcher hochviskosen Materialien in Schlauchbeutel aus Kunststoff erfolgte bisher entweder manuell, was sehr aufwendig war, oder es wurden Maschinen aus der Fleischerei-Industrie eingesetzt, bei denen der fertige gefüllte Schlauchbeutel mittels eines Clips aus Aluminiumdrahtverschlossen wurde, wodurch aber kein völlig dichter Verschluss erreicht wurde. Dem Abpacken von unter Einfluss von Feuchtigkeitfest werdenden Materialien in Schlauchbeutel stand bisher entgegen, dass Kunststoffolien mit einer Aluminiumschicht als Dampfsperre verwendet werden müssten, um überhaupt eine ausreichende Lagerfähigkeit der abgepackten Dichtungsmassen zu erreichen. Andererseits wurde bisher aber ein einwandfreies Abfüllen und blasenfreies Verschliessen von Schlauchbeuteln durch eine luftdichte Querschweissnaht ohne Sichtkontrolle für nicht realisierbar gehalten.
Aus der US-PS 4023327 ist eine Vorrichtung zum dosierten Abfüllen von rieselfähigem Material, wie Getreide, Mehl u.dgl. in Schlauchbeutel bekannt. Sie weist eine Abfülleinrichtung auf, die mit einem Füllrohr versehen ist, um das ein Folienschlauch zugeführt wird. Die Abfülleinrichtung weist eine das Füllrohr umgebende Folienschlauchbildeeinrichtung und eine Transporteinrichtung für den gebildeten Folienschlauch und eine Verschliesseinrichtung für die gefüllten Schlauchbeutel auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemässen Art zu schaffen, mittels derer ein dosiertes Abfüllen solcher hochviskosen Materialien in Schlauchbeutel möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wird das Material dosiert durch ein Füllrohr zugeführt, das von einer Folienschlauchbildeeinrichtung umgeben ist, in derfortlaufend ein Folienschlauch gebildetwird. Der Folienschlauch wird entsprechend der dosiert zugeführten Materialmenge transportiert, wobei über die Geber sichergestellt ist, dass der Transportweg des Folienschlauches immergenau der dosiert zugeführten und abgefüllten Materialmenge entspricht. Damit ist gleichzeitig sichergestellt, dass in der unteren Quer-Schweisseinrichtung der Folienschlauch unmittelbar oberhalb des Spiegels der Füllung verschweisst wird, so dass einerseits praktisch keine Blasen im fertigen Schlauchbeutel enthalten sind, und dass andererseits aber auch kein Material in die Quer- Schweissnaht gelangt, wodurch deren Festigkeit verringert würde oder wodurch sogar eine direkte Verbindung zur Aussenluft hergestellt werden könnte. Eine optische Kontrolle des Abfüll- und Verschliessvorganges ist nicht mehr notwendig. Das Füllen des an seinem unteren Ende ja jeweils durch eine Quer-Schweissnaht verschlossenen Folienschlauches beginnt an seinem Boden. Der Materialstrang wird nachlauffrei abgetrennt.
Durch die weitere Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird sichergestellt, dass in konstruktiv sehr einfacher Weise die tatsächlich von der Dosiereinrichtung geförderte Materialmenge exakt erfasst wird, so dass bezüglich der geförderten Materialmenge ein Istwert vorliegt, der als Sollwert für den Transport des Folienschlauches eingesetzt wird.
Durch die Massnahmen nach Anspruch 3 wird erreicht, dass in sehr einfacher Weise ein nachlauffreies Durchtrennen des aus dem Füllrohr austretenden Materialstranges erreicht wird, ohne dass hierbei die Dosierung in irgendeiner Weise beeinflusst oder beeinträchtigt wird.
Die erfindungsgemässen Massnahmen ermöglichen den Einsatz der bereits vorhandenen Mittel zur Zuführung eines Inertgases in den Bereich, wo das Material aus dem Füllrohr austritt, so dass im Folienschlauch immer eine trockene Inertgasatmosphäre ist.
Der Anspruch 5 gibt eine besonders einfache und wirksame Transporteinrichtung für einen schlupffreien definierten Transport des Folienschlauches wieder.
Um auch bei Einsatz von noch fliessfähigen Materialien eine ganz exakte Dosierung zu ermöglichen, ist die Ausgestaltung nach Anspruch 6 vorgesehen, gemäss der der Schneid-Draht und die zugeordnete Aussenseite des Ventils praktisch bündig sind.
Die Ausgestaltung der Quer-Schweisseinrichtung nach Anspruch 7 stellt sicher, dass der Folienschlauch zuerst unmittelbar benachbart zum Spiegel der Füllung geschlossen und erst dann verschweisst wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine Vertikal-Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 die Dosiereinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1 in teilweise aufgeschnittener Darstellung,
Fig. 3 die Abfülleinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1 in im wesentlichen aufgeschnittener Darstellung,
Fig. 4 eine Teil-Ansicht entsprechend dem Sichtpfeil IV in Fig. 1,
Fig. 5 die Quer-Schweisseinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Ansicht entsprechend dem Sichtpfeil V in Fig. 1 in einer geöffneten Stellung, und
Fig. 6 die Quer-Schweisseinrichtung nach Fig. 5 in geschlossener Stellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist ein Maschinengestell 1 auf, das einen turmartigen Aufbau 2 aufweist, der eine Dosiereinrichtung 3 trägt, die im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist. Die Dosiereinrichtung 3 weist einen Dosierzylinder 4 auf, in dem ein Dosierkolben 5 schwimmend gelagert ist. In den unteren Bereich des Dosierzylinders 4 mündet eine Zuführleitung 6 ein, durch die zu dosierendes Material mittels einer nichtdargestellten Pumpe zugeführt wird. Am Boden des Dosierzylinders ist ein Dreh-Küken 7 angeordnet, das um seine mit der Mittel-Längs-Achse 8 des Dosierzylinders 4 zusammenfallende Achse jeweils um 180° drehbar ist. Hierdurch kann sein Durchlasskanal 9 entweder die Zuführleitung 6 mit dem Innenraum des Dosierzylinders 4 oder letzteren mit einer Abführleitung 10 verbinden, die fluchtend mitderZuführleitung6angeordnetist. DieZuführleitung 6 und die Abführleitung 10 sind unmittelbar am Gehäuse 11 des Dreh-Kükens 7 angebracht.
Oberhalb des Dosierzylinders 4 istfluchtend mit dessen Achse 8 der Zylinder 12 eines hydraulischen Kolben-Zylinder-Antriebs 13 angeordnet. Dessen Kolbenstange 14 ist noch mit einer längenverstellbaren Förderstange 15 versehen, die gegen die Oberseite des Dosierkolbens 5 anliegt, mit diesem aber nicht verbunden ist. Der Kolben 16 des Antriebs 13 ist noch mit einem nach oben aus dem Zylinder 12 herausgeführten Übertragungsgestänge 17 gekoppelt, das mit einem Geber 20 verbunden ist. Dieser Geber 20 gibt aufgrund der geschilderten Kopplung ein Signal ab, das die exakte Stellung des Kolbens 16 mit Kolbenstange 14 und damit des Dosierkolbens 5 - wenn dieser an der Förderstange 15 anliegt - repräsentiert.
Am Maschinengestell 1 ist weiterhin eine Abfülleinrichtung 21 angeordnet, deren Mittel-Längs-Achse 22 gleichermassen wie die Achse 8 vertikal verläuft. Diese Abfülleinrichtung 21 weist konzentrisch zur Achse 22 ein Füllrohr 23 auf, das über einen Zuführstutzen 24 mit der Abführleitung 10 der Dosiereinrichtung 3 verbunden ist, so dass exakt die von der Dosiereinrichtung 3 dosiert abgegebene Menge an Material in das Füllrohr 23 gelangt.
Das Füllrohr 23 weist an seinem unteren Ende eine Düse 25 auf, die mittels eines Ventils 26 verschliessbar ist, dessen Stössel 27 mit einer Stange 28 verbunden ist, die wiederum mit der Kolbenstange 29 eines als pneumatischer'Kolben-Zylinder-Antrieb ausgebildeten Stellantriebs 30 für das Ventil 26 verbunden ist. Die Stange 28 ist achsparallel zu sich selber verschiebbar abgedichtet in einem Gehäuse 31 gelagert, in das auch der Zuführstutzen 24 einmündet und aus dem das langgestreckte Füllrohr 23 ausmündet. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die gesamte Anordnung konzentrisch zur Achse 22 angeordnet. Das zu fördernde Material wird durch den Ringraum 32 zwischen Stössel 27 und Füllrohr 23 gefördert. Das Ventil 26 wird geöffnet, indem die Kolbenstange 29 und damit die Stange 28 und der Stössel 27 nach oben gefördert werden, so dass also das Ventil 26 in die Düse 25 hineingezogen wird.
Konzentrisch um das Füllrohr 23 ist ein um die Achse 22 drehbares Drehrohr 33 angeordnet. Dieses Drehrohr ist an seinem oberen Ende in einem Lagergehäuse 34 drehbar gelagert, das in einem Halteständer 35 des Maschinengestells 1 abgestützt ist. Das Drehrohr 33 wird in seinem oberen Bereich unmittelbar unterhalb des Lagergehäuses 34 mittels eines Keilriementriebes 36 von einem elektrischen Antriebsmotor 37 angetrieben, der als Kupplungs-Brems-Motor ausgebildet ist. Dieser Antriebsmotor 37 ist ebenfalls auf dem Halteständer 35 angeordnet.
Am unteren Ende des Drehrohrs 33 ist ein sich diametral über dessen Stirnseite erstreckender Schneid-Draht 38 angeordnet, der ebenfalls unmittelbar unterhalb, also vor dem Ventil 26 angeordnet ist und der am Ende eines Füllvorgangs den aus pastösem Material bestehenden Strang bei entsprechendem Drehantrieb des Drehrohres 33 durchschneidet. Durch das Drehrohr 33 mit dem Schneid-Draht 38 wird also eine Material-Trenneinrichtung geschaffen.
Wiederum konzentrisch um das Drehrohr 33 ist ein Formatrohr 39 angeordnet, das mittels eines oberen Halteflansches 40 am Maschinengestell 1 festgelegt ist. Ein Ringspalt zwischen Formatrohr 39 und Drehrohr33dientals Kanal 41 fürein Inertgas, das dem Kanal 41 über einen Anschluss 42 zuführbar ist. Dieser Anschluss 42 ist am oberen Ende des Kanals 41, und zwar im Halteflansch 40 ausgebildet. Der Kanal 41 ist unmittelbar darüber mittels eines Dichtflansches 43 nach oben abgedichtet.
Kurz unterhalb des Halteflansches 40 des Formatrohrs 39 ist eine das Formatrohr 39 umgebende Formatschulter 44 angeordnet, mittels derer in allgemein bekannter Weise eine Folienbahn zu einem das Formatrohr 39 umgebenden Folienschlauch 45 geformt wird. Dieser Folienschlauch 45 wird mittels einer in der Zeichnung nur angedeuteten, allgemein üblichen Schweisseinrichtung 44a längsverschweisst.
Der Folienschlauch wird mittels einer Transporteinrichtung 46 nach unten transportiert, die zwei endlose diametral zueinander am Formatrohr 39 anliegende Transportbänder 47 aufweist, die über Rollen 48, 49 umgelenkt sind, von denen die unteren Rollen 49 jeweils über eine Welle 50 von einem nicht dargestellten Antriebsmotor antreibbar sind. Der Antrieb erfolgt also in Transportrichtung 51.
Zur Transporteinrichtung 46 gehört noch ein Geber 52, der den Transport des Folienschlauches 45 in Transportrichtung 51 erfasst. Dieser Geber 52 ist mit der Welle 50 drehantreibbar gekoppelt, so dass der Vorschub der Transporteinrichtung 46 gleichzeitig ein MassfürdenTransportdes Folienschlauches 45 abgibt.
Das Formatrohr 39 endet etwas oberhalb des Ventils 26 bzw. der Trenneinrichtung.
Unterhalb des Ventils 26 ist eine Schweisseinrichtung 59 am Maschinengestell 1 angebracht, die ebenfalls in der Flucht der Achse 22 angeordnet ist. Diese Schweisseinrichtung 59 weist zwei gegeneinander bewegbare Schweissbacken 60, 61 auf, mittels derer der Folienschlauch unmittelbar oberhalb der Füllung 62 querverschweisst und durchgetrennt wird, so dass gefüllte Schlauchbeutel 63 gebildet werden.
Jede Schweissbacke ist mit einem Zangenteil 64 versehen, das in Verschieberichtung 65 der jeweiligen Schweissbacke verschiebbar auf dieser gelagert ist. Es ist entgegen der Schliessrichtung der jeweiligen Schweissbacke gegen eine Druckfeder 66 geführt, so dass beim Schliessen der Schweissbacken 60, 61 zuerst die beiden Zangenteile 64, die dann gemeinsam als Zange wirken, den Folienschlauch 45 unmittelbar oberhalb des Spiegels 67 der Füllung 62 zusammendrücken, so dass er-wie aus Fig. 6 hervorgeht-ohne Leerräume die Füllung 62 umschliesst. Unmittelbar oberhalb dieser Zangenteile 64 wird dann der Folienschlauch 45 verschweisst. In der Endphase der Zusammenführung der Schweissbacken 60,61 werden die Zangenteile 64 relativ zur jeweiligen Schweissbacke 60 bzw. 61 verschoben. In der einen Schweissbacke 60 ist ein Trennmesser 68 verschiebbar gelagert, das am Ende des Schweissvorganges aber vor dem Öffnen der Schweissbacken 60, 61 die Quer-Schweissnaht 69 mittig durchtrennt, so dass zum einen ein gefüllter Schlauchbeutel 63 nach unten fällt, der unten mit einer Quer-Schweissnaht 69' und oben mit einer Quer- Schweissnaht 69" verschlossen ist. Der obere Teil der mittig durchtrennten Quer-Schweissnaht 69 bildet bereits wiederum die untere Quer- Schweissnaht 69" des nächsten zu füllenden und zu verschliessenden Schlauchbeutels. Das Trennmesser 68 wird mittels eines pneumatischen Kolben-Zylinder-Antriebes 70 betätigt.
Die Schweissbacken 60, 61 sind auf am Maschinengestelt 1 angebrachten Führungsstangen 71 geführt Ihr Antrieb erfolgt über im Maschinengestell befindliche, in der Zeichnung nicht sichtbare Kolben-Zylinder-Antriebe.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise beschrieben: Die Folienbahn, aus der der Folienschlauch 45 geformt wird, besteht aus einem thermoplastischen, also schweissfähigen Kunststoff, oder aus einer mit thermoplastischem, also schweissfähigem Kunststoff beschichteten Aluminiumfolie. Abgefüllt werden beispielsweise Dichtungsmassen, also hochviskose Materialien, die ihren Härter bereits enthalten und unter dem Einfluss der Luft- feuchtigkei_taushärten. Derartige, hier beispielhaft erwähnte Dichtungsmassen sind als sogenannte dauerelastische Dichtungsmassen in der Praxis weit verbreitet.
Nach dem Füllen des Dosierzylinders 4 über die Zuführleitung 6 bei der in Fig. 2 dargestellten Stellung des Dreh-Kükens 7 wird letzteres um 180° verstellt. Dann wird der Antrieb 13 über ein nicht dargestelltes Magnetventil mit Druckmedium beaufschlagt, wodurch jetzt dosiert das zu fördernde Material durch die Abführleitung 10, den Zuführstutzen 24 und den Ringraum 32 zwischen Füllrohr 23 und Stössel 27 durch die Düse 25 bei geöffnetem Ventil 26 gepresst wird. Die vom Dosierkolben 5 dosiert ausgepresste Menge wird exakt erfasst durch den Geber 20, der den Weg des Dosierkolbens 5 und damit die geförderte Menge an Material exakt erfasst. Diese exakt erfasste Materialmenge ist identisch der Füllung 62, da das Gesamtsystemja mit Material gefüllt ist, und da derartige Materialien inkompressibel sind. Der Transport des Folienschlauches 45 wird über den Geber 52 erfasst. Die vom Geber 52 abgegebenen Signale, die ein Mass für den Transportweg des Folienschlauches 45 sind, werden zur Ansteuerung des Antriebes für die Transporteinrichtung herangezogen. Die Signale des Gebers 20, die den Istwert der dosierten Förderung des Materials repräsentieren, geben gleichzeitig den Sollwert für den Transport des Folienschlauches 45 vor, dessen Istwert wiederum durch den Geber 52 erfasst wird. Da zwischen dem Schneid-Draht 38, also dem unteren Ende der Abfülleinrichtung 21 und den Schweissbacken 60, 61 notwendigerweise ein gewisser Abstand ist, erfolgt der Transport des Folienschlauches zeitlich versetzt gegenüber dem vom Dosierkolben 5 veranlassten Abfüllvorgang. Wenn die als Sollwert vorgegebene und vom Geber 20 erfasste Materialmenge mittels des Dosierkolbens 5 ausgestossen ist, wird der Antrieb 13 der Dosiereinrichtung 3 gestoppt und gleichzeitig das Dreh-Küken 7 wieder in die in Fig. 2 dargestellte Füllstellung gedreht. Gleichzeitig wird das Ventil 26 durch entsprechende Betätigung des Stellantriebes 30 geschlossen und das Drehrohr 33 durch den Antriebsmotor 37 in Drehbewegung versetzt, so dass der Schneid-Draht 38 den Materialstrang nachtropffrei an der Aussenseite des Ventils 26 durchtrennt.
Die Transporteinrichtung 46 läuft noch so lange weiter, bis der Transportweg des Folienschlauches 45 exakt der von der Dosiereinrichtung 3 zugeförderten Materialmenge entspricht, so dass mit diesem zeitlichen Versatz von Materialförderung einerseits und Folienschlauchtransport andererseits der spiegel 67 der Füllung 62 exakt in dem Bereich ist, in dem die Zangenteile 64 den Folienschlauch 45 abklemmen, so dass eine blasenfreie Füllung des anschliessend in der bereits geschilderten Weise hergestellten Schlauchbeutels 63 gewährleistet ist. Durch die ständige Zuführung von Stickstoff als Inertgas wird zum einen sichergestellt, dass während des Füllvorganges keine Luft mit den abzufüllenden Materialien in Berührung kommt und dass auch in eventuell vorhandenen kleinen Blasen im Schlauchbeutel keine Luft, sondern ein neutrales trockenes Gas sich befindet. Durch die geschilderte Folgesteuerung von Dosierung und Folienschlauchtransport kann sichergestellt werden, dass einerseits praktisch blasenfrei gefüllt wird und dass andererseits kein Material in die Quer-Schweissnaht 69 gelangt.

Claims

1. Vorrichtung zum dosierten Abfüllen von hochviskosem Material, insbesondere von fadenziehendem Material, wie pastöser dauerelastischer Dichtungsmasse, in Schlauchbeutel (63), mit einer Dosiereinrichtung (3) und einer mit dieser verbundenen, ein in einen zu füllenden Folienschlauch (45) ragendes Füllrohr (23) aufweisenden Abfülleinrichtung (21 ) für das Material, wobei die Abfülleinrichtung (21) eine das Füllrohr (23) umgebende Folienschlauchbildeeinrichtung aufweist, mit einer Transporteinrichtung (46) für den gebildeten Folienschlauch (45) und mit einer Verschliesseinrichtung für die gefüllten Schlauchbeutel (63), dadurch gekennzeichnet, dass ein die dosierte Menge an Material erfassender Geber (20) und ein den Transportweg des Folienschlauches (45) erfassender geber (52) vorgesehen sind, dass der Folienschlauch (45) entsprechend der dosierten Menge an Material transportiert wird, wobei über die Geber (20, 52) der Transport des Folienschlauches (45) derart gesteuert wird, dass er der Menge an dosiertem Material entspricht, dass unmittelbar am Ende des Füllrohres (23) eine Einrichtung (38) zum Durchtrennen des aus dem Füllrohr (23) austretenden Material-Strangesvorgesehen ist, und dass die unterhalb der Abf ülleinrichtung (21 ) angeordnete Verschliesseinrichtung durch eine Quer-Schweisseinrichtung (59) mit Trenneinrichtung gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die dosierte Menge an Material erfassende Geber (2) direkt mit der Dosiereinrichtung (3) gekoppelt ist.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Füllrohr (23) und der dieses umgebenden Folienschlauchbildeeinrichtung ein Drehrohr (33) angeordnet ist, das an seinem unteren Ende mindestens einen unmittelbar vor dem Füllrohr (23) befindlichen, die Einrichtung zum Durchtrennen bildenden Schneiddraht (38) aufweist.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Formatrohr (39) der Folienschlauchbildeeinrichtung und dem Drehrohr (33) ein Kanal (41) zur Zuführung von Inertgas ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (46) zwei einander diametral gegenüberliegende, synchron antreibbare, endlose Transportbänder (47) aufweist, die gegen den aussen über ein Formatrohr (39) der Folienschlauchbildeeinrichtung geführten Folienschlauch (45) anliegt.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Füllrohres (23) annähernd bündig mit dem Schneid- Draht (38) ein Ventil (26) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quer-Schweisseinrichtung (59) schliessbare Schweissbacken (60, 61) aufweist, an denen der Schliessbewegung voreilende, den Folienschlauch (45) abklemmende Zangenteile (64) federnd gelagert sind.